JP2005164143A - 自動製氷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】透明氷を作る自動製氷装置に関し、透明度を保ちつつ製氷時間の短縮を図る。
【解決手段】給水した水を凍結させる製氷部１５と、製氷部１５で製氷した氷を砕く砕氷部材２９と、砕氷部材２９を駆動させる砕氷用駆動部１８と、製氷部１５を揺動させる揺動用駆動部２８を備えた自動製氷装置であり、製氷部１５の温度を可変とすることにより、様々な環境条件の変動等があっても、製氷部１５の温度を透明氷が効率よく製氷される適切な温度にコントロールでき、透明氷を短時間で製氷することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は透明氷を作る自動製氷装置に関するものである。

近年、清潔指向の高まりにより、冷蔵庫に対してより清潔感を求める傾向が消費者の間で高まっている。冷蔵庫で作る氷に対しても、従来の不純物を含んだ氷よりもより透明度が高く、不純物の少ない氷が求められている。

従来の透明製氷を作ることのできる自動製氷装置としては、製氷皿を所定の振動数、振幅にて軸周りに揺動させながら製氷するものがある。（例えば、特許文献１参照）
以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷装置を説明する。

図８は従来の自動製氷装置の平面図である。図８に示すように、従来の自動製氷装置は、矩形箱状の機体１から図中左方に向けて突出するＬ字状の支持部材２を備え、前記支持部材２と前記機体１間に合成樹脂製で小氷塊を生成する多数の凹部を備えた製氷皿３を軸支して取り付け、製氷皿３の上面を蓋４で覆っている。また、前記機体１内に収納されたパルスモータ５の出力軸６と製氷皿３の軸とを連結している。前記パルスモータ5は、ギヤ列等からなる駆動装置７として形成されている。

さらに、前記機体１の側面に検氷レバー８を備えるとともに、前記製氷皿３に給水する給水パイプ１０の導水部１１が前記製氷皿３の端部に水を導入するべく製氷皿３の回動範囲をはずれて設けている。

前記製氷皿３の端部に設けられた支軸１２は支持部材１３に回動自在に取り付けられている。また、前記製氷皿３の下部に製氷完了を検知する温度センサ１４が設けられている。

以上のように構成された自動製氷装置について、以下その動作を説明する。

従来の自動製氷装置は、冷蔵庫の製氷室内に配置され、その周囲温度は冷凍域に保たれるとともに製氷皿３の底面に冷気を当てている。そして、給水手段により給水された水は給水パイプ１０及び導水部１１を介して製氷皿３の各凹部に均一に満たされる。この時、製氷皿３の上面は上蓋４で覆われているおり、かつ、上蓋４内には電気ヒータ（図示せず）が備えられているため、製氷皿３に給水された水は下面から徐々に凍結し、上面が最後に凍る。

この為、水中に含まれる気泡は下面から徐々に上面へと移動していき、結果、気泡のない氷が生成される。

また、製氷中には、駆動装置７内にあるパルスモータ５は、ある一定の振動数、振幅にて出力軸６を揺動させる。このことにより、支軸１２により支持部材１３に保持されている製氷皿３は支軸１２周りに正転、逆転を繰り返す。これにより、製氷皿３内の水は振動が加えられ攪拌されるので、より脱気効果が期待される。
特開平６−３３１２４４号公報

しかしながら、上記従来の構成は、製氷皿３が矩形の氷を作成する為、複数の区画に分割されており、揺動させた時の水の移動距離に制限があるという欠点があった。この水の移動距離が少ないと十分に脱気（空気の気泡を逃がすこと）ができず、その結果製氷時間が延びてしまうという問題がある。

本発明は従来の課題を解決するもので、短時間で透明氷ができる自動製氷装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の自動製氷装置は、間欠給水した水を段階的に凍結させる製氷部と、前記製氷部の底部を形成する熱を吸収して排熱する冷却手段を備えた自動製氷装置において、前記製氷部を揺動させる揺動用駆動部を駆動しながら、前記冷却手段を高温から低温に可変したものである。このことにより、積層して凍る過程において水の脱気を十分行いながら、早く透明な氷を製氷することができる。

本発明の自動製氷装置によれば、間欠給水した水を段階的に凍結させる製氷部と、前記製氷部の底部を形成する熱を吸収して排熱する冷却手段を備えた自動製氷装置において、前記製氷部を揺動させる揺動用駆動部を駆動しながら、前記冷却手段を高温から低温に可変したものである。このことにより、積層して凍る過程において水の脱気を十分行いながら、早く透明な氷を製氷することができる。このことにより、製氷部の温度を適切にコントロールすることができる。

請求項１に記載の発明は、間欠給水した水を段階的に凍結させる製氷部と、前記製氷部の底部を形成する熱を吸収して排熱する冷却手段を備えた自動製氷装置において、前記製氷部を揺動させる揺動用駆動部を駆動しながら、前記冷却手段を高温から低温に可変したものである。このことにより、積層して凍る過程において水の脱気を十分行いながら、早く透明な氷を製氷することができる。

また、請求項２に記載の発明は、前記製氷部の下面が冷却板で構成され、この冷却板の冷却手段としてペルチェ素子を用いることを特徴とするもので、このことによりペルチェ素子への電圧を変化させることにより製氷部の温度を適切にコントロールすることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による自動製氷装置の斜視図である。図２は、同実施の形態の自動製氷装置の分解状態を示す斜視図である。図３及、図４、図５は、同実施の形態の自動製氷装置の要部断面図である。

図１、図２、図３、図４、図５において、製氷部１５は製氷皿３と、製氷皿３の底面を形成する冷却板１６と、製氷皿３の外周フランジと冷却板１６の間に配置される水漏れ防止材１７から構成され、さらに冷却板１６の下方に砕氷用駆動部１８が配置される。

前記砕氷用駆動部１８の下方には放熱板１９が配置されており、冷却板１６と放熱板１９の間には冷却手段、例えば複数個のペルチェ素子２０が配置される。このペルチェ素子２０の外周には固定部材２１が配設され、ペルチェ素子２０の位置を固定する役割を果たす。

前記冷却板１６と固定部材２１の間、放熱板１９と固定部材２１の間には、各々、水浸入防止材２２が水密となるように設けられ、外部からペルチェ素子２０近傍に水分が侵入することを防いでいる。また、冷却板１６と、放熱板１９は、各々アルミ等の熱伝導性の良い材料で成形されている。

保持部材２３及び、保持部材２４は、それぞれ一方が開口された略箱形状の保持部２５、保持部２６が一体に形成されており、この保持部２５、保持部２６により、製氷皿３と、冷却板１６と、水漏れ防止材１７と、砕氷用駆動部１８と、放熱板１９と、ペルチェ素子２０と、固定部材２１と、水浸入防止材２２を上下に挟持するよう構成されている。

この時に、製氷皿３は保持部材２３及び、保持部材２４によって冷却板１６方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材は適度に圧縮されている。

また、保持部材２４の一方には、挿入口２７が一体に形成されており、揺動用駆動部２８の出力軸が挿入される構成となっている。

また、砕氷用駆動部１８には、複数個の砕氷部材２９が連結されており、冷却板１６を貫通して製氷部１５方向へ延伸されている。この時、冷却板１６の貫通穴には、砕氷部材２９の周囲をシールする、水漏れ防止材３０が設けられており、固定板３１にて冷却板１６に固定されている。

また、冷却板１６には温度検知手段、例えば温度センサ３２が設けられ、保持部材２３に取り付けられている。

また、保持部材２３、及び保持部材２４内には、断熱材３３が設けられている。

製氷皿３と、冷却板１６と、水漏れ防止材１７と、砕氷用駆動部１８と、放熱板１９と、ペルチェ素子２０と、固定部材２１と、水浸入防止材２２と、保持部材２３と、保持部材２４と、砕氷部材２９と、水漏れ防止材３０と、固定板３１と、温度センサ３２と、断熱材３３は、各々相互に固定され、全体として製氷ユニット３４を構成している。

また、製氷ユニット３４は、製氷室天面３５に設けられた略ドーム形状の凹部内に、その上部が収納される。保持部材２３と、製氷室天面３５の凹部は、製氷ユニット３４の回転に支障の無い程度に近接しており、製氷部１５と製氷室の空気の循環は最小限に抑えられている。さらに、図示はしていないが、製氷室天面３５の凹部には加熱手段が設けられている。

以上のように構成された自動製氷装置ついて、以下その動作を説明する。

給水手段により間欠的に給水される水は、製氷皿３と冷却板１６に区画された製氷部１５に貯えられる。製氷皿３は下方が開放され、冷却板１６が露出している状態である。

この時、製氷皿３と冷却板１６の間には、水漏れ防止材１７が配置されているため、製氷部１５に貯えられた水は下方に漏れ出ることが無い。また、砕氷部材２９の周囲には、水漏れ防止材３０が設けられており、同じく製氷部１５の水の漏出を防いでいる。水漏れ防止材３０はゴム状の弾力性のある材料を用いており、形状としてはリング状を成している。

この水漏れ防止材３０の内周には、単段、あるいは複数段のヒレ形状が設けられており、その内径は、砕氷部材２９の外形よりも小さくなっている。さらに、水漏れ防止材３０の内周にはグリスが塗布され、より防水性を高めた構造をとっている。

製氷室天面３５の凹部は加熱手段により温められ、かつ、断熱材３３により製氷室内雰囲気との断熱を行うため、製氷部１５近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれる。ペルチェ素子２０は、冷却板１６の下方に突出した凸部と接触しており、冷却板１６を冷却していく。

冷凍室に配置した製氷ユニット３４は約−１８℃の冷凍温度になっており、この状態で冷却板１６に最初の給水を行うと、一気に凍ってしまい、水からの脱気がなく白濁してしまう。このため冷却板１６が約−５℃になるようにペルチェ素子２０を動作させ、揺動用駆動部２８によって製氷皿を揺動させながら徐徐に製氷していく。そして次の給水動作によって水が給水された時には、冷却板１６を−５℃より低温に維持し、例えば−１０℃で揺動させながら製氷を行う。そして複数回の給水動作を行った後、最後の給水動作によって給水し揺動させながら製氷を行う。このとき製氷ユニット周辺は約−１３℃で維持されながら製氷を行う。

これによって揺動させながら、通常の冷凍温度−１８℃よりも高い温度で製氷を行うので製氷時間を短縮させながら、透明度の高い氷を製氷することができる。また冷凍温度になった冷却板１６により、給水された水は下部から徐々に凍結していき、水中の気体成分を上方に逃がしていくが、製氷部１５近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれるため、給水された水の上面は凍結することが無い。この時、温度センサ３２は冷却板１６の温度を検知しており、ペルチェ素子２０の電圧を適度に変化させることにより、凍結速度の最適な制御を行う。

例えば、脱気速度よりも凍結速度が速すぎる場合には、ペルチェ素子２０の電圧を低下させる制御を行う。

温度センサ２０が冷却板１６の温度上昇を検知し、給水が完了したと判断すると、揺動用駆動部２８が、ある一定の振動数、振幅で、正逆転を繰り返し、製氷ユニット３４を揺動させることにより、製氷部１５内に給水された水を適度に攪拌する。

この動作により、水中の気体成分を逃がす効果、すなわち脱気効果がさらに高まることになる。

この時、製氷部１５内には揺動方向に略垂直な壁は無く、給水された水は製氷皿３のほぼ全幅にわたって移動することが可能である。従来の製氷皿は複数の区画に分割されており、給水された水の移動量は、従来の製氷皿に比べて大幅に多くなっている。これにより脱気効果が大になり、製氷部１５には透明度の高い氷が作られる。もしくは、透明度を従来の自動製氷装置でできる氷と同程度にすると、製氷時間を短縮することができる。

温度センサ３２が、冷却板１６の温度低下を検知して、製氷完了の判断を行うわけであるが、このようにして作られた透明氷は略板状になっている。この時、透明氷内には砕氷部材２９が内在しており、砕氷用駆動部１８により砕氷部材２９はある一定の方向に回転駆動する。砕氷部材２９には略放射状の複数のリブ、もしくは爪が設けられており、このリブが回転することにより、リブの周囲の氷に亀裂を生じさせ、略板状の透明氷を複数に砕氷する。この砕氷された氷は、家庭での実用に供することのできる適切な大きさに設定されることが好ましい。

さらに、透明氷の砕氷後、揺動用駆動部２８が製氷ユニット３４を反転させ、製氷部１５内の透明氷を下方に落下、離氷させる。その後揺動用駆動部２８は反対方向に回転し、製氷ユニット３４を正位置に復帰させ、次回の給水を待つ。

この時、仮に、砕氷部材２９及び砕氷用駆動部１８を一体に構成しなかった場合には、製氷後、砕氷部材２９及び砕氷用駆動部１８を製氷部１５の上方から氷に向けて移動させる必要が出てくる。この場合、砕氷部材２９を氷の中に侵入させるため、何らかの加熱手段を設ける必要が出てくると共に、砕氷部材２９及び砕氷用駆動部１８を上下に移動させる移動手段が別途必要になる。さらに、加熱手段をもって氷の中に砕氷部材２９を侵入させたとしても、砕氷するために再度凍結させる必要があり、製氷時間の増大を招くことになる。

以上のように本実施の形態の自動製氷装置は、製氷部１５と、砕氷部材２９と、砕氷用駆動部１８を製氷ユニット３４の一部として構成することにより、部品点数の増加と機構の複雑化を防ぎつつ、短時間で適切な大きさの透明氷を作ることができる。

また、製氷部１５の下面から砕氷部材２９を突出させているため、製氷完了後直ぐに略板状の透明氷を砕氷することができる。

また、製氷部１５の下部に砕氷用駆動部１８を配置したため、製氷部１５下部への砕氷部材２９の配設が可能になった。

また、砕氷部材２９の周囲に水漏れ防止材３０を設けたため、冷却板１６と、砕氷部材２９との隙き間からの水漏れを防止し、同じく製氷部１５下部への砕氷部材２９の配設を可能としている。

また、製氷部１５の外周を断熱材３３で覆ったため、製氷部１５の近傍を０℃より高い、凍結しない一定の温度域に保つことができる。

また、製氷部１５の下面を冷却板１６で構成したため、下面からの氷結が可能になり、水中の気体成分を上方へ脱気させることができる。

また、冷却板１６に温度検知手段として、温度センサ３２を設けたため、冷却板１６の温度を検知することができ、給水検知、製氷完了検知が可能となり、さらに、凍結速度を制御することができる。

また、冷却板１６の冷却手段としてペルチェ素子を用いることにより、同じく凍結速度を最適に制御することができる。

また、製氷皿３と、冷却板１６の間に水漏れ防止材を設けたため、製氷皿３からの漏水を防ぐことができる。

また、保持部材２３、保持部材２４で製氷皿３の外周フランジを冷却板１６方向へ押さえ付け、水漏れ防止材１７を適度に圧縮することができる。

なお、本実施の形態において、砕氷部材２９は複数個としたが、１個であっても砕氷の効果には変わりは無く、適当な個数にすることにより、提供する氷の大きさ、個数を変えることができる。

さらに、本実施の形態においては、ペルチェ素子２０を複数個用いた構成になっているが、ペルチェ素子２０自体に十分な冷却性能があり、かつ、冷却板１６の厚さを適切に厚くすることにより冷却面の均温化が図れる場合には、必ずしも複数個用いることは必要では無く、１個でも良い。

またさらに、本実施の形態において、冷却板１６は、下方に凸部を持ち、ペルチェ素子２０と接触しているが、この冷却板１６の凸部は同等の材質の別部品にて構成しても良い。この場合には、冷却板１６の形状が簡素化され、コストダウンを図ることができる。

（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２による自動製氷装置の斜視図である。

本実施の形態は、実施の形態１による砕氷用駆動部１８と、揺動用駆動部２８を一体化したものである。

図６において、揺動砕氷用駆動部３６の手前部分には、揺動用出力軸３７が設けられている。さらに、揺動砕氷用駆動部３６の上面には、砕氷部材２９と連結する出力軸が設けられており、製氷ユニット３８の一部として構成されている。

さらに、製氷ユニット３８は、揺動用出力軸３７を介して冷蔵庫本体に担時されている。

以上のように構成された自動製氷装置ついて、以下その動作を説明する。

実施の形態１と同様に、温度センサ２０が冷却板１６の温度上昇を検知し、給水が完了したと判断すると、揺動砕氷用駆動部３６の揺動用出力軸３７が、ある一定の振動数、振幅で、正逆転を繰り返そうとする。この時、揺動用出力軸３７は、冷蔵庫本体に固定されているため、揺動砕氷用駆動部３６自身も含めて、製氷ユニット３８が揺動する。このことにより、製氷部１５内に給水された水が適度に攪拌される。

以上のように本実施の形態の自動製氷装置は、砕氷用駆動部と揺動用駆動部を一体化した揺動砕氷用駆動部３６を備えるため、実施の形態１と同様な透明氷を作りつつ、部品点数の削減ができ、製氷ユニット３８のコンパクト化が実現できる。

（実施の形態３）
図７は、本発明の実施の形態３による冷蔵庫の断面図である。

図７において、冷蔵庫本体３９は、製氷室４０、冷凍室４１を備えており、自動製氷装置は製氷室４０内に設置される。

このことにより、冷蔵庫で連続的に透明氷を作り、保存することが可能になる。

なお、冷蔵庫本体３９内の製氷室４０は無い場合もあり、その時は、自動製氷装置は、冷凍室４１内に設置される。

以上のように、本発明にかかる自動製氷装置は、冷却手段を高温から低温に可変制御することにより、早く透明な氷を製氷することができるので、家庭用、業務用を問わず透明氷の製氷装置及びその適用機器の分野に有用である。

本発明による自動製氷装置の実施の形態１の斜視図 本発明による自動製氷装置の実施の形態１の分解状態を示す斜視図 本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図 本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図 本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図 本発明による自動製氷装置の実施の形態２の斜視図 本発明による自動製氷装置の実施の形態３の断面図 従来の自動製氷装置の平面図

符号の説明

１ 機体
２ 支持部材
３ 製氷皿
４ 上蓋
５ パルスモータ
６ 出力軸
７ 駆動装置
８ 検氷レバー
９ 案内板
１０ 給水パイプ
１１ 導水部
１２ 支軸
１３ 支持部材
１４ 温度センサ
１５ 製氷部
１６ 冷却板
１７ 水漏れ防止材
１８ 砕氷用駆動部
１９ 放熱板
２０ ペルチェ素子
２１ 固定部材
２２ 水浸入防止材
２３、２４ 保持部材
２５、２６ 保持部
２７ 挿入口
２８ 揺動用駆動部
２９ 砕氷部材
３０ 水漏れ防止材
３１ 固定板
３２ 温度センサ
３３ 断熱材
３４ 製氷ユニット
３５ 製氷室天面
３６ 揺動砕氷用駆動部
３７ 揺動用出力軸
３８ 製氷ユニット
３９ 冷蔵庫本体
４０ 製氷室
４１ 冷凍室

Claims (2)

1. 間欠給水した水を段階的に凍結させる製氷部と、前記製氷部の底部を形成する熱を吸収して排熱する冷却手段を備えた自動製氷装置において、前記製氷部を揺動させる揺動用駆動部を駆動しながら、前記冷却手段を高温から低温に可変したことを特徴とする自動製氷装置。
2. 前記製氷部の底面が冷却板で構成され、この冷却板の冷却手段としてペルチェ素子を用いることを特徴とする請求項１に記載の自動製氷装置。

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