JP2011099656A - 自動製氷装置 - Google Patents

Abstract

【課題】自動製氷装置で透明な氷の離氷時に製氷皿が捻られると加熱部が損傷しやすいため、加熱部は製氷皿から離隔した位置に配設されるが、加熱効率が悪いという課題がある。
【解決手段】内部が複数の製氷ブロック６１に区画された製氷皿６２と、前記製氷皿の一端に連結された回転軸６８を回動させ回転軸の周りに製氷皿を捻り離氷する離氷機構６４と、製氷皿の外底面に配設され前記製氷ブロックの底部に面接触するシート状の加熱部と、を備えた自動製氷装置において、前記加熱部に前記切欠部が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、冷凍冷蔵庫の自動製氷装置に関し、特に、透明度の高い氷を製氷することを可能にした自動製氷装置に関する。

一般に、家庭用の冷蔵庫に搭載した自動製氷装置は、冷蔵室内に給水タンクを設置するとともに、この給水タンク内の冷水を給水ポンプにより冷凍温度に保持した製氷室内に導き、複数の製氷ブロックに区画された製氷皿に所定量給水して製氷し、製氷後は自動的に離氷して貯氷することでユーザーの使用に供するように構成されている。

一方、前記自動製氷装置では、製氷過程において、製氷ブロックに注入された水に含まれる空気が氷粒の中に閉じ込められたまま氷結する結果、氷粒として白濁した外観となり、概して不透明なものが多い。

これに対して、透明な氷粒は堅く融けにくいため飲食用に適しており、見た目にも美しいものであることから、従来より、前記製氷ブロックに供給された水の底部を加熱する加熱部を設け、製氷ブロックに供給された水をその上部から凝固させるとともに、その底部を加熱部により加熱して製氷ブロック内の水を対流させる自動製氷装置が提案されている（下記特許文献１、２参照）。

特開平９−２６９１７２号公報 特開平５−２０３２９９号公報

上記のような自動製氷装置は、製氷が完了すると駆動装置が製氷皿に捻りを加えることで製氷ブロックから離氷する。面状の加熱部を製氷皿に配設すると離氷時に製氷皿が捻られることで断線などの損傷が生じやすいため、加熱部が製氷皿から離隔した位置に配設され間接的に製氷ブロックの底部を加熱したり、あるいは、製氷皿に直接配設される場合でも加熱部を線状のヒータで構成している。しかしながら、これらの加熱部の構成では加熱効率が悪いという問題がある。

本発明は上記問題を考慮してなされたものであり、製氷皿を効率よく加熱することができ効率的に透明な氷が製氷可能であり、しかも、離氷時に製氷皿が捻られても加熱部が損傷しにくい自動製氷装置を提供することを目的とする。

本発明に係る自動製氷装置は、内部が複数の製氷ブロックに区画された製氷皿と、前記製氷皿の一端に連結された回転軸を回動させ前記回転軸の周りに前記製氷皿を捻り離氷する離氷機構と、前記製氷皿の底部に面接触するシート状の加熱部と、を備えた自動製氷装置において、前記加熱部に前記切欠部が設けられていることを特徴とする。

本発明では、上記構成により、製氷皿の加熱効率を向上させ効率的に透明な氷を製氷することができ、しかも、離氷時に加熱部が破損しにくく耐久性を向上させることができる。

本発明の第１実施形態に係る自動製氷装置を用いた冷蔵庫の断面図である。 図１の要部拡大図である。 本発明の第１実施形態に係る自動製氷装置に用いられる製氷皿の底面図である。 本発明の第１実施形態に係る自動製氷装置の電気構成を示すブロック図である。 離氷動作による製氷ブロック間の距離の変化を示す図である。 本発明の第１の変更例に係る自動製氷装置に用いられる製氷皿の底面図である。 本発明の第２の変更例に係る自動製氷装置に用いられる製氷皿の底面図である。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態につき、自動製氷装置６０を冷蔵庫１０の冷凍空間３０に配設した例について説明する
本実施形態の冷蔵庫１０は、図１に示すように、前面が開口する断熱箱体１１の内部に貯蔵空間が形成され、貯蔵空間は断熱仕切壁１２によって上方の冷蔵空間２０と下方の冷凍空間３０とに区画されている。

冷蔵空間２０は、内部が仕切板２１及び底面仕切板２３によって上下に区画されており、最上段に複数段の食品載置棚２５を設けた冷蔵室２２が配置され、その下方に引き出し式の野菜容器２７が配置された野菜室２４が配置され、最下段に０〜−３℃程度に冷却する低温容器が設けられた不図示の低温室と給水タンク５０が配置されている。冷蔵空間２０の前面開口部は冷蔵室扉２８で閉塞されている。

冷凍空間３０は、断熱仕切壁１２の直下に、自動製氷装置６０と貯氷箱６５を設置した製氷室３２と不図示の小冷凍室とを左右に併設し、その下方には冷凍室３６が設けられている。

冷蔵空間２０および冷凍空間３０のそれぞれの背面部には、冷蔵用冷却器４１および冷凍用冷却器４２と、各冷却器４１，４２に対応する冷蔵用ファン４３および冷凍用ファン４４とがそれぞれ配設されている。

冷蔵用冷却器４１と冷凍用冷却器４２は、不図示の冷凍サイクルにより冷却されるものであり、凝縮器の下流に接続した切替弁によって、冷蔵庫１０の下部に設けた圧縮機４５から吐出される冷媒を冷蔵用冷却器４１及び冷凍用冷却器４２に交互に切り替えて導入して、これらを低温化する。各冷却器４１，４２により生成された冷気は、それぞれ対応するファン４３，４４によりダクトを介して各貯蔵室内に導入されることで、各貯蔵室を所定温度に冷却する。

給水タンク５０は、幅狭で奥行き方向に長い形状の容器であり、タンク内に水を貯留してその上部開口を蓋で密閉し、冷蔵空間２０内に着脱自在に装着されている。給水タンク５０に貯留された水は、容器内に配設された給水ポンプ５４によって給水パイプ５２を介して製氷室３２に設けられた自動製氷装置６０に製氷用水として供給される。

自動製氷装置６０は、図２に示すように、給水タンク５０から製氷用水が供給される製氷皿６２と、製氷皿６２を捻り離氷する離氷機構６４と、製氷皿６２の外底部に配設されたシート状の加熱部６６とを備える。

製氷皿６２は、プラスチック製の変形可能な薄型の矩形容器であり、離氷機構６４から冷蔵庫１０の前方に延びる回転軸６８が製氷皿６２の後端部に連結され、回転軸６８によって軸周りに回動自在に支持されている。

図３に示すように、製氷皿６２は、内部が複数の製氷ブロック６１に区画形成されており、具体的には、冷蔵庫１０の前後方向に相当する回転軸方向Ｌに沿って５個の製氷ブロック６１が一列に連なって製氷ブロック列６３をなし、回転軸方向Ｌと垂直な垂直方向Ｍに製氷ブロック列６３が２列設けられており、製氷皿６２には合計１０個の製氷ブロック６１が形成されている。

製氷皿６２における回転軸６８が連結された後端部（連結側端部）６２ａの反対側に位置する非連結側端部（すなわち、前端部）６２ｂには、垂直方向Ｍの一方側に寄せて突片７０が設けられており、図２に示すような製氷皿６２の開口部が上方に向いた水平状態から製氷皿６２が回転軸６８の軸回りに所定角度回動し、製氷皿６２の開口部を下方に向けた状態で突片７０が不図示の当接部に当接する。

離氷機構６４は、回転軸６８を軸回りに回動させる離氷モータ７１を備え、回転軸６８を介して製氷皿６２を回転軸６８の軸回り回動させ、突片７０が当接部に当接してから更に製氷皿６２を回動させることで、製氷皿６２に捻り応力を付与し離氷させる。

また、離氷機構６４には、検知レバー６９が貯氷箱６５の上方位置へ延設されている。この検知レバー６９は、製氷皿６２の下方に位置する貯氷箱６５内を上下に揺動し貯氷箱６５に蓄積された氷と接触することで貯氷量を検知する。

加熱部６６は、製氷ブロック６１に供給された製氷水の底部を加熱するヒータであって、アルミ箔ヒータ等のシート状のヒータからなり、製氷ブロック６１の底部に面接触するように製氷皿６２の底部に配設されている。

詳細には、図３に示すように、加熱部６６には、垂直方向Ｍに隣り合う製氷ブロック列６３の間に切欠部６６ａが設けられており、切欠部６６ａを挟んで２列の直線部６６ｂ、６６ｂが設けられている。直線部６６ｂは、製氷ブロック列６３を構成する５個の製氷ブロック６１の底部を一列に連結してなり、回転軸６８が連結された製氷皿６２の連結側端部６２ａにおいて、垂直方向Ｍに隣り合う直線部６６ｂが切欠部６６ａを挟んで互いに離隔し開口部６６ｄが形成され、製氷皿６２の非連結側端部６２ｂにおいて、垂直方向Ｍに隣り合う直線部６６ｂが連結部６６ｃによって連結され、これにより、加熱部６６は、底面視において製氷皿６２の連結側端部６２ａに開口する略コ字状をなしている。

加熱部６６は、回転軸６８を伝って配線されたリード線６７を介して冷蔵庫１０の制御部１８に接続されている。

また、製氷皿６２の底面には、製氷ブロック６１に給水された水の温度を検出する温度センサ７２が配設されている。この温度センサ７２は、製氷皿６２の底面のほぼ中央部であって加熱部６６の切欠部６６ａに対応する位置に配され、加熱部６６に設けられた開口部６６ｄより回転軸６８を伝って配線された信号線７４を介して冷蔵庫１０の制御部１８に接続されている。

なお、図２中の符号７６は、製氷皿６２の底部に配設された加熱部６６の下方に配設されたカバー体である。このカバー体７６は、離氷時の製氷皿６２の捻りに追従するような軟質の断熱材より構成されている。

制御部１８は、図４に示すように、検知レバー６９や温度センサ７２などから入力される信号に基づいて、給水ポンプ５４、加熱部６６、離氷モータ７１を制御する。

具体的には、制御部１８が給水ポンプ５４を駆動して給水タンク５０内の製氷水を製氷皿６２に供給する。

そして、温度センサ７２の検知温度が４〜５℃の所定の温度になると、制御部１８は、
加熱部６６への通電を開始して、製氷ブロック６１内の製氷水の底部側温度が約５℃を保つように一定電力を加える。その後、凝固が進むと、加熱部６６への前記一定電力の入力では、前記底部側温度が約５℃に維持できなくなって徐々に低下し始める。温度センサ７２の検知温度が２〜４℃の所定の温度となったときに、製氷ブロック６１内の製氷水の約３分の２が凝固したとして、加熱部６６への電力の入力を増加させる。

なお、上記した制御部１８による加熱部６６の制御方法は加熱部６６への電力制御の一例を示したものであり、上記以外にも、例えば、製氷皿６２に製氷水が給水されてから所定時間経過するまで、あるいは、製氷皿６２に給水された製氷水が所定温度以下に達するまで、常時、制御部１８が所定電力を加熱部６６へ入力するように構成するなど、加熱部６６に対して様々な電力制御を行うことができる。

そして、温度センサ７２の検知温度が所定温度（例えば、−１０℃）以下に達していると、製氷が完了したとして離氷動作に移行するが、貯氷箱６５が満氷状態であると離氷できない。

そこで、制御部１８は、検知レバー６９を貯氷箱６５内で上下動させて貯氷量を検知し、検知レバー６９によって検知された貯氷量が所定量より多く貯氷箱６５が満杯であれば、検知レバー６９によって検知される貯氷量が所定量以下となるまで製氷動作を行わず待機する。一方、検知レバー６９によって検知された貯氷量が所定量以下であれば、離氷機構６４が回転軸６８を回動させ製氷皿６２の上面開口部を下方に向けた状態で製氷皿６２に捻り応力を付与することで、製氷ブロック６１から氷塊を離脱し、下方の貯氷箱６５内に落下させて貯氷する。

そして、製氷ブロック６１から離氷され、開口部が上方に向いた水平状態に製氷皿６２が戻ると、制御部１８は、給水ポンプ５４を駆動して給水タンク５０内の製氷水を製氷皿６２に供給する。

以上のよう本実施形態の自動製氷装置６０によれば、製氷皿６２の底部に加熱部６６が配設され、製氷ブロック６１内の製氷水の底部側を加熱するため、上部側と底部側との間で生じた温度差によって製氷ブロック６１内で製氷水を対流させ、底部側に気体成分を集中させて凝固させ、これにより、全体として透明度の高い氷が得られる。

しかも、加熱部６６は、製氷ブロック６１の底部と面接触するシート状をなしているため、加熱効率を向上させることができ消費電力を抑えることができる。

また、本実施形態の自動製氷装置６０では、離氷時に離氷機構６４によって製氷皿６２に捻り応力が付与され、製氷皿６２が捻れた状態に変形させても、シート状の加熱部６６には切欠部６６ａが設けられているため、製氷皿６２に面接触するように設けられた加熱部６６に作用する引張力を逃がすことができ、加熱部６６が損傷しにくく、耐久性を向上させることができる。

図５（ａ）は、各製氷ブロック６１にＡ〜Ｊの符号を付して各製氷ブロック６１の位置を示した製氷皿６２の底面図であり、図５（ｂ）は、２つの製氷ブロック６１の距離を、製氷皿６２の開口部が上方に向いた水平状態と製氷皿６２が捻れた離氷状態において測定した結果と、離氷状態と水平状態における距離の変化量を示す。なお、製氷ブロック６１同士の距離は、各製氷ブロック６１の底面中央部の距離を測定し、単位はｍｍである。

図５より明らかなように、製氷皿６２が水平状態から離氷状態に変形しても、回転軸方向Ｌに隣接する製氷ブロック６１同士（すなわち、製氷ブロック列６３を構成する５個の製氷ブロック６１同士）の距離は変化せず、また、製氷皿６２の回転軸方向Ｌの両端部において垂直方向Ｍに隣接する製氷ブロック６１同士（すなわち、図５におけるＡ−Ｂ間、及び、Ｉ−Ｊ間）の距離は変化しない。一方、製氷皿６２が水平状態から離氷状態に変形することに伴って、回転軸方向Ｌ及び垂直方向Ｍ以外の方向に位置する製氷ブロック６１同士（すなわち、図５におけるＡ−Ｄ間、Ａ−Ｆ間、Ａ−Ｈ間、Ａ−Ｊ間）の距離や、製氷皿６２の回転軸方向Ｌの中央部寄りにおいて垂直方向Ｍに隣接する製氷ブロック６１同士（すなわち、図５におけるＣ−Ｄ間、Ｅ−Ｆ間、Ｇ−Ｈ間）の距離は変化する。

そのため、製氷ブロック列６３を構成する複数の製氷ブロック６１の底部を一列に連結する直線部６６ｂには、離氷動作に伴って引張力が作用することが無く破損のおそれがない。しかも、２列の直線部６６ｂの間に切欠部６６ａが設けられるとともに、製氷皿６２の非連結側端部６２ｂにおいて２列の直線部６６ｂが連結されているため、垂直方向Ｍに隣り合う直線部６６ｂに生じる引張力を切欠部６６ａによって逃がしつつ、引張力が生じない位置において２列の直線部６６ｂ同士を連結することができる。

しかも、本実施形態では、製氷皿６２の連結側端部６２ａにおいて垂直方向Ｍに隣り合う直線部６６ｂが離隔しているため、製氷皿６２の底面に温度センサ７２等を設けても、開口部６６ｄより信号線７４等の電気配線を引き出すことができ、電気配線が加熱部６６と干渉することがない。

さらにまた、加熱部６６の下方にカバー体７６が配設され、加熱部６６が製氷皿６２とカバー体７６で挟持されているため、製氷皿６２から加熱部６６が脱落することがなく、また、加熱部６６からの熱が製氷室３２内に漏洩しにくく、より一層効率的に製氷ブロック６１内の製氷水に伝達される。

なお、上記した実施形態では、加熱部６６を底面視において略コ字状に設けたが、本発明はこれに限定されず、例えば、図６に示すように、連結部６６ｃを設けることなく、製氷ブロック列６３を構成する５個の製氷ブロック６１の底部を一列に連結する連結部６６ｃと、連結部６６ｃに挟まれた切欠部６６ａとから加熱部６６を構成してもよい。

また、図７に示すように、回転軸方向Ｌの中央部において加熱部６６が製氷ブロック６１の底部と接触する面積を、回転軸方向Ｌの両端部におけて接触する面積に比べて広く設ける等によって、回転軸方向Ｌの中央部における加熱能力を、回転軸方向Ｌの両端部における加熱能力より高く設定してもよい。

回転軸方向Ｌの中央部に位置する製氷ブロック６１内の製氷水は、回転軸方向Ｌの両端部に位置する製氷ブロック６１の製氷水に比べて、製氷皿６２を介して製氷室３２内の冷気と接触する面積が小さいため、冷却されにくい。

そのため、回転軸方向Ｌの中央部の製氷ブロック６１では、上部側と底部側との温度差が小さくなり製氷水の対流が起きにくい状態にあるが、上記のように加熱部６６の加熱能力を設定することで、冷却されにくい回転軸方向Ｌの中央部の製氷ブロック６１においても、上部側と底部側との温度差を大きくして製氷水が対流しやすくなり、透明度の高い氷が得られる。

１０…冷蔵庫 １８…制御部 ２０…冷蔵空間
２２…冷蔵室 ３０…冷凍空間 ３２…製氷室
５０…給水タンク ５２…給水パイプ ５４…給水ポンプ
６０…自動製氷装置 ６１…製氷ブロック ６２…製氷皿
６２ａ…連結側端部 ６２ｂ…非連結側端部 ６３…製氷ブロック列
６４…離氷機構 ６５…貯氷箱 ６６…加熱部
６６ａ…切欠部 ６６ｂ…直線部 ６６ｃ…連結部
６６ｄ…開口部 ６７…リード線 ６８…回転軸
６９…検知レバー ７０…突片 ７１…離氷モータ
７２…温度センサ ７４…信号線 ７６…カバー体
Ｌ…回転軸方向 Ｍ…垂直方向

Claims (6)

1. 内部が複数の製氷ブロックに区画された製氷皿と、前記製氷皿の一端に連結された回転軸を回動させ前記回転軸の周りに前記製氷皿を捻り離氷する離氷機構と、前記製氷皿の底部に面接触するシート状の加熱部と、を備えた自動製氷装置において、前記加熱部に前記切欠部が設けられていることを特徴とする自動製氷装置。
2. 前記製氷皿には、回転軸方向に沿って複数の製氷ブロックを一列に連ねてなる製氷ブロック列が、前記回転軸方向と垂直な垂直方向に複数列設けられ、
   前記加熱部は、前記製氷ブロック列を構成する複数の前記製氷ブロックの底部を一列に連結する直線部を前記垂直方向に複数列備え、前記垂直方向に隣り合う前記直線部の間に前記切欠部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の自動製氷装置。
3. 前記加熱部は、前記直線部の少なくとも一方の端部において、前記垂直方向に隣り合う前記直線部と連結されていることを特徴とする請求項２に記載の自動製氷装置。
4. 前記回転軸が連結された前記製氷皿の連結側端部において前記垂直方向に隣り合う前記直線部が離隔し、前記連結側端部の反対側端部において前記垂直方向に隣り合う前記直線部が連結されていることを特徴とする請求項３に記載の自動製氷装置。
5. 前記加熱部は、前記回転軸方向の中央部の加熱能力が回転軸方向の両端部の加熱能力より高く設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の自動製氷装置。
6. 前記加熱部の下方にカバー体が配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の自動製氷装置。

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