JP2021089109A - 製氷機及び製氷機を備えた冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】短い製氷サイクルを実現可能な製氷機、及びこの製氷機を備えた冷蔵庫を提供する。【解決手段】冷媒が流れる流路を有するヒートシンク１０と、金属製の棒状部材２４が基端部２４Ａから先端部２４Ｂにかけて下側に延びるように取り付けられた金属板２０と、ヒートシンク１０及び金属板２０の間に配置され、一方の面がヒートシンク１０の面と接し、他方の面が金属板２０の棒状部材２４が取り付けられた面と反対側の面に接するペルチェ素子３０とを有する冷却部４０と、液体を貯蔵可能な液体容器５０と、液体容器５０に液体を供給する液体供給部７０と、ペルチェ素子３０及び液体供給部７０を制御する制御部と、を備え、棒状部材２４の先端部２４Ｂから所定の領域が液体容器５０の液体貯蔵領域内に配置される製氷機、及びこの製氷機を備えた冷蔵庫。【選択図】図２

Description

本発明は、液体を凍らせて氷を生成する製氷機及びこの製氷機を備えた冷蔵庫に関する。

液体を凍らせて氷を生成する製氷機の中には、液体に浸かった冷却突起を冷蔵庫の冷却システムの冷媒を用いて冷却することにより、製氷を行うものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−１５０７８５号公報

しかしながら、特許文献１に記載の製氷機では、冷蔵庫の冷却システムの冷媒を用いて冷却突起を冷却するだけなので、冷却突起の温度が最大で冷媒の蒸発温度となり、製氷までの時間の短縮には限界がある。更に、離氷時には、冷蔵庫の冷却システムの圧縮器通過後の高熱冷媒を用いて冷却突起を加熱するが、冷却突起の温度上昇に時間がかかるので、氷が生成されてから離氷するまでかなりの時間がかかる。よって、実際の製氷サイクルはかなり長くなる。

従って、本発明の目的は、上記の課題を解決するものであり、短い製氷サイクルを実現可能な製氷機、及びこの製氷機を備えた冷蔵庫を提供することにある。

本発明の製氷機は、
冷媒が流れる流路を有するヒートシンクと、
金属製の棒状部材が基端部から先端部にかけて下側に延びるように取り付けられた金属板と、
前記ヒートシンクと前記金属板との間に配置され、一方の面が前記ヒートシンクの面と接し、他方の面が前記金属板の前記棒状部材が取り付けられた面と反対側の面に接するペルチェ素子とを有する冷却部と、
液体を貯蔵可能な液体容器と、
前記液体容器に液体を供給する液体供給部と、
前記ペルチェ素子及び前記液体供給部を制御する制御部と、
を備え、
前記棒状部材の前記先端部から所定の領域が前記液体容器の液体貯蔵領域内に配置されることを特徴とする。

本発明によれば、冷媒が流れる流路を有するヒートシンクによる冷却に加え、ペルチェ素子による冷却も加わるので、冷媒だけを用いた場合の温度よりも更に低い温度で冷却でき、金属板の棒状部材の周囲に短時間に氷を生成することができる。また、製氷後は、ペルチェ素子への通電方向を逆転させることにより、金属板の棒状部材の温度を上げて、速やかに離氷することができる。これにより、短い製氷サイクルを実現可能な製氷機を提供できる。

また、本発明は、
前記制御部の制御により、
前記液体供給部が前記液体貯蔵領域に液体を供給する給液工程と、
前記所定の領域が液体内に浸かった状態で、所定の時間、前記ペルチェ素子の前記ヒートシンクと接する側が放熱側となり、前記金属板と接する側が吸熱側となるように、前記ペルチェ素子に電力を供給する製氷工程と、
を行うことを特徴とする。

本発明によれば、ペルチェ素子により、棒状部材を有する金属板側から吸熱して、ヒートシンク側に放熱するので、冷媒が流れる流路を有するヒートシンクによる冷却に加えて、ペルチェ素子による冷却が加わり、金属板の棒状部材の温度を、冷媒だけを用いた場合の温度よりも更に低い温度にすることができる。これにより、金属板の棒状部材の周囲に短時間に氷を生成することができる。

また、本発明は、
前記冷却部と前記液体容器とを相対的に移動させる移動機構を備え、
前記制御部の制御により、
前記製氷工程の後、
前記移動機構が、前記棒状部材の下側に前記液体容器が存在しないように、前記冷却部及び前記液体容器を相対的に移動させる移動工程と、
前記移動工程の後、前記ペルチェ素子の前記ヒートシンクと接する側が吸熱側となり、前記金属板と接する側が放熱側となるように、前記ペルチェ素子に電力を供給する離氷工程と、
を行うことを特徴とする。

本発明によれば、棒状部材の下側に液体容器が存在しない状態において、ペルチェ素子の通電の向きを逆転させることにより、速やかに棒状部材の温度を上げて、離氷を実現できる。これにより、短い製氷サイクルを確実に実現できる。

また、本発明は、
前記液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する液体除去部を備え、
前記制御部の制御により、
前記製氷工程及び前記移動工程の間または前記移動工程を行う間に、
前記液体除去部が、前記液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する除液工程を行うことを特徴とする。

本発明によれば、製氷工程及び移動工程の間に、ポンプや開閉弁等を用いて、液体貯蔵領域内に残留する液体を除去することができる。また、移動工程を行う間に、移動機構により液体容器を傾けたときに、液体貯蔵領域内に残留する液体を流出させることもできる。これにより、液体貯蔵領域に新たな液体を供給して、次の製氷サイクルを速やかに開始することができる。

また、本発明の冷蔵庫は、
上記の製氷機を備え、
庫内を冷却するための冷却システムから分岐して、冷媒を前記製氷機の前記冷却管へ供給することを特徴とする。

本発明によれば、冷蔵庫の冷却システムを利用したヒートシンクによる冷却に加え、ペルチェ素子による冷却も加わるので、金属板の棒状部材の温度を冷媒を用いた場合の温度よりもさらに低い温度にすることができ、金属板の棒状部材の周囲に短時間に氷を生成することができる。また、製氷後は、ペルチェ素子への通電方向を逆転させることにより、金属板の棒状部材の温度を上げて、速やかに離氷することができる。これにより、短い製氷サイクルを実現可能な製氷機を備えた冷蔵庫を提供できる。

以上のように、本発明においては、短い製氷サイクルを実現可能な製氷機、及びこの製氷機を備えた冷蔵庫を提供することができる。

本発明の１つの実施形態に係る製氷機を模式的に示す斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機を模式的に示す側面断面図である。 図２の矢印Ａ−Ａから見たヒートシンクの平面形状及びヒートシンクに接続された冷却システムを模式的に示す図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機の制御構成を示すブロック線図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機で実施される給液工程を模式的に示す側面断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機で実施される製氷工程（開始時点）を模式的に示す側面断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機で実施される製氷工程（時間Ｔ経過後）を模式的に示す側面断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機で実施される除液工程を模式的に示す側面断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機で実施される移動工程を模式的に示す側面断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る製氷機で実施される離氷工程を模式的に示す側面断面図である。 本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫を模式的に示す側面断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための実施形態を説明する。なお、以下に説明する製氷機及び冷蔵庫は、本発明の技術思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り、本発明を以下のものに限定しない。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため、誇張して示している場合もある。以下の記載及び図面では、製氷機及び冷蔵庫が水平面に設置された場合を想定して、上下方向を示してある。

（１つの実施形態に係る製氷機）
図１は、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２を模式的に示す斜視図である。図２は、
本発明の１つの実施形態に係る製氷機２を模式的に示す側面断面図である。図３は、図２の矢印Ａ−Ａから見たヒートシンク１０の平面形状及びヒートシンク１０に接続された冷却システム８０を模式的に示す図である。はじめに、図１から図３を参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２の概要を説明する。

製氷機２は、液体を凍らせて氷を生成可能な冷却部４０と、液体を貯蔵可能な液体容器５０と、冷却部４０及び液体容器５０を相対的に移動させる移動機構６０と、液体容器５０に液体を供給する液体供給部７０と、を備える。本実施形態に係る製氷機２は、独立した製氷機として構成されており、冷却部４０に冷媒を供給するための冷却システム８０を備える。ただし、これに限られるものではなく、後述するように、冷蔵庫に組み込まれて、冷蔵庫の冷却システムから冷媒が供給される場合もあり得る。製氷機２は、更に、製氷機２の構成機器を制御する制御部９０を備える。

＜冷却部＞
冷却部４０は、上側から下側にかけて、順にヒートシンク１０、ペルチェ素子３０、及び金属板２０を備える。金属板２０は、板状のベース部２２の下側の面に複数の棒状部材２４が取り付けられている。ペルチェ素子３０は、ヒートシンク１０と金属板２０との間に配置され、一方の面（上面）がヒートシンク１０の面（下面）と接し、他方の面（下面）が金属板２０の棒状部材２４が取り付けられた面と反対側の面（上面）に接するようになっている。

［ヒートシンク］
ヒートシンク１０は、平板状の形状を有し、アルミ、銅のような熱伝導率の高い金属から形成され、内部に、液状または霧状の冷媒が流れる流路１２が設けられている。図３では、冷媒の流れを点線の矢印で示してある。図３には、平面視で３つの折り返し部を有する略Ｍ字形の流路１２が示されているが、これに限られるものではない。ヒートシンク１０の大きさに応じて、１つの折り返し部を有する流路や、３つより多い折り返し部を有する流路を用いることもできる。流路１２の両端には、接続管１４Ａ，１４Ｂが取り付けられている。

ヒートシンク１０の構造として、金属板に溝状の流路が形成されているものや、金属薄板に流路となる冷却パイプが接合されているものを例示できる。後者の場合、金属薄板の片面に冷却パイプが接合されている場合も、冷却パイプの周囲を覆うよう金属薄板が接合されている場合もあり得る。熱伝導を考慮すると、冷却パイプ及び金属薄板が面で接触することが好ましい。金属薄板の厚みとして１〜２０ｍｍ程度を例示できる。ヒートシンク１０の平面寸法は、後述する金属板２０の平面寸法と同様である。

本実施形態に係る冷却システム８０では、圧縮器８２で圧縮された高圧の冷媒ガスが、凝縮器８４で放熱して液体に戻り、毛細管内を通過中に減圧されて沸点が下がり、乾燥器８６を経て、接続管１４Ａからヒートシンク１０の流路１２に入る。流路１２を通過中に、液状または霧状の冷媒は周囲から熱を吸収して蒸発する。気化した冷媒は、接続管１４Ｂから冷却システム８０の配管を経て、圧縮器８２に戻り、再び圧縮されるというサイクルを繰り返す。このような冷却サイクルにより、ヒートシンク１０を氷点下の温度まで冷却することができる。

［ペルチェ素子］
ペルチェ素子３０は、異なる２種類の金属または半導体を接合して電流を流すと、接合点で熱の吸収・放出が起こるペルチェ効果を利用した素子である。ペルチェ素子３０に対して、所定の方向に電流を流すと、一方の面が吸熱側となり、他方の面が放熱側となる。そして、ペルチェ素子３０に対して、逆の方向に電流を流すと、吸熱側となる面及び放熱側となる面が逆転する。本実施形態では、既知の任意のペルチェ素子を用いることができる。
本実施形態に係るペルチェ素子３０の幅、奥行き寸法として、２０〜１００ｍ程度を例示でき、厚みとして２〜２０ｍｍ程度を例示できる。ヒートシンク１や金属板２０の大きさに合わせて、複数のペルチェ素子３０を配置することもできる。図１では、２つのペルチェ素子３０が配置されている場合を示す。

［金属板］
金属板２０は、アルミ、銅のような熱伝導率の高い金属から形成される。金属板２０は、平板状のベース部２２と、ベース部２２に取り付けられた複数の金属製の棒状部材２４とを有する。棒状部材２４は、基端部２４Ａから先端部２４Ｂにかけて下側に延びるようにベース部２２の下面に取り付けられている。

図１では、６本の棒状部材２４がベース部２２に取り付けられている場合を示す。棒状部材２４は、円形の断面形状を有し、外径が５〜２０ｍｍ程度、長さが３０〜８０ｍｍ程度を例示することができる。図１では、６本の棒状部材２４がベース部２２に取り付けられた場合を示す。棒状部材２４の大きさ及び取り付ける本数により、ベース部２２の平面形状が定まる。ヒートシンク１０も、金属板２０のベース部２２とほぼ同様な平面形状が採用される。ヒートシンク１０及び金属板２０のベース部２２の平面寸法として、縦及び横の寸法が、４０〜４００ｍｍ程度を例示できる。ベース部２２の厚みとしては、２〜１０ｍｍ程度を例示できる。

本実施形態に係る金属板２０は、棒状部材２４の基端部２４Ａ側に雄ネジが設けられ、ベース部２２に設けられた孔部に形成された雌ネジと螺合するようになっている。このような構造により、棒状部材２４を容易に交換して取り付けることができる。本実施形態に係る棒状部材２４は、円形の断面形状を有するが、これに限られるものではなく、多角形、星形、ハート形をはじめとする任意の断面形状を有する棒状部材に取り替えることもできる。また、溶接や蝋付けにより、棒状部材２４をベース部２２に接合することもできる。棒状部材２４の冷却効果を考慮すると、中実の棒状部材２４が好ましいが、加工性等を考慮して、中空の棒状部材２４を採用することもできる。

［冷却部の固定構造］
本実施形態に係る冷却部４０は、ペルチェ素子３０の両面がヒートシンク１０の面及び金属板２０の面と密着するような固定構造を有する。例えば、ペルチェ素子３０を挟み込むように配置されたヒートシンク１０及び金属板２０を、ボルトナットのような締結部材を用いて互いに固定することができる。ボルト軸に引張応力がかかるように締結することにより、ヒートシンク１０の下面とペルチェ素子３０の上面とを密着させ、ペルチェ素子３０の下面と金属板２０の上面とを密着させることができる。ただし、この固定方法に限られるものではなく、その他の任意の固定手段を用いて、冷却部４０の固定構造を形成することができる。

＜液体容器＞
液体容器５０は、例えば、樹脂材料から形成され、やや扁平な略直方体の外形を有する。液体容器５０は、底面と底面を囲む４つの側面から構成された液体貯蔵領域を有する。液体貯蔵領域の上方は開口しており、金属板２０の棒状部材２４は、この開口を介して、先端部から所定の領域が液体容器５０の液体貯蔵領域内に配置されるようになっている。液体の中に浸かった棒状部材２４の先端部から所定の領域に、氷が生成される。所定の領域として、棒状部材２４の先端部から８〜４０ｍｍ程度を例示することができる。

＜移動機構＞
移動機構６０は、冷却部４０及び液体容器５０を相対的に移動させるように構成されている。本実施形態に係る移動機構６０では、液体容器５０が連結部５０Ａを介して、移動機構６０に連結されており、図２の矢印Ｃで示す点を中心に回転可能になっている（一点鎖線の両矢印参照）。液体容器５０は、矢印Ｃで示す点を中心に９０度以上時計回りに回転すると、図５Ｅに示すように、金属板２０の棒状部材２４の下側に液体容器５０が存在しない状態になる。これにより、棒状部材２４の周囲に生成された氷を落下させた場合、液体容器５０と干渉することなく、下方に配置された氷収納容器５４に納めることができる。
一方、その状態から、液体容器５０を矢印Ｃで示す点を中心に反時計回りに回転させることにより、図２に示すような液体容器５０内に液体を貯蔵可能な状態に戻すことができる。

移動機構６０は、例えば、モータの駆動力により、液体容器５０を時計回り・反時計回りに回転させることができる。ただし移動機構６０としては、上記に限られるものではなく、移動機構６０により、液体容器５０を上下・左右方向に移動させることにより、金属板２０の棒状部材２４の下側に液体容器５０が存在しない状態にすることもできる。また、液体容器５０側を固定して、冷却部４０側を移動させる移動機構もあり得るし、液体容器５０及び冷却部４０の両方を移動させる移動機構もあり得る。

＜液体供給部７０、液体除去部７０’＞
液体容器５０に液体を供給する液体供給部７０は、液体を貯蔵する貯蔵容器７４と、貯蔵容器７４内の液体を液体容器５０に供給する給除液ポンプ７２とを備える。液体容器５０の底面には、給除液口５２が設けられており、給除液流路７６を介して、給除液ポンプ７２の入出ポートと接続されている。給除液ポンプ７２の回転軸は両方向に回転可能であり、貯蔵容器７４内の液体を液体容器５０に供給することもできるし、液体容器５０内の液体を貯蔵容器７４に戻すこともできる。

貯蔵容器７４内には、飲料水をはじめとして、氷を生成するための任意の液体を貯蔵することができる。液体容器５０に液体を供給する場合には、給除液ポンプ７２を給液方向に稼働させて、貯蔵容器７４内の液体を吸い上げ、給除液流路７６及び給除液口５２を介して、液体容器５０に供給する。一方、液体容器５０内の液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する場合には、給除液ポンプ７２を除液方向に稼働させて、給除液口５２及び給除液流路７６を介して、液体容器５０内の液体を吸い出して、貯蔵容器７４側に戻す。このとき、貯蔵容器７４の戻り経路入口には、フィルタ７８が設けられている。フィルタ７８により、液体容器５０から戻される液体に含まれる不純物等が除去された後、貯蔵容器７４内に戻される。フィルタ７８の濾過機能により、貯蔵容器７４内の液体の不純物の濃度上昇を抑えて、高品質な氷の生成が実現できる。

以上のように、本実施形態では、液体容器５０に液体を供給する液体供給部７０と、液体容器５０の液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する液体除去部７０’を同一の装置で行うことができる。ただし、これに限られるものではなく、液体供給部及び液体除去部を異なる装置で実現することもできる。例えば、液体供給部により液体容器５０の開口の上方から液体を供給し、液体容器５０の底部に設けられた排出口に繋がった自動弁または排出ポンプからなる液体除去部により、重力またはポンプの吸引力で液体容器５０内の液体を流出させることもできる。

更に、移動機構６０を液体除去部７０’として機能させて、液体容器５０を傾けるときに、液体容器５０内の液体を外部へ流出させることもできる。その場合には、液体容器５０から流出した液体を受けて、所定の場所へ流すドレン流路を設けることが好ましい。

（制御部）
図４は、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２の制御構成を示すブロック線図である。次に、図４を参照しながら、制御部９０を含む本実施形態に係る製氷機２の制御構成の説明を行う。制御部９０は、ペルチェ素子３０に供給する電力の方向及び大きさを制御することにより、一方の面が吸熱側となり、他方の面が放熱側となるように両面間での温度差を形成することができる。また制御部９０は、移動機構６０のモータの駆動制御により、液体容器５０を回転させて、製氷位置（図５Ａ〜５Ｄ参照）及び離氷位置（図５Ｅ，５Ｆ参照）の間を移動させることができる。

制御部９０は、液体供給部７０の給除液ポンプ７２を制御して、給液側に稼働させることにより、液体容器５０に液体を供給することができる。同様に、制御部９０は、液体除去部７０’の給除液ポンプ７２を制御して、除液側に稼働させることにより、液体容器５０内の液体を貯蔵容器７４に戻すことができる。

以上のように、本実施形態に係る製氷機２は、冷媒が流れる流路１２を有するヒートシンク１０と、金属製の棒状部材２４が基端部２４Ａから先端部２４Ｂにかけて下側に延びるように取り付けられた金属板２０と、ヒートシンク１０と金属板２０との間に配置され、一方の面がヒートシンク１０の面と接し、他方の面が金属板２０の棒状部材２４が取り付けられた面と反対側の面に接するペルチェ素子３０を有する冷却部４０と、液体を貯蔵可能な液体容器５０と、液体容器５０に液体を供給する液体供給部７０と、ペルチェ素子３０、液体供給部７０等を制御する制御部９０と、を備え、棒状部材２４の先端部２４Ｂから所定の領域が液体容器５０の液体貯蔵領域内に配置されるようになっている。

このような製氷機２では、冷媒が流れる流路１２を有するヒートシンク１０による冷却に加え、ペルチェ素子３０による冷却も加わるので、冷媒だけを用いた場合の温度よりも更に低い温度で冷却でき、金属板２０の棒状部材２４の周囲に短時間に氷を生成することができる。また、製氷後は、ペルチェ素子３０への通電方向を逆転させることにより、金属板２０の棒状部材２４の温度を上げて、速やかに離氷することができる。これにより、短い製氷サイクルを実現可能な製氷機２を提供できる。

重力により棒状部材２４から氷を落下させるため、棒状部材２４は基端部２４Ａから先端部２４Ｂにかけて下側に延びるように配置されている。ただし、棒状部材２４を垂直に配置する場合に限られず、斜め下向きに配置する場合もあり得る。冷却部４０を構成するヒートシンク１０、ペルチェ素子３０及び金属板２０のベース部２２の主要面は、水平に配置される場合に限られず、棒状部材２４が下側に延びるように配置されていれば、任意の向きに配置することができる。

（制御処理）
次に、制御部９０による制御処理の説明を行う。
＜給液工程＞
図５Ａは、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２で実施される給液工程を模式的に示す側面断面図である。図５Ａでは、液体の流れを点線の矢印で示してある。図５Ａを参照しながら、液体供給部７０により、液体容器５０の液体貯蔵領域に液体を供給する給液工程の説明を行う。

液体容器５０に液体を貯蔵可能な製氷位置において、制御部９０の制御により、液体供給部７０の給除液ポンプ７２の駆動モータを給液方向に駆動させる。これにより、給除液ポンプ７２は、貯蔵容器７４内の液体を吸い上げ、給除液流路７６及び給除液口５２を介して、液体容器５０に液体を供給する。制御部９０は、液面センサからの信号またはタイマの計時により、液体容器５０内の液体の高さが所定の高さに達したと判別したとき、給除液ポンプ７２の稼働を停止する。図５Ａでは、給除液ポンプ７２により液体容器５０に液体を供給している途中の段階を示す。

＜製氷工程＞
図５Ｂは、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２で実施される製氷工程（開始時点）を模式的に示す側面断面図である。図５Ｃは、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２で実施される製氷工程（時間Ｔ経過後）を模式的に示す側面断面図である。図５Ｂ及び図５Ｃを参照しながら、金属板２０の棒状部材２４の周囲に氷を生成する製氷工程の説明を行う。

図５Ｂでは、上記の給水工程により、金属板２０の棒状部材２４の先端部から所定の領域Ｌが液体容器５０内の液体に浸かった状態を示す。この状態で、制御部９０の制御により、ペルチェ素子３０のヒートシンク１０と接する側が放熱側となり、金属板２０と接する側が吸熱側となるように、ペルチェ素子３０に電力を供給する。これにより、内部の流路１２を流れる冷媒の蒸発により氷点下の温度になったヒートシンク１０による冷却に加えて、金属板２０側から吸熱して、ヒートシンク１０側へ放熱するペルチェ素子３０の機能により、金属板２０の棒状部材２４の温度が冷媒を用いた場合の温度よりも更に低い温度に低下する。

そして、タイマによる計時により所定の時間Ｔが経過したと判別したとき、制御部９０は、ペルチェ素子３０への電力供給を停止する。ペルチェ素子３０への通電を時間Ｔ継続することにより、図５Ｃに示すように、金属板２０の棒状部材２４の先端部から所定の領域Ｌの周囲に、十分な大きさの氷が生成される。実際に製氷機２を製造して稼働させて行った製氷試験において、ペルチェ素子３０に１０分間通電することにより、実用上十分な大きさの氷を生成できることが実証された。

製氷工程では、ペルチェ素子３０により、棒状部材２４を有する金属板２０側から吸熱して、ヒートシンク１０側に放熱するので、ヒートシンク１０による冷却に加えて、ペルチェ素子３０による冷却が加わり、棒状部材２４の温度が冷媒だけを用いた場合の温度よりも更に低い温度になる。これにより、金属板２０の棒状部材２４の周囲に短時間に氷を生成することができる。

＜除液工程＞
図５Ｄは、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２で実施される除液工程を模式的に示す側面断面図である。図５Ｄでは、液体の流れを点線の矢印で示してある。図５Ｄを参照しながら、製氷工程及び後述する移動工程の間に、液体容器５０の液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する除液工程の説明を行う。

制御部９０の制御により、液体除去部７０’の給除液ポンプ７２の駆動モータを除液方向に駆動させる。これにより、給除液ポンプ７２は、給除液口５２及び給除液流路７６を介して、液体容器５０内の液体を吸い出して、貯蔵容器７４側に戻す。このとき、貯蔵容器７４に戻る液体は、貯蔵容器７４の戻り経路入口に配置されたフィルタ７８により濾過された後、貯蔵容器７４に流入する。フィルタ７８により、液体内に含まれる不純物等が除去されるので、再び液体容器５０に供給されて氷が生成されたとしても、純度の高い氷を生成することができる。
このような除液工程により、液体容器５０に新たな液体を供給して、次の製氷サイクルを速やかに開始することができる。

＜移動工程＞
図５Ｅは、本発明の１つの実施形態に係る製氷機で実施される移動工程を模式的に示す側面断面図である。図５Ｅを参照しながら、製氷工程で氷が生成された後、金属板２０の棒状部材２４の下側に液体容器５０が存在しないように、液体容器５０を移動させる移動工程の説明を行う。
制御部９０の制御により、移動機構６０のモータを駆動させて、金属板２０の棒状部材２４の下側に液体容器５０が存在しない離氷位置まで、液体容器５０を時計回りに回転させる（一点鎖線の矢印参照）。このとき、金属板２０の棒状部材２４の下方には、落下した氷を受ける氷収納容器５４が配置されている。

移動機構６０により液体容器５０を傾けたとき、液体容器５０の液体貯蔵領域内に残留する液体を液体容器５０から流出させて除去することもできる。その場合には、移動機構６０が液体除去部７０’の機能を果たすことになる。つまり、移動工程を行う間に、液体除去部７０’が、液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する除液工程を行うということができる。
このような除液工程により、液体容器５０に新たな液体を供給して、次の製氷サイクルを速やかに開始することができる。
＜離氷工程＞
図５Ｆは、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２で実施される離氷工程を模式的に示す側面断面図である。図５Ｆを参照しながら、移動工程の後、金属板２０の棒状部材２４の周囲に生成された氷を棒状部材２４から外して、氷収納容器５４に収納する離氷工程の説明を行う。

制御部９０の制御により、ペルチェ素子３０のヒートシンク１０と接する側が吸熱側となり、金属板２０と接する放熱側が側となるように、ペルチェ素子３０に電力を供給する。これにより、金属板２０の棒状部材２４の温度が速やかに上昇するため、棒状部材２４と接触する領域の氷が溶解する。これにより、重力で氷が棒状部材２４から外れて落下し、下方に配置された氷収納容器５４に収納される。
ペルチェ素子３０への電量供給は、タイマの計時により所定の時間が経過したときに停止することもできるし、氷収納容器５４の下側に荷重センサ等を設けて、センサで氷収納容器５４に氷が収納されたことを検出したときに停止することもできる。

離氷工程では、金属板２０の棒状部材２４の下側に液体容器５０が存在しない状態において、ペルチェ素子３０への通電の向きを逆転させることにより、速やかに棒状部材２４の温度を上げて離氷を実現できる。これにより、短い製氷サイクルを確実に実現できる。

（実施例）
次に、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２を製作して、実際に製氷を行った実施例の説明を行う。製作した製氷機２は、下記のような仕様を有する。
（１）ヒートシンク
（ａ）高木製作所製 Ｐ−２００Ｓ
（ｂ）サイズ：１２０ｘ１２０ｍｍ，厚さ１０ｍｍ
（ｃ）推奨流量：２〜５Ｌ／ｍｉｎ
（２）ペルチェ素子（下記のペルチェ素子を２個使用）
（ａ）サイズ：４０ｘ４０ｍｍ，厚さ４ｍｍ
（ｂ）最大吸熱量（Ｑｃｍａｘ）：５１Ｗ
（ｃ）最大温度差（ΔＴｍａｘ）：６６℃
（３）金属板
（ａ）材質：アルミ合金
（ｂ）棒状部材の本数：６本
（ｃ）棒状部材サイズ：外径８ｍｍ、長さが４０ｍｍ
（４）製氷する液体：水

この実施例により、最大径が約２５ｍｍ、高さが１８ｍｍ程度のドーム形の形状を有する氷を生成することができた。この氷は、棒状部材の外形に対応した凹部を有する。
以上により、本発明の１つの実施形態に係る製氷機２により、非常に短い製氷サイクルが実現できることが実証された。

（本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫）
図６は、本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫１００を模式的に示す側面断面図である。図６では、冷媒の流れを点線の矢印で示す。図６を参照しながら、本発明の１つの実施形態に係る冷蔵庫１００の説明を行う。冷蔵庫１００は、上記の実施形態に係る製氷機２を備えている。

冷蔵庫１００は、冷凍室１０２Ａ及び冷蔵室１０２Ｂを備える。冷凍室１０２Ａ及び冷蔵室１０２Ｂの背面側には、仕切板１０６で仕切られた入側流路１０４Ａ，Ｂが設けられている。冷凍室１０２Ａ側の入側流路１０４Ａには、蒸発器１４０が配置され、その上方にファン１７０が配置される。冷凍室１０２Ａの背面側の外部の機械室には、蒸発器１４０と連通した圧縮器１１０が配置されている。圧縮器１１０で圧縮された冷媒（気体）が凝縮器１２０で液化され、毛細管内を通過中に減圧されて沸点が下がり、乾燥器１３０を経て、三方弁１６０へ達する。図６では、乾燥器１３０が機械室内に示されているが、実際には三方弁１６０の近くに配置されている。

三方弁１６０により、冷媒は、冷蔵庫１００の蒸発器１４０に直接流入する流路と、製氷機２のヒートシンク１０内を流れた後、蒸発器１４０に流入する流路とに切り替えられる。製氷機２で製氷を行なわない場合には、冷媒が直接、蒸発器１４０に流入する。そして、冷媒は蒸発器１４０で庫内の気体の熱を奪って気化し、気化した冷媒が圧縮器１１０で再び圧縮されるというサイクルを繰り返す。以上のように、圧縮器１１０、凝縮器１２０、乾燥器１３０、蒸発器１４０等が連通した冷蔵庫の冷却システム１５０が構築されている。

製氷機２で製氷を行う場合には、三方弁１６０の切り替えにより、冷媒は、接続管１４Ａを介してヒートシンク１０の流路１２に流入する。流路１２を通過中に、液状または霧状の冷媒の一部は周囲から熱を吸収して蒸発し、気化した冷媒が、接続管１４Ｂを介して、蒸発器１４０の入側に達する。ヒートシンク１０で気化する冷媒の量は、冷却システム１５０で循環する冷媒の容量に比べて小さいので、蒸発器１４０に入る時点で、冷媒は全体として液状または霧状の状態を保っている。よって、冷媒は蒸発器１４０で庫内の気体の熱を奪って気化し、気化した冷媒が圧縮器１１０で再び圧縮されるというサイクルを繰り返す。
三方弁１６０での切り替えを行わずに、常に、直接、蒸発器１４０に流入する冷媒の流れと、ヒートシンク１０を経てから蒸発器１４０に流入する冷媒の流れとが生じるようにすることもできる。

冷凍室１０２Ａ側の入側流路１０４Ａ及び冷蔵室１０２Ｂ側の入側流路１０４Ｂの間には、ダンパ１８０が配置されている。図６では、ダンパ１８０が閉の状態を示す。
ダンパ１８０が閉の状態では、圧縮器１１０及びファン１７０が駆動すると、冷凍室１０２Ａ内の気体が流動し、蒸発器１４０を通過した冷気が仕切板１０６に設けられた吹出口１０６Ａから、冷凍室１０２Ａ内に流入する。図６の一点鎖線の矢印に示すように、流入した気体は、冷凍室１０２Ａ内を循環して、再び、入側流路１０４Ａ内の蒸発器１４０の下側に戻る。このような蒸発器１４０を通過して冷却された気体の循環により、冷凍室１０２Ａ内を冷却することができる。ダンパ１８０が開の状態では、冷蔵室１０２Ｂ側にも冷気が循環する。

以上のように、本実施形態に係る冷蔵庫１００は、上記の実施形態に係る製氷機２を備え、庫内を冷却するための冷却システム１５０から分岐して、液状または霧状の冷媒を製氷機２のヒートシンク１０へ供給することができる。
製氷機２では、冷蔵庫１００の冷却システム１５０を利用したヒートシンク１０による冷却に加え、ペルチェ素子３０による冷却も加わるので、冷媒だけを用いた場合の温度よりも更に低い温度で冷却でき、金属板２０の棒状部材２４の周囲に短時間に氷を生成することができる。また、製氷後は、ペルチェ素子３０への通電方向を逆転させることにより、金属板２０の棒状部材２４の温度を上げて、速やかに離氷することができる。これにより、短い製氷サイクルを実現可能な製氷機２を備えた冷蔵庫１００を提供できる。

本発明の実施の形態、実施の態様を説明したが、開示内容は構成の細部において変化してもよく、実施の形態、実施の態様における要素の組合せや順序の変化等は請求された本発明の範囲および思想を逸脱することなく実現し得るものである。

２ 製氷機
１０ ヒートシンク
１２ 流路
１４Ａ，１４Ｂ 接続管
２０ 金属板
２２ ベース部
２４ 棒状部材
２４Ａ 基端部
２４Ｂ 先端部
３０ ペルチェ素子
４０ 冷却部
５０ 液体容器
５０Ａ 連結部
５２ 給除液口
５４ 氷収納容器
６０ 移動機構
７０ 液体供給部
７０’ 液体除去部
７２ 給除液ポンプ
７４ 貯蔵容器
７６ 給除液流路
７８ フィルタ
８０ 冷却システム
８２ 圧縮器
８４ 凝縮器
８６ 乾燥器
９０ 制御部
１００ 冷蔵庫
１０２Ａ 冷凍室
１０２Ｂ 冷蔵室
１０４Ａ，Ｂ 入側流路
１０６ 仕切板
１０６Ａ 吹出口
１１０ 圧縮器
１２０ 凝縮器
１３０ 乾燥器
１４０ 蒸発器
１５０ 冷却システム
１６０ 三方弁
１７０ ファン
１８０ ダンパ

Claims (5)

1. 冷媒が流れる流路を有するヒートシンクと、
   金属製の棒状部材が基端部から先端部にかけて下側に延びるように取り付けられた金属板と、
   前記ヒートシンクと前記金属板との間に配置され、一方の面が前記ヒートシンクの面と接し、他方の面が前記金属板の前記棒状部材が取り付けられた面と反対側の面に接するペルチェ素と
   を有する冷却部と、
   液体を貯蔵可能な液体容器と、
   前記液体容器に液体を供給する液体供給部と、
   前記ペルチェ素子及び前記液体供給部を制御する制御部と、
   を備え、
   前記棒状部材の前記先端部から所定の領域が前記液体容器の液体貯蔵領域内に配置されることを特徴とする製氷機。
   
2. 前記制御部の制御により、
   前記液体供給部が前記液体貯蔵領域に液体を供給する給液工程と、
   前記所定の領域が液体内に浸かった状態で、所定の時間、前記ペルチェ素子の前記ヒートシンクと接する側が放熱側となり、前記金属板と接する側が吸熱側となるように、前記ペルチェ素子に電力を供給する製氷工程と、
   を行うことを特徴とする請求項１に記載の製氷機。
   
3. 前記冷却部と前記液体容器とを相対的に移動させる移動機構を備え、
   前記制御部の制御により、
   前記製氷工程の後、
   前記移動機構が、前記棒状部材の下側に前記液体容器が存在しないように、前記冷却部及び前記液体容器を相対的に移動させる移動工程と、
   前記移動工程の後、前記ペルチェ素子の前記ヒートシンクと接する側が吸熱側となり、前記金属板と接する側が放熱側となるように、前記ペルチェ素子に電力を供給する離氷工程と、
   を行うことを特徴とする請求項２に記載の製氷機。
   
4. 前記液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する液体除去部を備え、
   前記制御部の制御により、
   前記製氷工程及び前記移動工程の間または前記移動工程を行う間に、
   前記液体除去部が、前記液体貯蔵領域内に残留する液体を除去する除液工程を行うことを特徴とする請求項３に記載の製氷機。
   
5. 請求項１から４の何れか１項に記載の製氷機を備え、
   庫内を冷却するための冷却システムから分岐して、冷媒を前記製氷機の前記ヒートシンクへ供給することを特徴とする冷蔵庫。

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