JP2023038035A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】消費電力の増加を抑えつつ製氷時間を短縮することができる冷蔵庫を提供する。
【解決手段】
本発明の冷蔵庫１は、製氷室８と、製氷室８に冷気を供給する冷却装置と、製氷室８内で製氷を行う製氷容器４１と、製氷用水を貯水する貯水タンク３０と、貯水タンク３０の製氷用水を製氷容器４１へ給水する給水装置３１とを備える冷蔵庫１において、製氷容器４１は、製氷用水を貯める内容器４５と、内容器４５と隙間をあけて外側から覆う外容器４６と、内容器４５と外容器４６との間に設けられた蓄冷剤４７とを備え、給水装置３１は、製氷用水を複数Ｎ回に分けて製氷容器４１に給水する。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は冷蔵庫に関する。

家庭用冷蔵庫の製氷室に組込まれる自動製氷装置においては、製氷皿に給水を行い、製氷完了を検出すると、製氷皿を上下反転させて離氷させるといった動作を自動で繰返すように構成されている。

夏場などに氷を短時間で作製することが求められる場合がある。これに対して、製氷室に供給する冷気を低温化したり、冷気量を増加したりすることで、製氷時間の短縮が図られている。しかし、製氷室に供給する冷気を低温化したり、冷気量を増加したりすると、消費電力が増加する。

特開２００８－２７５２７６号公報

そこで本発明では、消費電力の増加を抑えつつ製氷時間を短縮することができる冷蔵庫を提供することを課題とする。

実施形態の冷蔵庫は、製氷室と、前記製氷室に冷気を供給する冷却装置と、前記製氷室内で製氷を行う製氷容器と、製氷用水を貯水する貯水タンクと、前記貯水タンクの前記製氷用水を前記製氷容器へ給水する給水装置とを備える冷蔵庫において、前記製氷容器は、前記製氷用水を貯める内容器と、前記内容器と隙間をあけて外側から覆う外容器と、前記内容器と前記外容器との間に設けられた蓄冷剤とを備え、前記給水装置は、前記製氷用水を複数回に分けて前記製氷容器に給水するものである。

実施形態の冷蔵庫の断面図 実施形態の冷蔵庫のブロック図 実施形態の冷蔵庫における製氷容器の断面図 実施形態の冷蔵庫における製氷容器の平面図 実施形態の冷蔵庫における製氷制御のフロー図

実施形態について図面に基づき説明する。なお、以下の実施形態は例示であり、発明の範囲はこれに限定されない。以下の実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置換、変更を行うことができる。以下の実施形態やその変形は、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

以下の説明において、冷蔵庫の利用者が立つ方を前、その反対を後ろとする。また上下左右とは、冷蔵庫の前に立った利用者から見た上下左右のことである。また平面視とは冷蔵庫を上から見ることである。

（１）冷蔵庫１の全体構成及び制御
図１に実施形態の冷蔵庫１を示す。冷蔵庫１は、前面に開口する冷蔵庫本体２を備える。冷蔵庫本体２は、鋼板製の外箱３と合成樹脂製の内箱４との間に形成された断熱空間５に真空断熱材や発泡断熱材等の断熱材を有して構成されている。冷蔵庫本体２は内箱４の内部に複数の貯蔵空間が設けられており、具体的には、上段から順に、冷蔵室６、野菜室７が設けられ、その下方に製氷室８と小冷凍室（不図示）が左右に並べて設けられ、これらの下方に冷凍室１０が設けられている。

冷蔵室６及び野菜室７は、いずれも冷蔵温度帯（例えば、１～４℃）に冷却される貯蔵室であり、それらの間は、合成樹脂製の仕切板１１により上下に仕切られている。仕切板１１と最下段の棚板１２とで上下に仕切られた空間は、不図示の縦仕切壁によって冷蔵庫幅方向に区画され、幅方向一方側の空間に貯水タンク３０及び給水装置３１が設けられ、幅方向他方側の空間に収納容器（不図示）が収納されている。

貯水タンク３０は、上面に開口する容器本体３０ａと、容器本体３０ａの上面開口を閉塞する蓋体３０ｂとを備える。貯水タンク３０は、容器本体３０ａに給水装置３１を介して製氷容器４１へ給水するための水（製氷用水）を貯水する。

給水装置３１は、貯水タンク３０に設けられた給水ポンプ３２と、水受ケース３３と、水受ケース３３と製氷室８に設けられた製氷装置４０とを配管接続する給水管３４とを備える。給水装置３１は、給水ポンプ３２が貯水タンク３０に貯水された製氷用水をくみ上げて水受ケース３３へ吐出する。給水ポンプ３２から吐出された製氷用水は、水受ケース３３によって受け止められた後、給水管３４を通って製氷装置４０へ流れ込み、製氷容器４１に給水される。

製氷室８、小冷凍室及び冷凍室１０は、いずれも冷凍温度帯（例えば、－１０～－２０℃）に冷却される貯蔵室である。製氷室８には、製氷容器４１と離氷装置４３と温度検出部４４等を含む製氷装置４０と、製氷装置４０で作製した氷を貯めておく貯氷箱９とが設置されている。

冷蔵庫本体２の冷蔵温度帯の貯蔵室（冷蔵室６及び野菜室７）の奥部には、冷蔵温度帯の貯蔵室を冷却するための冷蔵冷却器２０が設けられている。冷蔵冷却器２０の上方には冷蔵冷却器２０で生成された冷気を、冷蔵室６及び野菜室７に送風する冷蔵ファン２１が設けられている。

冷蔵庫本体２の冷凍温度帯の貯蔵室（製氷室８、小冷凍室及び冷凍室１０）の奥部には、冷凍温度帯の貯蔵室を冷却するための冷凍冷却器２２が設けられている。冷凍冷却器２２の上方には冷凍冷却器２２で生成された冷気を、製氷室８、小冷凍室及び冷凍室１０に送風する冷凍ファン２３が設けられている。つまり、冷凍冷却器２２及び冷凍ファン２３が、製氷室８、小冷凍室及び冷凍室１０を冷却する冷却装置を構成する。

冷蔵冷却器２０及び冷凍冷却器２２は、冷蔵庫本体２の背面下部に形成された機械室２４に収納された圧縮機２５や凝縮器（不図示）や切替弁２６（図２参照）とともに冷凍サイクルを構成する。冷蔵冷却器２０及び冷凍冷却器２２は、切替弁２６で冷媒流路を切り替えることにより圧縮機２５から吐出された冷媒が交互に供給されることで冷却される。

冷蔵冷却器２０は冷媒が供給されると冷蔵冷却器２０の周囲の空気を冷却して冷気を生成する。冷蔵冷却器２０が生成した冷気は、冷蔵ファン２１によって冷蔵室６及び野菜室７へ送風される。これによって、冷蔵室６に設けられた庫内温度センサの検出温度が所定温度範囲を維持するように、冷蔵室６及び野菜室７が所定の温度に冷却される。

また、冷凍冷却器２２は冷媒が供給されると冷凍冷却器２２の周囲の空気を冷却して冷気を生成する。冷凍冷却器２２が生成した冷気は、冷凍ファン２３によって製氷室８、小冷凍室及び冷凍室１０へ送風される。これによって、冷凍室１０に設けられた庫内温度センサの検出温度が所定温度範囲を維持するように、製氷室８、小冷凍室及び冷凍室１０が冷却される。

図１に示すように、冷蔵室６の前面に設けられた扉６ａには操作パネル１４が設けられている。操作パネル１４は、利用者が冷蔵庫１の操作をするための操作装置である。操作パネル１４には、各貯蔵室の冷却温度の設定や、通常の製氷モード（第１製氷モード）より短時間で製氷を終了する急速製氷モード（第２製氷モード）の設定等の各種設定を行うボタンがある。利用者は、ボタンを操作することにより、各種設定を行うことを冷蔵庫１に指示をすることができる。

冷蔵庫本体２の外側、例えば、冷蔵庫本体２の天井壁の上面後部には、冷蔵庫１を制御するマイコン等を実装した制御基板からなる制御部２８が設けられている。制御部２８は、図２に示すように、操作パネル１４、冷蔵ファン２１、冷凍ファン２３、圧縮機２５、切替弁２６、給水ポンプ３２、離氷装置４３、及び温度検出部４４等が接続されており、予めメモリに記憶された制御プログラムに基づいて冷蔵庫１の動作全般を制御する。

（２）製氷装置４０
製氷装置４０は、製氷用水を小分けに保持して製氷室８内で製氷を行う製氷容器４１と、製氷容器４１に製氷用水を注水する注水パイプ４２と、製氷容器４１を捻り離氷する離氷装置４３と、製氷容器４１の温度を検出する温度検出部４４（図２参照）とを備える。

製氷容器４１は、図３及ぶ図４に示すように、変形可能な矩形容器であり、内容器４５と、外容器４６と、蓄冷剤４７とを備える。

内容器４５は、複数の凹形状の製氷ブロック４８に区画形成され、製氷用水を小分けに貯めておき所定形状の氷を成形する。具体的には、内容器４５は、冷蔵庫１の前後方向に沿って複数個の製氷ブロック４８が一列に連なって製氷ブロック列４９をなし、左右方向に製氷ブロック列４９が２列設けられている。

外容器４６は、内容器４５と隙間をあけて外側（下方）から覆い、内容器４５との間に蓄冷剤４７を充填する空間Ｓを形成する。

なお、内容器４５及び外容器４６は、合成樹脂製の容器であっても良いが、アルミニウムや銅などの金属のような合成樹脂材より熱伝導率の高い材料で形成された容器であっても良い。

蓄冷剤４７は、水や無機塩や食品添加物等を混合した混合物からなり、これらの混合比率を調整して融点が、０度以下に設定されることが好ましく、冷凍冷却器２２で生成される冷気の温度より高い温度に設定されていることが好ましい。本実施形態では、例えば、蓄冷剤４７の融点は、－５℃に設定されている。

注水パイプ４２は、製氷容器４１の上方に間隔をあけて配置された冷蔵庫１の前後方向に延びる管状体からなる。注水パイプ４２は、２列の製氷ブロック列４９の間に配置された主管部４２ａと、主管部４２ａから複数の製氷ブロック４８のそれぞれの上方へ延びる複数の枝管部４２ｂとを備える。複数の枝管部４２ｂの下面には、製氷ブロック４８と上下に対向するように注水口５０が設けられている。つまり、複数の製氷ブロック４８に対応するように複数の注水口５０が製氷容器４１の上方の異なる箇所に設けられている。

このような注水パイプ４２は、給水装置３１の給水管３４が接続され、製氷用水が給水装置３１から供給されると、複数の注水口５０から製氷用水を各製氷ブロック４８に給水する。

離氷装置４３は、製氷容器４１の後端部に接続された回転軸５１を軸回りに回動させる離氷モータ５２を備える。離氷モータ５２は、製氷容器４１の開口部が上方に向いた水平状態から回転軸５１を介して回転軸５１の軸回りに製氷容器４１を回動させ、製氷容器４１から前方へ突出する突片５４を不図示の当接部に当接させた後、更に製氷容器４１を回動させることで、製氷容器４１に捻り応力を付与して製氷容器４１に製氷された氷を離氷する離氷操作を行う。

また、離氷装置４３には、貯氷箱９に蓄積された氷の貯氷量を検知する検知レバー５３を備える。検知レバー５３は、製氷容器４１と貯氷箱９との間に配置され、貯氷箱９内を上下に揺動し貯氷箱９に蓄積された氷と接触することで貯氷量を検知する。

（３）製氷制御
次に本実施形態の冷蔵庫１における製氷制御を図５に基づいて説明する。

制御部２８は、製氷開始条件が満たされると、製氷制御を開始する。製氷開始条件は限定されない。例えば、検知レバー５３において貯氷箱９に蓄積された氷が所定量以下であることが検知されるとともに、前回の製氷容器４１への給水時から一定時間が経過した時や、離氷装置４３が製氷容器４１から離氷した時や、利用者が急速製氷モードの設定を操作パネル１４から指示した時等に、制御部７０は製氷開始条件が満たされたと判断する。

制御部２８は、製氷制御を開始すると、急速製氷モードが設定されているか否かを判断する（ステップＳ１）。急速製氷モードが設定されていない場合（ステップＳ１のＮｏ）、制御部２８は、ステップＳ２へ進み通常の製氷モードを実行する。

通常の製氷モードでは、給水装置３１が所定の第１水量Ｖ１の製氷用水を製氷容器４１へ一度に給水する（ステップＳ２）。なお、制御部２８は、給水ポンプ３２の駆動時間を調整することで製氷容器４１に給水する製氷用水の水量を制御する。

そして、給水装置３１が第１水量Ｖ１の製氷用水を給水した後、温度検出部４４によって検出される検出温度Ｔが所定温度Ｔ１（例えば、－５℃）以下の場合（ステップＳ３のＹｅｓ）、制御部２８は、製氷容器４１において氷が完成していると判断し、離氷装置４３を駆動させて製氷容器４１に捻り応力を付与して離氷操作を行い（ステップＳ４）、製氷制御を終了する。なお、温度検出部４４の検出温度Ｔが所定温度Ｔ１より高い場合（ステップＳ３のＮｏ）、制御部２８は、温度検出部４４の検出温度Ｔが所定温度Ｔ１以下になるまで離氷操作を実施せず、製氷容器４１内の製氷用水の冷却を継続する。

急速製氷モードでは、給水装置３１が所定の第２水量Ｖ２の製氷用水を製氷容器４１へ複数Ｎ（Ｎは２以上の整数）回に分けて給水する制御を行う。なお、本実施形態においては、第２水量Ｖ２は通常の製氷モード時に給水装置３１が給水する第１水量Ｖ１より少ない水量に設定されている。

具体的には、制御部２８は、第２水量Ｖ２を整数Ｎで除した量（Ｖ２／Ｎ、以下、この水量を分割水量ということもある）の製氷用水を製氷容器４１に給水する（ステップＳ４）。

そして、給水装置３１が分割水量Ｖ２／Ｎの製氷用水を給水した後、温度検出部４４の検出温度Ｔが所定温度Ｔ２（例えば、－５℃）以下の場合（ステップＳ５のＹｅｓ）、制御部２８は、製氷容器４１へ給水された分割水量の製氷用水が氷になっていると判断してステップＳ５へ進み、温度検出部４４の検出温度Ｔが所定温度Ｔ２より高い場合（ステップＳ５のＮｏ）、製氷容器４１内の製氷用水の冷却を継続する。

そして、制御部２８は、ステップＳ６において、給水装置３１が製氷容器４１に給水した回数（給水回数）がＮ回に達しか否か判断する。

給水回数がＮ回に達していない場合（ステップＳ６のＮｏ）、制御部２８は、ステップＳ４に戻り、分割水量の製氷用水を製氷容器４１に給水する。その後、給水回数がＮ回に達するまで、製氷容器４１内の製氷用水の冷却（ステップＳ５）と、分割水量の製氷用水の給水（ステップＳ４）とを繰り返し行う。

給水回数がＮ回に達した場合（ステップＳ６のＹｅｓ）、制御部２８は、製氷容器４１において氷が完成していると判断し、離氷装置４３を駆動させて製氷容器４１に捻り応力を付与して離氷操作を行い（ステップＳ４）、製氷制御を終了する。

なお、本実施形態において、製氷室８の冷却制御は、通常の製氷モード及び急速製氷モードに関わらず、冷凍室１０に設けられた庫内温度センサの検出温度などに基づいて実行するが、急速製氷モードの実行中は、通常の製氷モードの実行中に比べて、冷凍ファン２３の回転数を高く設定したり、圧縮機２５の運転周波数を高くして冷凍冷却器２２を低温化したりしてもよい。

（４）効果
以上のような本実施形態の冷蔵庫１では、製氷容器４１が蓄冷剤４７を有しているため、製氷容器４１に給水された製氷用水が、製氷室８内の冷気に加え、蓄冷剤４７によって冷却されるため、迅速に製氷することができる。

しかも、本実施形態では、製氷用水を複数回に分けて給水するため、前回給水した分割水量の製氷用水が凍結してから次回の分割水量の製氷用水を給水することができる。液体の水に比べて氷は熱伝導率が高いため、前回給水した製氷用水が凍結してから次回の給水を行うことで、製氷容器４１の蓄冷剤４７と給水された製氷用水との熱交換が促進され、より早く製氷することができる。

また、製氷容器４１に設けられた蓄冷剤４７の融点が０℃以下に設定されているため、製氷容器４１に給水された製氷用水が、蓄冷剤４７の融解熱によって急速に冷却することができる。また、蓄冷剤４７の融点が冷凍冷却器２２で生成される冷気の温度より高い温度に設定されている場合、冷凍冷却器２２で生成される冷気によって蓄冷剤４７を凝固させて冷熱を蓄熱させることができる。

また、本実施形態では、急速製氷モード時に１回の製氷を完了するまでに製氷容器４１に給水する第２水量Ｖ２が、通常の製氷モード時に１回の製氷を完了するまでに製氷容器４１が給水する第１水量Ｖ１より少ない水量に設定されているため、早く製氷することができる。

また、本実施形態では、製氷用水を製氷容器４１に注ぎ込む注水口５０が複数箇所に設けられているため、製氷用水を複数回に分けて給水する場合であっても、製氷容器４１に製氷用水を均等に給水することができる。

（５）変更例
上記した実施形態は、通常の製氷モード及び急速製氷モードに関わらず、制御部２８が、製氷容器４１において氷が完成していると判断すると（ステップＳ３のＹｅｓ、ステップＳ６のＹｅｓ）、直ちに離氷操作を行い、製氷容器４１から氷を取り出したが、製氷容器４１において氷が完成していると判断してから所定時間待機した後にステップＳ４へ進み離氷操作を行っても良い。このような場合、次の製氷に備えて蓄冷剤４７に冷熱を蓄熱させてから離氷することができる。

また、通常の製氷モードでは、制御部２８が、製氷容器４１において氷が完成していると判断すると（ステップＳ３のＹｅｓ）、その後、所定時間経過してから、ステップＳ４へ進んで離氷操作を行い、急速製氷モードでは、制御部２８が、製氷容器４１において氷が完成していると判断すると（ステップＳ６のＹｅｓ）、直ちに離氷操作を行ったり、通常の製氷モードより短い時間経過してから離氷操作を行っても良い。このような場合、通常の製氷モード時には、次の製氷に備えて蓄冷剤４７に冷熱を蓄熱させてから離氷することができるとともに、急速製氷モード時には、製氷時間を短縮することができる。

また、上記した実施形態では、急速製氷モードにおいて１回の製氷を完了するまでに製氷容器４１に給水する第２水量Ｖ２を、通常の製氷モードにおいて製氷容器４１に給水する第１水量Ｖ１より少なく設定したが、第２水量Ｖ２を第１水量Ｖ１と同量に設定してもよい。

また、上記した実施形態では、通常の製氷モードにおいて製氷用水を製氷容器４１に一度に給水したが、通常の製氷モードにおいても製氷用水を複数回に分けて製氷容器４１に給水してもよい。その場合、急速製氷モードにおいて製氷用水を給水する回数を、通常の製氷モードにおいて製氷用水を給水する回数より多く設定してもよい。

また、上記した実施形態では、製氷用水を均等に分けて製氷容器４１に給水したが、徐々に給水量を増加させたり、減少させたりしてもよい。

１…冷蔵庫、２…冷蔵庫本体、６…冷蔵室、７…野菜室、８…製氷室、９…貯氷箱、１０…冷凍室、１４…操作パネル、２０…冷蔵冷却器、２１…冷蔵ファン、２２…冷凍冷却器、２３…冷凍ファン、２８…制御部、３０…貯水タンク、３１…給水装置、３２…給水ポンプ、３４…給水管、４０…製氷装置、４１…製氷容器、４２…注水パイプ、４３…離氷装置、４４…温度検出部、４５…内容器、４６…外容器、４７…蓄冷剤、４８…製氷ブロック、４９…製氷ブロック列、５０…注水口、５１…回転軸、５２…離氷モータ、５３…検知レバー、５４…突片

Claims (6)

1. 製氷室と、前記製氷室に冷気を供給する冷却装置と、前記製氷室内で製氷を行う製氷容器と、製氷用水を貯水する貯水タンクと、前記貯水タンクの前記製氷用水を前記製氷容器へ給水する給水装置とを備える冷蔵庫において、
   前記製氷容器は、前記製氷用水を貯める内容器と、前記内容器と隙間をあけて外側から覆う外容器と、前記内容器と前記外容器との間に設けられた蓄冷剤とを備え、
   前記給水装置は、前記製氷用水を複数回に分けて前記製氷容器に給水する冷蔵庫。
2. 第１製氷モードと前記第１製氷モードより短時間で製氷を終了する第２製氷モードとを有し、
   前記給水装置は、前記第２製氷モードにおいて前記製氷用水を複数回に分けて前記製氷容器に給水し、前記第１製氷モードにおいて前記製氷用水を前記製氷容器に一度に給水する請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 第１製氷モードと前記第１製氷モードより短時間で製氷を終了する第２製氷モードとを有し、
   前記第２製氷モードは、前記第１製氷モードに比べて１回の製氷を完了するまでに前記給水装置が前記製氷容器に前記製氷用水を給水する給水量が少ない請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
4. 第１製氷モードと前記第１製氷モードより短時間で製氷を終了する第２製氷モードとを有し、
   前記製氷容器から氷を取り出す離氷装置と、前記製氷容器の温度を検出する温度検出部とを備え、
   前記第２製氷モードは、前記温度検出部の検出温度が所定温度以下に達してから前記離氷装置を動作させて前記製氷容器から氷を取り出すまでの時間が、前記第１製氷モードより短い請求項１～３のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
5. 前記蓄冷材の融点が０度以下である請求項１～４のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
6. 前記給水装置は、前記製氷用水を前記製氷容器に注ぐ注水口が、前記製氷容器の上方の異なる複数箇所に設けられている請求項１～５のいずれか１項に記載の冷蔵庫。

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