JP2599440B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷凍室等に配置され、特に透明な氷を生成可
能とする製氷機能を備えた冷蔵庫に関するものである。

従来の技術 従来より家庭用の冷蔵庫等で行なわれている製氷方法
について第９図に従い説明する。

１は冷蔵庫本体で外箱2,内箱3,及び前記外箱2,内箱３
間に充填された断熱材４により構成されている。５は前
記冷蔵庫本体１の内部を上下に区画する区画壁であり、
上部に冷凍室6,下部に冷蔵室７を区画形成している。８
は前記冷凍室６の背面に備えた冷凍サイクルの冷却器で
あり、９は前記冷却器８で冷却した冷気を前記冷凍室６
及び冷蔵室７内に強制通風するための送風機である。ま
た10は前記冷凍室６内の一画に設けた製氷室であり、11
は前記送風機９の吐出側と前記製氷室10とを連通させる
通風路である。そして12は製氷皿であり前記製氷室10内
に載置される。

かかる構成において、製氷皿12内に水を満たして製氷
室10内に載置すると、冷却器８で冷却された冷気が送風
機９の強制通風作用により、通風路11を介して前記製氷
室10内に送り込まれて前記製氷皿12内の水を全周より冷
却凍結させて氷を生成するものである。

しかしながら、このような氷の生成方法であると、氷
が生成される際の製氷皿12内の水の凍結が、製氷皿12と
水との接触面及び冷気と水との接触面から中央部に進行
していくため、水中に溶解している気体成分やカルキ等
の不純物が氷の中央部に封じ込められて、結果的に中央
部が白濁した不透明な、また味も良くない氷となり、例
えばウイスキー等の飲料用をはじめとして官能的に適し
たものではなかった。

そのため、透明で味の良い氷を所望するニーズは過去
より有り、それを生成するための装置として例えば実開
昭55−35438号公報で公知であり、この構造は第10図及
び第11図に示す様なものであった。以下第10図及び第11
図に従いその基本的な内容について説明する。尚、従来
例第９図と共通する部分については同一の符号を付しそ
の説明を省略する。即ち、13は内部に断熱材14を挿入し
た区画壁で上部に冷凍室6,下部に冷蔵室７を区画形成し
ている。15は前記冷凍室６内の一画に設けた製氷室であ
り、通風路11により送風機９の吐出側と連通している。
16は前記製氷室15内に載置した製氷装置であり、上面を
開口した容器17と、前記容器17の開口部を上端として内
面に重ねた製氷皿18とより成る。また、19は前記製氷皿
17の底面に設けた貫通孔である。尚、前記製氷装置16を
前記製氷室内に載置した際には、前記製氷装置16の前面
を除く外周が前記区画壁13の断熱材14で囲われる様構成
している。

かかる構成において、製氷装置15内に水を注水する
と、製氷皿18の底面に設けた貫通孔19より容器17内の下
部空間に先ず水が満たされ、続いて製氷皿18も満水状態
となる。そして、このように水を満たした製氷装置16を
製氷室15内に載置すると、送風機９の強制通風作用によ
る冷気が通風路11を介して製氷室15内に送り込まれ製氷
装置16の上面より冷却を行なう。ここで、製氷装置16の
外周は区画壁13の断熱材14で囲われているため外周から
の冷却作用は弱く、概ね製氷装置16の上方から下方への
一方向に凍結が進行していく。即ち容器17の上部に重ね
た製氷皿18内の水から徐々に凍結していく。そして、こ
の凍結速度を適度に遅くしてやれば氷の生成進行ととも
に水中に溶解していた気体成分や、含有される不純物を
氷結晶外に析出して下方の水中に排出させていくが、こ
の時、製氷皿18の底面には貫通孔19を設けて下部の容器
17内に満たされた水と連通するように構成しているた
め、製氷皿18内の凍結進行により排出された気体成分や
不純物は貫通孔19を介して大部分が下部の容器17内の水
中に拡散、排出されることになる。このため上部の製氷
皿18内に生成された氷は、気泡による白濁や不純物の少
ない透明度が高くて味の良い氷となる。但し、製氷皿18
の下部の容器17内の水が最終的に凍結して生成された氷
は、当初満水にした水中に含まれる気体成分や不純物が
濃縮されているため気泡の発生の多く白濁した味の悪い
氷となる。即ち、上下層に質の異なる氷が生成されるこ
とになり使用する際には上下層の氷を分離離氷して、上
層の製氷皿18内の透明度が高く味の良い良質の氷のみを
飲用等に供しようとするものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この様な構成であっても次の様な問題
点があった。

（１）製氷皿18と容器17が生成された上下層の氷で氷結
しているため、実際には両者を分離，離氷することが相
当な力を要し容易でない。

（２）製氷皿18を下層の容器17内に生成された白濁氷を
分離して処分する手間を要し使い勝手が悪い。

（３）下層の白濁氷を廃棄せずに、或いは廃棄不十分な
状態で新たに注水し製氷した場合は上層の製氷皿18内に
生成された氷も質や透明度が著しく低下するため、使用
に際して相当な注意が要求される。

（４）離水のため製氷装置16ごと着脱可能にする必要が
あるため、製氷装置16の外周の断熱や冷気漏洩に対する
構造が完全な形では実現出来ず、上方から下方に向けて
の完全な一方向凍結になりにくい。このため外周部から
の凍結進行も一部含まれて、水中の気体成分による気泡
や不純物をその分氷中に取り込んで透明度や味を落とす
要因になる。

（５）製氷皿18の底面の貫通孔19を介して下部の容器17
内に気体成分，発生した気泡，不純物等を排出するが、
貫通孔19の開口面積（孔径，孔数によって決まる）が小
さければそれらの不純物等を排出しにくく上記（４）項
のように透明度や味を落とす結果となる。又、逆に貫通
孔19の開口面積が大きければ不純物等は排出され易く透
明度や味も向上するが、製氷皿18内に出来た氷と容器17
内に出来た氷の結合面積が大きくなって両者の分離離氷
が一層困難になってしまうということで、透明度や味の
氷の質と、離氷性の使い勝手とを半ば犠牲にしながら中
間的なレベルに設定せざるを得ない。

本発明は上述した問題を解消するものであり、離氷性
や使い勝手を損なわず、且つ容易に透明度が高く味の良
い氷を生成することのできる冷蔵庫を提供することを目
的としている。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために本発明の冷蔵庫は、冷却室
の一画に備えた排水口付の貯水槽の内面に底面を開口し
た製氷枠を懸垂して設置するとともに、貯水槽及び排水
口の外壁にヒータを、また貯水槽の外壁の一部に温度セ
ンサを密着させて設ける。そして排水口には排水装置及
び排水管を連結させその出口は蒸発設置に臨ませて、温
度センサが所定温度に上昇した時点より所定時間経過後
に排水装置を作動させるよう構成するものである。

作用 本発明は上記した構成によって、貯水槽に製氷枠を設
置して水を注水すると、貯水槽内で製氷枠が水に浸漬し
た形で満水になる。この時注水による貯水槽外壁の温度
上昇を温度センサが検知して所定温度に上昇した時点よ
り時間積算を開始する。同時に並行して貯水槽内の水は
水中の気体成分や不純物を排出しながら上面より凍結し
てゆくが、ここで貯水槽の外壁に密着させたヒータの加
熱作用で貯水槽の内壁と製氷枠の外壁との氷結を防止す
ると同時に、排水管の外壁に密着させたヒータの加熱作
用で排水管の凍結を予防する。次に氷の厚さが適当な厚
さになるのに予め定めた所定時間を経過すると排水装置
が作動する。この時、貯水槽の内壁と製氷枠との間はヒ
ータの加熱作用で氷結していないため製氷枠の上下で気
圧の均衡がとれて、製氷枠下部に残った気体成分や不純
物の濃度が高くなった水が排水装置，排水管を通じて蒸
発装置内に排水され強制的に蒸発除去される。こうして
貯水槽内には、製氷枠内に成長した透明度及び純度の高
い氷のみが残されるものである。

実 施 例 以下、本発明の一実施例の冷蔵庫等の製氷装置につい
て第１図から第８図に従い説明する。尚、従来と同一構
成については同一符号を付し、その詳細な説明を省略す
る。

20は内部に断熱材21を収めた区画壁であり、上部に冷
凍室6,下部に冷蔵室７を区画形成している。22は前記冷
凍室６内の一画に設けた製氷室であり、通風路11により
送風機９の吐出側と連通している。23は前記断熱材21に
埋設されて上面を開口した貯水槽であり、底面に排水口
24が設けられている。25aは前記貯水槽23の開口部を上
端として貯水槽23内に懸垂して設置した着脱自在の製氷
枠であり、底面を貫通して開口した複数の小区画25aと
この小区画25aを仕切る仕切枠25bより構成されている。
26aは前記貯水槽23の外壁及び前記排水口24の外壁に密
着させたヒータであり、26bは前記貯水槽23の底面外壁
に密着させた温度センサーである。又、27は前記排水口
24に連結した排水装置（以下排水弁と称する）であり、
電気的に弁を開放して排水を行なう構成のものである。
即ち、28はプランジャー、29はゴム系のダイヤフラムで
外周部に入水口30,中心部に出水口31が形成されてお
り、前記出水口31の上端口を前記プランジャー28の先端
面で封止する構成となっている。また32は前記プランジ
ャー28を前記出水口31の上端口に圧接するためのスプリ
ング、33は前記プランジャー28を電磁作用で吸引するた
めの電磁コイルである。そして、34は入口管、35は出口
管、36は前記入口管34と前記貯水槽23の排水口24を連結
する連結管である。また、37は前記連結管36内で入水経
路に設けた異物除去用のフィルターである。一方、38は
前記排水弁27の出口管45に連結された排水管であり、前
記区画壁20の断熱材21及び本体１の断熱材４内を貫通し
て本体１の底部に設けた機械室39内に連通している。そ
して40は蒸発装置であり、冷凍サイクルの圧縮機41から
配管された高温高圧の加熱管42を密着させた加熱板43
と、前記加熱板43上に載置した蒸発皿44より構成されて
いる。また45は前記排水管38の出口に連結して前記蒸発
皿44の内部に水を導くための導水管である。46は前記冷
凍室６内の温度を検知して、前記送風機6,圧縮機41の運
転，停止の制御を行なわせるための温度センサである。

次に、電気回路及び制御回路について説明する。前記
送風機９と圧縮機41は両者並列に接続された後、リレー
接点47を介して電源に接続されている。また前記ヒータ
26aはリレー接点48を介して電源に接続されている。そ
して前記排水弁27の電磁コイル33はリレー接点49を介し
て電源に接続されている。次に、50は冷凍室温度制御装
置であり、温度センサ46,抵抗R₁,R₂,R₃,コンパレータ51
を備えた比較回路と、トランジスタ52,リレーコイル53
を備えており、前記コンパレータ51の出力はトランジス
タ52のベースに接続されている。又、トランジスタ52の
コレクタには前記リレー接点47を開閉さす吸引用のリレ
ーコイル53が接続されている。54は製氷制御装置であ
り、温度センサ26b,抵抗R₄,R₅,R₆,コンパレータ55を備
えた比較回路と、タイマー56,トランジスタ57,58,リレ
ーコイル59,60を備えており、前記コンパレータ55の出
力は前記タイマー56の入力に接続されている。ここで、
前記タイマー56は、一度Highの信号（以下“H"と呼ぶ）
が入力されると所定時間t₁経過後に“H"信号を出力し、
その後、時間t₂の間だけ出力“H"の状態を維持してその
後はLowの信号（以下“L"と呼ぶ）を出力する出力端子
ａと、一度“H"信号が入力されると前記した時間t₁＋t₂
の間“H"信号を出力し、その後は“L"信号を出力する出
力端子ｂとで構成されている。そして、前記タイマー56
の出力端子ａは前記トランジスタ58のベースに接続され
ており、前記トランジスタ58のコレクタには前記リレ接
点49を開閉さすリレーコイル60が接続されている。ま
た、前記タイマー56の出力端子ｂは前記トランジスタ57
のベースに接続されており、前記トランジスタ57のコレ
クタには前記リレー接点48を開閉さすリレーコイル59が
接続されている。

かかる構成において、冷凍室６の温度が所定値より高
い場合は、温度センサ46の抵抗値R_TH1が小さくなってコ
ンパレータ51の出力が“H"となっているため、トランジ
スタ52がONしてリレーコイル51が導通する。そして、リ
レー接点47が閉成して圧縮機41が運転されて冷却器８が
冷却作用を行なう。これと同時に送風機９が運転され、
冷却器８で冷却された冷気が冷凍室6,冷蔵室７に強制通
風されるほか、吐出ダクト11を介して製氷室22内にも強
制通風されて冷却作用を行なう。その後、冷凍室６が所
定温度にまで冷却されれば、温度セン46の抵抗値R_TH2が
大きくなり、コンパレータ51の出力は“L"となる。この
ためトランジスタ52はOFFして、リレーコイル52への導
通が遮断され、リレー接点47が開放して圧縮機41,送風
機９は停止する。以後、この作用を繰り返して通常の冷
却作用が行なわれる。

この状態において、使用者が透明な氷をつくろうとし
て貯水槽23内に水を注水していくと、排水弁27のプラン
ジャー28は通常時落下してダイヤフラム29の出水口31を
封止しているため、水は貯水槽23内に満たされていき、
製氷枠25の底面の開口部を介して各小区画25a内の所定
水位まで浸水する。この状態は第５図の特性図上での水
の注水時、即ちＡ点であり、状態図で示せば第６図のよ
うになる。この時、水の注水により貯水槽23の底面外壁
に密着させた温度センサ26bの温度は水温を検知して急
激に上昇する。そして、予め定めてある温度Ｔにまで上
昇すると、温度センサ26bの抵抗値R_TH2は小さくなっ
て、コンパレータ55の出力が“H"となる。このため、タ
イマー56は直ちに時間積算を開始して同時に出力端子ｂ
は“H"信号を出力する。このためトランジスタ57はONし
て、リレーコイル59に通電され、リレー接点48が閉成し
てヒータ26aに通電される。ここで、製氷室22には冷却
器８で冷却された冷気が送風気９によってダクト11を介
して送り込まれているため、製氷枠25の上面より各小区
画25a内の水の製氷作用が行なわれる。但しこの時、貯
水槽23の外周は断熱材21で密接して囲われているため外
周からの冷却作用はほとんどなく、また前述したヒータ
26aの加熱作用により、貯水槽23の外周が暖められてい
るために、製氷作用は製氷枠25の上方から下方への一方
向に進行していく。このため凍結速度を適度に遅くして
やれば（例ば5mm/h程度）氷の生成進行とともに水中に
溶解していた気体成分や、含有される不純物を氷結晶外
に析出して下方の水中に排出していくが、製氷枠25の各
小区画25aの底面が貫通して開口しているため、析出さ
れた気体成分の拡散や、不純物の沈降を妨害する妨害壁
がなく、円滑に貯水槽23の下部水中へ排出される。妨害
壁がないため氷の成長による凍結進行面の近傍での気体
成分の水中濃度が高まりにくく、そのため気泡も発生し
にくい。こうして時間経過によって順次生成されていく
氷は透明度が非常に高く、不純物の少ない味の良い氷と
なり、タイマー56の積算開始から時間t₁を経過する第５
図特性図上のＢ点では既に必要とする適当な厚み（例え
ば25mm）の氷が生成されている。即ち状態図で示せば第
７図のように上部の製氷枠25の部分に透明度が高く不純
物の少ない氷が、その下部には純度の低下した氷が共存
した状態となっている。一方、前述した製氷作用中には
ヒータ26aの加熱作用により、貯水槽23の内壁と製氷枠2
5の外壁との間隙には完全には氷結が進まず、水膜で製
氷枠25の外周が覆われている状態となっている。又、排
水口24も加熱されて内部の凍結が予防されて排水に備え
た状態となっている。この様な状態で時間t₁が経過する
と同時に、タイマー56の出力端子ａの出力信号が“H"に
なり、トランジスタ58がONする。そしてリレーコイル60
に通電されてリレー接点49が閉成する。このため排水弁
27の電磁コイル33に通電されることになり、プランジャ
ー28が引き上げられる。ここで貯水槽23の内壁と製氷枠
25の外壁との間隙は完全には氷結しておらず、気圧の均
衡がとれて貯水槽23内の残水は排水口24,連結管36,入口
管34,入水口30,出水口31,出口管35を経て排水管38に導
かれ、導水管45を介して機械室39内の蒸発装置40の蒸発
皿44内に排水される。その後、蒸発皿44内に排水された
水は圧縮機41からの高圧の高温冷媒ガスが流れる加熱管
42と密着させた加熱板43の加熱作用によって蒸発され自
動的に残水が処理される。こうして、貯水槽23内の残水
がすべて排水された後、即ち排水開始から時間t₂が経過
すると、タイマー56の出力端子a,bともに“L"信号に切
替わる。このため、トランジスタ57,58はそれぞれOFF
し、リレーコイル59,60の通電も遮断されて、リレー接
点48,49がそれぞれ開放する。そして、ヒータ26aの通電
が遮断されて加熱作用を終了し、排水弁27の電磁コイル
33の通電が遮断されてプランジャー28が落下して次の注
水に備える。このような状態は第５図の特性図上のＣ点
に示され、又、状態図で示せば第８図のように貯水槽23
内には製氷枠25内に生成された透明度及び純度の高い氷
のみが残された状態となっている。この時点において製
氷作用は終了するが、一連の製氷作用は水の注水検知に
よる自動開始及び自動終了となっており残水の廃棄処理
も含めて手間がかからないほか、例えば製氷開始スイッ
チを使用者が押して製氷を開始する例では、使用者が注
水後、製氷スイッチを押し忘れた場合に排水作用が行な
われず貯水槽23内の水が最後まですべて凍結してしまう
不都合が考えられるが、注水による自動製氷開始である
ためその心配も不要となる。そして製氷作用の終了後
は、ヒータ26aの加熱作用によって形成された貯水槽23
内の内壁と製氷枠25の外壁との間隙の水膜部は排水作用
で水が抜け製氷枠25の外周に空隙が形成される。このた
め、使用者は簡単に製氷枠25を貯水槽23より取り外すこ
とが出来、製氷枠25をひねる簡単な離氷動作を行なうだ
けで、力も要さず使い勝手よく離氷が行なえる。また、
製氷枠25に付着した氷はすべてが透明度及び純度の高い
氷で、飲用，食用に適さない白濁した純度の低い氷は含
まれないため、離氷時にこれを分離，廃棄する必要もな
い。更に、一回毎に貯水槽23内の残水はすべて排水され
てしまうために、次に製氷作用を行なう際に、残水，残
氷に注意を払う必要がなく製氷枠25を設置して注水する
だけの簡単な動作で使い勝手よく安定した製氷が繰返せ
る。

発明の効果 以上の様に本発明によると次のような効果が得られ
る。

（１）製氷開始後、適当な時間で排水装置を作動させ
て、氷の生成進行によって析出された気体成分や不純物
を含んだ残水を排水してしまうことと、製氷枠のみを脱
着し、貯水槽は固定して外周を断熱材で密着包囲するこ
とで上方から下方への一方向の凍結作用が行なわれて気
体成分や不純物が封じ込められないことにより、製氷枠
内に生成された氷は執常に透明度が高く不純物の少ない
味の良い氷となる。また、排水された残水は蒸発装置に
よって自動的に蒸発処理されるため手間がかからない。

（２）温度センサにより貯水槽内への注水を検知して製
氷作用の自動開始を行ない、又タイマーによる自動終了
を行なわせるので使用者の手間がかからない。また、注
水されると必ず製氷作用を自動的に開始するので、製氷
スイッチを押して製氷を開始させる例のようにスイッチ
の押し忘れで排水作用が行なわれず貯水槽内の水がすべ
て凍結してしまうという不都合がない。

（３）製氷枠の底面が貫通して開口しているため、氷の
生成進行によって析出された気体成分の下方への拡散や
不純物の下方への沈降に対して妨害物となるものがな
く、白濁の原因となる気泡の発生が起こりにくく、不純
物も排出され易くなり、一層透明度や氷の純度が高くな
る。

（４）貯水槽の外壁と排水口の外壁を適度に加熱するこ
とによって排水時の気圧均衡をとり、排水経路の凍結予
防をするため、不要な残水は確実に排水され、使用者が
必要とする透明度と純度の高い氷のみが製氷枠内に残
る。そして貯水槽外壁の加熱作用により製氷枠は容易に
貯水槽より取り外せ、簡単に離氷が出来る。また不要な
氷を分離廃棄する手間がいらず、毎回の製氷作用時に貯
水槽内の残水の有無の確認，廃棄等の手間も不要で、使
い勝手よく安定した製氷が行なえる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す冷蔵庫の要部拡大断面
図、第２図は同第１図のうちの製氷枠の拡大斜視図、第
３図は同冷蔵庫の縦断面図、第４図は同第３図の冷蔵庫
の電気回路及び制御回路図、第５図は同冷蔵庫で製氷し
た際の特性図、第６図は同第１図の貯水槽に水を満たし
た状態図、第７図は同第６図の状態より製氷が進行した
状態図、第８図は同第７図の状態で排水した後の状態
図、第９図は従来例を示す冷蔵庫の要部断面図、第10図
は従来例を改善した例を示す冷蔵庫の要部断面図、第11
図は同第10図の冷蔵庫の製氷皿の拡大斜視図である。 ６……冷凍室（冷却室）、21……断熱材、23……貯水
槽、24……排水口、25……製氷枠、26a……ヒータ、26b
……温度センサ、27……排水弁（排水装置）、38……排
水管、54……製氷制御装置、40……蒸発装置、45……導
水管（排水管）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却室の一画に備えた上面を開口された貯
   水槽と、前記貯水槽の開口部より内部に懸垂して設置し
   た底面を開口された着脱自在の製氷枠と、前記貯水槽の
   外壁を包囲する断熱材と、前記貯水槽の底面に設けた排
   水口と、前記貯水槽と前記排水口の外壁に密着させたヒ
   ータと、前記貯水槽の外壁の一部に密着させた温度セン
   サと、前記排水口に連結した排水装置と、前記排水装置
   に連結した排水管と、前記排水管の出口に臨ませた蒸発
   設置と、前記温度センサが所定温度に上昇した時点より
   所定時間経過後に前記排水装置を作動させる製氷制御装
   置とより成る冷蔵庫。