JP4483520B2 - 製氷装置 - Google Patents

Description

本発明は、不定形な氷を提供できる製氷装置に関するものである。

従来より家庭用の冷蔵庫等においては、給水管から供給された水を製氷皿に貯留して製氷し、製氷後に駆動装置により製氷皿を回動反転して離氷する自動製氷装置が普及している。

以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷装置について説明する。

図１２は従来の製氷装置を搭載した冷蔵庫の側断面図、図１３は従来の製氷装置の斜視図を示すものである。

図１２、図１３において、冷蔵庫本体１で外箱２、内箱３及び外箱２との内箱３間に充填された断熱材４により構成されている。冷蔵庫本体１の内部を上下に区画する区画壁５は、上部に冷凍室６、下部に冷蔵室７を区画形成している。冷凍サイクルの冷却器８、冷却器８で冷却した冷気を冷凍室６及び冷蔵室７内に強制送風するための送風機９がそれぞれ冷凍室６背面に備えられている。

次に自動製氷装置１０は冷凍室６内に備えられており、モーター及び減速ギア部（図示せず）などを内蔵した駆動装置１１、中央部に支持軸１２を連結固定した製氷皿１３、駆動装置１１に製氷皿１３を軸支させるためのフレーム１４等により構成される。

なお、１５は製氷皿１３を歪変形させて離氷を行わせるためにフレーム１４の一部に設けたストッパーであり、１６はストッパー１５に当接するように製氷皿１３に上に取り付けた当て板である。１７は自動製氷装置１０の下方に備えた貯氷箱である。１８は製氷用の水を貯水するための給水タンクであり、冷蔵室７内の一画に着脱自在に備えられる。１９は給水タンク１８の給水口であり、弁２０によって開閉される。

２１は給水タンク１８の給水口１９の下方に設けた水浮皿であり、給水口１９を下向きにして給水タンク１８をセットすると、弁２０が押し上げられて給水口１９が開口されるよう構成されている。２２は水受皿２１内に受けた水を揚水するための給水ポンプであり、２３は給水ポンプ２２に連結して、その出口を自動製氷装置１０の製氷皿１３に臨ませるように配設した給水管である。

この従来の自動製氷装置１０について動作を説明する。使用者によって水を満たされた給水タンク１８が所定の位置にセットされると、弁２０が押し上げられて給水口１９が開口して水受皿２１に水が満たされる。その後、満たされた水は給水ポンプ２２によって揚水され、給水管２３を介して製氷皿１３内に注水される。こうして製氷皿１３内に所定量満たされた水は冷凍室６内での冷却作用によって氷結され、氷が生成される。

そして、製氷が完了すると駆動装置１１の回動作用によって製氷皿１３が支持軸１２を中心として回動反転し、ストッパー１５に当て板１６が当接することによって製氷皿１３が捻られ歪み変形を生じて製氷皿１３内の氷が離氷される。離氷された氷は貯氷箱１７内に落下して貯氷され、離氷作用の終了した製氷皿１３は再び駆動装置１１による逆回転作用によって元の位置に復帰する。

以後、この動作を給水タンク１８の水を使いきるまで繰り返して自動的に製氷、貯氷を行うものである。

一方、提供する氷の形状を決める方法としては、上記の従来例で説明した製氷皿の形状によるもののほかに、比較的大きな板状の氷を作って砕氷機で割る方法が考えられる（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砕氷機について説明する。

図１４は従来の砕氷機の一部を破断した側断面図、図１５は側断面図を示す。

図において、２４は箱形のフレームであり、その天板部の凹部２５にブロック状氷塊ｈを投入する投入口２６を形成する。２６ａは、その投入口２６を覆うカバーである。前記フレーム２４の内部は、破砕された氷片ｉが排出される排出口２７を設けた仕切壁２８で上下に区画されており、該排出口２７の下部には、氷片ｉが貯溜される容器２９が固定されている。

その容器２９の正面口３０側には、常にフレーム２４に設置された開閉扉３１の背部に当接し、該開閉扉３１の開閉に追随するコ字形ストッパー３２が、容器２９にピン３３で回転自由に支承されている。前記排出口２７の上部には、通常業務用に使用される重さ１貫目程度のブロック状氷塊ｈを通すホッパー３４を一体に形成した砕氷ケース３５が固定されている。そのホッパー３４の上口３６は、前記投入口２６に連通させる。

図１５に示すように砕氷ケース３５内には、２本のローター３７，３８を一定間隔で夫々軸３９，４０により回転自在に設ける。前記両ローター３７，３８の軸方向には、２〜３個のアーム４１，４２が、砕氷の大きさに合わせて一定間隔で一列に突出して設けられ、該アーム４１，４２に第１打撃ピン４３，４４が夫々植設されている。

この第１打撃ピン４３，４４と１８０°の角度を置いて、両ローター３７，３８の軸方向には、２〜３個のアーム４５，４６が、前記同様に一列に突出して設けられ、該アーム４５，４６に第２打撃ピン４７，４８が夫々植設されている。

ローター３７，３８間の中央下方には、第１打撃ピン４３，４４と第２打撃ピン４７，４８により順次に破砕される氷塊ｈを支承する山形形状の受部４９が設けられている。その受部４９には、前記何れかの打撃ピンの先端が通過する位置に円弧状凹部５０が形成されている。

図１５に示すように、両ローター３７，３８の軸３９，４０の一端側を砕氷ケース３５の外部に突出させて、一方のローター３７と他方のローター３８の第１打撃ピン４３，４４同士の位相を９０°変位させて、夫々にタイミングギア５１，５２を取り付ける。他方のローター３８の軸４０にスプロケット５３を固定し、ホッパー３４の外側面に取着されたモーターＭの主軸にスプロケット５４を固定して、スプロケット５３とスプロケット５４とにチェーン５５が掛けられている。

このように構成したアイスクラッシャーにおいては、ホッパー３４からブロック状氷塊ｈを投入してローター３７，３８が回転されると、一方のローター３７と他方のローター３８の第１、第２打撃ピン４３，４４，４７，４８が、その氷塊ｈを交互に打撃して氷塊ｈを投入先端から順次に破砕する。
特開平８−８６５４８号公報

しかしながら、上記従来の製氷装置の構成では、氷の形状は製氷皿の形状により決められ、毎回、同じ形状の氷しか作ることが出来ず、更に製氷終了後、製氷皿を捻って離氷させるために、氷の形状は側面に傾斜がつき、更に氷の角部が丸みを帯びたものにする必要がある。そのため、ウイスキーの水割り等に使った際、見た目上、あまり好ましくない形状の氷しか提供できなかった。

一方、見た目上、好ましい形状の氷を提供するために、製氷装置に砕氷機を搭載しようとすると、従来の砕氷機では、氷を分割するには、製氷部で作った板状の氷を製氷部からホッパーを介してローターに搬送した上で氷を分割する必要があるため、氷の搬送装置が必要である。

また、ローターは板状の氷を挟み込むだけの大きさが必要で、なお且つ、製氷部と搬送装置それぞれに氷を収納するだけの体積が必要となり、製氷装置が大きくなってしまうという課題があった。更に、氷を割るのに大きなトルクが必要であるため、比較的大きなモーターが必要であることも、製氷装置が大きくなることの要因となっていた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、出来上がった氷の側面に大きな傾斜や丸みを帯びずに、ウイスキーの水割り等に使用する際に、見た目上、好ましい、板状の氷を割った不定形な氷を提供することが出来る小型の製氷装置を実現すること目的としている。

上記従来の課題を解決するために、本発明の製氷装置は、板状の氷を作る製氷部と、氷内部に挿入されたシャフトと前記シャフトを回転駆動させて前記製氷部で製氷した氷を砕氷する駆動装置を備えた砕氷機と、シャフトの回転状態を検知する検知手段とを備えたものである。

これにより、シャフトの回転状態を検知することができるので、実際に目で見なくとも砕氷状態が良好かどうかや駆動装置の故障等を間接的に判断することができるものである。

本発明の製氷装置は、シャフトの回転状態を検知することにより、実際に目で見なくとも砕氷状態が良好かどうかや駆動装置の故障等を間接的に判断することができる為、不定形の氷を提供する小型の製氷装置の信頼性を向上させることができる。

本発明は、板状の氷を作る製氷部と、前記氷内部に、前記氷の一面から略垂直に所定の深さまで挿入された回動可能なシャフトと前記シャフトを回転駆動させて前記製氷部で製氷した氷を砕氷する駆動装置とを備えた砕氷機と、前記シャフトの回転状態を検知する検知手段とを備えたことにより、氷が割れないときにはシャフトの回転が阻害され続けていることを検知することができるので、氷が割れていないことを実際に氷を見なくとも間接的に判断することができる。また、シャフトの回転状態を検知することで、駆動装置の故障等を間接的に判断することができる為、不定形の氷を提供する小型の製氷装置の信頼性を向上させることができる。

また、本発明は、検知手段を、前記シャフトが所定の角度回転したかを検知する検知手段とすることにより、氷が割れないときには、シャフトの回転が阻害され続けてシャフトが所定の回転角度まで回転しないため、氷が割れていないことを実際に氷を見なくとも判断することができる。また、シャフトの回転状態を検知することで、駆動装置の故障等を間接的に判断することができる為、不定形の氷を提供する小型の製氷装置の信頼性を向上させることができる。

また、本発明は、所定時間以上シャフトの回転が外力により停止すると、前記駆動装置を停止する制御手段を備えたことにより、氷が割れずにシャフトの回転が阻害され続けた場合に、駆動装置を停止させることにより、駆動装置に負荷がかかりすぎるのを防止することができる。

また、本発明は、請求項１から３のいずれかに記載の製氷装置の製氷部に、氷を加熱する加熱手段を備え、前記シャフトを回転させる前に前記加熱手段により氷を加熱する製氷装置で、前記シャフトの回転が外力により停止すると、前記駆動手段を停止させ、前記加熱手段により板状の氷を加熱した後に、再び前記駆動手段により前記シャフトを回転させることにより、製氷部と板状の氷の密着を弱めることが可能となり、小さなトルクで氷を割ることができるようになり、確実に氷を割ることができる。

また、本発明は、氷を加熱する加熱手段を備え、前記加熱手段により氷を加熱した後、前記製氷部を反転させてから前記シャフトを回転させる製氷装置で、前記シャフトの回転が外力により停止すると、前記駆動手段を停止させ、前記製氷部を水平位置に復帰させることにより、砕氷前の板状の氷が、そのまま落下するのを防ぐことができる。

また、本発明は、前記シャフトの回転が外力により停止すると、前記駆動手段を停止させ、前記製氷部を水平位置に復帰させ、前記加熱手段により氷を加熱した後に、再び前記
シャフトを回転させることにより、製氷部と板状の氷の密着を弱めることが可能となり、小さなトルクで氷を割ることができるようになり、確実に氷を割ることができる。

また、本発明は、前記加熱手段による加熱と、前記駆動装置の駆動のタイミングをずらしたことにより、砕氷に必要な電力を低減することができるため、製氷装置の供給電源の容量を比較的小さくできるため、低コスト化が図れる。

また、本発明は、製氷装置の製氷部が、製氷容器底面を形成する冷却板と、上面が開口されたトレイから形成され、前記加熱手段はトレイ周囲を囲い、前記冷却板に密着するように配置され、前記加熱手段がヒーターであることにより、コストが低減することができる。

また、本発明は、製氷装置の製氷部は、製氷容器底面を形成する冷却板と、上面が開口されたトレイから形成され、前記加熱手段はヒーターであり、前記冷却板下面部に前記加熱手段であるヒーターを配置したことにより製氷容器底面を効率よく過熱することができる。

また、本発明は、製氷装置の前記加熱手段は面ヒーターであることより前記冷却板を均温化することができる。

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、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における製氷装置を搭載した冷蔵庫の側断面図であり、図２は同実施の形態の製氷装置の一部の斜視図であり、図３は同製氷装置の一部を上から見た図である。図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図である。図６は同実施の形態の製氷装置の主要部の制御内容を示すフローチャートである。

図において、冷凍冷蔵庫本体５６は複数の貯蔵室を有し、冷凍冷蔵庫本体５６の上部には扉５７と断熱壁５８によって囲まれ、外気と断熱されている第１冷蔵室５９が形成されている。

冷蔵室５９の下方には冷凍室（以下、製氷室６０という）が形成され、断熱壁５８と扉６１によって囲まれ、外気と断熱されている。製氷室６０内には、氷を貯えるための貯氷容器６２が下方に設置されている。

第１冷蔵室５９と製氷室６されており、風路６５により第１冷蔵室５９と冷気が行き来するようになっている。

製氷装置６６は、第１冷蔵室５９に配置された給水タンク６７，給水ポンプ６８、および第１冷蔵室５９から断熱壁５８を貫通して製氷室６０に向け配置された給水経路６９から構成された給水装置７０と、製氷室６０に配置された製氷部７１、および製氷部７１で作った氷を分割手段する砕氷機７２から構成される。

製氷部７１は、一時的に水を貯え直方体の板状の氷を作成する上下面が開口した製氷容器７３と、一方の面が製氷容器７３の底面を形成するように製氷容器７３に密着するように固定された冷却板７４と、冷却板７４の裏面に固定されたヒートコンダクタ７５と、一方の面がヒートコンダクタ７５ヒートシンク７６に挟まれたペルチェ７７とから構成される。更に、冷却板７４には、冷却板７４に密着し冷却面７４と接する部分以外を断熱されたサーミスタ１０７（図示せず）が取り付けられている。

砕氷機７２は、冷却板７４の製氷容器７３内側に開いた二つの穴７４ａを貫通する二本のシャフト７８と、二本のシャフト７８にそれぞれ接続された出力ギア７９を持ち、冷却板７４とヒートシンク７６の間に挟まれて固定されたギアユニット８０から構成される。冷却板７４とシャフト７８との貫通部には、ニトリルゴム等で形成され、シャフト７８との接触部にグリスが塗布されたシール部材８１がギアユニット８０側から装着されており、製氷部の水がギアユニット８０側に漏れ出てくることが無いように配慮されている。

シャフト７８の冷却板７４よりも上側の形状は、シャフト７８の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ７８ａが、回転した際に隣のシャフト７８のリブ７８ａや製氷容器７３の側面に接触しない幅で形成されている。

ギアユニット８０は、モーター８２の回転を出力ギア７９を含む複数の減速歯車等を介して減速させ、二本のシャフト７８を同時に回転させる。ギアユニット８０内には、出力ギア７９（すなわちシャフト７８）が所定の角度回転した際に信号を出力する位置検知スイッチ８３が配置されている。

製氷部７１と砕氷機７２は、駆動メカ８４と回転駆動軸８５とにより、製氷室６０内で、貯氷容器６２上方で給水経路６９の下方に、一体で回転可能に固定されている。

製氷装置６６は、制御装置（図示せず）により動作を制御される。

以上のように構成された製氷装置について、次にその動作、作用を説明する。

給水ポンプ６８を所定の時間駆動することにより、給水タンク６７内の水が給水経路７０を通って、製氷容器７３内に決まった量だけ給水される（ＳＴＥＰ１）。

製氷容器７３内に貯留された水は、製氷室６０の冷気と、冷却板７４の下方にヒートコンダクタ７５を介して熱的に接触しているペルチェ７７に所定の方向に電流を流して冷却板７４を冷却することにより、時間が経過すると氷になる（ＳＴＥＰ２）。ペルチェ７７の所定方向に通電すると、ペルチェ７７のヒートシンク７６側は発熱するが、ヒートシンク７６が製氷室６０の冷気により放熱される。

冷却板７４の温度は製氷中も徐々に低下していくが、製氷容器７３内の水が完全に氷になり潜熱変化がなくなると急激に低下し始めるので、サーミスタ１０７により冷却板７４の温度を検知することにより製氷の完了を検知することができる（ＳＴＥＰ３）。

製氷が完了すると、ペルチェ７７に製氷時と逆方向に電流を流す（ＳＴＥＰ４）ことにより、ペルチェ７７の吸熱面（冷却面）と放熱面（加熱面）を入れ替えてやることにより冷却板７４を加熱して氷を溶かすことにより、冷却板７４と氷の密着を弱めてやる。加熱の際も、サーミスタ１０７により冷却板７４の温度を検知する（ＳＴＥＰ５）ことにより、加熱により氷が融けすぎてしまうことを防止することができる。

所定の加熱が終わるとペルチェ７７への通電を停止してから（ＳＴＥＰ６）、ギアユニット８０のモーター８２へ通電し（ＳＴＥＰ７）、減速歯車を介して出力ギア７９にトルクを発生させる。出力ギア７９のトルクはシャフト７８に伝達され、リブ７８ａから氷に応力集中が生じ、氷の破壊応力を超える力がかかった時に氷が脆性破壊を起こして板状の氷から不定形な複数の氷に分割される。氷が分割されると、シャフト７８は所定の角度まで回転を続け、所定の角度に到達すると位置検知スイッチ８３が信号を出力する（ＳＴＥＰ８）。

給水の異常により氷が所定の厚さ以上になった等の理由で、モーター８２により発生させるシャフト７８のトルクが氷の破壊応力を下回ったときは、シャフトの回転は阻害され、シャフトが所定の角度に到達せず、位置検知スイッチからの信号が出力されないため、氷が分割されていないことを検知することができる。また、駆動装置である駆動メカ８４やモーター８２等の故障といった何らかの理由でシャフト７８が回転しない場合においても、位置検知スイッチからの信号が出力されないため、シャフト７８が回転していないことを検知することができる。

このようにシャフト７８が回転しない状態でモーター８２に通電しつづけると、最悪の場合モーター８２が焼きついて破損してしまうことも考えられるので、所定時間モーター８２を動作しても位置検知スイッチ８３の信号が出力されないと、モーター８２への通電を停止し（ＳＴＥＰ９）、再びペルチェ７７に冷却板７４を加熱する方向に所定時間だけ通電してから（ＳＴＥＰ１０）、モーター８２を再駆動させる。冷却板７４を加熱することにより氷の温度も上昇していくが、氷の温度が高くなるほど氷の硬さは低くなるので、氷を分割するのに必要なトルクは低下する。ペルチェ７７による加熱とモーター８２の駆動は、氷が分割されてシャフト７８が所定位置まで回転し、位置検知スイッチ８３の信号が出力されるまで繰り返す。

信号の出力を受けると、モーター８２を駆動させることにより、シャフト７８を元の位置に戻し（ＳＴＥＰ１１）、駆動メカ８４により、一体となった製氷部７１と砕氷機７２を反転させ（ＳＴＥＰ１２）氷を貯氷容器６２内に落下させ、水平位置に復帰させ（ＳＴＥＰ１３）給水の動作に戻り、給水タンク６７内の水がなくなるまで繰り返す。

以上のように、本実施の形態においてはシャフトの回転が阻害されたことを検知する検知手段として、シャフトが所定角度回転したら信号を出力する位置検知スイッチを用いたので、所定時間モーターを駆動させても位置検知スイッチからの信号がないと、氷によりシャフトの回転が阻害され続けていると判断して、氷が分割されていないことを制御装置で検知することができる。

なお、本実施の形態においては、シャフトの回転が阻害されたことを検知する手段として、シャフトの位置検知スイッチを用いたが、砕氷機の駆動装置のモーターの電流値を検知する制御回路を用いれば、モーターに所定の電流が流れつづけていることを検知して、氷によりシャフトの回転が阻害されつづけていることを検知することができ、氷が分割できていないことを制御装置で判断することができる。

また、所定の時間以上シャフトの回転が阻害され続けるとギアユニットのモーターへの通電を停止する制御手段を設けたので、万が一、氷が分割されなくても、モーターに通電が続きモーターが発熱することにより破損することを防止することができる。

また、所定時間モーターを駆動しても氷が分割できなかった際に、加熱手段により冷却板を加熱することにより、氷を分割するのに必要なトルクを低減させてやることができ、確実に氷を分割することができる。

また、加熱手段と砕氷機の駆動装置を同時に駆動しないことにより、一度に必要な電流容量が小さく設定でき、製氷装置に搭載する電源の容量が大きくなるのを抑制することができるため、制御装置のコストを低減することが期待できる。

なお、本実施の形態においては、シャフトをあらかじめ製氷容器底面から挿入した状態で製氷を行い、製氷終了後、シャフトを回転させて氷を分割する方式としたが、製氷装置の構成は、本実施の形態の構成に限定されるものではない。例えば、板状の冷却板に上側から水を流し、その水を水受け皿で受け止めて循環水路により再度冷却板に流して製氷する方式では、冷却板とシャフトとの間に若干の隙間ができるように、シャフトを冷却板の水を流す側から冷却板に向けて配置すれば、本発明において同等の効果を得ることができる。

また、なお、本実施の形態においては、ペルチェを冷却板の製氷容器と反対の面にペルチェを配置し、ペルチェへの通電の方向を切り替えることにより、製氷中は冷却に、氷の分割前は加熱に用いたが、ペルチェを用いなくとも製氷室の冷気のみでも製氷は可能であり、加熱には冷却板にヒーターを配置することにより、同様の効果を得ることは可能である。

（実施の形態２）
図７は本発明の実施の形態２における製氷装置の一部の斜視図であり、図８は同実施の形態の製氷装置の一部の斜視分解図である。図９は、同実施の形態の主要部の制御内容を示すフローチャートである。

製氷装置１００は給水装置７０と製氷部１０１とギアユニット１０２から構成される。

製氷部１０１は、一時的に水を貯え直方体の板状の氷を作成する上下面が開口した製氷容器１０３と、一方の面が製氷容器１０３の底面を形成するように製氷容器１０３に密着するように固定された冷却板１０４と、冷却板１０４の上面の製氷容器１０３近傍に冷却板１０４に密着されたヒーター１０５と冷却板１０４の裏面に密着されたヒートシンク１０６と構成される。更に、冷却板１０４には、冷却板１０４に密着し冷却面１０３と接する部分以外を断熱されたサーミスタ１０７が取り付けられている。製氷容器１０３と、冷却板１０４と、水漏れ防止材１０８と、ギアユニット１０２と、ヒートシンク１０６とは、保持部材１０９，１０９により上下に狭持されるよう構成されている。

この時に、製氷容器１０３は、保持部材１０９，１１０により冷却板１０４方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材１０８は適度に圧縮されている。

ギアユニット１０２は、冷却板１０４の製氷容器１０３内側に開いた二つの穴１０３ａを貫通する二本のシャフト１１１と、二本のシャフト１１１にそれぞれ接続された出力ギア１１２を持ち、冷却板１０４の下部に固定される。冷却板１０４とシャフト１１１との貫通部には、ニトリルゴム等で形成され、シャフト１１１との接触部にグリスが塗布されたシール部材１１３がギアユニット１０２側から装着されている。シャフト１１１の冷却板１０４よりも上側の形状は、シャフト１１１の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ１１１ａが、回転した際に隣のシャフト１１１のリブ１１１ａや製氷容器１０３の側面に接触しない幅で形成されている。

モーター１１４はギアユニット１０２内に配置されており、モーター１１４の回転を出力ギア１１２を含む複数の減速歯車等を介して減速させ、二本のシャフト１１１を同時に回転させる。ギアユニット１０２内には、出力ギア１１２（すなわちシャフト１１１）が所定の角度回転した際に信号を出力する位置検知スイッチ（図示せず）が配置されている。

さらに、ギアユニット１０２の側面には検氷軸１１５が設けられており、検氷軸１１５を介して検氷レバー１１６が取り付けられている。またさらに、ギアユニット１０２の正面には回動軸、１１９が設けられている。製氷容器１０３の外周には、ヒーター１０５とサーミスタ１０７を覆う断熱材１２０，１２１が設けられている。

製氷容器１０３と、冷却板１０４と、水漏れ防止材１０８と、ギアユニット１０２と、ヒートシンク１０６と、ヒーター１０５と、保持部材１０９，１１０と、検氷レバー１１６と、回動軸、１１９と、サーミスタ１０７と、断熱材１１８，１１９は各々相互に固定され、全体として製氷装置１００を構成しており、ヒートシンク１０６が製氷室３５の扉３６と反対側に位置する冷気吐出口（図示せず）に近接するように配置されている。

また、製氷装置１００は、第２冷蔵室３７と製氷室３５の間にある断熱壁３４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。断熱材１１８，１１９と製氷室天面の凹部は、製氷装置１００の回転に支障の無い程度に近接しており、製氷部１０１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、製氷室天面の凹部には加熱手段が設けられている。

製氷装置１００は、制御装置（図示せず）により動作を制御される。

以上のように構成された製氷装置について、次にその動作、作用を説明する。

給水ポンプ６８を所定の時間駆動することにより、給水タンク６７内の水が給水経路７０を通って、製氷容器１０３内に決まった量だけ給水される（ＳＴＥＰ１）。

製氷容器１０３内に貯留された水は、製氷室６０の冷気と、冷却板１０４の下方に接触しているヒートシンク１０６に製氷室６０の冷気があたることにより冷却板１０４が冷却され、時間が経過すると氷になる。

冷却板１０４の温度は製氷中も徐々に低下していくが、製氷容器１０３内の水が完全に氷になり潜熱変化がなくなると急激に低下し始めるので、サーミスタ１０７により冷却板１０４の温度を検知することにより製氷の完了を検知することができる（ＳＴＥＰ２）。

製氷が完了すると、貯氷量が所定量以下であることを確認する為に検氷レバー１１６動作させる（ＳＴＥＰ３）。ヒーター１０５に電流を流す（ＳＴＥＰ４）ことにより、冷却板１０４を加熱して氷を溶かすことにより、冷却板１０４と氷の密着を弱めてやる。加熱の際も、サーミスタ１０７により冷却板１０４の温度を検知する（ＳＴＥＰ５）ことにより、加熱により氷が融けすぎてしまうことを防止することができる。

所定の加熱が終わるとヒーター１０５への通電を停止してから（ＳＴＥＰ６）、ギアユニット１０２のモーター１１４へ通電し（ＳＴＥＰ７）、減速歯車を介して出力ギア１１２にトルクを発生させる。出力ギア１１２のトルクはシャフト１１１に伝達され、リブ１１１ａから氷に応力集中が生じ、氷の破壊応力を超える力がかかった時に氷が脆性破壊を起こして板状の氷から不定形な複数の氷に分割される。氷が分割されると、シャフト１１１は所定の角度まで回転を続け、所定の角度に到達すると位置検知スイッチが信号を出力する（ＳＴＥＰ８）。

給水の異常により氷が所定の厚さ以上になった等の理由で、モーター１１４により発生させるシャフト１１１のトルクが氷の破壊応力を下回ったときは、シャフトの回転は阻害され、シャフトが所定の角度に到達せず、位置検知スイッチからの信号が出力されないため、氷が分割されていないことを検知することができる。回転しない状態でモーター１１４に通電しつづけると、最悪の場合モーター１１４が破損してしまうことも考えられるので、所定時間モーター１１４を動作しても位置検知スイッチの信号が出力されないと、モーター１１４への通電を停止し（ＳＴＥＰ９）、再びヒーター１０５に所定時間だけ通電してから冷却板１０４を加熱させてから（ＳＴＥＰ１０）、モーター１１４を再駆動させる。冷却板１０４を加熱することにより氷の温度も上昇していくが、氷の温度が高くなるほど氷の硬さは低くなるので、氷を分割するのに必要なトルクは低下する。ヒーター１０５による加熱とモーター１１４の駆動は、氷が分割されてシャフト１１１が所定位置まで回転し、位置検知スイッチの信号が出力されるまで繰り返す。

信号の出力を受けると、モーター１１４を駆動させることにより、シャフト１１１を元の位置に戻し（ＳＴＥＰ１１）、ギアユニット１０２により、製氷部７１を反転させ（ＳＴＥＰ１２）氷を貯氷容器６２内に落下させ、水平位置に復帰させ（ＳＴＥＰ１３）給水の動作に戻り、給水タンク６７内の水がなくなるまで繰り返す。

以上のように、本実施の形態においては加熱手段にヒーターを使用することによりコストを低減することができる。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における製氷装置の一部の斜視分解図である。

なお、実施の形態２と同じ構成の部分については、説明を省く。

製氷装置１００は給水装置７０とギアユニット１０２と製氷部１０１とから構成されている。

製氷部１０１は、一時的に水を貯え板状の氷を作成する上下面が開口した製氷容器１０３と、冷却板１０４と、製氷容器１０３の外周フランジと冷却板１０４の間に配置される水漏れ防止材１０８とから構成され、さらに冷却板１０４の下方にギアユニット１０２が配置される。

ギアユニット１０２の後方、冷却板１０４の下方にはフィン形状を備えたヒートシンク１０６が冷却板１０４に熱伝導的に接して配置されている。

また、冷却板１０４と、ヒートシンク１０６とは、アルミ等の熱伝導性の良い材料で成形されている。

更に、冷却板１０４とギアユニット１０２の間で、製氷容器１０３の底面に対応する部分には、冷却板１０４を加熱するために、略均一に発熱する面状ヒーター１２０が設置されている。略均一に発熱する面状ヒーターとしては、金属抵抗体をシリコーンゴム等の絶縁体で挟み込んだものや、導電性樹脂の発熱体を絶縁体で挟み込んだものなどがあり、形状の自由度は比較的高い。

また、ギアユニット１０２には、複数個のシャフト１１１が連結されており、冷却板１０４を貫通して製氷部１０１方向へ延伸されている。このとき、冷却板１０４の貫通穴には、シャフト１１１の周囲をシールするシール部材１１３が設けられているが、面状ヒーター１２０には、シャフト１１１が貫通するところに対応した穴が開いている。

以上のように構成された製氷装置について、以下その動作、作用を説明する。

給水装置７０により給水された水は、製氷容器１０３内で冷却板１０４により冷却され、氷となる。

凍結が完了したことをサーミスタ１０７で検知すると、面状ヒーター１２０に通電することにより、冷却板１０４が加熱され、冷却板１０４と氷の密着力を低減することができるが、この際、製氷容器１０３底面は略均一に発熱される面状ヒーター１２０により略均一に加熱されるため、氷の融け方に差が生じることが無い。

また、サーミスタ１０７で冷却板１０４の一箇所の温度を測定して加熱の終了を検知しているが、冷却板１０４の温度分布が小さいことにより、確実に、氷が融けてしまわず、しかしながら氷と冷却板１０４の密着力を弱めることのできる、適した温度で加熱を終了することができる。

以上のように、本実施の形態６の製氷装置では、略均一に発熱する面状ヒーターが製氷容器底面に対応する冷却板とギアユニットの間に配置されていることにより、冷却板の加熱により、氷の一部が融けすぎてしまうことを抑制することができ、更に、確実に氷と冷却板の密着力を弱める最適な温度で、加熱を終了することができる。

なお、本実施の形態では、面状ヒーターを冷却板とギアユニットの間に配置したが、冷却板かギアユニットの少なくとも一方に、ヒーター線が配置される溝を形成する等の比較的簡単な構成を追加することにより、通常のヒーター線を面状ヒーターの変わりに用いても同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
図１１は、本発明の実施の形態４における製氷装置の主要部の制御内容を示すフローチャートであり、以下、動作、作用を説明する。なお、実施の形態２と同じ構成については、同じ符号をつけ説明を省く。

給水ポンプ６８を所定時間駆動することにより、製氷容器１０３内に所定量の水を給水し（ＳＴＥＰ１）、冷却板１０４がヒートシンク１０６に製氷室６０の冷気により冷却されることにより、製氷容器１０３内に氷ができるが、冷却板１０４に取り付けられたサーミスタ１０７により製氷の完了を検知する（ＳＴＥＰ２）。

製氷が完了すると、貯氷量を確認するために検氷レバー１１６を動作させ（ＳＴＥＰ３）、貯氷量が所定量以下であれば、ヒーター１０５に通電して（ＳＴＥＰ４）、冷却板１０４を加熱して氷との付着力を小さくする。ヒーター１０５による加熱は、サーミスタ１０７により、冷却板１０４が所定の温度になったことを検知して（ＳＴＥＰ５）完了し、余分な加熱により氷が融けすぎてしまうのを防止する。

所定の加熱が終わると、ヒーター１０５への通電を停止し（ＳＴＥＰ６）、ギアユニット１０２により製氷部７１を反転させ（ＳＴＥＰ７）、その後、シャフト１１１を回転させるためにモーター１１４を駆動させる（ＳＴＥＰ８）。このとき、シャフト１１１が正常に回転して氷が割れれば、所定時間以内に位置検知スイッチにより信号が出力され、シャフト１１１を初期位置に復帰させる動作（ＳＴＥＰ１６）に進むが、氷が割れずにシャフト１１１の回転が阻害されると、所定時間が経過しても位置検知スイッチが出力されないために、氷が分割できていないことを検知できる（ＳＴＥＰ９）。

氷の分割が所定時間以内にできていないことを検知すると、モーター１１４への通電を停止し（ＳＴＥＰ１０）、製氷部７１を水平に復帰させ（ＳＴＥＰ１１）、ヒーター１０５により冷却板１０４を再び所定時間加熱する（ＳＴＥＰ１２）。

所定時間加熱後、モーター１１４へ通電して、再度シャフト１１１の回転で氷の分割を試みる（ＳＴＥＰ１３）。ここで再び所定時間内に位置検知スイッチが信号を出力するかを検知し（ＳＴＥＰ１４）、信号を検知しなければ再びヒーター１０５による加熱に戻り、ＳＴＥＰ１２からＳＴＥＰ１４までを、氷が分割するまで繰り返す。氷が分割し、位置検知スイッチの信号が所定時間内に出力されると、製氷部７１を反転し（ＳＴＥＰ１５）、氷を貯氷容器６２内に落下させ、更にモーター１１４に通電することによりシャフト１１１を回転させて初期位置に復帰させる（ＳＴＥＰ１６）ことにより、製氷容器１０３内に残った氷があったとしても、掻き出すことができる。シャフト１１１が初期位置に復帰したら、製氷部７１を水平位置に復帰させ（ＳＴＥＰ１７）、再度給水を行う（ＳＴＥＰ１）。

以上のように、本実施の形態の製氷装置では、氷が分割できずにシャフトの回転が阻害されていることを検知することができるので、モーターがロックした状態で電流が流れ続けるのを防止できるため、モーターの破損を防止することができる。

また、加熱手段であるヒーター１０５による加熱と、駆動装置であるモーター１１４の駆動のタイミングをずらしたことにより、砕氷に必要な電力を低減することができるため、製氷装置の供給電源の容量を比較的小さくできるため、低コスト化が図れる。

更に、製氷部を反転させて氷を分割するのは、貯氷容器内に均一に氷を落下さるためであるが、砕氷に失敗した際に、製氷部を水平復帰させることにより、未分割の氷がそのまま貯氷箱容器に落下するのを防止できる。

また、更に、氷の分割を失敗した場合でも、再度ヒーターにより冷却板を加熱することにより、氷を分割しやすることができ、最悪の場合でも、氷が融けて貯氷容器内に水が落ちてしまうことも有り得るが、製氷容器から氷が取れなくなり、以降の製氷ができなくなるということが無い。

以上のように、本発明にかかる製氷装置は、氷が分割できたかの判断を制御上で行うことができるので、不定形な氷を提供することのできる自動製氷装置等の用途にも適用できる。

本発明の実施の形態１における製氷装置を搭載した冷蔵庫の側断面図 同実施の形態の製氷装置の一部の斜視図 同実施の形態の製氷装置の一部を上から見た図 同実施の形態の製氷装置の図３におけるＡ−Ａ線断面図 同実施の形態の製氷装置の図３におけるＢ−Ｂ線断面図 同実施の形態の製氷装置の制御の主要部フローチャート 本発明の実施の形態２における製氷装置の一部の斜視図 同実施の形態の製氷装置の一部の斜視分解図 同実施の形態の製氷装置の主要部のフローチャート 本発明の実施の形態３における製氷装置の一部の斜視分解図 本発明の実施の形態４における製氷装置の制御の主要部フローチャート 従来の製氷装置を搭載した冷蔵庫の側断面図 従来の製氷装置の斜視図 従来の砕氷機の一部を破断した側断面図 従来の砕氷機の側断面図

符号の説明

６０ 製氷室
６２ 貯氷容器
６６ 製氷装置
６７ 給水タンク
６８ 給水ポンプ
６９ 給水経路
７０ 給水装置
７１ 製氷部
７２ 砕氷機
７３ 製氷容器
７４ 冷却板
７５ ヒートコンダクタ
７６ ヒートシンク
７７ ペルチェ
７８ シャフト
７８ａ リブ
７９ 出力ギア
８０ ギアユニット
８０ａ 減速歯車
８１ シール部材
８２ モーター
８３ 位置検知スイッチ
１００ 製氷装置
１０１ 製氷部
１０２ ギアユニット
１０３ 製氷容器
１０４ 冷却板
１０５ ヒーター
１０６ ヒートシンク
１０７ サーミスタ
１０８ 水漏れ防止材
１０９，１１０ 保持部材
１１１ シャフト
１１２ 出力ギア
１１３ シール部材
１１４ モーター
１１５ 検氷軸
１１６ 検氷レバー
１１７ 回動軸
１１８，１１９ 断熱材
１２０ 面状ヒーター

Claims (3)

1. 板状の氷を作る製氷部と、前記製氷部に備えられた製氷容器と、前記製氷容器の底面側から挿入された回動可能なシャフトと、前記製氷容器の下方側に備えられるとともに前記シャフトを回転駆動させて前記製氷部で製氷した氷を砕氷する駆動装置とを備えた砕氷機と、前記製氷容器の下方側に備えられた貯氷容器と、前記シャフトの回転状態を検知する検知手段と、前記検知手段の信号から氷が分割されたと検知した場合に、前記製氷部と前記シャフトとを反転させ、氷を下方の貯氷容器内に落下させるように製氷動作を制御する制御装置とを備えた製氷装置。
2. 前記検知手段は、前記シャフトの所定角度の回転を検知するものである請求項１に記載の製氷装置。
3. 所定時間以上シャフトの回転が外力により停止すると前記駆動装置が停止するように制御する制御手段を備えた請求項１または２のいずれか一項に記載の製氷装置。

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