JP5014310B2 - 自動製氷装置及びこれを備えた冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、自動製氷装置及びこれを備えた冷蔵庫に係り、より詳しくは、氷を生成する際に製氷皿に供給された水の中に溶存する気体成分やイオン成分などを分離して、透明度の高い氷を得るようにした製氷装置において、製氷室に設けた製氷皿を着脱可能に構成した自動製氷装置及びこれを備えた冷蔵庫に関するものである。

従来の製氷装置に、複数の製氷ブロックに区画された第１の氷生成部と、その底部に各製氷ブロックとそれぞれ連通する第２の氷生成部である２条の溝状の突出部とが設けられた製氷皿を、製氷室に回動可能に支持すると共に、突起部の間にヒータを配置してその下部に支持板を設けてねじで固定したものがある。なお、製氷装置の下方には、製氷皿を反転させて離氷した氷を受ける貯氷箱が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

製氷装置は、一般に、低温部にさらされている面から凍結が始まる。その際、氷は水分子でのみ結晶を形成し、水に溶解していた物質（Ｃａなどのミネラル成分やＯ₂、ＣＯ₂などの気体成分）はすべて結晶の外の未凍結部に放出される。このとき、凍結速度は５ｍｍ／時間程度以下と十分遅いため、初めのうちは水に溶解していた物質が凍結速度よりも速く未凍結部に拡散し、第１の氷生成部には透明な氷が生成される。

製氷皿は底部に設けた第２の氷生成部である突出部の間にヒータが配置されているため、凍結は主として製氷皿の上面から下面に向って進行し、水に溶解していた物質のほとんどは未凍結部、すなわち、製氷皿の下部へ向って拡散していく。さらに凍結が進むと、突出部のみが未凍結部となって製氷皿の第１の氷生成部には透明な氷が生成され、最後に第２の氷生成部である突出部内が、水に溶解していた物質のほとんどを含む形で白濁凍結する。
そして、製氷皿を反転することにより、第１の氷生成部の氷が離氷して貯氷箱内に落下して貯氷される。なお、第２の氷生成部の氷はほとんど落下しない。

特開２００５−９０８０１号公報（第５−９頁、図１−４）

特許文献１の製氷装置によれば、透明氷を簡単に製造することができるが、製氷皿に設けたヒータへの電力供給のために製氷皿に電源束線が接続されているため、一般の使用者がこの電源束線を取り外すことが困難であり、このため製氷皿を製氷室から取り出して使用者が自分の手で洗浄することができず、不便であった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、使用者が製氷皿を製氷室から簡単に取出して、自分の手で洗浄して常に清潔に保つことのできる自動製氷装置及びこれを備えた冷蔵庫を提供することを目的としたものである。

本発明に係る自動製氷装置は、製氷室に設けられたほぼコ字状のベースユニットと、下部に加熱手段が設けられ支持軸によりフレームに回転かつ着脱可能に支持されて前記ベースユニットに前後に移動可能に収容された製氷皿とを有し、前記ベースユニットに設けた駆動部に、前記製氷皿の支持軸を支持する軸受部を設けると共に該軸受部の外周に送電コイルを設け、前記製氷皿の支持軸の外周に前記送電コイルと対向し、かつ前記製氷皿の前後に設けた前記支持軸を結ぶ線と直交する面に受電コイルを設け、該受電コイルに発生した誘導起電力を前記加熱手段に給電するようにしたものである。

また、本発明に係る冷蔵庫は、上記の自動製氷装置を備えたものである。

本発明によれば、電源束線などを接続することなく、非接触で加熱手段に給電することができるので、製氷室から製氷皿を簡単に取出して洗浄することができるので、きわめて便利であり製氷皿を常に清潔に保つことができる。

図１は本発明の一実施の形態に係る自動製氷装置を備えた冷蔵庫の製氷室の断面説明図、図２は図１のドアを取り外した状態の正面説明図、図３は一部を断面で示した図２の製氷部の正面説明図、図４は図１の製氷部を製氷室から引き出した状態を示す説明図、図５は本発明に係る自動製氷装置を備えた冷蔵庫の外観図である。

本発明に係る自動製氷装置（以下、製氷装置という）を備えた冷蔵庫は、その一例を図５に示すように、例えば、最上部に開閉ドアを備えた冷蔵室２、その下方の一方の側に、引き出しドアを備えた製氷室３が設けられており、製氷室３に隣接して、引き出しドアを備え、冷凍温度帯（例えば、−１８℃）から冷蔵、野菜、チルド、ソフト冷凍（例えば、−５℃、−７℃、−９℃）などの各温度帯に切り替えることのできる切替室４が設けられている。

また、製氷室３と切替室４の下方には、引き出しドアを備えた冷凍室５が設けられており、最下部には引き出しドアを備えた野菜室６が設けられている。なお、冷蔵室２の開閉ドアの表面には、制御部（図示せず）に接続されて各室の温度を設定する操作スイッチや、各室の温度などを表示する表示部などを備えた操作パネル（いずれも図示せず）が設けられている。

さらに、図示してないが、冷蔵庫１内には、冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を絞るキャピラリーチューブ、ガス状態の熱を庫外に放出して凝縮させる凝縮機、液状態の冷媒を気化させて得られる冷熱で庫内空気を冷却する冷却器等の冷凍サイクルと、冷却器を通過して各室へ冷気を運ぶ通気ダクトと送風機、及び各室への冷気供給量を調節するダンパ等の冷気循環装置と、冷蔵庫の各機器の動作を制御する制御装置とが設けられている。そして、これらの装置により冷気を供給して冷蔵庫内の各室の温度を調節したり、霜取りや製氷、照明などの制御を行っている。

冷蔵庫１の製氷室３内には、図１、図２に示すように、天板と両側壁とからなり、両側壁の内壁面の前後方向にガイドレール１１ａ，１１ｂが設けられたほぼコ字状のベースユニット１０が配設されて天板に固定されており、内部には製氷装置を構成する製氷部２０が引き出し可能に収容されている。

製氷部２０は製氷皿２１と、これを回動可能に支持し、ベースユニット１０に引き出し可能に保持されたほぼ四角形で枠状のフレーム３１とからなっている。製氷皿２１は例えばポリプロピレンなどの樹脂材からなる成形品によって構成されており、上面が開口し内側が凹状に形成された複数の製氷ブロック２２に区画された第１の氷生成部と、各製氷ブロックの底部からそれぞれ突設され、製氷ブロック２２に連通する２条の突起部２３からなる第２の氷生成部とからなっている。

そして、製氷皿２１の製氷ブロック２３の底部から突設された突起部２３の間には加熱手段であるヒータ２４が配設されて底部カバー２５で固定されており、また、製氷皿２１の前壁と後壁には、両者を結ぶ水平線ａ−ａ上に前部支持軸２６ａと後部支持軸２６ｂが突設されている。

製氷皿２１を回動可能に支持する枠状のフレーム３１の前面側には、製氷皿２１の前部支持軸２６ａを回動可能に支持する軸受部３３が設けられており、軸受部３３の上部は開口されて化粧カバー３４が開閉可能に設けられている。
また、フレーム３１の両側壁には、長手方向に沿ってベースユニット１０の両内壁に設けたガイドレール１１ａ，１１ｂに嵌合して、製氷部２０を所定の位置に保持し、かつその出し入れをガイドするガイド部３２が突設されている。

１３はベースユニット１０の後端部に設けられて、製氷皿２１を回動する駆動部で、モータ、減速ギア（いずれも図示せず）などが内蔵されており、また、最終の減速ギアの軸（以下、減速ギア軸という）が支持されると共に、製氷室２１の後部支持軸２６ｂが支持されて減速ギア軸に連結される軸受部１４が設けられている。

１５は軸受部１４の外周において製氷部２０側に設けられ、制御部に接続された送信コイル、２７は製氷皿２１の後部支持軸２６ｂの外周に、送信コイル１５と対向しかつ平行に設けられた受信コイルで、各ヒータ２４に接続されている。なお、駆動部１３に設けた軸受部１４、及び製氷皿２１の後部支持軸２６ｂの両者又は何れか一方は金属材料からなっており、これら金属材料は、フェライトなどの強磁性材であることが望ましい。なお、１６はベースユニット１０の前面側に設けられ、製氷皿２１を回転させて離氷させる際に、脱水を促進するために製氷皿２１の回転を制限してひねりを加えるためのストッパである。

３６は製氷室２０の上部の冷蔵室２内に設置され、冷蔵室２の底板及び冷蔵室３の天板に設けた開口部から挿入されて製氷室３内に設置された貯水タンク、３７は貯水タンク３６内の水を製氷皿２１に供給する給水配管で、貯水タンク３６内には給水ポンプが、また給水配管３７には電磁弁（共に図示せず）が設置されて、それぞれ制御部により制御される。３８は製氷室３の底部に前後に移動可能に設置された貯氷箱で、ドア３ａに連結されている。なお、３ｂは製氷室３の後壁に設けた冷気の流入口、３ｃは冷気の流出口である。

上記のように構成した製氷装置において、製氷皿２１はフレーム３１の開口部内に配置され、受信コイル２７が設けられた後部支持軸２６ｂはフレーム３１の後壁に保持され、前部支持軸２６ａは軸受部３３に挿入されて、その上部開口部が化粧カバー３４により閉じられている。

この状態で、フレーム３１の両側に設けたガイド部３２を、製氷室３の開口部側からベースユニット１０のガイドレール１１ａ，１１ｂに嵌合し、押し込む。これにより、後部支持軸２６ｂが駆動部１３の軸受部１４に挿入され、減速ギア軸と連結される。
このとき、製氷皿２１は両支持軸２６ａ，２６ｂによりａ−ａ線上に水平に保持され、受電コイル２７はａ−ａ線と直交し、送信コイル１５と平行にかつ近接して対向する。また、フレーム３１はガイド部３２がガイドレール１１ａ，１１ｂに嵌合することにより回転不能に保持され、かつベースユニット１０の前面側に設けたロックレバー１２により、引き出し不能にロックされる。

次に、本発明に係る製氷装置の作用を説明する。なお、製氷装置は図１に示すように、冷蔵庫の製氷室３に組込まれており、製氷皿２１には水が供給されているものとする。
いま、製氷のために、流入口３ｂから製氷室３内に冷気を導入すると共に、駆動部１３に設けた送電コイル１５に通電する。これにより、受電コイル２７には電磁誘導による誘導起電力が生じ、各ヒータ２４に給電される。

これにより、前述のように、製氷皿２１内の水は上面から凍結を開始、水に溶解していた物質は未凍結部、すなわち、ヒータ２４で加熱されている突出部２３内に放出され、第１の氷生成部である製氷ブロック２２には透明な氷が生成される。そして、最後に第２の氷生成部である突出部２３内の水は、溶解していたほとんどの物質を含む形で白濁凍結する。

製氷皿２１内の水の凍結が終ったときは、送電コイル１５への通電をＯＦＦすると共に、駆動部１３のモータに通電し、減速ギアを介して製氷皿２１を１８０°回動させ、製氷皿２１内の氷を離氷させて貯氷箱３８内に落下させる。このときフレーム３１はガイドレール１１ａ，１１ｂに保持されているので、回動しない。

この場合、送電コイル１５への通電をＯＦＦせず、ヒータ２４に給電したまま製氷皿２１を回転させるようにしてもよい。これにより、製氷皿２１内の氷の離氷を促進することができる。なお、製氷皿２１を回転させると、製氷ブロック２２内の透明な氷は離氷して落下するが、突出部２３内の白濁した氷はほとんど落下しない。

製氷皿２１の製氷ブロック２２内の氷の落下が終ったときは、モータにより製氷皿２１を反対方向に１８０°回動させて元の状態に戻す。そして、フレーム３１をガイドレール１１ａ，１１ｂに沿ってベースユニット１０内に押し込めば、後部支持軸２６ｂが駆動部１３の軸受部１４に挿入され、減速ギア軸と連結される。ついで、フレーム３１の前面側をロックレバー１２によりベースユニット１０にロックし、貯氷箱３８と共にドア３ａを押し込む。

そして、給水配管３７の電磁弁を開放すると共に、貯水槽３６内の給水ポンプを駆動して製氷皿２１に給水する。給水が終ったときは、送信コイル１５に通電してヒータ２４に給電し、流入口３ｂから製氷室３内に冷気を導入する。

製氷皿２１を使用者の手で洗浄しようとする場合は、前記のように製氷皿２１内の氷を貯氷箱３７内へ落下させて、製氷皿２１を元の状態に戻したのち、ドア３ａを貯氷箱３７と共に製氷室３から引き出す。
ついで、ロックレバー１２によるロックを解除し、製氷皿２１とフレーム３１からなる製氷部２０を、図４に示すように、ベースユニット１０のガイドレール１１ａ，１１ｂに沿って、開口部から前方に引き出す。

次に、フレーム３１の軸受部３３の化粧カバー３４を回動して上部を開放し、製氷皿２１を斜め上方に引きながら上方に引き上げる。これにより、製氷皿２１をフレーム３１から取り出すことができる。
製氷皿２１の洗浄が終ったときは、後部支持軸２６ｂをフレーム３１の後壁に保持させ、前部支持軸２６ａを軸受部３３に嵌合して化粧フレーム３４を閉じる。これにより、製氷皿２１は再びフレーム３１に組み込まれる。
そして、前述のようにフレーム３１をベースユニット１０内に押し込み、貯氷箱３８を製氷室３内に押し込んで、ドア３ａにより開口部を閉塞する。

上記のように構成した本発明において、例えば、製氷室２１の底部の突出部２３の近傍に温度センサを設け、その検出温度情報に基いてヒータ２４への給電、したがって送電コイル１５への供給電力を制御し、突出部２３内の水の温度を調節するようにしてもよい。
また、送電コイル１５への供給電力値の変化により、受電コイル２７を設けた製氷皿２１の存在の有無を検知することができるので、製氷皿２１が取り外されている場合は給水を行わないようにすることができる。なお、必要に応じて駆動部１４の製氷部２０側に光センサを設け、この光センサにより製氷皿２１の有無を検知するようにしてもよい。

本発明によれば、駆動部１４に送電コイル１５を設け、製氷皿２１にこの送電コイル１５と対向して受電コイル２７を設け、電磁誘導により受電コイル２７に非接触で起電力を発生させて、これをヒータ２４に給電するようにしたので、ヒータ２４への電源束線などによる接続が不要なので、製氷皿２１を製氷室３から容易に取り出すことができる。

また、受電コイル２７を製氷皿２１の後面に設け、送電コイル１５と近接して対向させるようにしたので、受電コイル２７に効率よく起電力を発生させることができる。また、受電コイル２７を製氷皿２１の後面に設けたので、製氷皿２１を回転させて氷を落下させる際に受電コイル２７が干渉することがなく、氷の落下経路を容易に確保することができる。

さらに、受電コイル２７は前部支持軸２６ａと後部支持軸２６ｂを結ぶ水平線ａ−ａと直交して後部支持軸２６ｂに設けられているので、離氷時の製氷皿２１に加えられるひねり方向と平行な面に位置することになり、このため、ひねりによる変形などの影響を低減することができる。
また、送電コイル１５と受電コイル２７の中心は、両支持軸２６ａ，２６ｂを結ぶ水平線ａ−ａと一致して設けられているため、離氷時に製氷皿２１が回転しても、両コイル１５，２７の位置関係は近接して対向したままの状態なので、引続きヒータ２４に給電することができ、これにより、離氷を促進することができる。

また、軸受部１４と後部支持軸２６ｂとをフェライトの如き強磁性材からなる金属材料で構成したので、これらが送電コイル１５と受電コイル２７の鉄芯となって磁束密度を高めることができ、受電コイル２７の誘導起電力の発生効率を高めることができる。

さらに、製氷皿２１は突出部２３及びその間に設けたヒータ２４を覆うように底部カバー２５を設けたので、製氷皿２１を着脱する際に使用者がヒータ２４に接触するのを防止することができ、安全性を確保することができる。また、底部カバー２５により突出部２３やヒータ２４などの凹凸部を覆うようにしたので、使用者が洗浄し易い形状になり、これにより清掃性を向上することができる。

上記の説明では、図５の冷蔵庫に本発明に係る自動製氷装置を設けた場合を示したが、これに限定するものではなく、他の構成の冷蔵庫にも本発明を実施することができる。

本発明の一実施の形態に係る自動製氷装置を備えた冷蔵庫の製氷室の断面説明図である。 図１のドアを取り外した状態の正面説明図である。 一部を断面で示した図２の製氷部の正面図である。 図１の製氷部を製氷室から引き出した状態を示す説明図である。 本発明に係る自動製氷装置を備えた冷蔵庫の外観図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫、３ 製氷室、１０ ベースユニット、１１ａ，１１ｂ ガイドレール、１３ 駆動部、１４ 軸受部、１５ 送電コイル、２０ 製氷部、２１ 製氷皿、２３ 突出部、２４ ヒータ、２５ 底部カバー、２６ａ 前部支持軸、２６ｂ 後部支持軸、２７ 受電コイル、３１ フレーム、３２ ガイド部、３３ 軸受部、３４ 化粧カバー、３６ 貯水タンク、３７ 給水配管、３８ 貯氷箱。

Claims (6)

1. 製氷室に設けられたほぼコ字状のベースユニットと、下部に加熱手段が設けられ支持軸によりフレームに回転かつ着脱可能に支持されて前記ベースユニットに前後に移動可能に収容された製氷皿とを有し、
   前記ベースユニットに設けた駆動部に、前記製氷皿の支持軸を支持する軸受部を設けると共に該軸受部の外周に送電コイルを設け、
   前記製氷皿の支持軸の外周に前記送電コイルと対向し、かつ前記製氷皿の前後に設けた前記支持軸を結ぶ線と直交する面に受電コイルを設け、該受電コイルに発生した誘導起電力を前記加熱手段に給電することを特徴とする自動製氷装置。
2. 前記ベースユニットの側壁内面にガイドレールを設けると共に、前記製氷皿を支持するフレームの側壁外面に前記ガイドレールに沿って摺動するガイド部を設けたことを特徴とする請求項１記載の自動製氷装置。
3. 前記受電コイルの中心を、前記製氷皿に設けた支持軸の中心上に位置させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の自動製氷装置。
4. 前記受電コイルが設けられた製氷皿の支持軸及び前記駆動部に設けた軸受部の両者又はいずれか一方を金属材料で構成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の自動製氷装置。
5. 前記送電コイルと受電コイルを用いて、前記製氷皿の有無を検知する検知手段を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の自動製氷装置。
6. 請求項１〜５のいずれかの自動製氷装置を備えたことを特徴とする冷蔵庫。

Images