JP5342927B2 - 製氷装置 - Google Patents

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Description

この発明は、一般的には製氷装置に関し、特定的には、自動製氷機に用いられる製氷装置、特に、例えば、家庭用冷凍冷蔵庫の自動製氷機に用いられる製氷装置に関する。
従来、透明な氷を作製するための製氷装置が多数提案されている。透明な氷を作製する方法としては、容器内に貯められた水を、上面から下方へ向かって非常に緩慢に凍結させて、溶存気体等の不純物を容器の底面に集約し、生成される氷の透明度を高める方法がある。
例えば、実公平4−26859号(特許文献1)には、プラスチック製の外部底面に密着するように電気ヒータが設けられた製氷装置が記載されている。
図5は、従来の製氷装置の一例を示す断面図である。
図5に示すように、実公平4−26859号(特許文献1)に記載の製氷装置9は、水を収容するプラスチック製の製氷皿91と、製氷皿91の外部底面に密着するように設けられた電気ヒータ92と、発泡ウレタンまたは発泡スチロールを用いて電気ヒータ92および製氷皿91の側面を覆うように成形した断熱ケース93と、製氷皿91の温度を検出するサーミスタ94によって構成されている。
この製氷装置9では、製氷皿91は断熱ケース93に取り外し可能に設置されている。電気ヒータ92とサーミスタ94は、断熱ケース93に固定されている。断熱ケース93は、冷蔵庫の冷凍室内に設置される。冷凍室内において、製氷皿91の底部を電気ヒータ92によって加熱して、製氷皿91内に収容されている水を表面からゆっくりと凍らせる。このようにすることにより、水中の気泡が製氷皿91の底部に向かって移動し、一ケ所に集められ、きわめて透明に近い氷が製造される。このように、製氷装置9は不純物底部集約型の透明氷製氷装置である。
製氷装置9から氷を取り出すときには、まず、使用者が手で断熱ケース93から製氷皿91を取り出す。使用者は、取り出した製氷皿91を手でひねって変形させて、離氷させる。
実公平4−26859号公報
近年、冷凍冷蔵庫においては、自動製氷機によって製氷されることが一般的である。しかしながら、実公平4−26859号(特許文献1)に記載の製氷装置のように、使用者が手で製氷容器を断熱ケースから取り出し、使用者が手で製氷容器をひねって氷を製氷容器から取り出す製氷装置は、製氷と離氷を自動で行なう自動製氷機に用いることができない。
一方、例えば、図5に示すような、実公平4−26859号(特許文献1)に記載の製氷装置において、製氷皿91と断熱ケース93とを接着剤などで接着した場合には、自動製氷機によって断熱ケース93ごと製氷皿91をひねって離氷させることができる。しかし、離氷の度に、断熱ケース93と製氷皿91とがともにひねられることが繰り返されると、断熱ケース93が破損したり、製氷皿91と断熱ケース93とを接着している接着剤が剥離したりして、電気ヒータ92が製氷皿91の底面に密着しなくなったりすることが考えられる。断熱ケース93が破損したり、電気ヒータ92の位置がずれたりすると、製氷皿91の複数のセルへの熱の伝達に差が生じる。その結果、各セル間で凍結速度に差が生じて、作製される氷の透明度が低下することがある。
そこで、この発明の目的は、長期間に亘って透明な氷を作製することが可能な製氷装置を提供することである。
この発明に従った製氷装置は、製氷するための容器と、容器の外側底面から突出する第1の凸部と第2の凸部と、加熱部と、被覆部とを備える。加熱部は、第1の凸部と第2の凸部との間に配置される。被覆部は、加熱部を覆う。
被覆部には第1の凹部と第2の凹部とが形成されている。被覆部は、第1の凹部が第1の凸部と嵌合し、第2の凹部が第2の凸部と嵌合することによって容器の外側底面上に取り付けられている。第1の凹部と第1の凸部との嵌合および第2の凹部と第2の凸部との嵌合によって第1の凸部と第2の凸部との間において加熱部の平板面が容器の外側底面に面接触する。
被覆部は、例えば接着剤によって容器の外側底面上に取り付けられるのではなく、第1の凹部が第1の凸部と嵌合し、第2の凹部が第2の凸部と嵌合することによって容器の外側底面上に取り付けられている。そのため、容器が繰り返しひねられても、接着剤が剥離して被覆部が容器から離れてしまうことがない。
加熱部が、容器の外側底面から突出する第1の凸部と第2の凸部との間に配置されて、被覆部で覆われることによって、容器がひねられても、加熱部が容器の外側底面から離れにくくなる。加熱部が容器の外側底面から離れにくいので、加熱部によって容器の外側底面が均一に加熱されやすい。
従って、本発明の製氷装置が自動製氷機に用いられて、離氷時のひねりが容器に繰り返し加えられても、加熱部による容器の加熱が均一に保たれやすい。加熱部による容器の加熱が均一に保たれることで、容器内において透明な氷を作製することができる。
このようにすることにより、長期間に亘って透明な氷を作製することが可能な製氷装置を提供することができる。
この発明に従った製氷装置は、複数の容器が連結されて構成される大容器を備えることが好ましい。大容器は、相対的に長い長辺と、相対的に短い短辺とを有することが好ましい。被覆部は、容器の外側底面以外の箇所において、長辺が延びる方向に沿って複数に分割されていることが好ましい。さらに、この発明に従った製氷装置において、被覆部は、長辺が延びる方向に沿って各容器の外側底面ごとに分割されていることが好ましい。
このようにすることにより、容器がひねられたときに、それぞれの被覆部材が変形しにくくなる。被覆部材が変形しにくくなることによって、被覆部材が容器の外側底面から離れにくくなり、加熱部が容器の外側底面から離れにくくなる。
この発明に従った製氷装置は、被覆部と加熱部との間に配置される断熱体を備えることが好ましい。断熱体は、第1の凹部と第1の凸部との嵌合および第2の凹部と第2の凸部との嵌合によって高さ方向に圧縮変形することが好ましい。
加熱部と被覆部との間に断熱体が配置されるので、加熱部の熱が被覆部を通して外部に漏洩されることを防ぐことができる。このようにして、さらに高い断熱効果を得ることができる。
また、断熱体は、第1の凹部と第1の凸部との嵌合および第2の凹部と第2の凸部との嵌合によって、高さ方向に押圧されて変形させられている。このようにして、加熱部を容器の外側底面に密着させることができる。
このようにすることにより、加熱部によって容器の外側底面を効率よく加熱することができる。
この発明に従った製氷装置において、被覆部は、容器と同質の材料によって形成されていることが好ましい。
この発明に従った製氷装置においては、加熱部は、発熱抵抗線と、発熱抵抗線を被覆するシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムによって形成される被覆部材とを含むことが好ましい。加熱部の断面は略長方形状に形成されていることが好ましい。
加熱部において、発熱抵抗線がシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムによって形成される被覆部材で被覆されており、また、加熱部の断面が略長方形状に形成されていることによって、加熱部が容器の外側底面に密着されやすくなる。加熱部を容器の外側底面に密着させることによって、容器の底面がより均一に加熱されやすくなる。また、例えば加熱部の断面が円形状に形成されている場合と比較して、加熱部のより広い面が容器の外側底面に接触されるので、加熱ムラが生じにくくなる。
以上のように、この発明によれば、長期間に亘って透明な氷を作製することが可能な製氷装置を提供することができる。
この発明の第1実施形態として、製氷装置の全体を示す側面図(A)と、(A)に示す製氷装置を矢印Bの方向から見た図(B)と、(A)に示す製氷装置をC―C線の方向から見た断面図(C)である。 キャップ部材の断面を示す図である。 この発明の第2実施形態として、製氷装置の全体を示す側面図(A)と、(A)に示す製氷装置を矢印Bの方向から見た図(B)と、(A)に示す製氷装置をC―C線の方向から見た断面図(C)である。 この発明の第3実施形態として、製氷装置の全体を示す側面図(A)と、(A)に示す製氷装置を矢印Bの方向から見た図(B)と、(A)に示す製氷装置をC―C線の方向から見た断面図(C)である。 従来の製氷装置の一例を示す断面図である。
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
(第1実施形態)
図1の(A)と(B)に示すように、製氷装置1は、複数のセル111を有する製氷皿110と、製氷皿110の回転軸120と、回転軸120を中心にして製氷皿110の一方端部を回動させるひねり機構130と、加熱部としてヒータ150と、被覆部としてキャップ部材160とを備える。セル111は容器の一例であり、製氷皿110は大容器の一例である。製氷装置1は、例えば家庭用の冷凍冷蔵庫の製氷室に備えられる。
製氷皿110はプラスチック製である。製氷皿110には、水を収容するための複数のセル111が形成されており、複数のセル111が連結されて構成されている。各セル111内に水が貯められて冷却されることによって、氷190が作製される。セル111は、回転軸120に沿って4つずつ、2列に並べられている。セル111の2つの列は、回転軸120を挟んで、平行に並べられている。製氷皿110においては、回転軸120に沿った方向の辺が相対的に長い長辺であり、回転軸120に交差する辺が相対的に短い短辺である。
ひねり機構130は、モータ等によって構成されている。ひねり機構130のモータが駆動されると、製氷皿110のひねり機構130側の端部が回転軸120を中心に回動される。製氷皿110の他方の端部は、固定されている。
図1の(C)に示すように、製氷皿110の各セル111の外側底面からは、第1の凸部として垂直リブA112と、第2の凸部として垂直リブB113とが突出している。垂直リブA112と垂直リブB113は、製氷皿110と一体に成形されており、セル111の外側底面に垂直に突出している。
垂直リブA112と垂直リブB113との間には、ヒータ150と、断熱体として断熱材170とが配置されている。ヒータ150は、板状に形成されており、略長方形状の断面を有する。ヒータ150は、発熱抵抗線がシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴム等の柔軟な材料で形成される被覆部材で覆われて構成されている。この実施形態においては、2列に並べられたセル111のそれぞれの列の底面に、列の全体に亘って延びるヒータ150が1本、設置されている。ヒータ150はそれぞれのセル111の列に1本ずつ設置されており、製氷皿110の全体で合計2本、設置されている。
断熱材170は、圧縮変形されることが可能な発泡スチロールや発泡ウレタン等によって形成されている。断熱材170の厚みは、垂直リブA112と垂直リブB113の高さよりも大きい。しかし、断熱材170は、ヒータ150とキャップ部材160との間に挟まれることによって、もとの大きさから押し縮められている。断熱材170は、ヒータ150とキャップ部材160との間に挟まれるように配置され、ヒータ150とキャップ部材160との間の空間のほぼ全部に充填されている。このようにすることにより、ヒータ150の全体がほぼ同じ圧力で製氷皿110の外側底面に押し当てられる。
キャップ部材160は、ヒータ150と断熱材170と垂直リブA112と垂直リブB113とを覆うように製氷皿110の外側底面に取り付けられている。キャップ部材160は、製氷皿110と同質のプラスチック材料によって形成されている。キャップ部材160は、回転軸120に沿って並べられた1つの列内において、隣り合う2つのセル111の底面を覆うように、セル111の各列に2つずつ、製氷皿110の全体で合計4つ、配置されている。セル111の1つの列内における、キャップ部材160どうしの間においては、ヒータ150がキャップ部材160に覆われないまま、配置されている。
図2に示すように、キャップ部材160の内側底面には、凹部A162と凹部B163とが形成されている。キャップ部材160の凹部A162と凹部B163との間には、キャップ部材160の内側底面から突出する突起部161が形成されている。
図1と図2に示すように、キャップ部材160を製氷皿110に取り付けるときには、垂直リブA112と垂直リブB113は、それぞれ、キャップ部材160の凹部A162と凹部B163に圧入されるように、キャップ部材160に押し込まれる。キャップ部材160の凹部A162が製氷皿110の垂直リブA112に嵌合し、キャップ部材160の凹部B163が製氷皿110の垂直リブB113と嵌合することによって、図1に示すように、キャップ部材160が製氷皿110に取り付けられる。キャップ部材160が製氷皿110に取り付けられると、キャップ部材160の突起部161とヒータ150とによって、断熱材170が上下方向に押圧されて変形される。ヒータ150は、断熱材170によって押圧されて、製氷皿110の外側底面に密着する。
このようにして、各セル111の外側底面においてヒータ150が配置されると、ヒータ150が製氷皿110の全体に一定の圧力で押し付けられる。このようにすることにより、接着剤などでヒータ150をセル111の外側底面に接着する場合と違って、ヒータ150が部分的に浮くことを防ぐことができる。また、ヒータ150を一定の圧力で複数のセル111の外側底面に押し付けることによって、複数のセル111のそれぞれに等しい熱量を加えることができる。さらに、ヒータ150の断面が略長方形状に形成されているので、ヒータ150とセル111の外側底面とが面接触する。そのため、セル111の底面をムラなく加熱することができる。このようにすることにより、セル111内で製氷される氷の透明度のばらつきを抑えることができる。
また、ヒータ150とキャップ部材160との間に断熱材170を備えることによって、ヒータ150の熱が効率的に製氷皿110に伝えられる。ヒータ150の熱が外部に漏洩されにくいので、製氷装置1が設置される製氷室の負荷を軽減することができる。
なお、この実施形態においては、ヒータ150は製氷皿110の長手方向に沿って配置され、製氷皿110の全体で2本設置されているが、2列に並べられたセル111間をUターンして戻るような1本のヒータが設置されても構わない。
以上のように構成される製氷装置1の動作について説明する。
まず、冷凍冷蔵庫などの製氷室内に設置された製氷装置1の製氷皿110に水が供給される。水は、製氷皿110の各セル111内に供給される。ヒータ150に通電されると、製氷皿110の全体が冷却されながら、製氷皿110の各セル111の外側底面が加熱される。そのため、製氷皿110のセル111内の水は、水面から凍結し始め、順次、底面側に向かって緩慢に凍結が進行する。このようにすることにより、溶存気体等の不純物がセル111の底面に溜まり、セル111内の水を透明な氷にすることができる。透明な氷を作製するためには、約4時間から8時間程度かかる。
セル111内で氷が作製されたら、ひねり機構130の離氷用モータが駆動される。ひねり機構130が駆動されると、製氷皿110においてひねり機構130側の端部が、回転軸120を中心にして所定の角度、回動される。製氷皿110の他方の端部は、製氷装置1が配置される製氷室内において固定されている。所定の角度は、例えば、20°以上の角度であるとする。このようにして、製氷皿110が機械的にひねられて変形される。製氷皿110が変形されると、氷190がセル111から離れて、製氷室内において製氷装置1の下方に配置される氷貯蔵容器(図示しない)に貯蔵される。
製氷皿110がひねられるときには、製氷皿110の全体が変形する。しかし、それぞれのキャップ部材160は、製氷皿110の底面全体を覆っているわけではない。そのため、製氷皿110は変形されやすい。また、キャップ部材160は、製氷皿110の長辺に沿う方向において2つに分割されて配置されているので、製氷皿110の長辺方向に沿って製氷皿110の全体を覆っていない。そのため、2つのキャップ部材160どうしの間において、キャップ部材160に覆われていないヒータ150が変形して歪を吸収する。したがって、離氷動作に支障を来たすことがない。また、ヒータ150は、発熱抵抗線がシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴム等の柔軟な材料で覆われて構成されているので、20°前後のひねり変形では、ひねりが加えられても復元されることができる。
このように、製氷装置1においては、製氷皿110とヒータ150とが良好な密着状態を保ったままで、製氷皿110のひねりと復元とを繰り返すことができる。このようにすることにより、長期間に亘って製氷装置1の品質を維持し、透明な氷190を作製することができる。また、長期間に亘って、製氷装置1の構造的な信頼性を向上させることができる。
以上のように、第1実施形態の製氷装置1は、製氷するためのセル111と、セル111の外側底面から突出する垂直リブA112と垂直リブB113と、ヒータ150と、キャップ部材160とを備える。ヒータ150は、垂直リブA112と垂直リブB113との間に配置される。キャップ部材160は、ヒータ150を覆う。
キャップ部材160には凹部A162と凹部B163とが形成されている。キャップ部材160は、凹部A162が垂直リブA112と嵌合し、凹部B163が垂直リブB113と嵌合することによってセル111の外側底面上に取り付けられている。
キャップ部材160は、例えば接着剤によってセル111の外側底面上に取り付けられるのではなく、凹部A162が垂直リブA112と嵌合し、凹部B163が垂直リブB113と嵌合することによってセル111の外側底面上に取り付けられている。そのため、セル111が繰り返しひねられても、接着剤が剥離してキャップ部材160がセル111から離れてしまうことがない。例えば、接着剤あるいは接着テープなどによってヒータ150を製氷皿110に貼り付けた場合には、ひねりと復元の繰り返し動作によって、剥離や脱落が生じてしまう。
ヒータ150が、セル111の外側底面から突出する垂直リブA112と垂直リブB113との間に配置されて、キャップ部材160で覆われることによって、セル111がひねられても、ヒータ150がセル111の外側底面から離れにくくなる。ヒータ150がセル111の外側底面から離れにくいので、ヒータ150によってセル111の外側底面が均一に加熱されやすい。
従って、製氷装置1が自動製氷機に用いられて、離氷時のひねりがセル111に繰り返し加えられても、ヒータ150によるセル111の加熱が均一に保たれやすい。ヒータ150によるセル111の加熱が均一に保たれることで、セル111内において透明な氷190を作製することができる。
このようにすることにより、長期間に亘って透明な氷190を作製することが可能な製氷装置1を提供することができる。
また、製氷装置1は、複数のセル111が連結されて構成される製氷皿110を備える。製氷皿110は、相対的に長い長辺と、相対的に短い短辺とを有する。キャップ部材160は、長辺に沿う方向において、2つに分割されている。
このようにすることにより、セル111がひねられたときに、それぞれのキャップ部材160が変形しにくくなる。キャップ部材160が変形しにくくなることによって、キャップ部材160がセル111の外側底面から離れにくくなり、ヒータ150がセル111の外側底面から離れにくくなる。
また、製氷装置1においては、キャップ部材160は突起部161を有する。キャップ部材160は、突起部161がヒータ150との間に間隔をあけて、ヒータ150とキャップ部材160との間に挟まれるようにセル111に取り付けられている。
ヒータ150とキャップ部材160の突起との間に空間が形成されるので、ヒータ150の熱がキャップ部材160を通して外部に漏洩されることを防ぐことができる。このようにすることにより、キャップ部材160による断熱効果を得ることができる。
また、突起部161とヒータ150との間に、他の断熱材170を挟んで、さらに高い断熱効果を得ることができる。
また、製氷装置1は、突起部161とヒータ150との間の距離よりも大きな高さを有する断熱材170を備える。断熱材170は、突起部161とヒータ150との間に配置されて、突起部161とヒータ150とによって高さ方向に押圧されて変形されている。
ヒータ150とキャップ部材160の突起との間に断熱材170が配置されるので、ヒータ150の熱がキャップ部材160を通して外部に漏洩されることを防ぐことができる。このようにして、さらに高い断熱効果を得ることができる。
また、断熱材170は、突起部161とヒータ150との間の距離よりも大きな高さを有し、突起部161とヒータ150とによって高さ方向に押圧されて変形されている。このようにして、ヒータ150をセル111の外側底面に密着させることができる。
このようにすることにより、ヒータ150によってセル111の外側底面を効率よく加熱することができる。
また、製氷装置1においては、ヒータ150は、発熱抵抗線と、発熱抵抗線を被覆するシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムによって形成される被覆部材とを含む。ヒータ150の断面は略長方形状に形成されている。
ヒータ150において、発熱抵抗線がシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムによって形成される被覆部材で被覆されており、また、ヒータ150の断面が略長方形状に形成されていることによって、ヒータ150がセル111の外側底面に密着されやすくなる。ヒータ150をセル111の外側底面に密着させることによって、セル111の底面がより均一に加熱されやすくなる。また、例えばヒータ150の断面が円形状に形成されている場合と比較して、ヒータ150のより広い面がセル111の外側底面に接触されるので、加熱ムラが生じにくくなる。
(第2実施形態)
図3に示すように、第2実施形態の製氷装置2が第1実施形態の製氷装置1(図1)と異なる点としては、製氷装置2においては、キャップ部材260が、それぞれのセル111の外側底面を覆い、複数のセル111に亘らないように形成されている。ヒータ150は、各セル111の外側底面においてはキャップ部材260に覆われているが、セル111とセル111との間においては、キャップ部材260に覆われないままで配置されている。
このようにすることにより、さらに製氷皿110を変形させやすくすることができる。また、ヒータ150がキャップ部材260に覆われていない部分が増えることによって、ヒータ150の変形量も分散されるので、大きな局所的に応力がかかることを防ぐことができる。したがって、製氷装置2の信頼性をさらに向上させることができる。
第2実施形態の製氷装置2のその他の構成と効果は、第1実施形態の製氷装置1と同様である。
(第3実施形態)
図4に示すように、第3実施形態の製氷装置3が第1実施形態の製氷装置1(図1)と異なる点としては、製氷装置3はキャップ部材360とヒータ150との間には断熱体を備えておらず、キャップ部材360の突起部361が、直接、ヒータ150を押圧している。一方、キャップ部材360の外側には、断熱材370が貼り付けられている。
このように、第3実施形態の製氷装置3においては、キャップ部材360は突起部361を有する。キャップ部材360は、突起部361がヒータ150とキャップ部材360との間に挟まれて押圧されるようにセル111に取り付けられている。
突起部361がヒータ150とキャップ部材360との間に挟まれて押圧されることによって、ヒータ150が突起部361に押圧されて、セル111の外側底面に密着しやすくすることができる。
第3実施形態の製氷装置3のその他の構成と効果は、第1実施形態の製氷装置1と同様である。
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正と変形を含むものである。
1,2,3:製氷装置、110:製氷皿、111:セル、112:垂直リブA、113:垂直リブB、150:ヒータ、160,260,360:キャップ部材、161,361:突起部、162:凹部A、163:凹部B、170:断熱材。

Claims (6)

  1. 製氷するための容器と、
    前記容器の外側底面から突出する第1の凸部と第2の凸部と、
    前記第1の凸部と前記第2の凸部との間に配置される平板状の加熱部と、
    前記加熱部を覆う被覆部とを備え、
    前記被覆部には第1の凹部と第2の凹部とが形成され、
    前記被覆部は、前記第1の凹部が前記第1の凸部と嵌合し、前記第2の凹部が前記第2の凸部と嵌合することによって前記容器の外側底面上に取り付けられ
    前記第1の凹部と前記第1の凸部との嵌合および前記第2の凹部と前記第2の凸部との嵌合によって前記第1の凸部と前記第2の凸部との間において前記加熱部の平板面が前記容器の外側底面に面接触する、製氷装置。
  2. 複数の前記容器が連結されて構成される大容器を備え、
    前記大容器は、相対的に長い長辺と、相対的に短い短辺とを有し、
    前記被覆部は、前記容器の外側底面以外の箇所において、前記長辺が延びる方向に沿って複数に分割されている、請求項1に記載の製氷装置。
  3. 前記被覆部は、前記長辺が延びる方向に沿って各前記容器の外側底面ごとに分割されている、請求項に記載の製氷装置。
  4. 前記被覆部と前記加熱部との間に配置される断熱体を備え、前記第1の凹部と前記第1の凸部との嵌合および前記第2の凹部と前記第2の凸部との嵌合によって前記断熱体が高さ方向に圧縮変形する、請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の製氷装置。
  5. 前記被覆部は、前記容器と同質の材料によって形成されている請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の製氷装置。
  6. 前記加熱部は、発熱抵抗線と、前記発熱抵抗線を被覆するシリコン系ゴムまたはフッ素系ゴムによって形成される被覆部材とを含み、
    前記加熱部の断面は略長方形状に形成されている、請求項1から請求項5までのいずれか1項に記載の製氷装置。
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