JP6131456B2

JP6131456B2 - 製氷装置および冷蔵庫

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Publication number: JP6131456B2
Application number: JP2012108255A
Authority: JP
Inventors: 足立　正; 正足立
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2012-05-10
Filing date: 2012-05-10
Publication date: 2017-05-24
Anticipated expiration: 2032-05-10
Also published as: JP2013234810A

Description

本発明は、家庭用冷凍冷蔵庫の製氷装置において、製氷された氷を効率的に製氷皿から離氷させる技術に関するものである。

従来、この種の冷蔵庫の製氷装置としては、製氷皿の両面に製氷区画を設け、給水時の熱を利用して氷の離氷を容易にするものがある（例えば特許文献１参照）。

図１１、図１２、図１３は、特許文献１に記載された従来の製氷装置を示すものである。

図１１〜図１２において、製氷装置５５は冷凍冷蔵庫のフリーザ５６内に配置されており、ハウジング５７を有している両面角氷トレイ５８を含んでいる。ハウジング５７の第一の側面５９には、第一の角氷キャビティ６０が設けられている。ハウジング５７の第二の側面６１には、第二の角氷キャビティ６２が設けられている。

また製氷装置５５には、ブラケット６３によってフリーザ５６に取り付けられているソレノイド６４が設けられており、プランジャ６５、ピニオン６６、第一の端シャフト６７を介してハウジング５７を回転させる。

製氷装置５５には更に注水管６８を含んでおり、配管６９から供給された所定量の水を第一の角氷キャビティ６０、もしくは第二の角氷キャビティ６２に注水する。また、配管６９に近接して霜取り用のヒータ７０が配置されており、給水する水を適宜加熱する。

図１３に示す様に、第一の角氷キャビティ６０の側面７１と、第二の角氷キャビティ６２の側面７２は互いに隣接している。

配管６９及び注水管６８を経由して供給された水が第一の角氷キャビティ６０に貯水され、フリーザ５６内の冷気によって製氷される。製氷完了後、ソレノイド６４等の回転手段によってハウジング５７が回転し、第一の角氷キャビティ６０が下向きとなり、空の第二の角氷キャビティ６２は上向きになる。ここで、再度注水管６８から水が第二の角氷キャビティ６２に供給される。供給された水の熱は側面７１、側面７２を介して第一の角氷キャビティ６０内の氷に伝えられる。この熱により、第一の角氷キャビティ６０内の氷表面を融かし、氷を第一の角氷キャビティから離脱させることを助けるとしている。

特開平８−１８９７３７号公報

しかしながら、前記従来の構成では、製氷皿を反転させる際にソレノイドを用いており、駆動力を製氷皿に伝達するために、ラック＆ピニオン機構が必要で、そのための収納スペースを割く必要がある。また、ソレノイドの動作は一瞬であり、非常に速い製氷皿回転速度となり、離氷時に氷飛散の恐れがある。

本発明は前記従来の課題を解決するもので、部品点数が少なく省スペースであり、かつ
氷が正常に落下する製氷装置と冷蔵庫を提供することを目的とする。

前記従来の課題を解決するために、本発明の製氷装置は、冷蔵室内に配置された給水タンクと、前記給水タンクから水を送出する給水ポンプと、前記給水ポンプに接続され下方に水を搬出する給水パイプとからなる給水手段と、製氷室内に配置され、製氷皿と、前記製氷皿を回転駆動させる製氷メカと、前記製氷メカ内に備えられた駆動モータと、前記製氷メカに設けられ氷の有無を検知する検氷レバーと、前記製氷皿と前記製氷メカが取り付けられたハウジングとからなる製氷装置において、前記駆動モータにて前記製氷皿を直接回転駆動させるもので、前記駆動モータは前記製氷皿を捻ることなく前記製氷皿への給水の熱による前記製氷皿の変形で離氷する際、冷却用ファンが所定時間停止されることによ
り、少ない部品点数で省スペースな製氷装置を提供することができ、かつ氷が飛散せず正常な離氷が実現できる。

本発明の製氷装置は、少ない部品点数で省スペースな製氷装置を提供することができ、かつ氷が飛散せず正常な離氷が実現できる。

本発明の実施の形態１における製氷装置を備えた冷蔵庫の正面図本発明の実施の形態１における製氷装置を備えた冷蔵庫の側面断面図本発明の実施の形態１における給水手段及び製氷装置を示す要部断面図本発明の実施の形態１における製氷装置の斜視図本発明の実施の形態１における製氷装置の斜視分解図本発明の実施の形態１における製氷装置の側面断面図本発明の実施の形態１における製氷状態を示す製氷皿の要部断面図本発明の実施の形態１における離氷状態を示す製氷皿の側面断面図本発明の実施の形態２における製氷皿の要部斜視断面図本発明の実施の形態３における製氷皿の要部斜視断面図従来の製氷装置の側面断面図従来の製氷装置における製氷皿の平面図従来の製氷装置における離氷状態を示す製氷皿の側面断面図

第１の発明は、冷蔵室内に配置された給水タンクと、前記給水タンクから水を送出する給水ポンプと、前記給水ポンプに接続され下方に水を搬出する給水パイプとからなる給水手段と、製氷室内に配置され、製氷皿と、前記製氷皿を回転駆動させる製氷メカと、前記製氷メカ内に備えられた駆動モータと、前記製氷メカに設けられ氷の有無を検知する検氷レバーと、前記製氷皿と前記製氷メカが取り付けられたハウジングとからなる製氷装置において、前記駆動モータにて前記製氷皿を直接回転駆動させるもので、前記駆動モータは前記製氷皿を捻ることなく前記製氷皿への給水の熱による前記製氷皿の変形で離氷する際、冷却用ファンが所定時間停止されるものであり、少ない部品点数で省スペースな製氷装置を提供することができ、かつ氷が飛散せず正常な離氷が実現できる。

第２の発明は、第１の発明において、前記駆動モータに減速手段を備えたものであり、省部品、省スペースを実現しつつ、前記駆動モータからの回転を減速させることができ、適切な回転速度で前記製氷皿を回転させることができる。

第３の発明は、第１の発明において、前記駆動モータにステッピングモータを用いるものであり、前記駆動モータの回転を制御することが可能になり、適切な回転速度で前記製氷皿を回転させることができる。

第４の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の製氷装置を備えた冷蔵庫であり、省部品、省スペースな製氷装置を備えた冷蔵庫を提供することができる。

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本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備えた冷蔵庫の正面図である。図２は、本発明の実施の形態１における製氷装置を備えた冷蔵庫の側面断面図である。図３は、本発明の実施の形態１における給水手段及び製氷装置を示す要部断面図である。

図１〜図３において、冷蔵庫１には保存する食品の種類、期間によって最適に温度調節された貯蔵室、すなわち冷蔵温度に調整された冷蔵室２と、冷凍温度に調整された製氷室３と、上段冷凍室４と、下段冷凍室５と、冷蔵温度に調整された野菜室６が配置されている。
各貯蔵室には、貯蔵室の前面開口部を閉塞し食品の出し入れを可能にする扉、すなわち冷蔵室左扉７と、冷蔵室右扉８と、製氷室扉９と、上段冷凍室扉１０と、下段冷凍室扉１１と、野菜室扉１２が配置されている。この内、冷蔵室左扉７と冷蔵室左扉８は端部が軸支された回転式扉であり、他の製氷室扉９と、上段冷凍室扉１０と、下段冷凍室扉１１と、野菜室扉１２は手前方向に直線的に開閉できる引出式扉である。

冷蔵室２と製氷室３の間、また冷蔵室２と上段冷凍室４の間は、断熱性を有する第一の仕切壁１３で区切られている。また、同様に下段冷凍室５と野菜室６の間は、断熱性を有する第二の仕切壁１４で区切られている。さらに、製氷室３及び上段冷凍室４と下段冷凍室５は、断熱性を有する仕切体１５で区切られている。この仕切体１５は冷凍室の全幅に亘って設けられている。また図示しないが、製氷室３と上段冷凍室４間も仕切壁で区切られている。これら、製氷室３と、上段冷凍室４と、下段冷凍室５は、貯蔵空間としては区切られているが、貯蔵室内空気としては相互に連通しており、ほぼ同一の冷凍温度に調節されている。

冷蔵室２内には食品を載置する複数の冷蔵室棚１６が設けられ、冷蔵室左扉７及び冷蔵室右扉８には複数のドア棚１７が設けられている。また、製氷室３内には氷を貯蔵する貯氷ケース１８が設けられ、上段冷凍室４内には第一の冷凍ケース１９が設けられている。また、下段冷凍室５内には第二の冷凍ケース２０と第三の冷凍ケース２１が設けられており、第三の冷凍ケース２１は第二の冷凍ケース２０の上を前後方向に摺動可能な構造となっている。また、野菜室６内には第一の野菜ケース２２と第二の野菜ケース２３が設けられており、第二の野菜ケース２３は第一の野菜ケース２２の上を前後方向に摺動可能な構造となっている。

冷蔵庫１の背面上部には圧縮機２４が配置され、冷媒配管（図示せず）によって凝縮器（図示せず）、キャプラリチューブ（図示せず）、蒸発器２５と連結されている。また、蒸発器２５の下部には霜取ヒータ２６が備えられている。

蒸発器２５の前面は蒸発器カバー２７で覆われており、さらにその前方には冷凍室ダクト２８が配置されている。また、蒸発器カバー２７には各貯蔵室に冷気を送出する冷凍ファン２９が設けられている。第一の仕切壁１３内の後部には、冷蔵室２内への冷気の量を可変させる風路ダンパー３０が設けられている。また、冷蔵室２の背面には冷蔵室ダクト３１が設けられており、風路ダンパー３０を通過した冷気を冷蔵室２内に導入し、各冷蔵室棚１６間に向けて分配する機能を果たしている。また、野菜室６の背面には野菜室ダクト３２が設けられており、冷凍室ダクト２８の一部を通過した冷気を野菜室６内に導入する機能を果たす。

冷蔵庫１の下部には、霜取りヒータ２６により除霜された水を貯水し蒸発させる蒸発皿
３３が配置されている。

冷蔵庫１の背面には制御基板３４が設けられており、圧縮機２４、冷凍室ファン２９、風路ダンパー３０、及び後述する給水手段３５と製氷装置３６とハーネス（図示せず）により電気的に接続されており、各デバイスの動作を制御する役割を果たしている。

給水手段３５は冷蔵室２の下部左側、第一の仕切壁１３の上に配置され、給水タンク３７と、給水ポンプ３８と、給水パイプ３９から構成されている。給水パイプ３９は給水ポンプ３８から下方に向けて配管され、第一の仕切壁１３内を通って製氷室３内に開口している。

製氷装置３６は製氷皿４０と、製氷皿４０を回転させる製氷メカ４１と、製氷メカに取り付けられて氷の貯蔵量を検知する検氷レバー４２と、製氷皿４０と製氷メカ４１を保持するハウジング４３から構成されている。

図４は、本発明の実施の形態１における製氷装置の斜視図である。図５は、本発明の実施の形態１における製氷装置の分解斜視図である。図６は、本発明の実施の形態１における製氷装置の側面断面図である。

図４〜６において、製氷メカ４１には、駆動軸４４と連結されたステッピングモータ４５が備えられており、駆動軸４４は製氷皿４０の後端に連結され、ステッピングモータ４５の動作に伴い製氷皿４０を回転させる。また、製氷皿４０の前端には軸４６が設けられており、ハウジング４３の軸受け部４７に挿入されている。

製氷皿４０は、複数の製氷区画からなる第一の製氷部４８と、同様に複数の製氷区画からなる第二の製氷部４９を備え、第一の製氷部４８と第二の製氷部４９の間には断熱部５０が設けられている。製氷皿４０の素材としては伝熱性の良好なものが好ましく、アルミもしくは良熱伝導性の樹脂を用いると良い。また、断熱部５０には発泡ポリエチレンなどの素材を封入しても良いし、空気層を形成しても良い。また、第一の製氷部４８と第二の製氷部４９内の複数の製氷区画内面には撥水処理が施されている。

ハウジング４３の天面には、給水パイプ３９からの水を受ける給水溝５１が形成されている。この給水溝５１には、第一の製氷部４８ないし第二の製氷部４９の各製氷区画に対応して複数の給水口５２が設けられており、各製氷区画への個別給水を可能としている。また、ハウジング４３天面後方には冷気吐出口５３が設けられ、第一の仕切壁１３内に設けられた製氷ダクト５４に接続され、冷凍ファン２９により送出された冷気が製氷皿４０の上部まで導かれる。

図７は、本発明の実施の形態１における製氷状態を示す製氷皿の要部断面図である。

図７において、状態Ａは第一の製氷部４８へ給水を行った直後の状態を示し、状態Ｂは第一の製氷部４８内での製氷完了後の状態を示している。

図８は、本発明の実施の形態１における離氷状態を示す製氷皿の側面断面図である。

図８において、状態Ｃは第一の製氷部４８内での製氷完了後、製氷皿４０を反転させた状態を示し、状態Ｄは製氷皿４０の反転後、第二の製氷部４９へ給水し、第一の製氷部４８内から氷を離氷させている状態を示している。

以上のように構成された冷蔵庫において、以下その動作、作用を説明する。

冷蔵庫１に構成された冷却システム、すなわち、圧縮機２４、凝縮器（図示せず）、キャピラリチューブ（図示せず）、蒸発器２５、及び圧縮機２４を制御する制御基板３４の動作にて蒸発器２５において空気が冷却される。

生成された冷気は、冷凍ファン２９の動作により蒸発器カバー２７の外側に送出される。送出された冷気の内、一部は上方に送出され、風路ダンパー３０を通過し、冷蔵室ダクト３１により冷蔵室棚１６間の空間に分配され吐出される。この時、風路ダンパー３０は制御基板３４によって開閉を制御されており、冷蔵室２内を適切な温度に調整する役割を果たしている。冷蔵室２内の貯蔵物を冷却した冷気は、再び冷蔵室ダクト３１に設けられた吸入口（図示せず）を通り、帰還風路（図示せず）を通り蒸発器２５下部まで導かれ、再び蒸発器２５にて冷却される。

冷凍ファン２９から送出された冷気は、一部が前方に分岐され、冷凍室ダクト２８を通って上段冷凍室４、下段冷凍室５内部に送出される。この冷気により、第一の冷凍ケース１９、第二の冷凍ケース２０、第三の冷凍ケース２１内の貯蔵物が冷却され、庫内を循環した冷気は、冷凍室ダクト２８下部の吸入口を通り蒸発器２５に帰還する。

同じく、冷凍ファン２９から送出された冷気の一部は、野菜室ダクト３２から野菜室６内部に吐出され、第一の野菜ケース２２、第二の野菜ケース２３内の貯蔵物を冷却し、第二の仕切壁１４内に設けられた野菜室帰還風路（図示せず）を通じて蒸発器２５に帰還する。

冷凍ファン２９から上方に送出された冷気の内、さらに一部が製氷ダクト５４を通じて送出され、冷気吐出口５３を通り、製氷装置３６内、さらには製氷室３内部に吐出される。この冷気により製氷皿４０内の水を凍結させ、貯氷ケース１８内部の保存氷を冷却しつつ、冷凍室ダクト２８下部の吸入口から蒸発器２５に帰還する。

次に製氷に関する動作を説明する。

制御基板３４の指示により給水ポンプ３８が動作し、給水タンク３７内の水を給水パイプ３９に向けて送出する。給水パイプ３９を通過した水はハウジング４３天面に設けられた給水溝５１に注がれ、複数の給水口５２を通り第一の製氷部４８内の複数の製氷区画に供給される。この時、複数の給水口５２は、相対する複数の製氷区画に個別に給水され、隣接する製氷区画間の水の移動はない。

製氷区画内に給水された水は、周囲から熱を奪われて凍結が進行するが、製氷皿４０の第一の製氷部４８と第二の製氷部４９の間には断熱部５０が設けられており、さらに冷気吐出口５３は製氷皿４０の上方に位置し、冷気は第一の製氷部４８の上方を流れるため、製氷区画の上方から下方に向けて凍結していく。（図７、状態Ａ）このため、氷は凍結進行に従い下方に凸状態に変形していく。その結果、製氷区画内で若干浮き上がった状態となり、製氷区画内面からの剥離が容易になる。（図７、状態Ｂ）
このようにして第一の製氷部４８内の水が凍結し、何らかの手段により製氷完了を検知すれば、制御基板３４の指示により製氷メカ４１内のステッピングモータ４５が駆動され、製氷皿４０が反転する。（図８、状態Ｃ）
従来例で示した製氷皿駆動機構は、前述したようにブラケット６３、ソレノイド６４、プランジャ６５、ピニオン６６、第一の端シャフト６７の多数の部品から構成されており、フリーザ５６内に占める割合も多い。それに対し本実施の形態では、製氷メカ４１内にステッピングモータ４５が収納されており、製氷皿４０の略後方、略軸方向上に製氷メカ４１を配置することを可能にしている。これにより、製氷皿駆動のために余分なスペース
を使うことなく製氷室３の空間を有効利用できている。

ステッピングモータ４５は制御基板３４により、適切な回転速度に制御されているので、離氷の際に氷が周囲に飛び散ることはない。

また、通常家庭用冷蔵庫に用いる製氷装置には、ＤＣモータの回転を多段のギヤで減速させる方式の製氷メカが用いられるが、本実施の形態ではステッピングモータ４５を用いるため、多段の減速ギヤが不要になり、製氷メカ４１をより小型に構成することもできる。

ステッピングモータ４５を使用できるのは、通常用いられる樹脂製氷皿のヒネリを用いた離氷方式に比べ、回転トルクを低減できたことに起因している。

尚、ステッピングモータ４５を用いる代わりに、内部に減速機構を備えた駆動モータ、例えば小型のギヤードモータを用いても本実施の形態の目的は達成することができる。

この状態にて再度給水ポンプ３８が動作し、今度は第二の製氷部４９の複数の製氷区画内に給水される。この時、製氷皿４０は冷凍雰囲気下に配置されており、その温度はおおよそ−１８℃〜−２０℃となっている。一方、給水タンク３７は冷蔵雰囲気下に配置されており、給水タンク３７内部の水はおおよそ３℃〜５℃に保たれている。第二の製氷部４９への給水直後の水と製氷皿４０の温度差は、２１Ｋ〜２５Ｋ程度あり、この温度差により第二の製氷部４９は熱膨張する。

一方、第一の製氷部４８は、断熱部５０があることにより給水の熱が伝わりにくく、第二の製氷部４９に比べて熱膨張のタイミングが遅れる。その結果、第二の製氷部４９は上方に凸状態に反り、反対に第一の製氷部４８は下方に凹状態に反ることになる。この下方へ凹状態に変形することにより、第一の製氷部４８の製氷区画内面が変形し、凍結した氷に製氷区画内からの脱氷を促進する力を加えることになる。製氷区画内の氷は、図７、状態Ｂに示すように若干浮き上がっており、製氷区画内面の変形とあいまって下方に離氷され、貯氷ケース１８内に貯蔵される。（図８、状態Ｄ）この製氷動作は自動的に連続して行われるが、貯氷ケース１８内の氷の量は、検氷レバー４２によって定期的に計量されており、規定量に達した場合は製氷動作を一時停止するよう制御される。

このようにして、給水の熱による製氷皿４０の変形を利用して離氷を行うのであるが、給水前、ないし給水後一定時間は冷凍ファン２９の動作を止め、冷気による製氷皿４０の冷却を抑制する。こうすることにより、給水の熱による第二の製氷部４９の熱膨張を確実なものにしている。

また、製氷皿４０を反転させ、第二の製氷部４９に給水した時点で製氷メカ４１を駆動し、製氷皿４０をある一定の角度で複数回にわたって揺動させる。これにより、第一の製氷部４８内の製氷区画にある氷の脱氷を促進する。尚、製氷皿４０の揺動角度は、第二の製氷部４９内の製氷区画に給水した水がこぼれない程度の角度に設定されている。この時、本実施の形態では製氷皿４０の駆動をステッピングモータ４５で行っているため、揺動角度、速度の制御を部品を追加することなく比較的容易に行うことができる。

第一の製氷部４８及び第二の製氷部４９内の複数の製氷区画は、その表面に撥水処理が施されているため、製氷区画内面と凍結した氷との摩擦が少なくなり、氷を製氷区画内面から容易に剥離させることが可能となっている。

以上のように、本実施の形態においては、製氷皿と、前記製氷皿を回転駆動させる製氷
メカと、製氷メカ内に備えられた駆動モータとから構成され、前記駆動モータに前記製氷皿を直接回転駆動させることにより、省部品、省スペースな製氷装置を備えた冷蔵庫の提供を可能にしている。

また、本実施の形態においては、前記駆動モータに減速手段、具体的にはステッピングモータを用い、小型の製氷メカを構成すると共に、前記製氷皿の回転速度を適切に制御し、離氷に際する氷の飛散を防止することができる。尚、ステッピングモータの替わりにギヤードモータ等の減速手段を用いてもその作用・効果は同一である。

（実施の形態２）
図９は、本発明の実施の形態２における製氷皿の要部斜視断面図である。

図９において、製氷皿４０は実施の形態１の場合と同様に、複数の製氷区画からなる第一の製氷部４８と、第二の製氷部４９とを備えており、第一の製氷部４８と第二の製氷部４９の間には断熱部５０が設けられている。本実施の形態においては、第一の製氷部４８と第二の製氷部４９内の製氷区画が、回転軸に平行して長手方向に一列に並んでいる。実施の形態１の場合は回転軸に平行して複数列を持っているが、一列に並べることにより、製氷皿４０の回転領域を小さく構成することができ、省スペースな製氷装置を実現することができる。尚、本実施の形態における動作、作用、効果は実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

（実施の形態３）
図１０は、本発明の実施の形態３における製氷皿の要部斜視断面図である。

図１０において、製氷皿４０は実施の形態１の場合と同様に、複数の製氷区画からなる第一の製氷部４８と、第二の製氷部４９を備えている。本実施の形態においては、製氷皿４０は一体で成形されており、内部に空気層を備え、第一の製氷部４８と第二の製氷部４９の間を空気断熱している。尚、製氷皿４０の成形方法としては、樹脂ブロー成形やガスアシスト射出成形等が考えられるが、互いの製氷部間に空気層があればその作用効果に変わりはない。その他に通常の射出成形で成形した二つの製氷皿を貼り合せ、もしくは双方を固定して空気層を形成しても良い。このような成形方法を取ることにより、部品の重量削減、部品点数削減が図れ、簡素で低コストな製氷皿を備えた製氷装置を提供することができる。尚、本実施の形態における動作、作用、効果は実施の形態１と同様であるので、説明は省略する。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、省部品、省スペースな製氷装置を備えているので、家庭用の冷蔵庫のみならず、業務用の製氷機や、各種工業用の製氷装置等への適用が可能である。

１冷蔵庫
２冷蔵室
３製氷室
３５給水手段
３６製氷装置
３７給水タンク
３８給水ポンプ
３９給水パイプ
４０製氷皿
４１製氷メカ
４２検氷レバー
４３ハウジング
４５ステッピングモータ、（駆動モータ、減速手段）
４８第一の製氷部
４９第二の製氷部
５０断熱部
５３冷気吐出口

Claims

冷蔵室内に配置された給水タンクと、前記給水タンクから水を送出する給水ポンプと、前記給水ポンプに接続され下方に水を搬出する給水パイプとからなる給水手段と、製氷室内に配置され、製氷皿と、前記製氷皿を回転駆動させる製氷メカと、前記製氷メカ内に備えられた駆動モータと、前記製氷メカに設けられ氷の有無を検知する検氷レバーと、前記製氷皿と前記製氷メカが取り付けられたハウジングとからなる製氷装置において、前記駆動モータにて前記製氷皿を直接回転駆動させるもので、前記駆動モータは前記製氷皿を捻ることなく前記製氷皿への給水の熱による前記製氷皿の変形で離氷する際、冷却用ファンが所定時間停止されることを特徴とした製氷装置。
前記駆動モータは、減速手段を備えることを特徴とした請求項１に記載の製氷装置。
前記駆動モータに、ステッピングモータを用いることを特徴とした請求項１に記載の製氷装置。
請求項１から３のいずれか一項に記載の製氷装置を備えた冷蔵庫。