JPH02122176A - 冷蔵庫等の製氷装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は冷蔵庫の冷凍室等に配置され、特に透明な氷を
生成可能とする冷蔵庫等の製氷装置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は冷凍室内の一画に製氷皿
を収納する製氷装置を配置し、この製氷装置内を流通す
る冷気の冷却作用によシ製氷皿内の水を凍結させて氷を
生成することが一般的に行なわれている。

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内の水の凍結が製３ベ−ノ 氷皿と水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
濁して、不透明な氷となり、例えばウィスキー等の飲料
用としては官能的に適したものではなかった。

そのため透明な氷を所望するニーズは過去よシ有シ、そ
れを生成するための装置について例えば第４図から第８
図に示す様な方法が考えられている。以下図面に従いそ
の内容について説明する。

１は冷蔵庫本体で、区画壁２によシ上部に冷凍室３、下
部に冷蔵室４に区画されている。５は冷凍サイクルの冷
却器、６は強制通風用の送風機であり夫々前記冷凍室３
の背面に配置されている。

７は前記冷凍室３の底部に配置された製氷装置であり、
箱体７ａの上段に透明な氷を生成するための第１の製氷
室８と、下段に通常の氷を生成するための第２の製氷室
９を設けている。そして前記第１の製氷室８は底面と前
面を除く外壁を断熱材１０で囲われておシ、天面にはヒ
ータ１１を裏面に配設したアルミ製の加熱板１２が又、
底面にはアルミ製の冷却板１３が夫々配置されている。

１４は前記冷却板１３の下方に形成した通風路であ択１
５．１６は夫々前記第１の製氷室８、第２の製氷室９内
に収納する第１の製氷皿および第２の製氷皿である。又
、１７は前記製氷装置７に前記冷却器Ｓで冷却した冷気
を前記送風機６で強制通風するための吐出ダクトであシ
、下端部に形成した吐出口１８により夫々前記通風路１
４及び前記第２の製氷室９内に連通している。１９は前
記冷凍室３内に吐出された冷気を前記冷却器５に戻すだ
めの戻りダクトであり、２ｏは透明な氷の製氷を開始す
るための製氷スイッチである。又、２１は本体１の下部
後方に設置された冷凍サイクルの圧縮機である。

次に電気回路について説明する。前記送風機６及び圧縮
機２１は並列に接続されリレー接点２２と直列に接続さ
れた後電源に接続されている。前記ヒータ１１はリレー
接点２３と直列に接続された後電源に接続されている。

５ヘ−ジ ２４は冷凍室温度制御装置であシ、前記冷凍室３内に設
けた温度センサー２５、抵抗Ｒ１，Ｒ２゜Ｒ３、コンパ
レータ２６を備えた比較回路、トランジスタ２７、リレ
ーコイル１８を備えており、前記コンパレータ２６の出
力は前記トランジスタ２了のベースに接続されている。

又、前記トランジスタ２７のコレクタには前記リレー接
点２２を開閉さす吸引用のリレーコイル２８が接続され
ている。

２９は製氷制御装置であシ、前記製氷スイッチ２Ｑ、タ
イマー３ｏ１　トランジスタ３１、リレーコイル３２を
備えており、前記製氷スイッチ２０の出力は前記タイマ
ー３０の入力に接続され、タイマ３０の出力は前記トラ
ンジスタ３１のベースに接続されている。トランジスタ
３１のコレクタには前記リレー接点２３を開閉さす吸引
用のリレーコイル３２が接続されている。ここで、前記
タイマ３０は一度入力にＨｉｇｈの信号（以下゛Ｈ′′
と呼ぶ）が入力されると所定時間（ｔｏ）連続して“Ｈ
Ｉ＋倍信号出力する様構成されている。

かかる構成において、冷凍室３の温度が所定値６ベー。

よシ高い場合は温度センサー２５の抵抗値ＲＴＨが十分
小さくなってコンパレータ２６の出力がＨ′”となって
いるためトランジスタ２７がＯＮしてリレーコイル２８
が導通する。そして、リン−接点２２が閉成して圧縮機
２１が運転されて冷却器５が冷却作用を行なう。これと
同時に送風機６が運転され冷却器５で冷却された冷気が
冷凍室３、冷蔵室４に強制通風されるほか吐出ダクト１
７、吐出口１８を介して製氷装置７にも供給される。製
氷装置７内に流入した冷気は通風路１４を通過する際に
、一方で第２の製氷室９内に収納された第２の製氷皿１
６の主として氷表面よシ冷却を行なって通常の氷の生成
作用を行ない、もう一方で第１の製氷室８の下面を形成
する冷却板１３の冷却作用を行なう。そして通風路１４
を通過した冷気は冷凍室３内を対流した冷気とともに戻
シダクト１９を通じて冷却器５へ戻される。その後、冷
凍室３が所定温度にまで冷却されれば温度センサー２５
の抵抗値ＲＴＨが大きくなシ、コンパレータ２６はＬｏ
ｗ信号（以下“Ｌ　Ｉ＋と呼ぶ）を発生する。

７や、−７ このためトランジスタ２７はＯＦＦ　　してリレーコイ
ル２８への導通が遮断され、リレー接点２２が開放して
圧縮機２１、送風機６が停止する。以後この作用を繰シ
返して通常の冷却作用が行なわれ、第１の製氷室８の冷
却板１３も十分に冷却維持される。この状態において使
用者が透明な氷をつくるために水を満たした第１の製氷
皿１５を第１の製氷室８内に収納するのと同時に製氷ス
イッチ２０を投入すると”Ｈ１１信号が出力されてタイ
マー３０に入力される。同時にタイマー３０は予め定め
られた時間（ｔｏ）連続的に”ＨＩ＋倍信号出力するた
め、この間トランジスタ３１はＯＮし続け、リレコイル
３２が導通してリレー接点２３が閉成してヒータ１１に
通電される。そして（ｔｏ）の経過後タイマー３０の出
力は”Ｌ　Ｉ＋とな）、トランジスタ３１はＯＦＦ　　
Ｌリレーコイル３２への導通が遮断してリレー接点２３
が開放しヒータ１１への通電が終了する。この製氷の過
程を第８図で説明すると、例えば３０　’Ｃの水を満た
した第１の製氷皿１５を第１の製氷室に収納して製氷ス
イッチ２０を投入すると、既に冷却された状態にある冷
却板１３の冷却作用によシ第１の製氷皿１５の下面より
冷却が始まシ、同時に第１の製氷皿１５の上面からはビ
ーフ１１０通電で加熱板１２による加熱作用が始まる。

このため水はｏ’ｃに到達するまで時間（ｔｌ）をかけ
て徐冷される。この間、圧縮機２１、送風機６は冷凍室
３内の温度センサー２５の温度状態によって運転、停止
のサイクルを繰返している。次にｏ’ｃに到達した水は
上面の加熱板からの加熱作用で氷表面を先に凍結させな
いようにして下面の冷却板１３からの冷却作用で下方か
ら」二方へ一方向に徐々に凍結していき、時間（ｔ２）
の経過時には、水中に含まれた気体成分が氷表面より放
出され気泡をほとんど含まない状態で約５°Ｃに到達し
て透明な氷が生成される。その後、若干の時間経過後、
製氷開始から（ｔ２）に達するとヒータ１１がＯＦＦ　
　し加熱板１２からの加熱作用が終了する。そして、冷
却板１３からの冷却作用のみで冷凍室３内の温度（例え
ば−２０℃）付近まで冷却され、この時点で使用に耐え
得る氷が９　ベージ 生成される。尚、約−５℃から一２０℃の製氷完了まで
に要する時間は（ｔ３）であシ、前述した時間（ｔｌ）
、（ｔ２）と合わせて総合時間（士）で製氷を完了する
ものである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記従来例によると次の様な問題点がある
。

（１）製氷スイッチ２０の投入と同時、即ち水を満たし
た第１の製氷皿１５を収納した製氷開始時点からビーフ
１１０通電が開始される場合には、水が０°Ｃに到達し
て氷結を開始するまでのいわゆる水の状態の間にも上面
よシヒータ１１の加熱作用が行なわれるためＯ”Ｃに到
達するまでの時間が長くなる。また、この間圧縮機２１
、送風機６は冷凍室３内の温度センサー２５の温度状態
によって運転、停止するため、停止時には冷却板１３も
積極的には冷却されず更に０℃到達する時間が長びくこ
とになる。次に、ヒータ１１がＯＦＦ　　ｊ、た後にも
圧縮機２１、送風機６は温度センサー２５の状態によっ
て運転、停止０６−ノ 止を行ないながら冷凍室３に近い温度にまで冷却される
ため、これも冷却時間が長くなる。このため製氷開始か
ら完了に至るまでの総合的な製氷時間が長くなってしま
う。

（２）　　ヒータ１１が連続的に通電され、圧縮機２２
゜送風機６の運転・停止に関わらず加熱板１２から一定
の加熱量が与えられる場合には比較的低い外気温度の時
、例えば外気温度１０″Ｃの場合に冷蔵庫本体１への熱
負荷量が減少して圧縮機２２及び送風機６の運転時間が
減少し冷却板１３の冷却量が低下すると、加熱板１２の
加熱量とのバランスが崩れる。即ち加熱量が相対的に増
大することになって製氷の進行が必要以上に遅くなる。

このためヒータ１１の通電が停止するとｔｈを経過した
時点でも未だ製氷が終了しておらず、水の状態が残った
ままでヒータ１１の通電が停止すると急激に相対的な冷
却量が上回って氷表面付近よシ氷結して表面が白濁した
氷となり、透明な氷にならないという問題があった。又
、これを避けるために製氷スイッチ２Ｑ１１　、、−７ によるヒータ１１の通電時間ｔｈ　を予め余裕を十分に
みて長く設定しておけば低外気温時に白濁した氷が出来
てしまうという問題は解消されるが、製氷終了時間が必
要以上に長くなってしまうという不都合は解消出来ない
。

また、ドア開閉や、食品の熱負荷がある場合においても
ドア開閉や、食品の熱負荷に関わらず一定の加熱量が加
熱板１２に与えられ、冷却板１３の冷却量が低減しても
加熱量が同じであるため製氷時間が必要以上に遅くなっ
てしまう。

このためヒータ１１の通電が停止すると時間ｔｈを経過
した時点でも未だ製氷が終了しておらず、水の状態が残
ったままでヒータ１１の通電が停止する。その後急激に
相対的な冷却量が上回って氷表面付近よシ氷結して表面
が白濁した氷となる。

上記した例によると外気温度を初めとして、扉開閉や食
品負荷の投入時、冷蔵庫本体１に何らかの熱負荷的条件
の変化があった場合にその都度対応出来ず条件によって
は不透明な氷が生成されることがあった。

本発明は上述した問題を解消するものであシ、冷蔵庫等
の本体の熱負荷条件に変化が生じた場合にも安定して効
率的に透明な氷を生成できる製氷装置を提供する事を目
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等の製氷装置
は、製氷スイッチ投入後より加熱手段を停止させ冷却手
段を連続的に作動させる第１の冷却期間と、前記第１の
冷却期間に続いて冷却期間が作動している時又は水温を
間接的に検知する水温センサが所定温度以下になった時
に前記加熱手段を作動させるとともに、前記水温センサ
が所定の温度以上の場合で、冷却室内に配置され冷却室
内の温度を検知する冷却室温センナが所定の温度以上に
なった場合は前記加熱手段を停止させる第２の冷却期間
と、前記第２の冷却期間に続いて前記加熱手段を停止さ
せ前記冷却手段を連続的に作動させる第３の冷却期間で
構成した製氷制御装置を備えたものである。

１３　ヶ 作　　用 本発明は上記した構成によって、 （１）水が０°Ｃに至るまでの第１の冷却期間は冷却板
からの冷却作用だけを連続的に受けて急速に冷却される
。

又凍結が終了した第３の冷却期間も同様に急速に冷却し
硬い氷を作る。

（２）凍結が進んでいる第２の冷却期間については基本
的に冷却手段の作動と同期してヒータ等の加熱手段が作
動するので冷却と加熱のバランスが取れ所定の凍結速度
で製氷が下面よシ上面へ進行する。

又長時間冷却手段が作動しない時や、ドア開閉及び食品
の熱負荷によシ冷却室の温度が上昇した時は、加熱手段
も作動せず水温センサの温度は下シ所定の温度以下とな
ると加熱手段は作動し、加熱手段が長時間作動せずに水
面が先に凍結する事がない。

実施例 以下本発明の一実施例の冷蔵庫等の製氷装置に１４ペー
ジ ついて第１図から第３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。３３は冷凍室３の下部に備えた製氷装置であり、
水温センナ３５が支持片３４によシ加熱板１２の裏面空
間に取シ付けられている。３６は冷凍室の冷凍室温度制
御装置であり温度センサ２５、抵抗Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，
コンパレーク２６を備えた比較回路、ＯＲ回路３７、ト
ランジスタ２７、リレーコイル２８を備えておシ、前記
コンパレータ２６の出力は前記ＯＲ回路３アの一方の入
力に、ＯＲ回路３７の出力は前記トランジスタ２７のベ
ースに接続されている。又トランジスタ２７のコレクタ
にはリレー接点２２を開閉させる吸引用コイルリレ２８
が接続されている。

３８は水温検知回路であり水温センサ３５、抵抗Ｒ４，
Ｒ５，Ｒ６、コンパレータ３９を備えだ比較回路、ＯＲ
回路４０を備えておシ、前記コンパレタ２６，３９の出
力が前記ＯＲ回路４０の入力に接続されている。

４１は製氷制御装置であυ、製氷スイッチ２０、１５べ
−７ タイマー４２、トランジスタ３１、ＡＮＤ回路４３を備
えている。前記製氷スイッチ２０の出力は前記タイマー
４２の入力に接続されている。

又前記タイマー４２０ｂ端子の出力と前記０８回路４０
の出力とがＡＮＤ回路４３の入力に接続されている。こ
こで、タイマー４２は′Ｈ”信号が一旦入力されると所
定時間（ｔｌ）の間ａ端子より”Ｈｕ信号を出力、続い
て所定時間（ｔ２′）の間す端子よシ”Ｈｕ信号を出力
、そして最後に製氷完了までの設定時間（１）に到達す
るまで再びａ端子よシ”Ｈ′″信号を出力するよう構成
されている。

次に、このタイマー４２のａ端子の出力は前記冷凍室温
度制御装置３６のＯＲ回路３７のもう一方の入力に接続
されており、ＡＮＤ回路４３の出力は前記トランジスタ
３１のベースに接続されている。そしてトランジスタ、
３１のコレクタにはリレ接点２３を開閉さす吸引用のリ
レーコイル３２が接続されている。

４６は冷凍室温度上昇検知装置であシ抵抗Ｒ７゜Ｒ８、
コンパレータ４４、インバータ回路４５、ＡＮＤ回路４
７を備えておシ、コンパレータ４４の出力はインバータ
回路４５に入力されている。

インバータ回路４５の出力はＡＮＤ回路４７の一方の入
力に接続されており、ＡＮＤ回路４了の出力は、前記Ｏ
Ｒ回路４０の一方の入力に接続されている。ＡＮＤ回路
４７のもう一方の入力は前記冷凍室温度制御装置３６の
コンパレーク２６の出力と接続されている。まだ冷凍室
温度制御装置３６のコンパレータ２６の同相入力と冷凍
室温度上昇検知装置４６のコンパレータ４４の同相入力
は温度センサ２５及び抵抗Ｒ１に接続されている。

かかる構成において、製氷スイッチ２０を使用者が投入
するとタイマー４２の入力にＨ“信号が入力されて（ｔ
ｌ）の間ａ端子から”ＨＩ＋倍信号出力されるため、Ｏ
Ｒ回路３７の一方の入力が゛Ｈパとなって他方の入力に
関係なく出力がＨ＋＋となる。このためトランジスタ２
７がＯＮしリレコイル２８が導通してリレー接点２２が
閉成して圧縮機２１及び送風機６が連続運転される。そ
して第１の製氷室８の冷却板１３が通風路１４を１７ペ
ージ 流れる冷気によって連続的に冷却される。またこの間タ
イマー４２のｂ端子出力は”Ｌ　＋＋となっているため
トランジスタ３１はＯＦＦ　即ちヒータ１１はＯＦＦ　
　しておシ、加熱板１２からの加熱作用はなく第１の製
氷皿１５内の水は０℃に向けて急速に冷却されて短時間
でＯ’Ｃに到達する（即ち１１＜１１）・ 次に時間（ｔｌ）が経過するとタイマー４２の出力はｂ
端子よシ“Ｈ＋＋が時間（ｔ２′）の聞出力されるので
ＡＮＤ回路４３のもう一方の入力が”Ｈ＋＋となればト
ランジスタ３１がＯＮ　Ｌ、リレーコイル３２に導通し
てリレー接点が閉成し、ヒータ１１がＯＮする。即ちコ
ンパレータ３９の出力が°゛Ｈ″′（水温センサ３５の
温度が所定の温度Ｔ１　よシ低い）又はＡＮＤ回路４７
の出力がＨ＋＋の場合ヒータ１１は通電される。ＡＮＤ
回路４７の出力がＨｕになるためにはコンパレータ２６
の出力が“Ｈ″（圧縮機２１が運転されて冷却されてい
る）で１、かつコンパレータ４４の出力が“Ｌ　＋＋（
冷凍室の温度が所定の温度Ｔ３よシ低い）の場１８べ 合である。よってヒータ１１は水温センサ３５の温度が
所定の温度よシ低い場合、もしくは圧縮機２１が運転さ
れておシ冷凍室の温度が所定の温度以下である場合に通
電される。即ち基本的に冷却板１３が冷却されている時
に水面からの加熱が行なわれ、圧縮機２１の運転率が変
わり冷却板１３の冷却、量が変化しても、それと同期し
て加熱量のバランスをとることが出来るとともに扉開閉
や食品負荷の投入等によシ冷凍室３内の温度が上昇した
場合においてはヒータ１１の通電を停止することが出来
る。又低外気温時（５゛Ｃ−ｏ″Ｃ）では圧縮機２１の
運転が下がシヒータ１１の通電率も下がシ水面を凍結さ
せてしまう恐れがあるが、この時水温センサ３５は所定
値よシ低くなシコンバレタ３９の出力が”Ｈ＋＋となる
だめヒータ１１には通電され水面凍結の防止をする。そ
して更に（ｔ２）が経過するとタイマー３７の出力はｂ
端子から再びａ端子に切換わシ製氷完了時間（１）に到
達するまで”Ｈ′”信号を出力する。即ち前述の加熱作
用なしの連続的な冷却作用が行なわれ急速に１９ヘー。

冷凍室３の温度付近（約−２０℃）にまで短時間で冷却
される。即ち０°Ｃに至る丑での期間を１４（従来例は
ｔｌ）、０°Ｃから凍結の終了した約−５をｔ２（従来
例はｔ２）、その後の仕上げの冷却期間をｔ３（従来例
はｔ３）とすると総合的な製氷時間１　＝１　　＋１　
　＋１　　は従来例の製氷時間ｔ＝ｔ１＋ｔ２＋ｔ３よ
シ大きく短縮されるものである。

発明の効果 以上の様に、本発明によると次の効果が得られる。

（１）水が０℃に到達するまでの第１の冷却期間と、第
２の冷却期間の加熱作用終了後の第３の冷却期間が加熱
作用なしでしかも連続的な冷却作用を受けるため夫々の
期間で所要時間が短縮され総合的な製氷時間が大きく短
縮出来る効果が得られる。

（２）扉開閉・食品の投入により冷蔵庫等の本体に対し
て熱負荷が増減する様な条件変化があった場合でも、製
氷皿への冷却手段が作動している場合にのみ加熱手段を
作動させ、冷却手段の作動が停止すると加熱手段の作動
も停止し、扉開閉や食品の熱負荷によシ冷却室の温度が
上昇した場合においても加熱手段の作動を停止するため
常に冷却と加熱のバランスが保たれて製氷に要する時間
がほぼ一定になシ、一定した品質でしかも必要最小限の
時間で透明な氷を生成することが出来る。

（３）低外気温時等で極端に冷却手段の作動時間が短く
なった場合にも水温センサによシ製氷皿上面の雰囲気温
度を検知し加熱手段を作動させるために水面が凍結して
し丑う恐れがない。

【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等の製氷装置の
電気回路図、第２図は同製氷装置で透明な氷を生成する
際の特性図、第３図は同製氷装置の断面図、第４図は従
来の製氷装置を備えた冷蔵庫の断面図、第５図は同製氷
装置の正面図、第６図は同第５図の断面図、第７図は同
製氷装置の電気回路図、第８図は同製氷装置で透明な氷
を生成する際の特性図である。 ２１、＼−／ ３・・・・・・冷凍室（冷却室）、８・・・・・・第１
の製氷室（製氷室）、１ｏ・・・・・・断熱材、１１・
・・・・・ヒータ（加熱手段）、１２・・・・・加熱板
、１３・・・・・・冷却板、１４・・・・・・通風路（
冷却手段）、１５・・・・・・第１の製氷皿（製氷皿）
、２ｏ・・・・・製氷スイッチ、２５・・・・・・温度
センサ（冷却室温センサ）、３３・・・・・・製氷装置
、３５・・・・・・水温センサ、４１・・・・・・製氷
制御装置。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名ンす
一拶￥ン辛シ Ｑ）９＝ミ♀ミ穐砲 Ｏつ 煉 ＡＱＣ，− 出屑

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 冷却室と、この冷却室の温度を検知する冷却室温センサ
   と、冷却板と、この冷却板を冷却するための冷却手段と
   、前記冷却室内において前記冷却板を底面とし前面を開
   口して区画形成した製氷室と、前記製氷室内に収納され
   前記冷却板上に載置した製氷皿と、前記製氷皿の上面に
   設けた加熱手段を備えた加熱板と、前記製氷室の底面と
   前面を除いた外壁内に配した断熱材と、前記加熱板の裏
   面に取付けた前記製氷皿上面の雰囲気温度を間接的に検
   知する水温センサと、製氷開始を指令する製氷スイッチ
   と、前記製氷スイッチ投入後より前記加熱手段を停止さ
   せて前記冷却手段を連続的に作動させる第１の冷却期間
   と、前記第１の冷却期間に続いて前記冷却手段が作動し
   ている時又は前記水温センサが所定の温度以下になった
   時前記加熱手段を作動させるとともに前記水温センサが
   所定の温度以上の場合で、前記冷却室温センサが所定の
   温度以上になった場合に前記冷却手段が作動していても
   前記加熱手段を停止させる第２の冷却期間と、前記第２
   の冷却期間に続いて前記加熱手段を停止させ前記冷却手
   段を連続的に作動させる第３の冷却期間とで構成した製
   氷制御装置を備えた冷蔵庫等の製氷装置。