WO2005040698A1 - 製氷皿とそれを用いた製氷機、冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

製氷皿は、トレイ部とヒーターとを有する。トレイ部は第１面とそれに対向する第２面とを有し、一時的に第１面に水を蓄え冷却されて氷を生成する。ヒーターはトレイ部の第２面側にトレイ部と一体成型され、トレイ部を加温してトレイ部から氷を剥離させる。

Description

明細書

製氷皿とそれを用いた製氷機、 冷蔵庫 技術分野

本発明は冷凍冷蔵庫等の冷凍室に配置され、 給水後冷却されて氷 を生成する製氷皿に関する。 背景技術

従来、 冷凍冷蔵庫の冷凍室に配置される製氷皿は、 例えば、 特開 2 0 0 1 - 2 7 2 1 4 6号公報に開示されているように全体がアル ミニゥムで形成されている。 以下、 図面を参照しながら上記従来の 製氷皿について説明する。図 1 2は、従来の製氷皿の斜視図である。 図 1 3は図 1 2 における A— A線断面図である。

製氷皿 （以下、 皿） 1 は熱伝導性の高い金属であるアルミニウム 合金で形成されている。 皿 1は水を一時的にとどめる複数のセル 2 を有し、 隣接するセル 2同士は溝 3でつながっている。' 図 1 3 に示 すように、 皿 1 の下面には、 ヒーター 4がカシメゃネジ固定などで 取り付けられ密着している。

以上のように構成された皿 1 について、以下その動作を説明する。 皿 1 に給水すると水は溝 3 を経て全体に広がり全てのセル 2が水で 満たされる。 1つのセル 2には約 1 5 m 1 の水が入るので、 セル 2 が 7個からなる皿 1では約 1 0 5 m l の水が供給される。

皿 1 に供給された水は、 水面からの熱伝達、 皿 1 の壁面からの熱 伝導、 輻射によって放熱して徐々に温度が下がり、 最終的に凍結し 氷が生成する。 そしてヒータ一 4が 電されると、 氷の皿 1 と接す る面が溶け、 氷排出用の爪 （図示せず） により、 皿 1 の氷は排出さ れる。

しかしながら、 上記従来の構成では、 ヒーター 4はカシメゃネジ などで皿 1 に固定され密着しているので、 セル 2の位置によって氷 への加温がばらつく。 そのため、 十分に加温がされていないセル 2 の氷は良好に排出されない。 発明の開示

本発明の製氷皿は、 トレイ部とヒータ- とを有する。 トレィ部は 第 1面とそれに対向する第 2面とを有し、 一時的に第 1面に水を蓄 え冷却されて氷を生成する。 ヒーターは卜レイ部の第 2面側に トレ ィ部と一体成型され、 トレィ部を加温してトレイ部から氷を剥離さ せる。 このようにトレイ部とヒーターとを一体成型することで、 ト レイ部とヒータ一の密着性が安定し、 各セルが均一に加温され、 氷 が良好に排出される。 図面の簡単な説明

図 1は本発明の実施の形態による製氷皿の斜視図である。

図 2は図 1 に示す製氷皿を下面から見た斜視図である。

図 3は図 1 に示す製氷皿の B— B線断面図である。

図 4は本発明の実施の形態による製氷皿における他のフィ ン形状 を示す正面拡大図である。

図 5 Aは本発明の実施の形態による製氷皿におけるさらに他のフ イ ン形状を示す正面拡大図である。

図 5 Bは本発明の実施の形態による製氷皿におけるさらに他のフ ィ ン形状を示すフィ ンの拡大斜視図である。

図 6は本発明の実施の形態における他の製氷皿の斜視図である。 図 7は図 6 に示す製氷皿の C— C線断面図である。

図 8は本発明の実施の形態におけるさらに他の製氷皿の斜視図で ある。

図 9は図 8 に示す製氷皿の D— D線断面図である。

図 1 0は本発明の実施の形態による製氷機の概略断面図である。 図 1 1 は本発明の実施の形態による冷蔵庫の概略断面図である。 図 1 2は従来の製氷皿の斜視図である。

図 1 3は図 1 2 に示す製氷皿の A— A線断面図である。 発明を実施するための最良の形態

図 1 は本発明の実施の形態による製氷皿の斜視図である。 図 2は 同製氷皿を下面から見た斜視図である。 図 3は同製氷皿の B— B線 における断面図である。

製氷皿 （以下、 皿） 1 1 はトレイ部 1 4と、 トレィ部 1 4に給水 バルブ （図示せず） からの水を注入するための注水口 1 4 A、 1 4 Bを有する。 トレィ部 1 4は、 水を一時的にとどめる複数の半円状 のセル 1 2が設けられた面 （第 1面） を有し、 隣り合うセル 1 2の 側壁には、 お互いに水の出入りが可能な溝 1 3が設けられている。 すなわち、 卜レイ部 1 4は長軸方向 1 0 とそれに実質的に垂直な短 軸方向とを有し、 上面形状が略長方形である。 図 1、 図 2の構成で は 7個のセル 1 2が 1列に配置されている。

トレィ部 1 4は放熱性を向上させるために熱伝導性の高い金属 からなることが好ましく、 アルミニウム合金からなることがより好 ましい。このようなアルミニウム系の材料は熱伝導性が高いうえに、 比重が小さい。 そのため皿 1 1の軽量化を図ることができる。 また 皿 1 1全体をアルミニウム合金で形成する以外に、 軽量化のため ト レイ部 1 4のセル 1 2以外の領域である枠 1 4 C、 取付アーム 9 を 可塑性樹脂で形成しても良い。

トレィ部 1 4を加温するヒーター 1 6はトレイ部 1 4の底面 （第 2面） 1 7側に一体成型されている。 また、 トレィ部 1 4の底面 1 7や側面 2 0 には複数のフィ ン 1 5が設けられていることが好まし い。 フィ ン 1 5は、 板状で、 最も面積の大きい面が卜レイ部 1 4の 長軸方向 1 0 に対して実質的に垂直になるように配置され、 フィ ン 1 5はトレイ部 1 4 と一体成型されていることがさらに好ましい。 一体成型された皿 1 1 はアルミダイキャス ト品であり、 铸型にァ ルミ二ゥムを流し込む時にヒーター 1 6 を包み込んで固化させるこ とで、 トレィ部 1 4 とヒーター 1 6 とが一体化されている。 なお、 ヒーター 1 6は U字型に構成され、 トレィ部 1 4の底面 1 7全体を 均一に加温することが好ましい。

リード線 1 6 Aはヒ一ター 1 6の内部に設けられているヒーター 線 （図示せず） と接合されている。 リ一ド線 1 6 Aとヒーター線の 接合付近には、 絶縁と防滴のためにゴム等で覆った接合部 1 6 Bが 形成されている。

以上のように構成された製氷皿について、 以下その動作、 作用を 説明する。 皿 1 1 の所定のセル 1 2に、 給水パルプ （図示せず） か ら注水口 1 4 A、 1 4 Bの何れかを経て水が供給されると、 水は溝 1 3を通って隣接するセル 1 2へと流れ、 全てのセル 1 2 に水がい きわたる。 本実施の形態では一つのセル 1 2 に約 1 5 m l の水が入 るように約 1 0 5 m 1 の水が供給される。皿 1 1 に供給された水は、 トレィ部 1 4や水面から放熱し、 徐々に温度を下げていく。 特に、 トレィ部 1 4からはフィ ン 1 5の効果で水の冷却が促進され、 短時 間で製氷が完了する。

製氷完了後、 ヒータ一 1 6が通電されトレィ部 1 4を加温し、 氷 がトレイ部 1 4から剥離する。 次に、 氷排出用の爪 （囪示せず） に より、 皿 1 1 の氷は排出される。 ヒ一ター 1 6がトレイ部 1 4に一 体成型されているため、 トレィ部 1 4 とヒーター 1 6 との密着性が 安定し、 各セル 1 2への加温が均一に行われ、 氷が良好に排出され る。 よって、 ヒーター 1 6への通電時間を無駄に長くする必要がな く、 適温になればサ一ミス夕 （図示せず） によりヒーター 1 6への 通電を停止できる。 そのため、 ヒーター 1 6の通電時間が短縮され 消費電力の削減につながる。

また、 ヒーター 1 6はトレイ部 1 4に一体成型されているので、 ヒーター 1 6は冷凍室などの雰囲気に露出することがない。 そのた め、 腐食に対して必要以上に考慮する必要がなく、 ヒーター 1 6 に 鉄パイプヒーター等の安価な材料を採用できる。 また、 ヒーター 1 6 をトレイ部 1 4へ密着する際にカシメゃネジ固定等をする必要が なく、 組み立て工数が低減する。

また、 トレィ部 1 4とフィ ン 1 5 とが一体成型されていれば、 ト レイ部 1 4 とフィ ン 1 5 との間の接触熱抵抗がない。 そのため、 ト レイ部 1 4 とフィ ン 1 5 との間で高い熱伝導が実現され、 熱交換が より促進され、 短時間で水が凍結する。

フィ ン 1 5 は、 トレィ部 1 4の水を溜めるセル 1 2 とは反対側の 底面 1 7やそれに連続する側面 2 0より突出し、 ヒーター 1 6は底 面 1 7側に一体成型されている。 ここで、 ヒーター 1 6の下方領域 にフィ ン 1 5 を設けることが好ましい。 すなわち、 フィ ン 1 5は、 ヒーター 1 6 に対し、 セル 1 2の反対側に設けられていることが好 ましい。 従来のヒーター後付け仕様では、 ヒーター 1 6の下方領域 にはフィ ン 1 5 を設けることができない。一方、本実施の形態では、 ヒータ一 1 6 と皿 1 1 とが一体成型されているので、 ヒーター 1 6 の下方領域にもフィ ン 1 5 を設けることができる。 すなわち、 ヒー ター 1 6の近傍に、 かつヒータ一 1 6の位置に関係なく効果的にフ イ ンを設けることができる。 そのため、 フィ ン 1 5の外表面積を大 幅に増大させることが可能となり、 熱交換が促進され、 より短時間 で製氷が完了する。

なお、 フィ ン 1 5はトレイ部 1 4の長軸方向 1 0 に対して垂直に 設けることが好ましい。 また、 ほぼ同一間隔に設けることがより好 ましい。 そして、 板状のフィ ン 1 5は冷気の流れる方向と実質的に 平行に設けられていることが好ましい。 これらの構成では、 熱移動 がもっとも活発に行われるエッジ 1 5 Aの数量は、 フィ ンをトレイ 1 4の長軸方向とほぼ平行に配置した場合に比べて格段に増加し、 冷気との熱交換が促進される。 また冷気の流れがスムーズとなり、 長軸方向 1 0の位置による熱伝達の差が少なくなり、 セル 1 2の位 置による製氷スピードの差が少なくなる。 したがって、 製氷完了検 知を行うサ一ミス夕 （図示せず） を トレイ部 1 4へ取り付ける位置 は、 自由に設定することができ、 構造設計の自由度が増す。 なお、 フィ ン 1 5 の最も面積の大きい面と トレィ部 1 4の長軸方向 1 0 と の配置角度は、 厳密に直角でなくてもよい。 すなわち、 フィ ン 1 5 の最も面積の大きい面を含む平面がトレイ 1 4の長軸方向と交差す るように配置するだけでもよい。

なお、 ヒーター 1 6 を一体成型する際に位置決めするため、 トレ ィ部 1 4から突出するヒータ一 1 6の U字部 1 9 に切り欠き部 1 8 を設けることが好ましい。 これにより、 トレィ部 1 4より外側に出 ているヒーター 1 6の露出部 1 6 C、 1 6 Dと切り欠き部 1 8の 3 点でヒーター 1 6 を支持可能となる。 そのため一体成型時のヒータ 一 1 6の位置が安定し、 ヒ一夕一 1 6 と トレイ部 1 4 とが容易に一 体成型される。

なお、 切り欠き部 1 8 を U字部 1 9のほぼ中央に設ければ、 一体 成型時にヒーター 1 6がバランス良く支持され、 ヒーター 1 6の位 置が更に安定する。

次に、 フィ ンの他の形状について説明する。 図 4、 図 5 Aは他の フィ ン形状を示す正面拡大図、図 5 Bはフィ ンの拡大斜視図である。 図 4において、 フィ ン 2 5は、 板状のフィ ンをスリ ッ ト 2 4によ り多数に分割して形成されている。 すなわち、 フィ ン 2 5は多数の 突起部 2 5 Bを有する櫛状である。 この構成では、 熱移動のもっと も活発に行われるエッジ 2 5 Aが増加する。 すなわち、 乱流促進、 前縁効果が増大する。 そのため、 トレィ部 1 4と冷気との熱交換が 促進され、 短時間で製氷が完了する。

また図 5 Aにおいて、 フィ ン 2 5の突起部 2 5 Bの形状は、 先端 にいくほど細くなる尖塔状または針状である。 この構成では、 熱交 換性能を損なわずにフィ ン 2 5の体積を減少させることができ、 材 料費も低減する。

なお、 図 5 Bに示すように、 フィ ン 1 5 には、 冷気の流れに対し 開口部 4 O Aを有する切り起こし 4 0 を設けることがさらに好まし い。 切り起こし 4 0は、 乱流を促進し、 前縁効果を増大させ、 熱交 換が促進され、 より短時間で製氷が完了する。

次に、 卜レイ部 1 4の他の構成について説明する。 図 6は、 本発 明の実施の形態における他の製氷皿の斜視図であり、 図 7は図 6に 示す製氷皿の C— C線における断面図である。 製氷皿 （以下、 皿） 1 1 において、 トレィ部 1 4の底面 1 7であ る各セル 1 2の底面は放熱性を向上させるために熱伝導性の高い金 属製のプレート 3 4からなる。 プレー ト 3 4はアルミニウム合金か らなることが熱伝導性と軽量化の観点からさらに好ましい。 またプ レート 3 4にはフィ ン 3 5が設けられていることが好ましい。

トレィ部 1 4の底面 1 7以外の領域である側壁 3 6、 枠 3 7、 取 付アーム 9は樹脂で形成されている。 樹脂は比重が小さいので、 全 体がアルミニウム合金で形成された製氷皿に対して重量が 3 0 %程 度低減でき、 軽量且つ低コス トの製氷皿 1 1が得られる。 また樹脂 は熱可塑性であれば、 複雑な形状でも容易に加工ができる。 これ以 外の基本的な構成は図 1〜図 3 と同様である。

プレート 3 4と側壁 3 6 とは、 その接合面 3 9 にてナノメートル のレベルまで近接させて接合されていることが好ましい。 このよう に両者を接合すれば、 その密着度は強固で水が侵入できるような隙 間はない。

皿 1 1 の所定のセル 1 2 に水を供給すると、 水はセル 1 2の溝 1 3 を通って隣接するセルへと流れていき全てのセル 1 2 に水がいき わたる。 皿 1 1 に供給された水は、 底面 1 7 (プレート 3 4 )、 側壁 3 6、 水面から放熱し、 徐々に温度を下げていく。 特に、 プレート 3 4からはフィ ン 3 5の効果で水の冷却が促進され、 短時間で製氷 が完了する。 そして前述のようにヒーター 1 6がトレイ部 1 4を加 温し、 氷がトレィ部 1 4から良好に剥離し排出される。

また、 プレート 3 4 と側壁 3 6の接合面 3 9の距離がナノメート ルのレベルまで近接しているので、接合面 3 9 に水分子が侵入せず、 凍結時の氷の膨張で接合面 3 9が剥がれることはない。

次に、 図 6 とは形状の異なる トレィ部 1 4を有する構成について 説明する。 図 8は、 本発明の実施の形態における他の製氷皿の斜視 図であり、 図 9は図 8に示す製氷皿の D— D線における断面図であ る。

トレィ部 1 4は、 水を一時的にとどめる複数のキューブ状のセル 1 2 を有し、 隣り合うセル 1 2の側壁には、 お互いに水の出入りが 可能な溝 1 3が設けられている。 図 8、 図 9の構成では、 1 0個の セル 1 2が 5行 2列に配置されている。

卜 レイ部 1 4の底面 1 7 である各セル 1 2 の底面は金属製のプ レート 3 4からなる。 プレート 3 4の材質やフィ ン 3 5の設置やそ の効果は前述と同様なので説明を省略する。 セル 1 2の底面以外の 領域である側壁 3 6、 枠 3 7は樹脂で形成されている。 樹脂の種類 とその効果も前述と同様なので説明を省略する。

プレート 3 4 と側壁 3 6 との接合面 3 9は、 前述のようにナノメ 一トルのレベルまで近接させて接合することが好ましい。 このよう に接合することにより、 密着度は強固で水が侵入できるような隙間 はないため、凍結時の氷の膨張で接合面 3 9が剥がれることはない。 皿 1 1 の所定のセル 1 2 に水を供給すると、 水はセル 1 2の溝 1 3 を通って隣接するセル 1 2へと流れていき全てのセル 1 2に水が いきわたる。 図 8の構成では一つのセル 1 2に 1 0 m 1 の水が入る ように 1 0 0 m 1 の水が供給される。 皿 1 1 に供給された水は、 底 面 1 7 (プレート 3 4 )、 側壁 3 6、 水面から放熱し、 徐々に温度を 下げていく。 特に、 プレー ト 3 4からはフィ ン 3 5の効果で水の冷 却が促進され、 全体が樹脂で形成された製氷.皿に比べると、 氷の生 成時間は著しく早く、 短時間で製氷を完了する。

このように皿 1 1 のうち、 水を冷却する領域を高い熱伝導性を有 する金属で構成し、 水の冷却に関係しない縁や取手などには加工性 の高い樹脂 （高分子材料） を適用すれば、 安価な上に短時間で製氷 できる。 図 6〜図 9では底面 1 7 を金属で構成しているが、 実際に 水が蓄えられて確実に水と接し且つ水量による水嵩の変化も受けな い部分を金属にすればよい。

図 1 0 , 図 1 1 は以上説明したような皿 1 1 を用いた製氷機と冷 蔵庫の概略を示す断面図である。 これらの製氷機や冷蔵庫は、 皿 1

1 内の水を冷却する冷却装置 5 1 と、 皿 1 1 を収納する製氷室 5 2 と、 ヒーター 1 6の作用により皿 1 1から離れた氷を貯える貯氷箱 5 3 とを有する。 冷蔵庫にはこの他に冷却装置 5 1 によって内部が 冷却される冷蔵室 5 4や冷凍室 5 5が設けられている。 冷却装置 5 1 は、 圧縮機 5 6、 冷蔵用蒸発器 5 7、 冷凍用蒸発器 5 8等を有す る。 また図示していないが、 皿 1 1 に水を供給する給水部が設けら れている。 このような製氷機や冷蔵庫では、 皿 1 1 にて製氷するの で確実に氷が皿 1 1から離れる。

なお上記説明では、 製氷機において、 冷却装置 5 1 は製氷室 5 2 内の空気を介して間接的に皿 1 1 内の水を冷却するが、 製氷室 5 2 を設けず、 直接に皿 1 1 を冷却してもよい。

また冷蔵庫において、 製氷室 5 2、 冷凍室 5 5は別個に設けられ ているが、 これらが一体でもよい。 また冷蔵室 5 4がなく、 製氷室 5 2、 冷凍室 5 5だけ冷蔵庫を構成してもよい。 さらに冷蔵室 5 4 の内部に製氷室 5 2 を設けてもよい。

以上、 本発明の実施の形態について説明したが、 本発明はこの実 施の形態によって限定されない。 また、 図 1〜図 5 を用いて説明し たフィ ン 1 5、 2 5の形状や配向、 図 6〜図 9を用いて説明したト レイ部 1 4の構成は、 ヒーター 1 6 と トレイ部 1 4 とを一体に構成 しなくてもそれぞれの効果を奏する。 産業上の利用可能性

本発明の製氷皿では、 トレイ部とヒーターとが一体成型されてい る。 この構成により、 トレイ部とヒ一ターの密着性が向上し、 各セ ルが均一に加温され、 氷が良好に排出される。 この製氷皿は、 冷凍 冷蔵庫や製氷機に適用できる。

Claims

請求の範囲

1 . 第 1面と前記第 1面に対向する第 2面を有し、 一時的に前記 第 1面に水を蓄え冷却されて氷を生成する 卜レイ部と、

前記トレィ部の前記第 2面側に前記トレィ部と一体に成型さ れ、 前記トレィ部を加温して前記トレィ部から前記氷を剥離させる ヒー夕一と、 を備えた、

製氷皿。

2 . 少なく とも前記第 2面より突出するフィ ンをさらに有する、 請求項 1記載の製氷皿。

3 . 前記フィ ンは、 前記ヒーターに対し、 前記第 1面の反対側に 設けられている、 '

請求項 2 に記載の製氷皿。

4 . 前記卜レイ部は第 1軸と、 前記第 1軸より長い第 2軸とを有 し、

前記フィ ンは板状であり、 前記フィ ンの最も面積の大きい面 が前記第 2軸の方向に対して実質的に垂直になるように設けられた 請求項 2記載の製氷皿。

5 . 前記フィ ンは複数のフィ ンの 1つであり、 前記複数のフィ ン は実質的に同一間隔に設けられた、

請求項 4記載の製氷皿。

6 . 前記フィ ンは板状であり、 冷気の流れる方向と実質的に平行 に設けられた、

請求項 2記載の製氷皿。

7 . 前記フィ ンは、 冷気の流れに開口した切り起こしを有する、 請求項 2記載の製氷皿

8. 前記フィ ンはスリ ツ トを設けられた板状である、

請求項 2記載の製氷皿。

9. 前記フィ ンは複数の突起部を有する櫛状である、

請求項 2記載の製氷皿。

1 0. 前記突起部は尖塔状と針状とのいずれかである、

請求項 9記載の製氷皿。

1 1. 前記フィ ンは前記トレィ部と一体に成型されている、

請求項 2 に記載の製氷皿。 1 2. 前記ヒー夕一は、 前記トレィ部から突出する U字部を有し 前記 U字部には切り欠き部が設けられている、

請求項 1記載の製氷皿。

3. 前記切り欠き部は前記 U字部の実質的に中央に設けられてい る、

請求項 1 2記載の製氷皿,

1 4. 前記トレィ部は金属部分を含む、

請求項 1記載の製氷皿。

1 5. 前記金属部分はアルミニウム系の材料である

請求項 1 4記載の製氷皿。

1 6. 前記トレィ部は高分子材料をさらに含む、

請求項 1 4記載の製氷皿。

1 7 . 前記トレイ部は前記金属部分と前記高分子材料とがナノメ トルのレベルで接合された接合面を有する、

請求項 1 6記載の製氷皿。

1 8 . 前記金属部分は少なく とも前記第 2面に配置された、

請求項 1 4記載の製氷皿。

9 . 前記金属部分の外側にはフィ ンが設けられた、

請求項 1 4記載の製氷皿。

2 0 請求項 1記載の製氷皿と、

前記製氷皿内の水を冷却する冷却装置と、 を備えた、 製氷機。

2 . 請求項 1記載の製氷皿と、

前記製氷皿を収納する製氷室と、

冷蔵室と冷凍室との少なく ともいずれかと、

前記製氷皿内の水を冷却するとともに、 前記冷蔵室内と前記 冷凍室内との少なく ともいずれかを冷却する冷却装置と、を備えた、 冷蔵庫。