JP4197012B2

JP4197012B2 - 冷凍冷蔵庫

Info

Publication number: JP4197012B2
Application number: JP2006171151A
Authority: JP
Inventors: 克正坂本; 誠岡部
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-06-21
Filing date: 2006-06-21
Publication date: 2008-12-17
Anticipated expiration: 2023-09-16
Also published as: JP2006242568A

Description

この発明は、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、透明度の高い氷を得る製氷装置に関するものである。

従来、家庭用の冷凍冷蔵庫などにおいては、給水装置から供給された水を製氷皿に貯留して製氷し、製氷後に駆動装置で製氷皿を反転して離氷させ、この氷をためておく自動製氷装置が普及している。しかし、一般的には白濁した氷が形成される。

一般的に物質が結晶を形成する場合、単一の成分で結晶が形成される。水が凍結して氷になる場合も同様であるため、水中に溶解している不純物は凍結過程で氷―水界面に排出され、氷―水界面では不純物が過飽和状態になっている。そして、過飽和水層の不純物が水中に拡散する速度よりも氷の成長する速度が大きい場合、氷は不純物を取り込みながら成長し氷はこの取り込んだものにより白濁する。

氷が白濁して見えるのは、氷に光を反射して白く見える部分が形成されるためであるが、これは水中に溶解した物質、特に氷中に溶存しているガス成分（CO₂、O₂など）が微小な気泡として氷に閉じ込められているためである。氷の中に入った光は、気泡表面で屈折したり反射したりする。気体成分の体積としては同一であっても、より細かい気泡が沢山形成されているほうがそれだけ光の経路が変えられる確率は高くなる、すなわち光が散乱反射しやすくなるため、白っぽく見えるようになる。

ただし、一般的に目にする氷は、透明度によらず、多くの単結晶氷が固まってできる多結晶氷であり、結晶間に供給水中に溶解していた物質が残っている場合が多い。従って、透明な氷を作る目的は、氷の実際の味向上よりはむしろ見た目のおいしさ感や美しさを追及することにあり、食品に関係する冷蔵庫では大きな問題になり多くの公知技術が知られている。

例えば製氷皿を多数のコアなで連結された２重構造としたもの（特許文献１参照）、この製氷皿をヒーターを設けた断熱槽の開放面に取り付けた自動製氷装置が提案されている（特許文献２参照）。また不純物の入っている水を貯水したり水切り排水し、一部を揚水する技術がある（特許文献３参照）。

特許２５２４８１１号公報（第６図、第１０図など）実開平６−４５６１号公報（図１など）特許登録第２７８１４２９号（請求項１など）

従来の製氷装置では、透明氷を得る部分と白濁水を集める部分の間を連通する孔が小さいと、水の表面張力により下皿に水が入っていかず、上皿に白濁氷ができる可能性があったり、氷の体積膨張による圧力で、製氷皿が破損する危険性があるという問題があった。

更に給水時セパレータ下部に気泡が溜まることがある。この気泡が、上皿氷表面が凍結し、脱気面がなくなってから浮き上がってくることで、異形の氷が形成される。また離氷時、皿底面全体にわたり固体層の厚みが大きくなることにより、離氷時のひねりトルクが大きくなりモーター寸法のみならず余分なエネルギーが必要になるという問題があった。

更に離氷後、下皿氷を溶かすために、１０W程度の高入力で３０〜６０分連続通電を必要とし、製氷皿下に設けられた貯氷箱内の氷や他室への影響、消費電力が悪化するなど実用にならないという問題があった。更に、氷融解後の水を給水タンクに戻す機構や氷を水から引上げ、乾燥させるための水切り篭などが必要というごとく構造が複雑になり、寸法が大きく、且つ、製造費用もかかるという問題があった。

この発明は、以上のような問題点を解決するためになされたもので、氷の不出来を解消でき、また、白濁氷融解水を処理する機構が不要であり、安価な構成部材で透明度の高い氷を精製できる製氷装置および製氷方法を提供することを目的とする。更にこの発明は透明氷を簡単に製造できるエネルギーの少ない装置を得ることが目的である。更にこの発明はおいしそうな透明氷を食品収納部分のスペースを減らさずに得られる実用的な冷蔵庫を提供することを目的としている。

この発明の冷凍冷蔵庫は、区画された複数の製氷ブロックに給水タンクからの給水をそれぞれ貯留し冷気を受けて製氷を行うとともに駆動装置によりひねりを与えられ生成された氷を貯氷箱に離氷する製氷皿と、前記製氷皿に区画され、冷気を受けて製氷が促進される製氷ブロックである第１の氷生成部と、前記第１の氷生成部と一体に設けられ、前記製氷皿の支持軸方向に細長い溝状の開口部にて前記第１の氷生成部と前記給水が連通し前記第１の氷生成部より冷気を受ける影響を少なくして製氷を遅らせられる第２の氷生成部と、を備え、前記第１の氷生成部にて生成された氷が前記製氷皿から分離しやすいように前記製氷皿の各製氷ブロックの壁部分の肉厚を前記製氷皿外周のフランジ部分より薄肉化して前記駆動装置による前記製氷皿の捻りトルクを低減するとともに前記開口部が前記第２の氷生成部の氷の体積膨張に対して前記第１の氷生成部に向かっての伸張を制限しないようにしたものである。

この発明の冷凍冷蔵庫は、区画された複数の製氷ブロックに給水をそれぞれ貯留し冷気を受けて製氷を行うとともに駆動装置によりひねりを与えられ生成された氷が離氷する製氷皿と、前記製氷皿より離氷する氷を受け止め貯氷する貯氷箱と、前記製氷皿に区画され、冷気を受けて製氷が促進される製氷ブロックである第１の氷生成部と、前記第１の氷生成部と一体に設けられ、前記製氷皿の支持軸方向に細長い溝状の開口部にて前記第１の氷生成部と前記給水が連通し前記第１の氷生成部より冷気を受ける影響を少なくして製氷を遅らせられる第２の氷生成部と、を備え、前記第１の氷生成部にて生成された氷が前記製氷皿から分離しやすいように前記製氷皿の各製氷ブロックの壁部分の肉厚を前記製氷皿外周のフランジ部分より薄肉化して前記駆動装置による前記製氷皿の捻りトルクを低減するようにしたものである。

この発明の冷凍冷蔵庫は、区画された複数の製氷ブロックに給水タンクからの給水をそれぞれ貯留し冷気を受けて製氷を行うとともに駆動装置によりひねりを与えられ生成された氷を貯氷箱に離氷する製氷皿と、前記製氷皿に区画され、冷気を受けて製氷が促進される製氷ブロックである第１の氷生成部と、前記第１の氷生成部と一体に設けられ、前記製氷皿の支持軸方向に細長い溝状の開口部にて前記第１の氷生成部と前記給水が連通し前記第１の氷生成部より冷気を受ける影響を少なくして製氷を遅らせられる第２の氷生成部と、を備え、前記第１の氷生成部にて生成された氷が前記製氷皿から分離しやすいように前記製氷皿の各製氷ブロックの壁部分の肉厚を前記製氷皿外周のフランジ部分より薄肉化して前記駆動装置による前記製氷皿の捻りトルクを低減するとともに前記開口部が前記第２の氷生成部の氷の体積膨張に対して前記第１の氷生成部に向かっての伸張を制限しないようにしたので、製氷皿の捻りトルクが低減し、繰り返し捻りを実施しても破損する可能性が少ない。また、透明氷を簡単に製造できるエネルギーの少ない装置を得ることができる。また、仕切に圧力がかかりそこから製氷皿が破損することもない。更にこの発明は、おいしそうな透明氷を食品収納部分のスペースを減らさずに得られる実用的な冷蔵庫を提供できる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について、図１から図５に従い説明する。図１はこの発明にかかる製氷装置が適用された家庭用冷凍冷蔵庫の正面断面図で、正面の扉を除いた場合の状態を説明している。図２（ａ）はこの発明にかかる製氷皿の側断面図で（ｂ）は製氷装置の上面図、図３は製氷装置の上面図、図４はこの発明にかかる製氷皿の横断面図、図５（ａ）、（ｂ）は製氷皿の横断面図、（ｃ）は製氷皿を一部切欠いて、かつ要部を拡大して示す上面図である。

冷凍冷蔵庫本体１は、外箱２、内箱３、および外箱２と内箱３の間に充填された断熱材４により構成され、食品を収納する複数の区画が設けられ、製氷室５の上部に設置された冷蔵室６、製氷室５の下部に設置された野菜室７、冷凍冷蔵庫１の扉に設けられた図示されていない操作パネルによりエンドユーザが任意に温度を設定できる切替室８、冷凍室９などがあり、各室を区画形成する断熱材４を充填した区画壁１０で分けられている。なお、図１では貯氷箱２１と製氷皿１１を同じ製氷室５の中に収納する例を説明しているが、これらを別の室に設けてもかまわない。また、前出の図示しない操作パネルは、冷蔵庫の各部屋の温度調節や運転モードをエンドユーザが選択したり、現状の各部屋の温度や運転モードなどを表示しエンドユーザに伝えることができる。

図２、図３などに記載されている製氷皿１１は製氷室５内に設置され、ポリプロピレンなどの樹脂材質からなる成型品であり、上面は開口し、その内側が凹状に形成された複数の製氷ブロック１１ｂに区画され、図２（ａ）（ｂ）の空気の流れが示すように、製氷皿１１の上面である開放面に冷蔵庫１壁面から送風機（図示されていない）により吹き出される冷気を受けて上部から氷が生成され、上面を冷却した冷気は下部に循環して再び冷蔵庫１壁面に吸い込まれている。図３に示すように隣接する製氷ブロック間の壁面には、皿の内側寄りに設けられた各ブロック１１ｂに給水を流し込みやすくする切り欠き溝１１ｃで結ばれているものもある。また、図１に示すようにこの製氷皿１１に給水する水を貯留する給水タンク１２から製氷皿１１に水を流す給水配管１３が設けられており、図示されていないが、この給水配管１３の出口には凍結防止のためのヒータ（図示されていない）が設けられ、制御装置からの指示に基づき給水配管１３の電磁弁を開閉し製氷皿１１へ一定量の給水が行われる。図２に示す製氷皿１１の支持軸１４を回転駆動するモータおよび減速ギアなどを内蔵した駆動装置１５がフレーム１６に設置されている。支持軸１４の一端は製氷皿１１を支持するフレーム１６に連通し、他端を前記駆動装置１５に接続し、離氷時に、この駆動が行われ製氷皿１１が反転したときに、製氷皿１１の反転を制限しひねりを加え脱氷を促進するフレーム側ストッパー１７もフレーム１６に設けられている。製氷皿１１に加えられるひねりは、駆動装置１５が支持軸１４を回転させて製氷皿１１の製氷皿側ストッパー１１ａがフレーム側ストッパー１７にて停止しても、更に、支持軸１４を例えば４５゜廻すことにより製氷皿１１にひねりが加えられ各ストッパー１１ａ、１７側と駆動装置１５側で製氷皿１１が変形することになる。

製氷皿１１の水がほぼ凍結したことを認識できるような位置、例えば製氷皿１１下部には、図４で示すサーミスタおよび直接サーミスタに冷気があたらないようサーミスタ下部に設けた断熱材からなる温度センサ部１８が取り付けられており、さらに、給水した水が貯められる溝状の突起部２０が下方に突出して設けられ、製氷皿１１底面に設けられた開口部１９と一体に成型され、製氷皿１１と開口部１９で連通している。この突起部２０は、区画された上部の複数の製氷ブロック１１ｂごとに設けられている。更に製氷装置の下方には、製氷皿１１から反転して離氷した氷を受け止め貯氷する貯氷箱２１がある。このように製氷皿１１が製氷する区画は、上部の複数の製氷ブロック部１１ｂである第１の氷生成部ａと、これより大幅に少ない内容積である溝状の突起部２０である第２の氷生成部ｂからなっている。

なお、図示されていないが、冷凍冷蔵庫本体１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、ガス状態の冷媒の熱を庫外に放熱して凝縮させる凝縮器、液状態の冷媒を気化させ得られる冷熱で庫内空気を冷却する冷却器、冷却器等の冷凍サイクルと、この冷却機を通過し各室へ冷気を運ぶ通気ダクトと送風機、およ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、冷蔵庫の各機器動作を制御する制御基板等の制御装置がある。これらの装置により冷気を供給して冷蔵庫内各個室の温度を変化させたり所定の温度に保ったり、霜取りや製氷、照明などの制御を行っている。

次に、図２から図５に基づいてこの実施の形態にかかわる製氷動作の工程の一例を述べる。まず、給水タンク１２から給水配管１３を通って製氷皿１１の一部に水が供給され、切り欠き溝１１ｃを通り各製氷ブロック１１ｂへ水が供給される。さらにこのとき、開口部１９を通り突起部２０にも水が供給される。なお、切り欠き溝１１ｃは、突起部２０に水が流れ込みやすいように、開口部１９と直列の位置に設けられていてもよい。また、開口部１９が複数ある場合には、それぞれの開口部１９と直列になるように、一つの製氷ブロック１１ｂ間壁面に複数の切り欠き溝１１ｃがあってもよい。このことにより各製氷ブロック１１ｂへの水の供給がスムーズになるだけでなく、製氷皿１１捻りに必要なトルクも低下することができる。

また各製氷ブロック１１ｂへの水の供給をスムーズにする手段としては、図５（ａ）に示すように給水される製氷ブロック１１ｂから各製氷ブロック１１ｂへの切り欠き溝１１ｃ形状の底面を傾斜させることも有効である。これにより給水タンク１２が空になる直前の給水時などに発生する少量の給水の際にも、各製氷ブロック１１ｂへ水を供給しやすくなる。

次に、供給された水は製氷室５で凍結される。一般的に、低温部に晒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Ｏ_２、ＣＯ₂などの気体成分）は全て結晶の外の未凍結部に放出される。このとき、５ｍｍ／時間程度以下という凍結速度は十分遅いため、始めのうちは溶解した物質が、凍結速度よりも速く未凍結部に拡散し、透明な氷が生成され、その後、過飽和に達した気体成分が大きく集積し、光の散乱反射をある程度抑止した大気泡が１つまたは複数形成され、気泡入りグラスのような、透明度には影響しない氷のアクセントを得た意匠的に優れた氷を生成することができる。製氷皿のブロック１１ｂごとにこのような過程で透明な氷が生成されていく。

この凍結時に、図２に示すように凍結速度が拡散速度を下回るように製氷皿１１上面から冷気を供給し、製氷皿１１の側面とフレーム１６の隙間を通り貯氷箱２１と製氷皿１１下面の間の空間を通って流れていく。このとき、製氷皿１１の上面は下面よりも低温かつ高風速の空気に接しているため、凍結は主に製氷皿１１の上面から下面に向かって進行し、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１１下部へ向かって拡散していく。さらに凍結が進むと、突起部２０のみ未凍結部となり製氷皿１１には透明な氷が形成され、最後に突起部２０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して製氷が完了する。

この過程で、氷の体積は約１０％増加する。従って、増加した体積分氷が伸張できる開放空間がないと、体積膨張の圧力により製氷皿１１が破損する可能性がある。従来例にある製氷皿１１のように、製氷皿１１内に仕切りを設けた構造では、仕切に圧力がかかり、そこから製氷皿１１が破損する。この発明では、製氷皿１１においても突起部２０内においても、体積膨張した分、氷は製氷皿１１上方の開放空間に向かって伸張していくため、製氷皿１１および突起部２０には、通常の製氷皿１１と同程度の力しかかからず、破損の危険性もない。すなわち開口部１９の開口と突起部２０の内容積の関係は氷の膨張に対しこれを制限する蓋が無く開かれており、面積や方向も氷の上の開放空間への伸びを制限するもので無いので信頼性の高い装置ができる。

製氷が終わると、離氷を行う。離氷のタイミングは、製氷皿１１から離氷した氷が完全に凍結し、貯氷箱２１に落下する際に製氷皿１１からも突起部２０からも水が落下してこない状態である。この状態が可能であれば、製氷皿１１または突起部２０に未凍結部が残っていても構わない。

離氷動作に移るタイミングは、温度センサ部１８のサーミスタがあらかじめ製氷完了と確認できるある温度になったときである。ただし、このタイミングは給水開始や給水後温度センサ部１８があらかじめ設定した温度検出時など、冷蔵庫内の任意の動作を基点に算出された所定時間経過後としてもよく、さらに、温度と時間双方を併用した動作によってもよい。このタイミング検知により、先に述べたように、駆動装置１５およびストッパー１７により製氷皿１１に加えられる離氷のためのひねりにより氷が開口部１９近傍で破断する。

このとき、突起部２０周囲は所定の温度以下になっていなくてはならない。所定の温度とは、突起部２０の氷の周辺部が融解し、製氷皿１１の氷に突起部２０の氷が連結した状態で離氷する可能性を回避できる温度帯の上限値が望ましいがこれより低い温度であればよい。

また、製氷皿１１の氷は開口部１９近傍以外で破断することなく、且つ開口部１９近傍で破断した後、速やかに落下する仕様をとる必要がある。まず、製氷皿１１の側面が底面から上方に向けて外側に向けて十分な傾斜角度（例えば傾斜角度は鉛直方向に対し少なくとも１０゜以上）の傾斜角度をとることである。また皿側面内部の氷と製氷皿の摩擦を最小限にすべく型磨きを十分にした金型（＃２０００レベル）にて成型することが望ましい。なお、この製氷皿１１のような構造を取る場合、離氷トルクは現在一般的に自動製氷に用いられている製氷皿１１から氷を離氷する際のトルクと殆ど変わらないので、従来例で示した製氷皿１１のように高トルク化が必要な場合の新規部品追加などが不要で、寸法が変わること無く、且つ製造費用が上がらない。

このように開口部１９近傍で破断するためには、図５（ａ）（ｂ）（ｃ）に示すように開口部１９近傍に第１の氷生成部ａで出来た氷と、第２の氷生成部ｂで出来た氷のセパレートを促進するような離氷促進リブ２０ａを突起部２０内面又は製氷ブロック１１ｂの底面に三角突起リブ１１ｄを鉛直方向や水平方向に設けたりすると有効である。

また製氷皿１１の捻り角度を増やすことも離氷性の改善につながる。ただしこの場合は製氷皿１１の捻りトルクを低減させなければ製氷皿１１やフレーム１６の製氷皿ストッパー１７部などが繰返し捻りを実施することにより破損する可能性が増えてくる。
このような場合は捻りトルクを低減させるべく製氷皿１１の肉厚を低減した仕様にすると有効である。

捻りトルク低減のために製氷皿の肉厚低減は有効であるが、捻りの際に応力が発生する製氷皿外周形状などは肉厚を低減しなくてもある程度の効果は見込める。その際捻りトルクに影響を及ぼす第１生成部ａの長手方向外周フランジ１１ｅのみを薄肉化して製氷皿側ストッパー１１ａのある第１生成部の短手方向フランジ１１ｆのみを通常肉厚とするか、又は製氷皿の各製氷ブロック１１ｂ壁部分の肉厚を前記製氷皿外周フランジ１１ｅ、１１ｆ部分より薄肉化しても有効である。

さらに製氷皿１１を捻る駆動装置１５の耐久寿命に問題なければ製氷皿１１を複数回捻ることを行なえばされに離氷に有効である。このことにより一度目の離氷でもし氷が落下しなかったとしても複数回目では落下する確率は増えてくる。

またこのような製氷皿１１を反転させて捻り離氷させるとき、突起部２０の内面側にて生成された氷は落下しない仕様をとる必要がある。まず、突起部２０の側面が底面から上方に向けて外側に向けて必要最低限の傾斜角度（例えば１０°以下の角度）をとるだけでなく図５のように突起部２０内に三角リブ２０ａ形状などを設けてある程度突起部内の氷を引掛り易くすることも有効である。この三角リブ２０ａ形状の位置は各製氷ブロック１１ｂのたわみ具合などを考慮して最適な位置や数量を配置する。

この離氷動作の後、給水し、次のサイクルの製氷工程に入るが、このとき、給水された水により突起部２０内に残る氷は徐々に融解する。融解は、突起部２０に残る氷上面のみでなく、側面からも水が徐々に回り込み、融解していくので、突起部２０底まで十分に水が回り込むと、突起部２０に残っていた氷は浮き上がり、製氷皿１１に貯留されている水によって融解されながら混合していく。なお、このとき製氷皿１１に貯留された水の表面が完全に凍結していなければ、気体成分は水面から放出されるため、次の製氷工程で白濁成分が大幅に増加することがない。

上記説明では、製氷皿１１上方から冷却する方法について述べたが、次に突起部近傍にヒータなどの加熱手段２２を備える構成を次に説明する。これにより、白濁部を形成する物質を確実に突起部２０に追い込み、製氷皿１１に透明氷を生成することができ、離氷後の給水時に突起部２０の氷が製氷皿１１の貯留水中に浮上するまでの時間を短縮できる。以下、図６〜図１２に従い説明する。なお、以下の説明で、先の説明と等しいものに関しては説明を省略する。

図６はこの発明にかかる製氷装置の説明図で（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図、図７はこの発明の他の実施の形態にかかる製氷皿の横断面図、図８はこの発明の他の実施の形態にかかる加熱手段（以下コードヒータと称す）の断面図、図９はこの発明にかかる製氷皿を上面から見て製氷皿下に設置したコードヒーターを透視した図、図１０はこの発明にかかるコードヒータの固定図、図１１はこの発明にかかる製氷工程のフローチャート、図１２はこの発明にかかる製氷工程のタイムチャートである。

ニクロム線２６などの発熱体を、シリコンゴムなどで被覆したコードヒータ２２を製氷皿１１の下側に設け、図９に示すように、製氷皿１１の各製氷ブロック毎に設けられた突起部２０の間に密着するように設置している。コードヒータ２２は、低温でもひび割れたりしない耐寒性のある部材でかつ離氷時の製氷皿１１ひねりに追随できる柔軟性を持つ部材、例えばシリコン材等で形成されている必要がある。また、コードヒータ２２をなるべくコンパクトに設置するために、図９に示すように最大でも製氷皿１１の側面外周程度と非常に短い長さにしており、発熱密度が高くても変質しない部材であることも必要である。ただし、このコードヒータ２２は、製氷室５が十分に冷却されておらず、かつ給水もない空焼き状態でも製氷皿１１を含む冷蔵庫本体１のあらゆる部材を変形・故障させないものであり、二重絶縁されているなど、安全面でも十分な信頼性を持つ。

このコードヒータ２２は、ガラス芯などにニクロム線２６などの発熱体を巻き付けてその外郭に例えばシリコンなどを被覆した一般的一重被膜２７のコードヒータ２２、さらに外周に例えばシリコン等の第２被覆２８を設けた二重絶縁２８仕様のコードヒータ２２である。この二重絶縁構造を採用することによりもしエンドユーザが直接コードヒータ２２に触れても安全を確保することができる。また、被覆材料を難燃性の高い材質、例えば塩化ビニール又はシリコン等とすることにより燃焼をより困難にさせる等の安全性をより向上させるものである。

このコードヒータ２２を製造する際には、上述の一重被覆２７のコードヒータ２２を金型内にセットして二重被覆２８を成形しても良いが工数増によるコストｕｐになってしまうだけでなく、成形の際に一重被覆２７ヒータ２２の位置がバラついてしまい、必要な肉厚すなわち絶縁距離を安定して確保することが困難である。

そこで一重被覆２７コードヒータ２２を押出し成形により二重被覆２８を成形する方法で行うと一重被覆２７の位置が安定するだけでなく成形に対する段取りも不要で生産能力も向上しコストダウンを図ることができる。

また、このコードヒータ２２の製氷皿への固定方法について述べる。各製氷ブロックに設けられた突起部２０の間にはさみ込んで固定すると一つのコードヒータ２２で２つの突起部２０に熱を加えることができる。この際上述突起部２０間にはさみ込むだけの固定方法であると突起部２０間寸法のバラツキやコードヒータ２２寸法のバラツキにより突起間から外れて落下してしまう恐れがある。そこでこのコードヒータ２２下部にカバー２３を設けるとより安全である。またこのコードヒータ２２の固定方法は製氷皿１１にツメ片２０ｂ設けて固定しても良いが、製氷皿１１裏面にネジ固定用のボス２４を設けてネジ２５固定とした方がより安定した固定となる。但しネジ２５を固定する際に製氷皿１１捻りトルクが大きくなってしまわないようにボス２４形状をカバー２３よりも突出させてネジ２５固定してもヒータカバー２３がある程度可能なようにしておくと良い。

またこのヒータカバー２３の形状を工夫することにより透明度の向上にもつながる。例えば氷の出来が早くもう少しコードヒータ２２の発熱を有効に使いたい製氷ブロック１１ｂ周辺はヒータカバー２３を延長して覆い、逆に製氷時間を早くしたい製氷ブロック１１ｂの周辺のカバー形状は抹消して各製氷ブロック１１ｂに適した形状にすることにより、より安定した透明度の氷が生成可能となる。

また、図１０（ａ）に示すように製氷皿１１の突起部２０をコードヒータ２２巾寸法よりも大きめに設置しておき、各製氷ブロック１１ｂ毎に勘合を調整するリブ２０ｂの位置や数を設定する。このことによりコードヒータ２２自体は均一な発熱温度であっても各製氷ブロック１１ｂ毎に発熱量を調整することが可能となる。

さらに、図１０（ｂ）に示すように製氷皿１１下部の突起部２０形状を３本以上設け、この突起部２０間に前記加熱手段であるコードヒータ２２を這わせるように蛇行装着させることによっても各製氷ブロック１１毎の発ｂ熱量を変化させることが可能である。

上述のように設置されたコードヒータ２２は、連続通電でもよいが、図１１、図１２に示すように給水後から、一定期間通電し、その後断電することで、使用するエネルギー量を低減し製氷速度を上げても透明度の高い氷を得ることができる。

図１１、図１２で示した制御方法に沿って、コードヒータ２２の制御動作を含む製氷動作について説明する。ステップ１にて図１２のごとく給水用電磁弁を通電させて給水ポンプを一定時間動作させ定められた水量を製氷皿１１に給水する。ステップ１で行われた給水完了直後にステップ２でヒータ２２に通電が開始される。これにより、前回のサイクルで突起部２０に内蔵され残された氷は水の供給と加熱により解かされ、不純物などや貴方が製氷皿１１全体に広がり一部は開放面から放出される。ステップ３で、温度センサ部１８の出力が、実験などによって求められた製氷皿１１内の水の凍結と相関のある値をもとに設定された所定の温度Ｔａ、例えば−１度より低い温度に達するまで一定量の通電を行う。所定の温度Ｔａに達したらステップ４でヒータを断電する。このとき、製氷皿１１には透明氷が形成されているが、突起部２０の水はまだ未凍結部が残っている状態である。コードヒータ２２が断電し加熱を停止することで突起部２０の中の未凍結部は急速に凍結する。これは突起部２０に熱供給が無くなり、冷蔵庫の製氷室５環境を形成する冷気にさらされるためである。

ステップ５で、温度センサ部１８の出力が、実験などによって求められた突起部２０内の水の凍結と相関のある値をもとに設定された所定の温度Ｔｂに到達したと判断されると、ステップ６から始まる離氷工程に移る。ステップ６で離氷用駆動装置１５が正転し、製氷皿１１を反転させていき、ステップ７で時間ｔｒ経過するまで正転方向に動作し続ける。このとき、製氷皿１１側のストッパー１１ａがフレーム側ストッパ−１７に押しつけられ皿がひねられ、捩れることによる開口部１９にかかる応力で製氷皿１１と突起部２０の氷が分断し、製氷皿１１の氷は貯氷箱２１に落下する。ステップ８で駆動装置１５が逆転し、製氷皿１１を元の位置に向けて回転させ、ステップ９で時間ｔｒ経過するまで逆転方向に動作し続け、ステップ１０で製氷皿１１が元の位置に戻り、駆動装置１５が停止する。この離氷時には突起部２０の中の氷はそのまま残ることになる。ステップ１１で、貯氷箱２１が満氷であるかどうか検知し、この給水、製氷、離氷を行う工程が１サイクルの製氷工程であり、満氷になるまでステップ１に戻り製氷動作サイクルを繰り返す。

またこのコードヒータ２２を氷の離氷時直前に通電させることにより製氷皿１１を暖めて氷と製氷皿１１を離しておき離氷させることも透明氷ならず通常氷の製氷皿１１からの離氷改善につなげることも可能である。

なお、コードヒータ２２の通電タイミングを給水完了直後としたが、突起部２０に流入した水が凍結し始めないうちに通電開始できるタイミングがあればいつでもよく、例えば、給水開始と同時に、または、温度センサ部１８で検出される温度が所定温度に到達したとき、または、これらのタイミングから所定の時間が経過したときなどであってもよい。

突起部２０への加熱を停止するコードヒータ２２の断電タイミングに関しても同様で、温度センサ部１８で検出される温度が所定温度に到達したとき以外にも、製氷皿１１に供給された水がほぼ凍結し、突起部２０には未凍結部が多く残る状態で断電できるタイミングであればいつでもよく、例えば、上述のヒータ２２の通電開始タイミングから所定時間経過後、または上述のコードヒータ２２の通電開始タイミングから所定時間経過後に温度センサ部１８で検出される温度が所定温度に到達したときなどであってもよい。

また、製氷中のコードヒータ２２の通電量を一定としたが、これを任意に変化させてもよい。例えば、冷蔵庫の圧縮機オンオフなどによる、冷却量の増減に伴ってコードヒータ２２の通電量を増減させることで、透明度に影響なく製氷スピードを早めつつ製氷時の消費電力量を低減できる。また、製氷皿１１への冷気吹き付けがなくなるデフロスト時に通電量を低減又は断電することでも、やはり透明度に影響なく製氷スピードを早めつつ製氷時の消費電力量を低減できる。

この発明にかかわる冷蔵庫は、複数の製氷ブロックに区画され水を貯留し製氷する一重構造の製氷皿において、前期製氷ブロック毎に氷生成部を複数設けた製氷皿１１を搭載し氷の透明部と白濁部を分離させてエンドユーザに透明な氷を提供することが可能な製氷装置である。これにより従来の冷蔵庫に設けられていた製氷装置と同程度の構造と寸法でエネルギーもほとんど増やさずに透明な氷を得ることができる。

この発明の実施の形態１における製氷装置が適用された家庭用冷凍冷蔵庫を正面の扉を除いた場合の状態で示す正面断面図である。この発明の実施の形態１における製氷装置を示し、（ａ）は側断面図、（ｂ）は上面図である。この発明の実施の形態１における製氷装置の上面図である。この発明の実施の形態１における製氷装置の横断面図である。この発明の実施の形態１における他の製氷装置を示し、（ａ）、（ｂ）は製氷皿の横断面図、（ｃ）は製氷皿を一部切欠いて、かつ要部を拡大して示す上面図である。この発明の実施の形態１における他の製氷装置を示す側断面図である。この発明の実施の形態１における他の製氷装置を示す拡大横断面図である。この発明の実施の形態１における他の加熱装置を装着示す分解斜視図である。この発明の実施の形態１における製氷装置を示す底面図である。この発明の実施の形態１における他の製氷装置に加熱装置の配置図を示す要部拡大図である。この発明の実施の形態１における製氷工程のフローを説明する図である。この発明の実施の形態１における製氷工程のタイムチャートを説明する図である。

符号の説明

１冷蔵庫本体、５製氷室、１１製氷皿、１１ａ製氷皿側ストッパー、１１ｂ製氷ブロック、１１ｃ切り欠き溝、１１ｄ三角突起リブ、１１ｅ長手方向外周フランジ、１１ｆ短手方向外周フランジ、１２給水タンク、１３給水配管、１５駆動装置、１６フレーム、１７フレーム側ストッパー、１８温度センサ部、１９開口部、２０突起部、２０ａ離氷促進リブ、２０ｂツメ片、２１貯氷箱、２２コードヒーター、２３カバー、２４ボス、２５ネジ、２６ニクロム線、２７一重目被覆、２８二重目被覆。

Claims

区画された複数の製氷ブロックに給水タンクからの給水をそれぞれ貯留し冷気を受けて製氷を行うとともに駆動装置によりひねりを与えられ生成された氷を貯氷箱に離氷する製氷皿と、前記製氷皿に区画され、冷気を受けて製氷が促進される製氷ブロックである第１の氷生成部と、前記第１の氷生成部と一体に設けられ、前記製氷皿の支持軸方向に細長い溝状の開口部にて前記第１の氷生成部と前記給水が連通し前記第１の氷生成部より冷気を受ける影響を少なくして製氷を遅らせられる第２の氷生成部と、を備え、前記第１の氷生成部にて生成された氷が前記製氷皿から分離しやすいように前記製氷皿の各製氷ブロックの壁部分の肉厚を前記製氷皿外周のフランジ部分より薄肉化して前記駆動装置による前記製氷皿の捻りトルクを低減するとともに前記開口部が前記第２の氷生成部の氷の体積膨張に対して前記第１の氷生成部に向かっての伸張を制限しないようにしたことを特徴とする冷凍冷蔵庫
区画された複数の製氷ブロックに給水をそれぞれ貯留し冷気を受けて製氷を行うとともに駆動装置によりひねりを与えられ生成された氷が離氷する製氷皿と、前記製氷皿より離氷する氷を受け止め貯氷する貯氷箱と、前記製氷皿に区画され、冷気を受けて製氷が促進される製氷ブロックである第１の氷生成部と、前記第１の氷生成部と一体に設けられ、前記製氷皿の支持軸方向に細長い溝状の開口部にて前記第１の氷生成部と前記給水が連通し前記第１の氷生成部より冷気を受ける影響を少なくして製氷を遅らせられる第２の氷生成部と、を備え、前記第１の氷生成部にて生成された氷が前記製氷皿から分離しやすいように前記製氷皿の各製氷ブロックの壁部分の肉厚を前記製氷皿外周のフランジ部分より薄肉化して前記駆動装置による前記製氷皿の捻りトルクを低減するようにしたことを特徴とする冷凍冷蔵庫。
前記製氷皿の各製氷ブロックに給水が行き渡るように製氷ブロック間に設けた切り欠き溝の底面を斜めにしたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷凍冷蔵庫。
前記製氷皿の各製氷ブロックに給水が行き渡るように製氷ブロック間に設けた切り欠き溝を複数本配置したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記第２の氷生成部間に挟みこんでカバーにより固定され、前記第１の氷生成部より製氷を遅らせる様に前記第２の氷生成部を加熱する加熱手段と、を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記加熱手段は、ヒーターの被覆を２重にして二重絶縁したものであることを特徴とする請求項５記載の冷凍冷蔵庫。
前記加熱手段は、ヒーターの被覆を難燃性の材料にて絶縁したものであることを特徴とする請求項６記載の冷凍冷蔵庫。
前記第１の氷生成部より製氷を遅らせる様に加熱手段にて加熱されて白濁部を形成する物質が追い込まれる突起部を形成する第２の氷生成部と、前記第２の氷生成部の突起部間に設けられ、前記第２の氷生成部の突起部間に挟み込まれた前記加熱手段の勘合を前記複数の製氷ブロック毎に調整する調整リブと、を備え、前記複数の製氷ブロック毎に前記調整リブの位置や数を設定することにより前記加熱手段の前記第２の氷生成部への発熱量を調整するようにしたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記突起部を各製氷ブロックごとに複数本設けて、前記突起部間に加熱手段を蛇行装着させて各製氷ブロックの発熱量を調整することが可能なことを特徴とする請求項５乃至８のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記開口部は前記開口部近傍の氷が前記機械力を受けて切断可能な寸法および形状とすることを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。
前記製氷皿がひねりを受けて前記開口部近傍で切断された前記第１の氷生成部で生成された氷が離氷することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれかに記載の冷凍冷蔵庫。