JPH04324085A - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、透明度の高い氷を生成
するために製氷皿に振動を加えながら製氷動作を行なう
製氷装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】一般に、透明度の高い氷を生成する場合
には、例えば、ゆっくり時間をかけて凍らせる方法や、
水が凍る過程で内部から発生する気泡を強制的に排出さ
せながら凍らせる方法等がある。

【０００４】家庭用の冷蔵庫等に組込まれる自動製氷装
置において、透明度の高い氷を生成するために強制的に
気泡を排出させるものでは、例えば、製氷中に製氷皿に
対して振動を加えながら行なうものがある。

【０００５】これは、製氷動作中の製氷皿に振動機構に
よる振動を加えることにより、凍り始めた水から発生す
る気泡を水面に導き、これにより氷の内部に空気が閉じ
込められるのを防止して透明度の高い氷を生成させるも
のである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、家庭用の冷
蔵庫にあっては、常に製氷動作を行ないながら使用する
のが一般的であるので、これに伴って振動機構も連続的
に駆動されることになる。一方、冷蔵庫に要求される寿
命の点から考えると、可動部分を有する振動機構に対し
ても同等の寿命が要求されるため、その信頼性を確保す
るのが困難となり、また信頼性確保のためには振動機構
を頑丈な構造にする必要がある等、大幅なコストアップ
が避けられない状況であった。

【０００７】また、上述の状況に対応して、通常の製氷
動作に適した振動を加えるようにそのときの加振率を低
下させた状態に設定していると、例えば、冷蔵庫の扉の
開閉を頻繁に行なう場合や、或は外気温度が高い夏場等
においては、逆にコンプレッサの連続運転時間が長くな
るため、製氷室には長時間に渡って連続して冷気が送ら
れることになる。そして、この場合には冷却能力が高め
られるので、製氷能力も上昇し、上述のような通常の振
動を加える状態では、充分に脱気されない状態となり、
透明氷ができなくなる場合がある。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、振動機構の寿命低下を防止しながら、
冷却状態に対応して振動を加えることができ、従って、
コンプレッサの連続運転状態或は外気温度の影響を受け
ることなく、常に透明度の高い氷を生成させることがで
きる製氷装置を提供するにある。

【０００９】［発明の構成］

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、製氷室内に配
置された製氷皿を振動機構により振動させながら製氷動
作を行なう製氷装置を対象とするものであり、前記製氷
室内を冷却する際に駆動されるコンプレッサと、前記振
動機構による振動出力を調整可能に設けられた制御手段
とを備え、前記制御手段を、前記コンプレッサの連続運
転時間が設定時間に達するまでの間若しくは外気温度が
設定温度以下であるときに前記振動出力を低下させるよ
うに構成したところに特徴を有する。

【００１１】

【作用】まず、透明氷の生成条件と、製氷皿に与える振
動の効果について簡単に説明する。即ち、透明度の高い
氷を生成する場合には、その条件として、水が外界と接
する表面全体からではなく一方向側から凍らせるように
冷却すると共に、その氷界面の成長スピードを界面近傍
の水中での空気の拡散スピードより低く抑えることが挙
げられる。この場合、上記条件のうち前者を満たした上
で、攪拌或は流水等のような手段を用いない状態で後者
の条件を満たすには、界面成長スピードを２〜３ｍｍ／
ｈとすれば良いことがわかっている（前野紀一著「氷の
科学」北大図書刊行出版より）。

【００１２】しかし、このような成長スピードで氷を生
成することは実用的には遅すぎるため、実際の製氷装置
においては、界面成長スピードを速くして、製氷皿を振
動させることにより空気の拡散スピードを増加させ、上
述の条件を満たすようにして透明度の高い氷を生成する
ようにしているのである。従って、界面成長スピードが
上述した値以下となっている場合には、振動を加える量
を低下させても透明度の高い氷が生成されるのである。

【００１３】そこで、本発明の製氷装置によれば、製氷
動作が行われているときには、振動機構により製氷皿に
振動が加えられるが、このとき、制御手段は、コンプレ
ッサの連続運転時間が設定時間に達するまでの間は、振
動機構の振動出力を例えば５０％低下させた状態で製氷
皿に振動を印加し、コンプレッサの連続運転時間が設定
時間に達すると、振動機構の振動出力を本来の出力状態
つまり１００％の出力に増加して製氷皿に印加するよう
になる。

【００１４】これにより、コンプレッサが長時間に渡っ
て連続運転されるような場合、つまり、外気温度が高い
等の原因により冷却能力を上げた状態で製氷動作が行わ
れる場合には、生成される氷の界面成長スピードが大き
くなるので、これに対応してコンプレッサの連続運転時
間が設定時間を超えた後には、製氷皿に加える振動の出
力を上げることにより、生成される氷の透明度を高める
ことができる。

【００１５】また、外気温度が低く、コンプレッサの連
続運転時間が設定時間に達しない場合、つまり冷却能力
が高くならない場合には、制御手段による振動機構の振
動出力は低下されたままの状態で製氷動作が行われるが
、生成される氷は十分透明度が高い状態のものが得られ
る。

【００１６】また、本発明の製氷装置によれば、制御手
段により、外気温度が設定温度以下であるときに振動機
構の振動出力を低下させた状態で製氷動作を行なわせ、
外気温度が設定温度を超えているときには振動機構の振
動出力を所定の出力状態にして製氷動作を行なわせる。 これにより、外気温度が高いとき、つまりコンプレッサ
の連続運転時間を長くして冷却能力を上げた状態で製氷
動作が行なわれる場合には、製氷皿が所定の振動出力で
振動されるので、この場合でも十分透明度の高い氷を生
成させることができる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明を製氷装置付きの冷蔵庫に適用
した場合の第１の実施例について図１乃至図５を参照し
ながら説明する。

【００１８】図２において、冷蔵庫本体１の内部には冷
凍室２，冷蔵室３及び製氷室４が形成されており、また
、この下方には図示しない機械室が設けられており、こ
の機械室内には冷凍サイクルを構成しているコンプレッ
サ５（図１参照）が配設されている。冷却器５ａにより
冷却された冷気は、ファン６によりそれら各室２，３及
び４に供給されるようになっている。上記製氷室４内に
は本発明に係る自動製氷装置７が設けられており、以下
これについて詳述する。

【００１９】製氷室４内部には、矩形状をなす機体８が
前方上部に配設され、その後部には図３にも示すように
後方に向けて突出するＬ字状の支持部材９が設けられて
いる。機体８の内部には、モータ１０，ギア機構１１及
び軸部たる出力軸１２からなる駆動機構１３が設けられ
ており、この駆動機構１３はモータ１０の回転をギア機
構１１により減速して出力軸１２に伝達する構成となっ
ている。

【００２０】製氷皿１４は、例えばプラスチック材製で
上面が開口した薄形容器状をなし、内部は複数個（例え
ば８個）の小室に区画されている。そして、この製氷皿
１４は、前部中央が支軸１５を介して支持部材９に軸方
向へ移動可能な状態で且つそれら出力軸１及び支軸１５
を中心に回動可能に支持されており、出力軸１２により
回動されるようになっている。

【００２１】出力軸１２には機体８と製氷皿１４との間
に位置させて圧縮コイルばね１６が巻装され、また支軸
１５には製氷皿１４と支持部材９との間に位置させて圧
縮コイルばね１７が巻装されている。製氷皿１４の後部
の一端部には凸部１４ａが突設されており、製氷皿１４
が反転方向に回動されたときにその凸部１４ａが支持部
材９に当接することによりその回動を規制するようにな
っている。

【００２２】振動機構１８は、製氷皿１４を軸方向に振
動させるための機構で、その構成は図４にも示すように
、機体８内にあって出力軸１２と支持部材９との間に設
けられたソレノイド１９内に移動可能に挿入された可動
鉄心２０と、この可動鉄心２０の先端部に螺合された振
動伝達部材２１と、振動伝達部材２１に巻装されてこれ
の鍔部２１ａと機体８の後面との間に配設された圧縮コ
イルばね２２とからなる。

【００２３】そして、振動伝達部材２１の先端部の爪部
２１ｂが製氷皿１４に形成されたＶ字状の係合凹部２３
に下方から係脱可能に係合している。振動機構１８は、
ソレノイド１９が通電されると、可動鉄心２０を圧縮コ
イルばね２２にばね力に抗して矢印Ａ方向へ吸引移動さ
せ、これに伴ない振動伝達部材２１を介して製氷皿１４
を同方向へ移動させ、またソレノイド１９が断電される
と、圧縮コイルばね２２のばね力により可動鉄心２０，
振動伝達部材２１及び製氷皿１４を一体的に矢印Ａ方向
とは反対方向へ移動させ、これを繰り返すことにより製
氷皿１４を軸方向へ振動させる。

【００２４】上記機体８には、内部に回路基板２４が設
けられていると共に、出力軸１２の近傍に製氷皿１４の
水平位置を検出する水平位置検出スイッチ２５及び製氷
皿１４の反転位置を検出する反転位置検出スイッチ２６
が設けられている。また、製氷皿１４の下面所定部位に
は温度センサ２７が配設されており、製氷皿１４の温度
を検出するようになっている。

【００２５】また、図２において、製氷皿１４の下方に
は製氷室４内に出し入れ可能にアイスボックス２８が配
設されており、このアイスボックス２８内に貯蔵される
氷の量を検出する貯氷検知レバー２９が機体８に回動可
能に支持されている。給水装置３０は冷蔵室３内に配設
されており、給水タンク３１の水を給水ポンプ３２によ
り給水管３３を介して製氷皿１４も供給するようになっ
ている。

【００２６】また、製氷室４内への冷気を供給する冷気
ダクト３４の冷気供給口３４ａは製氷皿１４の下側に臨
んでおり、冷気を主に製氷皿１４の下側へ流すようにな
っている。製氷皿１４の上部には、断熱材により形成さ
れた蓋３５が上面を覆うようにして配設されており、そ
の上部にはヒータ３６が配設されている。また、この蓋
３５は製氷皿１４の回動及び軸方向への移動を許容する
ようになっている。

【００２７】さて、上記回路基板２４には、制御手段た
るマイクロコンピュータ３７が配設されており、後述す
るように、図示しない製氷プログラムに基づいて製氷動
作の制御を行なう。このマイクロコンピュータ３７は、
上記した振動機構１８のソレノイド１９に対して図１に
示すような電気的構成で駆動制御を行なう。

【００２８】即ち、前記ソレノイド１９は一端側が電源
端子Ｖｃに接続され、他端側が駆動用トランジスタ３８
を介してアースされている。マイクロコンピュータ３７
の制御出力端子Ｃは保護用の抵抗３９を介してトランジ
スタ３８のベースに接続されている。そして、コンプレ
ッサ５の運転状態で信号を出力する状態検出回路４０は
マイクロコンピュータ３７の入力端子Ｐに接続されてい
る。この場合、マイクロコンピュータ３７は、状態検出
回路４０から与えられるコンプレッサ５の運転信号の継
続時間を積算すると共に、後述するように制御出力端子
Ｃから信号を出力するようになっている。

【００２９】次に、本実施例の作用について図５をも参
照しながら説明する。

【００３０】電源が投入されると、マイクロコンピュー
タ３７は図示しない製氷プログラムに基づいて、一連の
製氷動作を開始する。製氷動作は、給水，製氷，離氷行
程に区分されており、以下、各行程について簡単に説明
した後、製氷行程における振動付与について詳述する。

【００３１】（１）給水行程…マイクロコンピュータ３
７は、給水装置３０を駆動する。即ち、給水タンク３１
の製氷用水を給水ポンプ３２により汲み上げて給水間３
３を介して製氷皿１４に給水する。所定量の水が供給さ
れると、給水装置３０は停止される。

【００３２】（２）製氷行程…製氷皿１４の温度を温度
センサ２７により所定の製氷完了温度に達したかどうか
を検出する。つまり、製氷皿１４に供給された水が凍る
と温度がさらに低下して行くことにより製氷完了を検出
しているのである。尚、この製氷行程においては、後述
するようにしてマイクロコンピュータ３７により振動機
構１８に対して振動出力の制御を行っている。

【００３３】（３）離氷行程…製氷皿１４の水が凍った
と判断されると、マイクロコンピュータ３７は駆動機構
１３を駆動制御して製氷皿１４を矢印Ｂで示すように回
転させ、氷を製氷皿１４から離脱させる。これにより、
アイスボックス２８内に氷が落下されて貯留される。

【００３４】以下、上述の行程を繰り返すことにより、
アイスボックス２８内に透明度の高い氷が満杯になるま
で製氷動作が行われる。

【００３５】さて、上記した製氷行程において、マイク
ロコンピュータ３７による振動機構１８の制御について
、以下に詳述する。まず、外気の温度が比較的高い場合
、或は冷蔵庫本体１の扉が頻繁に開閉されることにより
、これに応じてコンプレッサ５の連続運転時間が長時間
ｔ１に渡る場合について説明する。

【００３６】製氷動作が行われているときには、マイク
ロコンピュータ３７は制御出力端子Ｃからパルス信号を
出力しており、これにより、トランジスタ３８が周期的
にオンオフを繰り返し、ソレノイド１９は通断電が繰り
返される。振動機構１８は、製氷皿１４を振動させて透
明氷を生成させる。この場合、振動機構１８による製氷
皿１４の振動出力は、例えば５０％になるように設定さ
れている。

【００３７】そして、マイクロコンピュータ３７は、状
態検出回路４０を介して与えられるコンプレッサ５の運
転状態で出力される運転信号Ｓａの継続時間をカウント
しており、その継続時間が設定時間ｔ０（例えば２５分
）を超えると、図５（ａ）に示すように、振動機構１８
による製氷皿１４の振動出力が上述の場合の２倍、即ち
１００％となるように出力を増加させる。

【００３８】これにより、コンプレッサ５が長時間（ｔ
１は２５分以上）に渡って連続運転される場合には、そ
の冷却能力の上昇により生成される氷の透明度が低下し
ないように、振動出力が増加されるので、生成中の氷の
透明度が低下するのを防止する。

【００３９】また、コンプレッサ５の運転が停止される
と、マイクロコンピュータ３７は振動機構１８の振動出
力を再び５０％となるように減少させ、通常の振動出力
付与状態に戻る。

【００４０】このようにして、氷が生成されたと判断さ
れるまで、上述のように振動機構１８の振動出力を制御
することにより、透明氷が生成されるようになる。

【００４１】上述の場合に対して、コンプレッサ５の連
続運転時間ｔ２が設定時間ｔ０よりも短い場合には、図
５（ｂ）に示すように、マイクロコンピュータ３７によ
る振動機構１８の振動出力の制御は５０％の状態で継続
される。

【００４２】さらに、上述の場合と異なり、氷の生成を
急速に行う急速冷凍モードに設定した場合には、コンプ
レッサ５は連続して運転されることになり、この場合に
は、冷却能力が大きいので、コンプレッサ５の運転中は
常に振動機構１８による振動出力が１００％となるよう
に、マイクロコンピュータ３７は制御出力端子Ｃからパ
ルス信号を出力する。

【００４３】このように、本実施例においては、コンプ
レッサ５の連続運転時間が設定時間ｔ０を超えて行われ
るときには、マイクロコンピュータ３７により振動機構
１８による製氷皿１４の振動出力を５０％から１００％
に増加させるようにしているので、冷却能力が大きい場
合に適切に対応して振動を与えることにより、十分透明
度が高い氷を生成させることができる。

【００４４】図６及び図７は、本発明の第２の実施例を
示すもので、以下、第１の実施例と異なる部分について
説明する。

【００４５】電気的構成を示す図６において、外気温度
を検出する温度センサ４１は、その検出信号Ｓｂをマイ
クロコンピュータ３７の入力端子Ｐに与えるようになっ
ている。マイクロコンピュータ３７は、この検出信号Ｓ
ｂに基づいて制御出力端子Ｃからパルス信号を出力して
振動機構１８による製氷皿１４のの振動出力を制御する
ようになっている。

【００４６】上記構成によれば、温度センサ４１による
検出温度Ｔ１が設定温度Ｔ０（例えば２５℃）を超える
検出信号Ｓｂを出力しているときには、マイクロコンピ
ュータ３７は、図７（ａ）に示すように、コンプレッサ
５の運転期間中に渡って振動機構１８による振動出力を
１００％となるように制御し、また、コンプレッサ５の
停止期間中には冷却能力が低いことにより、振動出力を
５０％に低下させて制御する。

【００４７】また、温度センサ４１による検出温度Ｔ２
が設定温度Ｔ０以下の場合には、図７（ｂ）に示すよう
に、マイクロコンピュータ３７は、振動機構１８の振動
出力を製氷動作期間中に渡って５０％となるように制御
する。

【００４８】尚、このように外気温度に応じて振動出力
を制御するのは、外気温度が高い（Ｔ１）と、コンプレ
ッサ５の連続運転時間も長くなること、つまり、冷却能
力を上げるようにコンプレッサ５の運転状態が制御され
ていることに起因しており、従って、第２の実施例によ
っても第１の実施例と同様の効果が得られる。

【００４９】図８は本発明の第３の実施例を示すもので
、第１の実施例における振動機構１８に代えて振動機構
４２を用いている。

【００５０】即ち、製氷皿１４を振動させる振動機構４
２は次のように構成される。モータ４３の回転軸４３ａ
に凹凸状のカム面４４ａを有するカム４４を取着し、一
方、製氷皿１４の係合凹部１４ａに係脱可能な爪４５を
有するスライド部材４６を設けると共に、このスライド
部材４６の先端部４６ａをカム面４４ａ側に付勢するば
ね４７を設けた構成としている。

【００５１】そして、モータ４３によりカム４４を回転
させると、カム面４４ａに接触状態にあるスライド部材
４６が摺動しながら軸方向に往復運動するようになり、
製氷皿１４が振動される構成である。

【００５２】このような振動機構４３を用いる本実施例
においても、マイクロコンピュータ３７によりこの振動
機構４３による振動出力を第１の実施例と同様にして制
御することにより、同様の効果を得ることができるもの
である。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の製氷装置
によれば、制御手段により、コンプレッサの連続運転時
間が設定時間に達するまで、或は外気温度が設定温度以
下の場合、振動出力を低下させた状態で製氷皿を振動さ
せながら製氷動作を行なわせるようにしたので、冷却能
力が高いときには強い振動で製氷動作を行なわせること
ができ、従って、コンプレッサが長時間に渡って連続運
転されるような場合、つまり、外気温度が高い等の原因
により冷却能力を上げた状態で製氷動作が行われる場合
には、生成される氷の界面成長スピードが大きくなるの
で、これに対応してコンプレッサの連続運転時間が設定
時間を超えた後には、製氷皿に加える振動の出力を上げ
ることにより、生成される氷の透明度を高めることがで
きる。

【００５４】また、外気温度が低く、コンプレッサの連
続運転時間が設定時間に達しない場合、つまり冷却能力
が高くならない場合には、制御手段による振動機構の振
動出力は低下されたままの状態で製氷動作が行われるが
、生成される氷は十分透明度が高い状態のものが得られ
るという優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す要部の電気的構成
図

【図２】冷蔵庫本体上部の縦断側面図

【図３】一部を破断して示す自動製氷装置の平面図

【図
４】振動機構部分の縦断側面図

【図５】コンプレッサの運転状態と振動出力との関係を
示すタイムチャート

【図６】本発明の第２の実施例を示す図１相当図

【図７
】外部温度に応じた振動出力を示す図５相当図

【図８】
本発明の第３の実施例を示す図４相当図

【符号の説明】

１は冷蔵庫本体、４は製氷室、５はコンプレッサ、７は
自動製氷装置、１４は製氷皿、１８，４３は振動機構、
１９はソレノイド、３６はヒータ、３７はマイクロコン
ピュータ（制御手段）、３８はトランジスタ、４０は状
態検出回路、４３はモータ、４４はカムである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　製氷室内に配置された製氷皿を振動機
   構により振動させながら製氷動作を行なうものにおいて
   、前記製氷室内を冷却する際に駆動させるコンプレッサ
   と、前記振動機構による振動出力を調整可能に設けられ
   た制御手段とを備え、前記制御手段は、前記コンプレッ
   サの連続運転時間が設定時間に達するまでの間若しくは
   外気温度が設定温度以下であるときに前記振動出力を低
   下させるように構成されていることを特徴とする製氷装
   置。