JPH0670545B2 - 冷蔵庫等の製氷装置 - Google Patents

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り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た不透明な
氷となり、例えばウイ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り有り、そ
れを生成するための装置について例えば実開昭58-69779
号公報で公知であり、この方法は第７図から第９図に示
す様なものであった。以下第７図から第９図に従いその
基本的な内容について説明する。

１は冷蔵庫本体で、区画壁２により上部に冷凍室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が枠組みされ上段に透
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で囲われており、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の上部に形
成した通風路であり、15,16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の製氷皿及び第２
の製氷皿である。又、17は前記製氷装置７に前記冷却器
５で冷却した冷気を前記送風機６で強制通風するための
吐出ダクトであり、下端部に形成した吐出口18により夫
々前記通風路14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に戻すための戻りダクトである。又、20は透明な氷の
製氷スイッチであり、スイッチを一度投入すれば前記ヒ
ータ11に所定時間通電する様構成されている。

かかる構成において、冷却器５で冷却された冷気は送風
機６の強制通風作用によって冷凍室３及び冷蔵室４に供
給されると同時に吐出ダクトの吐出口18を介して製氷装
置７内の第２の製氷室９及び通風路14に吐出される。そ
して、第２の製氷室９内に導かれた冷気は第２の製氷皿
16を直接的に冷却し、内部の水を水面及び第２の製氷皿
16と接触する残りの面より順次凍結させ通常の氷を生成
する。但し前述した様に、この様にして生成した氷は白
濁しており透明な氷にはならない。一方、通風路14内に
導かれた冷気は冷却板13を冷却している。そこで使用者
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に収納して製氷スイッチ20を投入す
ると第１の製氷皿15の上面からはヒータ11による加熱板
12を介しての加熱作用が開始され、下面からは通風路14
を流通する冷気による冷却板13を介しての冷却即ち凍結
作用が開始される。ここで第１の製氷室８は外壁を断熱
材10で覆われているため冷凍室３からの冷却影響を受け
ず、下面から上面へ向けての一方向の凍結作用が進行す
る。そしてこの凍結作用は冷却板13を介しての間接的冷
却であることに加えて予め適当な容量に定めたヒータ11
による加熱作用が加わるためその凍結速度は十分に遅く
なる。そのため水中の気体成分が上方へ拡散する速度よ
り氷の凍結面の進行速度の方が遅くなって凍結面近傍で
の気体成分の水中溶解濃度が薄まり気泡の発生機会が少
なくなる。また気泡が発生しても凍結速度が遅いため発
生した気泡が氷中に捕獲されることがない。この様に凍
結速度を概ね3mm／ｈ以下程度に制御すれば水中の気体
成分は最後に凍結する水表面より外気中に脱気され、最
終的に生成された氷には気泡がほとんど含まれない透明
な氷が得られる。またヒータ11は製氷が完了する所要時
間に多少の裕度を持たせて予め定めてある時間を経過す
ると自動的に通電が停止する。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、この様な構成であると次の様な問題点が
あった。

（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を収納した時からヒータ11の通電が開始
される場合には、第１の製氷皿15内の水が０℃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
よりヒータ11の加熱作用が行なわれるため０℃に到達す
るまでの時間が長くなり、結果として製氷完了までの時
間が長くかかったり、或いは非常に緩やかな冷却作用で
氷結を開始させることになるため、時として０℃に到達
しても氷結が始まらずに水の状態のままで０℃以下に過
冷却されるいわゆる過冷却現象が生じて、その状態が長
びいて正常な氷結状態に復帰するのが遅れると気泡が分
散して封じ込められた不透明な氷が出来てしまう。

（２）第１の製氷室８の前面が冷凍室３に開口している
ため、収納された第１の製氷皿15の手前部分に対して冷
凍室３内の冷気による冷却作用が働いたり、或いは冷凍
室３の扉開閉による外気熱侵入の影響を受ける等、透明
な氷を生成するための凍結条件に不安定要因が生じ透明
度が悪くなってしまう。

（３）通風路14を流通する冷気によって冷却板13を冷却
して第１の製氷皿15の透明な製氷を、又一方で第２の製
氷皿16を直接冷却して通常の製氷を同時に行なわせるも
のにおいては、第１の製氷皿15による透明な氷の製氷中
にその下部で第２の製氷皿16による通常の製氷を行なっ
た場合に、第２の製氷皿16内の水の水温による熱影響が
冷却板13に及び冷却板13の温度が高くなって冷却能力が
低下するため第１の製氷皿15内の製氷速度が必要以上に
遅くなり、製氷時間が長くなってしまう。

（４）第２の製氷皿16内の水が氷結するまでの間、その
水表面からは水蒸気が発生し、その水分が冷却板13の底
面に付着して着霜或いは氷結を生じて冷却板13を十分冷
却し切れずに結果としてこれも第１の製氷皿15の製氷時
間が長くなってしまうという問題点があった。

また、この様な第２の製氷皿16での製氷による冷却板13
に対する熱影響や着霜・氷結等の問題は、通風路14の高
さ方向が狭くなり冷却板13と第２の製氷皿16の距離が近
接するほど顕著になる。そのため、その傾向を少しでも
やわらげるために通風路14の高さ方向を広くとることが
考えられるが、この場合は冷却板13と第２の製氷皿16と
の距離が大きくなって、両者を同時に十分に冷却する事
が困難になり、第１の製氷皿15による透明な氷の製氷
も、第２の製氷皿16による通常の製氷も相方共に製氷時
間が長くなってしまう。

本発明は上述した問題を解消するものであり、製氷時間
の無駄な延長や、過冷却現象による氷の不透明化を防止
するとともに製氷室外の雰囲気の影響を排除して安定し
て透明な氷を生成すること、及び第２の製氷皿の製氷を
行なっても第１の製氷皿の透明な氷の製氷時間が長びか
ず、また第２の製氷皿の通常の氷の製氷時間も長びかせ
ない製氷装置を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段 課題を解決するために本発明の冷蔵庫等の製氷装置は、
ヒータ等の加熱装置を配設した製氷室上面の加熱板の一
部に通気孔を形成しこの通気孔に相対して加熱板の裏側
空間に加熱装置を制御するための温度センサーを設ける
とともに、製氷室の前面開口部には開閉自在の扉体を設
けるものであり、更に冷却板の下方に所定の間隔をおい
て仕切板を設け、冷却板とこの仕切板との間に後方より
前方に流通する第１の通風路を、また仕切板と第２の製
氷皿との間に第１の通風路と連通して前方より後方に流
通する第２の通風路とを形成するものである。

作用 本発明は上記した構成によって、製氷皿内の水温によっ
て影響される製氷室内の雰囲気温度を、加熱板に設けた
通気孔を介して温度センサーが検知する。そして例えば
水が氷結を開始するのに対応して予め定めた温度に温度
センサーが到達するまで加熱装置の通電開始を製氷開始
より遅延させる。このため水が概ね０℃に到達するまで
加熱なしで冷却が行なわれる。又一方、製氷室の前面開
口部に設けた扉体が製氷室内への外部雰囲気の影響を遮
断する。次に第１の通風路内を後方より前方に向けて流
通する冷気は、冷却板を冷却して第１の製氷皿による透
明な氷の製氷を行ない、引き続いて前方より第２の通風
路内に折り返して後方へ流通する際に第２の製氷皿を上
面より冷却して通常の氷の製氷を行なう。その際、第２
の製氷皿内の水による熱影響は仕切板に遮断されて冷却
板に及ばず、冷却板の冷却力は低下しない。また、発生
する水蒸気も仕切板に遮られて直接冷却板に作用せず、
着霜や氷結によって冷却板の冷却力が低下する事がない
ものである。

実施例 以下、本発明の一実施例の冷蔵庫等の製氷装置について
第１図から第６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。

21は冷凍室３の下部に備えた製氷装置であり箱体21aで
枠組みされ、上段に透明な氷を生成するための第１の製
氷室22と、下段に通常の氷を生成するための第２の製氷
室23を設けている。そして前記第１の製氷室22は底面と
前面を除く外壁を断熱材24で囲われており、天面にはヒ
ータ25を裏面に配設するとともに、中央部付近の一画に
通気孔26を形成したアルミ製の加熱板27が配置されてい
る。28は前記加熱板27の裏側で前記断熱板24の一部を切
欠いて形成した空間内に前記通気孔26に対向して設けた
温度センサーであり、前記ヒータ25の通電を制御する。
29は前記第１の製氷室22の前面開口部に開閉自在に設け
た扉体であり、30は透明な氷の製氷スイッチ、31は冷凍
室３の温度を制御するための温度センサーである。32は
冷却板13の下方に所定の間隔をおいて設けた仕切板であ
り、その前端部は上方へ略Ｌ字状に折曲されて前記冷却
板13の底面に当接している。33は前記冷却板13と仕切板
32の間に形成された第１の通風路であり、前記箱体21a
の後方より前方に向けて冷気が流通する様に構成されて
いる。34は前記仕切板32の下方で前記第２の製氷皿16の
上方に形成された第２の通風路であり、前記箱体21aの
前方で前記第１の通風路33と連通して前方より後方へ冷
気が流通する様構成されている。35は前記第１の通風路
33と前記第２の通風路34を連通させるために前記仕切板
32の前方に形成した連通孔である。また、36は前記製氷
装置21の背面に導かれたダクト17が前記第１の通風路33
に連結して開口する給気口、37は前記第２の通風路34の
後端部に開口して冷却器５に通じさせる排気口である。
又、38は本体１の下部後方に設けた冷凍サイクルの圧縮
機である。

次に電気回路及び制御回路について説明する。前記圧縮
機38は送風機６と並列に接続された後、リレー接点39を
介して電源に接続されている。又、前記ヒータ25はリレ
ー接点40と直列に接続された後、前記リレー接点39を介
して電源に接続されている。次に、41は冷凍室温度制御
装置であり、温度センサー31,抵抗R₁，R₂，R₃，コンパ
レータ42を備えた比較回路、トランジスタ43,リレーコ
イル44を備えており、前記コンパレータ42の出力はトラ
ンジスタ43のベースに接続されている。又、トランジス
タ43のコレクタには前記リレー接点39を開閉さす吸引用
のリレーコイル44が接続されている。45は製氷制御装置
であり、温度センサー28,R₄，R₅，R₆，コンパレータ46
を備えた比較回路、製氷スイッチ30,タイマー47,48,AND
回路49及びトランジスタ50,リレーコイル51を備えてお
り、前記コンパレータ46の出力はAND回路49の一方の入
力に、製氷スイッチ30の出力はタイマー47の入力に、タ
イマー47の出力は前記AND回路49のもう一方の入力に接
続されている。ここでタイマー47は一度入力が投入され
ると所定時間t₀経過後Highの信号（以下“H"と呼ぶ）を
出力する様に構成されている。次にAND回路49の出力は
タイマー48の入力に接続されると同時に前記タイマー47
のリセット端子にも接続されている。ここでタイマー48
は一度入力が投入されると所定の時間ｔを経過するまで
“H"信号を出力し続けるよう構成されている。そしてタ
イマー48の出力はトランジスタ50のベーンに接続されて
いる。又、トランジスタ50のコレクタには前記リレー接
点40を開閉さす吸引用のリレーコイル51が接続されてい
る。

かかる構成において、冷凍室３の温度が所定値より高い
場合は、温度センサー31の抵抗値R_TH1が小さくなってコ
ンパレータ42の出力が“H"となっているためトランジス
タ43がONしてリレーコイル44が導通する。そして、リレ
ー接点39が閉成して圧縮機38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17を通じて給気口36より第１の通
風路33内に流入する。第１の通風路33内を流通する冷気
は冷却板13を冷却する。そして、第１の通風路33の前端
部は仕切板32が略Ｌ字状に折曲される封鎖されているた
め第１の通風路33内を前方へ流れた冷気は仕切板32に設
けた連通孔35を通って下方へ流出し、第２の通風路34の
前方、即ち第２の製氷皿16の上面前方に流入する。そし
て第２の通風路34内を前方より後方へ冷気が流れる間に
第２の製氷皿16の水表面を冷却して通常の氷を生成す
る。この時、第１の通風路33内を流通する冷気の総てが
引き続いて第２の通風路34内を流れて第２の製氷皿16の
製氷に費やされるため、その冷却力が十分に発揮されて
短時間の製氷が可能となる。また、第２の通風路34内を
流通した冷気は排気口37より排出されて冷却器５に戻さ
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31の抵抗値R_TH1が大きくなりコンパレータ42
はLowの信号（以下“L"と呼ぶ）を発生する。このため
トランジスタ43はOFFしてリレーコイル44への導通が遮
断され、リレー接点39が開放して圧縮機38,送風機６が
停止する。以後この作用を繰り返して通常の冷却作用が
行なわれ、第１の製氷室22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ろう
として水を満たした第１の製氷皿15を第１の製氷室22に
収納するのと同時に製氷スイッチ30を投入すると“H"信
号が出力されてタイマー47に入力される。以後の動作を
第６図の特性図を用いて説明すると、タイマー47に“H"
信号が入力されると所定時間t₀だけ遅延して“H"信号が
出力されてAND回路49の一方の入力が“H"となる。この
時点は第１の製氷皿15内に満たした水が冷却板13の冷却
作用により０℃に向けて冷却されていく過程であり、第
１の製氷皿15の挿入により水温（この場合は30℃）の影
響で第１の製氷室22内の雰囲気温度が上昇し、上面に設
けた加熱板27の通気孔を介して温度センサー28の温度も
急激な温度上昇カーブを描く。しかし、この上昇カーブ
は短時間のうちにピークに達し、以後は水温の降下に合
わせて温度降下カーブに転じる。タイマー47の遅延時間
t₀はこの温度センサー28の温度特性が降下カーブに転じ
た後になる様に設定しており、以後は水温の降下ととも
に温度センサー28も冷却されて抵抗値R_TH2が大きくな
る。そして水温が０℃に到達するのに対応して予め定め
られた温度Ｔ℃に温度センサー28の温度が到達するとコ
ンパレータ46の出力は“H"となってAND回路49のもう一
方の入力も“H"となり、この時点で初めてAND回路49の
出力が“H"となる。AND回路49の“H"出力は一方でタイ
マー47のリセット端子に入力されてタイマー47の内容を
リセットして次の製氷スイッチ30の投入に備える。そし
てもう一方でタイマー48に入力された所定時間ｔの間
“H"信号を出力し続ける。そしてトランジスタ50がその
間ONしリレーコイル51が導通してリレー接点40が閉成し
てヒータ25に通電される。即ち、水温がほぼ０℃に到達
してから第１の製氷室22の上面の加熱板27からの加熱作
用が開始されることになり、０℃に到達するまでの水の
状態での無駄な加熱作用が省略出来てその分製氷時間が
短かくなる。又、温度センサー28により間接的に水温を
検知して加熱開始時間を制御するため水温が変化しても
汎用性がある。更に、加熱しながらの徐冷状態を避けら
れるため凍結点の０℃で正常に水から氷への凍結作用が
行なわれ、０℃以下にまで水が過冷却される過冷却現象
に陥って不透明な氷を生じさせる危険性がなくなる。そ
して、圧縮機38,送風機６の運転に同期してヒータ25が
通電されて、上面の加熱板27からの加熱作用で水表面を
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
作用で下方から上方へ一方向に凍結させていくため、時
間ｔの経過時には水中に含まれた気体成分が水表面より
脱気され気泡をほとんど含まない透明な氷が生成され
る。尚、時間ｔは水が凍結を終了するのに要する所要時
間に一定の裕度を持たせた時間長さを定めてある。そし
て時間ｔを経過するとタイマー48の出力は“L"となり、
トランジスタ50はOFFし、リレーコイル51の導通が遮断
されてリレー接点40が開放してヒータ25への通電が停止
する。ヒータ25への通電が停止すると加熱板27からの加
熱作用がなくなり下面の冷却板13からの冷却作用で急速
に冷却される。

次に、前述した時間ｔのヒータ25への通電中、即ち透明
な氷の生成過程においての第１の製氷室22内への外的熱
影響、例えば冷凍室３からの冷却影響や冷凍室３の扉開
閉による外気侵入熱影響等に対しては、第１の製氷室22
の前面開口部に設けた開閉自在の扉体29により開口部が
閉鎖されるためその影響をほとんど受けないで安定した
条件で透明な氷の生成を進行させられる。また同時に第
１の製氷室22より室外への熱漏洩量が少なくなって加熱
板27の加熱効率が高くなり、その結果ヒータ25の容量を
減少させる事も出来て消費電力も軽減される。

一方、第２の製氷皿16内の水が凍結過程において発生す
る水蒸気は仕切板32に遮られてそのまま排気口37より排
出される。このため、冷却板13には水蒸気の熱影響が及
ばず冷却板13は温度に上昇しない。そして、冷却板13の
冷却力は低下せず透明な氷の製氷時間が長びくことはな
い。また、水蒸気の水分が直接冷却板13に付着する事が
ないため冷却板13の底面に着霜や氷結が発達しない。こ
のため、第１の通風路33を流通する冷気は霜や氷の妨げ
なしに直接冷却板13を冷却でき、冷却板13の冷却力が低
下せず、これもまた透明な氷の製氷時間を長びかせるこ
とがない。

発明の効果 以上の様に本発明によると次の様な効果が得られる。

（１）水が凍結を開始する０℃に到達するまでの所要時
間が短くなり、透明な氷の製氷時間が短縮出来る。又、
水温条件が異なっても汎用性があり常にその効果が発揮
出来る。

（２）水から氷への冷却区間で加熱を交えての徐冷状態
を解消出来るため過冷却現象の発生が防止出来、不透明
な氷が混じるのを防止出来る。

（３）製氷室の開口部が扉体で閉鎖されるため、外的熱
影響を受けにくく安定した条件下で透明な氷を生成出来
る。又、ヒータ等の加熱装置の加熱効率が高くなるため
消費電力を軽減出来る。

（４）第１の製氷皿の冷却板を冷却した冷気をそのまま
引き続いて総て第２の製氷皿の冷却に活用出来るため通
常の氷の製氷も短時間で効率よく行なえる。

（５）第１の製氷皿による透明な氷の製氷中に第２の製
氷皿による通常の製氷を行なっても、通常の氷の製氷過
程における水の熱影響や発生する水蒸気による着霜や氷
結の影響が第１の製氷皿の冷却板に及ばないため、第１
の製氷皿による透明な氷の製氷時間が長びかない。

【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
奥行方向の断面図、第２図は同上下方向の断面図、第３
図は同製氷装置の斜視図、第４図は同製氷装置を備えた
冷蔵庫の断面図、第５図は同冷蔵庫の電気回路及び制御
回路図、第６図は同製氷装置で透明な氷を生成する際の
特性図、第７図は従来の製氷装置を備えた冷蔵庫の断面
図、第８図は同冷蔵庫に備えた製氷装置の正面図、第９
図は同製氷装置の断面図である。 13……冷却板、15……第１の製氷皿、16……第２の製氷
皿、21……製氷装置、21a……箱体、22……第１の製氷
室、23……第２の製氷室、24……断熱材、25……ヒータ
（加熱手段）、26……通気孔、27……加熱板、28……温
度センサー、29……扉体、32……仕切板、33……第１の
通風路、34……第２の通風路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】前面を開口した箱体と、前記箱体内を上下
   に仕切る仕切板と、前記仕切板の上方に所定の間隔をお
   いて設けた冷却板と、前記冷却板の上部に区画形成した
   第１の製氷室と、前記仕切板の下部に区画形成した第２
   の製氷室と、前記第１の製氷室内に収納され前記冷却板
   上に載置した第１の製氷皿と、ヒータ等の加熱手段を備
   え、一部に通気孔を形成して前記第１の製氷皿の上面に
   設けた加熱板と、前記通気孔に対向して前記加熱板の裏
   面に備えた前記加熱手段を制御するための温度センサー
   と、前記第１の製氷室を囲んで配設した断熱材と、前記
   第１の製氷室の前面開口部に設けた開閉自在の扉体と、
   前記第２の製氷室内に収納した第２の製氷皿と、前記仕
   切板と前記冷却板の間に形成され前記箱体内を後方より
   前方へ流通する第１の通風路と、前記第２の製氷室内で
   前記仕切板と前記第２の製氷皿の間に形成され、前記第
   １の通風路に連通して前記箱体内を前方より後方へ流通
   する第２の通風路とより成る冷蔵庫等の製氷装置。