JPH0674937B2 - 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58−6977
9号公報に示す様な方法が考えられている。以下、その
基本的な構成と作用について第５図に従い説明する。

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、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の下方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に吐出ダクトであり、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17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、下面からは冷却板13
を介しての冷却即ち凍結作用が開始される。また第１の
製法皿15は下面を除く外壁を断熱材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。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
水表面より外気に脱気されるため最終的に生成された氷
には気泡がほとんど含ませず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、この様に製氷スイッチ21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
来たりする問題点があった。

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
して、安定して透明な氷が生成出来る製氷装置を提供す
ることを目的としている。

課題を解決するための手段 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、ヒータ等の加熱手段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、この通気孔に対向して加熱板
の裏面空間に温度センサーを設けるとともに、製氷開始
より冷却手段を連続的に作用させ、第１の所定時間経過
後に温度センサーが所定温度以下にある場合には、第２
の所定時間経過後に冷却手段の連続的作用を解除して加
熱手段を作用させ、所定温度以上にある場合には、所定
温度に到達してから第３の所定時間経過後に冷却手段の
連続的作用を解除して加熱手段を作用させるものであ
る。

作 用 本発明は上記した構成によって、製氷皿の投入によって
温度センサーが水温を間接的に検知し、第１の所定時間
後の温度が所定温度より低い場合は、水温が低い状態と
判断して第２の所定時間が到来すると冷却手段の連続的
作用が解除され加熱手段が作用する。又、所定温度より
高い場合は、水温が高い状態と判断して所定温度に到達
してから更に第３の所定時間が到来するまで冷却手段の
連続的作用が延長され、その後加熱手段が作用するた
め、水温に応じて適切な連続冷却期間と加熱手段の作用
タイミングが選定されるものである。

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４図に従い説明する。尚、従来、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。又、
32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32は送風機６と並列に接続された後、リレー接点33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34と直列に接続された後、電源に接続されてい
る。次に、35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36備えた比較回路、OR
回路37、トランジスタ38、リレーコイル39を備えてお
り、前記コンパレータ36の出力は前記OR回路37の一方の
入力に、OR回路37の出力は前記トランジスタ38のベース
に接続されている。又、トランジスタ38のコレクタには
前記リレー接点33を開閉さす吸引用のリレーコイル39が
接続されている。

40は製氷制御装置であり、温度センサー28、抵抗R₄,R₅,
R₆,コンパレータ41を備えた比較回路、製氷スイッチ3
0、タイマー42,43,44,45、OR回路46,47、インバータ4
8、トランジスタ49、リレーコイル50より構成されてお
り、前記コンパレータ41の出力は前記タイマー44の入力
に、タイマー44の出力は前記OR回路46の一方の入力に接
続されている。又、前記製氷スイッチ30の出力は前記タ
イマー42の入力に、タイマー42の出力は前記OR回路46の
もう一方の入力に接続されるとともに、前記インバータ
48の入力にも接続されている。そして、インバータ48の
出力は前記タイマー43の入力に接続され、タイマー43の
出力と前記OR回路46の出力はともに前記OR回路47の入力
に接続されている。OR回路47の出力は前記冷凍室温度制
御装置35のOR回路37のもう一方の入力に接続されるとと
もに、前記タイマー45の入力にも接続されている。そし
て、タイマー45の出力は前記トランジスタ49のベース
に、又、トランジスタ49のコレクタには前記リレー接点
34を開閉さすリレーコイル50が接続されている。

ここで、前記タイマー42はHighの信号（以下、単に“H"
と呼ぶ）が入力されると第１の所定時間（t₁）だけ“H"
信号を発する。前記タイマー43は“H"信号が入力される
と第２の所定時間（t₂）だけ“H"信号を発する。前記タ
イマー44は入力信号が“H"の場合には“H"信号を出力す
るとともに、入力信号が“H"→Lowの信号（以下、単に
“L"と呼ぶ）に変化した時点より第３の所定時間（t₃）
だけ“H"信号を発する。又、前記タイマー45は、入力信
号が“H"→“L"に変化した時点より所定時間（t₄）だけ
“H"信号を発するように夫々構成されている。

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36の出力が“H"となっているためOR回路37の
一方の入力が“H"となりトランジスタ３がONしてリレー
コイル３が導通する。そして、リレー接点33が閉成して
圧縮機32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,吐出口18を介して製氷装置21にも供給される。製
氷装置21内に流入した冷気は通風路４を通過する際に、
一方で第２の製法室23内に設置された第２の製氷皿16の
主として水表面より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22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りダクト
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31の抵抗値R_TH1
が大きくなりコンパレータ36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38はOFFして
リレーコイル39への導通が遮断され、リレー接点33が開
放して圧縮機32,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42
に入力される。以後の動作を第３図の特性図を用いて、
初期水温が低い場合（例えば10℃）と初期水温が高い場
合（例えば30℃）に分けて説明する。

先ず初期水温が低い場合には、タイマー42に“H"信号が
入力されると加熱板27の通気孔26を介して第１の製氷皿
15内の水による熱影響をうけて温度センサー28の温度は
急激に上昇する。そして第１の所定時間（t₁,例えば10m
in）経過後にタイマー42の出力は“H"→“L"と変化する
が、その間タイマー42の出力は“H"即ちOR回路46の一方
の入力,OR回路47の一方の入力,OR回路37の一方の入力も
夫々“H"となるため、トランジスタ38がONしてリレーコ
イル39が導通し、リレー接点33がONして圧縮機32及び送
風機６が強制的に連続運転される。このため第１の製氷
皿15内の水は０℃に向けて急速に冷却される。しかし、
初期水温が低い場合には、温度センサー28の上昇カーブ
のピークは予め定めた所定温度（T₁例えば−３℃）にま
で到達しないため、コンパレータ41の出力は終始“L"の
ままであり、タイマー44の出力も“L"即ちOR回路46の一
方の入力が“L"となっている。このため、第１の所定時
間（t₁）後にタイマー42の出力が“H"→“L"と変化する
と、OR回路46の入力は相方ともに“L"となる。一方、タ
イマー42の変化した出力“L"は、インバータ48で“H"に
変換されてタイマー43に入力される。そしてタイマー43
は引き続いて第２の所定時間（t₂,例えば15min）の間出
力“H"発生する。このためOR回路47、OR回路37の入力
も、この間“H"となって引き続いて圧縮機32と送風機６
が強制的に連続運転される。そして、第２の所定時間
（t₂）に達すると、タイマー43の出力は“H"→“L"に変
化するため、OR回路47、即ちタイマー45の入力も“H"→
“L"に変化する。このため、タイマー45は、その後所定
時間（t₄,例えば10に）の間出力“H"を発生し、トラン
ジスタ49がONし、リレーコイル50が導通して、リレー接
点34がONしヒータ25に通電される。ここで、第１の所定
時間（t₁）と第２の所定時間（t₂）を加えた時間だけ、
圧縮機32及び送風機６を連続運転すれば、初期水温が低
い場合はほぼ０℃付近にまで冷却されるよう時間を予め
設定しておけば、第２の所定時間（t₂）経過後に圧縮機
32及び送風機６に連続運転が解除されてヒータ25による
加熱作用に効率よく引き継がれる。

次に、初期水温が高い場合には特に温度センサー28の温
度上昇カーブが急峻であるので、タイマー42が第１の所
定時間（t₁）をカウントした時点では既に温度センサー
28の温度が所定温度（T₁例えば−３℃）よりも上昇して
いるためにコンパレータ41の出力は“H"となっている。
このためタイマー44の出力は“H"であり、これに基づい
てOR回路46,47,37を介してトランジスタ38に“H"信号が
送られて圧縮機32、送風機６が連続運転を行なう。そし
て温度センサー28の温度がピークを越して水温の降下に
合わせて温度降下カーブに転じ、所定温度（T₁例えば−
３℃）に達すると、コンパレータ41の出力が“H"→“L"
に変化する。しかし、タイマー44は入力信号が“H"→
“L"に変化した後も第３の所定時間（t₃,例えば25min）
だけ遅延して“H"信号を発し続けるため、引き続いてそ
の間OR回路46,47,37を介してトランジスタ38に“H"信号
が送り続けられて圧縮機32及び送風機６が連続運転を続
ける。その後、第３の所定時間（t₃）が経過してタイマ
ー44の出力が“L"になると、OR回路46,47からの出力が
“L"となるためタイマー45の入力も“H"→“L"に変化す
る。このため、タイマー45はその後所定時間（t₄,例え
ば10h）の間、出力“H"を発生してトランジスタ49がON
してヒータ25に通電される。ここで、所定温度（T₁例え
ば−３℃）到達時点から水温が０℃に達するまでの所要
時間は、初期水温が多少異なっていても大差のないレベ
ルまで収束しているために、第３の所定時間（t₃）を適
切に定めれば、初期水温が高目の場合にも、ほぼ水温が
０℃付近に到達した時点で効率よく圧縮機32及び送風機
６の連続運転が解除されて、ヒータ25による加熱作用を
開始させることになる。

即ち、初期水温が低い場合でも高い場合でも、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る
だけではなく、その間、強制的に且つ連続的に冷却板13
を介して冷却作用を行なうために製氷に要する時間
（ｔ）を短縮することが出来る。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。

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。

【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
断面図、第２図は同製氷装置の電気回路及び制御回路
図、第３図は同製氷装置による製氷特性図、第４図は同
製氷装置を備えた冷蔵庫の断面図、第５図は従来例を示
す製氷装置を備えた冷蔵庫の断面図である。 13……冷却板（冷却手段）、15……第１の製氷皿（製氷
皿）21……製氷装置、22……第１の製氷室（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、40……製氷制
御装置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】冷却板等の冷却手段と、前記冷却手段を底
   面に備え、前面を開口して区画形成した製氷室と、前記
   製氷室の底面と前面を除いた外壁内に配設した断熱材
   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ヒータ等の加熱手段
   を備えた加熱板と、前記加熱板の一部に形成した通気孔
   と、前記通気孔に対向して、前記加熱板の裏面空間に設
   けた温度センサーと、前記加熱装置を作動させて製氷作
   用を行なわせる製氷スイッチと、前記製氷スイッチの投
   入と同時に前記冷却手段を連続的に作用させるととも
   に、前記製氷スイッチの投入時より第１の所定時間経過
   後の前記温度センサーの温度が所定温度以下の場合は、
   第２の所定時間経過後に前記冷却手段の連続的作用を解
   除して前記加熱手段を作用させ、前記温度センサーの温
   度が所定温度以上の場合は、所定温度に到達した後第３
   の所定時間経過後に前記冷却手段の連続的作用を解除し
   て前記加熱手段を作用させる製氷制御装置とを備えて成
   る冷蔵庫等の製氷装置。