JP4657707B2 - 自動製氷装置 - Google Patents

Description

本発明は，給水・製氷・排氷の動作を行う製氷装置に関するもので，冷凍庫内に備えられ所定のシーケンスに従って製氷を繰り返し実行する自動製氷装置の改良に関する。

従来の自動製氷装置では，特許文献１の例のように，所定の形状を有する固体の製氷皿へ水を注水し，その周囲温度の冷却によって製氷後，氷を製氷皿から離氷するためにヒータを用いて製氷皿に熱を加え，この熱で製氷皿と接している氷の境界部を溶かしながら離氷し，最終的にモータに連結された排氷アームを回転させることによって氷を掻き出す方法を用いている。

また，特許文献２や特許文献３などに開示された自動製氷装置では，製氷皿から製氷した氷を容易に離氷させるために製氷皿へひねり力を加え，製氷皿と氷の密着力を解放して氷を貯氷箱へ移す方法が採用されている。

さらに，特許文献４に開示された自動製氷装置では，製氷皿に設けられた複数の凹型氷室の各室底面側に０℃よりも低い温度で形状変化を起こすバイメタル素子や形状記憶素子に代表される感温変位素子を配置し，この素子の変形力で製氷された氷を離氷させる方法を採用している。

他方，製氷能力向上の面から特許文献５に開示された製氷装置では，製氷皿の特に皿底側に冷気を送風して製氷皿自体を冷却し，その製氷能力を高める方式を採用している。

また，製氷能力を向上する別法として，特許文献６に開示された製氷装置のキットでは，特許文献１に開示された自動製氷装置と別体に送風ファンを取り付け可能とし，追加的に取り付けられた送風ファンで自動製氷装置の上方側から製氷皿全体に冷気を送風して製氷能力の向上を図っている。
米国特許５，０１０，７３８号公報 特開昭４９−５６２３３号公報 特開昭４９−１０４２４２号公報 特開２００３−１６１５５４号公報 米国特許６，３５１，９５５号公報 米国特許６，４３８，９８８号公報

しかしながら，従来のように離氷用ヒータを備えた自動製氷装置では，冷凍庫内でヒータを用いて製氷皿に熱を加えているので冷凍庫の消費電力を増加させることになり，ユーザにとっては不都合なコスト上昇の一因となる。

また，製氷皿に捻りを加えて製氷皿から氷を離氷させる方法では，給水・製氷・離氷の繰り返しで製氷皿に対して頻繁に応力が加わり，その耐久性に問題を生じる恐れを有している。

特許文献４で開示された従来例は，上述のような欠点を改善した例であるが，複数の氷室の各室底面それぞれに個々の感温変位素子を設置する必要があり，結果として高価な製氷皿となってしまう。

特許文献５および特許文献６で開示された従来例は，製氷能力の向上に主眼がおかれ，特許文献１で開示された従来例と同様の排氷方法を採用していることから，同じように冷凍庫内でヒータを用いて製氷皿に熱を加えているので冷凍庫の消費電力を増加させることになり，ユーザにとっては不都合なコスト上昇の一因となる。

本発明は，上記のような欠点を解消するためになされたもので，離氷用のヒータを廃止し且つ製氷皿で製氷された氷を容易に離氷できる構成の自動製氷装置を得ることを目的とする。

本発明は，製氷皿の各々の氷室内で充填された水に対し氷室の開口面側から氷結が進行し氷室の底側近傍で氷結が完了する温度分布を形成する手段を備えることによって，凍結完了直前の氷が氷室の底側近傍に残った気泡を破裂させ，自力で製氷皿から離脱するように構成したことを主な特徴とするものである。

この結果，本発明の自動製氷装置は，製氷された氷を製氷皿から離氷させる際に製氷皿をヒータで加熱する必要がなくなり，従って冷凍庫内でヒータを使用することによって生じる省電力の浪費というユーザにとっては不都合なコスト上昇を防止できる。また，離氷に際して製氷皿を捻る必要がなくなるため，製氷皿を捻ることで生じていた製氷皿の耐久性の問題を防止することが可能となる。更には，複数の氷室の各室底面にそれぞれ個々の感温変位素子を設置する必要がなくなり，結果として安価な製氷皿で構成した自動製氷装置の提供が可能となる。

本発明の自動製氷装置では，凍結完了直前の氷が氷室の底側近傍に残った気泡を破裂させ，自力で製氷皿から離脱するように作用させるため，製氷皿の各々の氷室で開口面側から氷結が進行し製氷皿の底側近傍で氷結が完了する温度分布を積極的に形成する手段を備えることを主な特徴とする。

以下，添付された図面を参照して本発明を詳述する。図１は本発明による自動製氷装置の一実施形態の構成を示す。同図において，１０１が自動製氷装置のコントロールボックス，１０２が製氷皿，１０３が氷室壁，１０４が貯氷箱，１０５が排氷機構，１０６が排氷爪，１０７が外箱，１０８が送風機を示す。この自動製氷装置は，製氷皿１０２の側壁の一部に設けられたブラケット(図示せず)を冷蔵庫内部に予め設けられた係合部へ固定し，冷蔵庫内部の冷気によって氷室壁１０３内に充填された水を氷結させ，氷結が完了した氷を排氷機構１０５の排氷爪１０６で掻き出しながら貯氷箱１０４へ落下させる構成となっている。

この構成を更に詳述するため，その一部を断面図とした図面を図２に示す。コントロールボックス１０１の中には，排氷機構１０５を回動するためにモータ２０４が収納されており，モータ２０４の出力軸にはピニオン歯車２０５が備えられている。このピニオン歯車２０５に噛み合う従動歯車２０６は排氷機構１０５の支持軸に結合されており，モータ２０４の回転によって排氷機構１０５に一体に構成された排氷爪１０６も氷室壁１０３内を回転可能となっている。この排氷機構１０５の内部には，予め通風主路２０２と通風岐路２０３が備えられている。

また，コントロールボックス１０１内部には，送風機１０８の送風路に沿って風洞壁２０１で構成された風洞２１１が備えられており，その終端側は排氷機構１０５内部の通風主路２０２に対して風の流路がつながるようにほぼ接する位置に設けられている。この結果，送風機１０８で送風された冷蔵庫の冷気はＦ方向へ収束送風され，排氷機構１０５内に設けられた通風岐路２０３を経由して各氷室へ吹き出される構成となっている。

一方，製氷皿１０２の氷室壁１０３の外側には外箱１０７が装着されており，製氷皿１０２は冷蔵庫の冷気に対して空気層２１２で遮断されるため，各氷室に蓄えられた水２０９は，通風岐路２０３で冷気を送り込まれるため，氷室の開口部側から氷結が進行するような温度勾配を持って氷室内の温度分布が形成される。尚，空気層２１２には発泡材のような多孔質材を充填しても良い。製氷皿１０２の底部の数カ所には，氷結完了を検知するために製氷センサ２１０が備えられており，センサの出力に応じてモータ２０４を起動し排氷機構１０５の排氷爪１０６で氷結した氷を掻き出す動作を行う。

以上のような動作に先立ち，製氷皿１０２に対する注水は，注水バルブ２０７を有する注水口２０８から行われ，注水バルブ２０７の制御，製氷センサ２１０出力のモニタ，モータ２０４の回転制御や送風機の制御は，コントロールボックス１０１に収納された制御回路(図示せず)で行われ，注水から排氷までの製氷サイクルの実行が可能となっている。

次に，図３および図４で，製氷皿１０２の各氷室壁１０３内における水の氷結と排氷の様子を説明する。図３で，氷室壁１０３の内部に蓄えられた水は，排氷機構１０５内部の通風岐路２０３から吹き出される冷気で，冷気が当たる氷室開口面側から氷結が進行し，氷結完了の直前には水に内包されていた残留気泡３０２が皿底側で徐々に圧縮されながら集結する状態で氷３０１となる。尚，氷室開口部側での冷気送風時には，モータ２０４を適度な角度で繰り返し回転方向をＣＷ方向とＣＣＷ方向へ回転させると，排氷機構１０５もＰ方向および反Ｐ方向へ所定の角度で繰り返し揺動されるので，通風岐路２０３から吹き出される冷気を製氷皿１０２の各氷室壁１０３の開口部側で冷気を均一に分散させて氷結を均一に進行させることも可能となっている。

氷結がほぼ完了となると，残留気泡３０１を取り巻く氷は特に皿底側で圧縮に耐えきれず，残留気泡３０２が破裂してその一部で僅かな欠け４０２を発生した氷４０１となる。残留気泡３０２の破裂力は極めて大きく，氷４０１と接する各氷室壁１０３間の密着を解放し，氷室内で自由に動ける状態となる。この状態へ至るプロセスは，製氷センサ２１０の出力でモニタ可能であり，氷４０１が解放された後は排氷機構１０５の回転に伴って排氷爪１０６をＰ方向へ回動させて氷４０１を掻き出し，貯氷箱１０４へ氷４０１を落下させて一連の製氷サイクルが完了する。この後，再び注水口２０８から注水が行われ，次の製氷サイクルが開始される。

図５は，本発明の自動製氷装置に内蔵された制御回路の主な制御ブロック図を示している。５０１は中央演算装置のＣＰＵ，２１０は製氷センサ，５０２は庫内温度センサ，５０３は満氷センサ，５０４はモータ制御回路，５０５はファン制御回路，５０６は注水バルブ制御回路を示している。ＣＰＵ５０１は製氷サイクルの開始で注水バルブ制御回路５０６を経由して注水バルブ２０７へバルブ開放信号を送り，注水を開始して各氷室内に所定量の貯水が行われると注水バルブ２０７へバルブ閉信号を送り，注水を止める。この後，ＣＰＵ５０１は製氷センサ２１０の出力を監視し，氷結が完了したことを感知すると，排氷機構１０５を回動させためにモータ駆動回路５０４を経由してモータ２０４へ駆動信号を送り，排氷を行う。庫内温度センサ５０２の出力は，氷結状態検知の参照値として使用されたり，庫内異常の検知などに使用される。

以上のように本発明の自動製氷装置では，各氷室内における氷結完了直前の残留気泡の位置を適切にコントロールすることによって自然離氷を実現しており，製氷皿の材質や，送風機制御方法や冷気通風方法やモータ制御方法など，前述の一実施例の説明に限定されることなく，本発明の請求項で記載した範囲で変形が可能であることは明白である。

冷凍庫の一画に備えることが可能で，所定の製氷サイクルで自動的に氷を作る自動製氷装置に適用できる。

本発明の自動製氷装置の実施方法を示した説明図である。 本発明の自動製氷装置の内部構成を詳述した説明図である。 本発明の自動製氷装置における氷結完了直前の状態を示す説明図である。 本発明の自動製氷装置の排氷状態を示す説明図である。 本発明の自動製氷装置に内蔵された制御回路の主な制御ブロック図を示した説明図である。

符号の説明

１０１ コントロールボックス
１０２ 製氷皿
１０３ 氷室壁
１０４ 貯氷箱
１０５ 排氷機構
１０６ 排氷爪
１０７ 外箱
１０８ 送風機
２０２ 通風主路
２０３ 通風岐路
２０４ モータ
２０７ 注水バルブ
２０８ 注水口
２０９ 水
２１０ 製氷センサ
２１１ 風洞
２１２ 空気層
３０１，４０１ 氷
３０２ 残留気泡

Claims (3)

1. 冷凍庫の一画に備えることが可能であって、上面に開口した複数の氷室を配列して構成された製氷皿と、該製氷皿の上側に前記各氷室の配列方向に沿って設けた軸部に各氷室に対応した複数の排氷爪を支持して構成された排氷機構と、を備えてなり、前記製氷皿の各氷室に注水した水を氷結させた後、前記排氷機構を回転させて各排氷爪で各氷室の氷を掻き出すようにした自動製氷装置において、
   前記排氷機構の軸部内部に冷気を案内する通風主路を設けると共に、前記軸部の前記各氷室に対応する位置に前記通風主路から分岐した複数の通風岐路を形成し、
   前記通風主路に案内された冷気を前記各通風岐路より各氷室にその開口面側より供給し、前記製氷皿の各々の氷室で開口面側から氷結が進行し製氷皿の底側近傍で氷結が完了する温度分布を形成するようにしたことを特徴とする自動製氷装置。
2. 前記排氷機構の軸部は、製氷時、前記通風岐路からの冷気を前記氷室に対しスイング送風するよう、正逆方向に回動駆動されることを特徴とする請求項１に記載の自動製氷装置。
3. 前記製氷皿には、その外側を覆って製氷皿との間に空気層を形成する外箱が装着され、前記製氷皿の外側を冷気から遮断して前記氷室において温度勾配をもった温度分布が形成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の自動製氷装置。