JP2004053036A - 透明氷の製氷装置および透明氷の製氷方法 - Google Patents
透明氷の製氷装置および透明氷の製氷方法 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】透明度が高い氷の生成を行う製氷装置に関して、氷の表面に不純物が析出することなく、短時間で透明度の高い氷が生成できる製氷装置および製氷方法を提供する。
【解決手段】回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝４０を有する仕切部４１により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿３０に給水管３３から複数回に分けて水を供給して製氷を行う自動氷装置において、製氷皿３０を間欠的に揺動させながら給水された水の水面が凍結する前に次の給水を行うことで、氷の表面に不純物が析出しない透明度の高い氷を生成できる。
【選択図】 図２
【解決手段】回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝４０を有する仕切部４１により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿３０に給水管３３から複数回に分けて水を供給して製氷を行う自動氷装置において、製氷皿３０を間欠的に揺動させながら給水された水の水面が凍結する前に次の給水を行うことで、氷の表面に不純物が析出しない透明度の高い氷を生成できる。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫等に備えて無味無臭で比較的透明な氷を自動的に作るようにした製氷装置および製氷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より家庭用の冷蔵庫等においては、給水管から供給された水を製氷皿に貯留して製氷し、製氷後に駆動装置により製氷皿を回動反転して離氷する自動製氷装置が普及している。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷装置について説明する。
【０００４】
図１６は従来の冷蔵庫の断面図である。
【０００５】
図１７は従来の自動製氷装置の製氷部の斜視図である。
【０００６】
図１６、図１７において、１は冷蔵庫本体で外箱２、内箱３及び外箱２との内箱３間に充填された断熱材４により構成されている。５は冷蔵庫本体１の内部を上下に区画する区画壁であり、上部に冷凍室６、下部に冷蔵室７を区画形成している。８は冷凍室６の背面に備えた冷凍サイクルの冷却器であり、９は冷却器８で冷却した冷気を冷凍室６及び冷蔵室７内に強制送風するための送風機である。
【０００７】
次に１０は冷凍室６ないに備えた自動製氷装置であり、モ−タ及び減速ギヤ部（図示せず）などを内臓した駆動装置１１、中央部に支持軸１２を連結固定した製氷皿１３、駆動装置１１に製氷皿１３を軸支させるためのフレ−ム１４等により構成される。
【０００８】
尚、１５は製氷皿１３を歪変形させて離氷を行わせるためにフレ−ム１４の一部に設けたストッパ−であり、１６はストッパ−１５に当接するように製氷皿１３に上に取り付けた当て板である。１７は自動製氷装置１０の下方に備えた貯氷箱である。１８は製氷用の水を貯水するための給水タンクであり、冷蔵室７内の一画に着脱自在に備えられる。
【０００９】
１９は給水タンク１８の給水口であり、弁２０によって開閉される。２１は給水タンク１８の給水口１９の下方に設けた水浮皿であり、給水口１９を下向きにして給水タンク１８をセットすると、弁２０が押し上げられて給水口１９が開口されるよう構成されている。
【００１０】
２２は水受皿２１内に受けた水を揚水するための給水ポンプであり、２３は給水ポンプ２２に連結して、そのその出口を自動製氷装置１０の製氷皿１３に臨ませるように配設した給水管である。
【００１１】
この従来の自動製氷装置１０について動作を説明する。使用者によって水を満たされた給水タンク１８が所定の位置にセットされると、弁２０が押し上げられて給水口１９が開口して水受皿２１に水が満たされる。その後、満たされた水は給水ポンプ２２によって揚水され、給水管２３を介して製氷さら１３内に注水される。こうして製氷皿１３内に所定量満たされた水は冷凍室６内での冷却作用によって氷結され、氷が生成される。
【００１２】
そして、製氷が完了すると駆動装置１１の回動作用によって製氷皿１３が支持軸１２を中心として回動反転し、ストッパ−１５に当て板１６が当接することによって製氷皿１３が捻られ歪み変形を生じて製氷皿１３内の氷が離氷される。離氷された氷は貯氷箱１７内に落下して貯氷され、離氷作用の終了した製氷皿１３は再び駆動装置１１による逆回転作用によって元の位置に復帰する。
【００１３】
以後この動作を給水タンク１８の水を使いきるまで繰り返して自動的に製氷、貯氷を行うものである。
【００１４】
上記の自動製氷装置では、製氷皿が冷気により下側からも上側からも冷却されるため、製氷皿に貯留された水は、全面からほぼ均等に凍るようになる。このため水中の気体成分が逃げることができず、気泡中に冷蔵庫の臭気が閉じ込められ変な味や臭いのする中央部が白濁した不透明な氷となる。
【００１５】
従って、ウィスキ−の水割りやジュ−スなどの飲料用をはじめとして官能的に適した氷にならない。そこで最近、透明自動製氷装置として特開平３−１５８６６８号公報記載のように製氷皿の上面を加熱し下面より冷却し凍結させ、さらに製氷皿に振動を加えることにより比較的透明で無味無臭の氷を作る自動製氷装置が考案されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の透明な氷を作る自動製氷装置は、気泡は逃げても給水された水の中に含まれるミネラルや珪素イオンが酸化物となり氷上層面に析出され、飲料液等に投入されたとき酸化物が白い粉となり氷から不溶物として排出されるため飲用する場合気分を害することとなり官能的に適した氷にならないという欠点があった。
【００１７】
本発明は従来の課題を解決するもので、無味無臭で比較的透明度が高い氷を生成でき、さらには水の中の不純物の析出を抑制し官能的に適した氷を生成可能な自動製氷装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、上記従来の透明な氷を作る自動製氷装置は、冷却面を製氷皿の底面のみの１面冷却に限りなく近づけることで比較的透明度が高い氷を生成しており、製氷時間が通常の製氷に比べて非常に長く製氷能力の面で劣っていた。
【００１９】
本発明は従来の課題を解決するもので、製氷時間を大幅に短縮して比較的透明な氷を生成可能な自動製氷装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、製氷皿に複数回に分けて水を給水する給水管を備え、製氷完了後、駆動装置により製氷皿を反転離氷し、離氷後前記製氷皿に給水動作を行う冷蔵庫の自動製氷装置において、前記給水管による給水は製氷皿の水が完全に凍結する前に間欠的に給水されるもので、各給水を完全に凍結させた場合に生じる層状のスジの発生を防止するという作用を有する。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明は、製氷完了後、駆動装置により製氷皿を反転離氷し、離氷後前記製氷皿に給水動作を行う冷蔵庫の自動製氷装置において、給水管により前記製氷皿の１ヶ所に複数回に分けて給水する給水動作と、給水間で前記製氷皿を揺動させて製氷皿の全体に水を行渡らせる揺動動作とを有し、最終給水後の揺動動作中、離氷温度になれば離氷を行うことで、前記各個室に円滑に給水するという作用を有する。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、２回目以降の給水は１回目の給水後、製氷状態を検知する製氷室センサーにかかわらず所定時間経過後給水されるものであり、１回目の給水による凹部内の水が凍結する前に２回目の給水を時間で制御するものである。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において製氷皿内に複数回に分けて行われる給水の内、一回当たりの給水により形成される水膜厚みを約１０ｍｍ以下とすることで、製氷皿の下面側から凍結するときに上面に向かって浮き上がる気泡にかかる圧力を低減できるという作用を有する。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、前記製氷皿を揺動させることで得られる脱気作用及び脱不純物作用を断続的もしくは周期的に行うもので、これにより凍結時に空気が氷の内部に閉じこめられることがなく水面から放出することができる。
【００２５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明にさらに製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、回動軸に面する側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面としたものであり、最終凍結部を製氷皿の回動軸側に向けることで、不純物を回動軸付近に集めることができる。
【００２６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明にさらに、給水後、製氷皿の温度が所定値以下となった場合、追加給水を行うことで、異常過冷却の発生を検知し、異常過冷却により生じた不透明氷を追加給水の熱量で溶かすという作用を有する。
【００２７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１記載の発明にさらに、製氷完了前に前記製氷皿を回転反動させ、凍結してない水を下方へ落下させることで、不純物が濃縮している水を排出するという作用を有する。
【００２８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１記載の発明にさらに、給水管による給水時には、製氷皿が水平方向に対し所定角度傾いた状態で静止するよう設置されていることで、給水された水が製氷皿の下方列に位置する凹部に優先的に充填されるという作用を有する。
【００２９】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発明にさらに、製氷皿上部に配置された給水管が、所定角度傾いた状態の前記製氷皿の下方列側に位置することで、下方列に位置する凹部に給水されるという作用を有する。
【００３０】
また、請求項１１に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、製氷皿の回動軸方向で、給水する製氷皿の凹部裏面部に断熱材を備えたものであり、回動軸方向の一側面を非冷却面にするという作用を有する。
【００３１】
また、請求項１２に記載の発明は、複数の凹部を有する製氷皿を各々区画する仕切部で、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部の上面に窪み部を形成したもので、不純物が濃縮している水を前期窪み部内で凍結させるという作用を有する。
【００３２】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２記載の発明にさらに、製氷皿を複数の凹部に区画する仕切部で、回動軸方向の仕切部の上面に形成された窪み部に保有できる水量と回動方向に位置する凹部に保有される水量が所定の関係であるものであり、不純物が濃縮している水の大半を前記窪み部内で凍結させるという作用を有する。
【００３３】
また、請求項１４に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹室に区画された製氷皿と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置とからなり、前記仕切部で、回動軸方向の前記仕切部に設けられた切欠き溝上部近傍の幅と前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さが所定の関係であるもので、回動方向に位置する前記凹部間の水の移動が製氷完了寸前まで維持できるという作用を有する。
【００３４】
また、請求項１５に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿を備え、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部で各凹部毎に複数の切欠き溝を設けたものであり、回動方向に位置する前記凹部間の水の移動が製氷完了寸前まで維持できるという作用を有する。
【００３５】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５記載の発明に、製氷皿を複数の凹部に区画する仕切部で、回動軸方向の仕切部に各凹部毎に複数設けられた切欠き溝が、前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さの中心に対し均等に配置されているもので、回動方向に位置する前記凹部間の水の移動が製氷完了寸前まで維持できるという作用を有する。
【００３６】
また、請求項１７に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿を備え、前記製氷皿の回動軸方向の前記仕切部に設けられた前記切欠き溝の内部に、前記切欠き溝の回動軸方向中心に向かって複数の突起を設けたもので、前記切欠き溝内で生成される氷を前記凹部間内で生成される氷から分離するという作用を有する。
【００３７】
また、請求項１８に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿と、前記製氷皿の下部に氷を貯氷する貯氷箱を備えた自動製氷装置において、貯氷箱の下面近傍にメッシュ構造のプレートを具備したもので、氷の形もしくは氷の大きさにより分別するという作用を有する。
【００３８】
また、請求項１９に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝有する仕切部により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿と、前記製氷皿の回動を妨げないように製氷皿の上面を覆う断熱材と、前記製氷皿に複数回に分けて水を供給する給水管と、前記製氷皿での製氷中に前記製氷皿上部と前記断熱材で覆われた空間の空気を加熱する加熱装置と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置からなり、前記断熱材の前記製氷皿側表面に輻射を促進する材料を用いたものであり、輻射効果により前記製氷皿の一部を加熱するという作用を有する。
【００３９】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１９記載の発明にさらに、加熱装置に対向する製氷皿の一部を黒色としたことで、前記製氷皿の一部が受ける輻射効果を促進するという作用を有する。
【００４０】
また、請求項２１に記載の発明は、切欠き溝を備えた仕切部により複数の凹部に区画された製氷皿に水を給水する工程と、前記製氷皿の下部から上部に向けて製氷を進行させる工程と、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部の水を前記切欠き溝に集める工程と、離氷時に前記最終凍結部の水が凍結した氷と前記凹部内で製氷された氷とを離氷動作によって分離する工程とよりなる透明氷の製造方法であり、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部を製氷皿の氷同士を繋ぐ連結部に集めて離氷時に前記氷から分離して透明度が高く不純物の少ない氷のみを利用することができるという作用を有する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による透明氷の製氷装置および製氷方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、自動製氷装置の冷蔵庫への取付構造は従来例と同じであり、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。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は本発明による実施の形態１の製氷装置の側面図である。図２は製氷装置の正面図である。
【００４３】
自動製氷装置２５の構成を説明する。冷蔵室２６には給水タンク２７と給水ポンプ２８（例えばギヤポンプ）が配置されている。そして冷蔵室２６の下部には製氷室２９があり、製氷皿３０を支持し、製氷時や離氷時に駆動する駆動装置３１が備えられている。回動軸３１ａは駆動装置３１の駆動により連動し、製氷皿３０を正転または逆転動作させる。また製氷皿３０の下部には貯氷箱３２が配置されている。
【００４４】
また給水タンク２７と製氷皿３０間は給水ポンプ２８を経由して給水パイプ３３で接続されている。また製氷皿３０の上面は断熱材３４でドーム状に覆われている。
【００４５】
図２より製氷皿３０の両側部は断熱材３５で覆われ、また製氷皿３０下面で、氷を製造するための凹部３０ａと３０ｂの間で回転軸３１ａ方向に向かって製氷皿３０に断熱材３６で覆われている。
【００４６】
また貯氷箱３２の底面から約２０ｍｍ隔てた高さにはメッシュ構造のプレート３７が設置されている。断熱材３４の内面には加熱装置３８が取付けられ、ここで加熱装置３８の熱を受けこれを熱伝導で断熱材３４の下面全体に拡散し、さらに製氷皿３０の上部を輻射効果を利用して加熱するためにアルミ製の薄いプレート３８ａを加熱装置３８に密着させて断熱材３４の内面全域に取付けている。
【００４７】
図３は製氷皿と駆動装置の平面図、図４は側面図である。
【００４８】
図３より製氷皿３０には複数の製氷凹部が形成され駆動装置３１の一番遠い位置に凹部３０ａ、３０ｂを配置し、順番に３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、・・・３０ｉ、３０ｊの１０個の製氷凹部を備えている。
【００４９】
凹部３０ｇ上部には給水パイプ３３の給水ポイントがある。製氷皿３０の回動方向Ｃに形成された製氷凹部を仕切る仕切部３９には切欠き溝４０を備えている。
【００５０】
また製氷凹部を両側２つに区画する回動軸方向Ｄの仕切部４１にも切欠き溝４２が形成されている。また製氷皿３０の下面には製氷温度を検出する製氷室センサー４３が備えられている。
【００５１】
製氷皿３０は給水工程前において逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態で設置されている。一方、給水管パイプ３３は傾いて設置された製氷皿３０の下方列に位置する製氷区画に給水するように配置した。
【００５２】
次に、製氷皿３０に形成された切欠き溝４０及び４２の深さは、複数回に分けて行われる給水が全凹部に行き渡るように十分な深さとした。さらに回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１の１凹部間の長さ４１ａと、仕切部４１に形成された切欠き溝４２の上部近傍の幅４２ａの関係は（数１）で与えられる。
【００５３】
【数１】
【００５４】
さらに仕切部４１の頂上部４１ｂは最終的に生成される氷の表面近傍に位置し、頂上部４１ｂには窪み部４１ｃが形成されており、この窪み部４１ｃに保有できる水量と回動方向Ｃに位置する２つの個室に保有される水量の関係は（数２）で与えられる。
【００５５】
【数２】
【００５６】
さらに切欠き溝４２内部には２つの突起４２ｂ、４２ｃが切欠き溝４２の回動軸方向Ｃ中央に向かって突き出るように形成されている。
【００５７】
図５のフローチャートで透明氷を生成する時の機構プロセスを説明すると、ステップ１００の給水工程で使用者によって給水タンク２７が所定位置にセットされると給水タンク２７内の水は給水ポンプ２８が一定時間作動し、給水パイプ３３を通って製氷皿３０に所定量給水される。
【００５８】
この給水工程で、図２の逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態において、図３のように回動可能に設置されている製氷皿３０の下方列に位置する凹部３０ｇに、第１回目の給水が行われ、水は仕切部３９の切欠き溝４０を通り下方列側に位置する凹部３０ａ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｇ、３０ｉに満たされる。そして次に回動軸方向Ｄの複数の切欠き溝４２を通って凹部３０ｂ、３０ｄ、３０ｆ、３０ｈ、３０ｊに満たされる。
【００５９】
この時、給水量は製氷皿３０が水平状態において水膜厚みが約８ｍｍ程度となるように設定している。
【００６０】
製氷工程では上記動作によって１回目の給水が行われた後、ステップ１０１で加熱装置３８をＯＮする。そしてステップ１０２で駆動装置３１内のモータを駆動して揺動を開始する。これによりまず製氷皿３０は正転方向Ａに１０°回動し、その状態で約３秒停止してその後、ステップ１０３で逆転方向Ｂに−１０°回動し、その状態で約３秒停止する。この一連の動作を一定時間繰り返す。
【００６１】
そして、製氷皿３０を水平状態に保持して駆動装置３１を停止する。加熱装置３８は通電したままで、１回目の給水から所定時間経過後、ステップ１０７で２回目の給水工程に入る。
【００６２】
この所定時間とは、２回目の給水工程前、製氷皿３０の各凹部に給水されている水は凍結しておらず、０℃以上を保持している状態の時間である。
【００６３】
ステップ１０７の後、２回目の製氷工程は、給水後ステップ１１０で製氷室センサー４３による検知温度が所定温度（実施例では−９．５℃）以下になるまで駆動装置３１の正回転、逆回転を繰り返す。所定温度以下になればステップ１１１で駆動装置３１を停止し製氷皿３０を揺動させることを停止する。
【００６４】
そしてステップ１１２で加熱装置３８をＯＦＦして製氷室センサー４３による検知温度が−１３．５℃以下になればステップ１１４で駆動装置３１を駆動し氷の離氷を行う。
【００６５】
ここで、従来の製氷方式では壁面に最初にできる氷の結晶を核として順次氷が壁面に沿って成長して行くが、一般に製氷皿３０を揺動させながら透明製氷を行う場合には各凹部内の水が攪拌されることから本来壁面に最初にできる氷の結晶が生成されず、水全体の温度が低下してある温度に達すると水全体もしくは表面が瞬間的に凍結する異常過冷却を起こし、白濁やスジのある不透明な氷ができる。
【００６６】
図８は製氷皿３０上部空気温度Ｔ２と異常過冷却の発生頻度との関係を表した特性図であり、Ｔ２の低下に伴い発生頻度が低下することがわかる。実験によればＴ２が約−８度以下であれば、図９に示すように上部空気及び壁面により冷却され、さらに揺動による水の動きの少ない製氷皿３０内壁の上部面４４の位置に最初に氷が形成され、この氷を核として以降順次壁面に沿って氷が成長して行く。
【００６７】
また、図１０は水平状態における水膜厚みｈと異常過冷却の発生頻度との関係を表した特性図であり、水膜厚みが大きくなると異常過冷却の発生頻度が高くなることがわかり、実験においては水膜厚みが１０ｍｍ程度を越すと異常過冷却の発生頻度が除所に高くなることが確認された。
【００６８】
よって本実施例では一回の給水量で形成される水膜厚みを約８ｍｍ程度とした。また、水膜厚みｈを薄くした方が、凍結部にかかる水頭分の圧力が減少することから、脱気作用が促進されることもわかる。
【００６９】
ステップ１０２において、ステップ１０１による加熱装置３８をＯＮすることで製氷皿３０の上部温度Ｔ２は序々に上昇するが、揺動開始直後のＴ２は約−１８℃であり、水面の移動量の小さな壁面近傍４４から凍結を開始し、続いて断熱材３４により揺動軸側面を除く３つの側面と底面と上部空気面を併せた５面を冷却面として壁面に沿って氷は成長する。
【００７０】
その後Ｔ２の温度上昇に伴い、上部空気面からの冷却は次第に弱くなり、Ｔ２が約−４℃に達すると３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として壁面に沿って氷は成長する。
【００７１】
ここで、図１１は揺動の連続性と氷の表面への不純物の析出量比との関係を表している。図１２は揺動の連続性と析出部を除く氷の透明度比との関係を表している。図１１において製氷時間内に占める揺動時間の割合が８０％程度までの析出量の増加は微小であるが、８０％程度を超えると急激に増加することがわかる。次に図１２において製氷時間内に占める揺動時間の割合が１０％程度以上では比較的高い透明度を維持できるが、１０％未満では急激に透明度が低下することがわかる。
【００７２】
以上のことから、製氷時間内に占める揺動時間の割合は約１０％から８０％程度とするのが良いと考えられ、本実施例ではこの値を３０％程度としている。
【００７３】
ステップ１０７で二回目の給水動作が行われ、一回目の給水時と同様に、逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態で回動可能に設置されている製氷皿３０の下方列に位置する製氷区画の内の凹部に給水され、給水量は一回目の給水量と同一量とした。
【００７４】
ただし、製氷皿の温度を温度センサ４３で測定し、一回目の給水後所定時間経過後のこの値が所定値以下となった場合は、所定回数の揺動を完了していなくても、製氷皿３０が初期状態に復帰した状態で二回目の給水を行う。
【００７５】
ステップ１０８，１０９で所定時間を経過した後に揺動を開始するが、図１３を用いてこの２回目の製氷皿３０の動作を説明する。
【００７６】
まず正転方向Ａに１０°回動し、その状態で約３秒停止し、その後逆転方向Ｂに−１０°回動し、その状態で約３秒停止する。この一連の動作を製氷完了まで繰り返し、回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１に形成された切欠き溝４２を通り回動方向Ｃに水が行き来することりよる脱気作用で残存空気は氷壁面から剥離、上昇して水面から放出される。
【００７７】
この時、一回目給水後にＯＮ状態となった加熱手段３８により製氷皿３０上部空気温度Ｔ２は約−４℃に達しており表面凍結は起こらない。これにより断熱材３４により揺動軸側側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として壁面に沿って氷は成長する。これにより比較的短時間での製氷が可能であり、また、不透明になり易い最終凍結部を切欠き溝４２方向に誘導することができる。
【００７８】
ここで、加熱手段３８に密着され加熱手段３８と共に断熱材３４の内面全域に伝熱促進部材３８ａを貼り付けたことで加熱手段３８が小容量であっても製氷皿３０上部空気温度Ｔ２を−４℃程度まで加熱することができる。さらに伝熱促進部材３８ａとしてアルミ等を使用することで、輻射の効果が得られ製氷皿３０の上部自身を加熱することができる。
【００７９】
さらに製氷皿３０の回動方向Ｄ両側上部近傍を断熱材３４で覆ったことで、製氷の最終段階における非凍結部にある水の回動方向移動距離Ｌ１を大きくすることができ、製氷の終了直前まで揺動による脱気及び脱不純物効果が十分に得られる。
【００８０】
この時、回動軸方向Ｄに配列された切欠き溝４２の上部近傍の幅４２ａと仕切部４１の凹部１個当りの長さ４１ａが（数１）の関係であることから、製氷の最終段階まで溝が凍りつくことなく、切欠き溝４２を通り回動方向Ｃに水が行き来することによる脱気及び脱不純物効果が得られる。
【００８１】
さらに切欠き溝４２上部が最終凍結部となることから、水の中に含まれ表面に析出する不純物の一部を切欠き溝４２内の上部に閉じ込めることができる。
【００８２】
また、仕切部４１の頂上部４１ｂが最終的に生成される氷の表面近傍に位置することから、揺動時に仕切部４１の頂上部４１ｂを乗り越えて回動方向Ｃに水が行き来して脱気及び脱不純物効果が得られる。さらに仕切部４１の頂上部４１ｂに窪み部４１ｃを形成することで、二回目給水以降は微量の水が窪み部４１ｃに滞留し揺動毎に水が入れ替わる。この時、揺動効果により窪み部４１ｃ内の水は製氷終了直前まで凍結しない。さらに窪み部４１ｃに保有できる水量と個室に保有される水量は（数２）の関係であるから、水の中に含まれて最終的に表面に析出する不純物の大半を窪み部４１ｃに閉じ込めることができる。
【００８３】
また図１４はステップ１１５の離氷時の動作図である。
【００８４】
温度センサ４３の温度が−１３．５℃まで低下した段階で製氷完了とし、製氷皿３０の角度を初期状態に戻した状態で製氷完了とする。次に離氷工程は駆動装置３１が正転して所定角度回転した時点で製氷皿３０に捻りが加えられ、生成された氷が離氷して貯氷箱３２に蓄えられる。
【００８５】
この時、窪み部４１ｃ内で凍結した氷４５ａは凹部で生成された氷４５と分離されて製氷皿３０から離氷する。また、仕切部４１の各凹部毎に形成された切欠き溝４２内に生成された氷４５ｂも突起４２ｂ及び４２ｃにより個室で生成された氷４５と分離されて製氷皿３０から離氷される。これにより水分中に含まれる不純物が濃縮して凍結した切欠き溝４２内上部及び窪み部４１ｃ内の氷４５ａ、４５ｂが屑氷として製氷皿３０の各凹部で生成された氷４５と分離される。
【００８６】
図１５のように貯氷箱３２に落下した氷４５，４５ａ、４５ｂは貯氷箱３２の下部に設けられたメッシュ構造のプレート３７により、ふるいにかけられ、メッシュを通過して屑氷４５ａ、４５ｂはプレート３７下部に蓄えられ、氷４５はプレート３７上部に蓄えられる。一方、製氷皿３０は離氷後逆転方向Ｂに回動し初期状態に復帰する。
【００８７】
以上のように本実施の形態の自動製氷装置２５は、回転可能に軸支され上面が開口し、内部が複数個の凹部に区画された製氷皿３０と、製氷皿３０の回動を妨げないように製氷皿３０の上面を覆う断熱材３４と、製氷皿３０に複数回に分けて水を供給する給水パイプ３３と、製氷中に製氷皿３０上部と断熱材３４で覆われた空間の空気を加熱する加熱装置３８と、製氷皿３０での製氷終了後に製氷皿３０を上下反転させて離氷させる駆動装置３１とからなり、製氷皿３０内に複数回に分けて行われる給水を凹部内の水が完全に凍結する前に追加給水することで、層状氷の生成の防止ができる。
【００８８】
さらに一回当りの給水を凹部内における水膜厚みｈを約８ｍｍ程度となるようにしたことで、異常過冷却を防止でき、また脱気効果を促進できる。
【００８９】
さらに製氷時間内に占める揺動時間の割合を３０％程度としたことで比較的透明でかつ氷の表面に析出する不純物の析出量を抑制することができる。
【００９０】
なお、本実施の形態において脱気及び脱不純物行為を軸揺動としたが、上下振動、水平振動についてもこれらを断続的もしくは周期的に行うことで氷の表面に析出する不純物の析出量を抑制し、かつ比較的透明度の高い氷を生成することができる。
【００９１】
さらに製氷皿３０の上部温度Ｔ２を製氷開始時及び直後は約−１８℃とすることで、揺動による水の動きの最も少ない製氷皿３０の内壁上部近傍４４の位置に最初に氷が形成されて異常過冷却を防止できる。
【００９２】
さらに、製氷皿３０の上部温度Ｔ２を製氷途中から約−４℃以上とすることで、表面凍結を防止することができる。
【００９３】
さらに、加熱装置３８に密着され加熱装置３８と共に断熱材３４の内面全域に伝熱促進部材３８ａを貼り付けたことで、加熱装置３８が小容量でも製氷皿３０上部空気温度Ｔ２を第２温度帯まで加熱することができる。
【００９４】
さらに伝熱促進部材３８ａとしてアルミ等を使用することで、輻射の効果が得られ製氷皿３０の上部自身を加熱することができ、加熱装置３８が小容量化が実現できる
なお、製氷皿３０のフレーム上部や仕切部３９、４１の上部を黒色とすることで輻射の効果が増し、加熱装置３８の小容量化が実現できる。
【００９５】
さらに逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態の製氷皿３０の下方列に位置する製氷区画の内の凹部３０ｇに給水することで、分割給水された小量の水を製氷皿３０の下方列に位置する複数の個室に確実に分散させることができる。
【００９６】
さらに、製氷皿３０の下方列に位置する複数の凹部の水を製氷皿３０を揺動させることにより全凹部に分散させることができる。
【００９７】
さらに製氷皿３０の回動軸方向Ｄに配置された仕切部４１の下面側の隙間全体を断熱材３４で覆ったことで、揺動軸側側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として使用することから、比較的不透明になり易い最終凍結部を揺動軸方向に誘導することができ、氷の大半を比較的透明にできる。また、揺動軸側側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として使用することから、比較的短時間での透明製氷が実現できる。
【００９８】
さらに製氷皿３０の回動方向Ｃ両側上部近傍を断熱材３４で覆ったことで、製氷の最終段階における非凍結水の回動方向移動距離Ｌ１を大きくすることができ、製氷の終了直前まで揺動による脱気及び脱不純物効果が十分に得らる。
【００９９】
さらに製氷皿３０の回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１に形成された切欠き溝４２の上部近傍の幅４２ａと仕切部４１の１凹部当りの長さ４１ａが（数１）の関係であることから、製氷の最終段階まで切欠き溝４２が凍結することなく、切欠き溝４２を通り回動方向Ｃに水が行き来して脱気及び脱不純物効果が得られる。
【０１００】
また、切欠き溝４２上部が最終凍結部となることから、水の中に含まれ表面に析出する不純物の一部を切欠き溝４２内の上部に閉じ込めることができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態において製氷皿３０の回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１に形成された切欠き溝４２は各凹部毎に一個であったが、複数の切欠き溝４２を各凹部毎に形成してもよい。複数の切欠き溝４２を各凹部毎に形成することで、回動方向Ｃに水が行き来する水量が増加してより大きな脱気及び脱不純物効果が得られ。また、複数の切欠き溝４２を凹部毎に形成する場合、複数の切欠き溝４２を凹部の回動軸方向長さ４１ａの中心に対して均等に配置することで、回動軸方向Ｄに斑のない比較的透明な氷が生成できる。
【０１０２】
さらに仕切部４１の頂上部４１ｂが最終的に生成される氷の表面近傍に位置することから、特に製氷完了直前において揺動時に仕切部４１の頂上部４１ｂを乗り越えて回動方向Ｃに水が行き来しすることから、より大きな脱気及び脱不純物効果が得られ、さらに仕切部４１の頂上部４１ｂに窪み部４１ｃを形成したことで、水の中に含まれ最終的に表面に析出する不純物を窪み部４１ｃに閉じ込めることができる。
【０１０３】
また、離氷時には捻りによる製氷皿３０の変形により、窪み部４１ｃ内で凍結した氷４５ａは各凹部で生成された商品価値のある氷４５と分離されて製氷皿３０から屑氷として離氷する。
【０１０４】
なお、本実施の形態では不純物を多く含む最終凍結部を個室で生成された商品価値のある氷４５と分離させることで高い透明度を得ようとしたが、製氷が完了する前に製氷皿３０を正転方向Ａに回転させ、離氷することで、不純物を多く含む最終凍結部の水を排水することでも同様の透明度を得られる。
【０１０５】
さらに仕切部４１の頂上部４１ｂに形成した窪み部４１ｃに保有できる水量と凹部に保有される水量は（数２）の関係であるから、水の中に含まれ最終的に表面に析出する不純物の大半を窪み部４１ｃに閉じ込めることができる。
さらに切欠き溝４２内に突起４２ｂ及び４２ｃ形成したことで、切欠き溝４２内で凍結した氷４５ｂは凹部で生成された商品価値のある氷４５と分離されて製氷皿３０から屑氷として離氷する。
【０１０６】
さらに貯氷箱３２下部近傍にメッシュ構造のプレート３７を設けたことで、凹部で生成された氷４５と屑氷４５ａおよび４５ｂを分離保存できる。
【０１０７】
なお、本実施例では分離保存手段としてメッシュ構造のプレート３７を貯氷箱下部近傍に設けたが、貯氷箱３７下部を連続した山形形状としても生成された氷４５と屑氷４５ａおよび４５ｂを分離保存できる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、個室内の水が完全に凍結していない状態で順次給水を行うことにより、層状の不透明氷の生成を防止し、比較的透明度の高い氷の生成が可能になる。
【０１０９】
また、請求項２に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行うことで、一箇所の凹部に複数回に分けて給水された水を全個室に行き渡らせることができる。
【０１１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１の発明でさらに、２回目以降の間欠給水は１回目の給水後、所定時間経過後給水されるものであり、１回目の給水による水面凍結前の給水制御を確保することができる。
【０１１１】
また、請求項４に記載の発明は、製氷皿内に複数回に分けて行われる給水の内、一回当たりの給水により各個室に形成される水膜厚みが所定値以下とすることにより、異常過冷却の発生を防止して比較的透明度の高い氷が生成できる。さらに、脱気効果を促進でき、透明度を向上させることができる。
【０１１２】
また、請求項５に記載の発明は、製氷皿を揺動させることで得られる脱気作用や脱不純物作用を断続的もしくは周期的に行うことにより、比較的高い透明度を保持して氷の表面に析出する不純物の析出量を抑制できる。さらに、揺動にかかる電力を低減することができる。さらに、揺動による騒音や振動を低減することができる。さらに、駆動装置の寿命を向上させることができる。
【０１１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１の発明に回動軸に面する側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として使用し、氷を回動軸に向けて成長させることにより、比較的短時間で透明度の高い氷の生成ができる。さらに、水の中に含まれ最終的に表面に析出する不純物を回動軸方向に誘導できる。
【０１１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１の発明に、給水後、製氷皿の温度が所定値以下となった場合、追加給水を行うことにより、万が一異常過冷却が発生した時、新たに給水することで異常過冷却により生じた不透明な氷を融かして比較的透明度の高い氷を生成することができる。
【０１１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１の発明に、製氷完了前に製氷皿を回転反動させ、凍結してない水を下方に落下させることにより、製氷皿を揺動させることによる脱気作用及び脱不純物作用で残存空気や不純物が濃縮される最終凍結水を排除し、透明度の高い氷の生成が可能になる。
【０１１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１の発明にさらに、給水時には、製氷皿が水平方向に対し所定角度傾いた状態で静止するよう設置されていることにより、複数回に分けて給水される少量の水に対して、揺動軸方向の各凹部への給水性を高めることができる。
【０１１７】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明に加えて、給水管は所定角度傾いた状態の製氷皿の下方列側に位置することにより、下方列に位置する揺動軸方向の各凹部への給水性を高めることができる。
【０１１８】
また、請求項１１に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、製氷皿の回動軸方向で、給水する製氷皿の凹部裏面部に断熱材を備えたことにより、残存空気や不純物を各凹部の回転軸側に集めることができる。
【０１１９】
また、請求項１２に記載の発明は、複数の凹部を有する製氷皿を各々区画する仕切部で、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部の上面に窪み部を形成したことにより、水の中に含まれる不純物を窪み部に閉じ込めることができる。
【０１２０】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明に加えて、窪み部に保有できる水量と凹部に保有される水量が所定の関係であることにより、水の中に含まれる不純物の大半を窪み部に閉じ込めることができる。
【０１２１】
また、請求項１４に記載の発明は、回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹室に区画された製氷皿と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置とからなり、前記仕切部で、回動軸方向の前記仕切部に設けられた切欠き溝上部近傍の幅と前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さが所定の関係ことにより、透明度の高い氷を生成できる。
【０１２２】
さらに、切欠き溝上部が最終凍結部となることにより、表面に析出する不純物の一部を切欠き溝内の上部に閉じ込めることができる。
【０１２３】
また、請求項１５に記載の発明は、回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿で、回動軸方向の仕切部で各凹部毎に複数の切欠き溝を設けたことにより、透明度の高い氷を生成できる。
【０１２４】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明に加えて、複数設けられた切欠き溝が、前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さの中心に対し均等に配置されていることにより、回動軸方向に斑のない透明度の高い氷が生成できる。
【０１２５】
また、請求項１７に記載の発明は、回動軸方向の前記仕切部に設けられた前記切欠き溝の内部に、前記切欠き溝の回動軸方向中心に向かって複数の突起を設けたことにより、透明度の高い氷と不純物などが混入した氷とを分離して離氷させることができる。
【０１２６】
また、請求項１８に記載の発明は、貯氷箱の下面近傍にメッシュ構造のプレートを具備したものであり氷を分離保存できる。
【０１２７】
また、請求項１９に記載の発明は、断熱材の製氷皿側表面に輻射を促進する材料を用いたことにより、加熱装置の小容量化が可能になり、省電力化が可能になる。
【０１２８】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の発明に加えて、製氷皿の一部を黒色としたことにより、さらに、省電力化が可能になる。
【０１２９】
また、請求項２１に記載の発明は、切欠き溝を備えた仕切部により複数の凹部に区画された製氷皿に水を給水する工程と、前記製氷皿の下部から上部に向けて製氷を進行させる工程と、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部の水を前記切欠き溝に集める工程と、離氷時に前記最終凍結部の水が凍結した氷と前記凹部内で製氷された氷とを離氷動作によって分離する工程とよりなる透明氷の製造方法であり、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部の氷が離氷時に本体の氷から分離され、透明度が高く不純物の少ないおいしい氷のみを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製氷装置の実施の形態１の側面図
【図２】同実施の形態の製氷装置の正面図
【図３】同実施の形態の製氷装置の平面図
【図４】同実施の形態の製氷装置の側面図
【図５】同実施の形態の製氷動作を示すフローチャート
【図６】同実施の形態の製氷皿の平面拡大図
【図７】同実施の形態の製氷皿の断面拡大図
【図８】同実施の形態の製氷皿温度と過冷却の特性図
【図９】同実施の形態の製氷皿の断面図
【図１０】同実施の形態の給水膜と過冷却の特性図
【図１１】同実施の形態の製氷皿の揺動と不純物の析出量の特性図
【図１２】同実施の形態の製氷皿の揺動と氷の透明度の特性図
【図１３】同実施の形態の製氷皿の動作説明図
【図１４】同実施の形態の離氷動作説明図
【図１５】同実施の形態の貯氷箱の側面図
【図１６】従来の冷蔵庫の断面図
【図１７】従来の自動製氷装置の製氷部の斜視図
【符号の説明】
２５ 自動製氷装置
３０ 製氷皿
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ 凹部
３１ 駆動装置
３１ａ 回動軸
３２ 貯氷箱
３３ 給水管
３４ 断熱材
３７ プレート
３９、４１ 仕切部
４０、４２ 切欠き溝
４２ｂ、４２ｃ 突起
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷蔵庫等に備えて無味無臭で比較的透明な氷を自動的に作るようにした製氷装置および製氷方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より家庭用の冷蔵庫等においては、給水管から供給された水を製氷皿に貯留して製氷し、製氷後に駆動装置により製氷皿を回動反転して離氷する自動製氷装置が普及している。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷装置について説明する。
【０００４】
図１６は従来の冷蔵庫の断面図である。
【０００５】
図１７は従来の自動製氷装置の製氷部の斜視図である。
【０００６】
図１６、図１７において、１は冷蔵庫本体で外箱２、内箱３及び外箱２との内箱３間に充填された断熱材４により構成されている。５は冷蔵庫本体１の内部を上下に区画する区画壁であり、上部に冷凍室６、下部に冷蔵室７を区画形成している。８は冷凍室６の背面に備えた冷凍サイクルの冷却器であり、９は冷却器８で冷却した冷気を冷凍室６及び冷蔵室７内に強制送風するための送風機である。
【０００７】
次に１０は冷凍室６ないに備えた自動製氷装置であり、モ−タ及び減速ギヤ部（図示せず）などを内臓した駆動装置１１、中央部に支持軸１２を連結固定した製氷皿１３、駆動装置１１に製氷皿１３を軸支させるためのフレ−ム１４等により構成される。
【０００８】
尚、１５は製氷皿１３を歪変形させて離氷を行わせるためにフレ−ム１４の一部に設けたストッパ−であり、１６はストッパ−１５に当接するように製氷皿１３に上に取り付けた当て板である。１７は自動製氷装置１０の下方に備えた貯氷箱である。１８は製氷用の水を貯水するための給水タンクであり、冷蔵室７内の一画に着脱自在に備えられる。
【０００９】
１９は給水タンク１８の給水口であり、弁２０によって開閉される。２１は給水タンク１８の給水口１９の下方に設けた水浮皿であり、給水口１９を下向きにして給水タンク１８をセットすると、弁２０が押し上げられて給水口１９が開口されるよう構成されている。
【００１０】
２２は水受皿２１内に受けた水を揚水するための給水ポンプであり、２３は給水ポンプ２２に連結して、そのその出口を自動製氷装置１０の製氷皿１３に臨ませるように配設した給水管である。
【００１１】
この従来の自動製氷装置１０について動作を説明する。使用者によって水を満たされた給水タンク１８が所定の位置にセットされると、弁２０が押し上げられて給水口１９が開口して水受皿２１に水が満たされる。その後、満たされた水は給水ポンプ２２によって揚水され、給水管２３を介して製氷さら１３内に注水される。こうして製氷皿１３内に所定量満たされた水は冷凍室６内での冷却作用によって氷結され、氷が生成される。
【００１２】
そして、製氷が完了すると駆動装置１１の回動作用によって製氷皿１３が支持軸１２を中心として回動反転し、ストッパ−１５に当て板１６が当接することによって製氷皿１３が捻られ歪み変形を生じて製氷皿１３内の氷が離氷される。離氷された氷は貯氷箱１７内に落下して貯氷され、離氷作用の終了した製氷皿１３は再び駆動装置１１による逆回転作用によって元の位置に復帰する。
【００１３】
以後この動作を給水タンク１８の水を使いきるまで繰り返して自動的に製氷、貯氷を行うものである。
【００１４】
上記の自動製氷装置では、製氷皿が冷気により下側からも上側からも冷却されるため、製氷皿に貯留された水は、全面からほぼ均等に凍るようになる。このため水中の気体成分が逃げることができず、気泡中に冷蔵庫の臭気が閉じ込められ変な味や臭いのする中央部が白濁した不透明な氷となる。
【００１５】
従って、ウィスキ−の水割りやジュ−スなどの飲料用をはじめとして官能的に適した氷にならない。そこで最近、透明自動製氷装置として特開平３−１５８６６８号公報記載のように製氷皿の上面を加熱し下面より冷却し凍結させ、さらに製氷皿に振動を加えることにより比較的透明で無味無臭の氷を作る自動製氷装置が考案されている。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の透明な氷を作る自動製氷装置は、気泡は逃げても給水された水の中に含まれるミネラルや珪素イオンが酸化物となり氷上層面に析出され、飲料液等に投入されたとき酸化物が白い粉となり氷から不溶物として排出されるため飲用する場合気分を害することとなり官能的に適した氷にならないという欠点があった。
【００１７】
本発明は従来の課題を解決するもので、無味無臭で比較的透明度が高い氷を生成でき、さらには水の中の不純物の析出を抑制し官能的に適した氷を生成可能な自動製氷装置を提供することを目的とする。
【００１８】
また、上記従来の透明な氷を作る自動製氷装置は、冷却面を製氷皿の底面のみの１面冷却に限りなく近づけることで比較的透明度が高い氷を生成しており、製氷時間が通常の製氷に比べて非常に長く製氷能力の面で劣っていた。
【００１９】
本発明は従来の課題を解決するもので、製氷時間を大幅に短縮して比較的透明な氷を生成可能な自動製氷装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、製氷皿に複数回に分けて水を給水する給水管を備え、製氷完了後、駆動装置により製氷皿を反転離氷し、離氷後前記製氷皿に給水動作を行う冷蔵庫の自動製氷装置において、前記給水管による給水は製氷皿の水が完全に凍結する前に間欠的に給水されるもので、各給水を完全に凍結させた場合に生じる層状のスジの発生を防止するという作用を有する。
【００２１】
また、請求項２に記載の発明は、製氷完了後、駆動装置により製氷皿を反転離氷し、離氷後前記製氷皿に給水動作を行う冷蔵庫の自動製氷装置において、給水管により前記製氷皿の１ヶ所に複数回に分けて給水する給水動作と、給水間で前記製氷皿を揺動させて製氷皿の全体に水を行渡らせる揺動動作とを有し、最終給水後の揺動動作中、離氷温度になれば離氷を行うことで、前記各個室に円滑に給水するという作用を有する。
【００２２】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、２回目以降の給水は１回目の給水後、製氷状態を検知する製氷室センサーにかかわらず所定時間経過後給水されるものであり、１回目の給水による凹部内の水が凍結する前に２回目の給水を時間で制御するものである。
【００２３】
請求項４に記載の発明は、請求項１に記載の発明において製氷皿内に複数回に分けて行われる給水の内、一回当たりの給水により形成される水膜厚みを約１０ｍｍ以下とすることで、製氷皿の下面側から凍結するときに上面に向かって浮き上がる気泡にかかる圧力を低減できるという作用を有する。
【００２４】
また、請求項５に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、前記製氷皿を揺動させることで得られる脱気作用及び脱不純物作用を断続的もしくは周期的に行うもので、これにより凍結時に空気が氷の内部に閉じこめられることがなく水面から放出することができる。
【００２５】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１に記載の発明にさらに製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、回動軸に面する側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面としたものであり、最終凍結部を製氷皿の回動軸側に向けることで、不純物を回動軸付近に集めることができる。
【００２６】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１記載の発明にさらに、給水後、製氷皿の温度が所定値以下となった場合、追加給水を行うことで、異常過冷却の発生を検知し、異常過冷却により生じた不透明氷を追加給水の熱量で溶かすという作用を有する。
【００２７】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１記載の発明にさらに、製氷完了前に前記製氷皿を回転反動させ、凍結してない水を下方へ落下させることで、不純物が濃縮している水を排出するという作用を有する。
【００２８】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１記載の発明にさらに、給水管による給水時には、製氷皿が水平方向に対し所定角度傾いた状態で静止するよう設置されていることで、給水された水が製氷皿の下方列に位置する凹部に優先的に充填されるという作用を有する。
【００２９】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９記載の発明にさらに、製氷皿上部に配置された給水管が、所定角度傾いた状態の前記製氷皿の下方列側に位置することで、下方列に位置する凹部に給水されるという作用を有する。
【００３０】
また、請求項１１に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、製氷皿の回動軸方向で、給水する製氷皿の凹部裏面部に断熱材を備えたものであり、回動軸方向の一側面を非冷却面にするという作用を有する。
【００３１】
また、請求項１２に記載の発明は、複数の凹部を有する製氷皿を各々区画する仕切部で、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部の上面に窪み部を形成したもので、不純物が濃縮している水を前期窪み部内で凍結させるという作用を有する。
【００３２】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２記載の発明にさらに、製氷皿を複数の凹部に区画する仕切部で、回動軸方向の仕切部の上面に形成された窪み部に保有できる水量と回動方向に位置する凹部に保有される水量が所定の関係であるものであり、不純物が濃縮している水の大半を前記窪み部内で凍結させるという作用を有する。
【００３３】
また、請求項１４に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹室に区画された製氷皿と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置とからなり、前記仕切部で、回動軸方向の前記仕切部に設けられた切欠き溝上部近傍の幅と前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さが所定の関係であるもので、回動方向に位置する前記凹部間の水の移動が製氷完了寸前まで維持できるという作用を有する。
【００３４】
また、請求項１５に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿を備え、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部で各凹部毎に複数の切欠き溝を設けたものであり、回動方向に位置する前記凹部間の水の移動が製氷完了寸前まで維持できるという作用を有する。
【００３５】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５記載の発明に、製氷皿を複数の凹部に区画する仕切部で、回動軸方向の仕切部に各凹部毎に複数設けられた切欠き溝が、前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さの中心に対し均等に配置されているもので、回動方向に位置する前記凹部間の水の移動が製氷完了寸前まで維持できるという作用を有する。
【００３６】
また、請求項１７に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿を備え、前記製氷皿の回動軸方向の前記仕切部に設けられた前記切欠き溝の内部に、前記切欠き溝の回動軸方向中心に向かって複数の突起を設けたもので、前記切欠き溝内で生成される氷を前記凹部間内で生成される氷から分離するという作用を有する。
【００３７】
また、請求項１８に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿と、前記製氷皿の下部に氷を貯氷する貯氷箱を備えた自動製氷装置において、貯氷箱の下面近傍にメッシュ構造のプレートを具備したもので、氷の形もしくは氷の大きさにより分別するという作用を有する。
【００３８】
また、請求項１９に記載の発明は、駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝有する仕切部により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿と、前記製氷皿の回動を妨げないように製氷皿の上面を覆う断熱材と、前記製氷皿に複数回に分けて水を供給する給水管と、前記製氷皿での製氷中に前記製氷皿上部と前記断熱材で覆われた空間の空気を加熱する加熱装置と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置からなり、前記断熱材の前記製氷皿側表面に輻射を促進する材料を用いたものであり、輻射効果により前記製氷皿の一部を加熱するという作用を有する。
【００３９】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１９記載の発明にさらに、加熱装置に対向する製氷皿の一部を黒色としたことで、前記製氷皿の一部が受ける輻射効果を促進するという作用を有する。
【００４０】
また、請求項２１に記載の発明は、切欠き溝を備えた仕切部により複数の凹部に区画された製氷皿に水を給水する工程と、前記製氷皿の下部から上部に向けて製氷を進行させる工程と、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部の水を前記切欠き溝に集める工程と、離氷時に前記最終凍結部の水が凍結した氷と前記凹部内で製氷された氷とを離氷動作によって分離する工程とよりなる透明氷の製造方法であり、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部を製氷皿の氷同士を繋ぐ連結部に集めて離氷時に前記氷から分離して透明度が高く不純物の少ない氷のみを利用することができるという作用を有する。
【００４１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による透明氷の製氷装置および製氷方法の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。尚、自動製氷装置の冷蔵庫への取付構造は従来例と同じであり、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。
【００４２】
（実施の形態１）
図１は本発明による実施の形態１の製氷装置の側面図である。図２は製氷装置の正面図である。
【００４３】
自動製氷装置２５の構成を説明する。冷蔵室２６には給水タンク２７と給水ポンプ２８（例えばギヤポンプ）が配置されている。そして冷蔵室２６の下部には製氷室２９があり、製氷皿３０を支持し、製氷時や離氷時に駆動する駆動装置３１が備えられている。回動軸３１ａは駆動装置３１の駆動により連動し、製氷皿３０を正転または逆転動作させる。また製氷皿３０の下部には貯氷箱３２が配置されている。
【００４４】
また給水タンク２７と製氷皿３０間は給水ポンプ２８を経由して給水パイプ３３で接続されている。また製氷皿３０の上面は断熱材３４でドーム状に覆われている。
【００４５】
図２より製氷皿３０の両側部は断熱材３５で覆われ、また製氷皿３０下面で、氷を製造するための凹部３０ａと３０ｂの間で回転軸３１ａ方向に向かって製氷皿３０に断熱材３６で覆われている。
【００４６】
また貯氷箱３２の底面から約２０ｍｍ隔てた高さにはメッシュ構造のプレート３７が設置されている。断熱材３４の内面には加熱装置３８が取付けられ、ここで加熱装置３８の熱を受けこれを熱伝導で断熱材３４の下面全体に拡散し、さらに製氷皿３０の上部を輻射効果を利用して加熱するためにアルミ製の薄いプレート３８ａを加熱装置３８に密着させて断熱材３４の内面全域に取付けている。
【００４７】
図３は製氷皿と駆動装置の平面図、図４は側面図である。
【００４８】
図３より製氷皿３０には複数の製氷凹部が形成され駆動装置３１の一番遠い位置に凹部３０ａ、３０ｂを配置し、順番に３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、・・・３０ｉ、３０ｊの１０個の製氷凹部を備えている。
【００４９】
凹部３０ｇ上部には給水パイプ３３の給水ポイントがある。製氷皿３０の回動方向Ｃに形成された製氷凹部を仕切る仕切部３９には切欠き溝４０を備えている。
【００５０】
また製氷凹部を両側２つに区画する回動軸方向Ｄの仕切部４１にも切欠き溝４２が形成されている。また製氷皿３０の下面には製氷温度を検出する製氷室センサー４３が備えられている。
【００５１】
製氷皿３０は給水工程前において逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態で設置されている。一方、給水管パイプ３３は傾いて設置された製氷皿３０の下方列に位置する製氷区画に給水するように配置した。
【００５２】
次に、製氷皿３０に形成された切欠き溝４０及び４２の深さは、複数回に分けて行われる給水が全凹部に行き渡るように十分な深さとした。さらに回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１の１凹部間の長さ４１ａと、仕切部４１に形成された切欠き溝４２の上部近傍の幅４２ａの関係は（数１）で与えられる。
【００５３】
【数１】
さらに仕切部４１の頂上部４１ｂは最終的に生成される氷の表面近傍に位置し、頂上部４１ｂには窪み部４１ｃが形成されており、この窪み部４１ｃに保有できる水量と回動方向Ｃに位置する２つの個室に保有される水量の関係は（数２）で与えられる。
【００５５】
【数２】
さらに切欠き溝４２内部には２つの突起４２ｂ、４２ｃが切欠き溝４２の回動軸方向Ｃ中央に向かって突き出るように形成されている。
【００５７】
図５のフローチャートで透明氷を生成する時の機構プロセスを説明すると、ステップ１００の給水工程で使用者によって給水タンク２７が所定位置にセットされると給水タンク２７内の水は給水ポンプ２８が一定時間作動し、給水パイプ３３を通って製氷皿３０に所定量給水される。
【００５８】
この給水工程で、図２の逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態において、図３のように回動可能に設置されている製氷皿３０の下方列に位置する凹部３０ｇに、第１回目の給水が行われ、水は仕切部３９の切欠き溝４０を通り下方列側に位置する凹部３０ａ、３０ｃ、３０ｅ、３０ｇ、３０ｉに満たされる。そして次に回動軸方向Ｄの複数の切欠き溝４２を通って凹部３０ｂ、３０ｄ、３０ｆ、３０ｈ、３０ｊに満たされる。
【００５９】
この時、給水量は製氷皿３０が水平状態において水膜厚みが約８ｍｍ程度となるように設定している。
【００６０】
製氷工程では上記動作によって１回目の給水が行われた後、ステップ１０１で加熱装置３８をＯＮする。そしてステップ１０２で駆動装置３１内のモータを駆動して揺動を開始する。これによりまず製氷皿３０は正転方向Ａに１０°回動し、その状態で約３秒停止してその後、ステップ１０３で逆転方向Ｂに−１０°回動し、その状態で約３秒停止する。この一連の動作を一定時間繰り返す。
【００６１】
そして、製氷皿３０を水平状態に保持して駆動装置３１を停止する。加熱装置３８は通電したままで、１回目の給水から所定時間経過後、ステップ１０７で２回目の給水工程に入る。
【００６２】
この所定時間とは、２回目の給水工程前、製氷皿３０の各凹部に給水されている水は凍結しておらず、０℃以上を保持している状態の時間である。
【００６３】
ステップ１０７の後、２回目の製氷工程は、給水後ステップ１１０で製氷室センサー４３による検知温度が所定温度（実施例では−９．５℃）以下になるまで駆動装置３１の正回転、逆回転を繰り返す。所定温度以下になればステップ１１１で駆動装置３１を停止し製氷皿３０を揺動させることを停止する。
【００６４】
そしてステップ１１２で加熱装置３８をＯＦＦして製氷室センサー４３による検知温度が−１３．５℃以下になればステップ１１４で駆動装置３１を駆動し氷の離氷を行う。
【００６５】
ここで、従来の製氷方式では壁面に最初にできる氷の結晶を核として順次氷が壁面に沿って成長して行くが、一般に製氷皿３０を揺動させながら透明製氷を行う場合には各凹部内の水が攪拌されることから本来壁面に最初にできる氷の結晶が生成されず、水全体の温度が低下してある温度に達すると水全体もしくは表面が瞬間的に凍結する異常過冷却を起こし、白濁やスジのある不透明な氷ができる。
【００６６】
図８は製氷皿３０上部空気温度Ｔ２と異常過冷却の発生頻度との関係を表した特性図であり、Ｔ２の低下に伴い発生頻度が低下することがわかる。実験によればＴ２が約−８度以下であれば、図９に示すように上部空気及び壁面により冷却され、さらに揺動による水の動きの少ない製氷皿３０内壁の上部面４４の位置に最初に氷が形成され、この氷を核として以降順次壁面に沿って氷が成長して行く。
【００６７】
また、図１０は水平状態における水膜厚みｈと異常過冷却の発生頻度との関係を表した特性図であり、水膜厚みが大きくなると異常過冷却の発生頻度が高くなることがわかり、実験においては水膜厚みが１０ｍｍ程度を越すと異常過冷却の発生頻度が除所に高くなることが確認された。
【００６８】
よって本実施例では一回の給水量で形成される水膜厚みを約８ｍｍ程度とした。また、水膜厚みｈを薄くした方が、凍結部にかかる水頭分の圧力が減少することから、脱気作用が促進されることもわかる。
【００６９】
ステップ１０２において、ステップ１０１による加熱装置３８をＯＮすることで製氷皿３０の上部温度Ｔ２は序々に上昇するが、揺動開始直後のＴ２は約−１８℃であり、水面の移動量の小さな壁面近傍４４から凍結を開始し、続いて断熱材３４により揺動軸側面を除く３つの側面と底面と上部空気面を併せた５面を冷却面として壁面に沿って氷は成長する。
【００７０】
その後Ｔ２の温度上昇に伴い、上部空気面からの冷却は次第に弱くなり、Ｔ２が約−４℃に達すると３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として壁面に沿って氷は成長する。
【００７１】
ここで、図１１は揺動の連続性と氷の表面への不純物の析出量比との関係を表している。図１２は揺動の連続性と析出部を除く氷の透明度比との関係を表している。図１１において製氷時間内に占める揺動時間の割合が８０％程度までの析出量の増加は微小であるが、８０％程度を超えると急激に増加することがわかる。次に図１２において製氷時間内に占める揺動時間の割合が１０％程度以上では比較的高い透明度を維持できるが、１０％未満では急激に透明度が低下することがわかる。
【００７２】
以上のことから、製氷時間内に占める揺動時間の割合は約１０％から８０％程度とするのが良いと考えられ、本実施例ではこの値を３０％程度としている。
【００７３】
ステップ１０７で二回目の給水動作が行われ、一回目の給水時と同様に、逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態で回動可能に設置されている製氷皿３０の下方列に位置する製氷区画の内の凹部に給水され、給水量は一回目の給水量と同一量とした。
【００７４】
ただし、製氷皿の温度を温度センサ４３で測定し、一回目の給水後所定時間経過後のこの値が所定値以下となった場合は、所定回数の揺動を完了していなくても、製氷皿３０が初期状態に復帰した状態で二回目の給水を行う。
【００７５】
ステップ１０８，１０９で所定時間を経過した後に揺動を開始するが、図１３を用いてこの２回目の製氷皿３０の動作を説明する。
【００７６】
まず正転方向Ａに１０°回動し、その状態で約３秒停止し、その後逆転方向Ｂに−１０°回動し、その状態で約３秒停止する。この一連の動作を製氷完了まで繰り返し、回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１に形成された切欠き溝４２を通り回動方向Ｃに水が行き来することりよる脱気作用で残存空気は氷壁面から剥離、上昇して水面から放出される。
【００７７】
この時、一回目給水後にＯＮ状態となった加熱手段３８により製氷皿３０上部空気温度Ｔ２は約−４℃に達しており表面凍結は起こらない。これにより断熱材３４により揺動軸側側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として壁面に沿って氷は成長する。これにより比較的短時間での製氷が可能であり、また、不透明になり易い最終凍結部を切欠き溝４２方向に誘導することができる。
【００７８】
ここで、加熱手段３８に密着され加熱手段３８と共に断熱材３４の内面全域に伝熱促進部材３８ａを貼り付けたことで加熱手段３８が小容量であっても製氷皿３０上部空気温度Ｔ２を−４℃程度まで加熱することができる。さらに伝熱促進部材３８ａとしてアルミ等を使用することで、輻射の効果が得られ製氷皿３０の上部自身を加熱することができる。
【００７９】
さらに製氷皿３０の回動方向Ｄ両側上部近傍を断熱材３４で覆ったことで、製氷の最終段階における非凍結部にある水の回動方向移動距離Ｌ１を大きくすることができ、製氷の終了直前まで揺動による脱気及び脱不純物効果が十分に得られる。
【００８０】
この時、回動軸方向Ｄに配列された切欠き溝４２の上部近傍の幅４２ａと仕切部４１の凹部１個当りの長さ４１ａが（数１）の関係であることから、製氷の最終段階まで溝が凍りつくことなく、切欠き溝４２を通り回動方向Ｃに水が行き来することによる脱気及び脱不純物効果が得られる。
【００８１】
さらに切欠き溝４２上部が最終凍結部となることから、水の中に含まれ表面に析出する不純物の一部を切欠き溝４２内の上部に閉じ込めることができる。
【００８２】
また、仕切部４１の頂上部４１ｂが最終的に生成される氷の表面近傍に位置することから、揺動時に仕切部４１の頂上部４１ｂを乗り越えて回動方向Ｃに水が行き来して脱気及び脱不純物効果が得られる。さらに仕切部４１の頂上部４１ｂに窪み部４１ｃを形成することで、二回目給水以降は微量の水が窪み部４１ｃに滞留し揺動毎に水が入れ替わる。この時、揺動効果により窪み部４１ｃ内の水は製氷終了直前まで凍結しない。さらに窪み部４１ｃに保有できる水量と個室に保有される水量は（数２）の関係であるから、水の中に含まれて最終的に表面に析出する不純物の大半を窪み部４１ｃに閉じ込めることができる。
【００８３】
また図１４はステップ１１５の離氷時の動作図である。
【００８４】
温度センサ４３の温度が−１３．５℃まで低下した段階で製氷完了とし、製氷皿３０の角度を初期状態に戻した状態で製氷完了とする。次に離氷工程は駆動装置３１が正転して所定角度回転した時点で製氷皿３０に捻りが加えられ、生成された氷が離氷して貯氷箱３２に蓄えられる。
【００８５】
この時、窪み部４１ｃ内で凍結した氷４５ａは凹部で生成された氷４５と分離されて製氷皿３０から離氷する。また、仕切部４１の各凹部毎に形成された切欠き溝４２内に生成された氷４５ｂも突起４２ｂ及び４２ｃにより個室で生成された氷４５と分離されて製氷皿３０から離氷される。これにより水分中に含まれる不純物が濃縮して凍結した切欠き溝４２内上部及び窪み部４１ｃ内の氷４５ａ、４５ｂが屑氷として製氷皿３０の各凹部で生成された氷４５と分離される。
【００８６】
図１５のように貯氷箱３２に落下した氷４５，４５ａ、４５ｂは貯氷箱３２の下部に設けられたメッシュ構造のプレート３７により、ふるいにかけられ、メッシュを通過して屑氷４５ａ、４５ｂはプレート３７下部に蓄えられ、氷４５はプレート３７上部に蓄えられる。一方、製氷皿３０は離氷後逆転方向Ｂに回動し初期状態に復帰する。
【００８７】
以上のように本実施の形態の自動製氷装置２５は、回転可能に軸支され上面が開口し、内部が複数個の凹部に区画された製氷皿３０と、製氷皿３０の回動を妨げないように製氷皿３０の上面を覆う断熱材３４と、製氷皿３０に複数回に分けて水を供給する給水パイプ３３と、製氷中に製氷皿３０上部と断熱材３４で覆われた空間の空気を加熱する加熱装置３８と、製氷皿３０での製氷終了後に製氷皿３０を上下反転させて離氷させる駆動装置３１とからなり、製氷皿３０内に複数回に分けて行われる給水を凹部内の水が完全に凍結する前に追加給水することで、層状氷の生成の防止ができる。
【００８８】
さらに一回当りの給水を凹部内における水膜厚みｈを約８ｍｍ程度となるようにしたことで、異常過冷却を防止でき、また脱気効果を促進できる。
【００８９】
さらに製氷時間内に占める揺動時間の割合を３０％程度としたことで比較的透明でかつ氷の表面に析出する不純物の析出量を抑制することができる。
【００９０】
なお、本実施の形態において脱気及び脱不純物行為を軸揺動としたが、上下振動、水平振動についてもこれらを断続的もしくは周期的に行うことで氷の表面に析出する不純物の析出量を抑制し、かつ比較的透明度の高い氷を生成することができる。
【００９１】
さらに製氷皿３０の上部温度Ｔ２を製氷開始時及び直後は約−１８℃とすることで、揺動による水の動きの最も少ない製氷皿３０の内壁上部近傍４４の位置に最初に氷が形成されて異常過冷却を防止できる。
【００９２】
さらに、製氷皿３０の上部温度Ｔ２を製氷途中から約−４℃以上とすることで、表面凍結を防止することができる。
【００９３】
さらに、加熱装置３８に密着され加熱装置３８と共に断熱材３４の内面全域に伝熱促進部材３８ａを貼り付けたことで、加熱装置３８が小容量でも製氷皿３０上部空気温度Ｔ２を第２温度帯まで加熱することができる。
【００９４】
さらに伝熱促進部材３８ａとしてアルミ等を使用することで、輻射の効果が得られ製氷皿３０の上部自身を加熱することができ、加熱装置３８が小容量化が実現できる
なお、製氷皿３０のフレーム上部や仕切部３９、４１の上部を黒色とすることで輻射の効果が増し、加熱装置３８の小容量化が実現できる。
【００９５】
さらに逆転方向Ｂに３〜１０°傾いた状態の製氷皿３０の下方列に位置する製氷区画の内の凹部３０ｇに給水することで、分割給水された小量の水を製氷皿３０の下方列に位置する複数の個室に確実に分散させることができる。
【００９６】
さらに、製氷皿３０の下方列に位置する複数の凹部の水を製氷皿３０を揺動させることにより全凹部に分散させることができる。
【００９７】
さらに製氷皿３０の回動軸方向Ｄに配置された仕切部４１の下面側の隙間全体を断熱材３４で覆ったことで、揺動軸側側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として使用することから、比較的不透明になり易い最終凍結部を揺動軸方向に誘導することができ、氷の大半を比較的透明にできる。また、揺動軸側側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として使用することから、比較的短時間での透明製氷が実現できる。
【００９８】
さらに製氷皿３０の回動方向Ｃ両側上部近傍を断熱材３４で覆ったことで、製氷の最終段階における非凍結水の回動方向移動距離Ｌ１を大きくすることができ、製氷の終了直前まで揺動による脱気及び脱不純物効果が十分に得らる。
【００９９】
さらに製氷皿３０の回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１に形成された切欠き溝４２の上部近傍の幅４２ａと仕切部４１の１凹部当りの長さ４１ａが（数１）の関係であることから、製氷の最終段階まで切欠き溝４２が凍結することなく、切欠き溝４２を通り回動方向Ｃに水が行き来して脱気及び脱不純物効果が得られる。
【０１００】
また、切欠き溝４２上部が最終凍結部となることから、水の中に含まれ表面に析出する不純物の一部を切欠き溝４２内の上部に閉じ込めることができる。
【０１０１】
なお、本実施の形態において製氷皿３０の回動軸方向Ｄに配列された仕切部４１に形成された切欠き溝４２は各凹部毎に一個であったが、複数の切欠き溝４２を各凹部毎に形成してもよい。複数の切欠き溝４２を各凹部毎に形成することで、回動方向Ｃに水が行き来する水量が増加してより大きな脱気及び脱不純物効果が得られ。また、複数の切欠き溝４２を凹部毎に形成する場合、複数の切欠き溝４２を凹部の回動軸方向長さ４１ａの中心に対して均等に配置することで、回動軸方向Ｄに斑のない比較的透明な氷が生成できる。
【０１０２】
さらに仕切部４１の頂上部４１ｂが最終的に生成される氷の表面近傍に位置することから、特に製氷完了直前において揺動時に仕切部４１の頂上部４１ｂを乗り越えて回動方向Ｃに水が行き来しすることから、より大きな脱気及び脱不純物効果が得られ、さらに仕切部４１の頂上部４１ｂに窪み部４１ｃを形成したことで、水の中に含まれ最終的に表面に析出する不純物を窪み部４１ｃに閉じ込めることができる。
【０１０３】
また、離氷時には捻りによる製氷皿３０の変形により、窪み部４１ｃ内で凍結した氷４５ａは各凹部で生成された商品価値のある氷４５と分離されて製氷皿３０から屑氷として離氷する。
【０１０４】
なお、本実施の形態では不純物を多く含む最終凍結部を個室で生成された商品価値のある氷４５と分離させることで高い透明度を得ようとしたが、製氷が完了する前に製氷皿３０を正転方向Ａに回転させ、離氷することで、不純物を多く含む最終凍結部の水を排水することでも同様の透明度を得られる。
【０１０５】
さらに仕切部４１の頂上部４１ｂに形成した窪み部４１ｃに保有できる水量と凹部に保有される水量は（数２）の関係であるから、水の中に含まれ最終的に表面に析出する不純物の大半を窪み部４１ｃに閉じ込めることができる。
さらに切欠き溝４２内に突起４２ｂ及び４２ｃ形成したことで、切欠き溝４２内で凍結した氷４５ｂは凹部で生成された商品価値のある氷４５と分離されて製氷皿３０から屑氷として離氷する。
【０１０６】
さらに貯氷箱３２下部近傍にメッシュ構造のプレート３７を設けたことで、凹部で生成された氷４５と屑氷４５ａおよび４５ｂを分離保存できる。
【０１０７】
なお、本実施例では分離保存手段としてメッシュ構造のプレート３７を貯氷箱下部近傍に設けたが、貯氷箱３７下部を連続した山形形状としても生成された氷４５と屑氷４５ａおよび４５ｂを分離保存できる。
【０１０８】
【発明の効果】
以上説明したように請求項１に記載の発明は、個室内の水が完全に凍結していない状態で順次給水を行うことにより、層状の不透明氷の生成を防止し、比較的透明度の高い氷の生成が可能になる。
【０１０９】
また、請求項２に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行うことで、一箇所の凹部に複数回に分けて給水された水を全個室に行き渡らせることができる。
【０１１０】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１の発明でさらに、２回目以降の間欠給水は１回目の給水後、所定時間経過後給水されるものであり、１回目の給水による水面凍結前の給水制御を確保することができる。
【０１１１】
また、請求項４に記載の発明は、製氷皿内に複数回に分けて行われる給水の内、一回当たりの給水により各個室に形成される水膜厚みが所定値以下とすることにより、異常過冷却の発生を防止して比較的透明度の高い氷が生成できる。さらに、脱気効果を促進でき、透明度を向上させることができる。
【０１１２】
また、請求項５に記載の発明は、製氷皿を揺動させることで得られる脱気作用や脱不純物作用を断続的もしくは周期的に行うことにより、比較的高い透明度を保持して氷の表面に析出する不純物の析出量を抑制できる。さらに、揺動にかかる電力を低減することができる。さらに、揺動による騒音や振動を低減することができる。さらに、駆動装置の寿命を向上させることができる。
【０１１３】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１の発明に回動軸に面する側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面として使用し、氷を回動軸に向けて成長させることにより、比較的短時間で透明度の高い氷の生成ができる。さらに、水の中に含まれ最終的に表面に析出する不純物を回動軸方向に誘導できる。
【０１１４】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１の発明に、給水後、製氷皿の温度が所定値以下となった場合、追加給水を行うことにより、万が一異常過冷却が発生した時、新たに給水することで異常過冷却により生じた不透明な氷を融かして比較的透明度の高い氷を生成することができる。
【０１１５】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１の発明に、製氷完了前に製氷皿を回転反動させ、凍結してない水を下方に落下させることにより、製氷皿を揺動させることによる脱気作用及び脱不純物作用で残存空気や不純物が濃縮される最終凍結水を排除し、透明度の高い氷の生成が可能になる。
【０１１６】
また、請求項９に記載の発明は、請求項１の発明にさらに、給水時には、製氷皿が水平方向に対し所定角度傾いた状態で静止するよう設置されていることにより、複数回に分けて給水される少量の水に対して、揺動軸方向の各凹部への給水性を高めることができる。
【０１１７】
また、請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明に加えて、給水管は所定角度傾いた状態の製氷皿の下方列側に位置することにより、下方列に位置する揺動軸方向の各凹部への給水性を高めることができる。
【０１１８】
また、請求項１１に記載の発明は、製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、製氷皿の回動軸方向で、給水する製氷皿の凹部裏面部に断熱材を備えたことにより、残存空気や不純物を各凹部の回転軸側に集めることができる。
【０１１９】
また、請求項１２に記載の発明は、複数の凹部を有する製氷皿を各々区画する仕切部で、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部の上面に窪み部を形成したことにより、水の中に含まれる不純物を窪み部に閉じ込めることができる。
【０１２０】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１２に記載の発明に加えて、窪み部に保有できる水量と凹部に保有される水量が所定の関係であることにより、水の中に含まれる不純物の大半を窪み部に閉じ込めることができる。
【０１２１】
また、請求項１４に記載の発明は、回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹室に区画された製氷皿と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置とからなり、前記仕切部で、回動軸方向の前記仕切部に設けられた切欠き溝上部近傍の幅と前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さが所定の関係ことにより、透明度の高い氷を生成できる。
【０１２２】
さらに、切欠き溝上部が最終凍結部となることにより、表面に析出する不純物の一部を切欠き溝内の上部に閉じ込めることができる。
【０１２３】
また、請求項１５に記載の発明は、回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿で、回動軸方向の仕切部で各凹部毎に複数の切欠き溝を設けたことにより、透明度の高い氷を生成できる。
【０１２４】
また、請求項１６に記載の発明は、請求項１５に記載の発明に加えて、複数設けられた切欠き溝が、前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さの中心に対し均等に配置されていることにより、回動軸方向に斑のない透明度の高い氷が生成できる。
【０１２５】
また、請求項１７に記載の発明は、回動軸方向の前記仕切部に設けられた前記切欠き溝の内部に、前記切欠き溝の回動軸方向中心に向かって複数の突起を設けたことにより、透明度の高い氷と不純物などが混入した氷とを分離して離氷させることができる。
【０１２６】
また、請求項１８に記載の発明は、貯氷箱の下面近傍にメッシュ構造のプレートを具備したものであり氷を分離保存できる。
【０１２７】
また、請求項１９に記載の発明は、断熱材の製氷皿側表面に輻射を促進する材料を用いたことにより、加熱装置の小容量化が可能になり、省電力化が可能になる。
【０１２８】
また、請求項２０に記載の発明は、請求項１９に記載の発明に加えて、製氷皿の一部を黒色としたことにより、さらに、省電力化が可能になる。
【０１２９】
また、請求項２１に記載の発明は、切欠き溝を備えた仕切部により複数の凹部に区画された製氷皿に水を給水する工程と、前記製氷皿の下部から上部に向けて製氷を進行させる工程と、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部の水を前記切欠き溝に集める工程と、離氷時に前記最終凍結部の水が凍結した氷と前記凹部内で製氷された氷とを離氷動作によって分離する工程とよりなる透明氷の製造方法であり、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部の氷が離氷時に本体の氷から分離され、透明度が高く不純物の少ないおいしい氷のみを利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による製氷装置の実施の形態１の側面図
【図２】同実施の形態の製氷装置の正面図
【図３】同実施の形態の製氷装置の平面図
【図４】同実施の形態の製氷装置の側面図
【図５】同実施の形態の製氷動作を示すフローチャート
【図６】同実施の形態の製氷皿の平面拡大図
【図７】同実施の形態の製氷皿の断面拡大図
【図８】同実施の形態の製氷皿温度と過冷却の特性図
【図９】同実施の形態の製氷皿の断面図
【図１０】同実施の形態の給水膜と過冷却の特性図
【図１１】同実施の形態の製氷皿の揺動と不純物の析出量の特性図
【図１２】同実施の形態の製氷皿の揺動と氷の透明度の特性図
【図１３】同実施の形態の製氷皿の動作説明図
【図１４】同実施の形態の離氷動作説明図
【図１５】同実施の形態の貯氷箱の側面図
【図１６】従来の冷蔵庫の断面図
【図１７】従来の自動製氷装置の製氷部の斜視図
【符号の説明】
２５ 自動製氷装置
３０ 製氷皿
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３０ｅ、３０ｆ、３０ｇ、３０ｈ、３０ｉ、３０ｊ 凹部
３１ 駆動装置
３１ａ 回動軸
３２ 貯氷箱
３３ 給水管
３４ 断熱材
３７ プレート
３９、４１ 仕切部
４０、４２ 切欠き溝
４２ｂ、４２ｃ 突起
Claims (21)
- 製氷皿に複数回に分けて水を給水する給水管を備え、製氷完了後、駆動装置により製氷皿を反転離氷し、離氷後前記製氷皿に給水動作を行う冷蔵庫の自動製氷装置において、前記給水管による給水は製氷皿の水が完全に凍結する前に間欠的に給水されることを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 製氷完了後、駆動装置により製氷皿を反転離氷し、離氷後前記製氷皿に給水動作を行う冷蔵庫の自動製氷装置において、給水管により前記製氷皿の１ヶ所に複数回に分けて給水する給水動作と、給水間で前記製氷皿を揺動させて製氷皿の全体に水を行渡らせる揺動動作とを有し、最終給水後の揺動動作中、離氷温度になれば離氷を行うことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- ２回目以降の給水は１回目の給水後、製氷状態を検知する製氷室センサーにかかわらず所定時間経過後給水されることを特徴とする請求項１に記載の透明氷の製氷装置。
- 製氷皿内に複数回に分けて行われる給水の内、一回当たりの給水により形成される水膜厚みを約１０ｍｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載の透明氷の製氷装置。
- 製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、前記製氷皿を揺動させることで得られる脱気作用及び脱不純物作用を断続的もしくは周期的に行うことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、回動軸に面する側面を除く３つの側面と底面を併せた４面を冷却面としたことを特徴とする請求項１に記載の透明氷の製氷装置。
- 給水後、製氷皿の温度が所定値以下となった場合、追加給水を行うことを特徴とする請求項１に記載の透明氷の製氷装置。
- 製氷完了前に前記製氷皿を回転反動させ、凍結してない水を下方へ落下させることを特徴とする請求項１に記載の透明氷の製氷装置。
- 給水管による給水時には、製氷皿が水平方向に対し所定角度傾いた状態で静止するよう設置されていることを特徴とする請求項１に記載の透明氷の製氷装置。
- 製氷皿上部に配置された給水管が、所定角度傾いた状態の前記製氷皿の下方列側に位置することを特徴とする請求項９に記載の透明氷の製氷装置。
- 製氷皿を揺動させながら製氷を行う自動製氷装置において、製氷皿の回動軸方向で、給水する製氷皿の凹部裏面部に断熱材を備えたことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 複数の凹部を有する製氷皿を各々区画する仕切部で、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部の上面に窪み部を形成したことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 製氷皿を複数の凹部に区画する仕切部で、回動軸方向の仕切部の上面に形成された窪み部に保有できる水量と回動方向に位置する凹部に保有される水量が所定の関係であることを特徴とする請求項１２に記載の透明氷の製氷装置。
- 駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹室に区画された製氷皿と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置とからなり、前記仕切部で、回動軸方向の前記仕切部に設けられた切欠き溝上部近傍の幅と前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さが所定の関係であることを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿を備え、前記製氷皿の回動軸方向の仕切部で各凹部毎に複数の切欠き溝を設けたことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 製氷皿を複数の凹部に区画する仕切部で、回動軸方向の仕切部に各凹部毎に複数設けられた切欠き溝が、前記仕切部の各凹部当たりの回動軸方向長さの中心に対し均等に配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の透明氷の製氷装置。
- 駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数の凹部に区画された製氷皿を備え、前記製氷皿の回動軸方向の前記仕切部に設けられた前記切欠き溝の内部に、前記切欠き溝の回動軸方向中心に向かって複数の突起を設けたことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝を有する仕切部により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿と、前記製氷皿の下部に氷を貯氷する貯氷箱を備えた自動製氷装置において、貯氷箱の下面近傍にメッシュ構造のプレートを具備したことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 駆動装置により回転可能に軸支され上面が開口し、切欠き溝有する仕切部により内部が複数個の凹部に区画された製氷皿と、前記製氷皿の回動を妨げないように製氷皿の上面を覆う断熱材と、前記製氷皿に複数回に分けて水を供給する給水管と、前記製氷皿での製氷中に前記製氷皿上部と前記断熱材で覆われた空間の空気を加熱する加熱装置と、前記製氷皿での製氷終了後に前記製氷皿を上下反転させて離氷させる駆動装置からなり、前記断熱材の前記製氷皿側表面に輻射を促進する材料を用いたことを特徴とする透明氷の製氷装置。
- 加熱装置に対向する製氷皿の一部を黒色としたことを特徴とする請求項１９に記載の透明氷の製氷装置。
- 切欠き溝を備えた仕切部により複数の凹部に区画された製氷皿に水を給水する工程と、前記製氷皿の下部から上部に向けて製氷を進行させる工程と、残存空気や不純物が濃縮される最終凍結部の水を前記切欠き溝に集める工程と、離氷時に前記最終凍結部の水が凍結した氷と前記凹部内で製氷された氷とを離氷動作によって分離する工程とよりなる透明氷の製造方法。
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