JP2005164145A

JP2005164145A - 製氷装置

Info

Publication number: JP2005164145A
Application number: JP2003404185A
Authority: JP
Inventors: Mitoko Ishita; 美桃子井下; Tadashi Adachi; 正足立; Toyoshi Kamisako; 豊志上迫; Hiroshi Tatsui; 洋龍井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-12-03
Filing date: 2003-12-03
Publication date: 2005-06-23

Abstract

【課題】従来の製氷装置の構成は、製氷皿が複数ブロックに分割されている為、均熱板との接触面積が限られている。その為、冷却の効率が悪く、透明氷を短時間に提供することができないという課題があった。
【解決手段】製氷部１６を一つの大きな区画にすることにより、冷却部材１８との接触面積を増加させるので冷却効率を向上させる事ができる為、短時間に氷を得ることができる。さらに氷の水面を流水することにより水面の移動距離を増加させ、脱気を促進できるので透明な氷を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、氷を提供できる製氷装置に関するものである。

近年、清潔指向の高まりにより、冷蔵庫に対してより清潔感を求める傾向が消費者の間で高まっている。冷蔵庫で作る氷に対しても、従来の不純物を含んだ氷よりもより透明度が高く、不純物の少ない氷が求められている。

従来の透明製氷を作ることのできる自動製氷装置としては、ペルチェ素子を用いて製氷皿下面から順次凍結させるものがある。（例えば、特許文献１参照）
以下、図面を参照しながら上記従来技術の透明製氷の製氷装置を説明する。

図６は、従来の透明製氷の製氷装置の断面図である。図６に示すように、従来の透明製氷の製氷装置は、冷却装置１と、製氷皿２と、送風機３と、下ケース４と、上ケース５と、脱氷機構６とから構成されている。この時、冷却装置１は、製氷皿２に熱接触して設けられた均熱板７と、該均熱板７を介して製氷皿２の水から熱を吸収して排熱する熱電素子であるペルチェ素子８と、該ペルチェ素子８からの熱を送風機３により送風されてきた空気に排熱させるヒートシンク９から構成されている。冷却装置１は、製氷皿２と送風機３と共に下ケース４に収納され、上ケース５が蓋をなしている。下ケース４には、送風機３により吸引された空気がケース内に流入する流入口１０と、流入口１０の上部側に設けられて空気がケース外に流出する第１流出口１１と、ダンパ１２が設けられた第２流出口１３とが設けられている。また、脱氷機構６の内部には駆動部１４が設けられており、製氷皿２の両端に設けられた回動軸１５に連結されている。

以上のように構成された透明製氷の製氷装置について以下その動作を説明する。

まず、給水手段により製氷皿２に水が給水される。給水された水は、ペルチェ素子８の動作により均熱板７を介して底部側から冷却され、結氷が水面に向かって進み、結氷に伴い生じた気泡は水面に向かって浮上し脱気される。

この時、ペルチェ素子８によって暖められたヒートシンク９に、送風機３により流入口１０から吸入された空気が当たり、ペルチェ素子８の排熱が行われる。

ダンパ１２を閉じた状態で製氷を行うと、ヒートシンク９で熱を受けた空気が、製氷皿２の表面に沿って流動して、第１流出口１１から吐出されるようになるので、水面が最後に結氷して高品質な透明氷が製氷できるようになる。

また、ダンパ１２を開いた状態で製氷を行うと、製氷完了時には、製氷皿２やその上の空気も十分に冷えているので、水面が水面直下の水よりも少し早く結氷してしまい、気泡が閉じ込められて白濁した不透明氷が製氷される。しかし、製氷皿２や水面が加熱した空気により暖められないので製氷速度が速くなる利点がある。

製氷完了後は、脱氷機構６の駆動部１４が製氷皿２の回動軸１５を回転駆動させることにより、製氷皿２を上下反転させ、脱氷動作を行う。
特開２００２−１３９２６８号公報

しかしながら上記従来の構成は、製氷皿が複数ブロックに分割されている為、
無効容積が多く、さらに空冷方式の為、製氷皿を冷却するので冷却伝達が限られ、冷却の効率が悪い。またその為、氷の生産能力が低く、短時間に氷を提供することができない。さらに、透明な氷を提供するにはさらに時間がかかるという欠点があった。また、製氷皿が樹脂で形成されている為、温度検知の精度が低く、水の冷え方が不均一になる為、空洞氷など形状の悪い氷を提供してしまう欠点があった。本発明は従来の課題を解決するもので、短時間に透明氷ができる製氷装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の製氷装置は、下面を熱伝導性の冷却部材で形成した製氷部と、前記冷却部材の下部に冷却源を備え、水が給水された前記製氷部は揺動駆動源に軸支しながら正逆方向に揺動動作する製氷ユニットを形成し、前記製氷部は１つの区画からなるものであり、水の移動距離が増え、脱気が促進されまた氷の容積を増加する。

本発明の製氷装置によれば、下面を熱伝導性の冷却部材で形成した製氷部と、前記冷却部材の下部に冷却源を備え、水が給水された前記製氷部は揺動駆動源に軸支しながら正逆方向に揺動動作する製氷ユニットを形成し、前記製氷部は１つの区画からなることにより脱気を促進させ短時間に透明な氷を得る事ができる。

請求項１に記載の発明は、下面を熱伝導性の冷却部材で形成した製氷部と、前記冷却部材の下部に冷却源を備え、水が給水された前記製氷部は揺動駆動源に軸支しながら正逆方向に揺動動作する製氷ユニットを形成し、前記製氷部は１つの区画からなるものであり、水の移動距離が増え、脱気が促進されまた氷の容積を増加する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、製氷部の冷却源にペルチェ素子を用いた為、冷却面の厳密な温度コントロールをすることができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１から請求項２のいずれかに記載の発明において、製氷部の排熱方法として、良熱伝導性の金属を用い空冷に排熱させるため、ペルチェ素子の排熱を効率的に行うことができる。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、フィン形状を持った良熱伝導性の金属を用いた為、放熱面の表面積を増大させることができ、ペルチェ素子の排熱をさらに促進することができる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の発明において、製氷完了後、成形された１枚氷を分割手段で複数に分割するものであり、不定形な氷が作ることができる。

請求項６に記載の発明は、冷却板と、冷却板上に配置された上面側が開口された製氷容器と、氷表面を流水させながら凍結させる製氷部と、製氷部を揺動させる揺動機構から構成され、製氷部に回動軸に対して略垂直方向の区画壁を設けた為、透明氷を作成しつつ、あらかじめ小分けにされた氷を作ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による自動製氷装置の斜視図である。図２は、同実施の形態の自動製氷装置の分解状態を示す斜視図である。図３及、図４は同実施の形態の自動製氷装置の要部断面図である。

図１、図２、図３、図４において、製氷部１６は上方に向かって傾斜し間口が広がるように形成した上下面を開口する枠体１７と、枠体１７の下面で金属性の熱伝導部材で形成した冷却部材１８で形成され、枠体１７と冷却部材１８が接触する間には矩形状のシール部材である水漏れ防止材１９を備えている。さらに冷却部材１８の下方に砕氷用駆動部２０が配置される。

前記砕氷用駆動部２０の下方には放熱板２１が配置されており、冷却部材１８と放熱板２１の間には冷却手段であるペルチェ素子２２が配置され、１つの砕氷用駆動部２０の両側にペルチェ素子２２ａ、２２ｂを配置している。この２つのペルチェ素子２２ａ、２２ｂの外周を覆って放熱板２１に固定する固定部材２３が配設され、ペルチェ素子２２の位置を固定する役割を果たす。

前記冷却部材１８と固定部材２３の間、放熱板２１と固定部材２３の間には、各々、水浸入防止材２４が水密となるように設けられ、外部からペルチェ素子２２近傍に水分が侵入することを防いでいる。また、冷却部材１８と、放熱板２１は、各々アルミ等の熱伝導性の良い材料で成形されている。

製氷部１６の外周に沿って延在した保持部材２５が形成され、保持部材２５は略コ字状の保持部材２５ａと、対向する保持部材２５ｂの２部品を組立てて形成し、略コ字状の保持部材２５ａと一体に略箱形状の収納部２６ａが備えられ、保持部材２５ｂと一体に略箱形状の収納部２６ｂが備えられている。この収納部２６ａ、２６ｂにより、製氷部１６と、冷却部材１８と、水漏れ防止材１９と、砕氷用駆動部２０と、放熱板２１と、ペルチェ素子２２と、固定部材２３と、水浸入防止材２４を上下に挟持するよう構成されている。

この時に、製氷部１６は保持部材２５ａ、２５ｂによって冷却部材１８方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材１９は適度に圧縮されている。

また、保持部材２５ｂには、挿入口２８が一体に形成されており、揺動用駆動部２９の出力軸２９ａが挿入される構成となっている。

また、砕氷用駆動部２０には、複数個の砕氷部材３０が連結されており、冷却部材１８を貫通して製氷部１６方向へ延伸されている。この時、冷却部材１８の貫通孔には、砕氷部材３０の周囲をシ−ルするリング状の水漏れ防止材３１が設けられており、同じリング状の固定板３２にて冷却部材１８に固定されている。

また、冷却部材１８には温度検知手段、例えば温度センサ３３が設けられ、保持部材２５に取り付けられている。

また、保持部材２５の内部には断熱材３４が設けられている。

製氷部１６と、冷却部材１８と、水漏れ防止材１９と、砕氷用駆動部２０と、放熱板２１と、ペルチェ素子２２と、固定部材２３と、水浸入防止材２４と、保持部材２５と、砕氷部材３０と、水漏れ防止材３１と、固定板３２は、各々相互に固定され、全体として製氷ユニット３５を構成している。

また、製氷ユニット３５は、冷蔵庫の製氷室で断面略半円形状を形成する天面３６の下部に備えられ、製氷部１６が天面３６に覆われるように収納される。保持部材２５と、製氷室天面３６は、製氷ユニット３５の回転に支障の無い程度に近接しており、製氷部１６と製氷室の空気の循環は最小限に抑えられている。さらに、図示はしていないが、製氷室天面３６内にはヒータが設けられている。

以上のように構成された製氷装置ついて、以下その動作を説明する。

給水手段により給水された水は、配管を通って製氷部１６に給水される。枠体２は下方が開放され、冷却部板１８が露出している状態である。

この時、枠体２と冷却部板１８の間には、水漏れ防止材１９が配置されているため、製氷部１６に貯えられた水は下方に漏れ出ることが無い。また、砕氷部材３０の周囲には、水漏れ防止材３１が設けられており、同じく製氷部１６の水の漏出を防いでいる。水漏れ防止材３１はゴム状の弾力性のある材料を用いており、形状としてはリング状を成している。

この水漏れ防止材３１の内周には、単段、あるいは複数段のヒレ形状が設けられており、その内径は、砕氷部材３０の外形よりも小さくなっている。さらに、水漏れ防止材３１の内周にはグリスが塗布され、より防水性を高めた構造をとっている。

製氷室天面３６の内部はヒータにより温められ、かつ、断熱材３４により製氷室内雰囲気との断熱を行うため、製氷部１６近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれる。ペルチェ素子２２は、冷却部材１８の下方に突出した凸部と接触しており、冷却部材１８を冷却していく。製氷部１６の上部から水が一定時間おきに滴下される。滴下した水は冷却部材１８上で徐徐に凍っていく。このとき製氷部１６は１回目の水の滴下後、揺動用駆動軸２９ａを中心に正逆転を繰り返しながら揺動し、それによって水が冷却部材１８面上を移動することで凍らせていく。

この時の給水動作は滴下した水の表面が完全に凍る前に次の滴下を行い、これを複数回行う。１回目の滴下後から最後の滴下が終了し製氷部１６の表面の水が完全に凍結したと判断されるまで製氷部１６は連続的に揺動動作を行っている。

また製氷室内では、製氷部１６が配置される空間とその下部にある貯氷空間とは保持部材２５によりスロートが形成され２つの空間を区画するように形成している。そして天面３６内に配置したヒータによって製氷部１６空間の雰囲気温度は０℃よりも高く保ち、製氷部１６の表面温度が冷却部材１８側よりも温度が高くなるようにしている。

したがって給水された水は常に下面から上面に向かって凍結し、水中にある気体成分の脱気ができるようにし、この動作を繰り返すことで、水中にある気体成分を上方に逃がしていく。これによって透明度の高い氷を製氷することができる。

また製氷部１６の水の製氷状態を判断する温度センサ３３は枠体１７と保持部材２５の間に配置され、冷却部材１８に温度センサ３３を接して配置している。

また給水された水の上面は凍結することが無く、温度センサ３３は冷却部材１８の温度を検知しており、ペルチェ素子２２の電圧を適度に変化させることにより、凍結速度の最適な制御を行う。

例えば、脱気速度よりも凍結速度が速すぎる場合には、ペルチェ素子２２の電圧を低下させる制御を行う。

温度センサ３３によって製氷部１６内の水が完全に凍ったと判断されると、給水前と同じ状態の製氷部１６上面が略水平になるように揺動用駆動部２９が停止される。製氷完了時に製氷部を初期位置に戻すことで、各工程時の位置決めができ、次の工程動作をスムーズに行うことができる。

また製氷完了後、製氷部１６が初期位置に戻っていない場合に異常または故障と判断し使用者に表示器などで知らせることができる。

また、製氷部１６内には揺動方向に略垂直な壁は無く、給水された水は製氷ぶ１６のほぼ全幅にわたって移動することが可能である。従来の製氷皿は複数の区画に分割されており、給水された水の移動量は、従来の製氷皿に比べて大幅に多くなっている。これにより脱気効果が大になり、製氷部１６には透明度の高い氷が作られる。もしくは、透明度を従来の自動製氷装置でできる氷と同程度にすると、製氷時間を短縮することができる。

温度センサ３３が、冷却部材１８の温度低下を検知して、製氷完了の判断を行うわけであるが、このようにして製氷工程で作られた氷は１枚の略板状の透明氷になっている。

次に砕氷工程において、製氷部１６は揺動用駆動部２９の駆動により製氷部１６が製氷室の下面に向かって回転駆動し製氷面が下部に備えた貯氷箱（図示しない）に向かって離氷状態になる。そしてこの状態で砕氷用駆動部２０により砕氷部材３０はある一定の方向に回転駆動する。砕氷部材３０には略放射状の複数のリブ、もしくは爪が設けられており、このリブが回転することにより、リブの周囲の氷に亀裂を生じさせ、略板状の透明氷を複数に砕氷する。これによって、製氷部１６を回転させてから砕氷を行うので、割れた氷が製氷部１６の回転動作時に他の部材と接触して回転動作の邪魔することなくスムーズに行うことができる。この砕氷された氷は、製氷室内にあり貯氷箱に貯氷され、家庭での実用に供することのできる適切な大きさに設定されることが好ましい。

また上記とは別の方法で、製氷工程完了後、製氷部を初期位置の状態で透明氷の砕氷を行い、揺動用駆動部２９が製氷ユニット３５を反転させ、製氷部１６内の透明氷を下方に落下、離氷させてもよい。その後揺動用駆動部２９は反対方向に回転し、製氷ユニット３５を正位置に復帰させ、次回の給水を待つ。

この時、砕氷部材３０及び砕氷用駆動部２０を一体に構成しなかった場合には、製氷後、砕氷部材３０及び砕氷用駆動部２０を製氷部１６の上方から氷に向けて移動させる必要が出てくる。この場合、砕氷部材３０を氷の中に侵入させるため、何らかの加熱手段を設ける必要が出てくると共に、砕氷部材３０及び砕氷用駆動部２０を上下に移動させる移動手段が別途必要になる。さらに、加熱手段をもって氷の中に砕氷部材３０を侵入させたとしても、砕氷するために再度凍結させる必要があり、製氷時間の増大を招くことになる。

以上のように本実施の形態の自動製氷装置は、製氷部１６と、砕氷部材３０と、砕氷用駆動部２０を製氷ユニット３５の一部として構成することにより、部品点数の増加と機構の複雑化を防ぎつつ、短時間で適切な大きさの透明氷を作ることができる。

また、製氷部１６の下面から砕氷部材３０を突出させているため、製氷完了後直ぐに略板状の透明氷を砕氷することができる。

また、製氷部１６の下部に砕氷用駆動部２０を配置したため、製氷部１６下部への砕氷部材３０の配設が可能になった。

また、砕氷部材３０の周囲に水漏れ防止材３１を設けたため、冷却部材１８と、砕氷部材３０との隙き間からの水漏れを防止し、同じく製氷部１６下部への砕氷部材３０の配設を可能としている。

また、製氷部１６の外周を断熱材３４で覆ったため、製氷部１６の近傍を０℃より高い、凍結しない一定の温度域に保つことができる。

また、製氷部１６の下面を冷却部材１８で構成したため、下面からの氷結が可能になり、水中の気体成分を上方へ脱気させることができる。

また、冷却部材１８に温度検知手段として、温度センサ３３を設けたため、冷却部材１８の温度を検知することができ、給水検知、製氷完了検知が可能となり、さらに、凍結速度を制御することができる。

また、冷却部材１８の冷却手段としてペルチェ素子を用いることにより、同じく凍結速度を最適に制御することができる。

また、水漏れ防止材１９を設けたため、製氷部１６からの漏水を防ぐことができる。

また、保持部材２５で製氷部１６の外周フランジを冷却部材１８方向へ押さえ付け、水漏れ防止材１９を適度に圧縮することができる。

なお、本実施の形態において、砕氷部材３０は複数個としたが、１個であっても砕氷の効果には変わりは無く、適当な個数にすることにより、提供する氷の大きさ、個数を変えることができる。

さらに、本実施の形態においては、ペルチェ素子２２を複数個用いた構成になっているが、ペルチェ素子２２自体に十分な冷却性能があり、かつ、冷却部材１８の厚さを適切に厚くすることにより冷却面の均温化が図れる場合には、必ずしも複数個用いることは必要では無く、１個でも良い。

またさらに、本実施の形態において、冷却部材１８は、下方に凸部を持ち、ペルチェ素子２２と接触しているが、この冷却部材１８の凸部は同等の材質の別部品にて構成しても良い。この場合には、冷却部材１８の形状が簡素化され、コストダウンを図ることができる。

（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２による自動製氷装置の斜視図である。

図５において、枠体１７には回動軸方向に略垂直な区画壁３７が設けられており、製氷部１６を複数の区画に分割している。分割された区画にはそれぞれ砕氷部材３０が１つづつ設けられる。

製氷は本発明の実施の形態１と同様の動作で行われるが、区画壁３７があることにより、製氷完了時点で複数の氷が作られる。さらに、各区画ごとにそれぞれ１つの砕氷部材３０が設けられており、作られた複数の氷をそれぞれ分割する。

このことより、本発明の実施の形態１で作られる氷に比べ、同じ外形寸法の枠体１７を用いたときよりも、氷の個数を増やすことができ、さらに小さな透明氷を得ることができる。

以上のように、本発明にかかる製氷装置は、製氷水中の脱気を促進させ短時間に透明な氷を得る事ができ、製氷装置そのものとしてのほか、家庭用冷蔵庫，業務用冷蔵庫る，自動販売機などの冷却機器に有効に適用できる。

本発明による自動製氷装置の実施の形態１の斜視図本発明による自動製氷装置の実施の形態１の分解状態を示す斜視図本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図本発明による自動製氷装置の実施の形態２の斜視図従来の自動製氷装置の側面図

符号の説明

１６製氷部
１７枠体
１８冷却部材
１９水漏れ防止材
２０砕氷用駆動部
２１放熱板
２２ａ、２２ｂペルチェ素子
２３固定部材
２４水侵入防止材
２５保持部材
２６ａ、２６ｂ収納部
３１水漏れ防止材
３０砕氷部材
３１水漏れ防止材
３５製氷ユニット

Claims

下面を熱伝導性の冷却部材で形成した製氷部と、前記冷却部材の下部に冷却源を備え、水が給水された前記製氷部は揺動駆動源に軸支しながら正逆方向に揺動動作する製氷ユニットを形成し、前記製氷部は１つの区画からなることを特徴とする製氷装置。
製氷部の冷却源としては、ペルチェ素子を用いることを特徴とする請求項１に記載の製氷装置。
製氷部の排熱方法としては、良熱伝導性の金属を用い、空冷に排熱することを特徴とする請求項１から２のいずれかに記載の製氷装置。
製氷部の排熱方法としては、フィン形状を持った良熱伝導性の金属を用いたことを特徴とする請求項３に記載の製氷装置。
製氷完了後、成形された１枚氷を分割手段で複数に分割することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の製氷装置。
冷却板上に配置された上面側が開口された製氷容器と、氷表面を流水させながら凍結させる製氷部と、前記製氷部を揺動させる揺動機構から構成され、前記製氷部は回動軸に対して略垂直方向の区画壁を持つことを特徴とする製氷装置。