(57)【要約】      （修正有）【課題】製氷皿内に入れられた製氷用の水の凍結進行状況を正確に判定することができ、適切なタイミングで製氷皿から離氷可能な自動製氷装置等を提供する。【解決手段】この発明に係る自動製氷装置は、製氷用の水を収容するため凹部３４が形成され、この凹部３４は上方が開口されている製氷皿３０と、凹部３４内に製氷用の水を供給する給水装置と、凹部３４内の水を冷却して氷にする冷却装置と、凹部３４内の水の体積を検出する体積センサ５０と、凹部３４内の水の体積が、冷却開始時点の第１の体積から予め設定された割合以上大きい第２の体積になった場合に、製氷皿３０を回転させて離氷させる回転駆動部と、を備える。【選択図】図４
2018146203.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製氷用の水を収容するため凹部が形成され、前記凹部は上方が開口されている製氷皿と、
前記凹部内に製氷用の水を供給する給水装置と、
前記凹部内の水を冷却して氷にする冷却装置と、
前記凹部内の水の体積を検出する体積検出手段と、
前記凹部内の水の体積が、冷却開始時点の第１の体積から予め設定された割合以上大きい第２の体積になった場合に、前記製氷皿を回転させて離氷させる回転装置と、を備えた自動製氷装置。
【請求項２】
前記製氷皿は、前記凹部の外周に配置された蓄熱材を備えた請求項１に記載の自動製氷装置。
【請求項３】
前記製氷皿の上側に設けられ、前記凹部の前記開口を開閉可能な蓋をさらに備えた請求項１又は請求項２に記載の自動製氷装置。
【請求項４】
前記体積検出手段は、前記凹部内の液面の位置を検出する液面レベルセンサを備えた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の自動製氷装置。
【請求項５】
前記液面レベルセンサは、前記凹部の上方に配置され前記凹部内の液面に向けて超音波を発する超音波センサを備えた請求項４に記載の自動製氷装置。
【請求項６】
前記液面レベルセンサは、製氷用の水に浮くフロートを有するフロートセンサを備えた請求項４に記載の自動製氷装置。
【請求項７】
前記凹部は、深さ方向に直交する断面積が変化するように形成され、
前記体積検出手段は、前記凹部内の液面の面積を検出する請求項４に記載の自動製氷装置。
【請求項８】
前記製氷皿の下方に配置され、前記製氷皿から離氷された氷を受ける貯氷ケースをさらに備え、
前記貯氷ケースは、
底面が網目状の貯氷部と、
前記貯氷部の下方に設けられた貯水部と、を備えた請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の自動製氷装置。
【請求項９】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の自動製氷装置を備えた冷凍冷蔵庫。
【請求項１０】
請求項８に記載の自動製氷装置と、
野菜室と、
前記貯水部と前記野菜室とを接続するパイプと、を備えた冷凍冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、自動製氷装置及び冷凍冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
冷蔵庫内に組み込まれ、製氷皿の下部に冷気を吹き当てながら上部をヒータにより加熱して、製氷皿内の水を底面側から氷結させるようにした製氷装置であって、製氷皿の温度を検出する製氷皿用温度センサと、この製氷皿用温度センサが予め設定された製氷完了温度を検出したときを製氷完了時点と判断する制御手段と、を備えたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平０５−００３８６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、凍結進行時の製氷皿の温度は、製氷用の水に含まれる不純物の濃度等にも左右される。したがって、特許文献１に示されるような自動製氷装置では、製氷皿の温度が予め設定された製氷完了温度に達した時に製氷が完了したと判断するため、製氷完了と判断した時点での製氷用の水の凍結進行状態にばらつきがある。つまり、製氷完了判断の正確性が低く、氷のサイズが不均一になったり、氷に不純物が含まれ透明でなくなったりすることがある。
【０００５】
この発明は、このような課題を解決するためになされたものである。その目的は、製氷皿内に入れられた製氷用の水の凍結進行状況を正確に判定することができ、適切なタイミングで製氷皿から離氷させることが可能である自動製氷装置及び冷凍冷蔵庫を得ることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る自動製氷装置は、製氷用の水を収容するため凹部が形成され、前記凹部は上方が開口されている製氷皿と、前記凹部内に製氷用の水を供給する給水装置と、前記凹部内の水を冷却して氷にする冷却装置と、前記凹部内の水の体積を検出する体積検出手段と、前記凹部内の水の体積が、冷却開始時点の第１の体積から予め設定された割合以上大きい第２の体積になった場合に、前記製氷皿を回転させて離氷させる回転装置と、を備える。
【０００７】
また、この発明に係る冷凍冷蔵庫は、上述のように構成された自動製氷装置を備える。
【発明の効果】
【０００８】
この発明に係る自動製氷装置及び冷凍冷蔵庫においては、製氷皿内に入れられた製氷用の水の凍結進行状況を正確に判定することができ、適切なタイミングで製氷皿から離氷させることが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１に係る自動製氷機を備えた冷凍冷蔵庫の正面図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の縦断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の製氷室部分の拡大断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係る製氷室の製氷皿の一例を示す断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係る製氷皿の蓋の構成を説明する断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の制御系統の構成を示すブロック図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係る製氷皿の離氷時の状態を示す断面図である。
【図８】この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫の野菜室部分の拡大断面図である。
【図９】この発明の実施の形態１に係る製氷室の製氷皿の別例を示す断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態１に係る製氷室の製氷皿の別例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。
【００１１】
実施の形態１．
図１から図１０は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は自動製氷機を備えた冷凍冷蔵庫の正面図、図２は冷凍冷蔵庫の縦断面図、図３は冷凍冷蔵庫の製氷室部分の拡大断面図、図４は製氷室の製氷皿の一例を示す断面図、図５は製氷皿の蓋の構成を説明する断面図、図６は冷凍冷蔵庫の制御系統の構成を示すブロック図、図７は製氷皿の離氷時の状態を示す断面図、図８は冷凍冷蔵庫の野菜室部分の拡大断面図、図９は製氷室の製氷皿の別例を示す断面図、図１０は製氷室の製氷皿の別例を示す断面図である。
【００１２】
（冷凍冷蔵庫の構成）
この発明の実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫１は、図２に示すように断熱箱体９０を有している。断熱箱体９０は、前面（正面）が開口されて内部に貯蔵空間が形成されている。断熱箱体９０は、外箱、内箱及び断熱材を有している。外箱は鋼鉄製である。内箱は樹脂製である。内箱は外箱の内側に配置される。断熱材は、例えば発泡ウレタン等であり、外箱と内箱との間の空間に充填されている。断熱箱体９０の内部に形成された貯蔵空間は、１つ又は複数の仕切り部材により、食品を収納保存する複数の貯蔵室に区画されている。
【００１３】
図１及び図２に示すように、ここでは、冷凍冷蔵庫１は、複数の貯蔵室として、例えば、冷蔵室１００、切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００及び野菜室５００を備えている。これらの貯蔵室は、断熱箱体９０において上下方向に４段構成となって配置されている。
【００１４】
冷蔵室１００は、断熱箱体９０の最上段に配置されている。切替室２００は冷蔵室１００の下方における左右の一側に配置されている。切替室２００の保冷温度帯は、複数の温度帯のうちのいずれかを選択して切り替えることができる。切替室２００の保冷温度帯として選択可能な複数の温度帯は、例えば、冷凍温度帯（例えば−１８℃程度）、冷蔵温度帯（例えば３℃程度）、チルド温度帯（例えば０℃程度）及びソフト冷凍温度帯（例えば−７℃程度）等である。製氷室３００は、切替室２００の側方に隣接して切替室２００と並列に、すなわち、冷蔵室１００の下方における左右の他側に配置されている。
【００１５】
冷凍室４００は、切替室２００及び製氷室３００の下方に配置されている。冷凍室４００は、主に貯蔵対象を比較的長期にわたって冷凍保存する際に用いるためのものである。野菜室５００は、冷凍室４００の下方の最下段に配置されている。野菜室５００は、主に野菜や容量の大きな（例えば２Ｌ等）の大型ペットボトル等を収納するためのものである。
【００１６】
冷蔵室１００の前面に形成された開口部には、当該開口部を開閉する回転式の冷蔵室扉１０が設けられている。ここでは、冷蔵室扉１０は両開き式（観音開き式）であり、右扉７ａ及び左扉７ｂにより構成されている。冷凍冷蔵庫１の前面の冷蔵室扉１０（例えば、左扉７ｂ）の外側表面には、操作パネル６が設けられている。操作パネル６は、図６に示すように操作部６ａ及び表示部６ｂを備えている。操作部６ａは、各貯蔵室の保冷温度及び冷凍冷蔵庫１の動作モード（解凍モード等）を設定するための操作スイッチである。表示部６ｂは、各貯蔵室の温度等の各種情報を表示する液晶ディスプレイである。また、操作パネル６は、操作部６ａと表示部６ｂを兼ねるタッチパネルを備えていてもよい。
【００１７】
冷蔵室１００以外の各貯蔵室（切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００及び野菜室５００）は、それぞれ引き出し式の扉によって開閉される。これらの引き出し式の扉は、扉に固定して設けられたフレームを各貯蔵室の左右の内壁面に水平に形成されたレールに対してスライドさせることにより、冷凍冷蔵庫１の奥行方向（前後方向）に開閉できるようになっている。
【００１８】
また、冷凍室４００の内部には、食品等を内部に収納できる冷凍室収納ケース４０１がそれぞれ引き出し自在に格納されている。同様に、野菜室５００内には、食品等を内部に収納できる野菜室収納ケース５０１が引き出し自在に格納されている。
【００１９】
（冷却機構）
冷凍冷蔵庫１は、各貯蔵室へ供給する空気を冷却する冷凍サイクル回路を備えている。冷凍サイクル回路は、圧縮機２、凝縮器（図示せず）、絞り装置（図示せず）及び冷却器３等によって構成されている。圧縮機２は、冷凍サイクル回路内の冷媒を圧縮し吐出する。凝縮器は、圧縮機２から吐出された冷媒を凝縮させる。絞り装置は、凝縮器から流出した冷媒を膨張させる。冷却器３は、絞り装置で膨張した冷媒によって各貯蔵室へ供給する空気を冷却する。圧縮機２は、例えば、冷凍冷蔵庫１の背面側の下部に配置される。
【００２０】
冷凍冷蔵庫１には、冷凍サイクル回路によって冷却された空気を各貯蔵室へ供給するための風路５が形成されている。この風路５は、主に冷凍冷蔵庫１内の背面側に配置されている。冷凍サイクル回路の冷却器３は、この風路５内に設置される。また、風路５内には、冷却器３で冷却された空気を各貯蔵室へ送るための送風ファン４も設置されている。
【００２１】
送風ファン４が動作すると、冷却器３で冷却された空気（冷気）が風路５を通って冷凍室４００、切替室２００、製氷室３００及び冷蔵室１００へと送られ、これらの貯蔵室内を冷却する。野菜室５００は、冷蔵室１００からの戻り冷気を冷蔵室用帰還風路を介して野菜室５００内に導入することで冷却される。野菜室５００を冷却した冷気は、野菜室用帰還風路を通って冷却器３のある風路５内へと戻される（これらの帰還風路は図示せず）。そして、冷却器３によって再度冷却されて、冷凍冷蔵庫１内を冷気が循環する。
【００２２】
風路５からそれぞれの貯蔵室へと通じる中途の箇所には、図示しないダンパが設けられている。各ダンパは、風路５の各貯蔵室へと通じる箇所を開閉する。ダンパの開閉状態を変化させることで、各貯蔵室へと供給する冷気の送風量を調節することができる。また、冷気の温度は圧縮機２の運転を制御することで調節することができる。
【００２３】
以上のようにして設けられた圧縮機２及び冷却器３からなる冷凍サイクル回路、送風ファン４、風路５及びダンパは、製氷室３００を含む各貯蔵室の内部を冷却する冷却手段を構成している。
【００２４】
冷凍冷蔵庫１の例えば背面側の上部には、制御装置８が収容されている。制御装置８には、冷凍冷蔵庫１の動作に必要な各種の制御を実施するための制御回路等が備えられている。制御装置８が備える制御回路として、例えば、各貯蔵室内の温度及び操作パネル６に入力された情報等に基づいて圧縮機２及び送風ファン４の動作並びにダンパの開度を制御するための回路が挙げられる。すなわち、制御装置８は前述した冷却手段等を制御して、冷凍冷蔵庫１の動作を制御する。なお、各貯蔵室内の温度は、それぞれの貯蔵室に設置されたサーミスタ等により検知することができる。
【００２５】
（製氷室の構成）
図３は、実施の形態１に係る冷凍冷蔵庫１の製氷室３００部分の断面図である。製氷室３００の前面には、製氷室扉９が設けられている。製氷室３００の内部には、貯氷ケース２０及び製氷皿３０が収容されている。貯氷ケース２０は、製氷室扉９のフレーム（図示せず）によって支持されている。製氷室扉９を前方へと引き出すと、貯氷ケース２０は製氷室扉９及びそのフレームと一体となって前方へと引き出される。貯氷ケース２０は、製氷皿３０の下方に配置されている。貯氷ケース２０は、製氷皿３０から離氷された氷を受け、氷を貯めておくものである。
【００２６】
図３に示すように、冷蔵室１００の内部には、給水タンク１１及び給水ポンプ１２が設けられている。また、冷蔵室１００と製氷室３００とを連通するようにして、給水パイプ１３が設けられている。給水タンク１１及び給水ポンプ１２は、例えば、冷蔵室１００の内部の最下段部に配置されている。給水パイプ１３の一端は、給水ポンプ１２に接続されている。給水パイプ１３の他端は、製氷室３００内における製氷皿３０の上方に配置されている。
【００２７】
給水タンク１１には、製氷用の液体が貯められている。製氷用の液体は、例えば水である。以下においては、製氷用の液体が水であるとして説明する。なお、以下の説明においては、「水」の語を基本的には物質名称として扱う。すなわち、「水」は、液体状態の水と固体状態の水の両方を含み得る。また、固体状態の水のことを、特に「氷」という場合がある。
【００２８】
給水ポンプ１２は、給水タンク１１内の製氷用の水を汲み上げるためのものである。給水ポンプ１２により汲み上げられた製氷用の水は、給水パイプ１３を通って、製氷皿３０へと供給される。この実施の形態１において、給水タンク１１、給水ポンプ１２及び給水パイプ１３は、製氷皿３０の後述する複数の凹部（図４）のそれぞれの内側に製氷用の水を供給する給水装置を構成している。
【００２９】
製氷室３００の背面部には、冷気吹出口が形成されている。冷気吹出口からは、前述した冷却手段の風路５を通って冷気が製氷室３００の内部へと吹き出す。冷気吹出口から製氷室３００の内部へと吹き出した冷気は、製氷皿３０の水を冷却する。この実施の形態１において、前述した冷却手段は、製氷皿３０の後述する凹部３４（図４）の内側の製氷用の水を冷却して氷にする冷却装置を構成している。
【００３０】
製氷皿３０の上側には、蓋３１が設けられている。製氷皿３０の前端部には、前部支持軸３２が設けられている。前部支持軸３２は、製氷皿３０の前端部からさらに前方に突出している。製氷皿３０の後端部には、後部支持軸３３が設けられている。後部支持軸３３は、製氷皿３０の後端部からさらに後方に突出している。製氷皿３０は、製氷室３００内において、前部支持軸３２及び後部支持軸３３を軸にして上下が反転するように回転可能に支持されている。
【００３１】
製氷室３００内には、回転駆動部４０が設けられている。回転駆動部４０は、後部支持軸３３を回転駆動させる。回転駆動部４０が後部支持軸３３を回転させることで、製氷皿３０を回転させて製氷皿３０の上下を反転させることができる。
【００３２】
（製氷皿の構成）
次に、図４及び図５を参照しながら、製氷皿３０の構成について説明する。製氷皿３０は、合成樹脂材質からなる成型品である。製氷皿３０を構成する合成樹脂材質は、例えばポリエチレンを用いる。製氷皿３０は、撓ませることができる。ポリエチレンを用いることで、ポリプロピレンを用いる場合と比較して、製氷皿３０の柔軟性及び熱伝導率を向上させることができる。
【００３３】
製氷皿３０は、上面が開口された平面視で矩形を呈する外形を有している。製氷皿３０は、複数の凹部３４を有している。凹部３４は、製氷用の水を収容するためのものである。それぞれの凹部３４は上方が開口されている。凹部３４の内面は、氷が剥がれやすいように滑らかに形成されている。
【００３４】
製氷皿３０の内壁部と外壁部との間には、蓄熱材３５が充填されている。したがって、蓄熱材３５は、凹部３４の外周に配置される。すなわち、蓄熱材３５は、凹部３４の側面部分と側面部分とに隣接して配置される。そして、蓄熱材３５は、凹部３４の開口の部分には配置されない。
【００３５】
ここでいう蓄熱とは、熱エネルギーを一時的に蓄え、必要に応じてその熱エネルギーを取り出す技術をいう。蓄熱の方式としては、顕熱蓄熱、潜熱蓄熱、化学蓄熱等があるが、この実施の形態では、潜熱蓄熱及び顕熱蓄熱を利用する。潜熱蓄熱は、物質の潜熱を利用して、物質の相変化の熱エネルギーを蓄える。潜熱蓄熱は、蓄熱密度が高く、出力温度が一定である。一方、顕熱蓄熱は、物質の顕熱を利用して、物質の温度変化分の熱エネルギーを蓄える。
【００３６】
蓄熱材は、製氷用の水よりも低い相変化温度を有している。このため、蓄熱材の潜熱を利用した冷却を行っている間、蓄熱材は相変化温度で一定になるが、製氷用の水が相対的に短時間で蓄熱材の相変化温度まで冷却される。
【００３７】
蓄熱材には、例えば、パラフィン（一般式ＣｎＨ２ｎ＋２で表される飽和鎖式炭化水素の総称）、包接水和物、水、無機塩水溶液等が用いられる。無機塩水溶液の無機塩には、例えば、炭酸水素カリウム（ＫＨＣＯ３）、塩化カリウム（ＫＣｌ）、塩化アンモニウム（ＮＨ４Ｃｌ）、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）、塩化マグネシウム（ＭｇＣｌ２）、塩化カルシウム（ＣａＣｌ２）等が挙げられる。ただし、この実施の形態においては蓄熱材に用いることができる無機塩はこれらに限定されない。
【００３８】
また、包接水和物として、テトラブチルアンモニウムブロミド（ＴＢＡＢ）、テトラブチルアンモニウムクロリド（ＴＢＡＣ）、ｎ−ペンチルトリブチルアンモニウムブロミド（ｎ−ＰＴＢＡＢ）等の四級アンモニウム塩の分子をゲスト分子とする包接水和物等が挙げられる。包接水和物等が用いられた蓄熱材は、相変化温度で四級アンモニウム塩の分子をゲスト分子とする包接水和物と、四級アンモニウム塩を含む水溶液とに可逆的に変化する。蓄熱材は、包接水和物の状態で固相状態となり、水溶液の状態で液相状態となる。なお、この実施の形態においては、蓄熱材に用いることができる包接水和物はこれらに限定されない。
【００３９】
また、蓄熱材に用いられる無機塩水和物として、硫酸ナトリウム十水和物、酢酸ナトリウム三水和物、チオ硫酸ナトリウム五水和物等が挙げられるが、この実施の形態においてはこれらの無機塩水和物に限定されない。
【００４０】
蓄熱材と製氷用の水との熱伝達効率を向上させるためには、蓄熱材と製氷用の水との間に配置される凹部３４の内壁を薄膜化することが好ましい。しかし、凹部３４の内壁を薄膜化するためには例えばフィルム製の軟質包装材等を用いると容器の形状を維持することができない。
【００４１】
そこで、蓄熱材はゲル化されていてもよい。ゲル化された畜熱材にはゲル化剤が含有されている。ゲルとは一般に、分子が部分的に架橋されることで三次元的な網目構造を形成し、その内部に溶媒を吸収し膨潤したものをいう。ゲルの組成はほぼ液相状態であるが、力学的には固相状態となる。ゲル化した蓄熱材は、固相と液相との間で可逆的に相変化しても全体として固体状態を維持し、流動性を有しない。ゲル状の蓄熱材は、相変化の前後で全体として固体状態を維持できるので取扱いが容易である。ゲル状の蓄熱材は力学的には固相状態であるが、柔軟性も有している。
【００４２】
ゲル化剤としては、ヒドロキシル基、カルボキシル基、スルホン酸基、アミノ基もしくはアミド基を１つ以上備えた分子を用いた合成高分子、天然系多糖類又はゼラチン等が挙げられる。合成高分子としては、ポリアクリルアミド誘導体、ポリビニルアルコール、ポリアクリル酸誘導体等が挙げられる。天然系多糖類としては、寒天、アルギン酸、ファーセルラン、ペクチン、澱粉、キサンタンガムとローカストビーンガムの混合物、タマリンド種子ガム、ジュランガム、カラギーナン等が挙げられる。これらは、ゲル化剤の一例として挙げられるが、この実施の形態においてゲル化剤はこれらに限定されない。
【００４３】
また、形態安定性の高いゲル化剤、架橋剤、重合開始剤として、アクリルアミドモノマー、Ｎ，Ｎ’−メチレンビスアクリルアミドモノマー、２−ケトグルタル酸の組み合わせが挙げられるが、この実施の形態においてゲル化剤の組み合わせはこれらに限定されない。
【００４４】
蓋３１は、製氷皿３０の上側の開口を開閉する。したがって、蓋３１は、凹部３４の開口を開閉可能である。図５に示すように、蓋３１は、製氷皿３０の開口面と平行にスライドすることができる。蓋３１の製氷皿３０側の面は、凹んでいる。蓋３１の縁部は、製氷皿３０側に突出している。蓋３１の凹みの幅Ｗ１は、製氷皿３０の開口の幅Ｗ２よりも大きい。
【００４５】
製氷皿３０には、ストッパ３６が設けられている。ストッパ３６は、製氷皿３０に対して蓋３１がスライドできる方向を規制し、一方向にしか開かないようにするものである。また、ストッパ３６は、蓋３１が開いたときに製氷皿３０から蓋３１が脱落しないようにするものでもある。
【００４６】
ストッパ３６は、製氷皿３０の上端部であって、蓋３１のスライド方向（以下、単に「スライド方向」ともいう）の一端に配置されている。蓋３１が閉じているとき、スライド方向の一端側にある蓋３１の縁の突出部分にストッパ３６が接触する。したがって、ストッパ３６により、製氷皿３０に対して蓋３１が開く方向が規制される。図５に示す構成例では、閉じている蓋３１は、同図に示す矢印Ａの方向にのみ移動して開くことができる。
【００４７】
図４に示すように、製氷皿３０には、体積センサ５０が備えられている。図４に示す例では、体積センサ５０は、蓋３１の製氷皿３０側の面に取り付けられている。したがって、体積センサ５０は、製氷皿３０の上方に配置されている。体積センサ５０は、凹部３４内の水の体積を検出する体積検出手段である。
【００４８】
図４に示す例では、体積センサ５０は、凹部３４内の液面の位置を検出する液面レベルセンサを備えている。凹部３４の内側の形状は既知である。したがって、凹部３４内の液面の位置を検出することで、凹部３４内の水の体積が検出できる。
【００４９】
液面レベルセンサは、例えば超音波センサを備えている。超音波センサは、凹部３４の上方に配置され凹部３４内の液面に向けて超音波を発する。そして、超音波センサは、液面で反射された超音波を受ける。超音波センサは、超音波を発してから、液面で反射された超音波が戻ってくるまでの時間を用いて、当該超音波センサから液面までの距離を検出することができる。超音波センサすなわち体積センサ５０と凹部３４との相対位置は変化しないため、当該超音波センサから液面までの距離を検出することで、凹部３４内の液面の位置を検出することができる。
【００５０】
以上のように構成された体積センサ５０は、凹部３４内の水に非接触で、凹部３４内の水の体積を検出できる。
【００５１】
（冷蔵庫の制御系統）
図６は、冷凍冷蔵庫１の制御系統の機能的な構成を示すブロック図である。この図６には、特に製氷室３００の制御に関係する部分が示されている。制御装置８は、例えばマイクロコンピュータを備えており、プロセッサ８ａ及びメモリ８ｂを備えている。制御装置８は、メモリ８ｂに記憶されたプログラムをプロセッサ８ａが実行することにより、予め設定された処理を実行し、冷凍冷蔵庫１を制御する。
【００５２】
制御装置８には、体積センサ５０から出力された凹部３４内の水の体積の検出信号が入力される。また、図６には図示していないが、制御装置８には、各貯蔵室に設置されたサーミスタから出力された各貯蔵室内の温度の検出信号も入力される。さらに、制御装置８には、操作パネル６の操作部６ａからの操作信号も入力される。
【００５３】
制御装置８は、入力された信号に基づいて、製氷室３００を含む各貯蔵室内が設定された温度に維持されるように、圧縮機２及び送風ファン４等の前記冷却装置の動作を制御する処理を実行する。また、制御装置８は、操作パネル６の表示部６ｂに表示信号を出力する。さらに、制御装置８は、給水ポンプ１２と回転駆動部４０を動作させ、製氷動作の制御を行う。
【００５４】
（製氷動作の制御）
次に、制御装置８による製氷動作の制御について説明する。製氷を開始すると、まず、製氷皿３０の凹部３４が空の状態で、制御装置８は、前述の冷却装置により製氷室３００内を−１８℃以下に冷却する。すると、製氷皿３０の蓄熱材３５が冷却され、蓄熱材３５は一部が未凍結のまま残り凍結する。つまり、蓄熱材３５は、前述の冷却装置により冷却され、負の熱量を潜熱として蓄える。
【００５５】
次に、制御装置８は、給水ポンプ１２を動作させ、製氷皿３０の凹部３４に給水する。製氷皿３０の凹部３４内の水は前述の冷却装置により冷却される。この際、凹部３４内の水は、特に、凹部３４の外周に配置された蓄熱材３５により冷却される。前述したように、蓄熱材３５は事前に冷却装置により冷却されて負の熱量を潜熱として蓄える。したがって、蓄熱材３５による冷却は、前述の冷却装置による間接的な冷却であると言える。
【００５６】
また、凹部３４の上方には蓋３１がある。凹部３４内に給水された後は、蓋３１が凹部３４の開口を塞いでいる。このため、前述の冷却装置からの冷気は、蓋３１に阻まれ、凹部３４の開口から直接に凹部３４内の水に達することはない。したがって、凹部３４内の水は、専ら蓄熱材３５により冷却される。
【００５７】
このようにして、凹部３４内の水は、製氷皿３０と接している主に下側から凍結される。この際、凹部３４内の純水（相変化温度０℃）が先に凍結を始め、不純物を含む水（相変化温度０℃以下）が後に凍結する。このため、凹部３４の下部は、純水が凍結して透明な氷となる。一方、凹部３４の上部は、先に凍結した部分から押し出された不純物を含む水が凍結して不透明な氷となる。
【００５８】
制御装置８は、凹部３４内の水の冷却を開始してからの凹部３４内の水の体積変化率が予め設定された基準値以上になった場合に、製氷が完了したと判定する。なお、この実施の形態１では、凹部３４内に水が入れられると同時に、凹部３４内の水の冷却が開始される。したがって、制御装置８は、凹部３４内に水が入れられてからの凹部３４内の水の体積変化率が予め設定された基準値以上になった場合に製氷が完了したと判定する、と言い換えることができる。
【００５９】
また、次のようにも言うことができる。すなわち、制御装置８は、凹部３４内の水の体積が、冷却開始時点の第１の体積から第２の体積になった場合に、製氷が完了したと判定する。ここで、第２の体積は、第１の体積から予め設定された割合以上大きい体積である。そして、ここでいう「割合」が、前述した体積変化率の基準値に相当する値に設定される。
【００６０】
つまり、ここでいう体積変化率とは、冷却開始時の凹部３４内の水の体積すなわち第１の体積を基準とした体積変化量の、第１の体積に対する比である。冷却開始時の凹部３４内の水の体積つまり第１の体積は、例えば、冷却開始時の体積センサ５０の検出結果から得られる。こうして得た冷却開始時の凹部３４内の水の体積を、第１の体積の値として制御装置８に記憶しておくことで、体積変化率を算出することができる。
【００６１】
または、次のようにしてもよい。すなわち、制御装置８は、製氷皿３０に製氷用の水を入れる際の給水ポンプ１２の動作時間から、凹部３４内に入れた水の量を求めることができる。そして、凹部３４内に入れた水の量から、冷却開始時の凹部３４内の水の体積すなわち第１の体積を得ることができる。
【００６２】
水が凍結して氷になると膨張して体積が増加する。凹部３４内に水が入れられてからの凹部３４内の水の体積変化率を用いることで、体積変化率に基づいて製氷皿３０の凹部３４内に入れられた製氷用の水の凍結進行状況を正確に判定することができる。
【００６３】
制御装置８が製氷完了を判定する体積変化率の基準値は、凹部３４内の全ての水が凍結し終わる前となるように、すなわち、凹部３４内に未凍結の水がまだ残っている状態となるように設定される。このような基準値に設定することで、製氷開始時の水に含まれていた不純物を未凍結の水に凝縮させ、不純物を含まない水だけを凍結させて透明な氷を作ることができる。この際、前述のように凹部３４内の水を下側から冷却できるため、不純物を含む未凍結な水が氷の下側に閉じ込められてしまうことがなく、透明度の高い氷を作ることができる。
【００６４】
製氷が完了したと判定すると、制御装置８は、回転駆動部４０を動作させて、製氷皿３０を回転させる。この際、製氷皿３０を捻るように回転させることで、製氷皿３０を一時的に変形させて、製氷皿３０からの離氷を促す。すなわち、この実施の形態１において、回転駆動部４０は、凹部３４内の水の冷却を開始してからの凹部３４内の水の体積変化率が前記基準値以上になった場合に、製氷皿３０を回転させて離氷させる回転装置である。また、次のように言い換えることができる。すなわち、この実施の形態１において、回転駆動部４０は、凹部３４内の水の体積が、冷却開始時点の第１の体積から前記割合以上大きい第２の体積になった場合に、製氷皿３０を回転させて離氷させる回転装置である。
【００６５】
このようにして、製氷皿３０内に入れられた製氷用の水の体積変化率に基づいて、製氷皿３０を回転させて離氷させることで、製氷皿３０内に入れられた製氷用の水の凍結進行状況を正確に判定することができる。そして、適切なタイミングで製氷皿３０から離氷させることが可能である。このため、製氷皿３０内に入れられた製氷用の水の一部が未凍結のまま残っている状態で、適確に離氷させることができ、サイズ、透明度等が均一な氷を毎回製造することが可能である。
【００６６】
（離氷動作）
次に、図７を参照しながら、離氷時における製氷皿３０の回転と、貯氷ケース２０の構成について説明する。回転駆動部４０は、図５中の矢印Ａが指す側を下げる方向に、製氷皿３０を回転させる。すると、蓋３１の自重により製氷皿３０に対して蓋３１が下方に移動して、製氷皿３０の上面すなわち凹部３４の開口が開かれる。
【００６７】
このように蓋３１が移動する際に、ストッパ３６の先端と体積センサ５０の先端とが接触し得るように両者の配置を調整してもよい。このようにすることで、蓋３１の開閉の際にストッパ３６で体積センサ５０に付着した水滴等を除去することができる。
【００６８】
製氷皿３０の回転角が予め設定された一定角度になったところで、製氷皿３０の前部支持軸３２側の回転は停止される。この状態で回転駆動部４０は、さらに製氷皿３０の後部支持軸３３側を回転させる。このため、図７に示す状態で製氷皿３０は捻られて変形する。そして、製氷皿３０の凹部３４内に作られた氷は、製氷皿３０の表面の各方向から力を受け、製氷皿３０の表面から剥がされて離氷される。ここで、前述したように製氷皿３０はポリエチレンでできている。このため、製氷皿３０の柔軟性を向上して捻られて変形しやすくすることができ、円滑かつ確実な離氷を行うことが可能である。
【００６９】
図７に示すように、貯氷ケース２０は、網２２を備えている。網２２は、貯氷ケース２０の深さ方向の中間に配置されている。貯氷ケース２０における網２２よりも上方側は、貯氷部２１である。すなわち、貯氷部２１の底面は網２２である。貯氷ケース２０における網２２よりも下方側は、貯水部２３である。
【００７０】
網２２には、複数の開口が網目状に形成されている。網２２に形成された網目状の開口のそれぞれは、製氷皿３０で作られる氷のサイズよりも小さい。したがって、網２２は、製氷皿３０で作られた氷は通さない。一方、網２２は、水等の液体を通す。
【００７１】
前述したように、回転駆動部４０が製氷皿３０を回転させて離氷させるとき、製氷皿３０の凹部３４内には、氷とともに未凍結の水が入っている。したがって、製氷皿３０を回転させて離氷すると、製氷皿３０から貯氷ケース２０へと氷と水の両方が落下する。氷は網２２の上すなわち貯氷部２１に留まる。そして、水は網２２を通過して貯水部２３に貯まる。
【００７２】
このように、貯氷ケース２０に貯氷部２１と貯水部２３とを設けることで、製氷皿３０から離氷された後の氷を、製氷過程で生じる未凍結の水とは分離して保管することができる。そして、製氷された透明な氷を、良好な状態を保ったまま保管することができる。
【００７３】
図２、３、７、８に示すように、冷凍冷蔵庫１には、送水パイプ６０が設けられている。送水パイプ６０は、貯水部２３と野菜室５００とを接続している。すなわち、送水パイプ６０の一端は、貯水部２３の内側に通じている。そして、送水パイプ６０の他端は、野菜室５００内に通じている。貯水部２３に貯まった水は、送水パイプ６０を通じて野菜室５００内に送られる。
【００７４】
次に、図８を参照しながら、送水パイプ６０の野菜室５００側の接続部分の構成について説明する。送水パイプ６０に通じる開口は、野菜室５００内部の背面部に形成されている。送水パイプ６０が野菜室５００内部に通じる部分には、散布部５０２が設けられている。散布部５０２は、送水パイプ６０を通じて貯水部２３から送られてきた水を、野菜室５００内に散布する。
【００７５】
野菜室収納ケース５０１の背面における散布部５０２に対向する部分には、貫通孔５０３が形成されている。散布部５０２が散布した水は、この貫通孔５０３を通って野菜室収納ケース５０１内にも撒かれるようになっている。このようにすることで、製氷時に凍結されずに余った水を有効に活用して、野菜室５００内の湿度を上げることができる。そして、野菜室５００内の特に野菜室収納ケース５０１内に収納された野菜等の食材の乾燥を抑制することができる。また、冷凍冷蔵庫１の外への排水も不要にすることができる。
【００７６】
なお、以上においては、体積センサ５０が液面レベルセンサを備え、この液面レベルセンサが超音波センサを備えた構成例について説明した。しかしながら、液面レベルセンサは超音波センサを用いたものに限られない。
【００７７】
図９に示すのは、体積センサ５０が液面レベルセンサを備え、この液面レベルセンサがフロートセンサを備えた場合の構成例である。この構成例では、体積センサ５０は、蓋３１から製氷皿３０側に突出するように蓋３１に取り付けられている。体積センサ５０は、例えば柱状の外装を有する。体積センサ５０の先端は、凹部３４の内側の空間内に配置される。フロートセンサは、製氷用の水に浮くフロートを有する。フロートセンサを備えた体積センサ５０の外装の内部には、フロートが入れられている。フロートは、外装の内側で上下に移動可能である。
【００７８】
フロートは製氷用の水に浮くため、液面がフロートの移動可能範囲内にあれば、液面の移動に合わせてフロートも移動する。したがって、フロートの位置を検出することにより、凹部３４内の液面の位置を検出することができる。そして、前述のように、液面レベルセンサで液面の位置を検出することにより、体積センサ５０は凹部３４内の水の体積を検出できる。
【００７９】
また、図１０に示すのは、体積センサ５０が電流式又は静電容量式の液面レベルセンサを備えた場合の構成例である。この構成例では、体積センサ５０は、凹部３４の内壁面に取り付けられている。体積センサ５０は、凹部３４内の水の体積変化率が前記基準値に達した際の凹部３４内の液面の位置に合わせて配置されている。そして、体積センサ５０は、液面が体積センサ５０の位置にまで達した際の電流値又は静電容量値の変化を捉えることで、凹部３４内の液面の位置を検出する。このような液面レベルセンサでも、液面の位置を検出して、凹部３４内の水の体積を検出できる。
【００８０】
以上の図９、１０に例示した体積センサ５０は、凹部３４内の水に接触して凹部３４内の水の体積を検出するものである。
【００８１】
また、体積センサ５０は、液面レベルセンサを備えていなくともよい。この場合、例えば、体積センサ５０は凹部３４内の液面の面積を検出する。図４等に示すように、凹部３４は、転倒四角錐台状である。このため、凹部３４は、深さ方向に直交する断面積が変化するように形成されている。すなわち、凹部３４内の水の深さに応じて、液面の面積が変化する。したがって、凹部３４内の液面の面積から、凹部３４内の水の深さを求め、凹部３４内の水の体積を検出できる。なお、凹部３４内の液面の面積を検出するため、体積センサ５０は具体的に例えば魚眼レンズを有するカメラ等を備えることが考えられる。この場合、体積センサ５０のカメラは、例えば、図４に示すように蓋３１の製氷皿３０側の面に取り付ければよい。
【００８２】
なお、以上で説明した構成において、製氷用の水を短時間で凍結させるための冷却性能の向上には、蓄熱材３５の相変化温度が低く、潜熱エネルギーを有していることが好ましい。このため、蓄熱材３５は、製氷用の水を冷却する温度帯において、全部が固相状態となるようにする、又は、一部が固相状態であり、かつ、他の一部が液相状態になるようにしてもよい。これにより、蓄熱材３５が製氷用の水を冷却する時に、蓄熱材３５の潜熱エネルギーを使用することができる。例えば、蓄熱材３５の主剤に−１１℃付近に相変化温度を備えた塩化カリウム水溶液を用いる。蓄熱材３５は、一般的な冷凍庫内の温度である−１８℃では全凍結し、全部が固相状態になる。したがって、蓄熱材３５で製氷用の水を凍結させる際に蓄熱材３５の潜熱エネルギーを利用した冷却を行うので、冷却効果を高めることができる。
【符号の説明】
【００８３】
１    冷凍冷蔵庫
２    圧縮機
３    冷却器
４    送風ファン
５    風路
６    操作パネル
６ａ  操作部
６ｂ  表示部
７    冷蔵室扉
７ａ  右扉
７ｂ  左扉
８    制御装置
８ａ  プロセッサ
８ｂ  メモリ
９    製氷室扉
１０    冷蔵室扉
１１    給水タンク
１２    給水ポンプ
１３    給水パイプ
２０    貯氷ケース
２１    貯氷部
２２    網
２３    貯水部
３０    製氷皿
３１    蓋
３２    前部支持軸
３３    後部支持軸
３４    凹部
３５    蓄熱材
３６    ストッパ
４０    回転駆動部
５０    体積センサ
６０    送水パイプ
９０    断熱箱体
１００    冷蔵室
２００    切替室
３００    製氷室
４００    冷凍室
５００    野菜室
４０１    冷凍室収納ケース
５０１    野菜室収納ケース
５０２    散布部
５０３    貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2018146203.tif 000009
【図８】
2018146203.tif 000010
【図９】
2018146203.tif 000011
【図１０】
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