(57)【要約】  氷を製造し感知するための方法および装置を提供する。さらに、物質の相変化を感知するための装置および方法を提供する。一実施例では、液体状態から固体状態への相変化等の相転移を受ける水等の物質の最も近くにフリンジ効果キャパシタを配置する。この変化中、物質の誘電率が変化し、これによってフリンジ効果キャパシタの導体間の電束が変化する。さらに、フリンジ効果キャパシタでないキャパシタを使用する、上文中に説明した装置および方法を提供する。【選択図】図２２
2008530497.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製氷装置において、
液体の水を保持するための容器と、
前記容器内の水から熱を取り去るための冷凍ユニットと、
前記容器内の水の静電容量を感知し、前記水の静電容量に対応する信号を提供するための手段と、
前記冷凍ユニットに動作可能に接続されており、前記冷凍ユニットを前記信号に応じて作動させる制御装置とを含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記感知手段は、フリンジ効果キャパシタである、装置。
【請求項３】
請求項２に記載の装置において、
前記フリンジ効果キャパシタは、少なくとも二つの電極を有し、前記容器内の水は、前記二つの電極に対して誘電体である、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記感知手段は、少なくとも二つの電極を持つキャパシタであり、前記容器内の水は、前記二つの電極間の誘電体である、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、
前記冷凍ユニットは、少なくとも一つのチューブを持つ蒸発器を含み、前記電極の一方は前記チューブである、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、
前記制御装置は、メモリを持つデジタル式制御装置であり、前記メモリには、前記水の静電容量を前記容器内の氷の所定の厚さに関係付けるデータが入っている、装置。
【請求項７】
水の静電容量を感知するための装置において、
液体の水が氷に転移する位置の最も近くに配置された導電性第１部材を含む、水から熱を取り去るための冷凍ユニットと、
液体の水が氷に相変化する位置の最も近くに配置された導電性第２部材であって、前記第１部材は、前記第２部材から電気的に絶縁されておりかつ前記第２部材から離間されている、導電性第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材に最も近い水の静電容量に対応する信号を発生する、前記第１部材および前記第２部材に電気的に通じている回路とを有する、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記第１部材は蒸発器チューブである、装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置において、
前記第１部材は、水に浸漬した第１の形体を有し、前記第２部材は、水に浸漬した、前記第１の形体に対応する第２の形体を有する、装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の装置において、さらに、
水を保持するための容器を含み、前記冷凍ユニットは前記容器から熱を取り去ることができ、前記容器は所定の形状を有し、前記第２部材は前記容器の前記形状に対応する形状を備えている、装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の装置において、
前記導電性第１部材は複数の第１フィンガを有し、
前記導電性第２部材は複数の第２フィンガを有し、
前記第１フィンガは、前記第２フィンガと互いに組み合っている、装置。
【請求項１２】
製氷方法において、
液体の水を保持する容器を提供することと、
前記水の静電容量の第１の計測値を得ることと、
前記水から熱を奪い、液体の水の幾分かを氷にすることと、
前記奪った後に前記水の静電容量の第２の計測値を得ることと、
前記第１の計測値を前記第２の計測値と比較することとを含む、方法。
【請求項１３】
請求項１３に記載の方法において、
前記比較することは、前記第２の計測値を前記第１の計測値で除することである、方法。
【請求項１４】
請求項１２に記載の方法において、
前記比較することは、前記第２の計測値または前記第１の計測値の一方を、前記第２の計測値または前記第１の計測値の他方から差し引くことである、方法。
【請求項１５】
請求項１２に記載の方法において、さらに、
前記比較することにより、若干量の氷が製造されたかどうかを決定することと、
前記決定することの後、前記取り去ることを停止することとを含む、方法。
【請求項１６】
請求項１２に記載の方法において、
前記提供することは、前記第１の計測値を得ることおよび前記第２の計測値を得ることのためのキャパシタを含み、前記変化する水の少なくとも幾分かが前記キャパシタの誘電体である、方法。
【請求項１７】
請求項１２に記載の方法において、さらに、
前記比較することによって、前記容器の中央に最も近い前記水が、部分的に形成された氷キューブ内に包囲された液体の水であることを決定することと、
前記部分的に形成されたキューブを前記容器から排出することとを含む、方法。
【請求項１８】
物質の相変化を検出するための方法において、
第１の物理的状態の若干量の物質を含む容器を提供することと、
前記物質の静電容量の第１の計測値を得ることと、
前記物質の熱含量を変化させ、前記物質の少なくとも一部を前記第１の相と異なる第２の相に転移させることと、
前記変化することの後の部分を含む前記物質の静電容量の第２の計測値を得ることと、
第１の計測値を第２の計測値と比較することとを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
前記比較することは、前記第２の計測値を前記第１の計測値で除することである、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、
前記比較することは、前記第２の計測値または前記第１の計測値の一方を、前記第２の計測値または前記第１の計測値の他方から差し引くことである、方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法において、さらに、
前記比較することにより、前記若干量の所定の部分が転移したかどうかを決定することと、
前記決定することの後に、前記変化することを停止することとを含む、方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法において、
前記提供することは、前記第１の計測値を得ることおよび前記第２の計測値を得ることのためのキャパシタを含み、前記転移した物質の少なくとも幾分かが前記キャパシタのための誘電体である、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
前記キャパシタは、前記転移した物質が前記キャパシタのフリンジ電界を変化するようになっておりかつそのように形成されたフリンジ効果キャパシタである、方法。
【請求項２４】
請求項１８に記載の方法において、
前記熱含量を変化させることは、前記物質から熱を取り去ることによる、方法。
【請求項２５】
請求項１８に記載の方法において、
前記熱含量を変化させることは、前記物質に熱を加えることによる、方法。
【請求項２６】
請求項１８に記載の方法において、さらに、
前記比較することに基づいて、前記熱含量を変化させることを停止することを含む、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
前記提供することは、前記容器内の前記物質の前記熱含量を変化させるための熱交換器を含み、
前記比較することに基づいて、前記容器から前記部分を排出することをさらに含む、方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の方法において、
前記第１の物理的状態および前記第２の物理的状態の一方が固体状態であり、他方が、気体状態または液体状態のいずれかであり、前記固相の前記物質内に包囲された前記液相または前記気相の前記若干量を排出することをさらに含む、方法。
【請求項２９】
熱交換装置において、
少なくとも一つのチューブおよび該チューブの外側に取り付けられた複数のフィンを持ち、前記フィンは、前記チューブ内を流れる流体と熱交換するように配置されかつそのように形成されている、蒸発器と、
前記チューブまたは前記フィンの一つに熱的に連結されており、平らな第１電極を有し、前記第１電極が隙間によって平らな第２電極から離間されており、前記第１電極は長さおよび幅を有し、前記隙間または前記幅のうちの一方が前記長さに沿って変化する、キャパシタとを含み、
前記第１電極および前記第２電極は、これらの電極間での霜の形成に応じてこれらの電極間の静電容量を変化するようになっておりかつそのように形成されている、装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置において、
前記幅は、前記長さに沿って、第１方向で増大する、装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置において、
前記第１電極と前記第２電極との間の前記隙間は、前記長さに沿って、同じ方向で増大する、装置。
【請求項３２】
流体から熱を伝達する、冷凍システム用の蒸発器において、
内腔を規定する外壁を持ち、前記内腔はそれを通る冷媒の流れのためのものであり、前記冷媒への熱の流れを促進するようになっておりかつそのように形成されたチューブと、
前記チューブと熱的に連通した容量性センサであって、第１電極を含み、前記第１電極が隙間によって第２電極から離間されており、前記第１電極の第１長さが、前記第２電極の第２長さと電気的に通じ、前記第１長さと前記第２長さとの間の前記隙間は、前記第１長さに沿って一定でない、容量性センサとを含み、
前記流体から物質が、前記熱の流れによって、前記隙間の最も近くに凝結し、凝結した物質が、前記第１長さと前記第２長さとの間の電束を変化させる、蒸発器。
【請求項３３】
請求項３２に記載の装置において、
前記隙間は、前記第１長さに沿った方向で単調に増大する、装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の装置において、
前記第１電極は可変の幅を有し、この幅は、前記方向で単調に増大する、装置。
【請求項３５】
請求項３２に記載の装置において、
前記第１電極は第１の可変の幅を有し、この第１幅は、前記第１長さに沿った方向で単調に増大する、装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置において、
前記第２電極は第２の可変の幅を有し、この第２幅は、前記方向で単調に増大する、装置。
【請求項３７】
請求項３２に記載の装置において、
前記流体は空気であり、前記凝結した物質は霜である、装置。
【請求項３８】
請求項３２に記載の装置において、
前記第１電極は第１の極性にあり、前記第２電極は第２の極性にあり、さらに、前記第１電極と前記第２電極との間の前記隙間に、前記第２極性の第３電極を含む、装置。
【請求項３９】
請求項３２に記載の装置において、さらに、
入力電極および出力電極を持つ基準キャパシタを含む電気回路と、
発振電圧源と、
４アームブリッジをなして配置された少なくとも４つのダイオードとを有し、
前記第１電極または前記第２電極の一方および前記基準キャパシタの前記入力が前記電圧源から入力を受け取り、
前記第１電極または前記第２電極の他方および前記基準キャパシタの前記出力が、前記ブリッジの反対側のアームに別個に設けられている、装置。
【請求項４０】
熱交換器の霜取りを行うための方法において、
熱交換器およびキャパシタを提供することであって、前記熱交換器および前記キャパシタの両方において、外側に霜が少なくとも部分的に形成される、ことと、
前記霜がついた前記キャパシタの静電容量の第１の計測値を得ることと、
前記熱交換器および前記キャパシタを加熱することと、
前記加熱期間の後、前記キャパシタの静電容量の第２の計測値を得ることと、
第１の計測値を第２の計測値と比較することと、
前記比較することに応じて前記加熱することを停止することとを含む、方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の方法において、
前記キャパシタは、フリンジ効果キャパシタである、方法。
【請求項４２】
請求項４０に記載の方法において、
前記熱交換器は、冷凍システムの蒸発器である、方法。
【請求項４３】
請求項４０に記載の方法において、
前記比較することは、溶解した霜と蒸発した霜とを区別することを含む、方法。
【発明の詳細な説明】
【関連出願への相互参照】
【０００１】
本願は、２００５年２月１５日に出願された米国仮特許出願第６０／６５３，１９４号、および２００５年１２月６日に出願された米国仮特許出願第６０／７４２，７３０号の優先権を主張するものである。仮特許出願は両方とも、この明細書に参考として組み入れられる。
【技術分野】
【０００２】
本発明は、氷の形成中および製造中に使用されるセンサを含む容量性センサの改良に関し、さらに、任意の種類のセンサを使用する製氷方法、および霜または氷または他の凝結物の形成を検出するための方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
製氷機の代表的な作動は、商業的なものであっても個人用のものであっても、容器を水で満たすことと、水から熱を取り去ることと、氷キューブを排出することとを含む。氷キューブの一つの製造方法は、多数の隔室を持つ容器を充填することと、すべての隔室から熱を取り去ることとを含む。氷キューブを製造する別の方法は、閉鎖端が水浴中に吊り下げられた多数のフィンガを備えた蒸発器を使用する。製氷作業の進行に従って、蒸発器チューブのフィンガ内の冷媒が、各フィンガを取り囲む水を冷却して凍結し、徐々に増大する壁を形成する。結果的に得られた氷キューブの全体形状は、シンブル(thimble) 状と言える。代表的には、蒸発器は、氷キューブを完全に凍結させるのに十分な期間にわたって水を冷却する。完全に凍結した氷キューブを取り出し、取り出し後に製氷機の別のサイクルを開始する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
使用されるサイクル時間が、より短い製氷機が必要とされている。さらに、氷キューブの状態を実時間で決定するための装置および方法が必要とされている。本発明のいくつかの実施例では、これらの問題点の両方を新規でありかつ進歩性のある方法で解決する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一実施例は、水の静電容量を感知し、水の静電容量に対応する信号を提供するための手段と、信号に応じて作動する制御装置とを含む、製氷装置に関する。
いくつかの実施例では、制御装置は、冷凍システムを作動し、前記信号を使用して水が部分的に凍結したときを感知し、冷凍ユニットを作動して部分的に凍結した氷キューブを排出する。
【０００６】
いくつかの実施例では、感知手段は、フリンジ効果キャパシタである。別の実施例では、フリンジ効果キャパシタは少なくとも二つの電極を有し、水はこれらの二つの電極に対する誘電体である。
【０００７】
さらに別の実施例では、感知手段は、少なくとも二つの電極を持つキャパシタであり、容器内の水が、これらの二つの電極間の誘電体である。他の実施例では、キャパシタの一方の電極は、冷凍ユニットの部分である。
【０００８】
さらに別の実施例では、制御装置は、メモリを備えたデジタル式制御装置であり、メモリには、容器内の氷の所定の厚さと、水の静電容量とを関係付けるデータが入っている。
本発明の一実施例は、冷凍ユニットを含む、水の静電容量を感知するための装置に関する。冷凍ユニットは、冷凍ユニットの作動により物質が相を変える位置に最も近く配置された導電性第１部材と、同じ位置に最も近く配置された導電性第２部材とを含み、第１部材は第２部材から電気的に絶縁されておりかつ第２部材から離間されている。冷凍ユニットは、さらに、第１部材および第２部材に電気的に接続された回路を含み、この回路は、物質の静電容量に対応する信号を発生する。
【０００９】
いくつかの実施例では、第１部材は蒸発器チューブである。他の実施例では、第１部材は、水に浸漬した第１の形体(shape)を有し、第２部材は、水に浸漬した第１の形体に対応する第２の形体を有する。
【００１０】
他の実施例は、水を保持するための容器を含み、冷凍ユニットは容器から熱を取り去ることができ、容器は所定の形状を有し、第２部材は、容器の形状に対応する所定の形状を有する。
【００１１】
本発明の別の実施例は、第１の相の物質の静電容量の第１の計測値を得ることと、物質に含まれる熱含量を変えて、物質の幾らかを第２の相に変えることと、両方の相を持つ物質の静電容量の第２の計測値を得ることと、第１の計測値を第２の計測値と比較することとを含む、物質の相転移を検出するための方法に関する。
【００１２】
本発明の一実施例では、比較することは、第１の計測値または第２の計測値の一方を第１の計測値または第２の計測値の他方で除することを含む。別の実施例では、比較することは、第２の計測値または第１の計測値の一方を第２の計測値または第１の計測値の他方から差し引くことを含む。
【００１３】
他の実施例は、若干量の氷が製造されたかどうかを比較することによって決定することを含む。さらに他の実施例は、決定することの後、熱を取り去ることを停止することを含む。
【００１４】
別の実施例では、方法は、第１の計測値を得るため、および第２の計測値を得るためのキャパシタを含み、相が変化する物質の少なくとも幾分かが、キャパシタの誘電体として作用する。
【００１５】
他の実施例では、第１部材は、水に浸漬した第１の形体を有し、第２部材は、第１の形体に対応する第２の形体を有する。さらに別の実施例は、水を保持する容器を含み、冷凍ユニットは容器から熱を取り去ることができ、容器は所定の形状を有し、第２部材は、容器の形状に対応する所定の形状を有する。
【００１６】
本発明の別の実施例は、製氷装置に関する。この装置は、複数の容器を含み、これらの容器のおのおのは、内部容積部分を規定する複数の側部を有する。各容器は、水を導入し氷を排出するための開口部を有する。水の存在によって静電容量が影響されるフリンジ効果キャパシタが容器の一つの側部に設けられている。
【００１７】
別の実施例では、キャパシタはフリンジ効果キャパシタではなく、少なくとも二つの容量性エレメントおよびこれらのエレメント間の隙間を含む。キャパシタは、隙間が容積部分の中央に最も近い一方の側部に配置されるようになっておりかつそのように形成されている。
【００１８】
本発明の別の実施例は、キャパシタに関する。この実施例は、第１および第２の向かい合う側部とこれらの間の表面を含む基板を有する。この実施例は、さらに、第１側部に最も近い表面に取り付けられた第１電極を含み、この第１電極は、第２側部に向かって延びる第１フィンガを有し、第１フィンガは可変の幅を有する。この実施例は、さらに、第２側部に最も近い表面に取り付けられた第２電極を含み、この第２電極は、第１側部に向かって延びる第２フィンガを有し、第２フィンガは可変の幅を有し、可変の隙間によって第１フィンガから離間されている。
【００１９】
別の態様では、表面が第１表面であり、基板は、第１表面とは反対側の第２表面を有し、電気シールドが第２表面に設けられた、実施例を提供する。さらに別の態様として、表面が第１表面であり、基板は、第１表面とは反対側の第２表面を有し、第２表面が電気的にシールドされていない実施例を提供する。
【００２０】
本願のこの部分並びにその他の部分に記載したさまざまな装置および方法は、多数のさまざまな組み合わせとして説明したものであるということは理解されよう。これらの有用な、新規な、そして発明的な組み合わせはすべて、本明細書中で考えられているものであり、これらの無数の組み合わせのおのおのを十分に言い尽くすように説明することは、余分であって、不必要である。
【００２１】
本発明のさまざまな実施例のこれらのおよび他の特徴は、特許請求の範囲、本明細書、および添付図面から明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に、本発明の原理の理解を促す目的のため、添付図面に示す実施例を参照し、具体的な用語を使用してこれを説明する。それにも関わらず、本発明の範囲をこれによって限定しようとするものではなく、例示の装置の変形および変更、並びにここに例示した本発明の原理のこの他の用途は、本発明の技術分野の当業者が通常思いつくことであると考えられる。
【００２３】
２００４年７月２６日に出願された「エンジンのラジエータ用の改竄防止コネクタ」という表題の米国特許出願第１０／８９８，８４２号、２００１年１１月６日に発行された米国特許第６，３１１，５０３号、２００２年８月２７日に発行された米国特許第６，４３８，９７６号、１９８８年８月２３日に発行された米国特許第４，７６６，３６９号、２００１年５月２９日に発行された米国特許第６，２３９，６０１号、１９９８年１２月に刊行されたソリッドステート回路のＩＥＥＥ誌の第３３巻第１２号の「フラクタルキャパシタ」は、本願に参考として組み入れられる。さらに、２００５年１月１１日にマッキントッシュに付与された米国特許第６，８４２，０１８号は、本願に参考として組み入れられる。さらに、２００６年２月１５日に同出願人が出願した、「容量性雨センサ」という表題の、代理人の事件番号第３１１４２−３８号の特許出願は、本願に参考として組み入れられる。
【００２４】
本発明のいくつかの実施例は、完全に液体の状態から、部分的に凍結したまたは完全に凍結した氷キューブまでの氷の形成の進行の計測に関する。いくつかの実施例では、この計測は、製氷速度を高めるのに使用できる。このような実施例では、氷キューブは、氷キューブの中心部が凍結しておらず、未だ液体であっても取り出される。部分的に凍結した氷キューブは、壁が十分に厚い場合には、排出することができ、その構造的一体性を維持する。部分的に凍結した氷キューブを凍結温度以下のビンに置くことにより、凝固プロセスが続行され、ビン内で完了する。しかしながら、最初の氷キューブの凝固が進行しているとき、液体容器をプロセスの始めに戻し、液体の水で再充填し、第２の氷キューブの形成を開始することができる。このような実施例では、第１および第２の組の氷キューブの凍結に要する時間が重なり、かくして製氷速度が全体として上昇する。
【００２５】
本発明のいくつかの実施例は、容量性技術を使用して、好ましくはセンサ電極を水試料の近くに配置して氷の形成を検出する方法を含む。好ましくは、水の誘電率によりセンサの静電容量に影響が及ぼされるように、水試料を電極の十分近くに配置する。液体の水の誘電率は約８０であるのに対し、氷の誘電率は約３である。本発明のいくつかの実施例では、センサは、液体の水の量の変化およびセンサ電極に最も近い氷の厚さの変化に応じて静電容量が変化するようになっており、そのように形成されている。静電容量のこの２６変化率を、４アームブリッジ回路を含む多くの方法で計測できる。
【００２６】
いくつかの実施例では、キャパシタの作動原理は、横方向フラックスキャパシタ(lateral flux capacitor)、またはフリンジ効果キャパシタ(fringe-effect capacitor) のそれに対応する。いくつかの実施例では、電極は、平行なプレート型キャパシタとは対照的に、基板上で互いに対して横方向に（例えば、米国特許第４，７６６，３６９号に示すように）配置してある。
【００２７】
米国特許第４，７６６，３６９号および米国特許第６，２３９，６０１号に記載されているように、より薄い氷層を検出するため、より小さい電極幅およびより小さい電極隙間を使用してもよい。さらに、より厚い氷層を検出するため、隙間がより大きい、より大きな電極を使用してもよい。より小さいパターンは、薄い氷層に迅速に応答するが、このパターンは、厚さの増大による出力の変化がほとんどない所定の点に達する。より大きいパターンに関し、これは、より小さい氷の厚さにはあまり応答しないが、より小さいパターンではもはや検出できないより厚い層に応答できる。次いで、中間隙間によって離間された中間電極幅は、中程度の厚さの氷層に応答する。電極の幅および間隔を別個に変化させることができるけれども、これらを連続的に変化させることもできる。本発明のいくつかの実施例では、氷の厚さに連続的に応答できるセンサを提供する。
【００２８】
本発明の一実施例は、電極幅が可変で電極隙間が可変の、すなわち可変の隙間および可変の幅を組み合わせたフリンジ効果キャパシタに関する。一実施例では、電極の幅が電極の長さに沿って滑らかに変化する。別の実施例では、電極間の隙間が電極の長さに沿って滑らかに変化する。さらに別の実施例では、電極間の隙間および電極の幅の両方がセンサ基板にわたって直線的に変化する。好ましい実施例では、電極間の隙間は、電極の幅が小さい場合には小さく、電極の幅が大きい場合には大きい。
【００２９】
一実施例では、センサは、互いに組み合わせた逆の極性の複数のフィンガを含む。フィンガの幅および隣接したフィンガ間の隙間は、センサ基板の表面に沿って直線的に変化する。しかしながら、本発明は、このような直線的関係に限定されない。別の実施例では、各電極は、基板の表面に螺旋状パターンをなして取り付けられた一つまたはそれ以上のフィンガを含む。さらに別の実施例では、電極は、円のパターンをなして配置される。
【００３０】
好ましくは、電極の幅は、隣接した電極間の隙間に対応し、広幅の電極は大きな隙間によって離間されており、狭幅の電極は狭い隙間によって離間されている。一実施例では、電極の幅および隣接した電極間の隙間は、電極の長さに沿って非常に滑らかに変化する。しかしながら、本発明は、隣接した電極間の隙間が電極の長さに沿って別個に（段階的に）変化する実施例、および電極の幅が電極の長さに沿って別個に（段階的に）変化する実施例も考えている。
【００３１】
図１は、本発明の一実施例による氷センサ２０を示す。このセンサ２０は、基板２６の表面２８に配置された第１電極２２および第２電極２４を含む。第１電極２２は、表面２８上をセンサ２０の第１側３０から反対側３１に向かって延びる複数の第１フィンガ３４を含む。第２電極２４は、表面２８上をセンサ２０の第２側３１から反対側３０に向かって延びる複数の第２フィンガ３６を含む。電極２２およびフィンガ３４は、回路（図３３参照）に第１の極性で接続されている。第２電極２４およびフィンガ３６は、検出回路に第２の極性で相互接続されている。基板２６およびフィンガ３４および３６は、横方向フリンジキャパシタまたはフリンジ効果キャパシタとして作動するようになっており、そのように形成されている。いくつかの実施例では、導電性シールド（図示せず）を基板２６の下面（表面２８とは反対側の表面）に置く。導電性シールドを備えた実施例では、センサ２０は、フリンジ効果が表面２８からのみ働き、片側のみである。シールドが設けられていないセンサ２０の実施例では、フリンジ効果は、基板の両方の平らな側部に作用する。
【００３２】
図３２は、本発明のいくつかの実施例で使用される回路５０の一例を示す。回路５０は、センサ２０および基準キャパシタ５３に入力を提供する発振器５１を含む。これらの二つのキャパシタの出力は、クワッドダイオードリング(quad diode ring)５２の向き合った箇所に供給される。リング５２の一つの中間点には基準電圧が提供される。リング５２の他方の中間点は、基準キャパシタ５３に対するセンサ２０の比を表す直流出力を提供するアナログバッファに送出される。一実施例では、センサ２０は、約０ｐＦないし約２００ｐＦの任意の静電容量を提供する。回路５０は、無線周波数位相弁別器と同様であり、クワッドダイオードリング５２に供給される信号の位相差と比例した直流信号を提供する。この一般的な種類の回路に対する別の参考が、米国特許第３，８６９，６７６号に記載されている。この特許はこの明細書に参考として組み入れられる。いくつかの実施例では、使用される部品が少なく、直流オフセットでなく直流出力を直接提供するため、回路５０が好ましい。
【００３３】
回路５０のいくつかの実施例は、１０ｋＨｚまたは１００ｋＨｚのいずれかの入力を提供する発振器５１で作動するが、本発明のいくつかの実施例における回路５０の基本的挙動は、数百ヘルツないしメガヘルツ領域で観察できる。本発明のいくつかの実施例では、発振器５１は固定周波数で作動する。さらに別の実施例では、発振器５１は、センサ２０の静電容量が変化するに従って出力周波数が変化する弛張発振器である。本発明の一実施例では、約１２０ｋＨｚで作動する弛張発振器を使用する。
【００３４】
周波数は、物質（氷および液体の水等）の導電性および静電容量が周波数によらない所定の範囲内にあるように選択される。これにより、氷および水の作用を分けることができ、真の静電容量を決定できる効果が得られる。図示のいくつかの実施例では、電極間の距離は、約０．１ｍｍ程度と小さく、これによってこの大きさの液滴に対する感受性を提供する。図１７は、図１６の装置についての静電容量比を氷の厚さの関数として示すグラフである。図１７には、実験室で得られたさまざまな計測値に基づく滑らかな曲線１７−１が描いてある。
【００３５】
図１８Ａおよび図１８Ｂは、試験中に得た静電容量の計測値を示す。図１８Ａは、静電容量を時間の関数として示す曲線１８Ａ−１および温度を時間の関数として示す曲線１８Ａ−２を含む。曲線１８Ａ−１および曲線１８Ａ−２の中央部分は、特性が比較的一定であり、これは、水の溶解の潜熱を示す。
【００３６】
図１は、本発明の一実施例による容量性センサの上面の実質的に平らな写真から書き起こしたものである。図１は、それ自体は、ほぼ一定の縮尺比で示してある。電極２２および２４の垂直部分間の距離（すなわち、容量性「はしご」の「側レール」間の距離）は、約５．０８ｃｍ（２インチ）である。
【００３７】
センサ２０は、基板２６上で３．５回繰り返した、互いに入り込む四つのフィンガからなる繰り返しパターンを含む。電極２２は、基板２６にわたって延びる隣接したフィンガ３４．１および３４．２を含む。フィンガ３１の幅は、側部３０からセンサの中心線３２に向かって単調に減少した後、電極２４に近づくに従って単調に増大する。フィンガ３４．２の幅は、側部３０からセンサの中心線３２に向かって単調に減少した後、フィンガが電極２４に近づくに従って単調に減少する。隣接したフィンガ３４．１および３４．２は、好ましくは、一定の隙間４２によって離間されている。
【００３８】
電極２４は、基板２６の表面２８の上を側部３１から側部３０に向かって延びるフィンガ３６．１および３６．２を含む。フィンガ３６．１は、フィンガ３４．１と隣接して延びており、向き合ったフィンガ３４．１の縁部から可変の隙間４０．１によって離間されている。一実施例では、フィンガ３６．１の幅は、表面２８にわたって、フィンガ３４．１と鏡像をなして変化する。
【００３９】
電極２４の第２フィンガ３６．２は、電極２２のフィンガ３４．２と隣接して配置される。フィンガ３６．２およびフィンガ３４．２の向き合った縁部は、好ましくは、センサ２０の中心線３２に向かって大きくなりかつこれらのフィンガが中心線からいずれかの側部に向かって延びるに従って減少する可変の隙間４０．５によって離間されている。
【００４０】
図２、図３、および図４は、四つのフィンガ３４．１、３４．２、３６．１、および３６．２の間のいくつかの幾何学的関係を示すグラフである。図２は、電極のフィンガの幅と中心線からの距離（距離ゼロは中心線３２である）との間の関係７２を示す。線Ａは、電極３４．１および３６．１の幅を表し、中心線からの距離が増大するに従って増大する。線Ｂは、フィンガ３４．２および３６．２の幅を表し、フィンガが中心線から遠ざかるにつれて減少する。
【００４１】
図３は、フィンガ間の隙間とセンサ中心線からの距離との間の関係７４を示す。線Ｃは、フィンガ３４．１と３６．１との間の隙間を示し、フィンガが中心線から遠ざかるに従って増大する。線Ｄは、フィンガ３４．２と３６．２との間の隙間を示しフィンガが中心線から遠ざかるに従って減少する。
【００４２】
図４は、隣接した逆の極性のフィンガについてのフィンガ隙間とフィンガ幅との間の関係７６を示す。好ましくは、フィンガ対３４．１および３６．１は、フィンガ対３４．２および３６．２と同様の関係を共有する。一実施例では、線Ｇが示すように、フィンガの幅が小さい場所では、逆の極性のフィンガ間の隙間は、好ましくは、小さい。フィンガの幅が増大するに従って、同様に、逆の極性のフィンガの向き合った縁部間の隙間が、同様に増大する。
【００４３】
線Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＧで示す関係は、逆の極性の隣接したフィンガについてである。しかしながら、いくつかの実施例では、フィンガは、逆の極性の隣接していない追加の対を形成するようになっておりかつそのように形成されている。例えば、フィンガ３６．１およびフィンガ３４．２は、可変の隙間によって離間された逆の極性の別の電極対を構成する。図３の線Ｅは、隣接していないフィンガ間のこの隙間４０．３を示す。線Ｅは、線Ｃと同じ傾きを持っているが、平行な隙間４２を表すオフセットがある。同様に、線Ｆは、逆の極性の隣接していないフィンガ３６．２と３４．１との間の可変の隙間を示す。この隙間４０．４は、線Ｆによって表され、これは線Ｄと同じ傾きを持っているが、平行な隙間４２によってオフセットされている。
【００４４】
以下の説明において、エレメントの番号（ＮＸＸ）の先頭にＮシリーズ(series)接頭語を使用して、この接頭語を含まないエレメント（ＸＸ）と、示されるまたは記載される違いを除いて、同じである。
【００４５】
図１０および図１１は、可変の隙間および可変の幅のフリンジ効果キャパシタの変形例を示す。図１０は、基板３２６の表面３２８に取り付けられた一対の電極３２２および３２４を持つセンサ３２０を示す。電極３２２は、螺旋状フィンガ３３４を含む。このフィンガ３３４は、電極３２２のフィンガ３３６と隣接しており、基板３２６およびフィンガ３３４および３３６は、横方向フリンジ電極をなし、そのように形成されている。各フィンガ３３４および３３６の幅は、フィンガがセンサ３２０の中心に向かって螺旋をなすにつれて減少する。さらに、フィンガ３３４および３３６の向き合った縁部間の隙間３４０は、フィンガがセンサ３２０の中心に向かって螺旋をなすにつれて減少する。センサ３２０は、電極の幅３３８．１が、より大きい場所で、電極間に、より大きな隙間３４０．１を含み、電極の幅３３８．２が、より小さい場所で、電極間に、より小さな隙間３４０．２を含む。このようにして、フィンガ３３４および３３６は、全体として、図４の線Ｇが表す関係７６を持つ。
【００４６】
図１１は、逆の極性の一対の電極４２２および４２４が基板４２６の表面４２８に配置されたセンサ４２０を示す。電極４２２および４２４のおのおのは、基板４２６の長さに沿って延びるフィンガ４３４および４３６を夫々含む。センサ４２０のフィンガ４３４および４３６は、線Ｇに示す基本的関係７６を示すが、図４の線Ｈが示すように、別個のすなわち階段状である。線Ｈが示すように、比較的大きな電極幅４３８．１は、比較的大きな隙間４４０．１によって離間されている。電極幅４３８．２が減少すると、隙間４４０．２もまた減少する。
【００４７】
互いに入り込む電極の繰り返しパターンを持つセンサ２０を示しかつ説明したけれども、本発明は、これに限定されない。本発明の他の実施例は、幅が可変でありかつ間の隙間が可変である一対の電極を考えている。一例として、このようなセンサは、フィンガ３６．１の半分と隣接したフィンガ３４．１の半分を含む。他の実施例は、フィンガ３６．２の半分と隣接したフィンガ３４．２の半分を含む。さらに、本発明は、隣接した電極間に平行な隙間を持たない実施例を考えている。
【００４８】
図１９は、本発明の別の実施例による容量性センサ６２０を示す。このセンサ６２０は、四対の電極しか備えておらず、この形状は、センサ２０についての図１に示す電極パターンの部分集合と考えることができる。さらに、本発明の別の実施例によるさらに別のパターンは、一対の逆の極性の電極を含むことが考えられる。これらの電極は幅が一定でなく、一定でない隙間によって離間されており、例えば一方の電極の幅が、電極間の隙間が増大するのと同じ方向で増大する。さらに、図１９では、本発明のさまざまな実施例は、中心線６３２を中心とした対称性を備えていないということがわかる。
【００４９】
図５および図６は、センサ５２０の試験結果を示す。センサ５２０を、若干量の液体の水に最も近く配置した。図５は、センサ５２０の全静電容量６６を、若干量の水を凍結温度に露呈した時間の関数として示す。線６８は、水温を時間の関数として示す。水は、約２０℃から約０℃まで直線的に減少した後、若干量の液体の水の融解潜熱に対応する期間７０にわたって０℃を維持するということに着目されたい。期間７０の終了時にすべての水が凍結して固体になり、温度線６８は、水が露呈されてきた周囲温度まで急激に下降する。
【００５０】
図６は、センサ５２０の静電容量を水の温度の関数としてプロットしたグラフである。センサ５２０の全静電容量６６は、約５００ｐＦから、固体の氷についての１０ｐＦよりも小さい値まで変化するということに着目されたい。センサ５２０は、水が凍結し始めるとき（すなわち、期間７０の開始時）から、最後の水が完全に凍結するとき（期間７０の終了時）まで均等に変化する静電容量を与える。
【００５１】
センサ２０、５２０、および６２０は、薄い氷の形成（より小さな隙間によって離間された、より狭い幅の電極によって検出できる）に敏感であり、これに応じて静電容量を変化させ、さらに、表面２８からの、より大きな距離のところの厚い氷に応答して（より大きな隙間によって離間された、より広い幅の電極に最も近い氷の形成に応じて）静電容量を変化させる。センサ２０および６２０の電極の幅および隙間が大きい状態から小さい状態まで滑らかに変化するため、これらのセンサもまた、さまざまな厚さの氷の形成に敏感であり、これに応じて静電容量を変化させる。これらのセンサが氷の形成に対して均等に応答するため、計測した静電容量から、水の物理的混合状態（一部が液体で一部が固体である）を、静電容量の関数として推測できる。
【００５２】
図２１は、パッケージ済みの本発明の一実施例によるセンサアッセンブリの平面図、側面図、および底面図を示す。いくつかの実施例では、このセンサアッセンブリは、比較的薄い氷層を検出するうえで適当である。センサアッセンブリ５７は、冷凍ユニットの表面等の表面に取り付けるためのスプライン加工された機械式コネクタ５７．２を持つハウジング５７．１を含む。電気コネクタ５７．３は、ハウジング５７．１内に配置された回路５０に入力励起および出力励起を提供する。一実施例では、センサ６２０は、水が凍結して氷になる冷凍ユニットの位置に最も近くなるように、ハウジング５７．１の表面に取り付けられている。図２１のパッケージ済みのセンサアッセンブリ５７は一定の縮尺比で図示してあり、一実施例では、パッケージの長さは、図２１Ａ、図２１Ｂ、および図２１Ｃでわかるように、約４０ｍｍである。同じ実施例において、パッケージの幅は、図２１Ａ、図２１Ｂ、および図２１Ｃでわかるように、約２５ｍｍである。
【００５３】
液体から固体に状態が変化する水が存在する状態で静電容量が変化するセンサを図示しかつ説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明は、一つの状態から別の状態に変化する際に誘電率が変化する任意の物質の物理的状態を推測することを考えている。さらに、本発明は、センサからの距離によって変化する材料の誘電率等の材料の特性および特徴の計測値を計算する。
【００５４】
図１６は、従来技術で公知の平らなキャパシタの上面図である。キャパシタ１０は、比較的大きな形状の第１電極１１と、比較的小さな形状の第３電極１３とを含む。中間電極１２は、第１電極１１および第３電極１３の両方と適合する形状を備えている。
【００５５】
図７は、本発明の一実施例による製氷機の概略図である。製氷システム８０は、氷点下の環境に配置された個々の容器８４を備えた可動アッセンブリ８２を含む。各容器８４には、水供給源８６から水が供給される。モータ８９が一つまたはそれ以上のプーリを回転させることにより、アッセンブリ８２を貯蔵ビン９０に向かって搬送する。電子式制御装置８８は、水供給源８６およびモータ８９の作動を制御する。
【００５６】
制御装置８８は、隣接した容器内の水の物理的状態を示す信号を、一つまたはそれより多いセンサ２０または６２０から受け取る。一実施例では、センサ２０．１は、容器８４．１内の水の誘電率が変化するに従って静電容量が変化し、これによってセンサ２０．１のフリンジ電界に影響を及ぼす。いくつかの実施例では、第２容器８４．２に最も近く第２センサ２０．２が配置されている。制御装置８８は、センサ２０．１およびセンサ２０．２の静電容量の変化に基づいてモータ８９（いくつかの実施例では、容器加熱回路または他の特徴（図示せず））を作動させ、部分的に凍結した氷キューブを容器８４．１からビン９０に落下させる。好ましくは、ビン９０もまた氷点下の環境に露呈されており、放出された氷キューブはビン９０内で熱を失い、完全に凍結する。部分的に凍結した氷キューブを排出することによって、凍結サイクルを容器８４のアッセンブリ８２と、ビン９０とに分ける。凍結サイクルの完了が収集ビン９０内で行われるため、容器８４内での氷キューブの滞留時間が短くなる。かくして、所与の時間内に大量の氷を形成できる。別の態様では、少数の容器で所与の量の氷を形成できる。センサ２０は、さらに、製氷機の速度を上げ、および／または効率を向上する他の態様に適合できる。
【００５７】
図８および図９は、本発明の他の実施例を示す。製氷機１８０は、特定の容器１８４の壁に組み込んだ一つまたはそれ以上の氷センサ１２０を含む。第１氷センサ１２０．１は、容器１８４．１および１８４．３が共有する壁に配置してある。第１センサ１２０．２は、容器１８４．２および１８４．４が共有する壁に配置してある。
【００５８】
各センサ１２０は、基板１２０の後面１２９に導電性シールドが設けられていないことを除くと、センサ２０と同じである。従って、基板１２６の誘電率が低いため、電極１２２および１２４のフリンジ電界が、上面１２８および反対側の後面１２９の両方から延びる。従って、センサ１２０．１の静電容量は、隔室１８４．１内の水の状態および隔室１８４．３内の水の物理的状態と関連して変化する。
【００５９】
トレーの容器のアレイ内で氷キューブを形成する製氷機では、一つのトレーが別のトレーと隣接しており、本発明は、両容器内での氷の形成に応答するように配置されたセンサ１２０を考えている。いくつかの実施例では、これによりセンサの容量性出力が倍になる。さらに、センサをこのように構成することにより、二つの量の水の物理的状態をアナログで平均する。いくつかのこのような用途では、基板の導電性シールドをなくすことにより、センサは双方向的に作動できる。
【００６０】
本発明のいくつかの実施例では、平行でありかつ幅が一定の電極を持つ共有センサが設けられる。隙間および幅は、二つの隣接した氷キューブが、十分な構造的一体性を持って貯蔵ビン内に放出されるような氷の厚さに応答するようになっており、そのように形成されている。別の実施例では、放出手順は、所定の厚さが形成された後に、調時された放出作業と関連して、氷の厚さに応答するセンサを含む。本発明の別の実施例は、氷キューブ間の隙間を埋めるのに使用できる非常に厚い電極を考えている。別の態様では、本発明の他の実施例は、薄いストックから曲げられ、または形成される電極であって、各容器のすぐ近くにあるが、単一の電気接点しか提供しない電極を考えている。
【００６１】
図９は、本発明の別の実施例による容器２８４のアッセンブリ２８２を示す。アッセンブリ２８２は、側部と側部とを向き合わせて配置された複数の容器２８４を含む。センサ２２０は、各センサが、側方の容器と共有する壁に配置されていることを除くと、センサ１２０と同じである。
【００６２】
本発明のいくつかの実施例は、互いに組み合わせたフィンガがフラクタルパターンに従って配置されたセンサを含む。フラクタルパターンにより、基板の単位面積当たりの静電容量が高くなり、さらに、幅および隙間間隔が変化する電極を提供する。さらに、電極は、擬似フラクタルパターンで形成してもよい。さらに、本発明の別の実施例では、ヒルベルトカーブ(Hilbert Curve) 等の空間充填フラクタルを考えている。
【００６３】
以上、図示しかつ説明されたハチは、容量性センサを使用して氷を製造するための方法であるが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施例は、以下のことに対応する信号、または、以下のことを推測できる信号を発する任意の種類のセンサを含む。すなわち、以下のこととは、氷キューブの物理的状態、および／または氷キューブの壁の厚さ、および／または容器から放出する上で十分な構造的一体性を持つ部分的に凍結した氷を放出し、元の容器とは別の場所で凍結プロセスを続行し完了する性能である。
【００６４】
本発明の別の実施例は、製氷方法に関する。この実施例は、液体の水の供給源と、容器と、センサとを提供することを含む。この実施例は、さらに、若干量の液体の水を容器に入れることと、容器を、水または凍結温度よりも低い温度にさらすこととを含む。センサは、若干量の第１部分の凍結を検出し、若干量の第２部分が液体であることを検出する。若干量の水は、前記検出後に放出される。変形例として、この実施例は、前記放出後に第２部分を凍結することを含む。別の態様では、実施例は、第２の量の液体の水を、前記放出後におよび前記凍結前に容器に入れることを含む。別の態様では、この実施例は、前記放出後、放出された若干量の水を水の凍結温度よりも低い温度にさらすことを含む。
【００６５】
本発明のさらに別の実施例は、製氷装置に関する。この実施例は、水供給源を含む。この実施例は、さらに、壁を共有する第１容器および第２容器を含み、前記第１および第２容器を水の凍結温度よりも低い所定の温度にさらす。この実施例は、さらに、共有された壁の最も近くに配置された電子式センサを含み、このセンサは、前記第１容器内の部分的に凍結した氷の第１の量、および前記第２容器内の部分的に凍結した氷の第２の量に対応する信号を発生する。別の態様では、この実施例では、センサの静電容量が水の物理的状態と関連して変化する。
【００６６】
本発明の別の実施例はキャパシタに関する。この実施例は、第１および第２の向かい合う側部およびこれらの間の表面を持つ基板を含む。この実施例は、さらに、第１側部に最も近い表面に取り付けられた第１電極を有し、この第１電極は、第２側部に向かって延びる、可変の幅を持つ第１フィンガを有する。この実施例は、さらに、第２側部に最も近い表面に取り付けられた第２電極を有し、この第２電極は、第１側部に向かって延びる、可変の幅を持つ第２フィンガを有する。前記第２フィンガは、前記第１フィンガから可変の幅によって間隔が隔てられている。別の態様では、この実施例は、第１表面である表面を有し、前記基板は、前記第１表面とは反対側の第２表面を有し、この第２表面には、さらに、電気シールドが設けられている。別の変形例として、この実施例は、第１表面である表面を有し、前記基板は、前記第１表面とは反対側の第２表面を有し、この第２表面には、電気シールドが設けられていない。
【００６７】
本発明の別の実施例は、製氷方法に関する。この実施例は、液体の水の供給源と、第１容器と、第２容器と、センサとを提供することを含む。この実施例は、さらに、第１の量の液体の水を第１容器に入れることと、第２の量の液体の水を第２容器に入れることとを含む。第１容器および第２容器を、水の凍結温度よりも低い温度にさらす。この実施例は、さらに、水の第１の量の第１部分が凍結し、水の第１の量の第２部分が液体であることをセンサで検出することを含む。水の第２の量は、前記検出後に放出される。別の態様では、この実施例は、第１の量の静電容量を感知することによって前記検出を行うことを含む。
【００６８】
本発明の別の実施例は、氷を感知するための装置に関する。この実施例は、第１および第２の向かい合った側部とこれらの間の表面を持つ基板を含む。この実施例は、さらに、表面に取り付けられた第１電極と、表面に取り付けられた第２電極とを含み、前記第１および第２の電極は、互いに実質的に平行であり、前記第１電極および前記第２電極は、フラクタルパターンまたは擬似フラクタルパターンで形成されており、前記パターンは、約２．５４ｍｍないし７．６２ｍｍ（約１／１０インチないし３／１０インチ）の厚さの氷に最も近いときに可変の容量性応答を提供するようになっておりかつそのように形成されている。別の態様では、この実施例は、ヒルベルトカーブのパターンを含む。
【００６９】
図１２は、本発明の別の実施例による氷センサ５２０を示す。センサ５２０は、第１電極５２２と、第２電極５２４とを含む。これらの電極は、夫々、基板５２６の表面５２８に配置されている。第１電極５２２は、第１容量性エレメント５３４に電気的に接続されており、第２電極５２４は、第２容量性エレメント５３６に電気的に接続されている。これらの容量性エレメント５３４および５３６は、湾曲した形状を備えており、エレメント５３６はエレメント５３４から実質的に均等な隙間５４０．３によって離間されている。エレメント５３４および４３６は、フリンジ効果静電容量を持つ電極として作用するようになっておりかつそのように形成されている。
【００７０】
図１２の実施例では、容量性エレメント５３６および５３４は、全体に半球形状である。好ましくは、各容量性エレメント５３４および５３６は、夫々の幅５３８．４および５３８．３が均等である。さらに、これらの二つの容量性エレメントは、好ましくは、幅が実質的に均等な隙間５４０．３によって離間されている。図１２を参照すると、この図は写真であり、および従ってほぼ等縮尺であり、エレメント５３４の外半径が約２．５４ｃｍ（約１インチ）である。電極の幅５４０．３および５３８．３は、おのおの、ほぼ６．３５ｍｍ（１／４インチ）である。隙間５４０．３は、ほぼ６．３５ｍｍ（１／４インチ）である。
【００７１】
幅が均等な隙間によって離間された幅が均等な容量性エレメントを持つセンサを図示しかつ説明したけれども、本発明は、これに限定されない。本発明は、さらに、湾曲した容量性エレメントが、上文中に説明したように、可変の幅を持ち、電極間の隙間の幅が、上文中に説明したように、可変である実施例を考えている。
【００７２】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、本発明の別の実施例を示す。この実施例では、センサ５２０は、製氷用の容器５８４．１に装着されるようになっておりかつそのように形成されている。好ましくは、容量性エレメント５３４および５３６は、氷容器５８４．１の全体形状に従っており、隙間５４０．３は、容器５８４．１の縁部から遠ざかる方向に配置されており、容器の内容積に向かって配置されている。隙間をこのように配置することによって、センサは、容器５８４．１内の水の相が変化するとき、静電容量の計測可能な変化を提供するということがわかった。
【００７３】
図１４Ａおよび図１４Ｂは、変形例のセンサ５２０．２を組み込んだ氷容器５８４．２を示す。センサ５２０．２は、容量性エレメントの全体に半円形形状が、半球形の円弧よりも小さいということを除くと、センサ５２０と同じである。本発明は、さらに、氷容器の形状が図１３Ａおよび図１４Ａに示すような半球でない実施例を考えている。例えば、本発明は、さらに、容器が任意の形状であり、フリンジ効果容量性エレメントセンサが容器の一つの表面に取り付けられた実施例を考えている。好ましくは、これらの変型例では、隣接した容量性エレメント間の隙間の少なくとも一部を、水の相変化が緩慢な、またはさらに好ましくは、水の相変化が最も緩慢な容器の内部部分に対応する容器の位置に配置する。
【００７４】
本発明の別の実施例は、製氷装置に関する。この装置は複数の容器を含み、これらの容器のおのおのは、内部容積を形成する複数の側部を備えている。各容器は、水を導入し、氷を排出するための開口部を有する。容器の一方の側部にはフリンジ効果キャパシタが設けられている。別の実施例では、キャパシタは、少なくとも二つの容量性エレメントおよびこれらのエレメント間の隙間を含む。キャパシタは、隙間が、容積の中央部に最も近い一方の側部に配置されるようになっておりかつそのように形成されている。
【００７５】
図１５および図１７ないし図２１は、本発明のさまざまな実施例のさまざまな特徴に関する。一例として、図１９は、フリンジ効果霜センサ用の電極についての一つのパターンを示す。
【００７６】
図１５は、フリンジ効果キャパシタの電界と相互作用する一層の物質の効果を概略に示す。図１５Ａは、基板２６に置いたセンサ２０を示す。電極２２および２４は、電束場(electric flux field) ２１ａ１を支持する。基板２６には、第１の比較的小さい電束場２１ｂ１が、基板２６の外側にある。図１５Ｂは、電極２２および２４に最も近い物質１９（水等）の薄い層の効果を示す。外側電束場２１ｂ２が、物質１９の存在によって拡大し、これによってセンサ２０の静電容量が増大する。図１５は、電極２２および２４および基板２６の上に物質１９の厚い層があるセンサ２０を示す。外側電束場２１ｂ３は大きいけれども、センサ２０の静電容量の更なる変化を示す。図１５の三つの図のすべてにおいて、束線２１ａ１、２１ａ２、および２１ａ３は、少なくとも第１次の近似としては、物質１９による変化を実質的に受けない。
【００７７】
図１５を再度参照すると、電束場２１ｂ２および２１ｂ３は、物質との接触によって増大する。物質１９が氷である実施例では、誘電率は約３であり、センサ２０は、１から３までのその誘電率の一部の変化に応答するということは理解されよう。センサが、空気に露呈された後に液体の水と接触した状態に置かれる実施例では、センサは、その誘電率の少なくとも部分を１から８０まで変化するように、さらに強く応答するということは理解されよう。
【００７８】
従って、本発明のいくつかの実施例による容量性センサは、表面上の霜の有無および／または厚さ、または氷キューブ製造を行うための固体の氷の存在を計測できる。いくつかの実施例は、固体の氷、空気や水を捕捉した氷、または軟氷を区別できる。いくつかの実施例は、センサの形態および霜または氷のさまざまな厚さを計測するための回路の特性に関して予備設定を行うことができる。さらに、本明細書中に記載した方法および装置により、氷キューブを、単にその氷キューブの所定のモデルに基づくのでなく、特定の氷キューブの実際の状態に基づいて製造できる。
【００７９】
図２０は、基板に設けた隣接した電極対の概略図である。第１電極対は、逆の極性を持つ電極３４．０１および３６．０１を含む。基板に設けられた隣接した第２電極対は、第１対に対応する極性を持つ電極３４．０２および３６．０２を含む。同様に、本発明のいくつかの実施例は、隣接した第３電極対および第４電極対を含み、これらの電極対もまた、交互の極性を備えている。
【００８０】
単一の電極（図２０の電極３４．０１）の応答に、逆の極性を持つ複数の電極（図２０の電極３６．０１、３６．０２、３６．０３、および３６．０４）が共有する電束場によって、影響を及ぼすことができるということが、分析により決定された。曲線２０−１は、隣接した導体間の束線を示す。電極３４．０１および３６．０１の近くに比較的少量の水が存在すると、システムの静電容量に「局所的」作用が及ぼされる。少量の水（表面張力によって制限される水、少量の氷や雪の粒子等）は、水が局所的にしか存在しないため、他の電極に影響を及ぼさない。しかしながら、比較的多量の水が電極３４．０１から第２対の電極３６．０２まで延びていると（比較的多量の水滴や比較的多量の霜の発生により生じる）、束線が、電極３４．０１と、隣接していない電極３６．０２とによって共有される。曲線２０−３および２０−４は、電極の表面上の水や氷の量が徐々に増えるに従って、第１極性の第１電極３４．０１からの束線が、第２の逆の極性の電極３６．０１、３６．０２、３６．０３、および３６．０４と共有されることになるということを示す。隣接していない電極までの離間距離が大きくなればなる程、信号全体に対する束の寄与が小さくなるということは理解されよう。
【００８１】
図２２ないし図３１は、製氷を行うための本発明のさらに別の実施例に関する。以下の説明において、エレメントの番号（１ＹＸＸ）の先頭に数１Ｙ列の接頭語を使用する置くが、これは、変更が示されもしくは記載されている場合を除いて、１０００の接頭語を有するエレメント（１０ＸＸ）と同じ物を指す。
【００８２】
本発明のいくつかの実施例は、液体の状態から固体の状態までの水の状態変化を検出するための容量性センサの使用に関する。本発明は、水に限定されず、液体の状態と固体の状態で容量的特性が異なる任意の物質に適用できる。
【００８３】
本発明の一実施例は、製氷装置の一部を容量性センサの一体の部分として使用することに関する。以下に論じるように、氷の近くに蒸発器チューブを備えた製氷機は、チューブを二電極キャパシタの一方の電極として使用できる。しかしながら、本発明は、冷媒蒸発器チューブを一方の容量性電極として使用することに限定されない。本発明は、さらに、製氷装置の他の部分を容量性センサの一方の電極として使用する実施例を考えている。好ましくは、容量性電極として選択された製氷機の部分は、導電性が良好でなければならず、氷が形成される少なくとも一つの位置に最も近く配置されていなければならない。
【００８４】
本発明のいくつかの実施例では、容量性氷センサの第２電極は、製氷容器内に、形成される氷の位置および形状に対応するパターンで配置された導体である。一例として、第二電極は、ワイヤ、箔、チューブ、または他の断面形状を備えていてもよく、製氷容器内に吊り下げられ、容器の壁または他の構造に埋め込まれ、容器に接着され、容器の表面上にコーティングされ、または他の方法で氷の形成に対応する位置に配置される。しかしながら、本発明の他の実施例は、第２電極をここに説明したように使用することに限定されない。本発明は、さらに、第２電極が、容器の壁または他の構造、水入口、または他の構成要素等の製氷アッセンブリの第２部分である、実施例を考えている。好ましくは、第２電極は、凍結される水の静電容量場(capacitive field)を除くと、第１電極と電気的に通じていない。
【００８５】
本発明のいくつかの実施例では、氷は、冷凍ユニットの蒸発器の最も近くに形成される。蒸発器は、液体の水の浴内に吊り下げられる。氷の壁の厚さは、低温の冷媒が蒸発器を通して圧送されるため、増大し続ける。蒸発器が、下方に垂下した複数のフィンガを持つ実施例では、氷が個々のフィンガの周囲で形成し、これらの個々の氷形体(ice shape) の壁の厚さは、氷点下の蒸発器で経時的に増大し続ける。
【００８６】
形成される氷の壁の厚さを容量性センサで監視することによって、計測された氷の壁の厚さ（静電容量の変化から推測される）が所定範囲内にあるときに製氷プロセスを終了できる。そのとき、蒸発器チューブの氷点下の温度を、冷凍ユニットの電子式制御装置の作動によって終了し、蒸発器チューブを温めることにより、氷形体をフィンガから外すことができる。
【００８７】
本発明の方法によるこの作動は、氷形体の壁の厚さを、蒸発器が氷点下の温度にあった時間から推測する現在の作動方法とは全く異なっている。時間に基づいたこの作動方法には、隣接したフィンガの氷が互いに繋がって、一つまたはそれ以上の過大な氷形体となる可能性がある。この種の不適切な作動は、調時式製氷機が第１サイクルで中断し、続いて行われる第２サイクルで氷点下のフィンガのところで時間を掛け過ぎた場合に生じる。
【００８８】
本発明のさらに別の実施例では、大きさおよび形状が最終的な氷キューブに対応する複数の個々の容器に水を配置する。容器全体を氷点下の容積部分に置く。このような実施例では、容量性氷センサを使用して壁の厚さを推測し、これは、部分的に凍結した氷キューブの壁内に含まれる未凍結の水の容積部分とも対応する。
【００８９】
以上、図示し説明した実施例は、製氷機での氷の形成を検出するための容量性センサに関するが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施例は、道路上、航空機の翼前縁、エンジンの入口、および氷の形成を検出するのが望ましい他の位置での氷の形成を検出するための装置および方法に関する。
【００９０】
本発明の一実施例を図２２に示す。製氷システム１０２０は、容量性氷センサの二つの電極のうちの一方として、冷凍システムのフィンガ型蒸発器を使用する。フィンガ型蒸発器は、氷キューブを形成する製氷機１０２０の一体の部分である。
【００９１】
氷キューブを形成するための一つの方法は、多フィンガ（一般的には、フィンガの数は１２個である）蒸発器を使用することである。この蒸発器では、閉鎖端フィンガ１０３２が容器１０２４の水浴内に吊り下げられている。図２２ないし図２８を参照すると、フィンガ１０３２は、Ｕ字形状の共通の蒸発器チューブアッセンブリ１０３０から延びている。図３２は、本発明の一実施例による製氷機１２０の部分の写真から書き起こした図である。閉鎖端フィンガ１０３２は、蒸発器チューブ１０３０から下方に垂下していることがわかる。容器１０２４は、フィンガ１０３２から遠ざかるように下方に部分的に回転させた状態で示してある。低温の冷媒が凝縮器チューブの入口１０３０ａを通って導入される。温められた冷媒がチューブ１０３０の出口１０３０ｂを通って出る。製氷アッセンブリで一般的であるように、冷媒は、凍結プロセス中に個々のフィンガ１０３２を取り囲む水から熱を取り去るときに温められる。フィンガを持つＵ字形状蒸発器チューブを図示しかつ説明したが、本発明はこれに限定されず、直線状、円形、および螺旋状を含む任意の形状の蒸発器チューブを使用することを考えている。
【００９２】
製氷作業が進行するに従って、蒸発器チューブのフィンガ内の冷媒は、各フィンガを取り囲む水を冷却してこれを凍結し、増大する厚い壁を形成する。結果的に得られた氷キューブ１０２６の全体形状は、シンブル形状を持つと説明できる。図２３Ａおよび図２３Ｂは、夫々、製氷システム１０２０で形成した氷キューブ１０２６の側面図および平面図である。氷キューブ１０２６は、対応するフィンガ１０３２の周囲に形成されたポケット１０２７を含む。ここに図示しかつ説明したのは、蒸発器チューブのフィンガの周囲に形成したシンブル形状の氷キューブであるが、本発明はこれに限定されず、例えば立方体やシート等の任意の形状の氷の形成が考えられる。
【００９３】
図２４は、図２２の製氷機の一部の概略平面図である。フィンガ１０３２の２×２のアレイを示す。フィンガに対応する氷キューブ１０２６が形成された状態で示してある。一実施例では、形成されたチューブの壁は８．８９ｍｍないし１０．１６ｍｍ（約０．３５インチないし０．４インチ）であり、隣接した氷キューブの壁間に２．５４ｍｍないし５．０８ｍｍ（０．１インチないし０．２インチ）の隙間が残っている。蒸発器のフィンガの直径は、約１０．１６ｍｍないし１２．７ｍｍ（約０．４インチないし０．５インチ）である。これらの寸法は単なる例であって、本発明の任意の実施例を限定しようとするものではない。
【００９４】
図２２を再び参照すると、製氷システム１０２０は、第１電極１０３４および第２電極１０４０から形成された容量性センサを含む。第１電極１０３４は、複数のフィンガ１０３２を持つ凝縮器チューブアッセンブリ１０３０に電気的に接続されている。上文中に論じたように、この第１電極は、製氷システムの凝縮器チューブに限定されず、形成された氷キューブに近接した製氷システムの別の導電性部分であってもよい。
【００９５】
第２電極１０４０は、製氷容器１０２４内の、氷が形成される製氷システム１０２０の領域に配置されている（または容器１０２４内に埋設されている）。システム１０２０の第２電極１０４０は、二枚の導体ストリップ１０４０ａ１および１０４０ａ２を含む。蒸発器チューブ１０３０およびその複数のフィンガ１０３２は、容量性センサのこの第２電極対間でＵ字形状をなしている。第２電極１０４０について、多くのさまざまな形態が可能である。第２電極は、第１電極から物理的に離間されておりかつ第１電極から電気的に絶縁されている。第２電極１０４０についての一つの形態の一例は、図２５に示すループであり、第２電極が第１電極のすべてのフィンガを水浴の壁に従って取り囲んでいる。位置についてのこの他の例は、容器１１２４の内壁１１２４ａ、容器１１２４の外壁１１２４ｂ、または容器１１２４の壁内に成形することである。内壁に設けた（図２５参照）場合に良好なセンサ性能が得られた。これは、上文中に言及した他の二つの形態の容器のプラスチック壁またはプラスチック壁の部分がないためである。
【００９６】
図２２は、本発明の一実施例による製氷システム１０２０を示す。製氷システム１０２０は容量性氷センサを備えており、このセンサの第１電極は、蒸発器チューブ１０３０およびそのフィンガ１０３２である。リードワイヤ１０３４が蒸発器チューブ１０３０に電気的に接続されており、さらに容量性計測回路に電気的に接続されている。容量性氷センサの第２電極は、二枚の導体ストリップ１０４０ａ１および１０４０ａ２を含む。空間的に離間されたこれらの導体は、容量性氷センサの単一の電極として作用するように電気的に接続されている。
【００９７】
図２５は、本発明の一実施例による製氷システム１１２０を示す。製氷システム１１２０は、容量性氷センサを備えており、このセンサの第１電極は、蒸発器チューブ１１３０およびそのフィンガ１１３２である。リードワイヤ１１３４が蒸発器チューブ１１３０に電気的に接続されており、さらに容量性計測回路に電気的に接続されている。容量性氷センサの第２電極は、蒸発器フィンガ１１３２の周囲でループをなす導電性電極１１４０ｂを含む。リードワイヤ（図示せず）が電極１１４０ｂを容量性計測回路に電気的に接続する。
【００９８】
図２６は、本発明の一実施例による製氷システム１２２０を示す。製氷システム１２２０は、容量性氷センサを備えており、このセンサの第１電極は、蒸発器チューブ１２３０およびそのフィンガ１２３２である。リードワイヤ１２３４が蒸発器チューブ１２３０に電気的に接続されており、さらに容量性計測回路に電気的に接続されている。容量性氷センサの第２電極は、スカラップパターンに形成された導体１２４０ｃを含む。これらのスカラップは、全体として、製造された氷キューブの最終形状に対応する。リードワイヤ（図示せず）が導体１２４０ｃを容量性計測回路に電気的に接続する。スカラップ形状を図示しかつ説明したが、本発明の他の実施例は、矩形の氷キューブ等のさまざまな形状の氷キューブと全体に対応する電極形状を含む。
【００９９】
図２７は、本発明の一実施例による製氷システム１３２０を示す。製氷システム１３２０は、容量性氷センサを備えており、このセンサの第１電極は、蒸発器チューブ１３３０およびそのフィンガ１３３２である。リードワイヤ１３３４が蒸発器チューブ１３３０に電気的に接続されており、さらに容量性計測回路に電気的に接続されている。容量性氷センサの第２電極は、Ｕ字形状蒸発器チューブ１３３０内および容器１３２４内の中央に配置された導体アッセンブリ１３４０ｄ０を含む。この導体アッセンブリ１３４０ｄ０は、下方に（すなわち、図２７でみて紙面内に）垂下した七本のピン１３４０ｄ２を含み、これらのピンは、蒸発器フィンガ１３３２の高さの少なくとも部分に沿って延びる。ピン１３４０ｄ２は、ワイヤ１３４０ｄ１によって相互接続されている。導体アッセンブリ１３４０ｄ０は、容量性計測回路に電気的に接続されている。一実施例では、ピン１３４０ｄ２は、フィンガの２×６のアレイが、図２７に示すように七本のピンを持つように、フィンガのいずれかの側部に沿って設けられている。しかしながら、本発明は、氷キューブが形成されるべき領域の最も近くに配置されたピンが一本と少数であることを考えている。
【０１００】
図２８は、本発明の一実施例による製氷システム１４２０を示す。製氷システム１４２０は、容量性氷センサを備えており、このセンサの第１電極は、蒸発器チューブ１４３０およびそのフィンガ１４３２である。リードワイヤ１４３４が蒸発器チューブ１４３０に電気的に接続されており、さらに容量性計測回路に電気的に接続されている。容量性氷センサの第２電極は、Ｕ字形状蒸発器チューブ１４３０内および容器１４２４内の中央に配置された導体アッセンブリ１４４０ｅ０を含む。一実施例では、導体アッセンブリ１４４０ｅ０は、導体１４４０ｅ１によって相互接続された五個の菱形形状の構造１４４０ｅ２を形成するように構成された導体ループを含む。別の実施例では、菱形形状の構造１４４０ｅ２’のおのおのは、菱形の一つの点から、隣接した菱形の最も近い点まで単一の導体１４４０ｅ１’によって相互接続されている。好ましくは、菱形形状の構造１４４０ｅ２は、全蒸発器アッセンブリの２×２の部分の四つの隣接したフィンガ間の中央に配置される。
【０１０１】
下方に垂下した複数のフィンガを持つＵ字形状蒸発器チューブに対応する形状を持つ第２電極を図示しかつ説明した。上文中に論じたように、本発明は任意の形状の蒸発器チューブを考えている。好ましくは、第２電極は、蒸発器チューブの形状、取り出し完了状態の氷キューブの形状、製氷機の容器の形状、個々の氷キューブ用の容器の形状、またはこれらの形状を組み合わせた形状と全体に対応する形状を備えている。
【０１０２】
本発明のいくつかの実施例では、第１電極は、製氷機内の現存の構造の部分である。これは、費用に優れた方法である。図２２ないし図２８に示す実施例では、蒸発器と計測回路との間に電気的接続がなされている。これらの図面のうちの任意の図面を参照すると、この接続は、蒸発器に直接接続することによって、または冷凍システム内の等価の点、例えば、蒸発器に供給する液体ラインに接続することによって行うことができる。
【０１０３】
二つの電極間の誘電率が変化して静電容量を変化する。この静電容量の変化は、計測回路によって計測できる。この場合には、液体の水の浴が開始誘電体を提供する。固体状態の氷への状態変化中に液体の水から熱が奪われるに従って、同じ容積の水の誘電率が、水と関連した誘電率から、氷と関連した誘電率まで変化する。水の誘電率は約８０であり、氷と関連した誘電率は約３である。従って、誘電率の変化は、２７：１である。しかしながら、本発明は、誘電率の変化が２７：１の物質に限定されず、状態変化を受ける物質の誘電率の変化が５：１と低い実施例も考えている。
【０１０４】
本発明のいくつかの実施例では、容量性氷センサの第１および第２の電極は、好ましくは、デジタル式制御装置である制御装置に設けられている。別の実施例では、制御装置は、製氷機の容器内の温度に対応する信号を受け取る。好ましくは、制御装置は、第１および第２の電極間の静電容量を計測し、いくつかの実施例では、温度信号に基づいて計測値を補正する。
【０１０５】
均質な水浴から内部で氷キューブが形成されている水浴までのこの状態変化は、区分的積分としてモデル化できる。この状況は、多くのキャパシタが直列に接続されているため、近似的にモデル化でき、これらの直列のキャパシタエレメントの各一つの変化を分析により考慮する。分析で使用されたキャパシタの数は、結果的に得られた関数の滑らかさと関連する。妥当な結果を得るため、２０個のエレメントを使用できる。
【０１０６】
本発明の一実施例の分析を行う上での初期状態は、均質な水浴であり、考慮されるすべてのピースの誘電率が８０と高い。これは、随意の初期静電容量値に合わせて設定した直列のキャパシタによってモデル化される。直列キャパシタネットワークの総静電容量値を計算し、記録する。各フィンガ１０３１で氷が形成され始まると、氷は、最初は非常に薄く、次いで徐々に厚くなる。進行は、別個のエレメントによって分けられて分析される。初期状態後の第１工程は、第１一体化エレメントが、水から氷まで完全に変化し、このエレメントについての対応する誘電率が８０から３に変化する工程である。モデルでは、第１エレメントは、初期値を誘電率の比、すなわち約８０／３で除した静電容量の値まで変化する。直列キャパシタネットワークの総静電容量値を計算し、記録する。次のキャパシタを同じファクタで修正し、水から氷への次の水浴セグメントの完全な変化をモデル化する。直列キャパシタネットワークの総静電容量値を計算し、記録する。これを、すべての水浴が水から氷へ状態変化するまで続行する。このモデルは、本発明のいくつかの実施例によるフィンガ型蒸発器を使用して氷キューブを実際に製造する場合よりも長いということに着目されたい。これは、いくつかの実施例では、水浴全体が固体の氷になる前に氷キューブが取り出されるためである。このように早期に排出することにより、製氷機の総生産量を高くできる。これは、取り出された部分的に凍結している氷キューブが、冷凍領域の別の容器で完全凍結状態に状態変化し続けるとき、製氷機を使用して次の世代(next generation) の氷キューブの製造を開始できるためである。
【０１０７】
図２９は、本発明の一実施例による容量性氷センサの正規化静電容量を、水が液体状態から固体状態に変化するときの、センサに最も近い水の状態の関数として示すグラフである。正規化静電容量と氷の凍結状態の％との間のこの関係１０９９を使用し、いくつかの場合において完全に固体状態に状態変化する前の推測された壁厚が所定値のとき、第１世代の氷キューブの取り出しを開始できる。例えば、電子式制御装置は、容量性氷センサから信号を受け取る。液体の水を容器１０２４に導入したときに静電容量の第１の計測値を得る。凍結サイクルを開始すると、制御装置は、氷センサの静電容量を定期的に計測する。この瞬間的静電容量を初期静電容量で正規化し、凍結サイクル中に静電容量がどれ程変化したのかを決定する。例えば、静電容量の９０％の低下は、約３５％が凍結した氷キューブを示す。静電容量の９５％の低下は、約７０％ないし８０％が凍結した氷キューブを示す。
【０１０８】
図３０は、氷キューブ１０２６（図２３Ａおよび図２３Ｂ参照）の半径方向壁厚に関する計測データの３つのクラスタを、キューブの重量の関数として示す。例えば、半径方向壁厚を約８．８９ｍｍないし９．６５２ｍｍ（０．３５インチないし０．３８インチ）にするのが望ましい場合には、キューブの対応する重量は、約１０．５ｇないし１１．５ｇの範囲内にある。
【０１０９】
図３１は、さまざまな形態の第２電極についての、時間に対する氷センサの静電容量に関する。曲線１１９６は、図２５に示すループ電極１１４０ｂについての、時間に対する静電容量に関する。曲線１２９６は、図２６に示すスカラップの第２電極１２４０ｂについての、時間に対する静電容量を示す。図２７に示すのと同様の五本のピンを含む電極アレイについての、時間の関数としての静電容量に関する３つの曲線１３９６が示してある。図２７は、フィンガ１３３２とほぼ平行に延びかつ導体１３４０ｄ１によって相互接続された七本のピン１３４０ｄ２を含む第２電極１３４０を示す。
【０１１０】
図３４は、本発明の別の実施例による蒸発器アッセンブリ１０５０を示す。蒸発器アッセンブリ１０５０は、熱交換器をなして構成されておりかつ複数のＵ字形状屈曲部１０５３を持つ一つまたはそれ以上のチューブ１０５２を含む。複数のフィン１０５１が一つまたはそれ以上のチューブ１０５２と伝熱接触している。冷媒すなわちクーラントをチューブ１０５２を通して圧送する。このクーラントがチューブから熱を奪い、フィンとの伝熱接触によりフィンを冷却する。空気が蒸発器１０５０を通過し、これによって冷却され、次いで、冷凍または冷却で使用される。いくつかの用途では、フィンは、約１０ｍｍまたは５ｍｍ離してある。フィンの代表的な厚さは約０．３ｍｍである。
【０１１１】
多くの場合、蒸発器１０５０によって冷却される空気は水分を含んでおり、この水分が霜としてフィン１０５１およびチューブ１０５２に付着する。本明細書中上文中に説明した種類のセンサを蒸発器１０５０に追加し、霜の形成を示す信号を提供してもよい。本発明のいくつかの実施例では、霜センサ２０’をチューブの屈曲部１０５３に配置する。他の実施例では、センサ５７’等のセンサを隣接したフィン１０５１間にチューブ１０５２の一部の最も近くに配置する。５７’および２０’についてのプライム表示（’）の使用は、蒸発器アッセンブリに取り付けられるようになっておりかつそのように形成されていることを除くと、上文中に説明したセンサ５７または２０の夫々を示す。
【０１１２】
本発明のさらに別の実施例では、センサ２０、５２０、６２０、または本明細書中に説明した他の本発明のセンサを、蒸発器に溜まった霜を取るために使用する。上文中に論じたように、周囲空気を蒸発器に吹き付けると、霜が蒸発器に形成され、センサ２０が蒸発器に最も近い実施例では、キャパシタにも霜が形成される。これによりキャパシタの電極に最も近く霜が溜まり、束線が変化する。これは、霜の誘電率が空気と異なっており、その結果、センサの容量的応答を変化させてしまうためである。静電容量の計測された変化は、オペレータに提供でき（静電容量の変化により「霜ライト」を点灯する実施例の場合）、または電子式制御装置によって使用でき、蒸発器の霜取りサイクルを作動させる。
【０１１３】
霜取り作動中に一般的に行われているように、加熱した流体を蒸発器に流すことにより蒸発器および容量性センサを加熱する。霜が最初に液体の水に変化するとき、センサの静電容量が増大する。これは、液体の水の誘電率が凍結した水よりも高いためである。次いで、熱を加え続けることにより、液体の水を蒸発させ、その結果、センサの静電容量が減少する。静電容量のこれらの変化（液相に向かって増大し、蒸発後に減少する）を使用し、霜取りサイクルの完了をオペレータに知らせる。同様に、静電容量の増大および減少を感知した電子式制御装置が、蒸発器への熱源を切る。
【０１１４】
一般的には、本発明の一実施例による計測回路は、製氷機の制御システムまたは霜制御システムに容易に一体化できる容量性入力および出力を提供する。共通の出力は、蒸発器のフィンガ上での氷の形成に応じて変化するアナログ電圧、パルス幅モジュレーション出力、またはデジタル出力フォーマットである。
【０１１５】
本発明の一実施例は、液体の水を保持するための容器と、容器内の水から熱を取り去るための冷凍ユニットと、容器内の水の静電容量を感知し、水の静電容量に対応する信号を提供するための手段と、前記冷凍ユニットに動作可能に接続された制御装置とを含む製氷装置に関し、前記制御装置は、前記冷凍ユニットを前記信号に応じて作動する。
【０１１６】
いくつかの実施例では、前記感知手段は、フリンジ効果キャパシタである。他の実施例では、前記フリンジ効果キャパシタは、少なくとも二つの電極を有し、容器内の水は、二つの電極に対して誘電体である。さらに別の実施例では、前記感知手段は、二つの電極を持つキャパシタであり、容器内の水は、二つの電極に対して誘電体である。他の実施例では、前記キャパシタの一方の電極が、前記冷凍ユニットの部分である。さらに他の実施例では、前記制御装置は、メモリを持つデジタル式の制御装置であり、メモリには、水の静電容量を、前記容器内の氷の所定の厚さと関連するデータが入っている。
【０１１７】
本発明の一実施例は、水から熱を取り去るための冷凍ユニットを含み、前記冷凍ユニットは液体の水が氷に状態変化する位置に最も近く配置された導電性第１部材と、液体の水が氷に状態変化する位置に最も近く配置された導電性第２部材とを有し、前記第１部材は、前記第２部材から電気的に絶縁されておりかつ前記第２部材から間隔が隔てられており、さらに、前記第１部材および前記第２部材に電気的に接続された回路を含み、この回路は、前記第１部材と前記第２部材との間の水の静電容量に対応する信号を発生する、水の静電容量を感知するための装置に関する。
【０１１８】
いくつかの実施例では、前記第１部材は、蒸発器チューブである。別の実施例では、前記第１部材は、水に浸漬された第１の形体を有し、前記第２部材は、前記第１の形体に対応する第２の形体を有する。さらに別の実施例は、水を保持するための容器を含み、前記冷凍ユニットは、前記容器から熱を取り去ることができ、前記容器は所定の形状を有し、前記第２部材は、前記容器の形状に対応する形状を有する。
【０１１９】
本発明の別の実施例は、液体の水を保持する容器を提供することと、水の静電容量の第１の計測値を得ることと、水から熱を奪い、液体の水の幾らかを状態変化して氷にすることと、熱を奪った後に水の静電容量の第２の計測値を得ることと、第１の計測値を第２の計測値と比較することと、を含む製氷方法に関する。
【０１２０】
本発明の一実施例では、前記比較することは、第２の計測値を第１の計測値で除することである。別の実施例では、前記比較することは、第２の計測値または第１の計測値の一方を第２の計測値または第１の計測値の他方から差し引くことを含む。さらに別の実施例は、前記比較することにより、若干量の氷が形成されたかどうかを決定することを含む。他の実施例は、前記決定することの後、前記熱を取り去ることを停止することを含む。さらに他の実施例では、前記提供することは、前記第１の計測値を得るおよび前記第２の計測値を得るためのキャパシタを含み、状態が変化する水の少なくとも幾らかは、キャパシタの誘電体である。その他の実施例では、前記第１部材は、水に浸漬された第１の形体を有し、前記第２部材は、前記第１の形体に対応する第２の形体を有する。さらにその他の実施例は、水を保持するための容器を含み、前記冷凍ユニットは前記容器から熱を取り去ることができ、前記容器は所定の形状を有し、前記第２部材は、前記容器の形状に対応する形状を有する。
【０１２１】
本発明を添付図面に例示し、以上の説明で詳細に説明したが、これは例示であると考えられるべきであって、限定ではなく、単に好ましい実施例を図示しかつ説明したものであるということは理解されよう。本発明の精神に含まれるすべての変型および変更が保護されることが望まれる。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】図１は、本発明の一実施例による容量性センサの上面図である。
【図２】図２は、図１の装置についてのセンサ中心線からの距離に対する電極の幅を示すグラフである。
【図３】図３は、図１の装置についてのセンサ中心線からの距離に対する電極の隙間を示すグラフである。
【図４】図４は、図１の装置についてのセンサ中心線からの電極幅に対する電極の隙間を示すグラフである。
【図５】図５は、図１の装置についての静電容量および温度を時間の関数として示すグラフである。
【図６】図６は、図１の装置についての静電容量を温度の関数として示すグラフである。
【図７】図７は、本発明の一実施例による製氷機の概略図である。
【図８】図８は、本発明の別の実施例による製氷機の概略図である。
【図９】図９は、本発明の別の実施例による製氷機の概略図である。
【図１０】図１０は、本発明の別の実施例によるセンサの上面図である。
【図１１】図１１は、本発明の別の実施例によるセンサの上面図である。
【図１２】図１２は、本発明の別の実施例によるセンサの上面図である。
【図１３Ａ】図１３Ａは、本発明の一実施例による氷容器の側面図である。
【図１３Ｂ】図１３Ｂは、図１３Ａの装置の端面図である。
【図１４Ａ】図１４Ａは、本発明の別の実施例による氷容器の側面図である。
【図１４Ｂ】図１４Ｂは、図１４Ａの装置の端面図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、乾燥した表面上の一対の表面導体間のフリンジ電束を示す概略図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、薄い氷層と接触した一対の表面導体間のフリンジ電束を示す概略図である。
【図１５Ｃ】図１５Ｃは、厚い氷層と接触した一対の表面導体間のフリンジ電束を示す概略図である。
【図１６】図１６は、三つの導体を絶縁表面上に配置した従来技術の形態を示す平面図である。
【図１７】図１７は、図１６の装置についての氷の厚さに対する静電容量比の関係を示すグラフである。
【図１８Ａ】図１８Ａは、本発明の一実施例によるフリンジ効果キャパシタと接触した若干量の氷の静電容量を示すグラフである。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、若干量の水の静電容量をその温度の関数として示す、図１８Ａのプロセスのグラフである。
【図１９】図１９は、本発明の別の実施例によるフリンジ効果キャパシタの上面図である。
【図２０】図２０は、電極と接触した物質の相転移を感知するための、隣接していない電極の効果を示す、対をなした電極の概略図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、本発明の一実施例によるパッケージ済み霜センサの上面図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、図２１Ａのセンサの側面図である。
【図２１Ｃ】図２１Ｃは、図２１Ａのセンサの底面図である。
【図２２】図２２は、上から写真にとった本発明の別の実施例による製氷機を示す。
【図２３Ａ】図２３Ａは、氷キューブの側面図である。
【図２３Ｂ】図２３Ｂは、図２３Ａの氷キューブの上面図である。
【図２４】図２４は、図２２の装置の一部の概略図である。
【図２５】図２５は、上から示す本発明の別の実施例による製氷機を示す。
【図２６】図２６は、上から示す本発明の別の実施例による製氷機を示す。
【図２７】図２７は、上から写真にとった本発明の別の実施例による製氷機を示す。
【図２８】図２８は、上から示す本発明の別の実施例による製氷機を示す。
【図２９】図２９は、水の正規化静電容量を水の液体状態または固体状態の関数として示すグラフである。
【図３０】図３０は、氷キューブの半径方向壁厚をキューブの重量に対して示すグラフである。
【図３１】図３１は、さまざまな氷センサの静電容量を時間の関数として示すグラフである。
【図３２】図３２は、本発明の一実施例による製氷機の一部の斜視図である。
【図３３】図３３は、本発明の一実施例による回路の概略図である。
【図３４】図３４は、本発明の一実施例による蒸発器の一例の写真から部分的に描いた斜視図である。
【図１】
2008530497.tif 000003
【図２】
2008530497.tif 000004
【図３】
2008530497.tif 000005
【図４】
2008530497.tif 000006
【図５】
2008530497.tif 000007
【図６】
2008530497.tif 000008
【図７】
2008530497.tif 000009
【図８】
2008530497.tif 000010
【図９】
2008530497.tif 000011
【図１０】
2008530497.tif 000012
【図１１】
2008530497.tif 000013
【図１２】
2008530497.tif 000014
【図１３Ａ】
2008530497.tif 000015
【図１３Ｂ】
2008530497.tif 000016
【図１４Ａ】
2008530497.tif 000017
【図１４Ｂ】
2008530497.tif 000018
【図１５Ａ】
2008530497.tif 000019
【図１５Ｂ】
2008530497.tif 000020
【図１５Ｃ】
2008530497.tif 000021
【図１６】
2008530497.tif 000022
【図１７】
2008530497.tif 000023
【図１８Ａ】
2008530497.tif 000024
【図１８Ｂ】
2008530497.tif 000025
【図１９】
2008530497.tif 000026
【図２０】
2008530497.tif 000027
【図２１Ａ】
2008530497.tif 000028
【図２１Ｂ】
2008530497.tif 000029
【図２１Ｃ】
2008530497.tif 000030
【図２２】
2008530497.tif 000031
【図２３Ａ】
2008530497.tif 000032
【図２３Ｂ】
2008530497.tif 000033
【図２４】
2008530497.tif 000034
【図２５】
2008530497.tif 000035
【図２６】
2008530497.tif 000036
【図２７】
2008530497.tif 000037
【図２８】
2008530497.tif 000038
【図２９】
2008530497.tif 000039
【図３０】
2008530497.tif 000040
【図３１】
2008530497.tif 000041
【図３２】
2008530497.tif 000042
【図３３】
2008530497.tif 000043
【図３４】
2008530497.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成20年2月6日(2008.2.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
製氷装置において、
液体の水を保持するための容器と、
前記容器内の水から熱を取り去るための冷凍ユニットと、
少なくとも二つの電極を有するキャパシタであって、前記少なくとも二つの電極は、前記容器内の水が前記二つの電極の間における誘電体であるように形成されており、前記水の静電容量に対応する信号を提供するキャパシタと、
前記冷凍ユニットに動作可能に接続されており、前記冷凍ユニットを前記信号に応じて作動させる制御装置とを含む、装置。
【請求項２】
請求項１に記載の装置において、
前記キャパシタは物理的に前記容器内の水と接触している、装置。
【請求項３】
請求項１に記載の装置において、
前記キャパシタは、平らな第１電極を有し、前記第１電極が隙間によって平らな第２電極から離間されており、前記第１電極は長さおよび幅を有し、前記隙間または前記幅のうちの一方が前記長さに沿って変化する、装置。
【請求項４】
請求項１に記載の装置において、
前記冷凍ユニットは、少なくとも一つのチューブを持つ蒸発器を含み、第１電極は前記チューブである、装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置において、前記容器は第２の電極を含み、前記第２電極の形状は全体的に、前記容器の形状に対応する、装置。
【請求項６】
請求項４に記載の装置において、
前記制御装置は、メモリを持つデジタル式制御装置であり、前記メモリには、前記水の静電容量を前記容器内の氷のさまざまな所定の厚さに関係付けるデータが入っている、装置。
【請求項７】
水の静電容量を感知するための装置において、
液体の水が氷に転移する位置の最も近くに配置された導電性第１部材を含む、水から熱を取り去るための冷凍ユニットと、
液体の水が氷に相変化する位置の最も近くに配置された導電性第２部材であって、前記第１部材は、前記第２部材から電気的に絶縁されておりかつ前記第２部材から離間されている、導電性第２部材と、
前記第１部材および前記第２部材に最も近い水の静電容量に対応する非単調な信号を発生する、前記第１部材および前記第２部材に電気的に通じている回路とを有する、装置。
【請求項８】
請求項７に記載の装置において、
前記第１部材は蒸発器チューブである、装置。
【請求項９】
請求項７に記載の装置において、
前記第１部材は、水に浸漬した第１の形体を有し、前記第２部材は、水に浸漬した、前記第１の形体に対応する第２の形体を有する、装置。
【請求項１０】
請求項７に記載の装置において、さらに、
水を保持するための容器を含み、前記冷凍ユニットは前記容器から熱を取り去ることができ、前記容器は所定の形状を有し、前記第２部材は前記容器の形状に対応する形状を備えている、装置。
【請求項１１】
請求項７に記載の装置において、
前記導電性第１部材は複数の第１フィンガを有し、
前記導電性第２部材は複数の第２フィンガを有し、
前記第１フィンガは、前記第２フィンガと互いに組み合っている、装置。
【請求項１８】
物質の相変化を検出するための方法において、
第１の物理的状態の若干量の物質を含む容器を提供することと、
前記物質の静電容量の第１の計測値を得ることと、
前記物質の熱含量を変化させ、前記物質の少なくとも一部を前記第１の相と異なる第２の相に転移させることと、
前記変化することの後の部分を含む前記物質の静電容量の第２の計測値を得ることと、
第１の計測値を第２の計測値と比較することとを含む、方法。
【請求項１９】
請求項１８に記載の方法において、
前記比較することは、前記第２の計測値を前記第１の計測値で除することである、方法。
【請求項２０】
請求項１８に記載の方法において、
前記比較することは、前記第２の計測値または前記第１の計測値の一方を、前記第２の計測値または前記第１の計測値の他方から差し引くことである、方法。
【請求項２１】
請求項１８に記載の方法において、さらに、
前記比較することにより、前記若干量の所定の部分が転移したかどうかを決定することと、
前記決定することの後に、前記変化することを停止することとを含む、方法。
【請求項２２】
請求項１８に記載の方法において、
前記提供することは、前記第１の計測値を得ることおよび前記第２の計測値を得ることのためのキャパシタを含み、前記転移した物質の少なくとも幾分かが前記キャパシタのための誘電体である、方法。
【請求項２３】
請求項２２に記載の方法において、
前記キャパシタは、前記転移した物質が前記キャパシタのフリンジ電界を変化するようになっておりかつそのように形成されたフリンジ効果キャパシタである、方法。
【請求項２４】
請求項１８に記載の方法において、
前記熱含量を変化させることは、前記物質から熱を取り去ることによる、方法。
【請求項２５】
請求項１８に記載の方法において、
前記熱含量を変化させることは、前記物質に熱を加えることによる、方法。
【請求項２６】
請求項１８に記載の方法において、さらに、
前記比較することに基づいて、前記熱含量を変化させることを停止することを含む、方法。
【請求項２７】
請求項２６に記載の方法において、
前記提供することは、前記容器内の前記物質の前記熱含量を変化させるための熱交換器を含み、
前記比較することに基づいて、前記容器から前記部分を排出することをさらに含む、方法。
【請求項２８】
請求項２６に記載の方法において、
前記第１の物理的状態および前記第２の物理的状態の一方が固体状態であり、他方が、気体状態または液体状態のいずれかであり、前記固相の前記物質内に包囲された前記液相または前記気相の前記若干量を排出することをさらに含む、方法。
【請求項２９】
熱交換装置において、
少なくとも一つのチューブおよび該チューブの外側に取り付けられた複数のフィンを持ち、前記フィンは、前記チューブ内を流れる流体と熱交換するように配置されかつそのように形成されている、蒸発器と、
前記チューブまたは前記フィンの一つに熱的に連結されており、平らな第１電極を有し、前記第１電極が隙間によって平らな第２電極から離間されており、前記第１電極は長さおよび幅を有し、前記隙間または前記幅のうちの一方が前記長さに沿って変化する、キャパシタとを含み、
前記第１電極および前記第２電極は、これらの電極間での霜の形成に応じてこれらの電極間の静電容量を変化するようになっておりかつそのように形成されている、装置。
【請求項３０】
請求項２９に記載の装置において、
前記幅は、前記長さに沿って、第１方向で増大する、装置。
【請求項３１】
請求項３０に記載の装置において、
前記第１電極と前記第２電極との間の前記隙間は、前記長さに沿って、同じ方向で増大する、装置。
【請求項３２】
流体から熱を伝達する、冷凍システム用の蒸発器において、
内腔を規定する外壁を持ち、前記内腔はそれを通る冷媒の流れのためのものであり、前記冷媒への熱の流れを促進するようになっておりかつそのように形成されたチューブと、
前記チューブと熱的に連通した容量性センサであって、第１電極を含み、前記第１電極が隙間によって第２電極から離間されており、前記第１電極の第１長さが、前記第２電極の第２長さと電気的に通じ、前記第１長さと前記第２長さとの間の前記隙間は、前記第１長さに沿って一定でない、容量性センサとを含み、
前記流体から物質が、前記熱の流れによって、前記隙間の最も近くに凝結し、凝結した物質が、前記第１長さと前記第２長さとの間の電束を変化させる、蒸発器。
【請求項３３】
請求項３２に記載の装置において、
前記隙間は、前記第１長さに沿った方向で単調に増大する、装置。
【請求項３４】
請求項３３に記載の装置において、
前記第１電極は可変の幅を有し、この幅は、前記方向で単調に増大する、装置。
【請求項３５】
請求項３２に記載の装置において、
前記第１電極は第１の可変の幅を有し、この第１幅は、前記第１長さに沿った方向で単調に増大する、装置。
【請求項３６】
請求項３５に記載の装置において、
前記第２電極は第２の可変の幅を有し、この第２幅は、前記方向で単調に増大する、装置。
【請求項３７】
請求項３２に記載の装置において、
前記流体は空気であり、前記凝結した物質は霜である、装置。
【請求項３８】
請求項３２に記載の装置において、
前記第１電極は第１の極性にあり、前記第２電極は第２の極性にあり、さらに、前記第１電極と前記第２電極との間の前記隙間に、前記第２極性の第３電極を含む、装置。
【請求項３９】
請求項３２に記載の装置において、さらに、
入力電極および出力電極を持つ基準キャパシタを含む電気回路と、
発振電圧源と、
４アームブリッジをなして配置された少なくとも４つのダイオードとを有し、
前記第１電極または前記第２電極の一方および前記基準キャパシタの前記入力が前記電圧源から入力を受け取り、
前記第１電極または前記第２電極の他方および前記基準キャパシタの前記出力が、前記ブリッジの反対側のアームに別個に設けられている、装置。
【請求項４０】
熱交換器の霜取りを行うための方法において、
熱交換器およびキャパシタを提供することであって、前記熱交換器および前記キャパシタの両方において、外側に霜が少なくとも部分的に形成される、ことと、
前記霜がついた前記キャパシタの静電容量の第１の計測値を得ることと、
前記熱交換器および前記キャパシタを加熱することと、
前記加熱期間の後、前記キャパシタの静電容量の第２の計測値を得ることと、
第１の計測値を第２の計測値と比較することと、
前記比較することに応じて前記加熱することを停止することとを含む、方法。
【請求項４１】
請求項４０に記載の方法において、
前記キャパシタは、フリンジ効果キャパシタである、方法。
【請求項４２】
請求項４０に記載の方法において、
前記熱交換器は、冷凍システムの蒸発器である、方法。
【請求項４３】
請求項４０に記載の方法において、
前記比較することは、溶解した霜と蒸発した霜とを区別することを含む、方法。
【請求項４４】
a)  水を入れるための容器を提供する工程と、
b)  容量性センサを提供する工程と、
c)  前記容器に若干量の水を加える工程と、
d)  前記若干量の水の熱含量を変化させ、前記若干量の水の少なくとも一部を氷に転移させる工程と、
e)  前記容器の前記若干量の水の静電容量を測定する工程と、
f)  前記若干量の水の十分な割合が氷であり、かつ前記若干量の水の十分な割合が氷でないことを示す所定の静電容量を得るために前記若干量の水の前記測定された静電容量を監視する工程とを含む、製氷方法。
【請求項４５】
請求項４４に記載の方法において、さらに、
g)  デジタル式制御装置を提供する工程と、
h)  前記容器を搬送する搬送装置アッセンブリを提供し、前記搬送装置アッセンブリは、調整可能な速度で搬送するように制御可能であり、前記速度は、前記容器内に前記若干量の水が保持される合計時間に影響する工程と、
i)  前記搬送装置アッセンブリが前記容器を搬送する速度を、前記若干量の水の前記測定された静電容量に基づいて、前記デジタル式制御装置によって制御する工程とを含む、方法。
【請求項４６】
請求項４４に記載の方法において、さらに、
g)  デジタル式制御装置を提供する工程と、
h)  前記容器を搬送する搬送装置アッセンブリを提供し、前記搬送装置アッセンブリは、調整可能な速度で搬送するように制御可能であり、前記速度は、前記容器内に前記若干量の水が保持される合計時間に影響する工程と、
i)  前記若干量の水の前記測定された静電容量を連続的に監視する工程と、
j)  前記所定の静電容量にほぼ達したときに、前記若干量の水を前記容器から移すように、前記搬送装置アッセンブリが前記容器を搬送する速度を、前記デジタル式制御装置によって連続的に制御する工程とを含む、方法。
【請求項４７】
請求項４４に記載の方法において、前記容量性センサは、
蒸発器チューブである第１電極と、
第２の電極であって、前記第２電極の形状は全体的に、前記容器の形状に対応する第２の電極とを含む、方法。
【請求項４８】
請求項４４に記載の方法において、前記容量性センサは、隙間によって平らな第２電極から離間されている平らな第１電極を有し、前記第１電極は長さおよび幅を有し、前記隙間または前記幅のうちの一方が前記長さに沿って変化する、方法。
【請求項４９】
請求項４４から４８のいずれかに記載の方法において、前記容量性センサは、前記若干量の水と接触している、方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
図３３は、本発明のいくつかの実施例で使用される回路５０の一例を示す。回路５０は、センサ２０および基準キャパシタ５３に入力を提供する発振器５１を含む。これらの二つのキャパシタの出力は、クワッドダイオードリング(quad diode ring)５２の向き合っ
た箇所に供給される。リング５２の一つの中間点には基準電圧が提供される。リング５２の他方の中間点は、基準キャパシタ５３に対するセンサ２０の比を表す直流出力を提供するアナログバッファに送出される。一実施例では、センサ２０は、約０ｐＦないし約２００ｐＦの任意の静電容量を提供する。回路５０は、無線周波数位相弁別器と同様であり、クワッドダイオードリング５２に供給される信号の位相差と比例した直流信号を提供する。この一般的な種類の回路に対する別の参考が、米国特許第３，８６９，６７６号に記載されている。この特許はこの明細書に参考として組み入れられる。いくつかの実施例では、使用される部品が少なく、直流オフセットでなく直流出力を直接提供するため、回路５０が好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３７】
センサ２０は、基板２６上で３．５回繰り返した、互いに入り込む四つのフィンガからなる繰り返しパターンを含む。電極２２は、基板２６にわたって延びる隣接したフィンガ３４．１および３４．２を含む。フィンガ３４．１の幅は、側部３０からセンサの中心線３２に向かって単調に減少した後、電極２４に近づくに従って単調に増大する。フィンガ３４．２の幅は、側部３０からセンサの中心線３２に向かって単調に増大した後、フィンガが電極２４に近づくに従って単調に減少する。隣接したフィンガ３４．１および３４．２は、好ましくは、一定の隙間４２によって離間されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６３】
以上、図示しかつ説明されたものは、容量性センサを使用して氷を製造するための方法であるが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施例は、以下のことに対応する信号、または、以下のことを推測できる信号を発する任意の種類のセンサを含む。すなわち、以下のこととは、氷キューブの物理的状態、および／または氷キューブの壁の厚さ、および／または容器から放出する上で十分な構造的一体性を持つ部分的に凍結した氷を放出し、元の容器とは別の場所で凍結プロセスを続行し完了する性能である。
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１２】
2008530497.tif 000045
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８Ａ
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８Ａ】
2008530497.tif 000046
【国際調査報告】
2008530497.tif 000047
2008530497.tif 000048
2008530497.tif 000049