(57)【要約】【課題】製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な製氷装置とそれを備えた冷凍冷蔵庫を提供する。【解決手段】製氷装置１００は、製氷容器５０１と、製氷容器５０１を回転させるためのモータ７を備え、モータ７は、製氷容器５０１内に入れられた水とその水に含まれる気泡とが遠心力によって分離するように製氷容器５０１を回転させる。冷凍冷蔵庫は、製氷装置１００を備える。【選択図】図１
2008008526.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を入れる容器と、
前記容器を回転させるための回転手段とを備え、
前記回転手段は、前記容器内に入れられた水とその水に含まれる気泡とが遠心力によって分離するように前記容器を回転させる、製氷装置。
【請求項２】
前記容器は、回転体の形状を有し、前記回転手段は、前記回転体形状の容器の回転軸を回転中心として前記容器を回転させる、請求項１に記載の製氷装置。
【請求項３】
前記容器は、外周面に突起部を有する、請求項１または請求項２に記載の製氷装置。
【請求項４】
前記回転手段は、前記容器に対して着脱可能である、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の製氷装置。
【請求項５】
前記容器の回転の速度を製氷過程に合わせて制御することが可能である、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の製氷装置。
【請求項６】
前記容器は、複数の部分容器から形成される、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の製氷装置。
【請求項７】
前記容器は、内部に仕切を有する、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の製氷装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の製氷装置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、一般的には製氷装置とそれを備えた冷凍冷蔵庫に関し、特定的には家庭用冷凍冷蔵庫において透明な氷を製氷可能な製氷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭用冷凍冷蔵庫においては、圧縮機、凝縮機、キャピラリチューブ、蒸発器を環状に連結して構成する冷凍サイクルを用いて庫内の冷却を行っている。日本国内で主流である間接冷却方式では、フィンチューブ型等の蒸発器にファン送風して得られる−２５℃前後の冷風を、庫内に循環して冷却を行う。このような冷凍冷蔵庫における製氷方式は、冷凍室内に載置した製氷容器に冷風を当て、製氷容器内の水を冷却凍結させるものである。
【０００３】
このような製氷方式では、水が凍結する初期には、製氷水から不純物、主に溶存気体が排除された部分だけが凍結し、透明な氷となる。しかし、排除された微細気泡状の不純物がまだ氷結していない製氷水中を拡散する速度を上回る速度で製氷水の氷結が進行すると、氷中に微細気泡が閉じ込められ、できあがった氷が白濁する。
【０００４】
例えば、家庭用冷凍冷蔵庫の製氷装置では、一辺２５ｍｍ〜３０ｍｍのキューブ型の氷を生成するのに約２時間弱かかる。つまり、この場合の凍結速度は約１５ｍｍ／時間である。このような凍結速度で製氷した場合、白濁した氷が得られる。一方、５ｍｍ／時間以下の凍結速度であれば、透明な氷を作製することができることが知られている。
【０００５】
特開昭５８−３１２６７号公報（特許文献１）に記載の製氷装置は、冷蔵庫の上部に冷蔵室、下部に冷凍室を備えた冷蔵庫において、製氷皿の上面には、冷蔵室の雰囲気を送風し、製氷皿の下面には、冷凍室の雰囲気を送風する。このようにすることにより、製氷皿の上面を冷却する空気の温度が下面を冷却する空気の温度よりも高くなる。このようにして、製氷皿表面の水の凍結の速度を遅らせ、気体を製氷水の上表面から外部へ拡散させて、透明度の高い氷を得るものである。
【０００６】
また、特開平５−６０４３６号公報（特許文献２）に記載の製氷装置は、水と空気を入れて密閉した製氷皿を、水平軸を中心に低速で回転させることによって、気泡を氷の中心に集めて、氷の中心部以外の場所において透明度を上げるものである。
【０００７】
特開平５−２８０８４４号公報（特許文献３）に記載の製氷装置は、製氷中に製氷皿の一端を上下に振動させ、製氷水中の気泡を拡散させて透明な氷を得るものである。
【特許文献１】特開昭５８−３１２６７号公報
【特許文献２】特開平５−６０４３６号公報
【特許文献３】特開平５−２８０８４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特開昭５８−３１２６７号公報（特許文献１）に記載の製氷装置では、製氷にかかる時間が非常に長くなる。例えば、凍結速度を５ｍｍ／時間まで低下させた場合、一辺２５ｍｍ〜３０ｍｍのキューブ型の氷を製氷するのに、５〜６時間の製氷時間が必要となる。
【０００９】
また、特開平５−６０４３６号公報（特許文献２）に記載の製氷装置による製氷では、製氷容器を密閉し、水平軸の回りに低速で回転させながら製氷するために、気泡が氷の内部に残ってしまう。
【００１０】
一方、特開平５−２８０８４４号公報（特許文献３）に記載の製氷装置は、製氷水を揺動させて気泡を拡散させるために製氷皿を上下に振動させるので、騒音が発生する。
【００１１】
そこで、この発明の目的は、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な製氷装置とそれを備えた冷凍冷蔵庫を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に従った製氷装置は、水を入れる容器と、容器を回転させるための回転手段とを備え、回転手段は、容器内に入れられた水とその水に含まれる気泡とが遠心力によって分離するように容器を回転させる。
【００１３】
容器内の水は、容器の壁を通して周囲の冷気によって冷却されるため、容器に接する部分から温度が下がり、氷点以下になれば氷結し始める。容器内の水の氷結は、時間と共に、周囲の冷気に接する容器の壁から容器の中心に向かって進行するので、氷は容器の内壁に積層するように形成されていく。氷結の速度が水中の溶存気体の拡散速度よりも速い場合には、気泡が氷の中に閉じ込められて、得られる氷が白濁する。
【００１４】
そこで、水の入った容器を回転させて、容器内の水と水中の溶存気体に遠心力を作用させながら製氷することによって、水と水中の溶存気体とを分離する。すなわち、容器内の水は、遠心力によって容器の内壁に押し付けられる。一方、水中の溶存気体は、水の約１／１０００の密度であるので、回転の中心側に集まる。容器内の水の氷結は、容器の内壁に接する部分から始まり、容器の回転の中心に向かって進行するので、溶存気体が容器の内壁に接する部分から回転の中心の方向に向かって拡散することによって、氷結する部分には溶存気体が存在しなくなり、透明度の高い氷が形成される。
【００１５】
このように、遠心力による比重差分離によって溶存気体の拡散が効果的に行われ、自然拡散と比較して大幅に拡散速度を増大させることができる。このようにすることにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な製氷装置を提供することができる。
【００１６】
この発明に従った製氷装置においては、容器は、回転体の形状を有し、回転手段は、回転体形状の容器の回転軸を回転中心として容器を回転させることが好ましい。
【００１７】
このようにすることにより、容器のバランスがよくなり、回転中の不要な振動を低減させることができるので、製氷時の騒音を減少させることができる。
【００１８】
この発明に従った製氷装置においては、容器は、外周面に突起部を有することが好ましい。
【００１９】
このようにすることにより、製氷容器の熱伝達が大きくなり、効率よく冷却することができるので、製氷速度を高めることができる。
【００２０】
この発明に従った製氷装置においては、回転手段は、容器に対して着脱可能であることが好ましい。
【００２１】
このようにすることにより、容器内への水の供給や、容器から氷を取り出すことが容易となる。
【００２２】
この発明に従った製氷装置は、容器の回転の速度を製氷過程に合わせて制御することが可能であることが好ましい。
【００２３】
容器内の水は、容器の壁を通して周囲の冷気によって冷却されるため、容器に接する部分から温度が下がり、氷結し始める。容器内の水の氷結は、時間と共に容器の内壁から容器の中心に向かって進行するので、氷は容器の内壁に積層するように形成されていく。製氷過程が進行するにつれて、液体の水の状態で残っている部分の体積が小さくなり、回転中心から氷結部分までの距離が短くなる。このとき、容器の回転数が一定であれば、製氷が進むにつれて液体の水のまま残っている部分に作用する遠心力が小さくなるために、水と溶存気体とが分離されにくくなり、水中から気泡が抜けにくくなる。そこで、製氷の進行に応じて容器の回転の速度を制御する、たとえば、容器の回転速度を上げることによって、液体のまま残っている水に作用する遠心力が低下しないようにして、中心部まで透明度の高い氷を得ることができる。
【００２４】
この発明に従った製氷装置においては、容器は、複数の部分容器から形成されることが好ましい。
【００２５】
このようにすることにより、製氷された氷が使い易くなる。
【００２６】
この発明に従った製氷装置においては、容器は、内部に仕切を有することが好ましい。
【００２７】
このようにすることにより、製氷された氷が使い易くなる。
【００２８】
この発明に従った冷凍冷蔵庫は、上記のいずれかの製氷装置を備えることが好ましい。
【００２９】
このようにすることにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【発明の効果】
【００３０】
以上のように、この発明によれば、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な製氷装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、この発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００３２】
図１は、この発明の一つの実施の形態として、製氷装置の全体を示す図である。
【００３３】
図１に示すように、製氷装置１００は、水を入れる容器としての製氷容器５０１と、回転手段としてのモータ７と、制御部（図示しない）とを備える。
【００３４】
図２は、製氷装置から取り外した製氷容器を示す図である。
【００３５】
図１および図２に示すように、製氷容器５０１は、回転体形状として球形であり、内部が空洞の半球を上下に合わせたものである。上下二つの半球は、互いにフタロック部５７０とヒンジ５８０とで連結されている。ヒンジ５８０は、上下の半球のどちらにも固定されている。フタロック部５７０は、上側の半球に固定され、下側の半球を上側の半球に固定したり、固定解除したりすることができる。製氷容器５０１には、内部に水を供給するための給水口５１０が上側の半球の上部に形成されている。製氷容器５０１の外周には、突起部として冷却フィン５２０が複数形成されている。製氷容器５０１は、上下に軸を一つずつ有する。上側の軸１０ａは、下端が製氷容器５０１に固着され、上端は軸ホルダ１１に保持され、軸ホルダ１１はバネ１２を介してフレーム１３に固定されている。下側の軸１０ｂは、製氷容器５０１に固着された磁石８１を介して製氷容器５０１に固定され、ベアリング９を介してフレーム１３に固定されている。フレーム１３には、磁石８２を有するモータ７が設置され、製氷容器５０１は、製氷容器５０１の磁石８１とモータ７の磁石８２とが対向するように、モータ７の上方に置かれている。
【００３６】
製氷容器５０１は、軸ホルダ１１を上向きに押してバネ１２を縮めて、上側の軸１０ａを軸ホルダ１１から取り外し、下側の軸１０ｂをフレーム１３から抜くことで、製氷装置１００から取り外すことができる。
【００３７】
このように、製氷容器５０１とモータ７とを直接連結せずに、磁石を介してモータ７の運動を製氷容器５０１に伝える構成とすることにより、製氷装置１００からの製氷容器５０１の着脱が容易となる。
【００３８】
図３は、製氷装置から取り外した製氷容器を開口したときの状態を示す図である。
【００３９】
図３に示すように、製氷容器５０１は、フタロック部５７０と下側の半球との係合を解除すると、上側の半球と下側の半球とがヒンジ５８０のみで連結し、ヒンジ５８０を中心にして開口することができる。上側の半球に固定されているフタロック部５７０は、下側の半球に設けられた勘合部５７１と係合して、上下の半球を合わせて球体にした状態で固定することができる。上側の半球には下側の半球と接する部分にＯリングなどのパッキン５３０が設けられ、製氷中の水密を保つ。製氷容器５０１を用いて製氷された氷は、氷６１０のような球形となる。
【００４０】
このように、製氷容器５０１を製氷装置１００から取り外すことができるようにすることにより、製氷容器５０１内への水の供給や、製氷容器５０１から氷６１０を取り出すことが容易となる。
【００４１】
図１から図３を用いて、製氷装置１００における製氷について説明する。
【００４２】
製氷容器５０１をフレーム１３に取り付け、モータ７を駆動させると、モータ７の磁石８２が回転する。磁石８２が回転すると、製氷容器５０１の磁石８１が連動して回転する。このとき、製氷容器５０１は、上側の軸１０ａと下側の軸１０ｂとを中心にして回転する。製氷容器５０１は、ベアリング９と、軸ホルダ１１によって、小さな回転抵抗でフレーム１３内に保持され、球状の製氷容器５０１の回転軸を中心にして回転される。
【００４３】
このように、回転体形状の製氷容器５０１の回転軸を回転中心として容器を回転させることにより、製氷容器５０１のバランスがよくなり、回転中の不要な振動を低減させることができるので、製氷時の騒音を減少させることができる。
【００４４】
製氷を行う前に、給水口５１０から製氷容器５０１内に水を供給する。水は氷結すると体積が約１０％膨張するので、製氷容器５０１の容積の９０％以下の体積の水を供給する。製氷容器５０１に供給するのは純粋な水だけでなく、凍結を目的とした水溶液でもよい。
【００４５】
給水後、製氷装置１００を冷凍庫や冷凍室の内部に入れ、氷点以下、例えば−２０℃程度の雰囲気に曝す。モータ７の駆動を開始して製氷容器５０１を回転させる。
【００４６】
製氷容器５０１を回転させることにより、また、製氷容器５０１には外周に冷却フィン５２０が形成されているので、低温外気との熱伝達が向上する。
【００４７】
このように、製氷容器５０１の外周に冷却フィン５２０を形成することにより、製氷容器の熱伝達が大きくなり、効率よく冷却することができるので、製氷速度を高めることができる。
【００４８】
製氷容器５０１が外気によって冷却され、製氷容器５０１内の水の温度が氷点以下になると、製氷容器５０１の内壁に接する部分から氷結が始まる。製氷容器５０１を回転させながら冷却しているため、製氷容器５０１内の水と溶存気体に遠心力が作用し、水と溶存気体は、比重の差によって分離される。溶存気体の密度は、水の密度の約１／１０００であるので、遠心力によって水は製氷容器５０１の内壁に押し付けられ、逆に、気体は回転の中心の方向に集められる。容器内の水の氷結は、容器の内壁に接する部分から始まり、容器の回転の中心に向かって進行するので、溶存気体が容器の内壁に接する部分から回転の中心の方向に向かって拡散することによって、氷結する部分には溶存気体が存在しなくなり、透明度の高い氷６１０が形成される。図３に示すように、氷６１０の中心には空洞６２０が残る。
【００４９】
ここで、最初に給水する水の量が多いと、氷６１０の中心部に空洞が生じ得ず、氷６１０の内部に溶存気体が閉じ込められて氷結し、球状の氷６１０の中心部に不透明な部分が残る。従って、製氷容器５０１に供給する水の量は、製氷容器５０１の容積の９０％以下とし、さらに少ない水量であることが好ましい。
【００５０】
以上のように、遠心力による比重差分離によって溶存気体の拡散が効果的に行われ、自然拡散と比較して大幅に拡散速度を増大させることができる。このようにすることにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な製氷装置１００を提供することができる。
【００５１】
遠心力の大きさは、回転中心からの距離と回転数の二乗とに比例する。例えば、回転中心から約３０ｍｍの点における回転数と遠心力の大きさとの関係は、次のようになる（Ｇ：重力比）。すなわち、２００ｒｐｍでは２．１Ｇ、５００ｒｐｍでは８．３Ｇ、１０００ｒｐｍで３３．５Ｇ、３０００ｒｐｍで３０１．８Ｇとなる。
【００５２】
回転数を２００ｒｐｍ〜３０００ｒｐｍの範囲で変化させた製氷実験の結果から、５００ｒｐｍ以上であれば透明な氷が得られることが分かっている。従って、重力の８倍程度の大きさの遠心力を与えることにより、微細気泡の拡散速度が凍結速度を上回ることが分かる。
【００５３】
また、製氷容器の回転数が高ければ高いほど、製氷容器５０１の伝熱が向上し、製氷水が冷却されやすくなるので、製氷に要する時間が短くなる。
【００５４】
これらのことを考え合わせると、回転数が高ければ高いほど、製氷容器５０１内の水と溶存気体に作用する遠心力が大きくなって溶存気体の空気中への拡散が促進され、また、冷却の効率も上がり、製氷時間を短縮することができる。
【００５５】
製氷容器５０１の回転数を上げることによって、例えば、２５ｍｍ／時間以上の急速な凍結速度でも、溶存気体など水中の不純物の拡散が行われるように遠心力を付与することができる。
【００５６】
製氷装置１００の制御部は、製氷の進行を検知および／または推定して、製氷容器５０１の回転速度を制御する。
【００５７】
製氷容器５０１内の水は、製氷容器５０１の壁を通して周囲の冷気によって冷却されるため、製氷容器５０１に接する部分から温度が下がり、氷結し始める。製氷容器５０１内の水の氷結は、時間と共に製氷容器５０１の内壁から製氷容器５０１の中心に向かって進行するので、氷６１０は製氷容器５０１の内壁に積層するように形成されていく。製氷過程が進行するにつれて、液体の水の状態で残っている部分の体積が小さくなり、回転中心から氷結部分までの距離が短くなる。このとき、製氷容器５０１の回転数が一定であれば、製氷が進むにつれて液体の水のまま残っている部分に作用する遠心力が小さくなるために、水中から気泡が抜けにくくなる。そこで、製氷の進行に伴って製氷容器５０１の回転の速度を上昇させることによって、液体のまま残っている水に作用する遠心力が低下しないようにして、中心部まで透明度の高い氷を得ることができる。
【００５８】
製氷装置１００を用いた製氷では、製氷完了までに要する時間は１．５時間〜２時間である。製氷が完了すれば、モータ７の回転を止めて、製氷装置１００を冷凍庫等から取り出し、軸ホルダ１１を上方に移動させてフレーム１３から製氷容器５０１を取り外す。
【００５９】
製氷容器５０１を製氷装置１００から取り外した後、フタロック部５７０と勘合部５７１との係合を外し、ヒンジ５８０を支点として上下の半球を回転させて開口させ、氷６１０を取り出す。氷６１０は、そのまま使用するか、−２０℃程度の雰囲気の冷凍貯氷庫内に貯氷しておく。
【００６０】
氷６１０をそのまま使用する場合には、図１に示すように製氷容器５０１がフレーム１３に取り付けられた状態で製氷装置１００を冷凍庫等から取り出し、常温で数分間モータ７の回転を続ける。このようにすることにより、外気からの熱伝導によって製氷容器５０１の内壁と氷６１０との接触面が急速に氷点以上の温度になり、氷６１０の表面が融解するために、製氷容器５０１から取り出しやすくなる。
【００６１】
なお、製氷容器５０１は、製氷時間の短縮のためには、アルミニウム等の熱伝導のよい金属で形成されることが望ましい。しかし、成形の容易さや製造コストを考慮して、ポリプロピレン樹脂等、弾性を有し、低温で硬化や割れの生じない材料で形成してもよい。
【００６２】
製氷容器５０１の壁は、厚みが薄ければ製氷速度が上がる。また、製氷容器５０１の壁が薄ければ、離氷の際に製氷容器５０１をねじって機械的に変形することが容易であり、また、離氷のための変形後に元の形状に戻すことも容易である。
【００６３】
また、製氷装置１００を冷凍冷蔵庫に搭載することにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００６４】
図４は、この発明のもう一つの実施の形態として、製氷装置の全体を示す図である。図４（Ａ）は、製氷装置を上から見た図、図４（Ｂ）は、製氷装置をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図である。
【００６５】
図４に示すように、製氷装置２００は、水を入れる容器として製氷容器５０２と、回転手段としてモータ７と、回転軸１０とを備える。製氷容器５０２は、連結部材１４によって回転軸１０に連結されている。
【００６６】
製氷装置２００においては、モータ７を駆動させると、回転軸１０が回転し、回転軸１０に連結されている製氷容器５０２も回転する。このようにして、製氷容器５０２内の水と溶存気体とに遠心力を作用させて、水と溶存気体とを分離させる。
【００６７】
製氷容器５０２は、回転体として円柱形状である。底面の円の直径は４０ｍｍ〜６０ｍｍ程度とする。内部に仕切５４０が複数設けられ、底面が扇形の部分容器５５０に区切られている。それぞれの部分容器にはフタ５６０が設置され、フタ５６０は部分容器毎に開閉することができる。フタ５６０と製氷容器５０２との間にはＯリングなどのパッキン５３０が配置され、製氷中の水密を保つ。フタ５６０は、図４（Ｂ）に二点鎖線で示すように、製氷容器５０２に接したほぼ水平な状態から、ほぼ垂直な状態までの範囲で可動であり、給水時や氷を取り出す際に支障がないような構造となっている。
【００６８】
製氷を行う際には、まず、製氷に用いる部分容器５５０のフタ５６０を開け、部分容器５５０内に水を供給し、フタ５６０を閉める。水は氷結すると体積が約１０％膨張するので、製氷容器５０２の容積の９０％以下の体積の水を供給する。製氷容器５０２に供給するのは純粋な水だけでなく、凍結を目的とした水溶液でもよい。
【００６９】
給水後、製氷装置２００を冷凍庫や冷凍室の内部に入れ、氷点以下、例えば−２０℃程度の雰囲気に曝す。モータ７の駆動を開始して製氷容器５０２を回転させる。
【００７０】
図５は、製氷容器が回転しているときの、図４に示す製氷装置の概略的な断面を示す図である。図中の矢印は回転の方向を示す。
【００７１】
図５に示すように、製氷装置２００においては、遠心力によって水６００は製氷容器５０２の内壁に押し付けられ、逆に、気体は回転の中心の方向に集められる。製氷容器５０２内の水６００の氷結は、製氷容器５０２の内壁に接する部分から始まり、製氷容器５０２の回転の中心に向かって進行するので、溶存気体が製氷容器５０２の内壁に接する部分から回転の中心の方向に向かって拡散することによって、氷結する部分には溶存気体が存在しなくなり、透明度の高い氷が形成される。
【００７２】
以上のように、遠心力による比重差分離によって溶存気体の拡散が効果的に行われ、自然拡散と比較して大幅に拡散速度を増大させることができる。このようにすることにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な製氷装置２００を提供することができる。
【００７３】
図６は、製氷を終了したときの、図４に示す製氷装置の概略的な断面を示す図である。
【００７４】
図６に示すように、製氷容器５０２内の水は、回転中に遠心力によって製氷容器５０２の内壁に押し付けられて製氷容器５０２の内壁に近い場所から順に積層するように氷結するため、氷６１０が製氷容器５０２の壁側、空洞６２０が回転の中心側に形成されて製氷が完了する。フタ５６０を開けて氷６１０を取り出し、氷６１０は、そのまま使用するか、−２０℃程度の雰囲気の冷凍貯氷庫内に貯氷しておく。
【００７５】
氷６１０をそのまま使用する場合には、製氷装置２００を冷凍庫等から取り出し、常温で数分間モータ７の回転を続ける。このようにすることにより、外気からの熱伝導によって製氷容器５０２の内壁と氷６１０との接触面が急速に氷点以上の温度になり、氷６１０の表面が融解するために、製氷容器５０２から取り出しやすくなる。
【００７６】
離氷の際に氷を取り出しやすくするため、製氷容器５０２は、弾性を有するポリプロピレン樹脂等の素材で形成し、弾性変形の範囲内で製氷容器５０２をねじって機械的に離氷することができるように構成することが望ましい。
【００７７】
製氷容器５０２の壁は、厚みが薄ければ製氷速度が上がる。また、製氷容器５０２の壁が薄ければ、離氷の際に製氷容器５０２をねじって機械的に変形することが容易であり、また、離氷のための変形後に元の形状に戻すことも容易である。
【００７８】
製氷装置２００を用いた製氷では、従来の製氷容器で製氷するのと同程度の大きさで複数個の透明度の高い氷を短時間に得ることができる。氷の使用性を考えると、製氷される氷６１０は、２０〜３０ｍｍ程度のアイスキューブやアイスブロックに容易に分割できる形状であることが好ましい。製氷容器５０２のような、扇形の部分容器５５０を用いることによって、このような、使い易い氷を得ることができる。
【００７９】
製氷容器５０２は、全体が円形の容器であり、部分容器５５０の底面は円を分割した扇形であるから、回転する際にバランスがよい。このようにすることにより、回転時に生じる不要な振動を低減させ、騒音を防ぐことができる。
【００８０】
また、製氷容器５０２を軸１０に対して着脱可能な構成とすることによって、給水や離氷が容易になる。
【００８１】
さらに、製氷装置５０２の外周に突起として冷却フィンを形成することによって、冷却の効率を上げることができ、製氷時間を短縮することができる。
【００８２】
また、製氷装置２００を冷凍冷蔵庫に搭載することにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【００８３】
図７は、この発明のさらにもう一つの実施の形態として、製氷装置の全体を示す図である。図７（Ａ）は、製氷装置を上から見た図、図７（Ｂ）は、製氷装置をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図である。
【００８４】
図７に示すように、製氷装置３００は、水を入れる容器として製氷容器５０３と、回転手段としてモータ７、軸１０を備える。
【００８５】
製氷容器５０３は、プラスチックを用いて、回転体として円柱形状に成形されている。底面の円の直径は４０ｍｍ〜６０ｍｍ程度とする。外周には冷却フィン５２０が形成されている。製氷容器５０３にはフタ５６０が設置され、製氷容器５０３とフタ５６０との間には、Ｏリングなどパッキン５３０が配置されて、製氷中の水密を保つ。
【００８６】
製氷容器５０３の底面の中心部５０３ａと、フタ５６０の中心部５６０ａは、厚く形成されている。そのため、製氷容器５０３の底面の中心部５０３ａとフタ５６０の中心部５６０ａの部分では、製氷容器５０３の外部の温度が製氷容器５０３の内部に伝達されにくい。このようにすることにより、製氷容器５０３の中心部が周辺部よりも冷却されにくくすることができるので、製氷容器５０３の中心部の水が氷結するときに溶存気体を取り込むことによって氷の透明度が低下することを防ぐことができる。また、給水量を多くした場合にも、製氷容器５０３の中心部で形成される氷の厚みが薄くなるので、製氷終了後に容易に離氷することができる。
【００８７】
製氷容器５０３には、底面下部に剛性のある製氷容器突起部１５が形成されている。また、モータ７に固着されている回転軸１０には、弾性のある製氷容器受容部１６が連結されている。製氷容器５０３をモータ７の上部に載置するとき、製氷容器受容部１６が製氷容器突起部１５を包み込むようにして係合する。このようにすることにより、製氷容器５０３の重量によって、製氷容器突起部１５と製氷容器受容部１６との係合が軸方向に離脱することなく保持される。モータ７を駆動させると、回転軸１０が回転し、回転軸１０に連結されている製氷容器受容部１６が回転し、製氷容器受容部１６に係合している製氷容器突起部１５も回転し、製氷容器突起部１５と連動して製氷容器５０３も回転する。このようにして、製氷容器５０３内の水と溶存気体とに遠心力を作用させて、水と溶存気体とを分離させる。
【００８８】
製氷容器突起部１５は、剛性の高い材料で形成されている。製氷容器５０３と製氷容器突起部１５とを同一の材料で形成することは可能であるが、製氷容器５０３は、離氷の際にねじりやすいように弾性のある材料で形成されることが好ましく、一方、製氷容器突起部１５は、回転する製氷容器５０３を支持する部材であるため、剛性のある材料であることが好ましい。従って、製氷容器５０３と製氷容器突起部１５とを異なるプラスチック材料を用いて成形し、融着等によって一体化することが好ましい。
【００８９】
製氷容器突起部１５と製氷容器受容部１６との係合部分は、矩形など多角形の形状にすれることで、製氷容器突起部１５と製氷容器受容部１６の回転方向の結合が強くなるため、製氷容器５０３に安定して回転が伝達される。このようにすることにより、モータ７の駆動によって製氷容器５０３を加速、減速、停止することが確実となる。
【００９０】
製氷を行う際には、まず、製氷容器５０３内に水を供給し、フタ５６０を閉める。水は氷結すると体積が約１０％膨張するので、製氷容器５０３の容積の９０％以下の体積の水を供給する。製氷容器５０３に供給するのは純粋な水だけでなく、凍結を目的とした水溶液でもよい。
【００９１】
給水後、製氷装置３００を冷凍庫や冷凍室の内部に入れ、氷点以下、例えば−２０℃程度の雰囲気に曝す。モータ７の駆動を開始して製氷容器５０３を回転させる。製氷容器５０３の外周には冷却フィン５２０を形成されているため、製氷容器５０３の熱伝達が大きくなり、効率よく冷却することができるので、製氷速度を高めることができる。
【００９２】
図７（Ｂ）は、製氷容器が回転しているときの、製氷装置の概略的な断面を示す図である。図中の矢印は、製氷容器の回転の方向を示す。
【００９３】
図７（Ｂ）に示すように、製氷装置３００においては、製氷容器５０３内の水は、回転中に遠心力によって製氷容器５０３の内壁に押し付けられて内壁に近い場所から順に積層するように氷結するため、氷６１０が製氷容器５０３の壁側、空洞６２０が回転の中心側に形成されて製氷が完了する。得られる氷６１０は、ドーナツ状の形状となる。
【００９４】
以上のように、遠心力による比重差分離によって溶存気体の拡散が効果的に行われ、自然拡散と比較して大幅に拡散速度を増大させることができる。このようにすることにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な製氷装置３００を提供することができる。
【００９５】
製氷が完了すれば、製氷容器５０３を保持して、製氷容器受容部１６が製氷容器突起部１５から外れるように製氷容器５０３を持ち上げて製氷容器受容部１６と製氷容器突起部１５との係合を解除し、製氷容器５０３を製氷装置３００から取り外す。製氷容器５０３を製氷装置３００から取り外した後、フタ５６０を開けて氷６１０を取り出し、氷６１０は、そのまま使用するか、−２０℃程度の雰囲気の冷凍貯氷庫内に貯氷しておく。
【００９６】
氷６１０をそのまま使用する場合には、製氷装置３００を冷凍庫等から取り出し、常温で数分間モータ７の回転を続ける。このようにすることにより、外気からの熱伝導によって製氷容器５０３の内壁と氷６１０との接触面が急速に氷点以上の温度になり、氷６１０の表面が融解するために、製氷容器５０３から取り出しやすくなる。
【００９７】
離氷の際に氷を取り出しやすくするため、製氷容器５０３は、弾性を有するポリプロピレン樹脂等の素材で形成し、弾性変形の範囲内で製氷容器５０３をねじって機械的に離氷することができるように構成することが望ましい。
【００９８】
製氷容器５０３の壁は、厚みが薄ければ製氷速度が上がる。また、製氷容器５０３の壁が薄ければ、離氷の際に製氷容器５０３をねじって機械的に変形することが容易であり、また、離氷のための変形後に元の形状に戻すことも容易である。
【００９９】
製氷装置３００を用いた製氷では、ドーナツ状の透明度の高い氷を短時間に得ることができる。また、円形の容器は回転する際にバランスがよいので、振動を低減させ、騒音を防ぐことができる。
【０１００】
製氷容器３００においては、製氷容器５０３をモータ７に着脱可能な構成とした。このようにすることにより、特別な工具を使用することなく、製氷容器５０３を製氷装置３００から取り外し、離氷、洗浄、再給水を容易に行うことができる。
【０１０１】
また、製氷装置３００を冷凍冷蔵庫に搭載することにより、製氷速度を低下させずに、透明度の高い製氷が可能な冷凍冷蔵庫を提供することができる。
【０１０２】
図８は、この発明のさらに別の実施の形態として、製氷容器を示す図である。図８（Ａ）は、製氷容器を上から見た図、図８（Ｂ）は、製氷容器をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図である。
【０１０３】
図８に示すように、製氷容器５０４は、製氷容器５０３と異なる点としては、製氷容器５０４の内部に仕切５４０を有する。
【０１０４】
製氷容器５０４は、プラスチックを用いて、回転体として円柱形状に成形されている。底面の円の直径は４０ｍｍ〜６０ｍｍ程度とする。内部に仕切５４０が複数設けられ、底面が製氷容器５０４の中心から放射状に区切られている。製氷容器５０４の外周には冷却フィン５２０が形成されている。製氷容器５０４にはフタ５６０が設置され、製氷容器５０４とフタ５６０との間には、Ｏリングなどパッキン５３０が配置されて、製氷中の水密を保つ。
【０１０５】
図８（Ｂ）に示すように、製氷容器５０４の底面の中心部５０４ａと、フタ５６０の中心部５６０ａは、厚く形成されている。そのため、製氷容器５０４の底面の中心部５０４ａとフタ５６０の中心部５６０ａの部分では、製氷容器５０４の外部の温度が製氷容器５０４の内部に伝達されにくい。このようにすることにより、製氷容器５０４の中心部が周辺部よりも冷却されにくくすることができるので、製氷容器５０４の中心部の水が氷結するときに溶存気体を取り込むことによって氷の透明度が低下することを防ぐことができる。また、給水量を多くした場合にも、製氷容器５０４の中心部で形成される氷の厚みが薄くなるので、製氷終了後に容易に離氷することができる。
【０１０６】
離氷の際に氷を取り出しやすくするため、製氷容器５０４は、弾性を有するポリプロピレン樹脂等の素材で形成し、弾性変形の範囲内で製氷容器５０４をねじって機械的に離氷することができるように構成することが望ましい。
【０１０７】
製氷容器５０４の壁は、厚みが薄ければ製氷速度が上がる。また、製氷容器５０４の壁が薄ければ、離氷の際に製氷容器５０４をねじって機械的に変形することが容易であり、また、離氷のための変形後に元の形状に戻すことも容易である。
【０１０８】
製氷容器５０４を用いた製氷においては、内部に仕切を設けることによって、従来の製氷容器で製氷するのと同程度の大きさで複数個の透明度の高い氷を短時間に得ることができる。
【０１０９】
このようにすることにより、製氷された氷が使い易くなる。
【０１１０】
また、円形の製氷容器５０４は回転する際にバランスがよいので、振動を低減させ、騒音を防ぐことができる。
【０１１１】
また、冷却フィン５２０を配置することにより、製氷容器の熱伝達が大きくなり、効率よく冷却することができるので、製氷速度を高めることができる。
【０１１２】
以上に開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考慮されるべきである。本発明の範囲は、以上の実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての修正や変形を含むものである。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】この発明の一つの実施の形態として、製氷装置の全体を示す図である。
【図２】製氷装置から取り外した製氷容器を示す図である。
【図３】製氷装置から取り外した製氷容器を開口したときの状態を示す図である。
【図４】この発明のもう一つの実施の形態として、製氷装置の全体を示す図である。製氷装置を上から見た図（Ａ）と、製氷装置をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図（Ｂ）である。
【図５】製氷容器が回転しているときの、図４に示す製氷装置の概略的な断面を示す図である。
【図６】製氷を終了したときの、図４に示す製氷装置の概略的な断面を示す図である。
【図７】この発明のさらにもう一つの実施の形態として、製氷装置の全体を示す図である。製氷装置を上から見た図（Ａ）と、製氷装置をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図（Ｂ）である。
【図８】この発明のさらに別の実施の形態として、製氷容器を示す図である。製氷容器を上から見た図（Ａ）と、製氷容器をＢ−Ｂ線の方向から見た断面図（Ｂ）である。
【符号の説明】
【０１１４】
７：モータ、１０ａ：軸、１０ｂ：軸、１４：連結部材、１５：製氷容器突起部、１６：製氷容器受容部、８１：磁石、８２：磁石、１００，２００，３００：製氷装置、５０１，５０２，５０３，５０４：製氷容器、５２０：冷却フィン、５４０：仕切、５５０：部分容器。
【図１】
2008008526.tif 000003
【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】
2008008526.tif 000009
【図８】
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