(57)【要約】【課題】透明度が高く、飲料液に入れてもミネラル分が浮遊するのが目立つことのない、官能的に好ましい高品位な氷をつくることのできる製氷装置を提供する。【解決手段】製氷容器４の底面に、冷却板３と接するように製氷容器４よりも熱伝導率の高い冷却促進部材１２が埋め込まれているものであり、製氷容器４に給水された水は、冷却板３により冷却されるため底面から上面に向かって凍結が進み、かつ、製氷容器４底面の冷却促進部材１２が埋め込まれた周辺部分の温度が製氷容器４底面の他の部分よりも温度が低くなるため、垂直断面で見た場合、中心部の氷の高さが製氷容器４側面の氷の高さよりも高い凸状に氷が成長していき、空気は製氷容器４の上面から外部に拡散され、ミネラル分は製氷容器４側面に分散されるために透明度が高い氷を作ることができる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
０℃以下の温度に保持された冷却板と、前記冷却板上に配置された製氷容器と、前記製氷容器に所定量の水を給水する給水装置とから構成され、前記製氷容器は冷却板の温度よりも高い温度に保持された空間に配置された製氷装置で、前記製氷容器の底面略中央部に、前記冷却板と接するように前記製氷容器を形成する材料よりも熱伝導率の高い冷却促進部材が配置していることを特徴とする製氷装置。
【請求項２】
０℃以下の温度に保持された冷却板と、前記冷却板上に配置され、前記冷却板を形成する材料よりも熱伝導率が低い材料で形成された製氷容器と、前記製氷容器に所定量の水を給水する給水装置とから構成され、前記製氷容器は、冷却板の温度よりも高い温度に保持された空間に配置された製氷装置で、前記冷却板の上面側の一部には前記製氷容器方向に突出した凸状部が形成されており、前記製氷容器の裏面には前記凸状部に対応した凹状部が設けてあり、前記凸状部と前記凹状部が嵌合してなることを特徴とする製氷装置。
【請求項３】
前記冷却促進部材または前記凸状部は、前記製氷容器の底面を貫通していることを特徴とする請求項１または２に記載の製氷装置。
【請求項４】
前記冷却促進部材または前記凸状部の面積は、前記製氷容器の裏面と前記冷却板との接触面積のうち、半分以下の面積を占めていることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項５】
前記製氷容器の側面は、比較的熱伝導率の低い合成樹脂材料で形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項６】
前記冷却板と前記製氷容器が配された空間の温度が、０℃以上であることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項７】
冷却板の温度を所定の温度になるように制御する冷却板温度制御手段を備えた製氷装置で、製氷初期での前記冷却板の温度よりも製氷後期での冷却板の温度の方が高くなるように、冷却板の温度を制御することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項８】
前記給水装置は、所定量の水を所定時間間隔で間欠的に前記製氷容器に分割して給水することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項９】
前記冷却促進部材または前記凸状部が製氷容器の略中央部に複数あることを特徴とする請求項８に記載の製氷装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、家庭用冷蔵庫おいて比較的透明な氷をつくる製氷装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、家庭用冷蔵庫において、見た目が良く高品位な透明氷を作る製氷装置が望まれており、製氷容器に水を給水して製氷を行う際、製氷容器を振動させたり、製氷容器上面側の開口部から水面に向けて温風を吹き付けたりすることにより、水の凍結に伴い氷から吐き出されて発生した気泡が氷の中に混入することを防ぐ製氷装置が考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の製氷装置を説明する。
【０００４】
図９は従来の製氷装置が搭載された冷蔵庫の側断面図であり、図１０は従来の製氷装置の側断面図である。図１１は、従来の製氷容器内の氷の成長の様子を示す製氷皿の断面図である。
【０００５】
図９および図１０において、冷蔵庫３１は、外箱３２と内箱３３とを有し、この間に断熱材が充填されてなる断熱構造体で、内箱３３には複数の断熱中仕切板３４が設けられて冷蔵室３５、冷凍室３６、野菜室３７等が形成されている。
【０００６】
冷蔵室３５には、氷を作るための水が貯留される給水タンク３８が設置されており、冷凍室３６には製氷装置３９および貯氷箱４０が設けられている。なお、貯氷箱４０は製氷装置３９の下方に配置され、製氷装置３９で作った氷を受けて蓄えるようになっている。
【０００７】
また、冷蔵庫３１には冷凍装置が収納されており、冷却器４１を通って庫内空気をファン４２により強制循環させながら庫内を冷却している。
【０００８】
一方、製氷装置３９は、給水タンク３８からの水を貯留する製氷容器４３、当該製氷容器４３に貯留された水に空気を吹き付けるブロー機構４４、製氷容器４３を反転させて当該製氷容器４３の氷を貯氷箱４０に移す脱氷機構４５等を有している。
【０００９】
製氷容器４３は、上面が開口して形成された合成樹脂製で、製氷容器４３の裏側に冷却器４１からファン４２により冷凍室３６に送られてきた冷気が送風されて、製氷容器４３を底部側から冷却して製氷が行われる。
【００１０】
ブロー機構４４は、空気を送風するポンプ４６、当該ポンプ４６により送風される空気を製氷容器４３の上方まで導く送風ダクト４７、送風ダクト４７により導かれた空気を過熱する空気過熱ヒータ４８、空気過熱ヒータ４８により加熱されて温風となった空気を製氷容器４３に貯留された水に吹き当てるノズル４９等から構成される。
【００１１】
以上のように構成された従来の製氷装置について、その動作を説明する。
【００１２】
給水タンク３８から製氷容器４３に供給され貯留された水は、冷却器４１により冷却された冷気が、ファン４２により製氷容器４３の裏側に送風されることにより凍結していくが、その際、ブロー機構４４から空気加熱ヒータ４８により過熱された温風が、製氷容器４３の上面に吹き付けられる。
【００１３】
このため、氷は製氷容器４３の底面側から成長していき、製氷容器４３の上面側の温風が吹き付けられる上面側が最後に凍結するため、水が凍結して氷になる際に未凍結の水に吐き出された空気が逃げるための逃げ口が製氷完了まで確保される。
【００１４】
更に、温風により製氷容器４３に貯留された水が攪拌され、氷と水との界面上で水が移動するため、氷と水の界面にある気泡が氷から離脱して浮上し、未凍結の水面から冷凍室３６中に脱気される。
【００１５】
このために、製氷される氷に含まれる気泡の量が少ない、高品位な透明氷を得ることが出来る。
【００１６】
【特許文献１】
特開２００１−３５５９４６号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、製氷容器４３の裏側に冷気が送風されて冷却を行うことにより、製氷容器４３底面からの凍結と同時に製氷容器４３側面からの凍結が生じてしまい、更に、水面の中央部近傍に温風を吹き付けているために、氷は製氷容器４３を垂直断面で見ると、中心部近傍での氷の高さが製氷容器４３側面近傍での氷の高さに比べ低い凹状に氷が成長していく。
【００１８】
ここで、図１１に示すように水にもともと溶け込んでいたカルシウムやマグネシウムといったミネラル分や空気は、水が凍結する際に氷から未凍結の水中に追い出されるため、凹状に成長した氷の中にある未凍結の水の中の空気やミネラル分の濃度は徐々に高くなっていく。
【００１９】
空気は未凍結の水面から周辺の空間に、ある程度拡散されるが、ミネラル分は製氷容器４３外部へ逃げることが出来ないため、最後のほうに凍る氷の略中央部分から上側部分にかけて、ミネラル分やミネラル分を核とした気泡が可視できる大きさまで集まることにより白濁が集中してしまい、氷の透明度が劣化してしまう。
【００２０】
更に、集中したミネラル分は、氷を水等の飲料液に入れたときに氷から排出され、すぐに溶けることなく飲用液中を浮遊するが、製氷過程で容易に可視できる大きさにまで集まってしまうこともあるため、飲料液中で浮遊するのが観察され官能的に好ましい氷とならないことがある。
【００２１】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、氷の白濁が固まって目立つことがない透明度の高い氷で、飲料液に氷を入れてもミネラル分が浮遊するのが目立つことのない見た目に好ましい高品位な氷を提供すること目的としている。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の製氷装置の発明は、０℃以下に保持された冷却板と、前記冷却板上に配置された製氷容器と、前記製氷容器に所定量の水を給水する給水装置とから構成され、前記製氷容器と前記冷却板は、冷却板の温度よりも高い温度に保持された空間に配置された製氷装置で、前記製氷容器の底面に、前記冷却板と接するように前記製氷容器よりも熱伝導率の高い冷却促進部材が埋め込まれているものであり、製氷容器に給水された水は、冷却板により冷却されるため底面から上面に向かって凍結が進み、かつ、製氷容器底面の冷却促進部材が配置している周辺部分の温度が製氷容器底面の他の部分よりも温度が低くなるため、垂直断面で見た場合、中心部の氷の高さが製氷容器側面の氷の高さよりも高い凸状に氷が成長していくという作用を有する。
【００２３】
本発明の請求項２に記載の製氷装置の発明は、０℃以下に保持された冷却板と、前記冷却板上に配置され、前記冷却板を形成する材料よりも熱伝導率が低い材料で形成された製氷容器と、前記製氷容器に所定量の水を給水する給水装置とから構成され、前記製氷容器と前記冷却板は、冷却板の温度よりも高い温度に保持された空間に配置された製氷装置で、前記冷却板の一部に前記製氷容器方向に突出した凸状部が形成されており、前記製氷容器の裏面に前記凸状部に対応した凹状部が設けてあり、前記凸状部と前記凹状部が勘合しているもので、製氷容器に給水された水は冷却板により冷却され底面から凍結するが、製氷容器底面の凹状部に勘合した冷却板の凸状部付近の製氷容器底面の温度が製氷容器底面の他の部分よりも温度が低くなるため、氷が凸状に成長するという作用を有する。
【００２４】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の製氷装置の発明において、冷却促進部材または凸状部が、製氷容器の底面を貫通していることを特徴とするもので、冷却促進部材または前記凸状部の近傍の前記製氷容器底面の温度が、その他の製氷容器底面の温度よりも低いために、氷が凸状に成長していくという作用を有し、製氷容器上面側の水面近傍まで、氷が凸状の成長を続ける。
【００２５】
本発明の請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の製氷装置の発明において、冷却促進部材または凸状部が、製氷容器の裏面と冷却板との接触面積のうち、半分以下の面積を占めていることを特徴とするもので、冷却促進部材または前記凸状部の近傍の前記製氷容器底面の温度が、その他の製氷容器底面の温度よりも低いために、氷が凸状に成長していくが、製氷容器裏面において、冷却促進部材または冷却板の凸状部の占める面積が、冷却板と接触している面積の半分以下に抑えられていることにより、凸状の氷の成長をより上部まで維持することができるという作用を有する。
【００２６】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の製氷装置の発明において、製氷容器の側面は、比較的熱伝導率の低い合成樹脂材料で形成されていることを特徴とするもので、製氷容器側面が熱伝導率の低いために、容器底面からの冷却が容器側面に伝わりにくくなり、容器側面では冷却促進部材または冷却板の凸状部が埋め込まれている製氷容器底面よりも温度が低くなり、氷が確実に上に凸状に成長していくという作用を有する。
【００２７】
本発明の請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の製氷装置の発明において、冷却板と製氷容器が配された空間の温度が０℃以上であることを特徴とするもので、冷却促進部材または前記凸状部の近傍の前記製氷容器底面の温度が、その他の製氷容器底面の温度よりも低いために、氷が凸状に成長していくという作用を有する。
【００２８】
更に、冷却板と製氷容器が設置された空間の温度が０℃以上に保たれているために、空間の空気から製氷容器側面が温められるために、氷が製氷容器側面から成長することが無く、氷が確実に上に凸状に成長するという作用も有する。
【００２９】
本発明の請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６に記載の製氷装置の発明において、冷却板の温度を所定の温度になるように制御する冷却板温度制御手段を備えた製氷装置で、製氷初期での前記冷却板の温度よりも製氷後期での冷却板の温度の方が高くなるように、冷却板の温度を制御することを特徴とするもので、冷却促進部材または前記凸状部の近傍の前記製氷容器底面の温度が、その他の製氷容器底面の温度よりも低いために、氷が凸状に成長していくという作用を有する。
【００３０】
更に、冷却板の温度が製氷初期では比較的低いために、製氷初期では凍結速度が比較的速く、製氷後期では凍結速度が比較的遅くなるという作用も有する。
【００３１】
本発明の請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の製氷装置の発明において、給水装置は、製氷容器に所定量の水を所定間隔で間欠的に給水することを特徴とするもので、冷却促進部材または前記凸状部の近傍の前記製氷容器底面の温度が、その他の製氷容器底面の温度よりも低いために、氷が凸状に成長していくという作用を有する。
【００３２】
更に、所定量の水を所定の時間間隔で給水することにより、常に未凍結の水の厚さが薄くなるという作用も有する。
【００３３】
本発明の請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の製氷装置の発明において、冷却促進部材または凸状部が製氷容器の略中央部に複数あることを特徴とするもので、前記冷却促進部材または前記凸状部の近傍の前記製氷容器底面の温度が、その他の製氷容器底面の温度よりも低いために、氷が凸状に成長していくという作用を有する。
【００３４】
更に、冷却促進部材または凸状部が複数あり、複数の前記冷却促進部材または凸状部の間には、熱伝導率の比較的低い製氷容器形成部材があるために、分割して給水する少量の水が製氷容器底面に広がり易いという作用も有する。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による製氷装置の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は本発明による実施の形態１における製氷装置の側断面図であり、図２は同実施の形態の製氷装置の要部上面図、図３は同実施の形態の製氷装置の要部側断面図である。
【００３７】
図１から図３において、製氷装置１は、給水装置２と、冷却板３と、冷却板３上に設置され樹脂製（例えばポリプロピレン）で成形された製氷容器４により構成されており、給水装置２が配置された空間と、冷却板３と製氷容器４が配置された空間とは、区画壁５で区画され、それぞれの空間は約３度に保持されている。
【００３８】
給水装置２は、氷を作るための水を一時的に貯めておく給水タンク６と、給水タンク６内の水を所定量送り出すための給水ポンプ７と、給水ポンプ７から送り出された水を所定位置に導くための給水経路８から構成される。
【００３９】
冷却板３はアルミニウムで形成され、冷却板３上の製氷容器４と接する面の反対面には、ペルチェ素子９の一方の面が密接するように固定されており、ペルチェ素子９の他方の面には、ヒートシンク１０が密接するように固定され、ファン１１から送風された風がヒートシンク１０に吹き付けられるようになっている。また、冷却板３の温度は、ペルチェ素子９への通電を制御することにより所定の温度に制御出来るようになっている。
【００４０】
また、冷却板３上に固定された製氷容器４は、給水経路８の下方に位置するように配置されており、製氷容器４の底面略中央部には、冷却板３と密接し、かつ製氷容器４の底面と同じ高さとなるようにアルミニウムで出来た冷却促進部材１２が埋め込まれている。また、冷却促進部材１２の冷却板３との接触面積は、製氷容器４底面と冷却板３との接触面積の半分以下となるように調整されている。
【００４１】
そして製氷が完了すると製氷容器４と冷却板３とペルチェ素子９とヒートシンク１０は、一体となって離氷動作に入り駆動源である駆動メカ１４の駆動軸１３により反転される。
【００４２】
以上のように構成された製氷装置について、次にその動作を説明する。
【００４３】
冷却板３は、ペルチェ素子９に冷却板３と接する面が冷却される所定の方向に直流電流を通電し、さらにペルチェ素子９への通電を制御することにより、約−８℃〜−１８℃の所定の温度に保持される。その際、ペルチェ素子９のヒートシンク１０側の面は、ヒートシンク１０にファン１１からの風を吹き付けることにより放熱されている。
【００４４】
このとき、給水ポンプ７を所定時間駆動することにより、給水タンク６内の水が所定量だけ給水経路８から製氷容器４内に給水され、冷却板３からの冷却により製氷される。
【００４５】
製氷容器４の外面に設置された温度センサー（図示せず）が給水後一定時間経過した後、所定の温度以下に下がったのを検知すると製氷が完了したと判断し、離氷メカ１４により駆動軸１３を回転させて、冷却板３，ペルチェ素子９，ヒートシンク１０とともに製氷容器４を反転させ、同時にペルチェ素子９に製氷中と逆方向に通電することにより冷却板３を過熱して、製氷容器４内の氷と製氷容器４との接触面の氷を融かし、氷を自重により落下させることにより、製氷装置１の下方に設置された貯氷箱（図示せず）に貯氷する。
【００４６】
以下に、本実施例における製氷時の氷の成長の仕方について図４を用いて説明する。
【００４７】
図４（ａ）は氷の成長を表した製氷容器４の断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）から所定時間経過した後の製氷容器４の断面図である。
【００４８】
一方、本実施の形態の製氷装置では、図４（ａ），（ｂ）に示すように、製氷容器４内に貯留された水４ａは、製氷容器４底面が冷却板３により冷却され、かつ上面が０℃以上の空気と接しているために、下から上に向かって氷４ｂの成長が進む。
【００４９】
更に、製氷容器４の底面には、アルミニウムとポリプロピレンの熱伝導率の差により冷却促進部材１２近傍とその他の領域で温度差が生じるために、冷却促進部材１２が埋め込まれた製氷容器４底面の略中央部分では氷の成長が速く、製氷容器４の側面近傍では氷の成長が遅くなり、氷４ｂが凸状に成長していく。
【００５０】
一方、氷が成長していくにつれて、冷却促進部材１２と氷と水の界面との距離が離れていくために、凍結に対する冷却促進部材１２の影響は徐々に小さくなり、中心部とその近傍とにおける氷の成長速度の差は小さくなるが、製氷容器４外部の空気の温度が高いため、製氷容器４側面近傍の水の温度はその他の部分の水の温度に比べ高く、製氷容器４側面近傍での凍結はその他の部分よりも若干遅くなり、製氷完了まで氷の凸状の成長が維持される。
【００５１】
更に、水が凍結する際、もともと水に溶け込んでいた空気や、カルシウムやマグネシウムなどのミネラル分は、凍結速度が十分ゆっくりであれば氷から未凍結の水の中に追い出されるが、製氷容器４側面の凍結が中心部の凍結に比べ遅くなり氷が凸状に成長するために、空気は製氷容器４上側の開口部から周辺の空間に拡散され、ミネラル分は凍結の遅い製氷容器４側面に、可視できない大きさに拡散された状態で氷の中に閉じ込められるため、見た目上、透明な氷ができる。
【００５２】
以上のように、本実施の形態の製氷装置１は、製氷容器４に貯留された水を下から上に成長させ、かつ、凸状に成長させることにより、氷の白濁の要因である空気を拡散させ、さらにはミネラル分を製氷容器４側面に拡散させながら凍結させることにより、見た目に高品位な透明度の高い氷で、飲用液体に溶かしても、ミネラル分が浮遊する所が目に付くことのない官能的に適した氷を提供することが出来る。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、ポリプロピレンで形成された製氷容器４を用いたが、シリコーンゴムなどのポリプロピレンに比べて熱伝導率の低いものを製氷容器４側面の材料として用いることにより、製氷容器４側面からの冷却を抑制することが出来るため、更に氷の凸状の成長を促進することができる。
【００５４】
また、なお、本実施の形態においては、冷却板３の温度を制御するのにペルチェ素子９を用い、製氷容器４内の氷を離氷するためにペルチェ素子９に冷却時と逆方向の電流を負荷することにより、氷と製氷容器４内面の接触面の氷を溶かして離氷を行ったが、冷却板３の温度制御はペルチェ素子９に限定されるものではなく、また離氷の方法も、ペルチェ素子９を利用した融解に限定されるものではない。
【００５５】
例えば、冷却板３にヒータを貼り付けておき、凍結完了後、ヒータに通電して離氷を行ってもよく、また、製氷容器４を反転させる際に変形させることにより離氷を行っても良い。
【００５６】
また、なお、本実施の形態では、冷却板３と冷却促進部材１２の材料としてアルミニウムを用いたが、それぞれを形成する部材を限定するものではなく、例えば、冷却板３と冷却促進部材１２として熱伝導率の良い、表面処理を施した銅やステンレスを用いても良い。ただし、冷却促進部材１２は、製氷容器４底面を貫通させるときは、水が直接接するため、耐腐食性や安全性が十分なものを選定する必要がある。
【００５７】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２の製氷装置の側断面図を示し、図６は、同実施の形態の製氷装置の要部上断面図、図７は同実施の形態の製氷装置の要部側断面図である製氷装置の要部断面図を示す。
【００５８】
図５から図７において、製氷装置１５は、給水装置１６と、冷却板１７と、冷却板１７上の所定の位置に設置された製氷容器１８により構成されており、給水装置１６が配置された空間と、冷却板１７と製氷容器１８が配置された空間とは、区画壁１９で区画され、それぞれの空間は０℃以上に保持されている。
【００５９】
給水装置１６は、氷を作るための水を一時的に貯めておく給水タンク２０と、給水タンク２０内の水を所定量送り出すための給水ポンプ２１と、給水ポンプ２１から送り出された水を所定位置に導くための給水経路２２から構成され、給水ポンプ２１の駆動時間を制御することにより給水量を調節し、駆動間隔を制御することにより給水時間間隔を調整することが出来る。
【００６０】
冷却板１７はアルミニウムで形成し、冷却板１７の製氷容器１８と接する面の反対面には、ペルチェ素子２３の一方の面が密接して固定されており、ペルチェ素子２３の他方の面には、ヒートシンク２４が密接して固定され、ファン２５によりヒートシンク２４に風が効率よく吹き付けられるようになっており、ペルチェ素子２３への通電を制御することにより冷却板１７の温度を所定の温度に保つことが出来るようになっている。
【００６１】
ポリプロピレンで形成された製氷容器１８には、水を貯留するための複数の製氷区画２６が形成されており、各製氷区画間の溝２７により水が行き来できる様になっており、それぞれの製氷区画２６の底面には、底面中央部近傍に複数の孔２６ａが、全孔の合計面積が底面の面積の半分以下になるようにあけられている。
【００６２】
また、冷却板１７の製氷容器１８と接する側の面には、製氷容器１８の孔２６ａに対応する凸状部２８が、製氷容器１８の底面の肉厚で形成されており、冷却板１７と製氷容器１８は、孔２６ａと凸状部２８が嵌合して固定されている。
【００６３】
また、製氷容器１８，冷却板１７，ペルチェ素子２３，ヒートシンク２４は、給水経路２２の下方に配置され、軸２９により離氷メカ３０と結合され、製氷終了後、離氷メカ３０により反転される。
【００６４】
以上のように構成された製氷装置について、次にその動作を説明する。
【００６５】
給水タンク２０内の水が、給水ポンプ２１を所定時間駆動することにより、所定量だけ給水経路２２から製氷容器１８の所定の製氷区画２６内に給水され、溝２７を通って各製氷区画２６に水が貯留される。この際、給水量は、所定の氷の大きさを作るための量よりも少ない量とし、各製氷区画内の水が約半分程度凍る所定の時間が経過した後に、再び給水ポンプ２１を駆動して水を給水するという動作を、所定の氷の大きさを作るのに必要な量だけ水が給水されるまで繰り返す。
【００６６】
また、冷却板１７は、ペルチェ素子２３に冷却板１７と接する面が冷却される所定の方向に直流電流を通電し、さらにペルチェ素子２３への通電を制御することにより、０℃以下の所定の温度に保持される。その際、ペルチェ素子２３のヒートシンク２４側の面は、ヒートシンク２４にファン２５からの風を吹き付けることにより放熱されている。製氷時、冷却板１７の温度は−８℃〜−１８℃の範囲で少なくとも２段階の温度帯に制御される。水が凍り始める製氷初期時は冷却板１７の温度を下げ、水が完全に氷となる前から冷却板１７の温度を上げる制御をペルチェ素子２３に通電して行う。
【００６７】
製氷容器１８内の水が凍結し、製氷区画２６外側に配置した温度センサー（図示せず）が所定の温度以下になると、製氷が完了したと検知して、離氷メカ３０が製氷容器１８を、冷却板１７，ペルチェ素子２３，ヒートシンク２４とともに反転させ、ペルチェ素子２３に製氷時と逆方向に通電することにより、冷却板１７を過熱して、製氷容器１８内の氷と製氷容器１８との接触面の氷が融かすことにより、氷を自重により落下させ、製氷装置の下方に配置された貯氷箱（図示せず）に貯氷する。
【００６８】
以下、図８を用いて、本実施の形態における製氷区画２６内の水が凍結し氷となる様子を説明する。
【００６９】
図８（ａ）は製氷初期の製氷容器の断面図である。図８（ｂ）は製氷後期の製氷容器の断面図である。
【００７０】
図８において、製氷区画２６内に貯留された水２６ａは、製氷区画２６底面が冷却板１７により冷却され、かつ、上面が０℃以上の空気と接しているために、下から上に向かって氷２６ｂの成長が進む。
【００７１】
更に、製氷区画２６の底面にはアルミニウムとポリプロピレンの熱伝導率の差により凸状部２８近傍とその他の領域で温度差が生じるために、凸状部２８が埋め込まれた製氷区画２６底面の略中央部分では氷の成長が速く、製氷区画２６の側面近傍では氷の成長が遅くなり、氷２６ｂが凸状に成長していく。
【００７２】
一方、氷が成長していくにつれて、氷２６ｂと水２６ａとの界面と、冷却板１７の凸状部２８との距離が離れていくために、凍結に対する凸状部２８の影響は徐々に小さくなるが、製氷区画２６外部の空気の温度が高いため、製氷区画２６側面近傍の温度は中心部に比べ高く、製氷区画２６側面近傍での凍結は中心部での凍結よりも遅くなり、製氷が完了するまで凸状の氷の成長が維持される。
【００７３】
水が凍結する際、もともと水に溶け込んでいた空気や、カルシウムやマグネシウムなどのミネラル分は、氷の成長速度である凍結速度が十分ゆっくりであれば氷から未凍結の水の中に追い出されるため、製氷区画２６側面の凍結が中心部に比べ遅くなるために、空気は製氷区画２６上側の開口部から周辺の空間に拡散され、ミネラル分は凍結の遅い製氷区画２６側面に、可視できない大きさに拡散された状態で氷の中に閉じ込められるため、見た目上、透明な氷ができる。
【００７４】
しかし、製氷初期において凍結速度が十分ゆっくりであっても、未凍結の水中の空気やミネラル分の濃度は、製氷が進むにつれ徐々に高くなっていくため、一定の凍結速度では製氷後期において白濁が生じやすい。
【００７５】
そこで、比較的濃度の低い製氷初期では、冷却板１７の温度が低く、初期に比べ濃度の高い製氷後期では冷却板１７の温度が高くなるように冷却板１７の温度をペルチェ素子２３に流す電流を制御することにより調整し、製氷初期で凍結速度が比較的速く、製氷後期で凍結速度がよりゆっくりとなるように変化させることにより、給水開始から製氷完了までの製氷時間を長くすることなく、透明度の高い氷を作成することができる。
【００７６】
更に、製氷容器１８に水を分割して前に給水した水が完全に凍る前に給水することにより、未凍結の水の高さが薄くなるために、氷から吐き出されて濃度の高くなった水は、製氷容器１８外の空間中に拡散されやすくなり、透明な氷がよりできやすくなる。
【００７７】
更に、製氷区画２６の底面中央近傍に冷却板１７の凸状部２８が複数あるために、最初に給水した水が十分に冷却された凸状部２８上ですぐに凍結して製氷区画２６底面全体に広がらなくなるのを防ぐことができるため、給水前にあらかじめ冷却板１７の温度を上昇させておく必要がない。
【００７８】
以上のように、本実施の形態の製氷装置１は、製氷容器１８に貯留された水を下から上に、かつ、凸状に成長させることにより、氷の白濁の要因である空気を拡散させ、かつ、ミネラル分を製氷容器１８側面に拡散させながら凍結させることにより、見た目に高品位な透明度の高い氷で、飲用液体に溶かしても、ミネラル分が浮遊する所が目に付くことのない官能的に適した氷を提供することが出来る。
【００７９】
更に、氷の成長速度を製氷初期において速く、製氷後期においてよりゆっくりとすることにより、比較的短時間で透明度の高い氷を作ることができる。
【００８０】
更に、水を分割して前に給水した水が完全に凍結する前に次の給水を行うことにより、未凍結中の水中に溶け込んだ空気を製氷容器１８外の空間に拡散させやすくし、透明な氷をより得やすくできる。
【００８１】
なお、本実施の形態においては、冷却板１７の温度を制御するのにペルチェ素子２３を用い、製氷容器１８内の氷を離氷するためにペルチェ素子２３に冷却時と逆方向の電流を負荷することにより、氷と製氷容器１８内面の接触面の氷を溶かして離氷を行ったが、冷却板１７の温度制御はペルチェ素子２３に限定されるものではなく、また、離氷の方法も、ペルチェ素子２３を利用した融解に限定されるものではない。
【００８２】
例えば、冷却板１７にヒータを貼り付けておき、凍結完了後、ヒータに通電して離氷を行ってもよく、また、製氷容器１８を反転させる際に変形させることにより離氷を行っても良い。
【００８３】
また、なお、本実施の形態では、冷却板１７の材料としてアルミニウムを用いたが、形成する部材を限定するものではなく、例えば、冷却板１７として熱伝導率の良い表面処理を施した銅やステンレスを用いても良い。ただし、冷却板１７の凸状部を、製氷容器１８底面に貫通させるときは、水が直接接するため、耐腐食性や安全性が十分なものを選定する必要がある。
【００８４】
【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、製氷容器の底面略中央部に、冷却板と接するように製氷容器を形成する材料よりも熱伝導率の高い冷却促進部材が配置されていることにより、氷を凸状に成長させ、最後に凍る製氷容器側面側にミネラル分を分散させることにより、比較的透明度が高く、水に溶かしてもミネラル分が浮遊することの無い官能的に好ましい氷を提供することができる。
【００８５】
また、請求項２に記載の発明は、冷却板の一部に形成された製氷容器側に突出した凸状部と、凸状部に対応して製氷容器裏面に形成された凹状部が勘合して固定された冷却板と製氷容器を備えることにより、氷を凸状に成長させ、最後に凍る製氷容器側面側にミネラル分を分散させることにより、比較的透明度が高く、水に溶かしてもミネラル分が浮遊することの無い官能的に好ましい氷を提供することができる。
【００８６】
また、請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、冷却促進部材または冷却板の凸状部を製氷容器底面に貫通させることにより、より確実に氷を凸状に成長させることができるため、透明度が高く、水に溶かしてもミネラル分が浮遊することの無い官能的に好ましい氷を提供することができる。
【００８７】
また、請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の発明において、冷却促進部材または冷却板の凸状部の占める面積が、製氷容器裏面と冷却板とが接している面積の半分以下であるために、氷の凸状の成長をより上部まで維持することができ、透明度が高く、水に溶かしてもミネラル分が浮遊することの無い官能的に好ましい氷を提供することができる。
【００８８】
また、請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の発明において、製氷容器側面の材料を熱伝導率の低い合成樹脂材料で形成することにより、製氷容器側面からの氷の成長を抑制し、氷の成長を確実に凸状として、透明度が高く、水に溶かしてもミネラル分が浮遊することの無い官能的に好ましい氷を提供することができる。
【００８９】
また、請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の発明において、冷却板と製氷容器が配置された空間の温度を０℃以上としたもので、製氷容器側面からの氷の成長を抑制し、氷の成長を確実に凸状として、透明度が高く、水に溶かしてもミネラル分が浮遊することの無い官能的に好ましい氷を提供することができる。
【００９０】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の発明において、冷却板の温度を所定の温度に制御する冷却板温度制御手段により、製氷後期での冷却板の温度が製氷初期における冷却板の温度よりも低くなるように制御することにより、氷の成長速度である凍結速度が、製氷初期では比較的早く、製氷後期ではよりゆっくりとなり、氷の透明度が向上することができる。
【００９１】
また、請求項８に記載の発明は、請求項１から７のいずれか一項に記載の発明において、製氷容器に所定量の水を所定間隔で間欠的に給水することにより、未凍結の水の厚さが常に薄くなり、氷の透明度が向上することができる。
【００９２】
また、請求項９に記載の発明は、請求項８の発明において、冷却促進部材または冷却板の凸状部が製氷容器底面の略中央部に複数あるもので、製氷容器に分割して給水する水のうち、最初に給水した水が製氷容器底面に広がりやすいため、一回あたりの給水量を少なくしても良く、氷の透明度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の製氷装置の側面図
【図２】同実施の形態の製氷装置の要部上面図
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図
【図４】本発明の実施の形態１の製氷状態を示す製氷容器の断面図
【図５】本発明の実施の形態２の製氷装置の側断面図
【図６】同実施の形態の製氷装置の要部上面図
【図７】図６におけるＡ−Ａ断面図
【図８】本発明の実施の形態２の製氷状態を示す製氷容器の断面図
【図９】従来の製氷装置を搭載した冷蔵庫の側断面図
【図１０】従来の製氷装置の側断面図
【図１１】従来の製氷状態を示す製氷容器の断面図
【符号の説明】
１  製氷装置
２  給水装置
３  冷却板
４  製氷容器
４ａ  水
４ｂ  氷
５，１９  区画壁
６，２０  給水タンク
７，２１  給水ポンプ
８，２２  給水経路
９，２３  ペルチェ素子
１０，２４  ヒートシンク
１１，２５  ファン
１２  冷却促進部材
１３  駆動軸
１４  離氷メカ
１５  製氷装置
１６  給水装置
１７  冷却板
１８  製氷容器
２６  製氷区画
２６ａ  水
２６ｂ  氷
２７  溝
２８  凸状部
２９  駆動軸
３０  離氷メカ
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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