(57)【要約】【課題】  製氷容器１１の変形や破損を防止すると共に、水１３が噴出することなく蓄熱量を容易に知ることができるようにする。【解決手段】  製氷容器１１の開口部を覆い、該領域における水面が最後に凍結するように断熱蓋１２を設ける。これにより、凍結に伴う圧力が製氷容器１１や未凍結水１３に加わることなく大気に放出されるようにして、製氷容器１１の変形破損を防止する。また、この断熱蓋１２を取り除くことにより氷の厚みが測れるため、未凍結水１３の噴出を起こすことなく、容易に蓄熱量を知ることができる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
製氷容器に貯留された水を冷気により凍らせて製氷する製氷器において、
前記製氷容器の開口部の少なくとも一部の領域を覆い、該領域における水面が最後に凍結するように断熱蓋を設けたことを特徴とする製氷器。
【請求項２】
前記製氷容器の開口部より開口面積の小さい断熱体からなる筒体を設け、その一端を前記水に浸すと共に、この筒体内の水を前記断熱蓋で覆ったことを特徴とする請求項１に記載の製氷器。
【請求項３】
前記断熱蓋が、粒状断熱体の集合体からなることを特徴とする請求項１又は２に記載の製氷器。
【請求項４】
前記断熱蓋が、前記製氷容器の開口部を覆うキャップ状の蓋であることを特徴とする請求項１に記載の製氷器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自然冷熱を利用した製氷器に係り、特に蓄熱量を容易かつ簡便に知ることができるようにした製氷器に関する。
【背景技術】
【０００２】
冬期における寒冷地の冷熱を蓄熱し、夏期にこれを放熱することで、電力コストを大幅に削減しつつ穀物等の食料品を新鮮な状態に保存するための低温貯蔵施設が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
このような製氷器は、製氷容器に水を入れ、この水を自然冷熱を利用して製氷させるものであり、その蓄熱量を知るために、氷に直接穴を開けて氷の厚みを測定したり、電熱管を利用した製氷の場合には電位差を利用して測定したりしている（特許文献２参照）。
【特許文献１】特願２００２−７９２２１号
【特許文献２】特開平１０−３０８６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、蓄熱量を知るために氷に穴をあけて氷の厚みを測定する方法では、穴あけ作業や作業スペースが必要である。また、水は凍ると体積が約１割程度増える（膨張する）ため、この膨張に伴う圧力が製氷容器や未凍結の水に加わり、製氷容器の変形や破損を招いたり、穴をあけた際に未凍結の水が、この穴から噴出してしまう問題がある。  
また、自然の冷熱を利用する製氷器では、電位差を利用するための装置の設置が難しく、設置コストがかさむ問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、製氷容器の変形や破損を防止すると共に、水が噴出することなく蓄熱量を容易に知ることができるようにした製氷器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、請求項１に係る発明は、製氷容器に貯留された水を冷気により凍らせて製氷する製氷器において、製氷容器の開口部の少なくとも一部の領域を覆い、該領域における水面領域が最後に凍結するように断熱蓋を設けたことを特徴とする。
【０００７】
請求項２に係る発明は、製氷容器の開口部より開口面積の小さい断熱体からなる筒体を設け、その一端を水に浸すと共に、この筒体内の水を断熱蓋で覆ったことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に係る発明は、断熱蓋を粒状断熱体の集合体から形成したことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に係る発明は、断熱蓋を製氷容器の開口部を覆うキャップ状の蓋としたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る発明によれば、製氷容器の開口部の少なくとも一部の領域を覆い、該領域における水面領域が最後に凍結するように断熱蓋を設けたので、凍結に伴う圧力が製氷容器や未凍結水に加わることなく大気に放出されて、製氷容器の変形破損が防止できるようになる。また、この断熱蓋を取り除くことにより氷の厚みが測れるため、未凍結水の噴出を起こすことなく、容易に蓄熱量を知ることが可能になる。
【００１１】
請求項２に係る発明によれば、製氷容器の開口部より開口面積の小さい断熱体からなる筒体を設け、その一端を水に浸すと共に、この筒体内の水を断熱蓋で覆ったので、凍結に伴う圧力を大気に放出して製氷容器の変形・破損の防止や未凍結水の噴出を防止しながら、製氷効率を高めることが可能になる。
【００１２】
請求項３に係る発明によれば、断熱蓋を粒状断熱体から構成したので、凍結面が盛り上がっても、断熱蓋との間に隙間が生じることがなくなり、凍結に伴う圧力を大気に放出させることが可能になる。
【００１３】
請求項４に係る発明によれば、断熱蓋を製氷容器の開口部を覆うキャップ状の蓋としたので、簡単に凍結に伴う圧力を大気に放出することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明は、水が凍ることによる体積膨張を大気に放出させて、製氷容器や未凍結の水に圧力が加わらないようにしたものである。以下、図を参照して説明する。
【００１５】
＝＝実施例１＝＝
図１は本実施例１に係る製氷器１０の概略構成を示す断面図で、製氷容器１１と断熱蓋１２とを主要構成として、水１３を自然冷熱で凍結させるようになっている。製氷容器１１は、熱伝導率の高い材料、例えばアルミニューム、銅、ステンレス等の金属薄板を材料に形成されている。
【００１６】
断熱蓋１２は、所謂落とし蓋で断熱特性の優れた材料で、かつ、水１３より比重の軽い材料により形成されている。このような断熱蓋１２の材料として、発砲ウレタン、発泡スチロール、木材、エアーキャップ等の利用が適用可能である。
【００１７】
このような断熱蓋１２の断熱性能は、少なくとも、製氷容器１１の断熱性能、並びに、製氷容器１１と未凍結の水との間に形成される氷による断熱性能より大きいこと、換言すれば、製氷容器１１の表面から、最も遅く凍結する部分（製氷容器１１＋氷）の断熱性能以上の断熱性能が断熱蓋１２に要求される。これにより、水面が水中より先に凍結して、未凍結水１３が氷の中に閉じこめられないようになる。
【００１８】
即ち、未凍結水１３が氷の中に閉じこめられてしまうと、それ以降の凍結による体積膨張による圧力が逃げ場を失って製氷容器１１や未凍結水１３に加わり、製氷容器１１が変形したり破損したりする。また、このような未凍結水１３に届く穴を開けると、圧力を受けた未凍結水１３がこの穴から噴き出す。
【００１９】
そこで、本発明では、水１３に沈まない材料で形成した断熱蓋１２を被せ、常に未凍結水１３が当該断熱蓋１２に接した状態になるようにしている。
【００２０】
これにより、未凍結水１３の凍結が進んでも、圧力は断熱蓋１２の変位を通じて大気に逃げるため、製氷容器１１が変形したり破損したりすることがない。また、この断熱蓋１２を取り外すと、未凍結水１３の有無により製氷完了が容易に判断できると共に、製氷途中における氷の厚みを測ることで、そのときの蓄熱量を容易に求めることが可能となる。
【００２１】
このような構成で、製氷するときは、製氷容器１１に水１３を入れ断熱蓋１２をする。そして、例えば零下の外気に晒す。冷気は、断熱蓋１２で遮断されるので、凍結は製氷容器１１の側面側や底面側から進行し当該断熱蓋１２の下面は常に未凍結水１３に接する状態となり、凍結に伴う圧力は、断熱蓋１２の位置が上昇することで吸収される。
【００２２】
図２はこのような状態を模式的に示した図で、凍結は、図１の状態から、図２（ａ）、図２（ｂ）の状態を経て進み、図２（ｃ）に達して完了する。なお、番号１４は氷を示している。従って、蓄熱量を知るには、断熱蓋１２を取り外し、氷の厚みｔ１やｔ２を計測することで算出できる。
【００２３】
なお、図２における点線は、製氷開始時の断熱蓋１２を示している。従って、この断熱蓋１２の上昇量δｔから蓄熱量を算出することも可能である。
【００２４】
＝＝実施例２＝＝
実施例１では断熱蓋１２は製氷容器１１の開口とほぼ同じ形状を持つ場合について説明した。効率的な製氷を考えると、製氷容器１１の開口を全て断熱蓋１２で覆うことは好ましくない。このような観点から、本実施例２では、図３に示すように製氷容器１１の開口より適宜小さい上下開口した筒体１５を設け、この筒体１５に断熱蓋２０を挿入した。
【００２５】
筒体１５及び断熱蓋２０は、実施例１と同様に断熱特性の高い材料により形成されている。筒体１５についても断熱特性の高い材料で形成したのは、凍結が進むにつれて未凍結水１３が筒体１５内に入り込んでくるが、このとき筒体１５が非断熱材で形成されていると、製氷容器１１内の未凍結水１３を閉じこめるように筒体１５の水１３が凍結してしまう不都合を防止するためである。
【００２６】
これにより、凍結に伴う圧力は製氷容器１１に加わることなく、断熱蓋２０の上昇として大気に解放されるようになり、製氷容器１１が変形や破損したり、未凍結水１３が噴出したりすることが防止できるようになる。
【００２７】
そして、蓄熱量は、実施例１と同様に、断熱蓋２０を取り外し、氷の厚みｔ２を計測することで算出でき、また断熱蓋２０の上昇量δｔから算出することができる。
【００２８】
＝＝実施例３＝＝
これまで説明した断熱蓋１２は、発砲ウレタン、発泡スチロール、木材、エアーキャップ等の断熱特性の優れた材料で、かつ、水１３より比重の軽い材料により形成した。その際、当該断熱蓋１２は一体物であることを暗に仮定して説明した。
【００２９】
凍結は、製氷容器１１の側面側や底面側から始まり、図２や図３に示すように中心側が盛り上がる形状となる。このため断熱蓋１２との間に隙間１６が生じる（図２参照）。断熱蓋１２は製氷容器１１の開口と隙間無く接する寸法に形成されていることが好ましいが、現実には断熱蓋１２と製氷容器１１との側壁間には小さな隙間が生じるため、この隙間を介して冷気が隙間１６に進入し、図４に示すように、未凍結水１３が氷に取り込まれる事態が発生する可能性がある。
【００３０】
そこで、本発実施例３では、かかる隙間１６が発生しないように、直径が１ｍｍ〜５ｍｍの粒状断熱体を集合させて厚みが１０ｃｍ〜２０ｃｍの断熱蓋２１を形成した。このように断熱蓋２１を粒状断熱体により形成することにより、図５に示すように、表面に沿って断熱蓋２１が形状を変えるため、隙間１６の発生ができなくなって上述した不都合の発生を防止することができる。
【００３１】
そして、蓄熱量は、図５（ｂ）に示すように、未凍結水１３に浮いている断熱蓋２１を取り除いて、氷の厚みｔ１やｔ２を計測することで算出できるようになる。
【００３２】
＝＝他の実施例＝＝
これまで説明した断熱蓋２１は、水１３に直接接する構成であったが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば図６に示すように、キャップ状の断熱蓋２２であってもよい。従来、断熱特性を有する物として種々の物質が知られているが、空気はその中でも断熱特性の高い物の１つである。
【００３３】
従って、図６に示すように断熱蓋２２をキャップ状にすることにより、内部の空間が断熱層として機能するので、製氷容器１１中央部分が最後まで凍結せず、凍結に伴う圧力を大気に放出することができ、製氷容器１１が変形や破損したり未凍結水１３が吹き出したりすることが防げるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例１に係る製氷器の概略構成を示す断面図である。
【図２】図１に示す製氷器における製氷過程を示す模式図である。
【図３】実施例２に係る製氷器における製氷過程を示す模式図である。
【図４】実施例３の説明に適用される隙間が発生した際の課題を示す図である。
【図５】実施例３に係る製氷器における製氷過程を示す模式図である。
【図６】その他の実施例に係る製氷器の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  製氷器
１１  製氷容器
１２，２０，２１，２２  断熱蓋
１３  水
１４  氷
１５  筒体
１６  隙間
【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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