(57)【要約】  【課題】透明氷を作る自動製氷装置に関し、短時間の透明製氷を実現する。  【解決手段】冷却板１９と、冷却板１９上に配置された上面側が開口された製氷皿１と、製氷皿１を揺動させる揺動機構３１と、製氷皿１に給水する給水ポンプ１６とから構成したものであり、給水ポンプ１６の給水量と給水動作時を調整することにより、氷表面の未凍結水を薄膜化し、かつ製氷皿１を揺動させることにより、重力により、簡易的に氷表面を流水させながら凍結させ、短時間で透明氷をつくることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷却板と、前記冷却板上に配置された上面側が開口された製氷皿と、前記製氷皿を揺動させる揺動機構と、前記製氷皿に給水する給水機構とから構成され、給水した水を前記冷却板上に前記揺動機構で流水させながら凍結させることを特徴とする自動製氷装置。
【請求項２】
給水を分割して行い、その給水量は初回多く、全給水回数は複数回であり、給水動作は、製氷部が完全に凍る前に給水することを特徴とする請求項１に記載の自動製氷装置。
【請求項３】
前記製氷皿底面、もしくは前記冷却板表面の温度は、製氷部に取り付けられた温度検知手段により制御し、製氷開始時から順次冷却面温度を低下させることを特徴とする請求項１または２に記載の自動製氷装置。
【請求項４】
前記冷却板には、熱伝導性の金属板を用い、その板厚は２ｍｍから１５ｍｍであることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の自動製氷装置。
【請求項５】
前記冷却板の冷却方法としては、ペルチェ素子を用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の自動製氷装置。
【請求項６】
前記ペルチェ素子の通電制御方法としては、製氷開始からある一定時間経過後に、印加電圧の正負を反転させ、冷温を逆にすることができる制御装置を備えたことを特徴とする請求項５に記載の自動製氷装置。
【請求項７】
前記製氷皿周辺を加熱手段により周囲温度を制御することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の自動製氷装置。
【請求項８】
冷却板の製氷部側の面の前記製氷容器近傍には加熱用のヒータが配置され、前記冷却板の加熱には、前記ヒータを用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の製氷装置。
【請求項９】
冷却板の製氷部側と反対側の面には、加熱用のヒータが配置され、前記冷却板の加熱には前記ヒータを用いることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の製氷装置。
【請求項１０】
前記ヒータは全面が略均一に発熱する面状ヒータとしたことを特徴とする請求項９に記載の製氷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は透明氷を自動で作る自動製氷装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、清潔指向の高まりにより、冷蔵庫に対してより清潔感を求める傾向が消費者の間で高まっている。冷蔵庫で作る氷に対しても、従来の不純物を含んだ氷よりもより透明度が高く、不純物の少ない氷が求められている。
【０００３】
従来の透明製氷を作ることのできる自動製氷装置としては、製氷皿上面から温風を所定の角度で吹き付けながら凍らせるものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
以下、図面を参照しながら上記従来の自動製氷装置を説明する。
【０００５】
図９は従来の自動製氷装置の側面図である。図９に示すように、従来の自動製氷装置は、給水タンクからの水を貯留する製氷皿１と、製氷皿１に貯留された水に空気を吹付けるブロー機構２と、製氷皿１を反転させ製氷皿１の氷を貯氷箱３に移す脱氷機構４を備えている。
【０００６】
また、製氷皿１は、上面が開口して形成された合成樹脂製で、その内側が凹状に形成された複数の製氷ブロック５に区画され、製氷皿１の両端部には回動軸６が設けられると共に、端部に給水タンクからの水が給水される給水口７が設けられている。
【０００７】
また、脱氷機構４は、製氷皿１の端部に設けられた駆動部８と、貯氷箱３に所定量以上の氷が貯えられているか否かを検出する検氷レバー９から構成され、駆動部８は図示しないパルスモータ、ギヤ及び出力軸から構成されている。
【０００８】
また、ブロー機構２は、空気を送風するポンプ１０と、ポンプ１０により送風される空気を製氷皿１の上方まで導く送風ダクト１１と、送風ダクト１１により導かれた空気を加熱する空気加熱ヒータ１２と、空気加熱ヒータ１２により加熱されて温風となった空気を各製氷ブロック５に貯留された水に吹き当てるノズル１３と、製氷皿１の上面近傍の温度を検出する温度検出器１４を備えている。
【０００９】
またこの時、ノズル１３は製氷ブロック５に対応して複数設けられていて、空気を整流して製氷皿１に貯留された水に対して、所定の角度で吹付けられるように取付けられている。
【００１０】
以上のように構成された自動製氷装置について、以下その動作を説明する。
【００１１】
従来の自動製氷装置は、まず、温度検出器１４により製氷ブロック５の空気の温度が検出され、ポンプ１０の動作が開始する。
【００１２】
温度検出の結果、製氷ブロック５の空気が氷点下の場合には、空気加熱ヒータ１２を動作させて空気を加熱し、ノズル１３から吹出して温度検出器１４周辺における製氷皿１上部の空気を暖める。
【００１３】
その後、製氷ブロック５に給水タンクから水が供給されて製氷が開始する。
【００１４】
ノズル１３は製氷ブロック５に対応して複数設けられているので、各製氷ブロック５中に供給された水は、各々吹付けられた温風により回転撹拌される。
【００１５】
これにより、製氷過程で未結氷中に出てきた気泡も、撹拌された水と一緒に動き、水面又は水面近傍まで運ばれるようになるので、容易に脱気することが可能になる。
【００１６】
さらに、吹付けられる空気が温風であることより、回転撹拌される水の温度も相応に高くなり、水面が内部よりも先に結氷することがなくなり、製氷完了まで脱気経路を確保することができる。
【００１７】
これらにより、製氷される氷に含まれる空気の量を少なくすることができるようになり、高品質な透明氷を得ることが可能になっている。
【特許文献１】特開２００１−３５５９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
しかしながら、上記従来の構成は、製氷皿１の底部に冷気を吹付けて製氷する構造であるため、製氷時間が、冷蔵庫の運転状況やドア開閉、霜取り時の温度上昇により長くなってしまうという欠点があった。
【００１９】
本発明は従来の課題を解決するもので、短時間で透明氷ができる自動製氷装置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】
【００２０】
上記課題を解決するため、本発明の自動製氷装置は、冷却板と、前記冷却板上に配置された上面側が開口された製氷皿と、前記製氷皿を揺動させる揺動機構と、前記製氷皿に給水する給水機構とから構成され、給水した水を前記冷却板上に前記揺動機構で流水させながら凍結させるものであり、前記給水機構の給水量とタイミングを調整することにより、氷表面の未凍結水を薄膜化し、かつ前記製氷皿を揺動させることにより、重力により、簡易的に氷表面を流水させながら凍結させることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明の自動製氷装置によれば、冷却板と、前記冷却板上に配置された上面側が開口された製氷皿と、前記製氷皿を揺動させる揺動機構と、前記製氷皿に給水する給水機構とから構成され、給水した水を前記冷却板上に前記揺動機構で流水させながら凍結させることにより、氷表面の未凍結水を薄膜化し、かつ前記製氷皿を揺動させることにより、重力により、簡易的に氷表面を流水させながら凍結させることができ、短時間で透明氷をつくることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
請求項１に記載の発明は、冷却板と、前記冷却板上に配置された上面側が開口された製氷皿と、前記製氷皿を揺動させる揺動機構と、前記製氷皿に給水する給水機構とから構成され、給水した水を前記冷却板上に前記揺動機構で流水させながら凍結させるものであり、前記給水機構の給水量とタイミングを調整することにより、氷表面の未凍結水を薄膜化し、かつ前記製氷皿を揺動させることにより、重力により、簡易的に氷表面を流水させながら凍結させることができる。
【００２３】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、給水を分割して行い、その給水量は初回多く、全給水回数は複数回であり、給水動作は、製氷部が完全に凍る前に給水するものであり、給水動作を適切に設定することにより、製氷部が完全に凍る前に次回の給水を行うことができる。
【００２４】
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、前記製氷皿底面、もしくは前記冷却板表面の温度は、製氷部に取り付けられた温度検知手段により制御し、製氷開始時から順次冷却面温度を低下させるものであり、製氷開始時から順次冷却面温度を低下させることができる。
【００２５】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれかに記載の発明において、前記冷却板には、熱伝導性の金属板を用い、その板厚は２ｍｍから１５ｍｍであることにより、冷却面の温度を均一に保つことができる。
【００２６】
請求項５に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、前記冷却板の冷却方法として、ペルチェ素子を用いたものであり、冷却面温度を適切な温度に可変することができる。
【００２７】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記ペルチェ素子の通電制御方法としては、製氷開始からある一定時間経過後に、印加電圧の正負を反転させるよう制御するものであり、冷却面の冷温を逆転することができる。
【００２８】
請求項７に記載の発明は、請求項１から６のいずれかに記載の発明において、前記製氷部の水面が凍結しないように、前記製氷皿周辺に対し、加熱手段を設けたものであり、前記製氷皿の周囲温度を制御することができる。
【００２９】
請求項８に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、冷却板の製氷部側の面の製氷容器近傍に加熱用のヒータを配置し、冷却板の加熱に前記ヒータを用いるもので、比較的安価なコストで加熱も可能な冷却板を実現することができる。
【００３０】
請求項９に記載の発明は、請求項１から４のいずれかに記載の発明において、冷却板の製氷部と反対側の面に加熱用のヒータを配置し、冷却板の加熱には前記ヒータを用いるもので、製氷容器底面を効率よく過熱することができる。
【００３１】
請求項１０に記載の発明は、請求項９に記載の発明において、全面が略均一に発熱する面状ヒータを用いたもので、冷却板の温度を略均一に加熱することができる。
【００３２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、従来と同一構成については、同一符号を付して詳細な説明を省略する。また、この実施の形態によってこの発明が限定されるものではない。
【００３３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１による自動製氷装置の斜視図である。図２は、同実施の形態の自動製氷装置の分解状態を示す斜視図である。図３及、図４、図５は、同実施の形態の自動製氷装置の要部断面図である。
【００３４】
図１、図２、図３、図４、図５において、給水タンク１５の水は、給水ポンプ１６により、給水パイプ１７を通り製氷部１８へ供給される。
【００３５】
製氷部１８は製氷皿１と、冷却板１９と、製氷皿１の外周フランジと冷却板１９の間に配置される水漏れ防止材２０から構成され、さらに冷却板１９の下方に砕氷用駆動部２１が配置される。またさらに、砕氷用駆動部２１の下方には放熱板２２が配置されており、冷却板１９と放熱板２２の間には冷却手段、例えば複数個のペルチェ素子２３が配置される。このペルチェ素子２３の外周には固定部材２４が配設され、ペルチェ素子２３の位置を固定する役割を果たす。またさらに、冷却板１９と固定部材２４間、放熱板２２と固定部材２４間には、各々、水浸入防止材２５が設けられ、外部からペルチェ素子２３近傍に水分が侵入することを防いでいる。また、冷却板１９と、放熱板２２は、各々アルミ等の熱伝導性の良い材料で成形されている。
【００３６】
保持部材２６及び、保持部材２７は、それぞれ一方が開口された略箱形状の保持部２８、保持部２９が一体に形成されており、この保持部２８、保持部２９により、製氷皿１と、冷却板１９と、水漏れ防止材２０と、砕氷用駆動部２１と、放熱板２２と、ペルチェ素子２３と、固定部材２４と、水浸入防止材２５を上下に挟持するよう構成されている。この時に、製氷皿１は保持部材２６及び、保持部材２７によって冷却板１９方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材は適度に圧縮されている。
【００３７】
また、保持部材２７の一方には、挿入口３０が一体に形成されており、揺動用駆動部３１の出力軸が挿入される構成となっている。
【００３８】
また、砕氷用駆動部２１には、複数個の砕氷部材３２が連結されており、冷却板１９を貫通して製氷部１８方向へ延伸されている。この時、冷却板１９の貫通穴には、砕氷部材３２の周囲をシールする、水漏れ防止材３３が設けられており、固定板３４にて冷却板１９に固定されている。
【００３９】
また、冷却板１９には温度検知手段、例えば温度センサ３５が設けられ、保持部材２６に取り付けられている。
【００４０】
また、保持部材２６、及び保持部材２７内には、断熱材３６が設けられている。
【００４１】
製氷皿１と、冷却板１９と、水漏れ防止材２０と、砕氷用駆動部２１と、放熱板２２と、ペルチェ素子２３と、固定部材２４と、水浸入防止材２５と、保持部材２６と、保持部材２７と、砕氷部材３２と、水漏れ防止材３３と、固定板３４と、温度センサ３５と、断熱材３６は、各々相互に固定され、全体として製氷ユニット３７を構成している。
【００４２】
また、製氷ユニット３７は、製氷室天面３８に設けられた略ドーム形状の凹部内に、その上部が収納される。保持部材２６と、製氷室天面３８の凹部は、製氷ユニット３７の回転に支障の無い程度に近接しており、製氷部１８と製氷室の空気の循環は最小限に抑えられている。さらに、図示はしていないが、製氷室天面３８の凹部には加熱手段が設けられている。
【００４３】
以上のように構成された自動製氷装置ついて、以下その動作を説明する。
【００４４】
給水タンク１５から給水ポンプ１６により給水パイプ１７を通って給水された水は、製氷皿１と冷却板１９に区画された製氷部１８に貯えられる。製氷皿１は下方が開放され、冷却板１９が露出している状態である。この時、製氷皿１と冷却板１９の間には、水漏れ防止材２０が配置されているため、製氷部１８に貯えられた水は下方に漏れ出ることが無い。また、砕氷部材３２の周囲には、水漏れ防止材３３が設けられており、同じく製氷部１８の水の漏出を防いでいる。水漏れ防止材３３はゴム状の弾力性のある材料を用いており、形状としてはリング状を成している。この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のヒレ形状が設けられており、その内径は、砕氷部材３２の外形よりも小さくなっている。さらに、水漏れ防止材３３の内周にはグリスが塗布され、より防水性を高めた構造をとっている。
【００４５】
この時、製氷部１８は５０ｃｃから２００ｃｃの水を貯えることができるが、給水は一度に全部行わず、分割して行うように制御される。分割回数は製氷しようとする氷の量によって変わり、５回以上２５回以下の間で設定される。いずれの場合も初回は多く給水され、その後初回よりも少ない量で一定する。初回の給水量が多いのは、少量給水時の急速な冷却により、氷が白濁することを防ぐためである。初回以降の給水では、給水された水が薄膜になる程度の量が給水される。この時の水膜の厚さは、脱気速度が凍結速度よりも速く、凍る前に十分に水中の空気が逃げるよう決められる。
【００４６】
このように製氷部１８内で積層しながら製氷していくが、給水のタイミングは、前回給水した水が完全に凍る前に行われる。これは、完全に凍結した後に給水させると、前回給水分の氷表面に霜が付き、層状に白濁が発生するためである。完全凍結前に次回給水することにより、一体の透明氷を作ることができる。
【００４７】
製氷室天面３８の凹部は加熱手段により温められ、かつ、断熱材３６により製氷室内雰囲気との断熱を行うため、製氷部１８近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれる。なお、この時、製氷室天面３８の凹部を加熱手段により温めるかわりに、製氷皿１を直接加熱手段により温めても効果は同様である。ペルチェ素子２３は、冷却板１９の下方に突出した凸部と接触しており、冷却板１９を冷却していく。この時、冷却板１９はアルミのような良伝導性の金属板を用いており、その厚みを２ｍｍから１５ｍｍに設定することで冷却面の均温化を図っている。これにより、ペルチェ素子２３の配置はある程度の自由度をもたせることができる。
【００４８】
冷凍温度になった冷却板１９により、給水された水は下部から徐々に凍結していき、水中の気体成分を上方に逃がしていくが、製氷部１８近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれるため、給水された水の上面は凍結することが無い。この時、温度センサ３５は冷却板１９の温度を検知しており、ペルチェ素子２３の電圧を適度に変化させることにより、凍結速度の最適な制御を行う。例えば、脱気速度よりも凍結速度が速すぎる場合には、ペルチェ素子２３の電圧を低下させる制御を行う。
【００４９】
製氷開始から時間が経過するにつれ氷が上方に成長していくが、冷却板１９と凍結面の距離もそれにつれて離れていく。凍結面での凍結速度をある一定に保つためには、冷却面の温度を順次低下させることが必要になり、ペルチェ素子の電圧を時間経過により段階的に降下させていくことにより、これを実現する。
【００５０】
また、この製氷ユニット３７は、冷蔵庫の製氷室内、又は冷凍室内に配置されるわけであるが、製氷の初期段階では雰囲気温度の影響により、凍結速度が速すぎる状態になる。最適の凍結速度に制御するために、ペルチェ素子２３に対する印加電圧の正負を逆転し、製氷開始からある一定の時間までは冷却面を暖める動作を行う。その後、電圧を再度逆転し、冷却面を冷却する動作を製氷完了まで行う。
【００５１】
温度センサ２０が冷却板１９の温度上昇を検知し、給水が完了したと判断すると、揺動用駆動部３１が、ある一定の振動数、振幅で、正逆転を繰り返し、製氷ユニット３７を揺動させることにより、製氷部１８内に給水された水は、製氷部１８が傾いたタイミングで、重力により上方から下方に氷表面をなめるように流水する。水が流水したあとの氷の表面は、全体が濡れた状態になり、微視的に見ると極めて薄い水の膜が張っている。水が適度に撹拌され、脱気が促進されると共に、極めて薄い水膜状態をつくりだすことにより、水中の空気が水と大気の界面まで達する距離が極端に短くなり、脱気しやすくなる。
【００５２】
この時、製氷部１８内には揺動方向に略垂直な壁は無く、給水された水は製氷皿１のほぼ全幅にわたって移動することが可能である。従来の製氷皿は複数の区画に分割されており、給水された水の移動量は、従来の製氷皿に比べて大幅に多くなっている。これにより脱気効果が大になり、製氷部１８には透明度の高い氷が作られる。もしくは、透明度を従来の自動製氷装置でできる氷と同程度にすると、製氷時間を短縮することができる。
【００５３】
温度センサ３５が、冷却板１９の温度低下を検知して、製氷完了の判断を行うわけであるが、このようにして作られた透明氷は略板状になっている。この時、透明氷内には砕氷部材３２が内在しており、砕氷用駆動部２１により砕氷部材３２はある一定の方向に回転駆動する。砕氷部材３２には略放射状の複数のリブ、もしくは爪が設けられており、このリブが回転することにより、リブの周囲の氷に亀裂を生じさせ、略板状の透明氷を複数に砕氷する。この砕氷された氷は、家庭での実用に供することのできる適切な大きさに設定されることが好ましい。
【００５４】
さらに、透明氷の砕氷後、揺動用駆動部３１が製氷ユニット３７を反転させ、製氷部１８内の透明氷を下方に落下、離氷させる。その後揺動用駆動部３１は反対方向に回転し、製氷ユニット３７を正位置に復帰させ、次回の給水を待つ。
【００５５】
この時、仮に、砕氷部材３２及び砕氷用駆動部２１を一体に構成しなかった場合には、製氷後、砕氷部材３２及び砕氷用駆動部２１を製氷部１８の上方から氷に向けて移動させる必要が出てくる。この場合、砕氷部材３２を氷の中に侵入させるため、何らかの加熱手段を設ける必要が出てくると共に、砕氷部材３２及び砕氷用駆動部２１を上下に移動させる移動手段が別途必要になる。さらに、加熱手段をもって氷の中に砕氷部材３２を侵入させたとしても、砕氷するために再度凍結させる必要があり、製氷時間の増大を招くことになる。
【００５６】
以上のように本実施の形態の自動製氷装置は、冷却板と、前記冷却板上に配置された上面側が開口された製氷皿と、前記製氷皿を揺動させる揺動機構と、前記製氷皿に給水する給水機構とから構成したものであり、前記給水機構の給水量とタイミングを調整することにより、氷表面の未凍結水を薄膜化し、かつ前記製氷皿を揺動させることにより、重力により、簡易的に氷表面を流水させながら凍結させることができる。
【００５７】
また、給水を分割して行い、その給水量は初回多く、その後一定させ、全給水回数は５回以上２５回以下に設定し、給水タイミングを適切に設定することにより、製氷部が完全に凍る前に次回の給水を行うことができる。
【００５８】
また、前記製氷皿底面、もしくは前記冷却板表面の温度を、前記製氷部に取り付けられた温度検知手段により制御することにより、製氷開始時から順次冷却面温度を低下させることができる。
【００５９】
また、前記冷却板に、良伝導性の金属板を用い、その板厚を２ｍｍから１５ｍｍに設定することにより、冷却面の温度を均一に保つことができる。
【００６０】
また、前記冷却板の冷却方法として、ペルチェ素子を用いたことにより、冷却面温度を適切な温度に可変することができる。
【００６１】
また、前記ペルチェ素子の通電制御方法として、製氷開始からある一定時間経過後に、印加電圧の正負を反転させるよう制御することにより、冷却面の冷温を逆転することができる。
【００６２】
また、前記製氷部の水面が凍結しないように、前記製氷皿周辺、もしくは製氷皿に対し、加熱手段を設けることにより、前記製氷皿の周囲温度を制御することができる。
【００６３】
（実施の形態２）
図６は本発明による実施の形態２の製氷装置の斜視図であり、図７は図６の製氷装置の分解図である。
【００６４】
製氷部１８は、一時的に水を貯え板状の氷を作成する上下面が開口した製氷皿１と、冷却板１９と、製氷皿１と冷却板１９の間に配置される水漏れ防止材２０とから構成され、さらに冷却板１９の下方に駆動ユニット３９が配置される。
【００６５】
駆動ユニット３９の後方、冷却板１９の下方にはフィン形状を備えた冷却促進部材４０が冷却板１９に熱伝導的に接して配置されている。
【００６６】
また、冷却板１９と、冷却促進部材４０とは、アルミ等の熱伝導性の良い材料で成形されている。
【００６７】
更に、冷却板１９の製氷皿１外側で比較的製氷皿１に近い位置には、冷却板１９を加熱するためのヒータ４１が設置されている。
【００６８】
製氷皿１と、冷却板１９と、水漏れ防止材２０と、駆動ユニット３９と、冷却促進部材４０とは、保持部材４２、４３により上下に狭持されるよう構成されている。
【００６９】
この時に、製氷皿１は、保持部材４２、４３により冷却板１９方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材２０は適度に圧縮されている。
【００７０】
また、駆動ユニット３９には、複数個の砕氷軸３２が連結されており、冷却板１９を貫通して製氷部１８方向へ延伸されている。このとき、冷却板１９の貫通穴には、砕氷軸３２の周囲をシールする水漏れ防止材３３が設けられている。さらに、駆動ユニット３９の側面には検氷軸４４が設けられており、検氷軸４４を介して検氷レバー４５が取り付けられている。またさらに、駆動ユニット３９の正面には回動軸４６が設けられている。図示はしていないが、駆動ユニット３９の内部には少なくとも１個の駆動部が設けられており、砕氷軸３２、検氷軸４４、回動軸４６を駆動させる。
【００７１】
また、冷却板１９には温度検知手段、例えば温度センサ３５が設けられている。
【００７２】
また、製氷皿１の外周には、ヒータ４１と温度センサ３５を覆う断熱材４７、４８が設けられている。
【００７３】
製氷皿１と、冷却板１９と、水漏れ防止材２０と、駆動ユニット３９と、冷却促進部材４０と、ヒータ４１と、保持部材４２、４３と、砕氷軸３２と、水漏れ防止材３３と、検氷軸４４と、検氷レバー４５と、回動軸４６と、温度センサ３５と、断熱材４７、４８は各々相互に固定され、全体として製氷ユニット３７を構成しており、冷却促進部材４０が製氷室内の冷気吐出口（図示せず）に近接するように配置されている。
【００７４】
また、製氷ユニット３７は、製氷室天面に設けられた、略ドーム形状の凹部内にその上部が収納される。断熱材４７、４８と製氷室天面の凹部は、製氷ユニット３７の回転に支障の無い程度に近接しており、製氷部１８と製氷室の空気の循環は最小限に抑えられている。さらに、図示はしていないが、製氷室天面の凹部には加熱手段が設けられている。
【００７５】
以上のように構成された製氷装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００７６】
製氷制御がスタートされ、温度センサ３５が所定の温度範囲内を検知すると、給水手段により水が給水され、製氷皿１と冷却板１９で区画された製氷部１８に貯えられる。製氷皿１は下方が開放され、冷却板１９が露出している状態である。
【００７７】
この時、製氷皿１と冷却板１９の間には、水漏れ防止材２０が配置されているため、製氷部１８に貯えられた水は下方に漏れ出ることが無い。また、砕氷軸３２の周囲には、水漏れ防止材３３が設けられており、同じく製氷部１８の水の漏出を防いでいる。水漏れ防止材３３はゴム状の弾力性のある材料を用いており、形状としてはリング状を成している。
【００７８】
この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のヒレ形状が設けられており、その内径は、砕氷軸３２の外形よりも小さくなっている。さらに、水漏れ防止材３３の内周にはグリスが塗布され、より防水性を高めた構造をとっている。
【００７９】
温度センサ３５が冷却板１９の温度上昇を検知し、給水が完了したと判断すると、回動軸４６が、ある一定の振動数、振幅で、正逆転繰り返し、製氷ユニット３７を揺動させることにより、製氷部１８内に給水された水を適度に攪拌する。この時、回動軸４６は製氷室内に固定されており、回動軸４６の動作によって製氷ユニット３７自体が揺動動作を行うことになる。
【００８０】
製氷室天面の凹部は加熱手段により温められ、かつ、断熱材４７、４８により製氷室内雰囲気との断熱を行うため、製氷部１８近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれる。冷却促進部材４０は製氷室内に吹き出される冷気により冷却され、冷却板１９を冷却していく。冷凍温度になった冷却板１９により、給水された水は下部から徐々に凍結していき、水中の気体成分を上方に逃がしていくが、製氷部１８近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれるため、給水された水の上面が下面よりも先に凍結することが無い。この時、温度センサ３５は冷却板１９の温度を検知しており、ヒータ４１への印加電圧を適度に変化させるか、ヒータ４１への通電をオン・オフすることにより冷却板１９の温度をコントロールして、凍結速度の最適な制御を行う。例えば、脱気速度よりも凍結速度が速すぎる場合には、ヒータ４１の印加電圧を増加させる制御を行う。
【００８１】
加えて揺動動作により、水中の気体成分を逃がす効果、すなわち脱気効果がさらに高まることになる。また、このとき製氷皿１内の未凍結の水は、製氷皿１の略全幅にわたって移動することが可能である。
【００８２】
凍結完了は、給水終了後、所定時間、温度センサ３５が所定の温度以下になったことを検知して行う。このとき製氷皿１内には比較的透明度の高い略板状の氷ができている。
【００８３】
凍結完了後、揺動動作を終了し、検氷軸４４を介して検氷レバー４５を製氷室内に配置された貯氷箱内に降下させるが、氷が貯氷箱内に所定の量以上貯まっていると、検氷レバー４５と氷が接触して検氷軸４４の回転が阻害されて満氷であることを検知し、貯氷箱内の氷が所定量以下であると貯氷量が不足していることを検知する。
【００８４】
満氷時には、氷を製氷皿１内でそのまま保持し、例えば所定時間ごとに検氷レバー４５を動作させて貯氷箱内の氷の量を検知し、氷不足になれば、ヒータ４１に通電して冷却板１９を加熱する。冷却板１９を加熱することにより、製氷皿１内の氷の冷却板１９との密着力は弱まることになる。
【００８５】
温度センサ３５が所定の温度以上になると、ヒータ４１への通電を停止し、回動軸４６を駆動させて製氷部１８を反転させ、更に砕氷軸３２を駆動して氷を複数に分割して貯氷箱に落下させる。氷の分割終了後、砕氷軸３２を元の位置に戻し、更に回動軸４６を駆動して製氷部１８を水平位置に復帰させる、その後、製氷制御スタートに戻る。
【００８６】
以上のように、本実施の形態２の製氷ユニット３７では、比較的簡単な構成で、安価なコストで加熱も可能な冷却板を備えた製氷装置を実現することができる。
【００８７】
更に、ヒータは、冷却板に接触している面以外を断熱材で覆われているため、ヒータの発熱ロスは低減し、ヒータの容量は比較的小さいものでも、短時間で冷却板を所定の温度まで上昇させることができる。
【００８８】
なお、本実施の形態においては、ウイスキーの水割り等に入れる際に、より官能的に優れた透明度の高い氷を作る製氷方法も合わせて示したが、氷の作り方はこの方法に固定されるものではない。
【００８９】
（実施の形態３）
図８は本発明による実施の形態の製氷ユニットの一部の斜視分解図である。
【００９０】
なお、実施の形態２と同じ構成の部分については、説明を省く。
製氷部１８は、一時的に水を貯え板状の氷を作成する上下面が開口した製氷皿１と、冷却板１９と、製氷皿１の外周フランジと冷却板１９の間に配置される水漏れ防止材２０とから構成され、さらに冷却板１９の下方に駆動ユニット３９が配置される。
【００９１】
駆動ユニット３９の後方、冷却板１９の下方にはフィン形状を備えた冷却促進部材４０が冷却板１９に熱伝導的に接して配置されている。
【００９２】
また、冷却板１９と、冷却促進部材４０とは、アルミ等の熱伝導性の良い材料で成形されている。
【００９３】
更に、冷却板１９と駆動ユニット３９の間で、製氷皿１の底面に対応する部分には、冷却板１９を加熱するために、略均一に発熱する面状ヒータ４９が設置されている。略均一に発熱する面状ヒータとしては、金属抵抗体をシリコーンゴム等の絶縁体で挟み込んだものや、導電性樹脂の発熱体を絶縁体で挟み込んだものなどがあり、形状の自由度は比較的高い。
【００９４】
また、駆動ユニット３９には、複数個の砕氷軸３２が連結されており、冷却板１９を貫通して製氷部１８方向へ延伸されている。このとき、冷却板１９の貫通穴には、砕氷軸３２の周囲をシールする水漏れ防止材３３が設けられているが、面状ヒータ４９には、砕氷軸３２が貫通するところに対応した穴が開いている。
【００９５】
以上のように構成された製氷装置について、以下その動作、作用を説明する。
【００９６】
給水手段により給水された水は、製氷皿１内で冷却板１９により冷却され、氷となる。
【００９７】
凍結が完了したことを温度センサ３５で検知すると、面状ヒータ４９に通電することにより、冷却板１９が加熱され、冷却板１９と氷の密着力を低減することができるが、この際、製氷皿１底面は略均一に発熱される面状ヒータ４９により略均一に加熱されるため、氷の融け方に差が生じることが無い。
【００９８】
また、温度センサ３５で冷却板１９の一箇所の温度を測定して加熱の終了を検知しているが、冷却板１９の温度分布が小さいことにより、確実に、氷が融けてしまわず、しかしながら氷と冷却板１９の密着力を弱めることのできる、適した温度で加熱を終了することができる。
【００９９】
以上のように、本実施の形態３の製氷装置では、略均一に発熱する面状ヒータが製氷皿底面に対応する冷却板と駆動ユニットの間に配置されていることにより、冷却板の加熱により、氷の一部が融けすぎてしまうことを抑制することができ、更に、確実に氷と冷却板の密着力を弱める最適な温度で、加熱を終了することができる。
【０１００】
なお、本実施の形態では、面状ヒータを冷却板と駆動ユニットの間に配置したが、冷却板か駆動ユニットの少なくとも一方に、ヒータ線が配置される溝を形成する等の比較的簡単な構成を追加することにより、通常のヒータ線を面状ヒータの変わりに用いても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
以上のように、本発明にかかる自動製氷装置は、給水した水を冷却板上に流水させながら凍結させ、かつ製氷皿を揺動させることにより、短時間で透明氷をつくることができ、家庭用，業務用を問わず透明氷の製氷装置及びその適用製品分野において有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明による自動製氷装置の実施の形態１の斜視図
【図２】本発明による自動製氷装置の実施の形態１の分解状態を示す斜視図
【図３】本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図
【図４】本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図
【図５】本発明による自動製氷装置の実施の形態１の要部断面図
【図６】本発明による自動製氷装置の実施の形態２の斜視図
【図７】本発明による自動製氷装置の実施の形態２の分解状態を示す斜視図
【図８】本発明による自動製氷装置の実施の形態３の分解状態を示す斜視図
【図９】従来の自動製氷装置の平面図
【符号の説明】
【０１０３】
１    製氷皿
１５  給水タンク
１６  給水ポンプ
１７  給水パイプ
１８  製氷部
１９  冷却板
２３  ペルチェ素子
３１  揺動用駆動部
３５  温度センサ
４１  ヒータ
４９  面状ヒータ
【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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