(57)【要約】ウイスキーの水割り等に使用する不定形の氷を製氷するコンパクトな製氷装置を提供する。板状の氷を作る製氷容器（１３）にあらかじめ回転軸から略放射状に伸びたリブ（１８Ａ）のついたシャフト（１８）を挿入した状態で製氷を行う。製氷終了後、シャフト（１８）に連結されたギヤユニット（２０）をモータにて駆動させシャフト（１８）を回転させて、板状の氷を粉砕して分割し、不定形な氷を提供する。
2004081470.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の氷を作る製氷容器を備えた製氷部と、前記製氷部で製氷された前記板状の氷を前記製氷部内において複数の不定形な氷に分割する分割手段と、前記製氷容器に水を供給する給水装置とを備えた製氷装置。
【請求項２】
前記分割手段は前記板状の氷の内部から応力を与えることで分割を行うものである請求項１に記載の製氷装置。
【請求項３】
前記分割手段を駆動する駆動装置を備え、前記分割手段は前記駆動装置により回転駆動されるシャフトを備えたものである請求項１に記載の製氷装置。
【請求項４】
前記シャフトは、前記シャフトの回転軸に対して略放射状に延びている複数のリブが形成されている請求項３に記載の製氷装置。
【請求項５】
前記シャフトは、前記製氷容器内の水が凍る前に前記製氷容器内にあらかじめ挿入されている請求項３に記載の製氷装置。
【請求項６】
前記シャフトは、前記製氷容器の底面より貫挿される請求項３から５のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項７】
前記シャフトは前記製氷容器の底面から立設された筒状部の外周に被せられ、前記筒状部の内部を介して前記駆動装置と連結する請求項６に記載の製氷装置。
【請求項８】
前記分割手段は複数のシャフトを備え、前記駆動装置は前記シャフトを同時に回転駆動する請求項３から５のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項９】
前記製氷部は、前記分割手段と固定されており、前記製氷部と前記分割手段が製氷中、水平な回転軸を中心に揺動するものである請求項１から２のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項１０】
前記シャフトの水平高さは、前記製氷容器に作られる氷の高さよりも高いものである請求項５に記載の製氷装置。
【請求項１１】
前記シャフトの水平高さは、前記製氷容器に作られる氷の高さよりも低いものである請求項５に記載の製氷装置。
【請求項１２】
前記複数のシャフトは、隣り合うシャフトとの回転軸を結ぶ略直線上にリブが形成され、前記複数のシャフトは同一回転方向に回転駆動される請求項８に記載の製氷装置。
【請求項１３】
前記複数のシャフトは、隣り合うシャフトとの回転軸を結ぶ略直線上にリブが形成され、前記複数のシャフトが異なる回転方向に回転駆動される請求項８に記載の製氷装置。
【請求項１４】
前記シャフトが金属で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の製氷装置。
【請求項１５】
前記シャフトが樹脂で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の製氷装置。
【請求項１６】
前記製氷容器は、上面の面積が底面の面積よりも大きくなるように、前記製氷容器の側面に傾斜が付いていることを特徴とする請求項１に記載の製氷装置。
【請求項１７】
前記リブの放射方向の長さは、前記製氷容器の上面側よりも底面側の方が長くなるように形成されている請求項４に記載の製氷装置。
【請求項１８】
前記製氷部を反転駆動する反転装置を備え、製氷完了時、前記製氷部を反転させた後、前記分割手段を駆動して前記板状の氷を複数の不定形な氷に分割する請求項１に記載の製氷装置。
【請求項１９】
前記製氷部を反転駆動する反転装置を備え、製氷完了時、前記分割手段を駆動して前記板状の氷を複数の不定形な氷に分割した後、前記製氷部を反転させる請求項１に記載の製氷装置。
【請求項２０】
前記製氷部を反転駆動する反転装置を備え、製氷完了時、前記製氷部を反転させながら、前記分割手段を駆動して前記板状の氷を複数の不定形な氷に分割する請求項１に記載の製氷装置。
【請求項２１】
前記製氷部が反転した状態において、前記分割手段はさらに所定時間駆動する請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２２】
前記分割手段は、シャフトを回転駆動するもので、氷分割後で前記製氷部に給水する前に、分割時に駆動させる方向に前記シャフトを所定時間駆動させることを特徴とする請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２３】
前記製氷部の反転駆動および前記分割手段の駆動は、製氷完了後、前記製氷容器の底面を加熱した後に行う請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２４】
前記製氷部の反転による前記製氷容器からの離氷終了後、給水動作を開始する前に、前記製氷容器の底面部の温度を所定の温度まで冷却する請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２５】
前記製氷部の下方には氷を貯える貯氷箱が設置されており、前記製氷部の反転および前記シャフトの駆動動作は、製氷完了後、前記貯氷箱にある氷の量が所定量あるかを判定する氷量検知を行い、氷が所定量に満たない場合にのみ、前記反転駆動を行う請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２６】
前記貯氷箱にある氷の量が所定の量を満たしている場合は、前記製氷容器の温度を零度以下に保つように制御する請求項２５に記載の製氷装置。
【請求項２７】
前記製氷部によって製氷される板状の氷は透明度の高いものである請求項１に記載の製氷装置。
【請求項２８】
製氷時に前記製氷容器を揺動させる揺動機構とを備え、前記板状の氷は前記揺動機構で流水させながら凍結させた請求項２７に記載の製氷装置。
【請求項２９】
前記給水装置は前記製氷容器への給水を複数回に分けて間欠的に行う間欠給水手段によって行うものである請求項２７に記載の製氷装置。
【請求項３０】
前記製氷容器の下面に加熱手段を備え、離氷終了後、給水動作を開始する前に、前記製氷容器の底面部の温度を所定の温度まで加熱することを特徴とする請求項２７に記載の製氷装置。
【請求項３１】
前記製氷容器は上部の面積が底面の面積より大きくなるような前記製氷容器の側面に傾斜を有し、前記傾斜の角度は１０度から３０度の範囲にあることを特徴とする請求項２７から２９のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項３２】
製氷容器の側壁は内側に折れ曲がっていることを特徴とする請求項３１に記載の製氷装置。
【請求項３３】
製氷開始から製氷完了まで揺動サイクルを１分間に３〜１０回で揺動することを特徴とする請求項２８に記載の製氷装置。
【請求項３４】
揺動角度は水平面に対して±１０度から±２０度の範囲にある請求項２８に記載の製氷装置。
【請求項３５】
揺動の最大傾斜角度での停止時間は３秒から７秒の範囲にある請求項２８に記載の製氷装置。
【請求項３６】
前記製氷容器の底面の温度は、前記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温度を低下させるよう温度制御を行う請求項１に記載の製氷装置。
【請求項３７】
前記製氷容器を冷却する冷却板を備え、前記冷却板は熱伝導性の良い金属からなる請求項１に記載の製氷装置。
【請求項３８】
前記冷却板の表面温度を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板の温度を低下させるよう温度制御を行う請求項３７に記載の製氷装置。
【請求項３９】
前記冷却板はペルチェ素子を用いて冷却される請求項３７に記載の製氷装置。
【請求項４０】
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よう前記ペルチェ素子に通電を行う制御装置を備えたことを特徴とする請求項３８に記載の製氷装置。
【請求項４１】
前記製氷容器の周囲温度を加熱手段により制御する請求項１に記載の製氷装置。
【請求項４２】
前記製氷部には加熱用のヒータが配置されている請求項１に記載の製氷装置。
【請求項４３】
前記ヒータは全面が略均一に発熱する面状ヒータである請求項４２に記載の製氷装置。
【請求項４４】
前記冷却板にヒータを備え、前記製氷容器の周囲温度を前記ヒータにより制御する請求項３７に記載の製氷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、不定形な氷を提供できる製氷装置に関する。
【背景技術】  従来より家庭用の冷蔵庫等においては、給水管から供給された水を製氷容器に貯留して製氷し、製氷後に駆動装置により製氷容器を回動反転して離氷する自動製氷装置（以後製氷装置という）が普及している。
以下、図面を参照しながら上記従来の製氷装置について説明する。図２６は従来の冷蔵庫における製氷装置の全体構成図である。
図２７は従来の製氷装置の製氷部の構成図である。  図２６、図２７に示すように、冷蔵庫本体７５は外箱７６、内箱７７、外箱７６と内箱７７の間に充填された断熱材７８とから構成されている。区画壁７９は、冷蔵庫本体７５の内部を上下に区画している。そして、上部に冷凍室７０、下部に冷蔵室７１を形成している。送風機７３は、冷凍室７０の背面に備えた冷凍サイクルの冷却器７２で冷却した冷気を、冷凍室７０及び冷蔵室７１内に強制送風する。
冷凍室７０内に備えた製氷装置７４は、モータ（図示せず）及び減速ギヤ部（図示せず）などを内蔵した駆動装置８５、中央部に支持軸８６を連結固定した製氷容器８７、駆動装置８５に製氷容器８７を軸支させるためのフレーム８８等から構成される。
なお、製氷容器８７を歪変形させて離氷を行わせるためにフレーム８８の一部に、ストッパー８９を設ける。さらに、ストッパー８９に当接するように製氷容器８７に当て板９０を設ける。
製氷装置７４の下方には、貯氷箱８１を備える。  冷蔵室７１内の一画に、製氷用の水を貯水するための給水タンク８２が着脱自在に備えられる。給水タンク８２の給水口８３は、弁８４によって開閉される。
給水タンク８２の給水口８３の下方には、水受け皿９５が設けられる。  給水口８３を下向きにして給水タンク８２をセットすると、弁８４が押し上げられて給水口８３が開口されるよう構成されている。給水ポンプ９６は、水受け皿９５内に受けた水を揚水する。給水管９７は、給水ポンプ９６に連結して、その出口を製氷装置７４の製氷容器８７に臨ませるように配設されている。
この従来の製氷装置７４について動作を説明する。使用者によって水を満たされた給水タンク８２が、所定の位置にセットされると、弁８４が押し上げられて給水口８３が開口して水受皿９５に水が満たされる。その後、満たされた水は給水ポンプ９６によって揚水され、給水管９７を介して製氷容器８７内に注水される。こうして製氷容器８７内に所定量満たされた水は、冷凍室７０内での冷却作用によって氷結され、氷が生成される。
そして、製氷が完了すると駆動装置８５の回動作用によって製氷容器８７が支持軸８６を中心として回動反転し、ストッパー８９に当て板９０が当接する。このようにして、製氷容器８７が捻られ歪み変形を生じて、製氷容器８７内の氷が離氷される。離氷された氷は、貯氷箱８１内に落下して貯氷される。そして、離氷作用の終了した製氷容器８７は再び駆動装置８５による逆回転作用によって元の位置に復帰する。
以後、この動作を給水タンク８２の水を使いきるまで繰り返して自動的に製氷、貯氷を行うものである。
一方、提供する氷の形状を決める方法には、上記の従来例で説明した製氷容器の形状による方法と、比較的大きな板状の氷を作って割る方法がある。  後者の例が、特開平８−８６５４８号公報に開示されている。
以下、図面を参照しながら上記従来の砕氷機について説明する。
図２８は従来の砕氷機の一部を破断した側面図、図２９は従来の砕氷機の縦断側面図である。  箱形のフレーム１４８の天板部の凹部１４９に、ブロック状氷塊Ｈを投入する投入口１５０を形成する。カバー１５０Ａは、投入口１５０を覆う。フレーム１４８の内部は、破砕された氷片Ｋが排出される排出口１５１を設けた仕切壁１５２で上下に区画されている。  排出口１５１の下部には、氷片Ｋが貯溜される容器１５３が固定されている。
容器１５３の正面口１５４側には、常にフレーム１４８に設置された開閉扉１５５の背部に当接し、開閉扉１５５の開閉に追随するコ字形ストッパー１５６が、容器１５３にピン１５７で回転自由に支承されている。排出口１５１の上部には、通常業務用に使用される重さ約４ｋｇのブロック状氷塊Ｈを通すホッパー１５８を一体に形成した砕氷ケース１５９が固定されている。
ホッパー１５８の上口１６０は、投入口１５０に連通させる。
図２９に示すように、砕氷ケース１５９内には、２本のローター１６１、１６２を一定間隔で夫々軸１６３、１６４により回転自在に設ける。両ローター１６１、１６２の軸方向には、２〜３個のアーム１６５、１６６が、砕氷の大きさに合わせて一定間隔で一列に突出して設けられ、アーム１６５、１６６に第１打撃ピン１６７、１６８が夫々植設されている。
この第１打撃ピン１６７、１６８と１８０度の角度を置いて、両ローター１６１、１６２の軸方向には、２〜３個のアーム１６９、１７０が、前記同様に一列に突出して設けられる。  アーム１６９、１７０に第２打撃ピン１７１、１７２が夫々植設されている。  ローター１６１、１６２間の中央下方には、第１打撃ピン１６７、１６８と第２打撃ピン１７１、１７２により順次に破砕される氷塊Ｈを支承する山形形状の受部が設けられている。
その受部には、前記何れかの打撃ピンの先端が通過する位置に円弧状凹部１７４が形成されている。
図２８に示すように、両ローター１６１、１６２の軸１６３、１６４の一端側を砕氷ケース１５９の外部に突出させて、一方のローター１６１と他方のローター１６２の第１打撃ピン１６７、１６８同士の位相を９０度変位させて、夫々にタイミングギヤ１７５、１７６を取り付ける。他方のローター１６２の軸１６４にスプロケット１７７を固定し、ホッパー１５８の外側面に取着されたモータＭの主軸にスプロケット１７８を固定して、スプロケット１７７とスプロケット１７８とにチェーン１７９が掛けられている。
このように構成した砕氷機においては、ホッパー１５８からブロック状氷塊Ｈを投入してローター１６１、１６２が回転されると、一方のローター１６１と他方のローター１６２の第１、第２打撃ピン１６７、１６８、１７１、１７２が、その氷塊Ｈを交互に打撃して氷塊Ｈを投入先端から順次に破砕する。
しかしながら、上記従来の製氷装置の構成では、氷の形状は製氷容器の形状により決められ、毎回、同じ形状の氷しか作ることが出来ず、更に製氷終了後、製氷容器を捻って離氷させるために、氷の形状は側面に傾斜がつき、更に氷の角部が丸みを帯びたものにする必要がある。そのため、ウイスキーの水割り等に使った際、見た目上、あまり好ましくない形状の氷しか提供できなかった。
一方、見た目上、好ましい形状の氷を提供するために、製氷装置に砕氷機を搭載しようとすると、従来の砕氷機では、氷を分割するには、製氷部で作った板状の氷を製氷部からホッパーを介してローターに搬送した上で氷を分割する必要があるため、氷の搬送装置が必要である。
また、ローターは板状の氷を挟み込むだけの大きさが必要で、なお且つ、製氷部と搬送装置それぞれに氷を収納するだけの体積が必要となり、製氷装置が大きくなってしまうという課題があった。更に、氷を割るのに大きなトルクが必要であるため、比較的大きなモータが必要であることも、製氷装置が大きくなることの要因となっていた。
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、出来上がった氷の側面に大きな傾斜や丸みを帯びずに、ウイスキーの水割り等に使用する際に、見た目上、好ましい不定形な氷を提供することが出来る小型の製氷装置を提供する。
【発明の開示】
本発明の製氷装置は、板状の氷を作る製氷部と、前記製氷部で製氷された前記板状の氷を前記製氷部内において複数に分割する分割手段と、前記分割手段を駆動する駆動装置と、前記製氷部に水を供給する給水装置とを備えたものであり、板状の氷を分割することで、丸みを帯びていない、角張った氷を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】  図１は本発明の実施の形態１の製氷装置を搭載した冷蔵庫の側断面図である。
図２は本発明の実施の形態１の製氷装置の斜視図である。
図３は本発明の実施の形態１の製氷装置の分解図である。
図４は本発明の実施の形態１の製氷装置の上面図である。
図５は本発明の実施の形態２による製氷装置の製氷部と砕氷機の斜視図である。
図６は本発明の実施の形態２の製氷装置の上面図である。
図７は本発明の実施の形態２の製氷装置のＡ−Ａ断面図である。
図８は本発明の実施の形態３の製氷装置の一部の斜視図である。
図９は本発明の実施の形態３の製氷装置の分解図である。
図１０は本発明の実施の形態３の制御装置による制御内容の主要部を示したフローチャート図である。
図１１は本発明の実施の形態４の製氷装置の制御内容の主要部を示したフローチャート図である。
図１２は本発明の実施の形態５による製氷装置の制御内容の主要部を示したフローチャート図である。
図１３は本発明の実施の形態６による製氷装置の制御内容の主要部を示したフローチャート図である。
図１４は本発明の実施の形態７の製氷装置の斜視図である。
図１５は本発明の実施の形態７の製氷装置の砕氷の動作を示す要部断面図である。
図１６は本発明の実施の形態８の製氷装置の斜視図である。
図１７は本発明の実施の形態８の製氷装置の分解状態を示す斜視図である。
図１８は本発明の実施の形態８の製氷装置の要部断面図である。
図１９は本発明の実施の形態８の製氷装置の要部断面図である。
図２０は本発明の実施の形態８の製氷装置の要部断面図である。
図２１は本発明の実施の形態８の製氷装置の揺動角度と透明度の関係を説明する図である。
図２２は本発明の実施の形態８の製氷装置の揺動サイクル数と透明度の関係を説明する図である。
図２３は本発明の実施の形態１１の製氷装置の斜視図である。
図２４は本発明の実施の形態１１の製氷装置の斜視分解図である。
図２５は本発明による実施の形態１２の製氷装置の斜視分解図である。
図２６は従来の冷蔵庫の製氷装置の全体構成図である。
図２７は従来の製氷装置の製氷部の構成図である。
図２８は従来の砕氷機の一部を破断した側面図である。
図２９は従来の砕氷機の縦断側面図である。
【発明を実施するための最良の形態】  以下、本発明の実施の形態の一例について、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。また、本発明で用いられる冷却促進部材は、冷凍温度帯の冷気によって直接冷却されることで冷却板の冷却を促すもので、アルミニウム等の熱伝導率の良い材料から構成される。  さらに、冷却を促進するために、例えば板状のベース部に複数のフィン形状のものを設けてもよい。このようにすれば、冷気と接する表面積を大きくすることができるので、冷却促進部材の冷却能力をより向上させることができる。
（実施の形態１）
図１〜図４を用いて、実施の形態１を説明する。
複数の貯蔵室を有する冷凍冷蔵庫本体１（以下本体１という）の上部に形成された第１冷蔵室２は、扉３と断熱壁４によって囲まれ、外気と断熱されている。  第１冷蔵室２の下方に形成された冷凍室５（以下、製氷室５という）は、断熱壁４と扉６によって囲まれ、外気と断熱されている。製氷室５内には、氷を貯えるための貯氷箱５Ａが下方に設置されている。第１冷蔵室２と製氷室５の間に位置する第２冷蔵室７は、断熱壁４と扉８によって囲まれ、外気と断熱されている。第１冷蔵室２と第２冷蔵室７は、風路により、冷気が行き来するようになっている。
製氷装置１００は、給水装置２００と、製氷部３００と、砕氷機４００とから構成されている。給水装置２００は、第１冷蔵室２に配置された給水タンク１０，給水ポンプ１１、および第１冷蔵室２から断熱壁４を貫通して製氷室５に向け配置された給水経路１２から構成されている。製氷部３００は、一時的に水を貯え直方体の板状の氷を作成する上下面が開口した製氷容器１３と、一方の面が製氷容器１３の底面を形成するように製氷容器１３に密着するように固定され、他方の面がペルチェ素子１４の一方の面にヒートコンダクタ１５を介して密着された冷却板１６と、ペルチェ素子１４の他方の面に密着されたヒートシンク１７から構成される。
さらに、冷却板１６には、製氷容器１３の上面開口側に向かって垂直に二本の上下面が開口された筒状部１６Ａが、製氷容器１３の短辺の略中央で長辺を略三等分する位置に製氷容器１３の高さと略同じ高さまで設けられている。  分割手段として用いる砕氷機４００は、冷却板１６の筒状部１６Ａに外周側が被さり、筒状部１６Ａの内側の穴を通って冷却板１６を貫通する回転軸をもつ二本のシャフト１８と、二本のシャフト１８の回転軸とそれぞれ接合された出力軸１９をもつギアユニット２０とから構成される。
シャフト１８の外周部には、シャフト１８の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ１８Ａが、回転した際に隣のシャフト１８のリブ１８Ａや製氷容器１３の側面に接触しない幅で突出している。ギアユニット２０は、モータ２１の回転を複数の減速歯車２２等を介して減速させ、出力軸１９を同時に同じ方向に回転させる。さらに、ギアユニット２０は、製氷部３００と一体になるよう、冷却板１６とヒートシンク１７の間にはさまれた状態で製氷部３００に固定されている。
さらに、製氷部３００と砕氷機４００は、製氷部３００と砕氷機４００を回転駆動させる駆動メカ２３と回転駆動軸２４により回転可能に配置されている。  製氷室５内上部において、製氷容器１３は給水経路１２の出口の下方に位置している。さらに、製氷容器１３は、製氷室５と第２冷蔵室７との間の断熱壁４内に製氷容器１３周辺が一部埋め込まれた状態で、貯氷箱５Ａの上方に配置されている。
以上のように構成された製氷装置１００について、次にその動作を説明する。  給水タンク１０内の水は、給水ポンプ１１を所定時間、所定間隔で所定回数だけ駆動させることにより、所定量だけ給水経路１２を通って製氷容器１３内に間欠的に給水される。
製氷容器１３の底面に位置する冷却板１６は、ペルチェ素子１４に所定の方向の直流電流を印加することにより、ヒートコンダクタ１５を介して冷却され、製氷容器１３内の水を氷へと相変換させる。その際、ペルチェ素子１４の発熱面は、ヒートシンク１７に固定されているため、製氷室５内の冷風により放熱される。
この構成により、ペルチェ素子１４に流れる電流を制御することで、冷却板１６の温度を制御することができ、凍結速度を制御することができる。
本実施の形態では、給水回数は４０回とし、一回あたりの給水量が製氷容器１３の高さで０．５ｍｍとなるように給水ポンプ１１の駆動時間を調整する。また、製氷容器１３周辺の温度は、第２冷蔵室７の温度の影響を受けるため、製氷部の下部に位置する貯氷箱５Ａ等の冷凍温度帯に保持されている部分の温度と比べて高い温度となるが、必要に応じて製氷容器１３の上部の第２冷蔵室７と製氷室５の間の断熱壁４に設置されたヒータ（図示せず）により、製氷容器１３周辺の温度が０℃付近となるように調整する。このようにして、氷が下からのみ成長するようにし、更には、冷却板１６の温度を凍結速度が一定になり、二時間で給水した水が完全に凍結するようにペルチェ素子１４に流す電流値を調節する。
また、給水ポンプ１１は、前に入れた水が完全に凍結してしまう前に次の給水を行なうように、給水ポンプ１１の駆動間隔を調整する。  さらに製氷中、駆動メカ２３により、製氷部３００と砕氷機４００を所定角度回転駆動させて傾け、所定時間傾けた状態で停止させてから、反対方向に傾けるというサイクルを繰り返す。  本実施の形態においては、製氷容器１３を１５度傾け、５秒間傾けた状態で停止させてから、反対方向に傾ける、というサイクルを製氷終了まで繰り返す。
また製氷終了は、給水ポンプ１１を所定の回数駆動させ終え所定時間が経過した後、製氷容器１３に取り付けた温度センサ（図示せず）が所定の温度以下になったことを検知して、判断する。
製氷終了後、所定時間ペルチェ素子１４に逆方向の電流を流して、氷を冷却板１６の底面から剥がす。そして次に、砕氷機のギアユニット２０のモータ２１に所定時間通電することにより、減速歯車２２，出力軸等を経由して、２本のシャフト１８が同時に所定角度だけ回転駆動される。  シャフト１８が回転されると、氷にもシャフト１８とともに回転しようとする力がかかるが、製氷容器１３側面により回転が抑制される。その結果、シャフト１８のリブ１８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト１８部分から製氷容器１３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割される。
氷の分割が完了すると、製氷部３００と砕氷機４００は駆動メカ２３により反転され、氷は分割の際に製氷容器１３から剥がされているために、そのまま貯氷箱５Ａ内に落下する。
以上のように、本実施の形態の製氷装置１００では、製氷部３００において水が製氷容器１３内で下から上に向かって徐々に凍っていくが、給水を分割して行なうことにより、未凍結の状態である水の厚さが常に薄く形成されている。そのため、水中に溶け込んでいた空気が気泡となって周辺空気中に拡散しやすいので、透明な氷を作ることができる。
さらに製氷中、製氷容器１３が傾いては停止する動作を繰り返していることにより、氷と水の境界面が常に動き、境界面にできた気泡が水の流れにより境界面から引き離され、気泡が浮力により、製氷容器１３周辺の空気中に拡散されるのを促進する。その結果、比較的速い凍結速度で透明度の高い氷を作ることができる。
さらに板状の氷の分割手段として用いた砕氷機４００では、シャフト１８が氷を割るのに必要なトルクは、氷の厚さや形状によって異なるが、本実施の形態で用いた厚さ２０ｍｍ程度の氷では、シャフト１本あたり、おおよそ２〜６Ｎ・ｍ程度である。言い換えると、一般的なＤＣモータで十分に実現可能なトルクであるため、小型で安価なコンパクト砕氷機が実現できる。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない透明度の高い、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を提供することができる。  なお、亀裂はリブ１８Ａ先端の回転方向側と回転の中心を結んだ直線の延長線上方向に発生しやすく、氷の割れ方をある程度の範囲で制御することができる。  さらに、シャフト１８にある４本のリブ１８Ａのうち１本を、隣り合うシャフト１８のリブ１８Ａのうちの一本と同じ線上になるように配置することにより、細かく砕けた氷が発生するのを抑制することができる。
本実施の形態に示すように４本のリブ１８Ａを持つシャフト１８を２本同時回転させると、氷はほぼ６分割することができる。
さらに、板状の氷を更に細かく分割したい場合は、シャフト１８の本数を増やすか、リブ１８Ａの本数を増やすと良い。
また、なお、複数のシャフト１８は同時に回転しなくても氷を分割することが可能である。しかし、氷がシャフト１８と一緒に回転しないように、氷を押さえつけてやる必要があるため、簡単な製氷部の構造で確実に氷を分割するには、複数のシャフト１８を同時に回転させるのが好ましい。
なお、冷却板に氷底面が付着した状態でシャフト１８を回転させても、氷を分割することはできる。しかし、その場合冷却板から氷を剥がしてから分割するよりも、若干細かく砕けた氷が発生しやすくなるので、冷却板から剥がしてからシャフト１８を回転させてやる方が、より好ましい。
また、製氷が完了した後にシャフト１８を加熱して、氷を解かしながらシャフト１８を挿入し、再凍結させてからシャフト１８を回転駆動させて氷を分割することも可能である。しかし、この場合シャフト１８の上下方向の動きと回転との二種類の動作が必要となるため、シャフト１８を動作させるギアユニット２０の構造が複雑になる。  言い換えると、従来の砕氷機よりも小型の砕氷機４００とすることはできるものの、製氷装置１００をより小型化するためには、あらかじめ氷の中にシャフト１８を入れておくのが好ましい。
また、本実施の形態では製氷部３００の底面から中空の筒状部１６Ａを上方に向けて立設して、製氷容器１３内に給水される製氷用の水の水面より下方にならないように製氷容器１３の高さとほぼ同じ高さまで延長した後にシャフト１８を被せている。
その結果、水が給水される製氷容器１３の底面をシャフト１８自体が直接貫通せず、水漏れに対す信頼性（シール性）を高めることができる。
さらに、シャフト１８が筒状部１６Ａに被せて挿入する構成であるから、氷の厚みや砕氷後の氷の形状の選択に対してリブ形状の異なるシャフト１８の取り替えや部品交換時の着脱性もよい。
また、本実施の形態のように必ずしも筒状部１６Ａを用いなくても、製氷容器１３の底面におけるシャフト１８の貫通部のシール構造に配慮をすれば製氷容器１３の底面から直接シャフト１８を貫挿することも可能である。  この場合、シャフト１８の製氷容器１３内への挿入部の高さは、必ずしも水面高さより高くする必要はなく、砕氷分割に最も適切または効果のある所定の深さまで挿入する構成とすればよい。
本実施の形態では、シャフトが氷上面から突出する高さまであるため、シャフトが氷を分割しようとする力は、氷の底面から上面にかけて全辺に確実に掛かることになり、氷の割れ方を制御することができる。
なお、本実施の形態では、製氷装置１００を本体１に搭載したが、本発明の製氷装置１００は本体１に搭載することを限定したものではない。  製氷装置１００自体に周辺空間を冷却する冷却装置を設け、小型の製氷機として利用することも可能である。
（実施の形態２）
図５〜図７を用いて、実施の形態２の製氷装置を説明する。
実施の形態１と共通の構成については同一の参照符号をつけ、詳細な説明は省略する。
製氷装置１００は、給水装置２００と、製氷部５０１と、分割手段として用いる砕氷機５０２とから構成される。
製氷部５０１は、一時的に水を貯えて板状の氷を作成する上下面が開口し、上部開口面の面積が下部開口面の面積よりも大きくなるように側面に傾斜の付いた製氷容器５０３と、一方の面が製氷容器５０３の底面を形成するように製氷容器５０３に密着するように固定され、他方の面がペルチェ素子１４の一方の面にヒートコンダクタ１５を介して密着された冷却板５０４と、ペルチェ素子１４の他方の面に密着されたヒートシンク１７とから構成される。  砕氷機５０２は、冷却板５０４に開いた二つの穴を貫通する二本のシャフト５０５と、二本のシャフト５０５とそれぞれ接続された出力軸１９をもつギアユニット５０６とから構成される。  冷却板５０４とシャフト５０５との貫通部には、ニトリルゴム等で形成され、シャフト５０５との接触部にグリスが塗布されたシール部材５０７がギアユニット５０６側から装着されている。  その結果、製氷部の水がギアユニット５０６側に漏れ出てくることはない。
シャフト５０５の冷却板５０４よりも上側の形状は、シャフト５０５の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ５０５Ａが、回転した際に隣のシャフト５０５のリブ５０５Ａや製氷容器５０３の側面に接触しない幅で、製氷容器５０３の上部開口面側よりも冷却板５０４側が長くなるように形成されている。  シャフト５０５の高さは、製氷容器５０３に作られる氷の高さよりも低くなるように配慮されている。
ギアユニット５０６は、モータ２１の回転を複数の減速歯車５０６Ａ等を介して減速させ、出力軸１９を同時に異なる方向に回転させる。
また、二本のシャフト５０５は、４本のリブ５０５Ａのうち１本を、隣り合うシャフト５０５のリブ５０５Ａのうちの一本と、回転方向側リブ先端と回転の中心を結んだ直線が略同一直線状になるように配置されている。
製氷部５０１と砕氷機５０２は、駆動メカ２３と回転駆動軸２４とで一体に回転可能に固定されている。
以上のように構成された製氷装置１００について、次に本発明の主要部である製氷後の動作について説明する。
製氷終了後、ギアユニット５０６を駆動して二本のシャフト５０５を同時に駆動すると、製氷容器５０３内に作られていた板状の氷が分割され、製氷部５０１が砕氷機５０２と一体で駆動メカ２３により反転されると、氷は貯氷箱に落下する。
以上のように、本実施の形態の製氷装置１００では、シャフト５０５が駆動すると、氷にも回転しようとする力が加わる。しかし、二本のシャフトの回転の向きが逆方向であるため、氷の回転は抑制され、リブ５０５Ａの先端部で応力集中が発生し、氷は分割される。
氷の分割後は、製氷容器５０３の側面には傾斜がついているために、シャフト５０５が更に回転しても、氷は製氷容器５０３側面に沿って動くことが可能である。そのため、氷分割直後、シャフト５０５を駆動するのにギアユニット５０６は大きなトルクを必要としない。
さらに、リブ５０５Ａは、製氷容器５０３の上部開口面側よりも冷却板５０４側が長くなるように形成されているので、氷へのヒビの入り方が製氷容器５０３の上下方向で異なる。つまり、より不定形な氷に分割することができる。
また、シャフト５０５が水面から突き出した状態で製氷が完了すると、水の表面張力によりシャフト５０５近傍の氷がその周囲よりも高く盛り上がった状態で凍結する。そして、シャフト５０５の回転で氷を分割した際、盛り上がった部分の氷がシャフト５０５に付着した状態で残ってしまい、製氷部が反転して氷を落下させる際、ごくまれではあるが氷が引っかかってしまうことが起こる。この場合、氷を確実に落下させるには、シャフト５０５を氷が分割されてから更に数度動かし、シャフト５０５の動きにより氷を動かしてシャフト５０５への引っ掛かりを解消してやる等の対応が必要がある。しかし、本実施の形態のように、シャフト５０５の高さを、製氷容器５０３でつくる氷の高さよりも低くなるようにすることで、最終的にできた氷の上面が略水平面となり、シャフト５０５に残った氷により氷の落下が阻害されることが無いので、より確実に氷を落下させることができる。
なお、シャフトの回転角度が小さくてすむと、ギアユニットの出力軸を形成するギアを所定の角度だけ形成すればよいため、出力軸のギアを３６０度形成するよりも、ギアユニットを小型化できる。
さらに、シャフトの材質は、ステンレスのような耐食性に優れる金属で、強度が十分あるものを用いれば、砕氷機の寿命を長くすることができ、メンテナンスフリーにすることができる。
その他に、ポリアセタール等の剛性にとんだ樹脂材料を用いれば、成形性に富んでいるため、シャフトのコストを抑えることができる。
（実施の形態３）
図１，図８〜図１０を用いては実施の形態３の製氷装置１００を説明する。なお、実施の形態１と同一の構成については同一の参照符号をつけ詳細な説明は省略する。
複数の貯蔵室を有する冷凍冷蔵庫本体１（以下本体１という）の上部に形成された第１冷蔵室２は、扉３と断熱壁４によって囲まれ、外気と断熱されている。  第１冷蔵室２の下方に形成された冷凍室５（以下、製氷室５という）は、断熱壁４と扉６によって囲まれ、外気と断熱されている。製氷室５内には、氷を貯えるための貯氷箱５Ａが下方に設置されている。第１冷蔵室２と製氷室５の間に位置する第２冷蔵室７は、断熱壁４と扉８によって囲まれ、外気と断熱されている。第１冷蔵室２と第２冷蔵室７は、風路により、冷気が行き来するようになっている。
製氷装置１００は、給水装置２００と、製氷部３００と、砕氷機４００とから構成されている。給水装置２００は、第１冷蔵室２に配置された給水タンク１０，給水ポンプ１１、および第１冷蔵室２から断熱壁４を貫通して製氷室５に向け配置された給水経路１２から構成されている。  製氷部３００は、一時的に水を貯え直方体の板状の氷を作成する上下面が開口した製氷容器４３と、一方の面が製氷容器４３の底面を形成するように製氷容器４３に密着するように固定され、他方の面がペルチェ素子１４の一方の面にヒートコンダクタ４５を介して密着された冷却板４６と、ペルチェ素子１４の他方の面に密着されたヒートシンク４７とから構成される。
さらに、冷却板４６には、製氷容器４３の上面開口側に向かって垂直に二本の上下面が開口された筒状部４６Ａが、製氷容器４３の短辺の略中央で長辺を略三等分する位置に製氷容器４３の高さと略同じ高さまで設けられている。  砕氷機４００は、冷却板４６の筒状部４６Ａに外周側が被さり、筒状部４６Ａの内側の穴を通って冷却板４６を貫通する回転軸をもつ二本のシャフト４８と、二本のシャフト４８の回転軸とそれぞれ接合された出力軸４９をもつ駆動装置（以後、ギアユニットという）５０とから構成される。シャフト４８は、製氷部３００内で回転駆動し、板状の氷をバラバラに分割する分割手段である。  シャフト４８の外周部には、シャフト４８の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ４８Ａが、回転した際に隣のシャフト４８のリブ４８Ａや製氷容器４３の側面に接触しない幅で突出している。ギアユニット５０は、モータ５１の回転を複数の減速歯車５２等を介して減速させ、出力軸４９を同時に同じ方向に回転させる。さらに、ギアユニット５０は、製氷部３００と一体になるよう、冷却板４６とヒートシンク４７の間にはさまれた状態で製氷部３００に固定されている。
さらに、製氷部３００と砕氷機４００は、製氷部３００と砕氷機４００を回転駆動させる駆動メカ５３と回転駆動軸５４により回転可能に配置されている。製氷室５内上部において、製氷容器４３は給水経路１２の出口の下方に位置している。さらに、製氷容器４３は、製氷室５と第２冷蔵室７との間の断熱壁４内に製氷容器４３周辺が一部埋め込まれた状態で、貯氷箱５Ａの上方に配置されている。
冷却板４６の製氷容器４３近傍には、製氷容器４３内の水の状態を温度で検知するための温度センサ５５が、冷却板４６に接する面以外が断熱されて配置されている。温度センサ５５としては例えばサーミスタなどが用いられる。
製氷装置１００は、制御装置（図示せず）により制御される。
以上のように構成された製氷装置１００について、次にその動作を説明する。
図１０は、制御装置による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。  製氷制御がスタートされ、温度センサ５５が所定温度以下を検知すると（ＳＴＥＰ１）、駆動メカ５３により、製氷部３００と砕氷機４００を所定角度回転駆動させて傾け、所定時間傾けた状態で停止させてから、反対方向に傾けるというサイクルを繰り返す揺動動作を開始する（ＳＴＥＰ２）。本実施の形態においては、製氷容器４３を１５度傾け、５秒間傾けた状態で停止させてから、反対方向に１５度傾けるというサイクルを製氷終了まで繰り返す。
給水タンク４０内の水は、給水ポンプ４１を所定時間、所定間隔で所定回数だけ駆動させることにより、所定量だけ給水経路４２を通って製氷容器４３内に間欠的に給水される（ＳＴＥＰ３）。
製氷容器４３の底面に位置する冷却板４６は、ペルチェ素子１４に所定の方向（以下、正通電とする）の直流電流を印加することにより、ヒートコンダクタ４５を介して冷却され、製氷容器４３内の水を氷へと相変換させる。その際、ペルチェ素子１４の発熱面は、ヒートシンク４７に固定されているため、製氷室３５内の冷風により放熱される。この構成により、ペルチェ素子１４に流れる電流を制御することで、冷却板４６の冷却量を制御することができるため、凍結速度を制御することができる。
本実施の形態では、給水回数は２０回とし、一回あたりの給水量が製氷容器４３の高さで０．５ｍｍとなるように給水ポンプ４１の駆動時間を調整する。また、製氷容器４３周辺の温度は、第２冷蔵室３７の温度の影響を受けて比較的高い温度となるが、必要に応じて製氷容器４３の上部の第２冷蔵室３７と製氷室３５の間の断熱壁３４に設置されたヒータ（図示せず）により、製氷容器４３周辺の温度が０℃付近となるように調整する。このようにして、氷が下からのみ成長するようにし、更には、冷却板４６の温度を凍結速度が一定になり、二時間で給水した水が完全に凍結するようにペルチェ１４に流す電流値を調節する。
また、給水ポンプ１１は、前に入れた水が完全に凍結してしまう前に次の給水を行なうように、給水ポンプ１１の駆動間隔を調整する。
また、製氷終了は、給水ポンプ１１を所の回数駆動させ終え所定時間ｔが経過した後（ＳＴＥＰ４）、製氷容器４３に取り付けた温度センサ５５の温度Ｔｉが所定の温度以下になった（ＳＴＥＰ５）ことを検知して判断する（ＳＴＥＰ６）。  製氷終了後、揺動動作を終了し（ＳＴＥＰ７）、貯氷箱１５Ａ内の氷の量が、所定の量以下であることを検知すると（ＳＴＥＰ８）、ペルチェ素子１４に逆方向の電流を流し（ＳＴＥＰ９）、温度センサ５５が所定の温度以上（ＳＴＥＰ１０）となるようにする。このようにして、氷と冷却板４６との付着は、氷を薄く融かすことにより解消される。
その後、駆動メカ５３を駆動することにより、製氷部３００と砕氷機４００とを反転し（ＳＴＥＰ１１）、砕氷機４００のギアユニット５０により、２本のシャフト４８が同時に所定角度だけ回転駆動する（ＳＴＥＰ１２）。
シャフト４８が回転されると、氷にもシャフト４８とともに回転しようとする力がかかる。しかし、製氷容器４３側面により回転が抑制されるため、シャフト４８のリブ４８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト４８部分から製氷容器４３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割され、そのまま貯氷箱３５Ａ内に落下する。
シャフト４８の回転駆動が終わると、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰され（ＳＴＥＰ１３）、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰する（ＳＴＥＰ１４）。この際、シャフト４８は氷を分割する際に回転駆動させる方向と逆方向に回転させることにより原点位置に復帰することができるが、本実施の形態では、シャフト４８を、原点位置を一度通り過ぎ、再び氷を分割する際に回転駆動させる方向に動作させて原点位置で停止させる。
また例えば、シャフト４８の回転駆動（ＳＴＥＰ１２）の後、さらに所定時間（例えば５秒間）駆動させ、その後シャフトの位置があらかじめ指定された原点位置になるように配置する。そして製氷部３００を水平位置に復帰させる。
その後、ペルチェ４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
以上のように、本実施の形態３の製氷装置１００では、板状の氷を分割する際に、製氷部が反転した状態であるため、氷が分割とともに確実に貯氷箱に落下する。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を提供することができる。
さらに、シャフトが原点復帰する際に、氷を分割する方向に動作してから停止するようにしたことにより、複数のシャフト間の伝達ギアの遊びにより発生する各シャフトから氷に力が伝わるまでの時間差を極力小さく抑えることができる。その結果、複数のシャフトそれぞれから氷に力を伝え、確実に氷を分割することができる。
なお、氷を分割した後、さらにシャフトを所定時間動作させることにより、製氷部から離れにくい氷をシャフトで掻き落とすことができるため離氷しやすくすることができる。
さらに、氷を分割する前に冷却板を加熱して氷との付着を解消しているために、比較的小さなトルクで氷を分割することができる。さらに、使用に適さない小さく砕けた氷が発生することを抑制することができる。
さらに、貯氷箱にある氷の量が所定量以下のときにのみ、冷却板の加熱以降の動作に進むので、一度凍った氷が融け、再び凍らせなければならないといったことがない。加えて、必要量以上の氷が貯氷箱に貯まってしまうようなことがない。
さらに、貯氷箱にある氷の量が所定量よりも多い場合には、冷却板の温度は零度以下に保たれるので、氷は製氷容器内に保存され、氷の使用により貯氷箱の氷が所定量以下になったときには、すぐに氷を補充することができる。
なお、本実施の形態のような凍らせ方を行えば、製氷部３００において水が製氷容器４３内で下から上に向かって徐々に凍っていき、加えて給水を分割して行なうことにより、未凍結の状態である水の厚さが常に薄く形成されている。その結果、水中に溶け込んでいた空気が気泡となって周辺空気中に拡散しやすく、透明な氷を作ることができる。
さらに製氷中、製氷容器４３が傾いて停止する動作を繰り返していることにより、氷と水の境界面が常に動き、境界面にできた気泡が水の流れにより境界面から引き離され、気泡が浮力により、製氷容器４３周辺の空気中に拡散されるのを促進する。その結果、比較的速い凍結速度で透明度の高い氷を作ることができる。
なお、離氷完了後、製氷部を一度所定の温度以上に加熱してから次の給水動作に移るようにすることにより、給水した水が急速に凍結して氷底面の透明度が低下するのを防止することができ、より透明度の高い氷を作ることが可能である。
さらに、板状の氷の砕氷に用いた砕氷機４００では、シャフト４８が氷を割るのに必要なトルクは、一般的なＤＣモータで十分に実現可能なトルクである。つまり、小型で安価なコンパクト砕氷機が実現できることになる。
（実施の形態４）
図１１を用いて、実施の形態４の製氷装置１００を説明する。
実施の形態３と同一の構成については、同じ参照符号を付けて詳細な説明は省略する。図１１は制御装置（図示せず）による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。
ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１２までは、実施の形態３と同じであるので説明を省略する。
次に、シャフト４８が回転されると、氷にもシャフト４８とともに回転しようとする力がかかるが、製氷容器４３側面により回転が抑制される。その結果、シャフト４８のリブ４８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト４８部分から製氷容器４３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割され、そのまま貯氷箱３５Ａ内に落下する。
氷の分割が完了すると、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰させる（ＳＴＥＰ１３）。
この際、シャフト４８に引っかかって貯氷箱３５Ａに落下しなかった氷は、シャフト４８の回転により動かされるため、引っかかりが解消されて落下する。
その後、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰される（ＳＴＥＰ１４）。
その後、ペルチェ素子４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
以上のように、本実施の形態４の製氷装置１００では、板状の氷を分割する際に、製氷部が反転した状態であるため、氷が分割とともに確実に貯氷箱に落下する。
さらに、製氷部が反転した状態でシャフトを原点復帰させるので、万が一分割された氷がシャフトや製氷容器に引っかかって落下しなかったとしても、シャフトの回転駆動により氷が動かされる。このようにして、引っかかりが解消され、氷をより確実に落下させることができるので、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を、確実に提供することができる。
（実施の形態５）
図１２を用いて、実施の形態５の製氷装置１００を説明する。
実施の形態４と同一の構成については、同一の参照符号を付けて詳細な発明は省略する。図１３は、制御装置（図示せず）による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。
ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１０までは、実施の形態４と同じであるので説明は省略する。
次に、２本のシャフト４８が同時に所定角度だけギアユニット５０により回転駆動される（ＳＴＥＰ１１）。シャフト４８が回転されると、氷にもシャフト４８とともに回転しようとする力がかかる。しかし、製氷容器４３側面により回転が抑制されるため、シャフト４８のリブ４８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト４８部分から製氷容器４３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割される。
駆動メカ５３を駆動することにより、製氷部３００と砕氷機４００とを反転する（ＳＴＥＰ１２）。その際、氷は加熱と分割の動作により製氷容器４３から剥がれているので、自重によりそのまま貯氷箱３５Ａ内に落下する。
シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰させる（ＳＴＥＰ１３）。この際、シャフト４８に引っかかって貯氷箱３５Ａに落下しなかった氷は、シャフト４８の回転により動かされるため、引っかかりが解消されて落下する。
その後、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰され（ＳＴＥＰ１３）、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰する（ＳＴＥＰ１４）。
その後、ペルチェ素子４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
以上のように、本実施の形態５の製氷装置１００では、板状の氷を分割した後に、製氷部を反転させるため、氷の分割により氷が勢いよく貯氷箱に落下し、大きな音を立てることない。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を提供することができる。
（実施の形態６）
図１３を用いて、実施の形態５の製氷装置１００を説明する。
実施の形態５と同一の構成については、同一の参照符号を付けて詳細な発明は省略する。図１４は、制御装置による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。  ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１２までは実施の形態５と同じであるので説明は省略する。
反転動作が完了すると、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰させる（ＳＴＥＰ１３）。
この際、シャフト４８に引っかかって貯氷箱３５Ａに落下しなかった氷は、シャフト４８の回転により動かされるため、引っかかりが解消されて落下する。
その後、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰される（ＳＴＥＰ１４）。
その後、ペルチェ素子４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
以上のように、本実施の形態６の製氷装置１００では、板状の氷を分割した後に、製氷部を反転させるため、氷の分割により氷が勢いよく貯氷箱に落下し、大きな音を立てることがない。
さらに、製氷部が反転した状態でシャフトを原点復帰させるので、万が一分割された氷がシャフトや製氷容器に引っかかって落下しなかったとしても、シャフトの回転駆動により氷が動かされるので、引っかかりが解消され、氷をより確実に落下させることができる。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を、確実に提供することができる。
（実施の形態７）
図１４と図１５を用いて、実施の形態７の製氷装置を説明する。
製氷ユニット８００は、製氷部８０１と、製氷部８０１を取り囲む断熱材８０２、８０３と、揺動反転ユニット８０４とから構成される。揺動反転ユニット８０４には、駆動軸８０５が設けられている。また、製氷部８０１は、底面が開放された製氷容器８０６と、製氷容器８０６の底面を構成する冷却板８０７とから構成されている。
冷却板８０７にはフィン状の冷却促進部８０８が設けられ、冷却板８０７と冷却促進部８０８は一体で成形されている。
また、製氷ユニット８００の下方には、砕氷ユニット８０９が配置されている。
砕氷ユニット８０９は、砕氷板８１０、８１１と、砕氷用駆動部８１２とから構成されている。
以上のように構成された製氷装置について、以下その動作を説明する。
冷凍雰囲気中に配置された製氷ユニット８００の製氷部８０１に、上方から給水手段によって、水が一定量給水される。給水された水は、製氷部８０１の冷却板８０７と冷却促進部８０８によって下方から凍結していく。この時、製氷ユニット８００の上方には加熱手段（図示せず）が設けられており、この加熱手段と断熱材８０２、８０３により、製氷部８０１の周囲は０℃以上の凍結しない雰囲気に保たれている。
これらの動作により、氷は下面から上方へと成長していき、水中の気泡は未凍結水中に押し出され、最終的に水面から大気中に放出される。水面近傍は、加熱手段と断熱材８０２、８０３により凍結が防止されているので、気泡の大気放出を阻害することはない。その結果、凍結した氷の中には白濁の原因となる気泡が少なくなり、透明な氷を作ることができる。
また、製氷中は、揺動反転ユニット８０４が駆動軸８０５を中心として、一定のサイクル、角度で揺動している。これにより、製氷部８０１内の水は適度に攪拌されることになり、脱気作用が促進される。
製氷が完了したことを検知手段が検知すると、揺動反転ユニット８０４自体が駆動軸８０５を中心にして反転し、製氷部８０１内の氷を下方に落下させる。この時、製氷部８０１内で製氷される氷は、一枚氷８１３となっている。
製氷ユニット８００の下方に配置された砕氷ユニット８０９において、砕氷板８１０、８１１が略９０度に開いており、一枚氷８１３は砕氷板８１１上に落下する。
次に、砕氷用駆動部８１２が回転し、砕氷板８１０を板が閉じる方向に回転させる。この時、砕氷板８１１は回転せず、砕氷板８１０と砕氷板８１１に挟まれた一枚氷８１３は、実用に適当な大きさに分割される。
氷の分割後、砕氷板８１１が下方に回転し、分割した氷をさらに下方に落下させる。
一連の動作が終了した後、砕氷板８１０、８１１は略９０度の角度を保ったまま、復帰し、次回の製氷まで待機する。
なお、砕氷板８１０、８１１は互いの角度を略９０度としたが、垂直方向に１８０度開いた状態、もしくは上下いずれかの方向に同位相で配置すると、製氷ユニットから落下した氷は一枚氷の状態のままで貯氷される。
この場合、ユーザーは一枚氷のまま取り出すことができ、例えば市販のアイスクラッシャーやアイスピック等を用いて任意の大きさに自ら分割することができる。
以上のように本実施の形態の製氷装置は、製氷ユニット８００が製氷部８０１と、断熱材８０２、８０３と、揺動反転ユニット８０４とから構成されている。そして、砕氷ユニット８０９は製氷ユニット８００の下方に配置され、砕氷板８１０と、砕氷板８１１と、砕氷用駆動部８１２とから構成されている。製氷装置と砕氷ユニット８０９との組合せにより、透明な一枚氷を作りつつ、適度な大きさに分割することができる。
（実施の形態８）
図１６〜図２２を用いて、実施の形態８の製氷装置を説明する。
給水タンク１０の水は、間欠給水手段である給水ポンプ１１により複数回に分けて、給水パイプ１１Ａを通り製氷部３００へ供給される。
製氷部３００は製氷容器５０３と、冷却板１６と、製氷容器５０３の外周フランジ５０３Ｂと冷却板１６の間に配置される水漏れ防止材３０から構成される。さらに、冷却板１６の下方に、砕氷用駆動部６５が配置される。また、砕氷用駆動部６５の下方には、ヒートシンク６９が配置されており、冷却板１６とヒートシンク６９の間には冷却手段、例えば１個ないしは複数個のペルチェ素子１４が配置される。このペルチェ素子１４の外周には固定部材６０が配設され、ペルチェ素子１４の位置を固定する役割を果たす。さらに、冷却板１６と固定部材６０間、ヒートシンク６９と固定部材６０間には、各々、水浸入防止材３１が設けられ、外部からペルチェ素子１４近傍に水分が侵入することを防いでいる。また、冷却板１６と、ヒートシンク６９は、各々アルミ等の熱伝導性の良い材料で構成されている。  保持部材６１と、保持部材６２とには、それぞれ一方が開口された略箱形状の保持部６３、保持部６４が一体に形成されている。  製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、砕氷用駆動部６８と、ヒートシンク６９と、ペルチェ素子１４と、固定部材６０と、水浸入防止材３１は、保持部６３と保持部６４とにより、上下に挟持するよう構成されている。
この時に、製氷容器５０３は保持部材６１及び、保持部材６２によって冷却板１６方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材３０は適度に圧縮されている。
また、保持部材６２の一方には、挿入口３２が一体に形成されており、揺動用駆動部６５の出力軸がそこへ挿入される構成となっている。  また、砕氷用駆動部６８には、複数個のシャフト６６が連結されており、冷却板１６を貫通して製氷部３００方向へ延伸されている。この時、冷却板１６の貫通穴には、シャフト６６の周囲をシールする水漏れ防止材３３が設けられている。水漏れ防止材３３は、固定板３４にて冷却板１６に固定されている。
また、冷却板１６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６１に取付けられている。
また、保持部材６１、及び保持部材６２内には、断熱材３６が設けられている。  製氷ユニット６７は、製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、砕氷用駆動部６８と、ヒートシンク６９と、ペルチェ素子１４と、固定部材６０と、水浸入防止材３１と、保持部材６１と、保持部材６２と、シャフト６６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とから構成され、各々相互に固定されている。  また、製氷ユニット６７は、製氷室天面５０４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６１と、製氷室天面５０４の凹部は、製氷ユニット６７の回転に支障の無い程度に近接しており、製氷部３００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、製氷室天面５０４の凹部には加熱手段（図示せず）が設けられている。
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。
給水タンク１０から給水ポンプ１１により給水パイプ１１Ａを通って給水された水は、製氷容器５０３と冷却板１６とに区画された製氷部３００に貯えられる。製氷容器５０３は下方が開放され、冷却板１６が露出している状態である。この時、製氷容器５０３と冷却板１６の間には、水漏れ防止材３０が配置されているため、製氷部３００に貯えられた水は下方に漏れ出ることがない。また、シャフト６６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３００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、形状はリング状である。この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のフィン形状が設けられており、その内径は、シャフト６６の外径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。
この時、製氷部３００は５０ｍｌから２００ｍｌ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・給水量は製氷しようとする氷の量によって変わる。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、初回給水は直接冷却板１６の上に水を給水することにより急速に水が冷却され、氷が白濁しやすいので、これを防ぐためである。初回以降は給水された水により、氷表面の未凍結水が薄膜になる程度の量が維持できるように給水される。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。
なお、初回給水時の白濁防止のため、冷却板１６の表面温度をあらかじめ一定温度以上に確保した後に給水すれば、さらに白濁は防止できる。
このように製氷部３００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。
ペルチェ素子１４は、冷却板１６の下方に突出した凸部と接触しており、冷却板１６を冷却していく。この時、冷却板１６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温度の均一化を図っている。これにより、ペルチェ素子１４の配置はある程度の自由度をもたせることができる。
給水された水は、冷却板１６により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、その周囲は製氷室天面５０４の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３００近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれる。よって、給水された水の上面は凍結することがない。なお、この時、製氷室天面５０４の凹部を加熱手段により温めるかわりに、製氷容器５０３を直接加熱手段により温めても効果は同様である。この時、温度センサ３５は冷却板１６の温度を検知しており、ペルチェ素子１４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１４の電圧設定を冷却面の温度が上昇する制御を行う。遅い場合は、ペルチェ素子の電圧設定を冷却面の温度が低下する制御を行う。
製氷開始から時間が経過するにつれ氷が凸の形で上方に成長していくが、冷却板１６と凍結面の距離もそれにつれて離れていく。
そのため成長した氷自体が断熱効果をもつようになり、氷水界面への冷却能力の伝導を阻止することになる。そこで、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る。  そのために、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、凍結速度の制御を実現する。
また、この製氷ユニット６７は、冷蔵庫の製氷室内、又は冷凍室内に配置された場合、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場合がある。このとき、最適の凍結速度に制御するために、ペルチェ素子１４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、ある一定時間経過後、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。なお、印加電圧の反転を行うとき、ある一定時間非通電の状態を設けるほうがペルチェ素子１４の寿命信頼性を確保することができる。
製氷が開始したと判断すると、揺動用駆動部６５が、製氷ユニット６７を揺動させることにより、製氷部３００内に給水された水は、製氷部３００が傾いたタイミングで、重力を利用して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、表面張力により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存在する。また、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。
その中で揺動角度により製氷容器５０３にできる氷の透明度は、変化する。揺動角度を変化させたときの透明度への影響を示した結果を図２２に示す。図２２に示すように、揺動角度が１０度前後までは、急激に透明度は向上する。しかし，１０度をこえると透明度の向上は鈍化する。また、あまり揺動角度を大きくすると給水された水が、揺動により製氷容器５０３外にこぼれる可能性が大きくなる。  よって、製氷容器５０３の揺動角度は１０度〜２０度の範囲に設定することが最もよいと判断できる。
また、揺動サイクルにより製氷容器５０３にできる氷の透明度は、変化する。揺動サイクルを変化させたときの透明度の影響を示した結果を図２３に示す。図２３に示すように、揺動サイクルが多くなると透明度は向上するが、多すぎると飽和状態になっている。
これは、揺動サイクルが多すぎると給水された未凍結水が製氷容器の端面から端面まで行き届かず、中央付近で揺動しているだけとなり、氷水界面の水の移動は少なくなるからだと考えられる。
その結果、重力による水の移動効果が減少し、透明度が向上しなくなる。また、逆に少なすぎると氷水界面で凍結が起こり、生成された氷に白い筋が残る。よって、揺動サイクルは、１分間あたり３回から１０回の範囲が透明度を向上させるのに適当な値である。  また、製氷部３００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容器５０３のほぼ全幅にわたって移動することが可能である。従来の製氷容器は複数の区画に分割されており、本発明の実施の形態の例では給水された水の移動量は、従来の製氷容器に比べて大幅に多くなっている。
しかし、製氷容器５０３の側壁５０３Ａが冷却面と垂直に存在した場合、水の移動距離は十分とは言えない。また、氷の成長も側壁５０３Ａの熱伝導と、表面張力により側壁５０３Ａからの氷の成長が中央より若干早い。そのため、側壁５０３Ａが冷却面と垂直に存在する場合の製氷された氷は、揺動軸の中央部に直線化した気泡による白濁部が残る場合がある。
そのため、製氷容器５０３の形状は、冷却面から鉛直方向に向かって氷面積が徐々に拡大するように製氷容器側壁５０３Ａを傾斜させることで、水の移動距離を確保する。また、側壁も冷却面からの熱伝導の影響を緩和することができる。よって、揺動軸中心部、すなわち製氷容器中央部から氷が成長させることにより、中央部に水が残ることを防止する。
また、傾斜角度は、その製氷装置の形状にも影響する。なぜなら、傾斜角度が大きいと一定の氷高さを維持するためには、側壁の距離が長くなる。これは、離氷時の製氷容器５０３を含めた製氷部３００の回転軌跡、製氷室天面５０４や保持部材６１，６２の形状に影響し、しいては製氷装置全体の容量に影響する。そこで、製氷容器５０３の側壁の傾斜角度は１０度〜３０度が適当である。この範囲内なら、生成される氷の透明度を確保することができるとともに、製氷容器の水こぼれも防止できる範囲である。
さらに、本発明の実施の形態８においては、氷形成の高さを超えた部分から製氷容器側壁５０３Ａが内側に折れ曲がっている。これにより、製氷容器５０３が揺動、離氷時に描く回転軌跡を小さくすることができ、製氷ユニット６７をコンパクト化することが出来る。  なお、最大傾斜角での停止時間も揺動サイクルを設定するのに重要な意味をもつ。つまり、最大傾斜角での停止時間は、未凍結水を端面から端面へ移動させる流水時間を確保しており、揺動サイクルとしては十分な流水時間を確保でき、かつ氷表面の未凍結水を保持できる３秒〜７秒が適切な範囲といえる。
これを揺動サイクルの制御に規定してもよい。
（実施の形態９）
図１６と、表１Ａ〜１Ｇを用いて、実施の形態９を説明する。
実施の形態８と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
間欠給水手段である給水ポンプ１１は、ステッピングモータにより駆動されるチューブポンプを用いる。ステッピングモータは、パルスレートが同じであれば、駆動用供給電圧が多少変化しても同一の回転速度で駆動する。且つ、チューブポンプは、ポンプの性質上、チューブをしごくためのローラの速度が一定であれば、排水精度が非常に良いという長所を有する。その結果、間欠給水の際の給水精度を高く制御することができる。一方、一般的な製氷装置に用いられるギアポンプやインペラポンプは、比較的低コストであるという長所を持つが、給水経路の流路抵抗変動の影響を大きく受ける。そのため、チューブポンプに比べ給水精度が低いため、少量の給水にはあまり適していない。
以上のように構成された製氷装置について、以下、その動作を説明する。
冷却板１６が所定の温度範囲になったことを温度センサで検知すると、給水ポンプ１１を所定のステップ数駆動して、製氷部３００に所定量の給水を行うと同時に、揺動用駆動部６５により製氷部３００を揺動させる。そして、所定の揺動サイクルで製氷が完了するまで揺動動作を繰り返させる。
給水ポンプ１１は、最初に所定量給水後、所定時間停止した後、再度駆動させて製氷部３００に所定量を追加給水し、再び所定時間停止した後、所定量の給水を行う。そして、製氷部３００に所定量が給水されるまで、間欠給水を繰り返す。製氷部３００に所定量が給水されると、給水ポンプ１１のステッピングモータを逆転させ、給水パイプ１１Ａ内に残った水を給水タンク１０に戻す。
透明度の高い氷を作るには、氷が凍結する速度よりも、気泡が未凍結の水から周囲の空気に離脱する速度を速くする必要がある。
本実施の形態の製氷装置では、氷は下から上に向けて、略二次元的に成長するため、製氷途中の各氷厚さでの凍結速度が氷の透明度に大きく影響し、より透明な氷を作る為には氷の凍結速度を遅くするのが効果的である。一方で、使用者の使い勝手を考えると、最終的に作る氷の厚さと、何時間で目的の厚さの氷を作るかという製氷時間を十分考慮する必要であり、適切な厚さの氷をできるだけ短時間で作ることが望ましい。この凍結速度は、通常、冷却板の冷却能力を一定に保つと、冷却板上の氷が熱抵抗となるために、氷の厚さが厚くなると凍結速度は徐々に遅くなっていく為、凍結速度を制御することが難しい。本実施の形態の製氷装置では、冷却板１６の冷却源としてペルチェ素子１４を用いている。
そのため、ペルチェ素子１４への供給電流を変化させることにより冷却能力を変化させることができるので、各氷厚さのポイントで最適な凍結速度を得られるように制御することができる。
さらに、気泡が周囲の空気中に離脱するのを促進するために、製氷中に製氷部３００を揺動させ、氷と水の界面を動かしている。このように、揺動軸に垂直方向の揺動により水が移動する製氷部３００の幅、および揺動角度も氷の透明度に大きく影響してくる。加えて、氷の透明度に影響を与える要素として揺動サイクルで重要となるのは、製氷部が傾いた状態で停止する時間である。この理由は、揺動の目的が未凍結の水が氷上を流れて氷と水の界面に発生した気泡と氷との付着を断ち切ることにあることから明白である。
また、揺動サイクル時に製氷部３００が傾いた状態で停止した際に、未凍結の水が氷表面を流れ、氷表面が剥き出しになる部分が生じるが、間欠給水を行うことにより、水が流れた後の氷表面は全体的に濡れた状態になる。このようにして、極めて薄い水膜の状態を作り出すことができ、気泡の離脱距離が短くなるために脱気しやすくなる。よって、間欠給水においては一回当りの給水量と給水間隔が透明度に大きく影響してくる。
表１は、本実施の形態の製氷装置において、総給水量（すなわち氷の厚さ）、製氷容器の底面の幅、給水分割回数、一回当りの給水量，揺動角度，揺動サイクル，製氷時間を変化させたときの透明度の変化を確認した実験結果を示している。
実験に際しては、製氷容器の側壁には、冷却面から鉛直方向上側に向け断面が徐々に大きくなるような傾斜をつける。この傾斜により、給水間隔は一定で且つ一回当りの給水量が同じでも、回数を重ねるごとに氷上に給水される水の厚みは徐々に薄くなっていく。
また、揺動サイクルは、製氷部が所定の揺動角度で動く時間を約１秒とし、残りの時間は製氷部が傾いた状態で停止する時間とした。例えば、揺動角度が±１５度、揺動サイクルが５回／分のときは、−１５度から＋１５度までの３０度を動く時間を１秒、＋１５度の状態で５秒停止、＋１５度から−１５度まで１秒で動き、−１５度で５秒停止を１サイクルとした。さらに、揺動角度は大きいほうが効果は大きいことが期待できるが、その分、製氷部が傾斜した状態で停止した際に製氷容器の側壁から水があふれ出ないようにするために、側壁の高さを高くする必要がある。その結果、製氷装置自体が大きくなるため、傾斜角度は１５度を限度とした。
また、氷の厚さは、使用者の立場から見て使いやすいと思われる適切な厚さで評価をおこなった。これは、氷の厚さが厚すぎると氷が大きくなってしまい小さめのグラス等には入りにくくなる等の理由から使い勝手があまりよくない。そして、逆に薄すぎると外観形状の意匠を損なったり、使い応えがなくなることなどを考慮して１５ｍｍから２５ｍｍの間で評価を行った。
また、間欠給水の際は、最初の給水量は水が冷却板上で急速に凍結して冷却板上に広がらないことを防止するために、２回目以降の一回当りの給水量よりも多めで製氷部上に５ｍｍ程度の高さとなるように設定した。
なお、製氷時間は、通常の製氷装置で氷を作る際に要する時間である１２０分を基準とする。その際、ペルチェ素子へ供給する電圧を段階的に変化させ、氷の各厚さポイントにおいて凍結速度が大きく異ならず、凍結速度が極端に速いポイントが無いように調整した。また、製氷時間が１２０分を超える条件でも、氷の透明度を重視して評価は行った。
実験による氷の透明度評価において、◎印は透明度が非常に高く白濁部がほとんど見られない（氷全体積のうち透明部が９０％以上）、○印は部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）、△印は部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）、×印は従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷である（氷全体積のうち透明部が５０％未満）ものの四段階で評価した。○印以上が透明度の比較的高い、官能的に優れた氷ということができる。
なお、記号、◎、○、△、×はそれぞれ優、良、可、不可を意味している。また、±１５度とはある方向（＋方向）へ１５度、そしてその逆の方向（−方向）へ１５度移動することを意味する。
表１Ａに示した実施例１〜１８は、本実施の形態の製氷装置において、総給水量（すなわち氷の厚さ）、製氷容器の底面の幅、給水分割回数、一回当りの給水量，揺動角度，揺動サイクル，製氷時間を変化させたときの透明度の変化を確認した実験結果を全て示したものである。表１Ｂ〜表１Ｇは、表１Ａで行った実験において各要素の変化量と透明度の関係を比較した表である。これらの実験結果について、以下説明する。
表１Ｂは、揺動も間欠給水もせずに製氷容器に一定量の水を入れた上で製氷時間を変化させることのみで透明氷が作れるかどうかを確認する実験の結果を示す。
この実験に際しては、使用者側の使い勝手から見て最小厚さの限度と思われる氷厚さ１５ｍｍのもので実験をおこなった。
表１Ｂによると、製氷時間が１２０分（実施例１４）では透明度×で、従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷（氷全体積のうち透明部が５０％未満の氷）となってしまう。一方、この倍の時間でゆっくりと冷やした製氷時間が２４０分（実施例１５）では、透明度△で、部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である氷（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）を作ることができた。しかし、この方法では１５ｍｍの最小厚さでも２４０分という長い時間をかけて氷を作る為、氷の厚さを厚くするとさらに長い製氷時間が必要となる。また、長い時間をかけてもある程度の透明度しか得られないことがわかった。よって、使用者側のニーズを考慮すると、１２０分程度で十分に透明な氷が得られることが望ましいため、さらに改良をする必要がある。
表１Ｃは、間欠給水はせずにある一定条件で揺動のみを行った上で、氷の厚さを変化させて透明度を確認した実験結果を示す。
表１Ｃによると、氷の厚さが１５ｍｍ（実施例１３）では透明度が○で、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。しかし、氷の厚さを２０ｍｍ（実施例６）、２５ｍｍ（実施例１６）と厚くするに従って、透明度は順に低下していく。
表１Ｄは、ある一定条件で間欠給水と揺動を行った上で、揺動の軸に垂直方向の製氷容器の底面幅を変化させて透明度を確認した実験結果を示す。
表１Ｄによると、製氷容器の底面幅が４０ｍｍ（実施例２）では、透明度が△で、部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である氷（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）となった。
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さらに、同じ条件で製氷容器の底面幅を６０ｍｍ（実施例３）に広くすると、透明度が○となり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。これは、製氷容器の底面幅を広くすることによって、揺動によって水が移動する距離が大きくなり、脱気が促進された結果、透明度を高めることができる為である。よって、製氷容器の幅を広くとればとるほど透明度を高めることが可能であると思われる。また、表１Ｄには示していないが、製氷容器の底面幅を８０ｍｍとして実験を行った結果、同じ揺動条件では製氷容器の高さをかなり高くとらないと水がこぼれてしまう。さらに、製氷後の反転時に大きなスペースが必要となる為、家庭用の冷蔵庫における製氷容器の幅を８０ｍｍとするのは設計上の制約から難しいと考えられる。
表１Ｅは、ある一定条件で間欠給水を行った上で、揺動サイクルは同じままで揺動角度を変化させて透明度を確認した実験結果を示す。
表１Ｅによると、揺動角度が±５度（実施例８）では、透明度が×で、従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷（氷全体積のうち透明部が５０％未満）となった。次に、揺動角度を大きくし、揺動角度が±１０度（実施例７）では透明度が△へと向上し、さらに揺動角度が±１５度（実施例３）では、透明度が○となり、揺動角度を大きくすることによって、透明度を高くできることがわかった。また、表１Ｅには示していないが、揺動角度を２０度にして実験を行ったが、揺動角度が大きすぎる為、製氷容器の高さをかなり高くとらないと水がこぼれてしまう。家庭用の冷蔵庫において、製氷容器の揺動角度を２０度とするのは設計上の制約から難しくなる。
よって、揺動角度は大きいほうが脱気促進の効果が大きいことが期待できるが、前述のように製氷装置の大型化を避けるためには、揺動角度は１０度から２０度未満の範囲が望ましいと思われる。
表１Ｆは、ある一定条件の間欠給水を行い、揺動角度を同じにした上で、揺動サイクルを変化させることによって、透明度を確認した実験結果を示す。
表１Ｆによると、揺動サイクルが２回／分（実施例９）のものでは、透明度は×で従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷（氷全体積のうち透明部が５０％未満）となった。これは、揺動による水の流れが滞ってしまい、脱気を十分に行うことができないからであると思われる。よって、揺動サイクルの回数を増やし５回／分（実施例３）にすると、透明度が○となり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。さらに、揺動サイクルの回数を増やし１０回／分（実施例１７）にすると、透明度は△へと低下し、揺動サイクルの回数を１５回／分（実施例１０）まで増やすと透明度は×へとさらに低下した。このように、揺動サイクルを増やしすぎると氷の透明度が低下するのは、揺動によって水が流れるものの、傾いた状態での停止時間が短すぎる為、未凍結の水が氷上を十分に流れる前に、次の逆方向に傾く揺動がおこなわれる。そして結果的に、十分な距離を水が流れることができなくなり、水分中の脱気を十分に行えなくなる為であると思われる。
よって、揺動サイクルには、その製氷容器の形状や給水量との関係において、最適な範囲の揺動サイクルがあり、その揺動サイクルを最適な範囲に制御することによって、透明度の高い氷を作ることができることがわかった。
表１Ｇは、ある一定条件の揺動を行った上で、同じ製氷時間において給水分割回数を変化させることによって、透明度を確認した実験結果を示す。
表１Ｇによると、給水の分割（間欠給水）を行わずに１回で給水を行った場合（実施例６）では、透明度は△で、部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である氷（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）であった。
一方、給水分割回数を１０回（実施例５）にすると透明度は○へと向上し、さらに給水分割回数を２０回（実施例３）に増やしても透明度は○となり、高い透明度を得ることができた。これは揺動を行った上で、間欠給水を行うと、少量の水を揺動により移動させることができ、水分中の脱気が十分に行われる為だと思われる。
さらに給水分割回数を上げていくと、給水分割回数３０回（実施例１８）では、透明度は△と低下傾向となり、給水分割回数４０回（実施例４）では、透明度が×まで低下した。この現象は、次のように考えられる。給水分割回数を増やすことで、より少量の水を揺動により移動させることができ、水分中の脱気が十分に行われるものの、水が少量すぎて、給水が行われるとすぐに凍結し、次の給水の前に完全に凍結してしまうことが多くなる。その結果、給水と次の給水の間において完全な凍結面ができてしまい、この凍結面が、例えば横からみると層状に白濁して残る。これが、透明度が低下する現象である。よって、給水分割回数が少ない場合とはまた違った現象の白濁が生じてしまう。この層状の白濁を防止するには、給水した水が完全に凍結する前に次の給水を行い、凍結面が常に水で覆われていることが必要である。
よって、給水分割回数においては、揺動条件や製氷時間等との関係において、最適な範囲の給水分割回数があり、その給水分割回数を最適な範囲に制御することによって、透明度の高い氷を作ることができることがわかった。
以上をまとめると、できるだけ短い製氷時間で作る氷においては、設計上許される製氷容器の底面幅を定めた上で、給水分割回数（すなわち間欠給水量）と揺動サイクルおよび揺動角度等との相関関係を制御することで透明度の高い氷を作ることができることがわかった。
本実施の形態によれば、製氷時間を１２０分とし、製氷容器の底面幅が６０ｍｍ程度の製氷装置において、揺動角度は±１５度程度であり、揺動サイクルは５回前後となる揺動条件で、給水分割回数を１０回〜２０回程度としたものが最適（実施例３および５）である。この方法によると、透明度が○となり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。
また、これと同じ条件で製氷時間を倍の２４０分（実施例１１）にすると、透明度が◎の透明度が非常に高く白濁部がほとんど見られない（氷全体積のうち透明部が９０％以上）氷を作ることができた。
また、上記と同じ条件（実施例３および５と同じ条件）で、氷の厚さを１５ｍｍに薄くすると、透明度が◎の透明度が非常に高く白濁部がほとんど見られない（氷全体積のうち透明部が９０％以上）氷を作ることができた。このような氷の厚さが１５ｍｍのものにおいては、間欠給水を行わずに揺動のみ（実施例１３）でも、透明度が○であり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができることがわかった。
よって、氷の厚さが１５ｍｍ程度であれば、高価な間欠給水用の給水ポンプ等を用いることなく、従来と同じ通常の給水ポンプを使用しても、透明な氷を作ることができる。このようにして、より安価な方法で透明氷の製氷装置を提供することができる。
また、氷の厚さが１５ｍｍ以上であっても、揺動などの条件を適当なものにすることにより、給水ポンプは一般的な製氷装置に用いられる、比較的低コストなギアポンプやインペラポンプを用いても、比較的透明度の高い氷を作れることがわかった。
以上のように、最終的に作る氷の厚さと製氷時間をどのように設定するかにより、透明な氷を作ることが可能な条件は異なるが、１２０分程度の製氷時間で１５ｍｍ程度の厚さの氷であれば、揺動の効果により比較的透明度の高い氷を作ることができる。
さらに、専用の少量給水の可能な給水ポンプを用いれば、より透明度の高い氷を作ることが可能である。
なお、ギアポンプやインペラポンプを用いて少量給水の給水制度を高める方法としては、ポンプの吐出側の経路を絞り流路抵抗を意図的に増加させることにより、所定量を給水するために必要なポンプの駆動時間を長くする方法が考えられる。このようにして、比較的低コストで間欠給水が可能となる。
なお、本実施の形態の実施例は、各パラメータを限定するものではなく、最適な組み合わせを実施することにより、透明度を向上させることは可能である。
（実施の形態１０）
図１６〜図２０を用いて実施の形態１０を説明する。
本実施の形態の製氷機の構成は、実施の形態８の製氷機と同じであるので、詳細な説明は省略する。次に、その動作を説明する。
給水タンク１０から給水ポンプ１１により給水パイプ１１Ａを通って給水された水は、製氷容器５０３と冷却板１６に区画された製氷部３００に貯えられる。製氷容器５０３は下方が開放され、冷却板１６が露出している状態である。この時、製氷容器５０３と冷却板１６の間には、水漏れ防止材３０が配置されているため、製氷部３００に貯えられた水は下方に漏れ出ることがない。また、シャフト６６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３００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、形状はリング状である。  この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のフィン形状が設けられており、その内径は、シャフト６６の外径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となっている。
この時、製氷部３００は５０ｍｌから２００ｍｌ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。２回目以降の給水では、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。  このように製氷部３００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。完全凍結前に次回の給水をすることにより、一体の透明氷を作ることができる。
製氷室天面５０４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３００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５０４の凹部を加熱手段により温めるかわりに、製氷容器５０３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１４は、冷却板１６の下方に突出した凸部と接触しており、冷却板１６を冷却していく。この時、冷却板１６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温度の均一化を図っている。
これにより、ペルチェ素子１４の配置は、ある程度の自由度をもたせることができる。
冷凍温度になった冷却板１６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。
この時、製氷部３００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ない。そして、温度センサ３５は冷却板１６の温度を検知しており、ペルチェ素子１４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１４の電圧を低下させる制御を行う。
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１６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１４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。
また、この製氷ユニット６７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１４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。
温度センサ３５が冷却板１６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６５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６７を揺動させる。このようにして、製氷部３００内に給水された水は、製氷部３００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。
この時、製氷部３００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容器５０３のほぼ全幅にわたって移動することが可能である。従来の製氷容器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、従来の製氷容器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３００には透明度の高い氷が作られる。もしくは、透明度を従来の製氷装置でできる氷と同程度でよければ、製氷時間を短縮することができる。
温度センサ３５が、冷却板１６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、透明氷内にはシャフト６６が内在しており、砕氷用駆動部６８によりシャフト６６はある一定の方向に回転駆動する。シャフト６６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。
さらに、透明氷の砕氷後、揺動用駆動部６５が製氷ユニット６７を反転させ、製氷部３００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６５は反対方向に回転し、製氷ユニット６７を正位置に復帰させ、次回の給水を待つ。
この時、仮にシャフト６６及び砕氷用駆動部６８を一体に構成しなかった場合には、製氷後、シャフト６６及び砕氷用駆動部６８を製氷部３００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、シャフト６６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、シャフト６６及び砕氷用駆動部６８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シャフト６６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。
以上のように本実施の形態の製氷装置は、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容器と、前記製氷容器を揺動させる揺動機構と、前記製氷容器に給水する給水機構とから構成したものであり、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、かつ製氷容器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。
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。
また、製氷容器底面、もしくは冷却板表面の温度を、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。
また、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。
また、冷却板の冷却方法として、ペルチェ素子を用いることにより、冷却面温度を適切な温度に可変することができる。
また、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。
また、製氷部の水面が凍結しないように、製氷容器周辺、もしくは製氷容器に対し、加熱手段を設けることにより、製氷容器の周囲温度を制御することができる。
（実施の形態１１）
図２３と図２４を用いて実施の形態１１の製氷装置を説明する。
実施の形態８の製氷機と同一の構成については同一の参照符号を付け、詳細な説明は省略する。
製氷部３００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容器５０３と、冷却板１６と、製氷容器５０３と冷却板１６の間に配置される水漏れ防止材３０とから構成されている。さらに、冷却板１６の下方に駆動ユニット３９が配置される。  駆動ユニット３９の後方、冷却板１６の下方にはフィン形状を備えた冷却促進部材１４０が冷却板１６に密着して配置されている。また、冷却板１６と冷却促進部材１４０は、アルミ等の熱伝導性の良い材料で形成されている。さらに、冷却板１６の製氷容器５０３外側で比較的製氷容器５０３に近い位置には、冷却板１６を加熱するためのヒータ４１が設置されている。
製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、駆動ユニット３９と、冷却促進部材１４０とは、保持部材１４２、１４３により上下に狭持されるよう構成されている。
この時に、製氷容器５０３は、保持部材１４２、１４３により冷却板１６方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材３０は適度に圧縮されている。
また、駆動ユニット３９には、複数個のシャフト６６が連結されており、冷却板１６を貫通して製氷部３００方向へ延伸されている。このとき、冷却板１６の貫通穴には、シャフト６６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１４４が設けられており、検氷軸１４４を介して検氷レバー１４５が取り付けられている。さらに、駆動ユニット３９の正面には回転駆動軸５４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、シャフト６６、検氷軸１４４、回転駆動軸５４を駆動させる。
また、冷却板１６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。
また、製氷容器５０３の外周には、ヒータ１４１と温度センサ３５を覆う断熱材１４７、１４８が設けられている。
製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、駆動ユニット３９と、冷却促進部材１４０と、ヒータ１４１と、保持部材１４２、１４３と、シャフト６６と、水漏れ防止材３３と、検氷軸１４４と、検氷レバー１４５と、回転駆動軸５４と、温度センサ３５と、断熱材１４６、１４７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。
冷却促進部材１４０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。
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１４６，１４７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３００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。
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。
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供給され、製氷容器５０３と冷却板１６で区画された製氷部３００に貯えられる。製氷容器５０３は下方が開放され、冷却板１６が露出している状態である。
この時、製氷容器５０３と冷却板１６の間には、水漏れ防止材３０が配置されているため、製氷部３００に貯えられた水は下方に漏れ出ることがない。また、シャフト６６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３００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、形状はリング状である。
この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のフィン形状が設けられており、その内径は、シャフト６６の外径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。
温度センサ３５が冷却板１６の温度上昇を検知し、給水が完了したと判断すると、回転駆動軸５４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３００内に供給された水を適度に攪拌する。この時、回転駆動軸５４は製氷室内に固定されており、回転駆動軸５４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。
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１４６，１４７により製氷室内雰囲気との断熱を行うため、製氷部３００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１４０は製氷室内に吹き出される冷気により冷却され、冷却板１６を冷却していく。冷凍温度になった冷却板１６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。この時、製氷部３００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ない。そして、温度センサ３５は冷却板１６の温度を検知している。検知温度によって、ヒータ１４１への印加電圧を適度に変化させるか、ヒータ１４１への通電をオン・オフする。このようにして、冷却板１６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１４１の印加電圧を増加させる制御を行う。  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、このとき製氷容器５０３内の未凍結の水は、製氷容器５０３の略全幅にわたって移動することが可能である。
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。このとき製氷容器５０３内には比較的透明度の高い略板状の氷ができている。
凍結完了後、揺動動作を終了し、検氷軸１４４を介して検氷レバー１４５を製氷室内に配置された貯氷箱内に降下させる。この時、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１４５と氷が接触して検氷軸１４４の回転が阻害されて満氷であることを検知する。逆に、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。
満氷時には、氷を製氷容器５０３内でそのまま保持する。さらに、所定時間ごとに検氷レバー１４５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１４１に通電して冷却板１６を加熱する。冷却板１６を加熱することにより、製氷容器５０３内の氷と冷却板１６との密着力は弱まることになる。
温度センサ３５が所定の温度以上を検知すると、ヒータ１４１への通電を停止する。そして、回転駆動軸５４を駆動させて製氷部３００を反転させ、更にシャフト６６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、シャフト６６を元の位置に戻し、さらに回転駆動軸５４を駆動して製氷部３００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。
以上のように、本実施の形態１１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。
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。  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。
（実施の形態１２）
図２５を用いて実施の形態１２を説明する。
なお、実施の形態１１と同じ構成の部分については、詳細な説明を省く。
製氷部３００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容器５０３と、冷却板１６と、製氷容器３００の外周フランジと冷却板１６の間に配置される水漏れ防止材３０とから構成される。
さらに、冷却板１６の下方に駆動ユニット３９が配置される。
駆動ユニット３９の後方、冷却板１６の下方にはフィン形状を備えた冷却促進部材１４０が冷却板１６に密着して配置されている。  また、冷却板１６と冷却促進部材１４０は、アルミ等の熱伝導性の良い材料で形成されている。
さらに、冷却板１６と駆動ユニット３９の間で、製氷容器５０３の底面に対応する部分には、冷却板１６を加熱するために、略均一に発熱する面状ヒータ１４１Ａ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。
また、駆動ユニット３９には、複数個のシャフト６６が連結されており、冷却板１６を貫通して製氷部３００方向へ延伸されている。  このとき、冷却板１６の貫通穴には、シャフト６６の周囲をシールする水漏れ防止材３３が設けられている。そして、面状ヒータ１４１Ａには、シャフト６６が貫通するところに対応した穴が開いている。
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。
給水手段により給水された水は、製氷容器５０３内で冷却板１６により冷却され、氷となる。
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１４１Ａに通電することにより、冷却板１６が加熱され、冷却板１６と氷の密着力を低減することができる。この際、製氷容器５０３底面は略均一に発熱される面状ヒータ１４１Ａ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。
また、温度センサ３５で冷却板１６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１６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１６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。
以上のように、本実施の形態１２の製氷装置では、略均一に発熱する面状ヒータが製氷容器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。そして、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る。さらに、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。
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。その他に、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】  本発明の製氷装置は、板状の氷を作る製氷部と、板状の氷を複数に分割する分割手段を設けて、丸みを帯びずに角張った氷を提供することができる。  そのため、家庭用に限らず業務用の製氷機や冷蔵庫等での不定形な氷の要求に幅広く応えることができる。さらに、透明度の高い氷は見栄えのみならず商品価値も高いので、本発明の製氷装置の有用性はさらに広がる。
図面の参照符号の一覧表
１  冷凍冷蔵庫本体
２、３２  第１冷蔵室
３  扉
４、３４  断熱壁
５、３５  製氷室
５Ａ、３５Ａ、８１  貯氷箱
７  第２冷蔵室
１０，４０、８２、９６  給水タンク
１１、４１、９６  給水ポンプ
１２、４２  給水経路
１３、４３、８７、５０３、８０６  製氷容器
１４、４４  ペルチェ素子
１５、４５  ヒートコンダクタ
１６、４６、５０４、８０７  冷却板
１６Ａ、４６Ａ  筒状部
１７、４７、６９  ヒートシンク
１８、４８、６６、５０５  シャフト
１８Ａ、４８Ａ，５０５Ａ  リブ
１９、４９  出力軸
２０、５０、５０６  ギアユニット
２１、５１、Ｍ  モータ
２２、５２  減速歯車
２３、５３  駆動メカ
２４、５４  回転駆動軸
２６、２７、６１、６２  保持部材
２８、２９、６３、６４  保持部
３０、３３  水漏れ防止材
３１  水浸入防止材
３２  挿入口
３４  固定板
３５、５５  温度センサ
３９、６０  固定部材
６７、７４、１００、５００、８００  製氷装置
３６、７８、８０２、８０３  断熱材
６５  揺動用駆動部
６７  砕氷ユニット
６８、８１２  砕氷用駆動部
７０  冷凍室
７１  冷蔵室
７２  冷却器
７３  送風機
７５  本体
７６  外箱
７７  内箱
７９  区画壁
８３  給水口
８４  弁
８５  駆動装置
８６  支持軸
８８、１４８  フレーム
８９  ストッパー
９０  当て板
９５  水受け皿
９７  給水管
１４０  冷却促進部材
１４１  ヒータ
１４１Ａ  面状ヒータ
１４９  凹部
２００  給水装置
３００，５０１、８０１  製氷部
４００、５０２、８０９  砕氷機
５０３Ａ  製氷容器側壁
５０３Ｂ  製氷容器フランジ
５０４  製氷室天面
５０７  シール部材
８００  製氷ユニット
８０４  揺動反転ユニット
８０５  駆動軸
８０９  砕氷ユニット
８１０、８１１  砕氷板
８１３  一枚氷
【図１】
2004081470.tif 000010
【図２】
2004081470.tif 000011
【図３】
2004081470.tif 000012
【図４】
2004081470.tif 000013
【図５】
2004081470.tif 000014
【図６】
2004081470.tif 000015
【図７】
2004081470.tif 000016
【図８】
2004081470.tif 000017
【図９】
2004081470.tif 000018
【図１０】
2004081470.tif 000019
【図１１】
2004081470.tif 000020
【図１２】
2004081470.tif 000021
【図１３】
2004081470.tif 000022
【図１４】
2004081470.tif 000023
【図１５】
2004081470.tif 000024
【図１６】
2004081470.tif 000025
【図１７】
2004081470.tif 000026
【図１８】
2004081470.tif 000027
【図１９】
2004081470.tif 000028
【図２０】
2004081470.tif 000029
【図２１】
2004081470.tif 000030
【図２２】
2004081470.tif 000031
【図２３】
2004081470.tif 000032
【図２４】
2004081470.tif 000033
【図２５】
2004081470.tif 000034
【図２６】
2004081470.tif 000035
【図２７】
2004081470.tif 000036
【図２８】
2004081470.tif 000037
【図２９】
2004081470.tif 000038
【手続補正書】
【提出日】平成16年11月25日(2004.11.25)
【手続補正００１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】板状の氷を作る製氷容器を備えた製氷部と、前記製氷部で製氷された前記板状の氷を前記製氷部内において複数の不定形な氷に分割する分割手段と、前記分割手段を駆動する駆動装置と、前記製氷容器に水を供給する給水装置と、前記製氷部を反転させる反転装置と、前記複数の不定形な氷を貯える貯氷箱とを備えた製氷装置であって、前記分割手段は前記製氷容器の底面側に備えられるとともに製氷完了後に前記製氷容器と前記分割手段とは前記反転装置によって反転され、前記製氷容器の内部の氷が前記貯氷箱に落下することを特徴とする製氷装置。




【手続補正書】
【提出日】平成17年6月17日(2005.6.17)
【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】
板状の氷を作る製氷容器を備えた製氷部と、前記製氷部で製氷された前記板状の氷を前記製氷部内において複数の不定形な氷に分割する分割手段と、前記分割手段を駆動する駆動装置と、前記製氷容器に水を供給する給水装置と、前記製氷部を反転させる反転装置と、前記複数の不定形な氷を貯える貯氷箱とを備えた製氷装置であって、前記分割手段は前記製氷容器の底面側に備えられるとともに製氷完了後に前記製氷容器と前記分割手段とは前記反転装置によって反転され、前記製氷容器の内部の氷が前記貯氷箱に落下することを特徴とする製氷装置。
【請求項２】
前記分割手段は前記板状の氷の内部から応力を与えることで分割を行うものである請求項１に記載の製氷装置。
【請求項３】
前記分割手段を駆動する駆動装置を備え、前記分割手段は前記駆動装置により回転駆動されるシャフトを備えたものである請求項１に記載の製氷装置。
【請求項４】
前記シャフトは、前記シャフトの回転軸に対して略放射状に延びている複数のリブが形成されている請求項３に記載の製氷装置。
【請求項５】
前記シャフトは、前記製氷容器内の水が凍る前に前記製氷容器内にあらかじめ挿入されている請求項３に記載の製氷装置。
【請求項６】
前記シャフトは、前記製氷容器の底面より貫挿される請求項３から５のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項７】
前記シャフトは前記製氷容器の底面から立設された筒状部の外周に被せられ、前記筒状部の内部を介して前記駆動装置と連結する請求項６に記載の製氷装置。
【請求項８】
前記分割手段は複数のシャフトを備え、前記駆動装置は前記シャフトを同時に回転駆動する請求項３から５のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項９】
前記製氷部は、前記分割手段と固定されており、前記製氷部と前記分割手段が製氷中、水平な回転軸を中心に揺動するものである請求項１から２のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項１０】
前記シャフトの水平高さは、前記製氷容器に作られる氷の高さよりも高いものである請求項５に記載の製氷装置。
【請求項１１】
前記シャフトの水平高さは、前記製氷容器に作られる氷の高さよりも低いものである請求項５に記載の製氷装置。
【請求項１２】
前記複数のシャフトは、隣り合うシャフトとの回転軸を結ぶ略直線上にリブが形成され、前記複数のシャフトは同一回転方向に回転駆動される請求項８に記載の製氷装置。
【請求項１３】
前記複数のシャフトは、隣り合うシャフトとの回転軸を結ぶ略直線上にリブが形成され、前記複数のシャフトが異なる回転方向に回転駆動される請求項８に記載の製氷装置。
【請求項１４】
前記シャフトが金属で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の製氷装置。
【請求項１５】
前記シャフトが樹脂で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の製氷装置。
【請求項１６】
前記製氷容器は、上面の面積が底面の面積よりも大きくなるように、前記製氷容器の側面に傾斜が付いていることを特徴とする請求項１に記載の製氷装置。
【請求項１７】
前記リブの放射方向の長さは、前記製氷容器の上面側よりも底面側の方が長くなるように形成されている請求項４に記載の製氷装置。
【請求項１８】
前記製氷部を反転駆動する反転装置を備え、製氷完了時、前記製氷部を反転させた後、前記分割手段を駆動して前記板状の氷を複数の不定形な氷に分割する請求項１に記載の製氷装置。
【請求項１９】
前記製氷部を反転駆動する反転装置を備え、製氷完了時、前記分割手段を駆動して前記板状の氷を複数の不定形な氷に分割した後、前記製氷部を反転させる請求項１に記載の製氷装置。
【請求項２０】
前記製氷部を反転駆動する反転装置を備え、製氷完了時、前記製氷部を反転させながら、前記分割手段を駆動して前記板状の氷を複数の不定形な氷に分割する請求項１に記載の製氷装置。
【請求項２１】
前記製氷部が反転した状態において、前記分割手段はさらに所定時間駆動する請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２２】
前記分割手段は、シャフトを回転駆動するもので、氷分割後で前記製氷部に給水する前に、分割時に駆動させる方向に前記シャフトを所定時間駆動させることを特徴とする請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２３】
前記製氷部の反転駆動および前記分割手段の駆動は、製氷完了後、前記製氷容器の底面を加熱した後に行う請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２４】
前記製氷部の反転による前記製氷容器からの離氷終了後、給水動作を開始する前に、前記製氷容器の底面部の温度を所定の温度まで冷却する請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２５】
前記製氷部の下方には氷を貯える貯氷箱が設置されており、前記製氷部の反転および前記シャフトの駆動動作は、製氷完了後、前記貯氷箱にある氷の量が所定量あるかを判定する氷量検知を行い、氷が所定量に満たない場合にのみ、前記反転駆動を行う請求項１８から２０のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項２６】
前記貯氷箱にある氷の量が所定の量を満たしている場合は、前記製氷容器の温度を零度以下に保つように制御する請求項２５に記載の製氷装置。
【請求項２７】
前記製氷部によって製氷される板状の氷は透明度の高いものである請求項１に記載の製氷装置。
【請求項２８】
製氷時に前記製氷容器を揺動させる揺動機構とを備え、前記板状の氷は前記揺動機構で流水させながら凍結させた請求項２７に記載の製氷装置。
【請求項２９】
前記給水装置は前記製氷容器への給水を複数回に分けて間欠的に行う間欠給水手段によって行うものである請求項２７に記載の製氷装置。
【請求項３０】
前記製氷容器の下面に加熱手段を備え、離氷終了後、給水動作を開始する前に、前記製氷容器の底面部の温度を所定の温度まで加熱することを特徴とする請求項２７に記載の製氷装置。
【請求項３１】
前記製氷容器は上部の面積が底面の面積より大きくなるような前記製氷容器の側面に傾斜を有し、前記傾斜の角度は１０度から３０度の範囲にあることを特徴とする請求項２７から２９のいずれか一項に記載の製氷装置。
【請求項３２】
製氷容器の側壁は内側に折れ曲がっていることを特徴とする請求項３１に記載の製氷装置。
【請求項３３】
製氷開始から製氷完了まで揺動サイクルを1分間に３〜１０回で揺動することを特徴とする請求項２８に記載の製氷装置。
【請求項３４】
揺動角度は水平面に対して±１０度から±２０度の範囲にある請求項２８に記載の製氷装置。
【請求項３５】
揺動の最大傾斜角度での停止時間は３秒から７秒の範囲にある請求項２８に記載の製氷装置。
【請求項３６】
前記製氷容器の底面の温度は、前記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温度を低下させるよう温度制御を行う請求項１に記載の製氷装置。
【請求項３７】
前記製氷容器を冷却する冷却板を備え、前記冷却板は熱伝導性の良い金属からなる請求項１に記載の製氷装置。
【請求項３８】
前記冷却板の表面温度を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板の温度を低下させるよう温度制御を行う請求項３７に記載の製氷装置。
【請求項３９】
前記冷却板はペルチェ素子を用いて冷却される請求項３７に記載の製氷装置。
【請求項４０】
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よう前記ペルチェ素子に通電を行う制御装置を備えたことを特徴とする請求項３８に記載の製氷装置。
【請求項４１】
前記製氷容器の周囲温度を加熱手段により制御する請求項１に記載の製氷装置。
【請求項４２】
前記製氷部には加熱用のヒータが配置されている請求項１に記載の製氷装置。
【請求項４３】
前記ヒータは全面が略均一に発熱する面状ヒータである請求項４２に記載の製氷装置。
【請求項４４】
前記冷却板にヒータを備え、前記製氷容器の周囲温度を前記ヒータにより制御する請求項３７に記載の製氷装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不定形な氷を提供できる製氷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より家庭用の冷蔵庫等においては、給水管から供給された水を製氷容器に貯留して製氷し、製氷後に駆動装置により製氷容器を回動反転して離氷する自動製氷装置（以後製氷装置という）が普及している。
【０００３】
以下、図面を参照しながら上記従来の製氷装置について説明する。図２６は従来の冷蔵庫における製氷装置の全体構成図である。
【０００４】
図２７は従来の製氷装置の製氷部の構成図である。図２６、図２７に示すように、冷蔵庫本体７５は外箱７６、内箱７７、外箱７６と内箱７７の間に充填された断熱材７８とから構成されている。区画壁７９は、冷蔵庫本体７５の内部を上下に区画している。そして、上部に冷凍室７０、下部に冷蔵室７１を形成している。送風機７３は、冷凍室７０の背面に備えた冷凍サイクルの冷却器７２で冷却した冷気を、冷凍室７０及び冷蔵室７１内に強制送風する。
【０００５】
冷凍室７０内に備えた製氷装置７４は、モ−タ（図示せず）及び減速ギヤ部（図示せず）などを内蔵した駆動装置８５、中央部に支持軸８６を連結固定した製氷容器８７、駆動装置８５に製氷容器８７を軸支させるためのフレ−ム８８等から構成される。
【０００６】
なお、製氷容器８７を歪変形させて離氷を行わせるためにフレ−ム８８の一部に、ストッパ−８９を設ける。さらに、ストッパ−８９に当接するように製氷容器８７に当て板９０を設ける。
【０００７】
製氷装置７４の下方には、貯氷箱８１を備える。冷蔵室７１内の一画に、製氷用の水を貯水するための給水タンク８２が着脱自在に備えられる。給水タンク８２の給水口８３は、弁８４によって開閉される。
【０００８】
給水タンク８２の給水口８３の下方には、水受け皿９５が設けられる。給水口８３を下向きにして給水タンク８２をセットすると、弁８４が押し上げられて給水口８３が開口されるよう構成されている。給水ポンプ９６は、水受け皿９５内に受けた水を揚水する。給水管９７は、給水ポンプ９６に連結して、その出口を製氷装置７４の製氷容器８７に臨ませるように配設されている。
【０００９】
この従来の製氷装置７４について動作を説明する。使用者によって水を満たされた給水タンク８２が、所定の位置にセットされると、弁８４が押し上げられて給水口８３が開口して水受皿９５に水が満たされる。その後、満たされた水は給水ポンプ９６によって揚水され、給水管９７を介して製氷容器８７内に注水される。こうして製氷容器８７内に所定量満たされた水は、冷凍室７０内での冷却作用によって氷結され、氷が生成される。
【００１０】
そして、製氷が完了すると駆動装置８５の回動作用によって製氷容器８７が支持軸８６を中心として回動反転し、ストッパ−８９に当て板９０が当接する。このようにして、製氷容器８７が捻られ歪み変形を生じて、製氷容器８７内の氷が離氷される。離氷された氷は、貯氷箱８１内に落下して貯氷される。そして、離氷作用の終了した製氷容器８７は再び駆動装置８５による逆回転作用によって元の位置に復帰する。
【００１１】
以後、この動作を給水タンク８２の水を使いきるまで繰り返して自動的に製氷、貯氷を行うものである。
【００１２】
一方、提供する氷の形状を決める方法には、上記の従来例で説明した製氷容器の形状による方法と、比較的大きな板状の氷を作って割る方法がある。後者の例が、特開平８−８６５４８号公報に開示されている。
【００１３】
以下、図面を参照しながら上記従来の砕氷機について説明する。
【００１４】
図２８は従来の砕氷機の一部を破断した側面図、図２９は従来の砕氷機の縦断側面図である。箱形のフレーム１４８の天板部の凹部１４９に、ブロック状氷塊Ｈを投入する投入口１５０を形成する。カバー１５０Ａは、投入口１５０を覆う。フレーム１４８の内部は、破砕された氷片Ｋが排出される排出口１５１を設けた仕切壁１５２で上下に区画されている。排出口１５１の下部には、氷片Ｋが貯溜される容器１５３が固定されている。
【００１５】
容器１５３の正面口１５４側には、常にフレーム１４８に設置された開閉扉１５５の背部に当接し、開閉扉１５５の開閉に追随するコ字形ストッパー１５６が、容器１５３にピン１５７で回転自由に支承されている。排出口１５１の上部には、通常業務用に使用される重さ約４ｋｇのブロック状氷塊Ｈを通すホッパー１５８を一体に形成した砕氷ケース１５９が固定されている。
【００１６】
ホッパー１５８の上口１６０は、投入口１５０に連通させる。
【００１７】
図２９に示すように、砕氷ケース１５９内には、２本のローター１６１、１６２を一定間隔で夫々軸１６３、１６４により回転自在に設ける。両ローター１６１、１６２の軸方向には、２〜３個のアーム１６５、１６６が、砕氷の大きさに合わせて一定間隔で一列に突出して設けられ、アーム１６５、１６６に第１打撃ピン１６７、１６８が夫々植設されている。
【００１８】
この第１打撃ピン１６７、１６８と１８０度の角度を置いて、両ローター１６１、１６２の軸方向には、２〜３個のアーム１６９、１７０が、前記同様に一列に突出して設けられる。アーム１６９、１７０に第２打撃ピン１７１、１７２が夫々植設されている。ローター１６１、１６２間の中央下方には、第１打撃ピン１６７、１６８と第２打撃ピン１７１、１７２により順次に破砕される氷塊Ｈを支承する山形形状の受部が設けられている。
【００１９】
その受部には、前記何れかの打撃ピンの先端が通過する位置に円弧状凹部１７４が形成されている。
【００２０】
図２８に示すように、両ローター１６１、１６２の軸１６３、１６４の一端側を砕氷ケース１５９の外部に突出させて、一方のローター１６１と他方のローター１６２の第１打撃ピン１６７、１６８同士の位相を９０度変位させて、夫々にタイミングギヤ１７５、１７６を取り付ける。他方のローター１６２の軸１６４にスプロケット１７７を固定し、ホッパー１５８の外側面に取着されたモータＭの主軸にスプロケット１７８を固定して、スプロケット１７７とスプロケット１７８とにチェーン１７９が掛けられている。
【００２１】
このように構成した砕氷機においては、ホッパー１５８からブロック状氷塊Ｈを投入してローター１６１、１６２が回転されると、一方のローター１６１と他方のローター１６２の第１、第２打撃ピン１６７、１６８、１７１、１７２が、その氷塊Ｈを交互に打撃して氷塊Ｈを投入先端から順次に破砕する。
【００２２】
しかしながら、上記従来の製氷装置の構成では、氷の形状は製氷容器の形状により決められ、毎回、同じ形状の氷しか作ることが出来ず、更に製氷終了後、製氷容器を捻って離氷させるために、氷の形状は側面に傾斜がつき、更に氷の角部が丸みを帯びたものにする必要がある。そのため、ウイスキーの水割り等に使った際、見た目上、あまり好ましくない形状の氷しか提供できなかった。
【００２３】
一方、見た目上、好ましい形状の氷を提供するために、製氷装置に砕氷機を搭載しようとすると、従来の砕氷機では、氷を分割するには、製氷部で作った板状の氷を製氷部からホッパーを介してローターに搬送した上で氷を分割する必要があるため、氷の搬送装置が必要である。
【００２４】
また、ローターは板状の氷を挟み込むだけの大きさが必要で、なお且つ、製氷部と搬送装置それぞれに氷を収納するだけの体積が必要となり、製氷装置が大きくなってしまうという課題があった。更に、氷を割るのに大きなトルクが必要であるため、比較的大きなモータが必要であることも、製氷装置が大きくなることの要因となっていた。
【００２５】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、出来上がった氷の側面に大きな傾斜や丸みを帯びずに、ウイスキーの水割り等に使用する際に、見た目上、好ましい不定形な氷を提供することが出来る小型の製氷装置を提供する。
【発明の開示】
【００２６】
本発明の製氷装置は、板状の氷を作る製氷部と、前記製氷部で製氷された前記板状の氷を前記製氷部内において複数に分割する分割手段と、前記分割手段を駆動する駆動装置と、前記製氷部に水を供給する給水装置とを備えたものであり、板状の氷を分割することで、丸みを帯びていない、角張った氷を提供することが出来る。
【発明の効果】
【００２７】
本発明の製氷装置は、板状の氷を作る製氷部と、板状の氷を複数に分割する分割手段を設けて、丸みを帯びずに角張った氷を提供することができる。そのため、家庭用に限らず業務用の製氷機や冷蔵庫等での不定形な氷の要求に幅広く応えることができる。さらに、透明度の高い氷は見栄えのみならず商品価値も高いので、本発明の製氷装置の有用性はさらに広がる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、本発明の実施の形態の一例について、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。また、本発明で用いられる冷却促進部材は、冷凍温度帯の冷気によって直接冷却されることで冷却板の冷却を促すもので、アルミニウム等の熱伝導率の良い材料から構成される。さらに、冷却を促進するために、例えば板状のベース部に複数のフィン形状のものを設けてもよい。このようにすれば、冷気と接する表面積を大きくすることができるので、冷却促進部材の冷却能力をより向上させることができる。
【００２９】
（実施の形態１）
図１〜図４を用いて、実施の形態１を説明する。
【００３０】
複数の貯蔵室を有する冷凍冷蔵庫本体１（以下本体１という）の上部に形成された第１冷蔵室２は、扉３と断熱壁４によって囲まれ、外気と断熱されている。第１冷蔵室２の下方に形成された冷凍室５（以下、製氷室５という）は、断熱壁４と扉６によって囲まれ、外気と断熱されている。製氷室５内には、氷を貯えるための貯氷箱５Ａが下方に設置されている。第１冷蔵室２と製氷室５の間に位置する第２冷蔵室７は、断熱壁４と扉８によって囲まれ、外気と断熱されている。第１冷蔵室２と第２冷蔵室７は、風路により、冷気が行き来するようになっている。
【００３１】
製氷装置１００は、給水装置２００と、製氷部３００と、砕氷機４００とから構成されている。給水装置２００は、第１冷蔵室２に配置された給水タンク１０，給水ポンプ１１、および第１冷蔵室２から断熱壁４を貫通して製氷室５に向け配置された給水経路１２から構成されている。製氷部３００は、一時的に水を貯え直方体の板状の氷を作成する上下面が開口した製氷容器１３と、一方の面が製氷容器１３の底面を形成するように製氷容器１３に密着するように固定され、他方の面がペルチェ素子１４の一方の面にヒートコンダクタ１５を介して密着された冷却板１６と、ペルチェ素子１４の他方の面に密着されたヒートシンク１７から構成される。
【００３２】
さらに、冷却板１６には、製氷容器１３の上面開口側に向かって垂直に二本の上下面が開口された筒状部１６Ａが、製氷容器１３の短辺の略中央で長辺を略三等分する位置に製氷容器１３の高さと略同じ高さまで設けられている。分割手段として用いる砕氷機４００は、冷却板１６の筒状部１６Ａに外周側が被さり、筒状部１６Ａの内側の穴を通って冷却板１６を貫通する回転軸をもつ二本のシャフト１８と、二本のシャフト１８の回転軸とそれぞれ接合された出力軸１９をもつギアユニット２０とから構成される。
【００３３】
シャフト１８の外周部には、シャフト１８の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ１８Ａが、回転した際に隣のシャフト１８のリブ１８Ａや製氷容器１３の側面に接触しない幅で突出している。ギアユニット２０は、モータ２１の回転を複数の減速歯車２２等を介して減速させ、出力軸１９を同時に同じ方向に回転させる。さらに、ギアユニット２０は、製氷部３００と一体になるよう、冷却板１６とヒートシンク１７の間にはさまれた状態で製氷部３００に固定されている。
【００３４】
さらに、製氷部３００と砕氷機４００は、製氷部３００と砕氷機４００を回転駆動させる駆動メカ２３と回転駆動軸２４により回転可能に配置されている。製氷室５内上部において、製氷容器１３は給水経路１２の出口の下方に位置している。さらに、製氷容器１３は、製氷室５と第２冷蔵室７との間の断熱壁４内に製氷容器１３周辺が一部埋め込まれた状態で、貯氷箱５Ａの上方に配置されている。
【００３５】
以上のように構成された製氷装置１００について、次にその動作を説明する。給水タンク１０内の水は、給水ポンプ１１を所定時間、所定間隔で所定回数だけ駆動させることにより、所定量だけ給水経路１２を通って製氷容器１３内に間欠的に給水される。
【００３６】
製氷容器１３の底面に位置する冷却板１６は、ペルチェ素子１４に所定の方向の直流電流を印加することにより、ヒートコンダクタ１５を介して冷却され、製氷容器１３内の水を氷へと相変換させる。その際、ペルチェ素子１４の発熱面は、ヒートシンク１７に固定されているため、製氷室５内の冷風により放熱される。
【００３７】
この構成により、ペルチェ素子１４に流れる電流を制御することで、冷却板１６の温度を制御することができ、凍結速度を制御することができる。
【００３８】
本実施の形態では、給水回数は４０回とし、一回あたりの給水量が製氷容器１３の高さで０．５ｍｍとなるように給水ポンプ１１の駆動時間を調整する。また、製氷容器１３周辺の温度は、第２冷蔵室７の温度の影響を受けるため、製氷部の下部に位置する貯氷箱５Ａ等の冷凍温度帯に保持されている部分の温度と比べて高い温度となるが、必要に応じて製氷容器１３の上部の第２冷蔵室７と製氷室５の間の断熱壁４に設置されたヒータ（図示せず）により、製氷容器１３周辺の温度が０℃付近となるように調整する。このようにして、氷が下からのみ成長するようにし、更には、冷却板１６の温度を凍結速度が一定になり、二時間で給水した水が完全に凍結するようにペルチェ素子１４に流す電流値を調節する。
【００３９】
また、給水ポンプ１１は、前に入れた水が完全に凍結してしまう前に次の給水を行なうように、給水ポンプ１１の駆動間隔を調整する。さらに製氷中、駆動メカ２３により、製氷部３００と砕氷機４００を所定角度回転駆動させて傾け、所定時間傾けた状態で停止させてから、反対方向に傾けるというサイクルを繰り返す。本実施の形態においては、製氷容器１３を１５度傾け、５秒間傾けた状態で停止させてから、反対方向に傾ける、というサイクルを製氷終了まで繰り返す。
【００４０】
また製氷終了は、給水ポンプ１１を所定の回数駆動させ終え所定時間が経過した後、製氷容器１３に取り付けた温度センサ（図示せず）が所定の温度以下になったことを検知して、判断する。
【００４１】
製氷終了後、所定時間ペルチェ素子１４に逆方向の電流を流して、氷を冷却板１６の底面から剥がす。そして次に、砕氷機のギアユニット２０のモータ２１に所定時間通電することにより、減速歯車２２，出力軸等を経由して、２本のシャフト１８が同時に所定角度だけ回転駆動される。シャフト１８が回転されると、氷にもシャフト１８とともに回転しようとする力がかかるが、製氷容器１３側面により回転が抑制される。その結果、シャフト１８のリブ１８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト１８部分から製氷容器１３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割される。
【００４２】
氷の分割が完了すると、製氷部３００と砕氷機４００は駆動メカ２３により反転され、氷は分割の際に製氷容器１３から剥がされているために、そのまま貯氷箱５Ａ内に落下する。
【００４３】
以上のように、本実施の形態の製氷装置１００では、製氷部３００において水が製氷容器１３内で下から上に向かって徐々に凍っていくが、給水を分割して行なうことにより、未凍結の状態である水の厚さが常に薄く形成されている。そのため、水中に溶け込んでいた空気が気泡となって周辺空気中に拡散しやすいので、透明な氷を作ることができる。
【００４４】
さらに製氷中、製氷容器１３が傾いては停止する動作を繰り返していることにより、氷と水の境界面が常に動き、境界面にできた気泡が水の流れにより境界面から引き離され、気泡が浮力により、製氷容器１３周辺の空気中に拡散されるのを促進する。その結果、比較的速い凍結速度で透明度の高い氷を作ることができる。
【００４５】
さらに板状の氷の分割手段として用いた砕氷機４００では、シャフト１８が氷を割るのに必要なトルクは、氷の厚さや形状によって異なるが、本実施の形態で用いた厚さ２０ｍｍ程度の氷では、シャフト１本あたり、おおよそ２〜６Ｎ・ｍ程度である。言い換えると、一般的なＤＣモータで十分に実現可能なトルクであるため、小型で安価なコンパクト砕氷機が実現できる。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない透明度の高い、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を提供することができる。なお、亀裂はリブ１８Ａ先端の回転方向側と回転の中心を結んだ直線の延長線上方向に発生しやすく、氷の割れ方をある程度の範囲で制御することができる。さらに、シャフト１８にある４本のリブ１８Ａのうち１本を、隣り合うシャフト１８のリブ１８Ａのうちの一本と同じ線上になるように配置することにより、細かく砕けた氷が発生するのを抑制することができる。
【００４６】
本実施の形態に示すように４本のリブ１８Ａを持つシャフト１８を２本同時回転させると、氷はほぼ６分割することができる。
【００４７】
さらに、板状の氷を更に細かく分割したい場合は、シャフト１８の本数を増やすか、リブ１８Ａの本数を増やすと良い。
【００４８】
また、なお、複数のシャフト１８は同時に回転しなくても氷を分割することが可能である。しかし、氷がシャフト１８と一緒に回転しないように、氷を押さえつけてやる必要があるため、簡単な製氷部の構造で確実に氷を分割するには、複数のシャフト１８を同時に回転させるのが好ましい。
【００４９】
なお、冷却板に氷底面が付着した状態でシャフト１８を回転させても、氷を分割することはできる。しかし、その場合冷却板から氷を剥がしてから分割するよりも、若干細かく砕けた氷が発生しやすくなるので、冷却板から剥がしてからシャフト１８を回転させてやる方が、より好ましい。
【００５０】
また、製氷が完了した後にシャフト１８を加熱して、氷を解かしながらシャフト１８を挿入し、再凍結させてからシャフト１８を回転駆動させて氷を分割することも可能である。しかし、この場合シャフト１８の上下方向の動きと回転との二種類の動作が必要となるため、シャフト１８を動作させるギアユニット２０の構造が複雑になる。言い換えると、従来の砕氷機よりも小型の砕氷機４００とすることはできるものの、製氷装置１００をより小型化するためには、あらかじめ氷の中にシャフト１８を入れておくのが好ましい。
【００５１】
また、本実施の形態では製氷部３００の底面から中空の筒状部１６Ａを上方に向けて立設して、製氷容器１３内に給水される製氷用の水の水面より下方にならないように製氷容器１３の高さとほぼ同じ高さまで延長した後にシャフト１８を被せている。
【００５２】
その結果、水が給水される製氷容器１３の底面をシャフト１８自体が直接貫通せず、水漏れに対す信頼性（シール性）を高めることができる。
【００５３】
さらに、シャフト１８が筒状部１６Ａに被せて挿入する構成であるから、氷の厚みや砕氷後の氷の形状の選択に対してリブ形状の異なるシャフト１８の取り替えや部品交換時の着脱性もよい。
【００５４】
また、本実施の形態のように必ずしも筒状部１６Ａを用いなくても、製氷容器１３の底面におけるシャフト１８の貫通部のシール構造に配慮をすれば製氷容器１３の底面から直接シャフト１８を貫挿することも可能である。この場合、シャフト１８の製氷容器１３内への挿入部の高さは、必ずしも水面高さより高くする必要はなく、砕氷分割に最も適切または効果のある所定の深さまで挿入する構成とすればよい。
【００５５】
本実施の形態では、シャフトが氷上面から突出する高さまであるため、シャフトが氷を分割しようとする力は、氷の底面から上面にかけて全辺に確実に掛かることになり、氷の割れ方を制御することができる。
【００５６】
なお、本実施の形態では、製氷装置１００を本体１に搭載したが、本発明の製氷装置１００は本体１に搭載することを限定したものではない。製氷装置１００自体に周辺空間を冷却する冷却装置を設け、小型の製氷機として利用することも可能である。
【００５７】
（実施の形態２）
図５〜図７を用いて、実施の形態２の製氷装置を説明する。
【００５８】
実施の形態１と共通の構成については同一の参照符号をつけ、詳細な説明は省略する。
【００５９】
製氷装置１００は、給水装置２００と、製氷部５０１と、分割手段として用いる砕氷機５０２とから構成される。
【００６０】
製氷部５０１は、一時的に水を貯えて板状の氷を作成する上下面が開口し、上部開口面の面積が下部開口面の面積よりも大きくなるように側面に傾斜の付いた製氷容器５０３と、一方の面が製氷容器５０３の底面を形成するように製氷容器５０３に密着するように固定され、他方の面がペルチェ素子１４の一方の面にヒートコンダクタ１５を介して密着された冷却板５０４と、ペルチェ素子１４の他方の面に密着されたヒートシンク１７とから構成される。砕氷機５０２は、冷却板５０４に開いた二つの穴を貫通する二本のシャフト５０５と、二本のシャフト５０５とそれぞれ接続された出力軸１９をもつギアユニット５０６とから構成される。冷却板５０４とシャフト５０５との貫通部には、ニトリルゴム等で形成され、シャフト５０５との接触部にグリスが塗布されたシール部材５０７がギアユニット５０６側から装着されている。その結果、製氷部の水がギアユニット５０６側に漏れ出てくることはない。
【００６１】
シャフト５０５の冷却板５０４よりも上側の形状は、シャフト５０５の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ５０５Ａが、回転した際に隣のシャフト５０５のリブ５０５Ａや製氷容器５０３の側面に接触しない幅で、製氷容器５０３の上部開口面側よりも冷却板５０４側が長くなるように形成されている。シャフト５０５の高さは、製氷容器５０３に作られる氷の高さよりも低くなるように配慮されている。
【００６２】
ギアユニット５０６は、モータ２１の回転を複数の減速歯車５０６Ａ等を介して減速させ、出力軸１９を同時に異なる方向に回転させる。
【００６３】
また、二本のシャフト５０５は、４本のリブ５０５Ａのうち１本を、隣り合うシャフト５０５のリブ５０５Ａのうちの一本と、回転方向側リブ先端と回転の中心を結んだ直線が略同一直線状になるように配置されている。
【００６４】
製氷部５０１と砕氷機５０２は、駆動メカ２３と回転駆動軸２４とで一体に回転可能に固定されている。
【００６５】
以上のように構成された製氷装置１００について、次に本発明の主要部である製氷後の動作について説明する。
【００６６】
製氷終了後、ギアユニット５０６を駆動して二本のシャフト５０５を同時に駆動すると、製氷容器５０３内に作られていた板状の氷が分割され、製氷部５０１が砕氷機５０２と一体で駆動メカ２３により反転されると、氷は貯氷箱に落下する。
【００６７】
以上のように、本実施の形態の製氷装置１００では、シャフト５０５が駆動すると、氷にも回転しようとする力が加わる。しかし、二本のシャフトの回転の向きが逆方向であるため、氷の回転は抑制され、リブ５０５Ａの先端部で応力集中が発生し、氷は分割される。
【００６８】
氷の分割後は、製氷容器５０３の側面には傾斜がついているために、シャフト５０５が更に回転しても、氷は製氷容器５０３側面に沿って動くことが可能である。そのため、氷分割直後、シャフト５０５を駆動するのにギアユニット５０６は大きなトルクを必要としない。
【００６９】
さらに、リブ５０５Ａは、製氷容器５０３の上部開口面側よりも冷却板５０４側が長くなるように形成されているので、氷へのヒビの入り方が製氷容器５０３の上下方向で異なる。つまり、より不定形な氷に分割することができる。
【００７０】
また、シャフト５０５が水面から突き出した状態で製氷が完了すると、水の表面張力によりシャフト５０５近傍の氷がその周囲よりも高く盛り上がった状態で凍結する。そして、シャフト５０５の回転で氷を分割した際、盛り上がった部分の氷がシャフト５０５に付着した状態で残ってしまい、製氷部が反転して氷を落下させる際、ごくまれではあるが氷が引っかかってしまうことが起こる。この場合、氷を確実に落下させるには、シャフト５０５を氷が分割されてから更に数度動かし、シャフト５０５の動きにより氷を動かしてシャフト５０５への引っ掛かりを解消してやる等の対応が必要がある。しかし、本実施の形態のように、シャフト５０５の高さを、製氷容器５０３でつくる氷の高さよりも低くなるようにすることで、最終的にできた氷の上面が略水平面となり、シャフト５０５に残った氷により氷の落下が阻害されることが無いので、より確実に氷を落下させることができる。
【００７１】
なお、シャフトの回転角度が小さくてすむと、ギアユニットの出力軸を形成するギアを所定の角度だけ形成すればよいため、出力軸のギアを３６０度形成するよりも、ギアユニットを小型化できる。
【００７２】
さらに、シャフトの材質は、ステンレスのような耐食性に優れる金属で、強度が十分あるものを用いれば、砕氷機の寿命を長くすることができ、メンテナンスフリーにすることができる。
【００７３】
その他に、ポリアセタール等の剛性にとんだ樹脂材料を用いれば、成形性に富んでいるため、シャフトのコストを抑えることができる。
【００７４】
（実施の形態３）
図１，図８〜図１０を用いては実施の形態３の製氷装置１００を説明する。なお、実施の形態１と同一の構成については同一の参照符号をつけ詳細な説明は省略する。
【００７５】
複数の貯蔵室を有する冷凍冷蔵庫本体１（以下本体１という）の上部に形成された第１冷蔵室２は、扉３と断熱壁４によって囲まれ、外気と断熱されている。第１冷蔵室２の下方に形成された冷凍室５（以下、製氷室５という）は、断熱壁４と扉６によって囲まれ、外気と断熱されている。製氷室５内には、氷を貯えるための貯氷箱５Ａが下方に設置されている。第１冷蔵室２と製氷室５の間に位置する第２冷蔵室７は、断熱壁４と扉８によって囲まれ、外気と断熱されている。第１冷蔵室２と第２冷蔵室７は、風路により、冷気が行き来するようになっている。
【００７６】
製氷装置１００は、給水装置２００と、製氷部３００と、砕氷機４００とから構成されている。給水装置２００は、第１冷蔵室２に配置された給水タンク１０，給水ポンプ１１、および第１冷蔵室２から断熱壁４を貫通して製氷室５に向け配置された給水経路１２から構成されている。製氷部３００は、一時的に水を貯え直方体の板状の氷を作成する上下面が開口した製氷容器４３と、一方の面が製氷容器４３の底面を形成するように製氷容器４３に密着するように固定され、他方の面がペルチェ素子１４の一方の面にヒートコンダクタ４５を介して密着された冷却板４６と、ペルチェ素子１４の他方の面に密着されたヒートシンク４７とから構成される。
【００７７】
さらに、冷却板４６には、製氷容器４３の上面開口側に向かって垂直に二本の上下面が開口された筒状部４６Ａが、製氷容器４３の短辺の略中央で長辺を略三等分する位置に製氷容器４３の高さと略同じ高さまで設けられている。砕氷機４００は、冷却板４６の筒状部４６Ａに外周側が被さり、筒状部４６Ａの内側の穴を通って冷却板４６を貫通する回転軸をもつ二本のシャフト４８と、二本のシャフト４８の回転軸とそれぞれ接合された出力軸４９をもつ駆動装置（以後、ギアユニットという）５０とから構成される。シャフト４８は、製氷部３００内で回転駆動し、板状の氷をバラバラに分割する分割手段である。シャフト４８の外周部には、シャフト４８の回転軸から放射状に延び、互いに略９０度の位置関係にある４本のリブ４８Ａが、回転した際に隣のシャフト４８のリブ４８Ａや製氷容器４３の側面に接触しない幅で突出している。ギアユニット５０は、モータ５１の回転を複数の減速歯車５２等を介して減速させ、出力軸４９を同時に同じ方向に回転させる。さらに、ギアユニット５０は、製氷部３００と一体になるよう、冷却板４６とヒートシンク４７の間にはさまれた状態で製氷部３００に固定されている。
【００７８】
さらに、製氷部３００と砕氷機４００は、製氷部３００と砕氷機４００を回転駆動させる駆動メカ５３と回転駆動軸５４により回転可能に配置されている。製氷室５内上部において、製氷容器４３は給水経路１２の出口の下方に位置している。さらに、製氷容器４３は、製氷室５と第２冷蔵室７との間の断熱壁４内に製氷容器４３周辺が一部埋め込まれた状態で、貯氷箱５Ａの上方に配置されている。
【００７９】
冷却板４６の製氷容器４３近傍には、製氷容器４３内の水の状態を温度で検知するための温度センサ５５が、冷却板４６に接する面以外が断熱されて配置されている。温度センサ５５としては、例えばサーミスタなどが用いられる。
【００８０】
製氷装置１００は、制御装置（図示せず）により制御される。
【００８１】
以上のように構成された製氷装置１００について、次にその動作を説明する。
【００８２】
図１０は、制御装置による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。製氷制御がスタートされ、温度センサ５５が所定温度以下を検知すると（ＳＴＥＰ１）、駆動メカ５３により、製氷部３００と砕氷機４００を所定角度回転駆動させて傾け、所定時間傾けた状態で停止させてから、反対方向に傾けるというサイクルを繰り返す揺動動作を開始する（ＳＴＥＰ２）。本実施の形態においては、製氷容器４３を１５度傾け、５秒間傾けた状態で停止させてから、反対方向に１５度傾けるというサイクルを製氷終了まで繰り返す。
【００８３】
給水タンク４０内の水は、給水ポンプ４１を所定時間、所定間隔で所定回数だけ駆動させることにより、所定量だけ給水経路４２を通って製氷容器４３内に間欠的に給水される（ＳＴＥＰ３）。
【００８４】
製氷容器４３の底面に位置する冷却板４６は、ペルチェ素子１４に所定の方向（以下、正通電とする）の直流電流を印加することにより、ヒートコンダクタ４５を介して冷却され、製氷容器４３内の水を氷へと相変換させる。その際、ペルチェ素子１４の発熱面は、ヒートシンク４７に固定されているため、製氷室３５内の冷風により放熱される。この構成により、ペルチェ素子１４に流れる電流を制御することで、冷却板４６の冷却量を制御することができるため、凍結速度を制御することができる。
【００８５】
本実施の形態では、給水回数は２０回とし、一回あたりの給水量が製氷容器４３の高さで０．５ｍｍとなるように給水ポンプ４１の駆動時間を調整する。また、製氷容器４３周辺の温度は、第２冷蔵室３７の温度の影響を受けて比較的高い温度となるが、必要に応じて製氷容器４３の上部の第２冷蔵室３７と製氷室３５の間の断熱壁３４に設置されたヒータ（図示せず）により、製氷容器４３周辺の温度が０℃付近となるように調整する。このようにして、氷が下からのみ成長するようにし、更には、冷却板４６の温度を凍結速度が一定になり、二時間で給水した水が完全に凍結するようにペルチェ１４に流す電流値を調節する。
【００８６】
また、給水ポンプ１１は、前に入れた水が完全に凍結してしまう前に次の給水を行なうように、給水ポンプ１１の駆動間隔を調整する。
【００８７】
また、製氷終了は、給水ポンプ１１を所の回数駆動させ終え所定時間ｔが経過した後（ＳＴＥＰ４）、製氷容器４３に取り付けた温度センサ５５の温度Ｔｉが所定の温度以下になった（ＳＴＥＰ５）ことを検知して判断する（ＳＴＥＰ６）。製氷終了後、揺動動作を終了し（ＳＴＥＰ７）、貯氷箱１５Ａ内の氷の量が、所定の量以下であることを検知すると（ＳＴＥＰ８）、ペルチェ素子１４に逆方向の電流を流し（ＳＴＥＰ９）、温度センサ５５が所定の温度以上（ＳＴＥＰ１０）となるようにする。このようにして、氷と冷却板４６との付着は、氷を薄く融かすことにより解消される。
【００８８】
その後、駆動メカ５３を駆動することにより、製氷部３００と砕氷機４００とを反転し（ＳＴＥＰ１１）、砕氷機４００のギアユニット５０により、２本のシャフト４８が同時に所定角度だけ回転駆動する（ＳＴＥＰ１２）。
【００８９】
シャフト４８が回転されると、氷にもシャフト４８とともに回転しようとする力がかかる。しかし、製氷容器４３側面により回転が抑制されるため、シャフト４８のリブ４８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト４８部分から製氷容器４３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割され、そのまま貯氷箱３５Ａ内に落下する。
【００９０】
シャフト４８の回転駆動が終わると、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰され（ＳＴＥＰ１３）、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰する（ＳＴＥＰ１４）。この際、シャフト４８は氷を分割する際に回転駆動させる方向と逆方向に回転させることにより原点位置に復帰することができるが、本実施の形態では、シャフト４８を、原点位置を一度通り過ぎ、再び氷を分割する際に回転駆動させる方向に動作させて原点位置で停止させる。
【００９１】
また例えば、シャフト４８の回転駆動（ＳＴＥＰ１２）の後、さらに所定時間（例えば５秒間）駆動させ、その後シャフトの位置があらかじめ指定された原点位置になるように配置する。そして製氷部３００を水平位置に復帰させる。
【００９２】
その後、ペルチェ４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
【００９３】
以上のように、本実施の形態３の製氷装置１００では、板状の氷を分割する際に、製氷部が反転した状態であるため、氷が分割とともに確実に貯氷箱に落下する。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を提供することができる。
【００９４】
さらに、シャフトが原点復帰する際に、氷を分割する方向に動作してから停止するようにしたことにより、複数のシャフト間の伝達ギアの遊びにより発生する各シャフトから氷に力が伝わるまでの時間差を極力小さく抑えることができる。その結果、複数のシャフトそれぞれから氷に力を伝え、確実に氷を分割することができる。
【００９５】
なお、氷を分割した後、さらにシャフトを所定時間動作させることにより、製氷部から離れにくい氷をシャフトで掻き落とすことができるため離氷しやすくすることができる。
【００９６】
さらに、氷を分割する前に冷却板を加熱して氷との付着を解消しているために、比較的小さなトルクで氷を分割することができる。さらに、使用に適さない小さく砕けた氷が発生することを抑制することができる。
【００９７】
さらに、貯氷箱にある氷の量が所定量以下のときにのみ、冷却板の加熱以降の動作に進むので、一度凍った氷が融け、再び凍らせなければならないといったことがない。加えて、必要量以上の氷が貯氷箱に貯まってしまうようなことがない。
【００９８】
さらに、貯氷箱にある氷の量が所定量よりも多い場合には、冷却板の温度は零度以下に保たれるので、氷は製氷容器内に保存され、氷の使用により貯氷箱の氷が所定量以下になったときには、すぐに氷を補充することができる。
【００９９】
なお、本実施の形態のような凍らせ方を行えば、製氷部３００において水が製氷容器４３内で下から上に向かって徐々に凍っていき、加えて給水を分割して行なうことにより、未凍結の状態である水の厚さが常に薄く形成されている。その結果、水中に溶け込んでいた空気が気泡となって周辺空気中に拡散しやすく、透明な氷を作ることができる。
【０１００】
さらに製氷中、製氷容器４３が傾いて停止する動作を繰り返していることにより、氷と水の境界面が常に動き、境界面にできた気泡が水の流れにより境界面から引き離され、気泡が浮力により、製氷容器４３周辺の空気中に拡散されるのを促進する。その結果、比較的速い凍結速度で透明度の高い氷を作ることができる。
【０１０１】
なお、離氷完了後、製氷部を一度所定の温度以上に加熱してから次の給水動作に移るようにすることにより、給水した水が急速に凍結して氷底面の透明度が低下するのを防止することができ、より透明度の高い氷を作ることが可能である。
【０１０２】
さらに、板状の氷の砕氷に用いた砕氷機４００では、シャフト４８が氷を割るのに必要なトルクは、一般的なＤＣモータで十分に実現可能なトルクである。つまり、小型で安価なコンパクト砕氷機が実現できることになる。
【０１０３】
（実施の形態４）
図１１を用いて、実施の形態４の製氷装置１００を説明する。
【０１０４】
実施の形態３と同一の構成については、同じ参照符号を付けて詳細な説明は省略する。図１１は制御装置（図示せず）による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。
【０１０５】
ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１２までは、実施の形態３と同じであるので説明を省略する。
【０１０６】
次に、シャフト４８が回転されると、氷にもシャフト４８とともに回転しようとする力がかかるが、製氷容器４３側面により回転が抑制される。その結果、シャフト４８のリブ４８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト４８部分から製氷容器４３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割され、そのまま貯氷箱３５Ａ内に落下する。
【０１０７】
氷の分割が完了すると、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰させる（ＳＴＥＰ１３）。
【０１０８】
この際、シャフト４８に引っかかって貯氷箱３５Ａに落下しなかった氷は、シャフト４８の回転により動かされるため、引っかかりが解消されて落下する。
【０１０９】
その後、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰される（ＳＴＥＰ１４）。
【０１１０】
その後、ペルチェ素子４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
【０１１１】
以上のように、本実施の形態４の製氷装置１００では、板状の氷を分割する際に、製氷部が反転した状態であるため、氷が分割とともに確実に貯氷箱に落下する。
【０１１２】
さらに、製氷部が反転した状態でシャフトを原点復帰させるので、万が一分割された氷がシャフトや製氷容器に引っかかって落下しなかったとしても、シャフトの回転駆動により氷が動かされる。このようにして、引っかかりが解消され、氷をより確実に落下させることができるので、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を、確実に提供することができる。
【０１１３】
（実施の形態５）
図１２を用いて、実施の形態５の製氷装置１００を説明する。
【０１１４】
実施の形態４と同一の構成については、同一の参照符号を付けて詳細な発明は省略する。図１３は、制御装置（図示せず）による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。
【０１１５】
ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１０までは、実施の形態４と同じであるので説明は省略する。
【０１１６】
次に、２本のシャフト４８が同時に所定角度だけギアユニット５０により回転駆動される（ＳＴＥＰ１１）。シャフト４８が回転されると、氷にもシャフト４８とともに回転しようとする力がかかる。しかし、製氷容器４３側面により回転が抑制されるため、シャフト４８のリブ４８Ａにより氷に応力集中が生じ、シャフト４８部分から製氷容器４３外側に向けて氷に亀裂が走り、板状の氷が複数の丸みを帯びていない不定形な氷に分割される。
【０１１７】
駆動メカ５３を駆動することにより、製氷部３００と砕氷機４００とを反転する（ＳＴＥＰ１２）。その際、氷は加熱と分割の動作により製氷容器４３から剥がれているので、自重によりそのまま貯氷箱３５Ａ内に落下する。
【０１１８】
シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰させる（ＳＴＥＰ１３）。この際、シャフト４８に引っかかって貯氷箱３５Ａに落下しなかった氷は、シャフト４８の回転により動かされるため、引っかかりが解消されて落下する。
【０１１９】
その後、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰され（ＳＴＥＰ１３）、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰する（ＳＴＥＰ１４）。
【０１２０】
その後、ペルチェ素子４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
【０１２１】
以上のように、本実施の形態５の製氷装置１００では、板状の氷を分割した後に、製氷部を反転させるため、氷の分割により氷が勢いよく貯氷箱に落下し、大きな音を立てることない。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を提供することができる。
【０１２２】
（実施の形態６）
図１３を用いて、実施の形態５の製氷装置１００を説明する。
【０１２３】
実施の形態５と同一の構成については、同一の参照符号を付けて詳細な発明は省略する。図１４は、制御装置による製氷装置１００の制御内容のうち、本発明の主要部を示したフローチャートである。ＳＴＥＰ１〜ＳＴＥＰ１２までは実施の形態５と同じであるので説明は省略する。
【０１２４】
反転動作が完了すると、シャフト４８もギアユニット５０により元の位置（原点）に復帰させる（ＳＴＥＰ１３）。
【０１２５】
この際、シャフト４８に引っかかって貯氷箱３５Ａに落下しなかった氷は、シャフト４８の回転により動かされるため、引っかかりが解消されて落下する。
【０１２６】
その後、製氷部３００と砕氷機４００とは駆動メカ５３により水平位置に復帰される（ＳＴＥＰ１４）。
【０１２７】
その後、ペルチェ素子４４に正通電を行い（ＳＴＥＰ１５）、製氷制御スタート（ＳＴＥＰ１）に戻る。
【０１２８】
以上のように、本実施の形態６の製氷装置１００では、板状の氷を分割した後に、製氷部を反転させるため、氷の分割により氷が勢いよく貯氷箱に落下し、大きな音を立てることがない。
【０１２９】
さらに、製氷部が反転した状態でシャフトを原点復帰させるので、万が一分割された氷がシャフトや製氷容器に引っかかって落下しなかったとしても、シャフトの回転駆動により氷が動かされるので、引っかかりが解消され、氷をより確実に落下させることができる。このようにして、不定形で丸みを帯びることのない、ウイスキーの水割り等に入れても官能的に優れた氷を、確実に提供することができる。
【０１３０】
（実施の形態７）
図１４と図１５を用いて、実施の形態７の製氷装置を説明する。
【０１３１】
製氷ユニット８００は、製氷部８０１と、製氷部８０１を取り囲む断熱材８０２、８０３と、揺動反転ユニット８０４とから構成される。揺動反転ユニット８０４には、駆動軸８０５が設けられている。また、製氷部８０１は、底面が開放された製氷容器８０６と、製氷容器８０６の底面を構成する冷却板８０７とから構成されている。
【０１３２】
冷却板８０７にはフィン状の冷却促進部８０８が設けられ、冷却板８０７と冷却促進部８０８は一体で成形されている。
【０１３３】
また、製氷ユニット８００の下方には、砕氷ユニット８０９が配置されている。
【０１３４】
砕氷ユニット８０９は、砕氷板８１０、８１１と、砕氷用駆動部８１２とから構成されている。
【０１３５】
以上のように構成された製氷装置について、以下その動作を説明する。
【０１３６】
冷凍雰囲気中に配置された製氷ユニット８００の製氷部８０１に、上方から給水手段によって、水が一定量給水される。給水された水は、製氷部８０１の冷却板８０７と冷却促進部８０８によって下方から凍結していく。この時、製氷ユニット８００の上方には加熱手段（図示せず）が設けられており、この加熱手段と断熱材８０２、８０３により、製氷部８０１の周囲は０℃以上の凍結しない雰囲気に保たれている。
【０１３７】
これらの動作により、氷は下面から上方へと成長していき、水中の気泡は未凍結水中に押し出され、最終的に水面から大気中に放出される。水面近傍は、加熱手段と断熱材８０２、８０３により凍結が防止されているので、気泡の大気放出を阻害することはない。その結果、凍結した氷の中には白濁の原因となる気泡が少なくなり、透明な氷を作ることができる。
【０１３８】
また、製氷中は、揺動反転ユニット８０４が駆動軸８０５を中心として、一定のサイクル、角度で揺動している。これにより、製氷部８０１内の水は適度に攪拌されることになり、脱気作用が促進される。
【０１３９】
製氷が完了したことを検知手段が検知すると、揺動反転ユニット８０４自体が駆動軸８０５を中心にして反転し、製氷部８０１内の氷を下方に落下させる。この時、製氷部８０１内で製氷される氷は、一枚氷８１３となっている。
【０１４０】
製氷ユニット８００の下方に配置された砕氷ユニット８０９において、砕氷板８１０、８１１が略９０度に開いており、一枚氷８１３は砕氷板８１１上に落下する。
【０１４１】
次に、砕氷用駆動部８１２が回転し、砕氷板８１０を板が閉じる方向に回転させる。この時、砕氷板８１１は回転せず、砕氷板８１０と砕氷板８１１に挟まれた一枚氷８１３は、実用に適当な大きさに分割される。
【０１４２】
氷の分割後、砕氷板８１１が下方に回転し、分割した氷をさらに下方に落下させる。
【０１４３】
一連の動作が終了した後、砕氷板８１０、８１１は略９０度の角度を保ったまま、復帰し、次回の製氷まで待機する。
【０１４４】
なお、砕氷板８１０、８１１は互いの角度を略９０度としたが、垂直方向に１８０度開いた状態、もしくは上下いずれかの方向に同位相で配置すると、製氷ユニットから落下した氷は一枚氷の状態のままで貯氷される。
【０１４５】
この場合、ユーザーは一枚氷のまま取り出すことができ、例えば市販のアイスクラッシャーやアイスピック等を用いて任意の大きさに自ら分割することができる。
【０１４６】
以上のように本実施の形態の製氷装置は、製氷ユニット８００が製氷部８０１と、断熱材８０２、８０３と、揺動反転ユニット８０４とから構成されている。そして、砕氷ユニット８０９は製氷ユニット８００の下方に配置され、砕氷板８１０と、砕氷板８１１と、砕氷用駆動部８１２とから構成されている。製氷装置と砕氷ユニット８０９との組合せにより、透明な一枚氷を作りつつ、適度な大きさに分割することができる。
【０１４７】
（実施の形態８）
図１６〜図２２を用いて、実施の形態８の製氷装置を説明する。
【０１４８】
給水タンク１０の水は、間欠給水手段である給水ポンプ１１により複数回に分けて、給水パイプ１１Ａを通り製氷部３００へ供給される。
【０１４９】
製氷部３００は製氷容器５０３と、冷却板１６と、製氷容器５０３の外周フランジ５０３Ｂと冷却板１６の間に配置される水漏れ防止材３０から構成される。さらに、冷却板１６の下方に、砕氷用駆動部６５が配置される。また、砕氷用駆動部６５の下方には、ヒートシンク６９が配置されており、冷却板１６とヒートシンク６９の間には冷却手段、例えば1個ないしは複数個のペルチェ素子１４が配置される。このペルチェ素子１４の外周には固定部材６０が配設され、ペルチェ素子１４の位置を固定する役割を果たす。さらに、冷却板１６と固定部材６０間、ヒートシンク６９と固定部材６０間には、各々、水浸入防止材３１が設けられ、外部からペルチェ素子１４近傍に水分が侵入することを防いでいる。また、冷却板１６と、ヒートシンク６９は、各々アルミ等の熱伝導性の良い材料で構成されている。保持部材６１と、保持部材６２とには、それぞれ一方が開口された略箱形状の保持部６３、保持部６４が一体に形成されている。製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、砕氷用駆動部６８と、ヒートシンク６９と、ペルチェ素子１４と、固定部材６０と、水浸入防止材３１は、保持部６３と保持部６４とにより、上下に挟持するよう構成されている。
【０１５０】
この時に、製氷容器５０３は保持部材６１及び、保持部材６２によって冷却板１６方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材３０は適度に圧縮されている。
【０１５１】
また、保持部材６２の一方には、挿入口３２が一体に形成されており、揺動用駆動部６５の出力軸がそこへ挿入される構成となっている。また、砕氷用駆動部６８には、複数個のシャフト６６が連結されており、冷却板１６を貫通して製氷部３００方向へ延伸されている。この時、冷却板１６の貫通穴には、シャフト６６の周囲をシールする水漏れ防止材３３が設けられている。水漏れ防止材３３は、固定板３４にて冷却板１６に固定されている。
【０１５２】
また、冷却板１６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６１に取付けられている。
【０１５３】
また、保持部材６１、及び保持部材６２内には、断熱材３６が設けられている。製氷ユニット６７は、製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、砕氷用駆動部６８と、ヒートシンク６９と、ペルチェ素子１４と、固定部材６０と、水浸入防止材３１と、保持部材６１と、保持部材６２と、シャフト６６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とから構成され、各々相互に固定されている。また、製氷ユニット６７は、製氷室天面５０４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６１と、製氷室天面５０４の凹部は、製氷ユニット６７の回転に支障の無い程度に近接しており、製氷部３００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、製氷室天面５０４の凹部には加熱手段（図示せず）が設けられている。
【０１５４】
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。
【０１５５】
給水タンク１０から給水ポンプ１１により給水パイプ１１Ａを通って給水された水は、製氷容器５０３と冷却板１６とに区画された製氷部３００に貯えられる。製氷容器５０３は下方が開放され、冷却板１６が露出している状態である。この時、製氷容器５０３と冷却板１６の間には、水漏れ防止材３０が配置されているため、製氷部３００に貯えられた水は下方に漏れ出ることがない。また、シャフト６６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３００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、形状はリング状である。この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のフィン形状が設けられており、その内径は、シャフト６６の外径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。
【０１５６】
この時、製氷部３００は５０ｍｌから２００ｍｌ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・給水量は製氷しようとする氷の量によって変わる。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、初回給水は直接冷却板１６の上に水を給水することにより急速に水が冷却され、氷が白濁しやすいので、これを防ぐためである。初回以降は給水された水により、氷表面の未凍結水が薄膜になる程度の量が維持できるように給水される。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。
【０１５７】
なお、初回給水時の白濁防止のため、冷却板１６の表面温度をあらかじめ一定温度以上に確保した後に給水すれば、さらに白濁は防止できる。
【０１５８】
このように製氷部３００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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
ペルチェ素子１４は、冷却板１６の下方に突出した凸部と接触しており、冷却板１６を冷却していく。この時、冷却板１６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温度の均一化を図っている。これにより、ペルチェ素子１４の配置はある程度の自由度をもたせることができる。
【０１６１】
給水された水は、冷却板１６により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、その周囲は製氷室天面５０４の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３００近傍の雰囲気温度は０℃よりも高く保たれる。よって、給水された水の上面は凍結することがない。なお、この時、製氷室天面５０４の凹部を加熱手段により温めるかわりに、製氷容器５０３を直接加熱手段により温めても効果は同様である。この時、温度センサ３５は冷却板１６の温度を検知しており、ペルチェ素子１４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１４の電圧設定を冷却面の温度が上昇する制御を行う。遅い場合は、ペルチェ素子の電圧設定を冷却面の温度が低下する制御を行う。
【０１６２】
製氷開始から時間が経過するにつれ氷が凸の形で上方に成長していくが、冷却板１６と凍結面の距離もそれにつれて離れていく。
【０１６３】
そのため成長した氷自体が断熱効果をもつようになり、氷水界面への冷却能力の伝導を阻止することになる。そこで、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る。そのために、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、凍結速度の制御を実現する。
【０１６４】
また、この製氷ユニット６７は、冷蔵庫の製氷室内、又は冷凍室内に配置された場合、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場合がある。このとき、最適の凍結速度に制御するために、ペルチェ素子１４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、ある一定時間経過後、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。なお、印加電圧の反転を行うとき、ある一定時間非通電の状態を設けるほうがペルチェ素子１４の寿命信頼性を確保することができる。
【０１６５】
製氷が開始したと判断すると、揺動用駆動部６５が、製氷ユニット６７を揺動させることにより、製氷部３００内に給水された水は、製氷部３００が傾いたタイミングで、重力を利用して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、表面張力により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存在する。また、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。
【０１６６】
その中で揺動角度により製氷容器５０３にできる氷の透明度は、変化する。揺動角度を変化させたときの透明度への影響を示した結果を図２２に示す。図２２に示すように、揺動角度が１０度前後までは、急激に透明度は向上する。しかし，１０度をこえると透明度の向上は鈍化する。また、あまり揺動角度を大きくすると給水された水が、揺動により製氷容器５０３外にこぼれる可能性が大きくなる。よって、製氷容器５０３の揺動角度は１０度〜２０度の範囲に設定することが最もよいと判断できる。
【０１６７】
また、揺動サイクルにより製氷容器５０３にできる氷の透明度は、変化する。揺動サイクルを変化させたときの透明度の影響を示した結果を図２３に示す。図２３に示すように、揺動サイクルが多くなると透明度は向上するが、多すぎると飽和状態になっている。
【０１６８】
これは、揺動サイクルが多すぎると給水された未凍結水が製氷容器の端面から端面まで行き届かず、中央付近で揺動しているだけとなり、氷水界面の水の移動は少なくなるからだと考えられる。
【０１６９】
その結果、重力による水の移動効果が減少し、透明度が向上しなくなる。また、逆に少なすぎると氷水界面で凍結が起こり、生成された氷に白い筋が残る。よって、揺動サイクルは、１分間あたり３回から１０回の範囲が透明度を向上させるのに適当な値である。また、製氷部３００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容器５０３のほぼ全幅にわたって移動することが可能である。従来の製氷容器は複数の区画に分割されており、本発明の実施の形態の例では給水された水の移動量は、従来の製氷容器に比べて大幅に多くなっている。
【０１７０】
しかし、製氷容器５０３の側壁５０３Ａが冷却面と垂直に存在した場合、水の移動距離は十分とは言えない。また、氷の成長も側壁５０３Ａの熱伝導と、表面張力により側壁５０３Ａからの氷の成長が中央より若干早い。そのため、側壁５０３Ａが冷却面と垂直に存在する場合の製氷された氷は、揺動軸の中央部に直線化した気泡による白濁部が残る場合がある。
【０１７１】
そのため、製氷容器５０３の形状は、冷却面から鉛直方向に向かって氷面積が徐々に拡大するように製氷容器側壁５０３Ａを傾斜させることで、水の移動距離を確保する。また、側壁も冷却面からの熱伝導の影響を緩和することができる。よって、揺動軸中心部、すなわち製氷容器中央部から氷が成長させることにより、中央部に水が残ることを防止する。
【０１７２】
また、傾斜角度は、その製氷装置の形状にも影響する。なぜなら、傾斜角度が大きいと一定の氷高さを維持するためには、側壁の距離が長くなる。これは、離氷時の製氷容器５０３を含めた製氷部３００の回転軌跡、製氷室天面５０４や保持部材６１，６２の形状に影響し、しいては製氷装置全体の容量に影響する。そこで、製氷容器５０３の側壁の傾斜角度は１０度〜３０度が適当である。この範囲内なら、生成される氷の透明度を確保することができるとともに、製氷容器の水こぼれも防止できる範囲である。
【０１７３】
さらに、本発明の実施の形態８においては、氷形成の高さを超えた部分から製氷容器側壁５０３Ａが内側に折れ曲がっている。これにより、製氷容器５０３が揺動、離氷時に描く回転軌跡を小さくすることができ、製氷ユニット６７をコンパクト化することが出来る。なお、最大傾斜角での停止時間も揺動サイクルを設定するのに重要な意味をもつ。つまり、最大傾斜角での停止時間は、未凍結水を端面から端面へ移動させる流水時間を確保しており、揺動サイクルとしては十分な流水時間を確保でき、かつ氷表面の未凍結水を保持できる3秒〜7秒が適切な範囲といえる。
【０１７４】
これを揺動サイクルの制御に規定してもよい。
【０１７５】
（実施の形態９）
図１６と、表１Ａ〜１Ｇを用いて、実施の形態９を説明する。
【０１７６】
実施の形態８と同一構成については、同一符号を付してその詳細な説明は省略する。
【０１７７】
間欠給水手段である給水ポンプ１１は、ステッピングモータにより駆動されるチューブポンプを用いる。ステッピングモータは、パルスレートが同じであれば、駆動用供給電圧が多少変化しても同一の回転速度で駆動する。且つ、チューブポンプは、ポンプの性質上、チューブをしごくためのローラの速度が一定であれば、排水精度が非常に良いという長所を有する。その結果、間欠給水の際の給水精度を高く制御することができる。一方、一般的な製氷装置に用いられるギアポンプやインペラポンプは、比較的低コストであるという長所を持つが、給水経路の流路抵抗変動の影響を大きく受ける。そのため、チューブポンプに比べ給水精度が低いため、少量の給水にはあまり適していない。
【０１７８】
以上のように構成された製氷装置について、以下、その動作を説明する。
【０１７９】
冷却板１６が所定の温度範囲になったことを温度センサで検知すると、給水ポンプ１１を所定のステップ数駆動して、製氷部３００に所定量の給水を行うと同時に、揺動用駆動部６５により製氷部３００を揺動させる。そして、所定の揺動サイクルで製氷が完了するまで揺動動作を繰り返させる。
【０１８０】
給水ポンプ１１は、最初に所定量給水後、所定時間停止した後、再度駆動させて製氷部３００に所定量を追加給水し、再び所定時間停止した後、所定量の給水を行う。そして、製氷部３００に所定量が給水されるまで、間欠給水を繰り返す。製氷部３００に所定量が給水されると、給水ポンプ１１のステッピングモータを逆転させ、給水パイプ１１Ａ内に残った水を給水タンク１０に戻す。
【０１８１】
透明度の高い氷を作るには、氷が凍結する速度よりも、気泡が未凍結の水から周囲の空気に離脱する速度を速くする必要がある。
【０１８２】
本実施の形態の製氷装置では、氷は下から上に向けて、略二次元的に成長するため、製氷途中の各氷厚さでの凍結速度が氷の透明度に大きく影響し、より透明な氷を作る為には氷の凍結速度を遅くするのが効果的である。一方で、使用者の使い勝手を考えると、最終的に作る氷の厚さと、何時間で目的の厚さの氷を作るかという製氷時間を十分考慮する必要であり、適切な厚さの氷をできるだけ短時間で作ることが望ましい。この凍結速度は、通常、冷却板の冷却能力を一定に保つと、冷却板上の氷が熱抵抗となるために、氷の厚さが厚くなると凍結速度は徐々に遅くなっていく為、凍結速度を制御することが難しい。本実施の形態の製氷装置では、冷却板１６の冷却源としてペルチェ素子１４を用いている。
【０１８３】
そのため、ペルチェ素子１４への供給電流を変化させることにより冷却能力を変化させることができるので、各氷厚さのポイントで最適な凍結速度を得られるように制御することができる。
【０１８４】
さらに、気泡が周囲の空気中に離脱するのを促進するために、製氷中に製氷部３００を揺動させ、氷と水の界面を動かしている。このように、揺動軸に垂直方向の揺動により水が移動する製氷部３００の幅、および揺動角度も氷の透明度に大きく影響してくる。加えて、氷の透明度に影響を与える要素として揺動サイクルで重要となるのは、製氷部が傾いた状態で停止する時間である。この理由は、揺動の目的が未凍結の水が氷上を流れて氷と水の界面に発生した気泡と氷との付着を断ち切ることにあることから明白である。
【０１８５】
また、揺動サイクル時に製氷部３００が傾いた状態で停止した際に、未凍結の水が氷表面を流れ、氷表面が剥き出しになる部分が生じるが、間欠給水を行うことにより、水が流れた後の氷表面は全体的に濡れた状態になる。このようにして、極めて薄い水膜の状態を作り出すことができ、気泡の離脱距離が短くなるために脱気しやすくなる。よって、間欠給水においては一回当りの給水量と給水間隔が透明度に大きく影響してくる。
【０１８６】
表１は、本実施の形態の製氷装置において、総給水量（すなわち氷の厚さ）、製氷容器の底面の幅、給水分割回数、一回当りの給水量，揺動角度，揺動サイクル，製氷時間を変化させたときの透明度の変化を確認した実験結果を示している。
【０１８７】
実験に際しては、製氷容器の側壁には、冷却面から鉛直方向上側に向け断面が徐々に大きくなるような傾斜をつける。この傾斜により、給水間隔は一定で且つ一回当りの給水量が同じでも、回数を重ねるごとに氷上に給水される水の厚みは徐々に薄くなっていく。
【０１８８】
また、揺動サイクルは、製氷部が所定の揺動角度で動く時間を約１秒とし、残りの時間は製氷部が傾いた状態で停止する時間とした。例えば、揺動角度が±１５度、揺動サイクルが５回／分のときは、−１５度から＋１５度までの３０度を動く時間を１秒、＋１５度の状態で５秒停止、＋１５度から−１５度まで１秒で動き、−１５度で５秒停止を１サイクルとした。さらに、揺動角度は大きいほうが効果は大きいことが期待できるが、その分、製氷部が傾斜した状態で停止した際に製氷容器の側壁から水があふれ出ないようにするために、側壁の高さを高くする必要がある。その結果、製氷装置自体が大きくなるため、傾斜角度は１５度を限度とした。
【０１８９】
また、氷の厚さは、使用者の立場から見て使いやすいと思われる適切な厚さで評価をおこなった。これは、氷の厚さが厚すぎると氷が大きくなってしまい小さめのグラス等には入りにくくなる等の理由から使い勝手があまりよくない。そして、逆に薄すぎると外観形状の意匠を損なったり、使い応えがなくなることなどを考慮して１５ｍｍから２５ｍｍの間で評価を行った。
【０１９０】
また、間欠給水の際は、最初の給水量は水が冷却板上で急速に凍結して冷却板上に広がらないことを防止するために、2回目以降の一回当りの給水量よりも多めで製氷部上に５ｍｍ程度の高さとなるように設定した。
【０１９１】
なお、製氷時間は、通常の製氷装置で氷を作る際に要する時間である１２０分を基準とする。その際、ペルチェ素子へ供給する電圧を段階的に変化させ、氷の各厚さポイントにおいて凍結速度が大きく異ならず、凍結速度が極端に速いポイントが無いように調整した。また、製氷時間が１２０分を超える条件でも、氷の透明度を重視して評価は行った。
【０１９２】
実験による氷の透明度評価において、◎印は透明度が非常に高く白濁部がほとんど見られない（氷全体積のうち透明部が９０％以上）、○印は部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）、△印は部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）、×印は従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷である（氷全体積のうち透明部が５０％未満）ものの四段階で評価した。○印以上が透明度の比較的高い、官能的に優れた氷ということができる。
【０１９３】
なお、記号、◎、○、△、×はそれぞれ優、良、可、不可を意味している。また、±１５度とはある方向（＋方向）へ１５度、そしてその逆の方向（―方向）へ１５度移動することを意味する。
【０１９４】
表１Ａに示した実施例１〜１８は、本実施の形態の製氷装置において、総給水量（すなわち氷の厚さ）、製氷容器の底面の幅、給水分割回数、一回当りの給水量，揺動角度，揺動サイクル，製氷時間を変化させたときの透明度の変化を確認した実験結果を全て示したものである。表１Ｂ〜表１Ｇは、表１Ａで行った実験において各要素の変化量と透明度の関係を比較した表である。これらの実験結果について、以下説明する。
【０１９５】
表１Ｂは、揺動も間欠給水もせずに製氷容器に一定量の水を入れた上で製氷時間を変化させることのみで透明氷が作れるかどうかを確認する実験の結果を示す。
【０１９６】
この実験に際しては、使用者側の使い勝手から見て最小厚さの限度と思われる氷厚さ１５ｍｍのもので実験をおこなった。
【０１９７】
表１Ｂによると、製氷時間が１２０分（実施例１４）では透明度×で、従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷（氷全体積のうち透明部が５０％未満の氷）となってしまう。一方、この倍の時間でゆっくりと冷やした製氷時間が２４０分（実施例１５）では、透明度△で、部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である氷（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）を作ることができた。しかし、この方法では１５ｍｍの最小厚さでも２４０分という長い時間をかけて氷を作る為、氷の厚さを厚くするとさらに長い製氷時間が必要となる。また、長い時間をかけてもある程度の透明度しか得られないことがわかった。よって、使用者側のニーズを考慮すると、１２０分程度で十分に透明な氷が得られることが望ましいため、さらに改良をする必要がある。
【０１９８】
表１Ｃは、間欠給水はせずにある一定条件で揺動のみを行った上で、氷の厚さを変化させて透明度を確認した実験結果を示す。
【０１９９】
表１Ｃによると、氷の厚さが１５ｍｍ（実施例１３）では透明度が○で、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。しかし、氷の厚さを２０ｍｍ（実施例６）、２５ｍｍ（実施例１６）と厚くするに従って、透明度は順に低下していく。
【０２００】
表１Ｄは、ある一定条件で間欠給水と揺動を行った上で、揺動の軸に垂直方向の製氷容器の底面幅を変化させて透明度を確認した実験結果を示す。
【０２０１】
表１Ｄによると、製氷容器の底面幅が４０ｍｍ（実施例２）では、透明度が△で、部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である氷（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）となった。
【０２０２】
【表１Ａ】
2004081470.tif 000039
【０２０３】
【表１Ｂ】
2004081470.tif 000040
【０２０４】
【表１Ｃ】
2004081470.tif 000041
【０２０５】
【表１Ｄ】
2004081470.tif 000042
【０２０６】
【表１Ｅ】
2004081470.tif 000043
【０２０７】
【表１Ｆ】
2004081470.tif 000044
【０２０８】
【表１Ｇ】
2004081470.tif 000045
【０２０９】
さらに、同じ条件で製氷容器の底面幅を６０ｍｍ（実施例３）に広くすると、透明度が○となり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。これは、製氷容器の底面幅を広くすることによって、揺動によって水が移動する距離が大きくなり、脱気が促進された結果、透明度を高めることができる為である。よって、製氷容器の幅を広くとればとるほど透明度を高めることが可能であると思われる。また、表１Ｄには示していないが、製氷容器の底面幅を８０ｍｍとして実験を行った結果、同じ揺動条件では製氷容器の高さをかなり高くとらないと水がこぼれてしまう。さらに、製氷後の反転時に大きなスペースが必要となる為、家庭用の冷蔵庫における製氷容器の幅を８０ｍｍとするのは設計上の制約から難しいと考えられる。
【０２１０】
表１Ｅは、ある一定条件で間欠給水を行った上で、揺動サイクルは同じままで揺動角度を変化させて透明度を確認した実験結果を示す。
【０２１１】
表１Ｅによると、揺動角度が±５度（実施例８）では、透明度が×で、従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷（氷全体積のうち透明部が５０％未満）となった。次に、揺動角度を大きくし、揺動角度が±１０度（実施例７）では透明度が△へと向上し、さらに揺動角度が±１５度（実施例３）では、透明度が○となり、揺動角度を大きくすることによって、透明度を高くできることがわかった。また、表１Ｅには示していないが、揺動角度を２０度にして実験を行ったが、揺動角度が大きすぎる為、製氷容器の高さをかなり高くとらないと水がこぼれてしまう。家庭用の冷蔵庫において、製氷容器の揺動角度を２０度とするのは設計上の制約から難しくなる。
【０２１２】
よって、揺動角度は大きいほうが脱気促進の効果が大きいことが期待できるが、前述のように製氷装置の大型化を避けるためには、揺動角度は１０度から２０度未満の範囲が望ましいと思われる。
【０２１３】
表１Ｆは、ある一定条件の間欠給水を行い、揺動角度を同じにした上で、揺動サイクルを変化させることによって、透明度を確認した実験結果を示す。
【０２１４】
表１Ｆによると、揺動サイクルが２回／分（実施例９）のものでは、透明度は×で従来の製氷装置でできる程度の白濁した氷（氷全体積のうち透明部が５０％未満）となった。これは、揺動による水の流れが滞ってしまい、脱気を十分に行うことができないからであると思われる。よって、揺動サイクルの回数を増やし５回／分（実施例３）にすると、透明度が○となり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。さらに、揺動サイクルの回数を増やし１０回／分（実施例１７）にすると、透明度は△へと低下し、揺動サイクルの回数を１５回／分（実施例１０）まで増やすと透明度は×へとさらに低下した。このように、揺動サイクルを増やしすぎると氷の透明度が低下するのは、揺動によって水が流れるものの、傾いた状態での停止時間が短すぎる為、未凍結の水が氷上を十分に流れる前に、次の逆方向に傾く揺動がおこなわれる。そして結果的に、十分な距離を水が流れることができなくなり、水分中の脱気を十分に行えなくなる為であると思われる。
【０２１５】
よって、揺動サイクルには、その製氷容器の形状や給水量との関係において、最適な範囲の揺動サイクルがあり、その揺動サイクルを最適な範囲に制御することによって、透明度の高い氷を作ることができることがわかった。
【０２１６】
表１Ｇは、ある一定条件の揺動を行った上で、同じ製氷時間において給水分割回数を変化させることによって、透明度を確認した実験結果を示す。
【０２１７】
表１Ｇによると、給水の分割（間欠給水）を行わずに１回で給水を行った場合（実施例６）では、透明度は△で、部分的に白濁部があるものの従来の製氷装置でできる氷に比べ十分に透明である氷（氷全体積のうち透明部が５０％以上７０％未満）であった。
【０２１８】
一方、給水分割回数を１０回（実施例５）にすると透明度は○へと向上し、さらに給水分割回数を２０回（実施例３）に増やしても透明度は○となり、高い透明度を得ることができた。これは揺動を行った上で、間欠給水を行うと、少量の水を揺動により移動させることができ、水分中の脱気が十分に行われる為だと思われる。
【０２１９】
さらに給水分割回数を上げていくと、給水分割回数３０回（実施例１８）では、透明度は△と低下傾向となり、給水分割回数４０回（実施例４）では、透明度が×まで低下した。この現象は、次のように考えられる。給水分割回数を増やすことで、より少量の水を揺動により移動させることができ、水分中の脱気が十分に行われるものの、水が少量すぎて、給水が行われるとすぐに凍結し、次の給水の前に完全に凍結してしまうことが多くなる。その結果、給水と次の給水の間において完全な凍結面ができてしまい、この凍結面が、例えば横からみると層状に白濁して残る。これが、透明度が低下する現象である。よって、給水分割回数が少ない場合とはまた違った現象の白濁が生じてしまう。この層状の白濁を防止するには、給水した水が完全に凍結する前に次の給水を行い、凍結面が常に水で覆われていることが必要である。
【０２２０】
よって、給水分割回数においては、揺動条件や製氷時間等との関係において、最適な範囲の給水分割回数があり、その給水分割回数を最適な範囲に制御することによって、透明度の高い氷を作ることができることがわかった。
【０２２１】
以上をまとめると、できるだけ短い製氷時間で作る氷においては、設計上許される製氷容器の底面幅を定めた上で、給水分割回数（すなわち間欠給水量）と揺動サイクルおよび揺動角度等との相関関係を制御することで透明度の高い氷を作ることができることがわかった。
【０２２２】
本実施の形態によれば、製氷時間を１２０分とし、製氷容器の底面幅が６０ｍｍ程度の製氷装置において、揺動角度は±１５度程度であり、揺動サイクルは５回前後となる揺動条件で、給水分割回数を１０回〜２０回程度としたものが最適（実施例３および５）である。この方法によると、透明度が○となり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができた。
【０２２３】
また、これと同じ条件で製氷時間を倍の２４０分（実施例１１）にすると、透明度が◎の透明度が非常に高く白濁部がほとんど見られない（氷全体積のうち透明部が９０％以上）氷を作ることができた。
【０２２４】
また、上記と同じ条件（実施例３および５と同じ条件）で、氷の厚さを１５ｍｍに薄くすると、透明度が◎の透明度が非常に高く白濁部がほとんど見られない（氷全体積のうち透明部が９０％以上）氷を作ることができた。このような氷の厚さが１５ｍｍのものにおいては、間欠給水を行わずに揺動のみ（実施例１３）でも、透明度が○であり、部分的に極わずかではあるが白濁部が見られるものの十分透明である氷（氷全体積のうち透明部が７０％以上９０％未満）を作ることができることがわかった。
【０２２５】
よって、氷の厚さが１５ｍｍ程度であれば、高価な間欠給水用の給水ポンプ等を用いることなく、従来と同じ通常の給水ポンプを使用しても、透明な氷を作ることができる。このようにして、より安価な方法で透明氷の製氷装置を提供することができる。
【０２２６】
また、氷の厚さが１５ｍｍ以上であっても、揺動などの条件を適当なものにすることにより、給水ポンプは一般的な製氷装置に用いられる、比較的低コストなギアポンプやインペラポンプを用いても、比較的透明度の高い氷を作れることがわかった。
【０２２７】
以上のように、最終的に作る氷の厚さと製氷時間をどのように設定するかにより、透明な氷を作ることが可能な条件は異なるが、１２０分程度の製氷時間で１５ｍｍ程度の厚さの氷であれば、揺動の効果により比較的透明度の高い氷を作ることができる。
【０２２８】
さらに、専用の少量給水の可能な給水ポンプを用いれば、より透明度の高い氷を作ることが可能である。
【０２２９】
なお、ギアポンプやインペラポンプを用いて少量給水の給水制度を高める方法としては、ポンプの吐出側の経路を絞り流路抵抗を意図的に増加させることにより、所定量を給水するために必要なポンプの駆動時間を長くする方法が考えられる。このようにして、比較的低コストで間欠給水が可能となる。
【０２３０】
なお、本実施の形態の実施例は、各パラメータを限定するものではなく、最適な組み合わせを実施することにより、透明度を向上させることは可能である。
【０２３１】
（実施の形態１０）
図１６〜図２０を用いて実施の形態１０を説明する。
【０２３２】
本実施の形態の製氷機の構成は、実施の形態８の製氷機と同じであるので、詳細な説明は省略する。次に、その動作を説明する。
【０２３３】
給水タンク１０から給水ポンプ１１により給水パイプ１１Ａを通って給水された水は、製氷容器５０３と冷却板１６に区画された製氷部３００に貯えられる。製氷容器５０３は下方が開放され、冷却板１６が露出している状態である。この時、製氷容器５０３と冷却板１６の間には、水漏れ防止材３０が配置されているため、製氷部３００に貯えられた水は下方に漏れ出ることがない。また、シャフト６６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３００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、形状はリング状である。この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のフィン形状が設けられており、その内径は、シャフト６６の外径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となっている。
【０２３４】
この時、製氷部３００は５０ｍｌから２００ｍｌ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。2回目以降の給水では、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。このように製氷部３００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。完全凍結前に次回の給水をすることにより、一体の透明氷を作ることができる。
【０２３５】
製氷室天面５０４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３００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５０４の凹部を加熱手段により温めるかわりに、製氷容器５０３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１４は、冷却板１６の下方に突出した凸部と接触しており、冷却板１６を冷却していく。この時、冷却板１６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温度の均一化を図っている。
【０２３６】
これにより、ペルチェ素子１４の配置は、ある程度の自由度をもたせることができる。
【０２３７】
冷凍温度になった冷却板１６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。
【０２３８】
この時、製氷部３００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ない。そして、温度センサ３５は冷却板１６の温度を検知しており、ペルチェ素子１４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１４の電圧を低下させる制御を行う。
【０２３９】
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１６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１４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。
【０２４０】
また、この製氷ユニット６７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１４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。
【０２４１】
温度センサ３５が冷却板１６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６５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６７を揺動させる。このようにして、製氷部３００内に給水された水は、製氷部３００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。
【０２４２】
この時、製氷部３００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容器５０３のほぼ全幅にわたって移動することが可能である。従来の製氷容器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、従来の製氷容器に比べて大幅に多くなっている。
【０２４３】
これにより脱気効果が大になり、製氷部３００には透明度の高い氷が作られる。もしくは、透明度を従来の製氷装置でできる氷と同程度でよければ、製氷時間を短縮することができる。
【０２４４】
温度センサ３５が、冷却板１６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、透明氷内にはシャフト６６が内在しており、砕氷用駆動部６８によりシャフト６６はある一定の方向に回転駆動する。シャフト６６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。
【０２４５】
さらに、透明氷の砕氷後、揺動用駆動部６５が製氷ユニット６７を反転させ、製氷部３００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６５は反対方向に回転し、製氷ユニット６７を正位置に復帰させ、次回の給水を待つ。
【０２４６】
この時、仮にシャフト６６及び砕氷用駆動部６８を一体に構成しなかった場合には、製氷後、シャフト６６及び砕氷用駆動部６８を製氷部３００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、シャフト６６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、シャフト６６及び砕氷用駆動部６８を上下に移動させる移動手段が別途必要になる。
【０２４７】
さらに、加熱手段をもって氷の中にシャフト６６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。
【０２４８】
以上のように本実施の形態の製氷装置は、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容器と、前記製氷容器を揺動させる揺動機構と、前記製氷容器に給水する給水機構とから構成したものであり、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、かつ製氷容器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。
【０２４９】
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。
【０２５０】
また、製氷容器底面、もしくは冷却板表面の温度を、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。
【０２５１】
また、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。
【０２５２】
また、冷却板の冷却方法として、ペルチェ素子を用いることにより、冷却面温度を適切な温度に可変することができる。
【０２５３】
また、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。
【０２５４】
また、製氷部の水面が凍結しないように、製氷容器周辺、もしくは製氷容器に対し、加熱手段を設けることにより、製氷容器の周囲温度を制御することができる。
【０２５５】
（実施の形態１１）
図２３と図２４を用いて実施の形態１１の製氷装置を説明する。
【０２５６】
実施の形態８の製氷機と同一の構成については同一の参照符号を付け、詳細な説明は省略する。
【０２５７】
製氷部３００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容器５０３と、冷却板１６と、製氷容器５０３と冷却板１６の間に配置される水漏れ防止材３０とから構成されている。さらに、冷却板１６の下方に駆動ユニット３９が配置される。駆動ユニット３９の後方、冷却板１６の下方にはフィン形状を備えた冷却促進部材１４０が冷却板１６に密着して配置されている。また、冷却板１６と冷却促進部材１４０は、アルミ等の熱伝導性の良い材料で形成されている。さらに、冷却板１６の製氷容器５０３外側で比較的製氷容器５０３に近い位置には、冷却板１６を加熱するためのヒータ４１が設置されている。
【０２５８】
製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、駆動ユニット３９と、冷却促進部材１４０とは、保持部材１４２、１４３により上下に狭持されるよう構成されている。
【０２５９】
この時に、製氷容器５０３は、保持部材１４２、１４３により冷却板１６方向に押さえ付けられ、同時に、水漏れ防止材３０は適度に圧縮されている。
【０２６０】
また、駆動ユニット３９には、複数個のシャフト６６が連結されており、冷却板１６を貫通して製氷部３００方向へ延伸されている。このとき、冷却板１６の貫通穴には、シャフト６６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１４４が設けられており、検氷軸１４４を介して検氷レバー１４５が取り付けられている。さらに、駆動ユニット３９の正面には回転駆動軸５４が設けられている。
【０２６１】
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、シャフト６６、検氷軸１４４、回転駆動軸５４を駆動させる。
【０２６２】
また、冷却板１６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。
【０２６３】
また、製氷容器５０３の外周には、ヒータ１４１と温度センサ３５を覆う断熱材１４７、１４８が設けられている。
【０２６４】
製氷容器５０３と、冷却板１６と、水漏れ防止材３０と、駆動ユニット３９と、冷却促進部材１４０と、ヒータ１４１と、保持部材１４２、１４３と、シャフト６６と、水漏れ防止材３３と、検氷軸１４４と、検氷レバー１４５と、回転駆動軸５４と、温度センサ３５と、断熱材１４６、１４７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。
【０２６５】
冷却促進部材１４０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。
【０２６６】
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１４６，１４７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３００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。
【０２６７】
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。
【０２６８】
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供給され、製氷容器５０３と冷却板１６で区画された製氷部３００に貯えられる。製氷容器５０３は下方が開放され、冷却板１６が露出している状態である。
【０２６９】
この時、製氷容器５０３と冷却板１６の間には、水漏れ防止材３０が配置されているため、製氷部３００に貯えられた水は下方に漏れ出ることがない。また、シャフト６６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３００の水の漏出を防いでいる。
【０２７０】
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、形状はリング状である。
【０２７１】
この水漏れ防止材３３の内周には、単段、あるいは複数段のフィン形状が設けられており、その内径は、シャフト６６の外径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。
【０２７２】
温度センサ３５が冷却板１６の温度上昇を検知し、給水が完了したと判断すると、回転駆動軸５４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３００内に供給された水を適度に攪拌する。この時、回転駆動軸５４は製氷室内に固定されており、回転駆動軸５４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。
【０２７３】
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１４６，１４７により製氷室内雰囲気との断熱を行うため、製氷部３００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１４０は製氷室内に吹き出される冷気により冷却され、冷却板１６を冷却していく。冷凍温度になった冷却板１６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。この時、製氷部３００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ない。そして、温度センサ３５は冷却板１６の温度を検知している。検知温度によって、ヒータ１４１への印加電圧を適度に変化させるか、ヒータ１４１への通電をオン・オフする。このようにして、冷却板１６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１４１の印加電圧を増加させる制御を行う。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、このとき製氷容器５０３内の未凍結の水は、製氷容器５０３の略全幅にわたって移動することが可能である。
【０２７４】
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。このとき製氷容器５０３内には比較的透明度の高い略板状の氷ができている。
【０２７５】
凍結完了後、揺動動作を終了し、検氷軸１４４を介して検氷レバー１４５を製氷室内に配置された貯氷箱内に降下させる。この時、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１４５と氷が接触して検氷軸１４４の回転が阻害されて満氷であることを検知する。逆に、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。
【０２７６】
満氷時には、氷を製氷容器５０３内でそのまま保持する。さらに、所定時間ごとに検氷レバー１４５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１４１に通電して冷却板１６を加熱する。冷却板１６を加熱することにより、製氷容器５０３内の氷と冷却板１６との密着力は弱まることになる。
【０２７７】
温度センサ３５が所定の温度以上を検知すると、ヒータ１４１への通電を停止する。そして、回転駆動軸５４を駆動させて製氷部３００を反転させ、更にシャフト６６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、シャフト６６を元の位置に戻し、さらに回転駆動軸５４を駆動して製氷部３００を水平位置に復帰させる。
【０２７８】
その後、製氷制御スタートに戻る。
【０２７９】
以上のように、本実施の形態１１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。
【０２８０】
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。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。
【０２８１】
（実施の形態１２）
図２５を用いて実施の形態１２を説明する。
【０２８２】
なお、実施の形態１１と同じ構成の部分については、詳細な説明を省く。
【０２８３】
製氷部３００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容器５０３と、冷却板１６と、製氷容器３００の外周フランジと冷却板１６の間に配置される水漏れ防止材３０とから構成される。
【０２８４】
さらに、冷却板１６の下方に駆動ユニット３９が配置される。
【０２８５】
駆動ユニット３９の後方、冷却板１６の下方にはフィン形状を備えた冷却促進部材１４０が冷却板１６に密着して配置されている。また、冷却板１６と冷却促進部材１４０は、アルミ等の熱伝導性の良い材料で形成されている。
【０２８６】
さらに、冷却板１６と駆動ユニット３９の間で、製氷容器５０３の底面に対応する部分には、冷却板１６を加熱するために、略均一に発熱する面状ヒータ１４１Ａ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。
【０２８７】
また、駆動ユニット３９には、複数個のシャフト６６が連結されており、冷却板１６を貫通して製氷部３００方向へ延伸されている。このとき、冷却板１６の貫通穴には、シャフト６６の周囲をシールする水漏れ防止材３３が設けられている。そして、面状ヒータ１４１Ａには、シャフト６６が貫通するところに対応した穴が開いている。
【０２８８】
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。
【０２８９】
給水手段により給水された水は、製氷容器５０３内で冷却板１６により冷却され、氷となる。
【０２９０】
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１４１Ａに通電することにより、冷却板１６が加熱され、冷却板１６と氷の密着力を低減することができる。この際、製氷容器５０３底面は略均一に発熱される面状ヒータ１４１Ａ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。
【０２９１】
また、温度センサ３５で冷却板１６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１６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１６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。
【０２９２】
以上のように、本実施の形態１２の製氷装置では、略均一に発熱する面状ヒータが製氷容器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。そして、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る。さらに、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。
【０２９３】
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。その他に、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】
【０２９４】
本発明の製氷装置は、板状の氷を作る製氷部と、板状の氷を複数に分割する分割手段を設けて、丸みを帯びずに角張った氷を提供することができる。そのため、家庭用に限らず業務用の製氷機や冷蔵庫等での不定形な氷の要求に幅広く応えることができる。さらに、透明度の高い氷は見栄えのみならず商品価値も高いので、本発明の製氷装置の有用性はさらに広がる。
【図面の簡単な説明】
【０２９５】
【図１】本発明の実施の形態１の製氷装置を搭載した冷蔵庫の側断面図
【図２】本発明の実施の形態１の製氷装置の斜視図
【図３】本発明の実施の形態１の製氷装置の分解図
【図４】本発明の実施の形態１の製氷装置の上面図
【図５】本発明の実施の形態２による製氷装置の製氷部と砕氷機の斜視図
【図６】本発明の実施の形態２の製氷装置の上面図
【図７】本発明の実施の形態２の製氷装置のＡ−Ａ断面図
【図８】本発明の実施の形態３の製氷装置の一部の斜視図
【図９】本発明の実施の形態３の製氷装置の分解図
【図１０】本発明の実施の形態３の制御装置による制御内容の主要部を示したフローチャート
【図１１】本発明の実施の形態４の製氷装置の制御内容の主要部を示したフローチャート
【図１２】本発明の実施の形態５による製氷装置の制御内容の主要部を示したフローチャート
【図１３】本発明の実施の形態６による製氷装置の制御内容の主要部を示したフローチャート
【図１４】本発明の実施の形態７の製氷装置の斜視図
【図１５】本発明の実施の形態７の製氷装置の砕氷の動作を示す要部断面図
【図１６】本発明の実施の形態８の製氷装置の斜視図
【図１７】本発明の実施の形態８の製氷装置の分解状態を示す斜視図
【図１８】本発明の実施の形態８の製氷装置の要部断面図
【図１９】本発明の実施の形態８の製氷装置の要部断面図
【図２０】本発明の実施の形態８の製氷装置の要部断面図
【図２１】本発明の実施の形態８の製氷装置の揺動角度と透明度の関係を説明する図
【図２２】本発明の実施の形態８の製氷装置の揺動サイクル数と透明度の関係を説明する図
【図２３】本発明の実施の形態１１の製氷装置の斜視図
【図２４】本発明の実施の形態１１の製氷装置の斜視分解図
【図２５】本発明による実施の形態１２の製氷装置の斜視分解図
【図２６】従来の冷蔵庫の製氷装置の全体構成図
【図２７】従来の製氷装置の製氷部の構成図
【図２８】従来の砕氷機の一部を破断した側面図
【図２９】従来の砕氷機の縦断側面図
【符号の説明】
【０２９６】
１  冷凍冷蔵庫本体
２、３２  第１冷蔵室
３  扉
４、３４  断熱壁
５、３５  製氷室
５Ａ、３５Ａ、８１  貯氷箱
７  第２冷蔵室
１０，４０、８２、９６  給水タンク
１１、４１、９６  給水ポンプ
１２、４２  給水経路
１３、４３、８７、５０３、８０６  製氷容器
１４、４４  ペルチェ素子
１５、４５  ヒートコンダクタ
１６、４６、５０４、８０７  冷却板
１６Ａ、４６Ａ  筒状部
１７、４７、６９  ヒートシンク
１８、４８、６６、５０５  シャフト
１８Ａ、４８Ａ，５０５Ａ  リブ
１９、４９  出力軸
２０、５０、５０６  ギアユニット
２１、５１、Ｍ  モータ
２２、５２  減速歯車
２３、５３  駆動メカ
２４、５４  回転駆動軸
２６、２７、６１、６２  保持部材
２８、２９、６３、６４  保持部
３０、３３  水漏れ防止材
３１  水浸入防止材
３２  挿入口
３４  固定板
３５、５５  温度センサ
３９、６０  固定部材
６７、７４、１００、５００、８００  製氷装置
３６、７８、８０２、８０３  断熱材
６５  揺動用駆動部
６７  砕氷ユニット
６８、８１２  砕氷用駆動部
７０  冷凍室
７１  冷蔵室
７２  冷却器
７３  送風機
７５  本体
７６  外箱
７７  内箱
７９  区画壁
８３  給水口
８４  弁
８５  駆動装置
８６  支持軸
８８、１４８  フレーム
８９  ストッパー
９０  当て板
９５  水受け皿
９７  給水管
１４０  冷却促進部材
１４１  ヒータ
１４１Ａ  面状ヒータ
１４９  凹部
２００  給水装置
３００，５０１、８０１  製氷部
４００、５０２、８０９  砕氷機
５０３Ａ  製氷容器側壁
５０３Ｂ  製氷容器フランジ
５０４  製氷室天面
５０７  シール部材
８００  製氷ユニット
８０４  揺動反転ユニット
８０５  駆動軸
８０９  砕氷ユニット
８１０、８１１  砕氷板
８１３  一枚氷
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【国際調査報告】
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