(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
製氷皿と、この製氷皿を密閉する蓋と、この蓋により密閉された製氷皿周囲の空気を吸引する減圧ポンプと、前記製氷皿を加熱する加熱手段と、前記減圧ポンプを制御する制御手段とを備え、
前記制御手段は、前記減圧ポンプを間欠的に駆動させ、
前記減圧ポンプと前記蓋とを接続する接続手段を開閉する電磁弁を備え、
前記電磁弁は前記制御手段により間欠的に動作する前記減圧ポンプのオン／オフ制御に合わせて動作するものとすることを特徴とする製氷装置。
【請求項２】
前記減圧ポンプを駆動させて、前記製氷皿を大気圧以下に減圧することを特徴とする請求項１記載の製氷装置。
【請求項３】
前記制御手段は、予め設定された間欠動作時間に基づき前記減圧ポンプを間欠的に駆動させることを特徴とする請求項１又は２に記載の製氷装置。
【請求項４】
前記加熱手段は、前記蓋に内蔵されたヒータ線であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の製氷装置。
【請求項５】
前記加熱手段は、前記蓋内側に設置されたヒータ線であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の製氷装置。
【請求項６】
前記加熱手段により、前記製氷皿に給水された水の表面を加熱することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の製氷装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷蔵庫に搭載されて使用する製氷装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、家庭用冷蔵庫における透明水の製氷は、特許文献１にあるように製氷皿に給水後、製氷皿を揺動させて、水の凍結に伴い発生した気泡が氷の中に混入するのを防いだり、製氷する前に空気などの溶存ガスが脱気した水を用いて製氷する方法が採られていた。
【０００３】
また、気泡だけでなく、カルシウムイオンなどの硬度イオン成分が氷の中で析出して白濁するのを防止するために、業務用製氷庫では、氷を凍結するために製氷皿の開口部を下に向けて噴水状に給水し、製氷容器の側面から徐々に凍らせていく方法が採られていた（特許文献２）。
【０００４】
更に、天然の氷筍に倣って単結晶を育成する方法などがあった。
【特許文献１】特開２００３−２３２５８７号公報
【特許文献２】特開２００６−３１７０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来、特許文献１に示す方法で透明製氷する場合の大きな問題点は、凍結時に発生する気泡が氷の中に取り込まれて不透明領域が発生し製氷速度を早く出来ないことである。更に、硬度の高い井戸水やミネラル水などに存在する硬度イオン成分そのものの析出によっても不透明になるためできるだけゆっくりと製氷する必要がある。一般の水道水には、硬度イオン成分が１５〜３０ｐｐｍ、溶存ガスが２０ｐｐｍ程度含まれている。水が凍結して氷となる場合、氷と水の固液界面における界面移動速度と結晶化することによって排出された不純物の拡散速度の兼ね合いによって、結晶に取り込まれず透明になったり、結晶の中に取り込まれて不透明になったりするので、透明製氷する場合には、できるだけ時間をかけて製氷することが重要であり、製氷時間を短くしようと思ってもできないという課題があった。
【０００６】
また特許文献２に示すような製氷皿の開口部を下に向けて水を噴水状に供給する方法は、装置が大きくなり家庭用に不向きであった。
【０００７】
更に天然の氷筍の原理に従って製氷する場合は、非常に品質の良い単結晶氷が製氷できるが、製氷時間が非常に遅く何日も要するという課題があった。
【０００８】
そこで、本発明は上記問題点を解決して、家庭用冷蔵庫おいても、製氷時間が短くしかも透明度が非常に高い氷の製氷を可能にする製氷装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明の製氷装置では、製氷皿と、この製氷皿を密閉する蓋と、この蓋により密閉された製氷皿周囲の空気を吸引する減圧ポンプと、前記製氷皿を加熱する加熱手段と、前記減圧ポンプを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、前記減圧ポンプを間欠的に駆動させ、前記減圧ポンプと前記蓋とを接続する接続手段を開閉する電磁弁を備え、前記電磁弁は前記制御手段により間欠的に動作する前記減圧ポンプのオン／オフ制御に合わせて動作するものとすることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明の製氷装置では、前記減圧ポンプを駆動させて、前記製氷皿を大気圧以下に減圧することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明の製氷装置では、前記制御手段は、予め設定された間欠動作時間に基づき前記減圧ポンプを間欠的に駆動させることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明の製氷装置では、前記加熱手段は、前記蓋に内蔵されたヒータ線であることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明の製氷装置では、前記加熱手段は、前記蓋内側に設置されたヒータ線であることを特徴とする。
【００１４】
請求項６の発明の製氷装置では、前記加熱手段により、前記製氷皿に給水された水の表面を加熱することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１の発明によれば、水を給水した製氷皿を蓋で密閉した後、製氷皿周囲の空気を減圧ポンプで吸引して、製氷皿内部の圧力を大気圧以下に負圧化することにより、水に溶解している空気などの溶存ガスの脱気が促進され、溶存ガス濃度が低下し、製氷時に氷内部に残留する気泡が減少し、白濁の無い透明氷を製氷することができる。また、氷が成長している段階において、加熱手段により製氷皿の水表面を加熱して凍結を遅延させることにより、水表面からの脱気が更に促進され、水表面凍結による脱気不足の課題を解消できる。この減圧ポンプによる負圧化と加熱手段による表面加熱の両作用により、残留気泡の無い透明氷を短時間で製氷できる。さらに、減圧ポンプ駆動の自動制御化を図ることができる。また、減圧ポンプの長寿命化を図るとともに、減圧ポンプから発生する駆動音発生時間の短縮を図り、さらに消費電力の低減を図ることができる。また、接続手段を開閉弁により封止して空気漏れを防ぎ、製氷皿の密閉度を保持することができる。
【００１６】
請求項２の発明によれば、減圧ポンプによる製氷皿の負圧化により、製氷皿の水の溶存ガスの脱気を促進させることができる。
【００１７】
請求項３の発明によれば、減圧ポンプ駆動の自動駆動化を図ることができる。
【００１８】
請求項４の発明によれば、製氷皿の水表面を加熱して凍結を遅延させることにより、製氷皿の水の溶存ガスの脱気を促進させることができる。
【００１９】
請求項５の発明によれば、製氷皿の水表面を加熱して凍結を遅延させることにより、製氷皿の水の溶存ガスの脱気を促進させることができる。
【００２０】
請求項６の発明によれば、製氷皿の水表面を加熱して凍結を遅延させることにより、製氷皿の水の溶存ガスの脱気を促進させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、本発明に係る製氷装置１の好ましい実施例を、添付図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１乃至図３は、本発明の第１実施例を示すもので、本実施例の製氷装置１は冷蔵庫に搭載されるものであり、本実施例の製氷装置１は、製氷皿２と、製氷皿２を閉塞可能な蓋３と、減圧ポンプ４と、減圧ポンプ４と蓋３を接続する接続手段５と、加熱手段６としてのヒータ線とを有している。
【００２３】
前記製氷皿２は、例えば、プラスチックなどの変形可能な材料からなり、上部に開口部分７を備えるとともに、内部が複数のブロック８,８により区画形成されている。
【００２４】
前記接続手段５は、一方を蓋３に接続され、他方をポンプ４に接続された中空な管状体であり、蓋３と減圧ポンプ４との間で製氷皿２内部の空気又は水Ｗに溶解している空気などの溶存ガスＧを流通可能にする流路Ｒを形成するものである。
【００２５】
前記蓋３は、製氷皿２の上面開口部分７を閉塞可能かつ製氷皿２の開口縁２Ａに載置可能に形成されたものである。
【００２６】
前記ヒータ線は、製氷皿２の上面開口部分７の形状に対応して形成され、且つ蓋３内部に内蔵されたものである。その他の加熱手段６として、ワイヤヒータ、マイカヒータ、シーズヒータ、セラミックヒータ等としてもよい。
【００２７】
次に前記構成について、その作用を説明する。本実施例の製氷皿２を使用した製氷に際しては、図示しない給水手段より所定量の水Ｗが製氷皿２のブロック８に給水された後、図示しない送風手段によって冷蔵庫内の冷気を製氷皿２に吹き付けて製氷皿２を冷却して、製氷皿２内部の水Ｗを製氷するものである。
【００２８】
ここで製氷の際には、接続手段５を介して減圧ポンプ４によって、蓋３により密閉された製氷皿２内部の空気が吸引されて製氷皿２内部が減圧される。減圧ポンプ４の駆動により製氷皿２の空気が排出され続けると、製氷皿２内部の圧力が大気圧以下まで減圧されて、製氷皿２内部は負圧状態となる。負圧状態となった製氷皿２内部では、製氷皿２内部の水Ｗに溶解している空気などの溶存ガスＧの脱気が促進され、製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガス濃度を低下させる。
【００２９】
そして、製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガスＧを脱気させて、製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガス濃度を低下させることにより、製氷時に氷内部に残留する溶存ガスＧによる気泡が減少し、白濁の無い透明氷を製氷することができる。
【００３０】
さらに、前記製氷皿２内部で水Ｗが氷に成長している段階において、加熱手段６により製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌが加熱され、製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌが凍結することを遅延させる。製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌの凍結が遅延されることにより、前記減圧ポンプ４による製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガスＧの脱気がさらに促進され、製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガス濃度をさらに低下させることが可能となる。
【００３１】
このように、減圧ポンプ４による製氷皿２内部の負圧化と加熱手段６による製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌ加熱の両作用により、製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガスＧの脱気を効率よく促進させることにより、製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガス濃度の低下処理の速度を速め、残留気泡の無い透明氷を短時間で製氷することができる。
【００３２】
本実施例では請求項１に対応しており、氷を製氷するための製氷皿２と、この製氷皿２を密閉する蓋３と、蓋３により密閉された製氷皿２周囲、特に製氷皿２内部の空気を吸引する減圧ポンプ４と、減圧ポンプ４と蓋３とを接続する接続手段５と、製氷皿２の上部に配設され製氷皿２を加熱する加熱手段６を備えている。
【００３３】
この場合、水Ｗを給水した製氷皿２を蓋３で密閉した後、製氷皿２周囲、特に製氷皿２内部の空気を減圧ポンプ４で吸引して、製氷皿２内部の圧力を大気圧以下に減圧して負圧化することにより、水Ｗに溶解している空気などの溶存ガスＧの脱気が促進され、溶存ガス濃度が低下し、製氷時に氷内部に残留する気泡が減少し、白濁の無い透明氷を製氷することができる。また、製氷皿２内部で氷が成長している段階において、加熱手段６により製氷皿２の水Ｗの表面Ｌを加熱して凍結を遅延させることにより、水Ｗの表面Ｌからの脱気が更に促進され、水Ｗの表面Ｌ凍結による脱気不足の課題を解消できる。この減圧ポンプ４による負圧化と加熱手段６による表面Ｌ加熱の両作用により、残留気泡の無い透明氷を短時間で製氷できる。
【００３４】
また本実施例では請求項２に対応しており、減圧ポンプ４を駆動させて、製氷皿２を大気圧以下に減圧している。
【００３５】
この場合、減圧ポンプ４による製氷皿２の負圧化により、製氷皿２の水Ｗの溶存ガスＧの脱気を促進させることができる。
【００３６】
さらに、本実施例では請求項４に対応しており、加熱手段６は、蓋３に内蔵されたヒータ線としており、製氷皿２の水Ｗの表面Ｌを加熱して凍結を遅延させることにより、製氷皿２の水Ｗの溶存ガスＧの脱気を促進させることができる。
【００３７】
また、本実施例では請求項６に対応しており、加熱手段６により、製氷皿２に給水された水Ｗの表面Ｌを加熱するものとしており、製氷皿２の水Ｗの表面Ｌを加熱して凍結を遅延させることにより、製氷皿２の水Ｗの溶存ガスＧの脱気を促進させることができる。
【００３８】
次に、本発明の第２実施例を図４及び図５に基づき説明する。なお、上記第１実施例と同一部分には同一符号を付し、その共通する部分の説明は重複するため省略する。
【００３９】
同図において本実施例の製氷装置１は、減圧ポンプ４を自動制御する制御手段９を備えている。この制御手段９に搭載された図示しないマイコンのプログラムには、予め減圧ポンプ４を所定の間隔時間おきにオン／オフ制御するための間欠動作時間として図５に示すようなオン制御時間Ｔon及びオフ制御時間Ｔoffが設定されており、この制御手段９によるマイコン制御に基づき、減圧ポンプ４に所定の間隔時間としてオン制御時間Ｔon及びオフ制御時間Ｔoffおきにオン／オフ制御を繰り返させることで、制御手段９による自動制御によって減圧ポンプ４に自動で間欠的な動作を行わせるものである。
【００４０】
図５に示す減圧ポンプ４の間欠動作に関して、間欠動作時間としてのオン制御時間Ｔon及びオフ制御時間Ｔoffは適宜変更可能であり、例えば隣接するオン制御時間Ｔon及びオフ制御時間Ｔoffを互いに異なる長さとしてもよく、同様に隣接するオン制御時間Ｔon,Ｔon同士又は隣接するオフ制御時間Ｔoff,Ｔoff同士を互いに異なる長さとしてもよい。
【００４１】
このように減圧ポンプ４を間欠的に動作させることによって、減圧ポンプ４の動作時間の短縮による減圧ポンプ４の長寿命化を図り、また減圧ポンプ４を駆動した際の駆動音発生時間の短縮による製氷装置１の静音化を図り、さらに減圧ポンプ４の動作時間の短縮による減圧ポンプ４駆動に掛かる消費電力の低減を図るものである。
【００４２】
本実施例では請求項１に対応しており、減圧ポンプ４を制御する制御手段９を備えており、減圧ポンプ４の駆動の自動制御化を図ることができる。
【００４３】
また本実施例では請求項１に対応しており、制御手段９は、減圧ポンプ４を間欠的に駆動させており、減圧ポンプ４の長寿命化を図るとともに、減圧ポンプ４から発生する駆動音発生時間の短縮を図り、さらに消費電力の低減を図ることができる。
【００４４】
さらに本実施例では請求項３に対応しており、制御手段９は、制御手段のマイコンに予め設定された間欠動作時間としてのオン制御時間Ｔon及びオフ制御時間Ｔoffに基づき減圧ポンプ４を間欠的に駆動させており、減圧ポンプ４の間欠的駆動の自動駆動化を図ることができる。
【００４５】
次に、本発明の第３実施例を図６に基づき説明する。なお、上記第１実施例や第２実施例と同一部分には同一符号を付し、その共通する部分の説明は重複するため省略する。
【００４６】
同図において本実施例の製氷装置１は、加熱手段１０を蓋３の製氷皿２に面した内側面３Ａに配設したものである。ここで加熱手段１０は、上記第１実施例及び際２実施例の加熱手段６を同じものとする。
【００４７】
このように加熱手段であるヒータ線１０を製氷皿２の水Ｗの表面Ｌに対してより近い位置に配設したことにより、製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌをさらに効率よく加熱することができる。
【００４８】
そのため、製氷皿２内部で水Ｗが氷に成長している段階において、製氷皿２を密閉している蓋３の内側面３Ａに配設された加熱手段１０により、製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌがさらに効率的に加熱され、製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌが凍結することをより一層遅延させる。そして、製氷皿２内部の水Ｗの表面Ｌの凍結がより一層遅延されることにより、減圧ポンプ４による製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガスＧの脱気がより一層促進され、製氷皿２内部の水Ｗの溶存ガス濃度をより一層低下させることが可能となる。
【００４９】
本実施例では請求項５に対応しており、加熱手段１０は、蓋３の内側面３Ａに設置されたヒータ線としており、製氷皿２の水Ｗの表面Ｌを加熱して凍結を遅延させることにより、製氷皿２の水Ｗの溶存ガスＧの脱気を促進させることができる。
【００５０】
次に、本発明の第４実施例を図７に基づき説明する。なお、上記第１乃至第３実施例と同一部分には同一符号を付し、その共通する部分の説明は重複するため省略する。
【００５１】
同図において本実施例の製氷装置１は、接続手段５に開閉弁として、接続手段５に形成される流路Ｒを開閉する開閉バルブ機能を有する電磁弁１１を備えたものである。ここで、この電磁弁１１は制御手段のマイコン制御による間欠的に動作する減圧ポンプ４のオン／オフ制御に合わせて動作するものでも良く、例えば、減圧ポンプ４のオフ制御時に電磁弁１１を閉塞動作させて接続手段７を封止して、また減圧ポンプ４のオン制御時に電磁弁１１を開放動作させて接続手段７を開放するものとしてもよい。
【００５２】
このように接続手段５に電磁弁１１を備えたことにより、接続手段５を流通する製氷皿２内部の空気又は溶存ガスＧが接続手段５を介して漏れることを防ぎ、製氷皿２の密閉度を保持し、減圧ポンプ４によって減圧され大気圧以下まで負圧化された製氷皿２内部圧力を保持する。
【００５３】
このように製氷皿２の密閉度を保持することで、減圧ポンプ４を間欠的に動作させた場合において、特に減圧ポンプ４のオフ制御時の製氷皿２の密閉度を保持することが可能となり、製氷皿２内部の水Ｗの脱気の促進の妨げとなることを防ぐことができる。
【００５４】
本実施例では請求項１に対応しており、減圧ポンプ４と蓋２とを接続する接続手段５に開閉弁として開閉バルブ機能を有する電磁弁１１を備えており、接続手段５を電磁弁１１により封止して空気漏れを防ぎ、製氷皿２の密閉度を保持することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。加熱手段６又は電磁弁１１の各種制御を、制御手段９により行うものとしても良い。また、図示されない給水手段、送風手段及び冷蔵庫内で冷気を発生させる構成については特に限定されるものではない。さらに、減圧ポンプ４を間欠的に動作させる間欠動作時間の設定に関しても、上記実施例に記載された以外の方法をもってしても構わない。さらに減圧ポンプ４の動作は、図５に示すタイムチャートの波形に限定されるものではなく、前述の通りオン制御時間Ｔon及びオフ制御時間Ｔoffの長さや、オン制御時間Ｔonにおける減圧ポンプ４の出力についても適宜変更可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の第１実施例における製氷装置の断面図である。
【図２】同上、減圧ポンプを動作させた状態を示す断面図である。
【図３】同上、加熱手段を作動させた状態を示す断面図である。
【図４】本発明の第２実施例における製氷装置の断面図である。
【図５】同上、減圧ポンプの動作を示すタイムチャートである。
【図６】本発明の第３実施例における製氷装置の断面図である。
【図７】本発明の第４実施例における製氷装置の断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１  製氷装置
２  製氷皿
３  蓋
４  減圧ポンプ
５  接続手段
６  ヒータ線（加熱手段）
９  制御手段
１０  ヒータ線（加熱手段）
１１  電磁弁（開閉弁）
L  表面（水）
Ｔon  オン制御時間（間欠動作時間）
Ｔoff  オフ制御時間（間欠動作時間）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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