JP5746584B2 - 製氷装置およびその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は製氷装置およびその制御方法に関し、特に、ヒータを有する製氷装置およびその制御方法に関する。

冷凍冷蔵庫は、冷凍用の冷気を利用して製氷を行う製氷装置を備えているのが一般的である。冷凍冷蔵庫に配設される製氷装置が例えば特許文献１−６に示される。

冷凍冷蔵庫の製氷装置で製造される氷は、通常、透明度が低い。そこで、氷の透明度を高める工夫が、これまでにもなされてきた。特許文献１−６に記載された製氷装置もそのような工夫を含んでいる。

特許文献１、２に記載された製氷装置では、製氷皿の上方にヒータを設け、製氷皿の上部を下部より高い温度状態として、製氷皿の内部下部から上方へ順次氷が生成されるようにしている。これにより、氷の生成過程で水中の空気が上方から抜けやすくなり、空気が含まれない透明氷が製造される。特許文献３に記載された製氷装置も、製氷皿の上方にヒータを設けた構造である。

特許文献４−６に記載された製氷装置では、透明氷部と白濁氷部が連結状態で生成されるようにし、離氷する際に透明氷部と白濁氷部を切断して、白濁氷部は製氷皿に残し、透明氷部のみ取り出されるようにしている。

特開平４−２６０７６８号公報 特開平５−１９６３３１号公報 特開平１−２０３８６９号公報 特開２００７−２３２３３６号公報 特開２００８−１５１５０４号公報 特開２００８−１５７６１９号公報

上述したように、透明製氷を実施する際にヒータを用いて氷の凍結時間を延ばす方式を採用した場合、ユーザが冷蔵庫内に暖かいものをたくさん入れたり、扉を頻繁に開閉したり、周囲温度が低いなどの場合には、製氷に要する時間が長くなり、実用性に優れない。

それゆえに、本発明の目的は、製氷に要する時間を短くできる製氷装置およびその制御方法を提供することである。

この発明のある局面に従う製氷装置は、給水される水を貯留し、貯留する水を冷凍サイクルより供給される冷気を受ける製氷するための製氷皿と、製氷皿の温度を測定する温度センサと、製氷皿を加熱するヒータと、温度センサによる測定温度に基づきヒータの通電を制御する制御部と、を備える。

制御部は、給水後にヒータに通電を開始し、給水後からの経過時間が、製氷のための通常既定時間を指示するときに温度センサの測定温度が、製氷のための所定温度を指示しないと判定すると、以降は時間の経過に従ってヒータの通電率を下げるように制御する。

好ましくは、通常既定時間は、給水後から製氷完了するまでの標準時間を指す。
好ましくは、製氷のための所定温度は、製氷完了を指す温度である。

好ましくは、制御部は、給水後から製氷完了までの期間において、ヒータの通電量を切替えることにより、「予熱」ステップと、「急加熱」ステップと、「通常加熱」ステップの３段階に順次にステップを遷移させるように制御する構成であり、「通常加熱」ステップは、「予熱」ステップに比べ発熱量が大きく、「急加熱」ステップは「通常加熱」ステップに比べ発熱量が大きい。

好ましくは、制御部は、温度センサの測定温度に基づき、ステップを遷移させるように制御する。

好ましくは、「予熱」ステップ、「急加熱」ステップおよび「通常加熱」ステップの各ステップごとに、ステップ既定時間および次位のステップへの遷移を判定するための判定温度が予め割当てられる。

制御部は、各ステップにおいて、当該ステップにおける加熱開始から経過した時間が、割当てられたステップ既定時間を指示するときに、温度センサの測定温度が割当てられた判定温度を指示しないと判別すると、以降は時間の経過に従い通電率を下げるように制御する。

好ましくは、「通常加熱」ステップは、複数のステップを含み、制御部は、「通常加熱」ステップの複数のステップにおいて、順次に通電率を下げるように制御する。

好ましくは、制御部は、給水後にヒータに通電を開始し、給水後からの経過時間が前通常既定時間を指示するときに温度センサの測定温度が所定温度を指示しないと判定すると、以降は最大既定時間まで、時間の経過に従ってヒータの通電率を下げるように制御する。

好ましくは、制御部は、給水後からの経過時間が最大既定時間を指示するときに、温度センサの測定温度が所定温度を指示しないと判定すると、ヒータの通電を停止する。

好ましくは、最大既定時間は、通常既定時間に基づく時間を指す。
この発明の他の局面に従うと制御方法は、給水される水を貯留し、貯留する水を冷凍サイクルより供給される冷気を受ける製氷するための製氷皿と、製氷皿の温度を測定する温度センサと、製氷皿を加熱するヒータと、を備える製氷装置の制御方法であって、給水後にヒータに通電を開始するステップと、給水後からの経過時間が、製氷のための通常既定時間を指示するときに温度センサの測定温度が、製氷のための所定温度を指示しないと判定すると、以降は時間の経過に従ってヒータの通電率を下げるように制御するステップとを含む。

本発明によれば、給水後にヒータに通電を開始し、給水後からの経過時間が、製氷のための通常既定時間を指示するときに温度センサの測定温度が、製氷のための所定温度を指示しないと判定すると、以降は時間の経過に従ってヒータの通電率を下げるように制御するので、製氷に要する時間を短くできる。

本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の正面図である。 本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の製氷装置に係る部分の断面図である。 本実施の形態に係る冷凍冷蔵庫の製氷装置に係る部分の断面図である。 本実施の形態に係る上下反転状態の製氷皿と、それに組合わせるサーミスタの斜視図である。 本実施の形態に係る上下反転状態の製氷皿と、それに組合わせるヒータとカバーの斜視図である。 本実施の形態に係る上下反転状態の製氷皿にヒータのカバーを取り付けた状態の斜視図である。 本実施の形態に係る制御ブロック図である。 本実施の形態に係る制御処理のフローチャートである。 本実施の形態に係る制御処理の他のフローチャートである。 本実施の形態に係るヒータの通電率の時間経過に従う変化を説明するための図である。 本実施の形態に係るヒータの通電率の時間経過に従う変化を説明するための他の図である。 本実施の形態に係るヒータの通電率の時間経過に従う変化を説明するための更なる他の図である。

以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。

図１に示す冷凍冷蔵庫１は、最上段に両開きの扉３Ｌ、３Ｒを有する冷蔵室２、その次の段に扉５を有する製氷室４と扉７を有する冷凍室６、その次の段に引き出し式の冷凍室８、最下段に引き出し式の野菜室９を備える。圧縮機と熱交換器を含む図示しない冷凍サイクルが冷気を生成し、その冷気がダクトを通じて各室に分配され、各室において必要とされる冷蔵温度または冷凍温度が得られる仕組みである。この仕組みは周知なので詳細には説明しない。

製氷室４の天井部には、図２および図３に示す製氷装置１０が設置される。以下その構造を、図４から図６も参照しつつ説明する。

図２は冷凍冷蔵庫１の左側面方向から見た製氷装置１０の断面図である。製氷室４の奥の壁に、製氷室４に冷気を吹き込むためのダクト１１が形成されている。ダクト１１の上端から前方に、製氷皿ケーシング１２が延び出す。製氷皿ケーシング１２は、製氷皿で製造した氷を落とすため、下面が開口している。ダクト１１には、製氷皿ケーシング１２の内部に向けて、冷気吐出口１３が形成されている。

製氷皿ケーシング１２の内部には、冷気吐出口１３から吹き出した冷気を受ける位置に、製氷皿２０が配置されている。製氷皿２０は低温でも弾性を失わない合成樹脂により成型される。また、給水した水の中の気泡が製氷皿２０の内面に付着すると、透明氷を得るのが難しくなる。そこで、ポリプロピレンにシリコーンを配合したものを成型材料とする、または、成型後の製氷皿２０をフッ素樹脂でコーティングしたりするなど、気泡が付着しにくくなる処置を施すことが望ましい。

製氷皿２０の表面に発生する静電気により吸引された微粒子も透明氷の生成の妨げとなる。そのため、静電気が発生しにくい材料、例えばシリコーン配合樹脂や帯電防止剤を練り込んだ樹脂で製氷皿２０を成型したり、成型後の製氷皿２０に帯電防止剤を塗布したりするなどの対策を施すことが望ましい。

製氷皿２０は断面台形の氷を製造する製氷セル２１を計８個備える。８個の製氷セル２１は２列４行の形に並び、そのため製氷皿２０は平面形状が細長いものになっている。このように細長い製氷皿２０を、その長手方向を冷凍冷蔵庫１の奥行方向に一致させる形で配置する。

製氷皿２０の長手方向の一方の端には支持軸２２が形設され、他方の端にはソケット部２３が形設されている。支持軸２２は製氷皿ケーシング１２に回転自在に支持される。ソケット部２３は製氷皿ケーシング１２の内部に設けた離氷装置２４（図３参照）の軸に結合し、離氷装置２４により支持される。支持軸２２とソケット部２３は共通の水平軸線上に配置されている。離氷装置２４はモータと減速装置を備え、後述するＣＰＵ６０から指示信号を入力すると、指示信号に従って、製氷皿２０に前記水平軸線を回転軸とする一定角度範囲の回転を与える。これにより、製氷皿２０で生成された氷は製氷皿２０から離れて落下する。離氷装置２４は、離氷後に、製氷皿２０を元の位置に戻すように、モータを回転させる。その後、離氷装置２４は、離氷完了を示す離氷信号を出力する。

製氷皿２０の下面には、２列に並んだ製氷セル２１の間の位置に、サーミスタ２５が配置される。サーミスタ２５は製氷セル２１の壁を隔てて製氷セル２１の内部の温度を測定する。

サーミスタ２５を固定するのはサーミスタカバー２６である。サーミスタカバー２６の四隅からは、製氷皿２０の長手方向に直角な方向にピン２７が突き出している。製氷皿２０の下面からは、サーミスタ２５を取り囲む形で計４個の脚部２８が突出する。脚部２８の先端にはピン２７を通す水平貫通穴２９が形成されている。サーミスタ２５の上にサーミスタ保護シーラ３０を重ね、その上にサーミスタカバー２６を重ね、ピン２７を脚部２８の水平貫通穴２９に係合させることにより、サーミスタ２５は固定される。

製氷皿２０の下面には、サーミスタ２５に加えて、図５に示すヒータ３１が配置される。ヒータ３１は発熱線をシリコーン樹脂で被覆したものであり、製氷皿２０のねじりに追随できるよう、全体が柔軟に仕上げられている。各製氷セル２１の、上下反転状態における頂点部分には、ヒータ３１を受け入れる平行リブ３２が形成されている。

平行リブ３２は２個のリブを所定間隔で平行に配置したものであり、ヒータ３１をすきまばめの形で受け入れられるようにリブ間の間隔が設定されている。リブ間の間隔をこのように設定するのは、製氷皿２０がねじられたとき、ヒータ３１がある程度自由に動き得るようにするためである。

ヒータ３１は、製氷皿２０の長手方向中心線の左右に対称形状を描くように引き回されている。本実施形の態では、全体形状がほぼＵ字形となっている。Ｕの字の開放端となる箇所に１対の給電線３３が接続される。

ヒータ３１は設計発熱量が小さいので、極く細い発熱線をガラス繊維の芯に巻き付けた構造であり、巻き付きが締まる方向にねじられたりすると発熱線が切れやすい。そのため、前述のようにヒータ３１がある程度自由に動き得るようにする他、ヒータ３１の全体的な引き回しの形状も、発熱線に極力無理な力がかからないような形状とされる。

ヒータ３１を平行リブ３２に入れ、製氷皿２０の下面に密着させた上で、製氷皿２０の下面をカバー３４で覆う。カバー３４は、製氷皿２０の下面部分に冷気が侵入するのを防ぎ、各製氷セル２１間の温度分布を均一化すると共に、ヒータ３１を平行リブ３２の中に押しとどめる役割を担うものである。

カバー３４は長方形のトレイ形状であり、一端には支持軸２２を通すリング３５が形成されている。カバー３４は、リング３５を支持軸２２に嵌合させた上で、２本のビス３６と、１個のバネ３７により製氷皿２０に取り付けられる。カバー３４の取り付けは、製氷皿２０の動きを束縛するような堅固なものではなく、離氷時の製氷皿２０のねじりを邪魔することのない、柔軟なものとなっている。カバー３４自体も、製氷皿２０と同様、低温でも弾性を失わない合成樹脂により成型することが望ましい。

カバー３４には、長手方向中心線の両端近くに２個の貫通穴３８が形成されている。また、貫通穴３８よりもカバー中央に寄った箇所には、長手方向中心線を挟んで対称的に、２個の貫通穴３９が形成されている。貫通穴３８は円形であって、製氷皿２０の下面に形成された断面円形のボス４０を通す。貫通穴３９は矩形であって、製氷皿２０の下面に形成されたバネ取付リブ４１を通す。

貫通穴３８から露出するボス４０にビス３６をねじ込んで固定すると、カバー３４は、ビス３６を抜け止め用ストッパとする形で、ボス４０の軸線に沿い移動可能に保持される。すなわちビス３６は、カバー３４を締め付けることなく、カバー３４が製氷皿２０から分離することを阻止する。

カバー３４をビス３６で抜け止めすると、図６に示すように、カバー３４の貫通穴３９からバネ取付リブ４１が突き出す。バネ取付リブ４１の先端に形成された水平貫通穴４２に、バネ３７の両端の取付フック４３を係合させる。バネ３７は、長手方向中央部に取付フック４３があり、長手方向の両端部にヘアピン部４４が存在するという形に、バネ鋼の線材を屈曲成形したものである。

ヘアピン部４４は、図６において斜め下方に、言い換えれば製氷皿２０の方向に延びている。このため、取付フック４３をバネ取付リブ４１の水平貫通穴４２に係合させると、ヘアピン部４４がカバー３４を圧迫する。カバー３４は図３に示す通りヒータ３１に押し付けられ、平行リブ３２から抜け出さないようにヒータ３１を一定荷重で保持する。これにより、ヒータ３１が製氷セル２１に密着し、熱を効率よく製氷セル２１に伝えられるようになる。

製氷皿２０の長手方向両縁には、下向きに延びる風防板４５が一体成型されている。風防板４５は、製氷皿２０に上方から吹き付けられる冷気が下方に回り込むのを阻止する。このため、製氷皿２０の下面に冷気が侵入してヒータ３１による加熱の効果が損なわれることが防がれ、冷気は製氷皿２０の上面に集中することになる。

風防板４５には、製氷セル２１同士の間の境界に一致する箇所に、ノッチ４６が形成されている。実施形態の場合、ノッチ４６は１枚の風防板４５に２個存在する。もしノッチ４６が設けられていないとすると、製氷皿２０がねじられたとき、風防板４５の応力が１箇所に集中し、その箇所の樹脂材料が早い段階で白化し、亀裂の発生へと進む。ノッチ４６を形成することにより、応力を分散し、白化や亀裂の発生をくい止めることができる。

図３に示す通り、風防板４５とカバー３４の間には、離氷のため製氷皿２０がねじられても相互接触を生じないだけの隙間４７が設けられている。

製氷皿２０の支持軸２２の側の端には、片側の側面に突起４８が形成されている。突起４８は離氷時に製氷皿２０にねじりを生じさせるためのものである。

冷凍サイクルの運転制御とヒータ３１への通電制御を含む、冷凍冷蔵庫１の全体制御を司るのは、図７に示す制御部５０である。

制御部５０は、コンピュータの構成を有する。具体的には、ＣＰＵ（central Processing Unit）６０、不揮発性メモリを含む記憶部６１、外部の回路部と信号・データを入出力するためのインターフェイス６２、および現在時間を計時し時間データを出力するタイマ６３を含む。

ＣＰＵ６０は、ヒータ３１の通電期間および遮断期間を制御することにより、ヒータ３１の通電率を可変に変更する機能を有する。なお、通電率（単位：％）＝（通電期間／（通電期間＋遮断期間）により算出される。

制御部５０には、上述の外部回路として、離氷装置２４およびヒータ３１の他、冷凍サイクルの一環をなす圧縮機５１、庫内各部に冷気を送る送風機５２、製氷装置１０に給水する給水装置５３、温度センサ５４、および製氷室４に配置される氷量センサ５５などが接続されている。氷量センサ５５は、例えば荷重センサなどからなり、製氷皿２０から離氷して貯蔵された氷の荷重（量）を計測し、計測結果を示す荷重信号をＣＰＵ６０に出力する。

さらに、各種情報を表示などにより外部に出力するためのディスプレイを含む出力部５６、およびユーザが制御のための各種指示を入力するために操作するボタン・スイッチなどからなる操作部５７が接続される。これら各部は、入出力インターフェイス６２を介してＣＰＵ６０とデータ・信号を入出力する。

なお、温度センサ５４は各部に配置されたサーミスタ等の温度測定のための素子を包含する概念であり、サーミスタ２５もその中に含まれる。

制御部５０はヒータ３１への通電を基本的に次の３段階に制御する機能を有する。すなわち「通常加熱」と、「通常加熱」に比べ発熱量が小さい「予熱」と、「通常加熱」に比べ発熱量が大きい「急加熱」である。例えば、「通常加熱」の消費電力は５〜６Ｗ、「予熱」の消費電力は２Ｗ、「急加熱」の消費電力は７〜８Ｗに設定して、発熱量に差をつけることができる。

（製氷のための動作）
続いて、図８のフローチャートを参照しつつ製氷装置１０の動作を説明する。このフローチャートに従うプログラムは、予め記憶部６１の不揮発性の記憶領域に格納される。ＣＰＵ６０は記憶部６１からプログラムを読出し、読出したプログラムの命令コードに従って各部の動作を制御する。

図８の処理は、離氷動作を終え、製氷皿２０が上向き状態に戻ったところから開始するものとする。これは、ＣＰＵ６０が、離氷装置２４から離氷信号を入力することにより検知する。

処理が開始されると、ＣＰＵ６０は、給水装置５３を動作させ、製氷皿２０への給水を行わせる（ステップＳ１０１）。ここでは、製氷に係る時間を計時するために、ＣＰＵ６０はステップＳ１０１の給水を開始してから後述の離氷動作を行うまでの経過時間を、タイマ６３からの時間データに基づき計時する。

ＣＰＵ６０は、温度センサ５４からの出力信号に基づき、製氷皿２０の温度が上昇したか否かを判別する（ステップＳ１０２）。具体的には、製氷室４の温度は冷凍温度（例えば、マイナス１８℃）の近傍の温度となるように設定されている。サーミスタ２５によって測定される製氷皿２０の温度は常時、温度センサ５４の出力信号としてＣＰＵ６０に出力される。したがって、ＣＰＵ６０は、温度センサ５４からの出力信号に基づき、給水が行われたときに製氷皿２０の温度が上昇したことを判別できる。

温度の上昇開始を判別しない（ステップＳ１０２でＮＯ）間は、ステップＳ１０２の処理が繰返されるが、温度上昇開始を判別すると（ステップＳ１０２でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０３に移行する。

ここで、給水されるやいなや製氷皿２０の水は冷却されるので、サーミスタ２５の測定温度は、一旦上昇した後は、低下し始める。ＣＰＵ６０は、温度低下を判別するとステップＳ１０３の処理を開始する。

ステップＳ１０３は凍結準備ステップである。ＣＰＵ６０はヒータ３１に「予熱」の通電を行い、製氷皿２０の水温を所定レートで低下させる（ステップＳ１０３）。

以後のステップでもヒータ３１による加熱が行われる。製氷皿２０を下からヒータ３１で加熱しつつ凍結させることにより、製氷皿２０の内面に接する部位からでなく、製氷皿２０の内面から離れた部位から透明氷を成長させることができるので、透明度の高い氷を成長させやすい。

ステップＳ１０３の処理の途中で、圧縮機５１が停止期間に入ったときは、温度低下速度に自ずとブレーキがかかる。したがって、ＣＰＵ６０は、圧縮機５１の駆動信号に基づき圧縮機５１の停止期間であると判別するときは、ヒータ３１への通電量を少なくする、または通電を停止することにより、無駄な電力消費を回避するように動作する。

ＣＰＵ６０は、温度センサ５４を介して入力するサーミスタ２５の測定温度が所定温度以上を指示すると判別すると、例えば１℃以上を指すと判別するとヒータ３１への通電を中止する。これにより、水が製氷皿２０に接触する箇所から凍結が発生するおそれのない時にまでヒータ３１に通電して電力を無駄に消費することが避けられる。

ＣＰＵ６０は、ステップＳ１０３の処理以降は、サーミスタ２５の測定温度が氷点下まで降下したかどうかを判別する（ステップＳ１０４）。氷点下まで降下したと判別すると（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０５に移行する。

ステップＳ１０５は氷融解ステップである。ＣＰＵ６０は、ヒータ３１に「急加熱」の通電を行い、製氷皿２０を加熱する（ステップＳ１０５）。したがって、サーミスタ２５の測定誤差などにより、ステップＳ１０４からステップＳ１０５に移行するのが遅れ、製氷セル２１の内面に氷が付着しているようなことがあったとしても、その氷はこの段階で融解する。そのため、均質な透明氷を得る妨げとなる残留氷を生じることなく処理を、ステップＳ１０６に移行させることができる。

ＣＰＵ６０は、ステップＳ１０５の処理では、圧縮機５１が運転中か停止中かにかかわらずヒータ３１に「急加熱」の通電を行う。これにより、氷の融解を一気に進めることができる。ＣＰＵ６０は、温度センサ５４からの出力信号に基づき、サーミスタ２５の測定温度が「通常加熱」に遷移するための所定温度に降下したことを判別すると、処理をステップＳ１０６に移行させる。

ステップＳ１０６は凍結進行ステップである。ＣＰＵ６０は、温度センサ５４からの出力信号に基づき、サーミスタ２５の測定温度が所定温度に降下するまで、ヒータ３１に「通常加熱」の通電を行う（ステップＳ１０６、ステップＳ１０７でＹＥＳ）。

ＣＰＵ６０は、ステップＳ１０６の処理の途中で、圧縮機５１が停止期間に入ったときは、ヒータ３１への通電を中止し、電力の無駄な消費を避ける。ただし、ヒータ３１への通電を中止したことにより、圧縮機５１の運転を再開した時、製氷皿２０の内面に凍結が発生している可能性がある。そこで、圧縮機５１の運転を再開した後、一定時間だけヒータ３１に「急加熱」の通電を行い、製氷皿２０の内面に凍結が発生していたらそれを融解する。これにより、ヒータ３１への通電が断続するにもかかわらず、透明氷の生成を連続的に行うことができる。

ステップＳ１０７では、ＣＰＵ６０は、サーミスタ２５の測定温度がヒータ３１を停止し製氷完了を指示する所定温度（例えばマイナス１１℃）まで降下したかどうかを判別する。所定温度、まで降下したと判別すると（ステップＳ１０７でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０８に移行する。

ＣＰＵ６０は、ステップＳ１０８でヒータ３１への通電を停止する。その後、サーミスタ２５の測定温度が離氷のための所定温度（例えばマイナス１２℃）まで降下したかどうかを判別する（ステップＳ１０９）。所定温度まで降下したと判別すると（ステップＳ１０９でＹＥＳ）、処理は、離氷のためのステップＳ１１０に移行する。所定温度まで降下したと判別されない（ステップＳ０９でＮＯ）間は、ステップＳ１０９の処理が繰返される。

ステップＳ１１０では、ＣＰＵ６０は離氷装置２４に離氷の指示信号を出力する。離氷装置２４は、指示信号に基づきモータを駆動し製氷皿２０の反転動作を行わせる。離氷装置２４が支持軸２２まわりに製氷皿２０を回転させて行くと、上下反転が完了する少し手前の段階で、突起４８が製氷皿ケーシング１２に形成された図示しないストッパに当たる。離氷装置２４はこれ以後も所定角度だけ製氷皿２０を回転させ続けるので、製氷皿２０はねじられて変形する。前述の通り、風防板４５とカバー３４の間には、製氷皿２０がねじられても相互接触を生じないだけの隙間４７が設けられているので、カバー３４の縁と風防板４５がこすれ合ってきしみ音を立てたり、摩耗させ合ったりすることはない。

製氷皿２０がねじられると、製氷セル２１の中の氷は押し出され、製氷室４内に置かれた図示しない氷容器に落下する。離氷後、離氷装置２４はモータを駆動して製氷皿２０を逆方向に回転させ、製氷皿２０を元の向きに戻す。これにより、１サイクルの製氷処理は終了する。

ＣＰＵ６０は、氷量センサ５５からの出力信号に基づき、氷容器内の氷量がまだ十分でない（所定量に達していない）ことを判別すると、引き続き次サイクルの製氷処理（ステップＳ１０１以降の処理）を開始する。氷容器内に氷が十分存在することを氷量センサ５５の出力信号に基づき判別すると、製氷装置１０は製氷の休止期間に入る。

（ヒータ通電率の制御）
上述のように、ヒータ３１を用いて氷を凍結する方式を採用した場合、庫内温度が高めに変動し易い条件（例えば、ユーザが庫内に暖かいものをたくさん入れる、扉を頻繁に開閉するなど）である場合には、製氷に要する時間（以下、製氷時間という）が長くなる。本実施の形態では、ＣＰＵ６０は、このような条件下でも製氷時間が長くならないように、ヒータ３１の通電率を可変に変更する。

具体的には、ステップＳ１０３でヒータ３１に「予熱」の通電開始後に、まず、ステップＳ１０４において温度センサ５４からの出力信号に基づき製氷皿２０の温度は未だ氷点下を指示しないと判定すると（ステップＳ１０４でＮＯ）、ＣＰＵ６０は、経過時間が、通常既定時間（例えば、６時間）以上を指すか否かを判別する（ステップＳ１２０）。

ここで、通常既定時間は、庫内温度が高めに変動しない条件、すなわち標準的条件で給水から製氷完了までの所要時間を指す。

通常既定時間以上は指さないと判別すると（ステップＳ１２０でＮＯ）、ステップＳ１０４の処理に戻るが、通常既定時間以上を指すと判別すると（ステップＳ１２０でＹＥＳ）、続いて、最大既定時間（例えば、１０時間（標準条件で、１日に少なくとも２回の製氷を可能とするような時間）以上を指すか否かを判別する（ステップＳ１２１）。なお、ここでは通常既定時間には、霜取り動作時の時間は含めないこととするが、含めるようにしてもよい。また、最大既定時間は、１０時間を例示したが、好ましくは通常既定時間に基づき決定される。

最大既定時間以上を指すと判別すると（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０８に移行する。一方、最大既定時間以上を指さないと判別すると（ステップＳ１２１でＮＯ）、経過時間に比例してヒータ３１の通電率を減少させ（ステップＳ１２２）、ステップＳ１０４の処理に以降する。

また、ステップＳ１２３でヒータ３１に「通常加熱」の通電開始後に、まず、ステップＳ１０７において温度センサ５４からの出力信号に基づき製氷皿２０の温度が製氷完了の所定温度まで降下していないと判別すると（ステップＳ１０７でＮＯ）、ＣＰＵ６０は、経過時間が通常既定時間以上を指すか否かを判別し（ステップＳ１２３）、通常既定時間以上は指さないと判別すると（ステップＳ１２３でＮＯ）、ステップＳ１０７の処理に戻るが、通常既定時間以上を指すと判別すると（ステップＳ１２３でＹＥＳ）、続いて、最大既定時間以上を指すか否かを判別する（ステップＳ１２４）。

最大既定時間以上を指すと判別すると（ステップＳ１２４でＹＥＳ）、処理はステップＳ１０８に移行する。一方、最大既定時間以上を指さないと判別すると（ステップＳ１２４でＮＯ）、経過時間に比例してヒータ３１の通電率を下げて（ステップＳ１２５）、ステップＳ１０７の処理に以降する。

ここで、ステップＳ１２２と１２５の通電率の可変制御について説明する。
透明製氷のための既定時間として上述のように「通常既定時間：６時間」と「最大既定時間：１０時間」を設定し、製氷のための経過時間が、これら既定時間以上になったらヒータ３１の通電率を元の通電率から減少させるように制御する。「通常加熱」ステップにおける通電率の可変制御について説明する。

まず、「通常加熱」ステップにおいて、通常既定時間を超えると最大既定時間となるまで期間は１時間経過する毎に通電率を所定値だけ減少させる。ここで、元の通電率はステップＳ１０６の「通常加熱」ステップにおける通電率を指し、これを１００％と想定する。

経過時間が通常既定時間を超えて６時間〜７時間であれば通電率を元の通電率から５％だけ減少させ、７時間〜８時間であれば通電率を元の通電率から１５％減少させ、８時間〜９時間であれば同様に通電率を２０％減少させ、９時間〜最大既定時間（１０時間）であれば同様に通電率を２５％減少させる。その後、経過時間が最大既定時間を超える場合は、ステップＳ１０８で、通電率は０％（通電停止）となりヒータ３１は停止する。また、ステップＳ１０３の「予熱」ステップにおいても、同様にして、経過時間に従って通電率を可変に制御する（ステップＳ１２３〜Ｓ１２５）。このような経過時間に対応した通電率のデータは、記憶部６１の不揮発性領域に格納されており、ＣＰＵ６０により参照される。

図１０のグラフを参照して、上述の通電率が可変に変更される状態を説明する。グラフは横軸に給水からの経過時間がとられ、縦軸にはヒータ３１の通電率が示される。図１０の（Ａ）に示すように、本実施の形態では、ＣＰＵ６０は、「通常加熱」ステップに遷移してから「通常既定時間」の期間において、すなわちステップＳ１０７とステップＳ１２３の処理が繰返される期間において通電率を可変に変更することも可能である。図１０の（Ａ）に示すように、ＣＰＵ６０は、経過時間に従う通電率の低減を、ステップＳ１０７でサーミスタ２５の測定温度が所定温度未満を指すと判別されるまで継続し、判別後は、ステップＳ１０８〜１１０の離氷のための動作Ｔ１を行う。図１０の（Ａ）では、サーミスタ２５の測定温度の低下に従ってヒータ３１への通電率を段階的に減じるように制御する。

しかしながら、庫内温度が高めに変動し易い条件下では、図１０の（Ａ）のように可変制御する過程で経過時間が通常既定時間を超える場合もある。すなわち１時間単位で通電率を減少させる制御を継続したとすれば（図１０の（Ｂ）の破線を参照）、動作Ｔ１までの経過時間は、標準的条件における図１０の（Ａ）に比較し期間Ｗ１だけ長くなってしまう。

そこで、本実施の形態では、期間Ｗ１を短縮するために、ヒータ３１の通電率の時間当たりの減少幅（割合）を一定ではなく、図１０の（Ｂ）の期間Ｗ１の実線に示すように経過時間に従って変更し、単位時間あたりの減少幅を、破線のそれよりも大きくする。これにより、期間Ｗ１は、図１０の（Ｃ）に示すように短縮でき、製氷時間の改善が可能となる。

なお、庫内温度が高めに変動し易い条件下では、通電率の時間当たりの減少幅（割合）を図１０の（Ｃ）のように可変にしたとしても製氷時間の短縮が不可能な場合もある（図１０の（Ｄ）参照）。例えば、扉の閉め忘れで長時間開いたままの場合には、サーミスタ２５の測定温度は最長既定時間に達した時点でも高く、離氷のための所定温度を指示しない状態で動作Ｔ１が実行されることになる。このような事態を回避することができるように、図９のフローチャートに従って、通電率をさらに細かに可変制御する。

（通電率の時間当たりの減少幅の可変制御）
図９には、通電率をサーミスタ２５の測定温度および経過時間に従って可変に変更するフローチャートである。図９のフローチャートに従う処理により、「予熱ステップ」、「急加熱ステップ」および「通常加熱ステップ」のそれぞれで、通電率を減少させるような可変制御が行われる。図９では、図１１のタイミングＴＭ１〜ＴＭ６において通電率が変更される。

図１１のグラフの横軸は給水からの経過時間を指し、縦軸は通電率を指す。給水した後は、基本的には「予熱」ステップ→「急加熱」ステップ→「通常加熱」ステップ→離氷動作と順に遷移する。「通常加熱」ステップは、複数のステップを含む。

各ステップから次位のステップへの遷移は、サーミスタ２５の測定温度に基づき実行される。ここでは、製氷時間が長くなりすぎることを防止するために、各ステップにはステップ既定時間を割当て、各ステップにおける通電率の変更は、割当られた既定時間を超えると実施される。なお、各ステップに割当てられる既定時間は、当該ステップの開始から次位のステップに遷移するまで標準時間を指し、例えば３０分〜６０分の長さを指す。ここでは、タイマ６３の時間データを用いて計時される。

なお、図９の処理のために、記憶部６１の不揮発性記憶領域には、各ステップに対応して次位のステップに遷移するための所定温度、および既定時間のデータが予め格納される。これらデータは、冷凍冷蔵庫１の機種に応じて実験などにより取得されると想定する。

具体的な手順を、図９を参照して説明する。まず、給水後において、ＣＰＵ６０はタイミングＴＭｉ（ＴＭｉは、図１１のタイミングＴＭ１〜Ｍ６のいずれかを指す）でサーミスタ２５の測定温度が現ステップに対応する所定温度を指示すると判定すると、次位のステップに遷移する（ステップ２０１）。なお、図１１では、各ステップにおいて、サーミスタ２５の測定温度は既定時間内で次位のステップに遷移するための所定温度を指示する場合を示している。

ステップＳ２０１でステップに遷移すると、サーミスタ２５の測定温度が次位のステップＭｉに遷移するための所定温度を指示するか否かを判別する（ステップ２０２）。所定温度を指示しないと判別すると（ステップＳ２０２でＮＯ）、ステップＳ２０１で遷移してから当該ステップに割当てされた既定時間だけ経ったか否かを判別する（ステップＳ２０３）。経過したと判別しない間は（ステップＳ２０３でＮＯ）、処理はステップＳ２０２に戻るが、経過したと判別されると（ステップＳ２０３でＹＥＳ）、通電率が減少させる（ステップＳ２０４）。その後、処理はステップＳ２０２に移行する。

ステップＳ２０４でが、後述の図１２の（Ｂ）の破線で示すように、既定時間からの経過時間の長さに従って減少させる。たとえば、一定時間毎に一定割合だけ減少させる。

一方、サーミスタ２５の測定温度が次位のステップに遷移するための所定温度を指示すると判別すると（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、当該ステップにおける処理は終了する。

このように、サーミスタ２５の測定温度が、各ステップに割当てられた既定時間を超えても次位のステップに遷移するための所定温度にまで低下しない場合には、既定時間からの経過時間の長さに従って減少させて、製氷皿２０の温度低下を促す。これにより、次位のステップへの遷移を速やかに進めることができる。その結果、庫内温度が高めに変動し易い条件下であっても、図１０の（Ｄ）の場合よりも製氷時間を短くすることができる。

図１２には、図９の処理による、時間経過に従う通電率の変化がグラフで示される。図１２の（Ａ）には、標準的条件である場合（扉開閉が少ない、または庫内への負荷（温度が高い食品など）投入がない場合など）における通電率の変化が示される。この場合には、予熱ステップ→急加熱ステップ→通常加熱ステップと各ステップで既定時間内で所定温度に達し、順調に遷移させることができる。

図１２の（Ｂ）には、庫内温度が高めに変動し易い条件において、図９の処理により通電率を変化させた場合と、させない場合とが対応付けて示される。グラフの実線は、図９の処理を用いることなく予熱ステップ→急加熱ステップ→通常加熱ステップ（通常加熱ステップにおける各ステップ）において図１２の（Ａ）と同様に通電率を変化させた場合を指す。この実線のグラフからわかるように、製氷時間は、図１２の（Ａ）のそれよりも長くなる。

そこで、図９の処理により各ステップに既定時間を割当てて通電率を変化させた場合には、図１２の（Ｂ）の破線に示すように、各ステップで既定時間を超えると通電率を段階的に減少（ステップＳ２０４参照）させることで、温度低下が促されて、次位のステップへの遷移が促進される。この結果、製氷時間を短縮することができる。図１２の（Ｃ）には、図１２の（Ｂ）の破線に示す通電率の段階的な減少により製氷時間が短くなるように改善されていることがわかる。

（本実施の形態による効果）
本実施の形態によれば、製氷皿２０を下からヒータ３１で加熱しつつ凍結させることにより、製氷皿２０の内面に接する部位からでなく、製氷皿２０の内面から離れた部位から透明氷が成長する。凍結完了時には、外周部から空気が抜けていくため、気泡跡が残り表面に凹凸が出来るが、外周表面の凹凸部は速やかに液体に溶けてしまい、速やかに液体を冷却して透明氷の部分のみが後に残る。これにより、液体中に透明氷が浮かぶという景観を使用者に提供することが可能になる。

また、製氷皿２０を下からヒータ３１で加熱しつつ凍結させることにより、外周部から抜けた気泡の跡で表面には凹凸が生じているが、大部分を占める芯の部分は透明な氷を得ることができる。また、上述したように通電率を可変に制御することで電力の無駄を防ぎ、製氷工程を最適化しつつ、均質な透明氷を得ることができる。また、冷凍冷蔵庫の使用状況により製氷時間が長くなりすぎることを防ぎつつ、均質な透明氷を得ることができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 冷凍冷蔵庫、１０ 製氷装置、２０ 製氷皿、２４ 離氷装置、２５ サーミスタ、３１ ヒータ、５０ 制御部、５１ 圧縮機、５３ 給水装置、５４ 温度センサ、６０ ＣＰＵ、６１ 記憶部、６３ タイマ、Ｔ１ 動作。

Claims (11)

1. 給水される水を貯留し、貯留する水を冷凍サイクルより供給される冷気を受ける製氷するための製氷皿と、
   前記製氷皿の温度を測定する温度センサと、
   前記製氷皿を加熱するヒータと、
   前記温度センサによる測定温度に基づき前記ヒータの通電を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、
   給水後に前記ヒータに通電を開始し、給水後からの経過時間が、製氷のための通常既定時間を指示するときに前記温度センサの測定温度が、製氷のための所定温度を指示しないと判定すると、以降は時間の経過に従って前記ヒータの通電率を下げるように制御する手段を含む、製氷装置。
2. 前記通常既定時間は、給水後から製氷完了するまでの標準時間を指す、請求項１に記載の製氷装置。
3. 前記製氷のための所定温度は、製氷完了を指す温度である、請求項１または２に記載の製氷装置。
4. 前記制御部は、給水後から製氷完了までの期間において、前記ヒータの通電量を切替えることにより、「予熱」ステップと、「急加熱」ステップと、「通常加熱」ステップの３段階に順次にステップを遷移させるように制御する構成であり、
   前記「通常加熱」ステップは、前記「予熱」ステップに比べ発熱量が大きく、
   前記「急加熱」ステップは前記「通常加熱」ステップに比べ発熱量が大きい、請求項１から３のいずれかに記載の製氷装置。
5. 前記制御部は、前記温度センサの測定温度に基づき、前記ステップを遷移させるように制御する、請求項４に記載の製氷装置。
6. 「予熱」ステップ、「急加熱」ステップおよび「通常加熱」ステップの各ステップごとに、ステップ既定時間および次位のステップへの遷移を判定するための判定温度が予め割当てられ、
   前記制御部は、前記各ステップにおいて、
   当該ステップにおける加熱開始から経過した時間が、割当てられた前記ステップ既定時間を指示するときに、前記温度センサの測定温度が割当てられた前記判定温度を指示しないと判別すると、以降は時間の経過に従い通電率を下げるように制御する、請求項４または５に記載の製氷装置。
7. 「通常加熱」ステップは、複数のステップを含み、
   前記制御部は、
   「通常加熱」ステップの前記複数のステップにおいて、順次に通電率を下げるように制御する、請求項４から６のいずれかに記載の製氷装置。
8. 前記制御部は、
   給水後に前記ヒータに通電を開始し、給水後からの経過時間が前記通常既定時間を指示するときに前記温度センサの測定温度が前記所定温度を指示しないと判定すると、以降は最大既定時間まで、時間の経過に従って前記ヒータの通電率を下げるように制御する、請求項１から７のいずれかに記載の製氷装置。
9. 前記制御部は、
   給水後からの経過時間が前記最大既定時間を指示するときに、前記温度センサの測定温度が前記所定温度を指示しないと判定すると、前記ヒータの通電を停止する、請求項８に記載の製氷装置。
10. 前記最大既定時間は、前記通常既定時間に基づく時間を指す、請求項８または９に記載の製氷装置。
11. 給水される水を貯留し、貯留する水を冷凍サイクルより供給される冷気を受ける製氷するための製氷皿と、
    前記製氷皿の温度を測定する温度センサと、
    前記製氷皿を加熱するヒータと、を備える製氷装置の制御方法であって、
    給水後に前記ヒータに通電を開始するステップと、
    給水後からの経過時間が、製氷のための通常既定時間を指示するときに前記温度センサの測定温度が、製氷のための所定温度を指示しないと判定すると、以降は時間の経過に従って前記ヒータの通電率を下げるように制御するステップとを含む、製氷装置の制御方法。

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