(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、本発明の実施例について図面を用いて説明する。
<実施例1>
最初に、製氷装置3を内蔵する冷蔵庫1の構成と製氷処理に関連する各部の機能について解説する。
図1の冷蔵庫1は、冷蔵室1aのような冷蔵温度帯の貯蔵室と、製氷室1bのような冷凍温度帯の貯蔵室(自動製氷機を兼ねる)とを備え、冷蔵温度帯の貯蔵室には冷蔵室1aの他には野菜室があり、冷凍温度帯の貯蔵室には製氷室1bの他にも冷凍室がある。両温度帯の貯蔵室間は断熱仕切壁によって断熱的に区画されている。
【0010】
これらの貯蔵室は、圧縮機13とともに冷凍サイクル(ここでは詳細な説明を省略する)を構成する蒸発器11で生成された冷気が、庫内冷却ファン10によって冷気通路内に送られることで、それぞれ所定の温度帯に冷却される。
【0011】
各温度帯の貯蔵室の温度は、冷凍室温度センサ8や冷蔵室温度センサ9からの出力に基づいて、制御部15が冷凍サイクル、庫内冷却ファン10、冷蔵室ダンパ14(後述)等を制御して、各室が設定された温度になるように制御されている。
図1において冷凍室温度センサ8は製氷室1bの天井壁面に設けられている。
【0012】
冷蔵室1a内には給水タンク2を備え、製氷室1b内には給水タンク2から供給された水を受ける製氷皿3aを有する製氷装置3を備える。給水タンク2は氷を作るための水を溜めておくタンクである。
【0013】
製氷装置3に設けられたら製氷皿3aに給水タンク2の水が給水されると、製氷室1bに蒸発器11で冷却された冷気が供給されて、製氷皿3aの水が冷却されて凍る。
【0014】
製氷皿3aの水が凍ったと制御部15により判断されると、貯氷ケース4が製氷された氷で一杯になっていなければ、製氷皿3aを反転させてねじる離氷処理を実行するために、制御部15から製氷装置3の製氷皿3aを回転させる製氷モータ3c(後述)を駆動する信号が送られる。
【0015】
製氷皿3aから離氷した氷は、製氷皿3aの下に設けられた貯氷ケース4に落下して溜まる。製氷装置3の下部に設けられた貯氷ケース4は、製氷室1bの引出し扉とともに引出し可能である。
【0016】
給水タンク2の水は、給水タンク2内から伸びる給水パイプ5を通り、製氷皿3aの上方に開口する開口端部から製氷皿3aに供給される。給水パイプ5には、例えば給水ポンプ6の如き給水装置がその途中に設けられている。給水パイプ5は、その一端が給水タンク2内に開口する給水経路をなし、複数の部材から構成されてもよい。また、給水パイプ5の途中は庫内に配管されてもよいし、庫内と庫外、若しくは庫内の室と室とを隔てる壁の内部に配管してもよい。
【0017】
給水は、給水ポンプ6に対して駆動電流が通電されると、給水タンク2から給水ポンプ6が水を吸い出す。吸い出された水は給水パイプ5を通って製氷皿3aの上方に開口する開口端部から製氷皿3aに供給され、適切な量が供給されると給水ポンプ6に対する通電が停止して、製氷皿3aへの給水が終了する。
【0018】
図1に示すように、蒸発器11から冷蔵温度帯の貯蔵室に送られる冷気の通路上に設けられた冷蔵室ダンパ14は、この冷蔵室ダンパ14による冷気通路の開閉によって冷蔵温度帯の貯蔵室へ冷気が供給される。
【0019】
蒸発器11の下方には霜取りヒータ12が設けられている。蒸発器11に着霜があり、霜取りセンサ16からの出力によって除霜が必要と制御部15が判断すると、霜取りヒータ12に通電して冷凍サイクルを停止した除霜運転を実施し、蒸発器11に付着した霜は融解して取り除かれる。
【0020】
なお、
図1は、冷蔵室1aと製氷室1bとの間に野菜室等の貯蔵室が配置される例を示している。しかし、冷蔵温度帯の貯蔵室内に給水タンク2が、冷凍温度帯の貯蔵室内に製氷装置3が、それぞれ配設される構成であれば、
図1の構成に限られるものではない。また、冷蔵温度帯と冷凍温度帯にそれぞれ冷却される貯蔵室となるものであれば、
図1の構成に限られるものではなく、例えば、温度帯ごとに複数個の蒸発器を備える構成としても差し支えない。
【0021】
本実施例では自動製氷機には給水タンク2、製氷装置3、給水パイプ5、及び給水ポンプ6が含まれる。
【0022】
図2は給水タンク2と製氷装置3の周辺構造を示す図である。
図1と同じ構成については同じ符号を付した。本実施例の構成を説明する。
【0023】
給水ポンプ6は、給水モータ6a及びギヤ(図示せず)等を一体内蔵したものであり、給水タンク2からは独立している。給水モータ6aが駆動すると給水ポンプ6は給水タンク2内のタンク内パイプ5aから水を吸い上げ、給水パイプ5を通じて、製氷皿3aに水が供給される。
【0024】
製氷装置3には、貯氷ケース4内の氷が満杯(満氷)であるか非満氷であるかを検出するために、検氷レバー3bが設けられている。この検氷レバー3bは製氷装置3内に設けられる駆動モータ3cによって作動する。
貯氷ケース4内の氷が満杯であるか検出するために、この検氷レバー3bが貯氷ケース4内に降下して、その降下可能位置により貯氷ケース4内の氷が満杯かどうかを検出する。
【0025】
駆動モータ3cは更に、製氷皿3aで生成された氷を貯氷ケース4へと落下させる離氷処理の際に、製氷皿3aを回動させる駆動部である。
【0026】
図3は本実施例の制御ブロック図である。給水タンク2内の水を検出する水検出手段26と、製氷皿3aの近傍に設けられ製氷皿3a周辺の温度を検出する製氷室センサ27とからの信号が制御部15に入力される。水検出手段26の検出結果や製氷室センサ27の出力に基づき、制御部15は製氷装置3(製氷モータ3c)、給水ポンプ6(給水モータ6a)を制御する。
【0027】
水検出手段26は給水タンク2が空であるのか水が残っているのかを検出する。以下にその水検知処理の一例を説明する。
図4は、
図3の制御ブロック図をより詳細にしたものである。制御部15は、各ドライバを制御するマイコン22の他に、製氷装置3の製氷皿3aを駆動する製氷モータ3cを駆動させるための製氷モータドライバ23、給水モータ6aを正転・逆転可能に駆動するための給水モータドライバ24、給水モータ6a駆動時の電流を検出する電流検出回路25を有している。
【0028】
この実施例では、マイコン22からの信号を受けて給水ポンプ6を正回転及び逆回転で駆動する給水モータドライバ24と、給水ポンプ6の給水モータ6aに流れる電流を検出してマイコン22にフィードバックする電流検出回路25を備えたことを特徴の1つとしている。
【0029】
ここで給水タンク2内の水の有無と給水ポンプ6の電流値との関係について、
図5にて説明する。給水タンク2内に水が有る場合は、正転動作(給水)時に給水ポンプ6に係る電気的な負荷は大きくなる。従って、給水ポンプ6(給水モータ6a)に流れる電流は大きくなる。
【0030】
一方、水が無い場合は、給水ポンプ6が空回り状態となり電気的にはほぼ無負荷となり、流れる電流は小さくなる。さらに、前述の通り給水ポンプ6は、給水タンク2とは独立した構成・配置であるため、逆転動作した場合は給水パイプ5の中に残った水の汲み上げや移動なので、負荷としてはほとんどなく空回り状態と同じであり、電気的にはほぼ無負荷である。つまり、水が無い場合に正転動作した場合と同じになる。なお、給水モータ6a動作開始時は突入電流が流れ一時的に電流が大きくなる。
【0031】
この現象を踏まえ、給水タンク2内の水の有無を検出する。制御部15内のマイコン22が、給水モータドライバ24を制御して給水モータ6aを正転方向(給水方向)に所定時間動作させ、次に逆転方向にも所定時間動作させる。それぞれの回転の間、電流検出回路25により給水モータ6aに流れる電流(給水ポンプ電流)を検出する。
【0032】
前記の通り、逆転動作時の給水ポンプ電流の大きさは、水が無い場合の正転動作時の給水ポンプ電流の大きさと同じになることから、マイコン22は電流検出回路25により検出された各給水ポンプ電流の絶対値の差を計算し、この値が所定値以下ならば給水ポンプが空であるか空に近い状態であると判断する。以上が水検出手段26を用いた水検知処理の一例である。
【0033】
本発明の各実施例及び変形例における空水判定は、前記の水検知処理を用いて行ってもよいし、他の方法によって行ってもよい。
以上が製氷装置3を内蔵する冷蔵庫1の構成と製氷処理に関連する各部の機能についての解説である。
【0034】
次に本実施例における製氷処理の手順について解説する。
本実施例においては、想定される水温に応じて2つの製氷時間を用意している。一つは製氷時間として標準的な製氷時間T1であり、もう一つは高い水温を想定した製氷時間T2である。製氷時間T1は家庭で使用する水の通常の水温であれば十分に凍結する長さ(例えば110分)に、製氷時間T2は、例えば夏場の最も気温の高い時期等、水温が、家庭で使用する水として想定できる最も高い温度であっても、十分に凍結する長さ(例えば130分)に、それぞれ設定されている。つまり製氷時間T2は、製氷時間T1に更に必要な製氷時間を加算したものである。
【0035】
図6は、給水タンク2が空水の状態から水温C2の水が補充された場合の、給水タンク2内の水温の変化を示すグラフである。水温C1は製氷時間T1で十分に凍結する水温の上限であり、水温C2は前記した家庭で使用する水として想定できる最も高い温度である。給水タンク2は冷蔵室内に設置されているため、給水タンク2に冷蔵室内の気温以上の水温の水が補充されると水温は下がっていく。製氷開始時の水温が最も高いのは、水温C2の水が空の給水タンク2に補充された直後に製氷皿3aに給水された場合である。つまり、製氷処理の開始時の水温の上限は水温C2である。
【0036】
本実施例においては、製氷開始時の水温が水温C1を超えている可能性がある場合は、製氷時間T2によって製氷処理を行い、その可能性がない場合にのみ製氷時間T1によって製氷処理を行う。給水タンク2への水の補充後、最初の製氷処理における製氷開始時の水温は、前記の通り最高で水温C2である可能性があり、これは水温C1を超えているので、製氷時間T2が適用される。1回目の給水による製氷処理から所定回数(n回とする)は製氷時間T2によって製氷処理が行われ、その後は製氷時間T1によって製氷処理が行われる。
【0037】
前記の所定回数とは第1回目の製氷開始時の水温が水温C2である場合に、水温が水温C1以下となるまで製氷処理に適用する製氷時間T2の回数である。つまり、製氷開始時に水温が上限値である水温C2であっても、製氷時間T2によってn回製氷処理を行ったら、水温は少なくとも水温C1を下回る。従って、毎回の製氷処理において、製氷時間が不足するという事態は起こり得ないため、製氷不良の発生を防止することができる。
【0038】
本実施例ではnの値は実験やシミュレーション等によって予め設定されている。
図6のグラフに基づいてnの算定方法について説明する。水温C2の水が給水タンク2に補充されたと同時に製氷皿3aに給水されたとして、水温C2で1回目の製氷が開始され、前記の通り1回目は無条件に製氷時間T2が適用されるので、製氷時間T2が経過した時点で1回目の製氷処理が終了し、給水タンク2内は水温C3となっている。水温C3は製氷時間T1が適用できる上限の水温C1より低いため、2回目以降の製氷処理は製氷時間T1が適用される。従って、製氷時間T2の適用回数は1回であり、n=1である。
【0039】
図8は前記の製氷処理のフロー図である。当該製氷処理は制御部15によって制御される。
まず制御部15は貯氷ケース4の検氷判定を行う(ステップS101)。検氷判定の結果、貯氷ケース4が満杯であると判定された場合(ステップS101「満氷」)、制御部15は処理を中断し、所定の時間待機させる(ステップS109)。所定の時間が経過したら制御部15は処理をステップS101に戻し、検氷判定から処理を再開する。
【0040】
検氷判定の結果、貯氷ケース4が満杯でないと判定された場合(ステップS101「非満氷」)、制御部15は離氷処理を行い、製氷皿3aから貯氷ケース4に氷が落とされる(ステップS102)。
次に制御部15は給水タンク2の空水判定を行う(ステップS103)。空水判定の結果、給水タンク2が空であると判定された場合(ステップS103「空水」)、制御部15は処理を中断し、所定の時間待機させる(ステップS108)。所定の時間が経過したら制御部15は処理をステップS101に戻し、検氷判定から処理を再開する。
なお、ここで制御部15は処理をステップS101に戻すのではなく、ステップS103に戻して空水判定から処理を再開してもよい。
【0041】
空水判定の結果、給水タンク2が空でないと判定された場合(ステップS103「非空水」)、制御部15は給水処理を行い、製氷皿3aに給水される(ステップS104)。
次に、制御部15は、給水タンク2に最後(直近)に水を補充してからn回よりも多く給水処理が行われているか否かを判定する(ステップS105)。給水処理がn回よりも多い場合(ステップS105「Yes」)、制御部15は製氷時間T1を適用する(ステップS106)。給水処理がn回未満である場合(ステップS105「No」)、制御部15は製氷時間T2を適用する(ステップS107)。
【0042】
制御部15は、ステップS106においては製氷時間T1が、ステップS107においては製氷時間T2が経過した後、製氷皿の水が凍ったと判断する。そして、処理をステップS101に戻し、以降、同様の製氷処理が繰り返される。
なお、制御部15は、給水処理の回数を記憶しており給水処理が行われる度にその数値を1ずつ増やす。また、制御部15は、空水の判定後に初めて非空水の判定があった場合、水が補充されたことを検知し、給水処理の回数を0にリセットする。
また、本実施例では製氷時間T1とT2の切り替えを、給水タンク2に最後(直近)に水を補充してからの給水処理の回数に基づいて行っているが、給水タンク2に最後(直近)に水を補充してからの経過時間に基づいてこれを行ってもよい。
【0043】
<効果>
製氷不良の発生を防止するという観点からすれば、製氷時間T2を毎回適用すれば適う。しかし、前述の通り、多くの場合は給水タンクに水を補充して一定時間が経過し、水温は確実に製氷時間T1で十分凍結する温度以下に下がっているので、その場合にまで製氷時間T2を適用するのは余分な製氷時間が多くなり過ぎる。本実施例によれば、簡易な装置で以て、このような余分な製氷時間を相当程度抑え、効率的な製氷処理を実現することができる。
【0044】
特許文献1に係る製氷機によっては、凍結を検知することができるため、製氷時間の余分を一切なくすことができ、精度よく生産性を最大限に高めることができる。しかし、商業的にならばまだしも一般の家庭生活における用途において、そこまでの生産性は要求されない。従って高コストの装置を用いた割にそれに見合った利益は得られないものと考えられる。
本発明に係る製氷機は、低コストの装置で以て、十分な生産性を維持しつつ製氷不良の防止を実現することができる。
【0045】
<実施例1の変形例>
本変形例に係る冷蔵庫は給水タンク2が着脱されたことを検知する着脱センサ29が設置されている。
実施例1では、空水と判定されてから初めて非空水と判定された場合、直前の空水待機時間中に給水タンク2に水が補充されたものと判断している。そして、製氷皿3aの給水時に、水温が最も高い場合を想定するために、水温C2の水が可能な限り近い時刻に給水タンク2に補充されたと仮定している。つまり、
図6にある通り第1回目の給水時の直前に補充されたと仮定し、これによってその後の水温の変化を推定している。
【0046】
しかし、着脱センサ29が設置されている場合、前記の空水待機時間中に給水タンク2の着脱を検知した時刻に水が補充されたと判断することができる。従って、水が補充されてからの時間を考慮して給水時の水温の上限値を推定し、適用する製氷時間を修正してもよい。すなわち、
図7にあるように、水を補充してから給水までの時間T0を考慮して1回目の給水時の水温の上限値である水温C2’と、水温C2’の水が十分凍結する製氷時間T2’を算出し、製氷時間T2の代わりに製氷時間T2’を適用してもよい。
また、2回目以降の給水時も同様に最適な製氷時間を算出し、これによって製氷処理を行ってもよい。
【0047】
<効果>
本変形例は、実施例1より製氷開始時の水温の上限値を絞り込むことができるため、製氷時間の余分を更に取り除き、生産効率を上げることができる。
【0048】
<実施例2>
本実施例に係る製氷機は、水温を直接、または間接に測定する温度センサ28を有していること以外は実施例1に係る製氷機と同じ構成である。温度センサ28は製氷皿3aに設置されてもよいし、その周囲、例えば製氷装置3や製氷皿3aと対向する天井壁面に設置されてもよい。また、冷凍室センサ8を温度センサ28として用いてもよい。
更には、温度センサ28は、給水タンク2、給水ポンプ6a、または、これらの周囲など、給水時の水温を検知できる場所であればどこに設置されていてもよい。
【0049】
図9は本実施例に係る製氷処理のフロー図である。当該製氷処理は制御部15によって制御される。
まず制御部15は検氷判定を行う(ステップS201)。検氷判定の結果、貯氷ケース4が満杯であると判定された場合(ステップS201「満氷」)、制御部15は処理を中断し、所定の時間待機させる(ステップS210)。所定の時間が経過したら制御部15は処理をステップS201に戻し、検氷判定から処理を再開する。
【0050】
検氷判定の結果、貯氷ケース4が満杯でないと判定された場合(ステップS201「非満氷」)、制御部15は離氷処理を行い、製氷皿3aから貯氷ケース4に氷が落とされる(ステップS202)。
次に制御部15は空水判定を行う(ステップS203)。空水判定の結果、給水タンク2が空であると判定された場合(ステップS203「空水」)、制御部15は処理を中断し、所定の時間待機させる(ステップS209)。所定の時間が経過したら制御部15は処理をステップS201に戻し、検氷判定から処理を再開する。
なお、ここで制御部15は処理をステップS201に戻すのではなく、ステップS203に戻して空水判定から処理を再開してもよい。
【0051】
空水判定の結果、給水タンク2が空でないと判定された場合(ステップS203「非空水」)、制御部15は給水処理を行い、製氷皿3aに給水される(ステップS204)。
次に、制御部15は、温度センサ28からの信号に基づいて製氷皿3a上の水温を検知する(ステップS205)。制御部15は、ステップS205で検知した水温が水温C1以上か否かを判定する(ステップS206)。制御部15は、当該水温が水温C1以上であれば(ステップS206「Yes」)、製氷時間T2を適用し(ステップS208)、水温C1未満であれば(ステップS206「No」)、製氷時間T1を適用する(ステップS207)。
【0052】
制御部15は、ステップS207においては製氷時間T1が、ステップS208においては製氷時間T2が経過した後、製氷皿の水が凍ったと判断する。そして、処理をステップS201に戻し、以降、同様の製氷処理が繰り返される。
【0053】
<効果>
本実施例によれば、製氷開始時の水温が検知できるので、水温に応じた適切な製氷時間を適用することができるため、製氷不良を防止しつつ余分な製氷時間を相当程度抑えることができる。また、製氷開始時にのみ水温を検知できればよいので、特許文献1に係る製氷機のような大掛かりな温度センサは必要なく、簡易な温度センサによって前記の効果を実現することができる。
【0054】
<実施例2の変形例>
実施例2に係る製氷機では製氷開始時の水温が検知できるので、水温を検知した時点で当該水温の水が凍結するのに十分な製氷時間を算出し、製氷時間T1またはT2の代わりにこれを適用してもよい。
図10は本実施例に係る製氷処理のフロー図である。ステップS301からステップS305までは、実施例2のステップS201からステップS205(
図9)までと同様であるため、説明を省略し、ステップS306から説明する。
【0055】
制御部15は、ステップS305で検知した水温に基づいて製氷皿3a上の水が凍結するのに十分な製氷時間Tを算出する(ステップS306)。次に、制御部15は、製氷を開始し、製氷時間Tの経過後、製氷皿の水が凍ったと判断する(ステップS307)。そして、処理をステップS301に戻し、以降、同様の製氷処理が繰り返される。
【0056】
<効果>
本変形例によれば、製氷開始時の水温に応じた最適な製氷時間を適用することができるので、実施例2に比べて更に製氷時間の余分を除き、効率的な製氷処理が実現できる。
【0057】
なお、本発明は上記した各実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。
【0058】
例えば前述の実施例及び変形例においては、空水判定後に初めて非空水判定があった場合に、給水タンク2に水の補充があったと検知しているが、着脱センサ29が設置されている場合は更に、着脱が検知されたときに水の補充があっと検知するようにしてもよい。
また、制御部15等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。各機能を実現する制御プログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、SSD(Solid State Drive)等の記録装置、又はICカード、SDカード、DVD等の記録媒体に置くことができる。