JP5695592B2 - 製氷機 - Google Patents

Description

本発明は、キューブ状あるいは板状の氷を生成する製氷機に関し、なかでも氷を生成する過程における冷凍装置および製氷構造の運転状態を制御する制御方法に改良を加えたものである。

製氷機が設置される室内の温度（室温）にかかわらず所望の形状の氷を得るために、室温に応じて製氷完了温度を変動させることが、例えば特許文献１に公知である。そこでの製氷機は、下向きに開口する一群のセル（製氷小室）を有する製氷ケース（冷却器）と、各セルへ向かって製氷用水を噴出供給する給水部と、氷の下面中央に形成される窪み（穴）の径を４段階（１５φ、１０φ、５φ、１φ）に設定する設定手段とを備えている。この窪みの設定値と室温とに基づいて、製氷完了温度が設定されている。具体的には、窪みの直径値が大きく室温が高いほど、製氷完了温度は高い値に設定される。

本発明では、室温と製氷用水の温度（給水温）とに応じて製氷完了温度を変動させるが、これに関連して、室温および給水温に応じて製氷時間（製氷工程の開始から完了までの時間）を変動させることが、特許文献２に公知である。そこでは、窪みの設定値と室温と給水温とに基づいて、製氷時間が設定されている。具体的には、窪みの直径値が小さく室温および給水温が高いほど、製氷時間は長めに設定される。

特開昭５８−２１０４７０号公報 特開昭５８−２１０４７１号公報

製氷機で使用される製氷用水は、製氷機が設置される建物の外の水道管と、建物内の水道管とを順に通って、製氷機内へ引き込まれる。製氷機内の氷が満量であるなどの理由で製氷工程が長時間行われなかった場合、建物内の水道管に滞留する水の温度は、建物内の気温近くまで上昇あるいは下降する。これにより、建物外と建物内の水温に差が生じる。特に夏季や冬季は、冷暖房の使用によって建物の内外の気温差が大きくなりやすく、従っ
て内外の水温差も大きくなりやすい。

給水温を検出し、これに基づき製氷完了温度を設定する製氷機において、建物外と建物内の水温差が大きい状態で製氷工程を開始すると、最初は建物内に滞留していた水が製氷用水として使用されるので、建物内の水の温度が給水温として検出され、これに基づき製氷完了温度が設定される。しかし、建物内の水はやがて使い切られ、その後は、製氷工程の開始時に建物外にあった水、すなわち建物外の気温に近い温度の水が、製氷機内へ引き込まれる。つまり、製氷完了温度の設定時に検出した給水温とは異なる温度の水が、製氷用水として使用されることになり、その結果、製氷ケース内に形成される氷の形状（例えば、窪みの形状）を設定するための設定手段を備える製氷機において、次のような不都合を生じることがある。

建物外よりも建物内の気温が高い場合（冬季など）は、建物内の水を使い切った後、それよりも低い温度の水が製氷用水として使用される。つまり、製氷工程の途中で給水温が低下する。これにより、製氷ケースの温度（ケース温度）の低下速度が速くなり、その結果、ケース温度が製氷完了温度に達するまでの時間、すなわち製氷時間が短くなる。ここで、上記設定手段における所望の氷の形状が比較的大きい（窪みが小さい）場合は、製氷時間が少し短くなっても、氷の形状が所望より少し小さく（窪みが大きく）なる程度でさほど問題は無いが、所望の氷の形状が最小（窪みが最大）もしくはそれに近い場合に製氷時間が短くなると、得られる氷が小さくなり過ぎるおそれがある。

建物外よりも建物内の気温が低い場合（夏季など）は、建物内の水を使い切った後、それよりも高い温度の水が製氷用水として使用される。つまり、製氷工程の途中で給水温が上昇する。これにより、ケース温度の低下速度が遅くなって、製氷時間が長くなる。ここで、上記設定手段における所望の氷の形状が比較的小さい（窪みが大きい）場合は、製氷時間が少し長くなっても、氷の形状が所望より少し大きく（窪みが小さく）なる程度でさほど問題は無いが、所望の氷の形状が最大（窪みが最小）もしくはそれに近い場合に製氷時間が長くなると、氷が成長し過ぎるおそれがある。

上記のように給水温の変化は氷の形状に影響するが、室温の変化によっても同様の問題が生じるおそれがある。すなわち、製氷完了温度を設定して製氷工程を開始してから、その途中で室温が低下すると、その低下前に比べて凝縮器における放熱効率が上昇する。また、放熱効率の上昇に伴って冷凍装置の冷却能力が上昇するため、ケース温度の低下速度が速くなり、従って製氷時間が短くなる。所望の氷の形状が最小もしくはそれに近い設定のときに製氷時間が短くなると、得られる氷が小さくなり過ぎるおそれがある。逆に、製氷工程の途中で室温が上昇すると、その上昇前に比べてケース温度の低下速度が遅くなるので製氷時間が長くなる。所望の氷の形状が最大もしくはそれに近い設定のときに製氷時間が長くなると、氷が成長し過ぎるおそれがある。

特許文献１では、窪みの設定が最大（１５φ）あるいは最小（１φ）の場合にも、室温が上昇するに従って製氷完了温度を上昇させて、室温にかかわらず所望の窪みを有する氷が得られるようにしている。しかし、この設定は、製氷工程の途中で室温が大きく変動した場合に対応できない。すなわち、窪みの設定が最大（１５φ）の場合に、製氷工程の途中で室温が低下すると、上記の理由から製氷時間が短くなるので、得られる氷が小さくなり過ぎる（窪みが１５φよりも大きくなり過ぎる）おそれがある。また、窪みの設定が最小（１φ）の場合に、製氷工程の途中で室温が上昇して製氷時間が長くなると、氷が成長し過ぎてセルからはみ出るおそれがある。また、最小（１φ）の窪みを有する氷が形成された後、すなわち氷がセルいっぱいに成長した後も製氷工程を続けると、電力を無駄に消費してしまう。

本発明の目的は、製氷完了温度の設定方法を改良することにより、製氷工程の途中で室温や給水温が変動した場合でも、得られる氷が小さくなり過ぎ、あるいは逆に氷が成長し過ぎるのを解消して、氷の形状を確実に適正範囲内にすることができる製氷機を提供することにある。

本発明に係る製氷機は、冷凍装置４および製氷構造と、これら両者の運転状態を制御する運転制御部５１と、運転制御部５１に制御データを渡す温度設定部５２およびケース温度検出部５３とを備えている。温度設定部５２は、製氷機が設置される室内の気温を検出する室温検出部６３の検出値と、給水管３２内の製氷用水の温度を検出する給水温検出部６４の検出値と、氷形状設定部６５で設定された氷形状設定値とに基づいて、製氷完了温度の暫定値を設定するように構成されている。温度設定部５２で設定した製氷完了温度の暫定値が、予め設定された上限温度と下限温度の範囲内にある条件下では、前記暫定値をそのまま製氷完了温度として製氷を行い、前記暫定値が上限温度を上回る条件下では、上限温度を製氷完了温度として製氷を行い、前記暫定値が下限温度を下回る条件下では、下限温度を製氷完了温度として製氷を行うことを特徴とする。

室温検出部６３および給水温検出部６４で検出される室温および給水温について、それぞれ基準値を設定する。室温検出部６３および給水温検出部６４の検出値がそれぞれの基準値と等しくかつ氷形状設定部６５において氷形状が最小に設定されている場合に温度設定部５２で設定される製氷完了温度の暫定値を、製氷完了温度の上限温度として設定する。室温検出部６３および給水温検出部６４の検出値がそれぞれの基準値と等しくかつ氷形状設定部６５において氷形状が最大に設定されている場合に温度設定部５２で設定される製氷完了温度の暫定値を、製氷完了温度の下限温度として設定する。

本発明では、室温および給水温と氷形状設定値とに基づいて製氷完了温度の暫定値を設定し、この暫定値が予め設定された上限温度と下限温度の範囲内にある条件下では、暫定値をそのまま製氷完了温度として製氷を行った。また、暫定値が上限温度を上回る条件下では、上限温度を製氷完了温度として製氷を行い、暫定値が下限温度を下回る条件下では、下限温度を製氷完了温度として製氷を行った。本発明において製氷完了温度の暫定値は、従来の製氷完了温度と同様に設定する。すなわち、室温や給水温が高いほど、ケース温度の低下速度が遅くなるため暫定値を高く設定する。さらに、氷形状設定値が示す氷の形状が小さいほど、製氷時間が短くて済むため暫定値を高く設定する。

上限温度を設定するのは、氷形状設定値が示す氷の形状が最小もしくはそれに近い場合に、室温や給水温の低下により生じる不都合を回避するためである。すなわち、製氷工程の途中で室温や給水温が低下すると、その低下前に比べてケース温度の低下速度が速くなるので製氷時間が短くなる。氷の形状が最小もしくはそれに近い設定のときに製氷時間が短くなると、得られる氷が小さくなり過ぎる。これは、製氷工程の開始時の室温と給水温が比較的高い場合であり、またこのような場合に、製氷完了温度の暫定値は最も高く設定される。つまり、得られる氷が小さくなり過ぎるおそれがある場合に、製氷完了温度の暫定値は特に高くなる。そこで本発明では、製氷完了温度に上限温度を設定し、暫定値が上限温度を上回る条件下では、暫定値よりも低い上限温度を製氷完了温度として製氷を行った。これによれば、上限温度が設定されていなかった従来よりも製氷完了温度を低くして、その分だけ製氷時間を長くして氷を成長させることができ、従って、氷が小さくなり過ぎるのを解消することができる。

下限温度を設定するのは、氷形状設定値が示す氷の形状が最大もしくはそれに近い場合に、室温や給水温の上昇により生じる不都合を回避するためである。すなわち、製氷工程の途中で室温や給水温が上昇すると、その上昇前に比べてケース温度の低下速度が遅くなるので製氷時間が長くなる。氷の形状が最大もしくはそれに近い設定のときに製氷時間が長くなると、氷が成長し過ぎる。これは、製氷工程の開始時の室温と給水温が比較的低い場合であり、またこのような場合に、製氷完了温度の暫定値は最も低く設定される。つまり、氷が成長し過ぎるおそれがある場合に、製氷完了温度の暫定値は特に低くなる。そこで本発明では、製氷完了温度に下限温度を設定し、暫定値が下限温度を下回る条件下では、暫定値よりも高い下限温度を製氷完了温度として製氷を行った。これによれば、下限温度が設定されていなかった従来よりも製氷完了温度を高くして、その分だけ製氷時間を短くすることができ、従って、氷が成長し過ぎるのを解消することができる。また、氷が成長し過ぎる前に製氷工程を終えることにより、電力の無駄な消費を解消できる。

以上のように、製氷完了温度に上限温度を設定すると、仮に製氷工程の途中で室温や給水温が低下しても、得られる氷が小さくなり過ぎることが無く、製氷完了温度に下限温度を設定すると、仮に製氷工程の途中で室温や給水温が上昇しても、氷が成長し過ぎることが無い。このように、本発明によれば、製氷工程の途中で室温や給水温が変動した場合でも、得られる氷が小さくなり過ぎ、あるいは逆に氷が成長し過ぎるのを解消して、氷の形状を確実に適正範囲内にすることができる。

室温検出部６３および給水温検出部６４の検出値がそれぞれの基準値と等しくかつ氷形状設定部６５が最小設定である場合に温度設定部５２で設定される製氷完了温度の暫定値（最高基準暫定値）を、製氷完了温度の上限温度として設定する。これによれば、ケース温度が少なくとも最高基準暫定値に達するまでは製氷工程を続けることができ、最小設定よりも小さく使用に適さない氷が得られるのをより確実に防止できる。すなわち、室温および給水温の検出値が基準値と等しい基準温度条件では、ケース温度が最高基準暫定値に達するまで製氷工程を行うことにより、最小設定の形状の氷を得ることができる。また、基準温度条件よりも低温の温度条件では、基準温度条件に比べてケース温度の低下速度が速くなるが、その分製氷完了温度の暫定値が最高基準暫定値よりも低く設定されて、当該暫定値がそのまま製氷完了温度となるので、当該製氷完了温度に達するまで製氷工程を行って、最小設定の形状の氷を得ることができる。基準温度条件よりも高温の温度条件では、基準温度条件に比べてケース温度の低下速度が遅くなり、その分製氷完了温度の暫定値が最高基準暫定値よりも高く設定されるが、当該暫定値よりも低い最高基準暫定値が製氷完了温度となるので、この製氷完了温度に達するまで製氷工程を行って、最小設定と同等もしくはそれより大きい氷を得ることができる。つまり、最高基準暫定値を製氷完了温度の上限温度とする本発明によれば、室温および給水温の高低にかかわらず、最小設定と同等もしくはそれより大きい氷を確実に得ることができる。

室温検出部６３および給水温検出部６４の検出値がそれぞれの基準値と等しくかつ氷形状設定部６５が最大設定である場合に温度設定部５２で設定される製氷完了温度の暫定値（最低基準暫定値）を、製氷完了温度の下限温度として設定する。これによれば、ケース温度が遅くとも最低基準暫定値に達した時点で製氷工程を終えることができ、氷が最大設定を超えて成長し過ぎるのをより確実に防止できる。すなわち、先の基準温度条件では、ケース温度が最高基準暫定値に達するまで製氷工程を行うことにより、最大設定の形状の氷を得ることができる。また、基準温度条件よりも高温の温度条件では、基準温度条件に比べてケース温度の低下速度が遅くなるが、その分製氷完了温度の暫定値が最低基準暫定値よりも高く設定されて、当該暫定値がそのまま製氷完了温度となるので、当該製氷完了温度に達した時点で製氷工程を終えて、最大設定の形状の氷を得ることができる。基準温度条件よりも低温の温度条件では、基準温度条件に比べてケース温度の低下速度が速くなり、その分製氷完了温度の暫定値が最高基準暫定値よりも低く設定されるが、当該暫定値よりも高い最低基準暫定値が製氷完了温度となるので、この製氷完了温度に達した時点で製氷工程を終えて、最大設定と同等もしくはそれより小さい氷を得ることができる。つまり、最低基準暫定値を製氷完了温度の下限温度とする本発明によれば、室温および給水温の高低にかかわらず、最大設定と同等もしくはそれより小さい氷を確実に得ることができる。

製氷完了温度テーブルの作成手順を示すフローチャートである。 本発明の実施例に係る製氷機の全体構成を示す図である。 実施例に係る製氷機の製氷構造の縦断正面図である。 実施例に係る製氷機の制御系を示すブロック図である。 製氷完了温度テーブルの一部を示す図である。 製氷完了温度テーブルの作成手順を示す図である。

（実施例） 本発明に係る製氷機の実施例を、図１から図６を用いて説明する。図２に示すように製氷機１は、断熱構造の製氷室２と、この製氷室２の下側に配置された機械室３とを備えている。製氷室２の上部には、冷凍装置４により冷却される製氷ケース５と、製氷ケース５へ製氷用水を供給する給水部６などの製氷構造が配置されており、製氷室２の下部が、製氷ケース５で作製された氷を貯える貯氷空間となっている。

冷凍装置４は、冷凍サイクルを構成する圧縮機８、凝縮器９、膨張弁１０、および蒸発器１１と、これらを接続して冷媒循環用の通路を形成する冷媒配管１２と、ホットガス循環用の通路を形成するホットガス管１３などで構成される。圧縮機８および凝縮器９は、凝縮器９用のファン１４とともに機械室３に配置されている。蒸発器１１は、製氷室２内において製氷ケース５に密着するように配置されている。ホットガス管１３は、凝縮器９および膨張弁１０を迂回して圧縮機８と蒸発器１１を直接繋いでおり、冷媒配管１２における圧縮機８と凝縮器９の間から分岐されて、膨張弁１０と蒸発器１１の間へ合流している。ホットガス管１３には、これを開閉するための電磁弁１５が配置されている。

製氷工程時には、圧縮機８から凝縮器９、膨張弁１０、および蒸発器１１を経由して圧縮機８へ戻る冷媒の流れが形成されて、液状の冷媒が蒸発器１１で蒸発することにより、蒸発器１１と接触する製氷ケース５が冷却される。離氷工程時には、ホットガス管１３の電磁弁１５が開操作されて、圧縮機８から蒸発器１１へ向かってホットガスが吐出されることにより、製氷ケース５が温められる。

図３に示すように製氷ケース５は、下向きに開口する一群のセル１９が縦横格子状に区画された四角皿状に形成されており、製氷室２の上端部に設けたユニットベース２０に固定されている。蒸発器１１は、蛇行状に形成したパイプで構成されて、製氷ケース５の上面に固定されている。これら製氷ケース５および蒸発器１１は、熱伝導性に優れた金属、例えば銅などで形成される。

給水部６は、製氷ケース５の下面側に対向配置された水皿２３と、水皿２３の下側に取り付けられた水タンク２４と、水タンク２４に取り付けられた水ポンプ２５とを備える。水皿２３は、下向きに開口する四角皿状に形成されており、その内部に水路枠２６を一体に備えている。水皿２３の上壁には、セル１９へ向かって製氷用水を噴出供給する多数のノズル２７と、各ノズル２７を挟んで配置される一対の戻し孔２８とが形成されている。ノズル２７は水路枠２６で区画された通水路２９に連通しており、この通水路２９の基端に水ポンプ２５が接続されている。戻し孔２８は水路枠２６の枠外部分に上下貫通状に形成されており、戻し孔２８を流下した水は水タンク２４で回収される。

給水部６への製氷用水の供給は給水管３２を介して行われる。給水管３２の上流端は、機械室３側に設けた引出口から製氷機１の外側へ引き出されて、製氷機１の外部の給水口３３（図２参照）に接続されている。給水管３２の下流端は水皿２３の上面に臨んでおり、そこには複数の下向きの散水口３４が一定間隔おきに設けられている。給水管３２の一個所には、給水管３２を開閉して水皿２３への水の供給を制御するための電磁弁３５が配置されている。

水皿２３の一方の外側面には傾動アーム３８が固定されており、この傾動アーム３８の上端部が水平軸３９を介してユニットベース２０に軸支されている。給水部６の全体は、水平軸３９のまわりにユニットベース２０に対して上下揺動自在に構成されており、水皿２３の上面が製氷ケース５の各セル１９に対向する上方の製氷姿勢と、水皿２３の揺動先端側が製氷ケース５から離れて水皿２３の上面が揺動先端側に向かって下り傾斜する下方の離氷姿勢とに姿勢切り換え可能に構成されている。給水部６の姿勢を切り換えるための駆動手段は、モータ４０（図４参照）とばね（図示せず）を駆動源として構成されている。水タンク２４の揺動先端壁と水皿２３との間には、戻し孔２８へ流れ込まなかった水を水タンク２４へ流し込むための隙間４１が確保されている。

水タンク２４の揺動先端側には、水タンク２４からの排水を行うための排水路４４が形成されており、図２に示すように給水部６の下方には、排水路４４からの排水を受け止める排水パン４５が配置されている。排水パン４５へ排出された水は、排水管４６を介して製氷機１の外部へ排出される。

製氷工程においては、冷凍装置４により製氷ケース５が冷却されるとともに給水部６が製氷姿勢となって、給水管３２の各散水口３４から水皿２３の上面へ向かって製氷用水が散水されて、戻し孔２８あるいは隙間４１を介して水タンク２４内へ流れ込む。水タンク２４内の製氷用水は、水ポンプ２５によって通水路２９へ送り込まれて、各ノズル２７からセル１９へ向かって噴出供給される。この製氷用水がセル１９内で凝固することにより、セル１９内にキューブ状の氷が形成される。セル１９内で凝固せずに水皿２３の上面へ落下した製氷用水は、戻し孔２８を介して水タンク２４へ戻る。製氷工程が完了すると、冷凍装置４による製氷ケース５の冷却と、給水管３２からの散水と、セル１９への製氷用水の噴出供給とを停止して、各セル１９から氷を分離する離氷工程へ移行する。

離氷工程においては、給水部６が離氷姿勢となって各セル１９の下面が開放されるとともに、圧縮機８から蒸発器１１へ向かってホットガスが吐出されて製氷ケース５が温められる。これにより、製氷ケース５と接触する面において氷が融解し、水皿２３へ向かって分離落下する。落下した氷は、水皿２３の上面に沿って滑り落ちて、水皿２３の揺動先端から製氷室２の下部の貯氷空間へ向かって落下する。このとき、給水管３２から水皿２３の上面へ除氷水が散水されて、ノズル２７や戻し孔２８に引っ掛かった氷が洗い流される。この除氷水は、戻し孔２８あるいは隙間４１を介して水タンク２４内へ流れ込み、水タンク２４内に残った余剰の製氷用水とともに、排水路４４から排水パン４５へ排出される。

図４に示すように、本実施例に係る製氷機１の制御系は、製氷工程および離氷工程を制御する運転制御部５１と、製氷室２内の貯氷量を検出する貯氷量検出部５０と、製氷ケース５の温度（ケース温度）を検出するケース温度検出部５３と、製氷完了温度を設定する温度設定部５２などで構成される。運転制御部５１は、貯氷量検出部５０で検出される貯氷量が一定以下に減少すると製氷工程を開始し、ケース温度検出部５３で検出されるケース温度が製氷完了温度まで低下すると、製氷工程を完了して離氷工程を開始する。製氷工程および離氷工程において運転制御部５１は、冷凍装置４を構成する圧縮機８、膨張弁１０、ファン１４、およびホットガス管１３の電磁弁１５と、給水部６の水ポンプ２５と、給水管３２の電磁弁３５と、給水部６の姿勢を切り換える駆動手段のモータ４０などを制御する。

運転制御部５１により製氷工程が開始されると、温度設定部５２によって製氷完了温度が設定される。温度設定部５２は、機種検出部６１、周波数検出部６２、室温検出部６３および給水温検出部６４による検出値と、氷形状設定部６５における氷形状設定値と、温度設定部５２内の記憶部６６に記憶されている製氷完了温度テーブルとを参照して、製氷完了温度を設定する。機種検出部６１は製氷機１の機種を検出し、周波数検出部６２は製氷機１の電源周波数を検出する。周波数検出部６２による電源周波数の検出は、例えば特公平７−３５９３９号公報に記載されている方法で行うことができる。

室温検出部６３は、製氷機１が設置される室内の気温を検出するものであって、例えば機械室３側に配置される。給水温検出部６４は、給水管３２内の製氷用水の温度を検出するものであって、電磁弁３５より１０ｃｍ程度上流側に配置されている。室温の検出値Ｔａおよび給水温の検出値Ｔｗは、それぞれについて設けられた下閾値Ｔ１・Ｔ３および上閾値Ｔ２・Ｔ４と比較されて、次の９通りの温度条件［Ａ］〜［Ｉ］のいずれかに属するか判定される。
［Ａ］ Ｔａ＜Ｔ１ ，Ｔｗ＜Ｔ３ （室温：低，給水温：低）
［Ｂ］ Ｔａ＜Ｔ１ ，Ｔ３≦Ｔｗ＜Ｔ４ （室温：低，給水温：中）
［Ｃ］ Ｔａ＜Ｔ１ ， Ｔ４≦Ｔｗ （室温：低，給水温：高）
［Ｄ］ Ｔ１≦Ｔａ＜Ｔ２，Ｔｗ＜Ｔ３ （室温：中，給水温：低）
［Ｅ］ Ｔ１≦Ｔａ＜Ｔ２，Ｔ３≦Ｔｗ＜Ｔ４ （室温：中，給水温：中）
［Ｆ］ Ｔ１≦Ｔａ＜Ｔ２， Ｔ４≦Ｔｗ （室温：中，給水温：高）
［Ｇ］ Ｔ２≦Ｔａ，Ｔｗ＜Ｔ３ （室温：高，給水温：低）
［Ｈ］ Ｔ２≦Ｔａ，Ｔ３≦Ｔｗ＜Ｔ４ （室温：高，給水温：中）
［Ｉ］ Ｔ２≦Ｔａ， Ｔ４≦Ｔｗ （室温：高，給水温：高）
Ｔａ：室温の検出値 Ｔ１：室温の下閾値 Ｔ２：室温の上閾値
Ｔｗ：給水温の検出値 Ｔ３：給水温の下閾値 Ｔ４：給水温の上閾値
本実施例では、Ｔ１＝１０℃、Ｔ２＝３０℃、Ｔ３＝９℃、Ｔ４＝１６℃に設定した。

氷形状設定部６５では、製氷ケース５のセル１９において氷の下面中央に形成される窪みの大きさを、ユーザーが「１」から「７」までの７段階の氷形状設定値で設定することができる。氷形状設定値が大きいほど、氷に形成される窪みも大きくなる。本実施例において、氷形状設定値「１」のときの窪みの上下深さは約２ｍｍ、氷形状設定値「４」のときは約７ｍｍ、氷形状設定値「７」のときは約１５ｍｍに設定されている。なお、セル１９の上下寸法は約３０ｍｍ、前後寸法および左右寸法は約２９ｍｍである。

記憶部６６に記憶されている製氷完了温度テーブルの一部を図５に示す。例えば、機種検出部６１で検出される製氷機１の機種が「Ｆ−１０１」、周波数検出部６２で検出される電源周波数が「５０Ｈｚ」、室温検出部６３で検出される室温が「１５℃」、給水温検出部６４で検出される給水温が「１２℃」、氷形状設定部６５における設定値が「５」であるとき、温度設定部５２は製氷完了温度テーブルを参照して、各部６１〜６５の検出値・設定値に該当する欄の温度、すなわち「−１４℃」を製氷完了温度に設定する。

次に、製氷完了温度テーブルの作成手順について、機種がＦ−１０１、電源周波数が５０Ｈｚの場合を例として、図１のフローチャート、および図６の製氷完了温度テーブルに基づき説明する。室温と給水温に関する閾値Ｔ１〜Ｔ４は先に設定してあるものとする。

（手順１） 室温の基準値である基準室温と、給水温の基準値である基準給水温とを決定し、基準室温および基準給水温が含まれる温度条件を基準温度条件に決定する（Ｓ１）。基準室温および基準給水温は、例えば年間平均値とすることができる。本実施例では、基準室温を２０℃、基準給水温を１５℃とし、これらが含まれる温度条件［Ｅ］を基準温度条件とした。

（手順２） １つの氷形状設定値を選択し、当該設定値および手順１で選択した基準温度条件における製氷完了温度の暫定値を設定する（Ｓ２）。ここでの氷形状設定値は「１」〜「７」の中から任意に選択できるが、本実施例では中間値である「４」を選択した。製氷完了温度の暫定値の設定方法も任意であるが、例えば、基準温度条件の下で実際に製氷工程を行い、窪みが氷形状設定値「４」に相当する大きさ（上下深さ約７ｍｍ）になった際のケース温度の実測値を、製氷完了温度の暫定値に設定することができる。本実施例では、温度条件［Ｅ］、氷形状設定値「４」における製氷完了温度の暫定値を−１５℃に設定した（図６（ａ））。

（手順３） 手順２で選択しなかった他の氷形状設定値および基準温度条件における製氷完了温度の暫定値を設定する（Ｓ３）。この設定は、手順２で設定した製氷完了温度の暫定値を基準として行う。本実施例では、氷形状設定値「４」に対応する製氷完了温度の暫定値−１５℃を基準として、氷形状設定値が「４」から１小さくなるに従って１℃ずつ低くなるように、１大きくなるに従って１℃ずつ高くなるように暫定値を設定した（図６（ｂ））。温度条件が同じであれば、製氷完了温度が高いほど、ケース温度が製氷完了温度に達するまでの時間、すなわち製氷時間は短くなり、この製氷時間が短くなるほど氷の窪みは大きくなる。そのため、氷形状設定値（所望の氷の窪み）が大きくなるほど製氷完了温度を高く設定する。

手順２と手順３を行うことにより、基準温度条件［Ｅ］における全ての暫定値を設定することができる（図６（ｂ））。基準温度条件［Ｅ］における各暫定値のことを、以下では基準暫定値という。例えば、氷形状設定値「２」における基準暫定値は−１７℃である。なお、上記の手順３を行うのに代えて、全ての基準暫定値を手順２と同様の実測による方法で設定してもよい。

（手順４） 手順２および手順３で設定した基準暫定値に基づき、他の温度条件における製氷完了温度の暫定値を設定する（Ｓ４）。詳しくは、基準温度条件に比べて室温あるいは給水温が高く、ケース温度の低下速度が遅くなる温度条件においては、暫定値を基準暫定値よりも高く設定する。逆に、基準温度条件に比べて室温あるいは給水温が低く、ケース温度の低下速度が速くなる温度条件においては、暫定値を基準暫定値よりも低く設定する。本実施例では、各温度条件における暫定値を次のように設定した（図６（ｃ））。
・温度条件［Ｂ］［Ｃ］［Ｄ］では、基準温度条件［Ｅ］と比べてケース温度の低下速度にあまり差が無いため、各氷形状設定値において暫定値を（基準暫定値±０℃）とした。
・温度条件［Ａ］では、基準温度条件［Ｅ］と比べてケース温度の低下速度が速くなるため、各氷形状設定値において暫定値を（基準暫定値−１℃）とした。
・温度条件［Ｆ］［Ｇ］では、基準温度条件［Ｅ］と比べてケース温度の低下速度が遅くなるため、各氷形状設定値において暫定値を（基準暫定値＋１℃）とした。
・温度条件［Ｈ］では、温度条件［Ｆ］［Ｇ］と比べてさらにケース温度の低下速度が遅くなるため、各氷形状設定値において暫定値を（基準暫定値＋２℃）とした。
・温度条件［Ｉ］では、温度条件［Ｈ］と比べてさらにケース温度の低下速度が遅くなるため、各氷形状設定値において暫定値を（基準暫定値＋３℃）とした。

（手順５） 製氷完了温度の上限温度および下限温度を設定する（Ｓ５）。両温度は任意の方法で設定できるが、本実施例では、氷形状設定値「７」（窪み最大）に対応する基準暫定値（最高基準暫定値）すなわち−１２℃を上限温度とし、氷形状設定値「１」（窪み最小）に対応する基準暫定値（最低基準暫定値）すなわち−１８℃を下限温度とした。

（手順６） 手順４までに設定した各暫定値を、手順５で設定した上限温度および下限温度と比較して、製氷完了温度を決定する（Ｓ６）。具体的には、暫定値が上限温度以下かつ下限温度以上である場合（Ｓ６１およびＳ６２でＹｅｓ）は暫定値をそのまま製氷完了温度とし（Ｓ６３）、暫定値が上限温度を上回る場合（Ｓ６１でＮｏ）は上限温度を製氷完了温度とし（Ｓ６４）、暫定値が下限温度を下回る場合（Ｓ６２でＮｏ）は下限温度を製氷完了温度とする（Ｓ６５）。図６（ｄ）のテーブルにおける網掛け部分では、暫定値が上限温度を上回るか下限温度を下回っているために、上限温度あるいは下限温度を製氷完了温度とした。その他の部分では、暫定値が上限温度以下かつ下限温度以上であるため、暫定値をそのまま製氷完了温度とした。

上限温度（−１２℃）を設定するのは、製氷工程の途中で室温あるいは給水温が下がって、ケース温度の低下速度が速くなった場合に、セル１９内に形成される氷が小さくなり過ぎるのを防ぐためである。具体例として、冬季（外気温５℃）に暖房を使用して、製氷機１が設置される建物内の気温が２５℃になっている状態で、氷形状設定値を「７」に設定して製氷工程を開始する状況を挙げて説明する。

製氷機１で使用される製氷用水は、建物外と建物内の水道管を順に通って、製氷機１の給水管３２内へ供給される。製氷室２内の氷が満量であるなどの理由で製氷が長時間行われなかった場合、建物内の水道管に滞留する水の温度は、建物内の気温（２５℃）近くまで上昇する。一方、建物外の水の温度は外気温と同じ５℃近くであるから、建物外と建物内の水温に差が生じる。この状態で製氷工程を開始すると、最初は建物内に滞留していた２５℃の水が製氷用水として使用されるが、建物内の水はやがて使い切られ、その後は、製氷工程の開始時に建物外にあった５℃の水が製氷用水として使用される。

このように、製氷工程の途中で給水温が低下すると、その低下前に比べてケース温度の低下速度が速くなるので、ケース温度が製氷完了温度に達するまでの時間、すなわち製氷時間が短くなる。ここで、氷形状設定値（所望の氷の窪み）が比較的小さく設定されていれば、製氷時間が少し短くなっても、窪みが所望より少し大きくなる程度でさほど問題は無いが、今回の例のように氷形状設定値が「７」に設定されている場合に製氷時間が短くなると、小さ過ぎて使用に適さない氷となる。

上記のような状況を解消するために、製氷完了温度に上限温度（−１２℃）を設定している。上記の例において、製氷工程の開始時の給水温は２５℃、室温も２５℃であるから温度条件は［Ｆ］に該当し、また氷形状設定値は「７」である。この場合の手順４における製氷完了温度の暫定値は−１１℃（図６（ｃ））であるが、手順６で製氷完了温度は−１２℃に下方修正されている（図６（ｄ））。このように、製氷完了温度を下方修正すると、その分だけ製氷時間を長くして氷を成長させることができる。従って、仮に製氷工程の途中で給水温が低下しても、得られる氷が小さくなり過ぎるおそれ、すなわち、氷形状設定値「７」に相当する大きさよりも極端に小さい氷が生成されるのを解消して、使用に適した大きさの氷を確実に得ることができる。

下限温度（−１８℃）を設定するのは、製氷完了温度の途中で室温あるいは給水温が上がって、ケース温度の低下速度が遅くなった場合に、氷が成長し過ぎてセル１９からはみ出るのを防ぐためである。具体例として、室温と給水温がともに５℃の条件で、氷形状設定値を「１」に設定して製氷工程を開始してから、暖房の使用により室温が大きく上昇した状況を挙げて説明する。

製氷工程の途中で室温が上昇すると、その上昇前に比べて凝縮器９における放熱効率が低下し、冷凍装置４の冷却能力が低下して、ケース温度の低下速度が遅くなるので、製氷時間が長くなる。ここで、氷形状設定値（所望の氷の窪み）が比較的大きく設定されていれば、製氷時間が少し長くなっても、窪みが所望より少し小さくなる程度でさほど問題は無いが、この例のように氷形状設定値が「１」に設定されている場合に製氷時間が長くなると、氷が成長し過ぎてセル１９からはみ出て、給水部６の水皿２３に貼り付くなどの不都合が生じるおそれがある。また、氷形状設定値「１」に相当する大きさの氷が形成された後、すなわち氷がセル１９いっぱいに成長した後も製氷工程を続けると、電力を無駄に消費してしまう。

上記のような状況を解消するために、製氷完了温度に下限温度（−１８℃）を設定している。上記の例において、製氷工程の開始時の室温と給水温はともに５℃であるから温度条件は［Ａ］に該当し、また氷形状設定値は「１」である。この場合の手順４における製氷完了温度の暫定値は−１９℃（図６（ｃ））であるが、手順６で製氷完了温度は−１８℃に上方修正されている（図６（ｄ））。このように、製氷完了温度を上方修正すると、その分だけ製氷時間を短くすることができる。従って、仮に製氷工程の途中で室温が上昇しても、氷が成長し過ぎてセル１９からはみ出るおそれを解消して、氷が水皿２３に貼り付くなどの不都合を確実に防止することができる。また、氷が成長し過ぎる前に製氷工程を終えることにより、電力の無駄な消費を解消できる。

上記の手順１〜６では、電源周波数が５０Ｈｚの場合について説明したが、電源周波数が６０Ｈｚの場合も、同じ手順で製氷完了温度テーブルを作成することができる。あるいは、５０Ｈｚの製氷完了温度テーブルの各製氷完了温度を１〜２℃程度低くしたものを、６０Ｈｚの製氷完了温度テーブルとすることができる。本実施例では、５０Ｈｚの製氷完了温度テーブルの各製氷完了温度を２℃低くしたものを、６０Ｈｚの製氷完了温度テーブルとした（図５参照）。

電源周波数が６０Ｈｚの場合は、電源周波数が５０Ｈｚの場合に比べて、圧縮機８の駆動源であるモータの回転速度が速くなって、冷凍装置４による冷却能力が高くなるので、ケース温度の低下速度が速くなる。そのため、５０Ｈｚと６０Ｈｚとで製氷完了温度を等しく設定していると、６０Ｈｚの場合の方が製氷時間が短くなって、得られる氷が小さくなる。そこで本実施例では、６０Ｈｚの場合の製氷完了温度を、５０Ｈｚの場合に比べて２℃低く設定した。これにより、得られる氷の形状（窪みの大きさ）を、両周波数でほぼ同一にすることができる。なお、本実施例では、両周波数における製氷完了温度の差を２℃としたが、この温度差は、冷凍装置４の冷却能力やセル１９の大きさなどを考慮して任意に決定することができる。

また、上記の実施例では、室温と給水温の検出値を９種類の温度条件に分類し、各温度条件ごとに製氷完了温度を設定したが、本発明はこれに限られない。例えば、室温と給水温と氷形状設定値とを変数とする特性式に従って、製氷完了温度の暫定値を算出することができる。その後は、先の手順５および手順６と同様に、上限温度および下限温度を設定し、これらと暫定値を比較して製氷完了温度を決定すればよい。

上記実施例ではセル型の製氷機１について説明したが、本発明に係る製氷機１はセル型に限られず、例えば略平板状の製氷ケースを有し、水を製氷ケース上で凍結させて板状の氷を形成する製氷機に本発明を適用することができる。また、氷形状設定部６５における氷形状設定値は窪みの大きさを設定するものに限られず、例えば板状の氷を形成する製氷機において氷の厚みを設定するものであってもよい。

４ 冷凍装置
５ 製氷ケース
６ 給水部
３２ 給水管
５１ 運転制御部
５２ 温度設定部
５３ ケース温度検出部
６３ 室温検出部
６４ 給水温検出部
６５ 氷形状設定部

Claims (1)

1. 冷凍装置（４）および製氷構造と、これら両者の運転状態を制御する運転制御部（５１）と、運転制御部（５１）に制御データを渡す温度設定部（５２）およびケース温度検出部（５３）とを備えており、
   温度設定部（５２）は、製氷機が設置される室内の気温を検出する室温検出部（６３）の検出値と、給水管（３２）内の製氷用水の温度を検出する給水温検出部（６４）の検出値と、氷形状設定部（６５）で設定された氷形状設定値とに基づいて、製氷完了温度の暫定値を設定するように構成されており、
   温度設定部（５２）で設定した製氷完了温度の暫定値が、予め設定された上限温度と下限温度の範囲内にある条件下では、前記暫定値をそのまま製氷完了温度として製氷を行い、
   前記暫定値が上限温度を上回る条件下では、上限温度を製氷完了温度として製氷を行い、
   前記暫定値が下限温度を下回る条件下では、下限温度を製氷完了温度として製氷を行うようになっており、
   室温検出部（６３）および給水温検出部（６４）で検出される室温および給水温について、それぞれ基準値が設定されており、
   室温検出部（６３）および給水温検出部（６４）の検出値がそれぞれの基準値と等しくかつ氷形状設定部（６５）において氷形状が最小に設定されている場合に温度設定部（５２）で設定される製氷完了温度の暫定値が、製氷完了温度の上限温度として設定されており、
   室温検出部（６３）および給水温検出部（６４）の検出値がそれぞれの基準値と等しくかつ氷形状設定部（６５）において氷形状が最大に設定されている場合に温度設定部（５２）で設定される製氷完了温度の暫定値が、製氷完了温度の下限温度として設定されていることを特徴とする製氷機。

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