JP5334892B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、食品を高品質に保存することができる冷蔵庫に関わる。

近年、食品のまとめ買い、食品の多様化、作り置き、食品ストックなどをする家庭は増加傾向にあり、家庭用冷蔵庫のニーズとして、大容量化が求められている。また一方では、食品のおいしさ、安全性、保存品質への消費者意識の高まりから、食品の保存状態に対する要求は増している。食品を高品質に保存する方法として、保存前に脱水処理を行う方法が知られている。食品中の水分をある程度除くことで、食品を冷凍する場合には、氷結晶による細胞の損傷を抑制することができ、食品を高品質に維持することができる。また、ドリップに相当する余分な水分を脱水することによって、冷凍時や冷蔵時におけるドリップの発生も抑えることができる。

従来、このような脱水処理が可能な乾燥手段を備えた貯蔵庫として、特許文献１が挙げられる。特許文献１は、凍結工程において食品と接する気体空間の圧力を凍結雰囲気変動させることにより、食品表面の水分の気化を促進し、食品の水分を減少させるものである。

特開２００９−３９０００号公報（要約）

しかし、特許文献１の構成では、食品を置くケース全体を密閉構造化して減圧するため、乾燥させる食品のみを置く専用室となる。よって、乾燥させたくない食品や、減圧に不向きな食品などを、一緒に保存することができなかった。このため、大容量化が望まれているにもかかわらず、他の食品を保存できないデッドスペースができてしまい、使い勝手が悪かった。

本発明は、上記に示すような問題を解決するためになされたものであり、減圧することなく食品の脱水処理を行い、冷蔵庫内に保存する食品を高品質に維持することが可能な冷蔵庫を得ることを目的とする。

本発明に係る冷蔵庫は、開閉可能な扉を有し、食品を冷凍保存可能な切替室と、食品の凍結温度以下の空気であって切替室内を冷却する低温空気を生成する冷却手段と、切替室に投入された食品に高周波を照射する高周波照射手段と、切替室に低温空気を送風する送風手段と、送風手段を駆動して切替室内の食品を冷凍する通常運転を行う制御装置とを備え、制御装置は、通常運転から切替室内の食品の脱水処理を行う脱水処理運転に切り替えられると、高周波照射手段を駆動すると共に、送風手段の回転数を通常運転時よりも上昇させるものである。

本発明によれば、食品に高周波を照射しながら送風を行うことにより、食品全体から均一に水分を奪って脱水することができ、食品を高品質に維持することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る切替室部分の側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の制御系統概略図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２に係る切替室部分の側断面図である。 本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の制御系統概略図である。 本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１、２に係る切替室部分の側断面図である（その１）。 本発明の実施の形態１、２に係る切替室部分の側断面図である（その２）。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の正面図である。
冷蔵庫本体１は、冷蔵室１００と、切替室２００と、製氷室３００と、冷凍室４００と、野菜室５００等を備えている。冷蔵室１００は、冷蔵庫本体１の最上部に配置されている。切替室２００は、冷蔵室１００の下方に配置され、冷凍温度帯（−１８℃）から冷蔵、野菜、チルド、ソフト冷凍（約−５、−７、−９℃）などの各温度帯に切り替え可能な部屋である。製氷室３００は、切替室２００と並列に配置されている。冷凍室４００は、切替室２００と製氷室３００の下方に配置されている。野菜室５００は、冷蔵庫本体１の最下部に配置されている。冷蔵室１００は開閉式の扉１０１により開閉され、切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００及び野菜室５００はそれぞれ引き出し式の扉２０１，３０１，４０１，５０１により開閉される。また、冷蔵室１００の正面の扉１０１表面には、各室の温度や設定を調節する操作スイッチと、各室の温度などを表示する液晶表示部などとから構成される操作パネル１ａが設けられている。なお、操作パネル１ａは冷蔵庫の中、例えば冷蔵室の側面に設置されていても構わない。また、各貯蔵室１００，２００，３００，４００，５００にはそれぞれ、各貯蔵室内の温度を検知する例えばサーミスタで構成された温度センサ１６（後述の図３、図４参照）が備えられている。

図２は、図１の冷蔵庫の側断面図である。
冷凍室４００には収納ケース４０２が設置されており食品を収納することができる。切替室２００にも収納ケース２０２が設置されており食品を収納することができる。野菜室５００にも同様に収納ケース５０２が設置されており、食品を収納することができる。なおケース数は１個でもよいが、冷蔵庫全体の容量からして整理性などが向上する場合には２個以上あっても構わない。

冷蔵庫本体１の背面上部には、制御装置２が配置されている。また、冷蔵庫本体１の背面下部に、冷却器３、圧縮機４及び送風ファン５が配置されている。冷却器３と圧縮機４等で構成される冷却手段の冷却器３により冷却された冷気（低温空気）は、風路６内に設けた送風ファン５により冷蔵室１００と、切替室２００と、製氷室３００と、冷凍室４００と、野菜室５００へと送風され、各貯蔵室を冷却する。各貯蔵室１００，２００，３００，４００，５００を冷却し終えた冷気は、冷却器３の元へ戻り再び冷却され、送風ファン５により各貯蔵室１００，２００，３００，４００，５００へ供給される。また、詳細図示していないが、冷蔵室１００には冷蔵室用帰還風路が連通しており、冷蔵室１００内を冷却し終えた冷気を冷蔵室用帰還風路から風路６を介して冷蔵室１００に戻す循環風路が形成されている。また、野菜室５００にも同様に、野菜室用帰還風路が連通しており、野菜室５００内を冷却し終えた冷気を冷蔵室用帰還風路から風路６を介して野菜室５００に戻す循環風路が形成されている。また、風路６内には、開閉可能なダンパ７（後述の図４参照）が設けられている。

制御装置２は、各貯蔵室に設置された温度センサ１６により各貯蔵室の温度を検知し、予め設定された温度になるように、風路６に設置されたダンパ７の開度や圧縮機４の出力および送風ファン５の送風量を調整する。

図３は、本発明の実施の形態１に係る切替室２００部分の側断面図である。図３において、図２と同一部分には同一符号を付す。
切替室２００の背面には、冷却器３からの冷気が切替室２００内部に吹き出される吹き出し口１０と、切替室２００内部を冷却後の冷気が戻される戻り口１１とが開口されている。吹き出し口１０と戻り口１１には、金属のパンチングメタルなどで構成される微小格子板（高周波漏洩防止板）１２が配置されている。送風ファン５から風路６を通って運ばれてきた冷気は、微小格子板１２を介して切替室２００に流入・流出される。

微小格子板１２は、後述の高周波給電装置１４に接続されたアンテナ１３より放射された高周波が圧縮機４や冷却器３などの装置が配置された背面や、他の貯蔵室に伝播するのを遮断するもので、複数の開口穴を有する金属のパンチングメタルなどで構成される。

切替室２００の下部には、高周波給電装置１４を収容した収納ボックス１５が配置されており、その収納ボックス１５上には、食品を置くことができる収納ケース２０２が配置されている。また、切替室２００内には、庫内の空気温度（以下、庫内温度という）を検出する温度センサ１６が配置されている。

高周波給電装置１４は、半導体素子やマグネトロンにより高周波を給電する装置であり、収納ボックス１５に収容されて切替室２００内に配置されている。高周波給電装置１４は食品の脱水処理を行うためのもので、食品中の水分に高周波エネルギーを与えることで食品の脱水処理を行うものである。高周波給電装置１４にアンプやアイソレータを装着することで、高周波出力を高めたり、反射波による装置の自己発熱を防止することも可能である。

高周波給電装置１４にて発生した高周波は、同軸ケーブルや導波管などの送電手段を介してアンテナ１３に送電され、アンテナ１３から切替室２００内部に放射される。アンテナ１３は、放射部の長さを波長の１／２に設定した金属製のダイポールアンテナにて構成する。放射面を収納ケース２０１に向けて設置することで、貯蔵された食品に対して高周波を放射することが可能となる。なお、アンテナ１３の形状例はあくまで一例であり、放射する出力や指向性、設置寸法により適宜選択して使用する。アンテナ１３は、モータや動力伝達装置により構成されたアンテナ用駆動装置１３ａ（後述の図４参照）に連結され、アンテナ用駆動装置１３ａの制御により、アンテナ１３から放射される高周波の放射方向を変化させることが可能となっている。この構成により、収納ケース２０１内に満遍なく高周波を放射させたり、一部分を狙って放射させたりすることが可能となっている。高周波給電装置１４と高周波給電装置１４からの高周波を放射するアンテナ１３により高周波照射手段が構成されている。

上記のような構成により、切替室２００内では、収納ケース２０１に置かれた食品に送風ファン５による風が送風されると共に、高周波給電装置１４にて発生した高周波が照射される。これにより、低温低湿の空気が送風ファン５により食品表面に送られ、食品表面から水分を奪う。また、食品中の水分は高周波エネルギーを吸収して分子運動が励起されているため食品表面に移動する。よって、送風と高周波照射を同時に行うことにより、結果的に食品全体から均一に水分を奪うことができ、食品の脱水処理を行うことができる。また、高周波により食品の水分にエネルギーを与えるが、低温空気の送風を行うことで、食品温度は変質する温度まで上昇することはない。高周波給電装置１４で発生する高周波としては、高周波を食品中の水分に効率的に吸収させる必要があり、例えば、９１５MHz付近や２４５０MHz付近が好適である。

また、水は、マイクロ損失係数が氷のそれよりも大きく、マイクロ波を吸収しやすい。そのため、高周波をマイクロ波とすると、切替室２００内に凍結温度以下の食品と凍結温度よりも高温の食品が貯蔵されている場合には、凍結温度よりも高温の食品のみが高周波を吸収する。よって、切替室２００内の雰囲気温度が食品の凍結温度以下である場合、あらかじめ保存されて凍結している食品には高周波が吸収されず、新規に投入された食品のみが高周波を吸収する。このため、他の食品に影響を与えることなく、脱水処理を行うことができる。

また、アンテナ１３の向きを調整するアンテナ用駆動装置１３ａの制御により、上述したように高周波を一部分に狙って放射することが可能であるため、脱水処理を行うエリアを選択可能にすることができる。よって、切替室２００内の雰囲気温度が凍結点以上の場合、または、凍結点以下であっても凍らない状態である過冷却状態の場合であっても、他の食品に影響を与えることなく脱水を行いたい食品だけを脱水することができる。エリア選択方法は、例えば、操作パネル１ａ上にエリア選択ボタンを設け、使用者により任意に選択可能とする。

また、切替室２００内には含水率検知装置１７が設けられ、収納ケース２０１に置かれた食品の含水率を検知することができる。これにより、食品が所望の含水率に到達することを検知することができ、脱水のしすぎなど、脱水により食品が劣化することを防ぐことができる。含水率検知装置１７には従来公知の装置を採用でき、例えば、近赤外線などによる非接触方式により含水率を検知する装置を採用する。非接触方式は、食品から発生する赤外線量を検出する赤外線検出手段により、予め設定された時間内における赤外線の変化量を算出し、その算出結果に基づいて食品の含水率を算出するものである。また、含水率検知装置１７として、収納ケース２０１の下部に重量センサを配置し、食品の重量の変化から含水率の変化を算出するようにしてもよい。

扉２０１の近傍には、扉２０１の開閉を検知する扉開閉検知スイッチ１８が設けられている。この扉開閉検知スイッチ１８は、例えばマイクロスイッチから構成され、高周波給電装置１４へ電源を供給する回路を導通／遮断するのに利用される。すなわち、扉２０１の閉状態にて扉開閉検知スイッチ１８が閉じられて電源供給回路が導通し、扉２０１の開状態にて扉開閉検知スイッチ１８が開かれて電源供給回路が遮断状態となる。これにより、扉２０１が開かれる瞬間、直ちに高周波給電装置１４への通電が解除され、切替室２００外への高周波漏洩が防止される。

切替室２００の開口部端面と扉２０１との当接部には、切替室２００の開口部端面の周囲全体に渡って導電性のパッキン（以下、導電パッキン１９という）が配置されている。なお、導電パッキン１９は切替室２００と扉２０１のいずれか一方に設けられていればよい。この導電パッキン１９は、切替室２００と扉２０１とを空間的にも電気的にも密閉する効果を有し、冷気の漏洩と高周波の漏洩の双方を防止する。

導電パッキン１９は、弾性ゴム部材に金属を練りこんだり、パッキン表面を金属で塗装することにより導電性が付与されたものである。なお、導電性が高いほうが、高周波漏洩の防止効果が高くなる。また、切替室２００の内面は高周波を反射し易くするため導電性を付与して構成する。このため、切替室２００の内面は、ステンレス、アルミ、鋼板などで構成するのが好ましい。樹脂の表面に対して金属蒸着などを実施することによって導電性を付与することもできる。

図４は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御系統概略図である。
制御装置２はマイクロコンピュータで構成され、ＣＰＵと、各種データを記憶するＲＡＭと、運転制御を行うためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（何れも図示せず）とを備えており、ＲＯＭ内のプログラムに従って冷蔵庫全体を制御する。

制御装置２には、各貯蔵室に設置された温度センサ１６、圧縮機４、送風ファン５、ダンパ７及び操作パネル１ａが接続されている。また、制御装置２には更に、高周波給電装置１４、高周波給電装置１４のアンテナ１３の向きを調整するアンテナ用駆動装置１３ａ、含水率検知装置１７及び扉開閉検知スイッチ１８が接続されている。

図５は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の運転制御の一例を示すフローチャートである。
操作パネル１ａ上に設けられた脱水処理ボタンがＯＮされると（Ｓ１０１）、制御装置２は含水率検知装置１７にて食品の含水率検知を行い、初期含水率Ｗ０を取得する（Ｓ１０２）。扉開閉検知スイッチ１８により扉２０１が開放されていないことを検知したら（Ｓ１０３のｎｏ）、制御装置２は、高周波給電装置１４の出力をＯＮにし、切替室２００内の食品に高周波照射を行う（Ｓ１０４）。それと同時に、制御装置２は送風ファン５の回転数Ｗを、通常運転時のｗ０よりも上昇させる（Ｓ１０５）。

そして、再び含水率検知を行い（Ｓ１０６）、含水率Ｗが目標含水率Ｗｘに到達したかを判断する（Ｓ１０７）。目標含水率Ｗｘに到達していなければ、ステップＳ１０３に戻って（Ｓ１０７のｎｏ）、脱水処理を継続する。目標含水率Ｗｘに到達したら（Ｓ１０７のｙｅｓ）、高周波給電装置１４の出力をＯＦＦにし（Ｓ１０８）、送風ファン５の回転数Ｗを、通常運転時のｗ０に戻して（Ｓ１０９）、脱水処理を終了する。脱水処理中に、扉２０１が開放された場合（Ｓ１０３のｙｅｓ）は、ただちに高周波給電装置１４の出力をＯＦＦにし（Ｓ１１０）、扉２０１が閉められたら、引き続き、脱水処理を行う。

脱水処理終了の判定は、含水率検知結果のみに限るものではなく、あらかじめ設定した所定時間の経過により判定してもよい。

以上説明したように本実施の形態１によれば、食品に高周波を照射しながら送風を行うことにより、食品全体から均一に水分を奪って効率的に脱水することができ、食品を高品質に維持することができる。

また、アンテナ１３の向きを調整するアンテナ用駆動装置１３ａを設け、アンテナ用駆動装置１３ａを制御してアンテナ１３から放射される高周波の放射方向を変更可能とした。これにより、収納ケース２０１内に満遍なく高周波を放射させたり、一部分を狙って放射させたりすることが可能である。

また、高周波を一部分に狙って放射させるようにし、その放射方向を操作パネル１ａ等により選択的に切り替え可能とすることで、切替室２００内に、含水率を低下させる食品を置くエリアを選択可能に設けることが可能である。よって、乾燥させたくない食品が一緒に切替室２００内に貯蔵されていても、その中で乾燥させたい食品を狙って脱水処理を行うことができ、使い勝手の良い冷蔵庫を得ることができる。また、乾燥させたくない食品も一緒に切替室２００内に保存することが可能なため、脱水処理用の専用室とする必要が無く、切替室２００内のスペースを効率的に使用することができる。

また、切替室２００に空気が流入するための流入口と流出するための流出口に、高周波漏洩防止板としての微小格子板１２を設けたので、アンテナ１３より放射された高周波が圧縮機４や冷却器３などの装置が配置された背面や、他の貯蔵室に伝播するのを遮断することができる。

また、扉開閉検知スイッチ１８により扉２０１が開放されたことを検知した場合には、高周波照射を停止させるようにしたので、切替室２００外へ高周波が漏洩することを防止できる。

また、切替室２００内に設けた含水率検知装置１７により食品の含水率をチェックし、所定の含水率に到達したとき高周波照射を停止するようにしたので、食品を所望の脱水状態まで脱水することができる。よって、食品の含水率を、食味に影響のない程度、数パーセント低下させることができ、高品質な食品保存が可能である。

実施の形態２．
図６は、本発明の実施の形態２に係る切替室２００部分の側断面図である。また、図７は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の制御系統概略図である。なお、図６及び図７において、図２及び図３に示した実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付す。
切替室２００内には、新たに投入された食品の位置を検知することができる位置検知手段２０が設けられている。位置検知手段２０は、冷気の影響を受けにくい切替室２００の天井面付近に設置される。位置検知手段２０は、例えば赤外線センサ等の表面温度測定装置であり、切替室２００内に収納した食品の表面温度を検出し、温度の変化から新たに投入された食品の位置を検知するものである。

図６において、切替室２００内に食品Ａが新たに投入されると、位置検知手段２０により食品Ａの位置を検知し、その位置に高周波を集中させるように、高周波の放射方向を変化させる。これにより、脱水処理を行うエリアを自動的に選択することができ、切替室２００内に保存されている他の食品に影響を与えることなく、新規投入品のみに脱水処理を行うことができる。

図８は、本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の運転制御の一例を示すフローチャートである。
操作パネル１ａ上に設けられた脱水処理ボタンがＯＮされると（Ｓ２０１）、制御装置２は位置検知手段２０にて食品の位置検知を行い（Ｓ２０２）、取得した位置情報に高周波が照射されるようにアンテナ用駆動装置１３ａを制御し、高周波の放射方向を調整する（Ｓ２０３）。扉開閉検知スイッチ１８により、扉２０１が開放されていないことを検知したら（Ｓ２０４のｎｏ）、高周波給電装置１４の出力をＯＮにし、高周波照射を行う（Ｓ２０５）とともに、時間積算を開始する。また同時に、送風ファン５の回転数Ｗを、通常運転時のｗ０よりも上昇させる（Ｓ２０６）。そして、所定時間が経過したか否かを判断し（Ｓ２０７）、所定時間が経過していなければ、ステップＳ２０４に戻って（Ｓ２０７のｎｏ）、脱水処理を継続する。所定の時間が経過していれば（Ｓ２０７のｙｅｓ）、制御装置２は高周波給電装置１４の出力をＯＦＦにし（Ｓ２０８）、送風ファン５の回転数Ｗを、通常運転時のｗ０に戻して（Ｓ２０９）、脱水処理を終了する。脱水処理中に、扉２０１が開放された場合（Ｓ２０４のｙｅｓ）は、ただちに高周波給電装置１４の出力をＯＦＦにし（Ｓ２１０）、扉が閉められたら、引き続き、脱水処理を行う。

以上説明したように本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の構成部分による同一の効果が得られるとともに、位置検知手段２０により新たに投入された食品の位置を検知し、その検知位置に向けて高周波照射を行うため、脱水処理を行うエリアを自動的に選択することができる。また、切替室２００内に保存されている他の食品に影響を与えることなく、新規投入品のみに脱水処理を行うことができる。

なお、以上の説明では、実施の形態１及び実施の形態２においてそれぞれ別の実施の形態として説明したが、実施の形態１及び実施の形態２の両方を実施できる冷蔵庫としてもよい。

また、上記実施の形態１又は実施の形態２の構成に、更に、図９に示すような冷気の流れ方向を可変にする電動のガイド板２１を設けてもよい。これにより、新規投入品に送風する冷気量を増やすことができ、より効率的に脱水処理が可能となる。

また、上記実施の形態１又は実施の形態２において、高周波は、超音波でもよい。超音波の場合は、超音波振動により水分の移動を促進するものであり、送風と組み合わせることで、効率的に脱水処理が可能となる。超音波を用いる場合、高周波漏洩防止のための微小格子板１２などの構造が不要となるため、簡単な構成にすることができる。

また、上記実施の形態１又は実施の形態２の構成に、更に、図１０に示すように、風路６内または吹き出し口１０に吸湿材２２を設けてもよい。これにより、切替室２００内に流入する冷気に含まれる水分を吸着することができ、より湿度の低い冷気を切替室２００内に送風することができる。

１ 冷蔵庫本体、１ａ 操作パネル、２ 制御装置、３ 冷却器、４ 圧縮機、５ 送風ファン、６ 風路、７ ダンパ、１０ 吹き出し口、１１ 戻り口、１２ 微小格子板、１３ アンテナ、１３ａ アンテナ用駆動装置、１４ 高周波給電装置、１５ 収納ボックス、１６ 温度センサ、１７ 含水率検知装置、１８ 扉開閉検知スイッチ、１９ 導電パッキン、２０ 位置検知手段、２１ ガイド板、２２ 吸湿材、１００ 冷蔵室、１０１ 扉、２００ 切替室、２０１ 扉、２０２ 収納ケース、３００ 製氷室、３０１ 扉、３０２ 収納ケース、４００ 冷凍室、４０１ 扉、４０２ 収納ケース、５００ 野菜室、５０１ 扉、５０２ 収納ケース。

Claims (6)

1. 開閉可能な扉を有し、食品を冷凍保存可能な切替室と、
   前記食品の凍結温度以下の空気であって前記切替室内を冷却する低温空気を生成する冷却手段と、
   前記切替室に投入された食品に高周波を照射する高周波照射手段と、
   前記切替室に前記低温空気を送風する送風手段と、
   前記送風手段を駆動して前記切替室内の食品を冷凍する通常運転を行う制御装置とを備え、
   前記制御装置は、前記通常運転から前記切替室内の食品の脱水処理を行う脱水処理運転に切り替えられると、前記高周波照射手段を駆動すると共に、前記送風手段の回転数を前記通常運転時よりも上昇させることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記高周波照射手段から放射される高周波の放射方向を任意の方向に変えることができる駆動手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記切替室内に新たに投入された食品の位置を検知する位置検知手段を備え、該位置検知手段により検知された食品に高周波が放射されるように前記駆動手段を制御することを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
4. 前記切替室は、空気が流入するための流入口と空気を流出するための流出口とを有し、前記流入口と前記流出口に、複数の開口穴を有する金属製の高周波漏洩防止板を設けたことを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の冷蔵庫。
5. 前記扉の開閉状態を検知する扉開閉検知手段を設け、前記扉が開放されたときには、前記高周波照射手段からの高周波照射を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の冷蔵庫。
6. 前記切替室に投入された食品の含水率を検知する含水率検知装置を備え、所定の含水率に到達したとき、前記高周波照射手段からの高周波照射を停止させることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の冷蔵庫。

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