JP6080385B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、冷蔵庫に関し、特に、冷蔵保存技術に関するものである。

一般に、食品を保存する際には、できるだけ低い温度で保存することが、食品の品質維持のために効果的であることが知られている。これは、食品の品質劣化に関わる要因の作用を低温にすることによって抑制することができるためである。
食品の品質劣化要因は、乾燥などの物理的作用、酵素による分解や酸化などの化学的作用、発酵・腐敗などの微生物学的作用、植物の呼吸や蒸散など生物学的作用の４つに分類される。

物理的作用、化学的作用による食品の品質劣化は、温度が高いほど進行が早く、温度が低いほど進行が遅くなり、微生物は、温度が低くなるほど、細胞内の酵素活性が下がるため、増殖しにくくなる。
また、微生物学的作用、生物学的作用による食品の品質劣化も、温度が低くなるほど進行が遅くなり、細胞が凍ってしまうと活動を停止し、さらに、品質劣化の進行が抑制される。このように、食品を低温下で保存することで、食品の品質劣化要因が作用し難くなり、食品の品質を維持することができる。

家庭用冷蔵庫における低温保存には、食品の温度を下げて冷却状態で保存する冷蔵保存と、さらに温度を下げて、食品を凍結した状態で保存する冷凍保存がある。冷凍保存では、食品の保存期間を飛躍的に延長することができる。

しかしながら、冷凍保存においては、食品は凍結による損傷を受けることが知られている。たとえば、水が氷に変わると体積が増加するため、食品中の組織が物理的な損傷を受ける。これは、食感の劣化や、解凍時のドリップ流出などにつながり、食品の品質維持の点で課題となっている。

この課題に対して、食品を過冷却状態とする保存方法、すなわち食品を凍結させることなく低温に保持する保存方法が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。なお、過冷却状態とは、食品が凍結点以下に達していても、凍結を開始せずに未凍結状態であることをいう。
特許文献１に記載の技術は、間接冷却を行うために容器部材と、この容器部材の開口部を覆うフタ部材とを設け、冷気が容器部材内（貯蔵空間内）に直接的に吹き付けられない構造とすることで過冷却状態を維持するものである。

特許第３９０３０６６号公報（たとえば、段落［００４９］及び図６参照）

特許文献１に記載の技術では、冷気を貯蔵空間内に流入させないため、扉開閉などによる温度上昇後の温度復帰が遅くなったり、外気が高温であるときには、冷却不足になる可能性があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、貯蔵品の過冷却状態を保ちやすくすることを可能とする冷蔵庫を提供することを目的としている。

本発明に係る冷蔵庫は、貯蔵品を過冷却状態で保存することができる切替室と、冷気を生成する冷却器と、冷却器で生成された冷気を、切替室の背面側に形成された風路を介して少なくとも切替室に供給する送風ファンとを有する冷蔵庫において、上方が開放され、切替室に設けられる略箱状の収納ケースと、収納ケースの底面部に対向する面に形成された第１開口部、及び、第１開口部よりも切替室の奥に設けられた背面開口部を有し、収納ケースの開放部分を覆う遮蔽板と、風路と第１開口部とを連通させる第１分岐風路と風路と背面開口部とを連通させる第２分岐風路とを形成する風路分岐部材と、切替室内に収納ケースが収納されている状態における収納ケースの背面部に対向し、切替室の奥に設けられ、収納ケースに収納された貯蔵品を加温し、切替室内の貯蔵品を過冷却状態に維持するヒーターと、送風ファンから供給される冷気を第１開口部及び背面開口部の両方から収納ケースに流入させる第１状態、送風ファンから供給される冷気を第１開口部から収納ケースに流入させる第２状態、及び、送風ファンから供給される冷気を第１開口部及び背面開口部の両方から収納ケースに流入させない第３状態が切り替えられ、切替室の背面側に形成された風路に設けられた切替手段と、一部がヒーターに対向する収納ケースの背面部に対向し、他部が収納ケースの底面部に対向し、収納ケース内に設けられ、ヒーターの熱を収納ケースに収納された貯蔵品に伝達させるプレートと、を有している。

本発明に係る冷蔵庫は、開口部を有するカバーと、貯蔵品を加温するヒーターと、第１開口部から収納ケースに冷気を供給するか否かを切り替える切替手段を有しているので、貯蔵品の過冷却状態を保ちやすくなっている。

本発明の実施の形態に係る冷蔵庫の正面図である。 図１に示す冷蔵庫の点線Ａ−Ａにおける断面図である。 図２に示す切替室及びその近傍の断面図である。 図３に示す切替室に設けられた収納ケース、プレート及びカバーの説明図である。 本発明の実施の形態に係る切替室のダンパ動作の説明図である。 本発明の実施の形態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。 本発明の実施の形態に係る切替室の庫内温度の推移の一例である。 マグロを７日間保存したときの赤色の変化量の説明図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
実施の形態．
図１は、実施の形態に係る冷蔵庫１の正面図である。図２は、図１に示す冷蔵庫１の点線Ａ−Ａにおける断面図である。図１及び図２を参照して、冷蔵庫１の概要構成について説明する。
本実施の形態に係る冷蔵庫１は、扉開閉により庫内温度が上昇してしまうことや外気が高温であるために庫内温度を低下させ難くとも、過冷却状態を保つことができるように、切替室２００に改良が加えられている。

［冷蔵庫１の構成］
冷蔵庫１は、図２に示すように、断熱筐体である外郭内（庫内）に、食品（貯蔵品）などを収納する冷蔵室１００、切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００及び野菜室５００（以下、これらを各室とも称する）が、それぞれが区画されて設けられている。
また、冷蔵庫１は、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機２と、蒸発器として機能する冷却器３と、冷却器３で生成された冷気を冷蔵室１００などに供給する送風ファン４とを有している。
さらに、冷蔵庫１は、冷気が流れる風路であって冷却器３及び送風ファン４などが設置される風路５を有している。

（冷蔵室１００）
冷蔵室１００は、食品を冷蔵することができるものであり、食品などを収納する棚１００Ｃなどが設けられているものである。この冷蔵室１００の前面側には、たとえばヒンジ式の右扉１００Ａ及び左扉１００Ｂが設けられている。右扉１００Ａ及び左扉１００Ｂは、ヒンジ（図示省略）によって、冷蔵室１００を正面側からみたときの幅における両端部にそれぞれ連結されている。なお、図１に示すように、右扉１００Ａ及び左扉１００Ｂは、正面視した時に左右非対称となっていてもよい（大きさが異なっていてもよい）。
左扉１００Ｂ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から構成される操作パネル６が設けられている。なお、図１及び図２では、操作パネル６が、左扉１００Ｂの前面に設けられた場合を例に図示したが、それに限定されるものではなく、たとえば左扉１００Ｂの背面（冷蔵室１００の内側面）に設置されていてもよい。

（切替室２００）
切替室２００は、たとえば冷蔵室１００の下側に設けられ、食品を冷蔵保存及び冷凍保存することができることに加え、過冷却保存することができるように温度調整が可能となっているものである。すなわち、切替室２００は、冷凍温度帯（−１８［℃］）から冷蔵温度帯（３［℃］）、過冷却保存温度帯（−３［℃］）、ソフト冷凍温度帯（−７［℃］）などの各温度帯に切り替えることができるようになっている。この切替室２００の前面側には、切替室２００の開閉をするため、水平方向に移動可能な引き出し扉７が設けられている。また、切替室２００には、食品などを載置することが可能な収納ケース２０１が設けられている。なお、切替室２００の詳細な構成については、図３及び図４で説明する。

（製氷室３００）
製氷室３００は、切替室２００の側方側に設けられ、水を凍らせて氷を生成すること、及び生成した氷を貯留することができるようになっているものである。製氷室３００の前面側には、製氷室３００を開閉するため、水平方向に移動可能な引き出し扉３００Ａが設けられている。

（冷凍室４００）
冷凍室４００は、切替室２００及び製氷室３００の下側に設けられ、食品などを冷凍することができる。この冷凍室４００には、たとえば引き出し式の扉４００Ａが設けられている。この冷凍室４００の前面側には、冷凍室４００を開閉するため、水平方向に移動可能な引き出し扉４００Ａが設けられている。また、冷凍室４００には、食品などを載置することが可能な収納ケース４０１が設けられている。

（野菜室５００）
野菜室５００は、冷凍室４００の下側に設けられ、野菜を冷蔵するのに適しているものである。この野菜室５００には、引き出し式の扉５００Ａが設けられている。野菜室５００は、冷蔵室１００に冷蔵室用帰還風路（図示省略）を介して連通するとともに、冷却器３の設置される風路５に野菜室用帰還風路（図示省略）を介して連通している。そして、野菜室５００には、冷蔵室１００内の冷気が、冷蔵室用帰還風路（図示省略）を介して流入し、この野菜室５００に流入した冷気が野菜室用帰還風路を介して冷却器３側に戻されるようになっている。また、野菜室５００には、食品などを載置することが可能な収納ケース５０１が設けられている。

（圧縮機２及び冷却器３）
圧縮機２は、冷蔵庫１の底部側に搭載され、冷媒を圧縮して吐出するものである。圧縮機２は、冷媒吐出側が図示省略の放熱器に接続され、冷媒吸入側が冷却器３に接続されている。
冷却器３は、蒸発器として機能し、自身を流れる冷媒と風路５の空気とを熱交換させて冷気を生成するものである。冷却器３は、風路５に設けられており、たとえば野菜室５００の背面側の位置に配置されている。

（送風ファン４及び風路５）
送風ファン４は、風路５から冷蔵室１００、切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００、及び野菜室５００へ冷気を供給するものである。送風ファン４は、風路５に設けられている。より詳細には、送風ファン４は、その高さ位置が、たとえば冷却器３の上側であって切替室２００と野菜室５００との間あたりとなっている。
風路５は、冷蔵庫１内の下側から上側にかけて形成されている。より詳細には、風路５は、冷蔵室１００、切替室２００、製氷室３００、及び野菜室５００の背面側に形成されている。風路５には、冷却器３及び送風ファン４が設けられている。

なお、冷蔵庫１は、各種機器を制御する図示省略の制御装置を有している。そして、各室の温度は、各室に設置された図示しないサーミスタにより検知され、予め設定された温度になるように、風路５に設置された図示省略のダンパの開度、圧縮機２の出力、及び送風ファン４の送風量が制御装置によって制御される。
また、各室のケース数は１個でもよいが、冷蔵庫１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。

［切替室２００及びその近傍の構成］
図３は、図２に示す切替室２００及びその近傍の断面図である。図４は、図３に示す切替室２００に設けられた収納ケース２０１、プレート１３及びカバー１４の説明図である。図３及び図４を参照して、切替室２００及びその近傍の構成について詳細に説明する。
切替室２００は、食品などを収容する収納ケース２０１と、収納ケース２０１の開放部分を覆うように設けられるカバー１４と、収納ケース２０１の底面上に設けられ、伝熱性部材で構成されるプレート１３とが収容される。また、切替室２００は、収納ケース２０１内の食品などの温度を検出する赤外線センサ１５と、切替室２００内の温度を検出するサーミスタ１１と、切替室２００内の食品などを加温するヒーター１２とが設けられている。

また、切替室２００には、風路５を、後述する第１分岐風路５Ａ及び第２分岐風路５Ｂの２手に分岐させる風路分岐部材２００Ｄと、切替室２００が冷蔵庫１から引き出されていない状態において、「収納ケース２０１とカバー１４とで形成される空間２００Ｅ」と「風路５」とを連通するように接続する接続部２００Ｆとが設けられている。
なお、風路分岐部材２００Ｄは、冷蔵庫１の前面側から背面側に向かって水平面と略平行に形成されている水平部２００Ｄ１及び水平部２００Ｄ１の背面側端部から延出し、風路５の略鉛直下側に向かって突出するように設けられている分岐部２００Ｄ２を有している。

（収納ケース２０１）
収納ケース２０１は、上面側が開放された略箱状の部材である。すなわち、収納ケース２０１は、底面（床面）と、前面と、前面に対応する背面と、前面及び背面に直交する２つの側面とから構成されている。なお、収納ケース２０１は、前面の高さよりも、背面の高さの方が低くなるように構成されている。また、収納ケース２０１の両側面は、背面側の高さよりも前面側の高さの方が高くなっている。
収納ケース２０１の底面上には、プレート１３が設けられる。また、収納ケース２０１は、収納ケース２０１の上側開放部分を覆うようにカバー１４が設けられている。なお、収納ケース２０１の側面の背面側についても、カバー１４によって覆われる。
すなわち、収納ケース２０１にカバー１４が取り付けられた状態において、空間２００Ｅの内と空間２００Ｅの外とは、後述するカバー１４の第１天井開口部８Ａ、第２天井開口部８Ｂ及び背面開口部９を介して連通することとなる。

（カバー１４）
カバー１４は、収納ケース２０１の開放部分を覆うように設けられ、切替室２００が冷蔵庫１から引き出されていない状態において、平面視形状が略長方形である第１天井開口部８Ａ及び第２天井開口部８Ｂが形成されている。
第１天井開口部８Ａは、第１分岐風路５Ａと空間２００Ｅとが連通するように形成されている。第２天井開口部８Ｂは、切替室２００が冷蔵庫１から引き出されていない状態において、「空間２００Ｅ」と、「切替室２００内であって空間２００Ｅ外の空間」とを連通させるように形成されている。この第２天井開口部８Ｂは、第１天井開口部８Ａよりも前側に形成されている。

カバー１４の背面側には、前面側から背面側に向かう方向に突出するように形成された背面開口部９が形成されている。この背面開口部９は、縦断面形状がたとえば略長方形形状の部材である。そして、背面開口部９は、切替室２００が冷蔵庫１から引き出されていない状態において、接続部２００Ｆに接続されている。
カバー１４は、収納ケース２０１の側面と略平行である側面部１４Ａを有している。収納ケース２０１の側面は、背面側の高さよりも前面側の高さの方が高くなっていることに対応して、この側面部１４Ａは、背面側の高さよりも前面側の高さの方が低くなった形状をしている。そして、カバー１４が収納ケース２０１の底面上に設けられると、側面部１４Ａと収納ケース２０１の側面とが割符のように組み合わせられ、空間２００Ｅの側面側の気密性が確保されるようになっている。
カバー１４に突起部を設け、切替室２００の天井にこの突起部と勘合する凹部を設け、カバー１４は切替室２００の天井に係止できる構成とし、収納ケース２０１が引き出されたとき、カバー１４が切替室２００内に残る構成にしてもよい。

なお、第１天井開口部８Ａ及び第２天井開口部８Ｂは、その平面視形状が略長方形であるものとして説明したが、それに限定されるものではく、たとえば円形、楕円径などであってもよい。
また、第１天井開口部８Ａ及び第２天井開口部８Ｂは、略長方形の開口部を１つ形成することで構成した場合を例として説明したが、複数の開口部から構成したものであってもよい。
さらに、第１天井開口部８Ａ及び第２天井開口部８Ｂの位置については、図３及び図４のように限定されるものではなく、たとえば、後述の第１分岐風路５Ａ及び赤外線センサ１５の位置などに応じて設定するとよい。

（プレート１３）
プレート１３は、良熱伝導性部材で構成されるものである。プレート１３は、たとえば縦断面形状が略Ｌ字型となるように構成され、収納ケース２０１の底面と背面とに沿って設置される。なお、プレート１３の形状は、それに限定されるものではない。また、プレート１３は、たとえばアルミなどで構成するとよい。

（赤外線センサ１５）
赤外線センサ１５は、収納ケース２０１内の食品などの温度を検出可能なものである。ここで、切替室２００の上面には、切替室２００が冷蔵庫１から引き出されていない状態において、第２天井開口部８Ｂに対向する位置に、下側から上側に突出するように形成された凹部が形成されている。赤外線センサ１５は、この凹部に設けられている。

（サーミスタ１１）
サーミスタ１１は、切替室２００内の温度を検知するものである。このサーミスタ１１は、切替室２００内であって収納ケース２０１及びカバー１４の外側に設けられている。より詳細には、サーミスタ１１は、ヒーター１２が設けられる切替室２００の背面側であって接続部２００Ｆの下側に設けられている。なお、サーミスタ１１の検出結果に基づいて、図示省略の制御装置は、ダンパ１０の回転角度及びヒーター１２の温度を制御する。

（ヒーター１２）
ヒーター１２は、切替室２００の背面に設けられており、サーミスタ１１の検出結果に基づいて温度が制御されるものである。このヒーター１２は、主に、収納ケース２０１、プレート１３を介してプレート１３上の食品を加温する。
ヒーター１２は、切替室２００の前後方向の温度分布の均一化のため、背面に設置しているが、底面や側面の背面側などでも構わない。なお、底面や側面に設置した場合には、切替室２００に隣接した各室に、ヒーター１２の熱が伝わってしまい、その隣接した各室を冷却することが妨げられてしまう可能性がある。したがって、切替室２００の背面にヒーター１２を設ける。

（風路分岐部材２００Ｄ及び接続部２００Ｆ）
風路分岐部材２００Ｄ及び接続部２００Ｆによって、第１分岐風路５Ａ及び第２分岐風路５Ｂの２手に分岐されている。
まず、「切替室２００の天面側」と、「分岐部２００Ｄ２の背面側及び水平部２００Ｄ１の上面側」との間には、第１分岐風路５Ａが形成されている。この第１分岐風路５Ａは、一方側が風路５と連通し、他方側がカバー１４の第１天井開口部８Ａを介して空間２００Ｅに連通している。
また、「分岐部２００Ｄ２の前面側」と「接続部２００Ｆ」との間には、第２分岐風路５Ｂが形成されている。この第２分岐風路５Ｂは、一方側が風路５と連通し、他方側がカバー１４の背面開口部９を介して空間２００Ｅに連通している。

（ダンパ１０）
さらに、風路５のうち切替室２００の背面側には、冷気の流れる方向を切り替えるダンパ１０が設けられている。ダンパ１０は、第１分岐風路５Ａへ冷気を供給するか、第１分岐風路５Ａ及び第２分岐風路５Ｂの両方へ冷気を供給するか、或いは第１分岐風路５Ａ及び第２分岐風路５Ｂの両方へ冷気を供給しないように切り替えることができる。ダンパ１０の一端側は、風路５の内側面のうち前面側の面に回転自在に固定されている。

そして、第１分岐風路５Ａへ冷気を供給する場合には、ダンパ１０の他端側が、風路分岐部材２００Ｄの分岐部２００Ｄ２の下端側の位置にくるようにダンパ１０を回転させる（半開状態）。
また、第１分岐風路５Ａ及び第２分岐風路５Ｂの両方へ冷気を供給する場合には、ダンパ１０を垂直方向に略平行となるようにダンパ１０を回転させる（全開状態）。
さらに、第１分岐風路５Ａ及び第２分岐風路５Ｂの両方へ冷気を供給しない場合には、水平方向に対して略平行となるようにダンパ１０を回転させる（全閉状態）。

［ダンパ１０の動作説明］
図５は、実施の形態に係る切替室２００のダンパ動作の説明図である。なお、図５（ａ）は、第１分岐風路５Ａ及び第２分岐風路５Ｂの両方に冷気を供給する場合の説明図であり、図５（ｂ）は、第１分岐風路５Ａにのみ冷気を供給する場合の説明図である。
ダンパ１０は、回転角度によって、第１天井開口部８Ａと接続部２００Ｆとに冷気を分配することができる。
ダンパ１０が半開したとき（図５（ａ））は、風路５、第１分岐風路５Ａ、第１天井開口部８Ａ及び空間２００Ｅが連通する。すなわち、風路５の冷気は、第１分岐風路５Ａ及び第１天井開口部８Ａを介して空間２００Ｅに流入する。
ダンパ１０が全開したとき（図５（ｂ））は、風路５、第１分岐風路５Ａ、第１天井開口部８Ａ及び空間２００Ｅが連通するとともに、風路５、第２分岐風路５Ｂ、背面開口部９及び空間２００Ｅが連通する。すなわち、風路５の冷気は、第１分岐風路５Ａ及び第１天井開口部８Ａを介して空間２００Ｅに流入するとともに、第２分岐風路５Ｂ及び背面開口部９を介して空間２００Ｅに流入する。

［過冷却状態の維持について］
ここで、食品を過冷却状態に維持する温度環境について説明する。水が氷に変わるためには、氷結晶が成長する場が必要であり、それは小さい分子レベルでの氷核である。過冷却液体中では、揺らぎにより、分子の集合離散が繰り返され、いろいろな大きさの分子集合（クラスター）が生じていると考えられている。クラスターが非常に小さいとき、内部の分子は氷の結合状態にあるが、表面の分子は結合をもつことができず不安定で、クラスターから離脱するものもある。

クラスターがある臨界半径を超えない限り、安定して存在できず、氷結晶にはならないので、凝固点以下に達していても、凍結は開始しない。この状態が過冷却状態である。臨界半径以上のクラスターが一つでも生じると、それが核となり氷結晶を生成し、過冷却状態は解消する。温度が低くなると過冷却状態が解消する確率は高くなり、また物理的衝撃などの外乱によっても、液体中の揺らぎが大きくなり、臨界半以上のクラスターが生じて、過冷却状態は解消する。

食品の場合、食品は物質の混合物であるので、それらを核として氷結晶を生成することが多い。しかし、保存する空間の温度環境を整え、急激な温度低下などの刺激を与えずに冷却することで、食品を過冷却状態に維持することができる。

具体的には、過冷却状態を維持するにあたり、保存する空間２００Ｅの「温度範囲」は−３〜−１［℃］の範囲が好ましい。また、保存する空間２００Ｅの「温度変動」を小さくする（たとえば±１［Ｋ］の範囲）ことが好ましい。なお、「温度範囲」を所定の範囲とし、「温度変動」を小さくすることは、以下の説明において「恒温化」とも称する。
また、過冷却状態を維持するにあたり、空間２００Ｅの「温度分布」を均一化（たとえばΔ１［Ｋ］以内）することが好ましい。なお、「温度分布」の均一化をすることは、以下の説明において「均温化」とも称する。
このように、冷蔵庫１は、空間２００Ｅを「恒温化」及び「均温化」することで過冷却状態を維持しやすくなっている。

従来の冷蔵庫の庫内では、外気と隣接している扉に近い前側で温度が高く、冷却器や風路が配置されている後ろ側で温度が低くなっている。これは、冷蔵庫の各室で同様の傾向にあり、切替室も同じ温度分布が生じる。そのため、過冷却状態を維持できる均温環境を整えるためには、この前後方向の温度分布を小さくする必要がある。特に、収納ケース２０１の底面（床面）は、食品が載置されて接触する箇所となるため、底面の均温化を図ることができるか否かが食品の過冷却状態の維持に大きな影響を与える。

［均温化及び恒温化について］
本実施の形態に係る冷蔵庫１では、ヒーター１２を収納ケース２０１の背面に設置したことにより、収納ケース２０１の背面側の温度を上昇させ、前後方向での温度差を小さくしている。これにより、冷蔵庫１では、切替室２００の前後方向の温度分布を小さくすることができ、均温化を図ることができるようになっている。
また、収納ケース２０１には、プレート１３が設置されているため、ヒーター１２からの熱がプレート１３に伝達されて、底面の均温化を図ることができるようになっている。
さらに、プレート１３は、プレート１３の一部とヒーター１２とが対向するように、略Ｌ字型に構成されているため、ヒーター１２からの熱をより効率よく受け取ることができる。

また、切替室２００の前後方向の温度差は、外気変動によって変化し、特に外気が高いときには、温度差が大きくなる傾向にある。すなわち、外気変動及び外気温度が高いなどの理由により、切替室２００の前側の温度が、好ましい温度（たとえば−１［℃］以上）よりも高くなるということである。
この場合には、食品の過冷却状態を維持するにあたり、切替室２００の前側を冷却する必要がある。そこで、ダンパ１０を半開（図５（ｂ）の状態）として、第１天井開口部８Ａから空間２００Ｅ内に冷気を流入させ、切替室２００の前側を冷却するとともに、背面開口部９から空間２００Ｅ内に冷気を流入させないで切替室２００の背面側がこれ以上冷却されることを抑制するようにする。これにより、切替室２００の前後方向の温度差を小さくし、均温化を図ることができる。

一方、冷蔵庫１には、カバー１４が設けられているので、収納ケース２０１の冷気の流入出量を制限することでき、収納ケース２０１内の温度変動を抑制し恒温化することができる。また、外気や隣接する各室の影響などにより、外乱となる対流が生じても、カバー１４により、収納ケース２０１内に対流の影響が及ぶのを防ぐことができる。

このように、切替室２００は、ヒーター１２とプレート１３、第１天井開口部８Ａ及び背面開口部９からの冷気流入により、均温環境を形成することができるようになっている。また、カバー１４により恒温環境を形成することが可能となり、過冷却状態を維持することができる温度環境を収納ケース２０１に形成することができるようになっている。

図６は、実施の形態に係る冷蔵庫１の運転制御の一例を示すフローチャートである。図６を参照して冷蔵庫１の切替室２００の冷却方法の一例について説明する。
以下に説明する切替室２００の冷却方法では、大きく分けて初期冷却、過冷却導入及び過冷却維持の３つの工程から構成されている。

初期冷却では、切替室２００の温度が高いために、その分冷却速度が大きくとも、食品などが凍結してしまうことはない。すなわち、初期冷却では、切替室２００の冷却速度が過冷却導入及び過冷却維持と比較すると大きい工程であり、切替室２００の温度を、所定の「温度範囲」に速やかに近づける工程である。なお、所定の「温度範囲」とは、後述のＴ２からＴ３までの範囲の温度を指す。
過冷却導入では、切替室２００の温度が、「温度範囲」に近づいてきたことから、初期冷却よりも冷却速度を落としている。すなわち、過冷却導入は、食品などが凍結しないようにしながら切替室２００の温度を低下させる工程である。
過冷却維持では、「温度範囲」に至ったことから、ヒーター１２のＯＮ／ＯＦＦを切り替え、切替室２００の温度を「温度範囲」内に維持する工程である。
次に、詳細な制御方法を説明する。

（Ｓ００１）
ユーザーなどが切替室２００内の収納ケース２０１に食品を投入する。

（Ｓ００２）
制御装置は、扉７を閉じたか否かを判定する。
扉７が閉じている場合には、ステップＳ００３に移行し、閉じていない場合にはステップＳ００２に戻る。

＜初期冷却＞
（Ｓ００３）
制御装置は、サーミスタ１１の検出結果が所定温度Ｔ１（たとえば３［℃］）より大きいか否かを判定する。
所定温度Ｔ１より大きい場合には、ステップＳ００４に移行する。
所定温度Ｔ１以下の場合には、ステップＳ００５に移行する。

（Ｓ００４）
制御装置は、ダンパ１０を半開とし、また、冷却速度Ｖ１（たとえば、０．２℃／ｍｉｎ）となるように送風ファン４の風量及び圧縮機２の回転数などを調整する。
そして、制御装置は、ステップＳ００３に移行する。

（Ｓ００５）
制御装置は、ダンパ１０を全閉とし、また、冷却速度Ｖ２（たとえば、０．０５℃／ｍｉｎ）となるように送風ファン４の風量及び圧縮機２の回転数などを調整する。

＜過冷却導入＞
（Ｓ００６）
制御装置は、サーミスタ１１の検出結果が所定温度Ｔ２（たとえば−４［℃］）以下であるか否かを判定する。
所定温度Ｔ２以下である場合には、ステップＳ００７に移行する。
所定温度Ｔ２より大きい場合には、ステップＳ００６を繰り返す。

（Ｓ００７）
制御装置は、ヒーター１２をＯＮにする。

（Ｓ００８）
制御装置は、サーミスタ１１の検出結果が所定温度Ｔ３（たとえば−２［℃］）以上であるか否かを判定する。
所定温度Ｔ３以上である場合には、ステップＳ００９に移行する。
所定温度Ｔ３未満である場合には、ステップＳ００８を繰り返す。

（Ｓ００９）
制御装置は、ヒーター１２をＯＦＦにする。

このように、切替室２００は、複数の温度帯に設定ができ、初期冷却、過冷却導入、及び過冷却維持の過程を経て、食品などを過冷却状態とする過冷却冷凍を実現することができるようになっている。
なお、保存する空間２００Ｅの「温度範囲」は−３〜−１［℃］の範囲が好ましいが、上記のように、所定温度Ｔ２（第１の閾値）及び所定温度Ｔ３（第２の閾値）の設定値を、−４［℃］、−２［℃］としている。これは、サーミスタ１１の検出結果と、空間２００Ｅの実温度との間には若干の誤差があることを考慮したものである。本実施の形態では、一例として所定温度Ｔ２を−３［℃］未満の値である−４［℃］に設定し、所定温度Ｔ３を−３〜−１［℃］の間の値である−２［℃］に設定している。
さらに、通常の冷凍（−１８［℃］）設定時には、ダンパ１０を全開し、第１天井開口部８Ａ及び背面開口部９とから冷気を流入させることで、冷却速度の速い冷凍が実現可能である。

図７は、実施の形態に係る切替室２００の庫内温度の推移の一例である。
図７に示すように、食品投入時など扉開閉の後は、切替室２００内の温度は上昇するが、冷気を第１天井開口部８Ａから冷気を流入させて速やかに冷却することにより、投入された食品を素早く冷却することができ、すでに切替室２００内に保存された食品への影響も抑制することができる。
食品の凍結点付近まで冷却し、食品を過冷却状態に導入させるためには、食品全体を均一に冷却する必要があるため、冷却速度を落として冷却する。冷却速度が速いままであると、食品の表面の温度が低下し、表面で過冷却状態が解消し、凍結が開始し、食品全体の凍結につながってしまう。
過冷却状態に達した後は、過冷却状態を維持するため、ヒーター１２のＯＮ／ＯＦＦ制御で、切替室２００内を設定した温度、たとえば−３±１［℃］に保持し、食品を過冷却状態のまま維持する。

切替室２００内には赤外線センサ１５が設けられており、食品温度を検知することができるため、サーミスタ１１に検知される庫内温度に加えて、食品温度を用いてダンパ１０やヒーター１２を制御することができる。これにより、食品の温度変動をより小さくすることができ、過冷却状態の維持がより確実になる。

実施の形態の切替室２００においては、切替室２００内の平均温度が−２〜−３［℃］、収納ケース２０１の底面の温度が−４〜−５［℃］程度となり、生マグロの柵を１４日間、凍結することなく低温で保存することが可能であった。

そのときの食品への効果について述べる。図８は、マグロを７日間保存したときの赤色の変化量の説明図である。この図８は、切替室２００での過冷却維持保存と、従来の冷蔵庫での冷蔵保存、チルド保存とで、マグロを７日間保存した場合の赤色の変化量を示している。
このように、低温で保存することによりマグロの変色を抑える結果を得た。この変色は、赤身肉に含まれる色素たんぱく質ミオグロビンが酸化されてメトミオグロビンとなり、褐色に変化する（メト化）ものである。したがって、低温で保存することにより、酸化反応を抑制する効果を確認することができた。また、凍結させずに保存できるため、ドリップの流出もない。

［本実施の形態に係る冷蔵庫１の有する効果］
本実施の形態に係る冷蔵庫１は、第１天井開口部８Ａ及び第２天井開口部８Ｂが形成されたカバー１４と、収納ケース２０１内の食品を加温することができるヒーター１２と、食品に効率的にヒーター１２の熱を伝達するプレート１３とを有しているため、食品の過冷却状態を保ちやすくなっている。

本実施の形態に係る冷蔵庫１は、切替室２００を所定の「温度範囲（たとえば、−３〜−１［℃］）」とするとともに、カバー１４が設けられることで収納ケース２０１の冷気の流入出量を制限している。これにより、収納ケース２０１内の温度変動を抑制し、恒温化することができる。すなわち、切替室２００の食品の過冷却状態を維持できる恒温環境を整えることができる。

本実施の形態に係る冷蔵庫１は、ヒーター１２を収納ケース２０１の背面に設置したことにより、収納ケース２０１の背面側の温度を上昇させ、前後方向での温度差を小さくし、均温化を図ることができるようになっている。

本実施の形態に係る冷蔵庫１は、収納ケース２０１の底面上にプレート１３が設置されているため、ヒーター１２からの熱がプレート１３に伝達されて、特に底面の均温化を図ることができるようになっている。

本実施の形態に係る冷蔵庫１は、第１天井開口部８Ａ及び背面開口部９が形成されたカバー１４と、ダンパ１０を有しているため、複数の温度帯に設定ができる機能と、過冷却状態を維持することとが両立可能となっている。

１ 冷蔵庫、２ 圧縮機、３ 冷却器、４ 送風ファン、５ 風路、５Ａ 第１分岐風路、５Ｂ 第２分岐風路、６ 操作パネル、７ 扉、８Ａ 第１天井開口部（第１開口部）、８Ｂ 第２天井開口部（第２開口部）、９ 背面開口部、１０ ダンパ、１１ サーミスタ（第１温度検知手段）、１２ ヒーター、１３ プレート、１４ カバー（遮蔽板）、１５ 赤外線センサ（第２温度検知手段）、１００ 冷蔵室、１００Ａ 右扉、１００Ｂ 左扉、１００Ｃ 棚、２００ 切替室、２００Ｄ 風路分岐部材、２００Ｄ１ 水平部、２００Ｄ２ 分岐部、２００Ｅ 空間、２００Ｆ 接続部、２０１ 収納ケース、３００ 製氷室、３００Ａ 扉、４００ 冷凍室、４００Ａ 扉、４０１ 収納ケース、５００ 野菜室、５００Ａ 扉、５０１ 収納ケース。

Claims (9)

1. 貯蔵品を過冷却状態で保存することができる切替室と、冷気を生成する冷却器と、前記冷却器で生成された冷気を、前記切替室の背面側に形成された風路を介して少なくとも前記切替室に供給する送風ファンとを有する冷蔵庫において、
   上方が開放され、前記切替室に設けられる略箱状の収納ケースと、
   前記収納ケースの底面部に対向する面に形成された第１開口部、及び、前記第１開口部よりも前記切替室の奥に設けられた背面開口部を有し、前記収納ケースの開放部分を覆う遮蔽板と、
   前記風路と前記第１開口部とを連通させる第１分岐風路と前記風路と前記背面開口部とを連通させる第２分岐風路とを形成する風路分岐部材と、
   前記切替室内に前記収納ケースが収納されている状態における前記収納ケースの背面部に対向し、前記切替室の奥に設けられ、前記収納ケースに収納された貯蔵品を加温し、前記切替室内の貯蔵品を過冷却状態に維持するヒーターと、
   前記送風ファンから供給される冷気を前記第１開口部及び前記背面開口部の両方から前記収納ケースに流入させる第１状態、前記送風ファンから供給される冷気を前記第１開口部から前記収納ケースに流入させる第２状態、及び、前記送風ファンから供給される冷気を前記第１開口部及び前記背面開口部の両方から前記収納ケースに流入させない第３状態が切り替えられ、前記切替室の背面側に形成された前記風路に設けられた切替手段と、
   一部が前記ヒーターに対向する前記収納ケースの背面部に対向し、他部が前記収納ケースの底面部に対向し、前記収納ケース内に設けられ、前記ヒーターの熱を前記収納ケースに収納された貯蔵品に伝達させるプレートと、
   を有している
   ことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記風路分岐部材は、
   前記第１開口部側から前記背面開口部側にかけて略水平面と平行に設けられた水平部と、
   当該水平部のうち前記風路側の端部側から延出し、前記風路内で略垂直下側に突出する分岐部とを有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記切替手段は、
   前記第１状態、前記第２状態及び前記第３状態を切り替えるダンパで構成した
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
4. 前記収納ケースの背面側には、
   前記第２分岐風路と前記背面開口部とを接続する接続部が設けられた
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 前記収納ケースの背面側と前記ヒーターとの間に第１温度検知手段が設けられ、
   前記ヒーターは、
   前記第１温度検知手段の検出結果が、
   貯蔵品を過冷却状態で保存するときに予め設定される前記収納ケース内の温度範囲のうちの下限値よりも低い第１の閾値未満となると駆動させられ、
   前記温度範囲のうちの上限値よりも低く、前記下限値よりも高い第２の閾値より大きくなると停止させられる
   ことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
6. 前記プレートは、
   前記収納ケースの前記底面部及び前記背面部に沿うように設けられた
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
7. 前記遮蔽板は、
   前記第１開口部の前側に、前記収納ケースの冷気を流出させる第２開口部が形成された
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
8. 前記切替室には、
   前記第２開口部の対向位置に、貯蔵品の温度を検知する第２温度検知手段を設けた
   ことを特徴とする請求項７に記載の冷蔵庫。
9. 前記送風ファン、前記ヒーター、及び前記切替手段を制御する制御装置を備えた
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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