(57)【要約】【課題】食品の過冷却状態を安定に維持することを可能にし、食品の過冷却状態が解除されて凍結が開始した場合においても、氷結晶が大きな針状結晶に成長するのを回避することを可能にした冷蔵庫を提供する。【解決手段】制御手段により、保冷室の設定温度を食品の凍結点よりも低い低温側設定温度θＬに設定し、所定時間のあいだ保冷室内をθＬで維持し、所定時間経過後に凍結点よりも高い高温側設定温度θＨに切替え、所定時間のあいだ保冷室内をθＨに維持するという一連の制御を行い、次いで再び設定温度をθＬに切替え、保冷室内の温度をθＬに維持するという一連の制御を行うことを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
開閉可能な扉を有する保冷室と、
前記保冷室を冷却又は加熱する温度調整機構と、
前記温度調整機構を制御する制御手段と
を有し、
前記保冷室内に置かれた被収容物を過冷却状態にすることが可能な冷蔵庫であって、
前記制御手段は、
前記被収容物の内部で過冷却解除が発生した直後に第１工程を開始し、前記第１工程の終了とともに第２工程を開始するよう前記温度調整機構を制御し、
前記第１工程は、前記保冷室の設定温度を前記被収容物の凍結点よりも低い低温側設定温度θＬに設定し、第１所定時間Ｔのあいだ前記保冷室内を前記θＬで維持し、前記第１所定時間Ｔ経過後に前記凍結点よりも高い高温側設定温度θＨに切替え、第２所定時間のあいだ前記保冷室内を前記θＨに維持するという一連の制御から構成され、
前記第２工程は、前記第２所定時間経過後に再び前記設定温度を前記θＬに切替え、前記保冷室内を前記θＬに維持するという一連の制御から構成されること
を特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記第１所定時間Ｔは前記被収容物の冷却開始から過冷却解除までの時間であり、
前記Ｔと前記第２所定時間の合計をＴ１としたとき、
前記θＬ、前記θＨ及び前記Ｔ１は、
前記被収容物が過冷却解除する温度θＴ、前記被収容物の含水量Ｗ、水の熱容量Ｃｐ、前記被収容物の凍結点θｆ、前記Ｔ、冷却中の前記被収容物の熱伝達係数ｋｆ、前記被収容物の解凍完了時刻Ｔｔｗ、昇温中に前記被収容物が前記凍結点に達する時刻Ｔｆ及び昇温中の前記被収容物の熱伝達係数ｋｔｗから算出される熱量がＱ３≧Ｑ１＋Ｑ２を満たすように決定されること
を特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
Ｑ１＝Δ（θＴ−θＬ）（Ｋ）×Ｗ（ｇ）×Ｃｐ（Ｊ／ｇ・Ｋ）
Ｑ２＝Δ（θｆ−θＬ）（Ｋ）×（Ｔ１−Ｔ）（ｓｅｃ）
×ｋｆ（Ｊ／ｓｅｃ・Ｋ）
Ｑ３＝Δ（θｆ−θＨ）（Ｋ）×（Ｔｔｗ−Ｔｆ）（ｓｅｃ）
×ｋｔｗ（Ｊ／ｓｅｃ・Ｋ）
【請求項３】
前記制御手段が、前記第１所定時間Ｔを前記第２所定時間よりも長く設定すること
を特徴とする請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記制御手段が、前記被収容物の温度が前記凍結点よりも低い状態の積算時間ΣＴＬと前記被収容物の温度が前記凍結点よりも高い状態の積算時間ΣＴＨとが、ΣＴＬ＞ΣＴＨとなるように前記温度調整機構を制御すること
を特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記制御手段が、前記保冷室内の空気又は前記被収容物の平均温度を１℃以下にするように前記温度調整機構を制御すること
を特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記制御手段が、前記保冷室内の空気又は前記被収容物の平均温度を前記凍結点以上にするように前記温度調整機構を制御すること
を特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記θＬが０℃から−２０℃の範囲内であること
を特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項８】
前記制御手段が、前記θＨから前記θＬへの切替え時の冷却速度ｖを０．３５℃／時間≦ｖ≦３００℃／時間となるように前記温度調整機構を制御すること
を特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項９】
前記θＨが０℃から２０℃の範囲内であること
を特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１０】
前記制御手段が、前記保冷室とは別個に設けられた前記冷蔵庫内のコンパートメントの空気を前記保冷室へと導入することで、前記保冷室の温度を調整すること
を特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１１】
前記第１工程が、４時間から９時間のあいだに少なくとも１回以上行われること
を特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１２】
前記被収容物の保管時間が長くなるにつれて、（低温温度帯設定時間）／（高温温度帯設定時間）比を徐々に小さくする制御が行われること
を特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１３】
前記被収容物の保管時間が長くなるにつれて、前記θＬ及び前記θＨの少なくとも１つを徐々に高くする制御が行われること
を特徴とする請求項１乃至１２の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１４】
前記被収容物の温度を検知する温度検知センサを備え、
前記温度検知センサから得られるデータに基づいて、前記制御手段が前記保冷室内の温度を調整すること
を特徴とする請求項１乃至１３の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１５】
前記被収容物の凍結状態を検知する凍結検知センサを備え、
前記凍結検知センサから得られるデータに基づいて、前記制御手段が前記保冷室内の温度を調整すること
を特徴とする請求項１乃至１４の何れかに記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷蔵庫に関し、特に食品を高品質に冷蔵保存するための温度調整機構に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、食材を冷蔵保存する際には、低温傷害などを生じる食材を除き、できるだけ低い温度域を維持することが品質維持のために望ましいとされている。しかしながら、０℃以下、特に食材の凍結点以下では、食材が凍結しやすくなり、部分的な凍結が起こった場合には細胞損傷が起きて品質が低下しやすいことが知られている。
【０００３】
食品を低温保存する際の、品質低下を抑制するための従来技術として、以下のようなものがある。
凍結点以下でありながら未凍結である、過冷却状態を実現させる冷蔵庫として、例えば「通常時には前記断熱箱体の冷蔵庫内の温度設定値は貯蔵される保冷品の凍結点以上、水分を含む食材に対しては０℃以上の冷蔵温度帯で運転され、過冷却運転時には所定の時間、保冷品の凍結点以下の温度設定値である過冷却温度帯で運転し、保冷品を貯蔵する」冷蔵庫がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
また、できるだけ長期にわたって過冷却状態を維持する方法として、例えば「凍結すると風味が劣化しやすい食品を外気温との断熱性が大きい構造を有する冷却室に素速く収容して密閉し、次いで強低温で前記食品が僅か凍結し始めるか又は凍結開始寸前の状態以内まで急速第１次冷却し、次いで温度を調節して、４℃以下で、しかも前記食品が殆ど又は全く凍結しない温度以上にして第２次冷却する」方法がある（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
さらに、過冷却解除後の凍結開始をセンサで検知するとともに、冷蔵庫の動作を変化させて凍結の進行を防ぐ機能を備えた冷蔵庫として、例えば「過冷却の解除を検知すると、収納物の温度を氷点より上昇させた後に再び過冷却運転を行うように制御する制御装置を備えるか、または、過冷却運転とは異なる運転を行うように制御する制御装置を備えた」冷蔵庫がある（例えば、特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−４２６０号公報（請求項１）
【特許文献２】特開昭６２−１６６８７２号公報（請求項１）
【特許文献３】特許第３９０３０６６号公報（請求項８及び請求項９）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１では、凍結点以下の設定温度帯時間を規定しているが、凍結点以上の設定温度帯時間の規定がなされていないため、保存期間を通じての平均温度が高くなり、品質が低下する可能性があった。特許文献２では、何らかの要因で過冷却状態が解除され凍結した場合の対処策が講じられていないために、品質が低下する食品が発生する可能性があった。特許文献３では、過冷却解除を検知した後にリセット温度として高温温度帯に移行しているが、この高温側の温度や時間について規定がないために、高温による劣化が進行する可能性があった。
【０００８】
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あり、第１の目的は、食品の過冷却状態を安定に維持することを可能にした冷蔵庫を提供することである。第２の目的は、食品の過冷却状態が解除されて凍結が開始した場合においても、氷結晶が大きな針状結晶に成長するのを回避することを可能にした冷蔵庫を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る冷蔵庫は、開閉可能な扉を有する保冷室と、前記保冷室を冷却又は加熱する温度調整機構と、前記温度調整機構を制御する制御手段とを有し、前記保冷室内に置かれた被収容物を過冷却状態にすることが可能な冷蔵庫であって、前記制御手段は、前記被収容物の内部で過冷却解除が発生した直後に第１工程を開始し、前記第１工程の終了とともに第２工程を開始するよう前記温度調整機構を制御し、前記第１工程は、前記保冷室の設定温度を前記被収容物の凍結点よりも低い低温側設定温度θＬに設定し、第１所定時間Ｔのあいだ前記保冷室内を前記θＬで維持し、前記Ｔ経過後に前記凍結点よりも高い高温側設定温度θＨに切替え、第２所定時間のあいだ前記保冷室内を前記θＨに維持するという一連の制御から構成され、前記第２工程は、前記第２所定時間経過後に再び前記設定温度を前記θＬに切替え、前記保冷室内を前記θＬに維持するという一連の制御から構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、食品の過冷却状態が解除されて食品内部に略一様に微細氷結晶が生成し、凍結が開始した場合でも、予め定められたタイミングで高温温度帯へと昇温することによって、過冷却解除時に短期間に生成した微細氷結晶を溶解させ、その後再び低温温度帯に戻すことによって過冷却状態を実現し、食品の過冷却状態を安定に維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（Ａ）冷却中に安定して過冷却を維持している場合の食品の温度変化を示す図である。（Ｂ）冷却途中で過冷却解除して凍結に陥る場合の食品の温度変化を示す図である。
【図２】（Ａ）本発明の実施の形態１に係る温度制御での設定温度の時間変化を示す図である。（Ｂ）空気温度の時間変化を示す図である。（Ｃ）食品温度の時間変化を示す図である。
【図３】（Ａ）過冷却解除の発生後解凍が成功する場合の食品温度の時間変化を示す図である。（Ｂ）過冷却解除の発生後解凍が失敗する場合の食品温度の時間変化を示す図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る温度制御における空気温度及び食品温度の時間変化を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る温度制御における食品の温度変化を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態３に係る保冷室を備えた冷蔵庫の正面図の一例である。
【図７】本発明の実施の形態５に係る過冷却繰り返し実験の結果を示す図である。
【図８】本発明の実施の形態５に係る温度制御における空気温度の時間変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、保冷室内を凍結点θｆ以下に冷却する機構を備えた冷蔵庫内に、食品を入れた場合のその温度変化を示している。
図１（Ａ）は、保冷室に入れた食品が、該食品の凍結点θｆ以下の設定温度まで冷却された後、該設定温度の状態で安定に推移していることを示している。すなわち、食品の過冷却状態が維持されている場合を示しており、理想的な状態である。
【００１３】
上記の図１（Ａ）の場合、保冷室内におかれた食品は、低温温度帯において過冷却状態となるため、凍結による氷結晶成長にともなう品質低下がおこらない。しかし、扉開閉の衝撃や何らかの要因で急激な温度変動が起こった場合には、過冷却状態が解除され、食品内部に略一様に微細氷結晶が生成し、凍結が開始されることがある。
【００１４】
図１（Ｂ）は、凍結点θｆ以下のある時点において、過冷却状態が解除されて凍結が開始された場合を示している。過冷却解除によって食品内部に氷結晶が生成し、水及び氷が共存する状態に移行するとともに、食品凍結点θｆへと食品の温度が変化する。この後凍結は進行し、凍結完了後は設定温度と等しくなる。このときの設定温度によっては、食品の品質低下がさらに進行するおそれがある。
【００１５】
そこで、保冷室内の空気温度を以下のように制御する。図２は、保冷室内の設定温度を高温側と低温側に１つずつ設け、低温側設定温度θＬから高温側設定温度θＨに切替え制御した場合の、保冷室内の空気及び食品温度の経時変化を示している。
図２（Ｂ）に示すような空気温度の経時変化を実現させるよう、保冷室内の設定温度を図２（Ａ）のように制御する。すなわち、空気を高温側設定温度θＨから低温側設定温度θＬへと冷却し、所定時間、低温側設定温度θＬの状態を維持させる。次いで、時刻Ｔ１において、高温側設定温度θＨへと保冷室内の空気加熱を開始し、時刻Ｔ２で１周期を完了させる。
【００１６】
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）のように保冷室内の設定温度を制御した際に、食品が過冷却解除しなかった場合の温度変化を示している。食品が過冷却解除を起こさない場合は、保冷室内の空気温度の経時変化よりも時間は遅れるものの、該食品の温度はその熱容量に応じて、高温側設定温度θＨと低温側設定温度θＬとの間を連続的に温度変化する。
【００１７】
一方、図３は、食品が過冷却解除した場合の食品の温度変化の例を示している。
保冷室内におかれた食品は、低温温度帯において過冷却状態となるが、扉開閉の衝撃や何らかの要因で急激な温度変動が起こった場合には、過冷却状態が解除されることがある。過冷却が解除されると、食品内部に略一様に微細氷結晶が生成し凍結が開始される。
【００１８】
そこで、予め定められたタイミングで、あるいは食材の凍結開始を検知して、高温温度帯へと昇温することによって、過冷却解除時に短期間に生成した微細氷結晶を溶解させることができる。この後、予め定められたタイミングで、あるいは食品の解凍完了を検知して、再び空気温度を低温温度帯に戻すことによって、食品の品質低下を抑制できる。
【００１９】
図３（Ａ）は、食品温度が凍結点θｆ以下になった時刻Ｔにおいて、過冷却解除して凍結が開始されることを示している。次いで、時刻Ｔ１で保冷室内を高温側設定温度に切り替えることで、食品の内部で解凍が開始され、時刻Ｔｆ２において解凍が完了する。そして食品温度が上昇し、時刻Ｔ２において、空気温度（＝高温側設定温度）θＨに到達する様子を示している。
【００２０】
図３（Ｂ）は、図３（Ａ）同様に時刻Ｔから凍結が開始され、時刻Ｔ１から解凍が開始されるも、時間Ｔ２において解凍が完了していないために、次の周期に入って冷却が開始される場合を示している。これは、食品内部に残存する氷結晶を核として、食品の凍結が速やかに進行するために過冷却状態にならず、該食品の凍結点θｆ以下に設定された低温側設定温度θＬに至る場合である。
【００２１】
このように、過冷却解除後の凍結を回避するために、保冷室の設定温度の上下操作を繰り返す場合において、高温側設定温度θＨ、低温側設定温度θＬ、時間Ｔ１、時間Ｔ２、冷却速度などの設定を十分に考慮しないと、過冷却解除が頻繁に起こったり、凍結に陥ったり、保冷室内の平均温度が上昇してしまうために、食品の品質低下のリスクが増加する。
【００２２】
望ましくは、過冷却解除した時点で生成される微細氷結晶が成長して、細胞などへのダメージを与える前に、該微細氷結晶の解凍を開始して過不足なく解凍し終えた後に、直ちに食品を再冷却すればよい。しかし、過冷却の解除は、水分子同士の確率論的な結合状態に依存している。また、冷却能力、食品の種類やサイズ、ユーザーの取り扱い方などは様々であり、さらに冷却中の食品を毎回すべて温度監視することはできないため、必要かつ十分なパラメータを選択し、温度上下制御シーケンスを決定する必要がある。
【００２３】
そこで本発明では、以下に示す温度制御を行う。図４は、本発明の実施の形態１に係る、設定温度の切替え制御による保冷室内の空気及び食品の温度変化を示している。保冷室内の空気温度を制御する制御部により、保冷室内の設定温度を、空気低温設定時間ＴＬの期間は低温側設定温度θＬとし、空気高温設定時間ＴＨの期間は高温側設定温度θＨに制御する。このとき、食品温度のグラフにおいて、領域１では時刻Ｔで食品の過冷却解除が始まり、過冷却解除時に瞬間的に微量な氷結晶が生成する。領域２では、微量な氷結晶を核として凍結が進行する。領域３では、領域２で生成した氷に熱を与え、解凍が進行する。
なお、図４の食品温度のグラフ上には、水から氷に変化する際に放出される潜熱Ｑ１、凍結進行中に水から奪われる潜熱Ｑ２及び解凍進行中に氷に与える熱Ｑ３を示してある。
【００２４】
上記のような観点から実験を行った結果、これら３つの熱量（Ｑ１、Ｑ２及びＱ３）に関し、以下に示す式を満たすような温度制御を行えば、食品が過冷却解除した場合でも十分に解凍の成功が可能で、再び過冷却状態を実現できることが分かった。
すなわち、図４に示すような温度変化をする食品において、
Ｑ３≧Ｑ１＋Ｑ２
Ｑ１：過冷却が解除された際の潜熱
＝Δ（θＴ−θＬ）（Ｋ）×Ｗ（ｇ）×Ｃｐ（Ｊ／ｇ・Ｋ）
Ｑ２：過冷却解除後、低温温度帯にある間の凍結進行中に蓄積される潜熱
＝Δ（θｆ−θＬ）（Ｋ）×（Ｔ１−Ｔ）（ｓｅｃ）
×ｋｆ（Ｊ／ｓｅｃ・Ｋ）
Ｑ３：高温温度帯にある間の解凍中に食品に与えられる熱
＝Δ（θｆ−θＨ）（Ｋ）×（Ｔｔｗ―Ｔｆ）（ｓｅｃ）
×ｋｔｗ（Ｊ／ｓｅｃ・Ｋ）
θＴ：過冷却解除する温度
θＬ：低温側設定温度
Ｗ：食品の含水量
Ｃｐ：水の熱容量
θｆ：食品の凍結点
Ｔ１：低温設定時間
Ｔ：低温設定され冷却開始してから過冷却解除するまでの時間
ｋｆ：冷却中の熱伝達係数
θＨ：高温側設定温度
Ｔｔｗ：解凍完了時間
Ｔｆ：高温設定時に空気温度が上昇中に食品の凍結点に達する時間
ｋｔｗ：昇温中の熱伝達係数
ここで、熱伝達係数ｋｆは、食品が未凍結の間の冷却速度及び昇温速度から見積もることができる。食品が過冷却解除し始める時刻Ｔ及び食品の凍結温度θＴｆは、冷却対象となる代表的な食品を用いた試験から決定することができる。したがって、簡易的な実験で上記の定数を算出して決定し、高温側設定温度θＨ、低温側設定温度θＬ及び低温設定時間Ｔ１を、上記関係式を満たすように制御することで、食品の高品質保存が可能となる。
【００２５】
実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２に係る、より簡易的な温度上下シーケンスの設定方法を示している。この方法では、冷却運転時間（低温設定時間ＴＬ）が加熱運転時間（高温設定時間ＴＨ）よりも長くなるように制御する。すなわち、食品が凍結点以下となる積算時間が凍結点以上となる積算時間よりも長くなるように制御すればよい。低温時間が長いということは、Δ（θＬ−θｆ）＜Δ（θＨ−θｆ）という関係式を満たすことを意味する。このように設定することによって、過冷却解除が起こりにくくなる。また食品の平均温度を下げることができ、食品の高品質保存が可能となる。
【００２６】
実施の形態３．
食品のなかでも、凍結させずに保存することが求められる生鮮食品に関する試験から、保冷室の平均温度を１℃以下とすることによって、食品を高品質に保存できることが分かった。また保冷室の平均温度を、冷却対象食品の凍結点以上とすることによって、食品の過冷却解除の発生確率を抑制できることがわかった。食品の凍結温度は様々であるが、刺身類においては約−２℃、生肉類については約−５℃と設定することができる。平均温度を１℃以下かつ凍結点以上とすることによって、過冷却解除する確率を低く抑制することができる。過冷却解除しにくい状態を実現することで、品質低下を引き起こすような凍結進行状態に陥る可能性を低減できる。
【００２７】
低温温度帯として設定する温度（低温側設定温度）は、低温であるほどよいが、冷却に必要なエネルギー消費などの観点から、水の凍結点である０℃から−２０℃の間が望ましい。また、−２℃から−７℃とすれば、過冷却解除が起こりにくいことがわかった。また、冷却速度は３００℃／時間から０．３５℃／時間とすることによって、過冷却解除が起こりにくいことがわかった。すなわち、上記のように温度設定することで、食品の高品質保存が可能となる。
【００２８】
高温温度帯として設定する温度（高温側設定温度）は、温度が低いほど食品の品質劣化が少ないが、解凍時間が長くなる。このような観点から、高温温度帯は水の融点である０℃から２０℃の間が望ましく、さらには３℃から７℃の範囲であることが特に望ましい。なお、高温温度帯を実現するために、熱交換器、ヒーター、ペルチェ素子、マイクロ波などの電磁場の印加などを行えばよいが、これらには、冷却のため以外のエネルギーが必要となる。なお、上述の数値は家庭用冷蔵庫の性能限界に基づくものである。
【００２９】
図６は、複数の温度に設定された複数の部屋をもつ一般的な家庭用冷蔵庫の例を示している。冷蔵庫本体１０１は、冷蔵室１０２、保冷室１０３、卵室１０４、製氷室１０５、切替室１０６、冷凍室１０７及び野菜室１０８を備えている。冷蔵室１０２と保冷室１０３の間には、送風路１が設けられている。
一般的な家庭用冷蔵庫の場合、冷蔵室１０２は３℃から５℃に設定されることが多い。図６に示すように、本発明の保冷室１０３を冷蔵庫本体１０１内の一部に設けておき、冷却時には、図示していない冷却用熱交換器を通過して生成された冷気を保冷室１０３に導入又は間接冷却し、加熱時には、保冷室１０３よりも高温な冷蔵室１０２の空気を保冷室１０３に導入すればよい。上記のような構造とすることによって、冷蔵庫本体１０１本来の冷却用熱交換器以外の加熱装置を必要とせず、またヒーターなどの熱源へのエネルギーロスがない。すなわち、高温空気を生成する熱源が不要で、さらに余分な部品及びエネルギーも不要となる。
【００３０】
なお、図６では冷蔵室１０２の空気を導入しているが、保冷室１０３よりも高温に設定されている野菜室１０８の空気又は冷蔵庫本体１０１外の空気を導入してもよい。保冷室１０３の温度上昇の際に、ヒーターなどを用いずに冷蔵庫本体１０１内の他の室の空気を導入することによって、電力ロスを減らすことができる。また、冷却用熱交換器を加熱動作させて、温風を保冷室１０３に導入してもよい。
【００３１】
実施の形態４．
保冷室の温度上下の制御についてさらに詳しく検討した結果、低温設定時間を１２０分から２４０分、高温設定時間を１４０分から２３０分とすることによって、食品の品質を高く維持した状態での保存が可能となることが分かった。したがって、制御の冗長性を考慮して、高温側設定温度の開始から低温設定温度の終了までの１周期を４時間から９時間の範囲内とすることで、食品の高品質状態での保存が可能となる。
【００３２】
実施の形態５．
図７は、本発明の実施の形態５に係る、過冷却を繰り返した場合の過冷却解除の起こりやすさ（確率）を検証した実験結果を示している。
温度上下制御を繰り返して、過冷却解除する確率を検証したところ、図７に示すように温度上下制御の回数が増加すると、過冷却解除する確率も徐々に上昇し、また過冷却解除の開始時間が徐々に短くなる傾向があることが分かった。
【００３３】
このことから図８に示すように、過冷却が数回繰り返された後に、次の温度上下制御を行う際は、低温設定時間（ＴＬ）／高温設定時間（ＴＨ）の比率を小さくすることが望ましい。すなわち（ＴＬａ／ＴＨａ）＞（ＴＬｂ／ＴＨｂ）とすればよい。ここで、添字ａは初期、添字ｂは数周期経過後を意味する。また、温度上下制御を数周期行った後は、低温側設定温度及び高温側設定温度の少なくとも１つをより高い温度に設定することが望ましい。これらを適宜組み合わせることによって、過冷却解除の発生確率の増加を抑制することができ、食品の高品質状態での保存が可能になる。
【００３４】
また、温度上下制御を食品の保管期間とともに変化させることによって、より安定的に過冷却保存ができる。そのためには、食品保管期間が長くなるにつれて、低温設定温度及び高温設定温度の少なくとも１つを高くしていく制御を設けるとよい。
【００３５】
実施の形態６．
上述では、過冷却解除する確率を低減しつつ、できるだけ低温に保持するために、温度上下のタイミングを予め設定した時間で決定していたが、より精細に制御するには、食品の温度又は凍結状態を検知し、これに応じて温度制御を行なうことが望ましい。このために、食品の温度を検知するセンサを該保冷室に設けて、食品温度が予め設定した温度になるように温度調整機構を動作させればよい。
食品温度を検知するセンサとしては、食品表面から放射される赤外線を検知する方法がある。また、食品中の水分が温度によって電波吸収率が異なることを利用して、電波放射アンテナと検波器とを組み合わせた方法がある。
【００３６】
あるいは、食品中の水分が液体であるか、又は氷であるかを検出するセンサを設けてもよい。凍結検知センサとしては、前述の電波放射アンテナと検波器によって、水と氷の誘電率の違いを検知する方法がある。またこのとき、放射する電波の周波数を変化させ、いくつかの周波数における検出強度をもとに水と氷との判定をしてもよい。温度上下制御を、食品のセンシング情報をもとに変化させることによって、さらに安定的に過冷却保存ができる。
【００３７】
さらに、食品に対して赤外線を放射して、反射あるいは透過する赤外線を検知する方法がある。また、食品自体に音波をあてるか、あるいは食品中に音波を伝播させ、反射あるいは透過する音を検知する方法がある。なお、凍結を検知するセンサを用いる場合には、前述の定期的な温度上下制御を停止し、低温設定のまま長期に保存してもよい。すなわち、凍結を検知した時点において所定の温度上昇を行い、凍結した氷を溶解させて再び低温設定を行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明によって、食品の温度を上下させる機構を設けた冷蔵庫において、凍結点以下と凍結点以上の温度帯を、所定のタイミングで繰り返すことによって、凍結が進行するのを回避しつつ、より低温な過冷却状態をより安定的に維持することができ、食品の高品質状態での保存が可能となる。この結果、食品を美味しく、商品性を維持した状態で長期にわたり保存することができるため、食品の無駄の削減や省エネに貢献できる。
【符号の説明】
【００３９】
１  送風路、１０１  冷蔵庫本体、１０２  冷蔵室、１０３  本発明を適用する保冷室、１０４  卵室、１０５  製氷室、１０６  切替室、１０７  冷凍室、１０８  野菜室、Ｑ１  過冷却が解除された際の潜熱、Ｑ２  過冷却解除後、低温温度帯にある間の凍結進行中に蓄積される潜熱、Ｑ３  高温温度帯にある間の解凍中に食品に与えられる熱、θＴ  過冷却解除する温度、θＬ  低温設定時の空気温度、Ｗ  食品の含水量、Ｃｐ  水の熱容量、θｆ  食品の凍結点、Ｔ１  低温設定時間、Ｔ  低温設定され冷却開始してから過冷却解除するまでの時間、ｋｆ  冷却中の熱伝達係数、θＨ  高温設定時の空気温度、Ｔｔｗ  解凍完了時間、Ｔｆ  高温設定時に空気温度が上昇中に食品の凍結点に達する時間、ｋｔｗ  昇温中の熱伝達係数、ＴHa  初期の高温側設定温度の維持時間、ＴLa  初期の低温側設定温度の維持時間、ＴHb  数周期経過後の高温側設定温度の維持時間、ＴLb  数周期経過後の低温側設定温度の維持時間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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