(57)【要約】【課題】通常運転時及び霜取り運転時において冷気を大流量で噴出できる冷凍庫の提供。【解決手段】−３０℃以下に到達可能ヒートポンプ１０と、ヒートポンプ１０の吸熱部に設置された冷却器１１と、−３０℃以下で且つヒートポンプにより到達可能な温度範囲内に融点をもつ第１蓄冷部材２０と、第１被冷却物を収納する第１収納室３８と、冷気を循環する循環路と、第１蓄冷部材２０及び第１収納室３８と、冷却器１１とを分離するバイパス手段５１〜５３と、循環路が分離されているときに霜取りを行う霜取り手段と、冷気を循環させる循環用ファン５８とを有する。目的とする冷却温度近傍に融点を持つ蓄冷部材を採用することで、融解熱を利用して長時間、ほぼ一定温度の冷気を大量に供給することができる。従って、ヒートポンプ１０を停止する霜取り運転時においても第１収納室内を極めて低い温度に保つことが可能になる。通常運転時においても温度の安定性を高くできる。【選択図】図１
2008082580.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
−３０℃以下に到達可能なヒートポンプと、
前記ヒートポンプの吸熱部に設置された冷却器と、
−３０℃以下で且つ前記ヒートポンプにより到達可能な温度範囲内に、融点をもつ第１蓄冷部材と、
第１被冷却物を収納する空間を内部に持つ第１収納室と、
前記冷却器、前記第１蓄冷部材、前記第１収納室、そして前記冷却器の順に、冷気を循環する循環路と、
前記循環路における、前記冷却器の下流側及び前記第１蓄冷部材の上流側の間と前記第１収納室の下流側及び前記冷却器の上流側の間とを接続することで、前記第１蓄冷部材及び前記第１収納室と、前記冷却器とを分離するバイパス手段と、
前記バイパス手段により前記循環路が分離されているときに前記冷却器の温度を調節して霜取りを行う霜取り手段と、
前記循環路内において前記冷気を循環させる循環用ファンと、を有することを特徴とする冷凍庫。
【請求項２】
第２被冷却物を収納する空間を内部に持つ第２収納室と、該第２収納室内又は該第２収納室より上流側の位置に配され該第１蓄冷部材よりも高い温度に融点をもつ第２蓄冷部材とを有し、
前記第２収納室及び前記第２蓄冷部材は前記第１収納室に対して並列の位置で前記循環路に接続されている請求項１に記載の冷凍庫。
【請求項３】
前記第２収納室及び前記第２蓄冷部材は、前記第１蓄冷部材及び前記第１収納室に対して並列の位置で前記循環路に接続されている請求項２に記載の冷凍庫。
【請求項４】
前記循環路は前記第１収納室と前記第２収納室との間で前記冷気の流れを切り替える循環路切替手段を持ち、
前記ヒートポンプは、前記第１収納室及び前記第２収納室の間での前記循環路切替手段による前記冷気の流れの切替に伴って、前記冷却器の到達温度が適正になるように運転を切り替える請求項２又は３に記載の冷凍庫。
【請求項５】
第２被冷却物を収納する空間を内部に持つ第２収納室と、該第２収納室内又は該第２収納室より上流側の位置に配され該第１蓄冷部材よりも高い温度に融点をもつ第２蓄冷部材とを有し、
前記第２収納室及び前記第２蓄冷部材は前記第１収納室に対して下流側の位置で前記循環路に接続されている請求項１に記載の冷凍庫。
【請求項６】
前記第１蓄冷部材及び／又は前記第２蓄冷部材は、エチレングリコール及び水の混合物、プロピレングリコール及び水の混合物、エタノール及び水の混合物、炭酸カリウム及び水の混合物、並びに、塩化カルシウム及び水の混合物のうちのいずれかである請求項１に記載の冷凍庫。
【請求項７】
第３被冷却物を収納する空間を内部に持つ第３収納室と、該第３収納室内又は該第３収納室より上流側の位置に配され該第２蓄冷部材よりも高い温度に融点をもつ第３蓄冷部材とを有し、
前記第３収納室及び前記第３蓄冷部材は、前記第２収納室に対して、並列の位置又は下流側の位置で前記循環路に接続されている請求項２〜６のいずれかに記載の冷凍庫。
【請求項８】
前記第３蓄冷部材は、エチレングリコール、プロピレングリコール、並びに、塩化ナトリウム及び水の混合物のいずれかである請求項７に記載の冷凍庫。
【請求項９】
前記第１蓄冷部材、前記第２蓄冷部材及び／又は前記第３蓄冷部材は、外箱と、該外箱に接触し且つ該外箱の内部に配設される伝熱フィンとをもつ蓄冷部材収納ケースの内部に収納される請求項１〜８のいずれかに記載の冷凍庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、急速凍結、深温保存、恒温保持などについて高い性能が実現することが可能な冷凍庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
食品などを品質よく冷凍保存するには急速凍結、深温保存、恒温保持を行うことが求められる。
【０００３】
従来の冷凍庫としては食品を急速凍結する際に、貫通孔が設けられた蓄冷部材を介して冷気を冷凍室内に噴出させて、食品表面の伝熱境膜（温度境界層）を乱して食品と冷気との間の伝熱抵抗を低下させて凍結速度の向上を図る装置が開示されている（特許文献１、図１など）。
【０００４】
食品を急速凍結するには、食品表面での食品と冷気との間の伝熱抵抗を低下させることが必要である。更に、それと同時に、食品に当てる冷気の温度を下げて、食品内部の凍結進行点と食品表面との間の温度差及び食品表面と冷風との間の温度差を大きくすることが効果的である。その結果、食品内部から食品表面への熱伝導と食品表面から冷風への熱伝達とが促進でき急速凍結が実現できる。
【特許文献１】特開２００４−７７０８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところが、特許文献１の冷凍庫においては、冷凍室内の温度が−２０℃程度に設定されており、その程度の温度では、厚さが３０〜５０ｍｍ程度の厚めの食品の場合に、食品内部の厚さ方向の温度勾配が小さくなり伝熱が充分に行われず、食品中心付近の凍結に時間がかかり、急速凍結は困難になる。
【０００６】
また、特許文献１の冷凍庫では、蓄冷部材としてアルミニウムブロックを用いているが、−２０℃付近でのアルミニウムの比熱は０．９Ｊ／ｇ・℃程度であって充分な吸熱が可能であるとは云えなかった。
【０００７】
例えば、１ｋｇの−２０℃のアルミニウムブロックが−１６℃まで温度上昇する間に吸熱できる量は、０．９Ｊ／ｇ・℃×１ｋｇ×４℃＝３．６ｋＪである。一方、急速凍結する食品として牛肉を例に考えると、その凍結潜熱は１８８Ｊ／ｇであり、１５０ｇの牛ステーキ肉２枚、合計３００ｇを凍結するには、凍結潜熱だけでも１８８Ｊ／ｇ×３００ｇ＝５６．４ｋＪの熱を取り除かなければならない。その凍結潜熱の半分の２８．２ｋＪをアルミニウムブロックで−２０℃から−１６℃まで温度上昇させて吸熱するには、７．８ｋｇものアルミニウムが必要であり、これでは、装置が大きく重くなると共に材料コストが高くなる。
【０００８】
反対に、アルミニウムの量を減らすと、今度は凍結潜熱を短時間で吸熱するために、冷却能力の大きいヒートポンプ装置が必要になって、装置が大きく重くなり、部品コストが高くなる。
【０００９】
ところで、冷気の冷却はヒートポンプの吸熱部に設置された冷却器に冷気を循環・接触させることで行っているので、冷気中の水分が徐々に冷却器表面に氷となって付着して冷却能力が低下する。そこで、定期的に冷却器の温度を上昇させて付着した氷を溶解・除去させる霜取り運転を行っている。
【００１０】
しかしながら、霜取り運転を行うとその間の冷却はできなくなるので深温保存や恒温保持の実現が困難になる。
【００１１】
本発明は、通常運転時はもちろん、霜取り運転時においても温度の低い冷気を大流量で連続的に噴出できる冷凍庫を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決する本発明の冷凍庫は、−３０℃以下に到達可能なヒートポンプと、前記ヒートポンプの吸熱部に設置された冷却器と、−３０℃以下で且つ前記ヒートポンプにより到達可能な温度範囲内に、融点をもつ第１蓄冷部材と、第１被冷却物を収納する空間を内部に持つ第１収納室と、前記冷却器、前記第１蓄冷部材、前記第１収納室、そして前記冷却器の順に、冷気を循環する循環路と、前記循環路における、前記冷却器の下流側及び前記第１蓄冷部材の上流側の間と前記第１収納室の下流側及び前記冷却器の上流側の間とを接続することで、前記第１蓄冷部材及び前記第１収納室と、前記冷却器とを分離するバイパス手段と、前記バイパス手段により前記循環路が分離されているときに前記冷却器の温度を調節して霜取りを行う霜取り手段と、前記循環路内において前記冷気を循環させる循環用ファンと、を有することを特徴とする。
【００１３】
目的とする冷却温度近傍に融点を持つ蓄冷部材を採用することで、融解熱を利用して長時間、ほぼ一定温度の冷気を大量に供給することができる。つまり、蓄冷部材が融解するまでの間は第１収納室に同じ温度の冷気を供給することが可能になり、ヒートポンプを停止する霜取り運転時においても第１収納室内を極めて低い温度に保つことが可能になる。また、第１蓄冷部材を通過した冷気を第１収納室に導入しているので、通常運転時においても温度の安定性を高くできる。
【００１４】
また、第２被冷却物を収納する空間を内部に持つ第２収納室と、該第２収納室内又は該第２収納室より上流側の位置に配され該第１蓄冷部材よりも高い温度に融点をもつ第２蓄冷部材とを有し、前記第２収納室及び前記第２蓄冷部材は前記第１収納室に対して並列の位置で前記循環路に接続されている形態を採用することができる。特に、前記第２収納室及び前記第２蓄冷部材は、前記第１蓄冷部材及び前記第１収納室に対して並列の位置で前記循環路に接続されている形態を採用することが望ましい。そしてこの場合に、前記循環路は前記第１収納室と前記第２収納室との間で前記冷気の流れを切り替える循環路切替手段を持ち、前記ヒートポンプは、前記第１収納室及び前記第２収納室の間での前記循環路切替手段による前記冷気の流れの切替に伴って、前記冷却器の到達温度が適正になるように運転を切り替える。
【００１５】
更に、第２被冷却物を収納する空間を内部に持つ第２収納室と、該第２収納室内又は該第２収納室より上流側の位置に配され該第１蓄冷部材よりも高い温度に融点をもつ第２蓄冷部材とを有し、前記第２収納室及び前記第２蓄冷部材は前記第１収納室に対して下流側の位置で前記循環路に接続されている形態を採用することもできる。
【００１６】
つまり、必要な数の収納室毎に異なる温度に対応する融点を持つ蓄冷部材をそれぞれ選択することでそれぞれの収納室における冷凍性能が向上できる。収納室は４種類以上であっても必要な温度毎に設けることが可能である。
【００１７】
例えば、第３被冷却物を収納する空間を内部に持つ第３収納室と、該第３収納室内又は該第３収納室より上流側の位置に配され該第２蓄冷部材よりも高い温度に融点をもつ第３蓄冷部材とを有し、前記第３収納室及び前記第３蓄冷部材は、前記第２収納室に対して、並列の位置又は下流側の位置で前記循環路に接続されている形態を採用することができる。
【００１８】
ここで、第１蓄冷部材及び／又は前記第２蓄冷部材は望む冷凍温度近傍に融点をもち、できるだけ大きな融解熱をもつ物質を適宜選択する。例えば、前記第１蓄冷部材は、エチレングリコール及び水の混合物、プロピレングリコール及び水の混合物、エタノール及び水の混合物、炭酸カリウム及び水の混合物、並びに、塩化カルシウム及び水の混合物のうちのいずれかであることが望ましい。そして、前記第３蓄冷部材は、エチレングリコール、並びに、塩化ナトリウム及び水の混合物のいずれかから選択することができる。
【００１９】
そしてまた、前記第１蓄冷部材、前記第２蓄冷部材及び／又は前記第３蓄冷部材は、外箱と、該外箱に接触し且つ該外箱の内部に配設される伝熱フィンとをもつ蓄冷部材収納ケースの内部に収納されることが望ましい。蓄冷部材に対して効果的に伝熱可能になって融解・凝固をむら無く進行できる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の冷凍庫は適正な蓄冷部材を選択することで大量の冷気を供給することが可能になり、従来技術よりも低コストで急速凍結が実現できる。また、蓄冷部材が融点を持つことから供給される冷気の温度変動を小さくすることが可能になり、霜取り運転時などの冷却器の充分な働きが期待できない場合でも収納室内部の高い恒温性が維持できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本実施形態の冷凍庫は従来の冷凍庫と比較すると必要な急速凍結能力に対して比較的小さい能力のヒートポンプで運転することが可能である。また、従来の冷凍庫と同程度又は大きな能力をもつヒートポンプを採用した場合には更に高い急速凍結能力を発揮させることが可能になる。
【００２２】
（構成）
本実施形態の冷凍庫はヒートポンプと冷却器と第１蓄冷部材と第１収納室と循環路とバイパス手段と霜取り手段と循環用ファンとその他必要な手段とを有する。
【００２３】
ヒートポンプは冷却器の温度が−３０℃以下にまで到達可能な能力を持つ。その構成は特に限定しないが比較的小型で到達温度の低いパルス管冷凍機やスターリング冷凍機が望ましい。
【００２４】
第１蓄冷部材は−３０℃以下で且つ前記ヒートポンプにより到達可能な温度範囲内に、融点をもつ部材である。第１蓄冷部材は純物質でも混合物でも構わない。第１蓄冷部材が融解する際に大量の熱を吸収できる。
【００２５】
すなわち第１蓄冷部材はその融点近傍において大量の熱を吸収できる。従って、第１蓄冷部材の融点は到達・保持を望む使用温度近傍に設定することが望ましい。例えば、−３０℃程度にて使用する冷凍庫の場合には−３０℃近傍に、−４０℃近傍において使用する冷凍庫の場合には−４０℃近傍にといったように、使用する温度として設定された−５０℃、−６０℃、−７０℃のそれぞれの温度の近傍に設定することが望ましい。そして、より望ましくは使用温度よりも数℃低い温度にその融点を設定することが望ましい。
【００２６】
なお、第１蓄冷部材として混合物を採用する場合には融点に幅が生じることがあるが、幅が生じた融点の範囲が前述の第１蓄冷部材に求められる範囲に重なるものであれば充分であり、更には融点の範囲が前述の第１蓄冷部材に求められる範囲に含まれることが望ましい。
【００２７】
第１蓄冷部材としては融解熱が大きい物質を採用することが望ましい。具体的には、プロピレングリコール、エチレングリコール及び水の混合物、プロピレングリコール及び水の混合物、エタノール及び水の混合物、炭酸カリウム及び水の混合物、並びに、塩化カルシウム及び水の混合物、ギ酸及び水の混合物、酢酸及び水の混合物のうちのいずれかが例示でき、更にはこれらの任意の混合物が例示できる。
【００２８】
例えば、エチレングリコールを７０質量％含有する水溶液の融点は−６５℃、プロピレングリコールを６０質量％含有する水溶液の融点は−４８℃、エタノールを７０質量％含有する水溶液の融点は−５５℃、炭酸カリウムを４０質量％含有する水溶液の融点は−３７℃、塩化カルシウムを３０質量％含有する水溶液の融点は−５５℃になる。そして、これらの混合比を変化させることで望む温度近傍に融点を変化することが可能である。
【００２９】
第１蓄冷部材は何らかの容器（蓄冷部材収納ケース）内に収納して用いることができる。第１蓄冷部材を容器に収納した場合、その容器の壁を介して熱交換が行われる。従って、容器を構成する材料は熱伝導性に優れた材料（アルミニウム、銅などの金属）から構成することが望ましい。また、熱交換を効率的に進行させるために、容器の壁に伝熱フィンを形成して表面積を増加することができる。伝熱フィンを容器の外側に形成することで容器の外側を流れる気体（冷気）との間で効率的に熱交換を行うことができるようになり、伝熱フィンを容器の内側に形成することで第１蓄冷部材内での効率的な伝熱を行うことができるようになる。
【００３０】
第１収納室は内部に被冷却物を収納する空間をもつ。第１収納室の壁は断熱材にて形成されることが望ましい。また、壁面に前述した第１蓄冷部材を配置してもよい。第１収納室の上下左右の壁には冷気を吹き出すことができる噴出口を形成することが望ましい。特に、被冷却物の上下方向から冷気を噴出できるように、底面及び天上面の双方に多数の噴出口を形成することが望ましい。第１収納室には内部の空間への被冷却物の出し入れを容易にするために扉を設けることができる。
【００３１】
循環路は冷却器、第１蓄冷部材、第１収納室、そして冷却器の順に、冷気を循環する流路である。循環路中における冷気の流れは循環用ファンにより形成される。循環用ファンは、循環路内において冷気を循環させるファンである。循環用ファンは循環路の状態にかかわらず（後述するバイパス手段により分離されているか否かにかかわらず）、循環路内において第１蓄冷部材から第１収納室の方向に冷気を流す形態が望ましい。例えば、冷却器と第１蓄冷部材との間などに配置することができる。
【００３２】
冷却器で冷やされた冷気は第１蓄冷部材を冷却する。第１蓄冷部材を冷却した冷気は第１収納室に流れていき、第１収納室の内部の空間及びその空間に配された被冷却物を冷却する。温度が上昇した冷気は再度、冷却器に戻される。
【００３３】
循環路にはバイパス手段が設けられる。バイパス手段は、霜取り運転を行う目的で循環路の一部をバイパスするバイパス路によって、循環路を２以上に分離する手段である。バイパス手段を通じることにより分離された循環路はバイパス手段を閉じることで１つの流路を再度形成する。
【００３４】
具体的には、バイパス手段は、冷却器の下流側及び第１蓄冷部材の上流側の間と第１収納室の下流側及び冷却器の上流側の間とを接続することで、第１蓄冷部材及び第１収納室と、冷却器とを分離する手段である。バイパス手段としてはバイパス流路と電磁力などで作動して流路を切り替えるダンパとの組み合わせなどが採用できる。
【００３５】
霜取り手段はバイパス手段により循環路が分離されているときに冷却器の温度を調節して霜取りを行う手段である。具体的にはヒータなどで加熱したり、ヒートポンプの作動を停止したり、温風や外気を導入するなどを単独又は組み合わせて冷却器の温度を０℃以上に上昇させて、冷却器に付着した氷を融解・除去するものである。
【００３６】
その他の手段としては第２収納室及び第２蓄冷部材の組み合わせ、第３収納室及び第３蓄冷部材の組み合わせを採用することできる。第２蓄冷部材及び第３蓄冷部材はそれぞれ第２収納室及び第３収納室内の使用温度に応じて選択される融点をもつ部材である以外は第１蓄冷部材と同様の物質を同様の選択基準で選択することができる。第２収納室は第１収納室よりも高い温度で使用され、第３収納室は第２収納室よりも高い温度で使用される。
【００３７】
具体的には、第２収納室が−３０℃程度で使用される場合には−３０℃以下の温度に融点をもつ物質が第２蓄冷部材に採用され、第２収納室が−２０℃程度で使用される場合には−２０℃以下の温度に融点をもつ物質が第２蓄冷部材に採用されるといったように使用温度の近傍に融点が設定される。
【００３８】
ここで、被冷却物は必要とする冷凍温度、凍結速度などによって第１〜第３収納室を選択して収納される。例えば、長期保存を必要として急速凍結が必要な被冷却物は、急速凍結が可能な第１収納室に第１被冷却物として収納する。他の収納室についても同様に被冷却物に要求される冷凍条件に応じて選択される。
【００３９】
ここで、本明細書にて使用する「第１〜第３被冷却物」とは被冷却物を収納する室である第１〜第３収納室に対応して区別するものであり、被冷却物の種類や数によって変化するものではない。例えば、第１収納室に収納している第１被冷却物であっても第２収納室に移し替えた場合には第２被冷却物と称するものであり、また、必要に応じてどのような被冷却物であっても収納することができる。
【００４０】
第２蓄冷部材として望ましい物質は第１蓄冷部材と同様の物質が採用できる。第３蓄冷部材として望ましい物質は、エチレングリコール、プロピレングリコール、並びに、塩化ナトリウム及び水の混合物のいずれかである。例えば、エチレングリコールの融点は−１３℃、プロピレングリコールの融点は−２８℃、塩化ナトリウムの２３質量％水溶液の融点は−２１℃である。
【００４１】
第２収納室は第１収納室の下流側に設けることができるほか、第１収納室に対して並列に設けることもできる。第３収納室は第１収納室及び／又は第３収納室の下流側に設けることができるほか、第１収納室及び／又は第２収納室に対して並列に設けることもできる。
【００４２】
第２収納室（第３収納室）を第１収納室（第１収納室及び／又は第２収納室）に対して並列に設けている場合は以下の構成を採用することもできる。まず、循環路は第１収納室と第２収納室との間で冷気の流れを切り替える循環路切替手段をもつことができる。そして、循環路切替手段が、第１収納室及び第２収納室の間での冷気の流れを切替に伴って、冷却器の到達温度が適正になるように、ヒートポンプの運転を切り替えることが望ましい。ヒートポンプの効率は冷却器の到達温度により変化するので適正な温度になるようにヒートポンプを制御することで高い効率が実現できる。
【００４３】
（作用効果）
本実施形態の冷凍庫は以上の構成を持つことから以下の作用効果を発揮する。
【００４４】
ヒートポンプを作動させて冷却器の温度を−３０℃以下の目的の到達温度にまで冷却する。循環用ファンにより冷却器、第１蓄冷部材、第１収納室、そして冷却器に向けての循環する流れが循環路中に生成されているので、冷却器で冷却された冷気は第１蓄冷部材、そして第１収納室に到達して冷却する。第１蓄冷部材は凝固点以下に冷却されることで凝固する。凝固が終わった後は第１蓄冷部材が蓄冷しているので第１収納室内の温度の変動を小さくできる。
【００４５】
具体的に説明すると、第１収納室内に被冷却物を入れることで温度が上昇した場合、温度が上昇した冷気を再度、目的とする温度にまで冷却するには冷却器だけでは充分でない場合もある。その場合に第１蓄冷部材により冷却の補助を行うことで温度の変動を小さくできる。
【００４６】
第１蓄冷部材は凝固しているので全体が完全に融解するまでは融点に留まり、融点近傍の温度に冷気の温度を保つことができる。一般に物質の融解熱は物質の比熱よりも大きいので第１蓄冷部材が完全に融解するまでには大量の熱を吸収することができる。
【００４７】
従って、低温になった冷気を被冷却物に大量に噴射することが可能になり、急速凍結や恒温保持の実現に寄与できる。
【００４８】
また、必要な冷凍温度近傍に融点を持つ第２蓄冷部材を採用し、更に第２収納室を設けることで必要な冷凍温度を効率的に実現することができる。つまり、第２蓄冷部材が融解するときに融点近傍の温度に冷気の温度を保つことが可能になるからである。
【００４９】
同様に融点の温度を選択した第３蓄冷部材を採用し、第３収納室を設けることで第３蓄冷部材の融点近傍における冷却能力が向上できる。以下、必要であれば第４、第５の蓄冷部材を採用することもできる。
【００５０】
そして、冷凍庫の使用に従い、冷却器には雰囲気中の水分が付着して氷になる。氷が付着していると伝熱抵抗になるので、ある程度、氷が付着したら霜取りを行う必要がある。霜取りは冷却器の温度を０℃以上にする必要があるので、霜取り中にはヒートポンプによる冷却を行うことができない。本実施形態の冷凍庫ではバイパス手段により循環路の冷却器を分離することが可能になり、冷却器だけを０℃以上に昇温することができる。霜取り中は第１蓄冷部材（存在すれば第２蓄冷部材及び第３蓄冷部材も）により第１収納室内の温度を保つことが可能になるので、第１収納室における温度変化を最小限に抑えながら霜取りを行うことができる。
【００５１】
第２収納室（第３収納室）を第１収納室（第１収納室及び／又は第２収納室）に対して並列に設けており、循環路切替手段により循環路が切り替えられている場合には第１収納室及び第２収納室（第３収納室）でそれぞれ異なる使用温度毎にヒートポンプを適正に運転することができる。つまり、第１蓄冷部材及び第１収納室、第２蓄冷部材及び第２収納室、そして第３蓄冷部材及び第３収納室の間で循環路を順次切り替えていくことで、それぞれの温度毎に効率が高くなる運転条件を選択することが可能になる。
【００５２】
また、第１〜第３蓄冷部材は大量に吸熱可能なので、電力料金の低い深夜電力などを用いて第１〜第３蓄冷部材を凝固させて蓄冷し、電力料金が高い時間帯における保冷を第１〜第３蓄冷部材による吸熱で行うことで電気代の抑制や電力使用の平準化に寄与できる。
【実施例】
【００５３】
以下、本発明の冷凍庫を実施例に基づき詳細に説明する。
【００５４】
（実施例１：構成）
本実施例の冷凍庫は、図１及び２に示すように、ヒートポンプ１０と冷却器１１と第１蓄冷部材２０と第１収納室と循環路４２とバイパス手段と霜取り手段（図略）と循環用ファン５８と制御回路（図略）とが筐体中に収納されている。
【００５５】
筐体は、前面が開口する箱状の内容器６１と、それを収納する前面が開口する箱状の外箱６２とをもつ筐体本体と、筐体本体の開口部に開閉自在に設けられた扉６３とを有する。内容器６１と外箱６２との間には発泡ポリウレタン６４や真空断熱材６５などの断熱材が充填されている。扉６３には筐体本体と同様に断熱材が充填されている。扉と筐体本体との間は、扉の内面の周囲に取り付けられたパッキン６６により気密に保たれている。
【００５６】
筐体は第１蓄冷部材２０と共に第１収納室を区画する。すなわち、内容器６１及び扉６３により区画された筐体内部が、第１蓄冷部材２０が封入された蓄冷容器２１により区画されており、区画されたうちの前部分が第１収納室を形成する。第１蓄冷部材２０は筐体内部の中央やや後方よりに天井部分から突設されている。
【００５７】
筐体内部の後方部分にはヒートポンプ１０の吸熱部に設置された冷却器１１及び循環用ファン５８が配置されている。循環用ファン５８は筐体内部の後方から第１蓄冷部材２０に向けて冷気を送っている。循環用ファン５８の種類は特に限定されず、プロペラファン、シロッコファン、ターボファン等が用いられる。
【００５８】
筐体内部の後方部分は仕切板４３にて区画された循環路が形成される。循環路は冷却器１１、循環用ファン５８、第１蓄冷部材２０、筐体内部の前方部分、冷却器１１の順に冷気が循環できるように形成される。そして、循環路における冷却器１１の部分をバイパスするバイパス手段としてのバイパス流路５３が形成されており、冷却器１１を流れる側の流路に形成されたダンパ５２とバイパス流路５３に形成されたダンパ５１とを交互に開閉することで循環路の流れを切り替えられる。ダンパ５２を開けてダンパ５１を閉めることで冷気が冷却器１１を通過し、ダンパ５１を開けてダンパ５２を閉めることで冷気は冷却器１１を通過せずに流れる。冷気を冷却器１１を通過せずに流れるようにした状態で霜取りを行う。霜取り手段は冷却器１１を０℃以上に加熱するヒータである。霜取り手段はダンパ５１を開けてダンパ５２を閉めて冷気が冷却器１１を通過せずに流れる状態で作動させる。
【００５９】
第１蓄冷部材２０は比表面積が大きくなるように厚みが薄い直方体型の蓄冷容器２１（蓄冷部材収納ケース：外箱）内に封入されている。蓄冷容器２１は厚みが広い面を筐体内部の前後方向に向けて配置されており、蓄冷容器２１の表面に沿って冷気が流れるように循環路４２を形成するように仕切板４３が配置されている。
【００６０】
蓄冷容器２１の内部には第１蓄冷部材２０との間の熱交換をむら無く速やかに行う目的で内部に伝熱フィン２２が設けられている（図３）。ここで、蓄冷容器２１には、冷気との間の熱交換を効率よく行う目的で、図４及び５に示すような容器の外側に突出する伝熱フィン２３を設けることもできる。更に、図６に示すような内側に突出する伝熱フィン２４を併せて設けることも可能である。
【００６１】
第１蓄冷部材２０としてはエチレングリコールを７０質量％と水を３０質量％との混合物質が例示できる。この混合物質は−６５℃に共融点を有し、融解熱は約７０Ｊ／ｇである。被冷却物として、温度５℃に冷蔵された１５０ｇの牛ステーキ肉２枚、合計３００ｇを凍結する場合を考えると、牛肉の凍結点は約−２℃であり、牛肉の凍結点以上での比熱は３．０８Ｊ／ｇ・℃、凍結潜熱は１８８Ｊ／ｇである。牛肉３００ｇを５℃から−２℃に冷却するために取り除かなければならない熱量は、３．０８Ｊ／ｇ・℃×３００ｇ×７℃＝６．５ｋＪであり、牛肉３００ｇを凍結するために取り除かなければならない熱量は、１８８Ｊ／ｇ×３００ｇ＝５６．４ｋＪであり、合計６２．９ｋＪの熱量を取り除かなければならない。この熱量は、エチレングリコールを７０質量％と水を３０質量％との混合物質約９００ｇの融解で吸収可能である。
【００６２】
実用上は、第１蓄冷部材２０の量として、この２倍程度の余裕を見込んで、２ｋｇ程度設置される。この質量での蓄冷容器２１の大きさとしては、エチレングリコールを７０質量％と水を３０質量％との混合物質の密度が約１．１ｇ／ｍＬなので、例えば、縦３００ｍｍ、横３００ｍｍ、厚さ２０ｍｍ程度のコンパクトなものになる。
【００６３】
ヒートポンプ１０はスターリング冷凍機又はパルス管冷凍機であり、低温熱交換器が納められている吸熱部が筐体の断熱材を介して循環路中に挿入されている。ヒートポンプ１０の吸熱部には冷却器１１が設置され、ヒートポンプ１０の放熱部には放熱器１２が設置される。冷却器１１及び放熱器１２はアルミニウム材や銅材などの熱伝導率が高い材料から形成されており、多数のフィンを有し、フィンの隙間を空気が流通できる部材である。
【００６４】
スターリング冷凍機は、耐圧容器の中に作動流体、例えばヘリウムを３．０ＭＰａで封入し、耐圧容器の中心に配置されたシリンダ内の後方に、樹脂材質の円柱状のパワーピストンが往復動可能に配置され、パワーピストンの前方には、樹脂材質のディスプレーサが往復動可能に設置されている。
【００６５】
パワーピストン上面とディスプレーサ下面との間の圧縮空間は、シリンダの側面の開口部、室温熱交換器、蓄冷器、低温熱交換器を経て、ディスプレーサ上面の膨張空間に連通されている。
【００６６】
低温熱交換器を納めた吸熱部の周囲には、冷却器１１が設置され、室温熱交換器を納めた放熱部の周囲には、放熱器１２が設置される。パワーピストンは、ロッドを介して、耐圧容器に固定された板ばねによって支持されるとともに、コイルが巻回された円筒状の部材に接続される。コイルは、磁石とヨークで形成された隙間の磁場中に置かれ、コイルに交流を流すことで、前後方向に往復動し、接続されたパワーピストンが往復動される。
【００６７】
ディスプレーサは、パワーピストンの中心を貫通するロッドを介して、耐圧容器に固定された板バネによって支持されおり、パワーピストンの往復動によって引き起こされる作動流体の圧力変動によって往復動する。ディスプレーサの固有振動数は、パワーピストンの固有振動数より大きく設定されており、ディスプレーサは、パワーピストンより９０度程度の位相の進みをもって往復動する。
【００６８】
このパワーピストンとディスプレーサの動きによって、圧縮空間で圧縮されて温度上昇した作動流体は、室温熱交換器へ放熱し、蓄冷器で冷却されながら膨張空間へ送られ、そこで膨張されて温度低下し、低温熱交換器から吸熱し、蓄冷器を冷却しながら圧縮空間に戻される。
【００６９】
これが繰り返されることにより、吸熱部から放熱部への熱の汲み上げ（ヒートポンプ）が継続的に行われ、冷凍庫内の吸熱部に設置された冷却器１１が冷却される。放熱部に汲み上げられた熱は、放熱部に設置された放熱器１２を介して、放熱ファン１４によって筐体後面下部の空気吸込口から取り込まれた空気に伝達され、その空気は、放熱ファン１４によって筐体後面上部の空気排出口から排出される。
【００７０】
パルス管冷凍機はスターリング冷凍機のディスプレーサを室温側に短縮して室温ディスプレーサとし、パルス管内の作動流体を介して、膨張空間の作動流体の変位を制御するものであり、室温ディスプレーサはパワーピストンに対して、６０〜８０度程度の位相の進みをもって往復動される。
【００７１】
このパワーピストンと室温ディスプレーサの動きによって、圧縮空間で圧縮されて温度上昇した作動流体は、室温熱交換器へ放熱し、蓄冷器で冷却されながら膨張空間へ送られ、そこで膨張されて温度低下し、低温熱交換器から吸熱し、蓄冷器を冷却しながら圧縮空間に戻される。これが繰り返されることにより、吸熱部から放熱部への熱の汲み上げ（ヒートポンプ）が継続的に行われ、冷凍庫内の吸熱部に設置された冷却器１１が冷却される。パルス管の低温端には、パルス管内の一様な気体の往復流れを乱さないようにするための整流器が設置されている。パルス管冷凍機では、パルス管内の作動流体を介して膨張空間の作動流体の変位を制御しているため、スターリング冷凍機において存在するディスプレーサによる室温の圧縮空間から低温の膨張空間への熱伝導による伝熱が無く、冷凍庫内への熱侵入を小さく抑えることができる。
【００７２】
第１収納室の内部は仕切板３１、３２及び３３によって複数の空間に区画されている。それぞれの空間における冷気の流れを制御することで適正な冷却性能を実現している。本実施例の冷凍庫では第１収納室が急速凍結室３７と深冷保存室３８とに区画されている。急速凍結室３７は冷気が流通可能な仕切板３１及び３２にて区画されており、急速凍結を要する被冷却物に大量の冷気を流して急速凍結を行う。急速凍結室３７に流入した冷気はそのまま深冷保存室３８に流入するが、深冷保存室３８における温度変化を抑制するためにダンパ３５及びダンパ３６が設けられている。
【００７３】
ダンパ３５は急速凍結室３７から深冷保存室３８にバイパスする流路４４への入り口に形成されている。ダンパ３６は深冷保存室３８から冷却器１１に至る流路４５への入り口に形成されている。
【００７４】
通常は、急速凍結室３７から深冷保存室３８への流れを形成するようにダンパ３５を閉じて急速凍結室３７から流路４４への冷気の流れを止め、ダンパ３６を開けて急速凍結室３７から深冷保存室３８へ冷気が流れるようにする。
【００７５】
急速凍結を行う場合には、ダンパ３５を開き、ダンパ３６を閉じることで、急速凍結室３７に流入した冷気が深冷保存室３８には流れ込まず、そのまま冷却器１１に戻る流路４４を通過する。その結果、急速凍結室３７で昇温した冷気が深冷保存室３８に流入せず、温度の高い被冷却物を冷凍する場合に急速凍結と深冷保存室３８の恒温保持とが両立できる。
【００７６】
冷凍庫内の状態を把握するために温度センサ（図略）をもつ。温度センサは急速凍結室３７、深冷保存室３８及び第１蓄冷部材２０に配置されている。温度センサからの出力は制御回路に入力される。
【００７７】
冷凍庫の運転状況を外部に報知するインジケータや外部から運転状況を操作する操作パネル（図略）を有する。操作パネルは制御回路に接続され、操作パネルからの入力や操作パネルへの出力が制御されている。
【００７８】
（作用効果：通常運転時）
ダンパ５１を閉じ、ダンパ５２を開けることで冷気が冷却器１１を流れる循環路が形成される。循環用ファン５８を作動させることで循環路中を冷気が循環する。ヒートポンプ１０を運転することで冷却器１１が冷却される。冷却器１１に冷気が触れることで冷気が冷却される。冷却された冷気は蓄冷容器２１に到達する。第１蓄冷部材２０は、蓄冷容器２１の外壁や冷却フィン２３を介して冷却されて凝固する。第１蓄冷部材２０が凝固したか否かは第１蓄冷部材２０の温度が融点よりも所定温度だけ低くなった場合（例えば５℃程度低くなった場合）に凝固が完了したものと判断する。通常運転では第１蓄冷部材２０が凝固するまでヒートポンプ１０を高出力で運転させる。
【００７９】
・急速凍結時：急速凍結室３７に被冷却物が入れられ、操作パネル（図略）により急速凍結運転が選択された場合に、制御部はダンパ３５を開け、ダンパ３６を閉じた上で、循環用ファン５８の回転数を上昇させて循環路を循環する冷気の量を増加させる。
【００８０】
冷気は冷却器１１、循環用ファン５８、蓄冷容器２１、急速凍結室３７、そして冷却器１１の順に流れる。冷気の流れが増加するので冷却器１１からの冷却能力が充分でなくなる場合も生じる。その場合でも、冷却器１１によって充分に冷却できなかった冷気も蓄冷容器２１の外壁に接触することで第１蓄冷部材２０により吸熱されて充分低温の冷気とすることができる。第１蓄冷部材２０は全体が完全に融解するまでは温度が上昇しないので長時間にわたって低温の冷気を供給することができる。
【００８１】
急速凍結室３７に配置した温度センサにより、急速凍結室３７内の温度が充分に低下したことが検知された場合や、急速凍結室３７に流入した冷気と流出する冷気との間の温度差が所定値以下になった場合に急速凍結室３７内の被冷却物の急速凍結が終了したと判断し、急速凍結運転を止めて恒温保持運転に移行する。なお、急速凍結運転時においても深冷保存室３８の温度が高い場合や高くなった場合には後述する恒温保持運転と同様の運転を行って深冷保存室３８の温度が所定値以上にならないように制御することができる。
【００８２】
実際の冷凍庫内の温度は以下のように例示できる。−６０℃の大流量の冷気が、急速凍結室３７内に噴出され、被冷却物から熱を奪う。被冷却物から熱を奪い、例えば、−４０℃に温度上昇した冷気は開いたダンパ３５（吸込口）から吸込ダクト４４を通って冷却器１１に戻される。
【００８３】
採用したヒートポンプ１０の能力が後述する恒温保持運転を維持できる程度のものとすることでコストの低減を行っているので、−４０℃にまで温度上昇した大量の冷気は、冷却器１１のみでは−４５℃程度にしか温度が下がりきらない場合もある。その場合に、循環用ファン５８によって循環される冷気は充分に冷却されないまま、蓄冷容器２１の外壁に到達する。
【００８４】
充分に冷却されていない大流量の冷気は、広い面積の蓄冷容器２１の表面を流れながら、−６５℃で融解する第１蓄冷部材２０によって−６０℃程度にまで冷却され、急速凍結室３７内に噴出される。凝固した第１蓄冷部材２０は、融解して液体に変化する際、すべて液体に変化するまで温度一定で吸熱する。そのために、ヒートポンプ１０の冷却能力が小さくても、−６０℃の冷気を、大流量で連続的に被冷却物に噴出させることが可能となり、被冷却物表面と内部の凍結進行点との温度差を大きくできる。その結果、被冷却物内部から表面への伝熱が促進され、被冷却物の形状、厚さを問わずに急速凍結が可能となる。
【００８５】
図７は、急速凍結運転時の被冷却物表面付近の冷気及び内部の温度分布について、ブランクの平板凍結モデル（社団法人日本冷凍空調学会編、「食品関係者のための食品凍結技術」（２０００年発行）３７ページ参照）を用いたある現実的条件での計算結果を、模式的に示したものである。
【００８６】
図７中の（ａ）は、冷気の温度が−２０℃で冷気の噴出が弱い場合、（ｂ）は、冷気の温度が−２０℃で冷気の噴出が強い場合について、それぞれ比較のために示したものである。（ａ）は、冷気の噴出が弱いため温度境界層が乱されず、被冷却物表面の温度が高く、被冷却物内部での温度勾配が小さく急速凍結はできない。
【００８７】
（ｂ）は、特許文献１に記載の冷凍装置の場合であり、冷気の噴出が強く温度境界層が乱され、被冷却物表面の温度が下がり、内部での温度勾配も（ａ）に比べると大きくなる。しかし、被冷却物表面と凍結進行点との温度差は７℃に留まる。
【００８８】
（ｃ）は、本実施例の冷凍庫のものであり、冷気温度が−４０℃で噴出が強い場合である。被冷却物表面と凍結進行点との温度差は１４℃であり、（ｂ）の場合の約２倍になり、被冷却物内部の伝熱量は（ｂ）の場合の約２倍に増加し、被冷却物内部で発生する凍結潜熱が速やかに取り除かれ、急速凍結が行われる。更に（ｄ）は冷気温度が−６０℃で噴出が強い場合である。被冷却物表面と凍結進行点との温度差は２２℃であり、（ｂ）の場合の約３倍になり、被冷却物内部の伝熱量は（ｂ）の場合の約３倍になり、更に速い急速凍結が実現できる。（ｂ’）及び（ｄ’）は食品の厚さが（ｂ）及び（ｄ）の場合の２倍になった場合の温度分布を示したものである。冷気温度が−２０℃の（ｂ’）の場合は、被冷却物内部の温度勾配が小さくなってしまうが、冷気温度が−６０℃の（ｄ’）の場合は、被冷却物の厚さが厚くなっても食品内部の温度勾配を大きく保つことができ、急速凍結が可能である。以上のように、温度の十分に低い冷気を大流量で継続的に急速凍結室３７に噴出させることで、厚い被冷却物でも急速凍結が可能となる。
【００８９】
・恒温保持運転：恒温保持運転は急速凍結室３７及び深冷保存室３８の温度の上昇を抑えて、恒温性を維持する運転である。
【００９０】
制御回路はダンパ３５を閉じてダンパ３６を開けることで、冷気は冷却器１１、循環用ファン５８、蓄冷容器２１、急速凍結室３７、深冷保存室３８、そして冷却器１１の順に流れる。急速凍結運転時と同様に冷却器１１からの冷却能力が充分でなくなる場合も生じるが急速凍結運転時と同様に、蓄冷容器２１に接触することで冷気が充分に冷却される。
【００９１】
（作用効果：霜取り運転時）
ヒートポンプ１０が運転されている場合は、ダンパ５１が閉じられ、ダンパ５２が開けられており、循環用ファン５８によって冷気が冷却器１１を通って循環する。ところで、冷却器１１には、冷気の循環によって、食品などの被冷却物や環境からの水分が氷となって付着する。氷の付着量が多くなると、それが伝熱抵抗となり冷却能力が低下する。そこで、定期的に、例えば、１日に１回程度、冷却器１１を０℃以上に昇温して、付着した氷を溶かす霜取り運転を行う。この霜取り運転時に、ダンパ５２が閉じられ、ダンパ５１が開けられることで、冷却器１１を通らずに冷気が循環する。そのために冷却器１１の温度が高くなっても第１収納室内には影響を与えない。霜取り運転中は冷却器１１による冷気の冷却が不可能なので、蓄冷容器２１内の第１蓄冷部材２０への吸熱で冷気の温度を低くする。第１蓄冷部材２０は前述したように、大量の熱を吸収可能なので、冷却器が霜取り中でも、第１収納室内の温度維持はもちろん、急速凍結運転についても可能である。従って、深温保存室３８に保存している被冷却物の温度変動を低減可能であり、温度変動による品質劣化が防止できる。
【００９２】
（作用効果：夜間電力の利用）
図８は、本実施例の冷凍庫の夜間電力を利用した場合の運転方法の例を示したものである。縦軸における正の値は、第１収納室への熱負荷を表し、負の値は、第１収納室の冷却能力を表す。
【００９３】
第１収納室への熱負荷としては一日中ほぼ一定である静的負荷と使用条件により変化する動的負荷とがある。静的負荷には、断熱材を通しての外からの熱侵入や扉の霜付き防止のための加熱による負荷が例示できる。動的負荷としては、扉の開閉に伴う外からの熱侵入による扉開閉負荷、第１収納室内よりも温度の高い被冷却物を入れることによる深温冷却負荷、急速凍結運転による凍結潜熱等の急速凍結負荷、霜取運転でのヒータ負荷のような短時間に大きい冷却能力が要求される霜取り負荷等の動的負荷が例示できる。動的負荷は昼間に発生することが多く、また、短時間で大きい負荷である。
【００９４】
ところで、現在、電力会社との契約により、例えば、夜の２３時から翌朝の７時までの夜間は、昼間の３分の１の程度の電気料金で電力が使用可能である。夜の２３時から翌朝の７時までの夜間電力料金適用時に３０Ｗといった高い冷却能力でヒートポンプ１０を運転し、第１蓄冷部材２０の凝固を行い、昼間の動的負荷に対して、この第１蓄冷部材２０の融解による吸熱で対応させる運転方法が考えられる。
【００９５】
昼間においてはできるだけ電気の消費を抑制したいので、ヒートポンプ１０は静的負荷とつりあう程度である１０Ｗ程度の低い冷却能力で運転する。ただし、冷却器の霜取りを行う２時間程度はヒートポンプ１０を停止する。
【００９６】
例えば、ヒートポンプ１０の冷却効率を１と仮定すると、夜の２３時から翌朝の７時までの夜間の消費電力は３０Ｗ、朝７時から夜２１時までの消費電力は１０Ｗとなる。例えば、昼間の電気料金を２１円／ｋＷｈ、夜間の電気料金を７円／ｋＷｈとして１日の電気料金を計算すると４円６２銭となる。
【００９７】
一方、夜間電力契約をせずに、冷却器の霜取りを行う２時間程度以外、１日を通してヒートポンプ１０を一定の冷却能力で運転した場合、冷却効率を１と仮定して計算すると、消費電力は１７．３Ｗとなり、１日の電気料金は７円９８銭となる。つまり、冷凍庫に必要な冷却負荷を時間的に移動することが可能になることで夜間電力の利用が可能になって、利用しない場合に対して、約５８％の電気料金で冷凍庫を使用可能である。
【００９８】
（変形例１：構成）
本変形例の冷凍庫は、図９に示すように、実施例１の急速凍結室３７及び深温保存室３８からなる−６０℃の第１収納室３７及び３８に加えて、冷凍温度が−３０℃である第２収納室３９が下方に設置された冷凍庫である。第２収納室３９に対応して融点が−３０℃程度若しくはそれ以下である第２蓄冷部材２６が封入された第２蓄冷容器２７が設けられている。第２蓄冷部材２６としては炭酸カリウムを４０質量％含有する水溶液（融点−３７℃）などが採用できる。第２収納室３９に求められる冷凍温度は−３０℃程度なので第２蓄冷部材２６に求められる融点は−３０℃から−４０℃程度の−３０℃からあまり離れない温度が望ましい。
【００９９】
第１収納室３７及び３８と第２収納室３９との間は断熱されており、それぞれに断熱性の扉６３及び６７が開閉自在に設けられている。冷却器１１の下流側及び上流側にはそれぞれダクト開口部７１、７２が設けられており、ダクト開口部７１はダクト開口部７３に接続され、ダクト開口部７２はダクト開口部７４に接続される。
【０１００】
ダクト開口部７３が開口する部位、循環用ファン５９、第２蓄冷容器２７、第２収納室３９、ダクト開口部７４が開口する部位、ダクト開口部７２が開口する部位、冷却器１１、ダクト開口部７１が開口する部位、そしてダクト開口部７３が開口する部位の順に循環する第２循環路が形成されている。
【０１０１】
ダクト開口部７３の下流側にはダンパ７６が設けられ、また、ダクト開口部７４が開口する部位及びダクト開口部７３が開口する部位の間を連通させるバイパス流路７７が形成され、バイパス流路７７にはダンパ７５が設けられている。
【０１０２】
（作用効果）
ダンパ５１及び７６が開けられ、ダンパ５２及び７５が閉じられることで、冷却器１１によって冷却された冷気は第２収納室３９側に流れる第２循環路を流れることになる。その結果、第２蓄冷容器２７に収納された第２蓄冷部材２６を凝固させることになる。この場合に、ヒートポンプ１０は−３０℃〜−４０℃程度の温度に到達すれば充分なので運転効率が向上できる。冷却器１１によって冷却された冷気の流れが第２収納室３９側に流れている場合には第１収納室３７及び３８側では第１蓄冷部材２０による吸熱により冷却が継続できる。
【０１０３】
ダンパ５１及び７６が閉じられ、ダンパ５２及び７５が開けられることで、第１収納室３７及び３８については実施例１と同様の作用効果が実現できる。この場合に、第２収納室３９においては第２蓄冷部材２６による吸熱により冷却が継続できる。
【０１０４】
各収納室３７、３８及び３９について必要な温度にまで冷却できるように、及び／又は、急速凍結を行う場合など、順次ダンパ５１、５２、７５及び７６を適正に切り替えることで適正な冷凍性能を発揮することができる。
【０１０５】
（変形例２）
本変形例の冷凍庫は、図１０に示すように、変形例１に加えて、冷蔵温度が−２℃の冷蔵室である第３収納室８８が第１収納室３７及び３８の上方に設けられた冷凍庫である。
【０１０６】
第３収納室８８に対応して融点が０〜２０℃程度である第３蓄冷部材８６が封入された第３蓄冷容器８７が設けられている。第３蓄冷部材８６としてはエチレングリコール（融点−１３℃）などが採用できる。
【０１０７】
第１収納室３７及び３８と第３収納室８８との間は断熱されており、第３収納室８８には断熱性の扉８９が開閉自在に設けられている。冷却器１１の下流側及び上流側に設けられたダクト開口部７１はダクト開口部８１に接続され、ダクト開口部７２はダクト開口部８２に接続される。
【０１０８】
ダクト開口部８１が開口する部位、循環用ファン８５、第３蓄冷容器８７、第３収納室８８、ダクト開口部８２が開口する部位、ダクト開口部７２が開口する部位、冷却器１１、ダクト開口部７１が開口する部位、そしてダクト開口部８１が開口する部位の順に循環する第３循環路が形成されている。
【０１０９】
ダクト開口部８１の下流側にはダンパ８３が設けられ、また、ダクト開口部８１が開口する部位及びダクト開口部８２が開口する部位の間を連通させるバイパス流路が形成され、バイパス流路にはダンパ８４が設けられている。
【０１１０】
（作用効果）
ダンパ５１、７５及び８３が開けられ、ダンパ５２、７６及び８４が閉じられることで、冷却器１１によって冷却された冷気は第３循環路を流れることになる。その結果、第３蓄冷容器８７に収納された第３蓄冷部材８６を凝固させることになる。この場合に、ヒートポンプ１０は−２０℃程度の温度に到達すれば充分なので運転効率が更に向上できる。
【０１１１】
冷却器１１によって冷却された冷気の流れが第３収納室８８側に流れている場合には第１収納室３７及び３８、並びに第２収納室３９側では第１蓄冷部材２０及び第２蓄冷部材２６による吸熱により冷却が継続できる。
【０１１２】
ダンパ５１、７６及び８３が閉じられ、ダンパ５２、７５及び８４が開けられることで、第１収納室３７及び３８については実施例１と同様の作用効果が実現できる。この場合に、第２収納室３９及び第３収納室８８においては第２蓄冷部材２６及び第３蓄冷部材８６による吸熱により冷却が継続できる。
【０１１３】
各収納室３７、３８、３９及び８８について必要な温度にまで冷却できるように、及び／又は、急速凍結を行う場合など、順次ダンパ５１、５２、７５、７６、８３及び８４を適正に切り替えることで適正な冷凍性能を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】実施例１の冷凍庫の概略断面図である。
【図２】実施例１の冷凍庫の概略断面図である。
【図３】蓄冷部材を収納する蓄冷容器の概略透視図である。
【図４】蓄冷部材を収納する蓄冷容器の概略斜視図である。
【図５】図４に示した蓄冷容器のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図４に示した蓄冷容器のＡ−Ａ断面図である。
【図７】冷凍庫内における食品の温度分布のシミュレーション結果を示す図である。
【図８】夜間電力を用いて運転する方法の例を示した図である。
【図９】変形例１の冷凍庫の概略断面図である。
【図１０】変形例２の冷凍庫の概略断面図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１１…冷却器
１２…放熱器
２０…第１蓄冷部材
２１、２７…蓄冷容器
２２、２３、２４…冷却フィン
２６…第２蓄冷部材
３１、３２、３３、３４、４３…仕切板
３５、３６、５１、５２、７５、７６、８３、８４…ダンパ
５８、５９、８５…循環用ファン
７１、７２、７３、７４、８１、８２…ダクト開口部
３７、３８、３９、８８…第１〜３収納室
６１、６２…筐体本体
６３、６４、６７、６８、８９、９０…扉
８６…第３蓄冷部材
【図１】
2008082580.tif 000003
【図２】
2008082580.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2008082580.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
2008082580.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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