(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、前記貯蔵室に設けられ、非接触で間接的に前記貯蔵室内の表面温度や前記貯蔵室内の貯蔵物の表面温度を検出する温度検出手段を備え、前記貯蔵室内に貯蔵物が投入される前の前記温度検出手段の投入前検出温度と、前記貯蔵室内に前記貯蔵物が投入された後の前記温度検出手段の投入後検出温度と、前記貯蔵物の実際の表面温度と、の関係から予め実験等により、前記貯蔵物の表面温度の前記温度検出手段の検出温度に対する影響度を示す前記貯蔵物の寄与度と、投入前検出温度と投入後検出温度との温度差と、の関係を求めておき、前記貯蔵室内に貯蔵物を投入した場合の前記温度検出手段の検出温度と、前記貯蔵物を投入する前の前記温度検出手段の検出温度と、前記貯蔵物の投入前後の温度検出手段の温度差とから推定される寄与度を使用して前記貯蔵室内に投入された前記貯蔵物の実際の表面温度を推定する制御手段と、を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、前記貯蔵室に設けられ、非接触で間接的に前記貯蔵室内の表面温度を検出する温度検出手段を備え、前記貯蔵室内に貯蔵物を投入する前の前記温度検出手段の検出温度をＴｃ、前記貯蔵室内に前記貯蔵物を投入後の前記温度検出手段の検出温度をＴｔｐ、前記貯蔵物の推定表面温度をＴ１、予め実験等により求まる前記温度検出手段の検出温度に対する貯蔵物の寄与度をΦとしたとき、
Ｔ１＝（Ｔｔｐ−Ｔｃ）／Φ＋Ｔｃ
からなる関係式で前記貯蔵物の実際の表面温度を推定する制御手段を備えたことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項３】
前記貯蔵室内に前記貯蔵物を投入した前後の温度検出手段の検出温度の変化量の違いから、前記貯蔵室内に投入された貯蔵物の大きさによって決まる冷却時間を推定する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記貯蔵室内に前記貯蔵物を投入した前後の温度検出手段の検出温度の温度低下の傾きの違いから、前記貯蔵室内に投入された貯蔵物の熱容量によって決まる冷却時間を推定する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記貯蔵室内に前記貯蔵物を投入した前後の温度検出手段の検出温度の変化量、あるいは前記貯蔵室内に前記貯蔵物を投入した前後の温度検出手段の検出温度の温度低下の傾きより、投入された貯蔵物が所定温度になるまでの冷却時間を推定する制御手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記制御手段により推定された貯蔵物の表面温度を基にして、前記投入された貯蔵物が凍結点近辺の温度までは貯蔵室内の設定温度を０〜−３℃としてゆっくりと冷却し、前記貯蔵物の表面温度が、凍結点近辺の温度に到達してからは前記貯蔵室内の設定温度を−５〜−１２℃程度に変更して前記貯蔵物を更に冷却することによって前記貯蔵室内の前記貯蔵物を過冷却状態に維持する過冷却冷凍を行うことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項７】
前記貯蔵室内の空気温度を検出する第２の温度検出手段を備え、前記第２の温度検出手段の検出温度に基づいて前記温度検出手段の検出温度の校正を行うようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項８】
前記少なくとも１つの貯蔵室内に設置された貯蔵室ケースと、前記貯蔵室ケースの上部開口の少なくとも一部を覆うフタ部材と、を備え、前記貯蔵室内を冷却する冷却用風路の開口は前記フタ部材に直接冷気が当たるようにして前記貯蔵室ケース内の食品には直接冷気が当たらないようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、冷蔵庫や貯蔵庫などの冷凍・空調装置の室内の温度の推定装置・方法、冷蔵庫の冷却方法などに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の冷蔵庫では、貯蔵室内に設置するサーミスタにより貯蔵室内の空気の温度を検出し、貯蔵室の温度を一定に保つ温度制御を行うのが一般的であった。このサーミスタは周囲の温度変化によって自身の（電気的）抵抗値が変化するものであり、貯蔵室内に投入された貯蔵物の温度を周辺空気を介して間接的に検出することができる。このようにサーミスタを用いた温度検出を行う冷蔵庫では、貯蔵室内の空気の温度を一定に保ち、その結果貯蔵室内の貯蔵物の温度を所望の温度まで冷却し、長期保存することを可能としている。
【０００３】
貯蔵物の温度を、より正確に検出する手法として、貯蔵室内に赤外線センサ（たとえばサーモパイル）をアレイ状または、マトリックス状に配置する手法も紹介されている（例えば、特許文献１）。サーモパイルは物体から放出される赤外線を入射して、その物体の温度を検出するので、物体の温度を直接的に検出可能である。サーモパイルの検出温度は、サーモパイルの視野全域から入射する赤外線量の総和になるため、視野内に対象物以外の領域がある場合は、対象物そのものの温度検出ができるわけではない。そのため、特許文献１では複数のサーモパイルを設置し、貯蔵室内をいくつかの区画に区切って温度分布を測定することで貯蔵室全体をセンシングしている。
【０００４】
一方、近年、食生活、生活スタイルの変化により家庭用冷蔵庫に対するニーズは「冷凍保存」に集まってきている。食品のまとめ買いによるストックや、作り置きの保存等、冷凍室の利用頻度が高まり、かつ冷凍品質への要求も高くなってきている。このような冷凍品質を高める工夫は数多くなされており、代表的な技術としては急速冷凍が知られている。通常保存時よりも低温度の冷気で、風量を増量する等して貯蔵された食品を急速に冷却することで、食品が凍結する際に食品内の水分が凍結することにより生成される氷結晶を小さくすることができる技術であり、このようにして凍結させた食品は解凍時のドリップ流出量を減少することができる。
【０００５】
冷凍品質向上のための別の手法として、過冷却冷凍技術があげられる。過冷却とは、食品を特定の冷却条件で冷却していくと、該食品の凍結温度以下まで冷却されても食品が凍っていない状態になることをいう。過冷却の状態まで冷却された食品に物理的又は温度的な刺激を与えると、過冷却状態が解除され、急速に食品が凍結する。このようにして凍結させた食品は、細かい粒状の氷結晶が生成されるため、解凍時のドリップ流出量が減少し、さらには細胞組織の損傷をある程度は抑えることが可能である（例えば、特許文献２）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−７１２５２
【特許文献２】特開２００３−１８０３１４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
サーミスタにより貯蔵室の温度を検出する冷蔵庫では、貯蔵物周辺の空気の温度を検出しているため、実際の貯蔵物の温度と検出温度とが乖離している場合があった。また、貯蔵物周辺の空気により間接的に温度検出するので、直接的に貯蔵物の温度を検出する場合に比べて実際の貯蔵物の温度が把握できず、貯蔵物の冷凍品質や保存品質がよくない場合があった。また、直接的に貯蔵物の温度を検出していないので、貯蔵物の保存品質を向上させることができなかった。
【０００８】
また、温度検出手段としてサーモパイルを用いると貯蔵物の温度を直接的に検出できるので、サーミスタで間接的に貯蔵物の温度を検出するよりも大幅に温度検出精度が向上するが、サーモパイルの場合、視野が広いため、アレイ状またはマトリックス状に配置する必要があり、高価なサーモパイルを複数個設置するため、温度検知が複雑になるし、コストがかかるという問題があった。
【０００９】
また、温度検出にサーモパイルを使用した場合は、検出温度にある程度の公差が存在し、この公差がサーミスタに比べて大きいため、温度の検出精度が悪かった。また、低温になるほど物体の放射する赤外線量の絶対値が小さくなるため、検出温度に対する公差の影響度合いが大きくなり、低温になるほど検出誤差が大きくなるという問題があった。
【００１０】
本発明は、貯蔵物の保存品質を向上させることを目的とする。また、本発明では、貯蔵物周辺の空気により間接的に温度検出するのではなく直接的に貯蔵物の温度を検出して検出精度を向上させることを目的とする。また、本発明では直接的に貯蔵物の温度を検出する場合の貯蔵物の温度の精度良い検出方法を得ることを目的とする。また、本発明では、高価なサーモパイルを複数個用いることなく、安価な構成で貯蔵物の温度を精度良く検出することを目的とする。
【００１１】
また、本発明は安価な構成で貯蔵物の温度を精度良く検出し、貯蔵物の過冷却冷凍の成功率を向上させることを目的とする。また、本発明は、サーモパイルを使用する場合に冷蔵庫の制御手段自身にてサーモパイルの検出温度を校正する校正手段を設けて、温度検出の精度を向上させることを目的としている。また、本発明は、冷凍品質の良い過冷却保存や過冷却冷凍を行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、前記貯蔵室に設けられ、非接触で間接的に前記貯蔵室内の表面温度や前記貯蔵室内の貯蔵物の表面温度を検出する温度検出手段を備え、前記貯蔵室内に貯蔵物が投入される前の前記温度検出手段の投入前検出温度と、前記貯蔵室内に前記貯蔵物が投入された後の前記温度検出手段の投入後検出温度と、前記貯蔵物の実際の表面温度と、の関係から予め実験等により、前記貯蔵物の表面温度の前記温度検出手段の検出温度に対する影響度を示す前記貯蔵物の寄与度と、投入前検出温度と投入後検出温度との温度差と、の関係を求めておき、前記貯蔵室内に貯蔵物を投入した場合の前記温度検出手段の検出温度と、前記貯蔵物を投入する前の前記温度検出手段の検出温度と、前記貯蔵物の投入前後の温度検出手段の温度差とから推定される寄与度を使用して前記貯蔵室内に投入された前記貯蔵物の実際の表面温度を推定する制御手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、貯蔵物の温度検出に非接触の温度検出手段であるサーモパイルを用いるため、精度・感度の良い温度検出が可能となる。
また、貯蔵物の温度を精度良く検出できるので、過冷却冷凍の特定の冷却条件を作りこみやすくなり、冷凍品質が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の正面図である。図２は、本発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の側断面図である。図において、冷蔵庫本体１は最上段に観音開き式の冷蔵室２を備えている。冷蔵室２の下には製氷室３及び切替室４が左右に配設されている。冷蔵庫本体１の最下段には冷凍室６を備え、冷凍室６の上には野菜室５を備えている。この野菜室５は、左右に配設された製氷室３と切替室４の下方で、冷凍室６の上方に設けられている。（この野菜室５は、左右に配設された製氷室３と切替室４の下方で、冷凍室６の上方に設けられている。）
【００１５】
もちろん、各室の配置は本実施の形態を制限するものではなく、上段に設けられた冷蔵室２の下に製氷室３及び切替室４を左右に並列に配設し、これら左右に並列に配設された製氷室３及び切替室４の下方で、かつ下段に設けられた野菜室５の上部に冷凍室６を配設する、いわゆる左右に並列に配設された製氷室３及び切替室４と野菜室との間に冷凍室６を配設するミッドフリーザータイプの方が低温室が近接するため断熱材が不要であり、また、熱漏れも少ないので省エネルギーであり良い。
【００１６】
冷蔵室２の正面側開口部は、自在に開放、閉塞することができる観音開き式の冷蔵室扉７が設けられており、この冷蔵室扉７は、冷蔵室扉左７Ａ、冷蔵室扉右７Ｂの２つにより観音式扉を構成している。もちろん、観音式扉ではなく、１枚式の回転式扉でもよい。貯蔵室である製氷室３、切替室４、野菜室５、冷凍室６には、製氷室３の開口部を自在に開口・閉塞することができる引出式の製氷室扉８、切替室４の開口部を自在に開放・閉塞することができる引出式の切替室扉９、野菜室５の開口部を自在に開放・閉塞することができる引出式の野菜室扉１０、冷凍室６の開口部を自在に開放・閉塞することができる引出式の冷凍室扉１１がそれぞれ設けられている。また、貯蔵室である冷蔵室２の左右の扉のいずれかには、貯蔵室内の温度設定などを行う操作スイッチや庫内温度や設定温度などの温度情報の表示を行う表示パネル６０が設けられており、操作スイッチの操作情報や液晶表示部の表示情報や貯蔵室内の温度情報などが冷蔵庫本体背面上部（冷蔵室背面）に設けられたマイコンなどの制御装置３０によって制御される。
【００１７】
冷蔵庫本体１の背面最下部に設けられている機械室１Ａには圧縮機１２が配されている。冷蔵庫本体１は、冷凍サイクルを備えており、圧縮機１２は冷凍サイクルを構成する１部品であり、冷凍サイクル内の冷媒を圧縮する作用を有する。圧縮機１２で圧縮された冷媒は凝縮器（図示せず）において凝縮される。凝縮された状態の冷媒は減圧装置である毛細管（図示せず）や膨張弁において減圧される。冷却器１３は、冷蔵庫の冷凍サイクルを構成する１部品であり、減圧された冷媒は冷却器１３において蒸発され、この蒸発時の吸熱作用により冷却器１３周辺の気体は冷却される。冷気循環用ファン１４は、冷却器１３周辺で冷却された冷気を冷蔵庫本体１の各室（冷蔵室２、製氷室３、切替室４、野菜室５、冷凍室６）へと送風するためのものである。風量調整手段である切替室用ダンパ１５は、冷気循環用ファン１４により切替室４に送風される冷気の冷気量を調整し、切替室４内の温度を所定温度に制御したり、切替室４の設定温度を切り替えたりするためのものである。冷却器１３で冷却された冷気が切替室冷却用風路１６を通って、切替室４内に送風される。また、この切替室冷却用風路１６は、切替室用ダンパ１５の下流に配されている。
【００１８】
切替室４は貯蔵室内の温度を冷凍温度帯（−１７℃以下）から野菜室温度帯（３〜１０℃）までの間で複数の段階から選択可能な部屋（貯蔵室）であり、冷蔵庫１の冷蔵室扉７Ａ、７Ｂなどに設置した操作パネル６０を操作することで貯蔵室内の温度の選択や切替を行う。（操作パネル６０には、冷蔵室、冷凍室、切替室などの貯蔵室を選択する貯蔵室選択スイッチ６０ａ、切替室などの貯蔵室の温度帯（冷蔵、冷凍、チルド、ソフトフリージングなど）を切り替えたり、急冷や強・中・弱などを切り替える温度帯切替スイッチ６０ｂ、過冷却冷凍（瞬冷凍ともいう）選択スイッチ６０ｃ、製氷に関して、透明氷、通常、急速、停止などを選択する製氷モード選択スイッチ６０ｄを備えている。）切替室４の奥側壁面には、切替室４内の空気温度を検知するための第１の温度検出手段である切替室サーミスタ１９を設置し、切替室４の天井面（中央部、前面部、あるいは後面部など）には貯蔵室である切替室４内に投入された貯蔵物の表面温度を直接的に検出するための第２の温度検出手段であるサーモパイル２２（あるいは赤外線センサ）を設置している。冷却器室から切替室４に冷気を送る風路には、風量の制御や風路を遮へいして冷気の流入を阻止することができる風量調整装置である切替室ダンパ１５を設け、切替室サーミスタ１９の検出温度（あるいはサーモパイル２２の検出温度）により切替室ダンパ１５を開・閉することで、切替室の温度を選択された温度帯に調整したり、設定された温度範囲内に入るように制御装置３０にて制御される。
【００１９】
図３は、本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫１の制御基板３０のブロック図である。制御基板３０にはマイクロコンピュータ（以降マイコン）３１を搭載し、予め記憶しているプログラムにより、冷蔵庫１の各貯蔵室の温度制御や圧縮機１２や庫内ファン１４の回転数制御やダンパ１５の開閉制御などを行っている。第２の温度検出手段であるサーモパイル２２の検出信号はマイコン３１に入力され、マイコン３１内で演算処理されて食品などの表面温度に換算された後、急速冷冷凍制御や過冷却冷凍制御など所定の温度制御を行う。また、第１の温度検出手段であるサーミスタ１９の検出温度は、所定値と比較して温度判定を行い、所定値の温度範囲内に入るように制御を行う。また、制御装置３０は冷蔵室扉７Ａや７Ｂに設けられた表示パネル（操作パネル）６０に各貯蔵室の設定温度や食品（表面）温度などを表示する。
【００２０】
ここで、第１温度検出手段であるサーモパイル２２と第２の温度検出手段であるサーミスタ１９の検出温度の違いについて説明する。図４は、サーミスタとサーモパイルとの温度検出例を表した図であり、図４（ａ）は、サーミスタとサーモパイルとの温度検出の違いを示した図であり、貯蔵室内に測定対象物（貯蔵物）を投入した時の測定対象物の実際の表面温度、サーミスタ１９により検出された温度、サーモパイル２２により検出された温度を表している。図において、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。サーモパイル２２は測定対象物の温度推移に対する反応が速く、測定対象物の温度推移とほぼ同等の温度・時間変化をしているのに対し、サーミスタ１９は空気を介して間接的に対象物の温度を検出するため、測定対象物の温度推移に対して時間遅れが発生し、また、急激な温度変化には対応できていない。このサーミスタ１９は、投入された食品などの温度変化に対しては、直ぐに反応するわけではなく、時定数を持って変化していくのが特徴である。
【００２１】
図４（ｂ）はサーモパイル２２の検出温度の推移・変化を示した図である。貯蔵室内に測定対象物（貯蔵物）を投入した時の測定対象物の実際の表面温度、サーモパイル２２により検出された温度、演算により平滑化したサーモパイルの検出温度、測定対象物の周囲温度（貯蔵室内温度など）を表している。図において、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。測定対象物の周囲温度は、冷蔵庫の温度制御により所定の温度範囲に制御されるため、測定対象物の周囲温度も所定の範囲内で変動しているが、このような所定範囲内で変動する環境であっても、サーモパイル２２は、測定対象物の温度変化に略追従した温度を検出している。測定環境（貯蔵室）などに測定の対象となる対象物をいれると、サーモパイル２２は対象物の表面温度だけでなく、周囲の温度も一緒に検出するので、周囲温度の変動分も同時に検出することとなる。
【００２２】
つまり、測定対象物の温度は、周囲温度の変化に比べると安定して変化するのだが、周囲温度の変動の影響も受けて、サーモパイル２２の検出温度が変動することとなる。このように、周囲温度が変化する不安定な環境のなかでも比較的安定的に温度が推移する対象物の温度を検出する場合には、変動分を見越して（予測して）平滑化する演算などの処理を行えばよい。本実施の形態では、図４（ｂ）に示すように、サーモパイル２２検出温度を平滑化処理した温度も示しており、必要に応じて、平滑化した温度を適用することで測定対象物の表面温度が実使用上問題ないレベルで精度良く検出できる。
【００２３】
ここで、サーモパイル２２の冷蔵庫１の貯蔵室へ取り付ける場合の取り付け例を説明する。図５は本発明の実施の形態を表すサーモパイルの冷蔵庫の貯蔵室に取り付ける際の取り付け構造のイメージ図である。サーモパイル２２は、食品などの対象物が発する赤外線を受光して温度を検出するものであるが、赤外線は物体を透過する際に減衰してしまう特性があるため、サーモパイル２２と対象物の間には赤外線の通過の障害となる物が何も存在しない方が好ましい。また、サーモパイル２２は、表面に異物や水滴などが付着すると赤外線が受光しにくくなるので、貯蔵物（食品など）の汁が付着した場合、人が触って指紋がついた場合、表面が結露した場合などは、サーモパイ２２と対象物との間に障害物が存在することになるので、赤外線が到達しにくくなり、冷蔵庫などのように周囲温度が低い環境では対象物の温度を低めに検出してしまうなど測定精度が悪くなってしまう。
【００２４】
また、サーモパイル２２は電子部品なので、結露による充電部のショートを防止する必要があるし、安全性確保のため人の手や指が触れないような構造にする必要がある。したがって、本実施の形態では、図５に示すようにサーモパイル２２の周囲にサーモパイル２２から徐々に開口が大きくなるようなすり鉢状の傾斜を有するカバー２３を取り付けるようにしている。カバー２３のすり鉢の中心部（サーモパイル２２に近い側）にサーモパイル２２の大きさと略同等の大きさである直径約３ｍｍ程度の穴をあけており、赤外線が直接入射できるようにしている。また、すり鉢の中心部の穴とサーモパイル２２との間は水滴やごみなどが進入しないようにシール材や接着剤などによりシールしても良い。
【００２５】
また、すり鉢の庫内側開口穴の大きさについても４〜８ｍｍ程度として指が進入しにくい大きさであり、しかもすり鉢状で傾斜角を有し、すり鉢の穴の深さを１〜６ｍｍを確保しているから、人の指が進入しても開口穴の途中で指が止まるので、開口穴中心部のサーモパイル２２に触れることができず、サーモパイル２２の汚れ付着防止や安全性が確保できる。すり鉢状にすることで、冷蔵庫の貯蔵室内に設置しても、すり鉢の傾斜部を通ってサーモパイル２２の表面を這うような空気の流れができるので、結露もしにくくなる。また、すり鉢状の開口穴は、貯蔵室や貯蔵室ケース内の食品などの貯蔵物がどの位置に置かれても検出できるように貯蔵室内の所定位置に配置され、また、すり鉢状の開口穴の傾斜角度は、貯蔵室や貯蔵室ケース内の食品などの貯蔵物がどの位置に置かれても温度検出できるような視野範囲が得られるように設定されている。
【００２６】
ここで、カバー２３はすり鉢状でなくても良く、サーモパイル２２が庫内側に露出し赤外線を受光する部分であるカバーの中心開口穴（直径約３ｍｍ）の周囲に高さ１〜６ｍｍ、幅１〜３ｍｍ程度の庫内側に突出するリブを設けた構造でも良い。リブの幅や高さは、指が中心開口穴内のサーモパイル２２に触れることなく、しかも貯蔵室４内、あるいはケース１７内の少なくとも底面のほぼ全域よりの赤外線を受光できるように決めれば良い。
【００２７】
次に、貯蔵室である切替室４の中に食品等の貯蔵物を入れた場合の動作を説明する。図６は本発明の実施の形態を表す冷蔵庫の切替室のケースを横から見た図である。図６において、貯蔵室である切替室４内には、少なくとも一部が開口した切替室ケース１７が設置されており、この切替室ケース１７内に食品などの貯蔵物２５が保存される。切替室４のなかに貯蔵物２５を入れた時、サーモパイル２２は、貯蔵物の表面温度と貯蔵物２５の周辺のケース１７の表面温度を合せた温度として検出する。すなわち、サーモパイル２２は、貯蔵物の表面温度と貯蔵物２５の周辺のケース１７の表面温度とをカバー２３のすり鉢の傾斜角度範囲（視野範囲）に対して寄与度（Φ）を掛け合わせたものの和として温度を検出することになるから、貯蔵物２５の表面温度そのままを検出するわけではない。ここで、寄与度（Φ）は貯蔵物２５の大きさ（表面積）、温度によって変動する定数であると考えることができる。
【００２８】
図７は、本発明の実施の形態を表す冷蔵庫のサーモパイルの検出温度の時間変化を表す図である。約−７℃に設定された貯蔵室４内に測定対象物（貯蔵物）２５を投入した時の測定対象物の実際の表面温度、サーモパイル２２により検出された検出温度、演算により平滑化した測定物の推定温度、測定対象物の周囲温度（貯蔵室内温度など）を表している。図において、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。図７は、例えば１０℃、表面積５０００ｍｍ２程度の食品を−７℃程度のケース１７の中に入れた場合のサーモパイル２２の検出温度の時間変化を表したものである。図においては、貯蔵室である切替室４内に貯蔵物２５を投入する前のあるタイミングを測定開始（時間０分）として、ある時間が経過した時点で切替室４内に貯蔵物２５を投入した場合の時間経過を表している。
【００２９】
貯蔵室である切替室４内に貯蔵物２５を投入する前のあるタイミングである時間０分から貯蔵物投入まではサーモパイル２２は、貯蔵室である切替室４内の壁面（底面、側壁）温度あるいは貯蔵室ケースである切替室ケース１７のケース温度を検出するから、サーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐはケース１７の温度Ｔｃとほぼ等しくなる。時刻ｔｘで約１０℃の貯蔵物を投入すると、サーモパイル２２は投入された貯蔵物の温度だけでなく、ケース１７の温度も検出するので、実際の貯蔵物２５の（表面）温度約１０℃でなく貯蔵物２５とケース１７の中間的な温度である約５℃を検出している。時間経過に伴って貯蔵物２５が冷却されていくとサーモパイ２２の検出温度も低下していく。
【００３０】
本発明では、寄与度（Φ）を使用してサーモパイル２２にて貯蔵物２５の表面温度を推定する。寄与度（Φ）はサーモパイル２２の検出温度に対する貯蔵物２５の寄与度であり、寄与度（Φ）の影響を求めることによって、貯蔵物２５の表面温度が推定できる。寄与度Φは、図７における貯蔵物投入前後のサーモパイル２２の検出温度の温度差（変化量ΔＴｔｐ）に表れてくる。寄与度Φが大きいほどサーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐは貯蔵物２５の表面温度Ｔｘに近い値を検出し、逆に寄与度Φが小さいほどサーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐは周辺ケース１７の温度Ｔｃに近い値を検出することになる。つまり、貯蔵物２５を切替室４内あるいは切替室ケース１７内に入れる前後のサーモパイル２２の温度差（変化量ΔＴｔｐ）によって、投入された貯蔵物２５の寄与度Φを推定することが可能である。図８に温度差（変化量ΔＴｔｐ）と寄与度（Φ）の相関の一例を示す。
【００３１】
図８はサーモパイルの検出温度と貯蔵物温度との温度差（変化量）と寄与度Φの関係を表した図である。図において、横軸は変化量（貯蔵物投入前後のサーモパイルの検出温度の温度差（ΔＴｔｐ））を表し、縦軸は寄与度Φを表している。本発明の実施の形態では、実験などにより温度差ΔＴｔｐと寄与度Φの関係を把握してデータベース化して制御装置（制御基板）３０に記憶させている。（または、複数のデータより関係式の推定曲線を作成して、数式として記憶していても良い。図より温度差ΔＴｔｐの増加につれて寄与度Φが大きくなることが確認できる。
【００３２】
図７において、貯蔵物Ｘの表面推定温度Ｔ１は、本発明における寄与度Φを使用して貯蔵物の瞬時の表面温度を推定するものである。サーモパイル２２の検出温度に対する、貯蔵物Ｘの寄与度をΦとしたとき、サーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐは、貯蔵物の実際の表面温度Ｔｘとケース１７の温度Ｔｃとの関係より下記の関係式で表現できる。
【００３３】
サーモパイル２２の検出温度  Ｔｔｐ=Φ×Ｔｘ＋（１−Φ）×Ｔｃ  …  （１）式
【００３４】
寄与度Φは、投入する貯蔵物２５の温度・大きさ、ケース１７の温度の関係から決まる定数であり、実験などにてパラメータを変化させて、寄与度、貯蔵物の表面温度、ケース１７の表面温度の関係を求めてデータベース化して制御装置３０に記憶させておき、（１）式におけるＴｘにＴ１を代入して展開して得られる下記（２）式に対して記憶装置３０に記憶された寄与度Φを使用することで貯蔵物２５の表面温度Ｔ１を導くこととする。ここで貯蔵物を入れる前にはサーモパイル２２はケース１７の温度を検出していることとなるから、（２）式におけるＴｃとほぼ同値になる。また、（２）式におけるケース１７の温度Ｔｃとは、測定の対象となる貯蔵物２５以外のものの温度を示すものである。ケース１７に貯蔵物２５を入れる前に、既に他の貯蔵物が貯蔵されている場合は、先に入れていた貯蔵物の温度も含めてケース１７の温度Ｔｃと考えればよく、すなわち、ケース１７の温度Ｔｃとは、測定対象の貯蔵物を投入する前のサーモパイル２２の検知温度であるといえる。このようにして、（２）式における、寄与度Φ・ケース１７の温度Ｔｃ・サーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐの値が定まるため、ある瞬間での貯蔵物表面温度Ｔ１を算出することが可能となる。
【００３５】
実際の貯蔵物表面温度Ｔ１=（Ｔｔｐ−Ｔｃ）／Φ＋Ｔｃ      …  （２）式
【００３８】
貯蔵物の大きさ・温度が異なっても、寄与度Φが等しくなる場合もあるし、また、サーモパイル２２の感度は視野角によって異なることから、瞬時的に演算した貯蔵物の温度Ｔ１は実際の貯蔵物温度とは異なる場合がある。この差はサーモパイルの視野範囲に対して貯蔵物の表面積が占める割合が小さいほど大きくなる。貯蔵物２５が冷却されてケース１７の温度に近づいていくと、表面積の占有率のサーモパイル検出温度への影響度が低下し、その結果、推定温度Ｔ１の演算精度が向上していく。つまり、演算を繰り返し行っていくにつれて、演算精度も向上していくことになる。寄与度Φは貯蔵物２５を投入する前のサーモパイル２２の検出温度と貯蔵物２５を投入直後の最も温度が上昇したときのサーモパイル２２の検出温度との温度差（変化量）により図８より求めることができる。
【００３９】
ここで、表面積が同じでも熱容量が異なる貯蔵物をそれぞれ投入した場合の寄与度Φについて検討する。図９は、熱容量と寄与度の関係を説明するための要部断面図である。図９において、貯蔵室４内のケース１７内に初期温度Ｔｔｐｏの貯蔵物２５が投入されている。貯蔵室４の天井面や側壁などの設けられたサーモパイル２２には、受光部の汚れなどを防止するためのカバー２３が設けられており、すり鉢状の開口穴が所定の傾斜角度で傾斜していることにより、サーモパイル２２によってケース１７内の底面のほぼ全域の温度が検出可能となっている。すなわち、貯蔵室４内あるいはケース１７内の底面のほぼ全域の温度が検出可能とるようにカバー２３のすり鉢状の傾斜角度が決められている。ここで、貯蔵室４あるいはケース１７の底面の長さＳ１に対し、貯蔵物の長さがＳ２であるとすれば、熱容量が異なる２つの貯蔵物ａ、貯蔵物ｂ（熱容量はａ＜ｂ）が投入されたとした場合、寄与度Φは熱容量に関係なくΦ＝Ｓ２／Ｓ１となり同じ値となる。
【００４０】
ここで、表面積が同じでも熱容量が異なる貯蔵物をそれぞれ投入した場合の温度変化について考える。まず、サーモパイル２２の視野範囲（赤外線の受光範囲）に対する平面的な占有率は表面積に依るから、熱容量によらず、表面積が等しく初期の温度が同じ場合の貯蔵物ａ，ｂに対する寄与度Φは同値となる。しかし、熱容量の異なる貯蔵物ａ、ｂは、同じ冷却条件であっても冷えやすさが異なる。この冷えやすさ／冷えにくさは、（２）式で示す関係式ではサーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐに表れてくる。冷えやすいもの（熱容量の小さな貯蔵物ａ）の場合はＴｔｐが比較的早く低下していき、逆に冷えにくいもの（熱容量の大きな貯蔵物ｂ）の場合はＴｔｐがなかなか低くなっていかない。つまり、（２）式の関係式による演算を繰り返し行っていくにつれて、貯蔵物の冷えやすさ／冷えにくさといった熱容量が考慮されながら貯蔵物の実際の表面温度Ｔｘ、推定表面温度Ｔ１、検出温度Ｔｔｐともに低下していき、推定温度Ｔ１が実際の表面温度Ｔｘに近づいていくので、演算精度も向上していくこととなる。
【００４１】
図１０は図９の環境において熱容量が異なるが表面積が同じ貯蔵物を投入した場合の貯蔵物の実温度Ｔｘおよび貯蔵物の推定温度Ｔ１のそれぞれの時間変化を模式的に表した図であり、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。図において、実線が熱容量の小さな貯蔵物ａを表し、点線が熱容量の大きな貯蔵物ｂの温度を表している。ここで、太線は貯蔵物の実際の表面温度Ｔｘ、細線が貯蔵物の表面温度の推定温度Ｔ１を表している。また、貯蔵物ａおよび貯蔵物ｂの実際の初期温度はともにＴｘｏとし、サーモパイル２２の初期の検出温度はＴｔｐｏとする。
【００４２】
図において、表面積が同じである場合、熱容量の小さな貯蔵物ａの実際の温度（太線実線）の方が熱容量の大きな貯蔵物ｂの実際の温度（太線点線）よりも温度低下が早くなっており、熱容量の小さな貯蔵物ａの実際の温度（太線実線）が所定温度Ｔｚ（たとえば凍結点近辺温度である１〜−２℃）に到達する時間は、ｔａであり、熱容量の小さな貯蔵物ｂの実際の温度（太線点線）が所定温度Ｔｚに到達する時間はｔｂ（ｔａ時間よりもｔｂ時間の方が大きい：ｔａ＜ｔｂ）となる。したがって、表面積が同じであれば、実際の表面温度Ｔｘは、熱容量の小さい貯蔵物ａの方が、貯蔵物ａよりも熱容量の大きな貯蔵物ｂの方よりも、所定温度Ｔｚに到達する時間は早くなる。
【００４３】
ここで、熱容量の小さい貯蔵物ａも、貯蔵物ａよりも熱容量の大きな貯蔵物ｂについても、サーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐと実際の表面温度Ｔｘとは貯蔵物投入時はかなり離れているので、サーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐだと実際の貯蔵物の表面温度を把握することができないが、本実施の形態では寄与度Φを使用してサーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐから実際の表面温度Ｔｘを推定するようにしているため、貯蔵物の実際の表面温度が推定できる。このとき、推定温度Ｔ１は貯蔵物投入時点では実際の表面温度とはかけ離れているが、推定温度Ｔ１は、貯蔵物の熱容量により時間差が生じるが、時間経過とともに実際の表面温度Ｔｘに近づいていき、いずれは推定温度が実際の温度Ｔｘと同等となる。熱容量の小さい貯蔵物ａの方が、熱容量の大きな貯蔵物ｂよりも、推定温度Ｔ１が実際の貯蔵物の表面温度Ｔｘに早く（ｔａ１時間）近づくが、熱容量の大きな貯蔵物ｂもｔｂ１時間（ｔｂ１＞ｔａ１）で実際の表面温度Ｔｘに近づく。したがって、寄与度Φによる温度推定を繰り返し行えば、寄与度Φによる推定温度にて貯蔵物ａ、ｂの実際の表面温度Ｔｘが推定できる。ここで、もし所定の温度に到達する所定時間が必要な場合は、貯蔵物の大きさなどにより予め所定時間を実験などにより求めて制御手段３０に記憶させておけば良い。
【００４４】
図１１は、寄与度Φを使用して貯蔵物の表面温度を推定するためのフローチャート図である。図において、初期温度検出ステップＳ１では、サーモパイル２２にて食品投入前の貯蔵室４内やケース１７内の温度Ｔｃを検出する。その後、食品投入ステップＳ２にて食品などの貯蔵物２５が貯蔵室４内やケース１７内に投入される。貯蔵物投入直後温度検出ステップＳ３では、貯蔵物が投入されてサーモパイル２２の検出温度が急激に上昇するが、この上昇した検出温度の最大値Ｔｔｐｍを検出する。変化量算出ステップＳ４では、貯蔵物投入直後の検出温度の最大値Ｔｔｐｍと貯蔵物投入前の検出温度Ｔｃとの温度の差を変化量ΔＴｔｐを算出する。そして寄与度算出ステップＳ５では、変化量算出ステップＳ４にて求められた変化量ΔＴｔｐより予め制御手段３０に記憶されている図８にて一例を示したような変化量と寄与度の関係式や数値テーブルなどから寄与度Φを選択する。
【００４５】
貯蔵物温度検出ステップＳ６にて、投入された貯蔵物およびケース１７などを含む貯蔵物２５の投入後所定時間経過後のサーモパイル２２の温度Ｔｔｐを検出する。貯蔵物温度推定ステップＳ７では、貯蔵物投入前検出温度Ｔｃ、貯蔵物投入後温度Ｔｔｐ、寄与度算出ステップＳ５にて選定された寄与度Φより式（２）にて貯蔵物２５の表面温度Ｔ１を推定する。そして、過冷却冷凍を行う場合には、凍結点近傍温度判定ステップＳ８にて、貯蔵物推定温度Ｔ１が所定温度である凍結点近傍温度（たとえば０℃）以下かどうかを判定する。貯蔵物推定温度Ｔ１が凍結点近傍温度（たとえば０℃）よりも大きい場合には、貯蔵物温度検出ステップＳ６の戻る。貯蔵物推定温度Ｔ１が凍結点近傍温度（たとえば０℃）以下の場合には貯蔵室４内の設定温度を−７〜−１２℃程度まで下げて貯蔵物２５の温度を今までよりも急激に低下させて過冷却状態を解除させ、その後、貯蔵物全体を凍結させて過冷却冷凍が完了する。
【００４６】
図６や図９では、切替室４内に１つの貯蔵物を入れた場合の例を示したが、図１２に示すように、複数の貯蔵物（図１２では２つの貯蔵物）を同時に投入した場合も同様に考えることできる。図１２は本発明の実施の形態を表す冷蔵庫の切替室のケースを横から見た図である。図１２において、貯蔵室である切替室４内には、少なくとも一部が開口した切替室ケース１７が設置されており、この切替室ケース１７内に食品などの複数の貯蔵物２５ａ、２５ｂが保存される。例えば、貯蔵物２５ａと貯蔵物２５ｂの２個の貯蔵物をケース１７内に投入した場合、（２）式中、Ｔｃは上述と同等であり、貯蔵物２５ａ、２５ｂを入れる前のサーモパイル２２の検出温度Ｔｔｐを使用すればよい。貯蔵物２５ａ、２５ｂを投入後は、サーモパイ２２の検出温度Ｔｔｐには、２つの貯蔵物の温度の影響を同時に受けるから、見かけ上ひとつの貯蔵物として扱うことが可能である。つまり、（２）式は、これから冷却する貯蔵物とそれ以外（たとえばケースなど）との関係式と考えることができるので、貯蔵物が複数投入されていても１個の場合同様に考えることができる。すなわち、貯蔵物の温度とそれ以外の部分の温度との温度影響度合いを区別するという意味と捉えることができるから、推定表面温度Ｔ１の温度推定式（２）は、複数の貯蔵物であってもなくても貯蔵物投入のあらゆる組合せに対して適用が可能である。
【００４７】
ここで、サーモパイル２２の取り付け位置は切替室４の天面中央部として説明していたが、図１３に示すようにたとえば切替室４の天上面手前側や天上面奥側に設置し傾けて中央部を見るように設置しても良い。図１３は本実施の形態を表す冷蔵庫の切替室内の表面温度検出手段であるサーモパイルの設置位置を示す図であり、図１３（ａ）は、サーモパイルを切替室内の天上面手前側に配置した図、図１３（ｂ）はサーモパイルを切替室内の天上面奥側に配置した図である。図において、切替室４内には切替室ケース１７が設置され、内部には貯蔵物２５は貯蔵されている。また、切替室４の天上面の手前側あるいは奥側に表面検出手段であるサーモパイル２２が設けられている。サーモパイル２２は手前側や奥側に設置されているため、ケース１７の内面の略全面（少なくとも底面）よりの赤外線を受光できるように傾斜させて取り付けられている。対象物（貯蔵物）２５の温度と同時に、切替室４内のケース１７の壁面の温度を測定することとなり、（２）式により貯蔵物表面推定温度Ｔ１を求める（推定する）際のケース１７の温度Ｔｃをより安定的に正確に検出できることができる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態では、サーモパイル２２の検出温度をそのまま使用するのではなく、寄与度Φと貯蔵物の周辺温度等の関連情報を基に推定・換算することで、貯蔵物の実際の表面温度を精度良く推定することが可能となる。本実施の形態では、冷凍温度帯での用途として実際の表面温度の推定方法（温度換算手法）を適用しているが、冷凍温度帯のみならず、冷蔵温度帯等でも同様に適用が可能であり、例えば冷蔵室での冷蔵温度帯で貯蔵される貯蔵物の実際の表面温度の推定にも適用可能である。
【００４９】
上記実施の形態では、サーモパイル２２の検出温度を寄与度Φ、周辺温度等の関連情報を基に推定・換算することによる、温度推定・検出方法について説明したが、次にサーモパイル２２の検出温度を直接使用して貯蔵物の実際の表面温度を推定する方法について説明する。上記実施の形態で説明したように、貯蔵物２５の投入前後でのサーモパイル２２の検出温度の変化量（上昇量）は、入れられた貯蔵物２５と周辺ケース１７との温度の関係（貯蔵物２５の投入前温度の違いや貯蔵物２５の表面積の大きさなど）によって決まる。たとえば２つの貯蔵物において、サーモパイル２２の検出温度に対する温度影響度が同じ程度の貯蔵物の場合、ある温度まで冷やすのに必要な冷却時間もほぼ等しくなる。貯蔵物２５の投入前後でのサーモパイル２２の検出温度の変化量が大きいほど所定温度Ｔｏに到達するまでの貯蔵物の冷却時間は長くなり、変化量が小さいほど貯蔵物の冷却時間は短くなる。
【００５０】
図１４は、本実施の形態の冷蔵庫のケース内貯蔵物のサーモパイルの検出温度の時間経過を示した図である。図において、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。図において、貯蔵物投入時を時間０とし、貯蔵物投入前の貯蔵室４内の温度（たとえばケース１７の温度）をＴｃとしたとき、サーモパイル２２の検出温度に対する温度影響度が同じ程度の貯蔵物ｄ１〜ｄ４を投入したときのサーモパイル２２の検出温度の時間経過を示している。図より、貯蔵物を投入した直後のサーモパイル２２の検出温度は、ｄ１が一番大きく、ｄ２、ｄ３、ｄ４と順に小さくなっているが、これは、貯蔵物の投入前温度がｄ１が一番大きく、ｄ２、ｄ３、ｄ４の順に小さいためである。図より分かるように、サーモパイル２２の検出温度に対する温度影響度が同じ程度の貯蔵物の場合、ある温度（図では所定温度Ｔｚ）まで冷やすのに必要な冷却時間はほぼ等しくなる。貯蔵物２５の投入前後でのサーモパイル２２の検出温度の変化量（上昇量）が大きい（図では貯蔵物ｄ１）ほど所定温度Ｔｚに到達するまでの貯蔵物の冷却時間は長くなり、変化量（上昇量）が小さい（図では貯蔵物ｄ４）ほど貯蔵物の冷却時間は短くなる。
【００５１】
この冷却時間を実験などによって確認して図１５のようなデータベースを作って制御装置３０に記憶させるなどしておけば、投入された貯蔵物がある温度（たとえば所定温度ＴｏやＴｚ）まで冷える時間を推定することが可能となり、その結果、貯蔵物の温度変化が推定可能となる。図１５は、本実施の形態を表す冷蔵庫の貯蔵物を投入してから所定温度になるまでの冷却時間を表す図である。図は、貯蔵物投入前後のサーモパイル検出温度の温度変化量（温度差）を表している。図は、変化量と到達温度の違いによる冷却時間をデータベースの参考例としてまとめたものである。図より到達温度が低いほど到達温度に到達するまでの所要時間（冷却時間）が長くかかり、また、変化量が大きいほど所要時間（冷却時間）が長くかかっている。
【００５２】
図において変化量が０であっても、冷却時間が０となっていない理由は、図１５における変化量とは、サーモパイル２２の検出した貯蔵物投入前後の温度変化を表すので、貯蔵物投入前のサーモパイルの検出温度が設定温度である−７℃であり、投入される貯蔵物が所定の温度（たとえば＋１０℃）を有していても、貯蔵物の表面積が小さくてケース１７などに比べても小さい場合、貯蔵物のサーモパイル２２の検出温度に対する寄与度が小さくなり、サーモパイル２２は、＋１０℃の貯蔵物が投入されたにもかかわらず−７℃（変化量０）として検出してしまう可能性がある。しかし実際の貯蔵物の温度は−７℃になっていないため、本実施の形態では所要時間だけ冷却するようにしている。したがって、本実施の形態では、貯蔵物の大きさ（表面積の大きさ）を考慮した貯蔵物の温度推定が行え、所定温度になるまでの冷却時間も推定できる。
【００５３】
ただし、図１５に示すような変化量と冷却時間のみのデータベースだけでは、冷却中に冷蔵庫１の扉が開放されて貯蔵室内に庫外の暖かい空気が入ってきた場合等、冷却時間が延びる場合などは許容できない。そこで、本実施の形態では、貯蔵物を投入して冷却開始からの温度変化度合い（温度低下速度）を計測して、冷却必要時間を修正するフィードバック制御を加える制御を実施するようにしている。このように冷却時間を修正する制御を行うことで冷却時間の調整が可能となり、その結果、外的要因による冷却時間への影響も考慮した貯蔵物の温度変化や冷却時間が推定可能となる。また、温度低下速度を計測するようにしておけば、投入された貯蔵物の熱容量も考慮されることが可能となる。
【００５４】
図１６は、本実施の形態を表す冷蔵庫におけるサーモパイル検出温度の温度低下速度による冷却時間の補正について説明するための図である。図において、横軸は時間を表し、縦軸は温度を表している。図において、貯蔵物を投入したときのサーモパイル２２の時間経過に対する温度低下割合（温度低下の傾き）がθ２だとして、途中で扉の開閉などがあって温度低下割合がθ２よりも小さいθ３になったとした場合には、図１５にて得られた所定温度に到達するまでの所要時間（冷却時間）に所要時間の調整分として調整時間（たとえば＋１０分）を加えれば、扉開閉などがあって冷却速度に変化があっても所定温度に到達する所要時間（冷却時間）が推定できる。また、逆に貯蔵物を投入したときのサーモパイル２２の温度低下割合がθ２だとして、途中から温度低下割合がθ２よりも大きなθ１になったとした場合には、図１５にて得られた所定温度に到達するまでの所要時間（冷却時間）に所要時間の調整分として調整時間（たとえば−１０分）を加えれば、冷却速度に変化があっても所定温度に到達する所要時間（冷却時間）が推定できる。したがって、本実施の形態では、時間経過に対する温度低下割合（温度低下の傾き）から投入された貯蔵物の熱容量の推定が行え、貯蔵物の熱容量も考慮した貯蔵物が所定温度になるまでの冷却時間が推定できる。
【００５５】
図１７はサーモパイル検出温度から必要な冷却時間を推定・修正するためのフローチャート図である。図において、初期温度検出ステップＳ２１では、サーモパイル２２にて食品投入前の貯蔵室４内やケース１７内の温度Ｔｃを検出する。その後、食品投入ステップＳ２２にて食品などの貯蔵物２５が貯蔵室４内やケース１７内に投入される。貯蔵物投入直後温度検出ステップＳ２３では、貯蔵物が投入されてサーモパイル２２の検出温度が急激に上昇するが、この上昇した検出温度の最大値Ｔｔｐｍを検出する。変化量算出ステップＳ２４では、貯蔵物投入直後の検出温度の最大値Ｔｔｐｍと貯蔵物投入前の検出温度Ｔｃとの温度の差を変化量ΔＴｔｐを算出する。そして到達時間推定ステップＳ２５では、変化量算出ステップＳ２４にて求められた変化量ΔＴｔｐより予め制御手段３０に記憶されている図１５にて一例を示したような変化量と必要到達温度別の冷却必要時間の数値テーブルや関係式などから冷却に必要な所要時間ｔｒｏを選択する。
【００５６】
冷却到達時間経過判定ステップＳ３１では、到達時間推定ステップＳ２５にて選択された冷却に必要な所要時間（到達予想時間）ｔｒｏを貯蔵物２５を投入してからの時間が経過したかどうかを判定する。もしも冷却に必要な所要時間（到達予想時間）ｔｒｏを経過していれば、必要な到達温度まで冷却された判断する。冷却に必要な所要時間（到達時間）ｔｒｏを経過していない場合は、冷却低下速度検出ステップＳ３２にて、サーモパイル２２の検出温度の低下速度θ（例えば図１６のθ１、θ２、θ３などに相当）を計測する。
【００５７】
そして低下速度第１判定ステップＳ３３にて計測した低下速度θが所定の第１低下速度（例えば図１６のθ１）よりも早いかどうかを判定する。低下速度θが所定の第１低下速度（例えば図１６のθ１）と同等かそれよりも早い場合は、冷却に必要な所要時間（到達予想時間）を修正時間（例えば１０分）だけマイナスして冷却到達時間経過判定ステップＳ３１に戻る。低下速度θが所定の第１低下速度（例えば図１６のθ１）よりも遅い場合は、低下速度第２判定ステップＳ３４にて計測した低下速度θが所定の第２低下速度（例えば図１６のθ２）よりも遅いかどうかを判定する。低下速度θが所定の第２低下速度（例えば図１６のθ３）と同等かそれよりも遅い場合は、冷却に必要な所要時間（到達予想時間）を修正時間（例えば１０分）だけプラスして冷却到達時間経過判定ステップＳ３１に戻る。低下速度θが所定の第２低下速度（例えば図１６のθ３）よりも早い場合は、到達予想時間に修正を加えずそのままとして冷却到達時間経過判定ステップＳ３１に戻る。
【００５８】
ここで、過冷却冷凍を行う場合の貯蔵物の冷却条件について説明する。過冷却冷凍を行うためには、貯蔵物を特殊な冷却条件で冷却する必要がある。貯蔵物が１〜−２℃近辺（凍結点近辺）まで冷えるまではゆっくりと冷却して、できるだけ貯蔵物の表面と中心温度（芯温）との間に温度勾配（温度差）をつけないようにすればよい（温度差が小さくなるようにすれば良い（温度差２〜５Ｋ程度が望ましい））。貯蔵物が１〜−２℃近辺（凍結点近辺）まで冷えた以降は、貯蔵室内の設定温度を変更（たとえば−７℃や−１０℃）して貯蔵物周辺の温度を低下させ、貯蔵物を凍結温度以下（例えば−７℃）まで冷やしこんでいくことで、過冷却冷凍が実現できる。過冷却冷凍においては、貯蔵物の表面温度が１〜−２℃近辺になるまでは設定温度を１〜−３℃程度にしてゆっくりと冷却させ、貯蔵物の表面温度が１〜−２℃近辺になるタイミングから貯蔵物周辺の温度をさらに低下させていくことが重要であるが、本発明の実施の形態で説明した貯蔵物温度の推定方法を使用して貯蔵物の表面温度を推定することで、設定温度の切り替えのタイミングを把握できるので、過冷却冷凍が実現可能となる。
【００５９】
サーモパイル２２で検知する温度は貯蔵物の表面の温度となるが、過冷却冷凍では貯蔵物の全体の温度が略均一（表面と芯温の温度差が小さい方）がのぞましい。すなわち、表面温度だけでなく芯温が１〜−２℃になっていることが重要である。しかし、本実施の形態では、上述したように過冷却冷凍を行うために特殊な冷却条件（貯蔵物の表面温度が１〜−２℃近辺になるまでは設定温度を１〜−３℃程度にしてゆっくりと冷却させ、貯蔵物の表面温度が１〜−２℃近辺になるタイミングから貯蔵物周辺の温度をさらに低下させていく）で冷却することで、貯蔵物の温度勾配を非常に小さい範囲まで押さえ込むことができるため、貯蔵物の表面温度と芯温とが略均一（０〜５Ｋ程度）となるので、サーモパイル２２で検知する温度については、表面温度の推定を行うことで表面温度＝芯温であるとして考えてよい。
【００６０】
ここで簡単に過冷却冷凍の流れを説明する。冷蔵庫１の貯蔵室である切替室４は冷凍温度（例えば−７℃程度）に冷却されている。切替室４内の空気温度は切替室サーミスタ１９で検知し、切替室ダンパー１５を開・閉することで、±１Ｋ程度の温度変動に抑えられている。過冷却冷凍を行う貯蔵物を切替室４に入れた後、ユーザーは操作パネル６０のスイッチ６０ａ〜６０ｄのうち「瞬冷凍」スイッチ６０ｃを押す（ここで、瞬冷凍とは過冷却冷凍のことをいう（「過冷却」とすると「冷やしすぎ」と誤認識されるのを避けるためと瞬時に凍結するということから、別の表現として「瞬冷凍」という））。「瞬冷凍」スイッチ６０ｃが押されると、制御手段３０によりサーモパイル２２の検出温度処理（表面温度推定処理）を開始される。定期的に（所定時間ごとに）繰り返し演算して貯蔵物２５の推定温度Ｔ１が１〜−２℃近辺に到達した場合、切替室４の設定温度の低下を開始し、徐々に低い温度まで冷やしこんでいく。冷やしこみが進んでいくとあるタイミングで過冷却状態が解除され、貯蔵物の中の水分が瞬時に凍結する。水分が凍結したあとは、水分以外の部分をできるだけ早く凍結させるべく切替室４内に急速に冷気を送風したり、設定温度を更に下げたりして急速冷凍を行い、凍結したら過冷却冷凍が完了となる。ユーザーが操作パネル６０を操作して「瞬冷凍スイッチ６０ｃ」を押圧して「瞬冷凍（過冷却冷凍）」の制御を行っている間は、操作パネル６０に「瞬冷凍」中であることの表示を行う。
【００６１】
以上は、切替室サーミスタ１９で切替室４の温度検出を行い、サーモパイル２２で投入した貯蔵物２５の温度検出を行う例を示したが、例えば、サーモパイル２２で切替室４の温度を検出して切替室ダンパー１５を開・閉を行い、切替室４の温度を調整するようにしてもよい。すなわち、温度検出手段であるサーモパイル２２のみで、貯蔵室内の空気温度の温度検出と貯蔵物の表面温度の温度検出の両方を行わせてもよい。
【００６２】
過冷却冷凍過程における貯蔵物２５の温度Ｔ１を、操作パネル６０に直接数値で表示するようにしてもよい。ユーザーが貯蔵物２５の表面温度Ｔ１を見ることができ、過冷却冷凍や通常の冷凍などの進行状況を確認できるようになる。
【００６３】
ここで、過冷却冷凍（過冷却凍結）についてもう少し詳しく説明する。この発明の実施の形態に係る冷蔵庫は、過冷却を安定的に実現するために必要となる安定した温度環境を維持し、食品への冷気直接吹き付けの温度、風速、風量、タイミングなどの温度や冷気を調整する制御機構、食品を収納するケース等の構造と、過冷却解除を確実に実現するために必要となる過冷却完了を判断する装置または制御機構、および過冷却解除に必要とされる刺激を与える装置または制御機構とを備える。また、過冷却解除後の質のよい凍結を維持するための冷却および保存の機能も備えている。
【００６４】
先ず、過冷却凍結は、食品温度により以下の５つの状態に分かれる。
（１）未凍結状態  食品温度が、その食品の凍結点以上である。
（２）過冷却状態  食品温度が、その食品の凍結点以下でありかつ凍結していない状態。食品温度が低下し続けるので、過冷却状態であることがわかる。
（３）過冷却解除  食品温度が凍結点以下の温度から凍結点に戻ったとき。
（４）凍結開始〜凍結完了状態：食品が凍結点に達して相変化（水であれば、液体の水から固体の氷に変化すること）を起こし、一定温度で推移する状態。
（５）凍結完了・冷凍保存状態：食品が（４）の過程を経て凍結した状態。
【００６５】
ここで、主な食品の凍結点を説明する。牛肉／豚肉であれば−１．７℃、マグロであれば−１．３℃、バレイショであれば−１．７℃、イチゴであれば−１．２℃、リンゴであれば−２．０℃である。（参考文献：総合食料工業、９２２頁（１９７５））
【００６６】
（１）−（２）の状態では、過冷却突入（食品を未凍結状態のまま凍結点以下の温度にすること）のために必要な条件と過冷却を深化させる（過冷却状態のときに到達する温度を低くすること）条件を、（３）では過冷却状態を解除し凍結を開始するための条件を、（４）、（５）では過冷却凍結した食品の良さを保つための条件がある。（１）〜（３）をコントロールして十分に深い過冷却度（食品の凍結点と過冷却して到達した温度の温度差）を得ると（４）、（５）によりその効果が消失することはない。但し過冷却状態にあるとき、食品の出し入れで長時間扉を開放し、あるいは、設定温度を凍結点温度以上にして過冷却室内の温度が例えば０℃以上になり過冷却状態が解除された場合は、再び状態（１）から再スタートすることになる。
【００６７】
次に（１）〜（３）の工程について述べる。
先ず食品として厚さ１５ｍｍ、１５０ｇの牛肉を投入したときの検討結果に基づいて述べる。本発明の冷蔵庫の過冷却室（過冷却スペースに同じ）における過冷却条件について説明する。過冷却の条件設定時に注意すべき点は、冷却速度および冷却される食品の芯温の最低到達点（過冷却状態で到達する温度）と凍結点との差等である。冷却速度が速すぎると、食品全体の温度が不均一な状態で冷却されるため、（食品の表面温度と芯温の差が大きい）凍結している部分と未凍結部分とができる。氷結晶は氷核を中心に成長するため、該食品の一部分でも凍結してしまうと、そこから未凍結部分の水分を取り込みながら成長することになる。その結果、針状の大きな氷結晶ができることになる。細胞間などに生じた針状氷結晶や大きな氷結晶は、細胞中の水分流出や細胞破壊の原因となり、該食品解凍時のドリップ流出を引き起こす。
【００６８】
その結果として、食品本来のうまみが減少したり、遊離アミノ酸などの栄養分が減少したり、食感が悪くなったりする。一方、冷却速度が遅すぎると、過冷却状態の維持については問題ないが、未凍結状態が長くなることで、細菌繁殖、酸化促進などにより食品品質が悪化することが問題となる。つまり、凍結点までは表面温度と芯温の差が小さくなるように冷却し、凍結点以下の温度に達した場合（過冷却状態）は冷却速度を上げて、芯温の最低到達点に早く到達するようにして過冷却を解除することで未凍結状態が長くならないようにする。このように食品が凍結点まで、凍結点以下の過冷却状態まで、過冷却解除され、完全に凍結するまでのそれぞれの温度制御、冷気調整を連続してまたは段階的に行うようにする。このような問題を解決するために、過冷却スペースに抗菌機能をつける方法もある。抗菌機能としては、紫外線、オゾンを用いる方法が挙げられる。しかし、抗菌機能をつけるとコストがかかるという問題もある。
【００６９】
先ず過冷却突入条件に対し冷却速度を説明する。食品は表面から冷却され、食品の種類や厚みに応じて熱伝導で食品中心が冷却される。すなわち食品表面の冷却速度が決まってから中心の冷却速度が決まるものだからである。また、実際家庭用冷蔵庫で食品の温度変化を制御する場合、食品の表面温度を検知することが一般的であり、まずはこちらを規定する。食品が過冷却したときの食品表面と中心温度の経時変化では、食品中心の温度と食品表面の温度は略同様な傾向で低下する。厚さ１５ｍｍ、１５０ｇの牛肉で、食品周囲の空気温度は３０分程度で設定した温度、例えば−５、−７、−１０℃に到達するが、食品表面温度が凍結点へ到達するのはそれぞれ１２０分程度、８０分程度、６０分以下と遅れる。食品中心温度は食品表面温度差の差が少なく、それぞれの温度差は０．５〜３．０度程度である。
【００７０】
但し、空気設定温度が高いほど表面と中心の温度差は小さく、設定温度が低いほど過冷却度、即ち、冷凍時のエネルギーは小さくなる。冷却速度は食品表面温度が３℃から０℃になる範囲で計算する。この温度帯での冷却速度が冷却突入の可否に相関のある温度帯であり、食品周囲の設定温度が−５℃では食品表面の冷却速度は約３.５℃／ｈ、設定温度−７℃では食品表面の冷却速度は約５℃／ｈ、設定温度−１０℃の過冷却が浅いときでは冷却速度は約１０℃／ｈである。この結果より、過冷却に突入するための条件として、食品の表面と中心の距離があるときは、食品表面の冷却速度が１０℃／ｈ以下であること、望ましくは５℃／ｈ以下であることが示される。
【００７１】
また、このとき、食品表面と中心の温度差にも差異がある。設定温度−５℃では、食品表面と食品中心の温度差は約１度（Ｋ）（食品中心の冷却速度は約３.５℃／ｈ）で、設定温度−７℃では、食品表面と食品中心の温度差は約２度（Ｋ）（食品中心の冷却速度は約５℃／ｈ）である。これに対し、過冷却が浅かった設定温度−１０℃では食品表面と食品中心の温度差は約３度（Ｋ）（食品中心の冷却速度は約１０℃／ｈ）である。この結果より、過冷却に突入するための条件として、食品表面と中心との温度差が３度（Ｋ）以下であること、望ましくは２度（Ｋ）以下であることが示される。食品の表面と中心の距離が小さく、即ち食品の熱容量が小さい場合、例えば薄い肉などでは設定温度が−１０℃より低い、例えば−１５℃であっても過冷却度は浅くならず良好な冷凍食品が得られる。
【００７２】
以上のことから、食品表面の冷却速度は、食品の表面と中心の温度差が３Ｋ以下となる冷却速度であることが条件と考えられる。このとき、以下の現象の発生が回避されると考えられる。イ）食品表面と中心で温度差が大きくなると、食品中に含まれる水分の密度が変わり、その密度差で食品に含まれる水分の対流が発生する。このため、水分子の会合率が増加し、幼核の成長を促進するので過冷却が解除されやすくなる。ロ）食品表面が先に凍結してしまうと、食品表面は凍結点の温度一定の状態で安定した環境を食品全体に形成してしまう。このため食品は安定的に凍結点に保持され食品表面から伝導する冷却熱は全て潜熱として利用され、凍結が進んでいく。
【００７３】
このため、食品の表面が凍結すると、食品全体が過冷却しないことになる。一方、食品周囲の空気温度については、食品を、未凍結のまま凍結点以下にするためには、食品の種類や厚さにより変わるが、一般的に食品周囲の空気温度を−１０℃以上にするとよく、食品周囲の空気温度の上限は過冷却させたい食品の凍結点以下であることは自明であり、例えば牛肉や豚肉であれば−１．７℃以下であり、たいていの食品に対しては−２℃とする。温度差が３度（Ｋ）以下に抑える冷却速度は約３.５℃／ｈ乃至約１０℃／ｈ程度、特に約５℃／ｈ程度以下が望ましい。しかしながら、薄切り肉など厚さ１０ｍｍ以下の場合は、３００℃／ｈ以下にすることで過冷却に突入するし、厚み４０〜５０ｍｍ程度の塊肉は約２〜３℃／ｈが必要である。いずれの食品でも食品表面と食品中心の温度差を３度程度に抑えればよい。但し、ヨーグルトのようにゲル状で水分が一定の位置に保持されやすい均質な過冷却しやすい食材では、約３.５℃／ｈ乃至約１０℃／ｈ程度で過冷却するが、−１８℃の設定温度で、温度差５〜１０度でも過冷却する。
【００７４】
過冷却に突入し、過冷却状態を維持する際の一つの阻害要因としての食品周囲の温度ムラに対しては、冷却速度のムラを抑制する、即ち、食品周囲の冷却速度を小さくすると良い。又、冷蔵庫が空気温度をある一定温度に制御するために圧縮機のオンオフ、庫内ファンのオンオフ、ダンパの開閉など、様々な機器動作の影響により食品周囲の空気温度に変動があることは避けられない。空気温度変動があることで、食品内部の温度変動が大きくなる。このため、食品内部の水分の対流が促進される、すなわち水分子の会合確率が高くなり、過冷却が解除されやすくなる。これを回避し過冷却に突入するには食品の凍結点を越える（例えば−１．７℃）まで、すなわち過冷却状態に突入するまでの温度変動幅は、実験では約６度（Ｋ）以内であった。食品の大きさや種類によらず、食品表面へ過冷却が解除する刺激を与えてはいけない。このため食品周囲の空気温度変動は、前述の通り６Ｋ以内であることが望ましい。
【００７５】
ただし、多少過冷却度が浅くなったり過冷却が発現する確率が低くなっても過冷却状態を作ることは可能であり、例えば吹出口近傍で、温度変動が６Ｋより大きい、例えば１５Ｋとなるような環境であっても過冷却に突入することはできるし、過冷却しやすい食材では過冷却を深化させることができる。過冷却状態に突入し、過冷却を深くするためには必ずしも同じ温度で冷却する必要はない。一定の温度で冷却していると食品が冷却され、食品表面温度が低下して食品周囲の空気温度との温度差が小さくなり、食品表面温度はほぼ食品周囲の空気温度で安定する。このため過冷却を深化させるためには、食品表面と食品周囲の空気温度の温度差を一定以上に保ちながら冷却していくと良い。
【００７６】
このためには食品表面または中心温度に応じて食品周りの空気温度を下げるようにすれば良い。家庭用冷蔵庫における過冷却深化の工程では、あらかじめ定めた時間（あらかじめ実験で検討した、食品投入から食品中心温度が−１℃に到達するまでの時間；例えば２時間）してから、一定時間毎に（あらかじめ実験で検討した、食品温度が１℃低下する毎の時間；例えば０.５時間）に設定温度を１℃下げていくなどでも良い。このようにすることで、食品表面と食品周囲の空気温度との温度差を維持しつつ食品を冷却できるので過冷却を深化させることができる。逆にいうと空気温度にムラが大きい、あるいは空気温度が変動が大きいと、食品表面の温度の分布が大きくなり、あるいは食品表面の熱伝達率が大きくなり表面の冷却しやすい個所から結晶化が始まり過冷却が解除されることになる。
【００７７】
肉や魚などを冷凍したときに内部にできる氷結晶が大きいと、細胞を破壊し、解凍後のドリップ量が多くなることは知られている。そこで、過冷却冷凍と通常冷凍の牛モモ肉やマグロのドリップ量を比較すると、過冷却冷凍したもの通常冷凍の半分以下に抑えられる傾向が見られている。ジャガイモなど、芋類は従来冷凍に適さない食品とされていた。カレーなどを作ったとき、冷凍保存し、翌日以降に温めなおして食べるというようなことは一般家庭で日常的に行われていることであるが、その際、ジャガイモだけは取り除たり、つぶしたりして冷凍することがカレーをおいしく冷凍するための常識であるとされていた。これはジャガイモを冷凍し、解凍すると、スカスカになり、食感が悪くなる。
【００７８】
しかし、過冷却冷凍でカレーを凍結させると、解凍後もジャガイモの食感が凍結前とはほとんど変わらず、スカスカあるいはべちゃっとした食感になったりしない。ジャガイモの主成分であるデンプンはアミロースとアミロペクチンで構成されているが、それらの立体構造を氷結晶の成長によって破壊するのが従来の冷凍で、一度破壊された構造は解凍しても元に戻らないため、解凍したジャガイモはスカスカになる。これに対して、過冷却冷凍でできる氷結晶は非常に微細であるため、凍結時にデンプンの立体構造をほとんど変形させることがなく、解凍しても、元の立体構造を維持できると考えられる。
【００７９】
したがって、過冷却冷凍後、解凍したジャガイモの食感は悪くならないと考えられる。このような原理は、冷凍に適さないとされていた他の食品にもあてはまる場合があり、従って過冷却冷凍を用いると、これまで冷凍に適さないとされていた食品の冷凍が可能になることも示唆される。このように、冷却状態を経て食品などを凍結させた場合、微細な氷結晶ができるため、細胞やタンパク質などの本来の食品構造を変化させることなく維持できることが分かってきている。したがって、凍結→解凍した食品を再び凍結するなど、凍結→解凍を繰り返しても従来冷凍時のように品質が極端に悪化することがなくなる可能性もある。以上は一般家庭での活用によるメリットについて述べたが、食品加工においても過冷却冷凍は有効利用が可能であるといえる。過冷却冷凍で生じる氷結晶の細かさは−６０℃の冷凍にも優るという結果が得られており、高品質冷凍を実現するという点で、業務用冷凍庫にも代替できるといえる。そして、業務用のように大きなエネルギーを使って極低温冷気をつくりだす必要がないため、省エネ性が高いというメリットがある。
【００８０】
以上の検討では食品周囲の冷気が流れる風速を０.５ｍ／ｓ程度を想定している。食品は、食品表面と食品周囲の空気温度との温度差と対流熱伝達率により冷却速度が決まる。対流熱伝達率が小さい方が食品表面と中心との温度差が小さくなる事と、早く過冷却状態としたいということからである。なお、食品表面温度の経時変化により冷却速度を規定しているが、実際の製品では食品表面温度の温度検出手段として赤外線センサやサーモパイルが挙げられる。これは食品表面から発する赤外線による輻射熱を受けて非接触で食品表面温度を検知するものである。これにより、食品が冷蔵庫の切替室などに投入されたときのサーモパイル検出温度から食品の温度や面積を推論し、さらにその後のサーモパイル検出温度の経時変化から投入された食品の熱容量を推論することで、各工程における制御時間を投入された食品に応じて延長または短縮することができる。
【００８１】
過冷却は元々不安定な状態であり、何らかの刺激が加わることで解除される。一般的に振動で解除されると言われているが、例えば密封容器に隙間なく水を充填したときなどは、例えば容器を激しくふっても解除しないし、冷蔵庫の引き出し式の部屋、例えば切替室に入れ、扉開閉を全開／全閉数十回繰り返しても過冷却は解除しない。ただし、密閉容器に１／２程度のみ水を入れた場合は、一度に解除する。このことから、振動で過冷却を解除するには液体が自由に流動する空間が必要であると考えられる。肉や魚、果物など食品の場合、各細胞および細胞間に隙間なく水分が充填されているため、隙間なく水を充填した密閉容器に相当する。実際、過冷却した肉を入れた切替室で、扉開閉を全開／全閉を繰り返しても過冷却は解除しない。又過冷却解除のときに食品全体の何パーセントで氷核が形成されるかは過冷却度の大きさにより決まる。例えば過冷却度が４度（Ｋ）であった場合には食品全体の水分の５パーセントで氷核が形成されることが次の凍結率の式から明らかである。
凍結率（％）＝（Ｃｐ＊ｒＶ＊ΔＴ）／Ｌ＊ｒＶ＊１００
Ｃｐ；  比熱（ｋＪ／ｋｇＫ）
ｒ  ；  密度（ｋｇ／ｍ３）
Ｖ  ；  体積（ｍ３）
Ｌ  ；  潜熱（ｋＪ／ｋｇ）
ΔＴ；  温度差（Ｋ）
【００８２】
過冷却度が４度あれば、氷結晶形状は微小な粒状である。過冷却解除後、食品温度が凍結点以下の温度から凍結点に戻ったとき（このときの温度差が過冷却度）から次の工程で凍結を開始し凍結完了状態になるまでは、食品が凍結点に達して相変化（水であれば、液体の水から固体の氷に変化すること）を起こし、一定温度で推移する状態であり、この後、凍結が完了し設定された温度で冷凍保存状態する。過冷却さえ起こせばその後の凍結スピードは氷結晶形状には影響を与えないし、過冷却時に微小な氷核が形成され、その氷核が食品全体に分布していれば食品全体の氷結晶は細かくなる。以上のように過冷却解除のときに食品全体の水分の何パーセントで氷核が形成されるかを凍結率で求めることが出来、実験データによると、過冷却度が０．８度のとき凍結率は約１パーセントで氷結晶は大きな針状であった。過冷却度が２．６度まで大きくなると氷結晶はかなり微小になるが凍結率は約３パーセント程度で、過冷却度が４．１度まで大きくなると、肉眼では判別できないほど微小な氷結晶で凍結率は約５パーセント程度である。このように過冷却解除時に出来る氷核は食品全体の水分の数パーセントでしかないにもかかわらず、氷核が食品全体に均一に生ずることで、その後の冷凍保存時の氷結晶状態が左右される。また、過冷却状態のときに蓄えられるエネルギーは氷核生成時のエネルギーとして使われるため、過冷却度が大きく、蓄えられるエネルギー量が多ければ多いほど、過冷却解除時に生ずる氷核の数は多くなり、その分だけ氷結晶径も小さくなると考えられ、氷結晶による食品損傷の影響は小さくなると考えられる。
【００８３】
以上のように冷蔵庫に収納した食品を過冷却状態にするためには、ある範囲の冷却能力により冷却することが必要条件となる。これは食品を冷やす冷却能力が弱すぎても強すぎても過冷却状態にならない、もしくは過冷却状態がすぐに解除されてしまうことを意味する。冷却能力が弱い場合は収納食品が過冷却状態に入りやすいが食品周辺の冷却能力が弱い＝温度が高いということになり、過冷却状態での食品温度の到達点も高くなってしまうので過冷却が深く（＝より低い温度）ならずに過冷却解除してしまう。一般的には過冷却の深さが大きければ大きいほど大きなエネルギーとなり、食品内での微細結晶を生成し高品質冷凍になるため、より過冷却を深くする（深化させる）ためには冷却能力が弱いだけでは成立しない。過冷却の深さについては３Ｋ（例えば食品が過冷却状態で−４℃まで到達してから（最低到達温度に達してから）解除して凍結点である−１℃まで温度が瞬時に上がる）以上となると食肉解凍時のドリップ流出量にも大きな差異を発生するためそれ以上の過冷却深さに追い込むことが必要である。（過冷却の深さ（凍結点と最低到達温度の差）が３Ｋ以上で大きければ大きいほど食肉解凍時のドリップ流出量が少なくなり、冷凍品質が向上する。）
【００８４】
また逆に冷却能力が強い場合には食品の凍結温度に到達した時点でそのまま凍結する場合や、過冷却状態に入ってもすぐにその強い冷却能力が刺激となって解除してしまう現象につながるため深い過冷却度は得られない。よってある範囲の冷却能力で食品を冷やすことが必要条件となってくる。以上のとおり、冷却能力が弱い（＝部屋温度が高い場合）には、食品を冷蔵庫に投入した際、部屋温度は約−３〜−４℃にて推移し、この温度のまま食品を冷却しても部屋温度が−３〜−４℃である以上は食品温度も当然それ以下にはならないため深い過冷却が得られないので、部屋温度を少しずつ下げることになるが、結局は食品温度が約−３℃になった時点で解除する。このように冷却能力が弱い（＝温度が高い）場合には過冷却には入るものの深く入らないため、食品としての有意差をユーザが感じることが少ない。又冷却能力が強い（＝部屋温度が低い）と過冷却状態に入らず凍結温度に到達した時点で凍結を開始してしまう。
【００８５】
但しエア温度を−１０℃以上とするとした場合、部屋温度は約−７〜−８℃レベルまでしか下げられないが、過冷却の深さとして３Ｋ以上を得ることは本温度で十分達成可能となる。また設定温度を下げる際には食品の凍結温度（約−１℃）付近から温度を下げるとより深く過冷却を追い込むことが可能となる。またその温度を低減する際には食品に対して強い刺激を与えないように少しずつ下げるのが良い。例えば設定温度を２度づつ低減させた場合に過冷却解除してしまうケースが発生しても１度づつ低減した場合には温度勾配による刺激が緩和されるため解除に至らない。
【００８６】
続いてすでに説明したように、もう一つの過冷却必要条件として過冷却対象食品付近のエア温度分布（ムラ）がある。これはある範囲のエア温度分布（ムラ）に食品が設置されないと過冷却に入らない、もしくはすぐに過冷却が解除してしまう現象が発生するためである。これは食品の温度ムラにおける温度の低い箇所から凍結もしくは過冷却解除が発生してしまい、結果としてその影響が温度の高い箇所の食品まで達して追従するように凍結もしくは過冷却解除してしまうためである。よってある範囲の温度分布（ムラ）で冷却をすることが必要条件となってくる。具体的にはエア温度ムラが小さくなればなるほど良いが冷蔵庫の実機バラツキや収納食品の大きさや形などの様々な要因が発生するため温度ムラとしては約２Ｋ以下にすることが望ましい。部屋温度に関係なく温度ムラと過冷却の深さについて実験結果を統計的にまとめると温度ムラ２Ｋ以下になると過冷却の発現確率が上昇してくることが判る。この条件に上述の温度設定を掛け合わすことにより過冷却の発現確率は極めて１００％に近づけることが可能となる。
【００８７】
冷却強さの調整のため冷蔵庫に搭載している圧縮機のＯＮ／ＯＦＦと各部屋に設置された温度センサにより調整するダンパなどで温度を一定に保つようになっている。よって必ず冷蔵庫の各部屋においては冷気が供給される時間とされない時間（冷気ＯＮ／ＯＦＦ）が存在する。よってその設定された部屋の温度に調整するためにはその部屋温度よりも温度の低い冷気を供給しなければならない。しかし過冷却実現のためには上述のような温度にて食品を過冷却状態にする必要がある。このような場合はより食品付近エア温度の必要条件である−１５℃以上、望ましくは−１０℃以上の温度で一定に冷却し続けたいが、現実的に家庭用冷蔵庫において温度ハンチングの少ない雰囲気を実現するのは困難であり、過冷却対象食品の周囲にくる冷気温度を制御する。その実現手段としては大きく２つに別けられる。まず１つ目はその部屋を冷却する冷気温度を過冷却最適温度により近づける手段である。通常冷蔵庫における冷凍温度帯に温度設定できる部屋を冷却する場合の冷気温度はその冷気供給口（吹出口）で約−２５℃レベルまで達する。この温度は過冷却最適温度とはかなりかけ離れた数値であり、この冷気供給の源流の温度を制御することは有効な手段となる。その手段については、まず圧縮機の冷凍能力を下げることにより冷気温度を上げる手段が挙げられる。
【００８８】
とはいっても過冷却以外の本来の冷却能力は確保しておかなければならないので圧縮機自体の能力を低減させるのではなく、インバータ制御などで圧縮機の駆動回転数を低減することにより冷凍能力を低減させて冷気供給温度を上昇させる。実際に圧縮機を１０ｒｐｓレベル回転数を低減させると吹出し温度も約３〜５Ｋの温度上昇は見込まれる。また冷気を供給する冷蔵庫内の送風ファンの回転数においても、その回転数を変更して供給冷気温度を制御することは可能である。実際にファンの回転数を下げると冷気速度が減少して対流熱伝達が抑制されるため冷気温度としても低くなる。よって逆にファンの回転数を上げることにより熱交換が促進されて冷気供給温度が上昇する。実際に庫内ファンが３００〜４００ｒｐｍ上昇すると冷気温度としては約２〜３Ｋの温度上昇は見込まれる。そのほかにも冷気供給吹出し口周辺に保温ヒーターなどを設置して冷気温度を上昇させることも考えられる。
【００８９】
２つ目の手段として冷気供給温度を上げるのではなく、その冷気が食品に当たる前に冷気温度を上昇させて食品付近に温度の低い冷気をなるべく直接当てないことがその手段となる。その実現のためには、冷気供給口から食品への冷気到達距離を長くすることが挙げられる。例えば冷気供給口周辺に冷気整流ガイドを設けたりすることや、吹出し口と食品設置位置との間に障害物を設けるなどの構造により可能となる。これにより食品周辺到達冷気温度は途中の熱交換により上昇させることが出来る。さらに食品に対する冷気の吹き付け速度も落とせるため強い刺激を与えずにじっくりと冷却することができる。吹出し口と食品設置位置との間に障害物を設置した一例として食品収納ケース上方にフタ形状を追加した構成が可能である。蓋により冷蔵庫の背面側にある冷気吹出し口から扉側に設けたケースの開口までの距離をケースの長さの半分以上取れる。この場合の気流解析すると、フタ形状の追加により食品付近の冷気エア温度を上昇させる、更には風速を減少させることが可能となる。又冷蔵庫内に冷気を循環させる送風ファンと吹出し口との間に冷気供給を制御するダンパがその角度を調整して冷気量を絞るなどの冷気供給のシャッターの役割を果たす。ダンパは全閉、全開だけでなく、途中の角度に調整して冷気量を絞り食品へ吹付ける風速を抑制することが出来る。冷気吹出し口の風速をダンパ開度を調整し１．０−１．２ｍ／ｓとし、ケースに蓋を設け、扉側からケース内に冷気を供給するようにしてケース内の風速を０．１〜０．５ｍ／ｓとして過冷却状態を維持している。この第１の手段と、第２の手段を個別に行っても良いが、組み合わせて食品付近の温度を過冷却に都合が良い温度とすることも出来る。
【００９０】
また温度ムラ改善についての実現手段については冷気供給のＯＮ／ＯＦＦ回数を低減することにより温度ムラ、ハンチングを抑制する手段である。これは上述のように制御装置１６にて圧縮機１０の回転数を低減してより高い冷気温度を供給することにより設定温度に到達するまでに要する時間を長くしてＯＮ／ＯＦＦ回数低減、温度ムラ、ハンチング改善へとつなげることが出来る。このようにＯＮ／ＯＦＦ回数を低減させる手段＝冷却能力を低減することとなるのでこれもまた上述のダンパ角度調整などによる冷気量の絞りなども有効な手段である。さらにその上で吹出し口のエアガイドの形状や冷気吹出し口と食品間の障害物の形状などで冷気温度や風速を調整することが可能となる。
【００９１】
つぎに、急速冷凍の場合について説明する。急速冷凍の場合には、凍結開始時、凍結完了後がどのような状態であるかというと、表面に冷気を当てて（素早く）凍結させるという点でいうと通常凍結の場合と同様である。急速冷凍（凍結）の場合は、通常冷凍に比べて、温度の低い冷気を食品などの表面に急速にあてて、表面の温度を急激に低下させるが、通常凍結と同じように表面から凍り始める。しかし、通常凍結と異なる点は、温度の低い冷気を食品などの表面に急速にあてるため、内部まで冷却される速度が速くなり、通常凍結に比べると内部にも氷核ができやすい状態となる点であり、通常凍結時ほど大きな氷結晶ができず、通常凍結ほど食品品質を損ねることはないが、過冷却状態を経て凍結した過冷却凍結にくらべると氷核が大きく略均一でないため、食品品質は劣る。
【００９２】
食品冷凍について考えると、凍結完了後の氷結晶の大きさ、形状は解凍時の食品品質に大きな影響を与える。食品は、細胞、タンパク質、糖質などで構成されている場合がほとんどなため、氷結晶によってその構造が一度破壊されてしまうと、完全に元に戻らない場合が多い。したがって、凍結時にできる氷結晶の大きさ、形状が食品本来の構造を破壊しないようなものであると品質の良い冷凍ができているといえるのであり、氷結晶が小さいほど氷結晶が破壊されても元の状態に近い状態を得ることができるので、解凍したときに食品の味や食感や保存状態など食品品質が良好といえる。したがって、過冷却状態を経て凍結した過冷却冷凍の場合が、氷核が小さく微細であり、また、氷核が食品など冷凍対象物全体に渡って略均一となるため、通常冷凍や急速冷凍の場合に比べて食品品質が良好となるため、適していると考えられる。
【００９３】
次に、過冷却冷凍で食品を凍結させることのメリット及び斬新性について述べる。過冷却冷凍で食品を凍結させることの最大のメリットは、品質の良い冷凍ができるという点にある。これまでに述べてきたように、過冷却状態を経て凍結した過冷却冷凍（過冷却凍結）の場合においては、過冷却状態となる過程で食品内部まで表面と所定の温度差以内で十分に冷却されるため、食品全体に略均一に氷核が形成され、小さな粒状氷結晶に成長する。また、凍結しないで過冷却状態のままで到達した最低温度（最低到達温度）と凍結点との温度差が大きければ大きいほど凍結開始時に形成される氷核の数が多くなるため、より微細な氷結晶となり、過冷却が解除されたときに瞬間的に凍る氷の割合が大きくなり、良い冷凍品質を得ることができる。したがって、過冷却が十分に起これば（過冷却状態で到達する温度が低ければ低いほど）、過冷却凍結した後の解凍後も凍結前の状態により近い状態を維持することが可能となり、冷凍品質が良好となる。
【００９４】
食品の冷却と氷結晶の大きさ、形状について考える際に、最大氷結晶生成帯である−１℃〜−５℃の温度帯の通過時間を考慮することが必要である。通常冷凍や急速冷凍においては、最大氷結晶生成帯を短時間で通過させれば氷結晶は小さくなる。しかし、過冷却凍結の場合には、凍結しない過冷却の状態を維持していれば、最大氷結晶生成帯（−１℃〜−５℃）を含むこの近辺の温度帯（−１℃〜−１０℃付近）を通過する時間が長くても食品の冷凍品質を損なうことはない。
【００９５】
過冷却冷凍の場合には、最大氷結晶生成帯（−１℃〜−５℃）を含むこの近辺の温度帯（−１℃〜−１０℃付近）に凍結しない過冷却状態を維持して留まる時間（過冷却状態であり凍っていない状態で留まる時間）は、通常冷凍や急速冷凍などに比べて長い（通過する時間が長い）。しかし、過冷却状態であれば、最大氷結晶生成帯（−１℃〜−５℃）を含むこの温度帯（−１℃〜−１０℃付近）の通過時間が長くても凍結後の氷結晶が大きくならず、微細な氷結晶を略均一に作ることが可能である。最大氷結晶温度帯を含むこの近辺の温度帯を使用する冷凍の中で、本発明の過冷却冷凍の考え方は、小さな氷結晶を数多く形成させ、品質の良い冷凍とするという点では、全く新規の冷凍方法である。また、本発明の過冷却冷凍においては、過冷却状態が解除されると凍結が開始し、温度が変化しない相変化状態を経て完全に凍結するのであるが、過冷却状態を経ていれば、その後の凍結の過程で最大氷結晶生成帯を通過する時間が長くても（最大氷結晶生成帯に長時間留まったとしても）、氷結晶が肥大化することがなく、氷結晶が微細で食品全体に略均一であり、良質な過冷却冷凍が行えることを確認しており、この点においても新規の冷凍方法であるといえる。
【００９６】
過冷却状態を経ていれば、その後の凍結過程に長時間かかったとしても、氷結晶状態にほとんど影響はないので問題無いが、過冷却状態が解除されて凍結過程に入ったときに急速に冷凍してやれば、氷結晶が肥大する可能性がさらに低くなるので、良好な食品品質を得ることができる。また、氷結晶に関する以外の食品品質低下要因（例えば最近繁殖など）についても回避することができるので、さらに品質の良い冷凍が行える。
【００９７】
以上、これまでは過冷却状態に入った食品を過冷却解除して凍結させた場合のメリットについて述べてきたが、過冷却状態に入った食品を必ずしも凍結させる必要はない。凍結させないで過冷却状態を維持する過冷却保存メリットとしては、凍結温度以下、すなわち通常であれば凍ってしまうような温度で保存しているにも関わらず１００パーセント凍っていない、氷結晶が全くできていない状態であるため、低温で保存しながら氷結晶による食品構造の変化をほとんど受けないという点が挙げられる。より低温で保存することは食品の様々な化学変化を抑制できるという点で鮮度推持に有効であるが、この低温保存と未凍結であるという両方のメリットを本発明（過冷却保存や過冷却冷凍）では達成できる。また、過冷却状態であり凍っていない状態なので、食品を解凍する必要もない。しかし、過冷却状態であるということは未凍結状態であり、食品中の水分が未凍結であるということは、細菌繁殖や様々な化学変化にその水分が利用される可能性があるが、本発明のように過冷却状態を経てから冷凍させる過冷却冷凍を行えば、食品品質が良好な状態で維持できると考えられる。したがって、過冷却状態での保存（過冷却保存）は、凍結したもの（過冷却冷凍）よりも食品品質が劣る（注意を払う必要がある）可能性があるが、短期的な保存（たとえば１〜３週間程度）であれば問題ないレベルである。
【００９８】
次にサーモパイル２２の温度校正方法について説明する。サーモパイル２２の検出温度の公差は、特性の設定や、校正方法にもよるが、低温領域になるほど大きくなり、検出温度０〜−１０℃の領域での個体差による公差は約±２．５Ｋ程度になる。過冷却冷凍を行うときに、温度の絶対値で１〜−２℃近辺を検出することが重要であるが、この１〜−２℃近辺の温度を検出しようとすると、±２．５Ｋの温度公差はとても大きく影響する。サーモパイル２２の個体差による影響を排除するには相対値で１〜−２℃を検出すればよい。切替室４への食品投入がなかったり、食品投入からの時間が充分に経過して切替室４内の温度が安定的に推移しているときには、切替室４内の温度はほぼ設定された温度（たとえば約−７℃）で安定していると考えることができる。
【００９９】
つまり、設定温度が−７℃だとして貯蔵室内の温度が安定状態で推移しているとすると、安定状態にサーモパイル２２が検知している温度に７Ｋプラスした温度が約０℃であると考えることができるので、安定時のサーモパイル２２の検出温度と設定温度との差を基準に相対量ずらした温度を、過冷却冷凍制御における温度低下の開始点と判断すれば、サーモパイル２２がもつ個体差による温度公差があったとしても安定的に温度制御を行うことが可能となる。すなわち、本実施の形態では、貯蔵室内が設定温度で安定的に温度推移している場合のサーモパイルの検出温度をＴｓａｏ、貯蔵室の設定温度Ｔｓｅとし、サーモパイルの温度校正分（ずらし量）ＴｓａｋをＴｓａｋ＝Ｔｓａｏ−Ｔｓｅとすれば、サーモパイルの校正分Ｔｓａｋ分をサーモパイル検出温度Ｔｓａからずらして温度制御を行うようにしている。たとえば、Ｔｓｅ＝−７℃、Ｔｓａｏ＝−５℃とすれば、温度校正分はＴｓａｋ＝Ｔｓａｏ−Ｔｓｅ＝−５−（−７）＝２Ｋとなるので、検出温度の校正値はＴｓａｘ＝Ｔｓａ−Ｔｓａｏとして推定することができる。
【０１００】
ここで、サーモパイル２２の別の温度校正方法について説明する。サーモパイル２２の検出温度の公差は、特性の設定や、公正方法にもよるが、低温領域になるほど大きくなり、検出温度０〜−１０℃の領域での公差は約±２．５Ｋ程度になる。サーモパイル２２を設置する切替室４等の貯蔵室には、貯蔵室の中の空気の温度を検出するための温度検出手段である切替室サーミスタ１９を設置している。切替室サーミスタ１９の公差は±０．５Ｋ程度であるから、サーモパイル２２の検出精度よりも良い。切替室４の中に貯蔵物２５を入れていないときには、サーモパイル２２の検出温度は切替室サーミスタ１９の検出温度と同等になるはずであるが、実際にはサーモパイル２２の検出温度と切替室サーミスタ１９の検出温度には一定量の温度差をもった相関が得られるので、サーモパイル２２の検出温度を、切替室サーミスタ１９の検出温度に校正すればよい。この相関を利用し、切替室４の中に貯蔵物が入っていない、冷蔵庫の出荷時に切替室サーミスタ１９の検出温度を基準にしてサーモパイル２２の検出温度レベルを校正することで、サーモパイル２２の持つ公差を縮小した温度検出、および温度制御が可能となる。
【０１０１】
次に貯蔵室内の冷気風路と冷気量制御例について説明する。図１８は、本発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の切替室周辺の要部断面図である。図において、切替室４内には、切替室ケース１７が配設されている。また、風量調整手段である切替室用ダンパ１５の１つのバッフル１５Ａは、開閉調整（開閉角度調整）により切替室４への冷気量の調整や切替室冷却用複風路１６を構成する２つの風路の切替を行うことができる。ここで、本発明の切替室冷却用複風路１６は、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの２つの冷却風路から構成されている。（図１８では、切替室冷却用複風路１６は、冷却器室に接続された冷却器室接続風路１６Ｃから風量調整手段１５を介して２つの冷却風路（直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂ）に分岐する構成であって、風量調整手段１５にて２つの冷却風路の切替及び風量調整を行う。）直接冷却用風路１６Ａは切替室４へ冷気を直接送風するための風路である。間接冷却用風路１６Ｂは、切替室４の天井部に配された切替室天井断熱材１８内に設けられ、冷気を通風するための風路であるが、切替室４の天井部には切替室４に冷気を吹き出す吹出し口が設けられていないため、この風路１６Ｂを通過する冷気により切替室４内は天井面より間接冷却される。
【０１０２】
直接冷却用風路１６Ａは、切替室４内の背面に背面吹出し口４Ａが設けられており、この背面吹出し口４Ａより冷気が直接、切替室４内に吹出される。このとき、切替室４内に貯蔵室ケースである切替室ケース１７が設置されている場合には、背面吹出し口４Ａに対向する位置の切替室ケース１７の背面壁は開口部、あるいは切り欠き部が設けられており、背面吹出し口４Ａより吹出された冷気は、この背面壁の開口部、あるいは切り欠き部より切替室ケース１７内に吹出され、切替室ケース１７内の食品などを直接冷却する。もちろん、切替室ケース１７が設けられておらず、切替室４内に直接食品などを収納するタイプのものであっても切替室４内に背面吹出し口４Ａより冷気を直接吹出せるため、食品などを直接冷却できる。
【０１０３】
図１８では、間接冷却用風路１６Ｂには、切替室４内への冷気吹出し口が設けられていないが、間接冷却用風路１６Ｂを通過した冷気は切替室４の下面や側面などに設けられた切替室戻り風路より冷却器室に戻される。このとき、間接冷却用風路１６Ｂには、微量あるいは冷却速度の遅い冷気であれば、切替室４内へ冷気を吹出す吹出し口を設けても良い。切替室４内が間接冷却と同等の冷却レベル程度となる微量あるいはゆっくりとした冷却速度の冷気であれば、切替室４内あるいは切替室ケース１７内に吹出す吹出し口を間接冷却用風路１６Ｂに設けて冷却しても良い。また、冷気が自然落下する程度のゆっくりとした冷却であれば、間接冷却とみなせる。切替室４には、切替室４内の温度を検知する切替室温度検出手段である切替室サーミスタ１９が設けられており、この切替室温度検出手段１９の検出温度に基づいて切替室４内の温度が所定温度となるように制御装置（マイコンなど）３０により制御している。また、切替室ケース１７にケースフタ２０を設けて間接冷却としてもよい。また、ケースフタ２０の一部を開口させて開口部から間接冷却と同等の冷却レベル程度となる微量あるいはゆっくりとした冷却速度の冷気を吹き出させるようにしてもよい。
【０１０４】
冷却器１３で冷却された冷気は冷気循環用ファン１４にて冷気風路を通って各貯蔵室に送風される。冷却器１３にて冷却された冷気は冷気循環用ファン１４を介して冷気風路１６Ｃを通過し、切替室用ダンパ１５に設けられている１つのバッフル１５Ａの開閉角度を所定の角度に制御することにより、並列に設けられた直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂを切り替えたり、また、それぞれの風路の流量をバッフル１５Ａの開閉角度を制御することによって切替室４に所定の流量及び所定の流速の冷気が送風される。このとき、バッフル１５Ａの開閉角度がゼロ（略水平：±２０度、このましくは±１０度）のときは略全閉状態（直接用冷却風路と間接用冷却風路が両方閉の状態）であり、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの両方を閉塞するため、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの両方ともに冷気は送風されず、切替室４内は直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂを通過する冷気による冷却は行われない。
【０１０５】
バッフル１５Ａの開閉角度が略９０度（略垂直：７０度〜１１０度、好ましくは８０度〜１００度）のときは略全開状態であり、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの両方が開放されるため、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの両方ともに冷気が送風され、間接冷却と直接冷却の両方で冷却されるため早く設定温度に到達する。このとき、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの流路面積は、略同等でも良いが、直接冷却と間接冷却の使用頻度、冷却を行う貯蔵室の大きさや冷却設定温度、過冷却冷凍の有無など使用目的によって異ならせても良い。（図１８では、直接冷却用風路１６Ａの流路面積を間接冷却用風路１６Ｂの流路面積よりも大きくして、バッフル全開のときに直接冷却用風路１６Ａに冷気が多く流れるようにして直接冷却の効果を出しやすくしている。望ましくは、直接冷却用風路１６Ａの流路面積を間接冷却用風路１６Ｂの流路面積よりも２倍以上とした方が、バッフルが全開のときに直接冷却用風路１６Ａに冷気が流れやすくなり、直接冷却の効果が得られやすい。）
【０１０６】
バッフル１５Ａの開閉角度が中間角度である略４５度（２０度〜７０度、好ましくは３５度〜５５度）のときは片開状態（一方開の状態）であり、直接冷却用風路１６Ａは略閉塞されるが、間接冷却用風路１６Ｂは開放されるため、間接冷却用風路１６Ｂに冷気が送風され、切替室４内は間接冷却用風路１６Ｂを通過する冷気により天井面などから間接冷却が行われる。ここで、間接冷却風路１６Ｂを切替室４の天井面に設けた例について説明してきたが、別に天井面でなくても良く、間接冷却と同等の冷却ができればよいので、天井面以外の側面壁や底面壁（切替室底面の仕切り壁）内に設けても良い。同様に直接冷却用風路１６Ａの吹出し口４Ａも天井壁や側壁や底面壁に設けても良い。
【０１０７】
図１９は本発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の切替室周辺の側断面図である。切替室ケース１７には切替室ケースフタ２０が設けられ、切替室天井断熱１８には天井吹出し口１８Ａが設けられている。天井吹出し口１８Ａは間接冷却用風路１６Ｂからの冷気を切替室４内に吹き出す吹出し口であるが、切替室ケースフタ２０を設けることにより、切替室ケース１７内の食品に直接冷気があたらない間接冷却方式となっている。もしユーザが更に早い冷凍（短時間での急速冷凍）を望む場合には、切替室ケースフタ２０を取り外すことによって対応できる。切替室ケースフタ２０を取り外し可能な構成として切替室ケースフタ２０を取り除けば、切替室ケースフタ２０の分だけ間接冷却用風路１６Ｂからの冷気の風路抵抗が少なくなるので、直接冷却用風路１６Ａ及び間接冷却用風路１６Ｂからより多くの冷気が複数箇所（少なくとも背面と天井面）より切替室ケース１７内に流れ込むため比較的早い時間での冷凍を実現できる。逆に過冷却（あるいは過冷却冷凍）を行いたいときには切替室ケースフタ２０を取り付けておけばよい。また、切替室ケースフタ２０を外しても置く場所に困る場合は、切替室ケースフタ２０を切替室ケース１７の奥にずらしてしまうという構造としてもよい。すなわち、切替室ケース１７を引き出したときに切替室ケースフタ２０を切替室４の天井面や側壁などに固定したり、あるいは切替室４の天井面や側壁などにケースフタストッパを設けるなどして切替室ケース１７を引き出したときに切替室ケースフタ２０が切替室４内に残る構造として、切替室ケース１７のみが引き出されるようにすれば良い。
【０１０８】
また、図１９において、切替室ケースフタ２０は、切替室ケース１７の上面開口部を覆うような構成であるが、切替室ケースフタ２０は切替室ケース１７の上面開口部を全て覆う必要はなく、直接冷却用風路１６Ａの背面吹出し口４Ａから吹出される直接冷却用冷気が上面開口部より切替室ケース１７内に進入しにくくなるように切替室ケース１７の後方側のみ覆うように設けても良い。すなわち、切替室ケースフタ２０は、切替室ケース１７にフタ２０を設置したときに冷蔵庫の前面側が開口するような前面開口部を有するようにしても良い。また、この前面開口部より間接冷却用冷気が切替室ケース１７内に入り込むような位置に間接冷却用風路１６Ｂの吹出し口１８Ａを設けても良い。間接冷却の場合には、切替室ケース１７内に冷気が入り込まないほうが望ましいが、切替室ケース１７内に入り込む冷気は、自然落下程度であれば間接冷却と同等であり、問題ない。本実施の形態では、直接冷却用風路１６Ａの開口４Ａは風量調整手段１５からできるだけ近くの位置で開口するようにし、間接冷却用風路１６Ｂの吹出し口１８Ａは、風量調整手段１５からできるだけ遠くの位置で開口するようにしている。このようにすることで、間接冷却用風路を通過して吹出し口１８Ａより吹出されるときには流路抵抗などで風速が低下し、間接冷却に適した風速や風量が得られる。また、直接冷却用風路１６Ａの開口４Ａより吹出された冷気は、すぐに切替室４内や切替室ケース１７内に吹出すことができるので、急速冷凍を行うときに適した風速や風量を得ることができる。
【０１０９】
図２０は本実施の形態１を示す冷蔵庫の切替室周辺の側断面図である。切替室４の天井面には切替室温度検出手段である赤外線センサ２２が設けられており、切替室４内（あるいは切替室ケース１７内）の食品の表面温度を測定するのに用いられる。設置場所としては切替室ケース１７の内部を見渡せる位置として切替室４の天井４Ａが適しているが、側面や底面でも食品の表面温度が間接的あっても測定できれば良い。また、切替室ケースフタ２０を介して切替室４内（あるいは切替室ケース１７内）の食品の表面温度を測定するようにしても良い。温度検出手段として赤外線センサ２２を用いれば、空気温度を検知する切替室サーミスタ１９に比較して、より食品に近い温度（たとえば食品の表面温度）を検知することができるため、過冷却の成功確率を高くすることができる。切替室サーミスタ１９の場合は、切替室サーミスタ１９の直近のみの温度しか検出できないのに対して、赤外線センサ２２は離れた物質の表面から発せられる赤外線を検出する特徴があるので、より食品に近い温度（食品の表面温度）を検出できる。食品などから発せられる赤外線量は温度が高いほど多くなるため、検出する赤外線量により温度を測定することができる。
【０１１０】
ここで、過冷却保存や過冷却冷凍を行うには、食品などの表面温度と中心温度の温度差が小さく略均一に冷却されることが望ましいので、本実施の形態では切替室４内（あるいは切替室ケース１７内）の食品の種類や大きさや厚さや重量などによって測定された表面温度から実験的に中心温度を推定して表面温度と中心温度の温度差を推定し過冷却状態を維持しているかどうかなどについて判断するようにしている。本実施の形態では、食品の表面温度と中心温度の温度差は、５ｄｅｇ以下、望ましくは３ｄｅｇ以下であれば過冷却状態を維持でき、解凍したときの食品品質が良好となることが実験により確認できた。
【０１１１】
以上、本実施の形態では、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの開閉パターンについて、１つのバッフルにて（１）略全閉、（２）略全開、（３）直接冷却用風路１６Ａ略閉でかつ間接冷却用風路１６Ｂ開の３パターンについて切り替え可能な旨説明したが、（１）略全閉、（２）略全開、（３）直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂのいずれか一方が開、他方が閉の３パターンであっても良く、同等の効果が得られる。また、２つ以上のバッフルを備えたツインダンパやトリプルダンパを使用して、直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂをそれぞれ個別に独立して開閉制御しても良く、この場合は、直接冷却の冷気量と間接冷却の冷気量を個別に制御できるので、きめ細かく冷気量の制御が行え、また、直接冷却と間接冷却の切替が個別に独立して行えるので、きめ細かな温度制御やきめ細かな設定温度の変更が行える。
【０１１２】
また、ケースフタ２０の開口部から、ケース１７内の少なくとも底面からの赤外線が受光できる貯蔵室４の天上面や側壁や背壁などに温度検出手段であるサーモパイル２２を設けることによって、上述した貯蔵物２５の表面温度の推定や冷却時間の推定などが行えるので、貯蔵物を略均一に冷却することが可能となり、急速冷凍に加え、過冷却状態を維持した後に過冷却を解除させて瞬時に水分を凍結させ、その後設定温度まで低下させて貯蔵物を凍結させる過冷却冷凍（瞬冷凍）も行える。したがって、高品質な冷凍が行える冷蔵庫や貯蔵庫を提供できる。
また、間接冷却用風路１６Ｂを風路長さを直接冷却用風路１６Ａよりも長くし、または／かつ、間接冷却用風路１６Ｂを風路面積を直接冷却用風路１６Ａの風路面積よりも小さくし、または／かつ、間接冷却用風路１６Ｂの風路に曲がり箇所を複数設けるなどして、ケースフタ２０の開口部に間接冷却用風路１６Ｂの開口１８Ａを対向させるようにしてもよい。このようにすると、ケースフタ２０の開口部に間接冷却用風路１６Ｂの開口１８Ａが対向して開口することになり、冷気が直接ケース１７内に入ることになるが、間接冷却用風路１６Ｂの開口１８Ａからは、冷却速度の遅い、間接冷却とみなせる程度の冷気しか、ケースフタ２０の開口からケース１７内に入り込まないので、間接冷却と同等の冷却となる。ここで、ケースフタ２０の開口の形状はサーモパイル２２がケース内の赤外線を受光できる形状であれば、四角でも丸でも何でもよい。
【０１１３】
本発明では、冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、貯蔵室４に設けられ、非接触で間接的に貯蔵室４内あるいはケース１７内の貯蔵物２５の表面温度を検出する温度検出手段２２を備え、貯蔵室４内あるいはケース１７内に貯蔵物２５が投入される前の投入前検出温度Ｔｃと、貯蔵室４内あるいはケース１７内に貯蔵物２５が投入された後の貯蔵物検出温度Ｔｔｐと、前記貯蔵物の実際の表面温度Ｔｘと、から実験等により求まる貯蔵物の寄与度を使用して貯蔵物の実際の表面温度Ｔｘの推定表面温度Ｔ１を求める制御手段３０と、を備えたので、非接触で間接的に貯蔵室４内あるいはケース１７内の貯蔵物２５の温度を検出する温度検出手段であるサーモパイル２２を使用しても、貯蔵物の実際の表面温度が精度良く推定でき、したがって温度制御の精度が要求される過冷却冷凍が容易に実施できる。したがって、過冷却冷凍の実施により、高品質の冷凍が行える冷蔵庫や貯蔵庫が得られる。
【０１１４】
また、冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、貯蔵室４に設けられ、非接触で間接的に貯蔵室４内の貯蔵物２５の表面温度を検出する温度検出手段２２を備え、貯蔵物２５の投入前検出温度Ｔｃと貯蔵物の投入後の検出温度Ｔｔｐから貯蔵物の実際の表面温度Ｔ１を推定する制御手段３０を備えたので、温度検出手段であるサーモパイル２２を使用しても、貯蔵物２５の実際の表面温度が精度良く推定でき、したがって温度制御の精度が要求される過冷却冷凍が容易に実施できる。したがって、過冷却冷凍の実施により、高品質の冷凍が行える冷蔵庫や貯蔵庫が得られる。
【０１１５】
また、冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、貯蔵室４に設けられ、非接触で間接的に貯蔵室内の貯蔵物２５の温度を検出する温度検出手段２２を備え、貯蔵物２５の投入前検出温度をＴｃ、貯蔵物の投入後の検出温度をＴｔｐ、前記貯蔵物の推定温度をＴ１としたとき、
Ｔ１＝（Ｔｔｐ−Ｔｃ）／Φ＋Ｔｃ
となる寄与度Φを使用して前記貯蔵物の実際の温度を推定する制御手段を備えたので、簡単な関係式と寄与度によって貯蔵物の温度を非接触で推定することができる。また、温度制御が精度良く行えるので、高品質な冷凍品質が得られる過冷却冷凍も行える。
【０１１６】
また、冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、貯蔵室に設けられ、非接触で間接的に前記貯蔵室内の貯蔵物の表面温度を検出する温度検出手段を備え、貯蔵物の投入前検出温度Ｔｃ、貯蔵物の投入後の検出温度Ｔｔｐ、貯蔵物の実際の表面温度Ｔｘ
から実験等で求まる寄与度Φを使用して、
Ｔ１＝（Ｔｔｐ−Ｔｃ）／Φ＋Ｔｃ
から貯蔵物のある時点での表面温度Ｔ１を推定する制御手段を備えたので、簡単な関係式と寄与度によって貯蔵物の温度を非接触で推定することができる。また、温度制御が精度良く行えるので、高品質な冷凍品質が得られる過冷却冷凍も行える。
【０１１７】
また、寄与度Φを予め実験などにより求めて制御手段３０に記憶させておくので、簡単な構成や制御でありながら、精度良く温度の推定が行える。
【０１１８】
また、貯蔵室４内に貯蔵物２５を投入した前後の温度検出手段の検出温度の変化量ΔＴｔｐの違いから、貯蔵室４内に投入された貯蔵物の大きさによって決まる冷却時間を推定する制御手段３０を備えたので、貯蔵物２５が所定温度になるまでの冷却時間が容易に推定でき、貯蔵室４の設定温度の変更タイミングを容易に把握できる。したがって、過冷却冷凍を行う場合の設定温度の変更タイミングが簡単な方法で把握できる。
【０１１９】
また、貯蔵室４内に貯蔵物２５を投入した前後の温度検出手段の検出温度Ｔｔｐの温度低下の傾きθの違いから、貯蔵室４内に投入された貯蔵物の熱容量によって決まる冷却時間を推定する制御手段３０を備えたので、貯蔵物２５が所定温度になるまでの冷却時間が容易に推定でき、貯蔵室４の設定温度の変更タイミングを容易に把握できる。また、扉の開閉などが行われて貯蔵室内の温度に変化があっても所定温度に到達する冷却時間の修正が容易に行える。したがって、過冷却冷凍を行う場合の設定温度の変更タイミングが簡単な方法で把握できる。
【０１２０】
また、冷凍サイクルによって生成した冷気を冷蔵室や冷凍室等の貯蔵室内へ強制的に循環させる冷蔵庫において、貯蔵室４に設けられ、非接触で間接的に貯蔵室４内の貯蔵物２５の温度を検出する温度検出手段２２を備え、貯蔵室４内に貯蔵物２５を投入した前後の温度検出手段の検出温度の変化量ΔＴｔｐ、あるいは貯蔵室４内に貯蔵物２５を投入した前後の温度検出手段の検出温度の温度低下の傾きθより、投入された貯蔵物が所定温度になるまでの冷却時間を推定する制御手段３０を備えたので、貯蔵物２５が所定温度になるまでの冷却時間が容易に推定でき、貯蔵室４の設定温度の変更タイミングを容易に把握できる。また、扉の開閉などが行われて貯蔵室内の温度に変化があっても所定温度に到達する冷却時間の修正が容易に行える。したがって、過冷却冷凍を行う場合の設定温度の変更タイミングが簡単な方法で把握できる。
【０１２１】
また、制御手段３０により推定された貯蔵物の温度Ｔ１を基にして、投入された貯蔵物が凍結点近辺の温度までは貯蔵室４内あるいはケース１７内の設定温度を第１の設定温度である１〜−３℃としてゆっくりと冷却し、貯蔵物２５の温度が、凍結点近辺の温度に到達してからは貯蔵室４内あるいはケース１７内の設定温度を第２の設定温度である−５〜−１２℃程度に変更して貯蔵物２５を更に冷却することによって貯蔵室４内の貯蔵物を過冷却状態に維持する過冷却冷凍を行うようにした。
【０１２２】
また、貯蔵室４内の空気温度を検出する第２の温度検出手段であるサーミスタ１９を備え、第２の温度検出手段１９の検出温度に基づいて温度検出手段２２の検出温度の校正を行うようにしたので、従来から貯蔵室４内の空気温度を検出し、貯蔵室内を設定温度に制御するためのサーミスタ１９を使用できるため温度検出手段であるサーモパイル２２の温度の校正が簡単でしかもコストアップなしに行える。
【０１２３】
また、少なくとも１つの貯蔵室内に設置された貯蔵室ケース１７と、貯蔵室ケース１７の上部開口の少なくとも一部を覆うフタ部材２０と、を備え、間接冷却用風路１６Ｂの開口１８Ａはフタ部材２０に直接冷気が当たるようにして貯蔵室ケース１７内の食品などの貯蔵物２５には直接冷気が当たらないようにしたので、効率よく間接冷却と直接冷却を使いわけることができる。また、簡単な構造でありながら、急速冷凍や緩慢冷凍や過冷却冷凍を用意に行えるので、ユーザの使い勝っての良い冷蔵庫や貯蔵庫を提供できる。また、間接冷却風路と直接冷却風路を切替可能なため、過冷却冷凍に必要な特殊な冷却方法を簡単な構造でありながら達成できる。
【０１２４】
以上のように、本発明では、複数の区画された貯蔵室（冷蔵室２、製氷室３、切替室４、野菜室５、冷凍室６など）を有し、冷却器で生成された冷気を貯蔵室へ送風する冷蔵庫において、貯蔵室のうちの少なくとも１つの貯蔵室（たとえば切替室４や冷凍室６や野菜室５など）に対する冷却器から冷気を送風する冷気風路が直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの２つの風路で構成されているので、急速冷凍や緩慢冷凍をユーザの使用状況によって設定でき、また、過冷却冷凍も行うことができる。急速冷凍や緩慢冷凍をユーザの使用状況によって設定でき、また、過冷却冷凍も行うことができる。また、高湿度を保持できる野菜室への設定も行える。
【０１２５】
また、複数の区画された貯蔵室（冷蔵室２、製氷室３、切替室４、野菜室５、冷凍室６など）を有し、冷却器で生成された冷気を貯蔵室へ送風する冷蔵庫において、貯蔵室のうちの少なくとも１つの貯蔵室（たとえば切替室４）に接続され、冷却器からの冷気を貯蔵室（たとえば切替室４）に送風する直接冷却用風路１６Ａ及び間接冷却用風路１６Ｂの２つの冷却風路と、２つの冷却風路を少なくとも両方開、一方開、両方閉に切り替え可能な風量調整手段１５と、を備えているので、急速冷凍や緩慢冷凍をユーザの使用状況によって設定でき、また、過冷却冷凍も行うことができる。急速冷凍や緩慢冷凍をユーザの使用状況によって設定でき、また、過冷却冷凍も行うことができる。
【０１２６】
また、風量調整手段１５は、１つの入口と２つの出口を有し、入口は冷却器が配置される冷却器室からの風路１６Ｃに接続され、２つの出口のうちの一方は間接冷却風路１６Ｂに接続され、２つの出口のうちの他方は直接冷却風路１６Ａに接続されている。また、直接冷却用風路１６Ａは貯蔵室（例えば切替室）内の食品に直接冷気が当たる位置に開口している。また、間接冷却用風路１６Ｂは貯蔵室（例えば切替室）内の食品に直接冷気を当てない位置、または食品に間接的に冷気が当たる位置に開口している。また、少なくとも１つの貯蔵室が、過冷却状態を経て凍結させることが可能な過冷却冷凍が行える貯蔵室であるので、過冷却冷凍の成功率が上昇し、食品品質の良好な冷凍保存（過冷却冷凍）を提供できる。
【０１２７】
また、本発明では、少なくとも１つの貯蔵室が、切替室４、あるいは過冷却冷凍室に切替可能としている。また、少なくとも１つの貯蔵室（たとえば切替室４や過冷却室４）内に設置された貯蔵室ケース１７と、貯蔵室ケース１７の上部開口の少なくとも一部を覆うフタ部材２０と、を備え、間接冷却用風路１６Ｂの開口はフタ部材２０に直接冷気が当たる位置に開口させて貯蔵室ケース１７内の食品には直接冷気が当たらないようにしている。
あるいは、本発明では、少なくとも１つの貯蔵室（たとえば切替室４や過冷却室４）内に設置された貯蔵室ケース１７と、貯蔵室ケース１７の上部開口の少なくとも一部を覆うフタ部材２０と、を備え、貯蔵室ケース１７の上部開口の少なくとも一部を覆うフタ部材２０が覆っていない貯蔵室ケース１７の開口部に自然落下程度の冷却速度の遅い冷気で貯蔵室ケース１７内の食品を間接冷却と略同等の冷却が行える位置に間接冷却用風路１６Ｂの開口は、配置されている。
したがって、過冷却冷凍の成功率が上昇し、食品品質の良好な冷凍保存（過冷却冷凍）を提供できる。
【０１２８】
本発明によれば、少なくとも１つの貯蔵室に直接冷却用風路１６Ａと間接冷却用風路１６Ｂの両方を備えるので、急速冷凍、通常冷凍、過冷却冷凍に切替可能な貯蔵室を備えた冷蔵庫や貯蔵庫を提供できる。また、間接冷却と直接冷却を切り替える（使い分ける）ことができるため、間接冷却に切り替えることより貯蔵室（たとえば切替室）を高湿度の野菜収納室としても使用できる冷蔵庫や貯蔵庫を提供できる。
【０１２９】
本発明によれば、冷蔵庫における区画された貯蔵室内の温度分布ムラを小さくすることができ、高品質な食品保存の可能な冷蔵庫や貯蔵庫を提供することができる。
【０１３０】
本発明によれば、冷蔵庫における貯蔵室である貯蔵室内に保存された食品などの温度分布ムラを小さくすることができ、高品質な食品保存が可能な冷蔵庫や貯蔵庫を提供することができる。
【０１３１】
本発明によれば、高品質冷凍機能として、従来の急速冷凍ではなく、過冷却冷凍機能を採用したので、従来よりも少ないエネルギーでの高品質冷凍、すなわち、地球環境対策として省エネルギー冷凍を実現することができるという効果を有する。
【０１３２】
また、この発明の冷蔵庫は、過冷却をおこすためのスペース内に冷気を導入し、冷却温度を複数に変化できる温度制御された冷却構造を採用することで、従来と大きく変わらない冷蔵庫の構造、制御で、食肉などの食品の過冷却冷凍を実現できるという効果を有する。
【０１３３】
本発明によれば、温度検知手段として赤外線センサを使用しているので、食品の表面温度を測定することが可能であり、より食品に近い温度（たとえば食品の表面温度）を検出でき、ひいては過冷却冷凍の成功率が上昇し、食品品質の良好な冷凍保存（過冷却冷凍）を提供できる。
【０１３４】
本発明によれば、過冷却状態を経て凍結した過冷却冷凍機能を備えるので、凍結時にできる氷結晶の大きさ、形状が食品本来の構造を破壊しにくい品質の良い冷凍が行える。また、氷結晶が小さいので、氷結晶が破壊されても元の状態に近い状態を得ることができ、解凍したときに食品の味や食感や保存状態など食品品質が良好といえる。また、過冷却状態を経て凍結した過冷却冷凍を備えるので、氷核が小さく微細であり、また、氷核が食品など冷凍対象物全体に渡って略均一となるため、通常冷凍や急速冷凍の場合に比べて食品品質が良好である。
【０１３５】
本発明の冷蔵庫は、一般的な冷蔵庫の仕様を一部変更することで、過冷却冷凍を実施できる冷蔵庫を得ることができる。又家庭用冷蔵庫の構造を中心に説明してきたが、大型の極低温業務用冷凍倉庫でも本発明の考え、例えば食品を収納した後で、凍結点まで所定の冷却速度で温度を下げ、対象食品に対し高い冷凍温度で全体に分布の良い気流を利用して温度を少しずつ下げながら過冷却を維持する冷却を行い、所定時間後に更に低い温度を直接食品に吹き付けて急速冷凍し過冷却を解除し、その後は過冷却状態を得る温度より低い温度、たとえば−１８℃程度の冷凍温度で保存するという制御を利用した構成が可能である。これにより大幅な省エネルギーを達成することが出来る。更に、有効なのは、冷蔵庫としての低温運搬車の中で食品を運搬しながら過冷却状態に突入させ、過冷却状態を維持し、より低温の冷気を直接食品に供給して過冷却を解除し、冷凍保存することが出来る。すなわち、肉や魚などの場合、各細胞及び細胞間に隙間なく水分が充填されているため、隙間なく水を充填した容器に相当するため、運搬中の振動による過冷却解除が無く、且つ、常温の食品を収納し、低すぎない温度で冷却し、最終的に冷凍温度も業務用冷凍庫のように−６０℃などという極端に低い温度にしないで、せいぜい−２０℃程度の冷凍温度で良いため、運搬車としてエネルギーを使わずに、しかも、運搬時間を利用して過冷却冷凍を行うなど運搬前後の省エネルギーにも役に立ち、冷凍品質の良い食品を届け先に渡すことが出来る。
【０１３６】
また本発明の冷蔵庫において過冷却冷凍を実施した食品は、過冷却状態をつくるときの冷却速度がゆっくりであるので、食品内部まで均一に温度が下がってから同時に氷結晶ができはじめ、一部に生じた氷結晶が不均一に成長することがなく、食品内部にできる氷結晶の大きさが小さくなり、食品品質を維持することができる。冷却速度と食品内部の氷結晶の大きさとの関係については、冷却速度が速くなるほど食品内部にできる氷結晶の大きさが大きくなる傾向にある。
【０１３７】
本発明の冷蔵庫は、冷却器から循環する冷気により収納する食品を０℃から冷凍温度帯の温度まで連続してまたは段階的に温度調整可能な冷凍室と、冷凍室の冷気吹出し口から吹出され冷却器に吸い込まれる冷気を取り入れ食品を凍結点以下の温度でも凍らない過冷却状態に維持する冷凍室内に配置された冷却室と、冷却室に貯蔵された食品が過冷却状態を得るように冷凍室の温度を−２℃以下で−１５℃以上に設定する温度設定手段と、冷却室に収納した食品周囲の風速を抑え冷却室に貯蔵された食品を過冷却状態に維持するように冷凍室内に吹出し冷却室に取り入れる冷気を調整する冷気調整手段と、を備えており、省エネルギーで高品質冷凍を実現できる。
【０１３８】
本発明の冷蔵庫は、冷却器からの冷気により収納する食品を凍結点以下で−１５℃以上の設定温度で凍らない過冷却状態に維持する過冷却室と、過冷却室内に吹出され過冷却室内を循環する冷気の温度を変化させる冷気調整手段と、冷気調整手段にて過冷却室に収納され過冷却状態にある食品に設定温度より２度乃至５度程度低い温度の冷気を供給して食品の過冷却状態を解除する過冷却解除手段と、を備えており、品質の良い冷凍食品を簡単に得られる。
【０１３９】
本発明の冷凍室もしくは冷却室の温度を設定する温度設定手段は、冷却室に収納された常温の食品が冷却される際に、食品の表面温度が３℃から０℃に低下する範囲の冷却速度が、−３．５℃／ｈｒ乃至−１０℃／ｈｒの範囲とするので、確実に過冷却状態に突入できる。
【０１４０】
本発明の冷気調整手段１５、風路１６は、間接冷却用風路１６Ｂに複数回の曲がりを構成又は前記貯蔵室であり冷却室である切替室の奥行き相当の風路長さを設ける、あるいはこの冷気調整手段は、バッフル１５Ａにて前記冷凍室又は前記冷却室へ吹出す冷気の前記冷気吹出し口での風速を１．０乃至１．２ｍ／ｓ程度に抑えるものであり、これにより過冷却状態を維持できる。
【０１４１】
なお、本実施の形態では、過冷却冷却や過冷却冷凍や急速冷凍が行える貯蔵室として、切替室４を例に説明してきたが、冷凍室６や野菜室５などの他の貯蔵室であっても直接冷却用風路と間接冷却用風路を備えて、風路を切替可能とすれば、過冷却冷凍や急速冷凍が行えるようにできる。そうすると貯蔵室を選ばずユーザの好みで好きな貯蔵室を好きな温度帯や過冷却冷凍に設定でき、ユーザにとって使い勝手の良い冷蔵庫や貯蔵庫が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の正面図である。
【図２】本発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の側断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１を表す冷蔵庫の制御基板のブロック図である。
【図４】サーミスタとサーモパイルとの温度検出例を表した図である。
【図５】本発明の実施の形態を表すサーモパイルの冷蔵庫の貯蔵室に取り付ける際の取り付け構造のイメージ図である。
【図６】本発明の実施の形態を表す冷蔵庫の切替室のケースを横から見た図である。
【図７】本発明の実施の形態を表す冷蔵庫のサーモパイルの検出温度の時間変化を表す図である。
【図８】サーモパイルの検出温度と貯蔵物温度との温度差（変化量）と寄与度Φの関係を表した図である。
【図９】熱容量と寄与度の関係を説明するための要部断面図である。
【図１０】熱容量が異なるが表面積が同じ貯蔵物を投入した場合の貯蔵物の実温度Ｔｘおよび貯蔵物の推定温度Ｔ１のそれぞれの時間変化を模式的に表した図である。
【図１１】寄与度Φを使用して貯蔵物の表面温度を推定するためのフローチャート図である。
【図１２】本発明の実施の形態を表す冷蔵庫の切替室のケースを横から見た図である。
【図１３】本実施の形態を表す冷蔵庫の切替室内の表面温度検出手段であるサーモパイルの設置位置を示す図である。
【図１４】本実施の形態の冷蔵庫のケース内貯蔵物のサーモパイルの検出温度の時間経過を示した図である。
【図１５】本実施の形態を表す冷蔵庫の貯蔵物を投入してから所定温度になるまでの冷却時間を表す図である。
【図１６】本実施の形態を表す冷蔵庫におけるサーモパイル検出温度の温度低下速度による冷却時間の補正について説明するための図である。
【図１７】サーモパイル検出温度から必要な冷却時間を推定・修正するためのフローチャート図である。
【図１８】本発明の実施の形態を示す冷蔵庫の切替室周辺の要部断面図である。
【図１９】本発明の実施の形態１を示す冷蔵庫の切替室周辺の側断面図である。
【図２０】本実施の形態１を示す冷蔵庫の切替室周辺の側断面図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１  冷蔵庫、２  冷蔵室、３  製氷室、４  切替室、５  野菜室、６冷凍室、１２  圧縮機、１３  冷却器、１４  庫内ファン、１７  ケース、１９  切替室サーミスタ、２２  サーモパイル、１５  切替室ダンパー、２３  カバー、２５  貯蔵物、３０  制御基板、６０  操作パネル、６０ｃ  瞬冷凍スイッチ（過冷却スイッチ）。
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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