(57)【要約】【課題】−１８℃以下の冷凍温度から氷点以上の冷蔵温度まで広範囲な冷却が可能で、使用者が任意にこれを設定できる温度切替室を備えた冷蔵庫において、切替室内に収納した冷却対象食材の温度を赤外線センサーによって検出し冷却管理することで、冷凍室など他の貯蔵室への新たな食材投入による温度影響をなくし、効果的な急速冷却制御ができるようにした冷蔵庫を提供する。【解決手段】室内温度を冷凍温度を含む多温度領域に設定可能で、且つ急速冷却機能を備えた比較的小容量の温度切替室５と、この切替室内に設置した冷却負荷を収納するトレイ15と、このトレイ内の冷却負荷温度を検出する赤外線センサー12とを備え、前記赤外線センサーは、トレイに対向する切替室の天井面に設置したことを特徴とする。【選択図】図２
2007212053.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
室内温度を冷凍温度を含む多温度領域に設定可能で、且つ急速冷却機能を備えた比較的小容量の温度切替室と、この切替室内に設置した冷却負荷を収納するトレイと、このトレイ内の冷却負荷温度を検出する赤外線センサーとを備え、前記赤外線センサーは、トレイに対向する切替室の天井面に設置したことを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
赤外線センサーは、切替室天井面の比較的奥部に形成した凹部内に設置したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
赤外線センサーを設置した凹部の開口部にはシャッター機構を設け、切替室扉が開放した際にはシャッター機構を動作させて前記開口を閉塞するようにしたことを特徴とする請求項２記載の冷蔵庫。
【請求項４】
トレイ内には冷却負荷を載置して回転するターンテーブルを配置し、前記ターンテーブルはその回転軸を上方の赤外線センサー位置とずらして設けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の冷蔵庫。
【請求項５】
赤外線センサーの検出値から演算部で冷却負荷温度を算出するとともに、この演算部の値を基に制御部によって切替室温度を制御し、検出した負荷温度を表示部に表示するようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項６】
切替室を急速冷却仕様とした場合は、赤外線センサーで検出した冷却負荷温度を温度表示部に表示するとともに、冷却負荷の急速冷却が完了した場合には報知するようにしたことを特徴とする請求項５記載の冷蔵庫。
【請求項７】
演算部で算出した冷却負荷温度の単位時間当たりの降下率が所定値以下になった場合は、急速冷却が完了したと判断することを特徴とする請求項６記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、室内を冷凍仕様を含む多温度領域に設定が可能な温度切替室を備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、冷蔵庫の使用形態として、食材をまとめ買いするとともにこれをそれぞれ所定分量に小分けした上で冷凍保存したり、あらかじめ大量に調理した食材を一人分などの分量に分けて冷凍する、いわゆるホームフリージングが増加している。このホームフリージングは、まとめ買いによって食材が安価に購入できる利点や、必要量だけ解凍し調理できるので時間や手間が効率化できるなどの効果を奏するものである。
【０００３】
そして、通常食材を冷凍させる場合は、ラッピングした対象食材を金属トレイ上に載置したり金属製容器に詰めて冷凍室内に収納するとともに、使用者の任意操作によって冷蔵庫の運転状態を急速冷凍モードに設定し、所定時間、例えば１５０分間に亙って圧縮機を７０Ｈｚ程度の高い周波数や冷却ファンを２０００回転／分などの最大回転数で連続運転し、冷凍室内の温度を一気に約−４０℃まで低下させることにより食材の組織を破壊せずに冷凍するようにしていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上記構成の場合、冷却対象空間が冷凍室であり、容積が１００Ｌ前後と大きいため、急速冷凍の際は冷凍室全体を冷却することになってきわめて大きな冷却力を必要とし、また、対象食材以外の既に冷凍貯蔵されている食材に対しては、前記急速冷凍は不必要な冷却運転となることからエネルギーが無駄となる欠点があった。さらに、調理後で余熱を持っている食材を急速冷凍処理した場合には、余熱により冷凍室内温度が一時的に上昇することになり、室内における他の冷凍貯蔵品が悪影響を受ける恐れがあった。
【０００５】
本発明は上記事情を考慮してなされたものであり、−１７℃以下の冷凍温度から氷点以上の冷蔵温度まで広範囲な冷却が可能で、使用者が任意にこれを設定できる温度切替室を備えた冷蔵庫において、切替室内に収納した冷却対象食材の温度を赤外線センサーによって検出し冷却管理することで、冷凍室など他の貯蔵室への新たな食材投入による温度影響をなくし、効果的な急速冷却制御ができるようにした冷蔵庫を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明の請求項１記載の冷蔵庫は、室内温度を冷凍温度を含む多温度領域に設定可能で、且つ急速冷却機能を備えた比較的小容量の温度切替室と、この切替室内に設置した冷却負荷を収納するトレイと、このトレイ内の冷却負荷温度を検出する赤外線センサーとを備え、前記赤外線センサーは、トレイに対向する切替室の天井面に設置したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の構成によれば、温度切替室内で食材を冷却することにより、冷凍室など他の貯蔵室への新たな食材投入による温度影響をなくすことができるとともに、外気温度の影響を受けることなく対象食材の温度を正確に検出して効果的な急速冷却制御をおこなうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１は冷蔵庫の概略縦断面図であり、断熱箱体で形成された冷蔵庫本体（１）の内部を貯蔵空間として最上部に冷蔵室（２）、下方に野菜室（３）、最下部には冷凍室（４）をそれぞれ独立して配置し、冷蔵室（２）と野菜室（３）との間には断熱仕切壁を介して温度切替室（５）と図示しない製氷室とを左右に併置しており、各貯蔵室の前面開口には各々専用の扉を設けて開閉自在に閉塞している。
【０００９】
野菜室（３）の後部には、前記冷凍室（４）や温度切替室（５）、製氷室など冷凍貯蔵空間用の冷却器（６）およびこの冷却器（６）で生成された冷気を貯蔵室内に循環する冷却ファン（７）を配置し、さらに、前記冷凍用冷却器（６）の前方位置に、冷蔵室（２）と野菜室（３）とを冷却する冷蔵貯蔵空間用の冷却器（８）および図示しないファンを設けており、本体下部の機械室に設置した冷媒圧縮機（９）の駆動および冷媒の流路切替弁の切替え制御によって前記冷凍および冷蔵用冷却器（６）、（８）に交互、あるいは双方同時に冷媒を流し、冷却された冷気を冷却ファン（７）や冷蔵用ファンにより冷凍側および冷蔵側の各貯蔵室に送風して、それぞれを所定温度に冷却制御するものである。
【００１０】
冷凍空間用の冷却器（６）から吐出された低温の冷気は冷却ファン（７）によって、冷凍室（４）、製氷室、および温度切替室（５）に分流され、それぞれ専用ダクトを介して送風され冷却される。
【００１１】
温度切替室（５）については、吹出口（10）から室内に冷気を吹き出し、この冷気で冷却される負荷である食材（11）の温度を赤外線センサー（12）で検出するとともに、あらかじめ設定された温度になるように冷凍サイクルの運転、および前記吹出口（10）近傍に設置した冷気ダンパー（13）を開閉制御することによって室内への冷気導入量を調整し、食材を−１７℃以下の冷凍温度から−９℃程度の弱冷凍温度、−３℃の部分凍結温度、約０℃のチルド温度、１℃程度の冷蔵温度、あるいは、５℃の野菜保存温度や約８℃のワイン保存温度などまで任意に切り替えて所定の設定温度になるよう制御する。
【００１２】
また、前記温度切替室（５）は、上記の各冷却温度に設定できるほか、使用者の任意の指定により、冷凍サイクルや冷却ファンを連続運転するように制御し、室内を急速冷凍や急速冷蔵など所望の冷却温度まで急速に冷却する急速冷却機能を有している。
【００１３】
温度切替室（５）は、要部の詳細断面を図２に示すように、貯蔵室の前面開口を閉塞する扉（14）の室内側に固着された図示しない支持枠に容器状のトレイ（15）を保持し、この支持枠を切替室（５）の底壁に形成した図示しないレールに係合させて前後に摺動可能な引き出し方式としており、開扉動作とともに室外に引き出してトレイ（15）の上面開口から食材（11）を収納し、また取り出すものである。
【００１４】
トレイ（15）の後部壁はわずかに低くして、背面に形成した冷気吹出口（10）からの冷気をトレイ内に導入するように構成しており、吹出口（10）の奥方にはモーターで駆動される前記冷気ダンパー（13）を設け、トレイ（15）内に収納した食材（11）の検出温度と設定温度とを比較し、検出温度が設定温度より高ければダンパー（13）を開き、低ければ閉じて吹出口（10）を閉塞するように開閉制御することで切替室（５）内の温度を所定温度に保持させている。また、温度切替室（５）を高温度に設定した場合には、室内温度を上昇させるためのヒーターを切替室（５）底面に配設している。
【００１５】
しかして、温度切替室（５）の天井面の奥方には断熱壁側に凹陥する凹部（16）を形成し、この凹部（16）内に前記赤外線センサー（12）を配設することで、下方に位置するトレイ（15）内の冷却負荷である食材（11）の温度を検出するようにしている。
【００１６】
赤外線センサー（12）は、トレイ（15）に収納されている食材（11）が有する熱エネルギーを赤外線の放射量として検出するものであって、検出された熱エネルギーの値を電気信号としてコンピュータの信号制御回路に入力し、演算部で算出して温度信号として出力する。そして、この演算部の値を基に、制御部でダンパー（13）を開閉することによって導入冷気量を調整し、切替室（５）の冷却を制御するものであり、冷却負荷からの熱エネルギーを受光するため、１個あるいは複数個の赤外線センサー（11）をトレイ（15）の上部に配置するとともに、検出した食材（11）の負荷温度は、冷蔵室（２）の扉表面に設けた操作パネル（17）などの表示部に表示する。
【００１７】
したがって、赤外線センサー（11）は、冷却負荷である食材（11）の投入時には、食材自体の温度を検出することから、冷凍温度やチルド温度などの設定温度との比較で冷却指示が出され、温度切替室（５）内の対象冷却物に沿った温度制御をおこなうことができるものである。
【００１８】
例えば、切り替え機能として急速冷凍を選択する際には、使用者が操作パネル（17）で所定の指定操作をおこなうことにより、従来と同様、圧縮機（９）の回転数を最大周波数に上げ、冷凍用冷却器（６）の蒸発温度を低下させて冷却ファン（７）の回転数を最大にする。そして、ダンパー（13）を経由した冷気を切替室（５）内のトレイ（15）部に導入し、投入された食材（11）を急速に冷却する冷凍運転を開始するが、１５０分間などの所定の急速冷凍時間を設定し、その間冷却運転を継続する従来方法に比較して、負荷である食材（11）自体の冷却温度を検出することにより冷却継続および終了をおこなうことで、無駄のない効率的な冷却運転制御を実行することができる。
【００１９】
すなわち、トレイ（15）に収納された食材（11）は、天井面に設置した赤外線センサー（12）によってその温度がモニターされ、単位時間当たりの温度変化の割合が制御部によって計算される。食材（11）の温度は冷却の進行とともに低下し、０℃に到達した時点からは冷気の熱エネルギーが水から氷への相変化に使われるため温度低下がなくなるが、食材全体が凍結すると冷気の熱エネルギーが相変化に使われなくなるため、食材（11）の温度は急激に低下する。
【００２０】
したがって、前記温度の変化率が所定の割合を超えた時点で、冷却負荷である食材（11）の凍結が完了したと判定するものであり、切替室として設定された温度を保持するように制御したり、また上記のように、急速冷凍機能が選択されている場合には、急速冷凍運転を終了するものであり、同時に使用者には、操作パネル（17）に表示するとともに、音声やブザー、アラームなどで報知することにより、急速冷凍運転が完了した食材（11）を冷凍室（４）に移し変え、温度切替室（５）を再び他に食材の冷却用途に活用するものである。
【００２１】
これにより、食材（11）が所望の冷凍温度に達しているにも拘わらず、所定の時間まで冷凍運転を継続するような不必要な冷却をなくしてエネルギーの無駄を省くことができ、また、未だ所望温度まで冷却されていないにも拘わらず、時間経過により急速冷凍運転を終了してしまうような不具合を避けることができるものである。
【００２２】
そして、赤外線センサー（12）は、温度切替室（５）の天井面の奥方に設けた凹部（16）内に配設していることから、その下方に位置する食材（11）の熱エネルギーを直接検出するとともに、開扉によりトレイ（15）を室外に引き出した場合でも流入した外部空気の影響を受けにくくしており、流入した湿度の高い外気によって赤外線センサー（12）の表面が結露するなど影響を受けて食材（11）の温度が検出できなくなることを防ぎ、冷却される食材温度を正確に検出することで的確な凍結終了を検知することができる。
【００２３】
このとき、赤外線センサー（12）を設置している凹部（16）の開口には、シャッター機構（18）を設けている。このシャッター機構（18）は、切替室（５）の扉（14）が開放されてトレイ（15）が引き出された際には、これを検出して前記シャッター機構（18）を動作させ、前記開口を閉塞するようにしており、また、切替室扉（14）の閉扉とともに前記開口を開放させ、赤外線センサー（12）による食材（11）の温度検出を再開するように構成している。
【００２４】
これにより、トレイ（15）を引き出した際の切替室（５）内への外気の進入による赤外線センサー（12）の露付きなどの弊害をさらに確実になくすことができ、より正確な冷却負荷食材の温度検出をおこなうことができる。
【００２５】
また、温度切替室（５）は、前記冷凍室（４）や野菜室（３）が前述のごとく、それぞれ１００Ｌ前後の大容量であるのに対して、これらとは断熱され独立した通常２０Ｌ前後の比較的小容量の貯蔵空間であることから、冷却のための冷気量は少量でよく、さらに、例えば、冷凍室内（４）において新たな食材を急速冷凍する際にも、室内で既に冷凍貯蔵されている負荷に温度影響を与えるなどの問題を生じることがなく、不必要な冷却エネルギーを消費する無駄がない。
【００２６】
次に、本発明の他の実施例を前記実施例と同一部分に同一符号を附した図３により説明する。本実施例は、温度切替室（５）に設けたトレイ（15）内に位置するように、ターンテーブル（20）を設けたことを特徴としている。
【００２７】
ターンテーブル（20）は、必要に応じてトレイ（15）に取り付けられるように着脱自在にしたものであり、切替室扉（14）の閉扉時において、トレイ（15）が所定位置にあるときには、トレイ（15）の底面を貫通する回転軸（21）の下端に固着したギア（22）と、切替室（５）の下部断熱壁の後方に配置した駆動モーター（23）に連結するギア（24）とを係合させるようにしており、急速冷凍時などの冷却運転時には、通電により前記モーター（23）を駆動することによるギア（24）とギア（22）の係合によってターンテーブル（20）を低速で回転させ、テーブル上の冷却負荷である食材（11）が赤外線センサー（12）下方の検出ゾーン内に位置するように設置する。
【００２８】
なお、前記ターンテーブル（20）は、その回転軸（21）を上方の赤外線センサー（12）の位置と所定距離ずらして設けており、ターンテーブル（20）上の食材（11）がどの場所に載置されても、回転によって食材（11）からの赤外線放射を赤外線センサー（12）が受光でき、食材（11）の熱エネルギーを確実に赤外線センサー（12）で検知するように構成する。
【００２９】
また、開扉によってトレイ（15）を引き出した場合には、前記ギア（22）とギア（24）間の結合が解除されるため、ターンテーブル（20）は回転せず、トレイ（15）とともに外部へ引き出されることになる。
【００３０】
上記構成によれば、新たな冷却対象の食材を温度切替室（５）内に収納し、切替室扉（14）を閉扉して所定の冷却運転を開始した場合には、ターンテーブル（20）の回転によって、ターンテーブル上に載置した食材（11）に対する冷却むらがなくなり、冷却作用を均一にすることが可能になるばかりでなく、センサー（12）の下部を通過する食材（11）の熱エネルギーを複数箇所で確実に検出でき、赤外線センサー（12）の設置を１個にしても負荷温度を正確に検知することができる。
【００３１】
なお、上記各実施例では、温度切替室（５）内に収納した食材（11）の赤外線センサー（12）による冷却制御を、急速冷凍の場合について説明したが、これに限らず、急速冷蔵やチルド温設定など所望の設定温度まで冷却する場合にも適用できるものであることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の１実施形態である冷蔵庫の概略構成を示す縦断面図である。
【図２】図１の冷蔵庫における温度切替室部分の拡大断面図である。
【図３】本発明の他の実施例を示す図２と同一部分の断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  冷蔵庫本体
２  冷蔵室
３  野菜室
４  冷凍室
５  温度切替室
６  冷凍用冷却器
７  冷却ファン
10  冷気吹出口
11  食材
12  赤外線センサー
13  冷気ダンパー
14  切替室扉
15  トレイ
16  凹部
17  操作パネル
18  シャッター機構
20  ターンテーブル
21  回転軸
22、24  ギア
23  駆動モーター
【図１】
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【図２】
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【図３】
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