(57)【要約】【課題】誘電加熱手段を備える冷蔵庫に於いて、省エネに配慮した高品質の冷蔵庫が無かった。【解決手段】冷蔵庫本体と、冷蔵庫内を冷却する冷却手段と、高周波加熱を行う電磁波放射手段と、庫内の冷却機構の運転状態を検知する検知手段とを備え、該検知手段の検知結果に基づいて電磁波放射手段の放射電力を可変し、冷気と電磁波により、食材を予め設定した所定の温度帯に制御することで、食材温度を安定に、且つ、きめ細かく制御することができるため、冷蔵庫の省エネ性を維持した高品質の冷蔵庫を実現することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷蔵庫本体は、収容物を貯蔵する貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却する冷却手段と、前記貯蔵室に収容された収容物に電磁波を照射する少なくとも一つ以上の電磁波放出部を備える電磁波放射手段と、前記冷却手段の運転状態を検知する検知手段と、を有し、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記電磁波放射手段の放射電力を可変し、前記冷却手段による冷気と前記電磁波放射手段から放射される電磁波により、前記収容物を予め設定した所定の温度帯に制御する制御手段を備えることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
貯蔵室へ冷気流入を行うダンパ部をさらに備え、
前記検知手段は、前記ダンパ部の開閉状態を検知する開閉検知手段であり、
前記開閉検知手段が前記ダンパ部の開動作を検知した場合に、
前記制御手段が電磁波放射手段の放射電力を増加することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
貯蔵室に冷気送風を行う送風手段をさらに備え、
前記検知手段は、前記送風手段の動作状態を検知する送風検知手段であり、
前記送風検知手段が前記送風手段の起動を検知した場合に、
前記制御手段が電磁波放射手段の放射電力を増加することを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記冷蔵庫の前面部に設けられた複数の扉をさらに備え、
前記検知手段は、前記複数の扉の内、少なくとも一つの扉の開および閉状態を検知する扉開閉検知手段であり、
前記扉開閉検知手段が扉開状態を検出している期間内において、電磁波放射手段の運転を停止することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項５】
前記電磁波放射手段から放射される電磁波が、マイクロ波帯の電磁波であることを特徴とした請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電磁波により食材を加熱する手段を備えた冷蔵庫に関し、詳しくは、冷蔵庫の冷却機構の動作パターンに応じて電磁波の出力を制御することにより、高品質な食材の保存を可能とする冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、家庭用冷蔵庫では、利用者の生活スタイルの変化や、食材の保存品質に対する要求の高まりを背景として、長期保存（或いは冷凍保存）食材のうまみ保持、鮮度保持を実現する機能の搭載が進んでいる。この種の機能を実現する手段として、「急速冷凍」、「過冷却現象を応用した冷凍」等が一般的に知られている。
【０００３】
例えば、「急速冷凍」は、食材を冷凍する際、食材に極低温冷気を直接吹きつけることにより、食材温度が所定温度帯（最大氷結晶生成帯：−１℃〜−５℃）にある期間を極力短くする冷凍方法である。この方法により、食材内部における大きな氷結晶の生成・成長、および、これに伴う細胞組織の損傷を抑制した保存が可能となる。
【０００４】
このようにして保存された食材を解凍した場合、細胞内部成分（所謂、うまみ成分）の流出が抑えられることから、解凍調理の段階においても食材本来のうまみが保持される等の効果が得られる。反面、この冷却方式では、急速冷凍用に高性能、且つ大型の圧縮機が必要となる等、部品の配設やコスト面での課題が挙げられる。
【０００５】
また、「急速冷凍」とは異なるアプローチで高品質保存を行う方法として「過冷却現象を応用した冷凍」が報告されている（例えば、特許文献２参照）。ここで、過冷却現象とは、食材を特定の冷却条件で冷却した際に、凍結点以下の温度帯においても未凍結状態が維持される現象を指す。特に、該状態にある食材に強制的に刺激を与えた場合、過冷却状態は解除され、急速に凍結状態に移行する。この移行の際に生成される氷結晶は小規模なものに留まることが知られている。
【０００６】
従って、この現象を利用して食材を凍結することにより、解凍後においても食材のうまみを保持する効果が得られる。反面、食材を過冷却状態とする為に、凍結点を通過する前後で食材の表面と内部の温度差を小さく保つとともに、未凍結状態を維持したまま通過させる最大氷結晶生成帯を必要がある等、食材に応じたきめ細やかな温度制御が必要となる。
【０００７】
一方、従来の家庭用冷蔵庫は、圧縮機、凝縮器、絞り弁および蒸発器で構成される冷凍サイクルと、蒸発器にて冷却された冷気を、送風ファンおよび風路に導入すると共に、該冷気をダンパを介して庫内に送り込む冷却機構を備えている。この冷却機構の運転状態を、庫外（外気温度）や庫内温度等の種々の検知結果に応じて制御することにより、庫内を適温に保冷している。
【０００８】
従って、従来の冷却機構のみで高品質な冷凍を実現するためには、ダンパなどの部品点数の増加のほか、圧縮機の回転数制御、送風手段の回転制御、ダンパの開閉制御など、冷却機構の運転状態をよりきめ細かく制御する必要があり、制御プロセスの複雑化を招くなどの課題が生じる。
【０００９】
これらの課題を解決するため、冷却機構の運転状態を制御することなしに、高周波放射による誘電加熱の出力によって、食材の温度低下速度、温度維持、温度上昇速度を可変制
御する食品貯蔵装置の構成が開示されている。
【００１０】
以下、図４を用いて、従来の食品貯蔵室の動作を説明する。
【００１１】
図４に示す様に、食品貯蔵装置３００は貯蔵室３０１を有し、貯蔵室３０１の背面側には冷凍サイクルを構成する圧縮機３０２および冷却器３０３、および、冷却冷気を貯蔵室３０１内に循環させる冷却風路３０５および送風ファン３０４が設けられている。貯蔵室３０１の背面側には、さらに、高周波給電装置３０６が設けられ、ここで発生した高周波は送電手段（図示せず）を介してアンテナ３０７に送電される。
【００１２】
該構成により、冷却風温度および冷却風量ともに一定とする冷却条件のもとで、食材は、アンテナ３０７から放射された高周波により誘電加熱される。例えば、冷却能力に比較して加熱能力を低（高）く設定した場合には、対応する冷却速度（加熱速度）で食材を冷却（加熱）することができる。また、冷却能力と加熱能力が等しくなるよう設定することにより、食材温度を維持することができる。以上の動作により、冷却風温度および冷却風量の制御、即ち、冷却能力に対する制御を行うことなしに、高周波照射の出力の増減だけで食材の温度制御を実現することが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００９−２２９０３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
上記従来の構成のように、冷却能力を一定化し、その一部、或いは全てを加熱能力により相殺することにより、加熱能力のみの簡単な制御で、きめ細かい温度制御の実現が期待される。
【００１５】
しかしながら、冷蔵庫における緩慢な解凍や、過冷却現象を応用した冷凍保存を行う場合等、温度制御期間が長期に及ぶ場合には、該期間中、冷却機構を一定の冷却風温度と冷却風量で冷却し続ける必要があり、エネルギー的な無駄が大きくなり、消費電力が増大するという課題がある。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するもので、誘電加熱手段を備える冷蔵庫に於いて、省エネルギーに配慮した高品質の冷蔵庫を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
前記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、庫内に配置した検知手段により、冷蔵庫本体に配設される複数の冷却機構の運転状態を検知し、該検知結果に基づいて、電磁波放射手段の放射電力を可変し、冷却手段による冷気と電磁波放射手段から放射される電磁波により、食材温度を目的の温度帯に制御するものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の冷蔵庫は、冷蔵庫の冷却機構の運転状態に応じて、誘電加熱による加熱能力を制御することにより、冷却機構を間欠運転する場合においても、食材温度を安定に、且つ、きめ細かく制御することができるため、冷蔵庫の省エネ性を維持した高品質の冷蔵庫を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図
【図２】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御動作を示す制御ブロック図
【図３ａ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の動作説明図
【図３ｂ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の動作説明図
【図４】従来の冷蔵庫の縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
請求項１に記載の発明は、冷蔵庫本体は、収容物を貯蔵する貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却する冷却手段と、前記貯蔵室に収容された収容物に電磁波を照射する少なくとも一つ以上の電磁波放出部を備える電磁波放射手段と、前記冷却手段の運転状態を検知する検知手段と、を有し、
前記検知手段の検知結果に基づいて前記電磁波放射手段の放射電力を可変し、前記冷却手段による冷気と前記電磁波放射手段から放射される電磁波により、前記収容物を予め設定した所定の温度帯に制御する制御手段を備えるものである。
【００２１】
これにより、必要な量のみ電磁波放射手段から放射することができるので、冷却機構を間欠運転する場合においても、食材の温度を安定に、且つ、きめ細かく制御できるため、省エネに配慮した冷蔵庫を提供できる。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、冷蔵庫内の各室への冷気流入を行うダンパ部をさらに備え、ダンパ部の開閉状態を検知する開閉検知手段が、ダンパ部の開（閉）動作を検知した場合に、制御手段が電磁波放射手段の放射電力を増加（減少）する。
【００２３】
これにより、新たな冷却機構部品および冷却機構の制御を追加することなしに、きめこまかい温度制御が可能となる為、簡易な構成で、省エネに配慮した冷蔵庫を提供できる。
【００２４】
請求項３に記載の発明は、冷蔵庫内の各室に冷気送風を行う送風手段をさらに備え、送風手段の動作状態を検知する送風検知手段であり、送風検知手段が送風手段の起動（停止）を検知した場合に、制御手段が電磁波放射手段の放射電力を増加（減少）する。
【００２５】
これにより、新たな冷却機構部品および冷却機構の制御を追加することなしに、きめこまかい温度制御が可能となる為、簡易な構成で、省エネに配慮した冷蔵庫を提供できる。
【００２６】
請求項４に記載の発明は、冷蔵庫の前面部に設けられた複数の扉をさらに備え、扉開閉検知手段が、前記複数の扉の内、少なくとも一つの扉の開および閉状態を検知し、扉開閉検知手段が扉開状態を検出している期間内において、電磁波放射手段の運転を停止する。
【００２７】
これにより、高周波の庫外への放射を回避することができる為、簡易な構成で、安全性を確保した冷蔵庫を提供できる。
【００２８】
請求項５に記載の発明は、電磁波放射手段から放射される電磁波に、マイクロ波帯の電磁波を使用する。これにより、食材を効率よく誘電加熱することができるため、省エネに配慮した冷蔵庫を提供できる。
【００２９】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図であり、図２は本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御動作を示す制御ブロック図、図３ａ，図３ｂは、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の動作説明図である。
【００３１】
図１に示すように、１００は冷蔵庫本体の断熱箱体を示しており、主に鋼板を用いた外箱と、ＡＢＳなどの樹脂で成形された内箱と、外箱と内箱の空間に断熱材が設けられた構造により、周囲と断熱となっている。冷蔵庫本体１００は、複数の貯蔵室に断熱区画されており、最上部に冷蔵室１１０、冷蔵室１１０の下部に貯蔵室１２０、野菜室１４０、そして最下部に冷凍室１５０が配置され、各室の前面には外気と区画するため、冷蔵庫本体の前面開口部に各々、扉が構成されている。
【００３２】
冷蔵庫本体１００は、圧縮機１２１と凝縮器（図示せず）と減圧器（図示せず）と蒸発器（図示せず）とを備えて一連の冷媒流路を形成した冷凍サイクルである冷却手段を備えており、この冷却手段の動作により低温冷気が生成される。冷却手段の動作時に、送風手段１２２（図示せず）、通風窓であるダンパ１２３を連動させ、該低温冷気を庫内の各室内を循環することにより、各室の冷却を行う。
【００３３】
貯蔵室１２０の背面側には、半導体素子やマグネトロンにより電磁波を給電する電磁波生成部１２７が設けられ、制御信号に応じて給電電力を可変可能である。
【００３４】
電磁波生成部１２７で発生した電磁波は、導波管などの送電手段１２８を介して、貯蔵室１２０の後部に配設された、たとえばアンテナである電磁波放出部１２９に送電される。電磁波放出部１２９から放射された電磁波電力は、貯蔵室１２０内および該内部に収容された食材を照射する。なお、電磁波放出部１２９は、放射部の長さを波長の１／２に設定した金属製のダイポールアンテナにて構成する。なお、アンテナの形状、配置はあくまで一例であり、放射する出力や指向性、設置寸法により適宜選択して使用する。
【００３５】
なお、貯蔵室１２０の内部には赤外線センサなどからなる温度検知装置２０３（図示せず）が設けられており、貯蔵室１２０内に置かれた食品の表面温度を検出することが可能となっている。温度検知装置２０３の検知情報は、制御手段１２６（図示せず）に送信されて利用される。
【００３６】
以上のように構成された冷蔵庫について、以下、その動作・作用を説明する。
【００３７】
図２に示す様に、庫内を適温保冷する為、運転制御手段２０２は、庫内温度や庫外温度等、各種センサ２０１出力に基づいて、運転パターンを選択し、該運転パターンに従い、冷却手段の構成素である圧縮機１２１と、冷気循環手段である送風手段１２２およびダンパ１２３を間欠的に制御する。尚、以降、冷却手段と冷気循環手段の構成素を併せて、冷却機構１２４として記載するものとする。検知手段１２５は、冷却機構１２４の運転状態、即ち、送風手段１２２での送風や送風停止、ダンパ１２３の開閉、圧縮機１２１のＯＮ／ＯＦＦを検知し、制御手段１２６は、該検知結果に基づいて、電磁波放射手段１３０に制御信号を出力する。電磁波生成部１２７は、該制御信号に基づいて、給電電力を可変し、電磁波放出部１２９から放射される電磁波により、食材を誘電加熱する。なお、食品を効率よく加熱するには、食品内の水分を効率的に加熱する必要があり、好適な周波数としては、例えば、９１５ＭＨｚ付近や２４５０ＭＨｚ付近が上げられる。
【００３８】
次に、図を用い、冷却機構１２４を間欠的に運転した場合の庫内温度、電磁波出力、および食材表面温度の関係を説明する。
【００３９】
図３ａは、本実施の形態との比較の為、電磁波放出手段が所定量の電磁波を常時出力した場合の冷蔵庫の動作説明図を示している。また、図３ｂは、冷却機構の運転状態に応じて電磁波放出手段の出力制御を行った場合の冷蔵庫の動作説明図を示している。なお、説明の簡単の為、以下、冷却機構１２４をダンパ１２３の開閉動作として説明を行う。
【００４０】
なお、冷却機構１２４の動作がダンパ１２３の開閉動作であることに拘るものではなく、圧縮機１２１の運転および停止、或いは、送風手段１２２の運転、停止等、他の冷却機構の動作であってもかまわない。
【００４１】
図３ａに示す様に、庫内温度は、冷蔵庫の断熱特性や外気温度等の因子により、ダンパの閉時において温度上昇する。庫内温度が設定温度ＴＣｍａｘ（上限）に到達すると、冷却機構であるダンパを開放し、冷気流入を行うことにより、庫内温度を急速に低下させる。その後、庫内の冷却を待ち、所定のタイミングでダンパを再び閉鎖し、冷気の流入を停止する。
【００４２】
このように、一般的な家庭用冷蔵庫では、ダンパ、送風手段、圧縮機等の冷却機構を、間欠的に動作させることで、冷蔵庫庫内の温度を長期的（平均的）に一定に保つとともに、冷却に係わる消費エネルギーを抑制している。
【００４３】
この際、この冷却機構の間欠動作に伴う流入冷気により、冷気に晒される食材の表面の温度も同様に上下動する（図３ａ最下図中の点線）。この時、食材に一定量の電磁波を印加し誘電加熱を行った場合、ダンパ１２３の開と閉の期間で、冷却能力と加熱能力の関係に差異が生じ、結果として、食材に過剰、或いは過小な熱量が供給される期間が発生する。
【００４４】
この為、各々の期間で食材の冷却速度のばらつきが生じるとともに、食材そのものも常に寒暖に晒されている状態となる（図３ａ最下図中の実線）。例えば、高品質の冷凍方法により過冷却現象下にある食材等は、この熱量変動をきっかけとして、より高い温度で過冷却が解除されてしまう等、結果として、通常に冷凍した場合と同等の冷凍品質に制限されてしまうことが懸念される。
【００４５】
次に、図３ｂでは、ダンパの開時等、冷気の流入がある場合には電磁波を増加させ、同様に、ダンパの閉時等、冷気の流入が無い場合には電磁波を減少させるように電磁波放射手段の制御を行った場合を示している。ここで、冷却機構の間欠動作に応じて電磁波の出力を制御し、冷却機構の流入冷気により生じる食材表面の温度変動（図３ｂ最下図中の点線）を吸収することにより、食材に供給される相対的な熱量を安定化し、表面温度の変動を抑制することができる（図３ｂ最下図中の実線）。
【００４６】
従って、冷却機構が間欠動作している場合においても、冷却能力と加熱能力により定まる冷却速度を保持することができるため、安定した温度制御を実現することができる。
【００４７】
以上の動作により、冷却機構の間欠動作中においても、食材の温度をより安定的に、きめ細かく制御することができるため、冷蔵庫の省エネ性を維持した高品質の冷蔵庫を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明にかかる冷蔵庫は、家庭用または業務用冷蔵庫におけるきめ細かい温度制御を、簡易に実現する手段であり、その結果を用いて、食材の高品位保存などに実施、応用できるものである。
【符号の説明】
【００４９】
１００  冷蔵庫本体
１１０  冷蔵室
１２０  貯蔵室
１２１  圧縮機
１２２  送風手段
１２３  ダンパ
１２４  冷却機構
１２５  検知手段
１２６  制御手段
１２７  電磁波生成部
１２８  送電手段
１２９  電磁波放出部
１３０  電磁波放射手段
１４０  野菜室
１５０  冷凍室
２０１  各種センサ
２０２  運転制御手段
２０３  温度検知装置
３００  食品貯蔵装置
３０１  貯蔵室
３０２  圧縮機
３０３  冷却器
３０４  送風ファン
３０５  冷却風路
３０６  高周波給電装置
３０７  アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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