(57)【要約】【課題】本発明は、家庭用冷蔵庫において、食品を新鮮に保存する方法に関する。【解決手段】本発明の冷蔵庫は、収納室１０７と、冷却器１１５からの冷気を収納室１０７に送風する送風手段１１６と、送風手段１１６を制御する制御手段とを備えた冷蔵庫において、制御手段により冷気の送風を制御することで、食品の凝固点以下の比較的低温の冷風を収納室１０７に導入した後、より高温の冷風を導入することにより、収納室１０７に保存された食品の表面水分を８時間以内に凍結させ、最終的に食品全体を微凍結温度で保存するものである。これにより、食品の表層微凍結までの時間を短縮して油脂酸化を防止しつつ、食品が比較的小さな力で切ることができるようになる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
収納室と、冷却器からの冷気を前記収納室に送風する送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを備えた冷蔵庫において、前記制御手段は、食材の凝固点以下の冷気を前記収納室に導入する第一急冷運転と、前記第一急冷運転後に前記第一急冷運転より温度の高い冷気を導入する第二急冷運転と、前記第二急冷運転後に前記第二急冷運転より温度の高い冷気を導入する通常冷却運転とを備え、前記制御手段により前記食材は０℃以下で保存されることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記第二急冷運転時間は前記第一急冷運転時間より長く設定されたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記第一急冷運転時または前記第二急冷運転時の冷気風量は前記通常冷却運転時の冷気風量より大きく設定された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】
前記送風手段は、前記冷却器からの冷気を前記収納室に送風する送風機と、ダクトと、前記ダクト内に設けたダンパと、を備え、前記制御手段は、前記送風機と前記ダンパの動作を制御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】
前記第一急冷運転と前記第二急冷運転との間に強制非冷却時間が設定されたことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
【請求項６】
前記収納室内の底面に高熱伝導性部材が備えられたことを特徴とする請求項１から５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、食品を短時間で微凍結させる冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
パーシャル保存は−３℃で肉や魚などの食品を微凍結するものであり、食品の保存期間を冷蔵（約４℃）やチルド（約１℃）に比べて延長することができ、かつ冷凍に比べて固化しないため調理時に解凍することなく小さな力で切り分けできるという長所がある。
【０００３】
購入した食品を家庭用冷蔵庫のパーシャル室に入れて微凍結する際に、短時間で微凍結すると酸化や酵素による分解を抑制できるのでより鮮度の高い保存ができる。
【０００４】
食品を急速冷却する運転方法として、冷却力の大きい急冷運転をおこなった後に保存温度に維持するための通常運転に切り替える方法がある（特許文献１）。運転の強弱は、通常蒸発器で冷却した冷気を収納室に導入する流量を変える、または導入の頻度を変えることによりおこなわれる。したがって、急冷する際には食品の最終到達温度よりも低い冷気を比較的大きな流量で導入することになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第４１２１１９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の方法をパーシャル室に適用する場合、「急冷運転」から「通常運転」に切り替えた後に食品の温度が目標保存温度よりも低い温度になって凍結固化（ディープフリーズ）する可能性がある。小さな力で切断できるという長所を損ねないためには、急冷運転時の冷却能力を上げすぎないことが重要である。家庭用冷蔵庫で種々様々な大きさ、初期温度、包装状態の食品が投入される場合に、急冷とディープフリーズ防止という微妙なバランスを取ることは非常に困難である。
【０００７】
本発明の目的は、食品がディープフリーズしないように確保しつつ、食品の微凍結までの時間をより短縮することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、収納室と、冷却器からの冷気を前記収納室に送風する送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを備えた冷蔵庫において、前記制御手段は、食品の凝固点以下の冷気を前記収納室に導入する第一急冷運転と、前記第一急冷運転後に前記第一急冷運転より温度の高い冷気を導入する第二急冷運転と、前記第二急冷運転後に前記第二急冷運転より温度の高い冷気を導入する通常冷却運転とを備え、前記制御手段により前記食品は０℃以下で保存されることを特徴とするものである。
【０００９】
これにより、第一急冷運転では、比較的低温の冷風を導入することにより、食品と冷風との温度差を大きくして冷却速度を高められる。次に、第二急冷でより高温の冷風を導入することにより、過冷却状態の食品の水に温度変化刺激を与えることで過冷却解除を促して凍結を促進することができる。その後、通常のパーシャル室の冷却運転をすることにより、微凍結完了後の到達温度および食品の固さは通常の微凍結食品と同等にすることがで
きる。多段階で、最終到達温度に近づけることにより食品の量や条件によらず確実にディープフリーズを防ぐことができる。
【００１０】
このようにして、通常の微凍結食品以上にディープフリーズさせることなく、微凍結までの時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の冷蔵庫は、食品がディープフリーズしないように確保しつつ、短時間で食品を微凍結できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の正面図
【図２】図１のＡ−Ａ断面図
【図３】本発明の実施の形態１における冷蔵室の要部拡大図
【図４】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御ブロック図
【図５】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の投入負荷検知から急冷運転の制御フローチャート
【図６】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の投入負荷検知のシーケンス図
【図７】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の急冷運転のシーケンス図
【図８】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の微凍結開始時間と３日後のＰＯＶ値との関係を示す図
【図９ａ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫のΔＴと急冷１の圧縮機回転数の関係を示す図
【図９ｂ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫のΔＴと急冷２の運転時間の関係を示す図
【図１０ａ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納室の庫内温度と食品の表面温度の変化を示す図
【図１０ｂ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納室の冷却状態を示す図
【図１１ａ】本発明の実施の形態３における冷蔵庫の収納室の庫内温度と食品の表面温度の変化を示す図
【図１１ｂ】本発明の実施の形態３における冷蔵庫の収納室の冷却状態を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
第１の発明は、収納室と、冷却器からの冷気を前記収納室に送風する送風手段と、前記送風手段を制御する制御手段とを備えた冷蔵庫において、前記制御手段は、食材の凝固点以下の冷気を前記収納室に導入する第一急冷運転と、前記第一急冷運転後に前記第一急冷運転より温度の高い冷気を導入する第二急冷運転と、前記第二急冷運転後に前記第二急冷運転より温度の高い冷気を導入する通常冷却運転とを備え、前記制御手段により前記食材は０℃以下で保存されることを特徴とする冷蔵庫である。これにより、第一急冷運転では、食品と冷風との温度差を大きくして冷却速度を高められる。次に、第二急冷でより高温の冷風を導入することにより、過冷却状態の食品の水に温度変化刺激を与えることで過冷却解除を促して凍結を促進することができる。その後、通常のパーシャル室の冷却運転をすることにより、微凍結完了後の到達温度および食品の固さは通常の微凍結食品と同等にすることができる。このようにして、通常の微凍結食品以上に固化させることなく、微凍結までの時間を短縮することができる。多段階で、最終到達温度に近づけることにより食品の量や条件によらず確実にディープフリーズを防ぐことができる。その結果、食品がディープフリーズしないように確保しつつ、短時間で食品を微凍結できるようになる。
【００１４】
第２の発明は、第１の発明において、前記第二急冷運転時間は前記第一急冷運転時間より長く設定されたことを特徴とするものであり、過冷却解除後の食品の温度を比較的短時
間で最終到達温度に近づけることにより短時間での微凍結完了を確実に行うことができる。
【００１５】
第３の発明は、第１または第２の発明において、前記第一急冷運転時または前記第二急冷運転時の冷気風量は前記通常運転時の冷気風量より大きく設定されたことを特徴とするものであり、食品の冷却（や過冷却）および微凍結進行を促進することができる。また、温度変化刺激をより大きくすることができる。その結果、より短時間での微凍結を実現できる。
【００１６】
第４の発明は、第１から第３のいずれか一つの発明において、前記送風手段は、前記冷却器からの冷気を前記収納室に送風する送風機と、ダクトと、前記ダクト内に設けたダンパと、を備え、前記制御手段は、前記送風機と前記ダンパの動作を制御することを特徴とするものであり、冷却能力を即座に変更することができるので、急激な温度変化刺激を与えることが出来て、過冷却解除をより確実に行える。その結果、より確実に短時間での微凍結を実現できる。
【００１７】
第５の発明は、前記第一急冷運転と前記第二急冷運転との間に強制非冷却時間が設定されたことを特徴とする第１から第４のいずれか一つの発明に記載の冷蔵庫である。強制非冷却時間を設けることにより、大きな温度変化刺激を与えることが出来て、過冷却解除をより確実に行える。その結果、より確実に短時間での微凍結を実現できる。
【００１８】
第６の発明は、前記収納室内の底面に高熱伝導性部材が備えられたことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の冷蔵庫である。食品の冷気に暴露する面からの冷却に加えて、高熱伝導性部材からの熱伝導による底面からの冷却が加わることにより、より急速な冷却ができる。また、底面からの温度変化刺激が加わることにより、より大きな温度刺激を与えられて過冷却解除をより確実に行える。より短時間により確実に微凍結を実現できる。
【００１９】
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。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１による冷蔵庫の正面図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は同実施の形態１による冷蔵室の要部拡大図、図４は同実施の形態における冷蔵庫の制御ブロック図、図５は同実施の形態における冷蔵庫の投入負荷検知から急冷運転の制御フローチャートである。
【００２１】
図１及び図２において、冷蔵庫１０１は上段、中段、及び下段の５つに区画された貯蔵室を備える。具体的には、上段の貯蔵室は冷蔵室１０２で前面に観音開き式扉を有し、下方に引出し扉を備える第一の冷凍室１０３と、それと並行に引出し扉を備える製氷室１０５があり、最下部に配置される引出し扉を備えた野菜室１０６と、製氷室１０５と野菜室１０６の間に配置した第二の冷凍室１０４とから構成される。
【００２２】
各扉は、それぞれ、冷蔵室扉１０２ａ、第一の冷凍室扉１０３ａ、第二の冷凍室扉１０４ａ、製氷室扉１０５ａ、野菜室扉１０６ａとして図示する。冷蔵室１０２と、横並びの製氷室１０５と第一の冷凍室１０３とは、上下に断熱区画壁１１１により区画される。さらに、横並びの製氷室１０５及び第一の冷凍室１０３と第二の冷凍室１０４、第二の冷凍室１０４と野菜室１０６も、同様に断熱区画壁１１１により上下に区画される。
【００２３】
また、外箱１０８と内箱１０９の間に充填された断熱壁１１０で形成された冷蔵庫１０
１は、上部に設けた冷蔵室１０２内の下部に独立した貯蔵室としての変温室１０７を区画形成している。変温室１０７は切替え室として構成され、本実施の形態の場合は、０℃付近の冷蔵温度帯の第一の温度帯（チルド）と、第一の温度帯と約−６℃以下の冷凍温度帯との間の温度帯となる約−３℃の第二の温度帯（微凍結）に設定可能である。
【００２４】
次に冷却システムの構成について説明する。第二の冷凍室１０４の背面後方には、冷却室１１４が形成され、内部に冷却器１１５を有し、上部機械室１１３に設置された圧縮機１１２とともに、冷蔵庫１０１を冷却する冷凍サイクルを構成する。また、冷却室１１４には、冷却器１１５で熱交換された冷気を強制循環させる送風ファン１１６が配置され、その上方には冷蔵室１０２に流入する冷気を分配するダンパ装置１１７ａと、変温室１０７に流入する冷気を分配するダンパ装置１１７ｂを配置している。各貯蔵室において、冷蔵室１０２の庫内温度は約２〜３℃であり、野菜室１０６の庫内温度は約２〜５℃であり、第一の冷凍室１０３、第二の冷凍室１０４の庫内温度は約−１８〜−２０℃と温度帯を分けて使用可能である。それにより、食品の保存に適した温度帯を選択し、食品を貯蔵することによって、より高い保鮮性と長期保存を実現することができる。
【００２５】
次に変温室１０７と変温室１０７の天面に設置される照明装置１２１の構成について、図３、図４を用いて説明する。変温室１０７は、その上部が冷蔵室１０２の最下段に位置する棚板１１８としても利用できる合成樹脂製の上面カバー１２２と、上面カバー１２２の下方に、前後方向に引き出し可能に収納された合成樹脂製の収納ケース１２３と、変温室１０７の上面カバー１２２の前面開口部に開閉自在に設けられた開閉扉１２４で構成されており、開閉扉１２４は閉時には収納ケース１２３の前面壁１２３ｂと密着し、変温室１０７内を略密閉空間としている。また、開閉扉１２４は内部に収納した食品が視認できるように、透明性の高い合成樹脂製としている。
【００２６】
さらに、変温室１０７の奥壁面には、開閉扉１２４が閉時に収納ケース１２３の後面壁１２３ａと嵌合するように、扉開閉検知手段１２７が設けられている。また本実施の形態では、収納ケース１２３の底面にはアルミ製の底板１２８を嵌め込み、冷却性能向上や、照明装置１２１からの照明拡散による視認性向上を図っているが、特に必須のものではない。
【００２７】
また変温室１０７の奥壁面後方には、ダンパ装置１１７で分配された冷気を変温室１０７に導く変温室背面ダクト１２５が形成され、変温室１０７の天面には変温室背面ダクト１２５の下流となる変温室天面ダクト１２６が配置されている。変温室天面ダクト１２６は、断熱性を有する発泡断熱部材で形成された断熱ダクト部材１２６ａと、その外周を覆う化粧板となる合成樹脂製のダクトカバー１２６ｂとで構成されている。変温室天面ダクト１２６は上面カバー１２２とともにダクトを構成し、収納ケース１２３の上面部となる位置に変温室１０７内へ冷気を吐出する冷気吹出し口１２９を形成している。
【００２８】
また、変温室１０７内には室内を照射する照明装置１２１が、変温室天面ダクト１２６の奥行中心位置よりも前方の開閉扉側に、ダクトカバー１２６ａに埋め込まれて設置されている。
【００２９】
次に、冷蔵室１０２には冷蔵室扉１０２ａの開閉状態を検知する冷蔵室扉スイッチ１３０が設置され、冷蔵庫１０１の庫内外の任意の場所には変温室１０７の温度帯や運転モードを切替える設定手段１３１が設置されている。また、冷蔵室扉スイッチ１３０から信号Ｓ１、設定手段１３１から信号Ｓ２、扉開閉検知手段１２７から信号Ｓ３が、それぞれ制御マイコン１３２へ入力され、さらに制御マイコン１３２からは信号Ｓ４が圧縮機１１２へ、信号Ｓ５が送風ファン１１６へ、信号Ｓ６がダンパ装置１１７ａへ、信号Ｓ７がダンパ装置１１７ｂへ出力されて、所定の冷却動作をおこなう。
【００３０】
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作、作用について図５〜図７を用いて説明する。
【００３１】
まず、設定手段１３１により変温室１０７の温度帯が、第二の温度帯（パーシャル）に設定されている状態で開閉扉１２４が閉扉されて、かつ冷蔵室扉スイッチ１３０が冷蔵室扉１０２ａの閉を検知する（ＳＴＥＰ１）。そして、蔵室扉スイッチ１３０が冷蔵室扉１０２ａの閉を検知した（ＳＴＥＰ１）ことを起点として、食品投入有無判定手段１３４により負荷投入の有無を判定する。具体的には、圧縮機１１２が始動後５分以上経過していて、外気温により定められる所定の回転数で運転されている場合（ＳＴＥＰ２）、変温室１０７内を急冷するかどうかを判定する急冷開始判定が開始される（ＳＴＥＰ３）。ＳＴＥＰ２で、圧縮機１１２の始動後の時間が５分に達していない場合は、５分を経過した時点でＳＴＥＰ３に移行する。
【００３２】
ＳＴＥＰ３で、無負荷と判定された場合は、通常の微凍結制御を行う（ＳＴＥＰ４）。一方、ＳＴＥＰ３で、負荷投入有りと判定された場合は、所定の急冷運転を開始する。急冷運転の詳細は後述するが、概要は、ＳＴＥＰ５の急冷１を行い、その後、ＳＴＥＰ６の急冷２を行う。また、所定の急冷運転終了後は、ＳＴＥＰ７のディープフリーズ保護運転を行う。
【００３３】
なお、ＳＴＥＰ５の急冷１とＳＴＥＰ６の急冷２の間に負荷投入の有無を再度判定する急冷解除判定（ＳＴＥＰ８）を行うことが望ましい。急冷解除判定（ＳＴＥＰ８）は、後述するＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ３での急冷開始判定と同様である。
【００３４】
また、上記急冷解除判定は、変温室（パーシャル室）１０７用のダンパ装置１１７ｂを所定時間強制的に閉じたときの変温室温度センサ１３３の温度傾きによって判定してもよい。
【００３５】
図６において、ＳＴＥＰ２からＳＴＥＰ３での急冷開始判定である食品投入有無判定手段１３４のシーケンスを説明する。
【００３６】
急冷開始判定が始まると、冷蔵室用のダンパ装置１１７ａは強制的に開かれ、変温室（パーシャル室）１０７用のダンパ装置１１７ｂは強制的に閉じられ、圧縮機１１２は前記の所定の回転数のまま、吐出冷気の流量は所定量で３分間運転される。３分経過後、冷蔵室用のダンパ装置１１７ａは強制的に閉じられ、変温室（パーシャル室）１０７用のダンパ装置１１７ｂは強制的に開かれる。投入負荷検知シーケンス開始から４分後と５分後の温度を変温室温度センサ１３３により検知し、温度勾配ΔＴを算出する。ΔＴ値が、４分後のパーシャル室温度によって定められる所定の閾値よりも大きい場合は、投入負荷ありと判定され、急冷運転が開始される。
【００３７】
上記シーケンスにおいて、検知開始から３分間、変温室１０７の冷却を停止することにより、変温室１０７の温度変化状況を安定化させて温度勾配ΔＴを安定化させることができる。通常、パーシャル運転中は、圧縮機１１２の回転数、吐出冷気の風量、変温室１０７内に既に収納されている負荷量が一定ではなく、また庫内温度は、常に上昇中、または下降中である。検知の直前のこれら条件が異なっても一定の閾値で判定できなければならない。変温室１０７の冷却開始に先立って、上記所定条件での運転を３分間継続することによって、ΔＴ値は主に投入熱負荷を反映することができることを見い出した。その結果、検知直前の運転状況にかかわらず、安定して正しい判定を行えるようになった。
【００３８】
加えて、前半３分間で変温室内温度を高めてから冷却を開始することにより、直ちに冷
却するよりもΔＴの絶対値を大きくすることが出来る。これは、ΔＴ値と変温室温度センサ１３３の測定バラツキのＳ／Ｎ比を拡大することになり、結果的にΔＴ値に基づいた判定の精度を高めることができる。
【００３９】
また、前半３分間に冷蔵室１０２を集中的に強制冷却することによって、冷蔵室１０２の温度は通常運転時よりも低下する。そのため、冷蔵室１０２が再度温度調整されるようになった際、ダンパ装置１１７ａは通常よりも長く閉じることになる。後述するように、食品の表層微凍結を速めるためには、急冷開始後、ダンパ装置１１７ａが閉じてダンパ装置１１７ｂのみが開く状態が継続することが重要である。前述の冷蔵室１０２の予備冷却は、ダンパ装置１１７ｂの連続開時間を延長する効果があり、表層微凍結を促進する。
【００４０】
３分後に、ダンパ装置１１７ａを閉じてダンパ装置１１７ｂを開けることにより、変温室１０７が最大限の速度で冷却される。ダンパ装置開閉の直後は、開閉タイミングなどによって温度勾配が左右されることがあるため、安定の終了した４分後から５分後の間のΔＴ値を指標として判定する。
【００４１】
変温室１０７に熱負荷の投入がない場合（図６のｂ）に比べて、ある程度大きな熱負荷が投入された場合には、変温室温度センサ１３３で測定される庫内温度の低下は遅くなり（図６のａ）、ΔＴ値は小さくなる。
【００４２】
ΔＴの閾値については次の様々な条件によって変えて設定される。３分後の庫内温度が比較的高い時には後半２分間の冷却時に温度が降下しやすいためにΔＴの閾値の絶対値は比較的大きく、３分後の庫内温度が比較的低い時には逆にΔＴの閾値の絶対値は比較的小さく設定される。外気温が比較的高い場合には後半２分間の冷却能力が比較的低くなりがちであるため、ΔＴの閾値の絶対値は比較的小さく設定される。圧縮機１１２の回転数が比較的高い時には冷却能力が比較的高くなるために、ΔＴの閾値の絶対値は比較的大きく設定される。
【００４３】
検知シーケンスで投入熱負荷の有無を判定する時、特にΔＴ値が閾値に近い場合には、正しく判定できるかどうかは正規分布に従って確率的に定まる。誤判定には、投入熱負荷があるにも関わらず無い（急冷しない）と判定する第一の誤判定と、投入負荷が無いにも関わらずある（急冷する）と判定する第二の誤判定がある。第一の誤判定と第二の誤判定の確率が等しくなるようにΔＴの閾値を設定してもよい。投入熱負荷がより確実に急冷されることが使用上理にかなう場合には、第一の誤判定が極力小さくなるように、上記の等しい確率の場合よりもΔＴの閾値を大きく設定する。逆に、既に変温室１０７内で冷却されている被冷却物が過度に冷却されることが不利益であると考えて、第二の誤判定が極力小さくなるように、上記の等しい確率の場合よりもΔＴの閾値を小さく設定する使い方もできる。
【００４４】
正しく判定する確率を向上するためには、壁面から変温室１０７内への熱侵入量を一定とすることが効果的である。変温室１０７を冷蔵室１０２内に設けると、外気温の変化に関わらず冷蔵室１０２の温度変化は所定範囲に収まるため熱侵入量を一定化しやすく、判定精度の向上に効果的である。
【００４５】
変温室温度が所定の温度以上になった場合や開閉扉１２４が所定時間以上開いた場合には、図６の検知シーケンスによらず下記の急冷または通常のパーシャル運転の冷却を開始してもよい。その結果、検知運転に時間を費やすことなく直ぐにパーシャル室温を下げることが出来て、食品の温度上昇による鮮度劣化を防ぐことが出来る。
【００４６】
次に図７に示す急冷運転シーケンスについて説明する。急冷運転は、冷却能力の比較的
大きな急冷１と冷却能力が通常のパーシャル運転よりは大きく急冷１より小さい急冷２からなる。急冷１運転時は、通常運転時と比べて圧縮機１１２の回転数がより高く、変温室１０７への冷気導入の風量を大きく、変温室１０７へのダンパ装置１１７ｂは強制的に開状態に、冷蔵室１０２へのダンパ装置１１７ａはより開きにくく、また圧縮機１１２は停止することなく設定される。
【００４７】
急冷２運転時は、変温室１０７の温度調整をおこなって食品が所定温度以上に冷えないようにする。急冷２は、上記急冷１運転時の運転条件のいずれか一部の条件で運転される。または、上記急冷１運転時の運転条件と通常運転時の運転条件の間の条件で運転してもよい。
【００４８】
冷却能力の大きな急冷１によって食品の微凍結を促進する効果がある。一方、急冷１を継続すると、容量の限られた変温室１０７が主に冷却されるために、冷却器１１５の冷熱が庫内に完全に放冷しきれず、冷却器１１５の温度が低下し続けがちである。結果、低圧保護のため圧縮機１１２の運転を停止せざるを得なくなる。後述するように、微凍結を促進するためには連続して冷却を継続することが必須であるので、冷却器１１５の所定以上の温度低下を避ける必要がある。そのために、急冷１は３０分間で終了し、回転数のより低い急冷２を開始する。急冷２において、圧縮機１１２の回転数は、連続運転した場合でも蒸発器温度が所定以上に低下することを防ぐように設定する。また、それでも蒸発器温度が低下する場合には、ダンパ装置１１７ａを強制的に開いてもよい。
【００４９】
また、急冷１よりも冷却能力の低い急冷２を設けることにより、変温室１０７内で既に微凍結済みの食品をディープフリーズさせて硬化させたり、変温室１０７内に着霜したり、変温室１０７に隣接して置かれる食品を想定外に微凍結させたりすることを避ける効果もある。
【００５０】
食品を急速に微凍結するためには、所定時間の間、連続して冷却され続けることが下記の理由により必要である。食品が微凍結する際、表層が微凍結すると食品内部の未凍結部に比べて比熱が約半分、熱伝導率が約４倍となる。この状況で冷却が一時停止すると、未凍結部の熱が微凍結部に熱伝導により伝わりやすいために、微凍結部の温度が再上昇しやすい。その結果、いったん微凍結した部分の温度が容易に０℃まで上昇し、融解が始まる。微凍結、融解が繰り返されることは食品を物理的に劣化させて質を落とすため好ましくない。
【００５１】
表層微凍結を急速に実現するためには、微凍結層が１ｍｍ程度の厚みまで成長させて、微凍結層自体が潜熱蓄熱効果を発揮して食品内部の熱が最表層まで伝熱しないように断熱効果を発揮することが必要である。このようにして、食品表層に確実に微凍結層を作ることが出来る。また、その場合、微凍結層生成までの時間は、過冷却現象などによって左右されにくく比較的安定する。
【００５２】
肉や魚などの食品は、細胞膜にリン脂質、皮下組織に中性脂肪を含むが、それらの構成要素である不飽和脂肪鎖は、酸素と接触することにより自動酸化されてヒドロキシペルオキシドを生じる。ヒドロキシペルオキシドを摂食すると、体内でラジカル反応によってＤＮＡが損傷したり生理活性物質が酸化されたりするために有害である。
【００５３】
上記の急冷によって食品の表層全体にむらなく微凍結層を作ると、細胞外液の氷は水に比べて酸素の拡散係数が２桁以上小さいために実質的に細胞および食品内部を酸素から遮断することが出来る。酸素は上記の自動酸化に必須であるため、ヒドロキシペルオキシドの生成を防ぐことが出来る。このようにして、表層微凍結を促進すると油脂を含む食品の酸化を抑制し、酸化指標であるＡＶ、ＰＯＶ、ＴＢＡなどの値の上昇が抑制されることに
より確認できる。
【００５４】
図８は食品を微凍結させた際の微凍結開始時間と３日後のＰＯＶ値との関係を示す図である。縦軸のＰＯＶ値は、０日目のＰＯＶ値を１．０として相対化して示す。微凍結開始時間が所定時間を超えると、３日の保存日数の間に酸化指標値が上昇することを２種の魚食品で見出した。３日間の間のＰＯＶ値の上昇を抑制し、酸化を実質的に止めるためには食品表面を８時間以内に微凍結し、酸素と油脂の接触を遮断することが効果的であることを見出した。同様に、８時間以内に表層微凍結した場合にはＫ値も３日間で上昇しないことを見出した。加えて、牛肉や豚肉の場合は、８時間以内に表層微凍結をおこなった場合には、７日後の酸化指標値が上昇しないことを見出した。本発明の急冷運転時の冷却能力は、食品表面が８時間以内に微凍結するように設定した。
【００５５】
急冷１の最中において、急冷運転の継続を再度判断する急冷解除判定をおこなってもよい。解除判定は、図６に示した検知シーケンスと基本的に同じであるが、ΔＴの閾値は別途定められる。急冷解除判定は複数回行ってもよい。検知シーケンスによって第二の誤判定がされた場合でも、急冷解除判定をおこなうことにより急冷運転を途中で停止することによって不要な急冷運転を止めてエネルギー使用量を必要以上に増やさないようにできる。
【００５６】
急冷２が終了すると、通常のパーシャル運転に復帰する。運転移行の際に、冷却器温度が所定温度よりも低いと、冷却不要と判断されて圧縮機１１２が停止することがある。通常、圧縮機１１２が停止している間は冷却器１１５の冷気を冷蔵庫内に送風する送風ファン１１６は停止するが、運転移行の際はファンを稼働させてもよい。このことによって、冷却器１１５の温度上昇を促進して、圧縮機１１２の停止時間を通常よりも短くすることが出来る。圧縮機１１２の停止時間が短いほど、上記の理由で微凍結までの時間が短縮できて、鮮度保持上好ましい結果を得ることが出来る。
【００５７】
通常運転復帰後は、図７に示す通り所定時間の間、急冷運転を開始せず通常パーシャル運転とする保護時間を設ける。熱負荷投入の以前から変温室１０７で微凍結していた食品があった場合、急冷運転によって一時的に食品の温度が低下し、微凍結よりも食品が硬くなる可能性がある。保護時間を設けることによって、保護時間の間に食品温度は通常のパーシャル運転時と同じ温度に近づき、食品の硬度も戻る。保護時間を設けないと連続して熱負荷が投入された場合には既存微凍結食品が微凍結から凍結に近づいて微凍結のメリットが減少することになるが、そのような不都合を防ぐことができる。
【００５８】
保護時間を長く設けるほど確実に既存微凍結食品の温度は微凍結温度に戻りやすい。保護時間の長さについては、保護時間中の温度上昇および定期的に行われるデフロスト運転中の温度上昇を考慮して、食品の標準的な保存期間中に温度が微凍結の範囲内に収まるように設定する。あるいは標準的な食品の保存期間中に、食品の切断力が所定値以上に上がらないように設定してもよい。
【００５９】
一例として、図７には急冷運転時間が２．５時間で保護時間を３時間とした例を示す。この場合、１回の急冷周期が５．５時間となり、一般的な朝食、昼食、夕食の準備時間のサイクルにほぼ等しい。従って、ある食事準備時間にパーシャル室温が上昇して急冷運転が開始された場合でも、次の食事準備時間に同様に急冷をおこなうことができて、既存微凍結食品の鮮度維持を確実に行うことが出来る。
【００６０】
保護時間中に熱負荷が投入された場合には、検知シーケンスのみ作動させて急冷の判定をしておく。急冷必要と判定された際は、保護時間終了後に直ぐに急冷する。
【００６１】
以上説明したように、本実施の形態では、収納室（変温室１０７）と、冷却器１１５からの冷気を収納室に送風する送風手段（送風ファン１１６）と、送風手段を制御する制御手段（制御マイコン１３２）とを備えた冷蔵庫において、制御手段により冷気の送風を制御することで収納室に保存された食品の表面を微凍結させ、その後、微凍結温度で保存するものであり、微凍結層により食品と酸素の接触を遮断して酸化を防止し、また食品の取分けや切分けが容易に行われ、風味を劣化させないので、保存食品を新鮮に保存することができる。
【００６２】
また、送風手段は、冷却器からの冷気を収納室に送風するダクト（冷蔵室ダクト１２０）と、ダクト内に設けたダンパ（ダンパ装置１１７ａ）と、収納室内の温度を検知する温度センサ（変温室温度センサ１３３）とを備え、制御手段は、ダンパ装置を所定時間強制的に開放し、収納室に保存された食品の表面を急速に微凍結させ、その後、温度センサの検知温度に基づいてダンパ装置を開閉制御して微凍結温度で保存するものであり、食品の投入後、即座に急冷を開始してより短時間で酸素との接触を遮断して酸化を防止することができ、さらに保存食品を新鮮に保存することができる。
【００６３】
また、ダンパ装置を所定時間強制的に開放するとともに、圧縮機を連続運転するものであり、より短時間で酸素との接触を遮断して酸化を防止することができ、さらに保存食品を新鮮に保存することができる。
【００６４】
また、収納室１０７と、冷却器からの冷気を収納室に送風する送風手段１１６と、収納室内の温度を検知する温度センサ１３３と、収納室内への食品投入有無を判定する食品投入有無判定手段１３４と、を備えた冷蔵庫において、食品投入有無判定手段１３４は、送風手段１１６を所定時間強制的に停止し、温度センサ１３３の温度傾きに基づいて収納室内への食品投入有無を判定するものであり、収納室内への食品投入有無の判定を簡素な仕様で行うことができる。
【００６５】
また、食品投入有無判定手段１３４は、送風手段１１６を所定時間強制的に停止した後、送風手段１１６を所定時間強制的に運転して、送風手段１１６の強制運転中における温度センサ１３３の温度傾きに基づいて収納室内への食品投入有無を判定するものであり、収納室内への食品投入有無の判定を簡素な仕様で確実に行うことができる。
【００６６】
また、食品投入有無判定手段１３４は複数回実行して収納室内への食品投入有無の判定を行うものであり、収納室内への食品投入有無の判定を簡素な仕様でより確実に行うことができる。
【００６７】
また、収納室１０７の開閉を検知する収納室開閉検知手段１２７を備え、収納室開閉検知手段１２７の開閉検知を起点に制御手段１３２を実行することにより、より確実に食品の酸化を防止することができ、保存食品を新鮮に保存することができる。
【００６８】
また、収納室１０７は貯蔵室内の一画に内蔵され、収納室１０７は貯蔵室１０２とは独立して温度制御されることにより、一度生成した微凍結層が安定に維持されて酸化防止効果を維持することができる。
【００６９】
ディープフリーズを防止しつつ食品の微凍結を促進するために、冷却速度と過冷却の解除のための刺激の両方の要素を活用する。図１０ａは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納室の庫内温度と食品の表面温度の変化を示す図、図１０ｂは本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納室の冷却状態を示す図である。
【００７０】
図１０ａ、１０ｂにおいて、急冷１は、食品の表面温度を凝固点付近または凝固点以下
まで急冷することを目的とする。そのため、食品と冷気の温度差を大きくするために圧縮機１１２の回転数をＲ３に高めたり、熱伝達率を大きくするためにファン回転数をＶＦ６に高めて風量を大きくしたりする。また、食品の表面温度が凝固温度を下回った場合には、急速に冷却すること自体が緩慢冷却に比べて過冷却解除を引き起こしやすくなる側面も持つ。
【００７１】
一方、急冷２以降は、急冷１よりも過冷却解除を目的としている。また、食品全体の最終到達温度が凝固温度〜標準的な微凍結温度となるように、急冷１よりも徐々に設定温度を高めている。急冷２以降では、ダンパ装置１１７ａの開閉によって、庫内温度は設定温度を挟んで上下に変動する。この時点で食品が未凍結の場合は、この温度変動が刺激になって過冷却解除を促進する。通常制御運転を継続することによって、食品温度は標準的な微凍結温度に近づく。いずれの時点でも食品がディープフリーズすることはなく、調理時に切断しやすいなど良好な取扱性が維持できる。
【００７２】
（実施の形態２）
図９ａは本発明の実施の形態２における冷蔵庫のΔＴと急冷１の圧縮機回転数の関係を示す図、図９ｂは本発明の実施の形態２における冷蔵庫のΔＴと急冷２の運転時間の関係を示す図である。なお、実施の形態１と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
【００７３】
図６の急冷判定シーケンスで、一定の条件においてはΔＴ値の大きさは投入熱負荷量に略比例する。本実施の形態の冷蔵庫では、投入熱負荷量に比例して、冷却量を増やす運転制御をおこなう。図９ａは第２の実施の形態におけるΔＴと急冷１における圧縮機１１２の回転数との関係を示すグラフである。ΔＴの絶対値がΔＴ０よりも大きい場合に、急冷をおこない、回転数をＲ２からＲ３に増やす。ΔＴ１よりも絶対値が大きい場合に、回転数をさらにＲ４に増やす。このようにして、投入熱負荷量が多い場合には冷却器１１５の温度を下げて冷却能力を増やすことにより、表層微凍結までの時間を確実に短縮する。この際、急冷１の時間を延ばすと変温室内の着霜や隣接する室の食品の凍結などの悪影響が出るため、時間の延長はおこなわない。
【００７４】
また、図９ｂは第２の実施の形態におけるΔＴと急冷２の時間を示すグラフである。ΔＴの絶対値がΔＴ０〜ΔＴ１の間では急冷２の時間はｔ１であるが、ΔＴ１以上ではΔＴ値と比例して時間を延長する。ただし、ΔＴ２以上の熱負荷が投入されても、時間ｔ２以上に延長することはしない。上限時間ｔ２は、着霜や食品凍結などの悪影響が出ないように設定する。このように投入熱負荷量に合わせて急冷運転条件を調整することにより、確実に表層微凍結までの時間を短縮できる一方で、過大な冷却による悪影響や運転コストの不要な増大を防止することができる。
（実施の形態３）
図１１ａは本発明の実施の形態３における冷蔵庫の収納室１０７の庫内温度と食品の表面温度の変化を示す図、図１１ｂは本発明の実施の形態３における冷蔵庫の収納室の冷却状態を示す図である。なお、実施の形態１と同一部分の説明は省略し、異なる部分のみ説明する。
【００７５】
本実施の形態は、実施の形態１と異なって、急冷１と急冷２の間に強制非冷却時間を設けることにより、食品表面の温度を上下させて水の過冷却解除を促進するようにしたものである。具体的には、圧縮機１１２の運転を１０分程度停止したり、ダンパ装置１１７ａを強制閉にしたりして収納室１０７の冷却を止める。急冷１の最後に食品の表層温度が凝固点以下になっている場合には、停止中の温度上昇が刺激になって表層が微凍結することを狙ったものである。このことにより、ディープフリーズするほどの低温化を防止しつつ食品の微凍結を促進して酸化劣化を防止する。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明の冷蔵庫は、家庭用のみならず業務用においても適用することができ、例えば業務用冷蔵庫、ショーケースやプレハブ冷蔵庫等の保存性の向上に対しても利用できる。
【符号の説明】
【００７７】
１０２  冷蔵室（貯蔵室）
１０７  変温室（収納室、パーシャル室）
１１２  圧縮機
１１５  冷却器
１１６  送風ファン（送風手段）
１１７ａ、１１７ｂ  ダンパ装置（ダンパ）
１２０  冷蔵室ダクト（ダクト）
１２７  扉開閉検知手段（収納室開閉検知手段）
１３２  制御マイコン（制御手段）
１３３  変温室温度センサ（温度センサ）
１３４  食品投入有無判定手段
【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９ａ】
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【図９ｂ】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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【図１１ａ】
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【図１１ｂ】
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