冷蔵庫
【課題】冷蔵庫内に保存する食品の乾燥を抑制することが可能な冷蔵庫を提供する。
【解決手段】食品を保存する切替室と、切替室内の空気温度を検出する庫内温度検出手段と、切替室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段と、庫内温度検出手段にて検出された空気温度に基づいて冷却手段を制御し、切替室内を設定温度に維持する通常運転を行う制御装置とを備え、切替室の床面の温度が切替室の他の部分の空気温度よりも低くなる構成とし、制御装置は、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段の冷却能力を制御する。
【解決手段】食品を保存する切替室と、切替室内の空気温度を検出する庫内温度検出手段と、切替室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段と、庫内温度検出手段にて検出された空気温度に基づいて冷却手段を制御し、切替室内を設定温度に維持する通常運転を行う制御装置とを備え、切替室の床面の温度が切替室の他の部分の空気温度よりも低くなる構成とし、制御装置は、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段の冷却能力を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保存中の食品の乾燥を抑制することができる冷蔵庫に関わる。
【背景技術】
【０００２】
食品を冷却、保存する際には、水分の蒸発や氷の昇華により、食品の水分が減ることで、食品の乾燥が起こる。乾燥により食品の重量が減るだけでなく、空気中の酸素が働き酸化作用を受けることから、品質の劣化が促進される。このような乾燥は、保存中の庫内の温度変動が大きくなると多くなることが知られている。このため、従来は庫内の温度変動、温度ムラをできるだけ小さくすることで乾燥の抑制を行っていた。
【０００３】
そこで、冷凍サイクルにおける冷媒を通す流路を切り替える切替手段を設け、冷却能力を制御することで、冷却時の吐出冷気と冷蔵庫が設置される環境の室温との温度差を小さくし、庫内の温度ムラ、温度変動を抑え、乾燥を防止する技術があった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８３６２６号公報（第４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のような構成である間冷式冷却では、ファンで冷気を庫内に送り庫内を冷却するため、温度変動をある程度まで抑制することはできても限度があり、完全になくすことは困難である。このため、保存中の食品は、乾燥により品質が低下する問題があることが実情である。
【０００６】
本発明は、上記に示すような問題を解決するためになされたものであり、間冷式冷却を行いながらも、冷蔵庫内に保存する食品の乾燥を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る冷蔵庫は、食品を保存する貯蔵室と、貯蔵室内の空気温度を検出する貯蔵室温度検出手段と、貯蔵室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段と、貯蔵室温度検出手段にて検出された空気温度に基づいて冷却手段を制御し、貯蔵室内を設定温度に維持する通常運転を行う制御手段とを備え、貯蔵室の床面の温度が貯蔵室の他の部分の空気温度よりも低くなる構成とし、制御手段は、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段の冷却能力を制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段の冷却能力を制御するようにしたので、食品の乾燥を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】参考例１における冷蔵庫の正面図である。
【図２】参考例１における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。
【図３】参考例１における冷蔵庫の制御系統概略図である。
【図４】飽和水蒸気圧の差分の積算値ΣΔＰと食品の水分喪失量との関係を示す図である。
【図５】７日間保存の牛肉における水分喪失量とメトミオグロビンの変化量との関係を示す図である。
【図６】参考例１における冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図７】参考例２における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。
【図８】参考例２における冷蔵庫の制御系統概略図である。
【図９】参考例２における冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の切替室の温度の経時変化の例を示す図である。
【図１２】庫内の温度変動速度と食品の水分喪失量（３週間目での水分喪失量）との関係を示したものである。
【図１３】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る切替室の庫内温度（空気温度）とトレイ床面温度との比較例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
参考例１．
図１は、参考例１における冷蔵庫の正面図である。
冷蔵庫１は、冷蔵室１００と、切替室２００と、製氷室３００と、冷凍室４００と、野菜室５００等を備えている。冷蔵室１００は、最上部に開閉ドアを備えて配置されている。切替室２００は、冷蔵室１００の下方に配置され、冷凍温度帯（−１８℃）から冷蔵（３℃）、チルド（０℃）、ソフト冷凍（−７℃）などの各温度帯に切り替え可能な部屋であり、引き出しドア２（図２参照）により開閉される。製氷室３００は、切替室２００と並列に配置され、引き出しドアにより開閉される。冷凍室４００は、製氷室３００の下方に配置され、引き出しドアにより開閉される。野菜室５００は、最下部に配置され、引き出しドアにより開閉される。また、冷蔵室１００の正面の扉表面には、各室の温度や設定を調節する操作スイッチと、各室の温度などを表示する液晶表示部などから構成される操作パネル１ａが設けられている。切替室２００は、操作パネル１ａによって、冷蔵（約３℃）、チルド（約０℃）、ソフト冷凍（約−５、−７、−９℃）、冷凍（約−１７℃）など、６通りの温度帯に切替可能となっている。
【００１１】
なお、図１には図示されていないが、冷蔵庫１には冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を絞るキャピラリーチューブ、ガス状態の冷媒の熱を庫外に放熱して凝縮させる凝縮器、液状態の冷媒を気化させ得られる冷熱で庫内空気を冷却する冷却器（蒸発器）等を有する冷凍サイクルを備えている。また、冷蔵庫１には更に、この冷却器を通過し各室へ冷気を運ぶ通気ダクト、送風機及び各室への冷気供給量を調節するダンパー等の冷気循環装置を備えている。
【００１２】
図２は、参考例１における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。なお、図２の左側が冷蔵庫１の正面、右側が背面であり、切替室２００の正面には引き出しドア２が設けられ、切替室２００の背面には、吹き出し口３と戻り口４とが開口されている。切替室２００の背面側には、図示省略しているが冷気を運ぶ通気ダクトや冷却器に連通する風路が設けられており、冷気が吹き出し口３から切替室２００内に流入し、切替室２００内を冷却した後、戻り口４から冷却器へと戻るように構成されている。更に、切替室２００内には食品を置くことができるトレイ５が設けられている。また、切替室２００内には、庫内の空気温度（以下、庫内温度という）を検出する、例えばサーミスタで構成された庫内温度検出手段６が配置されている。更に、冷気の影響を受けにくい切替室２００の天井面付近には、切替室２００内に収納した食品の表面温度を検出する、例えば赤外線センサにより構成された食品温度検出手段７が配置されている。
【００１３】
図３は、参考例１における冷蔵庫の制御系統概略図である。
冷蔵庫１は、マイクロコンピュータで構成された制御手段としての制御装置１０を備えている。制御装置１０は、ＣＰＵと、各種データを記憶するＲＡＭと、運転制御を行うためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（何れも図示せず）とを備えており、ＲＯＭ内のプログラムに従って冷蔵庫１全体を制御する。
【００１４】
制御装置１０には、貯蔵室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段（圧縮機１１、ダンパー１２及びファン１３等）１４が接続されている。ダンパー１２は、冷蔵庫１の背面側の風路内に風路を開閉可能に設けられ、ダンパー１２の開閉により各部屋１００〜５００の温度調節が行われる。また、ファン１３は、冷却器により冷却された冷気を各部屋１００〜５００に送風する。制御装置１０は、各部屋１００〜５００のそれぞれに設けられた各温度検出手段（庫内温度検出手段６を含む）から温度情報を取得し、冷却手段１４を制御して、各部屋を、それぞれ部屋対応の温度範囲に維持する運転（通常運転）を行っている。すなわち、制御装置１０が圧縮機１１のＯＮ・ＯＦＦの制御、ダンパー１２の開閉制御、ファン１３のＯＮ・ＯＦＦ制御や回転数制御を行っている。例えば食品や食材の投入等によって庫内温度の上昇を検知した場合、制御装置１０は、圧縮機１１をＯＮしてダンパー１２を開き、逆に冷やしすぎた場合には、圧縮機１１をＯＦＦしてダンパー１２を閉じる等の制御を行っている。また、制御装置１０は、冷却器に付いた霜を溶かす霜取り動作や製氷、照明などの制御も行っている。
【００１５】
制御装置１０には、庫内温度検出手段６及び食品温度検出手段７が接続されており、それぞれの検出温度が制御装置１０に入力される。制御装置１０は、温度−飽和水蒸気圧力の関数を保持しており、庫内温度検出手段６により検出された庫内温度に基づいて庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１を算出すると共に、食品温度検出手段７により検出された食品温度に基づいて食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２を算出する算出部１０ａを備えている。算出部１０ａは更に、Ｐ１とＰ２との差分ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を求め、その差分ΔＰを積算する。制御装置１０は、算出部１０ａで算出された一日当たりの差分ΔＰの積算値が予め設定された一日あたりの許容積算値を超えないように冷却手段１４を制御する制御部１０ｂを備えている。制御部１０ｂは、具体的には、単位時間内の差分ΔＰの積算値に対して予め閾値を設け、単位時間の積算値が閾値を超えた場合、冷却手段１４の冷却能力を弱める制御を行う。
【００１６】
次に、保存中の食品が乾燥する仕組みについて述べる。食品は、通常、袋や容器、ラップなどに包装された状態で保存される。保存中の食品と、庫内温度とが同じ温度であるときは水分の移動は起きない。しかし、扉の開閉や霜取り動作などにより庫内温度が上昇すると、包装内の食品に接している空気温度と食品の温度も上昇する。庫内温度が元の温度へと下降すると、食品も冷却されて食品温度が下降するが、食品は空気より熱容量が大きいため、空気温度より遅れて下降する。このため、食品温度の方が空気温度よりも高い状態となる。このとき、食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２の方が、空気温度の飽和水蒸気圧Ｐ１よりも高い。水は飽和水蒸気圧の高いほうから低い方へと移動するため、食品中の水分が空気中へと移動し、食品の乾燥が起きる。単位時間（ここでは１時間）に食品から喪失する水分量Ｗ[kg/h]は、次式によって表されることが知られている。
【００１７】
Ｗ＝βＦ（Ｐ２−Ｐ１）
β：食品の表面の形状によって決まる蒸散率 [kg/m2h(mmHg)]
Ｆ：食品の表面積 [m2]
Ｐ１：食品に接している空気の飽和水蒸気圧 [mmHg]
Ｐ２：食品の表面の飽和水蒸気圧 [mmHg]
β、Ｆは、一定と考えられるため、水分喪失量Ｗは、Ｐ２−Ｐ１＝ΔＰで決まる。食品に接している空気温度は、庫内の空気温度とほぼ同じとみなせるので、水分喪失量Ｗは庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２との差分ΔＰで算出することができる。
【００１８】
図４は、庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２との差分ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１の積算値ΣΔＰと、食品の水分喪失量との関係を示したものである。積算値ΣΔＰが多いほど、水分喪失量も多くなることがわかる。すなわち、食品の乾燥には、庫内温度の温度変動の幅ではなく、食品温度と庫内温度の飽和水蒸気圧の差が関与しているため、差分の積算値ΣΔＰに基づいて温度制御を行うことで、食品の水分喪失量を抑制し、乾燥を防ぐことができる。従って、本例では、食品の温度が庫内温度よりも高く、庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２の差分ΔＰの単位時間内における積算値が予め設定した閾値以上となった場合、冷却能力を下げるように冷却手段１４を制御し、一日の合計の積算値が予め設定された許容積算値を超えないように制御する。
【００１９】
次に、許容積算値の決定方法について説明する。
水分喪失量が多くなると、食品の重量が減るだけでなく、食品のみずみずしさが失われ、食感が低下し、酸化作用が食品の深部まで及ぶことから、品質の劣化が促進される。以下、肉の例で説明する。
【００２０】
肉の変色は、肉中の色素たんぱくであるミオグロビンが酸素と結びついてメトミオグロビンに変わる酸化反応であり、一般に消費者にも認識されている品質評価の一つである。図５は、７日間保存の牛肉における水分喪失量とメトミオグロビンの変化量との関係を示したものである。水分喪失量が大きくなると、酸化反応が進み、メトミオグロビンの変化量は多くなる。酸化が進み変色が著しくなると、ユーザーの消費意欲は低下する。
【００２１】
次の表１は、一日あたりの積算値が異なる保存環境で、７日間保存した牛肉について、水分喪失量、色の変化、食味を評価し、それぞれ可食か否かを示した実験結果である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
色評価から、水分喪失量が３[ｇ/１００ｇ食品]以下であれば、変色は感知されない程度に小さく、ユーザーの消費意欲に影響しない範囲の品質となることがわかった。また食味評価では、水分喪失量５[ｇ/１００ｇ食品]で食感の劣化を感じる被験者があり、水分喪失量１０[ｇ/１００ｇ食品]では、乾燥による食感の劣化を顕著に感じることがわかった。以上より、水分喪失量が３[ｇ/１００ｇ食品]以下となる保存環境、すなわち一日あたりの積算値ΣΔＰが１５０ｍｍＨｇ/日以下であれば、食品の品質を維持した保存が可能になる。よって、一日の許容積算値を１５０ｍｍＨｇ/日に設定する。
【００２４】
図６は、上記のように構成した冷蔵庫の制御フローチャートである。なお、以下では、上記実験結果を踏まえ、一日の許容積算値を１５０ｍｍＨｇ/日に設定したものとして説明する。
まず、制御装置１０は、冷却手段１４を駆動し、切替室２００の現在の設定温度に応じて予め設定された通常の冷却能力である冷却速度Ｖで運転し（Ｓ１０１）、同時に、時間の積算を開始する（Ｓ１０２）。
【００２５】
庫内温度検出手段６により庫内温度Ｔ１を、食品温度検出手段７により食品温度Ｔ２を検出し（Ｓ１０３）、制御装置１０は、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いとき（Ｓ１０４）、庫内温度Ｔ１の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度Ｔ２の飽和水蒸気圧Ｐ２とを算出する（Ｓ１０５）。次に、飽和水蒸気圧の差分ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１を算出し（Ｓ１０６）、ΣΔＰに積算する（Ｓ１０７）。
【００２６】
制御装置１０は、積算時間ｔが単位時間（ここでは、例えば１時間）に達するまでの間、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理を繰り返し、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いときの飽和水蒸気圧の差分ΔＰを積算する。そして、積算時間ｔが単位時間（例えば１時間）に達すると（Ｓ１０８）、積算値ΣΔＰが予め設定された閾値以上であるか否かを判断し（Ｓ１０９）、積算値ΣΔＰが閾値以上の場合、冷却能力を弱めるように冷却手段１４を制御し、冷却速度Ｖ１（＜Ｖ）で運転を行う（Ｓ１１０）。ここで、冷却能力を弱める際には、例えばダンパー１２を閉じるか、又は、ダンパー１２が閉じている時間を長くして冷気流入を抑えればよい。またダンパー１２を制御する他に、圧縮機１１の回転数やファン１３の回転数を少なくしてもよい。食品の投入は、食品温度検出手段７による検出温度の変化や引き出しドア２の開閉によって検知したり、操作パネル１ａの開閉ボタンを押すなどのユーザーの操作により検知してもよい。なお、上述したように、１日の許容積算値ΣΔＰが１５０ｍｍＨｇ/日を超えないことを目標としているため、ここでの閾値は、一日の許容積算値（＝１５０）を２４時間で除算した値（１５０/２４＝６．２）に設定する。
【００２７】
一方、ステップＳ１０９の判断において積算値ΣΔＰが閾値未満の場合は、積算値ΣΔＰをゼロリセットした後、ステップＳ１０１に戻り、通常の冷却速度Ｖでの運転を継続する。
【００２８】
以上説明したように本参考例１では、食品の乾燥には、食品温度と庫内温度の飽和水蒸気圧の差が関与することに鑑み、庫内温度と食品温度のそれぞれから算出した各飽和水蒸気圧の差分を積算し、一日当たりの差分ΔＰの積算値が予め設定された一日あたりの許容積算値を超えないように冷却手段１４を制御するようにしたので、食品の乾燥を防止することが可能となる。また、許容積算値を実験により求めた１５０ｍｍＨｇ/日に設定したので、食品の品質を維持した保存が可能となる。
【００２９】
ところで、飽和水蒸気圧は、温度の指数関数として表すことができ、同じ温度差であっても、温度帯が高い方が飽和水蒸気圧の差は大きくなる。切替室２００は設定温度が可変であり、高い温度帯（冷蔵（３℃）、チルド（０℃）、ソフト冷凍（−７℃））に切り替えた場合、低い温度帯（冷凍（−１８℃））の場合に比べて、同じ温度差であっても飽和水蒸気圧の差は大きくなり、乾燥が進むことが考えられる。すなわち、例えば冷蔵（３℃）において食品温度が３℃、庫内温度が２℃で温度差が１℃の場合と、冷凍（−１８℃）において食品温度が−１７℃、庫内温度が−１８℃で温度差が同様に１℃の場合とを比較すると、温度帯が高い冷蔵の場合の方が飽和水蒸気圧の差は大きくなり、乾燥が進む。
【００３０】
このため、設定温度を可変に設定できる切替室２００に対し、本参考例１では、単に食品温度と庫内温度との温度差に基づいて冷却手段１４を制御するのではなく、食品温度と庫内温度のそれぞれから求めた飽和水蒸気圧の差に基づいて冷却手段１４を制御するようにしている。これにより、切替室２００がどの温度帯に設定されても、同じ指標を用いた制御が可能となり、制御装置１０を簡単にすることができる。
【００３１】
また、切替室２００をソフト冷凍に切り替えた場合、−５℃から−９℃での保存が可能となり、食品の乾燥を防止できる上、その食品を冷凍状態でも力を入れずに切断できるため、そのまま調理することができ、利便性が向上する。
【００３２】
参考例２．
参考例２は、参考例１と制御方法の本質は同様であるが、参考例１と切替室２００部分の構造が多少異なり、また、冷却手段１４の制御を更に具体的に説明するものである。
【００３３】
図７は、参考例２における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。図７において参考例１の図２と同一部分には同一符号を付す。
図７の左側が冷蔵庫１の正面、右側が背面であり、切替室２００の正面には引き出しドア２が設けられ、切替室２００の背面に吹き出し口３ａが設けられている。また、切替室２００の天井側にも吹き出し口３ｂが設けられており、複数の吹き出し口を有する構成となっている。吹き出し口３ａ、３ｂには、それぞれ専用ダンパー１２ａ、１２ｂが設けられ、ダンパー１２ａ、１２ｂを制御することで、吹き出し口３ａ、３ｂを開閉可能となっている。吹き出し口を複数設け、それぞれを開閉可能とすることで、切替室２００に流入する冷気量を調整することが可能となっている。
【００３４】
図８は、参考例２における冷蔵庫の制御系統概略図である。図８において参考例１の図３と同一部分には同一符号を付す。
参考例２の冷蔵庫１は、参考例１の冷却手段１４のダンパー１２を、吹き出し口３ａ、３ｂの個数に合わせてダンパー１２ａ及びダンパー１２ｂとしたもので、その他の構成は参考例１と同様である。
【００３５】
図９は、上記のように構成した参考例２における冷蔵庫の制御フローチャートである。なお、以下では、上記参考例１で説明した実験結果を踏まえ、一日の積算値が１５０ｍｍＨｇ/日を超えないように冷却手段１４を制御する場合について説明する。なお、切替室２００は通常、全ての吹き出し口３ａ、３ｂが開いた状態である。
まず、制御装置１０は、冷却手段１４を駆動し、切替室２００の現在の設定温度に応じて予め設定された通常の冷却能力である冷却速度Ｖで運転し（Ｓ２０１）、同時に、時間の積算を開始する（Ｓ２０２）。
【００３６】
庫内温度検出手段６により庫内温度Ｔ１を、食品温度検出手段７により食品温度Ｔ２を検出し（Ｓ２０３）、制御装置１０は、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いとき（Ｓ２０４）、庫内温度Ｔ１の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度Ｔ２の飽和水蒸気圧Ｐ２とを算出する（Ｓ２０５）。次に、飽和水蒸気圧の差分ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１を算出し（Ｓ２０６）、ΣΔＰに積算する（Ｓ２０７）。
【００３７】
制御装置１０は、積算時間ｔが単位時間（ここでは、例えば１時間）に達するまでの間、ステップＳ２０３〜Ｓ２０７の処理を繰り返し、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いときの飽和水蒸気圧の差分ΔＰを積算する。そして、積算時間ｔが単位時間（例えば１時間）に達すると（Ｓ２０８）、積算値ΣΔＰが予め設定された閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２０９）。積算値ΣΔＰが閾値以上の場合は、吹き出し口３ａが開いているかどうかをチェックし（Ｓ２１０）、吹き出し口３ａが開いている場合、ダンパー１２ａを閉じて吹き出し口３ａを閉じ、切替室２００への冷気流入を抑える。これにより、冷却速度を弱めることができる。また、吹き出し口３ａが閉じている場合は、冷却手段１４を制御して冷却能力を弱め、冷却速度Ｖ１（＜Ｖ）で運転を行う（Ｓ２１２）。ここで、吹き出し口３ａが開いている場合も閉じている場合も、結局のところ冷却速度を低下させる制御を行っているが、吹き出し口３ａの開閉に応じて制御を分けたのは以下の理由による。すなわち、吹き出し口３ａが開いている場合は、圧縮機１１などの冷却手段１４を調整せずに、単に吹き出し口３ａを閉じることで簡単に冷却速度を低下させることができるため、吹き出し口３ａを閉じる制御を行っている。一方、吹き出し口３ａが既に閉じている場合は、圧縮機１１又はファン１３への印加電圧を抑え、圧縮機１１の回転数やファン１３の回転数を少なくするなどして冷却速度Ｖ１で運転する制御を行うようにしている。
【００３８】
ステップＳ２０９の判断において積算値ΣΔＰが閾値未満の場合は、積算値ΣΔＰをゼロリセットした後、ステップＳ２０１に戻り、通常の冷却速度Ｖでの運転を継続する。
【００３９】
以上説明したように、参考例２によれば、参考例１と同様の作用効果を得ることができる。また、参考例２では、開口している（開いている）吹き出し口の数を可変にすることにより、容易に冷却能力を変化させることができる。なお、本参考例２では、開口している吹き出し口の数を変更させる手段としてダンパーを用いた例を示したが、ダンパーに限られたものではなく、例えば電動シャッターとしても良い。
【００４０】
実施の形態１．
図１０は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。なお、図１０において図２に示した参考例１と同じ部分にはこれと同じ符号を付す。また、実施の形態１の冷蔵庫１の制御系統は図３に示した参考例１の構成から食品温度検出手段７を省略した構成であり、その他は参考例１と同様である。以下、実施の形態１が参考例１と異なる部分を中心に説明する。
【００４１】
図１０に示すように、切替室２００の側面下側に吹き出し口３が設けられ、この吹き出し口３からトレイ５の下側の切替室２００の床面に沿って冷気が切替室２００に流入する。また、切替室２００の上方には切替室２００よりも温度が高い設定の部屋である冷蔵室１００が配置され、切替室２００の下方には、切替室２００よりも温度が低い設定の部屋である冷凍室４００が配置されている。このような構成により、切替室２００内の温度分布は、床面温度が空気温度よりも低くなっている。
【００４２】
図１１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の通常運転中の切替室の温度の経時変化の一例を示す図である。図１１において濃い線が食品温度、薄い線が庫内温度を示している。
冷蔵庫１では、通常運転中は切替室２００内を現在の設定温度に維持する制御が行われており、扉の開閉や霜取り動作などにより温度変化が生じると、現在の設定温度に戻そうとする制御が行われる。例えば食品や食材の投入等によって庫内温度の上昇を検知した場合、制御装置１０は、圧縮機１１をＯＮしてダンパー１２を開き、逆に冷やしすぎた場合には、圧縮機１１をＯＦＦし、ダンパー１２を閉じる等の制御を行う。制御装置１０は、具体的な制御として、切替室２００の現在の設定温度を中心として所定の温度変動幅を持ち、温度変動幅の上限温度を上回った場合に圧縮機１１をＯＮし、温度変動幅の下限温度を下回った場合に圧縮機１１をＯＦＦする制御を行っている。このような制御により、切替室内の温度は図１１に示すような温度変動が生じている。
【００４３】
図１２は、庫内の温度変動速度と食品の水分喪失量（３週間目での水分喪失量）との関係を示したものである。これにより、温度変動速度が速いほど水分喪失量は多くなることが分かる。温度変動速度が遅ければ（ここでは０．１Ｋ/分以下）、３週間後の水分喪失量を３[ｇ/１００ｇ食品]以下に抑えることができ、水分量を維持した保存ができることがわかる。
【００４４】
ここで、制御装置１０は、温度変動幅を大きく設定している場合（例えば、２Ｋ）において、庫内温度を上限温度から設定温度に戻そうとする際に冷却能力を仮に最大限にして庫内を急激に冷却すると、上述した原理から食品の乾燥が進むおそれがある。このため、本実施の形態１では、庫内温度を下げる際の温度変動速度を０．１Ｋ/分以下とし、ゆっくりとしたスピードで庫内温度を下げていくようにする。そして、食品温度と庫内温度との温度差をできるだけ小さく保つようにしながら庫内温度を設定温度に到達するようにすることで、食品の乾燥抑制を図る。
【００４５】
図１３は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御フローチャートである。
まず、制御装置１０は、冷却手段１４を駆動し、切替室２００の現在の設定温度に応じて予め設定された通常の冷却能力である冷却速度Ｖで運転し（Ｓ３０１）、同時に、時間の積算を開始する（Ｓ３０２）。
【００４６】
庫内温度検出手段６により庫内温度Ｔ１を検出し（Ｓ３０３）、所定時間Δｔ（例えば５分）経過後（Ｓ３０４）、再び庫内温度Ｔ１を検出し（Ｓ３０５）、温度変動速度ΔＴ/Δｔを算出する（Ｓ３０６）。温度変動速度が０．１Ｋ/分以上の場合（Ｓ３０７）、冷却能力を弱めるように冷却手段１４を制御し、冷却速度Ｖ１（＜Ｖ）で運転を行う（Ｓ３０８）。冷却能力を弱める際には、ダンパー１２を閉じるか、又はダンパー１２が閉じている時間を長くして、切替室２００内への冷気流入を抑えればよい。またダンパー１２を制御する他、圧縮機１１又はファン１３への印加電圧を抑えて圧縮機１１の回転数やファン１３の回転数を少なくしてもよい。温度変動速度が０．１Ｋ/分未満のときは、ステップＳ３０１に戻って冷却速度Ｖでの運転を継続する。
【００４７】
ここで、冷却能力を決定する際には、予め設定された制御テーブルに従って決定するようにしてもよい。制御テーブルには、庫内温度と、その庫内温度が検出されたときの冷却能力（具体的には、例えば圧縮機１１やファン１３への印加電圧、ダンパー１２の開閉等）とを対応付けて登録しておく。なお、制御テーブルに登録する冷却能力は温度変動速度が０．１Ｋ/分となるように予測して設定されたものとする。
【００４８】
以上説明したように本実施の形態１によれば、温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段１４を制御するようにしたので、温度変動幅が大きく設定されている場合であっても、ゆっくりとした庫内温度の変化に食品の温度を追随させることができる。このとき、庫内温度と食品温度との温度差が小さくなるため、庫内温度の飽和水蒸気圧と食品温度の飽和水蒸気圧の差分ΔＰも小さくなり、食品の乾燥を抑制することができる。
【００４９】
ところで、実施の形態１の冷蔵庫１は、図１０に示した構造により、切替室２００内の温度分布が、次の図１４に示すように空気温度よりもトレイ５の床面温度の方が低くなっている。
【００５０】
図１４は、本発明の実施の形態１に係る切替室の庫内温度（空気温度）とトレイ床面温度との比較例を示す図である。
図１４に示すように庫内の空気温度よりも床面温度の方が低い温度分布により、飽和水蒸気圧差による水分移動は、食品から飽和水蒸気圧の低いトレイ５の床面へ、下方へ向かって起きる。食品は袋や容器に入れられた状態でトレイ５に載せられており、食品の下方は、食品と包装との隙間しか空間がないため、すぐに飽和に達し、それ以上水分移動しない。このため、図１４に示す温度分布の切替室２００の場合、水分喪失量を抑制することができる。
【００５１】
また、トレイ５の床面からの直接冷却と、吹き出し口３から流入する冷気による間接冷却が行われるため、庫内温度の温度変動速度を０．１Ｋ/分以下とし、ゆっくりとした冷却を行っても、食品を効率的に冷却することができる。このため、食品の温度が庫内温度よりも高い状態の時間を短くでき、水分喪失抑制に効果的である。
【００５２】
なお、実施の形態１では、図１０に示したように吹き出し口３が１箇所の例を示したが、複数箇所設けても良く、この場合、複数の吹き出し口のそれぞれに対応してダンパーを設け、各ダンパーを制御するなどして温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるようにすればよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ 操作パネル、２ ドア、３ 吹き出し口、３ａ 吹き出し口、３ｂ 吹き出し口、４ 戻り口、５ トレイ、６ 庫内温度検出手段、７ 食品温度検出手段、１０ 制御装置、１０ａ 算出部、１０ｂ 制御部、１１ 圧縮機、１２ ダンパー、１２ａ ダンパー、１２ｂ ダンパー、１３ ファン、１４ 冷却手段、１００ 冷蔵室、２００ 切替室、３００ 製氷室、４００ 冷凍室、５００ 野菜室。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、保存中の食品の乾燥を抑制することができる冷蔵庫に関わる。
【背景技術】
【０００２】
食品を冷却、保存する際には、水分の蒸発や氷の昇華により、食品の水分が減ることで、食品の乾燥が起こる。乾燥により食品の重量が減るだけでなく、空気中の酸素が働き酸化作用を受けることから、品質の劣化が促進される。このような乾燥は、保存中の庫内の温度変動が大きくなると多くなることが知られている。このため、従来は庫内の温度変動、温度ムラをできるだけ小さくすることで乾燥の抑制を行っていた。
【０００３】
そこで、冷凍サイクルにおける冷媒を通す流路を切り替える切替手段を設け、冷却能力を制御することで、冷却時の吐出冷気と冷蔵庫が設置される環境の室温との温度差を小さくし、庫内の温度ムラ、温度変動を抑え、乾燥を防止する技術があった（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２８３６２６号公報（第４頁）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１のような構成である間冷式冷却では、ファンで冷気を庫内に送り庫内を冷却するため、温度変動をある程度まで抑制することはできても限度があり、完全になくすことは困難である。このため、保存中の食品は、乾燥により品質が低下する問題があることが実情である。
【０００６】
本発明は、上記に示すような問題を解決するためになされたものであり、間冷式冷却を行いながらも、冷蔵庫内に保存する食品の乾燥を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る冷蔵庫は、食品を保存する貯蔵室と、貯蔵室内の空気温度を検出する貯蔵室温度検出手段と、貯蔵室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段と、貯蔵室温度検出手段にて検出された空気温度に基づいて冷却手段を制御し、貯蔵室内を設定温度に維持する通常運転を行う制御手段とを備え、貯蔵室の床面の温度が貯蔵室の他の部分の空気温度よりも低くなる構成とし、制御手段は、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段の冷却能力を制御するものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段の冷却能力を制御するようにしたので、食品の乾燥を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】参考例１における冷蔵庫の正面図である。
【図２】参考例１における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。
【図３】参考例１における冷蔵庫の制御系統概略図である。
【図４】飽和水蒸気圧の差分の積算値ΣΔＰと食品の水分喪失量との関係を示す図である。
【図５】７日間保存の牛肉における水分喪失量とメトミオグロビンの変化量との関係を示す図である。
【図６】参考例１における冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図７】参考例２における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。
【図８】参考例２における冷蔵庫の制御系統概略図である。
【図９】参考例２における冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図１０】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。
【図１１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の切替室の温度の経時変化の例を示す図である。
【図１２】庫内の温度変動速度と食品の水分喪失量（３週間目での水分喪失量）との関係を示したものである。
【図１３】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御フローチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態１に係る切替室の庫内温度（空気温度）とトレイ床面温度との比較例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
参考例１．
図１は、参考例１における冷蔵庫の正面図である。
冷蔵庫１は、冷蔵室１００と、切替室２００と、製氷室３００と、冷凍室４００と、野菜室５００等を備えている。冷蔵室１００は、最上部に開閉ドアを備えて配置されている。切替室２００は、冷蔵室１００の下方に配置され、冷凍温度帯（−１８℃）から冷蔵（３℃）、チルド（０℃）、ソフト冷凍（−７℃）などの各温度帯に切り替え可能な部屋であり、引き出しドア２（図２参照）により開閉される。製氷室３００は、切替室２００と並列に配置され、引き出しドアにより開閉される。冷凍室４００は、製氷室３００の下方に配置され、引き出しドアにより開閉される。野菜室５００は、最下部に配置され、引き出しドアにより開閉される。また、冷蔵室１００の正面の扉表面には、各室の温度や設定を調節する操作スイッチと、各室の温度などを表示する液晶表示部などから構成される操作パネル１ａが設けられている。切替室２００は、操作パネル１ａによって、冷蔵（約３℃）、チルド（約０℃）、ソフト冷凍（約−５、−７、−９℃）、冷凍（約−１７℃）など、６通りの温度帯に切替可能となっている。
【００１１】
なお、図１には図示されていないが、冷蔵庫１には冷媒を圧縮する圧縮機、冷媒を絞るキャピラリーチューブ、ガス状態の冷媒の熱を庫外に放熱して凝縮させる凝縮器、液状態の冷媒を気化させ得られる冷熱で庫内空気を冷却する冷却器（蒸発器）等を有する冷凍サイクルを備えている。また、冷蔵庫１には更に、この冷却器を通過し各室へ冷気を運ぶ通気ダクト、送風機及び各室への冷気供給量を調節するダンパー等の冷気循環装置を備えている。
【００１２】
図２は、参考例１における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。なお、図２の左側が冷蔵庫１の正面、右側が背面であり、切替室２００の正面には引き出しドア２が設けられ、切替室２００の背面には、吹き出し口３と戻り口４とが開口されている。切替室２００の背面側には、図示省略しているが冷気を運ぶ通気ダクトや冷却器に連通する風路が設けられており、冷気が吹き出し口３から切替室２００内に流入し、切替室２００内を冷却した後、戻り口４から冷却器へと戻るように構成されている。更に、切替室２００内には食品を置くことができるトレイ５が設けられている。また、切替室２００内には、庫内の空気温度（以下、庫内温度という）を検出する、例えばサーミスタで構成された庫内温度検出手段６が配置されている。更に、冷気の影響を受けにくい切替室２００の天井面付近には、切替室２００内に収納した食品の表面温度を検出する、例えば赤外線センサにより構成された食品温度検出手段７が配置されている。
【００１３】
図３は、参考例１における冷蔵庫の制御系統概略図である。
冷蔵庫１は、マイクロコンピュータで構成された制御手段としての制御装置１０を備えている。制御装置１０は、ＣＰＵと、各種データを記憶するＲＡＭと、運転制御を行うためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（何れも図示せず）とを備えており、ＲＯＭ内のプログラムに従って冷蔵庫１全体を制御する。
【００１４】
制御装置１０には、貯蔵室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段（圧縮機１１、ダンパー１２及びファン１３等）１４が接続されている。ダンパー１２は、冷蔵庫１の背面側の風路内に風路を開閉可能に設けられ、ダンパー１２の開閉により各部屋１００〜５００の温度調節が行われる。また、ファン１３は、冷却器により冷却された冷気を各部屋１００〜５００に送風する。制御装置１０は、各部屋１００〜５００のそれぞれに設けられた各温度検出手段（庫内温度検出手段６を含む）から温度情報を取得し、冷却手段１４を制御して、各部屋を、それぞれ部屋対応の温度範囲に維持する運転（通常運転）を行っている。すなわち、制御装置１０が圧縮機１１のＯＮ・ＯＦＦの制御、ダンパー１２の開閉制御、ファン１３のＯＮ・ＯＦＦ制御や回転数制御を行っている。例えば食品や食材の投入等によって庫内温度の上昇を検知した場合、制御装置１０は、圧縮機１１をＯＮしてダンパー１２を開き、逆に冷やしすぎた場合には、圧縮機１１をＯＦＦしてダンパー１２を閉じる等の制御を行っている。また、制御装置１０は、冷却器に付いた霜を溶かす霜取り動作や製氷、照明などの制御も行っている。
【００１５】
制御装置１０には、庫内温度検出手段６及び食品温度検出手段７が接続されており、それぞれの検出温度が制御装置１０に入力される。制御装置１０は、温度−飽和水蒸気圧力の関数を保持しており、庫内温度検出手段６により検出された庫内温度に基づいて庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１を算出すると共に、食品温度検出手段７により検出された食品温度に基づいて食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２を算出する算出部１０ａを備えている。算出部１０ａは更に、Ｐ１とＰ２との差分ΔＰ（＝Ｐ２−Ｐ１）を求め、その差分ΔＰを積算する。制御装置１０は、算出部１０ａで算出された一日当たりの差分ΔＰの積算値が予め設定された一日あたりの許容積算値を超えないように冷却手段１４を制御する制御部１０ｂを備えている。制御部１０ｂは、具体的には、単位時間内の差分ΔＰの積算値に対して予め閾値を設け、単位時間の積算値が閾値を超えた場合、冷却手段１４の冷却能力を弱める制御を行う。
【００１６】
次に、保存中の食品が乾燥する仕組みについて述べる。食品は、通常、袋や容器、ラップなどに包装された状態で保存される。保存中の食品と、庫内温度とが同じ温度であるときは水分の移動は起きない。しかし、扉の開閉や霜取り動作などにより庫内温度が上昇すると、包装内の食品に接している空気温度と食品の温度も上昇する。庫内温度が元の温度へと下降すると、食品も冷却されて食品温度が下降するが、食品は空気より熱容量が大きいため、空気温度より遅れて下降する。このため、食品温度の方が空気温度よりも高い状態となる。このとき、食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２の方が、空気温度の飽和水蒸気圧Ｐ１よりも高い。水は飽和水蒸気圧の高いほうから低い方へと移動するため、食品中の水分が空気中へと移動し、食品の乾燥が起きる。単位時間（ここでは１時間）に食品から喪失する水分量Ｗ[kg/h]は、次式によって表されることが知られている。
【００１７】
Ｗ＝βＦ（Ｐ２−Ｐ１）
β：食品の表面の形状によって決まる蒸散率 [kg/m2h(mmHg)]
Ｆ：食品の表面積 [m2]
Ｐ１：食品に接している空気の飽和水蒸気圧 [mmHg]
Ｐ２：食品の表面の飽和水蒸気圧 [mmHg]
β、Ｆは、一定と考えられるため、水分喪失量Ｗは、Ｐ２−Ｐ１＝ΔＰで決まる。食品に接している空気温度は、庫内の空気温度とほぼ同じとみなせるので、水分喪失量Ｗは庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２との差分ΔＰで算出することができる。
【００１８】
図４は、庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２との差分ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１の積算値ΣΔＰと、食品の水分喪失量との関係を示したものである。積算値ΣΔＰが多いほど、水分喪失量も多くなることがわかる。すなわち、食品の乾燥には、庫内温度の温度変動の幅ではなく、食品温度と庫内温度の飽和水蒸気圧の差が関与しているため、差分の積算値ΣΔＰに基づいて温度制御を行うことで、食品の水分喪失量を抑制し、乾燥を防ぐことができる。従って、本例では、食品の温度が庫内温度よりも高く、庫内温度の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度の飽和水蒸気圧Ｐ２の差分ΔＰの単位時間内における積算値が予め設定した閾値以上となった場合、冷却能力を下げるように冷却手段１４を制御し、一日の合計の積算値が予め設定された許容積算値を超えないように制御する。
【００１９】
次に、許容積算値の決定方法について説明する。
水分喪失量が多くなると、食品の重量が減るだけでなく、食品のみずみずしさが失われ、食感が低下し、酸化作用が食品の深部まで及ぶことから、品質の劣化が促進される。以下、肉の例で説明する。
【００２０】
肉の変色は、肉中の色素たんぱくであるミオグロビンが酸素と結びついてメトミオグロビンに変わる酸化反応であり、一般に消費者にも認識されている品質評価の一つである。図５は、７日間保存の牛肉における水分喪失量とメトミオグロビンの変化量との関係を示したものである。水分喪失量が大きくなると、酸化反応が進み、メトミオグロビンの変化量は多くなる。酸化が進み変色が著しくなると、ユーザーの消費意欲は低下する。
【００２１】
次の表１は、一日あたりの積算値が異なる保存環境で、７日間保存した牛肉について、水分喪失量、色の変化、食味を評価し、それぞれ可食か否かを示した実験結果である。
【００２２】
【表１】
【００２３】
色評価から、水分喪失量が３[ｇ/１００ｇ食品]以下であれば、変色は感知されない程度に小さく、ユーザーの消費意欲に影響しない範囲の品質となることがわかった。また食味評価では、水分喪失量５[ｇ/１００ｇ食品]で食感の劣化を感じる被験者があり、水分喪失量１０[ｇ/１００ｇ食品]では、乾燥による食感の劣化を顕著に感じることがわかった。以上より、水分喪失量が３[ｇ/１００ｇ食品]以下となる保存環境、すなわち一日あたりの積算値ΣΔＰが１５０ｍｍＨｇ/日以下であれば、食品の品質を維持した保存が可能になる。よって、一日の許容積算値を１５０ｍｍＨｇ/日に設定する。
【００２４】
図６は、上記のように構成した冷蔵庫の制御フローチャートである。なお、以下では、上記実験結果を踏まえ、一日の許容積算値を１５０ｍｍＨｇ/日に設定したものとして説明する。
まず、制御装置１０は、冷却手段１４を駆動し、切替室２００の現在の設定温度に応じて予め設定された通常の冷却能力である冷却速度Ｖで運転し（Ｓ１０１）、同時に、時間の積算を開始する（Ｓ１０２）。
【００２５】
庫内温度検出手段６により庫内温度Ｔ１を、食品温度検出手段７により食品温度Ｔ２を検出し（Ｓ１０３）、制御装置１０は、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いとき（Ｓ１０４）、庫内温度Ｔ１の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度Ｔ２の飽和水蒸気圧Ｐ２とを算出する（Ｓ１０５）。次に、飽和水蒸気圧の差分ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１を算出し（Ｓ１０６）、ΣΔＰに積算する（Ｓ１０７）。
【００２６】
制御装置１０は、積算時間ｔが単位時間（ここでは、例えば１時間）に達するまでの間、ステップＳ１０３〜Ｓ１０７の処理を繰り返し、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いときの飽和水蒸気圧の差分ΔＰを積算する。そして、積算時間ｔが単位時間（例えば１時間）に達すると（Ｓ１０８）、積算値ΣΔＰが予め設定された閾値以上であるか否かを判断し（Ｓ１０９）、積算値ΣΔＰが閾値以上の場合、冷却能力を弱めるように冷却手段１４を制御し、冷却速度Ｖ１（＜Ｖ）で運転を行う（Ｓ１１０）。ここで、冷却能力を弱める際には、例えばダンパー１２を閉じるか、又は、ダンパー１２が閉じている時間を長くして冷気流入を抑えればよい。またダンパー１２を制御する他に、圧縮機１１の回転数やファン１３の回転数を少なくしてもよい。食品の投入は、食品温度検出手段７による検出温度の変化や引き出しドア２の開閉によって検知したり、操作パネル１ａの開閉ボタンを押すなどのユーザーの操作により検知してもよい。なお、上述したように、１日の許容積算値ΣΔＰが１５０ｍｍＨｇ/日を超えないことを目標としているため、ここでの閾値は、一日の許容積算値（＝１５０）を２４時間で除算した値（１５０/２４＝６．２）に設定する。
【００２７】
一方、ステップＳ１０９の判断において積算値ΣΔＰが閾値未満の場合は、積算値ΣΔＰをゼロリセットした後、ステップＳ１０１に戻り、通常の冷却速度Ｖでの運転を継続する。
【００２８】
以上説明したように本参考例１では、食品の乾燥には、食品温度と庫内温度の飽和水蒸気圧の差が関与することに鑑み、庫内温度と食品温度のそれぞれから算出した各飽和水蒸気圧の差分を積算し、一日当たりの差分ΔＰの積算値が予め設定された一日あたりの許容積算値を超えないように冷却手段１４を制御するようにしたので、食品の乾燥を防止することが可能となる。また、許容積算値を実験により求めた１５０ｍｍＨｇ/日に設定したので、食品の品質を維持した保存が可能となる。
【００２９】
ところで、飽和水蒸気圧は、温度の指数関数として表すことができ、同じ温度差であっても、温度帯が高い方が飽和水蒸気圧の差は大きくなる。切替室２００は設定温度が可変であり、高い温度帯（冷蔵（３℃）、チルド（０℃）、ソフト冷凍（−７℃））に切り替えた場合、低い温度帯（冷凍（−１８℃））の場合に比べて、同じ温度差であっても飽和水蒸気圧の差は大きくなり、乾燥が進むことが考えられる。すなわち、例えば冷蔵（３℃）において食品温度が３℃、庫内温度が２℃で温度差が１℃の場合と、冷凍（−１８℃）において食品温度が−１７℃、庫内温度が−１８℃で温度差が同様に１℃の場合とを比較すると、温度帯が高い冷蔵の場合の方が飽和水蒸気圧の差は大きくなり、乾燥が進む。
【００３０】
このため、設定温度を可変に設定できる切替室２００に対し、本参考例１では、単に食品温度と庫内温度との温度差に基づいて冷却手段１４を制御するのではなく、食品温度と庫内温度のそれぞれから求めた飽和水蒸気圧の差に基づいて冷却手段１４を制御するようにしている。これにより、切替室２００がどの温度帯に設定されても、同じ指標を用いた制御が可能となり、制御装置１０を簡単にすることができる。
【００３１】
また、切替室２００をソフト冷凍に切り替えた場合、−５℃から−９℃での保存が可能となり、食品の乾燥を防止できる上、その食品を冷凍状態でも力を入れずに切断できるため、そのまま調理することができ、利便性が向上する。
【００３２】
参考例２．
参考例２は、参考例１と制御方法の本質は同様であるが、参考例１と切替室２００部分の構造が多少異なり、また、冷却手段１４の制御を更に具体的に説明するものである。
【００３３】
図７は、参考例２における冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。図７において参考例１の図２と同一部分には同一符号を付す。
図７の左側が冷蔵庫１の正面、右側が背面であり、切替室２００の正面には引き出しドア２が設けられ、切替室２００の背面に吹き出し口３ａが設けられている。また、切替室２００の天井側にも吹き出し口３ｂが設けられており、複数の吹き出し口を有する構成となっている。吹き出し口３ａ、３ｂには、それぞれ専用ダンパー１２ａ、１２ｂが設けられ、ダンパー１２ａ、１２ｂを制御することで、吹き出し口３ａ、３ｂを開閉可能となっている。吹き出し口を複数設け、それぞれを開閉可能とすることで、切替室２００に流入する冷気量を調整することが可能となっている。
【００３４】
図８は、参考例２における冷蔵庫の制御系統概略図である。図８において参考例１の図３と同一部分には同一符号を付す。
参考例２の冷蔵庫１は、参考例１の冷却手段１４のダンパー１２を、吹き出し口３ａ、３ｂの個数に合わせてダンパー１２ａ及びダンパー１２ｂとしたもので、その他の構成は参考例１と同様である。
【００３５】
図９は、上記のように構成した参考例２における冷蔵庫の制御フローチャートである。なお、以下では、上記参考例１で説明した実験結果を踏まえ、一日の積算値が１５０ｍｍＨｇ/日を超えないように冷却手段１４を制御する場合について説明する。なお、切替室２００は通常、全ての吹き出し口３ａ、３ｂが開いた状態である。
まず、制御装置１０は、冷却手段１４を駆動し、切替室２００の現在の設定温度に応じて予め設定された通常の冷却能力である冷却速度Ｖで運転し（Ｓ２０１）、同時に、時間の積算を開始する（Ｓ２０２）。
【００３６】
庫内温度検出手段６により庫内温度Ｔ１を、食品温度検出手段７により食品温度Ｔ２を検出し（Ｓ２０３）、制御装置１０は、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いとき（Ｓ２０４）、庫内温度Ｔ１の飽和水蒸気圧Ｐ１と食品温度Ｔ２の飽和水蒸気圧Ｐ２とを算出する（Ｓ２０５）。次に、飽和水蒸気圧の差分ΔＰ＝Ｐ２−Ｐ１を算出し（Ｓ２０６）、ΣΔＰに積算する（Ｓ２０７）。
【００３７】
制御装置１０は、積算時間ｔが単位時間（ここでは、例えば１時間）に達するまでの間、ステップＳ２０３〜Ｓ２０７の処理を繰り返し、食品温度Ｔ２が庫内温度Ｔ１よりも高いときの飽和水蒸気圧の差分ΔＰを積算する。そして、積算時間ｔが単位時間（例えば１時間）に達すると（Ｓ２０８）、積算値ΣΔＰが予め設定された閾値以上であるか否かを判断する（Ｓ２０９）。積算値ΣΔＰが閾値以上の場合は、吹き出し口３ａが開いているかどうかをチェックし（Ｓ２１０）、吹き出し口３ａが開いている場合、ダンパー１２ａを閉じて吹き出し口３ａを閉じ、切替室２００への冷気流入を抑える。これにより、冷却速度を弱めることができる。また、吹き出し口３ａが閉じている場合は、冷却手段１４を制御して冷却能力を弱め、冷却速度Ｖ１（＜Ｖ）で運転を行う（Ｓ２１２）。ここで、吹き出し口３ａが開いている場合も閉じている場合も、結局のところ冷却速度を低下させる制御を行っているが、吹き出し口３ａの開閉に応じて制御を分けたのは以下の理由による。すなわち、吹き出し口３ａが開いている場合は、圧縮機１１などの冷却手段１４を調整せずに、単に吹き出し口３ａを閉じることで簡単に冷却速度を低下させることができるため、吹き出し口３ａを閉じる制御を行っている。一方、吹き出し口３ａが既に閉じている場合は、圧縮機１１又はファン１３への印加電圧を抑え、圧縮機１１の回転数やファン１３の回転数を少なくするなどして冷却速度Ｖ１で運転する制御を行うようにしている。
【００３８】
ステップＳ２０９の判断において積算値ΣΔＰが閾値未満の場合は、積算値ΣΔＰをゼロリセットした後、ステップＳ２０１に戻り、通常の冷却速度Ｖでの運転を継続する。
【００３９】
以上説明したように、参考例２によれば、参考例１と同様の作用効果を得ることができる。また、参考例２では、開口している（開いている）吹き出し口の数を可変にすることにより、容易に冷却能力を変化させることができる。なお、本参考例２では、開口している吹き出し口の数を変更させる手段としてダンパーを用いた例を示したが、ダンパーに限られたものではなく、例えば電動シャッターとしても良い。
【００４０】
実施の形態１．
図１０は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の切替室部分の側断面図である。なお、図１０において図２に示した参考例１と同じ部分にはこれと同じ符号を付す。また、実施の形態１の冷蔵庫１の制御系統は図３に示した参考例１の構成から食品温度検出手段７を省略した構成であり、その他は参考例１と同様である。以下、実施の形態１が参考例１と異なる部分を中心に説明する。
【００４１】
図１０に示すように、切替室２００の側面下側に吹き出し口３が設けられ、この吹き出し口３からトレイ５の下側の切替室２００の床面に沿って冷気が切替室２００に流入する。また、切替室２００の上方には切替室２００よりも温度が高い設定の部屋である冷蔵室１００が配置され、切替室２００の下方には、切替室２００よりも温度が低い設定の部屋である冷凍室４００が配置されている。このような構成により、切替室２００内の温度分布は、床面温度が空気温度よりも低くなっている。
【００４２】
図１１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の通常運転中の切替室の温度の経時変化の一例を示す図である。図１１において濃い線が食品温度、薄い線が庫内温度を示している。
冷蔵庫１では、通常運転中は切替室２００内を現在の設定温度に維持する制御が行われており、扉の開閉や霜取り動作などにより温度変化が生じると、現在の設定温度に戻そうとする制御が行われる。例えば食品や食材の投入等によって庫内温度の上昇を検知した場合、制御装置１０は、圧縮機１１をＯＮしてダンパー１２を開き、逆に冷やしすぎた場合には、圧縮機１１をＯＦＦし、ダンパー１２を閉じる等の制御を行う。制御装置１０は、具体的な制御として、切替室２００の現在の設定温度を中心として所定の温度変動幅を持ち、温度変動幅の上限温度を上回った場合に圧縮機１１をＯＮし、温度変動幅の下限温度を下回った場合に圧縮機１１をＯＦＦする制御を行っている。このような制御により、切替室内の温度は図１１に示すような温度変動が生じている。
【００４３】
図１２は、庫内の温度変動速度と食品の水分喪失量（３週間目での水分喪失量）との関係を示したものである。これにより、温度変動速度が速いほど水分喪失量は多くなることが分かる。温度変動速度が遅ければ（ここでは０．１Ｋ/分以下）、３週間後の水分喪失量を３[ｇ/１００ｇ食品]以下に抑えることができ、水分量を維持した保存ができることがわかる。
【００４４】
ここで、制御装置１０は、温度変動幅を大きく設定している場合（例えば、２Ｋ）において、庫内温度を上限温度から設定温度に戻そうとする際に冷却能力を仮に最大限にして庫内を急激に冷却すると、上述した原理から食品の乾燥が進むおそれがある。このため、本実施の形態１では、庫内温度を下げる際の温度変動速度を０．１Ｋ/分以下とし、ゆっくりとしたスピードで庫内温度を下げていくようにする。そして、食品温度と庫内温度との温度差をできるだけ小さく保つようにしながら庫内温度を設定温度に到達するようにすることで、食品の乾燥抑制を図る。
【００４５】
図１３は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御フローチャートである。
まず、制御装置１０は、冷却手段１４を駆動し、切替室２００の現在の設定温度に応じて予め設定された通常の冷却能力である冷却速度Ｖで運転し（Ｓ３０１）、同時に、時間の積算を開始する（Ｓ３０２）。
【００４６】
庫内温度検出手段６により庫内温度Ｔ１を検出し（Ｓ３０３）、所定時間Δｔ（例えば５分）経過後（Ｓ３０４）、再び庫内温度Ｔ１を検出し（Ｓ３０５）、温度変動速度ΔＴ/Δｔを算出する（Ｓ３０６）。温度変動速度が０．１Ｋ/分以上の場合（Ｓ３０７）、冷却能力を弱めるように冷却手段１４を制御し、冷却速度Ｖ１（＜Ｖ）で運転を行う（Ｓ３０８）。冷却能力を弱める際には、ダンパー１２を閉じるか、又はダンパー１２が閉じている時間を長くして、切替室２００内への冷気流入を抑えればよい。またダンパー１２を制御する他、圧縮機１１又はファン１３への印加電圧を抑えて圧縮機１１の回転数やファン１３の回転数を少なくしてもよい。温度変動速度が０．１Ｋ/分未満のときは、ステップＳ３０１に戻って冷却速度Ｖでの運転を継続する。
【００４７】
ここで、冷却能力を決定する際には、予め設定された制御テーブルに従って決定するようにしてもよい。制御テーブルには、庫内温度と、その庫内温度が検出されたときの冷却能力（具体的には、例えば圧縮機１１やファン１３への印加電圧、ダンパー１２の開閉等）とを対応付けて登録しておく。なお、制御テーブルに登録する冷却能力は温度変動速度が０．１Ｋ/分となるように予測して設定されたものとする。
【００４８】
以上説明したように本実施の形態１によれば、温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように冷却手段１４を制御するようにしたので、温度変動幅が大きく設定されている場合であっても、ゆっくりとした庫内温度の変化に食品の温度を追随させることができる。このとき、庫内温度と食品温度との温度差が小さくなるため、庫内温度の飽和水蒸気圧と食品温度の飽和水蒸気圧の差分ΔＰも小さくなり、食品の乾燥を抑制することができる。
【００４９】
ところで、実施の形態１の冷蔵庫１は、図１０に示した構造により、切替室２００内の温度分布が、次の図１４に示すように空気温度よりもトレイ５の床面温度の方が低くなっている。
【００５０】
図１４は、本発明の実施の形態１に係る切替室の庫内温度（空気温度）とトレイ床面温度との比較例を示す図である。
図１４に示すように庫内の空気温度よりも床面温度の方が低い温度分布により、飽和水蒸気圧差による水分移動は、食品から飽和水蒸気圧の低いトレイ５の床面へ、下方へ向かって起きる。食品は袋や容器に入れられた状態でトレイ５に載せられており、食品の下方は、食品と包装との隙間しか空間がないため、すぐに飽和に達し、それ以上水分移動しない。このため、図１４に示す温度分布の切替室２００の場合、水分喪失量を抑制することができる。
【００５１】
また、トレイ５の床面からの直接冷却と、吹き出し口３から流入する冷気による間接冷却が行われるため、庫内温度の温度変動速度を０．１Ｋ/分以下とし、ゆっくりとした冷却を行っても、食品を効率的に冷却することができる。このため、食品の温度が庫内温度よりも高い状態の時間を短くでき、水分喪失抑制に効果的である。
【００５２】
なお、実施の形態１では、図１０に示したように吹き出し口３が１箇所の例を示したが、複数箇所設けても良く、この場合、複数の吹き出し口のそれぞれに対応してダンパーを設け、各ダンパーを制御するなどして温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるようにすればよい。
【符号の説明】
【００５３】
１ａ 操作パネル、２ ドア、３ 吹き出し口、３ａ 吹き出し口、３ｂ 吹き出し口、４ 戻り口、５ トレイ、６ 庫内温度検出手段、７ 食品温度検出手段、１０ 制御装置、１０ａ 算出部、１０ｂ 制御部、１１ 圧縮機、１２ ダンパー、１２ａ ダンパー、１２ｂ ダンパー、１３ ファン、１４ 冷却手段、１００ 冷蔵室、２００ 切替室、３００ 製氷室、４００ 冷凍室、５００ 野菜室。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
食品を保存する貯蔵室と、
前記貯蔵室内の空気温度を検出する貯蔵室温度検出手段と、
前記貯蔵室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段と、
前記貯蔵室温度検出手段にて検出された空気温度に基づいて前記冷却手段を制御し、前記貯蔵室内を設定温度に維持する通常運転を行う制御手段とを備え、
前記貯蔵室の床面の温度が前記貯蔵室の他の部分の空気温度よりも低くなる構成とし、
前記制御手段は、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように前記冷却手段の冷却能力を制御することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記貯蔵室は設定温度が可変であることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記貯蔵室の設定温度が−５℃から−９℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記貯蔵室内に冷気を流入させるための吹き出し口を複数設け、吹き出し口はそれぞれ開閉可能であり、開口する吹き出し口の数を可変にして冷却能力を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷蔵庫。
【請求項１】
食品を保存する貯蔵室と、
前記貯蔵室内の空気温度を検出する貯蔵室温度検出手段と、
前記貯蔵室に投入された食品を冷却すると共に、冷却能力を制御可能な冷却手段と、
前記貯蔵室温度検出手段にて検出された空気温度に基づいて前記冷却手段を制御し、前記貯蔵室内を設定温度に維持する通常運転を行う制御手段とを備え、
前記貯蔵室の床面の温度が前記貯蔵室の他の部分の空気温度よりも低くなる構成とし、
前記制御手段は、通常運転中における温度変動速度が０．１Ｋ/分以下となるように前記冷却手段の冷却能力を制御することを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記貯蔵室は設定温度が可変であることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記貯蔵室の設定温度が−５℃から−９℃であることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷蔵庫。
【請求項４】
前記貯蔵室内に冷気を流入させるための吹き出し口を複数設け、吹き出し口はそれぞれ開閉可能であり、開口する吹き出し口の数を可変にして冷却能力を制御することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の冷蔵庫。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２０１２−６３１３１（Ｐ２０１２−６３１３１Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２４５８３９（Ｐ２０１１−２４５８３９）
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【分割の表示】特願２００９−１９０２２３（Ｐ２００９−１９０２２３）の分割
【原出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月９日（２０１１．１１．９）
【分割の表示】特願２００９−１９０２２３（Ｐ２００９−１９０２２３）の分割
【原出願日】平成２１年８月１９日（２００９．８．１９）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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