冷蔵庫
【課題】冷蔵庫内部の収納物の収納状態に応じた冷却が可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。
【解決手段】
収納室の内部に設置された光源２０ａ，２０ｂと、光源２０ａ，２０ｂから照射された照射光を検知する光センサ２１と、光センサ２１の検知結果に基づいて演算処理する演算制御部１とを備え、演算制御部１は、基準収納室照度と光センサ２１の検知照度とに基づいて収納物を収納した状態における基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部８１と、減衰率演算部８１の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部８２と、を備え、減衰率演算部８１は、基準収納室照度を前回までの演算結果とするものであり、冷蔵庫内部の前回までの収納物に対する収納量の相対変化（増減量）を推定することができるので、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。
【解決手段】
収納室の内部に設置された光源２０ａ，２０ｂと、光源２０ａ，２０ｂから照射された照射光を検知する光センサ２１と、光センサ２１の検知結果に基づいて演算処理する演算制御部１とを備え、演算制御部１は、基準収納室照度と光センサ２１の検知照度とに基づいて収納物を収納した状態における基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部８１と、減衰率演算部８１の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部８２と、を備え、減衰率演算部８１は、基準収納室照度を前回までの演算結果とするものであり、冷蔵庫内部の前回までの収納物に対する収納量の相対変化（増減量）を推定することができるので、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、庫内の収納物の収納状態を検知する手段を備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の家庭用冷蔵庫においては、ファンを用いて冷気を冷蔵庫内に循環させる間接冷却方式が一般的である。従来の冷蔵庫は、庫内温度の検知結果に応じて温度を調整制御することにより、庫内の温度を適温に保っている。
【０００３】
例えば、庫内温度を均一に保つ冷蔵庫として、可動式の冷気吐出装置を設けた冷蔵庫がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２６は、従来の冷蔵庫５００の冷蔵室１０１の内部構造を示す正面図である。
【０００５】
図２６に示すように、冷蔵庫５００において、冷蔵室１０１内に設けられた可動式の冷気吐出装置１０２は、左右に冷気を供給する。これにより、庫内温度の均一化を図っている。このような冷蔵庫５００は、庫内のサーミスタによって温度を推測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の冷蔵庫においては、収納された食品等の収納物の量や配置といった収納状態については、考慮されていなかった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、冷蔵庫内部の収納物の収納状態に応じた冷却、あるいは出力制御が可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、断熱壁と断熱扉によって区画され収納物を収納する収納室と、前記収納室の内部に設置された光源と、前記光源から照射された照射光を検知する光センサと、前記光センサの検知結果に基づいて演算処理する演算制御部とを有し、前記演算制御部は、基準収納室照度と前記光センサの検知照度とに基づいて前記収納物を収納した状態における前記基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部と、前記減衰率演算部の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部と、を備え、前記減衰率演算部は、前記基準収納室照度を前回までの演算結果とするものである。
【００１０】
これによって、冷蔵庫内部の前回までの収納物に対する収納量の相対変化（増減量）を推定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の冷蔵庫は、収納量の相対変化（増減量）を推定することができるので、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。
【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】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３Ａ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の図１における３Ａ−３Ａ断面図
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷蔵室の冷蔵室扉を開けたときの正面図
【図４】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納状態検知部である光センサの、照度と出力電流との特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納率と、光センサでの照度との関係を庫内壁面の反射率毎に示した特性図
【図６】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納率と光センサでの照度との関係を庫内収納棚の透過率毎に示した特性図
【図７Ａ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納状態を検知する動作の制御フローを示すフローチャート
【図７Ｂ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納状態を検知する動作の制御フローを示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の天面ＬＥＤを用いた収納状態を検知する動作についての説明図
【図９】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の天面ＬＥＤを用いて収納状態を検知する際の特性図
【図１０】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の側面下方ＬＥＤを用いて収納状態を検知する動作説明図
【図１１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の側面下方ＬＥＤを用いて収納状態を検知する際の特性図
【図１２】本発明の実施の形態１の冷蔵庫における、図９および図１１に示した特性の値を平均した特性図
【図１３】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の収納例を示す説明図
【図１４】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の収納物による誤差発生の例を示す説明図
【図１５】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫におけるメイン光センサ近傍の収納状態検知を示す特性図
【図１６】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の反射物の収納例を示す説明図
【図１７】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の反射物による誤差発生例を示す説明図
【図１８Ａ】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における光の波長と反射率との関係を示す特性図
【図１８Ｂ】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における光の波長と反射率との関係を示す特性図
【図１８Ｃ】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における光の波長と反射率との関係を示す特性図
【図１９】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の反射物検知特性図
【図２０】本発明の実施の形態１における補正計算後の収納状態検知特性図
【図２１】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の側方から見た断面図
【図２２】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の冷蔵室の奥に収納物を収納した状態を示す説明図
【図２３Ａ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサ配置例を示す上方から見た断面図
【図２３Ｂ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサ配置例を示す上方から見た断面図
【図２４Ａ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサの配置例を示す側方から見た断面図
【図２４Ｂ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサの配置例を示す側方から見た断面図
【図２５】本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫における風路内への光センサの配置例を示す上方から見た断面図
【図２６】従来の冷蔵庫の冷蔵室の内部構造を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、断熱壁と断熱扉によって区画され収納物を収納する収納室と、前記収納室の内部に設置された光源と、前記光源から照射された照射光を検知する光センサと、前記光センサの検知結果に基づいて演算処理する演算制御部とを有し、前記演算制御部は、基準収納室照度と前記光センサの検知照度とに基づいて前記収納物を収納した状態における前記基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部と、前記減衰率演算部の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部と、を備え、前記減衰率演算部は、前記基準収納室照度を前回までの演算結果とするものであり、冷蔵庫内部の前回までの収納物に対する収納量の相対変化（増減量）を推定することができるので、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記収納量推定部は前記光センサでの照射光に基づく出力値により推定するものであり、前回までの出力値との比率、すなわち照度減衰率を用いることで、演算制御部での制御を容易に行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記断熱扉の開閉を検知する扉開閉検知部を備え、前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値に基づき前記収納室内の収納量の増減を推定するものであり、扉開閉検知部をトリガーとすることで、扉開閉前後の収納量の相対変化を確実に推定することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値の変化量が所定値より小さい場合、前記収納室内の収納量は変わらないと推定するものであり、誤差要因を吸収することができるとともに、収納量増減の少量の変化に対しては前回までの運転状態を継続させることができ、省エネ運転等の継続による冷蔵庫の省エネ性能を高めることができる。
【００１７】
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この発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を図１から図２０までの図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫１００の正面図である。図２は、同冷蔵庫１００の制御ブロック図である。図３Ａは、同冷蔵庫１００の図１における３Ａ−３Ａ断面図である。図３Ｂは、同冷蔵庫１００の冷蔵室１２の冷蔵室扉１２ａを開けたときの正面図である。
【００２０】
図１、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、冷蔵庫１００は、冷蔵庫本体１１を備えて
いる。冷蔵庫本体１１は断熱箱体であり、主に鋼板を用いた外箱と、ＡＢＳ等の樹脂で成形された内箱と、外箱と内箱との間に注入した断熱材とで構成されている。
【００２１】
図１に示したように、冷蔵庫本体１１は、断熱壁および断熱扉によって複数の収納室に区画されている。具体的には、冷蔵庫本体１１の最上部には、冷蔵室１２が配置されている。また、冷蔵室１２の下部には、製氷室１３および切換室１４が横並びに設けられている。製氷室１３および切換室１４の下部には、冷凍室１５が設けられている。冷蔵庫本体１１の最下部であって、冷凍室１５の下部には、野菜室１６が配置されている。
【００２２】
各収納室の前面には、外気と区画するための断熱扉が、冷蔵庫本体１１の前面開口部にそれぞれ構成されている。冷蔵室扉１２ａは、冷蔵室１２の断熱扉である。冷蔵室扉１２ａの中央部付近には、各収納室の庫内温度設定、製氷および急速冷却等の設定を行うことができ、かつ、収納状態の検知結果や冷蔵庫１００の運転状況等を表示するための表示部１７が配置されている。
【００２３】
図２に示したように、冷蔵庫１００は、冷蔵室１２の内部に設置された光源である庫内照明２０と、光源から照射された照射光を検知する光センサ２１と、光センサ２１の検知結果に基づいて演算処理する演算制御部１とを備えている。冷蔵庫１００は、さらに、青色ＬＥＤ２２ａ，２２ｂを備えている。
【００２４】
演算制御部１は、冷蔵室１２内に収納物がない状態における基準収納室照度と光センサ２１の検知照度とに基づいて、収納物を収納した状態における基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部８１と、減衰率演算部８１の演算結果に基づいて収納物の収納量を推定する収納状態推定部８２と、を有している。
【００２５】
冷蔵庫１００は、さらに、冷蔵室扉１２ａの開閉を検知する扉開閉検知部である扉開閉検知センサ３を備えている。
【００２６】
庫内照明２０は、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈを有している。
【００２７】
演算制御部１は、さらに、メモリ２およびタイマ４を有している。
【００２８】
光センサ２１は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃおよびサブ光センサ２１ｂを有している。
【００２９】
冷蔵庫１００は、冷却システム３５を備えている。冷却システム３５は、コンプレッサ３０、冷却ファン３１および風量調節ダンパー３２を有している。
【００３０】
図３Ａおよび図３Ｂに示したように、冷蔵室１２内には、収納物である食品を整理して収納できるように複数の庫内収納棚１８が設けられている。また、冷蔵室扉１２ａの庫内側の面には、扉収納棚１９が設けられている。庫内収納棚１８および扉収納棚１９は、ガラスまたは透明な樹脂等の、光の透過率が高い材質で構成されている。
【００３１】
庫内収納棚１８および扉収納棚１９の表面は、一定の透過率を保ちながら、光が拡散するように加工が行われている。これにより、冷蔵室１２内の明るさの分布を調節することが可能である。このときの透過率は５０％以上であることが望ましく、５０％よりも透過率が低いときは、庫内に光が届き難い場所ができるため、収納状態の検知精度が低下する可能性がある。なお、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率を７０％以上としておくことが実用上望ましい。この理由については後述する。
【００３２】
図２、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、冷蔵室１２の内部には、収納室内である庫内を明るく照らすために、庫内照明２０が設けられている。これにより、収納された収納物である食品等の視認性を向上させている。
【００３３】
図３Ａに示すように、庫内照明２０は、冷蔵庫１００内の扉開放側の前面（正面）から見て、庫内奥行の１／２（中心）よりも扉側（手前側）に配置されている。
【００３４】
庫内照明２０は、図３Ｂに示したように、天面、左側壁面、および右側壁面にそれぞれ配置されている。具体的には、庫内照明２０としては、天面に天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、右側壁面および左側壁面にそれぞれ照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、ならびに、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ等、複数のＬＥＤが使用されている。これによって、高光度の光が光センサ２１に入光するので、光センサ２１による収納状態の検知感度を高めることができる。また、異なる位置にある複数のＬＥＤを順次点灯させることで、収納状態と点灯させるＬＥＤとによって光センサ２１の検知値が変化するため、より詳細に収納状態を推定することができる。また、庫内照明２０のＬＥＤは、冷蔵室１２の内部において、光センサ２１よりも上方に配置されている。
【００３５】
側壁面においては、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇを、図３Ａおよび図３Ｂに示したように縦方向に配列している。これにより、幅方向よりも高さ方向に長い冷蔵室１２全体を満遍なく照射することができる。
【００３６】
庫内の下方、かつ、庫内の奥行方向の１／２（中心）よりも冷蔵室扉１２ａ側の位置には、光センサ２１であるメイン光センサ２１ａ，２１ｃ、および、サブ光センサ２１ｂが設置されている。これによって、扉開閉による外気流入の影響を受け易い入り口付近の食品等の収納物の収納状態を正確に検知し、庫内を適温に保つように制御することができる。
【００３７】
光センサ２１としては、本実施の形態では照度センサ、具体的には、最も高感度となるピーク波長を５００〜６００ｎｍとしたセンサを用いている。なお、これらの光センサの最も高感度となるピーク波長は、他の波長帯であってもよく、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈおよび青色ＬＥＤ２２ａ，２２ｂの光源の発光波長等を検出できるように決定される。
【００３８】
図３Ｂにおいて、冷蔵室１２を左右方向において二区画に区分したと想定すると、天面ＬＥＤ２０ａおよびメイン光センサ２１ｃは向かって右区画に配置されている。また、天面ＬＥＤ２０ｂ、メイン光センサ２１ａおよびサブ光センサ２１ｂは向かって左区画に配置されている。また、冷蔵室１２を上下方向において二区画に区分したと想定すると、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂは上区画に配置されている。また、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ、メイン光センサ２１ａ，２１ｃおよびサブ光センサ２１ｂは下区画に配置されている。このように、複数の区画に収納状態検知部を構成するＬＥＤおよび光センサ２１が配置されている。光センサ２１での検知照度は、冷蔵室１２内における壁面および収納物での反射光を含めた、間接的な照射光を検知した照度である。
【００３９】
メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、または、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈの照射光が、冷蔵室１２壁面での反射ならびに収納物による反射および減衰を繰り返し、冷蔵室１２内の明るさの分布が飽和した状態の照度を測定する。演算制御部１は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃの測定値を用いて、演算処理を行って収納物の収納状態を推定する。本実施の形態においては、上述のように、複数の区画にＬＥＤおよび光センサ２１を配置したことにより、収納物の配置によらず精度良く収納状態を検知す
ることができる。
【００４０】
なお、冷蔵室１２の壁面の反射率を０．５以上としておくことが実用上望ましい。また、前述したように、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率は、それぞれ７０％以上としておくことが実用上望ましい。これらの理由について、以下説明する。
【００４１】
図４は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００の収納状態検知部を構成する光センサ２１の、照度と出力電流との特性を示す図である。図５は、同冷蔵庫１００の収納率と、光センサ２１での照度との関係を庫内壁面の反射率毎に示した特性図である。図６は、同冷蔵庫１００の収納率と光センサ２１での照度との関係を庫内収納棚１８の透過率毎に示した特性図である。なお、光センサ２１の照度からの出力値は、電流値あるいは電圧値で出力できる（以下、電流値で説明するが、電圧値に置換えできる）。
【００４２】
冷蔵庫１００の冷蔵室１２の内壁を構成する内箱は、白色のＡＢＳ樹脂を真空成形して形成され、庫内壁面の反射率Ｒを０．５以上としている。
【００４３】
なお、反射率Ｒは、ある面に入射する光束に対して、この面で反射する光束の比率で定義され、数値が大きいほど反射しやすいといえる。測定は、市販の分光光度計によって可能である。反射率Ｒと同時に、透過率Ｔの測定も可能な機器もある。また、日本工業規格では、ＪＩＳ−Ｋ３１０６等で反射率Ｒの測定、試験方法が規定されている。また、反射率Ｒは、輝度計を用いて測定した、反射率が既知のサンプル（グレースケール）の輝度から推定することも可能である。
【００４４】
透過率Ｔは、特定の波長の入射光が試料を通過する割合であり、数値が大きいほど光が透過しやすいといえる。透過率Ｔに関しては、ＪＩＳ−Ｋ７３６１−１等で測定、試験方法が規定されている。冷蔵庫１００の冷蔵室１２の内部に配置される庫内収納棚１８は、ポリスチレンまたはガラスで形成され、扉収納棚１９はポリスチレンで形成されている。そして、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率Ｔを、それぞれ７０％以上としている。なお、透過率が上述の関係を満たせば、材料はこれらの例に限定されない。
【００４５】
図４に示したように、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度と、その時の出力電流値とは直線的な関係を有し、照度が高いほど出力電流値も大きくなる。一方、照度が低くなると出力電流値も小さくなる。照度が所定の値以下、本実施の形態の収納状態検知部では０．５ルクス以下になると、出力電流との直線的な関係が失われる。この時の出力電流値は、本実施の形態の収納状態検知部では０．１μＡであるが、収納状態検知部の仕様により、照度と出力電流値との関係は異なる。一般的に、照度を検知するセンサは、１ルクス近辺以下で精度が低下するが、本実施の形態では比較的性能の良い光センサ２１を想定して、０．５ルクス以上を最低限必要な照度としている。
【００４６】
これによって、演算制御部１は、光センサ２１での照度と出力電流値との直線的な関係を有する所定値（０．５ルクス）以上で収納物の収納率を推定することで、収納率の推定精度を高めることができる。
【００４７】
すなわち、光センサ２１での照度が直線的な関係を有さない範囲を収納物の収納率推定に用いないことで、収納率の推定精度を高めることができるとともに、光センサ２１が所定出力値（０．５ルクス）以下の場合、故障診断に利用することもできる。
【００４８】
前述のように、最低照度を出力電流値に換算すれば０．１μＡである。すなわち、本実施の形態では、メイン光センサ２１ａ，２１ｃの最低出力電流を０．１μＡ以上としている。これにより、最低出力電流という観点からメイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減
衰量に基づく収納物の収納状態の推定精度を高めることができる。
【００４９】
また、図５に示したように、光源の光量を一定として庫内における収納物の収納率を高めていくと、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度は下がる。そして、庫内壁面の反射率Ｒが低いほど、同一収納率におけるメイン光センサ２１ａ，２１ｃの照度は下がる傾向がある。これは、光源からの光の一部が庫内壁面を反射してメイン光センサ２１ａ，２１ｃに到達するためであり、庫内壁面の反射率Ｒが低いほどメイン光センサ２１ａ，２１ｃに到達する光量が下がるためである。
【００５０】
なお、庫内壁面に反射率の低いデザイン部材等を部分的に設置することがあるが、メイン光センサ２１ａ，２１ｃに到達する光量は、面積の広い庫内壁面の反射率Ｒに依存する。
【００５１】
また、上述したように、光センサ２１の検知精度不安定領域を避けて収納状態を検知する必要性がある。メイン光センサ２１ａ，２１ｃの最低照度は０．５ルクス以上必要なので、図５に示した関係より、庫内壁面の反射率Ｒを０．５以上とすることが必要だということがわかる。
【００５２】
ここで、光センサ２１での受光量を増やすため、光源の光量を高めることが考えられる。しかしながら、消費電力の上昇や光源の発熱による庫内温度の上昇が発生する可能性や、照明機能と収納状態検知用の光源を併用したときに使用者が眩しく感じ、食品の視認性が劣化する可能性がある。このため、闇雲に光源の光量を高めることは得策ではない。このため、本実施の形態において、光源は、庫内が空の状態、かつ冷蔵室扉１２ａを開いた状態で暗室で照度を測定したときに、庫内収納棚１８上で最も低照度となる場所において１００ルクス以下となるようにＬＥＤを調整している。このときの照度１００ルクス以下とは、使用者側から見た明るさであって、具体的には一般的な照度計の感知部で最も感度の高い軸を、庫内収納棚１８と水平に、かつ冷蔵室扉１２ａ側に向けて設置して測定したものである。
【００５３】
また、本実施の形態において、庫内照明２０の光源としては、庫内への熱影響を考慮して１個あたりの光度を２０カンデラ以下としたＬＥＤを用いている。
【００５４】
ここで、収納状態検知部としてのＬＥＤを、庫内照明２０の照明機能と併用せずに、専用の光源を用いて構成する場合等、収納状態検知部のＬＥＤの光度が比較的低い場合を想定する。このような場合、庫内の反射率Ｒを０．５よりもさらに高める必要がある。
【００５５】
また、図６に示したように、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率が低くなるほど、同一収納率における光センサ２１の照度は下がる傾向となる。本実施の形態では、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率をそれぞれ７０％以上とすることで、光センサ２１での照度減衰量に基づく収納物の収納状態の推定精度を確保することができる。
【００５６】
光センサ２１を用いて物体を検知する方式としては、例えばフォトインタラプタのように、遮蔽によって光の強さが極端に減衰する現象を利用する方法が一般的である。この方式によれば、一つの光センサ２１を用いて一つの物体の存在をデジタル式に検知することができ、多数の光センサを用いることにより複数の物体の存在を検知することができる。ただし、このような構成を用いた場合には、収納室内の限られた場所の収納物の有無を検知することしかできず、収納室全体の収納状態を把握することは難しい。しかしながら、本実施の形態の冷蔵庫１００によれば、少数のＬＥＤおよび光センサ２１を用いて、冷蔵室１２という空間内の全体の収納状態をアナログ的に、つまり、収納物の有無だけでなく、その量についても定量的に把握することが可能である。つまり、本実施の形態の冷蔵庫
１００の構成は、閉空間内にある収納物の全体量の検知に適している。
【００５７】
光センサ２１を用いて物体を検知する方式においては、光センサ２１の近傍、つまり直ぐ手前が収納物によって塞がれると、検知できる光のレベルが極度に低下することに伴い、光の強さの変化率が低下する。このため、収納状態の検知には複雑な処理が必要になると考えられる。
【００５８】
しかしながら、本実施の形態において、図３Ａに示したように、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ、および、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、庫内収納棚１８と扉収納棚１９との間の空間αに取り付けられている。このため、冷蔵室１２内がたとえ収納物で満杯になったとしても、光センサ２１の近傍が食品で塞がる可能性は低い。これによって、断熱扉と庫内収納棚１８の前端との間の上下の空間は、収納物によって遮られる可能性が低く、光源からの安定した光路を確保しつつ、扉収納棚１９や庫内収納棚１８での収納物の存在による、光センサ２１での照度減衰量に基づいた収納物の収納状態を精度よく推定することができる。
【００５９】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｂは、庫内収納棚１８の前方側の端部を含む鉛直面よりも前方側で、かつ、断熱扉である冷蔵室扉１２ａの後方側の端部を含む鉛直面との間に設置されている。さらに望ましくは、メイン光センサ２１ａ，２１ｂは、庫内収納棚１８の前方側の端部を含む鉛直面よりも前方側で、かつ、断熱扉である冷蔵室扉１２ａの後方側の端部を含む鉛直面との間であって、扉収納棚１９にかからない部分αに設置されている。これによって、庫内収納棚１８と扉収納棚１９との間にはスペースがあるため、収納状態検知部を構成するメイン光センサ２１ａ，２１ｃが収納物で塞がることを防止できる。
【００６０】
図３Ａに戻って、冷蔵室１２内の最上部の後方領域に形成された機械室内には、コンプレッサ３０を含む、水分除去を行うドライヤ等の冷凍サイクルの構成部品が収納されている。
【００６１】
冷凍室１５の背面には、冷気を生成する冷却室が設けられている。冷却室内には、冷却器、ならびに、冷却器で冷却した冷却手段である冷気を冷蔵室１２、切換室１４、製氷室１３、野菜室１６および冷凍室１５に送風する冷却ファン３１（図２参照）が配置されている。さらに、冷却ファン３１からの風量を調節する風量調節ダンパー３２（図２参照）が風路内に設置されている。また、冷却器やその周辺に付着する霜や氷を除霜するためにラジアントヒータ、ドレンパンおよびドレンチューブ蒸発皿等が配置されている。
【００６２】
演算制御部１は、冷蔵室１２について、冷蔵保存のため、凍らない温度を下限とした温度制御（通常１℃〜５℃）を行っている。演算制御部１は、野菜室１６について、冷蔵室１２と同等、または、若干高い温度設定（例えば２℃〜７℃）に温度制御している。演算制御部１は、冷凍室１５について、冷凍温度帯（通常−２２℃〜−１５℃）に設定しているが、冷凍保存状態の向上のために、例えば−３０℃や−２５℃の低温に設定する場合もある。
【００６３】
製氷室１３は、冷蔵室１２内の貯水タンクから送られた水によって、室内上部に設けられた自動製氷機において氷をつくり、室内下部に配置した貯氷容器に貯蔵する。
【００６４】
切換室１４は、１℃〜５℃の設定（冷蔵）、２℃〜７℃の設定（野菜）、および、−２２℃〜−１５℃の設定（冷凍）の温度帯以外に、冷蔵温度帯から冷凍温度帯までの間の、予め設定された温度帯に切り換えることができる。切換室１４は、製氷室１３に並設された、独立扉を備えた収納室であり、例えば引き出し式の扉を備えている。
【００６５】
なお、本実施の形態では、切換室１４を、冷蔵温度帯から冷凍温度帯までを含む温度帯において調整可能な収納室としている。しかしながら、切換室１４はこの構成に限定されず、冷蔵を冷蔵室１２または野菜室１６、冷凍を冷凍室１５にそれぞれ委ねて、冷蔵温度帯と冷凍温度帯との間の温度帯における切り換えに特化した収納室とすることもできる。また、切換室１４を、特定の温度帯、例えば近年冷凍食品の需要が多くなってきたことに伴い、冷凍設定に固定された収納室としてもよい。
【００６６】
以上のように構成された冷蔵庫１００について、以下、その動作および作用を説明する。
【００６７】
本実施の形態では、庫内照明２０のうち、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈを使用して収納物の収納状態を検知する。また、本実施の形態では、光センサ２１のうち、メイン光センサ２１ａ、およびサブ光センサ２１ｂを使用して収納状態を検知する。
【００６８】
なお、さらに収納物の収納状態の検知精度を高める必要があるときは、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆを収納状態検知部として用いる等、使用するＬＥＤ光源の数を増加させればよい。また、収納状態検知部としてメイン光センサ２１ｃを用いる等、使用する光センサ２１の数を増加させることによっても、検知精度を高めることが可能である。
【００６９】
以下、図７Ａ〜図１２を用いて、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ、メイン光センサ２１ａ、サブ光センサ２１ｂを用いて収納物の収納状態を検知する動作について詳細に説明する。
【００７０】
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００の収納状態を検知する動作の制御フローを示すフローチャートである。図８は、同冷蔵庫１００の天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを用いた収納状態を検知する動作について説明するための図である。図９は、同冷蔵庫１００の天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを用いて収納状態を検知する際の特性を示す図である。図１０は、同冷蔵庫１００の側面下方ＬＥＤ２０ｇを用いて収納状態を検知する動作を説明するための図である。図１１は、同冷蔵庫１００の側面下方ＬＥＤ２０ｇを用いて収納状態を検知する際の特性を示す図である。図１２は、同冷蔵庫１００における、図９および図１１に示した特性の値を平均した特性を示す図である。
【００７１】
冷蔵室１２は、その幅方向よりも、高さ方向に長いこと（縦長形状）が一般的である。このため、主として冷蔵室１２を上下二区画に区分して、収納状態を検知する例について説明する。
【００７２】
図７Ａに示したように、まず、扉開閉検知センサ３により冷蔵室扉１２ａの開閉が検知される（Ｓ１０１）。扉が閉状態となったこと（閉められたこと）を検知した場合には、演算制御部１は、収納物の出し入れの可能性があったと判定して、演算処理を開始する。
【００７３】
また、演算制御部１は、冷蔵室扉１２ａが閉じられてから所定時間をタイマ４で計時した後に（Ｓ１０２）、収納状態の検知動作（基本データ取得動作）を開始することもできる。この場合、演算制御部１は、扉開閉検知センサ３により断熱扉の閉状態が検知され、かつ、所定時間が経過した後に、制御を開始する。
【００７４】
ここで、ステップＳ１０２において、タイマ４が所定時間を計時する理由（所定時間待機する理由）について説明する。
【００７５】
ひとつは、低温となっている庫内収納棚１８および扉収納棚１９等の表面が微小に結露し、透過率が変化することにより、収納状態の検知に影響が出ることを防ぐためである。つまり、所定時間後に結露が解消されてから収納状態を検知するためである。
【００７６】
もうひとつは、冷蔵室扉１２ａが開いているときに、照明として庫内照明２０を点灯させるが、その発熱によるＬＥＤの光度低下により、収納状態の検知に影響が出ることを防ぐためである。つまり、扉が閉じられたときにＬＥＤを消灯し、所定時間後にＬＥＤの温度上昇が解消されてから、改めてＬＥＤを点灯させて収納状態を検知するためである。
【００７７】
また、所定時間を設定することで、扉開閉検知センサ３と実際の閉扉状態との時間差を吸収できるので、冷蔵庫外部からの光を確実に排除でき、収納量の推定精度を高めることができる。
【００７８】
以上述べたように、収納室内の照度を安定させるために、所定時間待機するのである。
【００７９】
なお、収納室内の照度を安定させる他の方法としては、ＬＥＤを冷蔵室扉１２ａが閉じられた後も暫く点灯して、あえて発熱させ、所定時間後にＬＥＤの温度上昇が飽和して一定になった後、検知を開始する方法もある。この方法によっても、ＬＥＤの光度を安定させることができる。
【００８０】
演算制御部１は、収納状態検知動作を開始すると、最初に冷蔵庫１００の上区画である天面に配置された天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光源を点灯させる（Ｓ１０３）。
【００８１】
例えば、図８に示したように、庫内収納棚１８上に収納物２３ａである食品が収納され、扉収納棚１９にも収納物２３ｂが収納されている場合を想定する。この場合、天面ＬＥＤ２０ａから出力された光２４ａ（光の成分を図８に矢印で示す。点線は光度が減衰していることを示す。）は、収納物２３ａに反射して減衰し、光２４ｂ，２４ｃのように別方向へ拡散する。そして、光２４ｂ，２４ｃは、さらに冷蔵室１２の壁面や他の食品等での反射を繰り返す。また、扉収納棚１９の収納物２３ｂで反射した光２４ｄも減衰し、光２４ｅのように別方向に拡散し、さらに冷蔵室１２の壁面や他の食品等の収納物での反射を繰り返す。このように反射を繰り返した後に、冷蔵室１２内の明るさの分布は飽和し、安定する。
【００８２】
なお、一般的に、ＬＥＤの照射光は所定の照射角度をもって発光する。このため、図８内に矢印で示した光２４ａ，２４ｄは、ＬＥＤが放つ光の成分の一部である。以下、光の描写については同様である。
【００８３】
天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光軸は鉛直下方向を向き、メイン光センサ２１ａ，２１ｃの検出方向は水平方向を向き、それぞれが対向しない配置である。このため、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂから発生したほとんどの光の成分は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃに直接入射せず、壁面や収納物で反射した光が、メイン光センサ２１ａ，２１ｃに入射するように構成されている。
【００８４】
具体的には、メイン光センサ２１ａ，２１ｃを、光源となる天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光軸からずらした位置に配置すればよい。すなわち、ＬＥＤは指向性が高いので、メイン光センサ２１ａ，２１ｃを、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂからの光が直接入らない位置に配置するか、または、入らないように配置することが望ましい。
【００８５】
このときのメイン光センサ２１ａによって検知された、収納状態検知特性の一例を図９に示す。図９に示したように、収納量の増加とともに照度が低下していくことが分かる。
ただし、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂだけを点灯させた場合（側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯させない場合）には、同じ収納量であっても最大値（収納物が下方に偏ったとき）と最小値（収納物が上方に偏ったとき）との間に誤差が生じる。このため、この誤差を補正する必要がある。補正の方法については後述する。演算制御部１は、測定した照度情報を、検知データＡとしてメモリ２に記録する（Ｓ１０４）。
【００８６】
なお、図９において、グラフの縦軸を「照度」としているが、収納物がないときの基準収納室照度を基準とした「相対照度」または「照度減衰率」等の相対値を用いることもできる。つまり、演算制御部１の減衰率演算部８１は、収納室内に収納物がない状態における基準収納室照度と光センサ２１の検知照度とに基づいて、収納物を収納した状態における基準収納室照度からの減衰率を演算する。この場合、ＬＥＤが初期特性として持つ光度ばらつき等に対応しやすい。また、縦軸を、収納物がないときの基準収納室照度を基準とした「照度減衰量」としてもよい。以下、「照度」に関する考え方は同様である。
【００８７】
なお、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光度は、収納室内に収納物がない状態における光センサ２１の検知照度に基づく出力値が所定値となるように、演算制御部１で調整することができる。前記天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光度調整は、冷蔵庫１００が利用者によって使われる前に実行される。これにより、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの個々の光度ばらつきを吸収することができる。
【００８８】
また、光センサ２１の検知照度に基づく出力値は、電流値、あるいは電圧値であり、前記出力値の比較により減衰率（％）を演算するものである。この減衰率（％）をメモリ２で記憶すればよく、演算制御部１での制御が容易となる。
【００８９】
また、照度減衰率と収納量の相関データは、冷蔵庫１００の容量、幅、高さ等の異なる形態毎に予め実験的に求められ、演算制御部１に内蔵されている。これにより、収納室内の収納棚や壁面を含めた実際の冷蔵庫の収納物がない空の状態を基準に推定することができ、収納量の推定精度を高めることができる。また、冷蔵庫内部の収納物の収納量の定量（絶対量）推定が可能となる。
【００９０】
そして、収納室内に収納物がない状態における光センサ２１の照度減衰率と収納量の相関データは、複数の光源のそれぞれに対応して複数の相関データを保有している。
【００９１】
また、光センサ２１の検知照度は、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂが点灯して所定時間後（たとえば２秒後）の値を読み取るものである。なお、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂが点灯している間の時間の平均値としてもよい。
【００９２】
次に、演算制御部１は、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを消灯した後に、冷蔵庫１００の下区画である側面下方の壁面に配置された側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯する（Ｓ１０５）。例えば、図１０のように庫内収納棚１８上に収納物２３ｃ，２３ｄ（例えば食品）が収納されている場合を想定する。このとき、ＬＥＤ２０ｇから出力された光２４ｆ（光の成分を図１０に矢印で示す。点線は光度が減衰していることを示す。）は、収納物２３ｃに反射して減衰し、光２４ｇのように別方向へ拡散する。光２４ｇはさらに冷蔵室１２の壁面や他の収納物での反射を繰り返す。また、収納物２３ｄで反射した光２４ｈも減衰し、光２４ｉ，２４ｊのように別方向に拡散し、さらに冷蔵室１２の壁面や他の収納物での反射を繰り返す。このように反射を繰り返した後に、冷蔵室１２内の明るさの分布は飽和し、安定する。
【００９３】
なお、必要な検知精度にあわせて、側面下方ＬＥＤ２０ｇ、２０ｈの少なくとも一方を点灯させればよい。
【００９４】
側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯するときには、メイン光センサ２１ａで検知を行う。側面下方ＬＥＤ２０ｇおよびメイン光センサ２１ａは、同じ壁面に取り付けられている（図３Ａおよび図３Ｂ）ので、対向しない。このような組合せで検知するので、側面下方ＬＥＤ２０ｇからのほとんどの光の成分は、メイン光センサ２１ａに直接入射せず、壁面や収納物での反射を介して入射する。これにより、収納室内における収納物での反射光を含めた間接的な照射光を検知することができる。
【００９５】
このときのメイン光センサ２１ａによる収納状態検知特性の一例を図１１に示す。図１１に示したように、収納量の増加とともに照度は低下していくことが分かる。しかしながら、側面下方ＬＥＤ２０ｇだけを点灯した場合（天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯しない場合）には、同じ収納量であっても、最大値（収納物が上方に偏ったとき）と最小値（収納物が下方に偏ったとき）との間に誤差がある。よって、この誤差を補正する必要がある。補正の方法については後述する。これによって、収納室内における収納物の偏りによるばらつき要因を低減することができ、収納物の収納状態に起因する収納量の推定精度を高めることができる。演算制御部１は、測定した照度情報を検知データＢとしてメモリ２に記録する（Ｓ１０６）。
【００９６】
以上述べたように、収納物が上区画に偏った場合、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯したときには収納量増加による照度減衰が大きく（図９）、側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯したときは収納量増加による照度減衰が小さい（図１１）。一方で、収納物が下区画に偏った場合、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯したときには収納量増加による照度減衰が小さく（図９）、側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯したときには収納量増加による照度減衰が大きい（図１１）。
【００９７】
すなわち、上区画にある天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯したときは、上区画の収納物に対し感度が高く、下区画にある側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯したときは、下区画の収納物に対して感度が高いといえる。
【００９８】
本実施の形態においては、上区画の天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、および下区画の側面下方ＬＥＤ２０ｇを順次点灯させることによる測定結果を組み合わせて、収納物の収納状態の検知を行う。具体的には、演算制御部１は、例えば検知データＡ（図９に示した特性）と検知データＢ（図１１に示した特性）とを平均した値を検知データＣとして算出する（Ｓ１０７）。検知データＣの収納状態検知特性を図１２に示す。図１２と、図９および図１１とを比較すると、平均した値を用いることで、誤差がほとんど解消され、収納物の上下への配置の偏りに関わらず、精度良く収納状態を検知することができるように補正されたことが分かる。このとき、演算制御部１は、収納室内における収納物の上下方向の収納状態に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。これによって、収納物の上下方向の偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【００９９】
なお、上述の例においては、収納物の上下方向の配置の偏りを補正する例を示した。他にも、収納物の左右方向、または奥・手前方向への配置の偏りについては、上述と同様の考え方で冷蔵室１２を各方向に二区画に区分し、それぞれにＬＥＤまたは光センサ２１を設ければよい。ＬＥＤや光センサ２１の数は増加するが、より精度の高い収納状態検知が可能である。
【０１００】
次に、演算制御部１は、メイン光センサ２１ａへの光の入射経路に障害物があった場合に発生する誤差を補正する工程（障害物補正工程）を実行する。演算制御部１は、光センサ２１の検知照度と基準データとに基づいて検知照度の減衰率を演算する減衰率演算部８
１を含む。演算制御部１は、障害物補正工程および後述する反射物補正工程において、減衰率演算補正部として機能する。この場合、収納状態推定部８２は、減衰率演算部８１の演算結果と減衰率演算補正部の演算結果とに基づいて収納物の収納量を推定する。
【０１０１】
図１３は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の収納例を説明するための図である。図１４は、同冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の収納物による誤差発生の例を説明するための図である。図１５は、同冷蔵庫１００におけるメイン光センサ２１ａ近傍の収納状態検知特性を示す図である。
【０１０２】
図１３に示したように、下部の扉収納棚１９に収納物２３ｅ（以下、障害物とも表記）が置かれた場合を想定する。このような場合、収納物２３ｅは、メイン光センサ２１ａ付近に存在するので、収納物２３ｅが、メイン光センサ２１ａの光の入射経路を狭める障害物となる可能性がある。
【０１０３】
このような障害物が存在したときのメイン光センサ２１ａによる収納状態検知特性の一例を図１４（検知データＣ）に示す。図１４に示したように、障害物なしのときの判別特性Ｆの最大値（ａ）は、障害物ありのときの判別特性Ｇの最大値（ｂ）まで減衰する。すなわち、障害物の有無によって誤差が発生する。これと同様に、障害物なしのときの判別特性Ｆの最小値（ｃ）は、障害物ありのときの判別特性Ｆの最小値（ｄ）まで減衰して、誤差が発生する。
【０１０４】
本実施の形態においては、これらの誤差を補正するために、側面下方ＬＥＤ２０ｇとは反対側の壁面に設けられた側面下方ＬＥＤ２０ｈ、およびメイン光センサ２１ａと同じ壁面の扉側の位置にずらして配置されたサブ光センサ２１ｂを用いて、収納物２３ｅの収納状態を検知する。
【０１０５】
図７Ｂに示すように、演算制御部１は、側面下方ＬＥＤ２０ｇを消灯して、側面下方ＬＥＤ２０ｈを点灯し（Ｓ１０８）、サブ光センサ２１ｂの検知データＤを取得する（Ｓ１０９）。検知データＤの特性を図１５に示す。収納物２３ｅがメイン光センサ２１ａへの光の入射経路を狭めるレベルの大きさであれば、側面下方ＬＥＤ２０ｈとサブ光センサ２１ｂとを結ぶ光の経路が遮蔽される。このため、サブ光センサ２１ｂの検知データＤが極端に低下する（図１５参照）。
【０１０６】
この現象を利用して、演算制御部１は、検知データＤと所定の閾値Ｅとを比較（Ｓ１１０）して、障害物の有無を判定する。検知データＤが所定の閾値Ｅよりも大きいときには、障害物がないと判定し、検知データＤが所定の閾値Ｅよりも小さいときには、障害物があると判定する。演算制御部１は、障害物ありと判別したときは、図１４に示した障害物なし時の判別特性Ｆを用いて収納状態を判別し（Ｓ１１１）、障害物なしと判別したときは、図１４に示した障害物あり時の判別特性Ｇを用いて収納状態を判別する（Ｓ１１２）。
【０１０７】
すなわち、演算制御部１は、障害物がある場合とない場合の２種類の基準データ（判別特性Ｆと判別特性Ｇ）を予め保有し、障害物補正工程でどちらかを選択し収納状態を判別する。
【０１０８】
このように、本実施の形態によれば、メイン光センサ２１ａへの光の入射経路に障害物があった場合に発生する誤差を補正することが可能である。
【０１０９】
なお、上述の説明では、メイン光センサ２１ａ近傍の収納物による誤差発生を補正する工程について説明したが、この工程を、断熱扉での収納物２３ｅの収納状態を検知する工
程とすることもできる。このときは、扉収納棚１９に収納物２３ｅを配置したときに影になる位置に、メイン光センサ２１ａを配置すればよい。このとき、演算制御部１は、収納室内における断熱扉での収納物の収納状態に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。また、演算制御部１は、光センサ２１近傍の収納物の収納状態に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。これによって、収納物の断熱扉での偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１１０】
さらに、本実施の形態の冷蔵庫１００は、メイン光センサ２１ａの周辺に反射率の高い収納物２３ｆ（以下、反射物とも表記）があった場合に発生する誤差についても補正を行うことができる。この補正方法（反射物補正工程）について説明する。
【０１１１】
図１６は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の反射物の収納例を説明するための図である。図１７は、同冷蔵庫１００のメイン光センサ近傍２１ａの反射物による誤差発生例を説明するための図である。図１８Ａ〜図１８Ｃは、同冷蔵庫１００における光の波長と反射率との関係を示す図である。図１９は、同冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の反射物検知特性を示す図である。
【０１１２】
一般に、反射率の高い収納物（反射物）は、白色あるいは白色に近い色の物体である。また、金属の容器のように表面における光の拡散性が低く、集光性を有する物体も反射物と定義する。
【０１１３】
図１６において、メイン光センサ２１ａの近傍に配置された収納物２３ｆが反射物であるとする。収納物２３ｆの反射率が高いときには、反射による光の減衰が少なく、また光が拡散せずに集光される場合もある。このため、収納物２３ｆの周辺の照度は高くなる傾向がある。これに伴い、近傍のメイン光センサ２１ａ周辺の照度も高くなる。
【０１１４】
図１７の、メイン光センサ２１ａによって検知された収納状態検知特性の一例（検知データＣ）に示すように、収納物２３ｆの反射率の違いによって誤差が発生する。例えば、反射物なし時の特性（ａ）に対し、やや高い反射率の収納物あり時の特性（ｂ）では誤差Ｊが発生し、また、高反射率の収納物あり時の特性（ｃ）では誤差Ｈが発生する。
【０１１５】
この誤差を補正するために、本実施の形態においては、青色ＬＥＤ２２ａとメイン光センサ２１ａとを用いて、収納物２３ｆの反射影響を検知する。一般的に反射率が高いのは白色の物体であるので、ここでは、白色の物体を識別する例を説明する。
【０１１６】
まず、青色ＬＥＤ２２ａを用いる理由について説明する。例えば、図１８Ａに示すように、４００〜５００ｎｍにピークを持つ青色の波長帯の光（青色ＬＥＤ２２ａのピーク波長帯の光）は、赤色の物体での反射率が低い。また、図１８Ｂに示すように、青色ＬＥＤ２２ａのピーク波長帯の光は、青色の物体での反射率も５０％以下と低めである。一方で、図１８Ｃに示すように、白色の物体は全波長帯の光を強く反射する特性があるので、青色ＬＥＤ２２ａのピーク波長帯の光に対しても、その反射率が高くなる。すなわち、青色の波長は、白色以外の物体には反射しにくいため、白色の物体を見分けることに適している。そこで、本実施の形態では、青色ＬＥＤ２２ａを用いて白色の物体を識別する。
【０１１７】
例えば、青色ではなく、赤色の波長の光を使用すると仮定する。このとき、図１８Ａに示すように、６５０ｎｍ前後にピークを持つ赤色の波長帯の光は赤色の物体での反射率が高く、図１８Ｃに示す白色の物体での反射率と同等となる。すなわち、赤色の光は反射率の低い同色の物体でも一定レベルで反射するので、白色と赤色の物体の区別が困難であり、反射物の判別を行うためには、青色ＬＥＤ２２ａを用いる方がよい。
【０１１８】
なお、反射率は物体の色に影響されるため、例えばＲＧＢの波長を利用した色度センサ等を用いて反射物を検知すれば、さらに高い精度で判別できる。
【０１１９】
また、金属の容器のように光の拡散性が低い物体については、特に光の波長に関係なく光を集光するので、その特性を利用して検知することができる。
【０１２０】
例えば、図１９に示すように、反射物による誤差と、青色ＬＥＤ２２ａ点灯時のメイン光センサ２１ａの出力との間には相関があるため、この関係を利用してこの誤差分を補正する。
【０１２１】
具体的には、まず、演算制御部１は、庫内照明２０を消灯し、青色ＬＥＤ２２ａを点灯して（Ｓ１１３）、メイン光センサ２１ａによる検知データＫをメモリ２に記録する（Ｓ１１４）。
【０１２２】
次に、図１９のように定められた閾値Ｌと検知データＫとを比較し（Ｓ１１５）、検知データＫの方が小さければ反射物による影響は微小であると判定して補正は行わない（Ｓ１１６）。一方、検知データＫの方が大きければ、反射影響があると判定し、反射物による誤差判別特性Ｍに基づいて、誤差Ｊまたは誤差Ｈの値を推定して、図１７に示した検知データＣの補正を行う（Ｓ１１７）。
【０１２３】
具体的には、誤差Ｊまたは誤差Ｈの値を減算して検知データＣを補正する。
【０１２４】
上述した各ステップ（基本データ取得工程、障害物補正工程および反射物補正工程）を実行することにより、演算制御部１は、補正後の収納量検知特性を算出する。このとき、演算制御部１は、収納室内における収納物の反射率に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。これによって、収納物の反射率に起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１２５】
図２０は、本発明の第１の実施の形態における補正計算後の収納状態検知特性図である。
【０１２６】
図２０には、図７Ａおよび図７Ｂに示した各ステップにより、基本データ取得、障害物補正、および反射物補正を演算制御部１で行った後の収納量検知特性（補正後）を示している。補正後の最大値（ａ）と補正後の最小値（ｂ）との誤差は極めて小さくなり、収納状態を精度良くアナログ的に推定できることが分かる。この補正後の特性を用いて、演算制御部１は収納量検知を行う。具体的には、収納状態推定部８２が、減衰率演算部８１の演算結果に基づいて収納物の収納量を推定する（ステップ１１８）。収納状態推定部８２は、光センサ２１での照射光に基づく出力値により収納物の収納状態を推定する。
【０１２７】
本実施の形態では、収納状態の推定において、図２０に示したように、複数の閾値Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓを設けて、収納量のレベルをレベル１〜５の５段階で判別する仕様とした。具体的には、演算制御部１の収納状態推定部８２は、閾値Ｐ以上のときはレベル１の収納量、閾値Ｐ〜Ｑのときはレベル２の収納量、閾値Ｑ〜Ｒのときはレベル３の収納量、閾値Ｒ〜Ｓのときはレベル４の収納量、閾値Ｓ以下のときはレベル５の収納量であるとそれぞれ判別する。つまり、減衰率演算部８１により演算された減衰率が大きい場合には、収納状態推定部８２は収納量が多いと推定する。
【０１２８】
上述の例においては、減衰率演算部８１が演算した減衰率の値に基づいて、収納状態推定部８２が収納物の収納量を推定する、つまり、照度の絶対値による収納量の推定につい
て説明した。
【０１２９】
しかしながら、本発明はこの例に限定されない。例えば、収納状態推定部８２が、減衰率演算部８１の演算結果を基に収納量を推定する構成、具体的には、減衰率演算部は、前回までの演算結果（前回の演算結果でもよいし、さらに前の演算結果であってもよい）を基準収納室照度として、基準収納室照度からの減衰率を演算する構成であってもよい。
【０１３０】
これにより、メモリ２は、前回までのデータのみ記憶すればよく、演算制御部１での制御が容易となる。
【０１３１】
例えば、図２０の関係において、収納量の増加を判定するとき、変化前の収納量がレベル３であるとすると、照度変化が「閾値Ｑ−閾値Ｒ」の差分以上であったときのみレベル４に移行するように判別し、これ以外の場合はレベル３で保留する。これにより、外部ノイズなどにより数パーセントの検知誤差が発生しても、収納状態の変化の誤検知を防止することができる。収納量の減少を判定するときについても同様の考え方で行う。このように、つまり、照度変化の相対値に基づいて、収納量の相対変化を推定することも可能である。
【０１３２】
さらに、演算制御部１は、通常は、照度変化の相対値に基づいて収納量の相対変化を推定しており、定期的に、照度の絶対値に基づいて収納量の絶対値を推定する構成としてもよい。このような構成とすることにより、収納量の経時変化が非常に少ない場合であって、収納量の判定レベルが変化しないような場合であっても、定期的に絶対値を推定することにより、正しい収納量の判定が可能である。
【０１３３】
また、前回までの演算結果を基準収納室照度（＝データ＝減衰率）として、基準収納室照度からの減衰率を演算する場合、前回までのデータ（＝減衰率）に対して、所定の閾値を越えた場合、収納量の変化が生じたと判定し、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。そして、所定の閾値を越えた時点で前回までのデータを書き換えて新たなデータとすることで、適切な収納量変化を判定することができる。なお、一定時間、収納量の変化が生じたと判定しない場合、一定時間後に前回までのデータを書き換えて新たなデータとしてもよい。
【０１３４】
また、演算制御部１の収納状態推定部８２は、扉開閉検知センサ３の検知結果を用いて、開扉前の光センサ２１の出力値と閉扉後の光センサ２１での出力値とに基づいて収納室内の収納物の収納状態（増減）を推定することも可能である。
例えば、収納状態推定部８２は、開扉前の光センサ２１からの出力値と閉扉後の光センサ２１での出力値の変化量が所定値よりも小さい場合に、収納室内の収納物の収納量は変化していないと推定することも可能である。
【０１３５】
これにより、冷蔵庫１００が省エネ運転している場合、扉開閉前後の収納量の変化が少なく、省エネ運転を解除する必要がないと判断し、冷蔵庫１００が省エネ運転を継続することで、節電することができる。
【０１３６】
また、光センサ２１の検知照度に基づく出力値は、電流値、あるいは電圧値であり、前記出力値の比較により減衰率（％）を演算するものであり、メモリ２は減衰率（％）を記憶すればよく、演算制御部１での制御が容易となる。
【０１３７】
また、前回までの演算結果を基準収納室照度として、基準収納室照度からの減衰率を演算する構成とした場合、すなわち、照度変化の相対値に基づいて、収納量の相対変化を推定する（収納量の増減を推定する）場合も、図７Ａおよび図７Ｂの基本的なフローは同様
であるが、障害物補正工程では、障害物有無により変化量の異なる閾値を２種類持っておき、いずれかを選択し障害物補正としてもよい。
【０１３８】
また、反射物補正工程では、反射物ありのときは、収納量多めに判定するように一定値を減算し反射物補正としてもよい。
【０１３９】
また、図２０に示したように、閾値Ｐ〜Ｓの間隔は、収納量が少ないときは広く、また多いときは狭く設定している。これは、収納量検知特性（補正後）が、収納量が少ないときほど傾きが大きく、収納量が多いときほど傾きが小さくなることを考慮したものであり、収納レベル１〜５の間隔が均等になるように設定している。
【０１４０】
なお、収納量の推定に当たっては、上述のような複数の閾値を用いた段階分けを行わずに、完全にアナログ的な判別（つまり、図２０の特性図に基づいて、照度の絶対値から対応する収納量の絶対値を算出する）をしてもよい。
【０１４１】
収納状態を推定した後、演算制御部１は、収納量または収納量の変化または収納位置などに応じて、コンプレッサ３０、冷却ファン３１および風量調節ダンパー３２等の冷却システム３５を制御して、最適な冷却運転を行うために条件を変更する。
【０１４２】
なお、上述したＬＥＤと光センサ２１との配置関係を逆にしても、上述した収納状態検知方式は成立する。
【０１４３】
なお、演算制御部１は、ＬＥＤを順次点灯して、収納物の収納状態を検知している間に、表示部１７のランプを明滅させる等して、使用者に報知することも可能である。さらに、演算制御部１は、収納状態を検知した後に、検知結果を表示部１７に表示して使用者に報知することも可能である。
【０１４４】
また、扉開閉検知センサ３によって断熱扉の閉状態が検知されてから、演算制御部１での一連の制御動作が終了するまでに、扉開閉検知センサ３により断熱扉の開状態が検知された場合を想定する。このような場合、演算制御部１での一連の制御動作を強制的に終了し、再度、断熱扉の閉状態が検知されてから演算制御部１での一連の制御動作を開始する。これにより、途中で断熱扉が開かれた場合であっても、改めて一連の制御動作を行うことにより、より精度の高い収納状態検知が可能である。
【０１４５】
なお、本実施の形態においては、図７Ａおよび図７Ｂに示したように、基本データ取得工程、障害物補正工程および反射物補正工程をすべて行う例を用いて説明を行った。しかしながら、本発明はこの例に限定されない。例えば、障害物補正工程および反射物補正工程の少なくともいずれかを省略することも可能である。
【０１４６】
簡易的には、基本データ取得工程（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）を行って、その結果に基づいて収納量の判定（Ｓ１１８）を行うことによって、収納物の収納量を推定することが可能である。
【０１４７】
なお、基本データ取得工程（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）における、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂと側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯させる順序はどちらが先でもよい。
【０１４８】
このような場合には、本実施の形態の冷蔵庫１００は、冷蔵室１２の内部に設置された天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈと、照射光を検知する光センサ２１であるメイン光センサ２１ａ，２１ｃとを有する構成であればよい。冷蔵庫１００は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量に基づいて収納物の収納状態を推
定することができる。これにより、光源であるＬＥＤの初期特性等のばらつきに対応でき、冷蔵室１２内の全体の収納状態を、精度を高めて推定することが可能となる。
【０１４９】
また、基本データ取得工程（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）における、Ｓ１０５〜Ｓ１０７（データＡとデータＢの平均値をＣとする工程）は、必須ではなく、データＡを基本データ取得工程としてもよい。
【０１５０】
また、障害物補正工程および反射物補正工程は必須ではなく、基本データ取得工程のみで収納物の収納状態を推定することもできる。
【０１５１】
また、基本データ取得工程と、障害物補正工程を組み合わせて収納物の収納状態を推定することもできる。
【０１５２】
また、基本データ取得工程と、反射物補正工程を組み合わせて収納物の収納状態を推定することもできる。
【０１５３】
また、本実施の形態では、図７Ａにおいて、冷蔵室扉１２ａが閉じられてから所定時間をタイマ４で計時した後に（Ｓ１０２）、収納状態の検知動作（基本データ取得動作）を開始するもので説明したが、Ｓ１０１で扉開閉を検知した後、演算制御部１が光センサ２１での出力値が所定値以下（照射光がない状態）を検知したことを確認してから基本データ取得工程に移行することもできる。これにより、庫外からの光の影響を確実に排除できる。また、光センサ２１の故障等の異常を検知でき、冷蔵庫１００の信頼性を高めることができる。
【０１５４】
本実施の形態においては、光源の照射光は、収納室内で反射を繰り返して庫内全体に行渡って、光センサ２１に入光する。これにより、部品数が少なく、簡易な構成で収納状態を検知することができる。なお、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは一方のみを配置することとしてもよい。これにより、さらに低コスト化を図ることができる。このとき、演算制御部１は、収納室に複数設けられた光源と単一の光センサ２１の受光した結果に基づいて、各光源に対する収納状況から収納物の収納状態を推定することとなる。収納室を複数の区画（高さ方向、奥行き方向および横幅方向等において、二区画に区分）に区分した場合、複数の光源の少なくとも一つは光センサ２１の配置される区画に配置して、各区画における光源の照射光を光センサ２１で検知した結果に基づき収納物の収納状態を推定する。
【０１５５】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃによって検出された照度の減衰量を、収納室内に収納物がない状態での基準収納室照度に対する、実際の収納状態での照度の減衰量とすることができ、これを用いて収納物の収納状態を推定する。これにより、光源であるＬＥＤのばらつきだけでなく冷蔵庫１００の収納室内の個体ばらつきにも対応でき、収納物の収納状態の推定精度をさらに高めることができる。
【０１５６】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃによって検出された照度の減衰量は、収納室内における収納物での反射光を含めた間接的な照射光を検知して算出されるものである。これにより、収納物の収納状態を容易に精度よく推定することができる。
【０１５７】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、光源の光軸からずらして配置している。これにより、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、光源からの直接光を受光しないので、庫内全体の収納物の収納状態を容易に精度よく推定することができる。
【０１５８】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃと光源とは収納室内において、対向しない面に配置するか、あるいは対向しないように配置する構成としている。これにより、メイン光セ
ンサ２１ａ，２１ｃは光源からの直接光の受光を確実に防止でき、庫内全体の収納物の収納状態を容易に精度よく推定することができる。
【０１５９】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部を備えることにより、収納室内における収納物の偏りによるばらつき要因を吸収することができ、収納物の収納状態に起因する収納量の推定精度を高めることができる。
【０１６０】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における収納物の上下方向の収納状態を補正する手段を備えたことにより、収納物の上下方向の偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６１】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における断熱扉での収納物の収納状態を補正する手段を供えたことにより、収納物の断熱扉での偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６２】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における光センサ２１近傍での収納物の収納状態を補正する手段を備えたことにより、光センサ２１に対する収納物による影の生成に起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６３】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における収納物の反射率を補正する手段を備えたことにより、収納物の反射率に起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６４】
また、光センサ２１を、光源よりも下方に配置したことにより、光センサ２１は扉開閉での外気の流入による結露の影響を低減でき、光センサ２１での照度減衰量に基づいて収納物の収納状態を精度よく推定することができる。
【０１６５】
また、庫内照明２０および光センサ２１は、冷蔵室１２の奥行き方向における中心よりも冷蔵室扉１２ａ側に設けられている。これにより、扉開閉による外気流入の影響を受け易い入り口付近の収納物の収納状態を確実に検知することができる。
【０１６６】
また、庫内照明２０および光センサ２１は、冷蔵室１２に備えられた庫内収納棚１８の前端部と冷蔵室扉１２ａとの間に設けられている。冷蔵室扉１２ａと庫内収納棚１８の前端との上下の空間は、収納物によって遮られる可能性が低い。これにより、光源からの安定した光路を確保しつつ、断熱扉や庫内収納棚１８での収納物の存在による光センサ２１での照度減衰量に基づいて収納物の収納状態を精度よく推定することができる。
【０１６７】
また、冷蔵室１２を複数の区画に区分したので、収納物の偏りに関わらず精度良く収納状態の検知を行うことができる。
【０１６８】
また、収納状態検知に使用する光源の少なくとも一部を庫内照明２０と兼用しているので、新たな光源を設けることなく、簡易な構成で収納状態を検知することができる。庫内照明２０と、収納状態検知に使用する光源の少なくとも一部とを兼用した場合には、扉を開けた場合の照明のための明るさと、収納状態検知に必要な照明の明るさを変化させることにより、より収納状態検知の精度を向上させることができる。
【０１６９】
また、ＬＥＤと光センサ２１とが対向しない配置となる組合せで検知を行うので、ＬＥＤから光センサ２１に直接入射する光の成分を抑制することができ、収納物による光の減衰率を高め、検知精度を向上することができる。
【０１７０】
また、ＬＥＤまたは光センサ２１の近傍の収納状態を識別して補正する構成として、例えば、光センサ２１近傍の光の入射経路に対する障害物、および光センサ２１の近傍に収納された反射物による誤差を抑制することができる。
【０１７１】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態における冷蔵庫２００〜２０５の構成について、図２１から図２５までの図面に基づいて説明する。
【０１７２】
なお、実施の形態１で説明した構成と同一または類似する構成については、同一の符号を用いてその説明を省略する。
【０１７３】
図２１は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫２００の側方から見た断面図である。図２２は、同冷蔵庫２００の冷蔵室の奥に収納物２３ｈを収納した状態を説明するための図である。図２３Ａは、同実施の形態における冷蔵庫２０１の光センサ２１配置例を示す上方から見た断面図である。図２３Ｂは、同実施の形態における冷蔵庫２０２の光センサ２１配置例を示す上方から見た断面図である。図２４Ａは、同実施の形態における冷蔵庫２０３の光センサ２１の配置例を示す側方から見た断面図である。図２４Ｂは、同実施の形態における冷蔵庫２０４の光センサ２１の配置例を示す側方から見た断面図である。図２５は、同実施の形態に係る冷蔵庫２０５における風路内への光センサ２１の配置例を示す上方から見た断面図である。
【０１７４】
本実施の形態では、主に側面に設けられた庫内照明２０を用いて検知を行う場合における、様々な光センサ２１の配置方法の例について説明する。
【０１７５】
ＬＥＤおよび光センサ２１の位置関係について説明する。
【０１７６】
図２１および図２２に示した例においては、天面にメイン光センサ２１ｄ，２１ｅを配置している。冷蔵室扉１２ａ側から奥方向に照射された照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇからの光を、庫内内壁や食品で反射させ、庫内全体に行渡らせてからメイン光センサ２１ｄ，２１ｅに入射させる。このため、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇの光が直接メイン光センサ２１ｄに入射しないように、メイン光センサ２１ｄを、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇの発光光度が５０％以上となる照射角βの外側に配置している。
【０１７７】
また、光を庫内全体に行渡らせるためには、光が庫内奥で反射して庫内扉側に戻ってきたところを検知することが望ましい。このため、天面光センサ２１ｄを庫内奥行の１／２（中心）よりも冷蔵室扉１２ａ側の位置に設けている。ただし、メイン光センサ２１ｅは、庫内奥側の収納状態の検知をより正確にするために、メイン光センサ２１ｄを補完する役割で設置している。このため、メイン光センサ２１ｅは、庫内奥側、かつ照明用ＬＥＤ２０ｃの入射角β内に配置されている。
【０１７８】
冷蔵室扉１２ａが開閉されたときには、外気が庫内に流入して庫内温度がやや上昇する。このとき、扉付近の収納物の方が、奥の収納物よりもこの温度変化の影響を受けやすい。よって、扉側の収納物の収納状態をより正確に検知する必要があるため、冷蔵室扉１２ａ側にメイン光センサ２１ａを設ける効果はより高い。
【０１７９】
なお、構造設計の都合上、冷蔵室扉１２ａ側にメイン光センサ２１ａを設けることが難しい場合や、ＬＥＤの照射角内にメイン光センサ２１ａが入る等、これらの条件を満たせない場合がある。この場合には、ＬＥＤの照射光が直接メイン光センサ２１ａに入射しないように、できるだけＬＥＤ光源と対向してメイン光センサ２１ａを設置しないように配慮する。
【０１８０】
本実施の形態においては、図２２に示したように、メイン光センサ２１ｄ，２１ｅのうち、一方のセンサ（この場合にはメイン光センサ２１ｅ）が収納物２３ｈによって塞がれることがあっても、他方のメイン光センサ２１ｄによって収納状態を検知することができる。
【０１８１】
以上の説明においては、メイン光センサ２１ｄを収納室の奥行き方向の１／２（中心）よりも冷蔵室扉１２ａ側の天面に配置している。また、メイン光センサ２１ｅを奥行き方向の１／２（中心）よりも奥側の天面に設けている。しかしながら、本発明はこの例に限定されない。
【０１８２】
例えば、図２３Ａの冷蔵庫２０１に示すように、メイン光センサ２１ｆを収納室の横幅方向の１／２（中心）よりも左の扉側に配置し、メイン光センサ２１ｇを庫内横幅の１／２（中心）よりも右の扉側に設置してもよい。
【０１８３】
また、図２３Ｂの冷蔵庫２０２に示すように、メイン光センサ２１ｈを冷蔵室扉１２ａに配置し、また、メイン光センサ２１ｉを庫内横幅の１／２（中心）よりも右の奥側に設置してもよい。この構成により、左右の食品収納状態だけでなく、奥・手前の食品収納状態も詳細に検知することができる。さらに、メイン光センサ２１ｈを冷蔵室扉１２ａに設けることにより、メイン光センサ２１ｈが奥方向に向けて庫内全体を見渡すような配置となり、庫内全体の収納量検知がしやすい。同様の効果を得るためには、奥方向に向けてメイン光センサを設置することにより、庫内壁面にもメイン光センサを設けることができる。
【０１８４】
また、図２４Ａの冷蔵庫２０３に示すように、メイン光センサ２１ｊを収納室内の上部でかつ冷蔵室扉１２ａ側に、また、メイン光センサ２１ｋを収納室内の下部でかつ冷蔵室扉１２ａ側に設置してもよい。これにより、メイン光センサ２１ｊによって庫内高さの１／２（中心）よりも上側の収納空間の光量を検知し、メイン光センサ２１ｋによって庫内高さの１／２（中心）よりも下側の収納空間の光量を検知することが可能である。
【０１８５】
一般に、他の収納室と比較して高さ寸法が最も高い冷蔵室１２の上下にメイン光センサ２１ｊ，２１ｋを設けているので、食品収納状態を詳細に検知することができる。
【０１８６】
また、図２４Ｂの冷蔵庫２０４に示すように、収納室内の上部でかつ冷蔵室扉１２ａ側にメイン光センサ２１ｍを設け、また、メイン光センサ２１ｎを収納室内の下部でかつ奥側に設置してもよい。この構成により、収納空間の前方かつ上側の収納空間をメイン光センサ２１ｍで検知し、収納空間の後方かつ下側の収納空間をメイン光センサ２１ｎで検知することができる。これにより、上下方向の収納物の収納状態だけでなく、奥・手前方向の収納物の収納状態も詳細に検知することができる。
【０１８７】
また、図２５の冷蔵庫２０５に示すように、庫内の扉側に備えた光センサ２１（図示せず）に加えて、メイン光センサ２１ｐ，２１ｑを、冷蔵室１２内に冷気を送風するために設けられた冷却風路２５内に設けてもよい。このとき、光は吐出口２６を通ってサブ光センサ２１ｂに入射するが、冷却風路２５の収納室への吐出口２６は確実に開口されているので、メイン光センサ２１ｐ，２１ｑは、収納物に塞がれることなく、入光経路を確保す
ることができる。万が一、食品等の収納物によって吐出口２６が塞がれたときには光の光度が低下するため、冷蔵室１２内への冷気送風効率が落ちることを検知することができる。
【０１８８】
なお、風路の吐出口２６だけでなく、吸い込み口付近に光センサ２１を設けてもよい。
【０１８９】
なお、ここまでの説明においては、メイン光センサ２１ａ〜２１ｑを２個使用する形態を記載したが、光センサ２１の使用数はこれに限らず、材料の使用量を抑制するために１個としてもよいし、容易に検知精度を向上させるために多数設けてもよい。また、複数の光センサ２１の配置も上述したパターンに限らず、冷蔵庫２００を二区画に区分したとき、両区画に光源または光センサ２１が配置されていればよい。
【０１９０】
また、さらに検知を詳細に行うために、モータアクチュエータ等で光センサ２１またはＬＥＤを駆動し、角度を自由に変更できるようにしてもよい。
【０１９１】
また、上述したＬＥＤと光センサ２１との配置関係を逆にしても、この収納状態検知方式は成立する。
【０１９２】
以上述べたように、本実施の形態においては、断熱壁と断熱扉によって区画された冷蔵室１２に、収納状態を判別する収納状態検知部として照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈとメイン光センサ２１ａ〜２１ｑとを設けている。また、光センサ２１の少なくとも一つを冷蔵室１２の奥行きの中心よりも扉側に設けている。これによって、収納状態の影響を受ける食品温度を適温となるように冷却制御できるので、保鮮性の向上と共に、「冷えすぎ」防止により消費電力を抑制することができる。
【０１９３】
また、収納状態検知部を構成する光センサ２１を収納室の奥行きの中心よりも冷蔵室扉１２ａ側に設けたことで、扉開閉による外気流入の影響を受け易い入り口付近の食品の収納状態を正確に検知し、適温に保つことができる。さらに、例えば冷蔵室１２の場合、庫内収納棚１８と扉収納棚１９との間にスペースがあるため、ここに光センサ２１を配置することにより、収納状態検知部が収納食品で塞がることを防止できる。
【０１９４】
また、光センサ２１を冷蔵室扉１２ａに設けると、扉側から庫内奥方向に向けて、庫内全体を見渡すように光センサ２１を設けることができる。
【０１９５】
また、冷蔵室１２を奥行きの中心で前後二区画に区分したとき、それぞれの区画に光センサ２１を設けると、庫内奥側の収納物の収納状態も正確に検知することができる。
【０１９６】
また、冷蔵室１２を横幅の中心で左右二区画に区分したとき、それぞれの区画に光センサ２１を設けると、収納食品の左右の偏り等の判別が可能となる。
【０１９７】
また、冷蔵室１２を高さの中心で上下二区画に区分したとき、それぞれの区画に光センサ２１を設けることができる。これにより、一般的に高さ寸法が最も長い冷蔵室１２において、上側と下側に光センサ２１を配置することで、庫内全体の収納状態を正確に検知することができる。
【０１９８】
また、ＬＥＤの発光光度が５０％以上となる照射範囲の外側に、光センサ２１を設けることにより、ＬＥＤの照射光が直接に光センサ２１に入射せず、収納物で反射または遮蔽された後に光センサ２１に入射するので、収納状態の検知が容易になる。
【０１９９】
また、光センサ２１を、収納室に冷気を送り込むための冷却風路２５内に設けることも
できる。これにより、冷却風路２５の収納室への吐出口２６は確実に開口されているので、光センサ２１が食品に塞がれることなく、入光経路を確保することができる。万一、食品等の収納物によって吐出口が塞がれたときは光の光度が低下するため、冷蔵室１２内への冷気送風効率が落ちることを検知することができる。
【０２００】
また、ＬＥＤや光センサ２１の向きを可変できる角度変更手段を設けると、広い収納室においても、庫内の隅々まで収納状態を確認することができる。
【０２０１】
上述した、冷蔵庫１００，２００〜２０５の構成を用いて家庭用または業務用冷蔵庫に適用することができる。これにより、冷蔵庫１００，２００〜２０５の収納量検知機能を用いて、節電運転などに運転モードを切換える制御に実施、応用することができる。
【０２０２】
以上述べたように、各実施の形態において説明した冷蔵庫１００，２００〜２０５は、収納室内の収納物の位置を判別するだけでなく、全体の収納量を推定することが可能となるため、収納状態に応じた温度制御を行うことにより、保鮮性を向上させることや、過剰冷却を防止することで消費電力を抑制するといった有用な効果を発揮することができる。
【０２０３】
なお、上述の各実施の形態においては、収納室として、冷蔵室１２内の収納物の収納状態を検知する例を用いて説明を行った。しかしながら、本発明はこの例に限定されず、他の収納室、例えば、製氷室１３、切換室１４、冷凍室１５、および野菜室１６に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
以上述べたように、本発明によれば、冷蔵庫内部の収納物の収納状態に応じた冷却が可能であるという格別な効果を奏することができるので、庫内の収納物の収納状態を検知する手段を備えた冷蔵庫等として有用である。
【符号の説明】
【０２０５】
１ 演算制御部
２ メモリ
３ 扉開閉検知センサ
４ タイマ
１１ 冷蔵庫本体
１２ 冷蔵室
１２ａ 冷蔵室扉
１３ 製氷室
１４ 切換室
１５ 冷凍室
１６ 野菜室
１７ 表示部
１８ 庫内収納棚
１９ 扉収納棚
２０ 庫内照明
２０ａ，２０ｂ 天面ＬＥＤ
２０ｃ〜２０ｆ 照明用ＬＥＤ
２０ｇ，２０ｈ 側面下方ＬＥＤ
２１ 光センサ
２１ａ，２１ｃ〜２１ｑ メイン光センサ
２１ｂ サブ光センサ
２２ａ，２２ｂ 青色ＬＥＤ
２３ａ〜２３ｈ 収納物
２４ａ〜２４ｊ 光
２５ 冷却風路
２６ 吐出口
３０ コンプレッサ
３１ 冷却ファン
３２ 風量調節ダンパー
３５ 冷却システム
８１ 減衰率演算部
８２ 収納状態推定部
１００，２００〜２０５ 冷蔵庫
【技術分野】
【０００１】
本発明は、庫内の収納物の収納状態を検知する手段を備えた冷蔵庫に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の家庭用冷蔵庫においては、ファンを用いて冷気を冷蔵庫内に循環させる間接冷却方式が一般的である。従来の冷蔵庫は、庫内温度の検知結果に応じて温度を調整制御することにより、庫内の温度を適温に保っている。
【０００３】
例えば、庫内温度を均一に保つ冷蔵庫として、可動式の冷気吐出装置を設けた冷蔵庫がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図２６は、従来の冷蔵庫５００の冷蔵室１０１の内部構造を示す正面図である。
【０００５】
図２６に示すように、冷蔵庫５００において、冷蔵室１０１内に設けられた可動式の冷気吐出装置１０２は、左右に冷気を供給する。これにより、庫内温度の均一化を図っている。このような冷蔵庫５００は、庫内のサーミスタによって温度を推測している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−２４７６０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、このような従来の冷蔵庫においては、収納された食品等の収納物の量や配置といった収納状態については、考慮されていなかった。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、冷蔵庫内部の収納物の収納状態に応じた冷却、あるいは出力制御が可能な冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、断熱壁と断熱扉によって区画され収納物を収納する収納室と、前記収納室の内部に設置された光源と、前記光源から照射された照射光を検知する光センサと、前記光センサの検知結果に基づいて演算処理する演算制御部とを有し、前記演算制御部は、基準収納室照度と前記光センサの検知照度とに基づいて前記収納物を収納した状態における前記基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部と、前記減衰率演算部の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部と、を備え、前記減衰率演算部は、前記基準収納室照度を前回までの演算結果とするものである。
【００１０】
これによって、冷蔵庫内部の前回までの収納物に対する収納量の相対変化（増減量）を推定することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の冷蔵庫は、収納量の相対変化（増減量）を推定することができるので、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。
【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】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３Ａ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の図１における３Ａ−３Ａ断面図
【図３Ｂ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の冷蔵室の冷蔵室扉を開けたときの正面図
【図４】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納状態検知部である光センサの、照度と出力電流との特性を示す図
【図５】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納率と、光センサでの照度との関係を庫内壁面の反射率毎に示した特性図
【図６】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納率と光センサでの照度との関係を庫内収納棚の透過率毎に示した特性図
【図７Ａ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納状態を検知する動作の制御フローを示すフローチャート
【図７Ｂ】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の収納状態を検知する動作の制御フローを示すフローチャート
【図８】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の天面ＬＥＤを用いた収納状態を検知する動作についての説明図
【図９】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の天面ＬＥＤを用いて収納状態を検知する際の特性図
【図１０】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の側面下方ＬＥＤを用いて収納状態を検知する動作説明図
【図１１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の側面下方ＬＥＤを用いて収納状態を検知する際の特性図
【図１２】本発明の実施の形態１の冷蔵庫における、図９および図１１に示した特性の値を平均した特性図
【図１３】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の収納例を示す説明図
【図１４】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の収納物による誤差発生の例を示す説明図
【図１５】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫におけるメイン光センサ近傍の収納状態検知を示す特性図
【図１６】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の反射物の収納例を示す説明図
【図１７】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の反射物による誤差発生例を示す説明図
【図１８Ａ】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における光の波長と反射率との関係を示す特性図
【図１８Ｂ】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における光の波長と反射率との関係を示す特性図
【図１８Ｃ】本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における光の波長と反射率との関係を示す特性図
【図１９】本発明の実施の形態１における冷蔵庫のメイン光センサ近傍の反射物検知特性図
【図２０】本発明の実施の形態１における補正計算後の収納状態検知特性図
【図２１】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の側方から見た断面図
【図２２】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の冷蔵室の奥に収納物を収納した状態を示す説明図
【図２３Ａ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサ配置例を示す上方から見た断面図
【図２３Ｂ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサ配置例を示す上方から見た断面図
【図２４Ａ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサの配置例を示す側方から見た断面図
【図２４Ｂ】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の光センサの配置例を示す側方から見た断面図
【図２５】本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫における風路内への光センサの配置例を示す上方から見た断面図
【図２６】従来の冷蔵庫の冷蔵室の内部構造を示す正面図
【発明を実施するための形態】
【００１３】
請求項１に記載の発明は、断熱壁と断熱扉によって区画され収納物を収納する収納室と、前記収納室の内部に設置された光源と、前記光源から照射された照射光を検知する光センサと、前記光センサの検知結果に基づいて演算処理する演算制御部とを有し、前記演算制御部は、基準収納室照度と前記光センサの検知照度とに基づいて前記収納物を収納した状態における前記基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部と、前記減衰率演算部の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部と、を備え、前記減衰率演算部は、前記基準収納室照度を前回までの演算結果とするものであり、冷蔵庫内部の前回までの収納物に対する収納量の相対変化（増減量）を推定することができるので、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記収納量推定部は前記光センサでの照射光に基づく出力値により推定するものであり、前回までの出力値との比率、すなわち照度減衰率を用いることで、演算制御部での制御を容易に行うことができる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、前記断熱扉の開閉を検知する扉開閉検知部を備え、前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値に基づき前記収納室内の収納量の増減を推定するものであり、扉開閉検知部をトリガーとすることで、扉開閉前後の収納量の相対変化を確実に推定することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の発明において、前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値の変化量が所定値より小さい場合、前記収納室内の収納量は変わらないと推定するものであり、誤差要因を吸収することができるとともに、収納量増減の少量の変化に対しては前回までの運転状態を継続させることができ、省エネ運転等の継続による冷蔵庫の省エネ性能を高めることができる。
【００１７】
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この発明が限定されるものではない。
【００１８】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１を図１から図２０までの図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫１００の正面図である。図２は、同冷蔵庫１００の制御ブロック図である。図３Ａは、同冷蔵庫１００の図１における３Ａ−３Ａ断面図である。図３Ｂは、同冷蔵庫１００の冷蔵室１２の冷蔵室扉１２ａを開けたときの正面図である。
【００２０】
図１、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、冷蔵庫１００は、冷蔵庫本体１１を備えて
いる。冷蔵庫本体１１は断熱箱体であり、主に鋼板を用いた外箱と、ＡＢＳ等の樹脂で成形された内箱と、外箱と内箱との間に注入した断熱材とで構成されている。
【００２１】
図１に示したように、冷蔵庫本体１１は、断熱壁および断熱扉によって複数の収納室に区画されている。具体的には、冷蔵庫本体１１の最上部には、冷蔵室１２が配置されている。また、冷蔵室１２の下部には、製氷室１３および切換室１４が横並びに設けられている。製氷室１３および切換室１４の下部には、冷凍室１５が設けられている。冷蔵庫本体１１の最下部であって、冷凍室１５の下部には、野菜室１６が配置されている。
【００２２】
各収納室の前面には、外気と区画するための断熱扉が、冷蔵庫本体１１の前面開口部にそれぞれ構成されている。冷蔵室扉１２ａは、冷蔵室１２の断熱扉である。冷蔵室扉１２ａの中央部付近には、各収納室の庫内温度設定、製氷および急速冷却等の設定を行うことができ、かつ、収納状態の検知結果や冷蔵庫１００の運転状況等を表示するための表示部１７が配置されている。
【００２３】
図２に示したように、冷蔵庫１００は、冷蔵室１２の内部に設置された光源である庫内照明２０と、光源から照射された照射光を検知する光センサ２１と、光センサ２１の検知結果に基づいて演算処理する演算制御部１とを備えている。冷蔵庫１００は、さらに、青色ＬＥＤ２２ａ，２２ｂを備えている。
【００２４】
演算制御部１は、冷蔵室１２内に収納物がない状態における基準収納室照度と光センサ２１の検知照度とに基づいて、収納物を収納した状態における基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部８１と、減衰率演算部８１の演算結果に基づいて収納物の収納量を推定する収納状態推定部８２と、を有している。
【００２５】
冷蔵庫１００は、さらに、冷蔵室扉１２ａの開閉を検知する扉開閉検知部である扉開閉検知センサ３を備えている。
【００２６】
庫内照明２０は、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈを有している。
【００２７】
演算制御部１は、さらに、メモリ２およびタイマ４を有している。
【００２８】
光センサ２１は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃおよびサブ光センサ２１ｂを有している。
【００２９】
冷蔵庫１００は、冷却システム３５を備えている。冷却システム３５は、コンプレッサ３０、冷却ファン３１および風量調節ダンパー３２を有している。
【００３０】
図３Ａおよび図３Ｂに示したように、冷蔵室１２内には、収納物である食品を整理して収納できるように複数の庫内収納棚１８が設けられている。また、冷蔵室扉１２ａの庫内側の面には、扉収納棚１９が設けられている。庫内収納棚１８および扉収納棚１９は、ガラスまたは透明な樹脂等の、光の透過率が高い材質で構成されている。
【００３１】
庫内収納棚１８および扉収納棚１９の表面は、一定の透過率を保ちながら、光が拡散するように加工が行われている。これにより、冷蔵室１２内の明るさの分布を調節することが可能である。このときの透過率は５０％以上であることが望ましく、５０％よりも透過率が低いときは、庫内に光が届き難い場所ができるため、収納状態の検知精度が低下する可能性がある。なお、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率を７０％以上としておくことが実用上望ましい。この理由については後述する。
【００３２】
図２、図３Ａおよび図３Ｂに示したように、冷蔵室１２の内部には、収納室内である庫内を明るく照らすために、庫内照明２０が設けられている。これにより、収納された収納物である食品等の視認性を向上させている。
【００３３】
図３Ａに示すように、庫内照明２０は、冷蔵庫１００内の扉開放側の前面（正面）から見て、庫内奥行の１／２（中心）よりも扉側（手前側）に配置されている。
【００３４】
庫内照明２０は、図３Ｂに示したように、天面、左側壁面、および右側壁面にそれぞれ配置されている。具体的には、庫内照明２０としては、天面に天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、右側壁面および左側壁面にそれぞれ照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、ならびに、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ等、複数のＬＥＤが使用されている。これによって、高光度の光が光センサ２１に入光するので、光センサ２１による収納状態の検知感度を高めることができる。また、異なる位置にある複数のＬＥＤを順次点灯させることで、収納状態と点灯させるＬＥＤとによって光センサ２１の検知値が変化するため、より詳細に収納状態を推定することができる。また、庫内照明２０のＬＥＤは、冷蔵室１２の内部において、光センサ２１よりも上方に配置されている。
【００３５】
側壁面においては、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇを、図３Ａおよび図３Ｂに示したように縦方向に配列している。これにより、幅方向よりも高さ方向に長い冷蔵室１２全体を満遍なく照射することができる。
【００３６】
庫内の下方、かつ、庫内の奥行方向の１／２（中心）よりも冷蔵室扉１２ａ側の位置には、光センサ２１であるメイン光センサ２１ａ，２１ｃ、および、サブ光センサ２１ｂが設置されている。これによって、扉開閉による外気流入の影響を受け易い入り口付近の食品等の収納物の収納状態を正確に検知し、庫内を適温に保つように制御することができる。
【００３７】
光センサ２１としては、本実施の形態では照度センサ、具体的には、最も高感度となるピーク波長を５００〜６００ｎｍとしたセンサを用いている。なお、これらの光センサの最も高感度となるピーク波長は、他の波長帯であってもよく、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈおよび青色ＬＥＤ２２ａ，２２ｂの光源の発光波長等を検出できるように決定される。
【００３８】
図３Ｂにおいて、冷蔵室１２を左右方向において二区画に区分したと想定すると、天面ＬＥＤ２０ａおよびメイン光センサ２１ｃは向かって右区画に配置されている。また、天面ＬＥＤ２０ｂ、メイン光センサ２１ａおよびサブ光センサ２１ｂは向かって左区画に配置されている。また、冷蔵室１２を上下方向において二区画に区分したと想定すると、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂは上区画に配置されている。また、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ、メイン光センサ２１ａ，２１ｃおよびサブ光センサ２１ｂは下区画に配置されている。このように、複数の区画に収納状態検知部を構成するＬＥＤおよび光センサ２１が配置されている。光センサ２１での検知照度は、冷蔵室１２内における壁面および収納物での反射光を含めた、間接的な照射光を検知した照度である。
【００３９】
メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、または、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈの照射光が、冷蔵室１２壁面での反射ならびに収納物による反射および減衰を繰り返し、冷蔵室１２内の明るさの分布が飽和した状態の照度を測定する。演算制御部１は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃの測定値を用いて、演算処理を行って収納物の収納状態を推定する。本実施の形態においては、上述のように、複数の区画にＬＥＤおよび光センサ２１を配置したことにより、収納物の配置によらず精度良く収納状態を検知す
ることができる。
【００４０】
なお、冷蔵室１２の壁面の反射率を０．５以上としておくことが実用上望ましい。また、前述したように、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率は、それぞれ７０％以上としておくことが実用上望ましい。これらの理由について、以下説明する。
【００４１】
図４は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００の収納状態検知部を構成する光センサ２１の、照度と出力電流との特性を示す図である。図５は、同冷蔵庫１００の収納率と、光センサ２１での照度との関係を庫内壁面の反射率毎に示した特性図である。図６は、同冷蔵庫１００の収納率と光センサ２１での照度との関係を庫内収納棚１８の透過率毎に示した特性図である。なお、光センサ２１の照度からの出力値は、電流値あるいは電圧値で出力できる（以下、電流値で説明するが、電圧値に置換えできる）。
【００４２】
冷蔵庫１００の冷蔵室１２の内壁を構成する内箱は、白色のＡＢＳ樹脂を真空成形して形成され、庫内壁面の反射率Ｒを０．５以上としている。
【００４３】
なお、反射率Ｒは、ある面に入射する光束に対して、この面で反射する光束の比率で定義され、数値が大きいほど反射しやすいといえる。測定は、市販の分光光度計によって可能である。反射率Ｒと同時に、透過率Ｔの測定も可能な機器もある。また、日本工業規格では、ＪＩＳ−Ｋ３１０６等で反射率Ｒの測定、試験方法が規定されている。また、反射率Ｒは、輝度計を用いて測定した、反射率が既知のサンプル（グレースケール）の輝度から推定することも可能である。
【００４４】
透過率Ｔは、特定の波長の入射光が試料を通過する割合であり、数値が大きいほど光が透過しやすいといえる。透過率Ｔに関しては、ＪＩＳ−Ｋ７３６１−１等で測定、試験方法が規定されている。冷蔵庫１００の冷蔵室１２の内部に配置される庫内収納棚１８は、ポリスチレンまたはガラスで形成され、扉収納棚１９はポリスチレンで形成されている。そして、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率Ｔを、それぞれ７０％以上としている。なお、透過率が上述の関係を満たせば、材料はこれらの例に限定されない。
【００４５】
図４に示したように、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度と、その時の出力電流値とは直線的な関係を有し、照度が高いほど出力電流値も大きくなる。一方、照度が低くなると出力電流値も小さくなる。照度が所定の値以下、本実施の形態の収納状態検知部では０．５ルクス以下になると、出力電流との直線的な関係が失われる。この時の出力電流値は、本実施の形態の収納状態検知部では０．１μＡであるが、収納状態検知部の仕様により、照度と出力電流値との関係は異なる。一般的に、照度を検知するセンサは、１ルクス近辺以下で精度が低下するが、本実施の形態では比較的性能の良い光センサ２１を想定して、０．５ルクス以上を最低限必要な照度としている。
【００４６】
これによって、演算制御部１は、光センサ２１での照度と出力電流値との直線的な関係を有する所定値（０．５ルクス）以上で収納物の収納率を推定することで、収納率の推定精度を高めることができる。
【００４７】
すなわち、光センサ２１での照度が直線的な関係を有さない範囲を収納物の収納率推定に用いないことで、収納率の推定精度を高めることができるとともに、光センサ２１が所定出力値（０．５ルクス）以下の場合、故障診断に利用することもできる。
【００４８】
前述のように、最低照度を出力電流値に換算すれば０．１μＡである。すなわち、本実施の形態では、メイン光センサ２１ａ，２１ｃの最低出力電流を０．１μＡ以上としている。これにより、最低出力電流という観点からメイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減
衰量に基づく収納物の収納状態の推定精度を高めることができる。
【００４９】
また、図５に示したように、光源の光量を一定として庫内における収納物の収納率を高めていくと、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度は下がる。そして、庫内壁面の反射率Ｒが低いほど、同一収納率におけるメイン光センサ２１ａ，２１ｃの照度は下がる傾向がある。これは、光源からの光の一部が庫内壁面を反射してメイン光センサ２１ａ，２１ｃに到達するためであり、庫内壁面の反射率Ｒが低いほどメイン光センサ２１ａ，２１ｃに到達する光量が下がるためである。
【００５０】
なお、庫内壁面に反射率の低いデザイン部材等を部分的に設置することがあるが、メイン光センサ２１ａ，２１ｃに到達する光量は、面積の広い庫内壁面の反射率Ｒに依存する。
【００５１】
また、上述したように、光センサ２１の検知精度不安定領域を避けて収納状態を検知する必要性がある。メイン光センサ２１ａ，２１ｃの最低照度は０．５ルクス以上必要なので、図５に示した関係より、庫内壁面の反射率Ｒを０．５以上とすることが必要だということがわかる。
【００５２】
ここで、光センサ２１での受光量を増やすため、光源の光量を高めることが考えられる。しかしながら、消費電力の上昇や光源の発熱による庫内温度の上昇が発生する可能性や、照明機能と収納状態検知用の光源を併用したときに使用者が眩しく感じ、食品の視認性が劣化する可能性がある。このため、闇雲に光源の光量を高めることは得策ではない。このため、本実施の形態において、光源は、庫内が空の状態、かつ冷蔵室扉１２ａを開いた状態で暗室で照度を測定したときに、庫内収納棚１８上で最も低照度となる場所において１００ルクス以下となるようにＬＥＤを調整している。このときの照度１００ルクス以下とは、使用者側から見た明るさであって、具体的には一般的な照度計の感知部で最も感度の高い軸を、庫内収納棚１８と水平に、かつ冷蔵室扉１２ａ側に向けて設置して測定したものである。
【００５３】
また、本実施の形態において、庫内照明２０の光源としては、庫内への熱影響を考慮して１個あたりの光度を２０カンデラ以下としたＬＥＤを用いている。
【００５４】
ここで、収納状態検知部としてのＬＥＤを、庫内照明２０の照明機能と併用せずに、専用の光源を用いて構成する場合等、収納状態検知部のＬＥＤの光度が比較的低い場合を想定する。このような場合、庫内の反射率Ｒを０．５よりもさらに高める必要がある。
【００５５】
また、図６に示したように、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率が低くなるほど、同一収納率における光センサ２１の照度は下がる傾向となる。本実施の形態では、庫内収納棚１８および扉収納棚１９の透過率をそれぞれ７０％以上とすることで、光センサ２１での照度減衰量に基づく収納物の収納状態の推定精度を確保することができる。
【００５６】
光センサ２１を用いて物体を検知する方式としては、例えばフォトインタラプタのように、遮蔽によって光の強さが極端に減衰する現象を利用する方法が一般的である。この方式によれば、一つの光センサ２１を用いて一つの物体の存在をデジタル式に検知することができ、多数の光センサを用いることにより複数の物体の存在を検知することができる。ただし、このような構成を用いた場合には、収納室内の限られた場所の収納物の有無を検知することしかできず、収納室全体の収納状態を把握することは難しい。しかしながら、本実施の形態の冷蔵庫１００によれば、少数のＬＥＤおよび光センサ２１を用いて、冷蔵室１２という空間内の全体の収納状態をアナログ的に、つまり、収納物の有無だけでなく、その量についても定量的に把握することが可能である。つまり、本実施の形態の冷蔵庫
１００の構成は、閉空間内にある収納物の全体量の検知に適している。
【００５７】
光センサ２１を用いて物体を検知する方式においては、光センサ２１の近傍、つまり直ぐ手前が収納物によって塞がれると、検知できる光のレベルが極度に低下することに伴い、光の強さの変化率が低下する。このため、収納状態の検知には複雑な処理が必要になると考えられる。
【００５８】
しかしながら、本実施の形態において、図３Ａに示したように、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ、および、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、庫内収納棚１８と扉収納棚１９との間の空間αに取り付けられている。このため、冷蔵室１２内がたとえ収納物で満杯になったとしても、光センサ２１の近傍が食品で塞がる可能性は低い。これによって、断熱扉と庫内収納棚１８の前端との間の上下の空間は、収納物によって遮られる可能性が低く、光源からの安定した光路を確保しつつ、扉収納棚１９や庫内収納棚１８での収納物の存在による、光センサ２１での照度減衰量に基づいた収納物の収納状態を精度よく推定することができる。
【００５９】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｂは、庫内収納棚１８の前方側の端部を含む鉛直面よりも前方側で、かつ、断熱扉である冷蔵室扉１２ａの後方側の端部を含む鉛直面との間に設置されている。さらに望ましくは、メイン光センサ２１ａ，２１ｂは、庫内収納棚１８の前方側の端部を含む鉛直面よりも前方側で、かつ、断熱扉である冷蔵室扉１２ａの後方側の端部を含む鉛直面との間であって、扉収納棚１９にかからない部分αに設置されている。これによって、庫内収納棚１８と扉収納棚１９との間にはスペースがあるため、収納状態検知部を構成するメイン光センサ２１ａ，２１ｃが収納物で塞がることを防止できる。
【００６０】
図３Ａに戻って、冷蔵室１２内の最上部の後方領域に形成された機械室内には、コンプレッサ３０を含む、水分除去を行うドライヤ等の冷凍サイクルの構成部品が収納されている。
【００６１】
冷凍室１５の背面には、冷気を生成する冷却室が設けられている。冷却室内には、冷却器、ならびに、冷却器で冷却した冷却手段である冷気を冷蔵室１２、切換室１４、製氷室１３、野菜室１６および冷凍室１５に送風する冷却ファン３１（図２参照）が配置されている。さらに、冷却ファン３１からの風量を調節する風量調節ダンパー３２（図２参照）が風路内に設置されている。また、冷却器やその周辺に付着する霜や氷を除霜するためにラジアントヒータ、ドレンパンおよびドレンチューブ蒸発皿等が配置されている。
【００６２】
演算制御部１は、冷蔵室１２について、冷蔵保存のため、凍らない温度を下限とした温度制御（通常１℃〜５℃）を行っている。演算制御部１は、野菜室１６について、冷蔵室１２と同等、または、若干高い温度設定（例えば２℃〜７℃）に温度制御している。演算制御部１は、冷凍室１５について、冷凍温度帯（通常−２２℃〜−１５℃）に設定しているが、冷凍保存状態の向上のために、例えば−３０℃や−２５℃の低温に設定する場合もある。
【００６３】
製氷室１３は、冷蔵室１２内の貯水タンクから送られた水によって、室内上部に設けられた自動製氷機において氷をつくり、室内下部に配置した貯氷容器に貯蔵する。
【００６４】
切換室１４は、１℃〜５℃の設定（冷蔵）、２℃〜７℃の設定（野菜）、および、−２２℃〜−１５℃の設定（冷凍）の温度帯以外に、冷蔵温度帯から冷凍温度帯までの間の、予め設定された温度帯に切り換えることができる。切換室１４は、製氷室１３に並設された、独立扉を備えた収納室であり、例えば引き出し式の扉を備えている。
【００６５】
なお、本実施の形態では、切換室１４を、冷蔵温度帯から冷凍温度帯までを含む温度帯において調整可能な収納室としている。しかしながら、切換室１４はこの構成に限定されず、冷蔵を冷蔵室１２または野菜室１６、冷凍を冷凍室１５にそれぞれ委ねて、冷蔵温度帯と冷凍温度帯との間の温度帯における切り換えに特化した収納室とすることもできる。また、切換室１４を、特定の温度帯、例えば近年冷凍食品の需要が多くなってきたことに伴い、冷凍設定に固定された収納室としてもよい。
【００６６】
以上のように構成された冷蔵庫１００について、以下、その動作および作用を説明する。
【００６７】
本実施の形態では、庫内照明２０のうち、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈを使用して収納物の収納状態を検知する。また、本実施の形態では、光センサ２１のうち、メイン光センサ２１ａ、およびサブ光センサ２１ｂを使用して収納状態を検知する。
【００６８】
なお、さらに収納物の収納状態の検知精度を高める必要があるときは、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆを収納状態検知部として用いる等、使用するＬＥＤ光源の数を増加させればよい。また、収納状態検知部としてメイン光センサ２１ｃを用いる等、使用する光センサ２１の数を増加させることによっても、検知精度を高めることが可能である。
【００６９】
以下、図７Ａ〜図１２を用いて、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈ、メイン光センサ２１ａ、サブ光センサ２１ｂを用いて収納物の収納状態を検知する動作について詳細に説明する。
【００７０】
図７Ａおよび図７Ｂは、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００の収納状態を検知する動作の制御フローを示すフローチャートである。図８は、同冷蔵庫１００の天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを用いた収納状態を検知する動作について説明するための図である。図９は、同冷蔵庫１００の天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを用いて収納状態を検知する際の特性を示す図である。図１０は、同冷蔵庫１００の側面下方ＬＥＤ２０ｇを用いて収納状態を検知する動作を説明するための図である。図１１は、同冷蔵庫１００の側面下方ＬＥＤ２０ｇを用いて収納状態を検知する際の特性を示す図である。図１２は、同冷蔵庫１００における、図９および図１１に示した特性の値を平均した特性を示す図である。
【００７１】
冷蔵室１２は、その幅方向よりも、高さ方向に長いこと（縦長形状）が一般的である。このため、主として冷蔵室１２を上下二区画に区分して、収納状態を検知する例について説明する。
【００７２】
図７Ａに示したように、まず、扉開閉検知センサ３により冷蔵室扉１２ａの開閉が検知される（Ｓ１０１）。扉が閉状態となったこと（閉められたこと）を検知した場合には、演算制御部１は、収納物の出し入れの可能性があったと判定して、演算処理を開始する。
【００７３】
また、演算制御部１は、冷蔵室扉１２ａが閉じられてから所定時間をタイマ４で計時した後に（Ｓ１０２）、収納状態の検知動作（基本データ取得動作）を開始することもできる。この場合、演算制御部１は、扉開閉検知センサ３により断熱扉の閉状態が検知され、かつ、所定時間が経過した後に、制御を開始する。
【００７４】
ここで、ステップＳ１０２において、タイマ４が所定時間を計時する理由（所定時間待機する理由）について説明する。
【００７５】
ひとつは、低温となっている庫内収納棚１８および扉収納棚１９等の表面が微小に結露し、透過率が変化することにより、収納状態の検知に影響が出ることを防ぐためである。つまり、所定時間後に結露が解消されてから収納状態を検知するためである。
【００７６】
もうひとつは、冷蔵室扉１２ａが開いているときに、照明として庫内照明２０を点灯させるが、その発熱によるＬＥＤの光度低下により、収納状態の検知に影響が出ることを防ぐためである。つまり、扉が閉じられたときにＬＥＤを消灯し、所定時間後にＬＥＤの温度上昇が解消されてから、改めてＬＥＤを点灯させて収納状態を検知するためである。
【００７７】
また、所定時間を設定することで、扉開閉検知センサ３と実際の閉扉状態との時間差を吸収できるので、冷蔵庫外部からの光を確実に排除でき、収納量の推定精度を高めることができる。
【００７８】
以上述べたように、収納室内の照度を安定させるために、所定時間待機するのである。
【００７９】
なお、収納室内の照度を安定させる他の方法としては、ＬＥＤを冷蔵室扉１２ａが閉じられた後も暫く点灯して、あえて発熱させ、所定時間後にＬＥＤの温度上昇が飽和して一定になった後、検知を開始する方法もある。この方法によっても、ＬＥＤの光度を安定させることができる。
【００８０】
演算制御部１は、収納状態検知動作を開始すると、最初に冷蔵庫１００の上区画である天面に配置された天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光源を点灯させる（Ｓ１０３）。
【００８１】
例えば、図８に示したように、庫内収納棚１８上に収納物２３ａである食品が収納され、扉収納棚１９にも収納物２３ｂが収納されている場合を想定する。この場合、天面ＬＥＤ２０ａから出力された光２４ａ（光の成分を図８に矢印で示す。点線は光度が減衰していることを示す。）は、収納物２３ａに反射して減衰し、光２４ｂ，２４ｃのように別方向へ拡散する。そして、光２４ｂ，２４ｃは、さらに冷蔵室１２の壁面や他の食品等での反射を繰り返す。また、扉収納棚１９の収納物２３ｂで反射した光２４ｄも減衰し、光２４ｅのように別方向に拡散し、さらに冷蔵室１２の壁面や他の食品等の収納物での反射を繰り返す。このように反射を繰り返した後に、冷蔵室１２内の明るさの分布は飽和し、安定する。
【００８２】
なお、一般的に、ＬＥＤの照射光は所定の照射角度をもって発光する。このため、図８内に矢印で示した光２４ａ，２４ｄは、ＬＥＤが放つ光の成分の一部である。以下、光の描写については同様である。
【００８３】
天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光軸は鉛直下方向を向き、メイン光センサ２１ａ，２１ｃの検出方向は水平方向を向き、それぞれが対向しない配置である。このため、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂから発生したほとんどの光の成分は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃに直接入射せず、壁面や収納物で反射した光が、メイン光センサ２１ａ，２１ｃに入射するように構成されている。
【００８４】
具体的には、メイン光センサ２１ａ，２１ｃを、光源となる天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光軸からずらした位置に配置すればよい。すなわち、ＬＥＤは指向性が高いので、メイン光センサ２１ａ，２１ｃを、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂからの光が直接入らない位置に配置するか、または、入らないように配置することが望ましい。
【００８５】
このときのメイン光センサ２１ａによって検知された、収納状態検知特性の一例を図９に示す。図９に示したように、収納量の増加とともに照度が低下していくことが分かる。
ただし、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂだけを点灯させた場合（側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯させない場合）には、同じ収納量であっても最大値（収納物が下方に偏ったとき）と最小値（収納物が上方に偏ったとき）との間に誤差が生じる。このため、この誤差を補正する必要がある。補正の方法については後述する。演算制御部１は、測定した照度情報を、検知データＡとしてメモリ２に記録する（Ｓ１０４）。
【００８６】
なお、図９において、グラフの縦軸を「照度」としているが、収納物がないときの基準収納室照度を基準とした「相対照度」または「照度減衰率」等の相対値を用いることもできる。つまり、演算制御部１の減衰率演算部８１は、収納室内に収納物がない状態における基準収納室照度と光センサ２１の検知照度とに基づいて、収納物を収納した状態における基準収納室照度からの減衰率を演算する。この場合、ＬＥＤが初期特性として持つ光度ばらつき等に対応しやすい。また、縦軸を、収納物がないときの基準収納室照度を基準とした「照度減衰量」としてもよい。以下、「照度」に関する考え方は同様である。
【００８７】
なお、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光度は、収納室内に収納物がない状態における光センサ２１の検知照度に基づく出力値が所定値となるように、演算制御部１で調整することができる。前記天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの光度調整は、冷蔵庫１００が利用者によって使われる前に実行される。これにより、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂの個々の光度ばらつきを吸収することができる。
【００８８】
また、光センサ２１の検知照度に基づく出力値は、電流値、あるいは電圧値であり、前記出力値の比較により減衰率（％）を演算するものである。この減衰率（％）をメモリ２で記憶すればよく、演算制御部１での制御が容易となる。
【００８９】
また、照度減衰率と収納量の相関データは、冷蔵庫１００の容量、幅、高さ等の異なる形態毎に予め実験的に求められ、演算制御部１に内蔵されている。これにより、収納室内の収納棚や壁面を含めた実際の冷蔵庫の収納物がない空の状態を基準に推定することができ、収納量の推定精度を高めることができる。また、冷蔵庫内部の収納物の収納量の定量（絶対量）推定が可能となる。
【００９０】
そして、収納室内に収納物がない状態における光センサ２１の照度減衰率と収納量の相関データは、複数の光源のそれぞれに対応して複数の相関データを保有している。
【００９１】
また、光センサ２１の検知照度は、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂが点灯して所定時間後（たとえば２秒後）の値を読み取るものである。なお、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂが点灯している間の時間の平均値としてもよい。
【００９２】
次に、演算制御部１は、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを消灯した後に、冷蔵庫１００の下区画である側面下方の壁面に配置された側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯する（Ｓ１０５）。例えば、図１０のように庫内収納棚１８上に収納物２３ｃ，２３ｄ（例えば食品）が収納されている場合を想定する。このとき、ＬＥＤ２０ｇから出力された光２４ｆ（光の成分を図１０に矢印で示す。点線は光度が減衰していることを示す。）は、収納物２３ｃに反射して減衰し、光２４ｇのように別方向へ拡散する。光２４ｇはさらに冷蔵室１２の壁面や他の収納物での反射を繰り返す。また、収納物２３ｄで反射した光２４ｈも減衰し、光２４ｉ，２４ｊのように別方向に拡散し、さらに冷蔵室１２の壁面や他の収納物での反射を繰り返す。このように反射を繰り返した後に、冷蔵室１２内の明るさの分布は飽和し、安定する。
【００９３】
なお、必要な検知精度にあわせて、側面下方ＬＥＤ２０ｇ、２０ｈの少なくとも一方を点灯させればよい。
【００９４】
側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯するときには、メイン光センサ２１ａで検知を行う。側面下方ＬＥＤ２０ｇおよびメイン光センサ２１ａは、同じ壁面に取り付けられている（図３Ａおよび図３Ｂ）ので、対向しない。このような組合せで検知するので、側面下方ＬＥＤ２０ｇからのほとんどの光の成分は、メイン光センサ２１ａに直接入射せず、壁面や収納物での反射を介して入射する。これにより、収納室内における収納物での反射光を含めた間接的な照射光を検知することができる。
【００９５】
このときのメイン光センサ２１ａによる収納状態検知特性の一例を図１１に示す。図１１に示したように、収納量の増加とともに照度は低下していくことが分かる。しかしながら、側面下方ＬＥＤ２０ｇだけを点灯した場合（天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯しない場合）には、同じ収納量であっても、最大値（収納物が上方に偏ったとき）と最小値（収納物が下方に偏ったとき）との間に誤差がある。よって、この誤差を補正する必要がある。補正の方法については後述する。これによって、収納室内における収納物の偏りによるばらつき要因を低減することができ、収納物の収納状態に起因する収納量の推定精度を高めることができる。演算制御部１は、測定した照度情報を検知データＢとしてメモリ２に記録する（Ｓ１０６）。
【００９６】
以上述べたように、収納物が上区画に偏った場合、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯したときには収納量増加による照度減衰が大きく（図９）、側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯したときは収納量増加による照度減衰が小さい（図１１）。一方で、収納物が下区画に偏った場合、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯したときには収納量増加による照度減衰が小さく（図９）、側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯したときには収納量増加による照度減衰が大きい（図１１）。
【００９７】
すなわち、上区画にある天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂを点灯したときは、上区画の収納物に対し感度が高く、下区画にある側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯したときは、下区画の収納物に対して感度が高いといえる。
【００９８】
本実施の形態においては、上区画の天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂ、および下区画の側面下方ＬＥＤ２０ｇを順次点灯させることによる測定結果を組み合わせて、収納物の収納状態の検知を行う。具体的には、演算制御部１は、例えば検知データＡ（図９に示した特性）と検知データＢ（図１１に示した特性）とを平均した値を検知データＣとして算出する（Ｓ１０７）。検知データＣの収納状態検知特性を図１２に示す。図１２と、図９および図１１とを比較すると、平均した値を用いることで、誤差がほとんど解消され、収納物の上下への配置の偏りに関わらず、精度良く収納状態を検知することができるように補正されたことが分かる。このとき、演算制御部１は、収納室内における収納物の上下方向の収納状態に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。これによって、収納物の上下方向の偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【００９９】
なお、上述の例においては、収納物の上下方向の配置の偏りを補正する例を示した。他にも、収納物の左右方向、または奥・手前方向への配置の偏りについては、上述と同様の考え方で冷蔵室１２を各方向に二区画に区分し、それぞれにＬＥＤまたは光センサ２１を設ければよい。ＬＥＤや光センサ２１の数は増加するが、より精度の高い収納状態検知が可能である。
【０１００】
次に、演算制御部１は、メイン光センサ２１ａへの光の入射経路に障害物があった場合に発生する誤差を補正する工程（障害物補正工程）を実行する。演算制御部１は、光センサ２１の検知照度と基準データとに基づいて検知照度の減衰率を演算する減衰率演算部８
１を含む。演算制御部１は、障害物補正工程および後述する反射物補正工程において、減衰率演算補正部として機能する。この場合、収納状態推定部８２は、減衰率演算部８１の演算結果と減衰率演算補正部の演算結果とに基づいて収納物の収納量を推定する。
【０１０１】
図１３は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の収納例を説明するための図である。図１４は、同冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の収納物による誤差発生の例を説明するための図である。図１５は、同冷蔵庫１００におけるメイン光センサ２１ａ近傍の収納状態検知特性を示す図である。
【０１０２】
図１３に示したように、下部の扉収納棚１９に収納物２３ｅ（以下、障害物とも表記）が置かれた場合を想定する。このような場合、収納物２３ｅは、メイン光センサ２１ａ付近に存在するので、収納物２３ｅが、メイン光センサ２１ａの光の入射経路を狭める障害物となる可能性がある。
【０１０３】
このような障害物が存在したときのメイン光センサ２１ａによる収納状態検知特性の一例を図１４（検知データＣ）に示す。図１４に示したように、障害物なしのときの判別特性Ｆの最大値（ａ）は、障害物ありのときの判別特性Ｇの最大値（ｂ）まで減衰する。すなわち、障害物の有無によって誤差が発生する。これと同様に、障害物なしのときの判別特性Ｆの最小値（ｃ）は、障害物ありのときの判別特性Ｆの最小値（ｄ）まで減衰して、誤差が発生する。
【０１０４】
本実施の形態においては、これらの誤差を補正するために、側面下方ＬＥＤ２０ｇとは反対側の壁面に設けられた側面下方ＬＥＤ２０ｈ、およびメイン光センサ２１ａと同じ壁面の扉側の位置にずらして配置されたサブ光センサ２１ｂを用いて、収納物２３ｅの収納状態を検知する。
【０１０５】
図７Ｂに示すように、演算制御部１は、側面下方ＬＥＤ２０ｇを消灯して、側面下方ＬＥＤ２０ｈを点灯し（Ｓ１０８）、サブ光センサ２１ｂの検知データＤを取得する（Ｓ１０９）。検知データＤの特性を図１５に示す。収納物２３ｅがメイン光センサ２１ａへの光の入射経路を狭めるレベルの大きさであれば、側面下方ＬＥＤ２０ｈとサブ光センサ２１ｂとを結ぶ光の経路が遮蔽される。このため、サブ光センサ２１ｂの検知データＤが極端に低下する（図１５参照）。
【０１０６】
この現象を利用して、演算制御部１は、検知データＤと所定の閾値Ｅとを比較（Ｓ１１０）して、障害物の有無を判定する。検知データＤが所定の閾値Ｅよりも大きいときには、障害物がないと判定し、検知データＤが所定の閾値Ｅよりも小さいときには、障害物があると判定する。演算制御部１は、障害物ありと判別したときは、図１４に示した障害物なし時の判別特性Ｆを用いて収納状態を判別し（Ｓ１１１）、障害物なしと判別したときは、図１４に示した障害物あり時の判別特性Ｇを用いて収納状態を判別する（Ｓ１１２）。
【０１０７】
すなわち、演算制御部１は、障害物がある場合とない場合の２種類の基準データ（判別特性Ｆと判別特性Ｇ）を予め保有し、障害物補正工程でどちらかを選択し収納状態を判別する。
【０１０８】
このように、本実施の形態によれば、メイン光センサ２１ａへの光の入射経路に障害物があった場合に発生する誤差を補正することが可能である。
【０１０９】
なお、上述の説明では、メイン光センサ２１ａ近傍の収納物による誤差発生を補正する工程について説明したが、この工程を、断熱扉での収納物２３ｅの収納状態を検知する工
程とすることもできる。このときは、扉収納棚１９に収納物２３ｅを配置したときに影になる位置に、メイン光センサ２１ａを配置すればよい。このとき、演算制御部１は、収納室内における断熱扉での収納物の収納状態に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。また、演算制御部１は、光センサ２１近傍の収納物の収納状態に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。これによって、収納物の断熱扉での偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１１０】
さらに、本実施の形態の冷蔵庫１００は、メイン光センサ２１ａの周辺に反射率の高い収納物２３ｆ（以下、反射物とも表記）があった場合に発生する誤差についても補正を行うことができる。この補正方法（反射物補正工程）について説明する。
【０１１１】
図１６は、本発明の第１の実施の形態における冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の反射物の収納例を説明するための図である。図１７は、同冷蔵庫１００のメイン光センサ近傍２１ａの反射物による誤差発生例を説明するための図である。図１８Ａ〜図１８Ｃは、同冷蔵庫１００における光の波長と反射率との関係を示す図である。図１９は、同冷蔵庫１００のメイン光センサ２１ａ近傍の反射物検知特性を示す図である。
【０１１２】
一般に、反射率の高い収納物（反射物）は、白色あるいは白色に近い色の物体である。また、金属の容器のように表面における光の拡散性が低く、集光性を有する物体も反射物と定義する。
【０１１３】
図１６において、メイン光センサ２１ａの近傍に配置された収納物２３ｆが反射物であるとする。収納物２３ｆの反射率が高いときには、反射による光の減衰が少なく、また光が拡散せずに集光される場合もある。このため、収納物２３ｆの周辺の照度は高くなる傾向がある。これに伴い、近傍のメイン光センサ２１ａ周辺の照度も高くなる。
【０１１４】
図１７の、メイン光センサ２１ａによって検知された収納状態検知特性の一例（検知データＣ）に示すように、収納物２３ｆの反射率の違いによって誤差が発生する。例えば、反射物なし時の特性（ａ）に対し、やや高い反射率の収納物あり時の特性（ｂ）では誤差Ｊが発生し、また、高反射率の収納物あり時の特性（ｃ）では誤差Ｈが発生する。
【０１１５】
この誤差を補正するために、本実施の形態においては、青色ＬＥＤ２２ａとメイン光センサ２１ａとを用いて、収納物２３ｆの反射影響を検知する。一般的に反射率が高いのは白色の物体であるので、ここでは、白色の物体を識別する例を説明する。
【０１１６】
まず、青色ＬＥＤ２２ａを用いる理由について説明する。例えば、図１８Ａに示すように、４００〜５００ｎｍにピークを持つ青色の波長帯の光（青色ＬＥＤ２２ａのピーク波長帯の光）は、赤色の物体での反射率が低い。また、図１８Ｂに示すように、青色ＬＥＤ２２ａのピーク波長帯の光は、青色の物体での反射率も５０％以下と低めである。一方で、図１８Ｃに示すように、白色の物体は全波長帯の光を強く反射する特性があるので、青色ＬＥＤ２２ａのピーク波長帯の光に対しても、その反射率が高くなる。すなわち、青色の波長は、白色以外の物体には反射しにくいため、白色の物体を見分けることに適している。そこで、本実施の形態では、青色ＬＥＤ２２ａを用いて白色の物体を識別する。
【０１１７】
例えば、青色ではなく、赤色の波長の光を使用すると仮定する。このとき、図１８Ａに示すように、６５０ｎｍ前後にピークを持つ赤色の波長帯の光は赤色の物体での反射率が高く、図１８Ｃに示す白色の物体での反射率と同等となる。すなわち、赤色の光は反射率の低い同色の物体でも一定レベルで反射するので、白色と赤色の物体の区別が困難であり、反射物の判別を行うためには、青色ＬＥＤ２２ａを用いる方がよい。
【０１１８】
なお、反射率は物体の色に影響されるため、例えばＲＧＢの波長を利用した色度センサ等を用いて反射物を検知すれば、さらに高い精度で判別できる。
【０１１９】
また、金属の容器のように光の拡散性が低い物体については、特に光の波長に関係なく光を集光するので、その特性を利用して検知することができる。
【０１２０】
例えば、図１９に示すように、反射物による誤差と、青色ＬＥＤ２２ａ点灯時のメイン光センサ２１ａの出力との間には相関があるため、この関係を利用してこの誤差分を補正する。
【０１２１】
具体的には、まず、演算制御部１は、庫内照明２０を消灯し、青色ＬＥＤ２２ａを点灯して（Ｓ１１３）、メイン光センサ２１ａによる検知データＫをメモリ２に記録する（Ｓ１１４）。
【０１２２】
次に、図１９のように定められた閾値Ｌと検知データＫとを比較し（Ｓ１１５）、検知データＫの方が小さければ反射物による影響は微小であると判定して補正は行わない（Ｓ１１６）。一方、検知データＫの方が大きければ、反射影響があると判定し、反射物による誤差判別特性Ｍに基づいて、誤差Ｊまたは誤差Ｈの値を推定して、図１７に示した検知データＣの補正を行う（Ｓ１１７）。
【０１２３】
具体的には、誤差Ｊまたは誤差Ｈの値を減算して検知データＣを補正する。
【０１２４】
上述した各ステップ（基本データ取得工程、障害物補正工程および反射物補正工程）を実行することにより、演算制御部１は、補正後の収納量検知特性を算出する。このとき、演算制御部１は、収納室内における収納物の反射率に基づき減衰率演算部８１の基準データを補正する減衰率演算補正部として機能する。これによって、収納物の反射率に起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１２５】
図２０は、本発明の第１の実施の形態における補正計算後の収納状態検知特性図である。
【０１２６】
図２０には、図７Ａおよび図７Ｂに示した各ステップにより、基本データ取得、障害物補正、および反射物補正を演算制御部１で行った後の収納量検知特性（補正後）を示している。補正後の最大値（ａ）と補正後の最小値（ｂ）との誤差は極めて小さくなり、収納状態を精度良くアナログ的に推定できることが分かる。この補正後の特性を用いて、演算制御部１は収納量検知を行う。具体的には、収納状態推定部８２が、減衰率演算部８１の演算結果に基づいて収納物の収納量を推定する（ステップ１１８）。収納状態推定部８２は、光センサ２１での照射光に基づく出力値により収納物の収納状態を推定する。
【０１２７】
本実施の形態では、収納状態の推定において、図２０に示したように、複数の閾値Ｐ，Ｑ，Ｒ，Ｓを設けて、収納量のレベルをレベル１〜５の５段階で判別する仕様とした。具体的には、演算制御部１の収納状態推定部８２は、閾値Ｐ以上のときはレベル１の収納量、閾値Ｐ〜Ｑのときはレベル２の収納量、閾値Ｑ〜Ｒのときはレベル３の収納量、閾値Ｒ〜Ｓのときはレベル４の収納量、閾値Ｓ以下のときはレベル５の収納量であるとそれぞれ判別する。つまり、減衰率演算部８１により演算された減衰率が大きい場合には、収納状態推定部８２は収納量が多いと推定する。
【０１２８】
上述の例においては、減衰率演算部８１が演算した減衰率の値に基づいて、収納状態推定部８２が収納物の収納量を推定する、つまり、照度の絶対値による収納量の推定につい
て説明した。
【０１２９】
しかしながら、本発明はこの例に限定されない。例えば、収納状態推定部８２が、減衰率演算部８１の演算結果を基に収納量を推定する構成、具体的には、減衰率演算部は、前回までの演算結果（前回の演算結果でもよいし、さらに前の演算結果であってもよい）を基準収納室照度として、基準収納室照度からの減衰率を演算する構成であってもよい。
【０１３０】
これにより、メモリ２は、前回までのデータのみ記憶すればよく、演算制御部１での制御が容易となる。
【０１３１】
例えば、図２０の関係において、収納量の増加を判定するとき、変化前の収納量がレベル３であるとすると、照度変化が「閾値Ｑ−閾値Ｒ」の差分以上であったときのみレベル４に移行するように判別し、これ以外の場合はレベル３で保留する。これにより、外部ノイズなどにより数パーセントの検知誤差が発生しても、収納状態の変化の誤検知を防止することができる。収納量の減少を判定するときについても同様の考え方で行う。このように、つまり、照度変化の相対値に基づいて、収納量の相対変化を推定することも可能である。
【０１３２】
さらに、演算制御部１は、通常は、照度変化の相対値に基づいて収納量の相対変化を推定しており、定期的に、照度の絶対値に基づいて収納量の絶対値を推定する構成としてもよい。このような構成とすることにより、収納量の経時変化が非常に少ない場合であって、収納量の判定レベルが変化しないような場合であっても、定期的に絶対値を推定することにより、正しい収納量の判定が可能である。
【０１３３】
また、前回までの演算結果を基準収納室照度（＝データ＝減衰率）として、基準収納室照度からの減衰率を演算する場合、前回までのデータ（＝減衰率）に対して、所定の閾値を越えた場合、収納量の変化が生じたと判定し、冷蔵庫内部の収納物の収納量の相対変化（増減量）に応じた冷却、あるいは出力制御が可能となる。そして、所定の閾値を越えた時点で前回までのデータを書き換えて新たなデータとすることで、適切な収納量変化を判定することができる。なお、一定時間、収納量の変化が生じたと判定しない場合、一定時間後に前回までのデータを書き換えて新たなデータとしてもよい。
【０１３４】
また、演算制御部１の収納状態推定部８２は、扉開閉検知センサ３の検知結果を用いて、開扉前の光センサ２１の出力値と閉扉後の光センサ２１での出力値とに基づいて収納室内の収納物の収納状態（増減）を推定することも可能である。
例えば、収納状態推定部８２は、開扉前の光センサ２１からの出力値と閉扉後の光センサ２１での出力値の変化量が所定値よりも小さい場合に、収納室内の収納物の収納量は変化していないと推定することも可能である。
【０１３５】
これにより、冷蔵庫１００が省エネ運転している場合、扉開閉前後の収納量の変化が少なく、省エネ運転を解除する必要がないと判断し、冷蔵庫１００が省エネ運転を継続することで、節電することができる。
【０１３６】
また、光センサ２１の検知照度に基づく出力値は、電流値、あるいは電圧値であり、前記出力値の比較により減衰率（％）を演算するものであり、メモリ２は減衰率（％）を記憶すればよく、演算制御部１での制御が容易となる。
【０１３７】
また、前回までの演算結果を基準収納室照度として、基準収納室照度からの減衰率を演算する構成とした場合、すなわち、照度変化の相対値に基づいて、収納量の相対変化を推定する（収納量の増減を推定する）場合も、図７Ａおよび図７Ｂの基本的なフローは同様
であるが、障害物補正工程では、障害物有無により変化量の異なる閾値を２種類持っておき、いずれかを選択し障害物補正としてもよい。
【０１３８】
また、反射物補正工程では、反射物ありのときは、収納量多めに判定するように一定値を減算し反射物補正としてもよい。
【０１３９】
また、図２０に示したように、閾値Ｐ〜Ｓの間隔は、収納量が少ないときは広く、また多いときは狭く設定している。これは、収納量検知特性（補正後）が、収納量が少ないときほど傾きが大きく、収納量が多いときほど傾きが小さくなることを考慮したものであり、収納レベル１〜５の間隔が均等になるように設定している。
【０１４０】
なお、収納量の推定に当たっては、上述のような複数の閾値を用いた段階分けを行わずに、完全にアナログ的な判別（つまり、図２０の特性図に基づいて、照度の絶対値から対応する収納量の絶対値を算出する）をしてもよい。
【０１４１】
収納状態を推定した後、演算制御部１は、収納量または収納量の変化または収納位置などに応じて、コンプレッサ３０、冷却ファン３１および風量調節ダンパー３２等の冷却システム３５を制御して、最適な冷却運転を行うために条件を変更する。
【０１４２】
なお、上述したＬＥＤと光センサ２１との配置関係を逆にしても、上述した収納状態検知方式は成立する。
【０１４３】
なお、演算制御部１は、ＬＥＤを順次点灯して、収納物の収納状態を検知している間に、表示部１７のランプを明滅させる等して、使用者に報知することも可能である。さらに、演算制御部１は、収納状態を検知した後に、検知結果を表示部１７に表示して使用者に報知することも可能である。
【０１４４】
また、扉開閉検知センサ３によって断熱扉の閉状態が検知されてから、演算制御部１での一連の制御動作が終了するまでに、扉開閉検知センサ３により断熱扉の開状態が検知された場合を想定する。このような場合、演算制御部１での一連の制御動作を強制的に終了し、再度、断熱扉の閉状態が検知されてから演算制御部１での一連の制御動作を開始する。これにより、途中で断熱扉が開かれた場合であっても、改めて一連の制御動作を行うことにより、より精度の高い収納状態検知が可能である。
【０１４５】
なお、本実施の形態においては、図７Ａおよび図７Ｂに示したように、基本データ取得工程、障害物補正工程および反射物補正工程をすべて行う例を用いて説明を行った。しかしながら、本発明はこの例に限定されない。例えば、障害物補正工程および反射物補正工程の少なくともいずれかを省略することも可能である。
【０１４６】
簡易的には、基本データ取得工程（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）を行って、その結果に基づいて収納量の判定（Ｓ１１８）を行うことによって、収納物の収納量を推定することが可能である。
【０１４７】
なお、基本データ取得工程（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）における、天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂと側面下方ＬＥＤ２０ｇを点灯させる順序はどちらが先でもよい。
【０１４８】
このような場合には、本実施の形態の冷蔵庫１００は、冷蔵室１２の内部に設置された天面ＬＥＤ２０ａ，２０ｂおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈと、照射光を検知する光センサ２１であるメイン光センサ２１ａ，２１ｃとを有する構成であればよい。冷蔵庫１００は、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量に基づいて収納物の収納状態を推
定することができる。これにより、光源であるＬＥＤの初期特性等のばらつきに対応でき、冷蔵室１２内の全体の収納状態を、精度を高めて推定することが可能となる。
【０１４９】
また、基本データ取得工程（Ｓ１０３〜Ｓ１０７）における、Ｓ１０５〜Ｓ１０７（データＡとデータＢの平均値をＣとする工程）は、必須ではなく、データＡを基本データ取得工程としてもよい。
【０１５０】
また、障害物補正工程および反射物補正工程は必須ではなく、基本データ取得工程のみで収納物の収納状態を推定することもできる。
【０１５１】
また、基本データ取得工程と、障害物補正工程を組み合わせて収納物の収納状態を推定することもできる。
【０１５２】
また、基本データ取得工程と、反射物補正工程を組み合わせて収納物の収納状態を推定することもできる。
【０１５３】
また、本実施の形態では、図７Ａにおいて、冷蔵室扉１２ａが閉じられてから所定時間をタイマ４で計時した後に（Ｓ１０２）、収納状態の検知動作（基本データ取得動作）を開始するもので説明したが、Ｓ１０１で扉開閉を検知した後、演算制御部１が光センサ２１での出力値が所定値以下（照射光がない状態）を検知したことを確認してから基本データ取得工程に移行することもできる。これにより、庫外からの光の影響を確実に排除できる。また、光センサ２１の故障等の異常を検知でき、冷蔵庫１００の信頼性を高めることができる。
【０１５４】
本実施の形態においては、光源の照射光は、収納室内で反射を繰り返して庫内全体に行渡って、光センサ２１に入光する。これにより、部品数が少なく、簡易な構成で収納状態を検知することができる。なお、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは一方のみを配置することとしてもよい。これにより、さらに低コスト化を図ることができる。このとき、演算制御部１は、収納室に複数設けられた光源と単一の光センサ２１の受光した結果に基づいて、各光源に対する収納状況から収納物の収納状態を推定することとなる。収納室を複数の区画（高さ方向、奥行き方向および横幅方向等において、二区画に区分）に区分した場合、複数の光源の少なくとも一つは光センサ２１の配置される区画に配置して、各区画における光源の照射光を光センサ２１で検知した結果に基づき収納物の収納状態を推定する。
【０１５５】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃによって検出された照度の減衰量を、収納室内に収納物がない状態での基準収納室照度に対する、実際の収納状態での照度の減衰量とすることができ、これを用いて収納物の収納状態を推定する。これにより、光源であるＬＥＤのばらつきだけでなく冷蔵庫１００の収納室内の個体ばらつきにも対応でき、収納物の収納状態の推定精度をさらに高めることができる。
【０１５６】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃによって検出された照度の減衰量は、収納室内における収納物での反射光を含めた間接的な照射光を検知して算出されるものである。これにより、収納物の収納状態を容易に精度よく推定することができる。
【０１５７】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、光源の光軸からずらして配置している。これにより、メイン光センサ２１ａ，２１ｃは、光源からの直接光を受光しないので、庫内全体の収納物の収納状態を容易に精度よく推定することができる。
【０１５８】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃと光源とは収納室内において、対向しない面に配置するか、あるいは対向しないように配置する構成としている。これにより、メイン光セ
ンサ２１ａ，２１ｃは光源からの直接光の受光を確実に防止でき、庫内全体の収納物の収納状態を容易に精度よく推定することができる。
【０１５９】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部を備えることにより、収納室内における収納物の偏りによるばらつき要因を吸収することができ、収納物の収納状態に起因する収納量の推定精度を高めることができる。
【０１６０】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における収納物の上下方向の収納状態を補正する手段を備えたことにより、収納物の上下方向の偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６１】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における断熱扉での収納物の収納状態を補正する手段を供えたことにより、収納物の断熱扉での偏りに起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６２】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における光センサ２１近傍での収納物の収納状態を補正する手段を備えたことにより、光センサ２１に対する収納物による影の生成に起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６３】
また、メイン光センサ２１ａ，２１ｃでの照度減衰量を収納状態により補正する減衰率演算補正部として、収納室内における収納物の反射率を補正する手段を備えたことにより、収納物の反射率に起因する収納量の推定精度を確実に高めることができる。
【０１６４】
また、光センサ２１を、光源よりも下方に配置したことにより、光センサ２１は扉開閉での外気の流入による結露の影響を低減でき、光センサ２１での照度減衰量に基づいて収納物の収納状態を精度よく推定することができる。
【０１６５】
また、庫内照明２０および光センサ２１は、冷蔵室１２の奥行き方向における中心よりも冷蔵室扉１２ａ側に設けられている。これにより、扉開閉による外気流入の影響を受け易い入り口付近の収納物の収納状態を確実に検知することができる。
【０１６６】
また、庫内照明２０および光センサ２１は、冷蔵室１２に備えられた庫内収納棚１８の前端部と冷蔵室扉１２ａとの間に設けられている。冷蔵室扉１２ａと庫内収納棚１８の前端との上下の空間は、収納物によって遮られる可能性が低い。これにより、光源からの安定した光路を確保しつつ、断熱扉や庫内収納棚１８での収納物の存在による光センサ２１での照度減衰量に基づいて収納物の収納状態を精度よく推定することができる。
【０１６７】
また、冷蔵室１２を複数の区画に区分したので、収納物の偏りに関わらず精度良く収納状態の検知を行うことができる。
【０１６８】
また、収納状態検知に使用する光源の少なくとも一部を庫内照明２０と兼用しているので、新たな光源を設けることなく、簡易な構成で収納状態を検知することができる。庫内照明２０と、収納状態検知に使用する光源の少なくとも一部とを兼用した場合には、扉を開けた場合の照明のための明るさと、収納状態検知に必要な照明の明るさを変化させることにより、より収納状態検知の精度を向上させることができる。
【０１６９】
また、ＬＥＤと光センサ２１とが対向しない配置となる組合せで検知を行うので、ＬＥＤから光センサ２１に直接入射する光の成分を抑制することができ、収納物による光の減衰率を高め、検知精度を向上することができる。
【０１７０】
また、ＬＥＤまたは光センサ２１の近傍の収納状態を識別して補正する構成として、例えば、光センサ２１近傍の光の入射経路に対する障害物、および光センサ２１の近傍に収納された反射物による誤差を抑制することができる。
【０１７１】
（実施の形態２）
以下、本発明の第２の実施の形態における冷蔵庫２００〜２０５の構成について、図２１から図２５までの図面に基づいて説明する。
【０１７２】
なお、実施の形態１で説明した構成と同一または類似する構成については、同一の符号を用いてその説明を省略する。
【０１７３】
図２１は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫２００の側方から見た断面図である。図２２は、同冷蔵庫２００の冷蔵室の奥に収納物２３ｈを収納した状態を説明するための図である。図２３Ａは、同実施の形態における冷蔵庫２０１の光センサ２１配置例を示す上方から見た断面図である。図２３Ｂは、同実施の形態における冷蔵庫２０２の光センサ２１配置例を示す上方から見た断面図である。図２４Ａは、同実施の形態における冷蔵庫２０３の光センサ２１の配置例を示す側方から見た断面図である。図２４Ｂは、同実施の形態における冷蔵庫２０４の光センサ２１の配置例を示す側方から見た断面図である。図２５は、同実施の形態に係る冷蔵庫２０５における風路内への光センサ２１の配置例を示す上方から見た断面図である。
【０１７４】
本実施の形態では、主に側面に設けられた庫内照明２０を用いて検知を行う場合における、様々な光センサ２１の配置方法の例について説明する。
【０１７５】
ＬＥＤおよび光センサ２１の位置関係について説明する。
【０１７６】
図２１および図２２に示した例においては、天面にメイン光センサ２１ｄ，２１ｅを配置している。冷蔵室扉１２ａ側から奥方向に照射された照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇからの光を、庫内内壁や食品で反射させ、庫内全体に行渡らせてからメイン光センサ２１ｄ，２１ｅに入射させる。このため、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇの光が直接メイン光センサ２１ｄに入射しないように、メイン光センサ２１ｄを、照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆ、および側面下方ＬＥＤ２０ｇの発光光度が５０％以上となる照射角βの外側に配置している。
【０１７７】
また、光を庫内全体に行渡らせるためには、光が庫内奥で反射して庫内扉側に戻ってきたところを検知することが望ましい。このため、天面光センサ２１ｄを庫内奥行の１／２（中心）よりも冷蔵室扉１２ａ側の位置に設けている。ただし、メイン光センサ２１ｅは、庫内奥側の収納状態の検知をより正確にするために、メイン光センサ２１ｄを補完する役割で設置している。このため、メイン光センサ２１ｅは、庫内奥側、かつ照明用ＬＥＤ２０ｃの入射角β内に配置されている。
【０１７８】
冷蔵室扉１２ａが開閉されたときには、外気が庫内に流入して庫内温度がやや上昇する。このとき、扉付近の収納物の方が、奥の収納物よりもこの温度変化の影響を受けやすい。よって、扉側の収納物の収納状態をより正確に検知する必要があるため、冷蔵室扉１２ａ側にメイン光センサ２１ａを設ける効果はより高い。
【０１７９】
なお、構造設計の都合上、冷蔵室扉１２ａ側にメイン光センサ２１ａを設けることが難しい場合や、ＬＥＤの照射角内にメイン光センサ２１ａが入る等、これらの条件を満たせない場合がある。この場合には、ＬＥＤの照射光が直接メイン光センサ２１ａに入射しないように、できるだけＬＥＤ光源と対向してメイン光センサ２１ａを設置しないように配慮する。
【０１８０】
本実施の形態においては、図２２に示したように、メイン光センサ２１ｄ，２１ｅのうち、一方のセンサ（この場合にはメイン光センサ２１ｅ）が収納物２３ｈによって塞がれることがあっても、他方のメイン光センサ２１ｄによって収納状態を検知することができる。
【０１８１】
以上の説明においては、メイン光センサ２１ｄを収納室の奥行き方向の１／２（中心）よりも冷蔵室扉１２ａ側の天面に配置している。また、メイン光センサ２１ｅを奥行き方向の１／２（中心）よりも奥側の天面に設けている。しかしながら、本発明はこの例に限定されない。
【０１８２】
例えば、図２３Ａの冷蔵庫２０１に示すように、メイン光センサ２１ｆを収納室の横幅方向の１／２（中心）よりも左の扉側に配置し、メイン光センサ２１ｇを庫内横幅の１／２（中心）よりも右の扉側に設置してもよい。
【０１８３】
また、図２３Ｂの冷蔵庫２０２に示すように、メイン光センサ２１ｈを冷蔵室扉１２ａに配置し、また、メイン光センサ２１ｉを庫内横幅の１／２（中心）よりも右の奥側に設置してもよい。この構成により、左右の食品収納状態だけでなく、奥・手前の食品収納状態も詳細に検知することができる。さらに、メイン光センサ２１ｈを冷蔵室扉１２ａに設けることにより、メイン光センサ２１ｈが奥方向に向けて庫内全体を見渡すような配置となり、庫内全体の収納量検知がしやすい。同様の効果を得るためには、奥方向に向けてメイン光センサを設置することにより、庫内壁面にもメイン光センサを設けることができる。
【０１８４】
また、図２４Ａの冷蔵庫２０３に示すように、メイン光センサ２１ｊを収納室内の上部でかつ冷蔵室扉１２ａ側に、また、メイン光センサ２１ｋを収納室内の下部でかつ冷蔵室扉１２ａ側に設置してもよい。これにより、メイン光センサ２１ｊによって庫内高さの１／２（中心）よりも上側の収納空間の光量を検知し、メイン光センサ２１ｋによって庫内高さの１／２（中心）よりも下側の収納空間の光量を検知することが可能である。
【０１８５】
一般に、他の収納室と比較して高さ寸法が最も高い冷蔵室１２の上下にメイン光センサ２１ｊ，２１ｋを設けているので、食品収納状態を詳細に検知することができる。
【０１８６】
また、図２４Ｂの冷蔵庫２０４に示すように、収納室内の上部でかつ冷蔵室扉１２ａ側にメイン光センサ２１ｍを設け、また、メイン光センサ２１ｎを収納室内の下部でかつ奥側に設置してもよい。この構成により、収納空間の前方かつ上側の収納空間をメイン光センサ２１ｍで検知し、収納空間の後方かつ下側の収納空間をメイン光センサ２１ｎで検知することができる。これにより、上下方向の収納物の収納状態だけでなく、奥・手前方向の収納物の収納状態も詳細に検知することができる。
【０１８７】
また、図２５の冷蔵庫２０５に示すように、庫内の扉側に備えた光センサ２１（図示せず）に加えて、メイン光センサ２１ｐ，２１ｑを、冷蔵室１２内に冷気を送風するために設けられた冷却風路２５内に設けてもよい。このとき、光は吐出口２６を通ってサブ光センサ２１ｂに入射するが、冷却風路２５の収納室への吐出口２６は確実に開口されているので、メイン光センサ２１ｐ，２１ｑは、収納物に塞がれることなく、入光経路を確保す
ることができる。万が一、食品等の収納物によって吐出口２６が塞がれたときには光の光度が低下するため、冷蔵室１２内への冷気送風効率が落ちることを検知することができる。
【０１８８】
なお、風路の吐出口２６だけでなく、吸い込み口付近に光センサ２１を設けてもよい。
【０１８９】
なお、ここまでの説明においては、メイン光センサ２１ａ〜２１ｑを２個使用する形態を記載したが、光センサ２１の使用数はこれに限らず、材料の使用量を抑制するために１個としてもよいし、容易に検知精度を向上させるために多数設けてもよい。また、複数の光センサ２１の配置も上述したパターンに限らず、冷蔵庫２００を二区画に区分したとき、両区画に光源または光センサ２１が配置されていればよい。
【０１９０】
また、さらに検知を詳細に行うために、モータアクチュエータ等で光センサ２１またはＬＥＤを駆動し、角度を自由に変更できるようにしてもよい。
【０１９１】
また、上述したＬＥＤと光センサ２１との配置関係を逆にしても、この収納状態検知方式は成立する。
【０１９２】
以上述べたように、本実施の形態においては、断熱壁と断熱扉によって区画された冷蔵室１２に、収納状態を判別する収納状態検知部として照明用ＬＥＤ２０ｃ〜２０ｆおよび側面下方ＬＥＤ２０ｇ，２０ｈとメイン光センサ２１ａ〜２１ｑとを設けている。また、光センサ２１の少なくとも一つを冷蔵室１２の奥行きの中心よりも扉側に設けている。これによって、収納状態の影響を受ける食品温度を適温となるように冷却制御できるので、保鮮性の向上と共に、「冷えすぎ」防止により消費電力を抑制することができる。
【０１９３】
また、収納状態検知部を構成する光センサ２１を収納室の奥行きの中心よりも冷蔵室扉１２ａ側に設けたことで、扉開閉による外気流入の影響を受け易い入り口付近の食品の収納状態を正確に検知し、適温に保つことができる。さらに、例えば冷蔵室１２の場合、庫内収納棚１８と扉収納棚１９との間にスペースがあるため、ここに光センサ２１を配置することにより、収納状態検知部が収納食品で塞がることを防止できる。
【０１９４】
また、光センサ２１を冷蔵室扉１２ａに設けると、扉側から庫内奥方向に向けて、庫内全体を見渡すように光センサ２１を設けることができる。
【０１９５】
また、冷蔵室１２を奥行きの中心で前後二区画に区分したとき、それぞれの区画に光センサ２１を設けると、庫内奥側の収納物の収納状態も正確に検知することができる。
【０１９６】
また、冷蔵室１２を横幅の中心で左右二区画に区分したとき、それぞれの区画に光センサ２１を設けると、収納食品の左右の偏り等の判別が可能となる。
【０１９７】
また、冷蔵室１２を高さの中心で上下二区画に区分したとき、それぞれの区画に光センサ２１を設けることができる。これにより、一般的に高さ寸法が最も長い冷蔵室１２において、上側と下側に光センサ２１を配置することで、庫内全体の収納状態を正確に検知することができる。
【０１９８】
また、ＬＥＤの発光光度が５０％以上となる照射範囲の外側に、光センサ２１を設けることにより、ＬＥＤの照射光が直接に光センサ２１に入射せず、収納物で反射または遮蔽された後に光センサ２１に入射するので、収納状態の検知が容易になる。
【０１９９】
また、光センサ２１を、収納室に冷気を送り込むための冷却風路２５内に設けることも
できる。これにより、冷却風路２５の収納室への吐出口２６は確実に開口されているので、光センサ２１が食品に塞がれることなく、入光経路を確保することができる。万一、食品等の収納物によって吐出口が塞がれたときは光の光度が低下するため、冷蔵室１２内への冷気送風効率が落ちることを検知することができる。
【０２００】
また、ＬＥＤや光センサ２１の向きを可変できる角度変更手段を設けると、広い収納室においても、庫内の隅々まで収納状態を確認することができる。
【０２０１】
上述した、冷蔵庫１００，２００〜２０５の構成を用いて家庭用または業務用冷蔵庫に適用することができる。これにより、冷蔵庫１００，２００〜２０５の収納量検知機能を用いて、節電運転などに運転モードを切換える制御に実施、応用することができる。
【０２０２】
以上述べたように、各実施の形態において説明した冷蔵庫１００，２００〜２０５は、収納室内の収納物の位置を判別するだけでなく、全体の収納量を推定することが可能となるため、収納状態に応じた温度制御を行うことにより、保鮮性を向上させることや、過剰冷却を防止することで消費電力を抑制するといった有用な効果を発揮することができる。
【０２０３】
なお、上述の各実施の形態においては、収納室として、冷蔵室１２内の収納物の収納状態を検知する例を用いて説明を行った。しかしながら、本発明はこの例に限定されず、他の収納室、例えば、製氷室１３、切換室１４、冷凍室１５、および野菜室１６に対しても適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
以上述べたように、本発明によれば、冷蔵庫内部の収納物の収納状態に応じた冷却が可能であるという格別な効果を奏することができるので、庫内の収納物の収納状態を検知する手段を備えた冷蔵庫等として有用である。
【符号の説明】
【０２０５】
１ 演算制御部
２ メモリ
３ 扉開閉検知センサ
４ タイマ
１１ 冷蔵庫本体
１２ 冷蔵室
１２ａ 冷蔵室扉
１３ 製氷室
１４ 切換室
１５ 冷凍室
１６ 野菜室
１７ 表示部
１８ 庫内収納棚
１９ 扉収納棚
２０ 庫内照明
２０ａ，２０ｂ 天面ＬＥＤ
２０ｃ〜２０ｆ 照明用ＬＥＤ
２０ｇ，２０ｈ 側面下方ＬＥＤ
２１ 光センサ
２１ａ，２１ｃ〜２１ｑ メイン光センサ
２１ｂ サブ光センサ
２２ａ，２２ｂ 青色ＬＥＤ
２３ａ〜２３ｈ 収納物
２４ａ〜２４ｊ 光
２５ 冷却風路
２６ 吐出口
３０ コンプレッサ
３１ 冷却ファン
３２ 風量調節ダンパー
３５ 冷却システム
８１ 減衰率演算部
８２ 収納状態推定部
１００，２００〜２０５ 冷蔵庫
【特許請求の範囲】
【請求項１】
断熱壁と断熱扉によって区画され収納物を収納する収納室と、前記収納室の内部に設置された光源と、前記光源から照射された照射光を検知する光センサと、前記光センサの検知結果に基づいて演算処理する演算制御部とを有し、前記演算制御部は、基準収納室照度と前記光センサの検知照度とに基づいて前記収納物を収納した状態における前記基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部と、前記減衰率演算部の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部と、を備え、前記減衰率演算部は、前記基準収納室照度を前回までの演算結果とすることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記収納量推定部は前記光センサでの照射光に基づく出力値により推定することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記断熱扉の開閉を検知する扉開閉検知部を備え、前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値に基づき前記収納室内の収納量の増減を推定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】
前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値の変化量が所定値より小さい場合、前記収納室内の収納量は変わらないと推定することを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
【請求項１】
断熱壁と断熱扉によって区画され収納物を収納する収納室と、前記収納室の内部に設置された光源と、前記光源から照射された照射光を検知する光センサと、前記光センサの検知結果に基づいて演算処理する演算制御部とを有し、前記演算制御部は、基準収納室照度と前記光センサの検知照度とに基づいて前記収納物を収納した状態における前記基準収納室照度からの減衰率を演算する減衰率演算部と、前記減衰率演算部の演算結果を基に収納量を推定する収納状態推定部と、を備え、前記減衰率演算部は、前記基準収納室照度を前回までの演算結果とすることを特徴とする冷蔵庫。
【請求項２】
前記収納量推定部は前記光センサでの照射光に基づく出力値により推定することを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
【請求項３】
前記断熱扉の開閉を検知する扉開閉検知部を備え、前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値に基づき前記収納室内の収納量の増減を推定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】
前記収納状態推定部は、前記扉開閉検知部での開扉前の前記光センサでの出力値と閉扉後の光センサでの出力値の変化量が所定値より小さい場合、前記収納室内の収納量は変わらないと推定することを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８Ａ】
【図１８Ｂ】
【図１８Ｃ】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３Ａ】
【図２３Ｂ】
【図２４Ａ】
【図２４Ｂ】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２０１３−９２３４３（Ｐ２０１３−９２３４３Ａ）
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−４２９４５（Ｐ２０１２−４２９４５）
【出願日】平成２４年２月２９日（２０１２．２．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月１６日（２０１３．５．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年２月２９日（２０１２．２．２９）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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