JP6995511B2 - 冷蔵庫及び冷蔵庫の温度制御方法 - Google Patents

Description

本発明は冷蔵庫及び冷蔵庫の温度制御方法に関し、凍結解凍処理により菌の低減効果を得て、被冷却物を高品質に保存するものである。

食品の殺菌方法は、古くから加熱殺菌が一般的に行われてきたが、加熱することにより、食品の風味、食感が変化してしまうため、生の肉、又は生の魚などの生鮮食品の保存時に行う方法としては好ましくない。これらの食品の殺菌方法としては、非加熱であることが求められる。

このような方法のひとつとして、加圧することにより０℃以下の不凍状態に食品を保持し、ついで、さらに加圧することにより食品中の水を不凍領域から氷結晶へ相変化させる操作を１または２回以上繰り返す方法が提案されている（特許文献１）。

特開平０４－１５８７７３号公報（例えば、請求項１、表１）

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、数千ｋｇ／ｃｍ^２の高い圧力をかける必要があるため、加圧装置が大きくなり、また加圧処理をするために耐圧構造をとらなければならないなど、冷蔵庫に適用することは現実的ではない。

本発明は上記のような課題を解決するためになされたものであり、簡単な構成で食品の表層部を凍結、解凍させることにより食品の表面に付着した菌を低減し、食品の保存性を向上させることを目的とする。

本発明の一態様に係る冷蔵庫は、被冷却物が保存される貯蔵室と、前記貯蔵室内を冷却する冷凍サイクルを有する冷却部と、前記冷却部を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記冷却部に、前記被冷却物の表層部のみを凍結させる第１の処理と、前記第１の処理により凍結された前記被冷却物の前記表層部のみを解凍させる第２の処理と、を含む凍結解凍処理を２回以上繰り返し実行させ、前記制御部は、前記第１の処理において、前記被冷却物の前記表層部以外の部分である中心部を凍結させないように設定温度及び設定時間を制御することを特徴とする。

本発明の他の態様に係る冷蔵庫の温度制御方法は、被冷却物が保存される貯蔵室と、前記貯蔵室内を冷却する冷凍サイクルを有する冷却部と、を備えた冷蔵庫によって実行される温度制御方法であって、前記冷却部に、前記被冷却物の表層部のみを凍結させる第１の処理と、前記第１の処理により凍結された前記被冷却物の前記表層部のみを解凍させる第２の処理と、を含む凍結解凍処理を２回以上繰り返し実行させるステップを有し、前記第１の処理において、前記被冷却物の前記表層部以外の部分である中心部を凍結させないように設定温度及び設定時間を制御することを特徴とする。

本発明によれば、簡単な構成で食品の表層部を凍結、解凍させることにより食品の表面に付着した菌を低減し、食品の保存性を向上させることができる。

実施の形態１に係る冷蔵庫の概略的な構成を示す正面図である。 実施の形態１に係る冷蔵庫の概略的な構成を示す縦断面図である。 実施の形態１に係る冷蔵庫の切替室部分の概略的な構成を示す断面図である。 実施の形態１に係る冷蔵庫の制御系の概略的な構成を示すブロック図である。 実施の形態１に係る冷蔵庫の温度制御を実施した切替室の設定温度、庫内温度、食品中心温度および食品表面温度の経時変化を示す図である。 実施の形態１における温度制御を実施した切替室内の食品の状態を示す模式図である。 実施の形態１における食品に付着した大腸菌数の経時変化を示す図である。 実施の形態１に係る冷蔵庫の処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態２に係る冷蔵庫の切替室部分の概略的な構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る冷蔵庫の制御系の概略的な構成を示すブロック図である。 実施の形態３に係る冷蔵庫の切替室部分の概略的な構成を示す断面図である。 実施の形態３に係る冷蔵庫の制御系の概略的な構成を示すブロック図である。 実施の形態３における温度制御を実施した切替室の設定温度、庫内温度、食品中心温度および食品表面温度の経時変化を示す図である。 実施の形態３に係る冷蔵庫の処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態４に係る冷蔵庫の切替室部分の概略的な構成を示す断面図である。 実施の形態４に係る冷蔵庫の制御系の概略的な構成を示すブロック図である。 実施の形態４における温度制御を実施した切替室の設定温度、庫内温度、食品中心温度および食品表面温度の経時変化を示す図である。 実施の形態４に係る冷蔵庫の処理の一例を示すフローチャートである。 実施の形態５に係る冷蔵庫の切替室部分の概略的な構成を示す断面図である。 実施の形態５に係る冷蔵庫の概略的な構成を示す冷媒回路図である。

《１》実施の形態１
《１－１》構成
以下、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１について説明する。図１は、実施の形態１に係る冷蔵庫１の概略的な構成を示す正面図である。図２は、実施の形態１に係る冷蔵庫１の概略的な構成を示す縦断面図である。なお、図１及び図２を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係、形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書中における各構成部材同士の位置関係（例えば、上下関係等）は、原則として、冷蔵庫を使用可能な状態に設置したときのものである。冷蔵庫１は、実施の形態２、３、４、及び５において、冷蔵庫１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄとそれぞれ表記される。

図１に示されるように、実施の形態１に係る冷蔵庫１は、複数の貯蔵室として、最上段に配置された冷蔵室１００と、冷蔵室１００の下方に配置された切替室２００と、切替室２００の側方に隣接して切替室２００と並列に配置された製氷室３００と、切替室２００及び製氷室３００の下方に配置された冷凍室４００と、冷凍室４００の下方に配置された最下段の野菜室５００と、を備えている。切替室２００は、冷凍温度帯（例えば－１８℃程度）、冷蔵温度帯（例えば３℃程度）、チルド温度帯（例えば０℃程度）、ソフト冷凍温度帯（例えば－７℃程度）等の各種温度帯に、保冷温度帯を切り替えることができるようになっている。

図１に示されるように、冷蔵室１００の前面に形成された開口部には、当該開口部を開閉する回転式の扉７が設けられている。本例の扉７は両開き式（観音開き式）であり、右扉７ａ及び左扉７ｂにより構成されている。冷蔵庫１の前面となる扉７（例えば、左扉７ｂ）の外側表面には、操作パネル６が設けられている。操作パネル６は、各貯蔵室の保冷温度等の設定を調節するための操作スイッチ（図４にて後述する操作部６ａ）と、各貯蔵室の温度及び庫内の在庫情報などを表示する液晶表示部（図４にて後述する表示部６ｂ）と、を備えている。また、操作パネル６は、操作部と表示部を兼ねるタッチパネルを備えていてもよい。

冷蔵室１００以外の各貯蔵室（切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００、野菜室５００）は、それぞれ引出し式の扉によって開閉されるようになっている。これらの引出し式の扉は、扉に固定して設けられたフレームを各貯蔵室の左右の内壁面に水平に形成されたレールに対してスライドさせることにより、冷蔵庫１の奥行方向（前後方向）に開閉できるようになっている。

図２に示されるように、冷蔵庫１は、前面（正面）が開口されて内部に貯蔵空間が形成された断熱箱体９０を有している。断熱箱体９０は、鋼鉄製の外箱と、樹脂製の内箱と、外箱と内箱との間の空間に充填された断熱材と、を有している。断熱箱体９０の内部に形成された貯蔵空間は、１つ又は複数の仕切り部材により、食品を保存する複数の貯蔵室に区画されている。

図２に示されるように、野菜室５００には、食品等を内部に収納できる収納ケース５０１が引出し自在に格納されている。収納ケース５０１は、扉７のフレームによって支持されており、扉７の開閉に連動して前後方向にスライドするようになっている。同様に、切替室２００及び冷凍室４００には、食品等を内部に収納できる収納ケース２０１、４０１がそれぞれ引出し自在に格納されている。各貯蔵室に設けられる収納ケースの数はそれぞれ１つであってもよいが、冷蔵庫１全体の容量を考慮して整理性などが向上する場合には２つ以上であっても構わない。

図２に示されるように、冷蔵庫１の背面側には、各貯蔵室を冷却するための冷却機構として、圧縮機２と、冷却器３と、送風ファン４と、風路５と、制御装置８とが備えられる。制御装置８は、例えばマイクロコンピュータを備えており、後述するＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）８ａ及びメモリ８ｂを備えている。制御装置８は、メモリ８ｂに記憶されたプログラムをＣＰＵ８ａが実行することにより、予め設定された処理を実行し、冷蔵庫１を制御する。

圧縮機２と、冷却器３とにより作り出された冷気は、送風ファン４によって送風され、風路５を通って、冷凍室４００、切替室２００、製氷室３００、冷蔵室１００へと送風され各部屋を冷却する。野菜室５００は冷蔵室１００の戻り冷気を冷蔵室用帰還風路より循環させ冷却され、そして、野菜室用帰還風路より冷却器３に戻される（帰還風路は図示せず）。各部屋の温度は、各部屋に設置されたサーミスタ１１（図３に示される）により検知され、予め設定された温度になるように、風路５に設置された切替室ダンパ１２（図３に示される）の開度又は圧縮機２の出力および送風ファン４の送風量を調整することで制御される。

図３は、実施の形態１に係る冷蔵庫１の切替室２００部分の概略的な構成を示す断面図である。図３に示されるように、切替室２００内には、扉７の開閉状態を検知する扉開閉検知スイッチ１０と、切替室２００の温度を検知するサーミスタ１１とが備えられる。また、切替室２００の背面側の風路５には切替室ダンパ１２が備えられる。切替室２００の温度は、風路５に設置された切替室ダンパ１２の開度を調整することにより制御される。

図４は、実施の形態１に係る冷蔵庫１の制御系の概略的な構成を示すブロック図である。図４では、図１から図３に示した構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付している。図４に示されるように、冷蔵庫１は、圧縮機２と、送風ファン４と、操作パネル６と、制御部としての制御装置８と、扉開閉検知スイッチ１０と、サーミスタ１１と、切替室ダンパ１２と、時間計測部３０とを備える。操作パネル６は、操作部６ａと表示部６ｂとを備える。制御装置８は、ＣＰＵ８ａと、メモリ８ｂとを備える。

図４に示されるように、制御装置８は、サーミスタ１１から切替室２００の温度を取得する。また、制御装置８は、時間計測部３０により計測された時間を取得する。制御装置８は、切替室２００内が設定された温度に維持されるように、メモリ８ｂに予め記憶された動作プログラムに従って、圧縮機２、送風ファン４、切替室ダンパ１２等の運転状態を制御する。

図４に示されるように、制御装置８には、操作パネル６の操作部６ａから操作信号が入力されるとともに、操作パネル６の表示部６ｂに表示信号を出力する。また、制御装置８には、扉開閉検知スイッチ１０からの検知信号等も入力される。

図５は、実施の形態１に係る冷蔵庫１の温度制御を実施した場合の切替室２００の設定温度及び庫内温度と切替室２００内に保存された食品の中心温度及び表面温度の経時変化を示す図である。図５に示されるように、切替室２００の温度制御は、凍結工程（第１の処理）と、解凍工程（第２の処理）からなる凍結解凍工程（凍結解凍処理）と、維持工程（第３の処理）の３つの工程で構成されている。

図５において、冷蔵庫１の切替室２００内に保存された食品の中心温度は細い実線で示されており、冷蔵庫１の切替室２００内に保存された食品の表面温度（表層部の温度）は太い実線で示されており、冷蔵庫１の切替室２００の庫内温度は細い破線で示されており、冷蔵庫１の切替室２００の設定温度θｓは太い破線で示されている。

凍結解凍工程において、制御装置８は、凍結工程の終了とともに解凍工程が開始され、解凍工程の終了とともに凍結工程が開始されるように冷却機構（例えば、圧縮機２、送風ファン４、切替室ダンパ１２等）を制御する。切替室２００の設定温度θｓは、凍結工程と解凍工程とでそれぞれ別に設けられている。切替室２００の設定温度θｓは、凍結工程（冷却工程）では、食品の凍結点θｆよりも低い低温設定温度θＬに設定され、解凍工程（昇温工程）では、食品の凍結点θｆよりも高い昇温設定温度θＨに設定される。

低温設定温度θＬは、例えば、－２０℃であり、昇温設定温度θＨは、例えば、５℃である。低温設定温度θＬは、－２５℃～－５℃の範囲内であることが望ましく、昇温設定温度θＨは、０℃～１０℃の範囲内であることが望ましい。

凍結工程では、切替室２００の設定温度θｓを低温設定温度θＬに設定し、第１所定時間（凍結工程時間ΔＴＬ）が経過したら（時刻ＴＬ）、凍結工程を終了し、解凍工程を開始する。解凍工程では、切替室２００の設定温度θｓを昇温設定温度θＨに切り換え、第２所定時間（解凍工程時間ΔＴＨ）、昇温設定温度θＨに維持する。

解凍工程時間ΔＴＨが経過したら（時刻ＴＨ）、解凍工程を終了する。凍結工程を開始してから解凍工程を終了するまでを１周期とし、この一連の温度制御を、予め設定されたｎ回繰り返すまでを凍結解凍工程とする。ｎは、１以上の整数であり、２以上であることが望ましい。凍結解凍工程を終了したら（時刻ＴＲ）、維持工程を開始する。維持工程では、食品の凍結点θｆよりも高い維持設定温度（第１の温度）θＲに設定し、切替室２００の温度を維持設定温度θＲに維持する。

以上の制御を行うことにより、図５に示されるように、冷蔵庫１に保存された食品の表面温度は、凍結工程によって食品の凍結点θｆよりも低い温度まで下がり、解凍工程によって昇温設定温度θＨまで上がることを繰り返す。一方、冷蔵庫１に保存された食品の中心温度は、凍結工程によって食品の凍結点θｆに近い温度まで下がり、また、解凍工程によって昇温設定温度θＨまで上がることを繰り返す。したがって、食品の中心部は凍結までは至らないため食品の品質は維持される一方、食品の表層部は凍結解凍を繰り返すことにより、表層部に付着した菌が死滅する。

図６は、実施の形態１における切替室２００内に保存された食品の状態の時間経過による変化を示す模式図である。図６において、食品の非凍結状態は濃いハッチングで示されており、食品の凍結状態は薄いハッチングで示されている。また、図６における時刻０から時刻ＴＲは、図５における時刻０から時刻ＴＲと一致する。

図６に示されるように、時刻０において、切替室２００内に保存された食品は非凍結状態であり、凍結工程で冷却されて温度が降下する。このとき、食品は表面から冷却されるので、表面温度が中心温度よりも早く下がり、凍結点θｆ以下に到達する。食品表面は凍結点θｆ以下でも凍らない状態である過冷却状態に一時的になるが、過冷却状態はエネルギー的に不安定な状態であるため、すぐに過冷却状態は解消され、食品の表層部には氷結晶が生成され凍結を開始する。このため、時刻ＴＬでは、食品の表層部が凍結状態で、中心部は非凍結状態である。

そこで、予め定められたタイミングで解凍工程に移行し、凍結点θｆより高い温度に昇温することにより、食品の中心部まで凍結が進行する前に、表層部に生成された氷結晶を解凍（融解）して、非凍結状態に復帰させる。このため、時刻ＴＨでは、食品の表層部、内部とも非凍結状態である。図５に示される凍結解凍工程の一連の温度制御を繰り返すことにより、再度、食品の表層部が凍結状態となり、中心部が非凍結状態となる（時刻ＴＬ１）。凍結解凍工程が終了したら、時刻ＴＲからは維持工程に移行し、切替室２００の設定温度θｓは食品の凍結点θｆより高い維持設定温度θＲに維持される。

図７は、実施の形態１における食品に付着した大腸菌数の経時変化を示す図である。図７は、大腸菌について、凍結状態で保存する冷凍保存と、非凍結状態で保存する冷蔵保存と、凍結解凍の相変化を繰り返し生じさせた凍結、解凍繰り返しの条件で２０時間保存したときの菌数の変化を比較するためのものである。図７において、冷凍保存は四角で示されており、冷蔵保存は三角で示されており、凍結解凍の繰り返しはひし形で示されている。また、図７において、縦軸には食品に付着した菌数（ｌｏｇ（ｃｆｕ））が示されており、横軸には時間（ｈ）が示されている。

図７に示されるように、冷凍保存と冷蔵保存では、ほとんど菌数が変化しないのに対し、凍結解凍の繰り返しでは、時間の経過とともに菌数が減少していることがわかる。これは、氷結晶生成による物理的な変化、細胞液の濃縮による脱水などが起きて細菌の細胞膜などが損傷するため、細菌が死滅し、増殖が抑制されることによると考えられる。したがって、図５に示される温度制御により、食品の表層部に繰り返し相変化状態を生じさせることで、表層部での菌の増殖を抑制することができる。

食品の腐敗などの要因となる菌は、多くの場合、食品の加工過程で付着するものであるため、そのほとんどが食品の表面に存在する。そのため、食品の表層部を凍結解凍処理することで、菌の増殖抑制効果を得ることができ、食品の腐敗などの劣化を抑制することができる。また、食品の表層部のみを凍結解凍処理し、食品の中心部（内部）は相変化を生じさせないことにより、氷結晶による食品の細胞へのダメージを最小限にすることができ、食品の成分、食感、風味などの品質を維持することができる。

ここで、実施の形態１に係る冷蔵庫１が行う温度制御は、肉、魚など細胞壁をもたない食品の保存に特に有効である。これは、このような食品は細胞膜が柔軟であるため、表層部の凍結、解凍による食品品質への影響が特に小さいためである。このように、食品品質の維持と菌増殖抑制とを両立させることができ、食品の品質保持期間を延長することができる。

菌の低減に必要な回数分だけ相変化を繰り返し、それ以降は維持工程を行うことにより、食品の細胞へのダメージを最小限にすることができる。食品に付着している菌は、市場で販売されている食品であれば、１０^２～１０^６（ｃｆｕ：ｃｏｌｏｎｙ ｆｏｒｍｉｎｇ ｕｎｉｔ）であることが知られている。したがって、この菌数を低減する回数を予め実験等により求めておき、冷蔵庫１において設定することができる。

《１－２》動作
以下、実施の形態１に係る冷蔵庫１が行う温度制御方法について説明を行う。図８は、実施の形態１に係る冷蔵庫１の処理の一例を示すフローチャートである。冷蔵庫１に電源が投入されたとき、または、操作パネル６により、選択されたとき、本実施の形態１に係る温度制御をスタートする。まず、カウンターｉ＝０とする（Ｓ１０１）。続いて、時間ｔ＝０とし（Ｓ１０２）、設定温度θｓを低温設定温度θＬ（例えば－２０℃）として、凍結工程（第１のステップ）を開始する（Ｓ１０３）。続いて、凍結工程の時間ｔ（経過時間）を計測する（Ｓ１０４）。

予め設定された時間ΔＴＬ（例えば３０分）が経過したら（Ｓ１０４においてｙｅｓ）、凍結工程を終了し、解凍工程（第２のステップ）を開始する。解凍工程では、時間ｔを０とする（Ｓ１０５）とともに、設定温度θｓを昇温設定温度θＨ（例えば５℃）に設定する（Ｓ１０６）。

予め設定された解凍工程時間ΔＴＨ（例えば４０分）が経過したら（Ｓ１０７においてｙｅｓ）、カウンターｉに１加算し（Ｓ１０８）、解凍工程を終了して、ｎ回（例えばｎ＝１０）となるまで、再び凍結工程を実施し、一連の温度制御を繰り返す（Ｓ１０９においてｙｅｓ）。カウンターｉが加算され、回数がｎ回に達したら（Ｓ１０９においてｎｏ）、凍結解凍工程を終了し、設定温度θｓを維持設定温度θＲ（例えば０℃）としてそれを維持する（Ｓ１１０）。

解凍工程では、切替室ダンパ１２を閉鎖し冷気の流入を停止して、切替室２００の庫内温度を上昇させる。また、解凍工程では、圧縮機２の停止時に送風ファン４を運転させて、切替室ダンパ１２を開いて空気を循環させることにより、切替室２００の庫内温度を上昇させてもよい。

上記説明では、維持工程での維持設定温度θＲを食品の凍結点θｆよりも高い温度に設定したが、食品の凍結点θｆよりも低い温度（第２の温度）に設定してもよい。この場合には、１ヶ月間以上など、より長期間に渡り食品の保存をすることができる。

《１－３》効果
実施の形態１に係る冷蔵庫１によれば、食品の表層部（表面）を凍結する凍結工程と、凍結した表層部を解凍させる解凍工程とを含む凍結解凍工程を繰り返して実施し、その後食品の温度を一定に保つ維持工程を実施する。これにより、食品の表層部に付着した菌を低減し、食品の保存性を向上させることができる。また、食品の中心部は凍らせないため、食品を長持ちさせることができ、食品を取り出してすぐに包丁で切断したり、調理したりできるので、利便性が向上する。

《１－４》変形例
上記説明では、凍結工程を食品の表層部のみを凍結し中心部は凍結させない処理としたが、凍結工程を食品の中心部まで凍結させる処理として、その後、表層部及び中心部を解凍させることも可能である。この場合には、食品の中心部についても凍結解凍工程を経ることにより、食品の表層部に存在する菌のみならず、食品の中心部に存在する菌をも滅菌することが考えられる。

《２》実施の形態２
以下、本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫１ａについて説明する。図９は、実施の形態２に係る冷蔵庫１ａの切替室２００ａの概略的な構成を示す断面図である。図１０は、実施の形態２に係る冷蔵庫１ａの制御系の概略的な構成を示すブロック図である。図９及び図１０において、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図９及び図１０に示されるように、実施の形態２に係る冷蔵庫１ａは、切替室２００ａの下方に切替室２００ａを加熱して昇温させる加熱機構（加熱部）として、ヒータ１３が埋設されている点において、実施の形態１に係る冷蔵庫１と異なる。ヒータ１３を切替室２００ａの下方に設置することにより、切替室２００ａを効率的に昇温することが可能である。制御装置８は、サーミスタ１１から切替室２００ａ内の温度を取得し、切替室２００ａの温度が予め設定された温度以下である場合、ヒータ１３を加熱状態に設定する。

また、制御装置８は、切替室２００ａの温度が予め設定された温度以上になった場合、ヒータ１３を加熱状態から解除する。制御装置８は、サーミスタ１１から切替室２００ａの温度を取得し、切替室２００内が設定された温度に維持されるよう、予めメモリ８ｂに記憶されたプログラムに従って、圧縮機２、送風ファン４、切替室ダンパ１２、ヒータ１３等の運転状態を制御する。

なお、上記の説明では、制御装置８が、解凍工程において、切替室ダンパ１２等の制御に加え、ヒータ１３を制御するものとして説明したが、制御方法は特にこれに限定されない。例えば、制御装置８は、解凍工程において、切替室ダンパ１２等を制御せず、ヒータ１３を制御することで切替室２００ａを昇温させてもよい。

実施の形態２に係る冷蔵庫１ａによれば、ヒータ１３を切替室２００ａの下方に設置することにより、切替室２００ａを効率的に昇温することが可能である。したがって、冷蔵庫１ａは、実施の形態１に係る冷蔵庫と比較して、解凍工程を高速に行うことができ、食品の表層部の凍結解凍工程を効率的に行うことができる。

《３》実施の形態３
以下、本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫１ｂについて説明する。図１１は、実施の形態３に係る冷蔵庫１ｂの切替室２００ｂの概略的な構成を示す断面図である。図１２は、実施の形態３に係る冷蔵庫１ｂの制御系の概略的な構成を示すブロック図である。図１１及び図１２において、実施の形態１及び実施の形態２と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図１１に示されるように、実施の形態３に係る冷蔵庫１ｂは、切替室２００ｂの床面に、食品を載置可能な冷却板１４を設け、冷却板１４の下方に、ヒータ１３と、風路５からの冷気を流入できる床面風路１５が設けられている点において実施の形態１，２に係る冷蔵庫１，１ａと異なる。床面風路１５への冷気流入は、床面風路ダンパ１６の開度を調整することで行われる。床面風路１５に流入した冷気は、冷却板１４を冷却し、帰還風路（図示せず）より冷却器３に戻される。図１２に示されるように、制御装置８はヒータ１３及び床面風路ダンパ１６の制御を行う。

図１３は、実施の形態３に係る冷蔵庫１ｂの切替室２００ｂの冷却板１４の温度、切替室２００内に保存された食品の中心温度及び表面温度の経時変化と、床面風路ダンパ１６の開閉と、ヒータ１３のＯＮ・ＯＦＦの状態とを示したものである。図１３に示されるように、切替室２００ｂの冷却板１４の温度制御は、凍結工程（第１の処理）と、解凍工程（第２の処理）からなる凍結解凍工程と、維持工程（第３の処理）との３つで構成されている。

凍結工程では、床面風路ダンパ１６を開いて床面風路１５に冷気を流入し、冷却板１４の温度を速やかに降下させる。凍結工程時間ΔＴＬが経過したら（時刻ＴＬ）、凍結工程を終了し、解凍工程を開始する。解凍工程では、床面風路ダンパ１６を閉じて床面風路１５を閉鎖し、ヒータ１３をＯＮにし、冷却板１４の温度を速やかに上昇させる。解凍工程時間ΔＴＨが経過したら（時刻ＴＨ）、解凍工程を終了する。

凍結工程を開始してから解凍工程を終了するまでを１周期とし、この一連の温度制御を、予め設定されたｎ回繰り返すまでを凍結解凍工程とする。凍結解凍工程の１周期の時間は、例えば、３０分から９０分の間で設定する。凍結解凍工程を終了したら（時刻ＴＲ）、維持工程を開始する。維持工程では、床面風路ダンパ１６を閉じ、ヒータ１３をＯＦＦにする。維持工程では、切替室２００ｂの温度を維持設定温度θＲに維持するように、切替室ダンパ１２を調整する。

切替室２００ｂの温度制御は、凍結工程、解凍工程、維持工程を通して、同じ維持設定温度θＲを維持するように行ってもよい。また、凍結工程、解凍工程、維持工程で、それぞれ別の設定温度を設けてもよい。

図１４は、実施の形態３に係る冷蔵庫１ｂの処理の一例を示すフローチャートである。冷蔵庫１ｂに電源が投入されたとき、または、操作パネル６により、選択されたとき、本実施の形態１に係る温度制御をスタートする。カウンターｉ＝０とする（Ｓ３０１）。時間ｔ＝０（Ｓ３０２）とし、床面風路ダンパ１６を開き（Ｓ３０３）、ヒータ１３をＯＦＦにして（Ｓ３０４）、凍結工程を開始する。時間ｔが、予め設定された時間ΔＴＬ（例えば２０分）経過したら（Ｓ３０５においてｙｅｓ）、凍結工程を終了し、解凍工程を開始する。

解凍工程では、時間ｔを０とする（Ｓ３０６）とともに、床面風路ダンパ１６を閉鎖し（Ｓ３０７）、ヒータ１３をＯＮにする（Ｓ３０８）。設定された解凍工程時間ΔＴＨ（例えば３０分）が経過したら（Ｓ３０９においてｙｅｓ）、カウンターｉに１加算し（Ｓ３１０）、解凍工程を終了して、ｎ回（例えばｎ＝１０）となるまで、再び凍結工程を実施し、一連の温度制御を繰り返す（Ｓ３１１においてｙｅｓ）。ｎ回に繰り返し回数が達したら（Ｓ３１１においてｎｏ）、凍結解凍工程を終了し、床面風路ダンパ１６を閉鎖し（Ｓ３１２）、ヒータ１３をＯＦＦにして（Ｓ３１３）、維持工程に移行する。

実施の形態３に係る冷蔵庫１ｂによれば、切替室２００ｂの床面に、食品を載置可能な冷却板１４を設けることにより、食品を効率的に凍結させることができる。また、冷却板１４の下方に、ヒータ１３と床面風路１５を設けることにより、切替室２００ｂ内を効率的に冷却又は昇温することができる。

《４》実施の形態４
以下、本発明の実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃについて説明する。図１５は、実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃの切替室２００ｃの概略的な構成を示す断面図である。図１６は、実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃの制御系の概略的な構成を示すブロック図である。実施の形態１から３と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図１５に示されるように、実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃは、切替室２００ｃの床面に食品を載置可能な冷却板１４が設けられ、冷却板１４の下方にペルチェ素子１７が設けられている点において実施の形態１から３に係る冷蔵庫１，１ａ，１ｂと異なる。また、実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃには、ペルチェ素子１７に流す電流方向を放熱側と吸熱側とを切り替え可能な駆動装置（図示なし）が設けられている。図１６に示されるように、制御装置８はペルチェ素子１７に接続されており、凍結工程と解凍工程とで、電流方向を切り替えるように駆動装置を制御する。

図１７は、実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃの切替室２００ｃの冷却板１４の温度、切替室２００内に保存された食品の中心温度及び表面温度の経時変化と、ペルチェ素子１７の状態を示す図である。

図１７に示されるように、凍結工程では、ペルチェ素子１７を吸熱側に通電させて、冷却板１４を冷却する。凍結工程時間ΔＴＬが経過したら（時刻ＴＬ）、凍結工程を終了し、解凍工程を開始する。解凍工程では、ペルチェ素子１７を放熱側に通電させて、冷却板１４を加熱する。解凍工程時間ΔＴＨが経過したら（時刻ＴＨ）、解凍工程を終了する。維持工程では、ペルチェ素子１７へは通電せずＯＦＦにし、切替室２００ｃの温度を維持設定温度θＲに維持するように、切替室ダンパ１２を調整し、冷却板１４の温度も切替室２００ｃ内の温度に従う。

切替室２００の温度制御は、凍結工程、解凍工程、維持工程を通して、同じ維持設定温度θＲを維持するように行ってもよい。また、凍結工程、解凍工程、維持工程で、それぞれ別の設定温度を設けてもよい。

図１８は、実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃの処理の一例を示すフローチャートである。冷蔵庫１に電源が投入されたとき、または、操作パネル６により、選択されたとき、実施の形態４における温度制御をスタートする。まず、カウンターｉ＝０とする（Ｓ４０１）。続いて、時間ｔ＝０（Ｓ４０２）とし、ペルチェ素子１７を吸熱側に通電して（Ｓ４０３）、凍結工程を開始する。時間ｔが、予め設定された時間ΔＴＬ（例えば２０分）経過したら（Ｓ４０４においてｙｅｓ）、凍結工程を終了し、解凍工程を開始する。

解凍工程では、時間ｔを０とする（Ｓ４０５）とともに、ペルチェ素子１７を放熱側に通電する（Ｓ４０６）。設定された解凍工程時間ΔＴＨ（例えば３０分）が経過したら（Ｓ４０７においてｙｅｓ）、カウンターｉに１加算し（Ｓ４０８）、解凍工程を終了して、ｎ回（例えばｎ＝１０）となるまで、再び凍結工程を実施し、一連の温度制御を繰り返す（Ｓ４０９においてｙｅｓ）。繰り返しの回数がｎ回に達したら（Ｓ４０９においてｎｏ）、凍結解凍工程を終了し、ペルチェ素子１７への通電をＯＦＦにして（Ｓ４１０）、維持工程に移行する。

実施の形態４に係る冷蔵庫１ｃによれば、切替室２００ｃの床面に冷却板１４及びペルチェ素子１７を設け、ペルチェ素子１７の放熱側と吸熱側とに電流を通電することにより、冷却板１４を冷却または加熱する。これにより、切替室２００ｃ内の食品を効率的に凍結又は解凍させることができる。

《５》実施の形態５
以下、本発明の実施の形態５に係る冷蔵庫１ｄについて説明する。図１９は、実施の形態５に係る冷蔵庫１ｄの切替室２００ｄの概略的な構成を示す断面図である。図２０は、実施の形態５に係る冷蔵庫１ｄの冷媒回路の概略的な構成を示す図である。実施の形態１から４と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、一部の説明を省略する。

図１９に示されるように、実施の形態５に係る冷蔵庫１ｄは、切替室２００ｄの床面に食品を載置可能な冷却板１４が設けられ、冷却板１４の下方に切替室制御配管１８が設けられている点において実施の形態１から４に係る冷蔵庫１，１ａ，１ｂ，１ｃと異なる。切替室制御配管１８は、冷蔵庫１ｄを制御するメイン回路２４から、分岐して設けられており、三方弁１９、２５、２６を切り替えることにより、切替室制御配管１８により、冷却板１４を冷却したり、加熱したりする。

図２０に示されるように、冷凍サイクルは、圧縮機２、三方弁１９、凝縮器２０、ドライヤ２１、毛細管２２、冷却器３、ヘッダ２３、吸入管２７の順で構成されており、毛細管２２と吸入管２７とが熱交換するメイン回路２４で構成されている。三方弁１９によって分岐されたバイパス回路２８と、三方弁２５、２６で分岐されバイパス回路２８とにつながる切替室制御配管１８が設けられている。

凍結工程では、圧縮機２、三方弁１９、凝縮器２０、ドライヤ２１、毛細管２２、冷却器３の順のメイン回路２４を用いて、冷却器３を出た後、ヘッダ２３、三方弁２５、切替室制御配管１８、三方弁２６、吸入管２７の順になるよう、三方弁１９、２５、２６を制御する。このとき、切替室制御配管１８には、低温のガスが流れるので、冷却板１４を十分に冷却することができる。

解凍工程では、圧縮機２、三方弁１９、切替室制御配管１８、三方弁２６の順になるよう、三方弁１９、２５、２６を制御する。このとき、切替室制御配管１８には、高温のガスが流れるので、冷却板１４を十分に加熱することができる。凍結工程と解凍工程とを所定回数繰り返した後、維持工程を開始する。維持工程では、切替室制御配管１８を切り離すように、三方弁１９、２５、２６を制御する。凍結工程での冷却手段、解凍工程での加熱手段は、１つの手段に限らず、複数組み合わせたり、複数の手段を切り替えて用いてもよい。

実施の形態５に係る冷蔵庫１ｄによれば、切替室２００ｄの床面に食品を載置可能な冷却板１４を設け、冷却板１４の下方に切替室制御配管１８を設けた。これにより、切替室２００ｄ内の食品を効率的に凍結又は解凍させることができる。

１，１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ 冷蔵庫、 ２ 圧縮機、 ３ 冷却器、 ４ 送風ファン、 ５ 風路、 ６ 操作パネル、 ７ 扉、 ７ａ 右扉、 ７ｂ 左扉、 ８ 制御装置、 ８ａ プロセッサ、 ８ｂ メモリ、 １０ 扉開閉検知スイッチ、 １１ サーミスタ、 １２ 切替室ダンパ、 １３ ヒータ、 １４ 冷却板、 １５ 床面風路、 １６ 床面風路ダンパ、 １７ ペルチェ素子、 １８ 切替室制御配管、 １９ 三方弁、 ２０ 凝縮器、 ２１ ドライヤ、 ２２ 毛細管、 ２３ ヘッダ、 ２４ メイン回路、 ２５，２６ 三方弁、 ２７ 吸入管、 ２８ バイパス回路、 ３０ 時間計測部、 ９０ 断熱箱体、 １００ 冷蔵室、 ２００，２００ａ，２００ｂ，２００ｃ，２００ｄ 切替室、 ３００ 製氷室、 ４００ 冷凍室、 ５００ 野菜室、 ２０１，４０１，５０１ 収納ケース。

Claims (10)

1. 被冷却物が保存される貯蔵室と、
   前記貯蔵室内を冷却する冷凍サイクルを有する冷却部と、
   前記冷却部を制御する制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記冷却部に、
   前記被冷却物の表層部のみを凍結させる第１の処理と、前記第１の処理により凍結された前記被冷却物の前記表層部のみを解凍させる第２の処理と、を含む凍結解凍処理を２回以上繰り返し実行させ、
   前記制御部は、前記第１の処理において、前記被冷却物の前記表層部以外の部分である中心部を凍結させないように設定温度及び設定時間を制御する
   ことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記制御部は、前記冷却部に、
   前記凍結解凍処理の完了後、前記貯蔵室内の温度を前記被冷却物の凍結点よりも高い第１の温度に維持する第３の処理を実行させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記制御部は、前記冷却部に、
   前記凍結解凍処理の完了後、前記貯蔵室内の温度を前記被冷却物の凍結点よりも低い第２の温度に維持する第４の処理を実行させる
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
4. 前記貯蔵室内を加熱する加熱部を更に備え、
   前記制御部は、
   前記第２の処理において、前記貯蔵室内の温度が前記被冷却物の凍結点よりも高い温度となるように前記加熱部を制御する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
5. 前記加熱部は、ヒータを備える
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷蔵庫。
6. 前記冷却部は、
   ペルチェ素子を備える
   ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
7. 前記冷却部は、前記被冷却物を載置して冷却する冷却板を備える
   ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
8. 前記第１の処理の設定温度は、－２５℃から－５℃の範囲内であり、
   前記第２の処理の設定温度は、０℃から１０℃の範囲内である
   ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
9. 時間計測部を更に備え、
   前記制御部は、前記時間計測部により計測された時間に基づいて、前記凍結解凍処理の一周期の時間を、３０分から９０分の範囲内で制御する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
10. 被冷却物が保存される貯蔵室と、前記貯蔵室内を冷却する冷凍サイクルを有する冷却部と、を備えた冷蔵庫によって実行される温度制御方法であって、
    前記冷却部に、前記被冷却物の表層部のみを凍結させる第１の処理と、前記第１の処理により凍結された前記被冷却物の前記表層部のみを解凍させる第２の処理と、を含む凍結解凍処理を２回以上繰り返し実行させるステップを有し、
    前記第１の処理において、前記被冷却物の前記表層部以外の部分である中心部を凍結させないように設定温度及び設定時間を制御する
    ことを特徴とする冷蔵庫の温度制御方法。

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