JP2003222453A - 弱冷凍室を配設した冷蔵庫の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 弱冷凍温度帯で食品を保存する場合に、食品
の鮮度や味を落とすことなく保存することができる冷蔵
庫を提供する。 【解決手段】 冷凍空間(40)に断熱壁を介して弱冷凍室
(6)を配し、弱冷凍室(6)の背面にダンパ(37)を配し、弱
冷凍室(6)で食品を弱冷凍を行う場合に、ダンパ(37)を
開状態にして冷気を強制的に流入させて最大氷結晶生成
帯以下まで急速冷凍運転を行い、その後にヒータ(43)を
加熱して弱冷凍温度帯で維持するものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、弱冷凍室を有する
冷蔵庫の制御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】食品を冷凍する場合、食品の最大氷結晶
生成帯である−１℃から−５℃をなるべく早く通過させ
たほうが食品の細胞組織を破壊せず鮮度を損なわずに冷
凍保存することができる。

【０００３】そのため、家庭用冷蔵庫で食品を冷凍する
場合は、例えば、冷凍サイクルの圧縮機の回転数を高く
する等により冷凍能力を増加させ、食品の冷却スピード
を上げて急速冷凍することが一般的におこなわれてい
る。しかし、食品温度が保存に適した温度、例えば、−
１８℃以下であると、凍結度合いが強く、肉や刺身など
の食品が包丁では切りにくいという問題点があった。

【０００４】これに対して、最近では食品の冷凍温度を
高めて−７℃から−１０℃（以下、弱冷凍温度帯とい
う）で冷凍保存すると、長期保存は困難であるが数週間
程度の保存であれば何ら問題なく、調理の際に即包丁で
切りやすくなることが知られており、弱冷凍温度帯を含
む様々な温度設定に切替えることができる切替室を備え
た冷蔵庫が提案されている。

【０００５】この切替室は目標設定温度に対して室内温
度が高い場合は庫内後方に設けたダンパを開いて冷気を
導入し、室温が低い場合はヒータにより加熱して設定温
度に保持する制御がおこなわれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、弱冷凍
温度帯に設定されている切替室内に凍結していない常温
状態の食品を投入した場合は、室内温度が例えば−２５
℃の冷凍室温度よりも高いため、食品温度が最大氷結晶
生成帯である温度帯を通過するのに多くの時間を要す
る、いわゆる緩慢冷凍となっていた。

【０００７】この緩慢冷凍の場合は、食品の細胞組織が
破壊され、肉などの色が黒ずみ、タンパク質の自己分解
や脂肪分の酸化により食品劣化がおこるという問題があ
った。

【０００８】さらに、弱冷凍温度帯より温度が高い新た
な食品が投入されると室内温度の上昇にともなって、す
でに弱冷凍温度帯で保存されている冷凍食品の温度をも
上昇してしまうため、食品の味や鮮度が落ちてしまうと
いう問題点があった。

【０００９】本発明は、上記問題を解決するために成さ
れたものであり、弱冷凍温度帯で食品を保存する場合
に、食品の鮮度や味を落とすことなく保存することがで
きる冷蔵庫の制御方法を提供するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
他の貯蔵室と断熱壁を介して弱冷凍室を配し、前記弱冷
凍室への冷気流入経路にダンパを設け、前記弱冷凍室で
食品を弱冷凍する場合に、前記ダンパを開放状態にして
蒸発器からの冷気を冷却ファンによって強制的に流入さ
せて最大氷結晶生成帯の下限値を超えるまで急速冷凍運
転を行い、その後、弱冷凍温度帯を保持することを特徴
とするものである。

【００１１】上記構成によれば、食品の鮮度や味が良好
であるとともに食品が切り易い状態で保存することがで
きる。この場合、すでに弱冷凍室で保存されている食品
温度は弱冷凍温度帯よりも低くなるが、食品の鮮度や味
には何ら影響を及ぼすものではなく、良好な保存をする
ことができる。

【００１２】請求項２記載の発明は、最大氷結晶生成帯
の下限値より、所定温度低い値まで急速冷凍運転を行
い、その後、弱冷凍温度帯を保持することを特徴とする
ものである。

【００１３】上記構成によれば、例えば肉のブロックな
どの食品体積が大きいものでも、最大氷結晶生成帯以下
に冷却することができるので、食品の体積に関係なく均
一に鮮度や味が良好な保存をすることができる。

【００１４】請求項３記載の発明は、前記弱冷凍室は断
熱壁を介して冷凍室の内部に配され、前記弱冷凍室を加
熱するヒータを設け、前記弱冷凍室で食品を弱冷凍する
場合に、前記ダンパを開放状態にして蒸発器からの冷気
を冷却ファンによって強制的に流入させて最大氷結晶生
成帯の下限値を超えるまで急速冷凍運転を行い、その
後、庫内温度が目標温度より低い場合に、前記ヒータを
通電し、最大氷結晶生成帯の下限値以上にオーバーシュ
ートしないようにすることを特徴とするものである。

【００１５】上記構成によれば、急速冷凍により目標温
度以下になった弱冷凍室の温度を弱冷凍温度帯に容易に
上昇させることができるとともに、確実に弱冷凍温度帯
を保持することができる。

【００１６】請求項４記載の発明は、前記急速冷凍運転
中は前記冷却器の除霜手段を動作させないこと特徴とす
るものである。

【００１７】上記構成によれば、例えば、急速冷中に除
霜開始のタイミングになっても、急速冷凍を優先してお
こなうことができ、もって冷凍能力を最大限に発揮する
ことができるので、急速冷凍を迅速かつ確実におこなう
ことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
１実施形態を説明する。図１は本発明の扉を除去した冷
蔵庫の正面図であり、図２はその要部の縦断面図であ
る。

【００１９】冷蔵庫(1)は、断熱箱体で形成され、断熱
仕切壁(2)によって冷蔵空間(30)と冷凍空間(40)に区画
され、これら各室は熱遮断されて完全に独立し、後述す
る個々の冷却機構によって各室間の冷気が混合すること
のない構造となっている。

【００２０】冷蔵空間(30)は、冷蔵仕切板(3)によって
冷蔵室(4)と野菜室(5)とに仕切られており、冷蔵室(4)
の下部には製氷室(9)が形成されている。

【００２１】冷凍空間(40)の上部には第１冷凍室(7)を
形成するとともに、その下部には第２冷凍室(8)を形成
し、第１冷凍室(7)の右側には、弱冷凍室(6)が形成され
ている。

【００２２】冷蔵室(4)の背面には、冷蔵用蒸発器(以
下、Ｒエバという)(10)と冷蔵用冷却ファン(以下、Ｒフ
ァンという)(11)が配置され、Ｒファン(11)は庫内温度
変動や扉開閉によって運転制御されており、第１および
第２冷凍室(7)(8)の背壁には、冷凍用蒸発器(以下、Ｆ
エバという)(12)と冷凍用冷却ファン(以下、Ｆファンと
いう)(13)が配置され、それぞれ独立して冷気を循環す
ることで冷蔵空間(30)及び冷凍空間(40)が冷却される。

【００２３】製氷室(9)は冷蔵室(4)の下部左側に配置さ
れており、周囲を断熱壁で囲うことによって冷蔵室(4)
とは独立して室内温度を制御している。

【００２４】そして、Ｆエバ(12)から製氷室(9)の背面
に向かっては製氷室用ダクト(29)が設けられ、この製氷
室用ダクト(29)の上部に製氷室用ファン(以下、Ｉファ
ンという)(31)が配されている。

【００２５】製氷は、Ｆファン(13)からの冷気が製氷室
用ダクト(29)を通り、Ｉファン(31)によって製氷室(9)
に流入して製氷皿に吹き付けられる。これによって製氷
皿内の水が氷結するものであり、製氷が完了すると、駆
動装置(32)によって製氷皿が回動して反転し、ひねるこ
とで製氷皿から離氷して貯氷箱(33)に落下させ、貯蔵す
る。

【００２６】弱冷凍室(6)は、第１冷凍室(7)に断熱仕切
壁(34)を介して隣接しており、天井面(2)、第２冷凍室
(8)と区画する底面(35)、及び冷蔵庫本体の右側壁と背
壁(36)とも断熱壁によって形成されており、背壁(36)の
上部には、弱冷凍室(6)への冷気流入を制御するための
ダンパ(37)を設けており、底面(35)には、弱冷凍室(6)
からＦエバへの冷気流出口(38)が設けられている。

【００２７】この弱冷凍室(6)の内部には、食品を収納
するための容器(39)が配されており、弱冷凍室(6)の開
口に設けた扉に取り付けられて引出し自在に形成されて
いる。

【００２８】弱冷凍室(6)の背面下部には、室内温度を
検知するためのサーミスタよりなる弱冷凍用温度センサ
（以下、Ｓセンサという）(41)が、ダンパ(37)からの冷
風の影響を受けないように設置されており、弱冷凍室
(6)の背面(36)の後方には、弱冷凍室(6)のダンパ(37)に
冷気を送る弱冷凍室用冷却ファン（以下、Ｓファンとい
う）(42)が配されている。

【００２９】また、弱冷凍室(6)の底面(35)には、弱冷
凍室用(6)の庫内温度を上昇させるためのヒータ(43)が
配されている。

【００３０】Ｆエバ(12)の下方には、Ｆエバ(12)の除霜
手段としてガラス管ヒータ(46)を配設しており、例え
ば、圧縮機(15)の運転積算時間が８時間になるタイミン
グにより、ヒーター加熱による除霜運転を開始し、Ｆエ
バ(12)に取り付けた除霜終了センサ(以下、Ｄセンサと
いう)(47)によりＦエバ温度が所定温度、例えば３℃ま
で上昇すると除霜を終了するように制御している。

【００３１】除霜運転は、後述する急速冷凍運転が動作
しているときは、除霜開始のタイミングになっても動作
せず、急速冷凍終了まで待機している。

【００３２】冷蔵庫(1)の背壁下部に形成した機械室(1
4)内には、圧縮機(15)を設置し、圧縮機とともに冷凍サ
イクルを形成する凝縮器や各種配管を設けている。ま
た、凝縮器(21)の近傍にはファン(以下、Ｃファンとい
う)(25)を設置する。

【００３３】図３に冷蔵庫(1)の冷凍サイクルを示す。
圧縮機(11)から吐出された冷媒は、凝縮器(21)を通った
後、３方弁(22)によって冷媒流路が切り替えられる。

【００３４】この３方弁(22)の一方の出口には、冷蔵キ
ャピラリーチューブ(23)とＲエバ(10)が順次接続され、
他方の出口には冷凍キャピラリーチューブ(24)とＦエバ
(12)とアキュームレータ(16)が順次接続されている。そ
して、この３方弁(22)は、冷媒をＲエバ(10)側にのみ送
る状態、Ｆエバ(12)側にのみ送る状態、ＦＲエバ(10)(1
2)の双方に冷媒を送る全開状態、弁(22)部で冷媒流通を
遮断する全閉状態の４つの流通状態に切り替え制御でき
る。

【００３５】アキュームレータ(16)の出口配管には、機
械室(14)内で逆止弁(17)が接続され、逆止弁(17)の出口
側はＲエバ(10)の出口配管と合流して圧縮機(15)の吸込
側に接続されている。

【００３６】図４は、冷蔵庫(1)の制御系のブロック図
である。図に示すように、冷蔵庫(1)の背面上部に設置
され冷蔵庫の制御をおこなうマイクロコンピュータより
なる制御部(64)には、冷凍サイクルを駆動する圧縮機(1
5)、ＦＲエバ(10)(12)からの冷気を各貯蔵室に吐出する
Ｒファン(11)、Ｆファン(13)、Ｃファン(25)、Ｉファン
(31)、Ｓファン(42)および冷気量を調整するダンパ(3
7)、各室温を検出し各冷却機器を制御調整するＲセンサ
(44)、Ｆセンサ(45)、Ｓセンサ(41)、及び加熱ヒータ(4
3)、エバの除霜をおこない制御するガラス管ヒータ(46)
とＤセンサ(47)、そして、冷蔵室(4)の扉に設置して各
種運転制御や表示をおこなう操作部(18)が接続されてい
る。

【００３７】ここで、通常時における冷蔵庫(1)の庫内
温度制御運転について説明する。圧縮機(15)で圧縮、加
圧された高温の冷媒は凝縮器(21)で放熱して３方弁(22)
に入り、流路の切り替えによってＲエバ(10)またはＦエ
バ(12)で蒸発し冷却するものであり、下記で説明する冷
蔵モードと冷凍モードを交互に行う交互運転を行う。

【００３８】冷蔵モードは、冷蔵空間(30)の庫内温度を
所定の設定温度に保持するための制御であり、このモー
ドでは、冷蔵空間温度が設定値より上昇した場合に、３
方弁(22)を切替えて冷蔵キャピラリーチューブ(23)から
Ｒエバ(10)側に冷媒を流し、蒸発させることで生成した
冷気を冷蔵空間(30)に導入して室内を冷却する。蒸発し
てガス化した冷媒は圧縮機(15)に戻るが、冷蔵モードの
場合、冷媒がＲエバ(10)より蒸発温度の低いＦエバ(12)
に流れ込み再凝縮しないように逆止弁(17)がＦエバ(12)
側の流路に設置されている。

【００３９】そして、Ｒエバ(10)の冷却中には、Ｒファ
ン(11)を冷媒流路の切替えと同時に駆動し、冷気を冷蔵
空間(30)に吹き出して室内を冷却する。

【００４０】冷凍モードは冷凍空間(40)の温度が設定温
度より高くなるとおこなう。このモードでは、３方弁(2
2)により、冷凍キャピラリーチューブ(24)に冷媒が流れ
るように冷媒流路を切替え、Ｆエバ(12)で蒸発し、アキ
ュームレータ(16)と逆止弁(17)を通って圧縮機(15)に戻
る冷凍サイクルを形成する。

【００４１】そして、Ｆエバ(12)を冷却中の冷凍モード
時は、Ｆファン(13)を冷媒流路の切替えと同時に通常の
回転数で運転し庫内を冷却するものである。

【００４２】次に、弱冷凍室に食品を収納し弱冷凍温度
帯（−５℃から−１０℃）で保存する場合について、図
５のグラフと図６のフローチャートに基づいて説明す
る。

【００４３】ステップ１（Ｓ１）において、常温の食品
を弱冷凍室(6)の容器(39)に収納して扉を閉じるととも
に、ユーザーはその食品の保存温度を操作部(18)を操作
することで指示（Ｓ２）する。この保存温度は、その食
品を包丁で容易に切ることができる弱冷凍温度帯である
−５℃から−１０℃の間に設定するものであり、ここで
は−８℃に設定する。

【００４４】ステップ３として、ユーザーは操作部(18)
の弱冷凍スイッチをＯＮ状態にする。これにより、制御
部(64)は、冷凍サイクルを冷凍モードに切り替え、Ｆフ
ァン(13)を通常よりも高い回転数で回転させると共に、
Ｓファン(42)も回転させる。

【００４５】そして、ダンパ(37)を開いて、Ｆエバ(12)
の冷気を弱冷凍室(6)に供給することにより、図５に示
すように、弱冷凍室内の食品温度が最大氷結晶生成帯の
下限値より低い設定温度、本例では−１０℃になるまで
急速冷凍運転（Ｓ４）を実行する。この場合、ヒータ(4
3)には通電しない。

【００４６】この急速冷凍運転を行うと、容器(39)に収
納されている食品は冷却され、食品の水分が最も凍りつ
く温度帯である−１℃から−５℃の最大氷結晶生成帯を
素早く通過するため、食品の味や鮮度を封じ込めたま
ま、食品を凍結することができる。

【００４７】急速冷凍運転が継続して、Ｓセンサ(41)で
検知する食品の温度が−１０℃以下になった場合には、
急速冷凍運転を停止し、−１０℃以上であればステップ
４の急速冷凍を継続（Ｓ５）する。

【００４８】ステップ６においては、ダンパ(37)を閉じ
るとともに、Ｓファン(42)を停止させ、ヒータ(43)を加
熱する。このとき、−５℃以上にオーバーシュートしな
いようにＰＩＤ制御をしている。このＰＩＤ定数は目標
温度に達する時間よりもオーバーシュートしないように
設定されているのが好ましい。そして、図５に示すよう
に食品温度が−８℃まで上昇すると、ヒータ(43)を停止
（Ｓ７）させ、以後は、ダンパ(37)を開閉して、庫内温
度が−８℃になるように保持制御（Ｓ８）するものであ
る。

【００４９】これにより、急速冷凍運転を行って最大氷
結晶生成帯を素早く通過し食品の味や鮮度が落ちること
なく、その後に弱冷凍温度帯で保存することで、食品を
切り易い状態で冷凍保持することができる。この場合、
すでに弱冷凍室で保存されている食品は弱冷凍温度帯よ
りも低温度に冷却されることになるが、このような一時
的な温度低下は食品の鮮度や味には何ら影響を及ぼすも
のではなく、良好に保存することができる。

【００５０】冷凍空間(40)に弱冷凍室(6)が設けられて
いても、底面のヒータ(43)を加熱させることにより、弱
冷凍温度帯まで容易に温度上昇させることができる。

【００５１】急速冷凍運転は、最大氷結晶生成帯の下限
値より所定温度低い温度に到るまで行うため、例えば肉
のブロックなどの食品体積が大きいものでも、最大氷結
晶生成帯以下に冷却することができるので、食品の体積
に関係なく均一に鮮度や味が良好な保存をすることがで
きる。

【００５２】この場合急速運転で庫内温度に対して食品
温度と異なる場合が考えられるが、予め食品の種類や大
きさに対して庫内温度と食品温度がどれだけの温度差が
生じるかを測定しておき、食品が最大氷結晶生成帯の下
限値となる庫内温度を食品の種類や大きさ別にパターン
化しておけば、ユーザーが操作部で食品の種類や大きさ
を入力すると、最も的確な設定温度を選択して急速運転
をおこなえば、確実に食品を最大氷結晶生成帯の下限値
以下に冷却することができる。また、赤外線センサなど
食品温度を直接検知するものでおこなえば、より確実に
最大氷結晶生成帯以下に冷却することができる。

【００５３】また、最大氷結晶生成帯の下限値以上にオ
ーバーシュートしないようにヒータを制御しているた
め、確実に弱冷凍温度帯に保持することができる。

【００５４】さらに、急速冷凍中は除霜運転による加熱
を行わない制御としており、急速冷凍中に除霜開始のタ
イミングになっても、急速冷凍を優先しておこなうこと
ができ、もって冷凍能力を最大限に発揮することができ
る。

【００５５】なお、本発明の実施形態では、弱冷凍室
(6)を冷凍室(8)内に設けた構成で説明したが、これに限
らず、冷凍室とは離間し扉は独立していてもよく、弱冷
凍温度帯を含む所定の温度帯に切替えることができる切
替室であってよい。

【００５６】

【発明の効果】本発明の構成によれば、食品を急速冷凍
させ、最大氷結晶生成帯を速やかに通過させた後に弱冷
凍温度帯で保存する制御としたので、食品の細胞組織を
破壊しないため、味を落とすことがなく、新鮮な状態で
保存することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す扉を除去した状態の
冷蔵庫の正面図である。

【図２】図１に示す冷蔵庫の要部の拡大縦断面図であ
る。

【図３】図１に示す冷蔵庫の冷凍サイクルを示す説明図
である。

【図４】図１に示す冷蔵庫の制御系ブロック図である。

【図５】弱冷凍温度帯で保存する際の弱冷凍室の温度変
化を示すグラフである。

【図６】弱冷凍室に収納した食品の弱冷凍温度帯での保
存制御フローチャートである。

【符号の説明】

１…冷蔵庫、 ２…断熱仕切壁、 ３…冷蔵仕
切板、 ４…冷蔵室、 ５…野菜室、 ６
…弱冷凍室、 ７…第１冷凍室、 ８…第２
冷凍室、９…製氷室、 10…Ｒエバ、 11…
Ｒファン、 12…Ｆエバ、 13…Ｆファン、
30…冷蔵空間、 34…側壁、35…底面、
36…背面、 37…ダンパ、 38…流出
口、 39…容器、40…冷凍空間、 41…Ｓセン
サ、 42…Ｓファン、 43…ヒータ、44…
Ｒセンサ、 45…Ｆセンサ、 64…制御部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 合野 一彰 東京都港区芝浦一丁目１番１号 東芝ライ フ・エンジニアリング株式会社内 Ｆターム(参考） 3L045 AA02 BA01 CA02 EA01 LA04 MA02 NA21 PA01 PA02 PA03 PA04 PA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 他の貯蔵室と断熱壁を介して弱冷凍室
   を配し、前記弱冷凍室への冷気流入経路にダンパを設
   け、前記弱冷凍室で食品を弱冷凍する場合に、前記ダン
   パを開放状態にして蒸発器からの冷気を冷却ファンによ
   って強制的に流入させて最大氷結晶生成帯の下限値を超
   えるまで急速冷凍運転を行い、その後、弱冷凍温度帯を
   保持することを特徴とする弱冷凍室を配設した冷蔵庫の
   制御方法。
2. 【請求項２】 最大氷結晶生成帯の下限値より、所定
   温度低い値まで急速冷凍運転を行い、その後、弱冷凍温
   度帯を保持することを特徴とする請求項１記載の弱冷凍
   室を配設した冷蔵庫の制御方法。
3. 【請求項３】 前記弱冷凍室は断熱壁を介して冷凍室
   の内部に配され、前記弱冷凍室を加熱するヒータを設
   け、前記弱冷凍室で食品を弱冷凍する場合に、前記ダン
   パを開放状態にして蒸発器からの冷気を冷却ファンによ
   って強制的に流入させて最大氷結晶生成帯の下限値を超
   えるまで急速冷凍運転を行い、その後、庫内温度が目標
   温度より低い場合に、前記ヒータを通電し、最大氷結晶
   生成帯の下限値以上にオーバーシュートしないようにす
   ることを特徴とする弱冷凍室を配設した冷蔵庫の制御方
   法。
4. 【請求項４】 前記急速冷凍運転中は前記冷却器の除
   霜手段を動作させないことを特徴とする請求項１ないし
   請求項３のいずれかに記載の弱冷凍室を配設した冷蔵庫
   の制御方法。