JP2010085050A - 冷凍保存装置、冷蔵庫及び冷凍保存方法 - Google Patents

Abstract

【課題】食品を高品質に維持しながら、調味液などの液体を食品に浸透させる浸透工程から冷凍保存工程までを自動で行う冷凍保存装置、冷蔵庫及び冷凍保存方法を提供する。
【解決手段】液体に接触させた食品を貯蔵する切替室２００と、切替室２００内を冷却すると共に切替室２００内を所定の温度に維持可能な冷却手段５６と、冷却手段５６を制御して切替室２００内の食品を凍結保存する冷凍保存運転を実施可能な制御装置１６と、食品に液体を含浸させる含浸時間を入力する操作パネル５とを備え、制御装置１６は、操作パネル５から入力された含浸時間が経過するまでの間、切替室２００に貯蔵された食品を未凍結状態に維持するように冷却手段５６を制御し、含浸時間が経過すると、冷凍保存運転を開始するものである。
【選択図】図６

Description

本発明は、食品を冷凍保存する冷凍保存装置、これを備えた冷蔵庫及び冷凍保存方法に関する。

最近の家庭用冷蔵庫に代表される冷凍保存装置に対するニーズは、食生活、生活スタイルの変化により「冷凍」又は「冷凍保存」に集まっており、冷凍食品の多様化、利用量増加、作り置き、食品ストックなど冷凍室利用頻度は高く、冷凍室の大容量化と冷凍保存食品の品質向上が求められている。

従来、食品を冷凍する場合には、まず常温の食品を−１８℃に冷やされた空間に投入し、該食品温度がある一定の時間を経て空間と同じ温度になるまで冷却する。低温環境に置かれた該食品は、表面が冷却されて食品表面に氷結晶ができ、その後徐々に食品内部まで冷却されてゆくが、この際、該氷結晶が食品内部の未凍結状態の水分を引き出しながら拡大して中心部に向かった大きな針状結晶を形成し、最終的に食品全体が周囲温度に至り凍結する。このとき、該針状結晶によって食品の内部構造が破壊されるため、一度冷凍保存した食品は冷凍前の生鮮食品に比べて品質が低下するという問題があった。そこで、この問題を解決し、冷凍保存食品の品質を高めるため、急速に食品を冷凍する急速冷凍技術の開発がなされてきた。

さらに、冷蔵庫の新しい機能として、食品の下ごしらえや調理機能などの開発が行われている。従来技術には、調理機能として、凍結工程と融解工程を少なくとも１回以上繰り返す凍結融解調理機能を備えた冷蔵庫がある（例えば特許文献１参照）。この冷蔵庫では、凍結と加熱のサイクルを繰り返しながら食品を凍結融解させることにより、食品に調味材料や水を浸透させるものである。
特開２００２−３７２３５８号公報（第４頁）

しかし、特許文献１に記載の調理機能では、凍結融解の繰り返しにより細胞が破壊され、食品によっては食感を損なう可能性があった。また、凍結融解調理後の食品を冷凍保存する場合には、凍結融解調理を行った貯蔵室から冷凍室へ移動させる必要があり、ユーザーの手間となっており、不便であった。

本発明は、このような点に鑑みなされたもので、食品を高品質に維持しながら、調味液などの液体を食品に浸透させる含浸工程から冷凍保存工程までを自動で行う冷凍保存装置、これを備えた冷蔵庫及び冷凍保存方法を得ることを目的とする。

本発明に係る冷凍保存装置は、液体に接触させた食品を貯蔵する貯蔵室と、貯蔵室内を冷却すると共に貯蔵室内を所定の温度に維持可能な冷却手段と、冷却手段を制御して貯蔵室内の食品を凍結保存する冷凍保存運転を実施可能な制御装置と、食品に液体を含浸させる含浸時間を入力する含浸時間入力手段とを備え、制御装置は、含浸時間が経過するまでの間は、貯蔵室に貯蔵された食品を未凍結状態に維持するように冷却手段を制御し、含浸時間が経過した後に、冷凍保存運転を行うものである。

本発明によれば、食品を高品質に維持しながら、調味液などの液体を食品に浸透させる含浸工程から冷凍保存工程までを自動的に行う、使い勝手の良い冷凍保存装置を得ることができる。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における冷凍保存装置を備えた冷蔵庫の側断面図である。
冷蔵庫１は、最上部に開閉ドア１００ａを備えて配置される冷蔵室１００を備えている。また、冷蔵室１００の下方に、冷凍温度帯（−１８℃）から冷蔵、野菜、チルド、ソフト冷凍（約−５℃、−７℃、−９℃）などの各温度帯に切り替えることのできる引き出しドア２００ａを備えた切替室２００と、切替室２００と並列に配置され、引き出しドアを備えた製氷室（図示なし）とを備えている。また、冷蔵庫１の最下部には、引き出しドア３００ａを備えた冷凍室３００を備えている。またさらに、冷凍室３００と切替室２００及び製氷室との間に、引き出しドア４００ａを備えた野菜室４００を備えている。また、冷蔵室１００の開閉ドア１００ａの表面には、各部屋の温度や設定を調節する操作スイッチと、各室の温度などを表示する液晶表示部と、切替室２００に投入される食品の含浸時間を入力する含浸時間入力手段としての時間入力ボタンなどとから構成される操作パネル５が設けられている。

なお、切替室２００には引き出しドア２００ａと一体になった収納ケース２０１が設置されている。また、冷凍室３００には引き出しドア３００ａと一体になった収納ケース３０１が設置されている。またさらに、野菜室４００には引き出しドア４００ａと一体になった収納ケース４０１が設置されている。これら引き出しドア２００ａ、３００ａ及び４００ａを引き出すことにより収納ケース２０１、３０１及び４０１が引き出され、それぞれの内部に食品を収納することが可能となっている。

冷蔵庫１の背面側外部には、冷凍サイクルを構成する圧縮機１０が配置されており、背面側内部には同じく冷凍サイクルを構成する冷却器３が配置されている。背面側内部にはさらに、冷却器３により冷却された冷気を冷蔵室１００や切替室２００に送風するためのファン２と、冷却器３により冷却された冷気を冷蔵室１００内に導入するための風路４とが設けられている。また、風路４内には、開閉可能なダンパ４６（図３参照）が設けられており、ダンパ４６の開閉により各部屋１００〜４００の温度調節が行われる。これら圧縮機１０、ファン２及びダンパ４６により本発明の冷却手段が構成されており、これらを後述の制御装置１６により適宜制御することにより、冷蔵庫１内の各部屋１００〜４００が適切な温度に制御されるようになっている。

冷蔵庫１の背面には、マイクロコンピュータで構成された制御装置１６が設けられている。制御装置１６は、ＣＰＵと、各種データを記憶するＲＡＭと、後述の浸透モードなどの各運転モードの運転制御を行うためのプログラム等を記憶するＲＯＭ（何れも図示せず）とを備えており、ＲＯＭ内のプログラムに従って冷却手段（圧縮機１０、ダンパ４６及びファン２）等を制御する。

次に、冷蔵庫１内の冷気の流れについて説明する。図２は、本発明の実施の形態１における風路構成を示す冷蔵庫の側断面図である。
冷却器３で冷却された冷気の一部は、冷凍室３００に送風される。また、残りの冷気は風路４を通り、切替室２００と冷蔵室１００に送風される。冷蔵室１００に流入した冷気は冷蔵室用帰還路６を通過して野菜室４００に流れ込み、野菜室４００を通った空気は、野菜室用帰還路７を経て冷却器３に戻る。

次に、食品に含浸処理加工を施した後、冷凍保存する機能を有する切替室２００について説明する。図３は、本発明の実施の形態１における切替室部分の側断面図である。
冷却器３で冷却された冷気は、風路４から切替室風路４１を通過し、切替室２００の正面側（図３の左側）から見て背面左上に設けた背面上側吹出し口４２と、天井面９６の引き出しドア２００ａ側に設けた天井面吹出し口４３から切替室２００内へ導入される。背面上側吹出し口４２から流入する冷気は比較的温度の高い冷蔵室１００近傍を通過するため、天井面吹出し口４３から流入する冷気より高い温度になっている。

また、切替室風路４１内には、仕切り壁４１ａとダンパ４６が設けてあり、ダンパ４６の開閉角度を調節することにより背面上側吹出し口４２と天井面吹出し口４３から導入される冷気分配を変更し、切替室２００内に投入された食品の冷却速度を任意に変更することができる。また、切替室２００内の冷気は、切替室２００の背面右下に設けた背面吸込み口４４と、底面に設けた底面吸込み口４５から冷却器３に戻る。また、切替室２００には、切替室２００内の温度を検出する例えばサーミスタで構成された切替室温度検出手段４８が配置されている。また、切替室２００において、冷気の影響を受けにくい切替室２００の天井面９６の背面付近には、切替室２００内に収納した食品の表面温度を検出する例えば赤外線センサ等の表面温度測定装置９５が配置されている。

図４は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の操作パネルを示す図である。
操作パネル５は、食品に調味液などの液体を含浸させる浸透モードを選択するための浸透モードボタン５０と、浸透モードボタン５０が選択中であることをユーザーに通知するための「浸透中」表示ランプ５１とを備えている。また、浸透モードボタン５０が押下された時にデフォルトの含浸時間を表示したり、他の各種表示を行う液晶表示部５２と、含浸時間を、時間単位、１０分単位で設定入力するための時間入力ボタン５３ａ、５３ｂとを備えている。またさらに、部屋選択ボタン５４を備えており、部屋選択ボタン５４を押下する毎に、切替室２００を、冷蔵（約３℃）、チルド（約０℃）、ソフト冷凍（約−５℃、−７℃、−９℃）、冷凍（約−１７℃）など、６通りの部屋（温度帯）の何れかに切り替えることが可能となっている。また、ソフト冷凍は、温度調節／急冷ボタン５５により、−５℃、−７℃、−９℃の何れかに温度調節可能となっている。

ここで、浸透モードとは、本発明の特徴的な運転モードであり、ユーザーにより設定された含浸時間ｔの間、食品を未凍結状態に維持するように冷却手段を制御し、含浸時間経過後、食品を冷凍させる冷凍保存運転に自動的に移行するモードである。このような浸透モードは、例えば肉や魚、野菜等の食材に、食材や調理方法に応じた時間、調味液を浸透させ、調味液を浸透させた食品を、そのまま冷凍保存する際に便利な機能である。

図５は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御系統概略図である。なお、図５には、本発明の動作に関連する部分のみを示している。
図５に示すように、制御装置１６には、操作パネル５、切替室温度検出手段４８、表面温度測定装置９５、冷却手段５６（圧縮機１０、ダンパ４６及びファン２）が接続されている。そして、操作パネル５、切替室温度検出手段４８及び表面温度測定装置９５からの信号が入力され、それらの入力信号に基づいて、冷却手段５６を制御（すなわち、圧縮機１０の駆動・停止並びに回転数、ダンパ４６の開度及びファン２の回転数などを制御）し、切替室２００の冷却速度及び冷却温度を制御する。

また、切替室２００は、上述したように操作パネル５の部屋選択ボタン５４によって、冷蔵（約３℃）、チルド（約０℃）、ソフト冷凍（約−５℃、−７℃、−９℃）、冷凍（約−１７℃）など、６通りの部屋（温度帯）の何れかに切替可能となっており、制御装置１６は、設定された部屋に対応した温度となるように、冷却手段５６を制御する。

図６は、実施の形態１における冷蔵庫の浸透モード選択時の運転制御を示すフローチャートである。以下、本発明の実施の形態１における冷蔵庫１の浸透モードの運転制御について図６を参照して説明する。
まず、調味液などの液体に接触させた食品が切替室２００に投入され、操作パネル５の浸透モードボタン５０が押されることにより、浸透モードが開始される。制御装置１６は、操作パネル５から浸透モードの選択信号が入力されると、現在、切替室２００がどの部屋に選択されているかをチェックする（Ｓ１０１）。ソフト冷凍に選択されていれば、「浸透中」表示ランプ５１を点灯させて（Ｓ１０２）、ユーザーに浸透モードが選択されていることを通知する。ソフト冷凍以外の部屋に選択されていれば、何等処理を行わず、浸透モードの処理を終了する。すなわち、浸透モードは、切替室２００がソフト冷凍に設定されているときに実行可能で、ソフト冷凍以外の部屋に選択されているときには実行不可なモードである。この理由については後述する。

制御装置１６は、「浸透中」表示ランプ５１を点灯させると同時に、デフォルトの含浸時間を液晶表示部５２に表示させる。この表示を確認したユーザーにより、時間単位、１０分単位の時間入力ボタン５３ａ、５３ｂの１回以上の押下操作が行われ、所望の含浸時間ｔが設定されると（Ｓ１０３）、制御装置１６は、切替室２００に投入された食品が未凍結状態を維持するように浸透用冷却運転（ステージ１）を開始する。ステージ１は、食品に液体を含浸させる含浸工程に相当する。以下、浸透用冷却運転の具体的な制御について説明する。

浸透用冷却運転（ステージ１）では、まず、制御装置１６は、含浸時間のカウントを開始する（Ｓ１０４）。と同時に、切替室２００に投入された食品が未凍結状態を維持するように冷却手段５６を制御する（Ｓ１０５）。含浸時間ｔが経過するまでの間、食品が未凍結状態を維持するように冷却手段５６を制御することを継続する（Ｓ１０６）。すなわち、ここでの目的は食品に液体を浸透させることにあり、食品が凍結してしまうと浸透効率が悪くなることから、未凍結状態を維持するように冷却手段５６を制御するようにしている。具体的な制御としては、例えば食品の温度を表面温度測定装置９５により検出し、食品の温度が例えば３℃を維持するように冷却手段５６を制御するなどといった方法がある。なお、この制御方法に限られたものではなく、要は、ユーザーから設定された含浸時間ｔが経過するまでの間、食品が未凍結状態を維持するように冷却手段５６を制御すればよい。

そして、制御装置１６は、含浸時間ｔが経過すると（Ｓ１０６）、含浸完了とし、食品を冷凍保存する冷凍保存運転（ステージ２）に移行する。ステージ２は、食品を冷凍保存する冷凍保存工程に相当する。以下、冷凍保存運転の具体的な制御について説明する。

冷凍保存運転（ステージ２）では、制御装置１６は、切替室２００が切替室設定温度となるように冷却速度を上げる方向に冷却手段５６を制御する（Ｓ１０７）。すなわち、切替室２００が、ここではソフト冷凍の−９℃に設定されているとすると、切替室２００が−９℃となるように冷却手段５６を制御する。そして、切替室設定温度に到達すると（Ｓ１０８）、その切替室設定温度を維持するように冷却手段５６を制御する。以上により、浸透モードの運転は終了し、通常の切替室２００の運転モード（例えば、ソフト冷凍の−９℃に対応した運転モード）に移行する。

このように、本実施の形態１によれば、ユーザーにより設定された含浸時間ｔの間、食品を未凍結状態に保ち、含浸時間経過後、食品を冷凍させる冷凍保存運転に自動的に移行する。よって、食品に液体を浸透させた後、食品を凍結させるために、食品を切替室２００から別の部屋に移動させるなどの手間を省くことができ、使い勝手が良い。また、ユーザーからしてみれば、調味液などの液体に接触させた食品を切替室２００に投入し、食材や調理方法に応じた所望の時間を含浸時間として設定するだけで、液体の浸透から冷凍保存までを自動的に完了することができるため、非常に使い勝手が良く便利である。

また、本実施の形態１では、時間経過により調味料の食品への含浸進度を調節する方法であったが、例えば切替室２００に食品の含浸進度を検知する含浸検知手段を設置し、更に食品の含浸進度が十分と思われる閾値を設け、含浸検知手段によって過冷却運転（ステージ１）での食品の含浸進度を検知し、食品の含浸進度が閾値以上となったときに、冷凍保存運転（ステージ２）に移行するように制御してもよい。含浸検知手段は、色彩センサを用いて色の濃淡が少なくなることにより含浸進度が進んだと検知するものや、食品の静電容量から水分量が多くなることにより含浸進度が進んだと検知するものが考えられる。閾値は所定値でも良いし、使用者が入力できるようにしても良い。これにより、食品を使用者が意図している含浸進度にて、冷凍保存することができる。

実施の形態２．
実施の形態１では、含浸時間が経過するまでの間、食品を未凍結状態に維持する形態について説明したが、実施の形態２では、含浸時間が経過するまでの間、食品を過冷却状態に維持するものである。

ここで、過冷却状態について説明する。図７は、水が過冷却状態を経ずに凍結する「過冷却なし」（ａ）と、水が過冷却状態を経て凍結する「過冷却あり」（ｂ）のそれぞれの場合の、水の温度変化を示したグラフである。グラフの縦軸は温度でありグラフ上方に向かうほど温度は上がる。横軸は時間であり矢印方向に時間経過を示す。

図７（ａ）の「過冷却なし」では、水を冷却していくと、水の状態のまま温度が低下していき、０℃に達すると、凍結が開始され水の凍結点の温度（０℃）を保ったまま氷が形成されていく。そして、凍結が完了すると、周囲の温度に従ってさらに温度が低下していく。

一方、図７（ｂ）の「過冷却あり」では、水を冷却していくと、水の状態のまま温度が低下していくが、凍結点を過ぎても凍結が開始されず、水のままの状態となる。このように、その物質の凍結点以下であるにも関わらず、液状態を保った状態を過冷却状態という。このような過冷却状態は、水を低速でゆっくりと冷却することにより得られる状態として知られている。ここで、例えば、水の凍結点は０℃である。この凍結点は物質によって様々であり、塩濃度や糖度が高い食品などにおいては０℃よりも低くなる傾向にある。

また、過冷却状態に入った水も、やがては凍結し、氷とすることが可能であるが、このときには何らかの刺激が必要である。この刺激とは、温度的なものであっても、物理的なものであってもよい。このように刺激によって凍結を開始させることができるのであるが、過冷却状態から凍結開始に移行するまでの時間は、数秒単位であり、瞬間的なものである。そして、凍結開始の際には、水の表面も内面も瞬時に凍結が開始され、水の凍結点の温度（０℃）を保ったまま表面及び内面から氷が形成されていく。そして、凍結が完了すると、周囲の温度に従ってさらに温度が低下していく。

本実施の形態２では、このような過冷却ありの動作を食品に適用したもので、過冷却状態の食品に対して刺激を与え、過冷却状態を解除して、瞬間的に食品全体を凍結させる方法を過冷却冷凍と称す。

図７（ｂ）のＡ点とＢ点の差に示されるような過冷却状態で達した最低温度と凍結点との温度差（以降、前記温度差を過冷却度と称す）を大きくすることによって凍結開始時に形成される氷核の数が多くなり、より微細な氷結晶となる。この考え方は従来からあるものであり、最大氷結晶生成帯である−１℃〜−５℃の温度帯の通過時間を短時間で通過させてやると氷結晶は小さくなるという考え方である。

また、一度過冷却状態を経た食品は、食品内部に小さな氷核が形成されているので、その後の凍結の過程で最大氷結晶生成帯近傍（−１℃〜−１０℃）に長時間留まったとしても、氷結晶が肥大化することはないことが確認できている。

ここで、通常冷凍と過冷却冷凍の違いについてペットボトルに入った水を例に説明する。通常冷凍の場合には、凍結点を過ぎた頃からペットボトル表面付近の水から凍り始め、表面部分に薄氷がはったような状態になり、その後内部に向かって氷が広がり、最終的に全体が凍結する。氷の成長は、水分子がある一定以上の大きさのクラスターを形成した氷核を中心に起こるものであり、通常冷凍の場合には最初に表面に氷核が形成され、そこから水の状態である内部方向へ向かって氷が成長していく。また、急速冷凍の場合には、通常冷凍よりも低い温度の冷気を当てるので、表面から凍り始め内部に向かって氷が成長するのは通常冷凍と同様だが、内部の温度も急激に下がるので内部にも氷核ができ易い状態になり、通常冷凍時よりも氷結晶が小さくなる。

それに対し過冷却冷凍の場合には、過冷却状態を解除して凍結が開始するとペットボトル内のあらゆる部分で氷が成長しペットボトル全体に均一に氷核が形成されるので、一定方向に向かって氷が成長するということはなく、氷核も小さいものとなる。

よって、通常冷凍と過冷却冷凍とではその冷却過程の違いから、通常冷凍の場合には表面から内部に向かった大きな針状氷結晶ができるのに対し、過冷却冷凍の場合には表面と内部に均一に小さな粒状氷結晶ができるという違いが生じる。

次に、過冷却状態の有無によって冷凍保存品質に影響がある食品について説明する。
図８は、通常の急速凍結（急速冷凍）と過冷却凍結（過冷却冷凍）のそれぞれにおける、冷凍で肉を凍結したときと、一度凍結した肉を解凍したときの肉組織の状態を示した図である。このように、通常の急速凍結の場合、過冷却凍結の場合に比べて凍結時の氷結晶生成によって内部組織が破壊されてしまうため、解凍後のドリップ量が多くなり食味が低下していた。このような現象は肉のみならず、魚でも同様である。

また、従来冷凍保存に適さない食材とされていたジャガイモなど芋類は、通常冷凍した場合はジャガイモの主成分であるデンプンを構成しているアミロースとアミロペクチンの立体構造を氷結晶の成長によって破壊してしまうため、解凍後にすかすかの状態になってしまい食味が低下していた。

これに対して、過冷却凍結でできる氷結晶は非常に微細であるため、凍結時の内部組織の破壊を殆ど起こさずに凍結でき、解凍後の食味悪化を抑制することができる。そのため、含浸時間経過後、過冷却凍結を行うことにより、含浸が完了した食品を高品質に保存することができる。

このようなことから、実施の形態２の冷蔵庫１では、入力された含浸時間が経過するまで、食品を過冷却状態に維持し、調味液などを食品へ含浸させる。そして、含浸時間経過後、過冷却状態を解除して、食品を凍結させる制御を行う。

次に、以上のような食品と過冷却との関係を考慮した、実施の形態２の冷蔵庫１について説明する。
実施の形態２の冷蔵庫１の制御系統は、図５に示した実施の形態１の冷蔵庫１と同様である。但し、実施の形態２の冷蔵庫１は、操作パネル５により浸透モードが選択された際、制御装置１６で行われる制御が実施の形態１と異なっており、実施の形態２の浸透モードの運転制御については次の図９で説明する。

以下、実施の形態２における冷蔵庫の浸透モードの運転制御方法について説明する。
図９は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の浸透モードの運転制御を示すフローチャートである。また、図１０は、本発明の実施の形態２における冷蔵庫の食品の温度変化を示す図であり、横軸は時間、縦軸は食品の温度を示している。

浸透モード運転は、図９に示すように、大まかにわけて、食品に調味液などの液体を含浸させる含浸工程と、液体を含浸した食品を冷凍保存する冷凍保存工程とから構成される。また、冷凍保存工程は凍結工程と保存工程とから構成される。含浸工程では冷蔵庫１は過冷却運転を行い、冷凍保存工程では冷凍保存運転、具体的には冷凍保存工程の凍結工程で過冷却解除運転を行い、保存工程で保存運転を行う。以下、それぞれの運転について図９を参照して詳細に説明する。

まず、調味液などの液体に接触させた食品が切替室２００に投入され、操作パネル５の浸透モードボタン５０が押されることにより、浸透モードが開始される。制御装置１６は、操作パネル５から浸透モードの選択信号が入力されると、現在、切替室２００がどの部屋に選択されているかをチェックする（Ｓ２０１）。ソフト冷凍に選択されていれば、「浸透中」表示ランプ５１を点灯させて（Ｓ２０２）、ユーザーに浸透モードが選択されていることを通知する。ソフト冷凍以外の部屋に選択されていれば、何等処理を行わず、浸透モードの処理を終了する。すなわち、浸透モードは、切替室２００がソフト冷凍に設定されているときに動作し、ソフト冷凍以外の部屋に選択されているときには動作しないモードである。

制御装置１６は、「浸透中」表示ランプ５１を点灯させると同時に、デフォルトの含浸時間を液晶表示部５２に表示させる。この表示を確認したユーザーにより、時間単位、１０分単位の時間入力ボタン５３ａ、５３ｂの１回以上の押下操作が行われ、所望の含浸時間ｔが設定されると（Ｓ２０３）、制御装置１６は、切替室２００に投入された食品が過冷却状態を維持するように過冷却運転（ステージ１）を開始する。ステージ１は、食品に液体を含浸させる含浸工程に相当する。以下、過冷却運転の具体的な制御について説明する。

過冷却運転（ステージ１）では、まず、制御装置１６は切替室２００を予め設定された冷却速度Ａ（例えば、−３．５〜−１０℃／ｈ）で冷却する（Ｓ２０４）とともに、含浸時間のカウントを開始する（Ｓ２０４）。と同時に、切替室２００に投入された食品が過冷却状態を維持するように冷却手段５６を制御する（Ｓ２０６）。具体的には、食品が過冷却状態になりやすい過冷却温度Ｔ１（例えば、−３℃〜−１０℃）となるまで冷却し、過冷却温度Ｔ１に到達すると、その温度に維持するように冷却手段５６を制御する。なお、冷却速度Ａは、切替室２００がソフト冷凍に設定されているときの冷却速度Ｂ（例えば、−１０℃〜−１５℃／ｈ）よりも遅い速度である。したがって、食品は、通常のソフト冷凍時よりも低速でゆっくりと冷却され、食品を過冷却状態とすることが可能となっている。そして、食品が過冷却状態に維持されている間、食品に液体が浸透する。そして、含浸時間ｔが経過すると（Ｓ２０７）、含浸完了とし、過冷却状態を解除する過冷却解除運転（ステージ２）に移行する。ステージ２は、食品を凍結させる凍結工程に相当する。以下、過冷却解除運転の具体的な制御について説明する。

過冷却解除運転（ステージ２）では、制御装置１６は、冷却速度Ａから冷却速度を上昇させ、所定の凍結運転を行う（Ｓ２０８）とともに、予め設定された凍結運転時間（例えば、１時間など）のカウントを開始する（Ｓ２０９）。ここで、所定の凍結運転とは、切替室２００の設定温度よりも例えば２〜５℃低い冷気を切替室２００内に入れるように冷却手段５６を制御する運転である。このように冷却速度を上昇させることで、図１０に示すように、過冷却温度Ｔ１に維持されていた過冷却状態の食品の温度が急激に下がる。この温度変化が刺激となり、食品の過冷却状態が解除し、瞬間的に凍結点Ｔ２に上昇し、食品全体が凍結を開始する。そして、凍結運転時間経過すると（Ｓ２１０）、凍結が完了したとみなし、凍結した食品を保存する保存運転（ステージ３・ステージ４）に移行する。ステージ３・ステージ４は、食品を冷凍保存する保存工程に相当する。以下、保存運転の具体的な制御について説明する。

保存運転（ステージ３）では、切替室２００を予め設定された冷却速度Ｂ（例えば、−１０℃〜−１５℃／ｈ）で冷却する（Ｓ２１１）。そして、制御装置１６は、切替室２００内が切替室設定温度に到達すると（Ｓ２１２）、ステージ４に移行する。すなわち、切替室２００をその切替室設定温度に維持するように冷却手段５６を制御する（Ｓ２１３）。これにより、食品は、図１０に示すように切替室設定温度に略等しい温度Ｔ３を保った状態で冷凍保存される。以上により、浸透モードの運転は終了し、通常の切替室２００の運転モードに移行する。

このように、本実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の作用効果が得られると共に、実施の形態２では、食品を過冷却状態を経て凍結させることにより、高品質に冷凍保存することができる。また、食品品質は温度が低いほど劣化が遅いことから、凍結点よりも温度の低い過冷却状態で液体の含浸を行うことにより、食品をより高品質に保った状態で液体を含浸させることができる。

また、切替室２００の設定温度は、上述したように、約−５℃、−７℃、−９℃など、任意に設定できるようにしており、ユーザーの使いたい状況に合わせた冷凍保存を行うことができる。

また、切替室２００内の収納ケース２０１に、含浸完了後に調味液などの液体を回収する機能を設けてもよい。次の図１１は、この機能を実現する構成の一例を示した図である。

図１１は、収納ケースの側断面図である。
収納ケース２０１は、上下の２段構造となっており、収納ケース上段６０は調味液などの液体と含浸させる食品を投入でき、収納ケース下段６１は収納ケース上段６０から引き出して着脱することができる。また、収納ケース上段６０と収納ケース下段６１とを連通する開口には排水弁６２を設けており、排水弁６２を開くことにより調味液などの液体を収納ケース上段６０から収納ケース下段６１へと回収することができる。なお、排水弁６２は、制御装置１６により開閉する。このような構成の収納ケース２０１を用いた浸透モードの際には、食品の含浸時間経過後、排水弁６２を制御装置１６により開く。これにより、調味液と調味液含浸済みの食品とが別々に凍結される。このように、調味液が含浸した状態の食品を、調味液と分けて単独で冷凍することが可能となるため、解凍調理する際に、便利である。

ところで、上記実施の形態１及び実施の形態２のどちらにおいても、切替室２００がソフト冷凍に設定されている場合に浸透モードを実行可能とし、それ以外に設定されている場合には実行しない構成としたが、これは以下の理由による。すなわち、本例では、食品に調味液を浸透させた後、最終的には自動的に冷凍保存することを目的としているため、切替室２００がソフト冷凍か、あるいは冷凍の部屋設定の場合に浸透モードを選択可能とすることが好ましい。しかし、浸透モードの場合には、食品を直ちに凍結させるのではなく、まずは調味液を浸透させたいため、食品が含浸時間内に冷凍されてしまわないように含浸時間の間は、冷却速度を低く抑えている。このため、切替室２００の温度は、ソフト冷凍及び冷凍のどちらの場合も浸透モード開始前に比べて上昇する。したがって、切替室２００を最終的に設定温度に戻す際のエネルギー損失等を考慮し、ソフト冷凍の場合に動作し、冷凍の場合には浸透モードは動作しないようにしている。

実施の形態３．
図１２は、本発明の実施の形態３における冷凍保存装置を備えた冷蔵庫の側断面図である。図１３は、図１２の冷蔵庫の制御系統概略図である。なお、図１３には、本発明の動作に関連する部分のみを示している。また、図１２及び図１３において図１及び図５と同一部分には同一符号を付す。以下、実施の形態３が実施の形態１と異なる部分を中心に説明する。

図１２において、切替室２００の収納ケース２０１の上面開口部には、この上面開口部を覆う大きさの蓋７０が着脱自在に設けられており、密閉構造となっている。また、収納ケース２０１には、通気管７１により加圧ポンプ７２が接続されており、収納ケース２０１内を高圧状態に保持することが可能となっている。また、蓋７０には大気圧に戻すための連通口が形成され、弁７３によって開閉可能である。さらに、収納ケース２０１内には、圧力センサ７４（図１３参照）が設けられている。これら加圧ポンプ７２、弁７３及び圧力センサ７４は制御装置１６に接続されており、加圧ポンプ７２及び弁７３は制御装置１６に制御され、また、圧力センサ７４は、収納ケース２０１内の圧力状態を検出して制御装置１６に出力している。そして、制御装置１６は、加圧ポンプ７２、弁７３及び冷却手段５６を制御して浸透モードの運転を行う。実施の形態３の浸透モードの運転制御については後述の図１４で説明する。

ここで、まず、本実施の形態３の浸透モードの動作原理について説明する。
食品を高圧下においたときは、その食品がもっている通常大気圧下での凍結点（例えば０℃）以下でも凍結しない不凍域が存在する。よって、食品を高圧下におき、更に通常大気圧下での凍結点以下に冷却することで、その食品を過冷却状態にすることができる。また、前記高圧下の過冷却状態となっている食品に対し、圧力解除して大気圧に戻すことにより、食品の過冷却状態は解除され、瞬間的に食品全体が凍結する。このとき形成される氷結晶は非常に微細であり、凍結時の内部組織の破壊を殆ど起こさずに凍結できる。

本実施の形態３では、ユーザーから入力された含浸時間ｔが経過するまで収納ケース２０１内を加圧過冷却状態に維持し、調味液などの液体を食品へ含浸させる。そして、含浸時間経過後、加圧過冷却状態を解除して食品を凍結させる。食品が加圧されることで、浸透圧作用により調味液などを食品内へ効率的に浸透させることができる。また、高圧による過冷却状態により、食品品質を保ったまま含浸することができ、圧力解除による凍結で高品質に冷凍保存することができる。

次に、実施の形態３における冷蔵庫１の運転制御方法について説明する。
図１４は、本発明の実施の形態３における冷蔵庫の浸透モードの運転制御を示すフローチャートである。また、図１５は、本発明の実施の形態３における冷蔵庫の食品の温度変化と、冷蔵庫内の圧力状態の変化とを示した図である。

まず、調味液などの液体に接触させた食品が切替室２００に投入され、操作パネル５の浸透モードボタン５０が押されることにより、浸透モードが開始される。制御装置１６は、操作パネル５から浸透モードの選択信号が入力されると、現在、切替室２００がどの部屋に選択されているかをチェックする（Ｓ３０１）。ソフト冷凍又は冷凍に選択されていれば、「浸透中」表示ランプ５１を点灯させて（Ｓ３０２）、ユーザーに浸透モードが選択されていることを通知する。ソフト冷凍又は冷凍以外の部屋に選択されていれば、何等処理を行わず、浸透モードの処理を終了する。すなわち、実施の形態３の浸透モードは、切替室２００がソフト冷凍又は冷凍に設定されているときに実行可能で、これら以外の部屋に選択されているときには実行不可なモードである。この理由については後述する。

制御装置１６は、「浸透中」表示ランプ５１を点灯させると同時に、デフォルトの含浸時間を液晶表示部５２に表示させる。この表示を確認したユーザーにより、時間単位、１０分単位の時間入力ボタン５３ａ、５３ｂの１回以上の押下操作が行われ、所望の含浸時間ｔが設定されると（Ｓ３０３）、制御装置１６は、切替室２００に投入された食品が高圧の過冷却状態を維持するように加圧過冷却運転（ステージ１）を開始する。ステージ１は、食品に液体を含浸させる含浸工程に相当する。以下、加圧過冷却運転の具体的な制御について説明する。

加圧過冷却運転（ステージ１）では、まず、制御装置１６は弁７３を閉じ（Ｓ３０４）、加圧ポンプ７２を駆動する（Ｓ３０５）。そして、収納ケース２０１内が所定圧力に達したら（Ｓ３０６）、加圧ポンプ７２を停止する（Ｓ３０７）とともに、含浸時間のカウントを開始する（Ｓ３０８）。なお、図１４のフローチャートには図示していないが、制御装置１６は冷却手段５６を制御して、切替室２００内を設定された部屋に対応する冷却速度で冷却されている。そして、制御装置１６は含浸時間ｔの間、収納ケース２０１内が所定圧力に維持されるように、加圧ポンプ７２の駆動・停止を制御する（Ｓ３０９、Ｓ３１０）。このとき、食品の温度は、図１５に示すように切替室２００の設定温度Ｔ４に維持されている。そして、含浸時間ｔを経過したら、含浸完了とみなし、冷凍保存運転（ステージ２）に移行する。ステージ２は、食品を冷凍保存する冷凍保存工程に相当する。

冷凍保存運転（ステージ２）では、制御装置１６は、弁７３を開放し（Ｓ３１１）、切替室２００を設定温度に維持するように冷却手段５６を制御して、食品を冷凍保存する。このように弁７３を開放することにより、図１５に示すように食品の温度が凍結点Ｔ５まで急激に上昇して過冷却状態が解除されると共に、収納ケース２０１内が大気圧に戻る。そして、食品は凍結を開始して周囲の温度に従って温度が低下し、切替室２００の設定温度と同じ温度に維持される。以上により、浸透モードの運転は終了し、通常の切替室２００の運転モードに移行する。

このように、本実施の形態３によれば、実施の形態２と同様の作用効果が得られると共に、食品を加圧することで、浸透圧作用により調味液などを食品内へ効率的に浸透させることができる。また、高圧による過冷却状態により、食品品質を保ったまま含浸することができ、圧力解除による凍結で高品質に冷凍保存することができる。

また、実施の形態３では、切替室２００がソフト冷凍に設定されている場合に加え、冷凍に設定されている場合も浸透モードを選択可能としている。これは、実施の形態３では、実施の形態１や実施の形態２と異なり、冷却手段５６の制御自体は通常の切替室２００の運転モードのままであり、浸透モードを開始したことにより切替室２００内の温度が上昇することはない。したがって、冷凍に設定されている場合も浸透モードを選択可能としている。

なお、各実施の形態において、浸透モードの機能を切替室２００に設けた例で説明したが、切替室２００に限られたものではなく、冷蔵室１００、冷凍室３００、野菜室４００、製氷室のどの部屋に設けても良い。

本発明の実施の形態１における冷凍保存装置を備えた冷蔵庫の側断面図である。 本発明の実施の形態１における風路構成を示す冷蔵庫の側断面図である。 本発明の実施の形態１における切替室部分の側断面図である。 本発明の実施の形態１における冷蔵庫の操作パネルを示す図である。 本発明の実施の形態１における冷蔵庫の制御系統概略図である。 本発明の実施の形態１における冷蔵庫の浸透モードの運転制御を示すフローチャートである。 過冷却なし（ａ）と過冷却あり（ｂ）で水が凍結するときの温度変化を示したグラフである。 通常の急速凍結と過冷却凍結のそれぞれにおける、冷凍で肉を凍結したときと、一度凍結した肉を解凍したときの肉組織の状態を示した図である。 本発明の実施の形態２における冷蔵庫の浸透モードの運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態２における冷蔵庫の食品の温度変化を示す図である。 収納ケースの側断面図である。 本発明の実施の形態３における冷凍保存装置を備えた冷蔵庫の側断面図である。 図１２の冷蔵庫の制御系統概略図である。 本発明の実施の形態３における冷蔵庫の浸透モードの運転制御を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態３における冷蔵庫の食品の温度変化と、冷蔵庫内の圧力状態の変化とを示した図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫、２ ファン、３ 冷却器、４ 風路、５ 操作パネル、６ 冷蔵室用帰還路、７ 野菜室用帰還路、１０ 圧縮機、１６ 制御装置、４１ 切替室風路、４１ａ 仕切り壁、４２ 背面上側吹出し口、４３ 天井面吹出し口、４４ 背面吸込み口、４５ 底面吸込み口、４６ ダンパ、４７ 制御装置、４８ 切替室温度検出手段、５０ 浸透モードボタン、５１ 「浸透中」表示ランプ、５２ 液晶表示部、５３ａ 時間入力ボタン、５３ｂ 時間入力ボタン、５４ 部屋選択ボタン、５５ 急冷ボタン、５６ 冷却手段、６０ 収納ケース上段、６１ 収納ケース下段、６２ 排水弁、７０ 蓋、７１ 通気管、７２ 加圧ポンプ、７３ 弁、７４ 圧力センサ、９５ 表面温度測定装置、９６ 天井面、１００ 冷蔵室、１００ａ 開閉ドア、２００ 切替室、２００ａ 引き出しドア、２０１ 収納ケース、３００ 冷凍室、３００ａ 引き出しドア、３０１ 収納ケース、４００ 野菜室、４００ａ 引き出しドア、４０１ 収納ケース。

Claims (6)

1. 液体に接触させた食品を貯蔵する貯蔵室と、
   前記貯蔵室内を冷却すると共に前記貯蔵室内を所定の温度に維持可能な冷却手段と、
   前記冷却手段を制御して前記貯蔵室内の前記食品を凍結保存する冷凍保存運転を実施可能な制御装置と、
   前記食品に前記液体を含浸させる含浸時間を入力する含浸時間入力手段とを備え、
   前記制御装置は、前記含浸時間が経過するまでの間は、前記貯蔵室に貯蔵された食品を未凍結状態に維持するように前記冷却手段を制御し、前記含浸時間が経過した後に、前記冷凍保存運転を行うことを特徴とする冷凍保存装置。
2. 液体に接触させた食品を貯蔵する貯蔵室と、
   前記貯蔵室内を冷却すると共に前記貯蔵室内を所定の温度に維持可能な冷却手段と、
   前記冷却手段を制御して前記貯蔵室内の前記食品を凍結保存する冷凍保存運転を実施可能な制御装置と、
   前記貯蔵室に前記食品の含浸進度を検知する含浸検知手段と、を備え、
   前記制御装置は、前記含浸進度が所定の閾値以下の間は、前記貯蔵室に貯蔵された食品を未凍結状態に維持するように前記冷却手段を制御し、前記含浸進度が所定の閾値以上になった後に前記冷凍保存運転を行うことを特徴とする冷凍保存装置。
3. 前記制御装置は、前記貯蔵室に投入された食品を前記未凍結状態として過冷却状態に維持するように前記冷却手段を制御する過冷却運転を実施し、前記含浸時間入力手段から入力された前記含浸時間が経過するまでの間、前記過冷却運転を行い、前記含浸時間が経過すると、前記冷凍保存運転を開始することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷凍保存装置。
4. 前記貯蔵室内を加圧する加圧手段を備え、
   前記制御装置は、前記過冷却運転時に前記加圧手段を駆動しながら冷却し、前記貯蔵室に投入された食品を過冷却状態にすることを特徴とする請求項３記載の冷凍保存装置。
5. 請求項１乃至請求項４の何れかに記載の冷凍保存装置を備えた冷蔵庫。
6. 液体に接触させた食品を収納した後、該食品を過冷却状態にするステップと、その後、所定時間の間だけ前記食品の過冷却状態を維持して保存するステップと、該所定時間後に前記食品を凍結させて保存するステップとを有することを特徴とする冷凍保存方法。

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