JP2021060173A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】保存物を所望の状態で冷凍、貯蔵、解凍することができ、小型で信頼性の高い冷蔵庫を提供する。【解決手段】保存物を貯蔵可能な空間を有する少なくとも一つの貯蔵室と、高周波電力を形成する発振部である発振回路２２と、発振回路２２から形成された高周波電力を受け貯蔵室に高周波電界を発生させる発振電極２４、および発振電極に対向して設けられた対向電極２５と、発振部の出力インピーダンスと、発振回路２２に接続された発振電極や対向電極を含む装置類のインピーダンスを整合する整合部である整合回路２３と、発振回路２２から形成され出力された高周波電力、および発振回路２２からの出力方向と逆方向に反射してくる反射電力とを検知する入反射波検出部５１とを備え、前記発振回路、整合部、入反射検知部の全て、またはいずれか２つを同一基板上に一体に構成している。【選択図】図９

Description

本開示は、冷凍機能を備えた冷蔵庫であって、冷凍品を解凍することが可能な貯蔵室を有する冷蔵庫に関する。

特許文献１は、従来の冷凍品を解凍することが可能な貯蔵室を有する冷蔵庫を示す。この冷蔵庫は、冷凍装置及び高周波発生用マグネトロンを有する冷凍庫本体の内部に冷凍室とともに冷凍品を解凍することが可能な高周波加熱室（貯蔵室）を設け、前記高周波加熱室に冷気循環ダクトを介して冷凍装置からの冷気を供給しマグネトロンから高周波を照射して、冷凍品を解凍するよう構成されている。

特開２００２−１４７９１９号公報

本開示は、上記解凍することが可能な貯蔵室内に収納された保存物を所望の状態で冷凍し、貯蔵し、解凍することを可能として冷却及び解凍に対する信頼性を高め、かつ、小型化も実現可能な冷蔵庫を提供する。

本開示における冷蔵庫は、
保存物を貯蔵可能な空間を有する少なくとも一つの貯蔵室と、
高周波電力を形成する発振部と、
前記発振部から形成された高周波電力を受け前記貯蔵室に高周波電界を発生させる発振電極、および前記発振電極に対向して設けられた対向電極と、
前記発振部に接続された前記発振電極や前記対向電極を含む装置類のインピーダンスを整合する整合部と、
前記発振部から形成され出力された高周波電力、および前記発振部からの出力方向と逆方向に反射してくる反射電力とを検知する入反射検知部と、
前記発振電極と前記対向電極との間への高周波電界の印可を制御する制御部と、を備え、前記発振部、前記整合部、前記入反射検知部の全て、またはいずれか２つが同一基板上に一体構成している。

本開示による冷蔵庫は、発振電極と対向電極との間で高周波電界を発生させて貯蔵室内に収納された保存物を解凍するので、所望の状態で冷凍、貯蔵、解凍することができ、信頼性の高い冷却、貯蔵機能を実現できるとともに、マグネトロン方式に比べ小型化でき、しかも発振部、整合部、入反射検出部といった主要な解凍回路要素のうち２つ以上を一体化したことで回路上の信頼性向上と小型化が可能となり、小型且つ信頼性の高い冷蔵庫とすることができる。

実施の形態１の冷蔵庫の縦断面図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室を示す正面断面図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室を示す側面断面図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室を組み込むときの縦断面図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室の変形例を示す正面断面図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室の変形例を示す側面断面図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室を組み込むときの縦断面図 実施の形態１における冷凍／解凍室の背面側の電極保持領域を示す図 実施の形態１の冷蔵庫に設けられた誘電加熱機構の構成を示すブロック図 各種回路を駆動するＡＣ／ＤＣコンバータの概略回路図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室の天面側の発振電極と対向電極とを上方から見た平面図 発振電極と対向電極との電極間隔と、両電極間の電界強度との関係を示した図 誘電加熱構成に対してシミュレーションを行った結果を示す電界シミュレーション図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室の誘電加熱構成に対してシミュレーションを行った結果を示す電界シミュレーション図 実施の形態１の構成において、解凍処理における発振回路およびダンパーの制御信号の波形を示すと共に、そのときの食品温度、冷凍／解凍室の室温、および冷凍／解凍室の湿度を示す図 実施の形態１の構成において、冷凍／解凍室で解凍処理が完了した後の制御を示すフローチャート 従来の冷蔵庫における冷凍保存中の冷却動作を示す波形図 実施の形態１の冷蔵庫における冷凍／解凍室で実行される冷却動作を示す波形図 実施の形態１の構成において、急冷動作中の各要素の状態を示す波形図 実施の形態１の冷蔵庫のドアが開かれたときの高周波遮断回路例を示す図 実施の形態１の冷蔵庫のドアが開かれたときの高周波遮断回路の他の例を示す図 実施の形態１の冷蔵庫のドアが開かれたときの高周波遮断回路の更に他の例を示す図

（本開示の基礎となった知見等）
発明者らが本開示に想到するに至った当時、特許文献１に記載された冷蔵庫が知られていた。この冷蔵庫は、高周波加熱室内の冷凍品に対しアンテナ等を経由してマグネトロンからの高周波を照射し高周波加熱する構成となるため、冷凍品を均一に加熱して所望の状態に解凍することが困難であった。また、部品として比較的大きなマグネトロンおよびその冷却機構を設ける必要があって、構成的に小型化を図ることが困難であった。しかもマグネトロンの発信を制御する制御基板や冷却機構を制御する制御基板が別々になることも加わって回路面でも小型化や信頼性向上を図ることが困難であった。

発明者らはこのような課題に鑑み、これらの課題を解決するため本開示の主題を構成するに至った。

そこで本開示は、信頼性の高い冷却、貯蔵機能、すなわち、貯蔵室内に収納された保存物を所望の状態で冷凍し、貯蔵し、解凍することが可能で、小型化も可能な信頼性の高い冷蔵庫を提供する。

以下、本発明の冷蔵庫に係る実施の形態として、冷凍機能を備えた冷蔵庫について、添付の図面を参照しながら説明する。なお、本開示の冷蔵庫は、以下の実施の形態において説明する冷蔵庫の構成に限定されるものではなく、冷凍機能のみを有する冷凍庫においても適用可能であり、以下の実施の形態において説明する技術的特徴を有する各種冷蔵庫および冷凍庫を含むものである。従って、本発明において、冷蔵庫とは、冷蔵室、および／または冷凍室を備える構成である。

また、以下の実施の形態において示す数値、形状、構成、ステップ、およびステップの順序などは、一例を示すものであり、本発明を限定するものではない。以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。なお、実施の形態においては、変形例においても同じ要素には同じ符号を付して、説明を省略する場合がある。また、図面は、理解しやすくするために、それぞれの構成要素を主体に模式的に示している。
（実施の形態１）
以下、本開示の冷蔵庫に係る実施の形態１について、図面を参照しながら説明する。尚、本開示の説明に当たっては、理解を容易にするため各項目ごとに区切って説明していく。

［１−１．冷蔵庫の全体構成］
図１は、実施の形態１の冷蔵庫１の縦断面を示す図である。

図１において、左側が冷蔵庫１の正面側であり、右側が冷蔵庫１の背面側である。冷蔵庫１は、主に鋼板により形成された外箱３と、ＡＢＳなどの樹脂で成形された内箱４と、外箱３と内箱４との間の空間に充填発泡された断熱材（例えば、硬質発泡ウレタン）４０とにより形成された断熱箱体で構成されている。

冷蔵庫１の断熱箱体２は複数の貯蔵室を備えており、それぞれの貯蔵室の正面側開口には開閉可能な扉が配設されている。それぞれの貯蔵室は扉の閉成により冷気が漏洩しないように密閉される。実施の形態１の冷蔵庫１においては、最上部の貯蔵室が冷蔵室５である。冷蔵室５の直下の両側には、製氷室７と冷凍／解凍室６の２つの貯蔵室が並設されている。更に、製氷室７と冷凍／解凍室６の直下には冷凍室８が設けられており、冷凍室８の直下である最下部には野菜室９が設けられている。実施の形態１の冷蔵庫１における各貯蔵室は、上記の構成を有しているが、この構成は一例であり、各貯蔵室の配置構成は仕様などに応じて設計時に適宜変更可能である。

冷蔵室５は、食品などの保存物を冷蔵保存するために凍らない温度、具体的な温度例としては１℃〜５℃の温度帯で維持される。野菜室９は、冷蔵室５と同等もしくは若干高い温度帯、例えば２℃〜７℃に維持される。冷凍室８は、冷凍保存のために冷凍温度帯、具体的な温度例としては、例えば−２２℃〜−１５℃に設定される。冷凍／解凍室６は、通常は冷凍室８と同じ冷凍温度帯に維持され、ユーザの解凍指令に応じて、収納されている保存物（冷凍品）を解凍するための解凍処理が行われる。冷凍／解凍室６の構成、及び解凍処理に関する詳細については後述する。

冷蔵庫１の上部には、機械室１０が設けられている。機械室１０には、圧縮機１９および冷凍サイクル中の水分除去を行うドライヤ等の冷凍サイクルを構成する部品などが収容されている。なお、機械室１０の配設位置としては冷蔵庫１の上部に特定されるものではなく、冷凍サイクルの配設位置などに応じて適宜決定されるものであり、冷蔵庫１の下部などの他の領域に配設してもよい。

冷蔵庫１の下側領域にある冷凍室８と野菜室９の背面側には、冷却室１１が設けられている。冷却室１１には、冷気を生成する冷凍サイクルの構成部品である冷却器１３、および冷却器１３が生成した冷気を各貯蔵室（３、４、５、６、７）に送風する冷却ファン１４が設けられている。冷却器１３が生成した冷気は、冷却ファン１４により各貯蔵室に繋がる風路１２を流れて、各貯蔵室に供給される。それぞれの貯蔵室に繋がる風路１２にはダンパー１２ａが設けられており、圧縮機１９と冷却ファン１４の回転数制御とダンパー１２ａの開閉制御により、それぞれの貯蔵室が所定の温度帯に維持される。冷却室１１の下部には、冷却器１３やその周辺に付着する霜や氷を除霜するための除霜ヒータ１５が設けられている。除霜ヒータ１５の下部には、ドレンパン１６、ドレンチューブ１７、蒸発皿１８が設けられており、除霜時などに生じる水分を蒸発させる構成を有する。

実施の形態１の冷蔵庫１には操作部４７（後述の図９参照）が備えられている。ユーザが操作部４７において冷蔵庫１に対する各種の指令（例えば、各貯蔵室の温度設定、急冷指令、解凍指令、製氷停止指令など）を行うことができる。また、操作部４７には異常の発生などを報知する表示部を有している。なお、冷蔵庫１においては、無線通信部を備えて無線ＬＡＮネットワークに接続して、ユーザの外部端末から各種指令を入力する構成としてもよい。また、冷蔵庫１においては音声認識部を備えて、ユーザが音声による指令を入力する構成としてもよい。

図２、図３、および図５、図６は、実施の形態１の冷蔵庫１における冷凍／解凍室６を示す縦断面図である。冷凍／解凍室６は、冷凍／解凍室６内に収納された食品等の保存物を冷凍温度帯で保持する冷凍庫であると共に、冷蔵庫１において当該保存物に対する解凍指令が入力されたときには、誘電加熱により解凍処理を行う解凍室となる。

図２、図３と図５、図６のそれぞれの特徴については、後述する「システムの構造」で改めて説明する。

冷凍／解凍室６においては、冷凍室８と同じ冷凍温度帯に維持できるように、冷却器１３において生成された冷気が、冷凍／解凍室６の背面側および天面側に設けられた風路１２を流れ、冷凍／解凍室６の天面に設けられた複数の冷気導入孔２０から冷凍／解凍室６に導入される。冷却室１１から冷凍／解凍室６に通じる風路１２にはダンパー１２ａが設けられており、ダンパー１２ａの開閉制御により冷凍／解凍室６が所定の冷凍温度帯に維持され、収容された保存物が冷凍保存される。

冷凍／解凍室６の背面には、冷気排気孔（図示せず）が形成されている。冷凍／解凍室６に導入されて冷凍／解凍室６の内部を冷却した冷気は、冷気排気孔から戻り風路（図示せず）を通って冷却室１１に戻り、冷却器１３により再冷却される。即ち、実施の形態１の冷蔵庫１においては、冷却器１３により形成された冷気が循環される構成である。

冷凍／解凍室６において貯蔵空間の内面を構成する天面、背面、両側面、および底面は、電気絶縁性の材料で成形された樹脂材の内面部材３２（３２ａ〜３２ｃ）で形成されている。また、冷凍／解凍室６の正面側開口には扉２９が設けられており、扉２９の閉成により冷凍／解凍室６の貯蔵空間が密閉される。実施の形態１の冷凍／解凍室６には、上部が開放した収納ケース３１が扉２９の背面側に設けられており、扉２９の前後方向への開閉動作により収納ケース３１が同時に前後に移動する構成である。扉２９の前後方向への開閉動作により、収納ケース３１に対する食品などの保存物の投入、および取り出しを容易なものとしている。

［１−２．冷凍品解凍のための加熱機構］
次に、冷凍／解凍室６に冷凍保存されている保存物に対して、解凍処理を行うための加熱機構について説明する。

本実施の形態の解凍用加熱機構は半導体素子で構成した誘電加熱機構を用いており、マグネトロン等の部品を使用せず構成している。

図９は、この実施の形態１の冷蔵庫１に設けられた誘電加熱機構の構成を示すブロック図である。実施の形態１における誘電加熱機構は、電源部４８からの電力が入力されて所定の高周波信号を形成する発信部である発振回路２２、整合部である整合回路２３、発振電極２４、対向電極２５、および制御部５０を備えている。半導体素子を用いて構成された発振回路２２は、小型化されており、後述するが整合回路２３ともに冷凍／解凍室６の背面側の空間である電極保持領域３０（図３、図４、図６、図７参照）の電極保持基板５２に形成されている。発振回路２２および整合回路２３は、発振電極２４と対向電極２５との電極間に印加する高周波電界を形成するための高周波電界形成部となる。

発振電極２４は、冷凍／解凍室６の天面側に配設された電極である。対向電極２５は、冷凍／解凍室６の底面側に配設された電極である。発振電極２４と対向電極２５は、冷凍／解凍室６の貯蔵空間（解凍空間）を介して対向して配設されており、後述する「回路基板の構成」において説明する電極保持基板５２などが設けられて、対向間隔が予め設定された所定の間隔（図８のＨ）に設定されている。この結果、実施の形態１における誘電加熱機構においては、発振電極２４と対向電極２５とが略平行に配設される。なお、本発明において、「略平行」とは、本質的に平行の状態を示すものであるが、加工精度などのばらつきに起因する誤差を含むことを示している。

発振電極２４は貯蔵空間の一方に設けられ、対向電極２５は貯蔵空間を挟んで貯蔵空間の他方に設けられている。誘電加熱機構を構成する背面側の整合回路２３、天面側の発振電極２４、および底面側の対向電極２５は、内面部材３２により覆われており、保存物の接触による焼けを確実に防止することができる。

なお、実施の形態１の構成においては、冷凍／解凍室６の貯蔵空間を構成する天面部に発振電極２４を設け、冷凍／解凍室６の貯蔵空間の底面部に対向電極２５を設けた構成で説明するが、本発明はこの構成に限定されるものではなく、発振電極２４と対向電極２５が貯蔵空間（解凍空間）を介して対向する構成であればよく、上下逆の配置や、左右方向に対向する配置でも同様の効果を奏する。

発振回路２２は、ＶＨＦ帯の高周波（実施の形態１においては４０．６８ＭＨｚ）の電圧を出力する。発振回路２２が高周波電圧を出力することにより、発振回路２２が接続された発振電極２４と対向電極２５との間に電界が形成され、冷凍／解凍室６の発振電極２４と対向電極２５との間の貯蔵空間に配置された誘電体である保存物が誘電加熱され解凍される。

整合回路２３は、発振電極２４と対向電極２５と冷凍／解凍室６に収容された保存物とによって形成される負荷インピーダンスが、発振回路２２の出力インピーダンスと整合するように調節するものである。整合回路２３は、インピーダンスを整合させることにより、出力した電磁波に対する反射波を最小化している。

実施の形態１における誘電加熱機構には、発振回路２２から発振電極２４へと出力される入射波と、発振電極２４から発振回路２２の方へ戻る反射波とを検出する入反射波検出部５１が設けられている。従って、発振回路２２は入反射波検出部５１および整合回路２３を介して発振電極２４に電気的に接続されている。制御部５０は、入反射波検出部５１が検出した入射波と反射波とに基づいて、入射波出力に対する反射波出力の割合（反射率）を算出し、その算出結果に基づいて後述するように各種制御を行っている。或いは、整合回路２３においてインピーダンス整合されて発振回路２２から出力される電磁波の設定値と、入反射波検出部５１が検出した反射波とに基づいて、電磁波出力に対する反射波出力の割合（反射率）を算出しても良い。また、電磁波の出力設定値や入射波の検出値によらず、反射波出力のみで後述の各制御を行っても良い。

図９の制御ブロック図に示すように、誘電加熱機構においては、制御部５０が、ユーザによる設定操作を行う操作部４７や庫内温度を検出する温度センサ４９などの信号に基づいて、発振回路２２および整合回路２３を駆動制御している。制御部５０はＣＰＵで構成されており、ＲＯＭ等のメモリに格納された制御プログラムが実行されて各種制御を行っている。

［１−３．誘電加熱機構の回路基板の構成］
発振回路２２と入反射波検出部５１と整合回路２３と発振電極２４とを接続する正極側の配線の長さとしては短いことが望ましい（信頼性を向上させる）ため、本実施の形態ではこれらの回路を含む電極保持基板５２（図３、図４、図６、図７参照）と発振電極２４、および対向電極２５とはリード線や同軸ケーブルを介さずに直接接続させ、冷凍／解凍室６の背面側の電極保持領域３０に配設する構成としている。この電極保持基板５２は、最低限、整合回路２３を含んでいるものとする。

また、整合回路２３により、インピーダンス整合が十分に出来ているかを精度よく判別するために、電極保持基板５２上に入反射波検出部５１を構成し、整合回路２３と合わせて１枚の基板とすることが望ましい。これにより、信頼性が向上し、且つ、整合回路２３と入反射波検出部５１との間にリード線や同軸ケーブル、およびこれらを接続するためのコネクタ類が不要となり、構造を簡易化することも可能となる。

また、図９では、電極保持基板５２上に入反射波検出部５１と整合回路２３を配置しているが、整合回路２３、入反射波検出部５１、および発振回路２２の全てを構成して１枚の基板とすることで、リード線や同軸ケーブルによる送電ロス抑制やインピーダンス整合の精度向上も可能となり、さらに信頼性が向上する。

なお、上記各回路、例えば発振回路２２と整合回路２３とは別々にしてリード線や同軸ケーブルで電気的に接続する等してもよく、このような場合、例えば空きスペースの大きな機械室１０を利用して発振回路２２を設置するなど冷蔵庫内の空きスペースを活用して合理的な配置構成とすることもできる。

［１−４．誘電加熱機構のシステムの構造］
上記のように構成された実施の形態１における誘電加熱機構は、発振電極２４と対向電極２５が略平行に対向する構成であるため、冷凍／解凍室６の貯蔵空間である解凍空間において電界の均一化が図られている。このように発振電極２４と対向電極２５とを所定間隔（図８のＨ）を介して略平行に配設するために、実施の形態１における誘電加熱機構においては、以下に説明するように電極間隔を保持している。

図８は、実施の形態１における冷凍／解凍室６の背面側の電極保持領域３０を示す図であり、電極保持領域３０における電極保持機構を示している。図８は、電極保持領域３０を背面側から見た図であり、上側（天面側）に発振電極２４が配設され、下側（底面側）に対向電極２５が配設されている。発振電極２４の背面側端部には正極端子２４ａ、２４ｂ、２４ｃが突設されている。正極端子２４ａ〜２４ｃは発振電極２４の背面側端部から上方（天面側）、または下方（底面側）へ直角に折れ曲がって突設されている。同様に、対向電極２５の背面側端部の中央には陰極端子２５ａ、２５ｂ、２５ｃが突設されている。陰極端子２５ａ〜２５ｃは対向電極２５の背面側端部から上方（天面側）、または下方（底面側）へ直角に折れ曲がって突設されている。

電極保持基板５２の上下部には、発振電極２４および対向電極２５が固定され、電極保持基板５２上に整合回路２３と入反射波検出部５１が固定されており、電極保持基板５２により発振電極２４、対向電極２５が確実に保持されている。このように、電極保持基板５２は、実質的に発振電極２４と対向電極２５とを、所定距離（図８のＨ）を有して確実に保持する構成である。なお、電極保持基板５２は、整合回路２３等が構成されているため、銅箔配線パターンによって剛性が高くなっており、発振電極２４と対向電極２５とを所定の対向間隔（図８のＨ）を有して片持ち保持可能な構成となる。また、電極保持基板５２には、既述したようにさらに発振回路２２等を設ける構成としてもよい。

発振電極２４の正極端子２４ａ〜２４ｃ、および対向電極２５の陰極端子２５ａ〜２５ｃは、整合回路２３の正極側と陰極側の各接続端子に接続されている。正極端子２４ａ〜２４ｃおよび陰極端子２５ａ〜２５ｃと、整合回路２３の各接続端子との接続は、大電流が流れても信頼性を確保できるように、所定接触面積を有する面接触接続である。実施の形態１においては、確実な面接触接続を確保するために、互いに平板状の端子間がネジ止めにより接続されている。なお、端子間の接続としては、確実な面接触接続となる接続手段であればよく、ネジ止め接続に限定されるものではない。

実施の形態１において、発振電極２４の背面側端部から突出する正極端子２４ａ〜２４ｃの端子幅ｗ（図８参照）は、発振電極２４の背面側端部の電極幅Ｗ（図８参照）に比べて細く形成されている（ｗ＜Ｗ）。これは、整合回路２３において発生する熱が発振電極２４に伝導しにくい構成とすると共に、整合回路２３と発振電極２４との熱伝導を抑えて、発振電極２４の冷却時における整合回路２３の結露発生を抑制するためである。なお、対向電極２５においても、陰極端子２５ａの端子幅は、正極端子２４ａの端子幅と同様に、陰極端子２５ａが突出する対向電極２５の背面側端部の電極幅に比べて細く形成されている。このように陰極端子２５ａの端子幅を細くすることにより、対向電極２５と整合回路２３との間の熱伝導を抑えている。

なお、発振回路２２を電極保持領域３０に配設する構成においては、発振回路２２における放熱部材であるヒートシンクを風路１２に接触させて冷却する冷却構成としてもよい。

上記のように、冷凍／解凍室６の背面側には、電極保持機構として、電極保持基板５２が設けられているため、発振電極２４と対向電極２５が略平行に対向する構成となる。また、実施の形態１の構成においては、発振電極２４と対向電極２５が略平行に対向することを更に確実なものとするために、発振電極２４、対向電極２５、電極保持基板５２を含み、略平行状態を確定させた状態で一体化された高周波加熱モジュール５３ａとして冷凍／解凍室６に組み込む構成としている。

［１−５．冷凍／解凍室の構造］
前述のように冷蔵庫１の断熱箱体は、鋼板により形成された外箱３と、樹脂で成形された内箱４と、外箱３と内箱４との間の空間に充填発泡された断熱材（例えば、硬質発泡ウレタン）４０とにより構成されている。

そして、図２、図３に示すように、冷凍／解凍室６は、断熱材４０の内側の内面部材３２ａを外枠として構成されており、その外側は電磁波シールド２６（２６ａ〜２６ｄ）で覆われている。この電磁波シールド２６は、電磁波を冷蔵庫１の外部に漏洩することを防止するために、冷凍／解凍室６を取り巻くように設けられている。また、電極保持領域３０は内面部材３２ｃによって冷凍／解凍室と区分けされており、内面部材３２ｃの背面側にも背面側電磁波シールド２６ｂが設置されている。背面側電磁波シールド２６ｂは、冷凍／解凍室６の庫内と、整合回路２３等を含む電極保持基板５２とを区画することで互いのインピーダンスや電界に関する影響を防止することが主な目的である。

内面部材３２ａで囲われた空間の上方には平板状の内面部材３２ｂが水平方向に設けられ、内面部材３２ｂの上部に発振電極２４が搭載される。また、内面部材３２ａの底面には対向電極２５が設置されており、内面部材３２ａの底面と内面部材３２ｂは略平行で所定距離（図８のＨ）に保持されている。よって発振電極２４と対向電極２５は、電極保持基板５２と内面部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃによって略平行状態を保持することができる。外箱３は、充填発泡された断熱材４０の発泡ばらつきにより、庫内上面と底面の平行が不十分となることがあるが、上述の構成によって、発泡の影響を受けることがなく、精度良く確実に略平行状態となる。

製造工程においては、高周波加熱モジュール５３ａは予め組み立てられており、図４に示したように冷蔵庫１の外箱３に差し込む形で組み込む。さらに、扉２９、扉側電磁波シールド２６ｄ、ガスケット３６、収納ケース３１等を含む扉ユニットを高周波加熱モジュール５３ａ内に差し込む形で冷蔵庫を完成させる。

また、図５、図６、図７に示すような構成としても良い。図５、図６、図７において、冷蔵庫１の外箱３、樹脂で成形された内箱４と、外箱３と内箱４との間の空間に充填発泡された断熱材４０、冷凍／解凍室６の外枠として構成された断熱材４０の内側の内面部材３２（３２ａ〜３２ｃ）、その外側の電磁波シールド２６とによる構成は図２、図３と同様である。

内面部材３２で囲われた空間の上方には、水平方向に設けられた平板状の内面部材３２ｂの上部に発振電極２４が搭載され、また、同様に内面部材３２ａで囲われた空間の下方に水平方向に設けられた平板状の内面部材３２ｃの底面には対向電極２５が設置されている。内面部材３２ｂと内面部材３２ｃの正面側は支柱５４によってそれぞれ固定されており、背面側は電極保持基板５２および内面部材３２ｃによって固定され、発振電極２４と対向電極２５を略平行状態に保持する。

内面部材３２ｂと内面部材３２ｃは略平行で所定距離（図８のＨ）に保持されているため、発振電極２４と対向電極２５は、電極保持基板５２と支柱５４、内面部材３２ｂ、３２ｃによって略平行状態を保持することができる。冷蔵庫１の外箱３は、充填発泡された断熱材４０の発泡ばらつきにより、庫内上面と底面の平行が不十分となることがあるが、上述の構成によって、発泡の影響を受けることがなく、精度良く確実に略平行状態となる。

本構成では、高周波加熱モジュール５３ｂとして、発振電極２４、対向電極２５、内面部材３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、支柱５４、電極保持領域３０と冷凍／解凍室６とを区分けする背面側電磁波シールド２６ｂ、整合回路２３等を含む電極保持基板５２が一体化されている。製造工程においては、高周波加熱モジュール５３ａは予め組み立てられており、図４に示したように冷蔵庫１の外箱３に差し込む形で組み込む。さらに、扉２９、扉側電磁波シールド２６ｄ、ガスケット３６、収納ケース３１等を含む扉ユニットを高周波加熱モジュール５３ｂ内に差し込む形で冷蔵庫を完成させる。

なお、内面部材３２ａ〜３２ｃは、冷凍室環境でも結露しにくい一般的な工業セラミック材の熱伝導率１０Ｗ／（ｍ・ｋ）以下の材料が望ましく、本実施の形態ではポリプロピレン、ＡＢＳ、ポリカーボネート等の樹脂材料で構成している。電磁波シールド２６（２６ａ〜２６ｄ）は内面部材３２（３２ａ〜３２ｃ）よりも薄い厚さで構成され熱容量を抑制している。これにより、電磁波シールド２６、および電磁波シールド２６に接する内面部材３２（３２ａ〜３２ｃ）への結露を防止できる。

このように、実施の形態１の冷蔵庫１においては、冷凍／解凍室６の誘電加熱機構に背面側および正面側、または側面側に電極保持機構が設けられているため、発振電極２４と対向電極２５は、精度の高い対向間隔を有して配設することが可能となり、所定の間隔（図８のＨ）を有して確実に略平行に配設することも可能となる。この結果、冷凍／解凍室６の誘電加熱機構は、電極面における高周波電界の偏りが防止され、高周波電界の均一化が図られ、保存物（冷凍品）に対する解凍処理を均一に行うことが可能な構成となる。
また、高周波加熱モジュールとして予め組み立てられたユニットを差し込むことで冷蔵庫を完成させるため、狭い冷蔵庫庫内で製造作業することなく、製造工程が簡易になる。

［１−６．電磁波シールド機構］
上記のように、冷凍／解凍室６においては発振電極２４と対向電極２５との間の高周波電界の雰囲気に保存物である誘電体を配置して誘電加熱する構成であるため、冷凍／解凍室６においては電磁波が放射されている。この電磁波を冷蔵庫１の外部に漏洩することを防止するために、実施の形態１の冷蔵庫１には冷凍／解凍室６を取り巻くように電磁波シールド機構が設けられている。

図２、図３に示すように、冷凍／解凍室６の天面側の風路１２部分には天面側電磁波シールド２６ａが配設されている。天面側電磁波シールド２６ａは、冷凍／解凍室６の直上の冷蔵室５の底面側を構成する断熱材４０の上面に配設されており、冷凍／解凍室６の天面側を覆うように配設されている。天面側電磁波シールド２６ａは、複数の開口を有しており、発振電極２４に対する実質的な対向面積が小さくなるように構成されている。

開口の形状は、背面側〜正面側方向が長手となるようなスリット形状となっており、正極端子２４ａ〜２４ｃ方向から手前方向に発生する磁界（電流）がスムーズに天面側電磁波シールド２６ａ上を通過するため、周囲に拡散される漏洩磁界が抑制されることを電磁波シミュレーションによって分析している。

このように構成された天面側電磁波シールド２６ａは、発振電極２４との間で不要な電界の発生が抑制された構成となる。なお、天面側電磁波シールド２６ａとしては複数の開口を有するメッシュ構造でもよい。また、天面側電磁波シールド２６ａとしては、冷凍／解凍室６の直上に位置する冷蔵室５の内部に設けてもよいが、冷蔵室５にはパーシャル室やチルド室が設けられていることが多く、このパーシャル室やチルド室の天面を電磁波シールドとして利用してもよい。

また、冷凍／解凍室６の背面側に設けられた整合回路２３などを有する電極保持領域３０を覆うように背面側電磁波シールド２６ｂが配設されている。このように背面側電磁波シールド２６ｂを設けることにより、発振電極２４と対向電極２５との間に発生する電界や、整合回路２３から発生した高周波ノイズが冷却ファン１４およびダンパー１２ａの電装部品の動作（制御）に影響を与えることが防止される。なお、冷凍／解凍室６の側面側にも電磁波シールド（図示なし）が配設されている。

次に、冷凍／解凍室６の正面側開口を開閉する扉２９に設けた扉側電磁波シールド２６ｄについて説明する。扉２９は冷蔵庫１の本体に対して開閉する構成であるため、扉２９に設けた電磁波シールドを冷蔵庫１の本体の接地部分に有線路で接続する構成では、扉２９の開閉により有線路が伸び縮みを繰り返すことになり、有線路における金属疲労が蓄積する。このように接続した構成では、有線路で断線する要因となるため、扉２９に設けた扉側電磁波シールド２６ｄを冷蔵庫１の本体の接地部分との間を有線路で接続する構成は好ましくない。

一般に、電磁波漏洩を防ぐためには扉２９を閉じたときの扉側電磁波シールド２６ｄと本体側の電磁波シールドとなるクロスレール２１（外箱３に接続されており、図１に示す）との間隔を、電磁波の波長λの１／４よりも短くすることが必要である。実施の形態１ではさらに間隔を小さくすることにより有線路を設けることなく接置効果を得るようにする。例えば、扉２９を閉じたときの扉側電磁波シールド２６ｄとクロスレール２１との間隔を、３０ｍｍ以内とする。外箱３に接続されたクロスレール２１は接地されているため、扉２９が閉じられた状態において、扉側電磁波シールド２６ｄをクロスレール２１に近接させることにより、有線路による接地と同等の効果が得られる。また、扉側電磁波シールド２６ｄの端部が冷蔵庫１の本体側に屈曲した形状とすることにより、扉側電磁波シールド２６ｄをクロスレール２１に近接させることが容易な構成となる。

なお、クロスレール２１以外にも、電磁波シールド２６（２６ａ、２６ｃ）に近接させる構成でも良い。

次に電磁波シールドやその他の回路とのグランドとの接続について説明する。

図１０は、各種回路を駆動するＡＣ／ＤＣコンバータの概略回路図である。この回路において、交流商用電源ＡＣＶをブリッジダイオードＢＤ１と整流コンデンサＣ０で整流した後のＤＣ／ＤＣコンバータは、フライバック式のスイッチング電源回路としているが、これに限ったものではなく、フォワード式、プッシュプル式、ハーフブリッジ式など、トランスを使用する方式のスイッチング電源であれば良い。また、本回路は主要な回路部品のみを記載し、ノイズフィルタや電源制御回路や保護回路は省略している。

交流商用電源ＡＣＶは、ブリッジダイオードＢＤ１および整流コンデンサＣ０によって直流化され、これを１次側直流電源ＤＣＶ０（第一電源部）と呼称する。この１次側直流電源ＤＣＶ０のゼロボルト基準電位を１次側グランドＧＮＤ０（第一グランド部）とする。

１次側直流電源ＤＣＶ０はスイッチングトランスＴ１の１次側巻線Ｐ１に印可され、ＦＥＴ Ｑ１によって数１０ｋＨｚの周波数でスイッチングされる。１次側巻線Ｐ１に蓄積された電力は、電磁誘導作用によって電気的に絶縁された２次側巻線Ｓ１に伝達され、２次側整流ダイオードＤ１と２次側整流コンデンサＣ１によって整流され、２次側直流電源ＤＣＶ１が出力される。また、２次側巻線Ｓ２は巻線の両端の間に出力部が設けられており、２次側整流ダイオードＤ２と２次側整流コンデンサＣ２によって整流され、２次側直流電源ＤＣＶ１よりも低い電圧の２次側直流電源ＤＣＶ２が出力される。この２次側直流電源ＤＣＶ１、ＤＣＶ２（第二電源部）のゼロボルト基準電位を２次側グランドＧＮＤ１（第二グランド部）とする。

また、１次側直流電源ＤＣＶ０はスイッチングトランスＴ１以外にも、スイッチングトランスＴ２の１次側巻線Ｐ２にも分岐して印可され、ＦＥＴ Ｑ２によって数１０ｋＨｚの周波数でスイッチングされる。１次側巻線Ｐ２に蓄積された電力は、電磁誘導作用によって電気的に絶縁された２次側巻線Ｓ３に伝達され、２次側整流ダイオードＤ３と２次側整流コンデンサＣ３によって整流され、２次側直流電源ＤＣＶ３（第三電源部）が出力される。この２次側直流電源ＤＣＶ３のゼロボルト基準電位を２次側グランドＧＮＤ２（第三グランド部）とする。

なお、スイッチングトランスＴ１内の１次側巻線Ｐ１と２次側巻線Ｓ１の絶縁、およびスイッチングトランスＴ２内の１次側巻線Ｐ２と２次側巻線Ｓ３の絶縁は、日本の電気用品安全法、あるいはＩＥＣ規格で定められた基礎絶縁以上の絶縁性能とする。

発振回路２２内には、水晶等を使用した発振源２２ａによりＩＳＭバンドに割り当てられた４０．６８ＭＨｚの微電力が出力され、第一アンプ回路２２ｂによりやや増幅されてから、さらに第二アンプ回路２２ｃで増幅されて整合回路２３方向へと出力される。なお、発振源２２ａの出力周波数は４０．６８ＭＨｚに限定するものではない。

本実施の形態では、２次側直流電源ＤＣ１は発振回路２２内の第二アンプ回路２２ｃに、２次側直流電源ＤＣ２は発振回路２２内の発振源２２ａと第一アンプ回路２２ｂと入反射波検出部５１と整合回路２３に、２次側直流電源ＤＣ３は制御部５０に供給されている。

これにより、２次側グランドＧＮＤ１をゼロボルト基準電位とする回路系は、発振回路２２、入反射波検出部５１、整合回路２３、対向電極２５となる。また、２次側グランドＧＮＤ２をゼロボルト基準電位とする回路系は、制御部５０となる。

電磁波シールド２６、２６ａ、２６ｂ、背面側電磁波シールド２６ｂ、扉側電磁波シールド２６ｄのそれぞれの電磁波シールドは、対向電極２５（２次側グランドＧＮＤ１と同電位）とは絶縁されている、或いは絶縁されてはいないが対向電極２５とは一定以上離れた場所で接続されていることが望ましい。これにより、各電磁波シールドに印可される電界や磁界が低減され、外部への漏洩も抑制される。即ち電磁波シールドの効果が高くなる。

電磁波シールドの効果を高める手段はいくつかあり、それらを以下に説明する。

ひとつは各電磁波シールドを１次側グランドＧＮＤ０、２次側グランドＧＮＤ１、２次側グランドＧＮＤ２のいずれにも接続しない手段である。この手段は、電磁波シールドの総面積、または総体積が一定以上の場合に特に有効であり、高周波がグランドラインを通って外部に漏洩するなど、ノイズによる悪影響を及ぼすことが少ない。

また、ひとつは各電磁波シールドを１次側グランドＧＮＤ０に接続する手段である。１次側グランドＧＮＤ０は、金属材料で構成された外箱３に接続されていることが通常であり、接地面積が広い。よって、１次側グランドＧＮＤ０のゼロボルト基準電位は最も安定しており、各電磁波シールドの効果が高いだけでなく、ノイズによる誤動作も少ない。

また、ひとつは各電磁波シールドを２次側グランドＧＮＤ２に接続する手段である。この手段は、対向電極２５と各電磁波シールドがスイッチングトランスＴ１、Ｔ２の２段階で絶縁されることになるため、発振電極２４から各電磁波シールドに高周波ノイズが漏洩しにくくなり、対向電極２５への電界発生が安定する。

また、ひとつは各電磁波シールドが２次側グランドＧＮＤ１に接続されているが、対向電極２５とは一定以上離れた場所、少なくとも各電磁波シールドの外側で接続する手段である。この手段は、一定のシールド効果を得るとともに、発振電極２４から各電磁波シールドに高周波ノイズが漏洩しにくくなり、対向電極２５への電界発生が安定する。

以上のシールド効果を高める手段は、システムの構造や配線によって効果が異なることがあるため、発振電極２４から対向電極２５への電界発生効率や電磁波シールド効果を考慮して最適なものを選定する必要がある。

なお、実施の形態１の冷蔵庫１においては、外箱３が鋼板で構成されているため、この鋼板自体が電磁波シールドとしての機能を有している。このため、冷蔵庫１の内部の電磁波が冷蔵庫１の外部に漏洩することが確実に防止されている。

［１−７．発振電極および対向電極の構成］
図１１は冷凍／解凍室６の天面側の発振電極２４と対向電極２５とを上方から見た平面図である。

図１１に示すように、発振電極２４のサイズは対向電極２５よりもやや小さい面積で構成されている。また、発振電極２４、および対向電極２５には複数の電極孔４１，４２が形成されており、複数の電極孔４１，４２は、正極端子２４ａ〜２４ｃ、および対向電極２５の陰極端子２５ａ〜２５ｃが設けられた庫内背面側から手前側に向けた縦長のスリット形状となっている。このような形状とすることで、正極端子２４ａ〜２４ｃ側から入力された高周波電流が庫内背面側から手前側に向けて流れやすくなり、両電極間に発生する電界強度がやや強くなる。

また、発振電極２４、および対向電極２５に設けられた電極孔４１，４２は、それぞれ上下対象位置ではなく、電極孔４１の短径の約半分程度ずらされて配置されている。発振電極２４の電極面に複数の電極孔４１が形成されているため、発振電極２４の電極面において電界が強く形成される領域が均一的に分散されることになり、保存物に対する誘電加熱を均一に行うことが可能な構成となる。即ち、電極孔４１における開口部分の縁部が電界集中領域となる。

なお、図１１に示した電極孔４１，４２の形状および配置は例示であり、電極孔４１，４２の形状および配置は、冷蔵庫の仕様、構成などに応じて、効率、製造コストを考慮して適宜設計される。例えば電極孔４１，４２の形状は新円でもよく、発振電極２４と対向電極２５のそれぞれの電極孔４１が上下対象位置になく、穴径の半分程度がずらされて配置されていることが望ましい。

なお、実施の形態１の構成においては、発振電極２４の電極孔４１の形状および配置としては、複数が配置された構成で説明したが、本発明はこのような構成に限定されるものではなく、例えば、発振電極２４に少なくとも１つの開口部分が形成された形状であってもよく、その開口部分の縁部が発振電極２４の電極面において、電界が集中する電界集中領域となる。即ち、本発明としては、発振電極２４の電極面において、電界集中領域が分散される構成であればよい。また、実施の形態１においては、対向電極２５の電極面に複数の電極孔４２を設けた構成について説明したが、本発明としては、対向電極２５に複数の電極孔４２を設けた構成に特定されるものではなく、発振電極２４との電極間に所望の電界が形成されるよう形成された開口であればよい。

電極保持基板５２は、発振電極２４と対向電極２５とを、所定距離（図８のＨ）を有して確実に保持する構成となっており、電極間隔Ｈは発振電極２４の長辺寸法（図１１のＤ）よりも短くしている。なお、発振電極が円形の場合はその直径、楕円形状の場合はその長径よりも電極間隔Ｈを短く構成することが望ましい。

図１２は発振電極２４と対向電極２５との電極間隔Ｈ（図８参照）と、両電極間の電界強度との関係を示している。図１２に示すように、電極間隔Ｈが広がるほど電界強度が弱くなる傾向がある。特に電極間隔Ｈ１（１００ｍｍ）を超えると著しく電界強度が低下し、さらに電極間隔Ｈ２（１２５ｍｍ）を超えると高周波による加温能力を得られないレベルまで電界強度が低下する。以上から、電極間隔Ｈは１００ｍｍ以下であることが望ましく、少なくとも１２５ｍｍ以下である必要がある。

発明者は、実施の形態１の電極構成を有する冷凍／解凍室６と、比較例として、電極孔を有していない対向電極２５を設けた電極構成を持つ冷凍／解凍室６とを用いて、電極間の電界発生のシミュレーションを行った。

図１３Ａは、電極孔を有していない発振電極２４または対向電極２５を設けた電極構成でシミュレーションを行った結果を示す図である。図１３Ｂは、電極孔を有した発振電極２４または対向電極２５を設けた電極構成でシミュレーションを行った結果を示す図である。図１３Ａおよび図１３Ｂにおいて、色の濃い部分は電界が集中している領域である。この電界シミュレーション図から明らかなように、図１３Ａの電界シミュレーション図に比べて、図１３Ｂの誘電加熱構成は、電極の全体において電界集中が緩和されており、電界の均一化が図られていることが理解できる。

図１１に示すように、発振電極２４の電極孔４１と対向電極２５の電極孔４２とを上下方向（対向方向）に延びる中心軸が一致しないように配設することにより、電極の全体において電界集中が緩和されている。なお、発振電極２４の電極孔４１と対向電極２５の電極孔４２とを上下方向（対向方向）に延びる中心軸が一致するように配設した電極構成においては、電極孔を有していない対向電極２５を設けた構成に比べて、電界の集中は緩和されており、特にコーナー部分の電界の集中が緩和されていた。

実施の形態１の冷蔵庫１における冷凍／解凍室６においては、図２、図３に示したように、扉２９の背面側に収納ケース３１が固定された構成である。扉２９の開閉動作に伴い、収納ケース３１が冷凍／解凍室６の内部を前後に移動する構成である。実施の形態１の構成においては、収納ケース３１が冷凍／解凍室６の内部をスムーズに移動できるように、冷凍／解凍室６の両側面にはレールが設けられている。また、このレールを摺動する摺動部材が収納ケース３１の外側の両側面に設けられている。これらのレールおよびフレームの摺動部材は、誘電加熱されないように、冷凍／解凍室６の発振電極２４と対向電極２５との対向する領域である誘電加熱領域から外れた位置に設けられている。

［１−８．解凍処理動作］
実施の形態１の冷蔵庫１において、解凍指令が入力されると、冷凍／解凍室６の発振電極２４と対向電極２５との間の保存物（冷凍品）に対する解凍処理が行われる。実施の形態１における解凍処理は、後述するように、制御部５０が発振回路２２、入反射波検出部５１、および整合回路２３を有する誘電加熱機構を制御すると共に、圧縮機１９および冷却器１３などの冷凍サイクルを含む冷却機構、および冷却ファン１４およびダンパー１２ａなどを含む冷気導入機構を制御している。

実施の形態１における解凍処理は、発振電極２４と対向電極２５との間に所定の高周波電圧を印加して、電極間の高周波電界により誘電体である冷凍品を誘電加熱している。この誘電加熱中において、制御部５０はダンパー１２ａの開閉制御を行って間欠的に冷気導入を行っている。図１４は、解凍処理における誘電加熱機構（発振回路２２）および冷気導入機構（ダンパー２３）の制御信号の波形を示すと共に、そのときの食品温度、冷凍／解凍室６の室温、および冷凍／解凍室６の湿度を示している。

解凍処理のための周波数の特性としてＶＨＦ波を用いた構成は、マイクロ波を用いた構成よりも「部分煮え」が起こりにくい構成となるが、更に解凍均一性をよくするために、実施の形態１の冷蔵庫１においては、電極保持基板５２を設けて、実質的に平面板状部材である発振電極２４と対向電極２５とを、所定間隔（図８のＨ）を有して略平行に確実に保持する構成としている。

図１４に示すように、解凍処理においては、解凍指令が入力されると（解凍開始）、発振回路２２がオン状態となり、例えば４０．６８ＭＨｚの高周波電圧が発振電極２４と対向電極２５との間に印加される。このとき、ダンパー１２ａは開成状態であるため、冷凍／解凍室６の室温は冷凍温度ｔ１（例えば−２０℃）に維持されている。解凍開始から所定期間経過後にダンパー１２ａが閉成される。ダンパー１２ａが閉成されると、冷凍／解凍室６の室温が上昇し始める。実施の形態１における解凍処理においては、誘電加熱を行うと共にダンパー１２ａの開閉制御を行うことにより、冷凍品の表面温度の上昇を抑制して、所謂「部分煮え」が生じない解凍を行っている。

ダンパー１２ａの開閉制御は、整合回路２３で整合されて発振電極２４と対向電極２５との間に供給された電磁波に対する、入反射波検出部５１で検出された入射波に対する反射波の割合（反射率）に基づいて、制御部５０が行っている。制御部５０は、反射率が予め設定された閾値に達して、反射率が大きくなったとき、ダンパー１２ａを開成して冷凍／解凍室６の庫内温度を低下させる。このように、ダンパー１２ａの開閉制御により、冷凍／解凍室６に間欠的に冷気が導入されるため、冷凍／解凍室６の貯蔵空間（解凍空間）の保存物は所望の冷凍状態を維持しつつ誘電加熱されて、所望の解凍状態となる。

所望の解凍状態に達したときに解凍処理は完了となるが、解凍処理が完了となる所望の解凍状態を検知するために、実施の形態１の解凍処理においては、反射率が用いられている。誘電加熱を行うことにより保存物の融解が進むと、保存物中の融解した水分子が増加していく。保存物中の融解した水分子が増加するに連れて誘電率が変化してインピーダンスの整合状態がずれていく。その結果、出力された電磁波に対する反射波の割合である反射率が大きくなる。解凍処理においては、反射率が大きくなり、予め設定した閾値に達すると、整合回路２３がインピーダンス整合を実行して、反射率を低下させている。

実施の形態１の解凍処理における解凍完了の検知は、整合回路２３によるインピーダンス整合を実行した後の反射率が解凍完了の閾値を越えたときとしている。解凍完了の閾値は、保存物の融解が所望の解凍状態に到達したことを検知するものである。ここで、保存物の融解が所望の解凍状態とは、女性が保存物を片手で切ることが可能であり、かつ、保存物からのドリップ量がごく少量の状態である。解凍完了の閾値は、予め実験により求められる値である。

なお、図１４に示すように、ダンパー１２ａが開閉制御されることにより、風路１２を通った相対的に湿度の低い冷気が冷気導入孔２０から冷凍／解凍室６に供給されるため、冷凍／解凍室６の湿度が１００％となることがなく、冷凍／解凍室６内の結露発生が防止される。

なお、本実施の形態における反射率の算出方法は、入反射波検出部５１で検出された入射波に対する反射波の割合（反射率）に限ったものではなく、例えば、反射波のみを検出し、発振回路２２で予め設定された出力との割合を算出する方法でも良い。

また、反射率ではなく、出力にかかわらず入反射波検出部５１で検出した反射波のみで解凍処理を制御しても良い。以下の説明で記載する反射率を用いた制御についても同様である。

［１−９．解凍処理完了後の制御］
図１５は、冷凍／解凍室６において解凍処理が完了した後の制御を示すフローチャートである。図１５のフローチャートに示す各ステップは、制御部５０のＣＰＵがＲＯＭ等のメモリに格納された制御プログラムを実行することによって行われる。前述のように、解凍処理において整合回路２３によるインピーダンス整合を実行した後の反射率が解凍完了の閾値を越えたとき、図１５に示す解凍処理完了後の制御が行われる。

図１５のステップ１０１に示すように、解凍処理が完了した後には、保存物を所望の解凍状態に維持する。この手段のひとつは、冷凍／解凍室６の室温を所謂、微凍結温度帯、例えば約−１℃〜−３℃とすることである。また、他の手段として、冷凍／解凍室６の室温を冷凍温度帯、例えば−１８℃〜−２０℃とし、出力を落とした高周波電界を印可、或いは断続的に高周波を印可することで冷却と加温を行い保存物を所望の温度帯に維持することである。

冷凍／解凍室６が微凍結温度に維持されている状態においては、冷凍／解凍室６の保存物の有無が常に検知される（ステップ１０２）。冷凍／解凍室６における保存物の有無の検知は、常時検出される反射率が用いられる。このため、整合回路２３は常に断続運転されており、低出力の電磁波が発振電極２４から断続的に出力されている。制御部５０は、反射率と予め設定された保存物有無の閾値とを比較して、冷凍／解凍室６の保存物の有無を判断する。

ステップ１０２において、冷凍／解凍室６に保存物が存在していないことを検知したときは、所望の解凍状態の保存物が取り出されたと判断して、冷凍／解凍室６の室温を冷凍温度帯、例えば−１８℃〜−２０℃とする（ステップ１０５）。

ステップ１０２において、冷凍／解凍室６に保存物が存在していることを検知したときには、存在している保存物が新たな非凍結品（例えば、常温の食材）を含むか否かが判断される。冷凍／解凍室６に新たな非凍結品が含まれるか否かは、反射率の変化により判断される。ステップ１０３において、冷凍／解凍室６に新たな非凍結品が投入されたと判断されたときには、冷凍／解凍室６の室温を冷凍温度帯とする（ステップ１０５）。

一方、ステップ１０３において、冷凍／解凍室６には新たな非凍結品が収納されておらず、解凍状態の保存物が保持されたままの状態であると判断したときには、解凍完了後の時間が所定時間を越えているか否かが判断される（ステップ１０４）。保存物に対する解凍処理が完了しても、ユーザが当該保存物を冷凍／解凍室６からすぐに取り出さない場合がある。そのような場合において、実施の形態１の冷蔵庫１は、冷凍／解凍室６の保存物に対して所望の解凍状態を維持できる微凍結温度帯が所定時間だけ維持される構成である。この所定時間を越えて保存物が収納されている場合には、当該保存物における鮮度を維持するために、実施の形態１の冷蔵庫１においては冷凍／解凍室６の室温を凍結温度帯に移行する制御を行っている。ステップ１０４においては、解凍状態の保存物が収納されたまま解凍完了後の時間が所定時間を越えていると判断した場合には、ステップ１０５に移行して冷凍／解凍室６の室温を冷凍温度帯とする凍結処理が行われる。

上記のように、実施の形態１の冷蔵庫１においては、解凍処理が完了した後の冷凍／解凍室６では所望の解凍状態の保存物を鮮度が維持できる所定時間保持することができ、冷凍／解凍室６の内部の保存物に対する適切な温度管理を行うことができる。

［１−１０．冷凍／解凍室の冷凍保存動作］
実施の形態１の冷蔵庫１は、冷凍／解凍室６の室温を冷凍温度帯に維持している冷凍処理において、保存物である食品を所望の状態で冷凍保存するように誘電加熱を行うように構成されている。一般的に、食品を冷凍した場合には、冷凍／解凍室６の庫内の水分や、食品内部の水分により食品包材の内面には着霜現象が現れる。このような着霜現象が食品表面に現れると、食品が乾燥して、食感がパサパサとなり、食品として美味しく新鮮な状態ではなくなる（「冷凍焼け」）。このような状態を防止するために、実施の形態１の冷蔵庫１においては、冷却動作と共に誘電加熱動作を同時に行っている。

図１６Ａ、図１６Ｂは、冷却動作中の各要素の状態を示す波形図である。図１６Ａは従来の冷蔵庫における冷凍保存中の冷却動作を示す波形図であり、図１６Ｂは実施の形態１の冷蔵庫１における冷凍／解凍室６で実行される冷却動作を示す波形図である。

図１６Ａにおいて、（１）は冷却動作のＯＮ／ＯＦＦを示す波形図である。冷却動作のＯＮ／ＯＦＦとは、例えばダンパーの開閉や、コンプレッサーのＯＮ（オン）、ＯＦＦ（オフ）の動作などに相当する。ＯＮ（オン）は冷気が冷凍室に導入される状態を示し、ＯＦＦ（オフ）はダンパーが閉成されて、冷凍室への冷気の導入が遮断されている状態を示す。従って、図１６Ａの（２）の波形図に示すように、冷凍室内の食品の温度は、予め設定した冷凍温度（例えば、−２０℃）Ｔ１を中心として上下に大きく振れることになる。この結果、冷凍室内の食品表面において水分の蒸発と着霜が繰り返されることになり、好ましい食品の冷凍状態とならない場合が発生する。

一方、実施の形態１の冷却動作を示す図１６Ｂにおいては、従来の冷却動作と異なって食品に対する冷却を行うと共に誘電加熱を行っている。図１６Ｂの（１）がダンパー１２ａの開閉動作を示す波形図であり、ＯＮ（オン）はダンパー１２ａの開成状態を示しており、冷気が風路１２を通り冷気導入孔２０から冷凍／解凍室６に導入されている。ＯＦＦ（オフ）はダンパー１２ａの閉成状態を示しており、冷凍／解凍室６への冷気の導入が遮断されている。実施の形態１の冷却動作における冷気導入は、誘電加熱と同時に行うため、冷気の導入時間が従来例に比べて長く設定されており、即ち冷却能力を上昇させている。

図１６Ｂの（２）は、発振回路２２が駆動制御されて誘電加熱の動作状態を示す波形図である。ダンパー１２ａの開成状態のとき、同時に誘電加熱が行われている。実施の形態１における冷却動作においては、解凍動作に比べて遙かに小さい出力で誘電加熱が行われる。この結果、図１６Ｂの（３）に示すように、冷凍／解凍室６内の食品温度は、予め設定した冷凍温度（例えば、−２０℃）Ｔ１に維持されて、食品温度の変動が抑制されている。

実験によれば、食品温度の変動が約０．１Ｋ以下であれば、着霜の発生を無くすことができた。少なくとも食品温度の変動を少なくすればするほど着霜の発生を抑制することができる。また、食品内部においては、誘電加熱を行うことにより、氷結晶の伸長を抑制する効果がある。誘電加熱を行った場合には、食品内に生じた氷結晶の先端部に電界が集まりやすいため、冷凍／解凍室６内の温度が最大氷結晶生成帯以下であっても氷結晶は緩やかにしか伸長しない。

上記のように、実施の形態１の冷蔵庫１においては、冷凍保存中の冷却動作中においても誘電加熱動作を行っているため、保存物である冷凍品を所望の状態で冷凍保存することが可能となる。

［１−１１．凍結処理］
実施の形態１の冷蔵庫１においては、操作部４７からのユーザの指令に基づいて冷凍／解凍室６内の庫内に新たに投入された非凍結食品に対して凍結処理を行うことが可能である。図１７は、凍結処理である急冷動作における各要素の状態を示す波形図である。図１７において、（ａ）は冷凍／解凍室６内に保存物（食品）が存在するか否かを示すグラフである。冷凍／解凍室６内に保存物が存在するか否か判断は、入反射波検出部５１において検出された反射波と、出力された電磁波との割合（反射率）に基づいて制御部５０において判断される。図１７の（ｂ）は制御部５０が整合回路２３および入反射波検出部５１からの情報を断続的に取得していることを示している。図１７の（ｃ）は、反射率の推移の一例を示すグラフである。制御部５０は反射率が第１閾値Ｒ１以下となった場合に保存物である食品が冷凍／解凍室６内に投入されたと判断する。

冷凍／解凍室６内に収納された食品に対する急冷動作においては、冷却機構の圧縮機１９および冷却ファン１４の回転数を上昇させて、冷却能力を高めて強制連続運転を行っている。また、冷凍／解凍室６に通じる風路１２のダンパー１２ａが強制的に連続開成状態で駆動されて、冷気が導入されるように冷気導入機構が駆動制御されている（図１７（ｄ）の波形図参照）。

急冷動作においては、食品温度が最大氷結晶生成帯（約−１℃〜約−５℃）のときの氷結晶の伸長を抑制するために、誘電加熱動作を行っている。このときの誘電加熱動作は、約１Ｗ〜約１０Ｗの低出力であり、断続的に誘電加熱している（図１７（ｅ）における期間Ｈ）。誘電加熱動作を開始するために、食品温度が最大氷結晶生成帯に入ったことの検知は、食品の潜熱領域通過時に反射率の変化が増大することにより検知される。実施の形態１においては、検知された反射率が予め設定された第２閾値Ｒ２に入ったとき、誘電加熱動作を開始させる（図１７（ｅ）参照）。なお、反射率が第２閾値Ｒ２から第３閾値Ｒ３までの領域は、当該食品の最大氷結晶生成帯であるとして誘電加熱動作を継続し、反射率が第３閾値Ｒ３に入ってから所定時間（ｔ２）が経過したときに当該食品が最大氷結晶生成帯を通過したと判断して、誘電加熱動作を停止する。

上記のように、当該食品が最大氷結晶生成帯を通過したと判断したとき、誘電加熱動作を停止すると共に、急冷動作を終了して通常の冷却動作に移行する。このように、急冷動作を行う場合にも誘電加熱動作を所望の期間行うことにより、食品を好ましい冷凍状態とすることができる。

［１−１２．ドアスイッチによる安全制御］
本実施の形態では、前述したとおり、冷蔵庫１の外部に電磁波が漏洩することを防止するために、冷凍／解凍室６を取り巻くように電磁波シールド２６が設けられている。さらに、外箱３が鋼板で構成されており、この鋼板自体が電磁波シールドとしての機能を有しているため、扉２９が閉じていれば電磁波の外部漏洩は防止されている。

しかしながら、扉２９が開いたときは開口部から電磁波が漏洩する可能性がある。また、使用者が開口部から庫内に手を入れることで、人体に高周波が印可される危険も懸念されるため対策が必要である。

よって、本実施の形態では、扉２９が開いたことを検知する扉開閉検知手段５５ａ（図９参照）によって扉２９が解放されていることを検知した場合は、発振回路２２を停止させ発振電極２４への電力供給を停止させる。なお、冷蔵庫には複数の扉があることが一般的であるが、電磁波シールド２６が十分に機能している場合には、冷蔵室５の扉開閉検知手段５５ｂ、製氷室７の扉開閉検知手段５５ｃ、冷凍室８の扉開閉検知手段５５ｄ、野菜室の扉開閉検知手段５５ｅによって冷凍／解凍室６以外の貯蔵室の扉が開かれたことを検知しても、規定以上の電磁波の外部漏洩がないため、発振回路２２は停止せず動作を継続する。

ただし、設計上の課題により電磁波シールド２６で冷凍／解凍室６を十分に囲えない場合はこの限りではない。

例えば、冷凍／解凍室６の天面部に電磁波シールド２６を構成できない場合、その上部にある貯蔵室（図１のレイアウトでは冷蔵室５）の扉が解放された場合は発振回路２２を停止させる。また、冷凍／解凍室６の底面部に電磁波シールド２６を構成できない場合、その下部にある貯蔵室（図１のレイアウトでは冷凍室８、野菜室９）の扉が解放された場合は発振回路２２を停止させる。また、冷凍／解凍室６の側面部に電磁波シールド２６を構成できない場合、その側部にある貯蔵室（図１のレイアウトでは製氷室７）の扉が解放された場合は発振回路２２を停止させる。このように、電磁波シールド２６が構成できない方向の貯蔵室の扉解放時に発振回路２２を停止させ、電磁波の漏洩を防止する。

発振回路２２を停止させる手段としては、以下のような手段がある。

図１８Ａは、扉開閉検知手段５５ａによって、電源部４８から発振回路２２への電源供給を遮断する手段を示している。扉開閉検知手段５５ａは扉２９が閉じているときは導通され、扉２９が開いたときは遮断されるスイッチ機構であり、スイッチが遮断されることで、発振回路２２への電源供給が断たれ確実に動作を停止させる。

また、図１８Ｂは、扉開閉検知手段５５ａによって、電源部４８を制御する電源制御部４８ａの動作を停止させる手段を示している。扉開閉検知手段５５ａは図１８Ａと同様のスイッチ機構であり、扉２９が開くと電源制御部４８ａへの電源供給が停止することで電源部４８から発振回路２２への電源供給も断たれ停止する。図１８Ｂでは、電源制御部４８ａ内の回路への電源供給を遮断することによって動作を停止するが、電源制御部４８ａ内の過電流保護回路に過電流状態と認識させて停止させる手段や、電源部４８が過負荷状態になったと認識させて停止させる手段でも良い。

また、図１８Ｃは、扉開閉検知手段５５ａだけでなく、磁気センサ５５ｆによっても扉２９の開閉状態を判別できるものである。磁気センサ５５ｆは制御部５０に扉２９の開閉信号を出力するものであり、制御部５０は磁気センサ５５ｆの信号を受けて電源制御部４８ａの動作可否信号を出力する。磁気センサ５５ｆと制御部５０の間には、さらに扉開閉検知手段５５ａが挿入され、扉２９が閉じているときは導通され、扉２９が開いたときは遮断されて信号の出力ができなくなり、電源部４８の動作を停止させる。

以上は電源供給、または制御信号の導通／遮断をハードウェアで実現しているため、高周波ノイズ、或いは外部からのノイズへの耐性が高く、誤動作しにくい。

なお、図１８Ｂ、および図１８Ｃでは扉開閉検知手段５５ａは扉２９が閉じているときは導通され、扉２９が開いたときは遮断されるスイッチ機構としたが、扉２９が閉じているときは遮断され、扉２９が開いたときは導通されるものを使用する手段でも良い。このときは、電源制御部４８ａを停止させるためのＨ／Ｌの論理を逆転させる必要がある。

以上のように、実施の形態１の冷蔵庫の冷凍／解凍室６においては、所望の状態で凍結および冷凍保存することができると共に、所望の状態の冷凍品を短時間で所望の状態に解凍することができるという優れた効果を奏しており、半導体素子で構成された誘電加熱機構を用いることにより解凍機能を有する冷蔵庫として小型化を図ることができる構成となる。

なお、実施の形態１の冷蔵庫においては、冷凍／解凍室６として冷凍機能と解凍機能とを有する構成で説明したが、解凍機能のみの解凍室とした構成であってもよい。

上記のように、本開示の冷蔵庫においては、発振電極と対向電極との間で高周波電界を発生させて貯蔵室内に収納された保存物を解凍する。この高周波電界は冷凍／解凍室の解凍空間において均一化が図られており、解凍空間に保持された保存物に対する解凍処理および冷凍処理において所望の誘電加熱を行うことができる。従って、本開示によれば、貯蔵室内に収納された保存物を所望の状態で冷凍し、貯蔵し、解凍することができ、信頼性の高い冷却、貯蔵、解凍機能を有する冷蔵庫となる。また、マグネトロンを用いることなく半導体素子で構成された誘電加熱機構を用いていること、発振電極と対向電極との間に高周波電界を形成するのに必要な発振部、整合部、入反射検知部等の回路の全て、またはいずれか２つを同一基板上に一体構成していること、及びマグネトロン解凍の場合に必要な冷却装置の回路部を必要としないこと、等から構成及び回路の両面から小型化を図ることもできる。

［２−１．効果等］
以上のように、本開示の態様における冷蔵庫は、保存物を貯蔵可能な空間を有する少なくとも一つの貯蔵室と、高周波電力を形成する発振部と、前記発振部から形成された高周波電力を受け前記貯蔵室に高周波電界を発生させる発振電極、および前記発振電極に対向して設けられた対向電極と、前記発振部に接続された前記発振電極や前記対向電極を含む装置類のインピーダンスを整合する整合部と、前記発振部から形成され出力された高周波電力、および前記発振部からの出力方向と逆方向に反射してくる反射電力とを検知する入反射検知部と、前記発振電極と前記対向電極との間への高周波電界の印可を制御する制御部と、を備え、前記発振部、前記整合部、前記入反射検知部の全て、またはいずれか２つが同一基板上に一体構成した形としてある。

これにより、所望の状態で冷凍保存することができると共に、冷凍品の解凍は発振電極と対向電極との間に形成される高周波電界によって冷凍品を加熱するのでマグネトロン使用の場合に比べ所望の状態の冷凍品を短時間で所望の状態に解凍することができ、冷却及び解凍に対する信頼性を高めることができる。しかも、発振部、整合部、入反射検出部といった主要な解凍回路要素のうち２つ以上を一体化したこと、マグネトロン解凍の場合に必要な冷却装置の回路部を必要としないこと、等で小型化もでき、小型で信頼性の高い冷蔵庫とすることができる。

本開示の冷蔵庫は上記のような構成と効果を有するが、第２の態様に係る冷蔵庫は、前記の第１の態様において、前記整合部と前記入反射検知部が同一基板上に一体に構成されていてもよい。

また、本開示の第３の態様に係る冷蔵庫は、前記の第１または第２の態様のいずれかの態様において、前記発振部と前記入反射検知部が同一基板上に一体に構成されてもよい。

以上、本発明をある程度の詳細さをもって実施の形態において説明したが、実施の形態の開示内容は構成の細部において変化してしかるべきものであり、実施の形態における要素の置換、組合せ、および順序の変更は請求された本発明の範囲及び思想を逸脱することなく実現し得るものである。

本発明の冷蔵庫においては、保存物に対する冷凍、貯蔵および解凍のそれぞれを所望の状態となるように処理することができるとともに、解凍機能を付加しても小型で信頼性の高い冷蔵庫とすることができる。よって、冷蔵庫の付加価値を高め、高い市場価値を有するので、各種冷蔵庫に好適に適用できる。

１ 冷蔵庫
３ 外箱
４ 内箱
５ 冷蔵室
６ 冷凍／解凍室（貯蔵室）
７ 製氷室
８ 冷凍室
９ 野菜室
１０ 機械室
１１ 冷却室
１２ 風路
１２ａ ダンパー
１３ 冷却器
１４ 冷却ファン
１９ 圧縮機
２２ 発振回路（発振部）
２２ａ 発振源
２２ｂ 第一アンプ回路
２２ｃ 第二アンプ回路
２３ 整合回路（整合部）
２４ 発振電極
２４ａ〜２４ｃ 正極端子
２５ 対向電極
２５ａ〜２５ｃ 陰極端子
２６ 電磁波シールド（シールド部）
２６ａ 天面側電磁波シールド
２６ｂ 背面側電磁波シールド
２６ｃ 底面側電磁波シールド
２６ｄ 扉側電磁波シールド
２９ 扉
３０ 電極保持領域
３１ 収納ケース
３２ａ〜３２ｃ 内面部材
３６ ガスケット
４０ 断熱材
４１ 電極孔（発振電極孔）
４２ 電極孔（対向電極孔）
４７ 操作部
４８ 電源部
４９ 温度センサ
５０ 制御部
５１ 入反射波検出部
５２ 電極保持基板
５３ フレーム
５４ 支柱

Claims (3)

1. 保存物を貯蔵可能な空間を有する少なくとも一つの貯蔵室と、
   高周波電力を形成する発振部と、
   前記発振部から形成された高周波電力を受け前記貯蔵室に高周波電界を発生させる発振電極、および前記発振電極に対向して設けられた対向電極と、
   前記発振部に接続された前記発振電極や前記対向電極を含む装置類のインピーダンスを整合する整合部と、
   前記発振部から形成され出力された高周波電力、および前記発振部からの出力方向と逆方向に反射してくる反射電力とを検知する入反射検知部と、
   前記発振電極と前記対向電極との間への高周波電界の印可を制御する制御部と、を備え、前記発振部、前記整合部、前記入反射検知部の全て、またはいずれか２つが同一基板上に一体構成されていることを特徴とした冷蔵庫。
2. 前記整合部と前記入反射検知部が同一基板上に一体構成されていることを特徴とした請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記発振部と前記入反射検知部が同一基板上に一体構成されていることを特徴とした請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。

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