JP2023044773A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】本開示は、冷蔵庫庫内全体のトータルガス検知を簡易的に行いたい場合に、複数の雰囲気センサを各貯蔵室に設けることなく、一つのセンサを使用し、一カ所で検知して、低コストで省スペースな冷蔵庫を提供する。【解決手段】本開示における冷蔵庫は、食品を収納する複数の貯蔵室と、各貯蔵室に冷却冷気を吐出する風路構成と、風路構成内で空気を熱交換して冷却する蒸発器と、蒸発器に着霜した霜を加熱融解したドレン水を貯える蒸発皿と、ドレン水の雰囲気ガス成分の濃度を検知する匂いセンサと、を備える。【選択図】図２

Description

本開示は、冷蔵庫の庫内に貯蔵された食品の貯蔵環境を管理する冷蔵庫に関する。

特許文献１は、食品の発生するガス成分を雰囲気センサで検知する冷蔵庫を開示する。この冷蔵庫は、冷蔵庫本体に略密閉で設けられた、冷蔵室、野菜室等の貯蔵室があり、野菜室には食品（青果物）から発生する匂い（ガス）を検知する雰囲気センサを天面に配置している。

特開２０１７－７２３４４号公報

本開示は、冷蔵庫庫内全体のトータルガス検知を簡易的に行いたい場合に、複数の雰囲気センサを各貯蔵室に設けることなく、一つのセンサを使用し、一カ所で検知して、低コストで省スペースな冷蔵庫を提供する。

本開示における冷蔵庫は、食品を収納する複数の貯蔵室と、各貯蔵室に冷却冷気を吐出する風路構成と、風路構成内で空気を熱交換して冷却する蒸発器と、蒸発器に着霜した霜を加熱融解したドレン水を貯える蒸発皿と、ドレン水の雰囲気ガス成分の濃度を検知する匂いセンサと、を備える。

本開示における冷蔵庫は、各貯蔵室で食品等から発生したガスが風路構成の中で合流し、合流したガスは蒸発器で結露、着霜し、最終的にガス成分を含有したドレン水となる。そのため、このドレン水付近の雰囲気を匂いセンサで検知すれば、一カ所で貯蔵室全体のガス濃度を推定することができる。

実施の形態１における冷蔵庫の風路構成を示した縦断面図 実施の形態１における冷蔵庫のドレン水を生成する要部構成図 実施の形態１における冷蔵庫の第一の動作フローチャート 実施の形態１における冷蔵庫の第二の動作フローチャート 実施の形態１における冷蔵庫の第三の動作フローチャート

（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、食品を廃棄しないロス低減が社会背景としてあり、家庭においても食品の光沢、色、匂い等の主観的な官能評価で腐敗していないか否か判断して管理しているが、官能評価では、実際の食品鮮度劣化まで判断することは難しく、食品の発生するガス成分を雰囲気センサで検知し、その検知ガス濃度の推移によって鮮度低下を推測して事前に使用者に報知する技術があった。

しかしながら、各貯蔵室は略密閉の独立空間であり、雰囲気センサは貯蔵室毎に設置するため、どこの貯蔵室でガス変化があるか情報まで不要で、冷蔵庫全体で簡易的にガス発生を検知したい場合でも、雰囲気センサの個数を削減できないと言う課題を発明者らは発見し、その課題を解決するために、本開示の主題を構成するに至った。

そこで本開示は、各貯蔵室から合流したガス成分を含んだ戻り冷気を、ドレン水の雰囲気ガス成分検知として置換え、一カ所で検知する冷蔵庫を提供する。

以下、図面を参照しながら、実施の形態を詳細に説明する。但し、必要以上に詳細な説明は省略する場合がある。例えば、既によく知られた事項の詳細説明、または、実質的に同一の構成に対する重複説明を省略する場合がある。これは、以下の説明が必要以上に冗長になるのを避け、当業者の理解を容易にするためである。

なお、添付図面および以下の説明は、当業者が本開示を十分に理解するために提供されるのであって、これらにより特許請求の範囲に記載の主題を限定することを意図していない。

（実施の形態１）
以下、図１～図５を用いて、実施の形態１を説明する。

［１－１．構成］
図１において、冷蔵庫本体１１は、前面が開放された断熱性のある断熱箱１２がベースとなり、各扉によって密閉され、上から順に冷蔵室１３、第一の冷凍室１５、第二の冷凍室１６、野菜室１７の貯蔵室を構成している。尚、冷蔵室１３の内部には、冷蔵温度とは異なる温度帯（例えば、パーシャルの－３℃、チルドの－１℃、氷温の０℃など）に設定可能な変温室がある。

また、冷蔵庫本体１１の内部では、各貯蔵室の間に上から順に、断熱性のある第一の仕切壁２４、第二の仕切壁２５、第三の仕切壁２６で区画されている。

次に、冷凍サイクルを簡単に説明する。断熱箱１２の上部には圧縮機１８があり、凝縮器（図示せず）、膨張用キャピラリチューブ（図示せず）、蒸発器１９の順に配管接続された冷媒循環経路が構成され、蒸発器１９での熱交換によって各貯蔵室へ送る冷気を生成している。

また、第一の冷凍室１５と第二の冷凍室１６の背面には、略密閉された冷却室２３があり、蒸発器１９が内部に格納されている。蒸発器１９付近には、冷気を各貯蔵室へ送風する冷却ファン２２、蒸発器１９の着霜を除霜するための霜取りヒータ２０、ヒータカバー２１も同じ冷却室２３内に格納されている。

次に、冷却風路構成を簡単に説明する。蒸発器１９で冷却された冷気は、冷却ファン２２の運転により吹き出され、図１の白矢印の経路で貯蔵室へ送られる。その後、各貯蔵室で暖まった冷気は、灰矢印の経路で冷却室２３へ戻り、再び蒸発器１９によって冷却される。

もう少し具体的に説明すると、冷却ファン２２によって吹き出された冷気は、冷蔵室１３、変温室１４へ送られる場合、各貯蔵室背面の断熱箱１２にある風路（図示せず）を経由して、各室へ吹き出し口から送られる。この時、風路内には開閉ダンパーが格納されており、設定温度になるように冷気量の制御を行っている。そして、各貯蔵室で暖まった冷気は、各室の吸い込み口から別の風路を経由して冷却室２３へと戻ることになる。

同様に、第一の冷凍室１５、第二の冷凍室１６、野菜室１７の場合も、それぞれ専用の風路を経由して冷却され、最終的に各貯蔵室からの暖まった冷気は、冷却室２３に集約される。

次に、蒸発器１９に着霜した霜を除霜する構成を図２で説明する。各貯蔵室から冷却室２３へ戻ってきた冷気は、食品等から発生したガス成分が溶け込んだ水分を多く含有している。冷却運転が継続すると、戻り冷気中の水分が露点温度以下になり、蒸発器１９の表面で結露してやがて着霜する。

冷蔵庫本体１１は規定時間以上冷却運転が継続すると、過着霜状態で冷却効率が低下していると判断し、蒸発器１９の下にあるガラス管の霜取りヒータ２０を通電させる。霜取りヒータ２０の上部は、水かかり防止も兼ねたアルミ板状のヒータカバー２１で覆われており、霜取りヒータ２０で加熱された暖気を、ヒータカバー２１からの輻射熱に変換して、蒸発器１９に着霜した霜を融解する構成としている。尚、霜取りヒータ２０はガラス管輻射熱方式以外でも良く、例えばパイプヒータ等を直接、蒸発器１９のフィンに装着するタイプでも構わない。

そして、除霜されたドレン水は、同じく冷却室２３にあるドレンパン２８が受け、連通したドレンパイプ２９へと導かれ、ドレンパイプ２９の先端を開閉可能に封止したドレンキャップ３０の部分に溜まる。

そして、ドレン水が図２の高さｈ１を越えると、ドレン水自重によりドレンキャップ３０は開放され、各貯蔵室と別空間領域の外気へとドレン水は放出される。さらに、ドレンパイプ２９には高さｈ２の位置に導入管３１が連通しており、導入管３１の先端には第一の匂いセンサ３２があり、すなわち冷却室２３と同じ空間に設置されている。ここで、ｈ２＞ｈ１としているのは、ドレン水がオーバーフローすることによる、第一の匂いセンサ３２への浸水防止のためである。

また、冷蔵庫本体１１の最下位背面には、ドレン水を処理する機械室があり、外気と若干の空気流動ができる隙間を持った下機械室カバー２７で覆われている。機械室内部には蒸発皿３３は配置され、ドレンキャップ３０が開放された時のドレン水を受ける構成となっており、蒸発皿３３の内部には蒸発皿パイプ３５ある。蒸発皿パイプ３５は冷凍サイクルの高温部配管の一部を用いており、この温度によりドレン水の蒸散を促進させている。

さらに、蒸発皿３３近傍には蒸発皿用ファン３６があり、送風時に蒸発皿３３内に溜まったドレン水表面に風が流れるように配置されており、更にドレン水の蒸散を高めている。

そして、蒸発皿３３上部には、ドレン水の液面に浸からない高さに第二の匂いセンサ３４が、蒸発皿３３内のドレン水と接する箇所に水質センサ３７を配置している。また、蒸発皿３３の上空には水質改善手段３８があり、発生させた粒子がドレン水に噴霧できる位置に配置されている。

［１－２．動作］
以上のように構成された冷蔵庫本体１１について、その動作を以下説明する。

まず、図３に基づいて、第一の匂いセンサ３２を用いた場合の動作を説明する。ステップ１で冷蔵庫本体１１の冷却運転が開始され、少し遅れてステップ２で第一の匂いセンサ３２の検知が開始される。

その時の第一の匂いセンサ３２の検知した値を、ステップ３で初期値Ｖ０として記憶する。その後も検知を継続し、ステップ４で検知した出力値を予め設定した規定値Ｖ１と比較し、未だＶ１以下であれば論理をステップ７へ、Ｖ１以上であれば論理をステップ５へ進める。

ステップ５ではガス発生成分が規定値以上あるので、何れかの貯蔵室内の食品が劣化していると判断し、続けてステップ６で使用者へ劣化等異常があることを、例えば冷蔵庫本体１１に設けたＬＥＤ点灯や音声によって報知する。尚、報知に関しては、スマホやタブレット等の携帯端末への無線送信を行えば、更に利便性は向上する。

また、ステップ７では第一の匂いセンサ３２の検知した値が、予め規定した単位時間当たりの減少量ΔＶ２以上か否かを判断し、ΔＶ２以上であれば論理をステップ８へ、ΔＶ２以下であれば論理をステップ４へ戻して検知を継続する。

ステップ８では急激にガス成分発生がなくなったので、ドレンキャップ３０が開放され発生ガスが外気へ流出したと判断する。そして、ドレンキャップ３０はドレン水なくなると再び閉じるので、ステップ９で第一の匂いセンサ３２の検知した値を、初期値Ｖ０として再記憶してステップ４からの検知を継続させる。

次に、図４に基づいて、第二の匂いセンサ３４を用いた場合の動作を説明する。ステップ１０で冷蔵庫本体１１の冷却運転が開始され、少し遅れてステップ１１で第二の匂いセンサ３４の検知が開始される。その時の第二の匂いセンサ３４の検知した値を、ステップ１２で初期値Ｖ３として記憶する。

その後も検知を継続し、ステップ１３で検知した出力値を予め設定した規定値Ｖ４と比較し、未だＶ４以下であれば論理をステップ１６へ、Ｖ４以上であれば論理をステップ１４へ進める。ステップ１４ではガス発生成分が規定値以上あるので、何れかの貯蔵室内の食品が劣化していると判断し、続けてステップ１５で使用者へ劣化等異常があることを、例えば冷蔵庫本体１１に設けたＬＥＤ点灯や音声によって報知する。尚、報知に関しては、スマホやタブレット等の携帯端末への無線送信を行えば、更に利便性は向上する。

また、ステップ１６では第二の匂いセンサ３４の検知した値が、予め規定した単位時間当たりの減少量ΔＶ５以上か否かを判断し、ΔＶ５以上であれば論理をステップ１７へ、ΔＶ５以下であれば論理をステップ１３へ戻して検知を継続する。

ステップ１７では急激にガス成分発生がなくなったので、蒸発皿用ファン３６が運転され発生ガスが、下機械室カバー２７の隙間から外気へ流出したと判断する。そして、蒸発皿用ファン３６が停止すると、再びドレン水の雰囲気ガスが増加しだすので、ステップ１８で第二の匂いセンサ３４の検知した値を、初期値Ｖ３として再記憶してステップ１３からの検知を継続させる。尚、蒸発皿用ファン３６の運転と停止の状態は、冷蔵庫本体１１側からの信号を用いれば、より確実に判断できる。

最後に、図５に基づいて、水質センサ３７を用いた場合の動作を説明する。ステップ１９で冷蔵庫本体１１の冷却運転が開始され、少し遅れてステップ２０で水質センサ３７の検知が開始される。その後冷却運転が継続されると、蒸発皿３３にはドレン水が蓄積されて水質センサ３７が反応を始める。

その時の水質センサ３７の検知した値（ＰＨ値や電気伝導度等の物理量）を、ステップ２１で初期値Ｓ０として記憶する。その後も検知を継続し、ステップ２２で検知した出力値を予め設定した規定値Ｓ１と比較し、未だＳ１以下であればステップ２２を繰り返し、Ｓ１以上であれば論理をステップ２３へ進める。

ステップ２３では水質の変化が規定値以上あるので、ドレン水が貯蔵室内ガス成分や滞留により劣化していると判断し、続けてステップ２４で水質改善手段３８を動作させ、ドレン水からの発生する匂い分解、ドレン水の殺菌や除菌を行い、論理をステップ２５へ進める。ここで、水質改善手段３８としては、静電霧化方式や高圧気中放電等による活性種粒子（ラジカル、オゾン、イオン）を用いることが、非接触であり好ましい。

また、ステップ２５では水質改善手段３８を動作させた状態で水質検知を継続させ、検知した出力値を予め設定した規定値Ｓ１と比較し、未だＳ１以下であればステップ２４へ戻り水質改善手段３８の動作を継続させ、Ｓ１以上であれば論理をステップ２６へ進めて、水質改善手段３８を停止させる。続いて、ステップ２７で使用者へドレン水の劣化異常があったことや、ドレン水の水質改善処理を行ったことを、例えば冷蔵庫本体１１に設けたＬＥＤ点灯や音声によって報知する。尚、報知に関しては、スマホやタブレット等の携帯端末への無線送信を行えば、更に利便性は向上する。

［１－３．効果等］
以上のように、本実施の形態において、冷蔵庫本体１１は、冷蔵室１３、変温室１４等の複数の貯蔵室と、蒸発器１９と、蒸発皿３３と、匂いセンサとを、備える。冷蔵庫本体１１は各貯蔵室を冷却する風路があり、その戻り冷気が蒸発器１９に集約され、この戻り冷気が結露、凍結、融解したドレン水のガス成分を匂いセンサで検知する。

これにより、冷蔵庫本体１１の貯蔵室で発生した食品等からのガス成分を、ドレン水の雰囲気ガスにより検知することができる。そのため、ドレン水付近の一カ所に匂いセンサを配置することにより、貯蔵室全体のガス濃度を推定することができる。

本実施の形態のように、第一の匂いセンサ３２が検知する雰囲気ガス成分は、ドレン水を蒸発皿３３に誘導するドレンパイプ２９から導入管３１を介して導入するようにしてもよい。

これにより、一旦、ドレンパイプ２９に溜まり、貯蔵室の匂い成分と十分に等しい成分を含有したドレン水のガス成分を第一の匂いセンサ３２が検知することができる。そのため、精度の高い食品等の劣化検知を行うことができる。

本実施の形態のように、ドレンパイプ２９先端には、ドレン水が規定量以上になると下部へ開放するドレンキャップ３０あり、第一の匂いセンサ３２の垂直方向位置はドレン水の規定量位置よりも高くするようにしてもよい。

これにより、規定量のドレン水がドレンパイプ２９に溜まる間に、オーバーフローして第一の匂いセンサ３２にドレン水が流入することが防止できる。そのため、信頼性の高いガス濃度検知が可能になる。

本実施の形態のように、第二の匂いセンサ３４が検知する雰囲気ガス成分は、蒸発皿３３に蓄えられたドレン水としてもよい。

これにより、冷蔵庫本体１１の冷却室２３と空間が別の外部で、貯蔵室内のガス濃度検知が行うことができる。そのため、複雑なガス検知構造を追加することなく、安価な構成で食品等の劣化検知を行うことができる。

本実施の形態のように、蒸発皿３３に蓄えられたドレン水の水質を検知する水質センサ３７を備えるようにしてもよい。

これにより、ドレン水のＰＨや電気伝導度の変化量が検知でき、貯蔵室に有害なガス成分が発生していないかが確認できる。そのため、蒸発器１９に錆発生や劣化の可能性があることで、メンテナンスを使用者に啓蒙することが可能になる。

本実施の形態のように、水質センサ３７が検知した情報により動作する水質改善手段３８を備えるようにしてもよい。

これにより、貯蔵室由来のガス成分や、蒸発皿３３に長期滞留することによる腐敗等のドレン水の劣化を防止することができる。そのため、悪臭発生のない清潔な環境が実現できる。

（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態１を説明した。しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用できる。また、上記実施の形態１で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。

そこで、以下、他の実施の形態を例示する。

実施の形態１では、第一の匂いセンサ３２、第二の匂いセンサ３４を用いているが、具体的な方式としては、接触燃焼式、電気化学式、ＮＤＩＲ式（光学式）、半導体式、熱伝導式等があり、対象ガスに対応して選定すればよい。また、その対象ガスには、食品劣化に起因する成分として、メチルメルカプタンを代表とするＳ系臭、トリメチルアミンを代表とするＮ系臭、へプタジエナールを代表とする油脂酸化臭がある。さらに、検知したガス成分を機械学習等のデータ分析手法を用いれば、検知確度も向上できる。

実施の形態１では、冷蔵庫の一例として、第一の匂いセンサ３２、第二の匂いセンサ３４、水質センサ３７の各センサ、及び水質改善手段３８の動作について、それぞれ独立した動作で説明したが、各センサを同時に使用してもよい。

実施の形態１では、圧縮機１８の配置一例として、冷蔵庫本体１１の上部機械室への配置としたが、下部機械室に配置してもよい。

実施の形態１では、各貯蔵室のレイアウトを上から順に、冷蔵室１３、変温室１４，第一の冷凍室１５，第二の冷凍室１６、野菜室１７としたが、例えば、第二の冷凍室１６が下、野菜室１７が上となってもよく、各貯蔵室からの戻り冷気が蒸発器１９前の一カ所に集まる構成であれば、自由なレイアウトを選んでもよい。

なお、上述の実施の形態は、本開示における技術を例示するためのものであるから、特許請求の範囲またはその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。

本開示は、貯蔵室内の食品等から発生するガス成分を検知する冷蔵庫に適用可能である。具体的には、家庭用又は業務用冷蔵庫、食品の調理連携が必要な外食産業や食品可能などに、本開示は適用可能である。

１１ 冷蔵庫本体
１２ 断熱箱
１３ 冷蔵室
１４ 変温室
１５ 第一の冷凍室
１６ 第二の冷凍室
１７ 野菜室
１８ 圧縮機
１９ 蒸発器
２０ 霜取りヒータ
２１ ヒータカバー
２２ 冷却ファン
２３ 冷却室
２４ 第一の仕切壁
２５ 第二の仕切壁
２６ 第三の仕切壁
２７ 下機械室カバー
２８ ドレンパン
２９ ドレンパイプ
３０ ドレンキャップ
３１ 導入管
３２ 第一の匂いセンサ
３３ 蒸発皿
３４ 第二の匂いセンサ
３５ 蒸発皿パイプ
３６ 蒸発皿用ファン
３７ 水質センサ
３８ 水質改善手段

Claims (6)

1. 食品を収納する複数の貯蔵室と、前記各貯蔵室に冷却冷気を吐出する風路構成と、前記風路構成内で空気を熱交換して冷却する蒸発器と、前記蒸発器に着霜した霜を加熱融解したドレン水を貯える蒸発皿とを備え、前記ドレン水の雰囲気ガス成分の濃度を検知する匂いセンサを設けたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記匂いセンサが検知する雰囲気ガス成分は、前記ドレン水を前記蒸発皿に誘導するドレンパイプから導入管を介して導入されることを特徴とした請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記ドレンパイプ先端には前記ドレン水が規定量以上になると、下部へ開放するドレンキャップが備えられ、前記匂いセンサの垂直方向位置は前記ドレン水の規定量位置よりも高いことを特徴とする請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 前記匂いセンサが検知する雰囲気ガス成分は、前記蒸発皿に蓄えられた前記ドレン水としたことを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
5. 前記蒸発皿に蓄えられたドレン水の水質を検知する水質センサを設けたことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の冷蔵庫。
6. 前記水質センサが検知した情報により動作する水質改善手段が設けられ、前記水質改善手段が発生させる粒子を前記蒸発皿内のドレン水に噴霧す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。

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