JP4879209B2

JP4879209B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP4879209B2
Application number: JP2008064308A
Authority: JP
Inventors: 真理子松本; 輝男中村; 里子藤崎; 舞子柴田; 利枝平岡; 克正坂本; 真須美半田; 勇平敷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-03-13
Filing date: 2008-03-13
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2028-03-13
Also published as: JP2009222245A

Description

本発明は、冷蔵庫に関するものである。

最近の家庭用冷蔵庫に対するニーズは、食生活、生活スタイルの変化に伴い「冷凍」に集まっている。冷凍食品の多様化と利用量増加、作り置き、食品ストックなど、冷凍室の利用頻度は高まる傾向にあり、大容量化が求められている。また一方では、食品品質に対する要求もあり、冷凍保存食品の品質を高める工夫は数多くなされている。

従来までの高品質冷蔵技術として、過冷却状態のまま食品を保存するという技術がある。過冷却とは、食品を特定の冷却条件で冷却していくと、該食品の凍結点以下の温度になっても凍っていない状態となることをいう。このような過冷却状態で食品を保存すると、食品を凍結しないため、凍結による蛋白質変性や細胞組織の損傷などの冷却障害を回避できるという利点がある。しかし、この過冷却状態は本来凍結すべき温度帯でありながら未凍結状態のままであるという極めて不安定な状態である。このため、この過冷却状態は解除されやすく、過冷却状態を維持しようとするさまざまな工夫がなされている。

従来技術においては、「食品を、容器内にヘッドスペースが無いように収容した状態で、凍結点より高い温度から凍結点以下の温度まで−０．５℃／ｈを越え−５．０℃／ｈ以下の冷却速度で冷却する工程を経て、該食品を過冷却状態とする」食品の保存方法がある（例えば、特許文献１参照）。

また、他の従来技術としては、「密閉容器内に食品と保存水とを入れて、氷点下温度におき、保存水の一部分を凍結させ、生成した氷の体積膨張により密閉容器内の圧力を大気圧より高くすることにより、食品に静圧をかけ、食品の凍結温度を下げて保存するように構成」した保存方法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。

さらに他の従来技術としては、「氷結点以下の未凍結領域で食品等を未凍結状態で保存する方法であって、該食品等の氷結点付近まで、常温から比較的急速に冷却する急速冷却処理を行い、続いて、氷結点以下まで０．０１〜０．５℃／時間の緩慢な冷却速度で冷却するスロークーリング処理を行うことを特徴とする氷結点以下の温度帯における食品等の未凍結保存方法」が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

過冷却が解除した場合の対策をとっている先行技術として、「間接冷却によって氷点より低い温度で収納物を保存する過冷却室内に配設される過冷却容器と、前記過冷却容器の上側を覆うカバー部材と、このカバー部材の下面に取り付けられ前記過冷却容器内の空間の温度を検出する温度センサと、前記過冷却室の背面壁であって前記カバー部材よりも上方に設けられた冷気吐出口と、前記冷気吐出口から前記過冷却室へと吐出される冷気の低温による影響から前記温度センサを保護する保護部材とを備え、過冷却解除時の収納物の温度上昇が前記温度センサによって検出されると前記収納物の過冷却の解除を検知」し、「過冷却の解除を検知すると、収納物の温度を氷点より上昇させた後に再び過冷却運転を行うように制御する制御装置を備える」ものがある（例えば、特許文献４参照）。

また、他の従来技術としては、「被冷凍物を冷却しながら当該被冷凍物に電界及び／又は磁界を付与する過冷却工程と、過冷却工程の終了後、電界及び／又は磁界の付与を停止させる凍結工程とを繰り返す」冷凍方法が提案されている（例えば、特許文献５参照）。

また、他の従来技術として、「開閉可能な扉を有する断熱箱体と、前記断熱箱体の庫内を冷却する冷却手段と、前記断熱箱体の冷蔵庫内の温度を検知する温度検知手段と、前記冷却手段と前記温度検知手段とを連動させ庫内を所定の温度設定値に制御する制御手段とを持ち、通常時には前記断熱箱体の冷蔵庫内の温度設定値は貯蔵される保冷品の凍結点以上、水分を含む食材に対しては０℃以上の冷蔵温度帯で運転され、過冷却運転時には所定の時間、保冷品の凍結点以下の温度設定値である過冷却温度帯で運転し、保冷品を貯蔵する」ものが提案されている（例えば、特許文献６参照）。

特開２００３−１８０３１４号公報（第２頁）特開平６−３０３９５４号公報（第３頁）特開平８−２５２０８２号公報（第３頁）特許第３９０３０６６号公報（第２頁）特開２００７−２５９７０９号公報（第３頁）特開２００１−４２６０号公報（第３頁、図４）

上記特許文献１によれば、容器に隙間無く食品を充填することで、「短時間で安定性に優れた過冷却状態が得られ」る（前記特許文献１、第７頁）。
しかし、家庭内においては、冷蔵庫で保存される食品のほとんどは容器内に隙間がある状態で保存されており、隙間無く保存することは家庭内では困難である。したがって、容器内に隙間がある状態で前記特許文献１の方法を用いた場合、容易に過冷却が解除してしまうおそれがあった。

また、上記特許文献２によれば、密閉容器に加圧するので、加圧に耐える高価な容器を準備しなくてはならず、コストがかかる。また、食品を取り出すために容器を開封したとき、容器内の水や食品が飛び出して周囲を汚す可能性があり、利便性に課題があった。

また、上記特許文献３によれば、家庭用の冷蔵庫のようにすべての食品が必ずしも同時投入されず元々保存していた食品と新しく入れた食品が混在するような場合には、先に保存を開始していて過冷却状態にあったものは、急速冷凍処理を行うことによって過冷却が解除してしまうおそれがあった。

さらに、上記特許文献１〜３においては、過冷却を安定的に維持することを目的としたものだが、仮に過冷却が解除した場合の対策が示されていない。

また、上記特許文献４によれば、温度センサによる温度上昇があった場合に過冷却が解除したと判断することが示されているが、過冷却が浅いうちに過冷却が解除した場合や、食品投入量が少ない場合などには、温度センサが温度上昇をまったく検知しないことも考えられる。この場合でも過冷却状態を維持するため、食品が凍結点付近で一定時間温度変化がない場合にも過冷却が解除したものとみなして制御している。しかし、温度センサは食品だけでなく食品周囲の温度も検出しているため、検出する温度は必ずしも凍結温度付近で一定温度にならず、温度変動がある。したがって、温度センサが温度上昇を検知した場合、この温度上昇が過冷却解除によるものなのか、その他の理由での庫内の温度変動によるものなのかをすぐに判定することはできず、判定するためには、温度サイクル１周期以上の変動を確認する必要があった。この間、食品は冷却され続けており、エネルギーの無駄が生じている。
また、過冷却状態が解除されて食品内に生成された氷結晶を速く融かすため、ヒータで温度上昇させる制御について記載されており、例えば７℃など、冷蔵庫の冷蔵室や野菜室よりも高温にすることが提案されている。しかし、この方法によれば、食品表面のみが高温条件下にさらされ、食品の劣化が進んでしまうおそれがあった。

また、上記特許文献５によれば、食品を凍結する過程において、電界及び／又は磁界を付与することで過冷却状態を維持しようとしている。しかし、上記特許文献５の冷凍方法は、一般的に知られている物理現象にまったく当てはまらない内容である。一般的には、食品内で過冷却解除が起きて一旦氷結晶ができると、食品全体が過冷却というエネルギー的に不安定な状態を抜け出し、エネルギー的に安定な状態となる。ここで、未凍結水のみをエネルギー的に不安定な状態に戻すために電界・磁界による振動を付与するとされているが、分子レベルの振動とはすなわち発熱を意味し、せっかくできた氷結晶を融かす可能性がある。また、氷にはまったく影響させずに水だけに電界・磁界を作用させられる発見があったのかもしれないが、本文献にはそのような記載は見当たらない。したがって、実現の可能性に乏しい方式であると考えられる。

また、上記特許文献６によれば、該文献の図４に示された温度特性図では、冷蔵庫内の設定温度は、約６０分間のうち約４５分間が３℃、残り約１５分間が−５℃となっている。このとき、熱容量をまったく無視して庫内の温度設定が変わると同時に食品の温度も切り替わると仮定しても、食品が−５℃の過冷却状態温度帯にある時間は６０分間のうちの約１／４であり、また、庫内の平均温度は約１℃である。
ここで、一般的な冷蔵庫においては、冷蔵室が約３℃、チルド室が約０℃に設定されている。食品を冷蔵室に保存した場合とチルド室に保存した場合とでは、明らかに保存性に差異がある。両者で保存した食品の反応速度については、１０℃２倍則より予測することができる。図６は、食品の温度と、その食品内の各種反応速度の対応関係を示すグラフであり、１０℃２倍則に基づくものである。図６では、０℃のときの反応速度を１として、各温度における反応速度の比率を示している。例えば、０℃と３℃とでは、０℃の方が２０％反応速度が遅く、さらに、０℃と−３℃とでは、−３℃の方が２０％反応速度が遅いという予測を示している。したがって、約３℃に設定した冷蔵室と、約０℃に設定したチルド室とでは、チルド室に保存した方が食品の反応速度を遅らせることができると予測される。
このことから、冷蔵温度帯で明らかに食品の保存品質を変えるためには保存期間中の平均温度は少なくとも約０℃以下にする必要がある。しかし、上記特許文献６から得られる情報によると、そのような理論的に十分な反応速度の変化が示唆されていない。また、熱容量による温度変化を考慮すると、さらに効果が低減する可能性が大きく、通常の冷蔵保存と効果が変わらない可能性がある。
また、上記特許文献６のような制御を実現させるためには、冷蔵室専用の冷却器と冷却ファンが必要になり、高コストになる。

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、過冷却状態での未凍結保存が行え、過冷却状態が解除された場合でも食品が凍結することを回避でき、未凍結での安定的な保存が行える冷蔵庫を提供するものである。

本発明に係る冷蔵庫においては、食品を過冷却状態にして貯蔵する貯蔵室または貯蔵スペースを有し、前記貯蔵室または貯蔵スペースにおいては、前記食品の凍結温度を超える所定の温度に前記貯蔵室または貯蔵スペースを冷却する第１の冷却期間と、前記食品の凍結温度以下の所定の温度に前記貯蔵室または貯蔵スペースを冷却する第２の冷却期間とを交互に繰り返し、前記第１の冷却期間の長さを、前記食品内に生成された氷結晶を融解させることのできるあらかじめ定められた所定の時間とし、前記第２の冷却期間の長さを、前記第１の冷却期間よりも長く、かつ前記食品を過冷却状態にすることのできるあらかじめ定められた所定の時間とするものである。

本発明は、食品を凍結温度を超える所定の温度に冷却する第１の冷却期間と、食品を凍結温度以下の所定の温度に冷却する第２の冷却期間とを交互に繰り返すので、食品を過冷却状態に保ちつつ、仮に過冷却が解除された場合でも、その後食品が凍結してしまうことを回避することができる。そのため、未凍結状態での安定的な保存が実現できる。

実施の形態１．
まず、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の過冷却スペースにおける、過冷却条件について説明する。なお、本明細書においては、過冷却状態を実現できる貯蔵スペースのことを、過冷却スペースと称している。

過冷却に関して最も重視するべき第１の条件は、冷却速度及び、食品の芯温の最低到達点と凍結点との温度差である。
冷却速度が速すぎると、食品全体の温度が不均一な状態で冷却されるため、過冷却が解除しやすい。一方、冷却速度が遅すぎると、変化が非常に安定的であるため、凍結点でそのまま安定的に相変化して凍ってしまい、過冷却状態にならない可能性もある。

以上のようなことから、冷却速度はある程度限定する必要がある。例えば、プリン、ヨーグルトなどの食品では、芯温の冷却速度が３００℃／ｈ〜０．３５℃／ｈの範囲内、好ましくは３．５℃／ｈ付近となるよう設定し、過冷却状態を作る。

また、食品周りの温度が低すぎても過冷却は解除しやすいことから、上記の冷却速度は、芯温が凍結点から凍結点よりも２０℃低い温度の範囲内に至るまでの速度、好ましくは凍結点から−１０℃の範囲内に至るまでの速度とする。

また、過冷却状態に達したときの芯温と表面温度との差は１０Ｋ以内、好ましくは５Ｋ以内である必要がある。

第２の条件として挙げられるのは、過冷却スペース内の空気温度変動である。空気温度変動の幅は好ましくは５Ｋ以内であるが、１５Ｋ以内であれば過冷却状態を作ることは可能である。

さらに、第３の条件として挙げられるのは、過冷却スペース内の空気温度ムラである。空気温度ムラが大きすぎると、大きな食品を冷却しようとするときに部分的な凍結が起きてしまうという問題が生じる。したがって、空気温度ムラは１５Ｋ以内であればよいが、好ましくは５Ｋ以内とする。

次に、本実施の形態１に係る冷蔵庫の構成について説明する。本実施の形態１では、過冷却スペースを後述のチルド室６００とした場合の例について説明する。
図１は、本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図である。図１において、冷蔵庫本体１は、区画に仕切られて独立した複数の庫内室を有する。これらの庫内室は、冷蔵庫本体１の最上部に開閉ドアを備えて配置される冷蔵室１００と、冷蔵室１００の下方に配置され冷凍温度帯（−１８℃）から冷蔵、野菜、チルド、ソフト冷凍（−７℃）などの温度帯に切り替えることのできる引き出しドアを備えた切替室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５００と、切替室２００と製氷室５００の下方に配置され引き出しドアを備えた野菜室４００と、最下部に配置され引き出しドアを備えた冷凍室３００とで構成される。
冷蔵室１００のドア上には、各庫内室の温度や動作設定を調節する操作スイッチや各庫内室の温度を表示する液晶などから構成される操作パネル５が設置されている。なお、操作パネル５の設置場所はこれに限るものではなく、例えば、冷蔵室１００の側面に設置されていても構わない。

冷蔵室１００内の下部にはチルド室６００が設けられており、チルド室６００には食品を収納するためのチルドケース６０１が備えられている。また、冷凍室３００には冷凍ケース３０１が、切替室２００には切替ケース２０１が、野菜室４００には野菜ケース４０１がそれぞれ備えられており、食品を収納することができる。なお、各庫内室に備えるケース数は１個でもよいが、冷蔵庫全体の容量を勘案して整理性などが向上する場合には２個以上であってもよい。

冷蔵庫本体１の背面には、圧縮機１０、冷却器３を備えており、冷却器３によって冷却された冷気は、冷却ファン２によって送風され、風路４により導かれて冷凍室３００、切替室２００、冷蔵室１００、製氷室５００の各庫内室を冷却する。冷蔵室１００の戻り冷気は、図示しない冷蔵室１００用帰還風路より循環されて野菜室４００を冷却し、図示しない野菜室４００用帰還風路より冷却器３に戻される。各庫内室の温度は、各庫内室に設置された図示しないサーミスタにより検知され、風路４に設置された図示しないダンパの開度や圧縮機１０の出力、及び冷却ファン２の送風量を調整して設定温度となるよう制御される。

過冷却スペースであるチルド室６００の背面には、冷蔵室１００とは別個に設けられた図示しない吹出口及び専用のサーミスタが設けられている。また、チルド室６００の下部には、冷蔵室１００と兼用の図示しない吸込口が備えられている。前記サーミスタで検知した温度に基づき、風路４に設置された図示しないダンパの開閉を制御することによって、吹出口から適宜冷気が流入してチルド室６００内の温度調節が行われる。

チルド室６００の空気温度変動幅を、過冷却しやすい条件に整えるために、サーミスタの検出値によって温度制御を行う場合には、あらかじめ制御マイコンなどに定められている、サーミスタの変動幅を小さくしておいてもよい。変動幅は、好ましくは４Ｋ以内、さらに好ましくは１Ｋ以内としておくことで、空気温度変動の幅を小さくすることができる。

図２は、冷蔵庫内温度の制御フローチャートである。冷蔵庫本体１の電源を投入すると、圧縮機１０と冷却ファン２が稼動して各庫内室はあらかじめ定められた設定温度まで冷却されていく（Ｓ１）。チルド室ダンパは、あらかじめ設定された設定温度Ｔ_set（例えば−３℃）に達するまで開状態が続く（Ｓ２）。設定温度Ｔ_setは、食品を過冷却状態にすることが可能な、凍結点以下の温度である。チルド室６００が設定温度Ｔ_setに達したら（Ｓ３）、チルド室ダンパを閉じる（Ｓ４）。チルド室ダンパを閉じてからのタイマーカウント時間が、あらかじめ定められた第１の所定時間ｔｉｍｅ１（例えば１０分）を超えたら（Ｓ５）、チルド室ダンパを開く（Ｓ６）。チルド室ダンパが開いてからのタイマーカウント時間が、あらかじめ定められた第２の所定時間ｔｉｍｅ２（例えば５０分）を超えたら（Ｓ７）、再びチルド室ダンパを閉じる（Ｓ４）。そして、冷蔵庫本体１の電源がオンしている間は、Ｓ４からＳ７までの処理を繰り返す。このように、チルド室ダンパの開閉を制御することで、過冷却スペースであるチルド室６００の温度を変化させることができる。

なお、上記説明では、冷蔵庫本体１の電源投入により自動的にチルド室６００の過冷却を開始するよう制御する例を示したが、操作パネル５に過冷却開始ボタンを設け、使用者がこの過冷却開始ボタンを押すことにより図２のステップＳ４〜Ｓ７のような温度制御を開始してもよい。例えば、チルド室６００の通常設定温度を０℃に設定しておき、過冷却ボタンが押された場合に、凍結点以下の温度（例えば、−３℃）と凍結点を超える温度（例えば、０℃）になるように、チルド室６００の温度を制御するようにしてもよい。
また、所定時間ｔｉｍｅ１とｔｉｍｅ２は、冷蔵庫の冷却能力やチルド室６００の庫内容量などの種々の条件を考慮して適当な時間を定めるものとする。

図３は、図２に示した制御ステップＳ４〜Ｓ７のとき、つまりチルド室６００が凍結点以下の温度にあるときに、チルド室６００に食品を入れた場合の機器動作及び食品温度の経時変化を示す模式図である。圧縮機１０のＯＮ／ＯＦＦ状態、冷却ファン２のＯＮ／ＯＦＦ状態、チルド室６００のダンパの開／閉状態、サーミスタ設定温度、及び食品温度の変化を示している。なお、図３で示す食品温度は、過冷却状態が自動的に解除してしまう状況を想定して記載しているが、過冷却状態が維持される場合も多いことは言うまでもない。

図３において、チルド室６００に食品を投入すると、圧縮機１０、冷却ファン２、チルド室ダンパなどは庫内が設定温度Ｔ_setとなるよう動作する。チルド室ダンパは、全閉状態が第１の所定時間続き、全開状態が第２の所定時間続く、という動作を繰り返す。チルド室６００に投入された食品は、その温度を緩慢に低下させていき、凍結点よりも低い温度である−３℃まで達する。このとき、食品は過冷却状態となっており、急激な温度変化などの衝撃がない限り、過冷却状態が維持される。
ところで、図３では圧縮機１０や冷却ファン２を制御してチルド室６００内の温度を制御する例について示しているが、圧縮機１０や冷却ファン２は、別の庫内室の設定温度に合わせて制御して、チルド室６００内の温度はチルド室ダンパの開閉のみで制御するようにしてもよい。

このとき、何らかの要因で過冷却が解除し氷結晶が発生したとしても、過冷却解除直後に生成される氷結晶の量は非常に少ないため、食品が凍る割合は小さい。
ここで、過冷却解除により発生する氷結晶量の割合（Ｒ_ice）と、過冷却により蓄熱された顕熱（Ｑ）の関係を以下の（１）式、（２）式に示す。
Ｒ_ice＝１００×（Ｑ／Ｌ）／Ｗ_water・・・(１)
Ｑ＝Ｃｐ×Ｗ_water×（Ｔ_L−Ｔ_sc）・・・（２）
なお、記号はそれぞれ以下の意味である。
Ｒ_ice：過冷却解除により発生する氷結晶量割合［％］、Ｑ：過冷却により蓄積された顕熱［ｋＪ］、Ｌ：水の潜熱（＝３３４）［ｋＪ／ｋｇ］、Ｗ_water：食品中の水分重量［ｋｇ］、Ｃｐ：水の熱容量［ｋＪ／ｋｇ・Ｋ］、Ｔ_L：食品の凍結点［℃］、Ｔ_sc：食品の過冷却到達温度［℃］。
例えば、チルド室６００内の設定温度を−３℃とすると、食品は、一般的な凍結温度である−１℃との顕熱差分で約２．５％しか凍らない（上記（１）式、（２）式参照）。このため、過冷却が解除して食品に氷結晶が発生しても、庫内温度が凍結点以上となるタイミング（チルド室ダンパ全閉状態）が訪れることにより、発生した氷結晶はすべて融解する。続けて、庫内温度が凍結点以下になるタイミング（チルド室ダンパ全開状態）が訪れるので、チルド室６００内は凍結点以下の温度に冷却され、食品は再び過冷却状態となる。

このように、食品の過冷却が解除してしまって氷結晶が発生しても、食品は凍結することなく再び過冷却の未凍結状態になるので、氷結晶により食品の細胞を傷めることはない。また、過冷却状態が解除されずに維持した場合でも、食品の細胞が損傷なきことは自明である。
なお、本実施の形態１では、食品温度の凍結点を−１℃、過冷却温度を−３℃、凍結点よりも高い温度を０℃としているが、数値は一例である。保存する食品や種々の環境条件に応じて、これらの温度を変更させてもよい。

図４は、本実施の形態１に係るチルド室６００での保存効果の実験結果の一例である。実験は、牛肉を用いて、本実施の形態１に係るチルド室６００で過冷却状態の未凍結のまま牛肉を保存した場合（未凍結品）と、−３℃で凍結させた牛肉を凍結点以下の同じ温度（−３℃）で保存した場合（凍結品）において、ドリップ量を評価基準として比較検討した。凍結品は、−３℃で冷却して過冷却状態になった後、自然に過冷却が解除したものを３日間保存したものである。未凍結品は、過冷却状態を３日間維持したものである。図４においては、未凍結品から生じたドリップ量を１として、凍結品から生じたドリップ量の割合を示している。
図４に示す通り、凍結品は、未凍結品に比べてドリップ量が約４．３倍となった。このことから、凍結点以下の温度で保存する場合には、凍結状態よりも未凍結状態で保存する方がドリップ量が少なく、より望ましいということがわかる。

図５は、本実施の形態１に係るチルド室６００での保存効果の実験結果の一例である。実験は、牛肉を用いて、一般的な家庭用冷蔵庫のチルド室で７日間保存した場合と、本発明の実施の形態１に係るチルド室６００で７日間保存した場合とで比較した。両者は、図６に示した１０℃２倍則のグラフより、保存に有意な差異が見られると考えられる３Ｋ以上の温度差を設けて設定した。具体的には、一般的なチルド室は０℃に設定し、チルド室６００では牛肉を過冷却できる温度帯として−３℃に設定して保存した。

図５は、上記実験における牛肉の品質の差異を示すグラフである。肉品質は、肉色の変化から比較検討した。これは肉に含まれるミオグロビンが、肉が古くなっていくことでメト化して黒ずむ変化に相関のある値として測定したものである。図５では、本発明に係るチルド室６００で保存した牛肉の色変化量を１として、一般的なチルド室で保存した牛肉の色変化の割合を示している。図５に示す通り、一般的なチルド室で保存したものは、チルド室６００で保存したものと比較して色変化が約１．８倍も進んでいる。さらには、外観や臭気などから明らかに腐敗が始まっていることが確認できた。ちなみにチルド室６００で未凍結保存したものは、保存開始初期に比べれば色は黒ずんできたものの、なんら問題なく食べられる状態にある。以上の結果から、未凍結保存は、従来のチルド室での保存よりも保存性がよいことがわかる。

以上のように、本発明に係る冷蔵庫によれば、食品の凍結温度帯と未凍結温度帯を交互に繰り返しながら冷却するので、食品の保存性の良い過冷却状態を安定して維持することができる。また、凍結させないため、凍結による食品の品質劣化を防ぐことができる。したがって、従来の凍結点以上での保存や凍結点以下での保存に比べ、高品質な冷蔵保存を実現することができる。

なお、チルド室６００内の空気温度変動の幅が小さい方が良いことは前述の通りであるが、これを実現するために以下のような方法を用いてもよい。
まず、チルド室６００の底面や冷蔵室１００の底面（＝チルド室６００の天井面）に、熱容量の大きい物質を設置してもよい。これにより、冷蔵室１００の扉を開閉したり冷蔵室１００内に食品を入れたりしても、チルド室６００に与える空気温度変動を抑制することができる。

また、上記説明ではチルド室６００に流入する冷気の温度については特別には制御していなかったが、例えばチルド室６００の吹出口近傍にヒータを設け、チルド室６００に流入する冷気を設定温度（上述の例では−３℃）となるように加温して、一定温度の冷気がチルド室６００に流入するようにしてもよい。このようにヒータなどにより冷気の温度を調節することで、チルド室６００内の空気温度変動を小さくすることができる。また、チルド室ダンパの開閉回数を少なくすることができ、チルド室ダンパの劣化を遅らせ、チルド室ダンパの寿命に対する信頼性を増すことができる。

また、温度の低すぎる冷気がチルドケース６０１内の食品に直接当たりにくいようにするため、チルドケース６０１の前面まで冷気を送る冷気ガイドを設けてもよい。これにより、吹出口から吹き出した冷気は、冷気ガイド上で冷蔵室１００の下面及びチルド室６００の上面と熱交換して加温されるため、消費電力を上げることなく、食品に当たる冷気の温度の低さを和らげることができる。このとき、冷気ガイドには、ある程度加温された冷気が自然対流レベルで落下する程度の穴を設けておいてもよい。また、冷気ガイドの長さはチルドケース６０１の全面を覆うものでもよいが、上記効果が得られるものであれば、例えば奥行きの長さの１／２サイズにするなど、形状や大きさを変化させてもよい。

また、庫内の空気温度ムラも前述の通り小さい方がよいが、これを実現するために、チルドケース６０１の一部または全体を熱伝導の良い素材とすることができる。これにより、チルドケース６０１内の温度を均一にすることができる。

また、チルド室６００の天井面にファンを設け、チルド室６００内の空気をゆっくり攪拌してもよい。これにより、冷却速度を高めることなく、空気温度を均一に保つことができる。

また、冷気の吹出口が小さい場合や、冷気の吹出口がチルドケース６０１に対して偏って設置されている場合には、吹出気流拡散ガイドを設けて、食品全体にムラなく冷気が当たるようにしてもよい。

また、吹き出した気流が確実にチルドケース６０１全体を冷やしてから吸込口へ到達するように、気流のショートサイクル防止機構を設けてもよい。具体的には、例えばチルド室６００の手前側に吸込口を設けることができる。このようにすることで、チルドケース６０１内を均一に冷却することができる。

なお、上記説明では、過冷却スペースをチルド室６００に設けた場合の例について説明したが、過冷却スペースは図１に示す冷蔵室１００、切替室２００、冷凍室３００、野菜室４００、製氷室５００のどの庫内室に設けてもよい。その際においては、各庫内室の一部に過冷却スペースを設けてもよいし、操作パネル５での操作で選択した庫内室全体を過冷却スペースとしてもよい。過冷却スペースとした領域または庫内室の構成及び制御方法は、上述の通りである。このように過冷却スペースを増やせるようにすることで、ユーザが日々使用するより多くの食品に対して未凍結保存を適用でき、食品を高品質で保存できるようになる。なお、その際、過冷却スペース内の食品には直接強い冷気が当たるような構造を回避することが望ましい。

また、上記説明では、保存性向上を示す食材の実験例として牛肉を挙げて説明したが、牛肉以外の食材、例えば魚や野菜や果物や卵などにも同様の効果があることは自明である。

また、上記説明で示した冷蔵庫の庫内室の構成や配置などは一例であり、庫内室は１個であってもよく、複数であってもよい。また、各庫内室の温度制御のための構成についても、上述の構成に拘泥されるものではない。

また、本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵温度帯以下の温度で食品を保存できるスペースを備えたものをいう。上記実施の形態１で示した一般的な家庭用の冷凍冷蔵庫のみならず、冷凍保存のみを行う冷凍庫などをも含むものである。

以上のように、本発明においては、一般的な冷蔵庫の仕様を一部変更することで、過冷却冷凍を実施できる冷蔵庫を得ることができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図である。本発明の実施の形態１における冷却温度の制御フローチャートである。本発明の実施の形態１における冷蔵庫の構成要素の制御及び食品温度のタイミングチャートである。本発明の実施の形態１における冷蔵庫で未凍結保存した牛肉と、一般的な冷蔵庫で−３℃で凍結保存後解凍した牛肉のドリップ量を比較したグラフである。本発明の実施の形態１における冷蔵庫で保存した牛肉の色変化量と一般的なチルド室で保存した牛肉の色変化量を比較したグラフである。食品温度と食品内の各種反応速度との相関を示したグラフである。

符号の説明

１冷蔵庫本体、２冷却ファン、３冷却器、４風路、５操作パネル、１０圧縮機、１００冷蔵室、２００切替室、２０１切替ケース、３００冷凍室、３０１冷凍ケース、４００野菜室、４０１野菜ケース、５００製氷室、６００チルド室、６０１チルドケース。

Claims

食品を過冷却状態にして貯蔵する貯蔵室または貯蔵スペースを有し、
前記貯蔵室または貯蔵スペースにおいては、前記食品の凍結温度を超える所定の温度に前記貯蔵室または貯蔵スペースを冷却する第１の冷却期間と、前記食品の凍結温度以下の所定の温度に前記貯蔵室または貯蔵スペースを冷却する第２の冷却期間とを交互に繰り返し、
前記第１の冷却期間の長さを、前記食品内に生成された氷結晶を融解させることのできるあらかじめ定められた所定の時間とし、
前記第２の冷却期間の長さを、前記第１の冷却期間よりも長く、かつ前記食品を過冷却状態にすることのできるあらかじめ定められた所定の時間とする
ことを特徴とする冷蔵庫。