JP6292174B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

この発明は、冷蔵庫に関するものである。

従来における冷蔵庫においては、冷却器と、冷蔵室と、冷蔵室内の上部に設けられた貯蔵室と、貯蔵室の天井部ダクトの内部に設置した解凍用加熱ヒーターと、貯蔵室の背面に設置した貫流ファンとを備え、解凍用加熱ヒーター及び貫流ファンを運転することで、解凍用加熱ヒーターで加熱された空気を貫流ファンで吸い込み貯蔵室に吐出して、食品に暖気を供給することで食品を急速解凍するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、チルド室と、冷凍サイクルによって生じた冷気がチルド室内に送り出される冷気送出口と、チルド室内において冷気送出口とは別の位置に設置され、回転することによってチルド室内に対流を発生させる送風機と、チルド室内に載置された食品の温度を検出する非接触型温度検出手段と、を備え、非接触型温度検出手段によって検出された食品の温度が０℃になるように送風機を制御して、食品を解凍するものも従来において知られている（例えば、特許文献２参照）。

特許第３２５１２７５号公報 特開２０１１−２５７０２２号公報

しかしながら、特許文献１に示された従来における冷蔵庫においては、ヒーターで加熱した冷蔵室温度と同等以上の空気を導入するため、解凍の対象である被解凍物以外の食品を同室に入れてしまうと、その食品の温度も冷蔵室温度の同等以上に上昇し、品質が低下してしまう可能性がある。また、特許文献２に示された従来における冷蔵庫においては、食品の温度が０℃の状態で強制対流を起こして解凍するものであるため、解凍中にドリップが発生する可能性があり、被解凍物の品質の低下、衛生性及び長期保存性に疑問がある。

すなわち、これらの特許文献に示されたいずれにおいても、解凍を行う貯蔵室内に被解凍物以外の食品があるか否か等の収納状態について考慮されていない。このため、被解凍物以外の食品の品質に影響を与えずに解凍を行ったり、被解凍物及び被解凍物以外の食品の双方の品質の悪化を抑制しつつ解凍を行ったりすることができない。

この発明は、このような課題を解決するためになされたもので、貯蔵室の収納状態に応じて解凍モード時の温度制御内容として適切なものを選択して実行することが可能であり、被解凍物と被解凍物以外の食品の双方の品質に悪影響を与えることを抑制して、解凍を行うことができる冷蔵庫を得るものである。

この発明に係る冷蔵庫においては、食品を内部に収納する貯蔵室と、前記貯蔵室の内部を冷却する冷却手段と、前記冷却手段を制御する制御手段と、前記貯蔵室の内部における食品の収納状態を検知するための収納検知手段と、を備え、前記制御手段は、前記貯蔵室の内部の食品の過冷却状態を維持させるよう前記冷却手段を制御する保存温度制御を実施する保存温度制御部と、前記貯蔵室の内部の食品を予め設定された解凍温度まで昇温させるよう前記冷却手段を制御する解凍温度制御を実施する解凍温度制御部と、前記貯蔵室の内部の食品を解凍させる解凍モード時に、前記収納検知手段の検知結果により判別された収納状態に基づいて、前記保存温度制御及び前記解凍温度制御のいずれを実施するのかを決定する解凍制御決定部と、を備え、前記解凍制御決定部は、前記解凍モード時に、前記収納検知手段の検知結果により判別された収納状態が、保存物と被解凍物とが接触しないように収納されている場合に、前記保存温度制御を実施すると決定する構成とする。

この発明に係る冷蔵庫においては、貯蔵室の収納状態に応じて解凍モード時の温度制御内容として適切なものを選択して実行することが可能であり、被解凍物と被解凍物以外の食品の双方の品質に悪影響を与えることを抑制して、解凍を行うことができるという効果を奏する。

この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の縦断面図である。 図２の冷蔵室部分を拡大して示した図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の制御系統の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における保存温度制御実施時の低温室の設定温度及び庫内温度の経時変化の一例を示す図である。 図５において被冷却物が放出する熱量ｑ１と被冷却物に供給される熱量ｑ２とを示した図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における保存温度制御実施時に被冷却物が過冷却解除されなかった場合の低温室の設定温度及び庫内温度の経時変化の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における保存温度制御実施時に被冷却物が過冷却解除された場合の低温室の設定温度及び庫内温度の経時変化の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の低温室における被解凍物及び保存物の収納状態を説明する図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の図９（ａ）に示す収納状態の場合における解凍モード時の低温室の設定温度、庫内温度及び被解凍物の温度の経時変化の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の図９（ｂ）に示す収納状態の場合における解凍モード時の低温室の設定温度、庫内温度及び被解凍物の温度の経時変化の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の図９（ｃ）に示す収納状態の場合における解凍モード時の低温室の設定温度、庫内温度及び被解凍物の温度の経時変化の一例を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の保存温度制御の一例を示すフロー図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の解凍モード時の動作の一例を示すフロー図である。

この発明を実施するための形態について添付の図面を参照しながら説明する。各図において、同一又は相当する部分には同一の符号を付して、重複する説明は適宜に簡略化又は省略する。なお、本発明は以下の実施の形態に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。

実施の形態１．
図１から図１４は、この発明の実施の形態１に係るもので、図１は冷蔵庫の正面図、図２は冷蔵庫の縦断面図、図３は図２の冷蔵室部分を拡大して示した図、図４は冷蔵庫の制御系統の構成を示すブロック図、図５は保存温度制御実施時の低温室の設定温度及び庫内温度の経時変化の一例を示す図、図６は図５において被冷却物が放出する熱量ｑ１と被冷却物に供給される熱量ｑ２とを示した図、図７は保存温度制御実施時に被冷却物が過冷却解除されなかった場合の低温室の設定温度及び庫内温度の経時変化の一例を示す図、図８は保存温度制御実施時に被冷却物が過冷却解除された場合の低温室の設定温度及び庫内温度の経時変化の一例を示す図、図９は冷蔵庫の低温室における被解凍物及び保存物の収納状態を説明する図、図１０、１１、１２は、それぞれ図９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す収納状態の場合における解凍モード時の低温室の設定温度、庫内温度及び被解凍物の温度の経時変化の一例を示す図、図１３は冷蔵庫の保存温度制御の一例を示すフロー図、図１４は冷蔵庫の解凍モード時の動作の一例を示すフロー図である。

なお、各図においては、各構成部材の寸法の関係や形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、各構成部材同士の位置関係（例えば、上下関係等）は、原則として、冷蔵庫を使用可能な状態に設置したときのものである。

（冷蔵庫１の構成）
この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１は、図２に示すように断熱箱体９０を有している。断熱箱体９０は、前面（正面）が開口されて内部に貯蔵空間が形成されている。断熱箱体９０は、外箱、内箱及び断熱材を有している。外箱は鋼鉄製である。内箱は樹脂製である。内箱は外箱の内側に配置される。断熱材は、例えば発泡ウレタン等であり、外箱と内箱との間の空間に充填されている。断熱箱体９０の内部に形成された貯蔵空間は、１つ又は複数の仕切り部材により、食品を収納保存する複数の貯蔵室に区画されている。

図１及び図２に示すように、ここでは、冷蔵庫１は、複数の貯蔵室として、例えば、冷蔵室１００、切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００及び野菜室５００を備えている。これらの貯蔵室は、断熱箱体９０において上下方向に４段構成となって配置されている。

冷蔵室１００は、断熱箱体９０の最上段に配置されている。切替室２００は冷蔵室１００の下方における左右の一側に配置されている。切替室２００の保冷温度帯は、複数の温度帯のうちのいずれかを選択して切り替えることができる。切替室２００の保冷温度帯として選択可能な複数の温度帯は、例えば、冷凍温度帯（例えば−１８℃程度）、冷蔵温度帯（例えば３℃程度）、チルド温度帯（例えば０℃程度）及びソフト冷凍温度帯（例えば−７℃程度）等である。製氷室３００は、切替室２００の側方に隣接して切替室２００と並列に、すなわち、冷蔵室１００の下方における左右の他側に配置されている。

冷凍室４００は、切替室２００及び製氷室３００の下方に配置されている。冷凍室４００は、主に貯蔵対象を比較的長期にわたって冷凍保存する際に用いるためのものである。野菜室５００は、冷凍室４００の下方の最下段に配置されている。野菜室５００は、主に野菜や容量の大きな（例えば２Ｌ等）の大型ペットボトル等を収納するためのものである。

冷蔵室１００の前面に形成された開口部には、当該開口部を開閉する回転式の扉８が設けられている。ここでは、扉８は両開き式（観音開き式）であり、右扉８ａ及び左扉８ｂにより構成されている。冷蔵庫１の前面の扉８（例えば、左扉８ｂ）の外側表面には、操作パネル６が設けられている。操作パネル６は、操作部及び表示部を備えている。操作部は、各貯蔵室の保冷温度及び冷蔵庫１の動作モード（解凍モード等）を設定するための操作スイッチである。表示部は、各貯蔵室の温度等の各種情報を表示する液晶ディスプレイである。また、操作パネル６は、操作部と表示部を兼ねるタッチパネルを備えていてもよい。冷蔵室１００の内部の構成については後述する。

冷蔵室１００以外の各貯蔵室（切替室２００、製氷室３００、冷凍室４００及び野菜室５００）は、それぞれ引き出し式の扉によって開閉される。これらの引き出し式の扉は、扉に固定して設けられたフレームを各貯蔵室の左右の内壁面に水平に形成されたレールに対してスライドさせることにより、冷蔵庫１の奥行方向（前後方向）に開閉できるようになっている。

また、切替室２００の内部及び冷凍室４００の内部には、食品等を内部に収納できる切替室収納ケース２０１及び冷凍室収納ケース４０１がそれぞれ引き出し自在に格納されている。同様に、野菜室５００内には、食品等を内部に収納できる野菜室収納ケース５０１が引き出し自在に格納されている。野菜室収納ケース５０１は、扉のフレームに連結されており、扉の開閉に連動して前後方向にスライドするようになっている。各貯蔵室内に設けられる収納ケースの数はそれぞれ１つであってもよいが、冷蔵庫１全体の容量を考慮し整理性等の向上を図るために２つ以上であっても構わない。

（冷却機構）
冷蔵庫１は、各貯蔵室へ供給する空気を冷却する冷凍サイクル回路を備えている。冷凍サイクル回路は、圧縮機２、凝縮器（図示せず）、絞り装置（図示せず）及び冷却器３等によって構成されている。圧縮機２は、冷凍サイクル回路内の冷媒を圧縮し吐出する。凝縮器は、圧縮機２から吐出された冷媒を凝縮させる。絞り装置は、凝縮器から流出した冷媒を膨張させる。冷却器３は、絞り装置で膨張した冷媒によって各貯蔵室へ供給する空気を冷却する。圧縮機２は、例えば、冷蔵庫１の背面側の下部に配置される。

冷蔵庫１には、冷凍サイクル回路によって冷却された空気を各貯蔵室へ供給するための風路５が形成されている。この風路５は、主に冷蔵庫１内の背面側に配置されている。冷凍サイクル回路の冷却器３は、この風路５内に設置される。また、風路５内には、冷却器３で冷却された空気を各貯蔵室へ送るための送風ファン４も設置されている。

送風ファン４が動作すると、冷却器３で冷却された空気（冷気）が風路５を通って冷凍室４００、切替室２００、製氷室３００及び冷蔵室１００へと送られ、これらの貯蔵室内を冷却する。野菜室５００は、冷蔵室１００からの戻り冷気を冷蔵室用帰還風路を介して野菜室５００内に導入することで冷却される。野菜室５００を冷却した冷気は、野菜室用帰還風路を通って冷却器３のある風路５内へと戻される（これらの帰還風路は図示せず）。そして、冷却器３によって再度冷却されて、冷蔵庫１内を冷気が循環される。

風路５からそれぞれの貯蔵室へと通じる中途の箇所には、ダンパが設けられている。各ダンパは、風路５の各貯蔵室へと通じる箇所を開閉する。ダンパの開閉状態を変化させることで、各貯蔵室へと供給する冷気の送風量を調節することができる。また、冷気の温度は圧縮機２の運転を制御することで調節することができる。

以上のようにして設けられた圧縮機２及び冷却器３からなる冷凍サイクル回路、送風ファン４、風路５及びダンパは、貯蔵室の内部を冷却する冷却手段を構成している。

冷蔵庫１の例えば背面側の上部には、制御装置７が収容されている。制御装置７には、冷蔵庫１の動作に必要な各種の制御を実施するための制御回路等が備えられている。制御装置７が備える制御回路として、例えば、各貯蔵室内の温度及び操作パネル６に入力された情報等に基づいて圧縮機２及び送風ファン４の動作並びにダンパの開度を制御するための回路が挙げられる。すなわち、制御装置７は前述した冷却手段を制御する制御手段を構成している。なお、各貯蔵室内の温度は、それぞれの貯蔵室に設置されたサーミスタ（図示せず）等により検知することができる。

（冷蔵室の構成）
図３は、冷蔵庫１が備える冷蔵室１００部分の断面図である。冷蔵室１００の内部には、扉開閉検知スイッチ９、扉ポケット１０及び棚１１が設けられている。扉開閉検知スイッチ９は、扉８の開閉状態を検知するためのものである。扉開閉検知スイッチ９は、冷蔵室１００の前面開口の縁部における扉８と対向する位置に設けられている。また、扉ポケット１０は、扉８の内側に取り付けられている。

棚１１は、冷蔵室１００の内部を上下に複数に仕切っている。棚１１により仕切られた最下段部は、さらに上下二段に構成され、上段にチルド室１２、下段に低温室１３が設けられている。これらのチルド室１２及び低温室１３も、内部に食品を収納する貯蔵室である。チルド室１２は、冷蔵室１００よりも低い温度を保つことができる貯蔵室である。チルド室１２内の温度は０℃以上に維持される。低温室１３は、食品を凍結点以下で凍らせずに保存する貯蔵室である。

冷蔵室１００の内部の温度は、冷蔵室サーミスタ１４によって検知され、風路５に設置された冷蔵室ダンパ１６の開度を調整することにより制御される。また、低温室１３の内部の温度は、低温室サーミスタ１５によって検知され、風路５に設置された低温室ダンパ１７の開度の調整により制御される。低温室１３の下方（すなわち、冷蔵室１００の床面）には、ヒーター１８が埋設されている。ヒーター１８は、低温室１３を加熱して昇温させる加熱機構（加熱手段）である。加熱手段であるヒーター１８を低温室１３の下方に設置することにより、低温室１３を効率的に昇温することが可能である。

低温室１３の上方には収納検知手段１９が設けられている。収納検知手段１９は、貯蔵室である低温室１３の内部における食品の収納状態を検知するためのものである。収納検知手段１９は、例えば、低温室１３の内部の状況を撮影するカメラ（撮影手段）を備えている。この収納検知手段１９の検知結果は、貯蔵室である低温室１３の内部における食品の収納状態の判定に用いられる。収納検知手段１９の検知結果に基づく収納状態の判定の詳細については後述する。

（冷蔵庫の制御系統）
図４は、冷蔵庫１の制御系統の機能的な構成を示すブロック図である。冷蔵室サーミスタ１４及び低温室サーミスタ１５から、冷蔵室１００の内部の温度及び低温室１３の内部の温度の検知信号が制御装置７に入力される。また、制御装置７には、操作パネル６の操作部からの操作信号も入力される。さらに、制御装置７には、扉開閉検知スイッチ９及び収納検知手段１９からの検知信号も入力される。

そして、制御装置７は、入力された信号に基づいて、冷蔵室１００の内部及び低温室１３内部がそれぞれ設定された温度に維持されるように、図示しない記憶装置に予め記憶された動作プログラムに従って、圧縮機２、送風ファン４、冷蔵室ダンパ１６、低温室ダンパ１７及びヒーター１８等の動作又は状態を制御する。また、制御装置７は、操作パネル６の表示部に表示信号を出力する。

制御装置７は、保存温度制御部７１、解凍温度制御部７２及び解凍制御決定部７３を備えている。まず、保存温度制御部７１は、貯蔵室である低温室１３の内部の食品の過冷却状態を維持させるよう前述した冷却手段を制御する保存温度制御を実施する。以下、この保存温度制御について、まず説明する。

（保存温度制御）
図５は、保存温度制御における低温室１３の設定温度及び庫内温度の経時変化を示したものである。低温室１３の保存温度制御は、低温工程（第１工程）と昇温工程（第２工程）とからなる。また、低温工程は導入工程（第１小工程）と低温維持工程（第２小工程）の２つの小工程から構成されている。制御装置７の保存温度制御部７１は、低温工程の終了とともに昇温工程を開始し、昇温工程の終了とともに低温工程を開始するように冷却手段（圧縮機２、送風ファン４及び低温室ダンパ１７等）を制御する。

低温室１３の設定温度は、低温工程と昇温工程とでそれぞれ別に設定される。低温工程における低温室１３の設定温度は、低温設定温度（低温側設定温度）θＬである。低温設定温度θＬは、低温室１３に収納される食品の凍結点θｆよりも低い温度に予め設定される。昇温工程における低温室１３の設定温度は、昇温設定温度（高温側設定温度）θＨである。低温設定温度θＨは、低温室１３に収納される食品の凍結点θｆよりも高い温度に予め設定される。したがって、三者の温度は、θＨ＞θｆ＞θＬの関係にある。

低温工程が開始されると、まず、導入工程が開始される。導入工程では、予め設定された時間ΔＴ毎に設定温度をΔθずつ下げて段階的に冷却する。そして、設定温度が低温設定温度θＬまで到達したら（時刻ＴＬ１）、低温維持工程へ移行する。低温維持工程では、設定温度を低温設定温度θＬに維持する。低温工程開始から第１所定時間（ΔＴＬ）が経過したら（時刻ＴＬ）、低温工程を終了し、昇温工程を開始する。

昇温工程では、低温室１３の設定温度を昇温設定温度θＨに変更する。そして、第２所定時間（昇温工程時間ΔＴＨ）が経過するまで、昇温設定温度θＨに維持する。昇温工程時間ΔＴＨが経過したら（時刻ＴＨ）、昇温工程を終了する。低温工程を開始してから昇温工程を終了するまでを１周期とし、この一連の温度制御を繰り返す。

次に、低温工程時間ΔＴＬ及び昇温工程時間ΔＴＨについて具体的に説明する。図６は、図５のグラフ中に、被冷却物が放出する熱量ｑ１と、被冷却物に供給される熱量ｑ２とを図示したものである。この図６に示すように、ここで、低温工程において、庫内温度θ（Ｔ）が食品等の被冷却物の凍結点θｆに到達する時刻をＴｆ１とする。昇温工程において、庫内温度θ（Ｔ）が食品等の被冷却物の凍結点θｆに到達する時刻をＴｆ２とする。そして、次の周期の低温工程において、庫内温度θ（Ｔ）が食品等の被冷却物の凍結点θｆに到達する時刻をＴｆ３とする。

また、昇温工程が開始されてから庫内温度θ（Ｔ）が食品等の被冷却物の凍結点θｆに到達するまでの時間をΔＴｆ２とする。そして、次の周期の低温工程が開始されてから食品等の被冷却物の凍結点θｆに庫内温度θ（Ｔ）が到達するまでの時間をΔＴｆ１とする。

庫内温度θ（Ｔ）が凍結点θｆよりも低い時間ΔＴ１の間に温度が凍結点θｆで一定となっている被冷却物が放出する熱量をｑ１とする。なお、図６から分かるように、ΔＴ１＝Ｔｆ２−Ｔｆ１である。また、庫内温度θ（Ｔ）が凍結点θｆよりも高い時間ΔＴ２の間に温度が凍結点θｆで一定となっている被冷却物に供給される熱量をｑ２とする。なお、ΔＴ１と同様に図６から分かるように、ΔＴ２＝Ｔｆ３−Ｔｆ２である。

熱量ｑ１は、図６中に斜線部で示す面積のうち、Ｔｆ１からＴｆ２までにおけるθｆと庫内温度θ（Ｔ）との間の斜線部の面積に相当し、次の式（１）により表すことができる。

また、熱量ｑ２は、図６中の斜線部で示す面積のうち、Ｔｆ２からＴｆ３までにおけるθｆと庫内温度θ（Ｔ）との間の斜線部の面積に相当し、次の式（２）により表すことができる。

ここで、式（１）中のｋｆは冷却中の熱伝達係数、式（２）中のｋｈは昇温中の熱伝達係数である。これらの熱伝達係数は、食品の冷却速度及び昇温速度から見積もることができる。

そして、熱量ｑ１と熱量ｑ２との関係が、ｑ１＝ｑ２を満たすように、低温工程時間ΔＴＬと、昇温工程時間ΔＴＨとを決定する。つまり、第１の熱量である熱量ｑ１と、第２の熱量である熱量ｑ２とが均衡した状態となるように、低温工程時間ΔＴＬと、昇温工程時間ΔＴＨとを求めて設定する。ここで、低温工程時間ΔＴＬは、簡易的な実験から設定された条件下で任意に設定される。そして、昇温工程時間ΔＴＨは、こうして決定した低温工程時間ΔＴＬに対して、式（１）及び式（２）により、ｑ１＝ｑ２を満たすように決定される。

次に、低温工程時間ΔＴＬから昇温工程時間ΔＴＨを求める方法について説明をする。まず、昇温工程が開始してから庫内温度θ（Ｔ）が凍結点θｆに到達するまでの時間ΔＴｆは、昇温速度から求めることができる。昇温速度は、実験から明らかになるものである。そして、式（１）で表される熱量ｑ１は、図６の斜線部の面積から、次の式（３）の近似式で表すことができる。

ｑ１≒｛ΔＴ１＋（Ｔｆ２−ＴＬ１）｝×（θｆ−θＬ）×１／２
＝｛（ΔＴＬ−ΔＴｆ１＋ΔＴｆ２）＋（Ｔｆ２−ＴＬ１）｝×（θｆ−θＬ）×１／２ ・・・ （３）

また、式（２）で表される熱量ｑ２は、図６の斜線部の面積から、次の式（４）の近似式で表すことができる。

ｑ２≒｛ΔＴ２＋（ＴＨ−Ｔｆ２）｝×（θＨ―θｆ）×１／２
＝｛（ΔＴＨ−ΔＴｆ２＋ΔＴｆ１）＋（ΔＴＨ−ΔＴｆ２）｝×（θＨ―θｆ）×１／２ ・・・ （４）

そして、これらの式（３）及び（４）により、熱量ｑ１＝ｑ２を満たすように昇温工程時間ΔＴＨを求め、時刻ＴＨを設定することができる。

以上のようにして設定した低温工程時間ΔＴＬ及び昇温工程時間ΔＴＨ、並びに、その他のパラメータに従って、保存温度制御部７１は、貯蔵室である低温室１３の内部の温度について保存温度制御を行う。保存温度制御部７１により保存温度制御がなされている低温室１３の内部に被冷却物、例えば食品を収納した際の、低温室１３の設定温度及び庫内温度、並びに、食品の温度は、例えば図７及び図８に示すように変化する。

まず、図７及び図８の両図に示すように、保存温度制御の低温工程では、低温室１３の温度は食品の凍結点θｆより低い低温設定温度θＬに設定される。このため、低温室１３に収納された食品は凍結点θｆよりも低い温度にまで冷却されても凍結しない過冷却状態になる。この過冷却状態は、エネルギー的には不安定な状態である。このため、外部からの刺激等により食品の過冷却状態が解除されてしまう可能性がある。

例えば、扉８の開閉等のような衝撃が加わった場合、あるいは、何らかの要因により低温室１３内で急激な温度変化が起こった場合等に、過冷却状態が解除される可能性がある。被冷却物である食品の過冷却状態が解除されると、食品内部には略一様に微細氷結晶が生成し始め、凍結が開始される。過冷却状態が解除され、食品の凍結が開始されると、図８に示すように、低温行程中であっても食品温度が凍結点θｆまで急上昇する。そして、凍結進行中は食品温度が凍結点θｆで一定の状態が維持される。

一方、過冷却状態が解除されずに維持される場合、図７に示すように、低温室１３の庫内温度の経時変化よりも時間は遅れるが、食品等の被冷却物の温度は、その熱容量に応じて、低温設定温度θＬから昇温設定温度θＨまでの間を連続的に変化する。

制御装置７の保存温度制御部７１は、貯蔵室である低温室１３の内部の食品の過冷却状態を維持させるよう前述した冷却手段を制御する保存温度制御を実施する。すなわち、保存温度制御部７１は、前述のように、予め定められたタイミングで、すなわち、低温行程を開始してから低温工程時間ΔＴＬが経過した時点で、昇温工程に移行して設定温度を昇温設定温度θＨに設定し、高温温度帯へと昇温する。このようにすることで、食品の凍結の進行及び完了を回避し、氷結晶による食品等被冷却物の組織又は細胞等への損傷を防止することができる。なお、保存温度制御部７１は、食品等の被冷却物の凍結開始を検知して、昇温工程に移行するようにしてもよい。

また、保存温度制御部７１は、昇温行程すなわち高温温度帯への昇温制御の後、予め定められたタイミングで、すなわち、昇温工程時間ΔＴＨが経過した時点で、再び低温行程へと移行して、設定温度を低温設定温度θＬに設定し、再び低温温度帯に戻す。このようにすることにより、食品等の被冷却物の品質低下を抑制することができる。

（解凍温度制御）
制御装置７が備える解凍温度制御部７２は、貯蔵室である低温室１３の内部の食品を予め設定された解凍温度まで昇温させるよう前述した冷却手段を制御する解凍温度制御を実施する。解凍温度制御部７２により解凍温度制御を実施した際の貯蔵室（低温室１３）の設定温度の例は、図１０及び図１２の時刻Ｔ１からＴ２までの「解凍モード（解凍温度制御）」に示す通りである。すなわち、解凍温度制御部７２は、低温室１３の設定温度を解凍温度θＨ’（≧θＨ）に切り替え、予め設定された解凍時間ΔＴＨ’が経過するまでの間、解凍温度θＨ’に維持する。解凍時間ΔＴＨ’が経過したら（時刻Ｔ２）、解凍温度制御は終了となる。

（解凍モード時の動作）
以上のように構成された冷蔵庫１における貯蔵室の内部の凍結した食品（被解凍物）を解凍させる動作モードである解凍モード時の動作について次に説明する。使用者凍結した食品（被解凍物）を貯蔵室である低温室１３内に入れ、例えば操作パネル６の操作部を操作して解凍モードの開始を指示する。制御装置７は、操作パネル６からの解凍モード開始信号を受信すると、冷蔵庫１の動作モードを解凍モードに移行させる。

解凍モードにおいては、まず、制御装置７の解凍制御決定部７３が、収納検知手段１９の検知結果により判別された収納状態に基づいて、解凍モードにおいて保存温度制御及び解凍温度制御のいずれを実施するのかを決定する。この決定のためには、収納検知手段１９の検知結果に基づいて貯蔵室である低温室１３の内部における食品の収納状態を判別する必要がある。

（収納状態の判別）
前述したように、低温室１３の上方には収納検知手段１９が設けられている。収納検知手段１９は、貯蔵室である低温室１３の内部における食品の収納状態を検知するためのものである。収納検知手段１９は、例えば、低温室１３の内部の状況を撮影するカメラ（撮影手段）を備えている。制御装置７には、例えば、冷蔵室１００の内部に収納物がない初期状態における撮影手段による撮影画像（初期画像）が記憶されている。

そして、制御装置７は、例えば、扉開閉検知スイッチ９により扉８が開閉したことを検知すると、収納検知手段１９の撮影手段を駆動させて低温室１３の内部の状況を撮影する。そして、制御装置７は、撮影された撮影画像と初期画像との差分をとり、変化があったところには食品が置かれたものと判断する。このようにして、低温室１３に投入された食品の有無及び食品の位置を収納状態として検出することができる。また、今回検出した収納状態と前回検出した収納状態とを比較することにより、今回の時点で新たに投入された収納物の位置を検出することができる。

解凍モードが開始された場合、制御装置７は、解凍モードの開始前後に最後に低温室１３内に投入された収納物を、被解凍物と判定する。そして、制御装置７は、低温室１３内における被解凍物の位置と、それ以外の食品の位置とを対比して収納状態を判別する。収納状態の判別は、具体的には、低温室１３内の食品の状態が、第１状態、第２状態及び第３状態の３通りの状態のうちどの状態であるかを判別することである。これらの第１状態から第３状態について、図９を参照しながら説明する。

第１状態は、図９の（ａ）に示す状態であり、被解凍物のみが貯蔵室である低温室１３内に収納されている状態である。また、第２状態は、図９の（ｂ）に示す状態であり、保存物と被解凍物とが接触しないように貯蔵室である低温室１３内に収納されている状態である。そして、第３状態は、図９の（ｃ）に示す状態であり、保存物と被解凍物が接触して貯蔵室である低温室１３内に収納されている状態である。

このようにして、制御装置７は、収納検知手段１９による検知結果に基づいて、貯蔵室である低温室１３内の収納状態が、被解凍物のみが収納されている第１状態、保存物と被解凍物とが接触しないように収納されている第２状態、及び、保存物と被解凍物が接触して収納されている第３状態のいずれであるかを判別可能である。

なお、扉８又は庫内に設けた操作パネル６、あるいは、通信回線を介した携帯端末等を用いて被解凍物をどのような配置で投入したかを使用者が入力するようにしてもよい。例えば、入力の選択肢として、「被解凍物のみ」、「被解凍物と保存物は接触していない」及び「被解凍物と保存物は接触」の３通りを設定する。この場合、より確実に収納状態に対応した解凍を行うことができるとともに、使用者の意向を反映した解凍を行うことが可能である。

また、投入された食品が被解凍物であるかを検知するには、例えば、食品からの放射赤外線を検出する可動式の赤外線温度センサを用いるようにしてもよい。すなわち、赤外線温度センサにより、投入された食品の温度を測定し、食品の温度が低温室１３の設定温度よりも低い温度である場合に、当該食品は被解凍物であると検知できる。この場合、食品の温度を直接測定するので、被解凍物の検知精度を高めることができる。

あるいは、低温室１３の空気温度を検知する温度センサを設けてもよい。投入された食品が被解凍物である場合には、被解凍物は低温室の温度より低い温度のため、食品が投入された後に、低温室１３の温度が低下する。被解凍物でない食品が投入された場合には、食品が投入された後に、低温室１３の温度は低下しない。したがって、低温室１３の温度の変化により、被解凍物が投入されたか否かを検知できる。この場合、温度センサは小型であるため、庫内の収納スペースを食品の収納のために有効に利用できる。

さらにあるいは、扉８又は庫内に設けた操作パネル６、あるいは、通信回線を介した携帯端末等を用いて被解凍物を投入したことを使用者が入力するようにしてもよい。このようにすることで、より確実に被解凍物の解凍を行うことができる。

解凍制御決定部７３は、解凍モードの開始時において、以上のようにして収納検知手段１９の検知結果により判別された収納状態に基づいて、当該解凍モードにおいて保存温度制御及び解凍温度制御のいずれを実施するのかを決定する。そして、解凍制御決定部７３が保存温度制御を実施すると決定した場合には、解凍モードにおいて保存温度制御部７１が保存温度制御を実施する。一方、解凍制御決定部７３が解凍温度制御を実施すると決定した場合には、解凍モードにおいて解凍温度制御部７２が解凍温度制御を実施する。

さらに具体的に解凍制御決定部７３による解凍モード時の制御内容の決定について説明する。まず、判別された収納状態が第１状態、すなわち、被解凍物のみが低温室１３内に収納されている状態である場合（図９の（ａ））、解凍制御決定部７３は、解凍モード時に解凍温度制御を実施すると決定する。図１０は、収納状態が第１状態であると判別されて解凍モードで解凍温度制御を実施した際の低温室１３の設定温度及び庫内温度、並びに、被解凍物の温度の経時変化を示したものである。

この図１０に示すように、時刻Ｔ１に被解凍物を低温室１３に投入して解凍モードが開始されると、制御装置７は、収納検知手段１９の検知結果に基づいて、低温室１３の収納状態を第１状態（被解凍物のみ）であると判別する。すると、解凍制御決定部７３は、当該解凍モード時に解凍温度制御を実施すると決定する。そして、この決定を受けて、制御装置７の解凍温度制御部７２が解凍温度制御を実施する。

すなわち、解凍温度制御部７２は、低温室１３の設定温度を解凍温度θＨ’（≧θＨ）に切り替え、予め設定された解凍時間ΔＴＨ’が経過するまでの間、解凍温度θＨ’に維持する。解凍時間ΔＴＨ’が経過したら（時刻Ｔ２）、解凍温度制御は終了となり解凍モードも終了となる。解凍モードを終了したら、制御装置７の解凍温度制御部７２が保存温度制御を開始する。

このように、低温室１３に被解凍物のみが投入される場合には、速やかに低温室１３を昇温し、被解凍物の解凍を完了させることができる。また、解凍完了後は、保存温度制御を実施することにより、解凍後も低温環境で保存することができるので、解凍後の食品について高品質を保つことができる。

次に、判別された収納状態が第２状態、すなわち、保存物と被解凍物とが接触しないように低温室１３内に収納されている状態である場合（図９の（ｂ））、解凍制御決定部７３は、解凍モード時に保存温度制御を実施すると決定する。図１１は、収納状態が第２状態であると判別されて解凍モードで保存温度制御を実施した際の低温室１３の設定温度及び庫内温度、並びに、被解凍物の温度の経時変化を示したものである。

この図１１に示すように、時刻Ｔ１に被解凍物を低温室１３に投入して解凍モードが開始されると、制御装置７は、収納検知手段１９の検知結果に基づいて、低温室１３の収納状態を第２状態（被解凍物と保存物とは接触しない位置）であると判別する。すると、解凍制御決定部７３は、当該解凍モード時に保存温度制御を実施すると決定する。そして、この決定を受けて、制御装置７の保存温度制御部７１が保存温度制御を実施する。

すなわち、保存温度制御部７１は、解凍モードが開始しても低温室１３について直前に実施している保存温度制御を継続する。そして、解凍モードにおける保存温度制御の昇温工程が終了したら（時刻ＴＨ）、解凍モードを終了する。解凍モードの終了後は、保存温度制御部７１が引き続き保存温度制御を実施する。

なお、この場合、低温室１３では解凍モードを実施している間も変わらず保存温度制御が実施される。この解凍モード中には、温度制御の内容は変わらないが、操作パネル６に「解凍中」等の表示又はランプ点灯等、解凍モードを実施していることを使用者に報知してもよい。

このように、低温室１３に被解凍物以外の保存物があり、被解凍物と保存物とは接触しない位置である場合には、解凍モードでも保存温度制御を継続することで、保存物の品質を維持し、被解凍物の解凍も同時に実施することができる。被解凍物と保存物とが接触しない場合、被解凍物が保存物の状態に与える影響は小さく、被解凍物の投入をきっかけに保存物が過冷却解除する可能性も低い。

また、万が一、被解凍物の投入のタイミングで、保存物が過冷却解除した場合においても、被解凍物とは接触していないため、保存物が低温設定温度θＬよりも低い温度になることはなく、保存温度制御を行うことで凍結の進行及び完了を回避することができる。保存温度制御実施中の低温室１３の設定温度が低温設定温度θＬであっても、この低温設定温度θＬは被解凍物の初期温度θＦに比べると十分に高い。このため、被解凍物を昇温して解凍することができる。したがって、保存物も被解凍物も品質を維持することができる。

そして、判別された収納状態が第３状態、すなわち、被解凍物が保存物と接触して低温室１３内に収納されている状態である場合（図９の（ｃ））、解凍制御決定部７３は、解凍モード時に解凍温度制御を実施すると決定する。図１２は、収納状態が第３状態であると判別されて解凍モードで解凍温度制御を実施した際の低温室１３の設定温度及び庫内温度、並びに、被解凍物の温度の経時変化を示したものである。

この図１２に示すように、時刻Ｔ１に被解凍物を低温室１３に投入して解凍モードが開始されると、制御装置７は、収納検知手段１９の検知結果に基づいて、低温室１３の収納状態を第３状態（被解凍物と保存物とは接触する位置）であると判別する。すると、解凍制御決定部７３は、当該解凍モード時に解凍温度制御を実施すると決定する。そして、この決定を受けて、制御装置７の解凍温度制御部７２が解凍温度制御を実施する。

すなわち、解凍温度制御部７２は、低温室１３の設定温度を解凍温度θＨ’（≧θＨ）に切り替え、予め設定された解凍時間ΔＴＨ’が経過するまでの間、解凍温度θＨ’に維持する。解凍時間ΔＴＨ’が経過したら（時刻Ｔ２）、解凍温度制御は終了となり解凍モードも終了となる。解凍モードを終了したら、制御装置７の解凍温度制御部７２が保存温度制御を開始する。

このように、低温室１３に被解凍物以外の保存物があって当該保存物と被解凍物とが接触する場合、当該保存物が過冷却状態であれば当該保存物は被解凍物が接触した部分から過冷却解除される。そして、この状態が長く続くと被解凍物により保存物が冷やされて凍結してしまう可能性がある。そこで、この第３状態の場合には、解凍温度制御により速やかに低温室１３を昇温することにより、被解凍物の解凍を完了させるとともに、保存物の凍結の進行及び完了を回避することができる。

（冷蔵庫の温度制御フローの例）
次に、以上のように構成された冷蔵庫１における、温度制御動作の流れの例について、図１３及び図１４を参照しながら、今一度説明する。まず、図１３は、冷蔵庫１の保存温度制御の一例を示すフロー図である。冷蔵庫１の電源が投入されると、あるいは、操作パネル６への操作等により低温室１３での保存温度制御が選択されると、制御装置７の保存温度制御部７１は、保存温度制御を開始する。

保存温度制御が開始されると、まず、ステップＳ１０１において、低温室サーミスタ１５により検出される低温室１３の庫内温度θが、昇温設定温度θＨ（例えば１℃）以上であるか否かを確認する。低温室１３の庫内温度θが昇温設定温度θＨ以上である場合には、ステップＳ１０２へと進む。

ステップＳ１０２においては、タイマーＴ＝０として低温工程を開始する（Ｓ１０２）。前述したように、低温工程の第一小工程は導入工程である。導入工程は、ｎ段階（例えばｎ＝１０又は１２）に分けて一定時間毎に設定温度を一定温度ずつ降下させて冷却する工程である。ステップＳ１０２に続くステップＳ１０３においては、低温室１３の設定温度θｓを昇温設定温度θＨよりもΔθ（例えば０．３℃）だけ低い温度に設定する。ステップＳ１０３の後はステップＳ１０４へと進み、カウンターｉ＝０とする。

そして、ステップＳ１０５へと進んでタイマーＴ＝０として計時を開始する。続くステップ１０６においては、タイマーＴの計時により予め設定された時間ΔＴ（例えば２０分）が経過したか否かを確認する。そして、時間ΔＴが経過したことが確認できたら、ステップＳ１０７へと進む。ステップＳ１０７においては、低温室１３の設定温度θｓを、現在の設定温度θｓをよりもΔθだけ低い温度に設定する。そして、続くステップＳ１０８においてカウントｉに１加算し、ステップＳ１０９へと進む。

ステップＳ１０９においては、カウントｉがｎより小さいか否かを確認する。カウントｉがｎより小さければ、ステップＳ１０５へと戻る。一方、カウントｉがｎ以上であれば、導入工程は終了となる。

導入工程が終了したら、ステップＳ１１０へと進み、設定温度θｓを低温設定温度θＬ（例えば−３℃）に設定して低温工程の第二小工程である維持工程を開始する。続くステップＳ１１１において、タイマーＴの計時により低温工程開始から予め設定された時間ΔＴＬ（例えば３００分）だけ経過したか否かを確認する。そして、時間ΔＴが経過したことが確認できたら、維持工程を終了して低温工程を終了し、ステップＳ１１２へと進む。

ステップＳ１１２からは昇温工程に移行する。なお、ステップＳ１０１において、低温室１３の庫内温度θが昇温設定温度θＨ以上でない場合にも、ステップＳ１１２へと進んで昇温工程を開始する。ステップＳ１１２においては、タイマーＴを０にリセットする。そして、続くステップＳ１１３において、低温室１３の設定温度θｓを昇温設定温度θＨに設定する。

ステップＳ１１３の後はステップＳ１１４へと進む。ステップＳ１１４においては、タイマーＴの計時により、昇温工程開始から予め設定された昇温工程時間ΔＴＨ（例えば２４０分）が経過したか否かを確認する。そして、昇温工程開始から昇温工程時間ΔＴＨが経過したことが確認できたら、昇温工程を終了してステップＳ１０２へと戻り、再び低温工程へと繰り返し制御を実施する。

（冷蔵庫１の処理例 解凍温度制御）
次に、図１４は、冷蔵庫１の解凍モード時における動作の流れの一例を示すフロー図である。操作パネル６の操作部における操作等により解凍モードが開始されると、まず、ステップＳ２０１において、操作パネル６の表示部に「解凍中」等の解凍モード中である旨の表示を行う。続くステップＳ２０２において、収納検知手段１９により貯蔵室である低温室１３の内部の収納状態を検知し、この検知結果に基づいて低温室１３の収納状態の判別を行う。

そして、ステップＳ２０３へと進み、収納状態の判別の結果、低温室１３内にあるのは被解凍物のみであるか否かを確認する。低温室１３内にあるのが被解凍物のみでなければ、ステップＳ２０４へと進む。ステップＳ２０４においては、収納状態の判別の結果、低温室１３内にある被解凍物以外の保存物が、被解凍物と接触しているか否かを確認する。そして、保存物が被解凍物と接触していれば、ステップＳ２０５へと進む。また、ステップＳ２０３において、低温室１３内にあるのが被解凍物のみであった場合も、ステップＳ２０５へと進む。

ステップＳ２０５においては、解凍温度制御部７２は、低温室１３の設定温度θｓを解凍温度θＨ’に設定する。そして、続くステップＳ２０６において、タイマーＴ＝０として計時を開始する。ステップＳ２０６の後はステップＳ２０７へと進み、タイマーＴの計時により予め設定された解凍時間ΔＴＨ’が経過したか否かを確認する。そして、解凍時間ΔＴＨ’が経過したことが確認できたら、ステップＳ２１０へと進んで操作パネル６の「解凍中」の表示を消灯し、解凍モードを終了する。

一方、ステップＳ２０４において、収納状態の判別の結果、低温室１３内に被解凍物のみでなく保存物が収納されており、かつ、被解凍物が保存物と接触していない場合には、ステップＳ２０８へと進む。ステップＳ２０８においては、保存温度制御部７１が図１３のフロー図に示す保存温度制御を実施する。そして、続くステップＳ２０９において、保存温度制御の昇温工程が終了したか否かを確認する。保存温度制御の昇温工程が終了したことが確認できたら、ステップＳ２１０へと進んで操作パネル６の「解凍中」の表示を消灯し、解凍モードを終了する。

ここで、操作パネル６の「解凍中」表示は、消灯することで解凍モードの終了を使用者に報知する報知手段を構成している。報知手段として、他に例えば、解凍モードが終了した旨を音声で使用者に報知するようにしてもよい。このような報知手段を備えることで、使用者は被解凍物の解凍が終了したことを即座に知ることができ、解凍が終了した食品を速やかに使用することが可能である。

なお、制御装置７が備える制御回路は、少なくとも保存温度制御部７１、解凍温度制御部７２及び解凍制御決定部７３の各部の機能を実現する回路である。そして、このような制御回路を、コンピュータすなわちＣＰＵ及びメモリ等を備えたハードウエアにおいて、当該ハードウエアを、保存温度制御部７１、解凍温度制御部７２及び解凍制御決定部７３の各部として機能させるためのソフトウエアである動作プログラムを実行することで構成することも可能である。

以上のように構成された冷蔵庫は、食品を内部に収納する貯蔵室である低温室１３と、貯蔵室の内部を冷却する冷却手段である圧縮機２、冷却器３、送風ファン４及び風路５等と、冷却手段を制御する制御手段である制御装置７と、貯蔵室の内部における食品の収納状態を検知するための収納検知手段１９と、を備えている。そして、制御手段である制御装置７は、貯蔵室の内部の食品の過冷却状態を維持させるよう冷却手段を制御する保存温度制御を実施する保存温度制御部７１と、貯蔵室の内部の食品を予め設定された解凍温度まで昇温させるよう冷却手段を制御する解凍温度制御を実施する解凍温度制御部７２と、貯蔵室の内部の食品を解凍させる解凍モード時に、収納検知手段１９の検知結果により判別された収納状態に基づいて、保存温度制御及び解凍温度制御のいずれを実施するのかを決定する解凍制御決定部７３と、を備えている。

このため、貯蔵室の収納状態に応じて解凍モード時の温度制御内容として適切なものを選択して実行することが可能であり、被解凍物と被解凍物以外の食品の品質に悪影響を与えることを抑制して、解凍を行うことができる。また、保存温度制御においては過冷却状態にする工程を含むため、凍結点以下の低温で食品を保存することができ、解凍後の被解凍物と被解凍物以外の食品との両方について、長期間にわたって品質を維持することができる。

１ 冷蔵庫、 ２ 圧縮機、 ３ 冷却器、 ４ 送風ファン、 ５ 風路、 ６ 操作パネル、 ７ 制御装置、 ８ 扉、 ８ａ 右扉、 ８ｂ 左扉、 ９ 扉開閉検知スイッチ、 １０ 扉ポケット、 １１ 棚、 １２ チルド室、 １３ 低温室、 １４ 冷蔵室サーミスタ、 １５ 低温室サーミスタ、 １６ 冷蔵室ダンパ、 １７ 低温室ダンパ、 １８ ヒーター、 １９ 収納検知手段、 ７１ 保存温度制御部、 ７２ 解凍温度制御部、 ７３ 解凍制御決定部、 ９０ 断熱箱体、 １００ 冷蔵室、 ２００ 切替室、 ３００ 製氷室、 ４００ 冷凍室、 ５００ 野菜室、 ２０１ 切替室収納ケース、 ４０１ 冷凍室収納ケース、 ５０１ 野菜室収納ケース

Claims (5)

1. 食品を内部に収納する貯蔵室と、
   前記貯蔵室の内部を冷却する冷却手段と、
   前記冷却手段を制御する制御手段と、
   前記貯蔵室の内部における食品の収納状態を検知するための収納検知手段と、を備え、
   前記制御手段は、
   前記貯蔵室の内部の食品の過冷却状態を維持させるよう前記冷却手段を制御する保存温度制御を実施する保存温度制御部と、
   前記貯蔵室の内部の食品を予め設定された解凍温度まで昇温させるよう前記冷却手段を制御する解凍温度制御を実施する解凍温度制御部と、
   前記貯蔵室の内部の食品を解凍させる解凍モード時に、前記収納検知手段の検知結果により判別された収納状態に基づいて、前記保存温度制御及び前記解凍温度制御のいずれを実施するのかを決定する解凍制御決定部と、を備え、
   前記解凍制御決定部は、前記解凍モード時に、前記収納検知手段の検知結果により判別された収納状態が、保存物と被解凍物とが接触しないように収納されている場合に、前記保存温度制御を実施すると決定する冷蔵庫。
2. 前記制御手段は、前記収納検知手段による検知結果に基づいて、前記収納状態が、被解凍物のみが収納されている第１状態、保存物と被解凍物とが接触しないように収納されている第２状態、及び、保存物と被解凍物が接触して収納されている第３状態のいずれであるかを判別可能であり、
   前記解凍制御決定部は、
   前記解凍モード時に、判別された収納状態が前記第１状態又は前記第３状態である場合に、前記解凍温度制御を実施すると決定し、
   前記解凍モード時に、判別された収納状態が前記第２状態である場合に、前記保存温度制御を実施すると決定する請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記保存温度制御は、前記貯蔵室の内部の食品の凍結点より低い温度に予め設定された低温設定温度まで当該食品を冷却する工程と、当該食品の凍結点より高い温度に予め設定された高温設定温度まで当該食品を昇温させる工程とを含み、
   前記解凍温度は、前記高温設定温度より高い温度に設定される請求項１又は請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記収納検知手段は、前記貯蔵室の内部の状況を撮影する撮影手段を備えた請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 前記解凍モードの終了を使用者に報知する報知手段を備えた請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。

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