JP7157955B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、食品を解凍可能な冷蔵庫および加熱モジュールに関する。

例えば、特許文献１には、冷凍状態の食品を解凍可能な冷凍庫が開示されている。特許文献１の冷凍庫は、解凍対象の食品が収容され、その収容された食品を高周波加熱（誘電加熱）する高周波加熱室を有する。高周波加熱室は冷凍室の冷気を導入可能に構成されている。これにより、解凍に使用しない場合、高周波加熱室は冷凍室として使用される。

特開２００２－１４７９１９号公報

ところで、特許文献１のように食品を誘電加熱する場合、その誘電加熱に必要な交番電界を発生させる部品とともに、交番電界を冷蔵庫の外部に漏れないようにシールドする部品を、冷蔵庫の本体に組み込んでいく必要がある。また、これらを冷蔵庫の本体に組む込んだ後に、加熱テストやノイズ（交番電界）漏れチェックなどの検査を行う必要がある。そのため、例えば加熱テストの結果が良好でない場合やノイズ漏れが生じた場合、冷蔵庫本体の内部に組み込んだ部品を取り外す必要があり、それは非常に手間である。その結果、検査を含む製造作業が煩雑化する可能性がある。

そこで、本発明は、食品を解凍可能な冷蔵庫の製造を容易にする構造を提供することを課題とする。

本発明に係る一態様によれば、
食品を加熱可能な冷蔵庫であって、
金属を含む材料から構成されたシールドケースと、
前記シールドケース内に設けられた発振電極と、
前記発振電極に対向するように配置した対向電極と、を有し、
前記シールドケースに、前記対向電極が一体に形成されている、冷蔵庫が提供される。

また、本発明の別態様によれば、
絶縁材料から作製され、食品が収容される収容室を画定するインナーケースと、
金属を含む材料から構成され、対向電極を一体に備え、且つ前記インナーケースを格納するシールドケースと、
前記シールドケースの対向電極に対して前記インナーケースを挟んで対向するように、前記インナーケースと前記シールドケースとの間に配置された発振電極と、を有する、加熱モジュールが提供される。

本発明によれば、食品を解凍可能な冷蔵庫の製造を容易にする構造を提供することができる。

本発明に係る一実施の形態の冷蔵庫の縦断面図 冷蔵庫の制御系を示すブロック図 冷凍／解凍室の拡大断面図 冷気の流れを示す冷凍／解凍室の拡大断面図 加熱モジュールの断面図 拡大モジュールを組み込む前の冷蔵庫の本体の一部分の断面図 加熱モジュールの分解断面図 図５のＡ－Ａ線に沿った加熱モジュールの断面図 加熱モジュールの加熱部の制御系を示すブロック図 食品解凍中の反射率の変化を示す図 通常運転のタイミングチャート図 急冷運転のタイミングチャート図 ゾーン解凍運転のタイミングチャート図 全ゾーン解凍運転のタイミングチャート図 ゾーン解凍運転（全ゾーン解凍運転）のフローチャート図

本発明の一態様に係る冷蔵庫は、食品を加熱可能な冷蔵庫であって、金属を含む材料から構成されたシールドケースと、前記シールドケース内に設けられた発振電極と、前記発振電極に対向するように配置した対向電極と、を有し、前記シールドケースに、前記対向電極が一体に形成されている。

このような態様によれば、食品を解凍可能な冷蔵庫の製造を容易にする構造を提供することができる。

例えば、前記冷蔵庫が、絶縁材料から作製され、食品が収容される収容室を画定し、且つ前記シールドケースに格納されるインナーケースを有し、前記発振電極が、前記シールドケースの対向電極に対して前記インナーケースを挟んで対向するように、前記インナーケースと前記シールドケースとの間に配置されてもよい。これにより、発振電極がインナーケースによって保護される。

例えば、前記冷蔵庫が、前記発振電極と前記対向電極との間に交流電圧を印加する発振部と、前記発振電極と前記対向電極との間のインピーダンス整合をとる整合部と、を有し、前記発振部および前記整合部の少なくとも一方が前記シールドケース内に設けられてもよい。これにより、冷蔵庫の製造をさらに容易にすることができる。

例えば、前記加熱モジュールに、前記シールドケースと前記インナーケースとを貫通して前記収容室に冷気を導入する冷気入口穴と、前記シールドケースと前記インナーケースとを貫通して前記収容室内の冷気を排出する冷気出口穴とが設けられてもよい。これにより、加熱モジュールの収容室を冷凍室としても使用することができる。

例えば、前記発振電極に冷気が通過する冷気通過穴が設けられてもよい。これにより、発振電極を冷却することができる。

例えば、前記発振電極と前記対向電極は、前記収容室の一部を挟んで対向してもよい。これにより、発振電極と対向電極部に挟まれた収容室の空間を食品を解凍する解凍ゾーンとし、残りの空間を食品を解凍しない非解凍ゾーンとすることができる。

例えば、前記シールドケースが、前記収容室に対して出し入れされ、前記食品を収容する引き出しと、前記インナーケースの内壁面に設けられ、前記引き出しをガイドするレールと、を有してもよい。これにより、収容室から食品を出し入れしやすくなる。

例えば、前記発振電極と前記対向電極の対向方向視で、前記発振電極と前記対向電極は、前記レールに対してオーバーラップしないように前記インナーケースに設けられている。これにより、レールが誘電加熱されることが抑制される。

例えば、前記対向電極が、前発振電極に向かって隆起する前記シールドケースの隆起部分であってもよい。これにより、対向電極が発振電極に接近し、これらの間に強い交番電界を発生させることができる。

例えば、前記シールドケースが他室の上方に設けられ、前記加熱モジュールが組み込まれる前記冷蔵庫の本体の空間と前記他室とを連絡し、前記他室から加熱モジュールへのアクセスを可能にするアクセス穴が設けられてもよい。これにより、加熱モジュールの冷蔵庫本体への組み込みが容易になる。

本発明の別態様に係る加熱モジュールは、絶縁材料から作製され、食品が収容される収容室を画定するインナーケースと、金属を含む材料から構成され、対向電極を一体に備え、且つ前記インナーケースを格納するシールドケースと、前記シールドケースの対向電極に対して前記インナーケースを挟んで対向するように、前記インナーケースと前記シールドケースとの間に配置された発振電極と、を有する。

このような態様によれば、食品を解凍可能な冷蔵庫の製造を容易にする構造を提供することができる。

以下、本発明の一実施の形態に係る冷蔵庫について、図面を参照しながら説明する。図１は、本実施の形態の冷蔵庫の縦断面図である。図１において、左側が冷蔵庫の正面側であり、右側が冷蔵庫の背面側である。また、図２は、冷蔵庫の制御系を示すブロック図である。

図１に示すように、冷蔵庫１０は、本体１２を備える。本体１２は、金属材料から作製されて冷蔵庫１０の外側表面を構成する外側筐体１４と、例えばＡＢＳなどの樹脂材料から作製されて冷蔵庫１０の内側表面を構成する内側筐体１６と、外側筐体１４と内側筐体１６との間の空間に充填された、例えば硬質発泡ウレタンなどの断熱材１８とから構成されている。

冷蔵庫１０の本体１２は、食品（食材、食材の加工品など）を貯蔵する複数の収容室を備える。本実施の形態の場合、収容室として、一番上から、冷蔵室１２ａ、冷凍／解凍室１２ｂ、冷凍室１２ｃ、および野菜室１２ｄを備える。なお、図示していないが、冷凍／解凍室１２ｂの右側（図面奥側）には、氷が作られる製氷室が設けられている。また、冷蔵庫１０は、食品以外の物品も収容可能である。

冷蔵室１２ａは、食品が凍らない温度帯、例えば１℃～５℃の温度帯で維持される空間である。冷凍室１２ｃは、食品が凍る温度帯、例えば－２２℃～－１５℃の温度帯で維持される空間である。野菜室１２ｄは、冷蔵室１２ａに比べて同等または以上の温度帯、例えば２℃～７℃に維持される空間である。冷凍／解凍室１２ｂについては後述する。

本実施の形態の場合、冷蔵庫１０の本体１２の上部に、機械室１２ｅが設けられている。機械室８には、冷蔵庫１０の冷凍サイクルを構成し、その冷凍サイクルの冷媒を循環させる圧縮機２０などが収容されている。なお、これに代わって、機械室１２ｅは、冷蔵庫１０の本体１２の下部に設けることも可能である。

本実施の形態の場合、冷凍室１２ｃと野菜室１２ｄの背面側には、冷却室１２ｆが設けられている。その冷却室１２ｆ内には、冷蔵庫１０の冷凍サイクルを構成し、冷媒が通過する冷却器２２が配置されている。また、冷却器２２によって冷却された冷却室１２ｆの空気（冷気）を、冷蔵室１２ａ、冷凍／解凍室１２ｂ、冷凍室１２ｃ、および野菜室１２ｄに向かって送風する冷却ファン２４が冷却室１２ｆに設けられている。さらに、図２に示すように、各室１２ａ～１２ｄに流入する冷気流量を制御するダンパー２６Ａ～２６Ｄが、各室１２ａ～１２ｄと冷却ファン２４との間の流路に配置されている（図１には、ダンパー２６Ｂのみが示されている）。

さらにまた、図２に示すように、冷蔵室１２ａ、冷凍／解凍室１２ｂ、冷凍室１２ｃ、および野菜室１２ｄそれぞれには、その内部温度を測定する温度センサ２８Ａ～２８Ｄが設けられている。

図２に示すように、冷蔵庫１０の制御部３０が、複数の温度センサ２８Ａ～２８Ｄの測定結果に基づいて、冷却制御を実行する、すなわち圧縮機２０の出力制御、冷却ファン２４の回転数制御、およびダンパー２６Ａ～２６Ｄそれぞれの開閉制御を実行することにより、冷蔵室１２ａ、冷凍／解凍室１２ｂ、冷凍室１２ｃ、および野菜室１２ｄ内の温度が適切に維持される。制御部３０は、例えばＣＰＵなどのプロセッサ、プログラムなどを記憶するメモリなどの記憶装置、および回路を備えた基板であって、記憶装置に記憶されているプログラムにしたがってプロセッサが圧縮機２０、冷却ファン２４、およびダンパー２６Ａ～２６Ｄを制御する。

図２に示すように、本実施の形態の場合、冷蔵庫１０は、ユーザが冷蔵庫１０を操作するため、特に冷凍／解凍室１２ｂを操作するための操作部３２を備える。なお、操作部３２は、冷蔵庫１０に組み込まれたタッチパネルなどでもよく、および／またはユーザの携帯端末であってもよい。操作部３２が携帯端末である場合、冷蔵庫１０を操作するためのソフトウェア（アプリケーション）が携帯端末にインストールされる。ここからは、この冷凍／解凍室１２ｂの詳細について説明する。

図３は、冷凍／解凍室１２ｂの拡大断面図である。また、図４は、冷気の流れを示す冷凍／解凍室１２ｂの拡大断面図である。なお、冷気の流れは、一点鎖線で示されている。

図３に示すように、本実施の形態の場合、冷凍／解凍室１２ｂは、冷蔵庫１０の本体１２に組み込まれた加熱モジュール４０によって構成されている。

図５は加熱モジュールの断面図であって、図６は加熱モジュールを組み込む前の冷蔵庫の本体の一部分の断面図である。図７は、加熱モジュールの分解断面図である。図８は、図５のＡ－Ａ線に沿った加熱モジュールの断面図である。

図５および図８に示すように、加熱モジュール４０は、直方体形状であって、インナーケース４２と、インナーケース４２を収容するシールドケース４４とを備える二重壁構造体である。シールドケース４４は、加熱モジュール４０の筐体として機能する。インナーケース４２は、食品が収容される収容室、すなわち冷凍／解凍室１２ｂを画定している。

インナーケース４２は、樹脂などの絶縁材料から作製され、前側に開口を備える箱状である。シールドケース４４は、金属を含む材料から構成され、例えばアルミなどの金属材料から作製される。また、シールドケース４４は、前側に開口を備え、インナーケース４２を格納する箱状である。

本実施の形態の場合、図７に示すように、加熱モジュール４０は、冷凍／解凍室１２ｂに出し入れされ、食品を収容する引き出し４６を備える。具体的には、引き出し４６は、食品が収容される収容部４６ａと、その収容部４６ａの前側に設けられて冷凍／解凍室１２ｂを開閉する扉部４６ｂを含んでいる。収容部４６ａは、樹脂材料から作製されている。また、出し入れの際に引き出し４６をガイドする金属製のレール４８が、インナーケース４２の内壁面に設けられている。このような引き出し４６により、冷凍／解凍室１２ｂから食品を出し入れしやすくなる。

本実施の形態の場合、図３および図４に示すように、加熱モジュール４０には、その内部の冷凍／解凍室１２ｂに冷気（一点鎖線）を導入する冷気入口穴と、冷凍／解凍室１２ｂ内の冷気を排出する冷気出口穴とが設けられている。具体的には、加熱モジュール４０の冷気入口穴として、シールドケース４４の天井部に形成された複数の貫通穴４４ａと、インナーケース４２の天井部に形成された貫通穴４２ａとが設けられている。これらの貫通穴４２ａ、４４ａにより、冷却ファン２４に送風されてダンパー２６Ｂを通過して流路１２ｇを流れる冷気を冷凍／解凍室１２ｂ内に導入することができる。

加熱モジュール４０の冷気出口穴として、インナーケース４２の底部に形成された複数の貫通穴４２ｂと、シールドケース４４の底部に形成された複数の貫通穴４４ｂとが設けられている。これらの貫通穴４２ｂ、４４ｂにより、冷凍／解凍室１２ｂ内の冷気を冷却室１２ｆに戻すことができる。

なお、本実施の形態の場合、冷気出口穴としての貫通穴４２ｂ、４４ｂから流出した冷気は、冷凍室１２ｃを経て、冷却室１２ｆに戻る。そのために、図６に示すように、冷却／解凍室１２ｂが組み込まれる空間１２ｈと冷凍室１２ｃとを隔てる冷蔵庫１０の本体１２における隔壁部１２ｊには、空間１２ｈと冷凍室１２ｃとを連絡する貫通穴１２ｋが設けられている。

また、図４および図８に示すように、引き出し４６内の冷気がスムーズに冷却室１２ｆ（すなわち冷凍室１２ｃ）に流れるように、引き出し４６の収容部４６ａは、その底部および側壁部の少なくとも一方に、引き出し４６の内部から外部に向かって貫通する貫通穴４６ｃを備えるのが好ましい。本実施の形態の場合、貫通穴４６ｃとして、引き出し４６の後側側壁部に上下方向に延在して左右方向に並んでいる複数のスリット穴４６ｃが設けられている。

冷凍／解凍室１２ｂ内の冷凍状態の食品を解凍するために、図２に示すように、加熱モジュール４０は、加熱部５０を備える。

図９は、加熱モジュールの加熱部の制御系を示すブロック図である。

図５に示すように、加熱モジュール４０は、加熱部５０の構成要素として、発振電極５２と、発振電極５２に対向する対向電極（対向電極部）５４とを備える。

本実施の形態の場合、発振電極５２は、図８に示すように金属材料から作製された平板状の電極であって、図５に示すようにインナーケース４２の天井部とシールドケース４４の天井部との間のスペースに配置されている。また、発振電極５２には、冷気が通過する複数の冷気通過穴５２ａが形成されている。この冷気通過穴５２ａにより、発振電極５２を冷気によって冷却することができるとともに、発振電極５２の下方に位置する冷凍／解凍室１２ｂの領域にも冷気を導入することができる。

本実施の形態の場合、対向電極５４は、シールドケース４４の底部の一部分４４ｃである。また、対向電極５４（部分４４ｃ）は、インナーケース４２を挟んで、すなわち冷凍／解凍室１２ｂを挟んで発振電極５２に対して上下方向に対向している。発振電極と対向電極は同面積でなくてもよい。

加熱部５０は、図９に示すように、制御部３０に制御されて発振電極５２と対向電極５４との間に所定のＶＨＦ帯の周波数、例えば４０．６８ＭＨｚの交流電圧を印加する発振回路（発振部）５６を備える。具体的には、発振回路５６は、基板上に形成された回路であって、発振電極５２と対向電極５４とに電気的に接続されている。また、発振回路５６は、商用電源に接続された冷蔵庫１０の電源部５８からの交流電圧を変換し、その変換した交流電圧を発振電極５２と対向電極５４との間に印加する。

交流電圧が印加されることにより、発振電極５２と対向電極５４との間に交番電界が発生する。この交番電界により、これらの電極５２、５４の間に配置されている食品、すなわち冷凍／解凍室１２ｂ内の引き出し４６に収容されている食品が誘電加熱される。その結果、冷凍状態の食品が解凍される。

なお、本実施の形態の場合、図３および図５に示すように、発振電極５２と対向電極５４は、冷凍／解凍室１２ｂ全体を挟んで対向しておらず、その一部を挟んで対向するように配置されている。これにより、冷凍／解凍室１２ｂが、解凍対象（加熱対象）の食品が配置される空間である解凍ゾーンＤＺ（破線のクロスハッチングによって示されている領域）と、解凍ゾーンＤＺに対して連続する空間であって非解凍対象（非加熱対象）の食品が配置される非解凍ゾーンＮＤＺに区分される。すなわち、発振電極５２と対向電極５４との間には、解凍ゾーンＤＺが存在し、非解凍ゾーンＮＤＺは存在していない。

このように冷凍／解凍室１２ｂを解凍ゾーンＤＺと非解凍ゾーンＮＤＺとに区分することにより、冷凍／解凍室１２ｂに収容されている複数の食品の一部のみを解凍することができる。そのため、解凍を行うとき、解凍を望まない食品を冷凍／解凍室１２ｂから移動させる、例えば冷凍室１２ｃに移動させる必要がない。また、操作部３２が解凍の開始時刻を予約できるように構成されている場合、解凍ゾーンＤＺに配置された食品は、解凍が開始されるまで冷凍状態で維持された後、そのまま自動的に解凍される。

また、本実施の形態の場合、解凍ゾーンＤＺは、非解凍ゾーンＮＤＺに対して冷蔵庫１０の前側に位置する。したがって、解凍ゾーンＤＺで解凍された食品をすぐに取り出すことができる。

この解凍ゾーンＤＺに解凍対象の食品を配置するようにユーザに示すために、解凍ゾーンＤＺに配置される引き出し４６の部分が解凍対象の食品を配置する場所であることをユーザに提示する提示部を設けるのが好ましい。提示部は、例えば引き出し４６の底面に印刷された画像や文字であってもよい。また例えば、提示部は、解凍ゾーンＤＺと非解凍ゾーンＮＤＺとの間の境界を示す、引き出し４６に設けられた仕切り壁であってもよい。また解凍ゾーンＤＺと非解凍ゾーンＮＤＺとの前後位置関係は逆であってもよい。逆であった場合、接続部材６４の距離が短くなり、加熱効率が向上する。

図８に示すように、発振電極５２と対向電極５４との対向（冷蔵庫１０の上下方向）視で、発振電極５２と対向電極５４は、レール４８に対してオーバーラップしないようにインナーケース４２に設けられるのが好ましい。これと異なり、発振電極５２と対向電極５４との間にレール４８が存在する場合、発振電極５２とレール４８との間に交番電界が発生し、発振電極５２と対向電極５４との間に発生する交番電界が弱まり、電界の均一性（加熱の均一性）が損なわれる。

さらに本実施の形態の場合、対向電極５４は、発振電極５２に向かって隆起するシールドケース４４の隆起部分であって、それにより対向電極５４は発振電極５２に接近している。これにより、対向電極５４が隆起部分ではない場合に比べて、より強い交番電界を発生させることができる。

食品の解凍中、すなわち発振電極５２と対向電極５４との間に交番電界が発生しているとき、シールドケース４４は、この交番電界が外部に漏れないようにシールドするシールド部材として機能する。なお、シールドケース４４の前側の開口を介して交番電界が外部に漏れないように、図５に示すように、引き出し４６の扉部４６ｂ内に金属製のシールド板４６ｄが設けられている。このシールド板４６ｄとシールドケース４４により、交番電界が発生する冷凍／解凍室１２ｂが囲まれて電磁的にシールドされている。

図９に示すように、加熱部５０はまた、発振電極５２と対向電極５４との間のインピーダンス整合をとる整合回路（整合部）６０を備える。具体的には、整合回路６０は、基板上に形成された回路であって、発振電極５２と対向電極５４とに電気的に接続されている。本実施の形態の場合、対向電極５４は接地されている。

整合回路６０の役割について説明する。食品の解凍が進むと、食品内の水分子が増加する。水分子が増加すると、インピーダンスが整合状態から変化し、反射率が増加する。なお、反射率は、発振回路５６から出力された入射波に対する発振回路５６に戻る反射波の割合である。

図１０は、食品解凍中の反射率の変化を示す図である。

図１０において、Ｐ１～Ｐ５は、整合回路６０が発振電極５２と対向電極５４との間のインピーダンス整合を取り直すタイミングである。また、Ｒ１～Ｒ３は、反射率のしきい値である。また現実的には、反射率の代わりに検知の容易な反射電力のしきい値を設けて判定してもよい。

食品の解凍が始まると、時間の経過とともに反射率は増加する。反射率が第２のしきい値Ｒ２に達する度に、整合回路６０が発振電極５２と対向電極５４との間のインピーダンス整合をとり直す。その結果、反射率が低下する。このように食品の解凍が終了するまでに、発振電極５２と対向電極５４との間のインピーダンス整合を繰り返しとり直すことにより、反射による電気エネルギのロスを抑えて効率的に食品を解凍することができる。

この反射率を算出するために、図９に示すように、加熱部５０は、反射波検出回路６２を備える。制御部３０が、反射率算出部として、発振回路６０から出力された入射波と反射波検出回路６２によって検出された反射波とに基づいて反射率を算出する。その算出された反射率が第２のしきい値Ｒ２に達する度に、整合回路６０が発振電極５２と対向電極５４との間のインピーダンス整合をとり直す。

本実施の形態の場合、図５に示すように、発振回路５６、整合回路６０、および反射波検出回路６２は、加熱モジュール４０内に組み込まれている。なお、反射波検出回路６２は、整合回路６０が形成された基板に形成されている。

具体的には、図５に示すように、発振回路５６と整合回路６０は、シールドケース４４に設けられたシールド室４４ｄ内に配置されている。このシールド室４４ｄは、隔壁４４ｅによって冷凍／解凍室１２ｂから隔離されている。このようなシールド室４４ｄ内に配置されることにより、発振回路５６と整合回路６０は、冷凍／解凍室１２ｂ内に発生した交番電界からシールドされ、誤動作することが抑制される。

なお、整合回路６０と発振電極５２とを電気的接続する接続部材６４は、隔壁４４ｅを貫通している。また、図８に示すように、接続部材６４は、発振電極５２に比べて、左右方向のサイズが小さくされている。これは、接続部材６４と冷凍／解凍室１２ｂを挟んで対向するシールドケース４４の部分との間に、交番電界が発生することを抑制するためである。すなわち、図３に示すように、接続部材６４の下方に位置する非解凍ゾーンＮＤＺに存在する食品が解凍されないようにするためである。

また、発振回路５６には、図５に示すように、冷蔵庫１０の制御部３０と接続するためのコネクタ６６が設けられている。また、整合回路６０にも、制御部３０と接続するためのコネクタ６８が設けられている。発振回路５６のコネクタ６６は、図６に示すように、加熱モジュール４０が組み込まれる冷蔵庫１０の本体１２の空間１２ｈに設けられ、制御部３０に接続されているコネクタ７０と係合する。また、整合回路６０のコネクタ６８は、同様に空間１２ｈに設けられて制御部３０に接続されているコネクタ７２と係合する。これらのコネクタの係合作業は、空間１２ｈと冷凍室１２ｃとを連絡する貫通穴１２ｋを介して行われる。すなわち、図４に示すように冷凍／解凍室１２ｂから冷凍室１２ｃに向かう冷気が通過する貫通穴１２ｋが、加熱モジュール４０にアクセスするためのアクセス穴として機能する。

本実施の形態のように、発振電極５２と対向電極５４とともに、発振回路５６と整合回路６０（これに含まれる反射波検出回路６２）を、シールドケース４４を含む加熱モジュール４０に組み込む利点は、冷蔵庫１０の外で、これらの加熱テスト、ノイズ（交番電界）漏れチェックなどの検査を行えることである。

これと異なり、発振電極、対向電極、発振回路、整合回路、反射波検出回路、およびシールド部品それぞれが冷蔵庫本体の内部に組み込まれる場合、これら全てを冷蔵庫本体に組み込んだ後に加熱テストやノイズ漏れチェックなどの検査を行う必要がある。そのため、例えば加熱テストの結果が良好ではない場合やノイズ漏れが生じた場合、冷蔵庫本体の内部に組み込んだ回路やシールド部品を取り外す必要があり、それは非常に手間である。また、ノイズ漏れが生じた場合、シールド部材を冷蔵庫本体から取り外す必要がある。その結果、検査を含む冷蔵庫の製造作業が煩雑化する可能性がある。

したがって、このように、発振電極５２、対向電極５４、発振回路５６、整合回路６０、反射波検出回路６２、シールドケース４４を加熱モジュール４０としてモジュール化することにより、冷蔵庫１０の外で加熱テストやノイズ漏れチェックなどの検査行うことができるため、冷蔵庫１０の製造が容易になる。また、冷蔵庫筐体が金属板で覆われている場合、金属板に遮蔽されて漏れノイズが庫外から検出できない可能性がある。その場合、金属板と加熱モジュール４０の間にある電子部品が漏れノイズによる影響で正常に作動しないリスクが見落とされて、冷蔵庫としての品質確認がおこなえない。

ここまでは、冷凍／解凍室１２ｂの構成について説明してきた。ここからは、本実施の形態に係る冷蔵庫の冷凍／解凍室１２ｂ内の食品に対する動作（運転）について説明する。

本実施の形態の場合、冷凍／解凍室１２ｂ内の食品に対して、制御部３０は、通常運転、急冷運転、ゾーン解凍運転、全ゾーン解凍運転、および微凍結運転を実行する。

通常運転は、冷凍／解凍室１２ｂ内の食品を冷凍状態で保存するために、冷凍／解凍室１２ｂ内の温度を冷凍保存温度、例えば、－１６℃～－２０℃で維持する運転である。すなわち、冷凍室１２ｃと同程度の温度で維持する運転である。

図１１は、通常運転のタイミングチャート図である。

図１１に示すように、通常運転では、冷凍／解凍室１２ｂ内の温度を冷凍保存温度Ｔｆで維持するように（食品温度をＴｆで維持するように）、圧縮機２０が断続的に稼動されるとともに、冷却ファン２４およびダンパー２６Ｂが制御される。

このような圧縮機２０の断続的な稼動により、圧縮機２０が停止しているとき（ＯＦＦ時）には食品の水分が蒸発し、圧縮機２０が稼動しているとき（ＯＮ時）にはその食品に霜が着き、それにより食品温度が大きな幅で変動する。

解凍ゾーンＤＺに配置されている食品に霜が着くと、食品の一部が乾燥して冷凍焼けを生じて劣化するため、解凍が高品位におこなわれたとしても、ユーザーに高品位な食品を提供することが出来ない。

その対処として、本実施の形態の場合、圧縮機２０が稼動しているときには発振回路５６をＯＮにして発振電極５２と対向電極５４との間に交流電圧を印加し、圧縮機２０が停止しているときには発振回路５６をＯＦＦにして交流電圧の印加を停止することにより食品の温度変動を縮小する。このときの発振回路５６の出力は、例えば冷凍能力の３割以上である。

このような発振回路５６の断続的な稼動（すなわち断続的な誘電加熱）により、解凍ゾーンＤＺに配置されている食品に霜が発生することが抑制され、その結果、解凍品質のバラツキの発生が抑制される。また、解凍ゾーンＤＺに配置されている食品内部において、氷結晶の伸張を抑制することができる。食品内部で氷結晶が大きく伸長すると、食品の細胞や組織を傷つけ、解凍時に傷ついた細胞や組織から水分が流出し、食品の品質が低下する。その対処として、誘電加熱することにより氷結晶の先端に電界が集まって結晶の伸長を抑制し、氷結晶サイズを抑制することにより食品の物理的な変質を抑えることが出来る。

急冷運転は、これから新たに冷凍される食品が冷凍／解凍室１２ｂの解凍ゾーンＤＺに配置されると、その食品を通常運転に比べて急速に冷凍する（急冷する）ための運転である。また、その食品が配置されると、急冷運転は自動的に開始される。

図１２は、急冷運転のタイミングチャートである。

これから急速冷凍される食品が冷凍／解凍室１２ｂの解凍ゾーンＤＺに配置されたことを検出するために、上述で説明した反射率が使用される。図１２に示すように、ドア開閉スイッチの信号をトリガーにして発振回路５６を弱く作動（小さい発振出力）させて、反射率により投入を判定する。投入判定後は、発振回路５６を定期的に作動させて反射率の変化を検知し、その検知した反射率の変化に基づいて凍結状態を判定し、発振回路５６の作動を制御する。

図１２に示すように、冷凍／解凍室１２ｂの解凍ゾーンＤＺにこれから急速冷凍される食品が配置されると（タイミングＰ６）、反射率は低下する。これは、急速冷凍される食品が発振電極５２と対向電極５４との間に配置されることにより、発振電極５２と対向電極５４との間の誘電率が増加するからである。

本実施の形態の場合、反射率が第１のしきい値Ｒ１を超えて低下すると、制御部３０は、これから急速冷凍される食品が冷凍／解凍室１２ｂの解凍ゾーンＤＺに配置されたと判断し、通常運転に代わって急冷運転を開始する（タイミングＰ７）。

急冷運転が開始されると、図１２に示すように、冷却制御が連続的に実行される。例えば、圧縮機２０および冷却ファン２４が連続的に稼動され、ダンパー２６Ｂが開いた状態で維持される。なお、余力があれば、圧縮機２０の出力と冷却ファン２４の回転数を、通常運転時に比べて増加させてもよい。

図１２に示すように、反射率が低下して第２のしきい値Ｒ２に達すると、反射率の変化率が大きくなる。これは、食品温度が、氷結晶が伸長しやすい最大氷結晶生成帯（例えば、－１～－５℃）に突入したからである。

食品温度が最大氷結晶生成帯に突入すると（反射率が第２のしきい値Ｒ２に達すると）、加熱部５０の発振回路５６が、発振電極５２と対向電極５４との間に交流電圧を断続的に印加し始める。このとき、発振回路５６の出力は、通常運転時の出力に比べて小さい、例えば１～１０Ｗである。このような加熱部５０による誘電加熱により、食品内での氷結晶の伸張を抑制しつつ、その食品を冷凍することができる。

反射率がさらに低下して第３のしきい値Ｒ３に達すると、反射率の変化率が小さくなる。これは、食品温度が最大氷結晶生成帯を通過する直前の温度に達したからである。第３のしきい値Ｒ３に達して所定の時間ｔ１経過すると、制御部３０は、食品温度が最大氷結晶生成帯を通過したと判断し、冷却制御が通常運転時の制御に戻るとともに発振回路５６による交流電圧の断続的な印加が終了する（タイミングＰ８）。これにより急冷運転が終了し、通常運転に戻る。

ゾーン解凍運転は、解凍ゾーンＤＺに配置されている食品のみを解凍し、非解凍ゾーンＮＤＺに配置されている食品を冷凍保存温度Ｔｆで維持する運転である。ゾーン解凍運転は、急冷運転とは異なり、操作部３２が通常運転からゾーン解凍運転に切り替えるユーザの指示を受けると開始される。例えば、ユーザが操作部３２の「ゾーン解凍」ボタンを押すと、ゾーン解凍運転が開始される。

図１３は、ゾーン解凍運転のタイミングチャート図である。

図１３に示すように、ゾーン解凍運転が開始されると、加熱部５０の発振回路５６が、発振電極５２と対向電極５４との間に交流電圧を連続的に印加し始める。これにより、解凍ゾーンＤＺに配置されている食品Ａの解凍が始まり、食品Ａの温度が上昇し始める。

一方、非解凍ゾーンＮＤＺに配置されている食品Ｂを冷凍保存温度Ｔｆで維持するように、すなわち冷凍／解凍室１２ｂを通常運転時の冷凍保存温度Ｔｆで維持するように、圧縮機２０の出力、冷却ファン２４の回転数、およびダンパー２６Ｂの開閉が制御される。例えば、ダンパー２６Ｂが、開いた状態と閉じた状態とが同一時間継続するように、開閉を繰り返す。

これにより、非解凍ゾーンＮＤＺに配置されている食品Ｂは、通常運転時と同様に冷凍保存される。このゾーン解凍運転の場合、加熱部５０による誘電加熱によって生じる冷凍／解凍室１２ｂ内の温度上昇分を考慮して、通常運転時に比べて、圧縮機２０の出力と冷却ファン２４の回転数が高く、またダンパー２６Ｂの開時間が長い。

また、このようなゾーン解凍運転によれば、解凍中の食品Ａから発生した水蒸気は、ダンパー２６Ｂが断続的に開くことによって冷却／解凍室１２ｂの外部に排出される。それにより、冷却／解凍室１２ｂの相対湿度が１００％にならず、霜の発生が抑制される。

解凍ゾーンＤＺに配置されている食品Ａの解凍が終了すると、ゾーン解凍運転は終了する。

なお、本実施の形態の場合、食品の解凍終了は、反射率の変化に基づいて判断される。

食品解凍中の反射率の変化を示す図１０を見れば、解凍が進行することにより、インピーダンス整合直後の反射率は徐々に上がっていく。例えば、タイミングＰ１の反射率に比べて、タイミングＰ２の反射率は高い。タイミングＰ５では、それ以前のタイミングＰ１～Ｐ４とは異なり、インピーダンス整合後の反射率は、第３のしきい値Ｒ３に比べて高い値である。この第３のしきい値Ｒ３を適切に設定することにより、インピーダンス整合によって低下した反射率が第３のしきい値Ｒ３に比べて高い場合、そのインピーダンス整合の実行タイミングＰ５を解凍終了タイミングとみなすことができる。したがって、インピーダンス整合によって反射率が第３のしきい値を超えて低下しない場合、制御部３０は、そのインピーダンス整合の実行タイミングに食品の解凍は終了したと判断し、ゾーン解凍運転を終了する。ゾーン解凍運転を終了すると、通常運転に戻る。ただし、食品の量や物性によっては、解凍できていなくても整合後の反射率がＲ３を超えることや、解凍が完了してもＲ２に達しないことがある。そのため、しきい値Ｒ２、Ｒ３に関わらず最低運転時間および最長運転時間を設定してもよい。

全ゾーン解凍運転は、冷凍／解凍室１２ｂ内の食品全て、すなわち、解凍ゾーンＤＺの食品のみならず、非解凍ゾーンＮＤＺの食品も解凍する運転である。全ゾーン解凍運転も、ゾーン解凍運転と同様に、操作部３２が通常運転から全ゾーン解凍運転に切り替えるユーザの指示を受けて開始する。例えば、ユーザが操作部３２の「全ゾーン解凍」ボタンを押すと、全ゾーン解凍運転が開始される。

図１４は、全ゾーン解凍運転のタイミングチャート図である。

図１４に示すように、全ゾーン解凍運転は、図１２に示すゾーン解凍運転と、ダンパー２６Ｂの開時間を除いて同じである。具体的には、全ゾーン解凍運転中は、加熱部５０の誘電加熱によって上昇する冷凍／解凍室１２ｂの温度を維持するために、ダンパー２６Ｂは概ね閉じている。ただ、ダンパー２６Ｂは、冷却／解凍室１２ｂ内の湿度を低下させて霜の発生を抑制するために瞬間的に開いて水蒸気を外部に排出している。このような全ゾーン解凍運転により、冷却／解凍室１２ｂ内の食品全てが解凍される。全ゾーン解凍運転も、ゾーン解凍運転と同様に終了する。その終了後、通常運転に戻る。

微凍結運転は、解凍終了後の食品（解凍済み食品）が冷却／解凍室１２ｂから取り出されることなくそのまま放置されている場合に実行する運転である。

ゾーン解凍運転または全ゾーン解凍運転によって解凍された解凍済み食品は、そのまま放置されると、その後の通常運転によって再び冷凍される。したがって、ユーザが、解凍済み食品を再冷凍された状態で冷凍／解凍室１２ｂから取り出す可能性がある。当然ながら、再冷凍された状態であるために硬く、ユーザはその食品をすぐに調理することができない。その対処として、解凍終了後、解凍済み食品の温度を、凍らない温度で維持することが考えられるが、その場合、長期間放置されると解凍済み食品が傷む可能性がある。

したがって、本実施の形態の場合、解凍済み食品が冷却／解凍室１２ｂから取り出されることなくそのまま放置されている場合、その解凍済み食品を微凍結状態で維持する、すなわち冷凍保存温度（－１６℃～－２０℃）に比べて高い微凍結温度（例えば－３℃～－７℃）で維持する微凍結運転が実行される。ここで言う「微凍結状態」とは、食品の細胞内の液体は凍らずに、細胞外の液体が凍る状態を言う。

なお、ゾーン解凍運転後に行う微凍結運転（ゾーン微凍結運転）と、全ゾーン解凍運転後に行う微凍結運転（全ゾーン微凍結運転）は、内容が異なる。

ゾーン解凍運転後には、ゾーン微凍結運転が実行される。この運転は、冷凍／解凍室１２ｂ内の温度を冷凍保存温度で維持しつつ、解凍ゾーンＤＺの解凍済み食品をその温度が微凍結温度で維持されるように加熱部５０によって加熱する運転である。これにより、解凍ゾーンＤＺの解凍済み食品は微凍結温度で維持されつつ、非解凍ゾーンＮＤＺの食品は、通常運転時と同様に冷凍保存温度で維持される。

全ゾーン解凍運転後には、全ゾーン解凍運転が実行される。この運転は、加熱部５０を停止した状態で、冷凍／解凍室１２ｂ内の温度を微凍結温度で維持する運転である。これにより、冷凍／解凍室１２ｂ内の解凍済み食品が微凍結温度で維持される。

ゾーンおよび全ゾーン微凍結運転を実行するためには、解凍終了後に、解凍済み食品が冷凍／解凍室１２ｂ内に存在するか否かを検出する解凍済み食品検出部が必要である。

本実施の形態の場合、上述した反射率を用いて解凍済み食品の存在が検出される。すなわち、反射波を検出する反射波検出回路６２とその検出した反射波に基づいて反射率を算出する制御部３０が、解凍済み食品検出部として機能する。

具体的には、急冷運転で説明したように、これから冷凍される食品が解凍ゾーンＤＺに配置されると、反射率が第１のしきい値Ｒ１を超えて低下する。逆の観点から見れば、解凍済み食品が解凍ゾーンＤＺから取り出されると、反射率は第１のしきい値Ｒ１を超えて上昇する。したがって、反射率が第１のしきい値Ｒ１を超えて上昇した場合、ゾーン解凍運転によって解凍された解凍済み食品が解凍ゾーンＤＺから取り出されたと判断することができる、または全ゾーン解凍運転によって解凍された食品が解凍ゾーンＤＺおよび非解凍ゾーンＮＤＺから取り出されたと判断することができる。

解凍終了後の冷凍／解凍室１２ｂにて解凍済み食品の存在が検出されると、ゾーンまたは全ゾーン微凍結運転が実行される。食品の存在が検出されない場合、通常運転が実行される。

代わりとして、図３に示すように、冷却／解凍室１２ｂの扉（引き出し４６の扉部４６ｂ）の開閉を検出する扉センサ３４によって解凍済み食品の存在を検出してもよい。

解凍済み食品を冷凍／解凍室１２ｂから取り出すためにはその扉をユーザが開ける必要がある。したがって、解凍終了後に扉センサ３４が開扉を検出しない場合には、解凍済み食品が冷凍／解凍室１２ｂに存在していると判断することができる。

ゾーン微凍結運転および全ゾーン微凍結運転のさらなる詳細について、図１５に示すフローチャートを用いて説明する。

図１５に示すように、まず、ゾーン（全ゾーン）解凍運転が終了すると、ステップＳ１００において、制御部３０は、ゾーン（全ゾーン）微凍結運転を開始する。

ステップＳ１１０において、制御部３０は、冷凍／解凍室１２ｂ内に食品が存在するか否かを判定する。存在する場合、ステップＳ１２０に進む。そうでない場合、ステップＳ１４０に進む。

ステップＳ１２０において、制御部３０は、ステップＳ１１０で検出された食品が解凍済み食品であるか否かを判定する。これは、ステップＳ１１０で検出された食品が冷凍／解凍室１２ｂに収容されてこれから冷凍される食品である可能性があるからである。ただ、ステップＳ１１０で検出された食品がこれから冷凍される食品である場合には、解凍終了後に冷凍／解凍室１２ｂの扉がユーザによって開けられている。すなわち、解凍終了後に、扉センサ３４が開扉を検出している。したがって、扉センサ３４が開扉を検出していない場合、ステップＳ１１０で検出された食品は解凍済み食品であると判定し、ステップＳ１３０に進む。そうでない場合、ステップＳ１１０で検出された食品はこれから冷凍される食品であると判定し、ステップＳ１６０に進み、ゾーン（全ゾーン）微凍結運転を終了し、続くステップＳ１７０において急冷運転が開始される。

ステップＳ１２０で解凍済み食品と判定されると、ステップＳ１３０において、制御部３０は、解凍終了から所定の期間が経過したか否かを判定する。これは、解凍済み食品を微凍結状態で長期間保存すると、品質が低下するからである。全ゾーン解凍運転の場合、所定の期間は、例えば７日間である。ゾーン解凍運転の場合、全ゾーン解凍運転に比べて霜が発生しやすいので、所定の期間は、全ゾーン解凍運転に比べて短い５日間である。解凍終了から所定の期間が経過している場合には、ステップＳ１４０に進んでゾーン（全ゾーン）微凍結運転を終了し、続くステップＳ１５０において通常運転が開始される。所定の期間が経過していない場合には、ステップＳ１１０に戻る。

上述したように、本実施の形態によれば、食品を解凍可能な冷蔵庫の製造を容易にする構造を提供することができる。

以上、上述の実施の形態を挙げて本発明を説明してきたが、本発明は上述の実施の形態に限らない。

例えば、上述の実施の形態の場合、図５に示すように、加熱モジュール４０内に発振回路５６および整合回路６０の両方が設けられている。しかしながら、本実施の形態は、これに限らない。発振回路５６および整合回路６０の少なくとも一方が、加熱モジュール４０の外部に設けられてもよい。ただし、整合回路６０は、発振電極５２と対向電極５４との間のインピーダンス整合をとるために、これらの近く、すなわち加熱モジュール４０内またはその近傍に設けるのが好ましい。発振回路５６は、発熱を考慮すると、冷蔵庫の背面に設けるのが好ましい。

また、上述の実施の形態の場合、図５に示すように、冷却／解凍室１２ｂは、解凍ゾーンＤＺと非解凍ゾーンＮＤＺとに区分されている。すなわち、発振電極５２と対向電極５４は、冷却／解凍室１２ｂの一部を挟んで対向配置されている。しかしながら、本発明の実施の形態は、これに限らない。発振電極と対向電極が冷却／解凍室全てを挟んで対向配置されてもよい。すなわち、冷却／解凍室全体が食品を誘電加熱して解凍することができる解凍ゾーンであってもよい。

さらに、上述の実施の形態の場合、図４に示すように、加熱モジュール４０の収容室は、冷気が導入されることにより、冷凍および解凍可能な冷凍／解凍室１２ｂとして機能する。しかしながら、本発明の実施の形態はこれに限らない。加熱モジュールは、その収容室に冷気を導入しない、すなわち解凍専用であってもよい。そして、加熱モジュール４０は、冷凍および解凍に使用するだけでなく、温度調節として食品を冷却・加熱するために使用されてもよい。すなわち、加熱モジュール４０の収容室が、冷却／加熱室であってもよい。

さらにまた、上記の実施の形態では、冷凍室内で加熱して解凍する例を中心に説明したが、冷蔵庫内のそれ以外の温度帯の部屋で加熱しても構わない。例えば、冷蔵室内で保存されるヨーグルト菌を添加した牛乳や納豆菌を添加した大豆を加熱することにより、発酵を促進して自家製ヨーグルトや自家製納豆などを作ることもできる。

そして、ある実施の形態の少なくとも一部に対して別の少なくとも１つの実施の形態を全体としてまたは部分的に組み合わせて本発明に係るさらなる実施の形態とすることが可能であることは、当業者にとって明らかである。

本発明は、解凍機能を備える冷蔵庫に適用可能である。

１０ 冷蔵庫
１２ｂ 収容室（冷凍／解凍室）
４０ 加熱モジュール
４２ インナーケース
４４ シールドケース
５２ 発振電極
５４ 対向電極
５６ 発振部（発振回路）
６０ 整合部（整合回路）

Claims (12)

1. 食品を加熱可能な冷蔵庫であって、
   金属を含む材料から構成されたシールドケースと、
   絶縁材料から作製され、食品が収容される収容室を画定し、且つ前記シールドケースに格納されるインナーケースと、
   前記シールドケース内に設けられた発振電極と、
   前記発振電極に対向するように配置した対向電極と、を有し、
   前記シールドケースに、前記対向電極が一体に形成され、
   前記発振電極が、前記シールドケースの対向電極に対して前記インナーケースを挟んで対向するように、前記インナーケースと前記シールドケースとの間に配置され、
   前記シールドケースと前記インナーケースとを貫通して前記収容室に冷気を導入する冷気入口穴と、前記シールドケースと前記インナーケースとを貫通して前記収容室内の冷気を排出する冷気出口穴とが設けられ、
   前記発振電極に冷気が通過する冷気通過穴が設けられている、冷蔵庫。
   
2. 前記発振電極と前記対向電極との間に交流電圧を印加する発振部と、
   前記発振電極と前記対向電極との間のインピーダンス整合をとる整合部と、を有し、
   前記発振部および前記整合部の少なくとも一方が前記シールドケース内に設けられている、請求項１に記載の冷蔵庫。
   
3. 食品を加熱可能な冷蔵庫であって、
   金属を含む材料から構成されたシールドケースと、
   前記シールドケース内に設けられた発振電極と、
   前記発振電極に対向するように配置した対向電極と、を有し、
   前記シールドケースに、前記対向電極が一体に形成され、
   前記対向電極が、前発振電極に向かって隆起する前記シールドケースの隆起部分である、冷蔵庫。
   
4. 食品を加熱可能な冷蔵庫であって、
   金属を含む材料から構成されたシールドケースと、
   前記シールドケース内に設けられた発振電極と、
   前記発振電極に対向するように配置した対向電極と、を有し、
   前記シールドケースに、前記対向電極が一体に形成され、
   前記シールドケースが他室の上方に設けられ、
   前記シールドケースが組み込まれる前記冷蔵庫の本体の空間と前記他室とを連絡し、前記他室から加熱モジュールへのアクセスを可能にするアクセス穴が設けられている、冷蔵庫。
   
5. 絶縁材料から作製され、食品が収容される収容室を画定し、且つ前記シールドケースに格納されるインナーケースを有し、
   前記発振電極が、前記シールドケースの対向電極に対して前記インナーケースを挟んで対向するように、前記インナーケースと前記シールドケースとの間に配置されている、請求項３または４に記載の冷蔵庫。
   
6. 前記発振電極と前記対向電極との間に交流電圧を印加する発振部と、
   前記発振電極と前記対向電極との間のインピーダンス整合をとる整合部と、を有し、
   前記発振部および前記整合部の少なくとも一方が前記シールドケース内に設けられている、請求項５に記載の冷蔵庫。
   
7. 前記シールドケースと前記インナーケースとを貫通して前記収容室に冷気を導入する冷気入口穴と、前記シールドケースと前記インナーケースとを貫通して前記収容室内の冷気を排出する冷気出口穴とが設けられている、請求項５または６に記載の冷蔵庫。
   
8. 前記発振電極に冷気が通過する冷気通過穴が設けられている、請求項７に記載の冷蔵庫。
   
9. 前記発振電極と前記対向電極は、前記収容室の一部を挟んで対向する、請求項１、５、６、７、８のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
   
10. 前記シールドケースが、
    前記収容室に対して出し入れされ、前記食品を収容する引き出しと、
    前記インナーケースの内壁面に設けられ、前記引き出しをガイドするレールと、を有する、請求項１、５、６、７、８、９のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
    
11. 前記発振電極と前記対向電極の対向方向視で、前記発振電極と前記対向電極は、前記レールに対してオーバーラップしないように前記インナーケースに設けられている、請求項１０に記載の冷蔵庫。
    
12. 絶縁材料から作製され、食品が収容される収容室を画定するインナーケースと、
    金属を含む材料から構成され、対向電極を一体に備え、且つ前記インナーケースを格納するシールドケースと、
    前記シールドケースの対向電極に対して前記インナーケースを挟んで対向するように、前記インナーケースと前記シールドケースとの間に配置された発振電極と、を有し、
    前記対向電極が、前発振電極に向かって隆起する前記シールドケースの隆起部分である、加熱モジュール。

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