JPH06101950A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 食品を急速冷凍するための急速冷凍室を備え
た冷蔵庫において、環境条件や食品の温度、大きさなど
に関わらず品質劣化の少ない冷凍保存を行わせることを
目的としたものである。 【構成】 急速冷凍室にダンパ装置３０とヒータ３１ａ
を設け、ヒータを通電させながら２つの温度検知手段４
４、４５でまずダンパ装置３０を開閉制御して食品を最
大氷結晶生成帯直前の約−１℃に略安定させて均温処理
する。続いてヒタの通電を終了し、ダンパ装置３０を強
制開放し、圧縮機９、送風機１１を強制運転して連続的
に冷気を送り込んで凍結処理を行わせる制御手段３８を
備えたもの。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、冷凍室内に急速冷凍室
を備えた強制通風方式の冷蔵庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】急速冷凍室を備えた冷蔵庫としては、そ
の一例が実開昭５８−０４１４６４号公報に示されてお
り、以下その構成について図６、７に従い説明する。

【０００３】１は冷蔵庫本体で外箱２、内箱３及び前記
外箱２、内箱３間に充填された断熱材４により構成され
ている。５は前記冷蔵庫本体１の内部を上下に仕切る区
画壁であり、上部に冷凍室６、下部に冷蔵室７を仕切っ
て形成している。また、冷蔵室７の上部には生鮮食品の
保存を目的として、パーシャルフリージングなど冷凍と
冷蔵の中間の温度帯に設定された低温室８が区画形成さ
れている。９は前記冷蔵庫本体１の底部後方に収めた冷
凍サイクルの圧縮機である。１０は前記冷凍室６の背面
に収めた冷凍サイクルの冷却器であり、１１は前記冷却
器１０で冷却した冷気を前記冷凍室６、冷蔵室７及び低
温室８に強制通風するための送風機である。１２は前記
冷蔵室７、低温室８に冷気を導くためのダクト、１３、
１４はそれぞれ前記冷蔵室７、低温室８の入口に設けて
電気的入力で冷気流入量を調節するダンパ装置（以下電
動ダンパ１３、１４という）である。１５、１６、１７
はそれぞれ前記冷凍室６、冷蔵室７、低温室８の室内に
設けた温度センサである。

【０００４】次に１８は前記冷凍室６の下部に区画した
急速冷凍室（以下急凍室１８という）であり、前部に開
閉自在の扉１９と、底部に例えばアルミニウム製の金属
板２０が設けられている。２１は前記金属板２０上に載
置して急速冷凍する食品である。また２２は室内背面に
設けた冷気吐出口、２３は室内前部の底面に設けた冷気
吸い込み口である。２４は前記冷蔵庫本体１の外殻の前
面部に設けた急凍スイッチであり、前記急凍スイッチ２
４を押すと、前記圧縮機９と前記送風機１１が所定時間
連続運転するように構成されている。

【０００５】かかる構成において、以下その動作を説明
する。通常時は、冷凍室６内に設けた温度センサ１５の
設定値に基づいて圧縮機９及び送風機１１がＯＮ・ＯＦ
Ｆし、冷却器１０によって冷却された冷気が、送風機１
１により送風されて冷凍室６及び急凍室１８が一定温度
（例えば−２０℃）を保つように冷却される。一方、送
風機１１による冷気送風はダクト１２を介して冷蔵室
７、低温室８に対しても行われ、電動ダンパ１３、１４
によって冷気流入量が調節されて、一定温度（例えば４
℃と−３℃）を保つよう冷却される。

【０００６】次に、使用者が食品２１を冷凍保存する目
的で、急凍室１８内の金属板２０上に食品２１を置いて
急凍スイッチ２４を押した場合は、圧縮機９と送風機１
１が所定時間Ｔｍｉｎ（例えば１８０ｍｉｎ）連続運転
され、急凍室１８の冷気吐出口２２から連続的に冷気が
導入されて、底面の金属板２０の熱伝導冷却効果とも合
わせて食品２１が比較的短時間で凍結する。そして、所
定時間が経過すると、通常安定時の運転にもどるもので
ある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような構成では、急凍スイッチ２４を押すと、単純に所
定時間圧縮機９及び送風機１１が連続運転し、食品２１
の外表面から一定の冷気量で連続的に冷却する間接冷却
方式であるため、専用の冷却器を用いて熱伝導冷却で凍
結を促進する直接冷却方式に比べて凍結時間が長くかか
る欠点があった。

【０００８】また、冷凍しようとする食品２１の大きさ
や形、初期温度などに関係なく一定の急凍運転を行うこ
とになるため、例えば体積の大きい食品や厚みの厚い食
品、或いは初期温度の高い食品などでは、図７に示すよ
うに、食品２１の個体内の凍結時間むらが大きくなっ
て、冷凍品質の目安とされる最大氷結晶生成帯の実質的
な通過時間が長くなってしまう。即ち、例えば初期温度
２０℃として、食品２１内で最も凍結が速く進行する表
面部が既に最大氷結晶生成帯に入る直前の−１℃に到達
しているのに対して、最も凍結の進行が遅い中心部はま
だ１０℃付近であり、最大氷結晶生成帯通過時点での両
者の時間的な差はさらに拡大し、結果として食品２１の
最終的な凍結時間が長くかかることになる。

【０００９】最大氷結晶生成帯の通過時間が長くかかる
こと自体、食品内に生じる氷結晶の大きさが大きくな
り、且つ、主として細胞外に成長するため細胞組織を損
傷して食品の品質を劣化させる。これに加えて、凍結時
間むらが大きくなると、食品内では大小さまざまな大き
さの氷結晶が取り混ぜて存在することになり、冷凍保存
中に比較的大きな氷結晶は、近在する蒸気圧の高い小さ
な氷結晶や水分（通常の冷凍温度でも凍らず残っている
水）を吸収してさらに成長し、細胞の組織破壊やタンパ
ク変性を促進して食品品質を一層劣化させてしまうとい
う問題点があった。

【００１０】さらに、食品の初期温度や冷蔵庫の庫内温
度、外気温度などに関係なく一定の急凍運転を行うこと
になるため、図７のように、食品２１が凍結完了しない
まま（最大氷結晶生成帯を完全に通過しないまま）に急
凍運転を終了してしまうことがある。初期温度が高かっ
たり（夏期や調理後のホームフリージングなど）、ドア
開閉が多い場合やデフロストの直後などで庫内温度が高
かったり、夏期など外気温度が高くて冷却能力の余裕が
ない場合などにそのケースが増える。また、これとは逆
に、初期温度が低かったり（冬期や冷蔵中の食品の冷凍
など）、庫内温度が低かったり（前回の急凍に引き続い
て行う場合など）、冬期など外気温度が低い場合などの
ケースでは、既に凍結しているにもかかわらず無駄な急
凍運転を続行したりする問題点も有していた。本発明
は、上述した問題点に鑑み、環境条件や食品の温度や大
きさに関わらず、品質劣化が少なく効率のよい急速冷凍
を行わせることを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明の冷蔵庫は、断熱壁で区画形成した急速冷凍室
の冷気流入部にダンパ装置と、急速冷凍室の一画にヒー
タを設けるとともに、底面の金属板上に載置した食品温
度を検知する第１の温度検知手段と、急速冷凍室内の一
画に設置して空気温度を検知する第２の温度検知手段を
設けた構成に、急速冷凍運転の工程を、ヒータを通電さ
せて、第１及び第２の温度検知手段の出力により食品温
度を約−１℃に略安定させる均温処理工程と、これに続
いて圧縮機と送風機を強制運転させてダンパ装置を強制
開放させるとともに、第１及び第２の温度検知手段に基
づいて圧縮機及び送風機の強制運転を解除する凍結処理
工程により構成した制御手段を付加するものである。

【００１２】

【作用】本発明は上記した構成によって、急速冷凍室に
食品を入れて急速冷凍運転を開始すると、まず均温処理
工程でヒータが通電され、そして第１及び第２の温度検
知手段の出力に応じてダンパ装置が開閉制御されて冷気
流入量が調節され食品温度が約−１℃に略安定する。こ
の時、食品の大きさや初期温度に関わらず食品固体内の
温度ムラが均一化される。又、ヒータが通電されると、
急速冷凍室内の雰囲気温度が短時間で上昇するとともに
ダンパ装置の開閉頻度が多くなり、急速冷凍室内が−１
℃に速く略安定するため、食品も短時間で均温処理でき
る。また、表面部など食品が局部的に最大氷結晶生成帯
に入ることもない。

【００１３】次に凍結処理工程で、ヒータ通電を終了
し、圧縮機及び送風機はそのまま強制運転させながらダ
ンパ装置が強制開放され、急速冷凍室内には均温処理工
程中に冷却された冷気が連続的に送りこまれる。この
時、食品は最大氷結晶生成帯に入る直前の約−１℃に均
温化されているため、最大氷結晶生成帯の通過時間むら
が少なくなり、実質的な凍結時間も短くなる。また、第
１及び第２の温度検知手段の出力に基づいて圧縮機及び
送風機の強制運転を解除するため、効率のよい凍結がで
きるものである。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１から図５に従
い説明する。尚、従来と同一構成については同一符合を
付し、その詳細な説明を省略し、異なる部分についての
み述べる。２５は急速冷凍室（以下急凍室２５という）
であり、断熱壁２６及び開閉自在の断熱扉２７によって
冷凍室６の下部に区画形成されている。２８は前記急凍
室２５への冷気導入口、２９は冷気吸込み口であり、前
期冷気導入口２８には冷気流入量を調節するダンパ装置
３０（以下電動ダンパ３０という）が設けられている。
なお、前記電動ダンパ３０は通常時は開放されている。

【００１５】３１は前記急凍室２５の内壁を４面（天
面、底面、両側面）で構成するアルミニウムなどの金属
板である。３１ａは前記金属板の裏面に密着させたヒー
タである。また前記金属板３１の両側面上方には複数の
冷気吐出口３２が形成されている。３３は前記急凍室２
５の背面に設けた冷気吐出口であり、前記冷気吐出口３
２とともに、その裏側には、前記断熱壁２６の内部に形
成した冷気通路３４が前記電動ダンパ３０より連通して
いる。３５は前記金属板３１の底面の裏側に熱伝導的に
固定した第１の温度センサであり、３６は前記急凍室２
５の天面に気中温度を検知するように設けた第２の温度
センサである。３７は冷凍しようとする食品２１を載置
するために、出し入れ自在に前記金属板３１上に備えつ
けたアルミニウムなど金属製の冷凍皿である。

【００１６】次に制御関係について説明する。３８はマ
イクロコンピュータなどより成る制御手段（以下マイコ
ン３８という）であり、急速冷凍運転時間の中で、均温
処理工程のタイムセーフ時間Ｔ1 （例えば１２０ｍｉ
ｎ）をカウントするタイマ３９と、それに続く凍結処理
工程のタイムセーフ時間Ｔ2 （例えば１２０ｍｉｎ）を
カウントするタイマ４０などが内蔵されている。

【００１７】前記マイコン３８の入力端子には冷凍室の
温度センサ１５を備えた温度検知手段４１、冷蔵室の温
度センサ１６を備えた温度検知手段４２、低温室の温度
センサ１７を備えた温度検知手段４３と、急凍室の第１
の温度センサ３５を備えた第１の温度検知手段４４、第
２の温度センサ３６を備えた第２の温度検知手段４５が
接続されており、出力端子には圧縮機９、送風機１１、
冷蔵室、低温室、急凍室の電動ダンパ１３、１４、３
０、ヒータ３１ａを駆動するための電磁リレーなどの駆
動手段４６、４７、４８、４９、５０、５１、運転用コ
ンデンサ（図示せず）の容量を切り換えて送風機１１の
回転数を変化させる回転数制御手段５２が接続されてい
る。

【００１８】かかる構成において、通常時は、冷凍室の
温度センサ１５の温度をもとにした温度検知手段４１に
よって、圧縮機９、送風機１１がＯＮ・ＯＦＦの断続運
転をして、冷凍室６及び急凍室２５が所定の温度（例え
ば−２０℃）に冷却維持される。この時、送風機１１の
回転数制御手段は通常の回転数となるよう作用する。ま
た一方、冷蔵室及び低温室の温度センサ１６、１７の温
度をもとにした温度検知手段４２、４３によって電動ダ
ンパ１３、１４が開閉制御されて冷気流入量が調節さ
れ、冷蔵室７、低温室８がそれぞれ所定の温度（例えば
４℃、−３℃）に冷却維持される。次に急凍時の動作に
ついて図４のフローチャート、図５のタイムチャートを
もとに説明する。まず、冷凍しようとする食品２１を冷
凍皿３７上に載置して金属板３１上に設置すると、食品
２１の熱が冷凍皿３７、金属板３８を介して素早く伝導
され、第１の温度センサ３５の温度が急激に上昇する。
そして、ＳＴＥＰ１で第１の温度センサ３５の温度が所
定値ｔ1 ℃（例えば０℃）より高いか低いかを判断し、
低ければＳＴＥＰ１で高くなるまで待機する。ＳＴＥＰ
１で温度が高いと判断されると、急凍運転制御が自動的
に開始される。制御がスタートするとまず均温処理工程
に入り、ＳＴＥＰ２でタイマ３９が時間カウントを開始
する。これに続いてＳＴＥＰ３で圧縮機９、送風機１１
が連続運転されるとともにヒータ３１ａが通電されて、
急凍室の電動ダンパ３０が第１及び第２の温度検知手段
４４、４５の出力に基づいて開閉制御される。すなわ
ち、第１の温度センサ３５によって食品２１の温度変化
を熱伝導的に検出しつつ、第２の温度センサ３６の温度
によって、所定値ｔ2 、ｔ3 ℃でダンパ３０を開閉制御
して冷気流入量を調節し、急凍室２５内の温度を食品の
最大氷結晶生成帯に入る直前の約−１℃に略安定させる
ように作用する。この時、食品の熱容量に加え、ヒータ
の通電により急凍室内の雰囲気温度が上昇しやすくな
り、第２の温度センサが所定値ｔ2 を速く検知するた
め、温度検知手段の出力に基づいてダンパ開閉が頻繁に
行われるようになる。

【００１９】その結果、急速冷凍室内の温度が−１℃に
短時間で略安定し、食品も早く均温処理出来る。また、
底面部の金属板裏面にヒータを密着させているため、食
品の下表面部が金属板を介して集中的に冷却されること
がないため、最大氷結晶生成帯に突入し、局部的に凍結
することがない。

【００２０】そして、ＳＴＥＰ４でタイマ３９のカウン
ト時間がＴ1 ｍｉｎに達したかどうか判断し、到達して
いればその時点で均温処理工程は終了する。一方、到達
していなければＳＴＥＰ５に移る。ＳＴＥＰ５で第１の
温度センサ３５の温度が所定値ｔ4 ℃（例えば−３℃）
より高いか低いかを判断し、高ければＳＴＥＰ４に戻っ
て作用を繰り返す。ＳＴＥＰ５で温度が低いと判断され
ると、その時点で均温処理工程が終了する。この時、食
品２１の温度はほぼむらがなく、全体的に約−１℃に安
定するよう予め相関がとられている。

【００２１】均温処理工程が終了すると同時に凍結処理
工程に入り、ＳＴＥＰ６でタイマ４０が時間カウントを
開始する。これに続いてＳＴＥＰ７でヒータ３１ａの通
電が終了されるとともに圧縮機９は引き続いて強制運転
が継続される。また、回転数制御手段５１が作用して運
転用のコンデンサ（図示せず）が高い容量に切り換わ
り、送風機１１が高回転で運転される。さらに急凍室の
電動ダンパ３０が強制的に開放されることによって多量
の冷気が急凍室２５内に連続的に導入される。そしてＳ
ＴＥＰ８に進む。

【００２２】ＳＴＥＰ８では、冷蔵室の温度センサ１６
の温度が所定値ｔ5 ℃（例えば１０℃）より高いか低い
かを判断し、低ければＳＴＥＰ９に進んで冷蔵室の電動
ダンパ１３が強制的に閉塞される。一方、高いと判断さ
れるとＳＴＥＰ９はバイパスされ通常の温度制御によっ
て電動ダンパ１３は制御される。

【００２３】ＳＴＥＰ９を通過あるいはバイパスされる
とＳＴＥＰ１０に進み、低温室の温度センサ１７の温度
が所定値ｔ6 ℃（例えば５℃）より高いか低いかを判断
し、低ければＳＴＥＰ１１に進んで低温室の電動ダンパ
１４が強制的に閉塞される。一方、高いと判断されると
ＳＴＥＰ１１はバイパスされ通常の温度制御によって電
動ダンパ１４は制御される。

【００２４】このように冷蔵室、低温室の電動ダンパ１
３、１４が強制的に閉塞されると、その分急凍室２５へ
の送風量が増加するとともに、冷蔵室７あるいは低温室
８を冷却しない分だけ相対的に冷却能力が高まる。この
時、食品２１は急凍室両側面の複数の冷気吐出口３２、
及び背面の冷気吐出口３３からの冷気で全包囲的に冷却
されると同時に、急凍室内面の金属板３８の底面からの
伝導冷却及び天面、両側面からの放射冷却が加えられる
ことと、均温処理工程の時間中に圧縮機９の連続運転に
より冷却器８の温度が低下し、より低温化された冷気が
与えられることとも合わせて凍結が集中的に、且つ急速
に進行する。

【００２５】また、最大氷結晶生成帯直前の約−１℃に
食品２１が均温処理されていることと前述の全包囲冷却
で、部位による凍結時間むらが抑制された形で最大氷結
晶生成帯を通過していく。このことも凍結速度を速める
一因になる。即ち、従来では食品２１内で最も凍結の進
行が遅く、凍結の進行が速い表面部が既に−１℃に達し
た時点でまだプラス温度（例えば１０℃）で、結果とし
て全体の最大氷結晶生成帯の通過時間を遅らせていた中
心部が、均温処理によって表面部と同様に−１℃のスタ
ートラインに並ぶためである。こうして凍結速度が大き
く速まることにより、食品２１内に生じる氷結晶は小さ
く抑えられ細胞組織を損傷することが少ないため、タン
パク質の変性や解凍後のドリップの流出、歯ざわりなど
の食感を損ねるといった食品の品質劣化が抑制される。

【００２６】次にＳＴＥＰ１２でタイマ４０のカウント
時間がＴ2 ｍｉｎに達したかどうか判断し、到達してい
なければＳＴＥＰ１３に移る。ＳＴＥＰ１３で第１の温
度センサ３５の温度が所定値ｔ7 ℃（例えば−１５℃）
より高いか低いかを判断し、高ければＳＴＥＰ８に戻っ
て作用を繰り返す。ＳＴＥＰ１３で温度が低いと判断さ
れるとＳＴＥＰ１４に進む。ＳＴＥＰ１４では、第２の
温度センサ３６の温度が所定値Ｔ８℃（例えば−１５
℃）より高いか低いか判断し、高ければＳＴＥＰ８に戻
って作用を繰り返す。ＳＴＥＰ１４で温度が低いと判断
されるとＳＴＥＰ１５に進む。

【００２７】一方、ＳＴＥＰ１２でタイマ４０のカウン
ト時間がＴ2 ｍｉｎに達していれば、そのままＳＴＥＰ
１５に進む。

【００２８】ＳＴＥＰ１５では圧縮機９の強制運転、送
風機１１の高回転の強制運転、冷蔵室及び低温室の電動
ダンパ１３、１４の強制閉塞状態がそれぞれ解除され、
急凍室の電動ダンパ３０は開放状態のまま維持される。
そして自動的に凍結処理工程が終了し、同時に一連の急
凍運転制御が終了する。

【００２９】即ち、食品温度と相関を持った第１の温度
センサ３５と、急凍室２５内の雰囲気温度を代表する第
２の温度センサ３６がそれぞれ一定の低温状態に到達し
た時点をもって、食品２１は最大氷結晶生成帯を完全に
通過し凍結を完了していると判断して急凍運転を終了
し、そのまま冷凍保存に入る。このため急凍時間が不足
したり、無駄な急凍運転をしたりすることがなく、食品
２１の状態や環境条件に応じて、自動的に最も効率のよ
い急凍運転が選択されることになり、使い勝手が極めて
よい。

【００３０】このようにして、自動的に凍結が終了した
食品２１は凍結速度が速く、且つむらが小さいため、個
体内に生成された氷結晶の大きさが小さく均一な状態で
分布しており、冷凍保存中の氷の再結晶成長が促進され
にくい。このため細胞組織の損傷やタンパク質の変性も
抑制され、食品品質の劣化の少ない冷凍保存が可能とな
る。保存期間が長くなるほど従来との品質差は広がる傾
向となり、長期の冷凍保存が品質よく活用できること
で、食生活の自由度も大きくなる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように、本発明の冷蔵庫によると
次のような効果が得られる。

【００３２】（１）凍結処理前に最大氷結晶生成帯直前
の約−１℃に略安定させる均温処理を行わせることによ
って、食品内の凍結速度むらを抑制した形で凍結を進行
させるため、食品の形状、大きさ、初期温度などに関わ
らず食品全体としてみた凍結速度が速くなり、急凍時間
の設定も短くて済む。

【００３３】（２）急速冷凍室の一画にヒータを設けて
均温処理中に通電させることにより、急速冷凍室内の雰
囲気温度が上昇してダンパ装置の開閉が頻繁に行われる
ようになり、室内が−１℃に速く安定して食品も短時間
で均温処理できる。また、均温処理中に食品が局部的に
最大氷結晶生成帯に入って凍結することもない。

【００３４】（３）均温処理による凍結時間の短縮と食
品個体内の凍結時間むらの抑制で、生成される氷結晶の
大きさは小さく、且つ均一化されたものとなるため、凍
結進行時や、冷凍保存時の氷の再結晶作用による細胞損
傷に起因する食品品質の劣化が少なく長期の冷凍保存が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す冷蔵庫の縦断面図

【図２】図１の冷蔵庫に備えた急速冷凍室の平面断面の
拡大図

【図３】図１の冷蔵庫の制御ブロック図

【図４】図１の冷蔵庫の急速冷凍制御のフローチャート

【図５】図１の冷蔵庫の急速冷凍制御のタイムチャート

【図６】従来例を示す冷蔵庫の縦断面図

【図７】図６の冷蔵庫の急速冷凍制御のタイムチャート

【符号の説明】

６ 冷凍室 ７ 冷蔵室 ９ 圧縮機 １０ 冷却器 １１ 送風機 １３、３０ 電動ダンパ（ダンパ装置） ２５ 急凍室（急速冷凍室） ３１ 金属板 ３２、３３ 冷気吐出口 ３５ 第１の温度センサ ３６ 第２の温度センサ ３８ マイコン（制御装置） ４１ 冷凍室温度検知手段 ４２ 冷蔵室温度検知手段 ４４ 第１の温度検知手段 ４５ 第２の温度検知手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷凍サイクルを構成する圧縮機、冷却器
   と、冷凍室と、冷蔵室と、前記両室内の温度を検知する
   温度検知手段と、前記冷凍室内の一画に設けられ、断熱
   壁で区画形成された急速冷凍室と、前記冷却器により冷
   却された冷気を前記冷凍室、冷蔵室、急速冷凍室に強制
   送風する送風機と、前記冷蔵室及び急速冷凍室の入口に
   設けて冷気流入量を調節するダンパ装置と、前記急速冷
   凍室内の少なくとも底面に備えた金属板と、前記急速冷
   凍室の一画に設けたヒータと、前記金属板上に載置した
   食品の温度を検知する第１の温度検知手段と、前記急速
   冷凍室内の温度を検知する第２の温度検知手段と、急速
   冷凍運転中は、前記ヒータを通電させるとともに、前記
   第１及び第２の温度検知手段の出力に基づいて食品温度
   を約−１℃に略安定させる均温処理工程と、続いて前記
   圧縮機及び送風機を強制運転させ、前記急速冷凍室のダ
   ンパ装置を強制開放させるとともに、前記第１及び前記
   第２の温度検知手段の出力に基づいて前記強制運転を解
   除させる凍結処理工程により食品を冷凍する制御手段と
   より成る冷蔵庫。
2. 【請求項２】 ヒータを底面の金属板裏面に密着させて
   設けた請求項１記載の冷蔵庫。