JPWO2018189777A1 - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

この発明に係る冷蔵庫は、冷蔵温度帯に設定される冷蔵室と、冷蔵室内の下方側に設けられ、冷蔵温度帯よりも低い凍結温度以下の過冷却温度となるように被冷却物を冷却する過冷却保存室と、複数枚の対向する板状の透明部材の間に、気体が封止されて構成されており、過冷却保存室の上面となる天板とを備えるものである。

Description

この発明は、冷蔵庫に関するものである。特に、被冷却物を過冷却状態とする機能を有する冷蔵庫に係るものである。

一般に、冷蔵庫において、品質を維持したまま食品を保存する際には、できるだけ低い温度で、かつ、凍結させずに維持することが望ましいとされている。このような保存を実現するものとして、食品を過冷却状態で保存する方法が提案されている。ここで、過冷却状態とは、食品が凍結点以下に達していても、凍結を開始せずに、非凍結状態であることをいう。しかしながら、食品を凍結点以下（たとえば、０℃以下）で保存した場合、衝撃または何らかの要因により、過冷却状態が解除され、食品に氷結晶が生成される可能性がある。そして、過冷却状態が解除されたまま放置すると、食品の凍結が進み、凍結による細胞損傷によって食品の品質が低下してしまう。

このような問題を回避するため、周期的に温度を変更し、過冷却状態の解除により生じた氷結晶を融解させる方法が提案されている。たとえば、食品を過冷却状態とする過冷却運転後、冷蔵運転での温度設定による冷却手段の稼働と停止とが１回以上繰り返された場合に、再度過冷却運転を開始する冷蔵庫が開示されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１に記載された冷蔵庫では、過冷却運転によって、食品の凍結が進み出した場合にも、過冷却運転の設定温度よりも高い設定温度による冷蔵運転が行われることで、食品が完全に凍結することを防ぐことができる。

また、庫内設定温度が食品の凍結点よりも低い温度に設定される低温工程と、凍結点よりも高い温度に設定される昇温工程とを繰り返し行う冷蔵庫が開示されている（たとえば、特許文献２参照）。特許文献２の冷蔵庫においても、低温工程で食品の過冷却状態が解除され、食品に氷結晶が生成されて凍結が開始した場合でも、あらかじめ定められたタイミングで昇温工程を開始することで、過冷却解除時に生成した氷結晶を融解させることができる。また、その後、再び低温工程を実行することで、過冷却状態を実現し、食品の過冷却状態を安定して維持することができる。

一方で、低温室と過冷却保存室が切替え可能な貯蔵室を有する冷蔵庫において、過冷却保存室の天板直下に断熱部材を用いる構造が開示されている（たとえば、特許文献３参照）。特許文献３の冷蔵庫においては、過冷却保存室の断熱性および冷却性を高めるとともに、過冷却保存室に発生する結露の防止を可能としている。

また、過冷却保存室内の天板直下に蓄冷剤を有した構造の冷蔵庫が開示されている（たとえば、特許文献４参照）。特許文献４においては、蓄冷剤により、貯蔵室内温度が設定温度以上になった場合は吸熱し、設定温度以下になった場合は発熱する。このため、貯蔵室内の空気温度を恒温化、すなわち貯蔵室内の空気温度の変動を抑制でき、生鮮食品の品質劣化を防止することを可能としている。

特許第４６４７０４７号公報 特許第４９４８５６２号公報 特開２０１３−０８３３６４号公報 特開２０１５−０３８３９１号公報

たとえば、被冷却物を過冷却状態で保存する過冷却保存室には、これから利便性が求められているが、上述した特許文献では、たとえば、次のような課題がある。

たとえば、特許文献１の冷蔵庫では、冷蔵運転を実行する時間は、通常の冷蔵運転でのサイクルが一回以上繰り返される時間となっている。この時間は、過冷却運転を実行する時間および各運転時における熱量との関係については考慮されていない。そのため、たとえば、過冷却運転を実行する時間に対して、冷蔵運転を実行する時間が短すぎる場合には、食品の氷結晶を十分に融解できず、食品の凍結が進んでしまう可能性がある。また、過冷却運転を実行する時間に対して、冷蔵運転を実行する時間が長すぎる場合には、食品の保存期間における平均温度が高くなってしまい、食品の品質の低下を招く可能性がある。

また、特許文献２の冷蔵庫では、低温工程で発生した氷結晶を完全に融解させることを目的として、低温工程の時間などが設定される。詳しくは、特許文献２の冷蔵庫では、水から氷に変化する際に放出される潜熱Ｑ１と、凍結進行中に水から奪われる潜熱Ｑ２と、解凍進行中に氷に与える熱Ｑ３とがＱ３≧Ｑ１＋Ｑ２の関係を満たすように低温工程の時間が設定される。これにより、低温工程で発生した氷結晶を完全に融解させることが可能となる。しかしながら、特許文献２の冷蔵庫においては、繊細な温度制御が必要となる。このため、たとえば、過冷却保存室の高さを拡張し、過冷却保存室容積を拡大した場合、上部領域と下部領域とで温度差が発生してしまい、狙い通りの温度制御ができず、食品の品質低下を招く可能性がある。

また、特許文献３の冷蔵庫は、過冷却保存室上部の天板直下に断熱部材が用いられている。これにより、過冷却保存室の断熱性および冷却性が向上し、過冷却保存室の容積拡大を可能としている。しかしながら、天板直下に断熱部材を用いているために、天板にガラスなどの透明部材を用いたとしても、過冷却保存室の内部を天板側から視認できない。このため、過冷却保存室を開けなければ、過冷却保存室の内容物を確認できず、利便性が悪くなってしまう。

また、特許文献４の冷蔵庫は、過冷却保存室内部に蓄冷剤を用いることで、過冷却保存を可能としている。しかしながら、蓄冷剤を用いることはコスト増大につながる。また、天板にガラスなどの透明部材を用いたとしても、天板直下に配置された蓄冷材が過冷却保存室内部の視認性を悪化させる問題があった。

この発明は、上記のような課題の少なくとも１つを解決するためになされたものであり、従来よりも利便性を有する過冷却保存室を有する冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記のような従来の課題を解決するために、この発明に係る冷蔵庫は、冷蔵温度帯に設定される冷蔵室と、冷蔵室内の下方側に設けられ、冷蔵温度帯よりも低い凍結温度以下の過冷却温度となるように被冷却物を冷却する過冷却保存室と、複数枚の対向する板状の透明部材の間に、気体が封止されて構成されており、過冷却保存室の上面となる天板とを備えるものである。

この発明に係る冷蔵庫によれば、過冷却保存室の上面となる天板が、複数枚の透明部材間に気体が封止されて構成されているため、過冷却保存室内部の状態を視認することができつつ、高い断熱性能を有している。このため、過冷却保存室を高さ方向に高くして内容積を拡大することができ、過冷却保存室の利便性を向上することができる。

この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１の外観を概略的に示す正面図である。 この発明の実施の形態１に係る第１風路１０を含む冷蔵庫１内の構成を概略的に示す内部構成図である。 この発明の実施の形態１に係る第２風路１２を含む冷蔵庫１内の構成を概略的に示す内部構成図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１における過冷却保存室５を中心とする部材などの位置関係を示す図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１が有する天板１８の構成を示す模式図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１が有する天板１８を、過冷却保存室５の上面側から見た模式図である。 この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１が有する天板１８を用いた場合の過冷却保存室５の冷却結果を示す図である。 この発明の実施の形態２に係る冷蔵庫１が有する天板１８の構成を示す模式図である。 この発明の実施の形態２に係る冷蔵庫１が有する天板１８を、過冷却保存室５の上面側から見た模式図である。

この発明は、冷蔵室内部に設けられ、冷蔵室より低温の室内で、被冷却物を過冷却する過冷却保存室の天板における断熱性能を向上させ、高さ方向を拡大し、容積を拡大できるようにしたものである。このとき、天板を介して、過冷却保存室内部が見えるようにする。

このため、天板は、複数枚の板状の透明部材が、空隙を有するように、間隔を空けて配置されている。空隙を有することで、断熱性能の向上をはかる。

さらに、天板は、リブを有し、透明部材間の間隔を保持する。そして、リブ内部には、加熱装置となる線ヒータを這わせる。線ヒータとすることで、視認性を著しく損なわずに、天板に加熱装置を設置することができる。そして、天板における結露、天板付近に保存される被冷却物の凍結防止などをはかる。

以下、図面に記載された図を参照して、この発明の実施の形態について説明する。各図において、同一または相当する部分には、同一符号を付して、その説明を適宜省略または簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、および配置などは、この発明の範囲内で適宜変更することができる。また、明細書中における各構成部材の位置関係（たとえば、上下関係など）は、原則として、冷蔵庫１を使用可能な状態に設置したときのものである。ここで、図１〜図３を含む以下の図においては、各構成部材の寸法の関係および形状などが実際のものとは異なる場合がある。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１の外観を概略的に示す正面図である。また、図２は、この発明の実施の形態１に係る第１風路１０を含む冷蔵庫１内の構成を概略的に示す内部構成図である。また、図３は、この発明の実施の形態１に係る第２風路１２を含む冷蔵庫１内の構成を概略的に示す内部構成図である。

［冷蔵庫１の構成］
図１に示すように、実施の形態１の冷蔵庫１は、前面（正面）が開口されて内部に貯蔵空間が形成された断熱箱体を備える。断熱箱体は、詳細に図示することは省略したが、鋼鉄製の外箱と、樹脂製の内箱と、外箱と内箱との間の空間に充填された断熱材と、から構成される。ただし、後述するように、冷蔵室２と野菜室３との間には、断熱材は存在しない。断熱箱体の内部に形成された貯蔵空間は、複数の区画部材によって、被冷却物が保存される複数の貯蔵室に区画されている。たとえば、図１に示すように、実施の形態１の冷蔵庫１は、複数の貯蔵室として、最上段に配置される冷蔵室２と、冷蔵室２の下方に配置される野菜室３と、最下段の冷凍室４と、を備えている。ここで、冷蔵室２の下部領域に野菜室３が設置される構造において、冷蔵庫１が備える貯蔵室の種類および数は、これらに限定されるものではない。また、以下では、被冷却物は食品であるものとして説明する。

図２に示すように、冷蔵庫１の背面側には、各貯蔵室内を冷却する冷却装置の例として、冷媒を圧縮して吐出する圧縮機６と、蒸発器として機能し、空気を冷却する冷却器８と、冷却器８で生成された冷気を移動させる送風ファン９とが設けられている。さらに、冷蔵庫１は、冷気が流れる風路であって冷却器８および送風ファン９などが設置される第１風路１０を有している。圧縮機６は、冷媒吐出側が凝縮器（図示せず）に接続され、冷媒吸入側が冷却器８に接続されている。冷却器８は、蒸発器として機能し、自身を通過する冷媒と第１風路１０の空気とを熱交換させて冷気を生成する。圧縮機６および冷却器８は、凝縮器（図示せず）および膨張手段（図示せず）とともに、冷凍サイクル回路を構成する。送風ファン９は、第１風路１０を介して、冷蔵室２、野菜室３および冷凍室４へ冷気を供給する。

第１風路１０は、冷蔵庫１内の下側から上側にかけて、筐体５０に形成された内壁パネル内に縦方向に設けられている。より詳細には、第１風路１０は、冷蔵室２、野菜室３および冷凍室４の背面側に設けられている。第１風路１０は、過冷却保存室５に冷気を送風する第１風路１０ａと、過冷却保存室５以外の冷蔵室２内の空間に冷気を送風する第１風路１０ｂとを有する。そして、第１風路１０ａにはダンパ１１ａが設けられている。また、第１風路１０ｂにはダンパ１１ｂが設けられている。ダンパ１１ａは、開度を変化させて、第１風路１０ａを通過する冷気の風量を調整する。また、ダンパ１１ｂは、開度を変化させて、第１風路１０ｂを通過する冷気の風量を調整する。

冷凍サイクル回路の動作によって冷却器８で冷媒と熱交換されて、冷却された冷気は、送風ファン９によって、冷蔵庫１の背面の第１風路１０を通って冷蔵室２、冷凍室４などの貯蔵室に供給される。冷蔵室２などを通過した冷気は、図３に示すように、第２風路１２を通って冷却器８に戻され、再度冷却されて、各貯蔵室に送られる。

また、冷蔵庫１は、制御装置１００を有している。そして、各貯蔵室の温度は、各貯蔵室に設置された温度センサ（図示せず）が検出する。制御装置１００は、温度センサが検出する温度が、各貯蔵室において設定された温度になるように、冷蔵庫１内の各種機器を制御する。たとえば、制御装置１００は、第１風路１０ａに設置されたダンパ１１ａおよび第１風路１０ｂに設置されたダンパ１１ｂの開度、圧縮機６の出力、ヒータ１６の出力、送風ファン９の送風量などを制御する。

＜冷蔵室２＞
冷蔵室２は、冷蔵温度帯（たとえば、約３〜５℃）に設定され、食品を収納する貯蔵室である。冷蔵室２には、図２に示すように、食品などを載置する棚２１などが設けられている。冷蔵室２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（たとえば、観音開式）の扉が設けられている。ここで、冷蔵室２の扉は、観音開式の扉ではなく、１枚式の回転式扉でもよい。また、内壁パネルが、冷蔵室２内の後壁となる。そして、図２および図３に示すように、実施の形態１の冷蔵庫１においては、冷蔵室２の最下部に、過冷却保存室５が設けられている。過冷却保存室５は、冷蔵室２内の空間において、天板１８によって、他の空間と区切られている。

過冷却保存室５は、冷蔵室２よりも低温（たとえば、食品の凍結点（凍結温度）以下となる、約０〜−３℃の過冷却温度）の状態である過冷却状態で、食品を保存する貯蔵室である。したがって、過冷却保存室５は、たとえば、肉、魚またはこれらの加工品などの食品を保存するのに適した貯蔵室である。過冷却保存室５には、収納容器１４と前面壁１３とが設けられている。また、過冷却保存室５の奥側には、過冷却保存室５内の空気を第２風路１２に導く過冷却保存室吸込口１５を有している。ここで、過冷却保存室吸込口１５と後述する冷蔵室吸込口２２とは、平面視で少なくとも一部が重なっている。このため、過冷却保存室吸込口１５を通過した空気と冷蔵室吸込口２２を通過した空気とは、第２風路１２において合流して冷却器８に戻される。それぞれの空気が別々に冷却器８に戻されるのではない。また、過冷却保存室５においては、冷蔵室２より低い温度を保持可能な天板１８を有している。

収納容器１４は、過冷却保存室５に保存する食品を収納する容器である。収納容器１４は、たとえば、過冷却保存室５の側壁内側に設けられたレール（図示せず）に沿って前後方向に移動可能な引出し式の容器である。ここで、レールは、過冷却保存室５の底壁にあってもよい。また、レールは必ずしも設置されていなくてもよい。使用者は、過冷却保存室５から、収納容器１４を引き出し、収納容器１４の上面開口を介して、収納容器１４に収納された食品の出し入れを行うことができる。収納容器１４の材質としては、たとえば、一般的な冷蔵庫の収納容器と同様に、ポリスチレンなどが用いられる。ただし、これに限定されるものではない。

過冷却保存室５の前面側上段の空間の開口部には、天板１８に枢動可能に固定された前面壁１３が設けられている。収納容器１４を引き出すことで、前面壁１３が回動して扉が開く。

ここで、冷蔵室２の温度調整は、制御装置１００が、ダンパ１１ｂの開度を制御して、冷蔵室２に供給する風量を調整することで行う。さらに、過冷却保存室５の温度調整は、制御装置１００が、ダンパ１１ａの開度制御によって過冷却保存室５に供給する風量を調整することおよび後述するヒータ１６の出力調整をすることで行う。

＜野菜室３＞
野菜室３は、冷蔵室２よりも設定温度が高い冷蔵温度帯（たとえば、約３〜７℃）の貯蔵室である。野菜室３は、貯蔵品を収納するための空間を有し、食品のうち、特に、野菜を冷蔵するのに適している貯蔵室である。図２および図３に示すように、野菜室３は、冷蔵室２の下方側に設けられる。したがって、野菜室３は、後述する境界壁７を介して、過冷却保存室５と隣接している。野菜室３には、引き出し式の扉が設けられている。この扉の開閉によって、野菜室３と冷蔵庫１外との間の開放および遮断が行われる。

＜境界壁７＞
図２に示すように、境界壁７は、野菜室３と過冷却保存室５との間に設けられている壁である。境界壁７は、野菜室３と過冷却保存室５とを仕切る。野菜室３が境界壁７の下側にある構成では、過冷却保存室５からの伝熱で冷却されることはない。そのため、境界壁７には断熱材を含まなくてもよい。また、図３に示すように、境界壁７は、第２風路１２に直結し、冷蔵室２内からの冷気が第２風路１２側に吸い込まれる冷蔵室吸込口２２を有している。冷蔵室吸込口２２は、冷蔵室２の奥側となる部分に形成される。

＜ヒータ１６＞
図２および図３に示すように、過冷却保存室５の下方で過冷却保存室５を支える境界壁７にヒータ１６が設置されている。ヒータ１６は、過冷却保存室５内の食品を加熱して昇温させる加熱機構（加熱手段）である。ヒータ１６は、食品を加熱するために用いるものであり、過冷却保存処理における昇温工程に用いられる。過冷却保存処理では、食品を冷却しすぎて凍結させてしまうことを防ぐ必要がある。そのため、冷却しすぎた食品を加熱するためにヒータ１６を用いて加熱する。ヒータ１６が、過冷却保存室５の下方に設置されていることで、過冷却保存室５内の食品を効率的に加熱させることができる。

＜冷凍室４＞
冷凍室４は、０℃未満の冷凍温度帯（たとえば、−１８℃以下）に設定された貯蔵室である。図２および図３に示すように、冷凍室４は、野菜室３の下側に設けられ、冷凍する食品を収納する。冷凍室４には、引き出し式の扉が設けられている。この扉の開閉によって、冷凍室４と冷蔵庫１外との間の開放および遮断が行われる。

［過冷却状態の維持について］
ここでは、過冷却保存室５内の食品を過冷却状態に維持する温度環境について説明する。水が氷に変わるためには、氷結晶が成長する場が必要であり、それは小さい分子レベルでの氷核である。過冷却液体中では、揺らぎにより、分子の集合離散が繰り返され、いろいろな大きさの分子集合（クラスター）が生じていると考えられている。クラスターが非常に小さいとき、内部の分子は氷の結合状態にあるが、表面の分子は結合をもつことができず不安定で、クラスターから離脱するものもある。

クラスターが、ある臨界半径を超えない限り、安定して存在できず、氷結晶にはならない。したがって、凝固点以下に達していても、クラスターは、凍結を開始しない。この状態が過冷却状態である。臨界半径以上のクラスターが１つでも生じると、それが核となり氷結晶を生成し、過冷却状態は解消する。温度が低くなると過冷却状態が解消する確率は高くなる。また、物理的衝撃などの外乱によっても、液体中の揺らぎが大きくなり、臨界半以上のクラスターが生じて、過冷却状態は解消する。

ここで、食品は、物質の混合物であるので、それらを核として氷結晶を生成することが多い。食品を凍結点以下（たとえば０℃以下）で保存した場合、衝撃など、何らかの要因により、過冷却状態が解消され、食品に氷結晶が生成される可能性がある。そして、過冷却状態が解消されたまま放置すると、食品の凍結が進み、凍結による細胞損傷によって食品の品質が低下してしまう。

そこで、実施の形態１の冷蔵庫１では、庫内設定温度が食品の凍結点よりも低い温度に設定される低温工程と、凍結点よりも高い温度に設定される昇温工程を制御する。そして、食品の保存空間である過冷却保存室５内の温度環境を整え、急激な温度低下などの刺激を与えずに冷却することで、食品を過冷却状態に維持する。具体的には、過冷却状態を維持するにあたり、過冷却保存室５の「温度範囲」は−４〜０［℃］の範囲が好ましい。また、過冷却状態を維持するにあたり、過冷却保存室５内の「温度分布」を均一化することが好ましい。

［冷気の流れについて］
次に、図２および図３を用いて、冷却器８で作られた冷気の流れについて説明する。ここで、図２および図３における矢印は、冷気の流れを示す。冷却器８で作られた冷気は、送風ファン９を通り、冷蔵室２側と冷凍室４側とに送られる冷気に分けられる。冷蔵室２へ向かう冷気は、第１風路１０を通り、ダンパ１１ａおよびダンパ１１ｂによって、過冷却保存室５と、冷蔵室２とに向かう冷気に分けられる。そして、冷蔵室２に向かう冷気は、棚２１上を通り、冷蔵室２の前方で上方から下方へ下り、第２風路１２へと向かう。

図４は、この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１における過冷却保存室５を中心とする部材などの位置関係を示す図である。図４は、図２および図３に示すＹ−Ｚ線を含む平面における冷蔵庫１の断面を中心に示している。図２および図４に示すように、過冷却保存室５に向かう冷気は、ダンパ１１ａと直結している吹出風路１７から吹き出される。吹き出された冷気の一部は、前面壁１３と天板１８との間の隙間から、過冷却保存室５の手前側の空間へと抜け出す。手前側の空間に抜け出た冷気は、そこで冷蔵室２の下方へ向かってきた冷気と合流し、過冷却保存室５と冷蔵室２底面の下側との隙間を通る。そして、図３に示すように、冷蔵室吸込口２２から第２風路１２へと流出する。流出した空気は、第１風路１０に戻る。

以上のように、過冷却保存室５に隣接して冷蔵室２よりも設定温度が高い野菜室３を配置することで、過冷却保存室５内が野菜室３からの伝熱で冷やされることがない。このため、たとえば、従来のように、過冷却保存室５は、隣接する冷凍室４からの伝熱により冷却されるなどの温度影響を受けない。その結果、過冷却保存室５が冷えすぎることがなく、過冷却保存室５内の食品の過冷却保存する際に使用するヒータ１６の昇温能力を小さくすることができる。その結果、ヒータ１６の通電率を下げることができ、また、ヒータ１６の大きさを小さくして構成することができるので、効率的に過冷却保存を行うことができる。

また、実施の形態１のように、過冷却保存室５に隣接しているのが、過冷却保存室５より温度が高い野菜室３である構成では、過冷却保存室５が伝熱で冷やされることはない。そのため、境界壁７は、過冷却保存室５への伝熱を防ぐための断熱材を含まなくてもよく、コストを削減することができる。

さらに、境界壁７の温度が、過冷却保存室５の温度よりも下がらないことから、水が氷結する恐れがない。また、境界壁７の断熱性能を考慮しなくてもよいので、断熱材を有さない境界壁７であることから、境界壁７の厚さを局所的に薄くすることができる。これらの構造的特徴により、境界壁７内には、たとえば、図２および図３に示すように、製氷用の給水タンク１９を収納することができる。これによって、従来は、冷蔵室内に配置していた給水タンクを、実施の形態１の冷蔵庫１では、境界壁７内に配置することで、過冷却保存室５など、冷蔵室２の内容積を増やすことができ、利便性向上をはかることができる。

［天板１８について］
図５は、この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１が有する天板１８の構成を示す模式図である。また、図６は、この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１が有する天板１８を、過冷却保存室５の上面側から見た模式図である。次に図５および図６を用いて天板１８の構成について説明する。

図５に示すように、天板１８は、複数枚の板状の透明部材２４が、対向し、間隔を空けて並べられて構成されている。透明部材２４は、たとえば、ガラス、樹脂などを材料とする。透明部材２４間は、空隙となっている。空隙部分の空気は、天板１８における熱の変動においても、対流などを抑え、静止状態が維持されるようにしている。このため、高い断熱性能を有する。ここで、透明部材２４間は、全体において空隙でなくてもよい。たとえば、透明部材２４間の間隔を保持し、耐久性を維持するスペーサ（図示せず）が設けられていてもよい。以下、空気が封入されている空隙部分を静止空気層２３とする。ここでは、空気が封入されるものとして説明するが、透明な他の気体でもよい。

また、天板１８の周囲には、樹脂フレーム２７が取り付けられている。天板１８を冷蔵庫１内へ組み付けるために、樹脂フレーム２７を周囲に取り付ける必要がある。このとき、天板１８は、複数の透明部材２４を間隔を空けて並べた後、周囲をゴムまたはシリコン部材で周囲を被って封止し、シール性を確保して、静止空気層２３に外部からの空気が流れ込まないような構成とする。ここで、封止する際に、除湿などを行って、水分含有量を少なくした空気を封止するようにしてもよい。また、静止空気層２３に外部空気が流れ込まない密閉性があれば、積層構造に直接、樹脂フレームを取り付ける構造でもよい。

静止空気層２３の厚さＴ２は、３ｍｍ以下が望ましい。これは、静止空気層２３の厚さが３ｍｍ以上となると、空気が流れやすくなり、空気が静止していることによる断熱性能が低減するからである。透明部材２４の厚さＴ１については、特に制限しない。ただし、実際の使用を考慮した場合、透明部材２４が厚すぎると、天板１８の重さが増してしまう。このため、透明部材２４の厚さＴ１は、たとえば、３ｍｍ以下が望ましい。

ここで、図５では、透明部材２４を３枚用い、静止空気層２３が２層となる構成を示したが、これに限定するものではない。たとえば、静止空気層２３は１層であっても、３層以上であってもよい。

以上のようにして、天板１８を構成することにより、静止空気層２３の数が増したとしても、天板１８の上部側から過冷却保存室５の内部を視認し、収納容器１４に収納されている食品を確認することができる。これにより、天板１８の断熱性能について、従来よりも高い断熱性能とすることができるので、過冷却保存室５を高さ方向に高くすることで、内容積を拡大することができる。

［天板１８による冷却性の効果］
図７は、この発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１が有する天板１８を用いた場合の過冷却保存室５の冷却結果を示す図である。図７に示すように、実施の形態１で示す天板１８を用いない従来構成の高さ２０ｍｍ付近の空気温度と、実施の形態１の天板１８を用いた高さ７０ｍｍ付近の空気温度が、ほぼ同じ冷却性となっている。このことから、天板１８を用いた場合の高さ方向への優位性が分かる。また、天板１８を用いた場合、高さ２０ｍｍと高さ７０ｍｍとにおける空気温度差が約１〜１．５℃以内であり、高さ方向への温度分布状況も悪くないことがわかる。

基本的に、過冷却保存室５内の温度分布は、水平方向と高さ方向で一様性を保つ必要がある。主として、水平方向における温度分布特性は、過冷却保存室５へ冷気を供給している吹出風路１７の流量によって決まる。一方、高さ方向の温度分布特性は、過冷却保存室５の断熱性能、特に、上部側における断熱によって決まる。これは、一般的には、冷気が下方に溜まりやすいため、上部の方が過冷却保存室５外の熱の影響を受けやすいからである。

たとえば、従来の冷蔵庫では、冷蔵室内にあるチルド室を、上段チルド室と下段チルド室とに分け、下段チルド室を過冷却保存室とする構造があった。これは、過冷却保存室と過冷却保存室よりも温度が高い冷蔵室とが、直接隣接してしまうのを防ぐための構造であった。

熱量は、基本的に、高い方から低い方へ伝わり、熱量の均衡を保とうとする（熱流束が低い方へ集中する）。したがって、熱の伝搬は、温度が均一になろうとする流れになる。冷蔵室と過冷却保存室とが上下に隣接すると、冷蔵室側の熱量が過冷却保存室側に伝搬し、過冷却保存室の上部領域の温度が上昇する傾向になる。このため、過冷却保存室の下部領域と上部領域との間に温度差が生じ、高さ方向における温度分布一様性を保ちにくくなる。

そこで、実施の形態１の冷蔵庫１においては、過冷却保存室５の天板１８における断熱性能を強化することで、冷蔵室２側からの熱流束の侵入を妨げるようにし、過冷却保存室５の上部領域における温度上昇を抑制することができる。このため、従来の冷蔵庫のように、冷蔵室と過冷却保存室との間に、中間温度域となる上部チルド室を設ける必要がない。したがって、たとえば、上部チルド室だった部分の空間容積を、冷蔵室または過冷却保存室の内容積に分配などして割り当てることで、過冷却保存室５の内容積拡大を行うことができる。

実施の形態２．
図８は、この発明の実施の形態２に係る冷蔵庫１が有する天板１８の構成を示す模式図である。また、図９は、この発明の実施の形態２に係る冷蔵庫１が有する天板１８を、過冷却保存室５の上面側から見た模式図である。次に図８および図９を用いて実施の形態２における天板１８の構成について説明する。

図８に示すように、実施の形態２の天板１８は、静止空気層２３にと透明部材２４間の静止空気層２３となる部分に、上面側から見て格子状となるようなリブ部材２６を有している。特に限定するものではないが、実施の形態２のリブ部材２６は、視認性および安定性を確保するため、断面が逆Ｕ字となる形状であるものとする。そして、リブ部材２６の中には、線ヒータ２５が格納されている。線ヒータ２５は、ヒータ１６と同様に、過冷却保存室５内の食品を加熱して温度を上昇させる天板加熱装置となる。リブ部材２６の中に線ヒータ２５を格納することで、天板１８上部からの視認性を著しく損なくことなく、線ヒータ２５を配した天板１８を構成することができる。

線ヒータ２５は、直径φが２〜３ｍｍ程度であるものとする。そして、リブ部材２６全体の厚みは５〜７ｍｍ程度が望ましい。また、図８では、各静止空気層２３におけるリブ部材２６に線ヒータ２５を配置しているが、線ヒータ２５の配置する静止空気層２３は、１層だけでもよい。

天板１８に線ヒータ２５を組み込むことにより、ヒータ１６のアシスト能力として過冷却保存室５の食品へ昇温工程における熱量供給が可能となる。このため、過冷却保存室５の高さ方向への食品の凍結防止を確実に行うことができるとともに、天板１８内部側において、透明部材２４が結露することを防止することができる。

ここで、実施の形態２では、制御装置１００が、過冷却保存室５の温度をダンパ１１の制御および、ヒータ１６、線ヒータ２５を制御するものとして説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、制御装置１００は、ダンパ１１を制御せず、線ヒータ２５のみを制御することで、過冷却保存室５内を加熱してもよい。

また、過冷却保存室５内の加熱機器が、線ヒータ２５である例について説明 したが、これに限定されるものではない。視認性を確保できるのであれば、たとえば、熱交換器、ペルチェ素子などで加熱してもよい。

実施の形態３．
また、過冷却保存室５は、室内の温度が−３℃前後のマイナス温度帯に設定されるパーシャル室、室内の温度が１℃前後のプラス温度帯のチルド室などに切り換え可能な切換室であってもよい。この場合には、保存する食品に適した温度帯を選択することができ、使用者の利便性の向上をはかることができる。

また、前述した実施の形態１および実施の形態２における冷蔵庫１の過冷却保存室５において、過冷却状態にする被冷却物は、食品だけに限るものではない。たとえば、食用ではない小動物の生肉などのように自然界から採取されるものであってもよい。また、クローン動物などのように、実験用の動物の生肉などであってもよい。過冷却状態で保存され得る全ての被冷却物を含む。

１ 冷蔵庫、２ 冷蔵室、３ 野菜室、４ 冷凍室、５ 過冷却保存室、６ 圧縮機、７ 境界壁、８ 冷却器、９ 送風ファン、１０，１０ａ，１０ｂ 第１風路、１１，１１ａ，１１ｂ ダンパ、１２ 第２風路、１３ 前面壁、１４ 収納容器、１５ 過冷却保存室吸込口、１６ ヒータ、１７ 吹出風路、１８ 天板、１９ 給水タンク、２１ 棚、２２ 冷蔵室吸込口、２３ 静止空気層、２４ 透明部材、２５ 線ヒータ、２６ リブ部材、２７ 樹脂フレーム、５０ 筐体、１００ 制御装置。

Claims (7)

1. 冷蔵温度帯に設定される冷蔵室と、
   前記冷蔵室内の下方側に設けられ、冷蔵温度帯よりも低い凍結温度以下の過冷却温度となるように被冷却物を冷却する過冷却保存室と、
   複数枚の対向する板状の透明部材の間に、気体が封止されて構成されており、前記過冷却保存室の上面となる天板と
   を備える冷蔵庫。
2. 前記冷蔵室の下側に配置され、前記冷蔵室よりも高い温度が設定される野菜室と、
   前記野菜室と前記冷蔵室内の下方側に設けられた前記過冷却保存室との間を仕切る境界壁と、
   該境界壁に設置され、前記過冷却保存室内を加熱する加熱装置と
   を備える請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記冷蔵室の空気を吸い込む冷蔵室吸込口を有し、前記冷蔵室吸込口と前記過冷却保存室の空気を吸い込む過冷却保存室吸込口とは、平面視で少なくとも一部が重なる請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記境界壁には、製氷用の給水タンクが収納される請求項２または請求項３に記載の冷蔵庫。
5. 前記過冷却保存室を、前記過冷却温度より低いマイナス温度帯のパーシャル室または前記過冷却温度より高いプラス温度帯のチルド室に切り換えが可能である請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
6. 前記天板は、天板加熱装置を有する請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
7. 前記天板加熱装置は、線ヒータである請求項６に記載の冷蔵庫。

Images