JPWO2019234848A1 - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

冷蔵庫は、冷蔵温度帯に設定される部屋と、該部屋の上側に設けられ冷蔵室温度帯よりも低い凍結温度以下の過冷却温度に設定される過冷却保存室と、を有する冷蔵室、および、冷蔵室の上側に設けられ冷凍温度帯に設定される冷凍室、が内部に形成された断熱箱体と、冷蔵室と冷凍室との間に設けられ、冷蔵室の戻り風路および第一加熱装置を内部に有する仕切り壁と、を備え、冷蔵室の前側には、該冷蔵室内の空気を戻り風路に導く戻り風路入り口が形成されており、冷蔵室の奥側には、冷却風が吹き出される吹き出し口が形成されており、第一加熱装置は、平面視して戻り風路と重ならないように配置されているものである。

Description

本発明は、被冷却物を過冷却状態にする機能を有する冷蔵庫に関するものである。

冷蔵庫において、品質を維持したまま食品などの被冷却物を保存する際は、被冷却物が凍結しない温度、かつ、できるだけ低い温度を維持することが一般的に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、被冷却物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、被冷却物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、被冷却物を凍結点以下（例えば、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、被冷却物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、被冷却物の凍結が進み、凍結による細胞損傷によって被冷却物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、庫内設定温度が被冷却物の凍結点よりも低い温度に設定される定温工程と、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（例えば、特許文献１参照）。特許文献１の冷蔵庫では、低温工程で被冷却物の過冷却状態が解除され、被冷却物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。そしてその後、再び低温工程を実行することで、過冷却状態を実現し、被冷却物の過冷却状態を安定して維持することができる。

特許第５８４７２３５号公報

しかしながら、特許文献１の冷蔵庫は、過冷却保冷室の下方に冷凍室があるため、伝熱で過冷却保冷室が冷えすぎないように、境界壁の中に埋め込まれている加熱装置であるヒータがケース全体を覆う大きさに構成されている。そのため、ヒータのコストが増大するという課題があった。

また、冷蔵庫の戻り風路（過冷却保存室の戻り風路）は冷蔵室の奥側かつ冷蔵室底面側に配置されており、冷蔵室に冷却風を供給する吹き出し口と平行な位置関係となっている。このため、冷却風の吹き出し口の一部と戻り風路入り口とが近い位置にあり、冷却風の一部がショートパスしてしまい、被冷却物を効率的に冷却できないという課題があった。

本発明は、以上のような課題を解決するためになされたもので、被冷却物を効率的に冷却でき、かつ、加熱装置のコストを抑制することができる冷蔵庫を提供することを目的としている。

本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵温度帯に設定される部屋と、該部屋の上側に設けられ冷蔵室温度帯よりも低い凍結温度以下の過冷却温度に設定される過冷却保存室と、を有する冷蔵室、および、前記冷蔵室の上側に設けられ冷凍温度帯に設定される冷凍室、が内部に形成された断熱箱体と、前記冷蔵室と前記冷凍室との間に設けられ、前記冷蔵室の戻り風路および第一加熱装置を内部に有する仕切り壁と、を備え、前記冷蔵室の前側には、該冷蔵室内の空気を前記戻り風路に導く戻り風路入り口が形成されており、前記冷蔵室の奥側には、冷却風が吹き出される吹き出し口が形成されており、前記第一加熱装置は、平面視して前記戻り風路と重ならないように配置されているものである。

本発明に係る冷蔵庫によれば、戻り風路入り口が冷蔵室の前側に形成されているため、冷蔵室の奥側に形成されている吹き出し口から、効率よく冷却風を吹き出すことができる。また、戻り口の位置が、吹き出し口の位置よりも戻り風路入り口から必然的に遠くなるため、冷却風の風速を遅くしたとしても、冷却風がショートパスすることなく被冷却物を効率的に冷却することができる。また、第一加熱装置は、平面視して戻り風路と重ならないように配置されており、過冷却保存室全体を覆わないように構成されているため、第一加熱装置のコストを抑制することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の外観を概略的に示す正面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫内の構成を概略的に示す第一の内部構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫内の構成を概略的に示す第二の内部構成図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における冷凍室と冷蔵室との仕切り壁内を概略的に示す平面視図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫における過冷却保存室の断面を概略的に示す平面視図である。 本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫の構成を概略的に示す内部構造図である。 本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫の構成を概略的に示す内部構造図である。 本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫が有する積層棚の構成を示す縦断面模式図である。 本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫が有する積層棚を概略的に示した平面視図である。 本発明の実施の形態４に係る冷蔵庫が有する積層棚の構成を示す縦断面模式図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、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（例えば、上下関係など）は、原則として、冷蔵庫１００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、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００の外観を概略的に示す正面図である。図２は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００内の構成を概略的に示す第一の内部構成図である。図３は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００内の構成を概略的に示す第二の内部構成図である。図４は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００における冷凍室２と冷蔵室３との仕切り壁７内を概略的に示す平面視図である。図５は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫１００における過冷却保存室５の断面を概略的に示す平面視図である。

［冷蔵庫１００の構成］
図１に示すように、実施の形態１の冷蔵庫１００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１を備える。断熱箱体１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。断熱箱体１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。例えば図２に示すように、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、複数の貯蔵室として、最上段に配置された冷凍室２と、冷凍室２の下方に配置された冷蔵室３と、冷蔵室３内の最下段に配置された野菜室４と、を備えている。ここで、冷凍室２の下部領域に冷蔵室３が配置されている構造において、冷蔵庫１００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１００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１００の背面側には、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などが設置される冷却風路１０が形成されている。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冷却風路１０を流れる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、冷却風路１０を介して、冷凍室２、冷蔵室３、および、野菜室４へ冷気を供給する。

冷却風路１０は、冷蔵庫１００内の上側から下側にかけて、筐体５０に形成された内壁パネル５０ａ（図３参照）内に縦方向に形成されている。より詳細には、冷却風路１０は、図２に示すように、冷凍室２、冷蔵室３、および、野菜室４の背面側に形成されている。冷却風路１０は、後述する冷蔵室３内の過冷却保存室５に冷気を送風する第一風路１０ａと、冷蔵室３内の部屋１２に冷気を送風する第二風路１０ｂとを有する。そして、第一風路１０ａには第一ダンパ１１ａが設けられている。また、第二風路１０ｂには第二ダンパ１１ｂが設けられている。第一ダンパ１１ａは、開度を変化させて、第一風路１０ａを通過する冷気の風量を調整する。また、第二ダンパ１１ｂは、開度を変化させて、第二風路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１００の背面の冷却風路１０を通って冷凍室２、冷蔵室３などの貯蔵室に供給される。そして、冷蔵室３などを通過した冷気は、図３に示すように、戻り風路１６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１００は、制御装置２００を有している。この制御装置２００は、例えば、専用のハードウェア、またはメモリに格納されるプログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサともいう）で構成されるものである。

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）によって検出される。制御装置２００は、温度センサが検出した温度が、各貯蔵室において設定された温度になるように、冷蔵庫１００内の各種機器を制御する。例えば、制御装置２００は、第一風路１０ａに設置された第一ダンパ１１ａおよび第二風路１０ｂに設置された第二ダンパ１１ｂの開度、圧縮機６の出力、ヒータ１４の出力、送風ファン９の送風量などを制御する。

＜冷凍室２＞
冷凍室２は、０℃未満の冷凍温度帯（例えば、−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２は、冷蔵室３の上側に設けられ、冷凍する食品を収納する。冷凍室２には、当該開口部を開閉する回転式（例えば、観音開式）の第一扉１７ａが設けられている。なお、冷凍室２の第一扉１７ａは、観音開式ではなく、１枚式の回転式でもよい。この第一扉１７ａの開閉によって、冷凍室２と冷蔵庫１００の外部との間の開放および遮断が行われる。

＜冷蔵室３＞
冷蔵室３は、冷蔵温度帯（例えば、約３〜５℃）に設定され、食品を収納する貯蔵室である部屋１２と、部屋１２よりも低温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過冷却保存室５と、を有している。ここで、過冷却保存室５の温度は、例えば、食品の凍結点（凍結温度）以下となる、約０〜−３℃の過冷却温度である。冷蔵室３には、図２に示すように、食品などを載置する棚２７などが設けられている。冷蔵室３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（例えば、観音開式）の第二扉１７ｂが設けられている。なお、冷蔵室３の第二扉１７ｂは、観音開式ではなく、１枚式の回転式でもよい。また、図３に示す内壁パネル５０ａが、冷蔵室３内の後壁となる。図２および図３に示すように、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００においては、過冷却保存室５が部屋１２の上側に、つまり、冷蔵室３の最上段に設けられている。

過冷却保存室５は、上述の通り、過冷却状態で食品を保存する貯蔵室であるため、例えば、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（図示せず）と前面壁１３とが設けられている。また、冷蔵室３の前側（扉側）、詳しくは過冷却保存室５の前面壁１３の外側には、過冷却保存室５内の空気を戻り風路１６に導く戻り風路入り口１８が設けられている。

収納容器は、過冷却保存室５に保存する食品を収納する容器である。収納容器は、例えば、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。なお、レールは過冷却保存室５の底面となる棚２７に設けられていてもよい。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から収納容器を引き出し、収納容器の上面開口を介して、収納容器に収納された食品の出し入れを行うことができる。収納容器の材質としては、例えば、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。

前面壁１３は、過冷却保存室５の前側の空間の開口部に、後述する仕切り壁７または側面壁に回動可能に固定されており、収納容器を引き出すことで、前面壁１３が回動して開くようになっている。

ここで、冷蔵室３の温度調整は、制御装置２００が第二ダンパ１１ｂの開度を制御して、冷蔵室３に供給する風量を調整することによって行われる。さらに、過冷却保存室５の温度調整は、制御装置２００が第一ダンパ１１ａの開度を制御して、過冷却保存室５に供給する風量を調整することによって、および、後述するヒータ１４（第一加熱装置とも称する）の出力調整をすることによって行われる。

＜野菜室４＞
野菜室４は、冷蔵室３よりも設定温度が高い冷蔵温度帯（例えば、約３〜７℃）の貯蔵室である。野菜室４は、食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４は、冷蔵室３内の最下段に設けられている。

＜仕切り壁７＞
図２に示すように、仕切り壁７は、冷凍室２と冷蔵室３との間に設けられている壁である。仕切り壁７は、冷凍室２と冷蔵室３とを仕切り、特に冷凍室２と冷蔵室３の最上段の過冷却保存室５とを仕切る。図３に示すように、仕切り壁７には、冷凍室２から過冷却保存室５への伝熱冷却を防止するために断熱材１５が含まれている。また、仕切り壁７は、戻り風路１６を有し、冷蔵室３内からの冷気が戻り風路１６に吸い込まれる戻り風路入り口１８を有している。戻り風路入り口１８は、冷蔵室３の前側となる部分に形成されている。一方で、図４に示すように、仕切り壁７内に設けられた戻り風路１６は、仕切り壁７内の断熱材１５の中に形成され、後述するヒータ１４とは平面視して重ならないように設けられている。また、図３に示すように、仕切り壁７の奥側（後側）には、冷蔵室３からの空気を冷却風路１０に流入させる戻り口２８が形成されている。

＜ヒータ１４＞
図２および図３に示すように、過冷却保存室５の上面で過冷却保存室５と冷凍室２とを仕切る仕切り壁７内には、ヒータ１４が設置されている。ヒータ１４は、過冷却保存室５内の食品を加熱して昇温させる温度調節用の加熱装置である。ヒータ１４は、食品を加熱するために用いられるものであり、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１４を用いて加熱する。ヒータ１４が、過冷却保存室５の上面に設置されていることで、過冷却保存室５内の食品を加熱させることができる。

［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（例えば、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、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００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とを制御する。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、冷凍室２へ向かう冷気と冷蔵室３へ向かう冷気とに分けられる。そして、冷蔵室３へ向かう冷気は、冷却風路１０を通り、第一ダンパ１１ａおよび第二ダンパ１１ｂによって、冷蔵室３内の過冷却保存室５へ向かう冷気と冷蔵室３内の部屋１２へ向かう冷気とに分けられる。そして、冷蔵室３へ向かう冷気は、棚２７上を通り、冷蔵室３の前側で下方から上方へゆるやかに上昇し、戻り風路１６へと向かう。

図２および図５に示すように、過冷却保存室５へ向かう冷気は、第一ダンパ１１ａと連通している吹き出し口１９から吹き出される。吹き出し口１９から吹き出された冷気の一部は、前面壁１３と棚２７との隙間から、過冷却保存室５の前側の空間へと抜け出す。前側の空間に抜け出た冷気は、そこで冷蔵室３の上方へ向かってきた、冷蔵室３の過冷却保存室５以外の空間を冷却した冷気と合流し、戻り風路入り口１８へと流入し、戻り風路１６内を通り、戻り口２８から冷却風路１０に戻る。

以上、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、冷蔵温度帯に設定される部屋１２と、該部屋１２の上側に設けられ冷蔵室温度帯よりも低い凍結温度以下の過冷却温度に設定される過冷却保存室５と、を有する冷蔵室３、および、冷蔵室３の上側に設けられ冷凍温度帯に設定される冷凍室２、が内部に形成された断熱箱体１と、冷蔵室３と冷凍室２との間に設けられ、冷蔵室３の戻り風路１６および第一加熱装置を内部に有する仕切り壁７と、を備え、冷蔵室３の前側には、冷蔵室３内の空気を戻り風路１６に導く戻り風路入り口１８が形成されており、冷蔵室３の奥側には、冷却風が吹き出される吹き出し口１９が形成されており、第一加熱装置は、平面視して戻り風路１６と重ならないように配置されているものである。

本実施の形態１に係る冷蔵庫１００によれば、戻り風路入り口１８が冷蔵室３の前側に形成されているため、冷蔵室３の奥側に形成されている吹き出し口１９から、効率よく冷却風を吹き出すことができる。また、戻り風路１６の位置と吹き出し口１９の位置とが離れているため、冷却風の風速を遅くしたとしても、冷却風がショートパスすることなく被冷却物を効率的に冷却することができる。

一方で、従来の戻り風路位置では、冷却風の風速をある程度確保しなければ、戻り口２８とショートパスする可能性が高く、ショートパスを回避するために風速を一定速以上確保しなければならなかった。しかし、本実施の形態１では、冷却風の風速に制約は特にないため、被冷却物を即座に凍結させることなく、過冷却保存に適した遅めの冷却風で冷却することができる。

また、第一加熱装置は、平面視して戻り風路１６と重ならないように配置されており、過冷却保存室５全体を覆わないように構成されているため、ヒータエリアを縮小することができ、第一加熱装置のコストを抑制することができる。また、発熱密度を高め、第一加熱装置の昇温性を高めることができるため、第一加熱装置の通電率を抑えることができ、効率的に過冷却保存を行うことができる。

また、戻り風路１６を冷蔵室３の下側に設けた場合、冷蔵室３の前側に戻り風路入口があると、肉汁等の食品汁および食品カスなどがこぼれて、それによって戻り風路１６が詰まってしまう可能性があるため、前側の戻り風路１６は冷蔵庫１００の品質を保つために、実現が困難であった。そのため、戻り風路１６の位置は基本的に奥側に配置されていたが、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００では、冷蔵室３の上部に戻り風路１６が形成されており、肉汁等の食品汁および食品カスなどがこぼれても戻り風路１６が詰まってしまう心配がないため、冷蔵室３の前側に戻り風路１６を形成することができる。

また、本実施の形態１に係る冷蔵庫１００は、仕切り壁７内には断熱材１５が充填されているものである。本実施の形態１に係る冷蔵庫１００によれば、仕切り壁７内には断熱材１５が充填されているため、冷凍室２から過冷却保存室５への伝熱冷却を防止することができる。

実施の形態２．
以下、本発明の実施の形態２について説明するが、実施の形態１と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

図６は、本発明の実施の形態２に係る冷蔵庫１００の構成を概略的に示す内部構造図である。

図６に示すように、本実施の形態２に係る冷蔵庫１００では、過冷却保存室５の上面である仕切り壁７の下側に伝熱部材２０が設けられている。仕切り壁７の下側に伝熱部材２０を設けることにより、発熱密度を高めたヒータ１４からの熱をより効率的に伝熱することができるため、より確実に食品の凍結防止をすることができるとともに、ヒータ１４の通電時間を短縮することが可能となる。

ここで、従来構造では、ヒータは過冷却保存室の下面に設置されていたため、過冷却保存室の下部領域に伝熱部材２０を設けることが難しかった。なぜなら、食品の収納を考慮すると、過冷却保存室の下部領域に伝熱部材２０を設けた場合、食品を置きにくくなるからである。仮に、伝熱部材２０を過冷却保存室の底面に平らに配置することは可能であるが、それでは伝熱面積が実施の形態２よりも大きくとれず、十分な効果を発揮できなかった。

そこで、本実施の形態２のように、過冷却保存室５の上面である仕切り壁７の下部に伝熱部材２０を設けることで、食品が置きにくくなることなく、発熱密度を高めたヒータ１４からの熱をより効率的に伝熱することができる。

なお、伝熱部材２０は熱伝導率が高い物質がよく、例えばアルミニウムなどの金属物質が望ましい。また、できるだけ伝熱面積を大きく取れるように、伝熱部材２０は凹凸を備えた形状が望ましい。

以上、本実施の形態２に係る冷蔵庫１００は、過冷却保存室５の上部に伝熱部材２０が設けられているものである。本実施の形態２に係る冷蔵庫１００によれば、過冷却保存室５の上部に伝熱部材２０が設けられているため、より確実に食品の凍結防止をすることができるとともに、ヒータ１４の通電時間を短縮することが可能となる。

また、本実施の形態２に係る冷蔵庫１００は、伝熱部材２０が金属物質である。本実施の形態２に係る冷蔵庫１００によれば、伝熱部材２０が金属物質であるため、伝熱部材２０の熱伝導率を高くすることができ、発熱密度を高めたヒータ１４からの熱をより一層効率的に伝熱することができる。

実施の形態３．
以下、本発明の実施の形態３について説明するが、実施の形態１および２と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１および２と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

［積層棚２１について］
図７は、本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫１００の構成を概略的に示す内部構造図である。図８は、本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫１００が有する積層棚２１の構成を示す縦断面模式図である。図９は、本発明の実施の形態３に係る冷蔵庫１００が有する積層棚２１を概略的に示した平面視図である。
以下、図７〜図９を用いて、本実施の形態３に係る積層棚２１の構成について説明する。

図７に示すように、本実施の形態３に係る冷蔵庫１００では、過冷却保存室５の下面に積層棚２１が設けられている。図８に示すように、積層棚２１は、例えばガラス、樹脂などからなる複数枚の板状の棚部材２２が隙間を介して積層されて構成されている。また、隣接する棚部材２２間には空気が封入されており、この空気は、積層棚２１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働きをしている。そのため、積層棚２１は、高い断熱性能を有する。以下、隣接する棚部材２２間の空気が封入されている部分を静止空気層２３とする。

なお、棚部材２２間の各隙間に空気が封入されていなくてもよい。例えば、棚部材２２間の間隔を保持し、耐久性を維持するスペーサ（図示せず）が棚部材２２間の各隙間または一部の隙間に設けられていてもよい。また、隣接する棚部材２２間に空気を封入する代わりに、透明な他の気体を封入してもよい。

図９に示すように、棚部材２２の外周には、積層棚２１を冷蔵庫１００内へ組み付けるための樹脂フレーム２４が取り付けられている。なお、積層棚２１は、複数の棚部材２２を、隙間を介して積層した後、その外周をゴムまたはシリコン部材で被って封止し、シール性を確保することで、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なっている。ここで、静止空気層２３に封入する空気の除湿を行い、水分含有量を少なくした空気を静止空気層２３に封入するようにしてもよい。なお、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、棚部材２２の外周をゴムまたはシリコン部材で被って封止することなしに、棚部材２２に直接、樹脂フレーム２４を取り付ける構造としてもよい。

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ためである。棚部材２２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、棚部材２２が厚すぎると、積層棚２１の重さが増してしまうため、棚部材２２の厚さＴ１は、例えば、３ｍｍ以下が望ましい。

ここで、図８では、棚部材２２を３枚用い、静止空気層２３が２層となる構成を示したが、これに限定されるものではない。例えば、棚部材２２は２枚であっても４枚以上であってもよく、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。

以上のようにして積層棚２１を構成し、積層棚２１を過冷却保存室５の下面に設けることで、積層棚２１の断熱性能について、従来の棚よりも高い断熱性能とすることができるので、実施の形態１よりも確実に過冷却保存室５の冷却および温度調節を行うことができる。また、積層棚２１の断熱性能が向上しているので、過冷却保存室５の下段の貯蔵室への冷却影響を軽減できるとともに、過冷却保存室５の高さ方向を大きくすることで、過冷却保存室５の内容積を拡大することができる。

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と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き出し口１９の流量バランスによって決まる。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、本実施の形態３に係る冷蔵庫１００においては、過冷却保存室５の下面である積層棚２１側から熱量が侵入しやすいためである。

例えば、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。つまり、熱流束が低い方へと集中する。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。過冷却保存室と冷蔵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、過冷却保存室の下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、本実施の形態３に係る冷蔵庫１００においては、図７に示すように、過冷却保存室５の下面である積層棚２１の断熱性能を強化することで、冷蔵室３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の下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、例えば、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。これにより、より多くの食品を過冷却保存ができるようになり、利便性が向上する。

以上、本実施の形態３に係る冷蔵庫１００は、過冷却保存室５の下面には積層棚２１が設けられており、積層棚２１は、複数枚の板状の棚部材２２が隙間を介して積層され、かつ、該隙間に気体が封入されて構成されているものである。

本実施の形態３に係る冷蔵庫１００によれば、過冷却保存室５の下面に積層棚２１を設け、断熱性能を強化することで、冷蔵室３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の下部領域における温度上昇を抑制することができる。

実施の形態４．
以下、本発明の実施の形態４について説明するが、実施の形態１〜３と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜３と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

図１０は、本発明の実施の形態４に係る冷蔵庫１００が有する積層棚２１の構成を示す縦断面模式図である。
以下、図１０を用いて、本実施の形態４に係る積層棚２１の構成について説明する。

図１０に示すように、本実施の形態４に係る積層棚２１は、棚部材２２間の静止空気層２３に、平面視して格子状となるようなリブ部材２６が設けられている。特に限定するものではないが、本実施の形態４に係るリブ部材２６は、安定性を確保するため、縦断面が逆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（第二加熱装置とも称する）が格納されている。線ヒータ２５は、ヒータ１４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温度調節用の加熱装置となる。このように、リブ部材２６の中に線ヒータ２５を格納することで、積層棚２１内でのヒータ発熱密度を上昇させ昇温性能を向上させることができる。

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１０では、最上段の静止空気層２３におけるリブ部材２６にのみ線ヒータ２５が設けられているが、線ヒータ２５を設ける静止空気層２３は、１層だけでなくてもよい。

このように、積層棚２１に線ヒータ２５を組み込むことにより、ヒータ１４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、積層棚２１の内部において、棚部材２２が結露するのを防止することができる。

ここで、実施の形態１〜４では、制御装置２００が、過冷却保存室５の温度調整を、第一ダンパ１１ａ、ヒータ１４、および、線ヒータ２５を制御することによって行うものとして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、制御装置２００は、第一ダンパ１１ａ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の温度調整を行ってもよい。

また、過冷却保存室５の下面である積層棚２１内の加熱装置が、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。リブ部材２６内部であれば、例えば、熱交換器、ペルチェ素子などを加熱装置として用いてもよい。

以上、本実施の形態４に係る冷蔵庫１００は、積層棚２１の内部に第二加熱装置が設けられたものである。本実施の形態４に係る冷蔵庫１００によれば、積層棚２１に第二加熱装置が組み込まれているため、第一加熱装置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。

実施の形態５．
以下、本発明の実施の形態５について説明するが、実施の形態１〜４と重複するものについては説明を省略し、実施の形態１〜４と同じ部分または相当する部分には同じ符号を付す。

本実施の形態５に係る過冷却保存室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と、室内の温度が１℃前後のプラス温度帯のチルド室とに切り換え可能となっている。このようにすることで、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における冷蔵庫１００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、食品だけに限定されるものではない。例えば、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。つまり、過冷却状態で保存され得る全ての被冷却物を含む。

１ 断熱箱体、２ 冷凍室、３ 冷蔵室、４ 野菜室、５ 過冷却保存室、６ 圧縮機、７ 仕切り壁、８ 冷却器、９ 送風ファン、１０ 冷却風路、１０ａ 第一風路、１０ｂ 第二風路、１１ａ 第一ダンパ、１１ｂ 第二ダンパ、１２ 部屋、１３ 前面壁、１４ ヒータ、１５ 断熱材、１６ 戻り風路、１７ａ 第一扉、１７ｂ 第二扉、１８ 戻り風路入り口、１９ 吹き出し口、２０ 伝熱部材、２１ 積層棚、２２ 棚部材、２３ 静止空気層、２４ 樹脂フレーム、２５ 線ヒータ、２６ リブ部材、２７ 棚、２８ 戻り口、５０ 筐体、５０ａ 内壁パネル、１００ 冷蔵庫、２００ 制御装置。

本発明に係る冷蔵庫は、冷蔵温度帯に設定される部屋と、該部屋の上側に設けられ冷蔵室温度帯よりも低い過冷却温度に設定される過冷却保存室と、を有する冷蔵室、および、前記冷蔵室の上側に設けられ冷凍温度帯に設定される冷凍室、が内部に形成された断熱箱体と、前記冷蔵室と前記冷凍室との間に設けられ、前記冷蔵室の戻り風路および第一加熱装置を内部に有する仕切り壁と、を備え、前記冷蔵室の前側には、該冷蔵室内の空気を前記戻り風路に導く戻り風路入り口が形成されており、前記冷蔵室の奥側には、冷却風が吹き出される吹き出し口が形成されており、前記第一加熱装置は、平面視して前記戻り風路と重ならないように配置されているものである。

Claims (9)

1. 冷蔵温度帯に設定される部屋と、該部屋の上側に設けられ冷蔵室温度帯よりも低い凍結温度以下の過冷却温度に設定される過冷却保存室と、を有する冷蔵室、および、前記冷蔵室の上側に設けられ冷凍温度帯に設定される冷凍室、が内部に形成された断熱箱体と、
   前記冷蔵室と前記冷凍室との間に設けられ、前記冷蔵室の戻り風路および第一加熱装置を内部に有する仕切り壁と、を備え、
   前記冷蔵室の前側には、該冷蔵室内の空気を前記戻り風路に導く戻り風路入り口が形成されており、
   前記冷蔵室の奥側には、冷却風が吹き出される吹き出し口が形成されており、
   前記第一加熱装置は、
   平面視して前記戻り風路と重ならないように配置されている
   冷蔵庫。
2. 前記仕切り壁内には断熱材が充填されている
   請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記戻り風路入り口は、前記冷蔵室の上部に形成されており、前記冷蔵室の前記過冷却保存室内の空気および前記部屋内の空気を前記戻り風路に導く
   請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 前記過冷却保存室は、過冷却温度より低いマイナス温度帯のパーシャル室と、過冷却温度より高いプラス温度帯のチルド室とに切り換え可能である
   請求項１〜３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 前記過冷却保存室の上部に伝熱部材が設けられている
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
6. 前記伝熱部材は、金属物質である
   請求項５に記載の冷蔵庫。
7. 前記過冷却保存室の下面には積層棚が設けられており、
   前記積層棚は、
   複数枚の板状の棚部材が隙間を介して積層され、かつ、該隙間に気体が封入されて構成されている
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
8. 前記積層棚の内部に第二加熱装置が設けられた
   請求項７に記載の冷蔵庫。
9. 前記第二加熱装置は線ヒータである
   請求項８に記載の冷蔵庫。

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