WO2023053194A1 - 冷蔵庫 - Google Patents

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WO2023053194A1
WO2023053194A1 PCT/JP2021/035617 JP2021035617W WO2023053194A1 WO 2023053194 A1 WO2023053194 A1 WO 2023053194A1 JP 2021035617 W JP2021035617 W JP 2021035617W WO 2023053194 A1 WO2023053194 A1 WO 2023053194A1
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WO
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temperature
low
cooling
time
chamber
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/035617
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English (en)
French (fr)
Inventor
毅 山村
貴博 堀
Original Assignee
三菱電機株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 三菱電機株式会社 filed Critical 三菱電機株式会社
Priority to PCT/JP2021/035617 priority Critical patent/WO2023053194A1/ja
Priority to JP2023550780A priority patent/JP7459393B2/ja
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F25D11/00—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators
    • F25D11/02—Self-contained movable devices, e.g. domestic refrigerators with cooling compartments at different temperatures

Definitions

  • the present disclosure relates to a refrigerator having a function of supercooling objects to be cooled.
  • the supercooled state refers to a non-frozen state in which freezing does not start even if the food reaches below the freezing point.
  • the supercooled state may be released due to shock or some other factor, and ice crystals may be generated in the food. If the food is left unsupercooled, the freezing of the food progresses and the quality of the food deteriorates due to cell damage caused by freezing.
  • a method has been proposed in which the temperature is changed periodically to melt the ice crystals generated by the release of the supercooled state, and then the supercooled operation is resumed.
  • a refrigerator that starts supercooling operation again when the operation and stop of the cooling means according to the temperature setting in the refrigerating operation are repeated one or more times after the supercooling operation in which the food is supercooled. ing.
  • refrigerating operation is performed at a set temperature higher than the set temperature for supercooling operation, thereby preventing food from completely freezing. can be done.
  • Patent Document 1 discloses a refrigerator in which a low-temperature step in which the set temperature inside the refrigerator is set to a temperature lower than the freezing point of food and a heating step in which the temperature is set to a temperature higher than the freezing point are repeated. ing. Even in the refrigerator of Patent Document 1, even when the supercooled state of food is released in the low-temperature process and ice crystals are generated in the food and freezing starts, by starting the temperature raising process at a predetermined timing, Ice crystals generated when the supercooling is released can be melted. Further, by performing the low-temperature step again after that, a supercooled state can be realized and the supercooled state of the food can be stably maintained.
  • the time for the low temperature process is set for the purpose of completely melting the ice crystals generated in the low temperature process. This makes it possible to completely melt the ice crystals generated in the low temperature process.
  • this refrigerator there is a risk that the food will freeze unless the cooling is continued at a certain cooling speed in the introduction process in the low temperature process. It may not be possible to control
  • the present disclosure has been made to solve the above-described problems, and maintains an object to be cooled in a state equivalent to a supercooled state, and stably responds to transient load fluctuations of the refrigerator. It is possible to cool the object to be cooled within a specified cooling speed range, and the temperature distribution in the storage room where supercooled storage is performed can be kept more uniform than before, reducing the risk of freezing the object to be cooled. To provide a refrigerator capable of suppressing
  • a refrigerator includes a heat-insulating box body having therein a storage space partitioned into a plurality of storage compartments by a partitioning member, and one of the storage compartments for freezing an object to be cooled at a temperature below the freezing point. a cooling device for cooling the storage space; and a cooling device for controlling the internal temperature of the low-temperature chamber to a second temperature higher than the freezing point of the object to be cooled.
  • the damper for controlling the cooling state to the low temperature chamber is opened to lower the temperature of the low temperature chamber, and the absolute of the interval cooling slope representing the interval cooling speed at a certain specified time interval ⁇ ts is compared with the absolute value of the cooling slope dS/dt representing a specified cooling speed, and if the interval cooling slope is greater than the cooling slope dS/dt, the cooling device is
  • the object to be cooled is maintained in a state equivalent to a supercooled state, and the object to be cooled is cooled faster than a specified cooling speed in response to transient load fluctuations of the refrigerator. Therefore, the object to be cooled can be stably cooled within a prescribed cooling speed range in any state of the refrigerator. Therefore, even with a sudden change in cooling capacity, the temperature distribution in the storage chamber in which cold storage is performed can be kept more uniform than in the prior art, and the risk of freezing the object to be cooled can be suppressed.
  • FIG. 1 is an internal configuration diagram schematically showing an internal configuration of a refrigerator according to an embodiment
  • FIG. 1 is an internal configuration diagram schematically showing an internal configuration of a refrigerating compartment of a refrigerator according to an embodiment
  • FIG. It is a block diagram showing a control configuration of the refrigerator according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a functional block diagram related to temperature control of a low-temperature room by the refrigerator control device according to the embodiment; It is the graph which showed the preset temperature of a low-temperature room, and the time-dependent change of the refrigerator internal temperature at the time of implementing the temperature control of the refrigerator which concerns on embodiment.
  • Fig. 2 shows changes over time in the set temperature of the low-temperature compartment and the inside temperature, the amount of heat q1 emitted by the object to be cooled, and the amount of heat q2 supplied to the object to be cooled when temperature control is performed in the refrigerator according to the embodiment; graph.
  • the low temperature set temperature ⁇ L is -3 ° C., it shows the relationship between the time (freezing time) that freezing progresses after supercooling is canceled and the number of fracture peaks when the object to be cooled is cut. graph.
  • FIG. 10 shows changes over time in the set temperature of the low-temperature compartment, the inside temperature, and the food temperature when temperature control is performed in the refrigerator according to the embodiment, and shows an example of a case in which supercooling of the object to be cooled is not canceled. It is a graph showing.
  • FIG. 10 shows changes over time in the set temperature of the low-temperature compartment, the inside temperature, and the food temperature when temperature control is performed in the refrigerator according to the embodiment, and shows an example of the case where supercooling of the object to be cooled is canceled. graph.
  • It shows the change over time of the set temperature of the low-temperature room, the internal temperature, and the food temperature when the temperature control is performed in the comparative example, when the heating process time is set so that the heat quantity q1>the heat quantity q2
  • It is a graph which shows an example of. It shows the change over time of the set temperature of the low-temperature room, the internal temperature, and the food temperature when the temperature control is performed in the comparative example.
  • It is a graph which shows an example of. 4 is a graph showing temperature changes over time when there is no transient change in the introduction process. It is a graph showing the temperature change over time when there is a transient change in the introduction process.
  • FIG. 4 is a flow chart showing a configuration including opening/closing control of a damper, which is temperature control processing of a low-temperature room in the refrigerator according to the embodiment.
  • FIG. 17 is a flow chart of damper opening/closing control in step S200 shown in FIG. 16, to which a conventional control method is applied;
  • FIG. 18 is a conventional temperature control shown in the flow of FIG. 17, and is a graph conceptually showing temporal changes in the temperature of the low-temperature chamber in the introduction step.
  • FIG. 17 is a flowchart showing damper opening/closing control in step S200 shown in FIG. 16 to which anti-freezing control in the embodiment is applied;
  • FIG. 20 is a graph conceptually showing temporal changes in the temperature of the low-temperature room in the introduction step, in the antifreeze control shown in the flow of FIG. 19 .
  • It is a refrigerator which concerns on embodiment, Comprising: It is the graph which showed the temperature transition in the refrigerator of the introduction process in the conventional temperature control. It is a refrigerator which concerns on embodiment, and is the graph which showed the temperature transition in the refrigerator 1 of the introduction process when freeze prevention control is introduced.
  • FIG. 17 is a part of a flow chart showing damper opening/closing control in step S200 shown in FIG. 16 to which a modified example of anti-freezing control is applied.
  • FIG. 24 is a flowchart showing a continuation of the flowchart shown in FIG. 23;
  • FIG. FIG. 25 is a graph conceptually showing temporal changes in the temperature of the low-temperature room in the introduction step, in the anti-freezing control shown in the flows of FIGS. 23 and 24.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing the appearance of refrigerator 1 according to the embodiment.
  • FIG. 2 is an internal configuration diagram schematically showing the internal configuration of the refrigerator 1 according to the embodiment.
  • FIG. 3 is an internal configuration diagram schematically showing the internal configuration of refrigerator compartment 100 of refrigerator 1 according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a block diagram showing a control configuration of refrigerator 1 according to the embodiment.
  • the dimensional relationship, shape, etc. of each component may differ from the actual one.
  • the positional relationship for example, the vertical relationship, etc.
  • the constituent members in the specification is for when the refrigerator 1 is installed in a usable state.
  • the refrigerator 1 includes a heat insulating box body 90 having an open front surface (front) and a storage space formed therein.
  • the heat insulating box body 90 includes a steel outer box, a resin inner box, and a heat insulating material filled in the space between the outer box and the inner box. ing.
  • a storage space formed inside the heat insulating box body 90 is partitioned by a plurality of partitioning members 50 into a plurality of storage chambers in which objects to be cooled such as food are stored. As shown in FIGS.
  • the refrigerator 1 of the present embodiment has a plurality of storage compartments, including a refrigerating compartment 100 arranged on the uppermost level, a vegetable compartment 200 arranged below the refrigerating compartment 100, and a freezer compartment 300 at the bottom.
  • the types and number of storage compartments provided in the refrigerator 1 are not limited to these.
  • the refrigerator 1 of the present embodiment is of a bottom freezer type in which the freezer compartment 300 is formed at the bottom, but is not limited to the bottom freezer type.
  • the refrigerator 1 may be a top freezer type refrigerator in which a freezing compartment is formed in the upper part, or a side-by-side type in which a freezing compartment and a refrigerating compartment are arranged side by side.
  • Refrigerator 1 of the present embodiment will be described using a bottom freezer type as an example.
  • the refrigerator compartment 100 incorporates an operation panel 6 .
  • the operation panel 6 includes an operation section 61 for adjusting the set temperature of each storage compartment, and a display section 62 for displaying the temperature of each storage compartment, inventory information in the storage compartment, and the like. I have.
  • the operation unit 61 is composed of, for example, operation switches.
  • the display unit 62 is composed of, for example, a liquid crystal display. Note that the operation panel 6 may be configured by a touch panel in which the operation section 61 is integrally formed on the display section 62 .
  • the vegetable compartment 200 and the freezer compartment 300 are opened and closed by drawer doors 80 and 81, respectively, as shown in FIG. These drawer-type doors 80 and 81 are arranged in the depth direction of the refrigerator 1 ( It can be opened and closed in the front and back direction).
  • a storage case 201 capable of storing an object to be cooled is stored in a freely drawable manner.
  • the storage case 201 is supported by the frame of the door, and slides in the front-rear direction in conjunction with the opening and closing of the door.
  • a storage case 301 capable of storing food or the like is stored in a freely drawable manner.
  • the number of storage cases 201 and 301 provided in each storage room is one, but two or more may be provided in consideration of the capacity of the refrigerator 1 as a whole to improve storage and ease of organization. It doesn't matter if it is.
  • a compressor 2, a cooler 3 (evaporator), a blower fan 4, and an air passage 5 are provided as a cooling device 19 for supplying cool air to each storage compartment.
  • Cool air generated by the compressor 2 and the cooler 3 is blown to the air passage 5 by the blower fan 4 and supplied from the air passage 5 to the freezer compartment 300 and the refrigerator compartment 100 .
  • the vegetable compartment 200 is cooled by being supplied with cold air returned from the refrigerator compartment 100 through a refrigerator compartment return air passage (not shown).
  • the cool air supplied to the vegetable compartment 200 is returned to the cooler 3 through a vegetable compartment return air passage (not shown).
  • the refrigerator compartment 100 includes a door pocket 10 provided inside the door 8 and a shelf 11 that divides the interior of the refrigerator compartment 100 into a plurality of spaces.
  • the numbers of door pockets 10 and shelves 11 are not limited to those shown in FIG. 3, and any number of door pockets 10 and shelves 11 greater than or equal to one can be provided.
  • the lower part of the refrigeration compartment 100 is composed of upper and lower two stages, the upper stage is formed with a chilled compartment 12 in which the internal temperature is maintained at 0° C. or higher, and the lower stage is formed with an object to be cooled at a temperature below the freezing point.
  • a cold room 13 is formed which is a supercooling controlled area for storage without cooling.
  • the air passage 5 on the back side of the refrigerator compartment 100 consists of an air passage 5a that blows cold air to the refrigerator chamber 100 and the chilled chamber 12, and an air passage 5b that blows cold air to the low-temperature chamber 13. split.
  • a damper 16 is provided in the air passage 5a, and a damper 17 is provided in the air passage 5b. Damper 16 and damper 17 adjust the air volume of cold air supplied to refrigerator compartment 100 and low temperature compartment 13 .
  • a temperature sensor 14 for detecting the temperature in the cold room 100 is provided on the back of the cold room 100, and a temperature sensor 14 for detecting the temperature in the cold room 13 is provided on the back of the cold room 13.
  • a sensor 15 is provided.
  • the temperature sensor 14 and the temperature sensor 15 are composed of, for example, thermistors.
  • a heater 18 is arranged in front of the lower region of the low-temperature chamber 13 as heating means for performing supercooling control or increasing the internal temperature of the vegetable chamber 200 .
  • the refrigerator 1 is provided with a partition plate 40 arranged in parallel with the partition member 50 between the low temperature compartment 13 and the vegetable compartment 200 located below the low temperature compartment 13 .
  • the heater 18 is provided in a region surrounded by the partition plate 40 and the partition member 50 .
  • the area surrounded by the partition plate 40 and the partition member 50 is partitioned by the rib region 20 consisting of one or more ribs protruding from the partition plate 40 or the partition member 50 in order to increase the heat generation density of the heater 18, It consists of a heater area in which the heater 18 is arranged and a still air area 30 .
  • the number of spaces defined by the rib regions 20 is not limited to two as shown in the figure, and may be three or more.
  • the partition plate 40 is basically configured without a heat insulating material, a heat insulating material may be provided.
  • a control device 7 that controls the operation of the refrigerator 1 is provided on the upper back of the refrigerator 1 .
  • the control device 7 is composed of an arithmetic device such as a microcomputer or a CPU, and software executed thereon. Note that the control device 7 may be configured by hardware such as a circuit device that realizes its functions.
  • the control device 7 receives detection signals from temperature sensors that detect the temperature of each storage chamber, including the temperature sensors 14 and 15, and operation signals from the operation section 61 of the operation panel 6. Based on each input signal, the controller 7 stores in advance such that the interiors of the refrigerator compartment 100, the chilled compartment 12, the low temperature compartment 13, the freezer compartment 300, and the vegetable compartment 200 are maintained at respective set temperatures.
  • the cooling device 19 and the heater 18 are controlled according to the programmed operation program.
  • the refrigerator compartment 100 is about 3 to 6°C
  • the chilled compartment 12 is about 0 to 3°C
  • the low temperature compartment 13 is about 0 to -4°C
  • the freezer compartment 300 is about -18°C or less
  • the vegetable compartment 200 is about 5 to 5°C. Set to 10°C.
  • Cooling system 19 includes, for example, compressor 2 , blower fan 4 and dampers located in each storage compartment including dampers 16 and 17 .
  • the control device 7 controls the output of the compressor 2, the amount of air blown by the blower fan 4, and the opening of the damper.
  • the control device 7 outputs display signals relating to the temperature of each storage compartment, inventory information in the storage compartment, etc. to the display section 62 of the operation panel 6 based on each input signal.
  • FIG. 5 is a functional block diagram related to temperature control of low-temperature compartment 13 by control device 7 of refrigerator 1 according to the embodiment.
  • the control device 7 includes a timer 71 for measuring time, a counter 72 for counting a count value, a process transition section 73, a temperature setting section 74, a comparison section 75, and a control section 76. , and a storage unit 77 .
  • Each unit other than the storage unit 77 is realized by executing a program by the CPU constituting the control device 7 as a functional unit realized by software, or by DSP, ASIC (Application Specific IC), PLD ( Programmable Logic Device) or other electronic circuit.
  • the storage unit 77 is composed of a memory.
  • the memory may be non-volatile or volatile semiconductor memory such as RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), flash memory, EPROM (Erasable Programmable ROM), or disk such as magnetic disk, flexible disk, or optical disk. be.
  • the process transition section 73 performs process transition based on the time measured by the clock section 71 and the count value of the counter 72 .
  • the temperature setting section 74 sets the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 according to the process shifted by the process transition section 73 .
  • the comparison unit 75 compares the set temperature ⁇ s set by the temperature setting unit 74 and the internal temperature ⁇ detected by the temperature sensor 15 of the low temperature chamber 13 and outputs the comparison result to the control unit 76 .
  • the control unit 76 controls the compressor 2, the blower fan 4 and the damper 17 based on the result of comparison by the comparison unit 75 so that the inside temperature ⁇ detected by the temperature sensor 15 becomes the set temperature ⁇ s.
  • the storage unit 77 stores various data and operation programs used for temperature control.
  • FIG. 6 is a graph showing temporal changes in the set temperature ⁇ s of the low-temperature compartment 13 and the internal temperature ⁇ when the temperature control of the refrigerator 1 according to the embodiment is performed.
  • a cycle including a low-temperature step and a temperature-increasing step is repeated.
  • the process transition unit 73 transitions to the temperature rising process when the low temperature process time ⁇ TL has elapsed from the start of the low temperature process. Further, when the temperature rising process time ⁇ TH has elapsed from the start of the temperature rising process, the process shifts to the low temperature process again.
  • the low temperature process time ⁇ TL and the temperature increase process time ⁇ TH are determined for each machine body by a method described later and stored in the storage unit 77 .
  • the low temperature process corresponds to the "first process”
  • the temperature raising process corresponds to the "second process”.
  • the low temperature process time ⁇ TL corresponds to the "first time”
  • the temperature increase process time ⁇ TH corresponds to the "second time”.
  • the temperature setting unit 74 sets the set temperature ⁇ s to the low temperature set temperature ⁇ L , and the control unit 76 lowers the temperature in the low temperature chamber 13 to the low temperature set temperature ⁇ L .
  • the low-temperature set temperature ⁇ L is a temperature lower than the freezing point ⁇ f (eg, 0° C.) of the object to be cooled accommodated in the low-temperature chamber 13, and is -4° C. to -2° C., for example.
  • the temperature setting unit 74 sets the set temperature ⁇ s to the set temperature ⁇ H, and the control unit 76 raises the temperature in the low-temperature chamber 13 to the set temperature ⁇ H.
  • the set heating temperature ⁇ H is a temperature higher than the freezing point ⁇ f of the object to be cooled accommodated in the low-temperature chamber 13, and is, for example, 1°C to 2°C.
  • the low-temperature set temperature ⁇ L and the high-temperature set temperature ⁇ H have a relationship of ⁇ H> ⁇ L and are stored in advance in the storage unit 77 . Note that the low temperature setting ⁇ L and the high temperature setting temperature ⁇ H may be changed or set by the user via the operation unit 61 .
  • the low temperature setting ⁇ L corresponds to the first temperature
  • the high temperature setting temperature ⁇ H corresponds to the second temperature.
  • the low temperature process includes an introduction process and a low temperature maintenance process.
  • the temperature setting unit 74 lowers the set temperature ⁇ s step by step for each preset time. This step is counted by counter 72 .
  • the process transition unit 73 transitions to the low temperature maintenance process when the count value of the counter 72 reaches the target value. This target value is predetermined so that the set temperature ⁇ s reaches the low temperature set temperature ⁇ L at time TL1.
  • the temperature setting unit 74 sets the set temperature ⁇ s to the low temperature set temperature ⁇ L, and the control unit 76 lowers the temperature in the low temperature chamber 13 to the low temperature set temperature ⁇ L.
  • the object to be cooled in the low-temperature chamber 13 is brought into a supercooled state in which it is not frozen below the freezing point ⁇ f. Then, when the time TL is reached, that is, when the low temperature process time ⁇ TL has elapsed since the start of the low temperature process, the process transition section 73 ends the low temperature process and shifts to the temperature rising process.
  • the temperature setting unit 74 sets the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 to the set temperature ⁇ H, and the control unit 76 raises the temperature of the low-temperature chamber 13 to the set temperature ⁇ H. Specifically, the control unit 76 closes the damper 17 to stop the cold air from flowing into the low-temperature chamber 13 and raises the internal temperature of the low-temperature chamber 13 .
  • the blower fan 4 may be operated and the damper 17 may be opened to circulate the air inside the refrigerator 1, thereby raising the internal temperature of the low temperature chamber 13.
  • the heater 18 may be used to instantly raise the temperature. Then, when the time TH is reached, that is, when the temperature rising process time ⁇ TH has elapsed from the start of the temperature rising process, the process transition section 73 ends the temperature rising process and shifts to the low temperature process.
  • FIG. 7 is a flow chart showing temperature control processing of the low temperature room 13 in the refrigerator 1 according to the embodiment. 1 to 7, temperature control processing for low-temperature room 13 in refrigerator 1 of the embodiment will be described.
  • This process is started when the refrigerator 1 is powered on or when the operation panel 6 is used to select the start of the process.
  • the control device 7 detects the internal temperature ⁇ of the low-temperature chamber 13 by the temperature sensor 15, and determines whether or not the detected internal temperature ⁇ is equal to or higher than the set temperature ⁇ H (S101). If the internal temperature ⁇ is less than the preset temperature ⁇ H (S101: NO), the process proceeds to step S112 and the temperature raising step is started.
  • the introduction process is first carried out.
  • the set temperature ⁇ s is set to ⁇ H ⁇ by the temperature setting unit 74 (S103).
  • the temperature fluctuation range ⁇ is the range of decrease in one step of the set temperature indicated by the dotted line in FIG. If the temperature fluctuation width ⁇ is set to be as small a fluctuation width as possible, freezing of the object to be cooled such as food can be suppressed. It is desirable that the temperature fluctuation width .DELTA..theta. is kept at 0.5.degree.
  • the count value i of the counter 72 is set to 0 (S104).
  • the elapsed time t is reset by the timer 71, and measurement of the elapsed time t is started (S105).
  • the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 is set to a temperature ⁇ (for example, 0.3° C.) lower than the set heating temperature ⁇ H, and the steps in the introduction process and the measurement of the elapsed time t of each step are started. be.
  • the temperature setting unit 74 determines whether or not the elapsed time t is equal to or greater than ⁇ t (S106).
  • ⁇ t is the time for each step in the introduction process, for example 20 minutes. Then, if the elapsed time t is less than ⁇ t (S106: NO), the set temperature ⁇ s set in step S103 is maintained until the elapsed time t becomes ⁇ t or more. On the other hand, if the elapsed time t is equal to or greater than ⁇ t (S106: YES), the set temperature ⁇ s is set to ⁇ s ⁇ (S107), and 1 is added to the count value i (S108).
  • the process transition unit 73 determines whether or not the count value i is greater than or equal to n (S109).
  • n indicates the number of stages in the introduction process, for example 12. If the count value i is less than n (S109: NO), the process returns to step S105 and the subsequent processes are repeated.
  • the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 is lowered stepwise by ⁇ every preset time ⁇ t, and the internal temperature ⁇ is also lowered to the set temperature ⁇ s.
  • the process transition unit 73 transitions to the low temperature maintenance process. Then, the set temperature ⁇ s is set to the low temperature set temperature ⁇ L by the temperature setting unit 74, and the internal temperature ⁇ in the low temperature chamber 13 is lowered to the low temperature set temperature ⁇ L by the control unit 76 (S110). Subsequently, it is determined whether or not the elapsed time T from the start of the low temperature process is equal to or longer than ⁇ TL (S111).
  • step S110 when the elapsed time T is less than the low temperature process time ⁇ TL (S111: NO), the set temperature ⁇ s (that is, the low temperature set temperature ⁇ L) set in step S110 is maintained until the elapsed time T reaches the low temperature process time ⁇ TL or more. maintained.
  • the process proceeds to step S112 and the temperature raising process is started.
  • the elapsed time T is reset by the timer 71, and measurement of the elapsed time T is started again (S112). Then, the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 is set to the set temperature ⁇ H by the temperature setting unit 74 (S113). Next, the process transition unit 73 determines whether or not the elapsed time T is equal to or greater than the temperature rising process time ⁇ TH (S114). Then, when the elapsed time T is less than the temperature rising process time ⁇ TH (S114: NO), the set temperature ⁇ s set in step S113 (that is, the temperature rising set temperature ⁇ H) is maintained. On the other hand, if the elapsed time T is equal to or longer than the temperature raising process time ⁇ TH (S114: YES), the temperature raising process is ended, the process returns to step S102, and the low temperature process is started again.
  • the object to be cooled contained in the low-temperature chamber 13 is in a supercooled state in which it does not freeze even below the freezing point ⁇ f. be. Therefore, for example, when a sudden temperature change occurs in the low temperature chamber 13 due to an impact such as opening and closing of the door 8 or some other factor, the supercooled state may be released.
  • the supercooled state of the object to be cooled is released, fine ice crystals begin to form approximately uniformly inside the object to be cooled, and freezing starts.
  • the low temperature process time ⁇ TL has elapsed from the start of the low temperature process as described above, the progress and completion of freezing are avoided by shifting to the temperature raising process, and the tissue or cells of the object to be cooled are formed by ice crystals. etc. can be prevented from being damaged. Further, when the temperature rising process time ⁇ TH has elapsed from the start of the temperature rising process, it is possible to suppress quality deterioration of the object to be cooled by shifting to the low temperature process.
  • the heating process time ⁇ TH is too short relative to the low temperature process time ⁇ TL, the ice crystals of the object to be cooled cannot be sufficiently melted, and the object to be cooled is frozen.
  • the heating process time ⁇ TH is too long with respect to the low temperature process time ⁇ TL, the average temperature of the object to be cooled during the storage period becomes higher than the freezing point ⁇ f, which may lead to deterioration of the quality of the object to be cooled.
  • the low-temperature process time ⁇ TL and the temperature-increasing process are set in consideration of the time during which freezing of the object to be cooled is recognized and the balance between the amount of heat supplied to the object to be cooled and the amount of heat emitted by the object to be cooled.
  • a time ⁇ TH is set.
  • FIG. 8 shows temporal changes in the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 and the internal temperature ⁇ when temperature control is performed on the low-temperature chamber 13 in the refrigerator 1 according to the embodiment, and the amount of heat q1 emitted by the object to be cooled. , and the amount of heat q2 supplied to the object to be cooled.
  • FIG. 8 shows temporal changes in the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 and the internal temperature ⁇ when temperature control is performed on the low-temperature chamber 13 in the refrigerator 1 according to the embodiment, and the amount of heat q1 emitted by the object to be cooled. , and the amount of heat q2 supplied to the object to be cooled.
  • the low-temperature process time ⁇ TL is set so as to satisfy the following conditions obtained from simple experiments.
  • the cooling rate in the introduction step is set so that the object to be cooled, such as food, can enter a supercooled state.
  • the cooling rate in the introduction step is arbitrarily set so as to satisfy such conditions. As a result, as shown in FIG.
  • the time ⁇ Tf1 from the start of the low-temperature process that is, the time from the start of the introduction process until the object to be cooled reaches the freezing point ⁇ f, and the time ⁇ Tf1 from the start of the introduction process to the end of the introduction process.
  • Time TL1 is determined. Then, the low-temperature process time ⁇ TL is set so as to satisfy time TL1 ⁇ time TL.
  • the low-temperature process time ⁇ TL must be set to a time equal to or less than the time until freezing of the object to be cooled is recognized.
  • the reason why the low temperature process time ⁇ TL is set to be equal to or less than the time until freezing is recognized will be described with reference to FIG. 9 .
  • the number of breaking peaks in FIG. 9 is the number of maximum points in the time-varying waveform of the cutting load from the start of cutting to the end of cutting, and represents the crunchy feeling of breaking the ice grains.
  • FIG. 9 The number of breaking peaks in FIG. 9 is the number of maximum points in the time-varying waveform of the cutting load from the start of cutting to the end of cutting, and represents the crunchy feeling of breaking the ice grains.
  • the low temperature process time ⁇ TL 8 hours or less (for example, 300 minutes)
  • 8 hours the time until freezing of the object to be cooled is recognized
  • 8 hours is just an example, and the allowable freezing time varies depending on the airframe and the low temperature setting ⁇ L.
  • the time when the internal temperature ⁇ (T) detected by the temperature sensor 15 reaches the freezing point ⁇ f of the object to be cooled is Tf1.
  • the time when the inside temperature ⁇ (T) reaches the freezing point ⁇ f of the object to be cooled is Tf2.
  • the time when the inside temperature ⁇ (T) reaches the freezing point ⁇ f of the object to be cooled is Tf3.
  • ⁇ Tf2 be the time from when the temperature rising process is started until the internal temperature ⁇ (T) reaches the freezing point ⁇ f of the object to be cooled.
  • ⁇ Tf1 be the time from the start of the low-temperature process in the next cycle until the internal temperature ⁇ (T) reaches the freezing point ⁇ f of the object to be cooled.
  • q1 is the amount of heat released by the object to be cooled whose temperature is constant at the freezing point ⁇ f during the time ⁇ T1 when the internal temperature ⁇ (T) is lower than the freezing point ⁇ f, that is, between Tf2 and Tf1 and Also, the amount of heat supplied to the object to be cooled whose temperature is constant at the freezing point ⁇ f during the time ⁇ T2 when the internal temperature ⁇ (T) is higher than the freezing point ⁇ f, that is, between Tf3 and Tf2 be q2.
  • the amount of heat q1 corresponds to the shaded area between ⁇ f between Tf1 and Tf2 and the temperature ⁇ (T) in the shaded area in FIG. be done.
  • the quantity of heat q1 is the time integrated value of the difference between the freezing point ⁇ f and the internal temperature ⁇ (T) while the internal temperature ⁇ (T) is lower than the freezing point ⁇ f.
  • the amount of heat q2 corresponds to the shaded area between ⁇ f between Tf2 and Tf3 and the temperature ⁇ (T) in the shaded area in FIG. be done. That is, the quantity of heat q2 is the time integrated value of the difference between the internal temperature ⁇ (T) and the freezing point ⁇ f while the internal temperature ⁇ (T) is higher than the freezing point ⁇ f.
  • the heat quantity q1 corresponds to the first heat quantity
  • the heat quantity q2 corresponds to the second heat quantity.
  • the fact that the heat quantity q1 and the heat quantity q2 are equal includes not only the case where the heat quantity q1 and the heat quantity q2 are exactly the same, but also the case where the heat quantity q1 and the heat quantity q2 are not the same but are in a balanced state.
  • the low temperature process time ⁇ TL is set to the allowable freezing time or less, there is no need to reliably melt the ice crystals of the object to be cooled as in the conventional art, and the temperature raising process time ⁇ TH It is shorter than in the conventional case of reliably melting ice crystals.
  • the temperature raising process time ⁇ TH is, for example, 240 minutes.
  • the low-temperature process time ⁇ TL is set so as to satisfy time TL1 ⁇ time TL and be equal to or less than the allowable freezing time.
  • the heating process time ⁇ TH is set based on the low temperature process time ⁇ TL, the heat quantity q1, and the heat quantity q2 so that the heat quantity q1 and the heat quantity q2 are balanced.
  • FIG. 10 shows temporal changes in the set temperature of the low-temperature chamber 13, the internal temperature, and the food temperature when temperature control is performed in the refrigerator 1 according to the embodiment. It is a graph which shows an example when there was nothing.
  • FIG. 11 shows changes over time in the set temperature, internal temperature, and food temperature of the low-temperature compartment 13 when temperature control is performed in the refrigerator 1 according to the embodiment. 10 is a graph showing an example of a case where
  • the low-temperature process time ⁇ TL is set to be equal to or shorter than the allowable freezing time. Therefore, the refrigerator 1 can return the food to a state equivalent to immediately after supercooling is released, that is, immediately after the time Tf1 and immediately after the start of freezing, at time TH_2 when the temperature raising process is finished.
  • FIGS. 12 and 13 are graphs showing changes over time in the set temperature of the low-temperature chamber 13, the internal temperature, and the food temperature when temperature control is performed in the comparative example.
  • FIG. 12 shows an example in which the heating process time ⁇ TH is set so that the heat quantity q1>the heat quantity q2
  • FIG. 13 shows the heating process time ⁇ TH set so that the heat quantity q1 ⁇ the heat quantity q2.
  • the heating process time .DELTA.TH is set so that the amount of heat q1>the amount of heat q2, the ice crystals generated in the supercooled state grow with each cycle, and the freezing progresses. Freezing is complete. Specifically, at time Tf when the temperature of the food becomes equal to or lower than the freezing point ⁇ f, supercooling of the food is released, fine ice crystals are generated, and freezing starts. Next, at time TL, the set temperature ⁇ s of the low-temperature chamber 13 is switched to the increased set temperature ⁇ H, and the fine ice crystals in the food start to melt. When the time from time Tf to time TL is short, the food has returned to a state equivalent to the non-frozen state at time TH when the temperature raising step is completed.
  • the food does not enter the supercooled state and starts to freeze, and enters the phase change state.
  • the heating process time ⁇ TH is set so that the amount of heat q1>the amount of heat q2
  • the amount of heat q1 for freezing is greater than the amount of heat q2 for melting ice crystals.
  • the freezing of the food progresses and ends at some point. That is, when the heating process time ⁇ TH is set such that the amount of heat q1>the amount of heat q2, it becomes difficult to prevent the progress of freezing of the supercooled food.
  • FIG. 13 shows the case where the heating process time ⁇ TH is set so that the amount of heat q1 ⁇ the amount of heat q2. Considering this, the case where the heating process time ⁇ TH is set so as to satisfy q0+q1 ⁇ q2 is shown.
  • the amount of heat q0 corresponds to the third amount of heat in this embodiment, and is obtained by, for example, the following equation (5).
  • ⁇ T is the temperature at which supercooling is canceled
  • W is the moisture content of the food
  • Cp is the heat capacity of water.
  • the heating process time ⁇ TH By setting the heating process time ⁇ TH to satisfy q0 + q1 ⁇ q2, all the ice crystals formed in the food can be melted when the supercooling is canceled, and the food can be returned to a completely non-frozen state. As a result, the supercooled state can be entered in the next cycle without fail, so the amount of heat q1 is the amount of heat released by the food whose temperature is constant at the freezing point ⁇ f during the period of the low temperature maintenance process. However, in this case, since all the ice crystals formed on the food are melted, the temperature raising process time ⁇ TH becomes longer, and the average temperature of the food inevitably rises.
  • the low-temperature process time ⁇ TL and the temperature-increase process time ⁇ TH are set in consideration of the allowable freezing time of the object to be cooled and the heat quantity balance, and periodic temperature control is performed. done. Specifically, the low-temperature process time ⁇ TL is set within the allowable freezing time, and the heating process time ⁇ TH is set so that the amount of heat q1 for advancing freezing and the amount of heat q2 for melting ice crystals are balanced. be done.
  • the refrigerator 1 of the present embodiment can achieve a balance between the freezing of the object to be cooled and the amount of heat in the low-temperature process and the temperature-increasing process, thereby preventing ice crystals from completely melting.
  • the object to be cooled such as food can be returned to a state similar to the supercooled state, and the average temperature of the object to be cooled during the storage period can be lowered. Therefore, the refrigerator 1 according to the present embodiment can prevent freezing of the object to be cooled from being completed without adversely affecting the object to be cooled.
  • the object to be cooled in the low-temperature chamber 13 can be brought into a supercooled state.
  • FIG. 14 is a graph showing temperature changes over time when there is no transient change in the introduction process.
  • FIG. 15 is a graph showing temperature changes over time when there is a transient change in the introduction process.
  • the vertical axis indicates temperature T [° C.] and the horizontal axis indicates time t [s].
  • the graph shown in FIG. 14 shows the state of the temperature transition of the cooling air over time in the introduction process, with the differential . .
  • the cooling air is not maintained at a certain target constant temperature.
  • the object to be cooled is maintained at the same temperature, or the temperature of the object to be cooled is gradually lowered.
  • the cooling capacity is transiently improved, and the cooling air tends to cool more quickly, so the cooling air slope becomes stronger. , may exceed the range of a certain representative slope dA/dt. At this time, freezing of the object to be cooled may occur at unintended timing.
  • the low-temperature room 13 can adjust the incoming cooling air by means of the temperature sensor 15 .
  • the low temperature chamber 13 is temporarily cooled rapidly and the temperature drops.
  • FIG. 16 is a flow chart showing the temperature control process of the low-temperature room 13 in the refrigerator 1 according to the embodiment, including the opening/closing control of the damper 17 .
  • the flowchart shown in FIG. 16 is configured by adding opening/closing control of the damper 17 (S200) to the flowchart shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 16, the elapsed time t is reset by the timer 71, and after the measurement of the elapsed time t is started (S105), opening/closing control of the damper 17 is performed (S200).
  • the temperature setting unit 74 determines whether or not the elapsed time t is ⁇ t or more, and if the elapsed time t is less than ⁇ t (S106: NO), the damper 17 is opened and closed until the elapsed time t becomes ⁇ t or more. Control (S200) is repeated. Other configurations are the same as those in the flow of FIG. The flow of opening/closing control (S200) of the damper 17 will be described later with reference to FIGS. 17, 19, 23 and 24. FIG.
  • FIG. 17 is a flow chart of opening/closing control of the damper 17 in step S200 shown in FIG. 16, in which a conventional control method is applied.
  • the controller 7 starts measuring the temperature T-SCth with the temperature sensor 15 (S201). Then, the control device 7 confirms the differential d ⁇ s of the set temperature ⁇ s (S202), confirms the set temperature ⁇ s (S203), and then determines whether or not the temperature T ⁇ SCth ⁇ ( ⁇ s+d ⁇ s) (S204). .
  • the control device 7 determines whether ( ⁇ s-d ⁇ s) ⁇ T-SCth (S207). When determining that ( ⁇ s ⁇ d ⁇ s) ⁇ T-SCth is not true (S207: No), the control device 7 repeats step S207 until ( ⁇ s ⁇ d ⁇ s) ⁇ T-SCth. On the other hand, if the control device 7 determines that ( ⁇ s ⁇ d ⁇ s) ⁇ T ⁇ SCth (S207: Yes), it closes the damper 17 (S208), returns to step S204, and again T ⁇ SCth ⁇ ( ⁇ s+d ⁇ s). ).
  • the temperature of the temperature sensor 15 is referenced, and the set temperature ⁇ s is set as a target value, and the damper 17 is opened and closed so that the temperature falls within the differential ⁇ d ⁇ s, which is an allowable range.
  • the cooling air is controlled to keep the temperature of the object to be cooled at the set temperature ⁇ s.
  • FIG. 18 is a conventional temperature control shown in the flow of FIG. 17, and is a graph conceptually showing temporal changes in the temperature of the low-temperature chamber 13 in the introduction step.
  • the vertical axis indicates temperature T [° C.]
  • the horizontal axis indicates time t [s].
  • the graph shown in FIG. 18 shows the relationship between the temperature of the low temperature chamber 13 and the elapsed time t within one time ⁇ t in each stage of the introduction process when the count value i of the counter 72 is less than n.
  • the control device 7 controls the opening and closing of the damper 17, and the air temperature in the low-temperature chamber 13 repeats hunting up and down.
  • a line obtained by adding a differential ⁇ d ⁇ s to a certain representative gradient dA/dt is used as upper and lower envelopes, and the set temperature ⁇ s changes with respect to the time axis.
  • This temperature control is as shown by the flow chart shown in FIG.
  • the controller 7 refers to the temperature of the temperature sensor 15, sets the set temperature ⁇ s as a target value, and opens and closes the damper 17 so that the temperature hunting is contained within the differential ⁇ d ⁇ s, which is an allowable range. controls the cooling air to bring the temperature of the object to be cooled closer to the set temperature ⁇ s.
  • antifreeze control is introduced in the introduction process within the low temperature process in order to suppress freezing of the object to be cooled in consideration of transient fluctuations of the refrigerator 1 .
  • FIG. 19 is a flow chart of the opening/closing control of the damper 17 in step S200 shown in FIG. 16, to which the freeze suppression control in the embodiment is applied.
  • the controller 7 starts measuring the temperature T-SCth with the temperature sensor 15 (S301). Then, the control device 7 confirms the differential d ⁇ s of the set temperature ⁇ s (S302), confirms the set temperature ⁇ s (S303), confirms the time resolution ⁇ ts (S304), and confirms the cooling gradient indicating the cooling speed specified in advance. dS/dt is confirmed (S305).
  • the control device 7 starts measuring the cooling time ts (S306), and sets the temperature T-SCth measured by the temperature sensor 15 at the cooling time ts1 that has elapsed after measuring the cooling time as the temperature T1 in the storage unit. 77 (S307). Then, the control device 7 performs a temperature comparison to determine whether or not the temperature T-SCth ⁇ ( ⁇ s+d ⁇ s) (S308). After closing (S309) and resetting the measurement of the cooling time ts (S310), the process returns to step S306 to start measuring the cooling time ts again (S306). On the other hand, the control device 7 determines whether or not the temperature T-SCth ⁇ ( ⁇ s+d ⁇ s) (S308). (S311).
  • the control device 7 After opening the damper 17 (S311), the control device 7 determines whether or not the cooling time ts and the preset predetermined time interval ⁇ ts satisfy the cooling time ts ⁇ ts (S312). When the control device 7 determines that the cooling time ts ⁇ ts is not satisfied (S312: No), the process proceeds to step S316. The description after step S316 will be given later. On the other hand, when the control device 7 determines that the cooling time ts ⁇ ts (S312: YES), the temperature T-SCth measured by the temperature sensor 15 at the cooling time ts2 after the time interval ⁇ ts has elapsed from the cooling time ts1 is It is recorded in the storage unit 77 as the temperature T2 (S313).
  • the controller 7 After recording the temperature T2 in the storage unit 77 (S313), the controller 7 compares the magnitude of the specified cooling gradient dS/dt with the magnitude of the interval cooling gradient (T2-T1)/ ⁇ ts. (S314). Specifically, the control device 7 determines whether
  • the cooling slope indicates the cooling speed. Also, the section cooling slope indicates the section cooling speed.
  • the controller 7 determines that
  • the control device 7 When determining that
  • the controller 7 records the temperature T-SCth measured by the temperature sensor 15 during the cooling time ts1 in the storage unit 77 as the temperature T1 (S321), and then returns to step S312, where the cooling time ts ⁇ ts again. (S312).
  • FIG. 20 is a graph conceptually showing temporal changes in the temperature of the low-temperature chamber 13 in the introduction process, which is the anti-freezing control shown in the flow of FIG.
  • FIG. 20 also conceptually shows temporal changes in temperature in the conventional temperature control shown in the flow of FIG.
  • the control device 7 confirms the cooling slope at each time interval ⁇ ts, and lowers the temperature of the low-temperature chamber 13 while controlling the cooling air.
  • the damper 17 is closed, and the differential +d ⁇ s with respect to the representative slope dA/dt is an envelope curve.
  • Temporarily raise the temperature to That is, when the lower line of the representative slope dA/dt functioning as an envelope is reached, the damper 17 is closed to temporarily raise the temperature.
  • the certain time interval ⁇ ts varies depending on the total capacity of the refrigerator 1, the evaporator owned by the refrigerator 1, and the size of the heat exchanger, but is preferably about several minutes (about 1 to 5 minutes). If the time interval ⁇ ts is large, it becomes difficult to respond to rapid changes. be. In addition, the number of times the damper is opened and closed may increase more than necessary, and the user may feel uncomfortable with the opening and closing sound of the damper.
  • FIG. 21 is the refrigerator 1 according to the embodiment, and is a graph showing temperature changes in the refrigerator 1 during the introduction process of conventional temperature control. That is, FIG. 21 shows temperature changes in the refrigerator 1 when the freeze suppression control in the present embodiment is not introduced.
  • FIG. 22 is the refrigerator 1 according to the embodiment, and is a graph showing the temperature change in the refrigerator 1 in the introduction step when the anti-freezing control is introduced. 21 and 22, the vertical axis indicates temperature T [° C.] and the horizontal axis indicates time [min]. Note that the temperature transitions shown in FIGS. 21 and 22 are merely examples, and are not limited to these.
  • the temperature hunting width ⁇ Ta2 at the right end of the low-temperature chamber 13 (measurement point a in FIG. 22), which is the temperature change range, and the temperature at the center of the low-temperature chamber 13 (measurement point b in FIG. 22) Hunting width ⁇ Tb2 is reduced. 21 and 22, (1) ⁇ Ta2 ⁇ Ta1 and (2) ⁇ Tb2 ⁇ Tb1 are established.
  • ⁇ Ta2 and ⁇ Ta2 which are the temperature change ranges in the low-temperature chamber 13, are smaller over time in the graph shown in FIG. 22 than in the graph shown in FIG. From this result, it is possible to suppress fluctuations in the temperature inside the refrigerator by introducing freeze suppression control, and it is possible to suppress unintended freezing of food when cooling the temperature inside the refrigerator during the introduction process in the low temperature process. Become.
  • FIG. 23 is a part of a flow chart showing the opening/closing control of the damper 17 in S200 shown in FIG. 16 and applying a modified example of anti-freezing control.
  • FIG. 24 is a flowchart showing a continuation of the flowchart shown in FIG. In comparison with the flowchart shown in FIG. 19, the flowcharts shown in FIGS. 23 and 24 determine whether or not the temperature T-SCth ⁇ ( ⁇ s+d ⁇ s) (S308), and determine that T-SCth ⁇ ( ⁇ s+d ⁇ s) is not true. In this case, the operation after the damper 17 is closed (S309) is different. Other flow is the same as the flow chart shown in FIG.
  • the control device 7 closes the damper 17 (S309), and then, as shown in FIG. -up is determined (S401).
  • the control device 7 determines that the cooling time ts ⁇ ts-up is not true (S401: No)
  • the process proceeds to step S405.
  • the control device 7 determines that the cooling time ts ⁇ ts-up (S401: YES)
  • the temperature measured by the temperature sensor 15 at the cooling time ts3 after the time interval ⁇ ts-up has elapsed from the cooling time ts1 T-SCth is recorded in the storage section 77 as the temperature T3 (S402).
  • the controller 7 After recording the temperature T3 in the storage unit 77 (S402), the controller 7 compares the absolute values of the designated cooling gradient dS/dt and the interval cooling gradient (T3-T1)/ ⁇ ts-up. (S403). Specifically, it is determined whether
  • the cooling slope indicates the cooling speed. Also, the section cooling slope indicates the section cooling speed.
  • the controller 7 determines that
  • the control device 7 when determining that
  • control device 7 determines that ( ⁇ s ⁇ d ⁇ s) ⁇ T ⁇ SCth is not true (S405: NO), it opens the damper 17 (S411) and starts measuring the cooling time ts again (S409). Then, the control device 7 records the temperature T-SCth measured by the temperature sensor 15 during the cooling time ts1 in the storage unit 77 as the temperature T1 (S410), and then returns to step S401, and the cooling time ts ⁇ ts-up again. (S401).
  • FIG. 25 is a graph conceptually showing temporal changes in the temperature of the low-temperature chamber 13 in the introduction process, which is the anti-freezing control shown in the flows of FIGS. 23 and 24 .
  • a direction 1 shown in FIG. 25 indicates a direction in which the damper 17 is opened to start cooling ⁇ the damper 17 is closed to stop cooling.
  • a direction 2 shown in FIG. 25 indicates a direction in which the damper 17 is closed to stop cooling ⁇ the damper 17 is opened to start cooling.
  • the magnitude of the interval cooling slope is confirmed from the temperature obtained by the temperature sensor 15 at predetermined time intervals ⁇ ts.
  • the opening/closing of the damper 17 is controlled so that the temperature hunting in the low-temperature chamber 13 is within the differential ⁇ d ⁇ s.
  • the anti-freezing control shown in the graph of FIG. 25 in addition to the anti-freezing control shown in FIG. is.
  • the anti-freezing control shown in the graph of FIG. 25 not only confirms the slope of the interval cooling during the cooling period from when the damper 17 is opened until it is closed.
  • the cooling slope temperature rise slope
  • the absolute value of the value is compared, and the damper 17 is opened or closed according to the result.
  • the damper 17 is opened or closed.
  • the purpose of the control is to suppress transient temperature changes in the object to be cooled. In other words, this is to perform finer control not only when the temperature is decreasing, but also when the temperature is increasing.
  • a state in which the temperature is decreasing is a state of being cooled.
  • the state in which the temperature is rising means the state in which the temperature is not cooled or the temperature is increased.
  • the control device 7 temporarily closes the damper 17 that controls the cooling state of the low temperature chamber 13 to raise the temperature of the low temperature chamber 13 . Then, the absolute value of the interval cooling slope and the absolute value of the cooling slope dS/dt are compared, and if the absolute value of the interval cooling slope is greater than the cooling slope dS/dt, the cooling device 19 is controlled to temporarily It has a function of reducing the temperature rise speed of the low temperature room 13 . That is, the refrigerator 1 according to the present embodiment employs the flowcharts shown in FIG. 23 and FIG. You can check the size. Therefore, it is possible to determine and control to close the damper 17 when the slope of the temperature rise abruptly becomes larger than a specified cooling slope dS/dt. becomes possible.
  • the cooling slope dS/dt, the section cooling slope (T2-T1)/ ⁇ ts and (T3-T1)/ ⁇ ts-up are controlled by opening and closing the damper 17.
  • the fan rotation speed of the blower fan 4 may be decreased or increased, the rotation speed of the compressor 2 may be decreased or increased, or the heater 18, which is heating means, may be adjusted.
  • two or more of damper 17 , blower fan 4 , compressor 2 and heater 18 may be combined to adjust the amount of cool air flowing into low-temperature chamber 13 .
  • the opening ratio of the damper 17 can be adjusted to open 50% or close 50%. may be adjusted.
  • control device 7 controls the damper 17 and the heater 18 in the temperature rising process, but it is not limited to this.
  • the control device 7 may raise the temperature of the low-temperature chamber 13 by controlling only the heater 18 without controlling the damper 17 in the temperature raising process.
  • the heating means is not limited to the heater 18, and may be a heat exchanger, a Peltier element, or the like.
  • the low temperature compartment 13 which is the supercooling control area, and the vegetable compartment 200 are adjacent to each other. may become too cold. Therefore, it is necessary to form a heat insulating structure between the low temperature room 13 and the vegetable room 200 using an appropriate heat insulating material, which increases the structural restrictions.
  • the partition plate 40 is provided in parallel with the partition member 50 between the low temperature chamber 13 and the vegetable compartment 200 located below the low temperature chamber 13, and the partition plate 40 and the partition member 50
  • a heater 18 is provided as a heating means provided in a region surrounded by . That is, the refrigerator 1 of the embodiment can prevent the vegetable compartment 200 from being overcooled by supplying heat to the vegetable compartment 200 from the heater 18 even if the vegetable compartment 200 is adjacent to the low-temperature compartment 13 . Therefore, the heat insulating material that was conventionally required is no longer necessary. Therefore, the refrigerator 1 according to the present embodiment has the function of keeping the object to be cooled in a supercooled state without using a heat insulating material. It becomes possible to
  • the area surrounded by the partition plate 40 and the partition member 50 is partitioned into a plurality of spaces by ribs (rib regions 20) projecting from the partition plate 40 or the partition member 50. Since the heater 18 is provided in one of the spaces, the heat generation density of the heater 18 can be increased, and the internal temperature of the storage compartment can be effectively increased.
  • the configuration of the refrigerator 1 is not limited to the configuration of the embodiment described above, and can be changed within the range where supercooling control is possible.
  • the heating process time ⁇ TH may be obtained so that the heat amount q1 ⁇ heat amount q2 and the heat amount q2 ⁇ (heat amount q0+heat amount q1) are satisfied.
  • the objects to be cooled in the refrigerator 1 are not limited to foodstuffs. Including everything that can be stored in a refrigerated state.

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Abstract

冷蔵庫は、断熱箱体と、低温室と、冷却装置と、制御装置と、を備えている。制御装置は、低温室の庫内温度が凍結点よりも低い状態における、凍結点と低温室の庫内温度との差の時間積分値と、低温室の庫内温度が凍結点よりも高い状態における、凍結点と低温室の庫内温度との差の時間積分値とが、均衡するように制御を行う。また、制御装置は、第１の工程において、低温室への冷却状態を制御するダンパを開口させ、低温室の温度を低下させる状態とし、ある規定された時間間隔Δｔｓでの区間冷却スピードを表す区間冷却傾きの絶対値と、ある規定された冷却スピードを表す冷却傾きｄＳ／ｄｔの絶対値とを比較し、区間冷却傾きが冷却傾きｄＳ／ｄｔより大きい場合、冷却装置を制御して、一時的に区間冷却スピードを低下させる機能を有する。

Description

冷蔵庫
　本開示は、被冷却物を過冷却状態とする機能を有する冷蔵庫に関するものである。
　近年、共働き世帯および独り暮らし世帯の増加等による生活スタイルの変化に伴い、一度に多くの食材を買い込んで冷蔵庫に貯蔵する傾向が強くなっている。同時に、冷蔵庫の大容量化、および食材に適した温度で保存できる細かな温度調整が可能な冷蔵庫が望まれている。このような要望に応えるものの一つとして、冷蔵室と冷凍室とは別に、冷凍室から野菜室まで切り替え可能な切替室（温度切替室）を備える冷蔵庫が知られている。
　また、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。なお、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（例えば０℃以下）で保存した場合、衝撃又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、再度過冷却運転を行う方法が提案されている。一例として、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。このような冷蔵庫では、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、特許文献１には、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繰り返し行う冷蔵庫が開示されている。特許文献１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、予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施することで、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。
特許第６６１１９５２号公報
　特許文献１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。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、この冷蔵庫では、低温工程における導入工程で、ある一定の冷却スピードよりも遅く冷却しつづけなければ食品が凍結してしまうリスクがあり、冷蔵庫の過渡的な負荷変動に対して当該リスクを十分に抑制できないおそれがある。
　そこで、従来技術として、冷蔵庫内の負荷が大きくなると、冷蔵庫は各貯蔵室の保存温度を保つために冷却能力を過渡的に上昇させる方法がある。しかしながら、当該方法では、過冷却保存を実施する貯蔵室へ流入する風量および冷熱量が過渡的に変化し、目標の冷却スピードから外れてしまい、食品が凍結してしまう場合があった。このように、急に冷却能力が変化すると、過冷却保存を実施する貯蔵室の温度分布が崩れて不均一な状態となり、該貯蔵室内で凍結される食品と凍結されない食品とが存在する状態になることがあった。
　本開示は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、被冷却物を過冷却状態と同等の状態に維持するとともに、冷蔵庫の過渡的な負荷変動に対して、安定してある規定された冷却スピードの範囲内で被冷却物を冷却することを可能とし、過冷却保存を実施する貯蔵室内の温度分布を従来よりも均一に保つことができ、被冷却物の凍結のリスクを抑制できる、冷蔵庫を提供することを目的とする。
　本開示に係る冷蔵庫は、区画部材で複数の貯蔵室に区画された貯蔵空間を内部に有する断熱箱体と、前記貯蔵室の一つとして設けられ、被冷却物を凍結点以下の温度で凍らせずに保存する低温室と、前記貯蔵空間を冷却する冷却装置と、前記冷却装置を制御して、前記低温室の庫内温度を前記被冷却物の前記凍結点よりも高い第２の温度から前記凍結点よりも低い第１の温度まで、予め設定された時間において低下させる第１の工程と、前記第１の温度から前記第２の温度まで上昇させて、前記第２の温度を予め設定された時間維持する第２の工程と、を繰り返し行う制御装置と、を備え、前記冷却装置は、前記低温室に冷気を送風する風路と、前記低温室に供給される冷気の風量を調整するダンパと、を含み、前記制御装置は、前記低温室の庫内温度が前記凍結点よりも低い状態における、前記凍結点と前記低温室の庫内温度との差の時間積分値と、前記低温室の庫内温度が前記凍結点よりも高い状態における、前記凍結点と前記低温室の庫内温度との差の時間積分値とが、均衡するように制御を行うと共に、前記第１の工程において、前記低温室への冷却状態を制御する前記ダンパを開口させ、前記低温室の温度を低下させる状態とし、ある規定された時間間隔Δｔｓでの区間冷却スピードを表す区間冷却傾きの絶対値と、ある規定された冷却スピードを表す冷却傾きｄＳ／ｄｔの絶対値とを比較し、区間冷却傾きが冷却傾きｄＳ／ｄｔより大きい場合、前記冷却装置を制御して、一時的に区間冷却スピードを低下させる機能を有するものである。
　本開示によれば、被冷却物を過冷却状態と同等の状態に維持するとともに、冷蔵庫の過渡的な負荷変動に対して、被冷却物をある規定された冷却スピードよりも速く冷却してしまうことなく、冷蔵庫がどのような状態においても、安定してある規定された冷却スピードの範囲内で被冷却物を冷却することが可能となる。よって、急な冷却能力の変化に対しても、冷却保存を実施する貯蔵室内の温度分布を、従来技術よりも均一に保つことが可能となり、被冷却物の凍結のリスクを抑制できる。
実施の形態に係る冷蔵庫の外観を概略的に示した正面図である。 実施の形態に係る冷蔵庫の内部構成を概略的に示した内部構成図である。 実施の形態に係る冷蔵庫の冷蔵室の内部構成を概略的に示した内部構成図である。 実施の形態に係る冷蔵庫の制御構成を示したブロック図である。 実施の形態に係る冷蔵庫の制御装置による低温室の温度制御に関連する機能ブロック図である。 実施の形態に係る冷蔵庫の温度制御を実施した場合の低温室の設定温度および庫内温度の経時変化を示したグラフである。 実施の形態に係る冷蔵庫における低温室の温度制御処理を示すフローチャートである。 実施の形態に係る冷蔵庫における温度制御を実施した場合の低温室の設定温度および庫内温度の経時変化と、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とを示すグラフである。 低温設定温度θＬを－３℃とした場合において、被冷却物が過冷却解除された後に凍結が進行した時間（凍結時間）と、被冷却物を切断したときの破断ピーク数との関係を示すグラフである。 実施の形態に係る冷蔵庫における温度制御を実施した場合の低温室の設定温度、庫内温度および食品温度の経時変化を示したものであり、被冷却物が過冷却解除されなかった場合の一例を示すグラフである。 実施の形態に係る冷蔵庫における温度制御を実施した場合の低温室の設定温度、庫内温度および食品温度の経時変化を示したものであり、被冷却物が過冷却解除された場合の一例を示すグラフである。 比較例における温度制御を実施した場合の低温室の設定温度、庫内温度および食品温度の経時変化を示したものであり、熱量ｑ１＞熱量ｑ２となるように昇温工程時間が設定された場合の一例を示すグラフである。 比較例における温度制御を実施した場合の低温室の設定温度、庫内温度および食品温度の経時変化を示したものであり、熱量ｑ１＜熱量ｑ２となるように昇温工程時間が設定された場合の一例を示すグラフである。 導入工程において過渡的な変化がない場合の温度経時変化を示したグラフである。 導入工程において過渡的な変化があった場合の温度経時変化を示したグラフである。 実施の形態に係る冷蔵庫における低温室の温度制御処理であって、ダンパの開閉制御を含めた構成を示したフローチャートである。 図１６に示したステップＳ２００におけるダンパの開閉制御であって、従来の制御方法を適用したフローチャートである。 図１７のフローで示した従来の温度制御であって、導入工程における低温室の温度の経時変化を概念的に示したグラフである。 図１６に示したステップＳ２００におけるダンパの開閉制御であって、実施の形態における凍結抑制制御を適用したフローチャートである。 図１９のフローで示した凍結抑制制御であって、導入工程における低温室の温度の経時変化を概念的に示したグラフである。 実施の形態に係る冷蔵庫であって、従来の温度制御における導入工程の冷蔵庫内の温度推移を示したグラフである。 実施の形態に係る冷蔵庫であって、凍結抑制制御を導入した場合における導入工程の冷蔵庫１内の温度推移を示したグラフである。 図１６に示したステップＳ２００におけるダンパの開閉制御であって、凍結抑制制御の変形例を適用したフローチャートの一部である。 図２３に示したフローチャートの続きを示したフローチャートである。 図２３および図２４のフローで示した凍結抑制制御であって、導入工程における低温室の温度の経時変化を概念的に示したグラフである。
　以下、図面を参照して、実施の形態について説明する。なお、各図中、同一又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又は簡略化する。また、各図に記載の構成について、その形状、大きさ、および配置等は、本開示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、上下関係等）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。
　実施の形態．
　図１は、実施の形態に係る冷蔵庫１の外観を概略的に示した正面図である。図２は、実施の形態に係る冷蔵庫１の内部構成を概略的に示した内部構成図である。図３は、実施の形態に係る冷蔵庫１の冷蔵室１００の内部構成を概略的に示した内部構成図である。図４は、実施の形態に係る冷蔵庫１の制御構成を示したブロック図である。なお、図１～図４を含む以下の図面では、各構成部材の寸法の関係および形状等が実際のものとは異なる場合がある。また、明細書中における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１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）
　図１および図２に示すように、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９０を備える。断熱箱体９０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、を備えている。断熱箱体９０の内部に形成された貯蔵空間は、複数の区画部材５０によって、食品等の被冷却物が保存される複数の貯蔵室に区画されている。図１および図２に示すように、本実施の形態の冷蔵庫１は、複数の貯蔵室として、最上段に配置される冷蔵室１００と、冷蔵室１００の下方に配置される野菜室２００と、最下段の冷凍室３００と、を備えている。なお、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。
　このように、本実施の形態の冷蔵庫１は、下部に冷凍室３００が形成されたボトムフリーザ型の形態であるが、ボトムフリーザ型に限定されるものではない。例えば、冷蔵庫１は、上部に冷凍室が形成されるトップフリーザ型冷蔵庫、冷凍室と冷蔵室が横に並んで配置されたサイド－バイ－サイド型でもよい。本実施の形態の冷蔵庫１は、一例としてボトムフリーザ型を例に説明を行う。
　冷蔵室１００の前面に形成された開口部には、開口部を開閉する回転式の扉８が設けられている。本実施の形態の冷蔵庫１の扉８は、片開きである。また、冷蔵室１００には、図３に示すように、操作パネル６が内蔵されている。操作パネル６は、図４に示すように、各貯蔵室の設定温度等を調整するための操作部６１と、各貯蔵室の温度および庫内の在庫情報などを表示する表示部６２と、を備えている。操作部６１は、例えば操作スイッチなどで構成される。表示部６２は、例えば液晶ディスプレイで構成される。なお、操作パネル６は、表示部６２上に操作部６１が一体に形成されるタッチパネルで構成されてもよい。
　野菜室２００および冷凍室３００は、図２に示すように、それぞれ引出し式の扉８０、８１によって開閉される。これらの引出し式の扉８０、８１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。野菜室２００には、被冷却物を内部に収納できる収納ケース２０１が引出し自在に格納されている。収納ケース２０１は、扉のフレームによって支持されており、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。同様に、冷凍室３００には、食品等を内部に収納できる収納ケース３０１がそれぞれ引出し自在に格納されている。各貯蔵室に設けられる収納ケース２０１、３０１の数は、それぞれ１つであるが、冷蔵庫１全体の容量を考慮して、収納性および整理のしやすさなどが向上する場合には２つ以上であっても構わない。
　冷蔵庫１の背面側には、各貯蔵室内へ冷気を供給する冷却装置１９として、圧縮機２と、冷却器３（蒸発器）と、送風ファン４と、風路５と、が設けられている。圧縮機２および冷却器３は、凝縮器（図示せず）および膨張装置（図示せず）とともに、冷凍サイクルを構成し、各貯蔵室に供給される冷気を生成するものである。圧縮機２および冷却器３によって生成された冷気は、送風ファン４によって風路５に送風され、風路５から冷凍室３００および冷蔵室１００に供給される。野菜室２００は、冷蔵室１００からの戻り冷気が冷蔵室用帰還風路（図示せず）を通って供給されて冷却される。野菜室２００に供給された冷気は、野菜室用帰還風路（図示せず）を通って冷却器３に戻される。
　冷蔵室１００は、図３に示すように、扉８の庫内側に設けられた扉ポケット１０と、冷蔵室１００内を複数段の空間に仕切る棚１１と、を備えている。なお、扉ポケット１０および棚１１の数は、図３に示すものに限定されるものではなく、１つ以上の任意の数の扉ポケット１０および棚１１を備えることができる。また、冷蔵室１００内の下部は上下二段に構成され、上段には内部温度が０℃以上に維持されるチルド室１２が形成され、下段には被冷却物を凍結点以下の温度で凍らせずに保存するための過冷却制御エリアである低温室１３が形成される。
　冷蔵室１００の背面側の風路５は、図３に示すように、冷蔵室１００およびチルド室１２に冷気を送風する風路５ａと、低温室１３に冷気を送風する風路５ｂと、に分割されている。風路５ａにはダンパ１６が設けられており、風路５ｂにはダンパ１７が設けられている。ダンパ１６およびダンパ１７は、冷蔵室１００および低温室１３に供給される冷気の風量を調節するものである。また、冷蔵室１００の背面には、冷蔵室１００内の温度を検出するための温度センサ１４が設けられており、低温室１３の背面には、低温室１３内の温度を検出するための温度センサ１５が設けられている。温度センサ１４および温度センサ１５は、例えばサーミスタで構成される。
　低温室１３の下部領域前方には、過冷却制御を行うため、又は野菜室２００の庫内温度を上昇させるための加熱手段としてヒーター１８が配置されている。具体的には、冷蔵庫１は、低温室１３と低温室１３の下方に位置する野菜室２００との間に区画部材５０に並列させた仕切り板４０が設けられている。ヒーター１８は、仕切り板４０と区画部材５０とで囲まれた領域に設けられている。仕切り板４０と区画部材５０とで囲まれた領域は、ヒーター１８の発熱密度を高めるために、仕切り板４０又は区画部材５０から突出した１つ又は複数のリブで成るリブ領域２０によって区画され、ヒーター１８が配置されるヒーターエリアと静止空気領域３０とで構成されている。なお、リブ領域２０によって区画される空間は、図示した２つに限定されず、３つ以上でもよい。また、仕切り板４０は、基本的には断熱材が存在しない構成であるが、断熱材を設けてもよい。
　冷蔵庫１の背面上部には、冷蔵庫１の動作を制御する制御装置７が設けられる。制御装置７は、例えばマイコン又はＣＰＵのような演算装置と、その上で実行されるソフトウェアとにより構成される。なお、制御装置７は、その機能を実現する回路デバイスのようなハードウェアにより構成されてもよい。
　制御装置７には、図４に示すように、温度センサ１４および１５を含む各貯蔵室の温度を検出する温度センサによる検出信号、操作パネル６の操作部６１からの操作信号が入力される。制御装置７は、入力される各信号に基づいて、冷蔵室１００、チルド室１２、低温室１３、冷凍室３００および野菜室２００の室内がそれぞれ設定された温度に維持されるように、予め記憶された動作プログラムに従って、冷却装置１９およびヒーター１８を制御する。例えば、冷蔵室１００は約３～６℃、チルド室１２は約０～３℃、低温室１３は約０～－４℃、冷凍室３００は約－１８℃以下、野菜室２００は約５～１０℃に設定される。冷却装置１９は、例えば、圧縮機２、送風ファン４ならびにダンパ１６および１７を含む各貯蔵室に配置されたダンパを含む。制御装置７は、圧縮機２の出力、送風ファン４の送風量、およびダンパの開度を制御する。また、制御装置７は、入力される各信号に基づいて、操作パネル６の表示部６２に各貯蔵室の温度、および庫内の在庫情報などに関する表示信号を出力する。
　（低温室１３の温度制御）
　次に、本実施の形態における低温室１３の温度制御について説明する。図５は、実施の形態に係る冷蔵庫１の制御装置７による低温室１３の温度制御に関連する機能ブロック図である。図５に示すように、制御装置７は、時間を計測する計時部７１と、カウント値をカウントするカウンター７２と、工程移行部７３と、温度設定部７４と、比較部７５と、制御部７６と、記憶部７７と、を有している。上記記憶部７７以外の前記各部は、ソフトウェアで実現される機能部として、制御装置７を構成するＣＰＵによってプログラムを実行することで実現されるか、又はＤＳＰ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　Ｓｐｅｃｉｆｉｃ　ＩＣ）、ＰＬＤ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｌｏｇｉｃ　Ｄｅｖｉｃｅ）などの電子回路で実現される。また、記憶部７７はメモリから構成される。メモリは、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）、フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Ｅｒａｓａｂｌｅ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　ＲＯＭ）などの不揮発性または揮発性の半導体メモリ、もしくは、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスクなどのディスクである。
　工程移行部７３は、計時部７１により計測される時間およびカウンター７２によるカウント値に基づいて、工程の移行を行う。温度設定部７４は、工程移行部７３によって移行した工程に応じて、低温室１３の設定温度θｓを設定する。比較部７５は、温度設定部７４によって設定された設定温度θｓと、低温室１３の温度センサ１５によって検出された庫内温度θとを比較し、比較結果を制御部７６へ出力する。制御部７６は、比較部７５による比較結果に基づき、温度センサ１５によって検出された庫内温度θが設定温度θｓとなるように、圧縮機２、送風ファン４ならびにダンパ１７を制御する。記憶部７７は、温度制御に用いられる各種データおよび動作プログラムを記憶する。
　制御装置７による低温室１３の温度制御について、図６を参照して詳細に説明する。図６は、実施の形態に係る冷蔵庫１の温度制御を実施した場合の低温室１３の設定温度θｓおよび庫内温度θの経時変化を示したグラフである。図６に示すように、低温室１３の温度制御では、低温工程および昇温工程を含む周期が繰り返される。具体的には、工程移行部７３は、低温工程の開始から低温工程時間ΔＴＬが経過すると、昇温工程へ移行する。また、昇温工程の開始から昇温工程時間ΔＴＨが経過すると、再び低温工程へ移行する。低温工程時間ΔＴＬおよび昇温工程時間ΔＴＨは、後述する方法で機体ごとに定められ、記憶部７７に記憶される。なお、低温工程が「第１の工程」に相当し、昇温工程が「第２の工程」に相当する。また、低温工程時間ΔＴＬが「第１の時間」に相当し、昇温工程時間ΔＴＨが「第２の時間」に相当する。
　低温工程では、温度設定部７４によって設定温度θｓが低温設定温度θＬに設定され、制御部７６によって低温室１３内の温度が低温設定温度θＬになるまで低下される。低温設定温度θＬは、低温室１３に収容される被冷却物の凍結点θｆ（例えば０℃）よりも低い温度であり、例えば－４℃～－２℃である。昇温工程では、温度設定部７４によって設定温度θｓが昇温設定温度θＨに設定され、制御部７６によって低温室１３内の温度が昇温設定温度θＨになるまで上昇される。昇温設定温度θＨは、低温室１３に収容される被冷却物の凍結点θｆよりも高い温度であり、例えば１℃～２℃である。低温設定温度θＬおよび昇温設定温度θＨは、θＨ＞θＬの関係を有し、記憶部７７に予め記憶される。なお、低温設定温度θＬおよび昇温設定温度θＨは、操作部６１を介してユーザーによって変更又は設定されてもよい。低温設定温度θＬが第１の温度に相当し、昇温設定温度θＨが第２の温度に相当する。
　また、低温工程は、導入工程および低温維持工程を含む。図６に示すように、導入工程において、温度設定部７４は、予め設定された時間ごとに設定温度θｓを段階的に下げる。この段階はカウンター７２によってカウントされている。工程移行部７３は、カウンター７２のカウント値が目標値となった場合に、低温維持工程へ移行する。この目標値は、時刻ＴＬ１において、設定温度θｓが低温設定温度θＬに到達するように予め定められる。低温維持工程において、温度設定部７４は、設定温度θｓを低温設定温度θＬとし、制御部７６によって低温室１３内の温度が低温設定温度θＬになるまで低下される。上記のような低温工程により、低温室１３内の被冷却物が凍結点θｆ以下で非凍結である過冷却状態となる。そして、工程移行部７３は、時刻ＴＬに到達した場合、すなわち、低温工程開始から低温工程時間ΔＴＬが経過した場合、低温工程を終了し、昇温工程に移行する。
　昇温工程では、温度設定部７４によって低温室１３の設定温度θｓが昇温設定温度θＨに設定され、制御部７６によって低温室１３の温度が昇温設定温度θＨになるよう上昇される。具体的には、制御部７６は、ダンパ１７を閉鎖することにより、冷気が低温室１３に流入する状態を停止させ、低温室１３の庫内温度を上昇させる。また、別の方法として、圧縮機２の停止時に送風ファン４を運転させ、ダンパ１７を開いて冷蔵庫１内の空気を循環させることにより、低温室１３の庫内温度を上昇させてもよい。さらに別の方法として、ヒーター１８を用いて瞬時に昇温してもよい。そして、工程移行部７３は、時刻ＴＨに到達した場合、すなわち昇温工程開始から昇温工程時間ΔＴＨが経過した場合、昇温工程を終了し、低温工程に移行する。
　図７は、実施の形態に係る冷蔵庫１における低温室１３の温度制御処理を示すフローチャートである。図１～７を参照して、実施の形態の冷蔵庫１における低温室１３の温度制御処理を説明する。本処理は、冷蔵庫１に電源が投入されたとき、又は操作パネル６によって処理の開始が選択されたときに開始される。まず、制御装置７は、温度センサ１５によって低温室１３の庫内温度θを検出し、検出された庫内温度θが昇温設定温度θＨ以上であるか否かを判断する（Ｓ１０１）。そして、庫内温度θが昇温設定温度θＨ未満である場合（Ｓ１０１：ＮＯ）、ステップＳ１１２に進み、昇温工程が開始される。一方、庫内温度θが昇温設定温度θＨ以上である場合（Ｓ１０１：ＹＥＳ）、低温工程が開始される。そして、計時部７１によって経過時間Ｔがリセットされ、経過時間Ｔの計測が開始される（Ｓ１０２）。
　低温工程では、まず導入工程が実施される。導入工程では、温度設定部７４によって、設定温度θｓがθＨ－Δθに設定される（Ｓ１０３）。温度変動幅Δθは、図６において点線で階段状に示した設定温度の一段における下がり幅である。温度変動幅Δθは、できる限り微小変動幅で設定したほうが食品等の被冷却物の凍結を抑制することが可能となる。温度変動幅Δθは、０．５℃以下で推移することが望ましく、０．１℃～０．３℃程度の範囲であれば更に良い。そして、θＨ－Δθに設定された後（Ｓ１０３）、カウンター７２のカウント値ｉが０に設定される（Ｓ１０４）。また、計時部７１によって経過時間ｔがリセットされ、経過時間ｔの計測が開始される（Ｓ１０５）。ここでは、低温室１３の設定温度θｓが昇温設定温度θＨよりもΔθ（例えば０．３℃）低い温度に設定され、導入工程における段階のカウントおよび各段階の経過時間ｔの計測が開始される。
　次に、温度設定部７４によって経過時間ｔがΔｔ以上であるか否かが判断される（Ｓ１０６）。ここで、Δｔは導入工程における各段階の時間であり、例えば２０分である。そして、経過時間ｔがΔｔ未満である場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、経過時間ｔがΔｔ以上となるまでステップＳ１０３で設定された設定温度θｓが維持される。一方、経過時間ｔがΔｔ以上である場合（Ｓ１０６：ＹＥＳ）、設定温度θｓがθｓ－Δθに設定され（Ｓ１０７）、カウント値ｉに１が加算される（Ｓ１０８）。
　次に、工程移行部７３によってカウント値ｉがｎ以上であるか否かが判断される（Ｓ１０９）。ここで、ｎは導入工程における段階数を示し、例えば１２である。カウント値ｉがｎ未満である場合（Ｓ１０９：ＮＯ）、ステップＳ１０５に戻って以降の処理が繰り返される。これにより、予め設定された時間Δｔごとに低温室１３の設定温度θｓがΔθずつ段階的に低下され、庫内温度θも設定温度θｓとなるよう低下される。
　一方、カウント値ｉがｎ以上である場合（Ｓ１０９：ＹＥＳ）、工程移行部７３によって低温維持工程に移行される。そして、温度設定部７４によって設定温度θｓが低温設定温度θＬに設定され、制御部７６によって低温室１３内の庫内温度θが低温設定温度θＬになるまで低下される（Ｓ１１０）。続いて、低温工程開始からの経過時間ＴがΔＴＬ以上であるか否かが判断される（Ｓ１１１）。そして、経過時間Ｔが低温工程時間ΔＴＬ未満である場合（Ｓ１１１：ＮＯ）、経過時間Ｔが低温工程時間ΔＴＬ以上となるまで、ステップＳ１１０で設定された設定温度θｓ（すなわち低温設定温度θＬ）が維持される。一方、経過時間Ｔが低温工程時間ΔＴＬ以上である場合（Ｓ１１１：ＹＥＳ）、ステップＳ１１２に進み、昇温工程が開始される。
　昇温工程では、計時部７１によって経過時間Ｔがリセットされ、再度経過時間Ｔの計測が開始される（Ｓ１１２）。そして、温度設定部７４によって低温室１３の設定温度θｓが昇温設定温度θＨに設定される（Ｓ１１３）。次に、工程移行部７３によって経過時間Ｔが昇温工程時間ΔＴＨ以上であるか否かが判断される（Ｓ１１４）。そして、経過時間Ｔが昇温工程時間ΔＴＨ未満である場合（Ｓ１１４：ＮＯ）、経過時間Ｔが昇温工程時間ΔＴＨ以上となるまで、ステップＳ１１３で設定された設定温度θｓ（すなわち昇温設定温度θＨ）が維持される。一方、経過時間Ｔが昇温工程時間ΔＴＨ以上である場合（Ｓ１１４：ＹＥＳ）、昇温工程を終了し、ステップＳ１０２に戻って再び低温工程が開始される。
　ここで、低温工程において、低温室１３内に収容された被冷却物は、凍結点θｆ以下でも凍らない過冷却状態となっているが、過冷却状態は、エネルギー的には不安定な状態である。そのため、例えば、扉８の開閉等のような衝撃又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、過冷却状態が解除される可能性がある。被冷却物の過冷却状態が解除されると、被冷却物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。そこで、上記のように低温工程の開始から低温工程時間ΔＴＬが経過した場合には、昇温工程へ移行することによって、凍結の進行および完了を回避し、氷結晶により被冷却物の組織又は細胞等に損傷を与えることを防止することができる。また、昇温工程の開始から、昇温工程時間ΔＴＨが経過した場合には、低温工程に移行することによって、被冷却物の品質低下を抑制することができる。
　ただし、低温工程時間ΔＴＬおよび昇温工程時間ΔＴＨの長さによっては、被冷却物の品質低下を招く恐れがある。例えば、低温工程時間ΔＴＬに対して昇温工程時間ΔＴＨが短すぎる場合、被冷却物の氷結晶を十分に融解できず、被冷却物の凍結が進んでしまう。さらに、低温工程時間ΔＴＬに対して昇温工程時間ΔＴＨが長すぎる場合、被冷却物の保存期間における平均温度が凍結点θｆよりも高くなってしまい、被冷却物の品質の低下を招く可能性がある。そこで、本実施の形態では、被冷却物の凍結が認識される時間ならびに被冷却物に供給される熱量と被冷却物が放出する熱量とのバランスを考慮して低温工程時間ΔＴＬおよび昇温工程時間ΔＴＨが設定される。
　本実施の形態における低温工程時間ΔＴＬおよび昇温工程時間ΔＴＨの設定について図８および図９を参照して説明する。図８は、実施の形態に係る冷蔵庫１における、低温室１３に温度制御を実施した場合の低温室１３の設定温度θｓおよび庫内温度θの経時変化と、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とを示すグラフである。図９は、低温設定温度θＬを－３℃とした場合において、被冷却物が過冷却解除された後に凍結が進行した時間（凍結時間）と、被冷却物を切断したときの破断ピーク数との関係を示すグラフである。
（低温工程時間ΔＴＬの設定）
　低温工程時間ΔＴＬは、簡易的な実験から求められる下記の条件を満たすように設定される。まず、導入工程における冷却速度は、食品等のような被冷却物を過冷却状態に突入させることができるように設定される。例えば、低温設定温度θＬを－３℃とした場合において、１℃当たりの冷却時間を３５分以上とすると、被冷却物が極めて高い確率で過冷却状態に突入することが実験からわかっている。そこで、このような条件を満たすように、導入工程の冷却速度が任意に設定される。これにより、図８に示すように、低温工程を開始してから、すなわち、導入工程を開始してから被冷却物の凍結点θｆに到達するまでの時間ΔＴｆ１と、導入工程を終了するまでの時刻ＴＬ１とが決定される。そして、低温工程時間ΔＴＬは、時刻ＴＬ１＜時刻ＴＬを満たすように設定される。
　また、低温工程時間ΔＴＬは、被冷却物の凍結が認識されるまでの時間以下に設定される必要がある。ここで、低温工程時間ΔＴＬを凍結が認識されるまでの時間以下に設定する理由について図９を参照して説明する。
　過冷却解除後に凍結が進行すると、被冷却物中で氷結晶の生成および成長が進み、被冷却物である食品の触感が変化してしまう。被冷却物が凍ったと人が認識する変化として、触ったときの硬さ、および切断時に氷粒が破断するじゃりじゃり感などが挙げられる。しかしながら、過冷却解除後の数時間は、氷結晶が生成されても微細かつ微量であるため、被冷却物の触感はほとんど変化しないことが、実験からわかっている。図９の破断ピーク数は、切断開始から切断終了までの切断荷重の時間変化波形における極大点の個数であり、氷粒が破断されるじゃりじゃり感を表している。また、図９において、凍結時間ごとのグラフ上に破断ピーク数の偏差を示している。図９に示すように、非凍結状態（凍結時間０時間）と凍結開始から６時間経過後の状態とは、破断ピーク数にほとんど変化がない。すなわち、凍結開始から６時間経過した場合にも、被冷却物の触感は非凍結状態からほとんど変化せず、凍結したと認識されないことがわかる。また、図９から、非凍結状態（凍結時間０時間）と凍結したと認識され得る状態との境界は、８時間にあることがわかる。そのため、低温工程時間ΔＴＬを８時間以下（例えば３００分）に設定することで、被冷却物の凍結が認識される前に昇温工程に移行することができる。以下、被冷却物の凍結が認識されるまでの時間を「許容凍結時間」という。なお、８時間というのは一例であり、許容凍結時間は機体および低温設定温度θＬに応じて変わるものである。
（昇温工程時間ΔＴＨの設定）
　また、図９から、生成した氷結晶をすべて融解させなくても、過冷却解除の直後、もしくは数時間以内の状態にまで復帰させることにより、実質的には非凍結状態と同等の状態を維持できることがわかる。そのため、低温工程時間ΔＴＬを被冷却物の凍結が認識されるまでの許容凍結時間（例えば８時間）以下に設定することにより、昇温工程において、発生した氷結晶を確実に融解する必要がない。ただし、凍結をこれ以上進行させないためには、低温工程と昇温工程とで熱量のバランスをとる必要がある。そのため、低温工程と昇温工程とで熱量のバランスをとることができるように、昇温工程時間ΔＴＨが設定される。
　図８に示す低温工程において、温度センサ１５によって検出される庫内温度θ（Ｔ）が被冷却物の凍結点θｆに到達する時刻をＴｆ１とする。また、昇温工程において、庫内温度θ（Ｔ）が被冷却物の凍結点θｆに到達する時刻をＴｆ２とする。また、次の周期の低温工程において、庫内温度θ（Ｔ）が被冷却物の凍結点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）が被冷却物の凍結点θｆに到達するまでの時間をΔＴｆ２とする。また、次の周期の低温工程が開始されてから、庫内温度θ（Ｔ）が被冷却物の凍結点θｆに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、すなわち、Ｔｆ２－Ｔｆ１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。また、庫内温度θ（Ｔ）が凍結点θｆよりも高い時間ΔＴ２の間に、すなわち、Ｔｆ３－Ｔｆ２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。熱量ｑ１は、図８の斜線部の面積のうち、Ｔｆ１からＴｆ２の間のθｆと、庫内温度θ（Ｔ）との間の斜線部に相当し、次の式（１）のように表される。すなわち、熱量ｑ１は、庫内温度θ（Ｔ）が凍結点θｆよりも低い間における、凍結点θｆと庫内温度θ（Ｔ）との差の時間積分値である。熱量ｑ２は、図８の斜線部の面積のうち、Ｔｆ２からＴｆ３の間のθｆと、庫内温度θ（Ｔ）との間の斜線部に相当し、次の式（２）のように表される。すなわち、熱量ｑ２は、庫内温度θ（Ｔ）が凍結点θｆよりも高い間における、庫内温度θ（Ｔ）と凍結点θｆとの差の時間積分値である。なお、熱量ｑ１が第１の熱量に相当し、熱量ｑ２が第２の熱量に相当する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　本実施の形態では、熱量ｑ１と熱量ｑ２とを均衡させた状態となるよう、昇温工程時間ΔＴＨが設定される。すなわち、熱量ｑ１と熱量ｑ２とが等しくなるよう、すなわち熱量ｑ１＝ｑ２を満たすように、昇温工程時間ΔＴＨが設定される。なお、熱量ｑ１と熱量ｑ２とが等しくなるとは、熱量ｑ１と熱量ｑ２とが厳密に同一の場合だけでなく、熱量ｑ１と熱量ｑ２とが同一ではないが均衡した状態の場合も含む。上記のように、低温工程時間ΔＴＬが許容凍結時間以下に設定されるため、従来のように被冷却物の氷結晶を確実に融解させる必要がなく、昇温工程時間ΔＴＨは、被冷却物の氷結晶を確実に融解させる従来の場合よりも短くなる。
　昇温工程時間ΔＴＨは、低温工程時間ΔＴＬから以下のように求めることができる。まず、昇温工程が開始されてから庫内温度θ（Ｔ）が凍結点θｆに到達するまでの時間ΔＴｆ２および時刻Ｔｆ２は、昇温速度から求めることができる。昇温速度は、実験によって求められる。次に、式（１）で表される熱量ｑ１は、図８の斜線部面積から、次の式（３）のように近似式で表される。また、式（２）で表される熱量ｑ２は、図８の斜線部面積から、次の式（４）のように近似式で表される。式（３）および（４）より、熱量ｑ１＝熱量ｑ２を満たすように、昇温工程時間ΔＴＨが求められる。昇温工程時間ΔＴＨは、例えば２４０分である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
　上記のように、本実施の形態では、低温工程時間ΔＴＬは、時刻ＴＬ１＜時刻ＴＬを満たすとともに、許容凍結時間以下となるように設定される。また、昇温工程時間ΔＴＨは、低温工程時間ΔＴＬと、熱量ｑ１と、熱量ｑ２とに基づき、熱量ｑ１と、熱量ｑ２とが均衡する状態となるように設定される。
（被冷却物の温度推移）
　次に、本実施の形態の温度制御を実施した場合の被冷却物（例えば食品）の温度推移について説明する。図１０は、実施の形態に係る冷蔵庫１における温度制御を実施した場合の低温室１３の設定温度、庫内温度および食品温度の経時変化を示したものであり、被冷却物が過冷却解除されなかった場合の一例を示すグラフである。図１１は、実施の形態に係る冷蔵庫１における温度制御を実施した場合の低温室１３の設定温度、庫内温度および食品温度の経時変化を示したものであり、被冷却物が過冷却解除された場合の一例を示すグラフである。
　まず、図１０に示すように、食品が過冷却解除を起こさない場合、食品温度は、低温室１３の庫内温度よりも少し遅れて、低温設定温度θＬから昇温設定温度θＨまでの間を庫内温度の変化と同様に連続的に変化する。これにより、低温室１３内の食品は、低温工程において過冷却状態への復帰を繰り返すことができる。
　また、図１１に示すように、食品温度が凍結点θｆ以下となった時刻Ｔｆにおいて、過冷却が解除された場合、食品内には微細氷結晶が生成され、凍結が開始する。次いで、時刻ＴＬにおいて、低温室１３の設定温度θｓが昇温設定温度θＨに切り換えられることで、食品内部の微細氷結晶の融解が開始される。そして、昇温工程が終了する時刻ＴＨにおいて、食品は非凍結状態までは復帰せずに、食品内に微小な氷が残っている。このような状態で、過冷却状態が発現した周期の次の周期では、食品の温度が凍結点θｆ以下になった時刻Ｔｆ１において、食品は過冷却状態に突入せずに凍結を開始し、相変化状態となる。
　このとき、本実施の形態においては、熱量ｑ１＝熱量ｑ２を満たすように昇温工程時間ΔＴＨが設定されているため、凍結を進行させる熱量ｑ１と、氷結晶を融解する熱量ｑ２とが等しくなっている。また、低温工程時間ΔＴＬが許容凍結時間以下に設定されている。そのため、冷蔵庫１は、昇温工程を終了した時点における時刻ＴＨ＿２において、食品を、過冷却解除した直後、すなわち時刻Ｔｆ１および凍結開始直後と同等の状態に復帰させることができる。
　一方、図１２および図１３は、比較例における温度制御を実施した場合の低温室１３の設定温度、庫内温度および食品温度の経時変化を示すグラフである。また、図１２は、熱量ｑ１＞熱量ｑ２となるように昇温工程時間ΔＴＨが設定された場合の例を示し、図１３は、熱量ｑ１＜熱量ｑ２となるように昇温工程時間ΔＴＨが設定された場合の例を示す。
　図１２に示すように、熱量ｑ１＞熱量ｑ２となるように昇温工程時間ΔＴＨが設定された場合、周期を追うごとに過冷却状態で生じた氷結晶が成長して凍結が進行し、いずれ凍結が完了してしまう。詳しくは、食品の温度が凍結点θｆ以下になる時刻Ｔｆにおいて、食品が過冷却解除され、微細氷結晶が生成されて凍結が開始される。次いで、時刻ＴＬにおいて、低温室１３の設定温度θｓが昇温設定温度θＨに切り換えられ、食品内の微細氷結晶の融解が開始される。時刻Ｔｆから時刻ＴＬまでの時間が短い場合、昇温工程が終了した時点の時刻ＴＨにおいて、食品は非凍結状態と同等の状態に復帰している。
　過冷却解除が発現した周期の次の周期では、食品の温度が凍結点θｆ以下になった時刻Ｔｆ１において、食品は過冷却状態に突入せずに凍結開始し、相変化状態になる。このとき、熱量ｑ１＞熱量ｑ２となるよう昇温工程時間ΔＴＨが設定されているため、凍結を進行する熱量ｑ１は、氷結晶を融解する熱量ｑ２よりも大きくなる。そのため、食品の凍結が進行し、いずれかの時点で凍結が完了してしまう。すなわち、熱量ｑ１＞熱量ｑ２となるよう昇温工程時間ΔＴＨが設定された場合には、過冷却解除した食品の凍結の進行を防ぐことが困難となる。
　図１３は、熱量ｑ１＜熱量ｑ２となるように昇温工程時間ΔＴＨが設定された場合であり、より詳しくは、例えば、過冷却解除時に食品等のような被冷却物が放出する熱量ｑ０を考慮し、ｑ０＋ｑ１≦ｑ２を満たすように、昇温工程時間ΔＴＨが設定された場合を示す。熱量ｑ０は、本実施の形態の第３の熱量に相当し、例えば以下の式（５）で求められる。ここで、θＴは、過冷却解除する温度であり、Ｗは食品の含水率であり、Ｃｐは水の熱容量である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
　昇温工程時間ΔＴＨをｑ０＋ｑ１≦ｑ２を満たすように設定することで、過冷却解除時に食品に生成した氷結晶を全て融解させ、完全に非凍結状態となるまで復帰させることができる。これにより、次の周期でも必ず過冷却状態に突入することができるため、熱量ｑ１は、低温維持工程の期間において、温度が凍結点θｆで一定となっている食品が放出する熱量となる。しかしながら、この場合は、食品に生成した氷結晶を全て融解させるため、昇温工程時間ΔＴＨが長くなり、食品の平均温度が必然的に高くなってしまう。
　以上のように、本実施の形態の冷蔵庫１によれば、被冷却物の許容凍結時間および熱量バランスを考慮して低温工程時間ΔＴＬおよび昇温工程時間ΔＴＨが設定され、周期的な温度制御が行われる。具体的には、低温工程時間ΔＴＬが許容凍結時間以内に設定され、凍結を進行する熱量ｑ１と、氷結晶を融解する熱量ｑ２とを均衡させた状態となるように昇温工程時間ΔＴＨが設定される。これにより、本実施の形態の冷蔵庫１は、低温工程と昇温工程とで、被冷却物の凍結が認識される時間、および熱量のバランスを図ることができ、氷結晶を完全に融解させなくても食品等のような被冷却物を過冷却状態と同様の状態に復帰させるとともに、被冷却物の保存期間における平均温度を低下させることができる。従って、本実施の形態における冷蔵庫１は、被冷却物に悪影響を与えることなく、被冷却物の凍結が完了することを防止することができる。
　また、低温工程において、導入工程と低温維持工程とを有することで、低温室１３内の被冷却物を過冷却状態とすることができる。
（低温工程：導入工程中の凍結抑制制御）
　ところで、上記した構成では、冷蔵庫１が安定した動作をしている状態で温度を制御して冷却を制御している。しかしながら、冷蔵庫１は、ユーザーの使用状態によって過渡的な負荷変動が発生し、冷蔵庫１自体の冷却能力が変動する。そのため、冷蔵庫１は、導入工程中において、冷蔵庫１内の負荷が大きくなると、各貯蔵室の保存温度を保つために冷却能力を過渡的に上昇させることになる。これに伴い、過冷却保存を実施する低温室１３へ流入する風量および冷熱量が過渡的に変化する。そのため、目標の冷却スピードから外れてしまい、導入工程内において意図しないタイミングで被冷却物の凍結が発生するおそれがある。また、急な冷却能力および冷却風の変化により、過冷却保存を実施する低温室１３の温度分布が崩れて不均一な状態となり、低温室１３内で凍結される食品と凍結されない食品とが存在する状態になることがあった。
　図１４は、導入工程において過渡的な変化がない場合の温度経時変化を示したグラフである。図１５は、導入工程において過渡的な変化があった場合の温度経時変化を示したグラフである。図１４および図１５において、縦軸は温度Ｔ［℃］、横軸は時間ｔ［ｓ］をそれぞれ示している。
　図１４に示すグラフにおいては、ある代表傾きｄＡ／ｄｔを持つ直線に対し、ある許容範囲であるディファレンシャル±ｄθｓを包絡線として、導入工程の経時変化における冷却風の温度推移の状態を表している。図１４に示すように、冷蔵庫１の実運転においては、ある目標とした一定温度の冷却風を保持しつづけておらず、ある許容範囲であるディファレンシャル±ｄθｓの範囲で冷却風を制御し、被冷却物を同一温度に保持、又は被冷却物の温度を徐々に低下させている。
　しかしながら、図１５に示すグラフのように、ある不特定のタイミングで冷蔵庫１内の負荷が大きくなると、過渡的に冷却能力が向上し、より早く冷却しようとするため、冷却風の傾きが強くなり、ある代表傾きｄＡ／ｄｔの範囲を超えてしまう場合がある。このとき、意図しないタイミングで、被冷却物の凍結が発生する場合がある。低温室１３は、温度センサ１５によって流入する冷却風を調整することが可能である。しかし、急激に増加した場合には、ダンパ１７等を制御して冷却風をコントロールすることが難しく、制御装置７からの信号でダンパ１７等を動作させるまでにある一定の間タイムラグが発生し、一時的に低温室１３が急激に冷却され温度が低下してしまう。
　図１６は、実施の形態に係る冷蔵庫１における低温室１３の温度制御処理であって、ダンパ１７の開閉制御を含めた構成を示したフローチャートである。図１６に示したフローチャートは、図７に示すフローチャートにダンパ１７の開閉制御（Ｓ２００）を加えた構成である。具体的には、図１６に示すように、計時部７１によって経過時間ｔがリセットされ、経過時間ｔの計測が開始（Ｓ１０５）された後に、ダンパ１７の開閉制御が行われる（Ｓ２００）。そして、温度設定部７４によって経過時間ｔがΔｔ以上であるか否かが判断され、経過時間ｔがΔｔ未満である場合（Ｓ１０６：ＮＯ）、経過時間ｔがΔｔ以上となるまでダンパ１７の開閉制御（Ｓ２００）が繰り返される。その他の構成については、図７のフローと同じである。ダンパ１７の開閉制御（Ｓ２００）のフローについては、図１７、図１９、図２３および図２４に基づいて後述する。
　先ず、図１７に基づいて従来の制御方法を説明する。図１７は、図１６に示したステップＳ２００におけるダンパ１７の開閉制御であって、従来の制御方法を適用したフローチャートである。制御装置７は、温度センサ１５による温度Ｔ－ＳＣｔｈの計測を開始する（Ｓ２０１）。そして、制御装置７は、設定温度θｓのディファレンシャルｄθｓを確認（Ｓ２０２）し、設定温度θｓを確認（Ｓ２０３）した後、温度Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）であるか否かを判定（Ｓ２０４）する。制御装置７は、Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）でない（Ｓ２０４：Ｎｏ）と判定した場合、ダンパ１７を閉（Ｓ２０５）にして、Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）となるまで、ステップＳ２０４を繰り返す。一方、Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）である（Ｓ２０４：Ｙｅｓ）と判定した場合、ダンパ１７を開（Ｓ２０６）にする。
　制御装置７は、ダンパ１７を開（Ｓ２０６）にした後、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈであるか否かを判定（Ｓ２０７）する。制御装置７は、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈでない（Ｓ２０７：Ｎｏ）と判定した場合、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈとなるまで、ステップＳ２０７を繰り返す。一方、制御装置７は、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈである（Ｓ２０７：Ｙｅｓ）と判定した場合、ダンパ１７を閉（Ｓ２０８）にし、ステップＳ２０４に戻って、再びＴ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）であるか否かを判定する。
　以上のように、図１７に示すフローにおいては、温度センサ１５の温度を参照し、設定温度θｓを目標値として、ある許容範囲であるディファレンシャル±ｄθｓ内に温度が収まるようにダンパ１７を開閉させることで、冷却風をコントロールし、被冷却物の温度を設定温度θｓに保とうとする。つまり、図１７に示すフローでは、時間経過によって設定温度θｓがθｓ＝θｓ－Δθと設定温度が変化することで、低温室１３をゆるやかに冷却し、被冷却物の温度を徐々に下げることを可能としている。
　図１８は、図１７のフローで示した従来の温度制御であって、導入工程における低温室１３の温度の経時変化を概念的に示したグラフである。縦軸は温度Ｔ［℃］、横軸は時間ｔ［ｓ］を示している。図１８に示したグラフは、カウンター７２のカウント値ｉがｎ未満の場合であって、導入工程の各段階の一つの時間Δｔ内における低温室１３の温度と経過時間ｔとの関係を示している。図１８に示すように、導入工程では、制御装置７によるダンパ１７の開閉制御によって、低温室１３内の空気温度が上下にハンチングを繰り返す。そして、ある代表傾きｄＡ／ｄｔにディファレンシャル±ｄθｓを加えた線を上下の包絡線として、時間軸に対して設定温度θｓとなるよう推移していく。この温度制御は、図１７に示すフローチャートによって示される通りである。図１７のフローチャートにおいて、制御装置７は温度センサ１５の温度を参照し、設定温度θｓを目標値として、ある許容範囲であるディファレンシャル±ｄθｓ内に温度のハンチングが収まるようにダンパ１７を開閉させることで、冷却風をコントロールし、被冷却物の温度を設定温度θｓに近づける。
　次に、冷蔵庫１の過渡的な変動も考慮して被冷却物の凍結を抑制するために、低温工程内の導入工程において凍結抑制制御を導入した場合について説明する。
　図１９は、図１６に示したステップＳ２００におけるダンパ１７の開閉制御であって、実施の形態における凍結抑制制御を適用したフローチャートである。制御装置７は、温度センサ１５による温度Ｔ－ＳＣｔｈの計測を開始する（Ｓ３０１）。そして、制御装置７は、設定温度θｓのディファレンシャルｄθｓを確認（Ｓ３０２）し、設定温度θｓを確認（Ｓ３０３）し、時間分解能Δｔｓを確認（Ｓ３０４）し、そしてあらかじめ指定した冷却スピードを表す冷却傾きｄＳ／ｄｔを確認する（Ｓ３０５）。
　次に、制御装置７は、冷却時間ｔｓの計測を開始し（Ｓ３０６）、冷却時間を計測してから経過した冷却時間ｔｓ１において温度センサ１５で計測された温度Ｔ－ＳＣｔｈを温度Ｔ１として記憶部７７に記録する（Ｓ３０７）。そして、制御装置７は、温度Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）であるか否かの温度比較を行い（Ｓ３０８）、Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）でない（Ｓ３０８：Ｎｏ）と判定した場合、ダンパ１７を閉にし（Ｓ３０９）、冷却時間ｔｓの計測をリセットした後（Ｓ３１０）、ステップＳ３０６に戻り、再び冷却時間ｔｓの計測を開始する（Ｓ３０６）。一方、制御装置７は、温度Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）であるか否かを判定し（Ｓ３０８）、Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）である（Ｓ３０８：ＹＥＳ）と判定した場合、ダンパ１７を開にする（Ｓ３１１）。
　制御装置７は、ダンパ１７を開にした後（Ｓ３１１）、冷却時間ｔｓと予め設定した所定の時間間隔Δｔｓとが、冷却時間ｔｓ≧Δｔｓであるか否かについて判定する（Ｓ３１２）。制御装置７は、冷却時間ｔｓ≧Δｔｓでない（Ｓ３１２：Ｎｏ）と判定した場合、ステップＳ３１６に進む。ステップＳ３１６以降の説明については後述する。一方、制御装置７は、冷却時間ｔｓ≧Δｔｓである（Ｓ３１２：ＹＥＳ）と判定した場合、冷却時間ｔｓ１から時間間隔Δｔｓが経過した冷却時間ｔｓ２において温度センサ１５で計測された温度Ｔ－ＳＣｔｈを温度Ｔ２として記憶部７７に記録する（Ｓ３１３）。
　制御装置７は、温度Ｔ２を記憶部７７に記録した後（Ｓ３１３）、指定された冷却傾きｄＳ／ｄｔの大きさと、区間冷却傾き（Ｔ２－Ｔ１）／Δｔｓの大きさとの絶対値比較を行う（Ｓ３１４）。具体的には、制御装置７は、｜（Ｔ２－Ｔ１）／Δｔｓ｜＜｜ｄＳ／ｄｔ｜であるか否かの判定を行う（Ｓ３１４）。なお、冷却傾きは、冷却スピードを示すものである。また、区間冷却傾きは、区間冷却スピードを示すものである。
　制御装置７は、｜（Ｔ２－Ｔ１）／Δｔｓ｜＜｜ｄＳ／ｄｔ｜でない（Ｓ３１４：Ｎｏ）と判定した場合、ダンパ１７を閉にし（Ｓ３１８）、冷却時間ｔｓの計測をリセットして（Ｓ３１９）、冷却時間ｔｓの計測を開始する（Ｓ３２０）。そして、制御装置７は、冷却時間ｔｓ１において温度センサ１５で計測された温度Ｔ－ＳＣｔｈを温度Ｔ１として記憶部７７に記録した後（Ｓ３２１）、ステップＳ３１２に戻り、再び冷却時間ｔｓ≧Δｔｓであるか否かについて判定する（Ｓ３１２）。
　制御装置７は、｜（Ｔ２－Ｔ１）／Δｔｓ｜＜｜ｄＳ／ｄｔ｜である（Ｓ３１４：ＹＥＳ）と判定した場合、冷却時間ｔｓの計測をリセットした後（Ｓ３１５）、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈであるか否かの温度比較を行う（Ｓ３１６）。制御装置７は、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈである（Ｓ３１６：ＹＥＳ）と判定した場合、ダンパ１７を閉にし（Ｓ３１７）、ステップＳ３０６に戻り、冷却時間ｔｓの計測を開始する（Ｓ３０６）。一方、制御装置７は、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈでない（Ｓ３１６：ＮＯ）と判定した場合、ダンパ１７の開を維持し（Ｓ３２２）、冷却時間ｔｓの計測を開始する（Ｓ３２０）。そして、制御装置７は、冷却時間ｔｓ１において温度センサ１５で計測された温度Ｔ－ＳＣｔｈを温度Ｔ１として記憶部７７に記録した後（Ｓ３２１）、ステップＳ３１２に戻り、再び冷却時間ｔｓ≧Δｔｓであるか否かについて判定する（Ｓ３１２）。
　図２０は、図１９のフローで示した凍結抑制制御であって、導入工程における低温室１３の温度の経時変化を概念的に示したグラフである。なお、図２０では、比較対象として、図１７のフローで示した従来の温度制御における温度の経時変化も概念的に示している。図２０に示すグラフのように、制御装置７は、時間間隔Δｔｓごとに冷却傾きを確認し、冷却風を制御しつつ、低温室１３の温度を低下させていく。温度センサ１５の温度が、代表傾きｄＡ／ｄｔに対しディファレンシャル－ｄθｓ低い包絡線により規定される温度以下となった場合にダンパ１７を閉として、代表傾きｄＡ／ｄｔに対しディファレンシャル＋ｄθｓである包絡線まで温度を一時的に上昇させる。つまり、包絡線として機能する代表傾きｄＡ／ｄｔの下側ラインに達した時、ダンパ１７を閉として、温度を一時的に上昇させる。
　上記のように、図１９に示したフローチャートを適用することによって、低温室１３の温度を冷却する方向で庫内温度を低下させていくとき、つまり冷却傾きがマイナスのときに、ある時間間隔Δｔｓごとに冷却傾きを確認できる。そうすることで、ある指定された冷却傾きｄＳ／ｄｔよりも急激に冷却傾きが大きくなったときにダンパ１７を閉にする制御が可能となる。よって、低温工程における導入工程において、冷蔵庫１の過渡的な負荷変動に対して、被冷却物をある規定された冷却スピードよりも速く冷却してしまうことなく、冷蔵庫１がどのような状態においても、安定してある規定された冷却スピードの範囲内で被冷却物を冷却することが可能となる。よって、急な冷却能力の変化に対しても、低温室１３内の温度分布を、従来技術よりも均一に保つことが可能となり、被冷却物の凍結のリスクを抑制できる。
　ここで、ある時間間隔Δｔｓは、冷蔵庫１の全体容量、冷蔵庫１が保有する蒸発器、および熱交換器の大きさにより異なるが、おおよそ数分程（１分～５分程）が望ましい。時間間隔Δｔｓが大きいと、急激な変化に対応し辛くなり、時間間隔Δｔｓが短すぎると十分に冷蔵庫１内に冷却風が行き渡る前に冷却傾きの大きさを比較してしまったりする可能性もある。また、ダンパの開閉回数が必要以上に多くなり、ダンパの開閉音がユーザーに対して不快に感じる可能性もある。
　図２１は、実施の形態に係る冷蔵庫１であって、従来の温度制御における導入工程の冷蔵庫１内の温度推移を示したグラフである。即ち、図２１では、本実施の形態における凍結抑制制御を導入していない場合の冷蔵庫１内の温度推移を示している。図２２は、実施の形態に係る冷蔵庫１であって、凍結抑制制御を導入した場合における導入工程の冷蔵庫１内の温度推移を示したグラフである。図２１および図２２において、縦軸は温度Ｔ［℃］、横軸は時間［ｍｉｎ］をそれぞれ示している。なお、図２１および図２２に示した温度推移は、一例であってこれに限定されるものではない。
　図２１に示すように、冷蔵庫１の庫内負荷が大きい場合、冷却能力の変動が激しく、温度の変化範囲である低温室１３の室内右端（図２１の測定点ａ）の温度ハンチング幅ΔＴａ１、および低温室１３の室内中央（図２１の測定点ｂ）の温度ハンチング幅ΔＴｂ１が大きい状態となっている。
　一方、図２２では、温度の変化範囲である低温室１３内の室内右端（図２２の測定点ａ）の温度ハンチング幅ΔＴａ２、および低温室１３の室内中央（図２２の測定点ｂ）の温度ハンチング幅ΔＴｂ２が小さくなっている。つまり、図２１と図２２を比較すると、（１）ΔＴａ２＜ΔＴａ１、（２）ΔＴｂ２＜ΔＴｂ１が成り立つことがわかる。
　また、図２１に示すグラフよりも、図２２に示すグラフの方が時間経過とともに、低温室１３内の温度の変化範囲であるΔＴａ２およびΔＴａ２が小さくなっていることがわかる。この結果より、凍結抑制制御を導入したほうが庫内温度の変動を抑制することができ、低温工程おける導入工程での庫内温度を冷却する際に、意図しない食品凍結を抑制することが可能となる。
（低温工程：導入工程中の凍結抑制制御の変形例）
　図２３は、図１６に示したＳ２００におけるダンパ１７の開閉制御であって、凍結抑制制御の変形例を適用したフローチャートの一部である。図２４は、図２３に示したフローチャートの続きを示したフローチャートである。図２３および図２４に示すフローチャートは、図１９に示したフローチャートと比べて、温度Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）であるか否かを判定し（Ｓ３０８）、Ｔ－ＳＣｔｈ≧（θｓ＋ｄθｓ）でないと判定した場合に、ダンパ１７を閉（Ｓ３０９）にした後の動作が異なる。その他のフローについては、図１９に示したフローチャートと同じである。
　図２３に示すように、制御装置７は、ダンパ１７を閉にした後（Ｓ３０９）、図２４に示すように、冷却時間ｔｓと予め設定した所定の時間間隔Δｔｓ－ｕｐとが、ｔｓ≧Δｔｓ－ｕｐであるか否かについて判定する（Ｓ４０１）。制御装置７は、冷却時間ｔｓ≧Δｔｓ－ｕｐでない（Ｓ４０１：Ｎｏ）と判定した場合、ステップＳ４０５に進む。一方、制御装置７は、冷却時間ｔｓ≧Δｔｓ－ｕｐである（Ｓ４０１：ＹＥＳ）と判定した場合、冷却時間ｔｓ１から時間間隔Δｔｓ－ｕｐが経過した冷却時間ｔｓ３において温度センサ１５で計測された温度Ｔ－ＳＣｔｈを温度Ｔ３として記憶部７７に記録する（Ｓ４０２）。
　制御装置７は、温度Ｔ３を記憶部７７に記録した後（Ｓ４０２）、指定された冷却傾きｄＳ／ｄｔの大きさと、区間冷却傾き（Ｔ３－Ｔ１）／Δｔｓ－ｕｐの大きさとの絶対値比較を行う（Ｓ４０３）。具体的には、｜（Ｔ３－Ｔ１）／Δｔｓ－ｕｐ｜＜｜ｄＳ／ｄｔ｜であるか否かの判定を行う（Ｓ４０３）。なお、冷却傾きは、冷却スピードを示すものである。また、区間冷却傾きは、区間冷却スピードを示すものである。
　制御装置７は、｜（Ｔ３－Ｔ１）／Δｔｓ－ｕｐ｜＜｜ｄＳ／ｄｔ｜でない（Ｓ４０３：Ｎｏ）と判定した場合、ダンパ１７を閉にし（Ｓ４０７）、冷却時間ｔｓの計測をリセットして（Ｓ４０８）、再び冷却時間ｔｓの計測を開始する（Ｓ４０９）。そして、制御装置７は、冷却時間ｔｓ１において温度センサ１５で計測された温度Ｔ－ＳＣｔｈを温度Ｔ１として記憶部７７に記録した後（Ｓ４１０）、ステップＳ４０１に戻り、再び冷却時間ｔｓ≧Δｔｓ－ｕｐであるか否かについて判定する（Ｓ４０１）。
　一方、制御装置７は、｜（Ｔ３－Ｔ１）／Δｔｓ－ｕｐ｜＜｜ｄＳ／ｄｔ｜である（Ｓ４０３：ＹＥＳ）と判定した場合、冷却時間ｔｓの計測をリセットした後（Ｓ４０４）、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈであるか否かの温度比較を行う（Ｓ４０５）。制御装置７は、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈである（Ｓ４０５：ＹＥＳ）と判定した場合、ダンパ１７を閉にし（Ｓ４０６）、図２３に示すステップＳ３０６に戻り、再び冷却時間ｔｓの計測を開始する（Ｓ３０６）。一方、制御装置７は、（θｓ－ｄθｓ）≧Ｔ－ＳＣｔｈでない（Ｓ４０５：ＮＯ）と判定した場合、ダンパ１７の開にし（Ｓ４１１）、再び冷却時間ｔｓの計測を開始する（Ｓ４０９）。そして、制御装置７は、冷却時間ｔｓ１において温度センサ１５で計測された温度Ｔ－ＳＣｔｈを温度Ｔ１として記憶部７７に記録した後（Ｓ４１０）、ステップＳ４０１に戻り、再び冷却時間ｔｓ≧Δｔｓ－ｕｐであるか否かについて判定する（Ｓ４０１）。
　図２５は、図２３および図２４のフローで示した凍結抑制制御であって、導入工程における低温室１３の温度の経時変化を概念的に示したグラフである。図２５に示した方向１は、ダンパ１７を開き冷却を開始→ダンパ１７を閉じ冷却を停止する方向を示している。図２５に示した方向２は、ダンパ１７を閉じ冷却を停止→ダンパ１７を開き冷却を開始する方向を示している。
　上記したように、図２０に示した凍結抑制制御では、低温室１３の温度を冷却する際に、所定の時間間隔Δｔｓごとに温度センサ１５で得られた温度から区間冷却傾きの大きさを確認し、低温室１３内の温度ハンチングがディファレンシャル±ｄθｓ内に収まるようにダンパ１７の開閉を制御する構成である。
　一方、図２５のグラフに示した凍結抑制制御では、図２０に示した凍結抑制制御に加え、制御装置７が、冷却の際の一時的な昇温の状態においても冷却傾きの確認を行うものである。つまり、図２５のグラフに示した凍結抑制制御は、ダンパ１７を開いてから、閉じるまでの冷却期間において、区間冷却傾きの確認を行うだけでなく、冷却の際の一時的な昇温の際に、ダンパ１７を閉じてから、開くまでの昇温期間において冷却傾き（昇温傾き）の確認を行うというものであり、低温室１３の一時的な昇温期間における昇温スピード（昇温傾き）を制御するものである。したがって、図２５に示した方向１のときだけでなく、方向２においても、ある時間間隔Δｔｓごとに冷却傾き（Ｔ３－Ｔ１）／Δｔｓ－ｕｐを算出し、指定された昇温傾ｄｓ／ｄｔと、値の大きさを絶対値比較し、その結果に応じてダンパ１７を開又は閉させる。このような制御を行うことで、低温室１３へ流入する冷気量を制御し、過渡的な庫内温度変化を抑制し、意図しない被冷却物の凍結抑制を可能とする。
　ここで、図２５の方向２に示すように、冷却の際の一時的な昇温の際に、ダンパ１７が閉じられてから、開かれるまでの昇温期間において、ダンパ１７の開又は閉の制御を実施するのは、被冷却物における過渡的な温度変化を抑制するのが目的である。つまり、温度が低下していく状態だけでなく、温度が上昇していく状態においても、より細かい制御を行うためである。温度が低下していく状態とは、冷却される状態である。また、温度が上昇していく状態とは、冷却されていない又は昇温されている状態である。
　過冷却状態を維持するためには、できる限り温度変動がない、又は温度変動が少ない状態が好ましい。そのため、温度が低下していく状態、又は温度が上昇していく状態のどちらの状態においても、過渡的な温度変動によって過冷却状態が解除される可能性があり、可能な限り過渡的な温度変動を抑制することで、低温工程の導入工程において、確実に過冷却状態を維持することが可能となる。
　以上のように、制御装置７は、第１の工程において、低温室１３への冷却状態を制御するダンパ１７を一時的に閉口させ、低温室１３の温度を上昇させる状態する。そして、区間冷却傾きの絶対値と、冷却傾きｄＳ／ｄｔの絶対値とを比較し、区間冷却傾きの絶対値が冷却傾きｄＳ／ｄｔより大きい場合、冷却装置１９を制御して、一時的に低温室１３の温度の昇温スピードを低下させる機能を有する。つまり、本実施の形態に係る冷蔵庫１は、図２３および図２４に示したフローチャートを適用することによって、冷却の際の一時的な昇温の際に、ある時間間隔Δｔｓごとに昇温傾きの大きさを確認できる。よって、ある指定された冷却傾きｄＳ／ｄｔよりも急激に昇温傾きが大きくなったときにダンパ１７を閉にする判断と制御が可能となり、冷蔵庫１の過渡的な冷却能力の変動に対応することが可能となる。
　なお、上記の凍結抑制制御の説明において、冷却傾きｄＳ／ｄｔ、区間冷却傾き（Ｔ２－Ｔ１）／Δｔｓ及び（Ｔ３－Ｔ１）／Δｔｓ－ｕｐを制御する方法としてダンパ１７を開閉することで制御する方法を記載したが、これに限定されない。ダンパ１７の制御に代えて、送風ファン４のファン回転数の減少若しくは増加、圧縮機２の回転数の減少若しくは増加、又は加熱手段であるヒーター１８を調整することで実施してもよい。または、ダンパ１７、送風ファン４、圧縮機２およびヒーター１８のうち、いずれかを２つ以上組み合わせて、低温室１３へ流入する冷気量を調整してもよい。また、ダンパ１７を単純に１００％開口又は１００％閉口とするだけでなく、５０％開口又は５０％閉口とするように、ダンパ１７の開口率を調整することで低温室１３へ流入する冷気量を調整してもよい。
　また、上記では、制御装置７が、昇温工程において、ダンパ１７の制御および、ヒーター１８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。例えば、制御装置７は、昇温工程において、ダンパ１７を制御せず、ヒーター１８のみを制御することで低温室１３を昇温させてもよい。また、加熱手段はヒーター１８に限定されるものではなく、熱交換器又はペルチェ素子などであってもよい。
　また、従来の冷蔵庫では、冷蔵室１００内の下方に、冷却物を過冷却状態とする機能を付加した場合、過冷却制御エリアである低温室１３と野菜室２００が隣接するため、野菜室２００が冷えすぎてしまう可能性がある。そのため、低温室１３と野菜室２００との間に適切な断熱材を用いて断熱構造を形成する必要があり、構造制約を強めていた。
　本実施の形態の冷蔵庫１では、低温室１３と低温室１３の下方に位置する野菜室２００との間に区画部材５０に並列させて設けられた仕切り板４０と、仕切り板４０と区画部材５０とで囲まれた領域に設けられた加熱手段としてヒーター１８と、を備えており、制御装置７でヒーター１８を制御して、野菜室２００の庫内温度を上昇させることができる。つまり、実施の形態の冷蔵庫１は、低温室１３に野菜室２００が隣接していても、ヒーター１８によって野菜室２００に熱を供給することで、野菜室２００の冷やし過ぎを防止することができるので、従来必要とされていた断熱材が不要となる。よって、本実施の形態の冷蔵庫１は、断熱材を用いることなく、被冷却物を過冷却状態とする機能を有する冷蔵庫１に関して、野菜室２００を冷やし過ぎることなく、被冷却物を過冷却状態とすることが可能となる。
　更に、実施の形態の冷蔵庫１は、仕切り板４０と区画部材５０とで囲まれた領域を、仕切り板４０又は区画部材５０から突出したリブ（リブ領域２０）で複数空間に区画し、区画された空間の一つにヒーター１８を設けているので、ヒーター１８の発熱密度を高めることができ、効果的に貯蔵室の庫内温度を上昇させることができる。
　以上、実施の形態に基づいて冷蔵庫１を説明したが、冷蔵庫１は上述した実施の形態の構成に限定されるものではなく、過冷却制御が可能な範囲で変更可能である。例えば、上記実施の形態では、被冷却物の過冷却解除によって生成された氷結晶を、昇温工程において完全に融解する必要がないことから、熱量ｑ１＝熱量ｑ２となるように、昇温工程時間ΔＴＨが設定される構成であった。この場合、被冷却物が過冷却解除時に放出する熱量ｑ０も含めた熱量の関係は、ｑ１＝ｑ２＜（ｑ０＋ｑ１）となる。ここで、厳密に熱量ｑ１＝熱量ｑ２でない場合であっても、ｑ２＜ｑ０＋ｑ１を満たす場合には、熱量ｑ１＜熱量ｑ２であっても、熱量ｑ１と熱量ｑ２とが均衡状態であり、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。そのため、熱量ｑ１＜熱量ｑ２であって、熱量ｑ２＜（熱量ｑ０＋熱量ｑ１）を満たすように、昇温工程時間ΔＴＨを求めてもよい。
　また、冷蔵庫１で保存する被冷却物は、食品だけでなく、食用ではない小動物の生肉等のように自然界から採取されるもの、又はクローン動物等のように実験用の動物の生肉など、過冷却状態で保存され得る全てのものを含む。
　１、冷蔵庫、２　圧縮機、３　冷却器、４　送風ファン、５、５ａ、５ｂ　風路、６　操作パネル、７　制御装置、８　扉、１０　扉ポケット、１１　棚、１２　チルド室、１３　低温室(過冷却制御エリア)、１４、１５　温度センサ、１６、１７　ダンパ、１８　ヒーター、１９　冷却装置、２０　リブ領域、３０　静止空気領域、４０　仕切り板、５０　区画部材、６１　操作部、６２　表示部、７１　計時部、７２　カウンター、７３　工程移行部、７４　温度設定部、７５　比較部、７６　制御部、７７　記憶部、８０、８１　扉、９０　断熱箱体、１００　冷蔵室、２００　野菜室、３００　冷凍室、２０１、３０１　収納ケース。

Claims (11)

  1. 　区画部材で複数の貯蔵室に区画された貯蔵空間を内部に有する断熱箱体と、
    　前記貯蔵室の一つとして設けられ、被冷却物を凍結点以下の温度で凍らせずに保存する低温室と、
    　前記貯蔵空間を冷却する冷却装置と、
    　前記冷却装置を制御して、前記低温室の庫内温度を前記被冷却物の前記凍結点よりも高い第２の温度から前記凍結点よりも低い第１の温度まで、予め設定された時間において低下させる第１の工程と、前記第１の温度から前記第２の温度まで上昇させて、前記第２の温度を予め設定された時間維持する第２の工程と、を繰り返し行う制御装置と、を備え、
    　前記冷却装置は、前記低温室に冷気を送風する風路と、前記低温室に供給される冷気の風量を調整するダンパと、を含み、
    　前記制御装置は、前記低温室の庫内温度が前記凍結点よりも低い状態における、前記凍結点と前記低温室の庫内温度との差の時間積分値と、前記低温室の庫内温度が前記凍結点よりも高い状態における、前記凍結点と前記低温室の庫内温度との差の時間積分値とが、均衡するように制御を行うと共に、
    　前記第１の工程において、前記低温室への冷却状態を制御する前記ダンパを開口させ、前記低温室の温度を低下させる状態とし、
    　ある規定された時間間隔Δｔｓでの区間冷却スピードを表す区間冷却傾きの絶対値と、ある規定された冷却スピードを表す冷却傾きｄＳ／ｄｔの絶対値とを比較し、区間冷却傾きが冷却傾きｄＳ／ｄｔより大きい場合、前記冷却装置を制御して、一時的に区間冷却スピードを低下させる機能を有する、冷蔵庫。
  2. 　前記区間冷却傾きは、
    　冷却時間を計測してから経過した冷却時間ｔｓ１の温度Ｔ１と、冷却時間ｔｓ１から前記時間間隔Δｔｓが経過した冷却時間ｔｓ２の温度Ｔ２とに基づき、（Ｔ２－Ｔ１）／Δｔｓで算出される、請求項１に記載の冷蔵庫。
  3. 　前記制御装置は、前記第１の工程において、前記低温室への冷却状態を制御する前記ダンパを一時的に閉口させ、前記低温室の温度を上昇させる状態とし、
    　前記区間冷却傾きの絶対値と、前記冷却傾きｄＳ／ｄｔの絶対値とを比較し、前記区間冷却傾きの絶対値が前記冷却傾きｄＳ／ｄｔより大きい場合、前記冷却装置を制御して、一時的に前記低温室の温度の昇温スピードを低下させる機能を有する、請求項１又は２に記載の冷蔵庫。
  4. 　前記冷却装置は、前記貯蔵室に供給される冷気を生成する圧縮機と、該冷気を送風する送風ファンと、を含み、
    　前記制御装置は、前記ダンパの開閉、前記ダンパの開口率、前記圧縮機の回転数、および前記送風ファンの回転数のうち、少なくとも一つを個別に制御して、一時的に区間冷却スピードを低下させる、請求項１～３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
  5. 　前記制御装置は、第１の工程において、第２の温度から第１の温度まで、予め設定された時間ごとに段階的に設定温度を低下させるように冷却装置を制御する、請求項１～４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
  6. 　前記第１の工程は、第２の温度から第１の温度に到達するまで、予め設定された時間ごとに段階的に温度を低下させる導入工程と、到達した第１の温度を予め設定された時間維持する低温維持工程と、を備える、請求項５に記載の冷蔵庫。
  7. 　前記制御装置は、前記第２の工程において前記ダンパを制御して、前記低温室の温度を前記第１の温度から前記第２の温度まで上昇させる、請求項１～６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
  8. 　前記低温室と前記低温室の下方に位置する前記貯蔵室との間に前記区画部材に並列させて設けられた仕切り板と、
    　前記仕切り板と前記区画部材とで囲まれた領域に設けられた加熱手段と、をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記第２の工程において、前記冷却装置を制御するとともに前記加熱手段を制御して、前記低温室の温度を前記第１の温度から前記第２の温度まで上昇させる、請求項１～６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
  9. 　前記低温室と前記低温室の下方に位置する前記貯蔵室との間に前記区画部材に並列させて設けられた仕切り板と、
    　前記仕切り板と前記区画部材とで囲まれた領域に設けられた加熱手段と、をさらに備え、
    　前記制御装置は、前記加熱手段を制御して、前記貯蔵室の庫内温度を上昇させる、請求項１～６のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
  10. 　前記仕切り板と前記区画部材とで囲まれた領域は、前記仕切り板又は前記区画部材から突出したリブで複数空間に区画されており、区画された空間の一つに前記加熱手段が設けられている、請求項８又は９に記載の冷蔵庫。
  11. 　前記冷却装置は、前記貯蔵室に供給される冷気を生成する圧縮機と、該冷気を送風する送風ファンと、を含み、
    　前記制御装置は、前記ダンパの開閉、前記ダンパの開口率、前記圧縮機の回転数、前記送風ファンの回転数、および前記加熱手段のうち、少なくとも一つを個別に制御して、一時的に区間冷却スピードを低下させる、請求項８～１０のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
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