JP2020008254A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】冷蔵温度帯で食材や調理後の鍋等の急速冷却と、その後の冷蔵温度保存を可能とした冷蔵庫の提供。【解決手段】冷蔵室１４に冷蔵室で凍る蓄冷材６５を搭載した蓄冷ユニット６０を設け、温度の高い鍋やヤカン等の対象物７０に対して、蓄冷材６５の効果を利用した急速冷却を可能とし、また急速冷却終了後の冷蔵室１４温度となった後は、冷蔵室温度帯での保存が可能となり使い勝手が大きく向上する。【選択図】図４

Description

本発明は冷蔵庫に関し、特にその冷蔵室構成に関するものである。

一般に冷蔵庫は複数の温度帯貯蔵室を持ち、冷凍温度帯貯蔵室において、冷凍温度で凍る蓄冷材を利用した急速冷却の機能を備えているものがある。（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−０１７９６８号公報

上記特許文献１記載の冷蔵庫は、蓄冷材を利用した急速冷却機能を冷凍温度帯貯蔵室に設けており、対象食品を冷蔵温度で急速冷却による温度を留めたい場合でも、所定温度に達した急速冷却後に取り出さなければ、凍結の可能性がある。また、冷凍温度帯貯蔵室には、鍋等のサイズの大きなものを置くための十分な空間確保が困難である。

本発明は、上記目的を達成するため、本発明の冷蔵庫は冷蔵温度帯貯蔵室に、冷蔵温度で凝固する蓄冷材を利用した急速冷却の機能を設けたものである。

これにより、対象食品を急速冷却実施後に放置したままでも冷蔵温度帯で保持されるため、食品が凍結する心配なく保存できる。また、冷蔵温度帯貯蔵室は比較的大きな空間を確保できるため、鍋等のサイズの大きなものを置くこともできる。

本発明は、上記構成により、菌の発生し易い温度領域の時間を短縮し、食材を最適状態もしくは、より最適な状態で冷却保存でき、生活習慣の多様化に対応した使い勝手の良い冷蔵庫とすることができる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の正面図 同冷蔵庫の内部を示す正面図 同冷蔵庫の断面図 同冷蔵庫の冷蔵室内を示す正面図 同冷蔵庫の冷蔵室内を示す断面図 同冷蔵庫の冷蔵室内を示す断面斜視図 同冷蔵庫の蓄冷ユニットの斜視図 同冷蔵庫の蓄冷ユニットの断面図 同冷蔵庫の蓄冷材温度と鍋温度の経時変化を示した図

第１の発明は、冷蔵温度貯蔵室に貯蔵物を置く貯蔵棚を備えた冷蔵庫において、冷蔵温度帯で凝固する蓄冷材と、前記蓄冷材の外郭を構成する外郭部材とで構成された蓄冷ユニットは、前記貯蔵棚に設置された構成としてある。

これにより、調理後の食材が入った高温の鍋等を、冷蔵温度貯蔵室の蓄冷ユニットが搭載された貯蔵棚に置くと、鍋等の中にある食材とともに鍋等が蓄冷材効果による短時間での急速冷却が可能となり、鍋等内の食材の菌の繁殖を抑えるとともに、周辺食材の温度影響を抑制し、周辺食材の鮮度低下を防止することもできる。

第２の発明は、前記外郭部材は、少なくとも一部が金属材料等の高熱伝導材料を用いて構成したものである。

これにより、蓄冷ユニット内の蓄冷材と外郭部材及び、外郭部材と鍋等との熱交換効率を向上させることができ、調理後の食材が入った高温の鍋等を冷蔵温度貯蔵室の蓄冷ユニットが搭載された貯蔵棚に置いたときの急速冷却効果を向上させ、より短時間で温度を下げることができ、鍋等内食材の菌繁殖抑制と、周辺食材の温度影響抑制による鮮度低下防止の効果をさらに向上させることができる。

第３の発明は、蓄冷材を、袋部材に封入された状態で、外郭部材内に配置された構成としてある。

これにより、蓄冷ユニットの製作において、液状の蓄冷材を袋詰めにした状態で外郭部材に組み込むことが可能となり、蓄冷ユニットの製作を簡易とするとともに、液状の蓄冷材が外郭部材の隙間から漏れ出すこともなく信頼性を確保した冷蔵庫を提供できる。また、蓄冷材の相変化に伴う体積変化を袋と外郭部の間で吸収することができ、蓄冷ユニット自体の形状変化を抑制できるため、蓄冷ユニット上面の平面度を確保し鍋等の食品との接触面積を増やすことで、蓄冷ユニットと鍋等との熱交換効率を向上することができる。

第４の発明は、前記袋部材内には熱伝導促進部材が挿入され、前記熱伝導促進部材は内部で前記袋部材に接触するように配置したものである。

これにより、蓄冷材に浸漬された熱伝導促進部材を介して袋部材の上部にある冷却板への熱伝導性を高めるとともに、対象物と蓄冷材との熱交換を高めることができ、特に高温状態にある対象物を早く２０℃以下に導くことができる。

第５の発明は、前記蓄冷ユニットを、貯蔵棚に埋設した構成としてある。

これにより、蓄冷ユニットが搭載された貯蔵棚に鍋等の置いたときの安定感を確保することができる。

第６の発明は、前記蓄冷ユニットは、前記貯蔵棚表面と略同一面となるよう埋設された構成としてある。

これにより、調理後の食材が入った高温の鍋等が冷蔵温度貯蔵室の蓄冷ユニットが搭載された貯蔵棚に、大きさの制限なく前記蓄冷ユニットからはみ出す大きなものであっても置くことが可能となる。また、急速冷却を必要としない通常の保存で貯蔵棚を使用する場合であっても、使用する場所に制限を設けることなく自由に食材を置くことができる。

第７の発明は、前記蓄冷ユニットは、前記貯蔵棚の上側貯蔵室空間に埋設され、前記貯蔵棚の下側貯蔵室空間の空間温度を前記上側貯蔵室空間より低く設定した構成としてある。

これにより、調理後の食材が入った高温の鍋等を冷蔵温度貯蔵室の蓄冷ユニットが搭載された貯蔵棚に置いたとき、鍋等の熱により蓄冷ユニットの温度が上昇することによって、蓄冷ユニットが搭載された貯蔵棚の下側貯蔵室空間も影響を受け温度上昇するが、空間温度が低く設定されていることにより、影響を小さく抑制することができ保存食品の鮮度低下防止を図ることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。

（実施の形態１）
図１〜図６は冷蔵庫の全体及び各部構成を説明する図、図７〜８は冷蔵室に付設した蓄冷ユニットを説明する図である。

（１．冷蔵庫の全体構成）
まず図１〜図３を用いて冷蔵庫の全体構成を説明する。

図１〜図３において、本実施の形態に係る冷蔵庫は、前方を開口した冷蔵庫本体１を備え、この冷蔵庫本体１は金属製の外箱２と、硬質樹脂製の内箱３と、前記外箱２および内箱３の間に発泡充填された発泡断熱材４とで構成してあり、仕切板５、６等によって複数の貯蔵室が仕切形成してある。

また、前記冷蔵庫本体１の各貯蔵室は冷蔵庫本体１と同様の断熱構成を採用した回動式の扉７或いは引出し式の扉８、９、１０、１１で開閉自在としてある。

冷蔵庫本体１内に形成した貯蔵室は、最上部の冷蔵室１４と、冷蔵室１４の下に設けた温度帯切り替え可能な切替室１５及びその横に設けた製氷室１６と、切替室１５及び製氷室１６と最下部の野菜室１７との間に設けた冷凍室１８で構成している。

冷蔵室１４の温度は通常約３℃で、冷蔵保存のために凍らず、また食品の菌の発生を抑制するため１℃〜１０℃としている。野菜室１７は、冷蔵室１４の温度より若干高い約７℃を通常の設定としている。また冷凍室１８は通常約−２０℃で設定されているが、冷凍保存状態向上のために約−３０℃とする場合もある。製氷室１６は、冷凍室１８と近い温度設定であり、また切替室１５は、冷蔵室１４と同等の温度から冷凍室１８と同等の温度まで温度の設定を変化させることができる。

また、冷蔵庫本体１の冷凍室１８背面には冷却室２３が設けてあり、この冷却室２３には冷気を生成する冷却器２４と、冷気を前記各室に供給する冷却ファン２５とが設置してある。

冷却器２４は、圧縮機２７と、コンデンサ（図示せず）と、放熱用の放熱パイプ（図示せず）と、キャピラリーチューブ（図示せず）とを環状に接続して冷凍サイクルを構成しており、圧縮機２７によって圧縮された冷媒の循環によって冷却を行う。

また、冷却ファン２５は冷却器２４の上方に設けてあり、その下流側に連なる冷蔵室ダクト２８、冷凍室ダクト２９、を介して冷蔵室１４、冷凍室１８、野菜室１７等に冷気を供給し、これら各室を冷却するようになっている。

（２．冷蔵室構成）
次に図３〜図６を用いて冷蔵室構成を説明する。

冷蔵室１４は、冷蔵庫本体１の最上部に位置していて、透光性の材料で形成した複数の棚板２０を着脱自在に設けて冷蔵室内空間を上下複数の空間に仕切るとともに、下部に低温貯蔵室２１が設けてある。

冷蔵室１４の背面には前記した冷蔵室ダクト２８が設けてある。この冷蔵室ダクト２８は発泡スチロールからなる断熱部材と冷蔵室側表面の樹脂製カバー部材で覆って構成してあり、冷蔵室１４と冷凍室１８との間を仕切る仕切板５の冷気供給口を覆う如く冷蔵室背面に装着して冷却室２３と連通させてある。

上記冷気供給口には冷蔵室ダンパが組み込んであり、この冷蔵室ダンパ３７の開閉によって冷却室２３から冷蔵室１４への冷気の供給量を制御するようになっている。

低温貯蔵室２１はその冷却温度帯が、微凍結保存に適した−５〜３℃の低め温度であるパーシャル温度、または、冷蔵室１４よりも低いがパーシャル室よりは高い１℃前後の高め温度のチルド温度に冷却可能な構成としてある。

冷蔵室１４内を上下空間に区画する複数の棚板２０の下方で冷蔵室１４と低温貯蔵室２１とを断熱区画する冷蔵室１４の貯蔵棚５０であり、上記低温貯蔵室２１の天面となる天面板部材（以下、天面板部材５０）には発泡スチロール等からなる断熱材５３が組み込んである。冷蔵室１４の温度帯の貯蔵棚でもある天面板部材５０の上面部５０ａには凹部５４が設けられている。凹部５４に対応する断熱材５３の形状も同様の凹み形状を構成している。

蓄冷ユニット６０は、天面板部材５０に設けられた凹部５４に着脱可能に収納配置されている。収納された蓄冷ユニット６０の上面部は、天面板部材５０の上面部５０ａと同面になるよう配置されている。

（３．蓄冷ユニット構成）
次に図７〜図８を用いて蓄冷ユニット構成を説明する。

蓄冷ユニット６０は、上下に分割された外郭部材で構成してある。樹脂材料系で成型された枠体形状をした上外郭部材６１と、上外郭部材６１の裏側から組み込まれる金属材料等の高熱伝導部材で形成された冷却板６２と、上外郭部材６１と嵌合組立てを行う樹脂材料系で成型された下外郭部材６３とで構成される外郭の内側に、金属フィルム等の袋部材６４に蓄冷材６５を封入し、構成してある。具体的にはアルミ箔を積層加工したフィルムの袋部材で形成されている。

すなわち、貯蔵物を載置する蓄冷ユニット６０の表面は、金属材料等の高熱伝導部材で形成され、裏面は金属材料ではなく、ガラスや樹脂等の金属より熱伝導が小さい材料で形成されているため貯蔵物への熱伝導率を高め、冷却ロスを低減することができる。

また、蓄冷材６５の底面側に空気層を設けることで、蓄冷材６５介して底面側に熱伝導することを抑制できる。さらに、下外郭部材８３と設置面との間に、空間部を形成することで、蓄冷ユニットの底面側への熱伝導を抑制することができる。

冷却板６２は中央が高く周囲が低い絞り加工を施すことで、上外郭部材６１の上表面と同一平面になるように構成されており、蓄冷ユニット６０の上面部を形成している。

具体的には、冷却板６２の外周部には段差部６２ａを備え、段差部６２ａの上面に上外郭部材６１が重なって配置し、冷却板６２の上面部と上外郭部材６１とが略同一面となるように構成されている。段差部６２ａを備えたことで冷却板６２の剛性が高くなり、蓄冷材６５が相変化に伴って体積変化したときに冷却板６２が変形するのを抑制できる。

また段差部６２ａを形成したことで、蓄冷ユニット６０の上面部を形成する冷却板６２と上外郭部材６１の上面部とが略同一面となるので、蓄冷ユニット６０を天面板部材５０に収納した時に天面板部材５０の上面と略同一面でフラットにして収納できるので、冷却板６２からはみ出して鍋等の容器を置いた場合でも安定して置くことができる。

また、天面板部材５０の一部分に手の指を挿入できる凹部（図示しない）を設けることで、蓄冷ユニット６０を天面板部材５０から取り外しやすくできる。

蓄冷材６５を封入した袋部材６４は蓄冷ユニット６０の内部で冷却板６２のみと接着剤や両面テープなどの接着材で接着されている。また、液体状態の蓄冷材６５と上外郭部材６１や下外郭部材６３との間には空間部７１が形成されるように構成されている。蓄冷材６５が相変化して凝固した状態でも、蓄冷ユニット６０内で冷却板６２への熱伝導は維持しながら、上外郭部材６１や下外郭部材６３への接触による変形を抑制し、冷却板６２の対向面となる下外郭部材６３に対して袋部材６４を接着しないので袋部材６４の破損を防止することができる。

蓄冷材６５は、冷蔵室の冷蔵温度で凝固する材料を用いており、例えば特開２０１７-００３１８２号公報等の材料を使用している。具体的には、第四級アンモニウム塩のクラスレートハイドレートのように冷却によりクラスレートハイドレートを形成する材料の中には、０℃より高い融点（クラスレートハイドレートの分解が始まる温度）を有する材料がある。例えば、テトラブチルアンモニウムブロマイド（ＴＢＡＢ）のクラスレートハイドレートは約５〜１２℃の融点を有するものがある
袋部材６４に封入されている蓄冷材６５の内部には、金属ウール等の熱伝導促進部材６６が浸漬した構成とし、前記熱伝導促進部材６６は袋部材６４と少なくとも一箇所以上の接触部を有するように螺旋状に収納された状態としてある。

また、蓄冷ユニット６０には食品の最適な設置場所を示す設置位置指示部６７設けている。また蓄冷ユニット６０の上面部となる冷却板６２は天面板部材５０とは異なる色で形成されているので、急速冷却したい対象食品を天面板部材５０のどの位置に置けばよいかを示すことができる。

以上のように構成した冷蔵庫について、以下、その動作と作用効果を説明する。

冷蔵庫は、冷蔵室１４の温度が設定温度より高くなると、圧縮機２７と冷却ファン２５を駆動し、冷却器２４で生成された冷気を、冷却ファン２５の下流側に供給する。

冷却ファン２５の下流側に供給された冷気は、冷蔵室ダクト２８等を介して、冷蔵室１４、野菜室１７、冷凍室１８、低温貯蔵室２１に供給され、各室を冷却する。そして、前記各室への冷気供給はダンパ（図示せず）の開閉によってそれぞれ制御され、冷蔵室１４、野菜室１７、冷凍室１８、低温貯蔵室２１をそれぞれの設定温度に冷却する。

冷却室２３から冷蔵室ダクト２８に供給された冷気は、冷蔵室１４内を循環し、また冷却室２３に戻っていく。この間の庫内温度変化状況については、冷蔵室温度センサ（図示せず）からの出力に基づき、ダンパ開閉によってよって冷気供給量を制御し温度制御が行われる。

次に、図９で、蓄冷ユニットによる急速冷却について説明する。

天面板部材５０に収納配置された蓄冷ユニット６０は、通常、冷蔵室１４内の温度と同じ温度で維持されている。蓄冷ユニット６０の上表面は天面板部材５０の表面と同面であるため、蓄冷ユニット６０の大きさを超えるサイズの食品であっても、蓄冷ユニット６０が使用制限を与えることなく自由に使用することができる。

また、冷却板６２に段差部６２ａの絞り加工を形成することで、冷却板６２の強度が高くなり、蓄冷材６５が相変化に伴って体積変化したときに蓄冷ユニット６０の上表面が変形するのを抑制できる。これにより、鍋等との接触面積を増やし蓄冷ユニットと鍋等との熱交換効率を向上することができ、より急速冷却効果を向上できる。

急速冷却したい状況について述べる。調理後の残った食材を次の食事までの間おいしさと安全性を保持したままで保存したいというニーズは多い。例えば、鍋等の温度の高い食材を夏場の朝に調理し、その後すぐに外出する状況において、そのまま放置してしまうと食品に菌が発生し、夜帰宅したときには食品が傷み食べられなくなる状況などがある。このとき、朝の調理後に急速冷却できればそのような状況の発生を防止することができる。

一般的に食材温度が約２０℃〜５０℃の温度帯のときに食中毒菌が発育し易い温度帯と言われている。この温度帯を早く通過させることで菌の発生を抑制し安全性を確保することができる。

食材調理し料理が残った状態の鍋や、冷め切っていない沸かしたお茶が入ったヤカン、作り立てのお弁当等、温度の高い状態の対象物７０（約４０℃〜９０℃）を、蓄冷ユニット６０の冷却板６２の上面に置く。対象物は、冷却板６２と袋部材６４と熱伝導促進部材６６を介して、蓄冷材６５と熱交換を行うことで対象物７０を急速冷却することができる。蓄冷材は潜熱１００J／ｇ以上、過冷却深度も加味し０℃以上で凝固し、融点１０℃以下の材料を用いることで急速冷却の効果を確保する。

図９は、常温の蓄冷材６５を冷蔵室１４内の所定位置に収納した時点からの温度変化を示す。蓄冷材６５は、前述の材料で、凝固点が例えば５℃、融点は例えば７℃の材料を用いている。冷蔵室温度が約３℃の場合、蓄冷材６５は冷蔵室温度近傍まで過冷却深度となって過冷却し、過冷却解除後に凝固し始め、凝固点の５℃まで上昇した後、蓄冷材６５は冷蔵室温度で固体となった状態で維持している。

対象物７０の鍋を凝固した蓄冷ユニットに設置した後、蓄冷材６５の温度が上がるが、対象物７０の温度が約２０℃〜５０℃の温度帯を通過する時に蓄冷材の潜熱を使うので、この温度帯を早く通過することができ、蓄冷材の潜熱効果により融解温度（７℃）付近で一旦温度が安定する。その後、潜熱を使った後、再び温度が上昇し融解する。この融解までの過程によって、対象物の温度を急速に冷蔵室温度まで冷却することができる。

蓄冷材６５の潜熱を有効的に利用することで冷却スピードを速めることができる。そのためには対象物７０の熱を蓄冷材６５内全体にすばやく伝え、蓄冷材６５全体で熱交換を行える状況にする必要がある。熱伝導促進部材６６は、銅やアルミ材料をウール状に形成されたものであり、袋部材６４内全体に広がるようにして袋部材６４にも接触する程度の量を設置してある。これによって冷却板６２から離れた位置にある蓄冷材６５においても、有効的に活用することができる。

温度の高い対象物７０が冷蔵室１４に投入されると、冷蔵室温度センサ（図示しない）が冷蔵室１４内温度が上昇したことを感知し、ダンパ開閉の制御を行い冷蔵室ダクト２８から吐出される冷気の供給を増やすことで、蓄冷ユニット６０と相乗的な効果を得ることができ、冷却スピードをより速くすることができる。

対象物７０と熱交換をした後の蓄冷材６５は、融解した状態となっており冷蔵室１４の温度よりも高い状態となっている。これによる周辺食材、特に蓄冷ユニット６０が設置される下側の低温貯蔵室２１への温度影響を抑制するために、蓄冷ユニット６０が埋設する天面板部材５０に設けられた凹部５４の下側を、通常から低い温度帯にするとともに、発泡スチロール等からなる断熱材５３を組み込むことで、その温度影響を抑制することができる。

また蓄冷材６５の凝固点が５℃なので、冷蔵室温度（約３℃）より高く冷蔵室１４内に入れた状態で凝固するので、蓄冷ユニット６０は取り出すことなく、冷蔵室１４内に入れたままで使うことができる。

また、蓄冷材６５の融点を１０℃以下にすることで、周辺食材の温度上昇も１０℃以下に抑えることが可能となる。これにより急速冷却の対象食品だけでなく周辺食材においても、菌の繁殖を抑制する理想的な保存温度１０℃以下を実現できる。

また、温度の高い対象物７０は、急速冷却効果を得るためには、冷蔵室１４の冷却板６２の上面に置く必要があり、蓄冷ユニット６０に設置場所を示す刻印やシールなど設置位置指示部６７設けている。例えば冷却板６２に小さな凹で円形状のマークや文字刻印、ロゴ等を設けたり、上外郭部材６１に刻印やシール等で機能を説明するなどの表示を設けている。冷却板６２に小さな凹を刻印することにより、鍋等との接触面積の減少を最小限に抑えることができるだけでなく、冷却板６２の強度をさらに高め平面度を向上させ熱交換効率を向上させる効果も得られる。

また下外郭部材６３の底部に空気層を設けることで、下方へ熱伝導することを抑制し、上面側の冷却板６２をより効果的に熱伝導させることができ、また天面板部材５０の下側の低温貯蔵室２１への温度影響を抑制することができる。

以上、本発明に係る冷蔵庫について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。つまり、本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明は、冷蔵温度帯で低温保存したい多様な食材を最適状態もしくはより最適な状態で冷却保存でき、食材の多様化に対応した使い勝手の良い冷蔵庫とすることができる。よって、家庭用および業務用など様々な種類および大きさの冷蔵庫に適用することができる。

１ 冷蔵庫本体
２ 外箱
３ 内箱
４ 発泡断熱材
５、６ 仕切板
７、８、９、１０、１１ 扉
１４ 冷蔵室
２０ 棚板
２１ 低温貯蔵室
２３ 冷却室
２４ 冷却器
２５ 冷却ファン
２８ 冷蔵室ダクト
５０ 天面板部材
５３ 断熱材
５４ 凹部
６０ 蓄冷ユニット
６１ 上外郭部材
６２ 冷却板
６２ａ 段差部
６３ 下外郭部材
６４ 袋部材
６５ 蓄冷材
６６ 熱伝導促進部材
７０ 対象物

Claims (7)

1. 冷蔵温度貯蔵室に貯蔵物を置く貯蔵棚を備えた冷蔵庫において、冷蔵温度帯で凝固する蓄冷材と、前記蓄冷材の外郭を構成する外郭部材とで構成された蓄冷ユニットは、前記貯蔵棚に設置されたことを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記外郭部材は、少なくとも一部が金属材料等の高熱伝導材料を用いて構成したことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記蓄冷材は、袋部材に封入された状態で、前記外郭部材内に配置されたことを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
4. 前記袋部材内には熱伝導促進部材が挿入され、前記熱伝導促進部材は内部で前記袋部材に接触するように配置したことを特徴とする請求項３に記載の冷蔵庫。
5. 前記蓄冷ユニットは、前記貯蔵棚に埋設したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の冷蔵庫。
6. 前記蓄冷ユニットは、前記貯蔵棚表面と略同一面となるよう埋設されたことを特徴とする請求項４記載のいずれか１項記載の冷蔵庫。
   載の冷蔵庫。
7. 前記蓄冷ユニットは、前記貯蔵棚の上側貯蔵室空間に埋設され、前記貯蔵棚の下側貯蔵室空間の空間温度を前記上側貯蔵室空間より低く設定したことを特徴とする請求項１〜５記載のいずれか１項記載の冷蔵庫。

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