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公開番号2021004688
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210114
出願番号2019118035
出願日20190626
発明の名称冷蔵庫
出願人パナソニックIPマネジメント株式会社
代理人個人,個人
主分類F25D 23/00 20060101AFI20201211BHJP(冷凍または冷却;加熱と冷凍との組み合わせシステム;ヒートポンプシステム;氷の製造または貯蔵;気体の液化または固体化)
要約【課題】食品の鮮度を光学的に検出する際に、検知する可視光域の波長が、赤色(約700nm)、緑色(約546nm)、青色(約436nm)のRGB三成分では、そのピーク波長から外れた波長の検知は行うことができず、非常に精度の悪い検出となる。また、検出精度が悪いため、鮮度判定も予め管理する食品の種類を入力しておく必要があり、冷蔵庫に収納された食品の種類や鮮度を冷蔵庫自身が特定できないという課題を有していた。
【解決手段】食品23に可視光を照射する光源24と、光波長可視光域の4つ以上の波長を検出する多波長スペクトルセンサーとした光センサー25と、その食品23から反射された光の光強度を検出する光センサー25の結果に基づいて、使用する検出波長を変えて判定する制御部26を備えた。これにより、冷蔵庫に収納された食品の種類や鮮度を冷蔵庫自身で特定が行えるものである。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項1】
食品を収納する収容部を有する冷蔵庫であって、
前記収容部に収納されている食品に光を照射する光源と、
前記食品から反射された反射光を受光する光センサーと、
前記反射光の特定の波長の反射率に基づいて、前記食品の種類を特定する制御部とを備えることを特徴とする冷蔵庫。
続きを表示(約 960 文字)【請求項2】
前記反射光の第1の波長の反射率が第1の範囲に含まれている場合、前記制御部は、前記食品の種類を第1の種類であると特定し、
前記反射光の第2の波長の反射率が第2の範囲に含まれている場合、前記制御部は、前記食品の種類を第2の種類であると特定し、
前記反射光の第3の波長の反射率が第3の範囲に含まれている場合、前記制御部は、前記食品の種類を第3の種類であると特定することを特徴とする請求項1に記載の冷蔵庫。
【請求項3】
前記制御部は、前記食品の種類を特定した後に、前記反射光の鮮度判定用の波長の反射率に基づいて前記食品の鮮度を更に判定し、
前記鮮度判定用の波長は、特定した前記食品の種類によって決定することを特徴とする請求項1または2に記載の冷蔵庫。
【請求項4】
食品鮮度が鮮度判定により鮮度劣化の判定であれば、前記制御部により、食品劣化を遅らせるよう、圧縮機と冷却ファンの少なくともいずれかを制御して保存温度をコントロールし、最適な冷却運転を行うようにした請求項3に記載の冷蔵庫。
【請求項5】
前記光センサーは、前記光源と対向した位置に配置され、前記光センサーと前記光源との間に前記収容部を設けたことにより、前記制御部は、前記光センサーが受光する減衰量から前記食品の収納量の判定を行うようにした請求項1〜4のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
【請求項6】
前記光センサーは、光波長可視光域の4つ以上の波長で検出可能な多波長ペクトルセンサーとした請求項1〜5のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
【請求項7】
前記光源は、波長の異なる複数のLEDで構成した請求項1〜6のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
【請求項8】
前記制御部は、前記食品の種類または鮮度等状態または収納量の検知結果を、他の通信機器に出力するようにした請求項1〜7に記載の冷蔵庫。
【請求項9】
前記収容部の内壁は、可視光を吸収する色または素材とした請求項1〜8のいずれか1項に記載の冷蔵庫。
【請求項10】
前記光源は、冷蔵庫の庫内照明と兼用とした請求項1〜9のいずれか1項に記載の冷蔵庫。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、生鮮食品の種類または収納量、またその食品の鮮度等の状態検知を行う冷蔵庫に関する。
続きを表示(約 5,000 文字)【背景技術】
【0002】
近年では、食品廃棄が世界的な課題として浮上し、食品ロス低減が求められている。冷蔵庫においても、保管された食品を十分な鮮度を有する間に消費することが、使用者にとって重要な事項である。
このような鮮度を検知する課題に対して、光源からの光を食品に照射し、その食品から反射された光の所定波長域の光強度に基づいて、鮮度の判定機能を有する冷蔵庫がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
特開2018−96712号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1には、複数種類の食品、具体的には豚肉、マグロ、レタス、モモそれぞれに対応する光強度の閾値と、その閾値に対応する鮮度とが定義されている。しかしながら、特許文献1には、冷蔵庫に収納された食品の種類や鮮度を冷蔵庫自身がどのように特定するか、具体的な手法が開示されていない。
【0005】
本発明は、冷蔵庫に収納された食品の種類や鮮度を冷蔵庫自身が特定できる仕組みを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、食品を収納する収容部と、前記収容部に収納されている食品に光を照射する光源と、前記食品から反射された反射光を受光する光センサーと、前記反射光の特定の波長の反射率に基づいて、前記食品の種類を特定する制御部とを備えたものである。
【0007】
これにより、冷蔵庫に収納された食品の種類や鮮度等の状態検知を冷蔵庫自身が特定することができる。
【発明の効果】
【0008】
本発明の冷蔵庫は、保存した生鮮食品の状態を光学的な反射率で検出する方法で、細かな波長値の組合せで状態検知するので、食品の種類が判別でき、非常に精度よく食品の種類や鮮度が判断できる。また、光源と光センサーの間に収容部を設けることで、光の減衰量による収納量検知を精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の実施の形態1による冷蔵庫の断面図
同、冷蔵庫の食品収容部の要部断面図
(a)従来の光センサーの3波長スペクトル特性図、(b)本発明の実施の形態1による冷蔵庫の光センサーの多波長スペクトル特性図
同、冷蔵庫の食品検知の制御ブロック図
同、冷蔵庫の光センサーの内部構成図
同、冷蔵庫の食品別の分光反射スペクトル特性図
同、冷蔵庫の肉類の分光反射スペクトル特性図
同、冷蔵庫の牛肉の劣化前後の分光反射スペクトル特性図
同、冷蔵庫のリンゴの劣化前後の分光反射スペクトル特性図
同、冷蔵庫の食品分類検知の動作フローチャート
同、冷蔵庫の肉類の種類判定の動作フローチャート
同、冷蔵庫の牛肉の鮮度判定の動作フローチャート
同、冷蔵庫のリンゴの鮮度判定の動作フローチャート
本発明の実施の形態2による冷蔵庫の冷蔵室の正面断面図
【発明を実施するための形態】
【0010】
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この発明が限定されるものではない。
【0011】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1による冷蔵庫の断面図、図2は同、冷蔵庫の食品収容部の要部断面図、図3は同、冷蔵庫の光センサー受光スペクトル特性図、図4は同、冷蔵庫の食品検知の制御ブロック図、図5は同、冷蔵庫の光センサーの内部構成図、図6A〜図6Dは同、冷蔵庫の食品別の反射スペクトル図、図7は同、冷蔵庫の食品分類検知の動作フローチャート、図8は同、冷蔵庫の肉類の種類判定の動作フローチャート、図9は同、冷蔵庫の牛肉の鮮度判定の動作フローチャート、図10は同、冷蔵庫のリンゴの鮮度判定の動作フローチャートである。
【0012】
まず、図1、2において、冷蔵庫1の断熱箱体2は、主に鋼板を用いた外箱3と、ABSなどの樹脂で成型された内箱4と、外箱3と内箱4との間の空間に充填発泡される例えば硬質発泡ウレタンなどの発泡断熱材とからなり、周囲と断熱し、複数の貯蔵室に区分されている。
【0013】
最上部には第一の貯蔵室としての冷蔵室5が設けられ、その冷蔵室5の下部に左右に並んで第四の貯蔵室としての切替室6と第五の貯蔵室としての製氷室7(図示せず)が横並びに設けられ、その切替室6と製氷室7の下部に第二の貯蔵室としての野菜室8が設けられ、そして最下部に第三の貯蔵室としての冷凍室9が配置される構成となっている。
【0014】
冷蔵室5は、冷蔵保存のために凍らない温度を下限に通常1℃〜5℃とし、野菜室8は、冷蔵室5と同等もしくは若干高い温度設定の2℃〜7℃としている。冷凍室9は、冷凍温度帯に設定されており、冷凍保存のために通常−22℃〜−15℃で設定されているが、冷凍保存状態の向上のために、例えば−30℃や−25℃の低温で設定されることもある。
【0015】
切替室6は、1℃〜5℃で設定される冷蔵温度帯、2℃〜7℃で設定される野菜用温度帯、通常−22℃〜−15℃で設定される冷凍温度帯以外に、冷蔵温度帯から冷凍温度帯の間で予め設定された温度帯に切換えることができる。切替室6は製氷室7に並設された独立扉を備えた貯蔵室であり、引出し扉19を備えることが多い。
【0016】
尚、本実施の形態では、切替室6を、冷蔵、冷凍の温度帯までを含めた貯蔵室としているが、冷蔵は、冷蔵室5、野菜室8、冷凍は、冷凍室9に委ねて、冷蔵と冷凍の中間の上記温度帯のみの切替えに特化した貯蔵室としても構わない。また、特定の温度帯に固定された貯蔵室でもかまわない。製氷室7は、冷蔵室5内の貯水タンク(図示せず)から送られた水で室内上部に設けられた自動製氷機(図示せず)で氷を作り、室内下部に配置した貯氷容器(図示せず)に貯蔵する。
【0017】
断熱箱体2の天面部は、冷蔵庫1の背面方向に向かって階段状に凹みを設けた形状であり、この階段状の凹部に機械室を形成して圧縮機10、水分除去を行うドライヤ(図示せず)等の冷凍サイクルの高圧側構成部品が収容されている。すなわち、圧縮機10を配設する機械室は、冷蔵室5内の最上部の後方領域に食い込んで形成されることになる。
【0018】
尚、本実施の形態における、以下に述べる発明の要部に関する事項は、従来一般的であった断熱箱体2の最下部の貯蔵室後方領域に機械室を設けて、そこに圧縮機10を配置するタイプの冷蔵庫に適用しても構わない。また、冷凍室9と野菜室8の配置を入れ替えた、いわゆるミッドフリーザーの構成の冷蔵庫1であっても構わない。
【0019】
次に、野菜室8と冷凍室9の背面には冷気を生成する冷却室11が設けられ、野菜室8と冷却室11の間もしくは冷凍室9と冷却室11との間には、断熱性を有する各室への冷気の搬送風路が各室と断熱区画するために構成された奥面仕切り壁12で構成されている。
【0020】
冷却室11内には、冷却器13が配設されており、冷却器13の上部空間には強制対流方式により冷却器13で冷却した冷気を冷蔵室5、切替室6、製氷室7、野菜室8、冷凍室9に送風する冷却ファン14が配置され、冷却器13の下部空間には、冷却時に冷却器13やその周辺に付着する霜や氷を除霜するためのガラス管製のラジアントヒータ15が設けられ、さらにその下部には除霜時に生じる除霜水を受けるためのドレンパン16、その最深部から庫外に貫通したドレンチューブ17が構成され、その下流側の庫外に蒸発皿18が構成されている。
【0021】
切替室6は、上部の冷蔵室5と第一の仕切り壁21、下部の野菜室8と第二の仕切り壁22とで断熱区画されており、前面には引出し扉19を設け、外部からの食品23の出し入れが行える。また、切替室6の内部には食品を収納する容器として収容部20が設置されている。
【0022】
切替室6の天面の第一の仕切り壁21には、光源24と光センサー25が埋設されており、光源24からの光は収容部20内の食品23を照射する位置と角度で設置されている。光センサー25は、光源24からの照射で食品23から反射した反射光が、最も受光できる位置と角度で設置されている。
【0023】
尚、冷蔵庫1の各貯蔵室の内壁は白色が一般的であるが、小さな散乱光であっても内壁で反射増幅され外乱要因となる可能性がある。そこで、今回説明している食品23の検知を行う切替室6においては、その内壁を可視光域の波長を吸収する色調(黒系)や、素材を採用することで外乱光による誤検知を防ぐようにすることもできる。
【0024】
ここで使用する光源24としては可視光域(約400nm〜800nm)の波長を連続的に含む、白熱灯やハロゲンランプが好ましいが発熱という課題もあり、低コスト化も目論める白色LEDが一般的である。尚、LEDについては、後に述べる検出に必要なピーク波長を選択に含むものを用いることが好ましい。また、光源24は引出し扉19が閉扉した食品状態検出時に使用するだけでなく、使用者が食品23を出し入れする開扉状態で視認性を向上させる庫内照明と兼用する様に制御すれば良い。
【0025】
次に、光センサー25について、図3(a)、図3(b)に示す受光スペクトル特性図を用いて説明する。可視光域での波長を検出するセンサーとしては、RGBカラーセンサーが一般的であり、図3(a)に示す特性を持っている。すなわち、赤色(約700nm)、緑色(約546nm)、青色(約436nm)のRGB三成分のみに透過率が高いピーク波長があり、その波長を少しでも外れると極端に透過率が下がり、検出精度が低下するものである。前述で説明した先行技術文献についても図3(a)に示す特性の光センサーを採用している。
【0026】
本実施の形態で採用する光センサー25は、図3(b)に示す多波長で複数のピーク波長をもつ多波長スペクトルセンサーである。例えば、複数個のピーク波長を等間隔に波長幅約30nmとすると、図3(b)に示す様に12個(図中の○印のピーク)の波長成分で検出することができる。
【0027】
従来の場合は図3(a)に示す様に3個(図中の□印のピーク)なので、非常に詳細な検出が可能になる。具体的には、光を電気信号に変化するイメージセンサーの前に、バンドパスフィルターや回析フィルター、或いは孔径とピッチの距離を目的の波長に合わせた構造体を用いることで光センサー25の構成が可能になる。
【0028】
また、この光センサー25をX及びY方向に複数個配置したり、一方向に複数個配置してスイングさせる機構を設けるようにし、切替室6の天面の第一の仕切り壁21に設置すれば、食品23からの反射光を二次元データとして取得でき、広範囲で食品23の状態検知ができる。
【0029】
次に、具体的に食品23の状態を検知するための、電気的な構成を図4を用いて説明する。光源24と光センサー25は制御部26に接続され、光源24は制御部26から信号S1入力し、光センサー25は信号S2を制御部26へ出力する。
【0030】
制御部26には、食品23の種類を判定する種類判定部、食品23の鮮度状態を判定する鮮度判定部、食品23の収納量を判定する収納量判定部、さらに各負荷(圧縮機10や冷却ファン14等)を制御する負荷制御部が内蔵されている。さらに、制御部26からは信号S3を通信機器27へ出力できる構成となっている。
(【0031】以降は省略されています)

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