JP6934027B2

JP6934027B2 - 冷蔵庫

Info

Publication number: JP6934027B2
Application number: JP2019030385A
Authority: JP
Inventors: 尚宏兼坂; 裕樹丸谷; 英司品川; 浩太渡邊
Original assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Current assignee: Toshiba Lifestyle Products and Services Corp
Priority date: 2017-12-08
Filing date: 2019-02-22
Publication date: 2021-09-08
Anticipated expiration: 2033-08-26
Also published as: JP2019095191A

Description

本発明の実施形態は、冷蔵庫に関する。

従来、貯蔵室内を撮像するカメラ（撮像手段）を設けた冷蔵庫が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−２５１７２２号公報

しかしながら、密閉容器内を撮像することができず、貯蔵状態を把握することがなかった。また、密閉容器を開放してしまうと、密閉容器内の環境が変化して食材に影響を与えるおそれがあった。

本発明が解決しようとする課題は、密閉容器を開放することなく貯蔵状態を把握することができる冷蔵庫を提供することにある。

実施形態による冷蔵庫は、実施形態の冷蔵庫は、本体と、本体内に形成した引き出し式の貯蔵室と、貯蔵室を開閉する扉と、貯蔵室内を照らす照明手段と、貯蔵室内を撮像する撮像手段と、撮像手段を制御する制御部と、を備え、撮像手段は、貯蔵室の天井部分に配置されている。

一実施形態の冷蔵庫を適用した家電ネットワークの構成を模式的に示す図一実施形態の冷蔵庫の構成を模式的に示す図一実施形態の冷蔵庫の電気的構成を模式的に示す図一実施形態の密閉容器を模式的に示す図一実施形態の冷蔵庫における撮像処理の流れを示す図その他の実施形態の密閉容器の構成および撮像カメラの配置態様を模式的に示す図

以下、一実施形態について図１から図５を参照しながら説明する。
図１に示すように、本実施形態の冷蔵庫１は、通信手段としての通信アダプタ２が設けられており、アクセスポイント３を介して携帯端末４や、外部ネットワーク５を介して外部のサーバ６との間で通信可能となっている。通信アダプタ２は、アクセスポイント３や室内の携帯端末４などとの間で近距離無線通信を行うものであり、本実施形態では、図１に示すように冷蔵庫１の上部に着脱可能（後付け可能）に設けられている。なお、通信アダプタ２は冷蔵庫１に内蔵されていてもよい。携帯端末４は、いわゆるスマートフォン（高機能携帯電話）やタブレットＰＣなどを想定しており、図１に示すように住宅内あるいは住宅外から冷蔵庫１やサーバ６との間で通信可能となっている。この携帯端末４は、住宅内であっても外部ネットワーク５を経由する広域通信により冷蔵庫１と通信することも可能であるし、アクセスポイント３を経由して近距離通信により冷蔵庫１と通信することも可能である。なお、冷蔵庫１とアクセスポイント３との間は、無線通信方式に限らず、有線通信方式で接続してもよい。

サーバ６は、周知のコンピュータシステムにより構成されており、冷蔵庫１側にアクセスするための情報（例えばＩＰアドレスなど）を記憶しているとともに、後述するように撮像カメラ４１（図３参照）で撮像した密閉空間２０ｂ（図２参照）内の画像情報を記憶している。ここで、画像情報とは、庫内の画像を示す情報（データ）であり、例えばビットマップ形式やＪＰＥＧ形式、ＭＰＥＧ形式などの周知のフォーマットの画像データ（静止画、動画を含む）、その画像データを圧縮や暗号化あるいは画像処理などにより変換したデータなど、通信手段を介した送信が可能であって最終的に画像を表示することができるものであれば、どのような形式の情報であってもよい。

次に、冷蔵庫１の構成について説明する。
冷蔵庫１は、図２に示すように、本体１０内に上から順に、冷蔵室１１、野菜室１２、製氷室１３、および冷凍室１４が設けられている。冷蔵室１１および野菜室１２と製氷室１３との間は、断熱仕切壁により仕切られている。冷蔵室１１は扉１１ａによって開閉され、野菜室１２、製氷室１３および冷凍室１４は、引き出し式の扉１２ａ、扉１３ａおよび扉１４ａによってそれぞれ開閉されるようになっている。また、各扉には、その開閉状態を検知する開扉センサ３７（図３参照）が設けられている。なお、図２に示した冷蔵庫１の構成は一例であり、各貯蔵室の配置順が異なる等の構成であってもよい。

冷蔵室１１の後方には、冷蔵室１１や野菜室１２用の冷蔵用冷却器１５と、この冷蔵用冷却器１５により冷却された空気を循環させる冷蔵用ファン１６とが設けられている。また、製氷室１３の後方には、製氷室１３および冷凍室１４用の冷凍用冷却器１７、およびこの冷凍用冷却器１７により冷却された空気を循環させる冷凍用ファン１８が設けられている。これら冷蔵用冷却器１５および冷凍用冷却器１７は、冷凍室１４の後方に配置されているコンプレッサ１９により駆動され、このコンプレッサ１９とともに周知の冷凍サイクルを構成している。冷凍サイクルは、温度センサ３６により検知された庫内温度に応じてその運転状態が制御される。

また、詳細は後述するが、冷蔵室１１の底部には密閉容器２０が設置されている。この密閉容器２０の内部には密閉空間２０ｂが形成されており、その密閉空間２０ｂに低酸素状態で食材を貯蔵することで食材の鮮度を維持している。密閉空間２０ｂ内は、密閉容器２０に付設されている減酸素装置２１によって酸素濃度が低下させられる。

このような構成の冷蔵庫１は、図３に示すように、制御部３０により制御されている。制御部３０は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３およびタイマ３４などを有するコンピュータにより構成されており、例えばＲＯＭ３２などに記憶されているコンピュータプログラムにしたがって冷蔵庫１の全体を制御する。より具体的には、制御部３０は、操作パネルから設定された運転状態、温度センサ３６により検知された各貯蔵室の温度、および開扉センサ３７により検知した扉の開閉状態などに応じて、冷凍サイクルの運転状態を制御する。

冷蔵室照明３８（照明手段、庫内照明）は、冷蔵室１１の天井（図２参照）に設けられており、冷蔵室１１の扉１１ａが開放されたときに点灯して冷蔵室１１全体を照らすようになっている。また、野菜室照明３９（照明手段、庫内照明）は、野菜室１２内に設けられており、野菜室１２の扉１２ａが開放されたときに点灯して野菜室１２内を照らすようになっている。また、冷蔵室１１に設けられている棚板１１ｂ（図２参照）は、本実施形態では透明なガラス材料により形成されており、冷蔵室照明３８の光を冷蔵室１１の下部まで透過する。つまり、照明手段である冷蔵室照明３８と密閉容器２０との間に存在する構造物である棚板１１ｂは、透光性材料により形成されている。

撮像カメラ４１（撮像手段）は、例えばＣＣＤセンサやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有しており、密閉容器２０の内部すなわち密閉空間２０ｂを撮像する。この撮像カメラ４１は、本実施形態ではカラー画像を撮像可能なものを想定しているが、モノクロ画像を撮像するものでもよいし動画を撮像可能であってもよい。また、撮像カメラ４１は、広角レンズが取り付けられており、対象物が比較的近距離に存在する場合であっても大きな画角で撮像することができる。撮像ランプ４２は、本実施形態では発光ダイオード（ＬＥＤ）で構成されており、撮像カメラ４１が撮像する際に点灯することで密閉空間２０ｂを照らすための照明手段として機能する。

ここで、密閉容器２０の詳細について、図４を参照しながら説明する。
密閉容器２０は、図４（Ａ）および（Ｂ）に示すように、中空且つ後部側（減酸素装置２１側）が若干細くなった概ね直方体状の容器本体２０ａを有しており、その容器本体２０ａ内に密閉空間２０ｂが形成されている。この容器本体２０ａは、断熱性部材によって形成されており、食材を出し入れする開口部（図示省略）に設けられているシール部材（図示省略）により密閉状態を維持することができる。また、密閉容器２０は、図４（Ｂ）に示すようにその内面側に光触媒２０ｃが施されており、密閉空間２０ｂ内の臭気成分の分解や雑菌の除去が可能となっている。

このような密閉容器２０により形成された密閉空間２０ｂは、減酸素装置２１によって酸素濃度が低下される。この減酸素装置２１は、高分子電解質膜方法を用いる電気化学的手法により、密閉空間２０ｂの酸素濃度を低下させる。具体的には、減酸素装置２１は、図示は省略するが、高分子電解質膜、集電体を備えたカソードおよびアノード、絶縁体、およびそれらを挟む高分子フィルムで形成された撥水層等により構成された減酸素ユニットを備えており、減酸素ユニットのカソード側の撥水層が、容器本体２０ａに設けられている通気孔２０ｄにて密閉空間２０ｂに露出した状態となるように設置されている。そして、減酸素装置２１が稼動されると、アノード側に水が供給され（本実施形態では水蒸気で供給している）、以下の反応式のようにアノード側とカソード側とで化学反応がそれぞれ生じる。

・アノード側２Ｈ_２Ｏ → Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻
・カソード側Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻ → ２Ｈ_２Ｏ
この反応式を説明すると、アノード側において供給された水（Ｈ_２Ｏ）が電気分解されて水素イオン（Ｈ^＋）が形成され、その水素イオンが高分子電解質膜等を経てカソード側に移動し、カソード側にて酸素と反応して水を生成する。これにより、密閉空間２０ｂ内の酸素が消費されて、酸素濃度が低下する。つまり、密閉空間２０ｂ内の空気から酸素（Ｏ_２）が除去され、酸素濃度が低下する（減酸素が行われる）。なお、減酸素装置２１は、定期的に稼動させてもよいし、酸素濃度センサ等を設けて酸素濃度が所定値に達したことが検知されたときに稼動させてもよいし、撮像カメラ４１で撮像した画像に基づいて食材の貯蔵状況を把握し、その貯蔵状況に基づいて減酸素装置２１を稼動するようにしてもよい。

さて、密閉容器２０には、図４（Ｂ）に示すように容器本体２０ａの上部側に収容室４０が設けられている。この収容室４０は、図４（Ｃ）に示すように容器本体２０ａの内面側を凹状とすることで形成されており、撮像カメラ４１および撮像ランプ４２が収容されている。また、収容室４０の密閉空間２０ｂ側には窓部材４３が設けられており、収容室４０と密閉空間２０ｂとの間を仕切っている。本実施形態の場合、上記したように電気化学的に減酸素を行うことから、密閉空間２０ｂ内は常圧である。そのため、容器本体２０ａを収容室４０を形成するために凹状としたとしても（つまり、収容室４０の厚みが他の部位よりも薄くなったとしても）、容器本体２０ａが強度不足になることはない。また、密閉空間２０ｂの上方に収容室４０を設けているので、食材を貯蔵した状態であっても密閉空間２０ｂ内のほぼ全域を視野に入れることが可能となっている。なお、図４（Ｃ）では図示は省略しているが、撮像カメラ４１や撮像ランプ４２は基板に搭載され、制御部３０に接続されている。この撮像カメラ４１の視野範囲は、撮像カメラ４１の対向壁（容器本体２０ａの底部）の端部（底部の前後・左右の端部）が入るようにするとよい。また、四隅が入るようにするとよい。

収容室４０の窓部材４３は、撮像手段としての撮像カメラ４１と密閉空間２０ｂとの間に位置する構造物に相当するものであり、ガラス等の透明材料によって形成されている。このため、撮像カメラ４１の視野が窓部材４３により防がれることがない。また、撮像ランプ４２からの光が窓部材４３により遮られることもない。また、撮像カメラ４１やレンズが汚れることもない。そのため、本実施形態では、密閉空間２０ｂ内に光を照射可能な撮像ランプ４２を、撮像用の光源としてだけでなく、光触媒２０ｃを励起させるための光源としても利用している。この撮像ランプ４２は、撮像カメラ４１と同様に密閉空間２０ｂ側を向くように設置されている。

次に、上記した構成の冷蔵庫１の作用について説明する。
冷蔵庫１の制御部３０は、図５に示す撮像処理を実行しており、撮像タイミングになったかを判定している（Ｓ１）。本実施形態では、撮像タイミングとして、以下のタイミングを設定している。

・ユーザにより携帯端末４等の遠隔指示手段から撮像指示があったとき
・制御部３０が減酸素装置２１を稼動させる前
このうち、減酸素装置２１を稼動させる前とは、より厳密に言えば、減酸素装置２１を稼動させる直前である。これは、上記したように減酸素を行うとカソード側では水が生成されることから、減酸素装置２１を稼動させると密閉空間２０ｂ内の湿度が高くなり、窓部材４３に結露が生じる可能性があるためである。このため、減酸素装置２１を稼動させる直前に撮像することで、明瞭な視野を確保することができる。さらに、減酸素装置２１を稼動させるのは酸素濃度が増加した状態であると考えられる。換言すると、密閉空間２０ｂが開放される等、食材の貯蔵状態が変化した状態であると考えられる。そのため、減酸素装置２１を稼動させる直前のタイミングで撮像することにより、最新の貯蔵状態を撮像することが可能となる。

制御部３０は、いずれかのタイミングになったと判定すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、密閉空間２０ｂ内を撮像し（Ｓ２）、撮像した画像データをサーバ６へ送信する（Ｓ３）。これにより、密閉室内の画像データがサーバ６に記憶され、ユーザは、サーバ６にアクセスすることで密閉空間２０ｂ内の状況を把握することができる。なお、本実施形態では基本的に画像データをサーバ６に記憶させる構成となっているが、携帯端末４からの指示により撮像した場合には、サーバ６ではなく携帯端末４に直接的に画像データを送信する構成としてもよい。

以上説明した本実施形態によれば次のような効果を奏する。
冷蔵庫１は、冷蔵室１１や野菜室１２等の貯蔵室内に設けられ、密閉空間２０ｂを形成する密閉容器２０と、その密閉空間２０ｂを撮像する撮像手段としての撮像カメラ４１とを備えているので、密閉容器２０を開放状態とすることなく、密閉空間２０ｂ内の食材等の貯蔵状態を把握することができる。

密閉空間２０ｂの酸素濃度を低下させる減酸素装置２１を備えているので、減酸素を行うことにより、食材の酸化を抑制でき、鮮度を維持したまま保存することができる。そして、減酸素が行われた状態を変化させることなく（つまり、密閉容器２０を開放することなく）撮像できるので、食材の保存状態を良好に保つことができる。

減酸素装置２１は、密閉空間２０ｂの酸素濃度を常圧下で電気化学的に低下させるので、容器本体２０ａに収容室４０を形成する凹部を設けたとしても、強度不足になることはない。そのため、収容室４０を密閉容器２０内に設けることができる。

また、撮像カメラ４１を凹部に設置し、壁面からレンズが離れて位置していることから、食品がレンズに接触することがなく、写りにくくなることがない。特に、引き出し容器が内部に有る場合には、天井に食材等の主要物が当たり易くなるが、同様に写りにくくなることがない。また、透明部材であるレンズを汚れから守る防護手段も壁面から凹ませて面一にしないように構成すると、透明部材も汚れないため、より効果が高まる。また、透明部材の表面に透明な光職場卯を塗布することで、仮に汚れたとしてもその汚れが取れやすくなり、写りにくくなることを低減することができる。

このとき、撮像手段としての撮像カメラ４１を密閉容器２０内に設置しているので、密閉空間２０ｂ内を直接的に撮像することができ、正確に食材の貯蔵状態や鮮度等を把握することができる。また、実施形態のように、密閉空間２０ｂの上方に設けることで、食材を貯蔵した状態であっても密閉空間２０ｂ内のほぼ全域を視野に入れることができる。

また、撮像カメラ４１を密閉空間２０ｂ内に設けるため、実施形態のように上方あるいは側方であっても密閉空間２０ｂ内を視野に納めることができ、設置位置の自由度が高い。また、設置位置の自由度が高いことから、撮像ランプ４２が逆光にならないような配置をとることができ、鮮明な画像を撮像することができる。

また、撮像カメラ４１は密閉容器２０内に設けられた収容室４０に収容されているので、減酸素を行った際に密閉空間２０ｂの湿度が上昇したとしても、窓部材４３で仕切られた収容室４０では湿度の上昇が緩和されるため、結露や曇りが生じるおそれを低減することができる。

撮像カメラ４１と密閉空間２０ｂとの間に位置する構造物である窓部材４３を透明材料により形成しているので、密閉空間２０ｂを撮像する際の障害となることがない。
密閉空間２０ｂを照らすための照明手段である撮像ランプ４２を密閉空間２０ｂ内に設けているので、撮像ランプ４２からの光が遮られることが無い。したがって、密閉空間２０ｂ内を撮像に十分な光量で照らすことができる。

また、撮像カメラ４１を撮像ランプ４２と対向しない位置、つまり、撮像カメラ４１の視野と撮像ランプ４２の照射方向とが同一方向となるように設置しているので、逆光となることが無い。したがって、密閉空間２０ｂ内を鮮明に撮像することができる。

密閉容器２０の内部に光触媒２０ｃを施しているので、臭気成分や雑菌を低減することができる。そして、本実施形態では密閉空間２０ｂ内に設置された撮像ランプ４２を光触媒２０ｃを励起させるエネルギー源として利用できるので、部品点数を削減することができる。

撮像カメラ４１は減酸素装置２１により酸素濃度を低下させる前のタイミングで密閉空間２０ｂを撮像するので、つまり、湿度が上昇する前に撮像するので、結露等が発生していない鮮明な画像を撮像することができる。
また、実施形態のように携帯端末４から撮像指示があったときにも撮像するので、所望のタイミングで、最新の画像データをユーザに提供することができる。

また、電気的科学的に減酸素を行う減酸素装置２１であるので、内部は常圧であり、撮像カメラ４１を密閉容器２０内部に取り付けても、圧力が一定であり、圧力が変化することに起因する故障を無くすことができる。

（その他の実施形態）
本発明は、上記した実施形態にて例示したものに限定されることなく、変形又は拡張することができる。

一実施形態では撮像カメラ４１を密閉容器２０内の収容室に設けた例を示したが、例えば図６（Ａ）に示すように、撮像カメラ４１を密閉容器２０外（例えば、冷蔵室１１の下部側）に設けてもよい。このような構成であっても、密閉容器２０を開放すること無く密閉空間２０ｂ内を撮像することができる。

一実施形態では密閉容器２０に減酸素装置２１を付設したが、減酸素装置２１を備えていないものであってもよい。また、密閉空間２０ｂとしては、貯蔵室内において密閉された空間であればよく、例えばチルド室や玉子室等であってもよい。

その場合、例えば、密閉容器２０の少なくとも一部（図６（Ａ）の場合、容器本体２０ａの上部側の一部）に透明材料で形成した窓部材５０を設け、密閉容器２０外からの光を取り入れる構成としてもよい。具体的には、貯蔵室としての冷蔵室１１内に設けられている庫内照明である冷蔵室照明３８を照明手段として採用することができる。そして、冷蔵室１１の上部に設けられている冷蔵室照明３８と密閉容器２０との間に位置する構造物である棚板１１ｂを透光性材料により形成することで、冷蔵室照明３８からの光を密閉空間２０ｂに取り入れることができる。

また、撮像カメラ４１を密閉容器２０外に設置する場合、図６（Ｂ）に示すように密閉容器２０の前方に配置しても良い。この場合、密閉容器２０の前面側に窓部材５０をもうけることで、密閉空間２０ｂを撮像することができる。このとき、撮像ランプ４２は、密閉容器２０内に設けてもよいし、撮像カメラ４１に隣接させて対向しない状態で設けたり、冷蔵室照明３８等からの光を窓部材５０から取り入れたりする構成としてもよい。

また、図６（Ｃ）に示すように、撮像カメラ４１を密閉空間２０ｂ内に設置し、窓部材５０から例えば冷蔵室照明３８からの光を取り入れる構成としてもよい。
これら図６（Ａ）〜（Ｃ）の場合、一実施形態のように電気化学的手法により減酸素を行う構成とすれば、密閉容器２０に窓部材５０を設けたとしても、その強度が問題になるおそれを限りなく低くすることができる。

一実施形態では２つの撮像タイミングを例示したが、例えば、密閉容器２０に蓋開閉センサを設け、蓋が開閉されたタイミング（より厳密には、蓋が開放された後であって、且つ閉鎖された後のタイミング）で撮像してもよいし、予め撮像時刻を登録しておき、設定された撮像時刻となったタイミングで撮像してもよい。勿論、これら複数のタイミングを併用しても良いし、いずれかのみを採用してもよい。いずれにしろ、ユーザの希望に添ったタイミングであれば、どのようなタイミングを設定してもよい。また、開扉センサ３７等の既設のセンサを利用し、冷蔵庫１の扉が開閉されたタイミング（貯蔵状態が変化した可能性のあるタイミング）で撮像するようにすれば、新たなセンサ等の追加部材を設けることなく、最新の状態を撮像することができる。

一実施形態では電気化学的手法により減酸素を行ったが、減酸素装置２１は、密閉空間２０ｂを大気圧よりも低い圧力に減圧することにより（つまり、真空引きにより真空状態とすることにより）酸素濃度を低下させる構成としてもよい。この場合にも、酸素濃度が低下することにより、食材の鮮度を維持することができる。

この場合、撮像カメラ４１で密閉空間２０ｂ内を撮像するタイミングを、減酸素装置２１が酸素濃度を低下させる工程が開始された後に設定してもよい。これは、密閉空間２０ｂ内を真空状態とするために減酸素装置２１が稼動するのは、密閉空間２０ｂが開放されたとき、すなわち、食材の貯蔵状態が変化したときであることから、そのタイミングで撮像することにより、最新の貯蔵状態を把握可能な画像データを得ることができる。また、減圧が開始されるのは蓋が閉まって密閉状態となったタイミングでもあることから、そのタイミングで撮像するとよい。また、真空引き中には電気ノイズ等が発生している可能性もあるため、減酸素装置２１の稼働が終了した後に撮像すると、ノイズを低減することができる。

この場合、真空ポンプを備え容器（密閉容器２０等）内を減圧することから、撮像カメラ４１を直接容器内に設けると圧力の変動により故障する可能性があるため、図６（Ａ）、（Ｂ）のように容器の外側に撮像カメラ４１があることが望ましい。あるいは、図４に示す窓部材４３を強度を有するガラス等の透明板にすることで、撮像カメラ４１に圧力がかからなくてすむようになる（圧力の変化の影響を受けないようになる）。

一実施形態では密閉容器２０を冷蔵室１１に設置されている例を示したが、野菜室１２に設置されていてもよい。この場合、一実施形態と同様に密閉容器２０内に撮像カメラ４１や撮像ランプ４２を設けてもよいし、野菜室照明３９を密閉容器２０外の照明手段として用いてもよい。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は冷蔵庫、１１は冷蔵室（貯蔵室）、１２は野菜室（貯蔵室）、１４は冷凍室（貯蔵室）、２０は密閉容器、２０ｂは密閉空間、２０ｃは光触媒、２１は減酸素装置、３７は冷蔵室照明（照明手段）、３８は野菜室照明（照明手段）、３９は棚板（構造物）、４１はカメラ装置（撮像手段）、４２は密閉室照明（照明手段）、４３、５０は窓部材（構造物）、を示す。

Claims

冷蔵庫本体と、
前記冷蔵庫本体内に形成されている貯蔵室内に配置され、内部に密閉空間を形成している密閉容器と、
前記密閉容器内を照らす照明手段と、
前記密閉容器内を撮像する撮像手段と、
前記撮像手段を制御する制御部と、を備え、
前記撮像手段は、前記密閉容器の天井部分に設けられている凹部内に、前記密閉空間に突出しない状態で配置されており、
前記凹部には、透明材料により形成されている窓部材が、前記密閉空間側に突出しない状態で設けられており、
前記照明手段は、前記凹部内において前記撮像手段よりも上方に配置されている冷蔵庫。
前記照明手段は、前記撮像手段の逆光にならないように配置されている請求項１記載の冷蔵庫。