JP2001108355A

JP2001108355A - 高湿冷蔵庫

Info

Publication number: JP2001108355A
Application number: JP28651099A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Inatani; 正敏稲谷
Original assignee: Matsushita Refrigeration Co
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1999-10-07
Filing date: 1999-10-07
Publication date: 2001-04-20

Abstract

(57)【要約】【課題】生鮮食品を長期間新鮮に保蔵する為の高湿度
を維持する。【解決手段】吸気ダクトと冷却器と循環ファンと排気
ダクトで構成される冷却手段で、吸気ダクト内の放湿部
と排気ダクト内の吸湿部に透湿膜で仕切られた湿気交換
手段を持つ高湿冷蔵庫。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、蒸発器と冷却ファ
ンとで冷蔵室内を冷却し、生鮮食品等を保冷し貯蔵する
冷蔵庫で、湿度交換手段により冷蔵室内の湿度を高湿に
保つことを目的とする高湿冷蔵庫に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、青果物や肉・魚介類の生鮮食品、
または豆腐やハム・かまぼこ等の加工食品を冷蔵で保存
するには、凍結しないできるだけ低い温度と、結露しな
いできるだけ高い湿度での保存条件が好ましいとされ、
高湿化技術や均温化技術が発達してきた。その代表的操
作方法として、壁面冷却による方法がある。

【０００３】壁面冷却とは冷蔵室内の壁面をその外周に
流れる冷気で−３℃〜３℃前後に冷やし、冷蔵庫内を０
〜５℃の範囲で均一に冷却すると共に、扉の開閉により
進入する外気の湿気を捕らえ、冷蔵室内を高湿に保つも
のである。過冷却の冷気の吹き込みが無く、４面又は５
面の壁面からの自然冷却であり、冷蔵庫内を均一に冷却
可能で、庫内温度を０℃まで冷却しても冷蔵室内の温度
ムラが少なく、部分的に凍結することは少ない。

【０００４】しかし、冷蔵室内全体を均一に冷やすには
容積の面から限界があり、４面又は５面での冷却でも冷
蔵室内容積が大きくなると、冷却面積の割合が小さくな
り、また、冷却されている壁面と保冷品との距離が離れ
ることになり、冷蔵室内の中央部に置かれた食品は均一
になるまで時間がかかり、冷却スピードが非常に緩慢と
なる。すなわち、既に冷えているものを保冷したり、長
期保存する上においては冷却能力面での問題は少ない
が、家庭用冷蔵庫のように頻繁にドアの開け閉めが行わ
れ、室温に置かれた食材や清涼飲料水やビール等を出し
入れし、それらの食材を室温から適温に冷やす用途とし
て時間がかかり商品価値を著しく低下させる。

【０００５】そこで冷蔵室内の冷却速度を上げるには、
冷媒が圧縮機と凝縮器と絞り弁とを通り断熱膨張で気化
熱を奪うことにより過度に冷却される冷却器を冷却源に
用いた冷凍サイクルと、その冷却器にて冷却された外面
の冷気を冷蔵室内循環ファンで冷蔵室内に吐き出す強制
循環手段とで構成する冷却システムにより冷蔵室内を冷
却する。

【０００６】しかし、この方式で冷蔵室内を効率良く冷
却するには、冷却器内の気化温度を設定温度よりかなり
低くなるように絞り弁を構成し、冷却器で過度に冷やさ
れたマイナス温度の冷気を循環ファンで冷蔵室内に吹き
込むため、所定の冷蔵室内温度に調整するには、循環フ
ァン及び圧縮機と冷蔵室内温度検知器と連動させ、冷気
の吹き込みを間欠運転とする必要がある。

【０００７】このような冷却方法では冷蔵循環風が非常
に低い冷却器表面、例えばマイナス１５℃の冷却器面を
通過するため、冷却器表面で冷蔵室内から吸い込んだ比
較的湿潤な循環風の水分が結露又は氷結し、湿潤循環風
は除湿され、吹き出される冷気は絶対湿度が低くなり、
冷蔵室内に保存してある生鮮食品の乾燥を促進させるこ
とになる。

【０００８】上記問題点の解決策として、特開平１０−
４７８２７号公報では圧縮機のオフ時においても循環フ
ァンを一定期間運転させ、冷却器表面の氷結霜や結露水
を再び気化させることにより冷蔵室内の加湿を行う手段
が搭載されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
１０−４７８２７号公報のように、圧縮機がオフ時に循
環ファンを一定期間運転させることにより加湿する方法
は、蒸発器に氷結している、又は結露している水分を気
化させ冷蔵室内の加湿可能な時間は圧縮機停止時のみ
で、圧縮機運転時には冷却器の表面が氷結点以下に冷え
冷蔵室内の水分を除去することになり、冷蔵室内の湿度
を低下することは抑制できない。

【００１０】また、冷却器表面等で結露又は氷結した水
分は、常に冷蔵室内を通過してきた循環風に曝され、そ
のために冷蔵室内の食品の臭が複合臭として吸着し、さ
らにその臭気成分が栄養分となり菌やカビを生成する。
この菌やカビや臭気成分は圧縮機の停止時に冷蔵庫内の
加湿として用いられると、その複合臭や腐敗臭、さらに
は菌やカビを冷蔵室内に撒き散らせることになる。

【００１１】そこで本発明は、上記する冷蔵室の湿度の
低下を抑制すると共に菌やカビや臭気の繁殖や生成を防
止する高湿冷蔵庫を提供することを目的とするものであ
る。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は上記する目的を
達成する為に、開閉可能な扉を有する断熱箱体と、前記
断熱箱体の冷蔵室内を冷却する冷却手段を有し、前記冷
却手段は吸気ダクトと冷却器と循環ファンと排気ダクト
で構成され、前記吸気ダクト内の放湿部と前記排気ダク
ト内の吸湿部は透湿膜で仕切る湿気交換手段を特徴とす
るものである。

【００１３】また、湿気交換手段の透湿膜を水蒸気透過
性の断熱層とシリコン系、又はウレタン系の無多孔質膜
とで構成したものである。

【００１４】また、湿気交換手段の透湿膜を凹凸状に成
形したもので、吸気ダクト内の放湿部と排気ダクト内の
吸湿部と仕切る透湿膜とからなる湿気交換ユニットを複
数個重ねて構成した湿気交換手段を特徴とするものであ
る。

【００１５】また、冷却器の冷却運転停止時に所定の期
間循環ファンを駆動する制御回路を設け、吸気ダクトの
冷蔵室側入口と湿気交換手段の放湿部との間にオゾン発
生装置を取り付け、そのオゾン発生装置は陰極にガス拡
散電極を、陽極にオゾン発生電極を配し、電解質として
イオン交換膜を用いた電解セルとしたもので、さらに、
電解セルの陽極を吸気ダクトに面し、陰極のガス拡散電
極を排気ダクトに面し取り付けたものである。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明は各請求項に記載した構成
とすることにより実施できるのであるが、その実施の形
態を理解し易いように以下に構成とその構成による作用
を併記する。

【００１７】本発明の請求項１に記載の発明は、開閉可
能な扉を有する断熱箱体と、前記断熱箱体の冷蔵室内を
冷却する冷却手段を有し、前記冷却手段は吸気ダクトと
冷却器と循環ファンと排気ダクトで構成され、前記吸気
ダクト内の放湿部と前記排気ダクト内の吸湿部とを透湿
膜で仕切る湿気交換手段であり、吸気ダクト内の放湿部
を流れる絶対湿度の高い冷蔵室内の循環風と、冷却器を
通りすぎた比較的絶対湿度の低い排気ダクトの循環風と
の間での湿度差による拡散力を生じる為、吸気ダクトの
水分は冷却器を通過する前に透湿膜を通過して絶対湿度
の低い排気風路側に拡散され、排気風路の循環風を加湿
する。

【００１８】本発明の請求項２に記載の発明は、湿気交
換手段の透湿膜を水蒸気透過性の断熱層とシリコン系、
又はウレタン系の無多孔質膜とで構成することで、水蒸
気透過性の繊維で断熱をすることで排気ダクト内の吸湿
部透湿膜表面の氷結を防止し、透湿膜を無多孔膜とする
ことで排気ダクト側の氷結を防止し、湿度交換を円滑に
するものである。

【００１９】本発明の請求項３に記載の発明は、透湿膜
を凹凸状に成形することで循環風に乱流を起こし湿度交
換効率を向上させ、さらに、透湿膜の面積を大きくする
ことで湿度交換量を上げ、また湿気交換手段を小さくコ
ンパクトにできる。

【００２０】本発明の請求項４に記載の発明は、吸気ダ
クト内の放湿部と排気ダクト内の吸湿部とを仕切る透湿
膜とからなる湿気交換ユニットを複数個重ねて構成した
湿気交換手段とすることで、湿度交換量が著しく増加
し、省スペースにてまとめることができ、ダクト容量の
影響による冷蔵室内収納スペースの低下を少なくでき
る。

【００２１】本発明の請求項５に記載の発明は、冷却器
の冷却運転停止時に所定の期間循環ファンを駆動する制
御回路を設けることにより、吸気ダクト側の吸湿部、及
び冷却器で氷結する霜を解かし、冷蔵室内の加湿をより
効果的に行うものである。

【００２２】本発明の請求項６に記載の発明は、吸気ダ
クトの冷蔵庫内側入口と湿気交換手段の放湿部との間に
オゾン発生装置を取り付けることにより、透湿膜の吸気
ダクトの吸湿部や冷却器へ結露又は氷結した水、さらに
吸着した微生物や臭気物質をオゾンと水との相乗効果に
より効果的に酸化し、殺菌と脱臭を行うものである。

【００２３】本発明の請求項７に記載の発明は、陰極に
ガス拡散電極を、陽極にオゾン発生電極を配し、電解質
としてイオン交換膜を用いた電解セルをオゾン発生装置
として用いたことにより、冷蔵室内が高湿度であっても
オゾンを適切な濃度を安定に確保すると共に、電解式オ
ゾンは純粋で高湿度のオゾンであるので結露水に効果的
に溶け込み冷却器等の表面の脱臭と殺菌を効率的に行う
ものである。

【００２４】本発明の請求項８に記載の発明は、電解セ
ルの陽極を吸気ダクトに面し、陰極のガス拡散電極を排
気ダクトに面し取り付け、陽極側からのオゾンの発生に
よる殺菌脱臭を行いつつ、陰極側で生成する水分を効率
良く排気ダクト内に送りこみ冷蔵室内の加湿を確実に行
うものである。

【００２５】以下本発明の一実施の形態について、図面
を参照しながら説明する。

【００２６】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１における高湿冷蔵庫の内部構造を示す断面図であ
る。図１において、１は断熱箱体２と開閉可能な冷蔵庫
３と同じく開閉可能な冷凍扉４とで構成される高湿冷蔵
庫である。

【００２７】断熱箱体２は外装パネル５と内箱６との間
に断熱材７が充填された構造となっている。また、断熱
箱体２内は、上方に約３〜５℃に制御される冷蔵室９と
下方にマイナス２０℃で制御される冷凍室１０とからな
り、冷蔵室９は野菜室１１と小物収納容器１３が、冷凍
室１０は二つに区分けされた冷凍コーナーが多段にて構
成されている。

【００２８】冷蔵室９と冷凍室１０とは大きく設定温度
が異なる為、断熱しきり壁２２により仕切られている。
冷蔵室９の野菜室１１と小物収納容器１３は、仕切り板
２７により仕切られているが、ほぼ同一温度の冷気が循
環するところから、断熱材は必要とせず、冷蔵室９に設
けられた脱着可能な棚２９及び小物収納容器１３と同一
部材で薄く形成され、占有スペースが小さくてすむよう
に設定されている。

【００２９】３３は冷蔵室９を冷やす冷蔵冷却器であ
り、断熱箱体２の庫外最下部に位置する機械室４０の圧
縮機４２と凝縮器４４と三方弁４６と冷蔵絞り弁４８と
で冷凍サイクル４９を構成するものである。

【００３０】図２は本発明の実施の形態１の冷凍サイク
ル４９を示す冷凍回路図である。

【００３１】図２に示す様に、三方弁４６より冷蔵用絞
り弁４８と冷凍絞り弁５０に分岐し、冷蔵絞り弁４８は
冷蔵冷却器３３に連結し圧縮機４２にもどる。また、冷
凍絞り弁５０は冷凍冷却器５２に連結し逆止弁５４を介
し、圧縮機４２にもどる。

【００３２】また、上述した冷蔵冷却器３３の近傍には
冷蔵循環ファン５６が設けられ、冷凍冷却器５２近傍に
は冷凍循環ファン５８が設けられている。

【００３３】冷蔵冷却器３３は冷蔵室９内の背面に位置
する冷却室６０に設けられ、冷却室６０と冷蔵室９内と
は吸気ダクト６２と冷蔵循環ファン５６を介し排気ダク
ト６４とで連結される冷蔵室９内の冷却手段６５を構成
する。

【００３４】なお、吸気ダクト６２内の放湿部６６と排
気ダクト６４内の吸湿部６８とは水蒸気を通すポリエス
テル繊維不織布の断熱層６９と無多孔質状で水分透過性
を持つポリウレタン系樹脂、又はシリコン系樹脂からな
る透湿フィルム７０とをドット接着剤７３で一体にした
透湿膜７１で仕切る湿気交換手段７２を有する構造とな
っている。

【００３５】また、７４は制御回路７５と三方弁４６駆
動回路とに回線された冷蔵温度検知手段であり、７６は
同じく制御回路７５と圧縮機４２駆動回路とに回線され
た冷凍温度検知手段である。

【００３６】以下、上記で説明した実施の形態１の高湿
冷蔵庫１と湿気交換手段７２の作用について説明する。

【００３７】まず、高湿冷蔵庫１に電源を投入すると機
械室４０にある圧縮機４２が駆動し、冷凍サイクル４９
内のプロパンである冷媒が圧縮され高温高圧となり圧縮
機４２から吐出される。吐出された冷媒は加圧状態のま
ま凝縮器４４で外気により冷却され、冷媒は凝縮する。
凝縮した冷媒は三方弁４６で二方向に分岐し、一方は冷
蔵絞り弁４８より冷蔵冷却器３３に、又、もう一方と冷
凍絞り弁５０を経て冷凍冷却器５２に達する。各冷却器
３３，５２において冷媒は減圧され、膨張し気化するこ
とにより周りから熱を奪い冷却室６０又は冷凍室１０を
冷やすことになる。

【００３８】さらに冷却器３３，５２を通過した冷媒は
圧縮機４２の低圧側から圧縮機４２に戻る冷凍サイクル
４９を繰り返す。

【００３９】冷蔵室９内の冷却手段６５が作用すると、
冷蔵冷却器３３内部の冷媒の気化により冷やされた冷却
室６０の冷気は、冷蔵循環ファン５６によって排気ダク
ト６４を通り、冷蔵室９天面と側面吐出口より強制流と
なって吹き出され、冷蔵室９では矢印のように拡散循環
し流れ、冷蔵室９内は均一に冷却される。さらに、冷蔵
室９内を冷却した循環風は冷蔵室９の背面にある吸気ダ
クト６２を通じ冷却室６０にもどる。

【００４０】実施の形態１の高湿冷蔵庫１の冷蔵室９が
約３〜５℃の安定運転時における各部所の設定温度の具
体値は、冷蔵冷却器３３の表面温度はマイナス１２℃に
設定し、排気ダクト６４内の平均温度はマイナス５℃と
なり、吸気ダクトの平均温度はプラス５℃となってい
る。

【００４１】同様に冷凍冷却器５２により冷却された冷
凍冷却器５２近傍の冷気は冷凍循環ファン５８により冷
凍室１０に噴出され、冷凍室１０と冷凍冷却器５２との
空間部を循環することにより冷却されるが、本実施の形
態１で用いた冷凍室１０の冷凍温度は冷凍温度検知手段
７６と制御回路７５との回線により圧縮機４２のオンオ
フ制御し−１８〜−２０℃に設定した。

【００４２】なお、冷蔵室９では所定の温度に冷やされ
ると吸気ダクト６２内部に配置された冷蔵温度検知機構
７４からの信号で三方弁４６からの冷媒の供給を停止す
ることにより３〜５℃に冷蔵室９内温度を制御した。

【００４３】図３は冷蔵室の温度制御と冷蔵循環ファン
５６制御のフローチャートであるが、三方弁４６がＯＦ
Ｆからの冷媒の供給が停止しても約１０分間は冷蔵循環
ファン５６を継続運転させ、透湿膜７１表面や冷蔵冷却
器３３に結露又は着霜した水分を気化させることにより
冷蔵室９内の高湿化を促進させ、また、熱交換効率を長
期にわたり維持する。

【００４４】次に、湿気交換手段７２の作用について説
明する。

【００４５】冷蔵室９の冷却手段６５により冷蔵室９が
３〜５℃に安定に冷却運転が開始されると、冷蔵室９内
に収納される食品から蒸発する水分や、冷蔵扉３の開閉
による外気から流入する水分により冷蔵室９内は一時的
に水分過飽和状態の高湿となる。通常の冷蔵庫であれは
流入した過飽和状態の水分は、冷えている冷蔵室９壁面
に結露し保持されるが、冷蔵室９内を冷却循環する風が
非常に乾燥している為、冷蔵室９内の水分のみならず、
壁面に保持された水分も数分後には循環風に含まれ冷蔵
冷却器３３表面に結露又は氷結水として捕らえられ、冷
蔵室９内の乾燥が急速に進む。

【００４６】しかし、本実施の形態１の場合、吸気ダク
ト６２内の放湿部６６と排気ダクト６４内の吸湿部６８
とは透湿膜７１で仕切る湿気交換手段７２を有してお
り、冷蔵室９内に収納される食品から蒸発する水分や、
冷蔵扉３の開閉による外気から流入する水分は、冷却さ
れた冷蔵室９壁面に結露し保持されるのは従来の冷蔵庫
と同じであるが、吸気ダクト６２から進入した水分は冷
却室６０の冷却器３３に到達する前に、湿気交換手段７
２の放湿部６８から排気ダクト６４の吸湿部６８に移動
することにより、排気ダクト６４から冷蔵室９に吹き出
される循環風は比較的高湿度を保つことになり、著しい
冷蔵室９の乾燥は避けることができる。

【００４７】すなわち、吸気ダクト６２内の空気条件が
５℃で８５％以上の湿度であると、絶対湿度は約４．６
ｇ／ｋｇである。また、表面温度がマイナス１２℃の冷
蔵冷却器３３を通過した排気ダクト内の空気条件はマイ
ナス５℃で７０％とすると絶対湿度は１．６ｇ／ｋｇで
ある。その吸気ダクト６２と排気ダクト６４との空気条
件の湿度差が拡散の力を発揮し、放湿部６６から水分が
透湿膜７１を透して排気ダクト６４内の吸湿部６８に放
出される。その結果、湿気交換手段７２を通過した排気
ダクト６４の空気条件は約マイナス５℃で９５％となり
加湿が進み、冷蔵室９内の湿度の低下を抑制する。

【００４８】ここで透湿膜７１に多孔質膜を使用する
と、透湿膜を透過してきた水分は吸湿部６８界面で結露
又は凍結を起こし、多孔質状の細孔が目詰まりを起こす
為円滑な透湿効果が得られなくなる。本発明の実施の形
態１ではウレタン系の樹脂で形成した非多孔膜を使用す
ることで、透湿膜７１のウレタン樹脂内に含浸した水分
は高分子と比較的弱い結合を持つために凍結することな
く、膜全体が透湿機能を常に有することにより比較的円
滑な透湿が継続される。

【００４９】なお、吸気ダクト６２と排気ダクト６４間
の熱移動が大きくなると冷蔵冷却器３３表面温度と吸気
ダクト６２から進入する循環風の温度との差が小さくな
り冷蔵冷却器３３表面との熱交換効率が低下する恐れが
あるが、本発明の実施の形態１では透湿膜７１は透湿フ
ィルム７３と水蒸気を透過するポリエステル繊維ででき
た不織布の断熱層６９で形成されているために、吸気ダ
クト６４の放湿部６６での熱交換は極力抑えることがで
き、冷却器３３表面に到達するまで冷蔵室９内から吸気
ダクトに引き込まれた循環風の温度は５℃程度を維持
し、吸気ダクト６４の循環風は湿度だけが低い空気条件
となり冷蔵冷却器３３との温度差は確保され、熱交換効
率は維持される。さらに、湿度が少ない循環風となる為
に霜の付着が少なく、効率の良い冷却が長時間可能であ
る。

【００５０】なお、本発明の実施の形態１では透湿膜７
１に断熱層６９を有する無多孔質膜の透湿フィルム７０
との複層としたが、凍結を問題としない冷蔵温度帯であ
れば透湿膜７１としてポリプロピレン製の微多孔膜を用
いても良い。

【００５１】以上の高湿冷蔵庫においては、圧縮機４２
は能力可変とすることもでき、それぞれの温度帯空間を
構成する冷蔵庫９内には冷蔵温度検知手段７４が、冷凍
室１０には冷凍温度検知手段７８がそれぞれ設けられ、
その出力と設定温度に応じて冷蔵室９内、冷凍室１０内
のいずれか一方の温度帯にあわせて回転数が設定され、
また、循環ファン５６，５８もそれぞれの庫内温度検知
手段７５，７６の出力に応じてそれぞれの回転数を可変
制御することにより冷蔵室９，冷凍庫１０内の温度調整
を行うこともできる。

【００５２】（実施の形態２）図６は本発明の実施の形
態２における透湿膜７７を使用した湿気交換手段７８を
取り付けた冷却室６０の内部構造を示す断面図である。
なお実施の形態１と同じ構成部分については同一符号を
付与し詳細な説明は省略する。

【００５３】実施の形態１と同様に、冷蔵室９の背面に
ある冷却室６０には冷蔵冷却器３３と冷蔵循環ファン５
６が設けられ、冷却室６０と冷蔵室９内とは吸気ダクト
６２と冷蔵循環ファン５６を介し排気ダクト６４とで連
結される冷蔵室９内の冷却手段６５を構成する。

【００５４】なお、吸気ダクト６２内の放湿部８０と排
気ダクト６４内の吸湿部８１とは水蒸気を通すポリエス
テル繊維不織布の断熱層と無多孔質状で水分透過性を持
つポリウレタン系樹脂、又はシリコン系樹脂からなる透
湿フィルムをドット接着剤で接合した実施の形態１で使
用したと同じ透湿膜７７で仕切る湿気交換手段７８を有
する構造となっている。

【００５５】湿気交換手段７８の透湿膜７７は凹凸８２
を形成する蛇腹状に周囲ガイド８４に固定され成形し
た。

【００５６】冷蔵循環ファン５６により冷蔵室９から吸
気ダクト６２を通り比較的湿度の高い循環風がこの湿気
交換手段７８の放湿部８０を循環するとき、凹凸８２状
の透湿膜７７面では循環風の流れが乱流となり循環風に
含まれる水分が透湿膜７７の断熱層を比較的効率良く進
入し透湿フィルムに達し、排気ダクトの吸湿部８１より
水分が排気ダクト側に放湿されることになる。また、透
湿面積が大きいので十分な放湿効果を得ることができ、
さらに、湿気交換効率が向上することにより湿気交換手
段７８を小さくコンパクトにできるものである。

【００５７】（実施の形態３）図７は本発明の実施の形
態３における透湿膜８６を使用した湿気交換手段８８と
しての湿気交換器９０を取り付けた冷却室６０の内部構
造を示す断面図で、図８は湿気交換器９０の拡大断面図
である。なお実施の形態１と同じ構成部分については同
一符号を付与して詳細な説明は省略する。

【００５８】実施の形態１と同様に、冷蔵室９の背面に
ある冷却室６０には冷蔵冷却器３３と冷蔵循環ファン５
６が設けられ、冷却室６０と冷蔵室９内とは吸気ダクト
６２と冷蔵循環ファン５６を介し排気ダクト６４とで連
結される冷蔵室９内の冷却手段６５を構成する。

【００５９】９０は吸気口９１から吸気ダクト６２につ
ながる吸気風路９２と排気口９３から排気ダクト６４に
つながる排気風路９４と吸気風路９２と排気風路９４と
を仕切る透湿膜９５とで形成する湿気交換ユニット９６
を複数個重ね合わせて構成した湿気交換手段８８を有す
る湿気交換器である。吸気風路９２内には放湿部９８
を、排気風路９３には吸湿部９９を有し、水蒸気を通す
ポリエステル繊維不織布の断熱層と無多孔質状で水分透
過性を持つポリウレタン系樹脂、又はシリコン系樹脂か
らなる透湿フィルムとをドット接着剤で接合した実施の
形態１で使用した透湿膜９５で仕切る湿気交換手段８８
の構造となっている。

【００６０】湿気交換手段８８の透湿膜９５は凹凸を形
成する蛇腹状に周囲ガイド１００に固定され成形した。

【００６１】冷蔵循環ファン５６により冷蔵室９から吸
気ダクト６２を通り比較的湿度の高い循環風が吸気口９
１よりつながる複数ある吸気風路９２を流れると湿気交
換手段８８の透湿膜９５の放湿部９８から水分が相対す
る排気風路９４の吸湿部９９に放湿されることになる。
また、透湿ユニット９６を複数個重ねることにより透湿
面積が大きくなり十分な放湿量を得ることができ、さら
に、透湿膜９５を凹凸状に形成し湿気交換効率が向上さ
せることにより湿気交換手段８８を小さくコンパクトに
できるものである。

【００６２】（実施の形態４）図９は本発明の実施の形
態４における透湿膜９５を使用した湿気交換手段８８と
しての湿気交換器９０とオゾン発生装置１０１の電解セ
ル１０２を取り付けた冷却室６０の内部構造を示す断面
図で、図１０は実施の形態４の電解セル１０２の拡大断
面図である。なお実施の形態１又は３と同じ構成部分に
ついては同一符号を付し詳細な説明は省略する。

【００６３】実施の形態１と同様に、冷蔵室９の背面に
ある冷却室６０には冷蔵冷却器３３と冷蔵循環ファン５
６が設けられ、冷却室６０と冷蔵室９内とは吸気ダクト
６２と冷蔵循環ファン５６を介し排気ダクト６４とで連
結される冷蔵室９内の冷却手段６５を構成する。

【００６４】９０は実施の形態３と同じ湿気交換ユニッ
トを複数枚重ね合わせて構成した湿気交換手段８８とし
ての湿気交換器である。

【００６５】１０１は多孔質体からなる陽極１０４と、
陰極１０６と、その陽極１０４と陰極１０６とをゼロギ
ャップで仕切る固体電解質膜１０８とからなる電解セル
１０２を有するオゾン発生装置である。

【００６６】陰極１０６は水素イオンと酸素ガスと電子
とを効率良く水に変換するガス拡散電極１１０で構成さ
れており、陰極固定板１１１と集電体１１２とを通じ、
直流電源１１４より負の電位を付加される。

【００６７】また、陽極１０４はオゾン選択性触媒を固
体電解質膜１０８との界面に有したもので、陽極固定板
１１８を通じ、直流電源１１４より正の電位を付加され
る。

【００６８】なお、この電解セル１０２の陽極１０４面
は吸気ダクト６２側に面し、冷蔵室９入口と湿気交換手
段８８との間に取り付け、陰極１０６面は排気ダクト６
４に面するように取り付けた。

【００６９】また、陰極１０６と陽極１０４とは固体電
解質膜１０８で仕切られると共に、両側から電極固定板
１１１，１１８により絶縁性のあるスペーサー１２０を
介しビス１２２で締め付け、ゼロギャップを構成するも
のである。

【００７０】固体電解質膜１０８は水素イオンの伝達機
能があるスルフォン酸基を持つ高分子膜であり、その他
のイオンを伝導したり、透過したりすることは比較的少
ない。本実施例で使用した水素イオン伝導型膜の固体電
解質膜１０８は、デュポン社からナフィオン膜との商品
名で販売されているＮ１１７の固体高分子膜である。

【００７１】陽極１０４は多孔質状の耐食性金属チタン
の基体表面にオゾン選択性触媒としてβ型の二酸化鉛を
電着により形成した。

【００７２】陰極１０６は通気性を有する多孔性のメッ
シュ状のものとして、表面に白金超微粒子を担持したカ
ーボン粉末とフッ素樹脂粉末の混合物を圧縮成形して適
度な撥水性を持たせた多孔性のガス拡散電極１１０であ
り、集電体１１２はステンレス多孔質体で、電子を均一
に陰極１０６に伝達する役割を持つ。

【００７３】陰極１０６のガス拡散電極１１０には、陰
極固定板１１１の複数の空気穴１２６から排気ダクト６
４内を流れる酸素を含む冷気が自然に送り込まれる。

【００７４】ここで、本発明の実施の形態４に用いた陽
極１０４の表面処理工程について説明する。

【００７５】まず、前処理として多孔質状の耐食性金属
チタン材の基体を５％の界面活性剤の溶液で超音波洗浄
により脱脂し、イオン交換水ですすいだ後、５％の蓚酸
溶液の沸騰水に５分間浸漬し表面の酸化層を取り除き、
さらに下地処理直前に１規定の硫酸を電解研磨液とし、
４Ａ／ｄｍ２の条件で陰極側にて電解還元処理をした。

【００７６】上記の前処理後、塩化白金酸を各々０．１
モルの濃度に調整した塩酸混合溶液に浸漬し、４０℃で
１５分間の予備乾燥後、５２０℃で焼き付けた。この焼
き付け下地処理を３回繰り返し、約１μｍの導電性酸化
金属の下地層を設けた。

【００７７】次に下地処理面を４Ａ／ｄｍ２で３０秒間
の電解還元処理を行った後、オゾン発生選択触媒として
二酸化鉛の電気めっき処理を行った。

【００７８】二酸化鉛のめっきは、まず３．５規定の水
酸化ナトリウムの飽和酸化鉛溶液をめっき浴とし１．１
Ａ／ｄｍ２で陽極側にて２０分間処理し、数ミクロンの
α型の二酸化鉛を形成した。この時の浴温は４０℃とし
た。

【００７９】次に３０重量％の硝酸鉛の１規定の硝酸浴
で、４Ａ／ｄｍ２の条件で４０分間、陽極にてオゾン発
生選択触媒であるβ型の二酸化鉛の触媒層を形成した。
この時の浴温度は７０℃とした。

【００８０】以下、上記で説明した実施の形態４の高湿
冷蔵庫１に取り付けた電解セル１０２の作用と電解セル
１０２中の化学反応について説明する。

【００８１】まず、高湿冷蔵庫１を稼動すると、上記に
て説明した冷却手段６５により冷却器３３の表面の温度
が低下し、冷却室６０内が冷却される。冷却された空気
は冷蔵循環ファン５６により吸排気ダクト６２，６４と
冷蔵室９を強制循環することで冷却される。冷却により
冷蔵室９内に収納される野菜や肉類等の食品は比較的腐
敗は抑制されるものの、食品についた菌やドア開閉によ
る空中のカビ胞子、落下菌、出し入れ時の手垢菌の付着
等で食品や冷蔵室９内８側壁は汚染され、ドア開閉によ
る温度上昇による腐敗促進もありさらに汚れが進む。

【００８２】しかし、実施の形態４においては、直流電
源１１４で直流電圧を電解セル１０２の陽極１０４と陰
極１０６に印加すると、陽極１０４はオゾン発生機能を
有しており、陽極１０４に面する吸気ダクト６２の循環
風に酸化力の強いオゾンを発生させ、冷蔵室９，冷却器
３３，冷却室６０，湿気交換手段８８等の汚染された表
面の殺菌や防カビや脱臭を行うと共に、陰極１０６面で
はガス拡散電極１１０の効力により水分が生成するの
で、陰極１０６面に面する排気ダクト６４を流れる乾燥
した循環風に水分を送り込むことで高湿化を促進するこ
とになる。

【００８３】以下、さらに詳しくその電解セルの作用に
ついて説明する。

【００８４】まず、固体電解質膜１０８に水分を必要と
するが高湿冷蔵庫１の冷蔵室９から流れてくる循環風に
含まれる水分を利用する。すなわち、電解セルを吸気ダ
クト内に設置すると固体電解質膜１０８は循環風に含ま
れる水分を吸湿する。すると高分子材であるスルフォン
酸基の水素イオンが活性化し、陰極１０６と陽極１０４
との電荷移動が活発化し、導通が良くなる。よって、直
流電源１１４により電圧が印加されることで陽極１０４
と固体電解質膜１０８の界面で吸湿した水分の電気分解
反応が開始される。

【００８５】陽極１０４の表面材質はβ型の二酸化鉛で
あり、腐食電位が高く反応酸素を含むのでオゾン発生選
択性触媒として働く。電極材の溶解は殆ど無く、陽極１
０４の表面においては水分子を酸化し、化１から化４の
反応が起こる。反応式の平衡電位より化１と化４が主体
となり、陽極１０４の表面から酸素ガスとオゾンガスが
発生する。

【００８６】ここで、白金等のめっき表面であれば、酸
素過電圧が低く化１の反応のみでオゾンの生成は少ない
が、酸素過電圧が高く、反応酸素を含むβ型の二酸化鉛
では、反応酸素が化１の反応式に触媒作用として介在す
るため化４の反応が積極的に生じることとなり、オゾン
の生成が効率良く行われ、生成ガス中のオゾン濃度は高
くなる。

【００８７】実施の形態４では、１．８Ｖの直流電圧を
印加し０．０２Ａの電流が流れることにより、約０．２
ｍｇ／ｈｒのオゾン発生量を得た。

【００８８】

【化１】

【００８９】

【化２】

【００９０】

【化３】

【００９１】

【化４】

【００９２】水分の電気分解で生成した水素イオンは水
素イオン伝導型膜である固体電解質膜１０８を通じて陰
極１０６に移動する。

【００９３】陰極１０６の固体電解質膜１０８と接する
面の背面から陰極固定板１１１の空気穴１２６を通じて
排気ダクト６４内を流れる空気が送り込まれ、陰極１０
６をガス拡散電極１１０にすることにより、その空気中
の酸素と、直流電源１１４から陰極１０６に流れてくる
電子と、陽極１０４で生成されて固体電解質膜１０８を
通過してくる水素イオンとの３つの成分が化５の反応を
起こすことにより水分子を生成する。生成した水分子は
蒸気となって排気ダクト６４を流れる循環風に含まれ冷
蔵室９に排出され高湿化が推進される。

【００９４】

【化５】

【００９５】また、固体電解質膜１０８に密着して取り
付けることにより、酸素と、陰極１０６を経由し運ばれ
た電子と、固体電解質膜１０８を通過してくる水素イオ
ンとを白金超微粒子の触媒作用でもって円滑に反応させ
ることが可能となるもので、陰極１０６のガス拡散電極
１１０と固体電解質膜１０８とを隔離すると水素イオン
の移動が不導体のガス層に邪魔されて円滑に行かず、ま
た陰極１０６に貫通穴が無いと排気ダクト６４の空気に
接する面から固体電解質膜１０８への酸素の移動を陰極
１０６自身が遮断するため円滑な３つの成分の反応がで
きなくなる。

【００９６】以上のように陰極１０６として多孔質状の
ガス拡散電極１１０のような貫通穴を有する多孔性のメ
ッシュ状のものを用い、固体電解質膜１０８に密着して
取り付けることにより、空気穴１２６から送り込まれる
酸素と、陰極室１０４から固体電解質膜１０８を通過し
てくる水素イオンと陰極１０６を経由して運ばれる電子
により水分を生成することは、排気ダクト６４への水分
の補給を行うだけでなく、陰極１０６の表面からの水素
ガスの発生を無くすことができ、水素ガスによる火災や
爆発の危険性を除去することができる。

【００９７】また高湿冷蔵庫であれば、陰極１０４に
も、陰極１０６にも電解液，浄水，イオン交換水，蒸留
水，純水等を必要としないので電解水の処理や濃度調整
の管理が必要でなくなるため、非常に電解セル３の構造
が簡素化でき、部材の費用も削減できる。

【００９８】陽極１０４では主に化１と化４の反応で生
じる酸素とオゾンが生成する。その酸素とオゾンの混合
ガスは陽極固定板１１８の複数のガス穴１２８から噴出
し、吸気ダクト６２の循環風を介し、湿気交換手段９
０，冷却器３３，冷却室６０，冷蔵室９内に冷気と共に
排出され、それらの表面は殺菌，防カビ，脱臭が進むこ
とになる。

【００９９】図１１は陽極面積を１ｃｍ²とした電解セ
ル１０２で、各印加電圧値におけるオゾン発生量を測定
した結果を示す。

【０１００】図１１より、陽極１０４面から酸素やオゾ
ンを発生する最低の電圧は１．６Ｖであり、２．２Ｖま
では印加電圧値とオゾン発生量は正比例の関係を持つ。
すなわち、印加電圧を微妙に調整することによりオゾン
発生量を精度良くコントロールすることができる。

【０１０１】本実施の形態４では３００Ｌの容積をもつ
冷蔵室９内に２．２Ｖの電圧で制御する電解セル１０２
をオゾン発生装置１０１としてセットすると、食品が収
納されていない場合には数時間で０．０４ｐｐｍのオゾ
ン濃度を得、食品を収納した時にはオゾン分解が大きく
安定するのにより時間はかかったが数時間にて０．０２
ｐｐｍのオゾン濃度を得た。

【０１０２】同様に１５０Ｌの収納庫内８を持つ冷蔵庫
５では印加電圧を２．０Ｖに設定することで０．０３ｐ
ｐｍの安定したオゾン濃度を得た。

【０１０３】通常、オゾンは高濃度において、人体への
毒性を持ち、現在日本では作業環境としては０．１ｐｐ
ｍ以下との基準値が決められており、また、高濃度にお
いては冷却室６，庫内ダクト９，収納庫内８の構成部材
や収納した食品を酸化劣化させる恐れがある。

【０１０４】しかし本実施の形態１のように０．０３ｐ
ｐｍ以下で常にその濃度を保つことができれば、構成部
材や食品に何ら影響を与えず、また、ほとんどオゾンの
臭いも感じず収納庫内に付着した水と介在し、酸化力の
強いヒドロキシラジカルが生成し、低濃度でありながら
落下菌の増殖抑制効果を持ち、酸化力に強い芽胞菌や胞
子を有するカビ類も成長時の弱い形態時において殺菌や
不活化をすることができる。

【０１０５】また、本実施の形態４では温度の安定した
冷蔵庫の冷蔵室９内にオゾン発生装置１０１を応用して
いるが、オゾン濃度は温度による多少変化するもので、
温度センサーと温度補正値をインプットし電圧調整機構
で調整すればさらに任意のオゾン濃度に正確に制御でき
る。

【０１０６】また、本実施の形態４では、陽極２６のオ
ゾン選択性触媒としてβ型の二酸化鉛を使用したが、オ
ゾン発生効率が落ちるものの、酸化すず，酸化マンガ
ン，フェライト、等の金属酸化物があり、また導電性ダ
イヤモンドもオゾン選択性触媒として利用できる。

【０１０７】以上の様に、吸気ダクト６２の冷蔵庫側入
口と湿気交換手段９０との間にオゾン発生装置１０１を
取り付けることにより、透湿膜８８の吸気風路９２や冷
却器３３へ結露又は氷結した水に吸気した微生物や臭気
物質をオゾンと水との相乗効果により効果的に酸化し、
殺菌と防カビと脱臭が可能となる。

【０１０８】また、陰極１０６にガス拡散電極１１０
を、陰極１０４にオゾン発生電極を配し、電解質として
固体電解質膜１０８を用いた電解セル１０２をオゾン発
生装置１０１として用いたことにより、冷蔵庫内が高湿
度であってもオゾンを確実に発生すると共に、純粋で高
湿度のオゾンであるので結露水に効果的に溶け込み冷却
器等の表面の脱臭と殺菌を行うものである。

【０１０９】また、電解セル１０２の陽極１０４を吸気
ダクト６２に面し、陰極１０６のガス拡散電極１１０を
排気ダクト６４に面し取り付け、陽極１０４側からのオ
ゾンの発生による殺菌脱臭を行いつつ、陰極１０６側で
生成する水分を効率良く排気ダクト６４内に送りこみ冷
蔵庫内の加湿を確実に行うものである。

【０１１０】

【発明の効果】以上のように本発明は、開閉可能な扉を
有する断熱箱体と、前記断熱箱体の冷蔵庫内を冷却する
冷却手段を有し、前記冷却手段は吸気ダクトと冷却器と
循環ファンと排気ダクトで構成され、前記吸気ダクト内
の放湿部と前記排気ダクト内の吸湿部は透湿膜で仕切る
湿気交換手段を有することで、吸気ダクト内の放湿部を
流れる絶対湿度の高い冷蔵庫内の循環風は、冷却器を通
りすぎた比較的絶対湿度の低く温度の低い排気ダクトの
冷気で冷やされ透湿膜の壁面に結露し、結露した水分は
透湿膜を通過して絶対湿度の低い排気風路側に拡散さ
れ、排気風路の循環風を加湿し、冷蔵室の湿度を維持し
食品の鮮度保持を高める効果を持つ。

【０１１１】また、湿気交換手段の透湿膜を水蒸気透過
性の断熱層とシリコン系、又はウレタン系の無多孔質膜
とで構成することで、水蒸気透過性の繊維で断熱をする
ことで極端な透湿膜表面の氷結を防止し、透湿膜を無多
孔膜とすることで排気ダクト側の氷結を防止し湿度交換
を円滑にするものである。

【０１１２】また、透湿膜を凹凸状に成形することで透
湿膜の面積を大きくし、湿気交換効率が向上し、湿気交
換器を小さくできるものである。

【０１１３】また、吸気ダクト内の放湿部と排気ダクト
内の吸湿部とを仕切る透湿膜とからなる湿気交換ユニッ
トを複数個重ねて構成した湿気交換手段とすることで、
省スペースにてまとめることができ、ダクト容量の影響
による庫内収納スペースの低下を少なくできる。

【０１１４】また、冷却器の冷却運転停止時に所定の期
間循環ファンを駆動する制御回路を設けることにより、
吸気ダクト側に氷結する霜を解かし、加湿を効果的に行
うものである。

【０１１５】また、吸気ダクトの冷蔵庫内側入口と湿気
交換手段の放湿部との間にオゾン発生装置を取り付ける
ことにより、透湿膜の吸気風路や冷却器へ結露又は氷結
した水に吸着した微生物や臭気物質をオゾンと水との相
乗効果により効果的に酸化し、殺菌と脱臭を行うもので
ある。

【０１１６】また、陰極にガス拡散電極を、陽極にオゾ
ン発生電極を配し、電解質としてイオン交換膜を用いた
電解セルをオゾン発生装置として用いたことにより、冷
蔵庫内が高湿度であってもオゾンを確実に発生すると共
に、純粋で高湿度のオゾンであるので結露水に効果的に
溶け込み冷却器等の表面の脱臭と殺菌を行うものであ
る。

【０１１７】また、電解セルの陽極を吸気ダクトに面
し、陰極のガス拡散電極を排気ダクトに面し取り付け、
陽極側からのオゾンの発生による殺菌脱臭を行いつつ、
陰極側で生成する水分を効率良く排気ダクト内に送りこ
み冷蔵庫内の加湿を確実に行うものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における高湿冷蔵庫の内
部構造を示す断面図

【図２】本発明の実施の形態１における冷凍回路図

【図３】本発明の実施の形態１における基本動作を示す
フローチャート

【図４】本発明の実施の形態１における透湿膜を使用し
た湿気交換手段の断面図

【図５】本発明の実施の形態１における透湿膜の断面図

【図６】本発明の実施の形態２における透湿膜を使用し
た湿気交換手段の断面図

【図７】本発明の実施の形態３における透湿膜を使用し
た湿気交換器の断面図

【図８】本発明の実施の形態３における湿度交換器の拡
大断面図

【図９】本発明の実施の形態４における湿度交換手段と
オゾン脱臭器取り付け構造断面図

【図１０】本発明の実施の形態４に使用したオゾン発生
装置の電解セルの断面図

【図１１】本発明の実施の形態４に使用したオゾン発生
装置の印加電圧とオゾン発生量との関連を示す特性図

【符号の説明】

１高湿冷蔵庫２断熱箱体３冷蔵室扉９冷蔵室３３冷蔵冷却器５６冷蔵循環ファン６０冷却室６２吸気ダクト６４排気ダクト６５冷却手段６６，９８放湿部６８，９９吸湿部６９断熱層７１，７７，８６，９５透湿膜７０透湿フィルム７２，７８，８８湿気交換手段７５制御回路９６湿気交換ユニット１０１オゾン発生装置１０２電解セル１０４陽極１０６陰極１０８固体電解質膜１１０ガス拡散電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】開閉可能な扉を有する断熱箱体と、前記
断熱箱体の冷蔵室内を冷却する冷却手段を有し、前記冷
却手段は吸気ダクトと冷却器と循環ファンと排気ダクト
で構成され、前記吸気ダクト内の放湿部と前記排気ダク
ト内の吸湿部とを透湿膜で仕切る湿気交換手段を特徴と
する高湿冷蔵庫。
【請求項２】湿気交換手段の透視膜を水蒸気透過性の
断熱層とシリコン系、又はウレタン系の無多孔質の透湿
フィルムとで構成したことを特徴とする請求項１に記載
の高湿冷蔵庫。
【請求項３】湿気交換手段の透湿膜を凹凸状に成形し
たことを特徴とする請求項１又は２に記載の高湿冷蔵
庫。
【請求項４】吸気ダクト内の放湿部と排気ダクト内の
吸湿部とを仕切る透湿膜とからなる湿気交換ユニットを
複数個重ねて構成した湿気交換手段を特徴とする請求項
１から３のいずれか１項に記載の高湿冷蔵庫。
【請求項５】冷却器の冷却運転停止時に所定の期間循
環ファンを駆動する制御回路を設けた請求項１から４の
いずれか１項に記載の高湿冷蔵庫。
【請求項６】吸気ダクトの冷蔵室側入口と湿気交換手
段の放湿部との間にオゾン発生装置を取り付けた請求項
１から５のいずれか１項に記載の高湿冷蔵庫。
【請求項７】陰極にガス拡散電極を、陽極にオゾン発
生電極を配し、電解質として固体高分子膜を用いた電解
セルをオゾン発生装置として用いたことを特徴とする請
求項６に記載の高湿冷蔵庫。
【請求項８】電解セルの陽極を吸気ダクトに面し、陰
極のガス拡散電極を排気ダクトに面し取り付けたことを
特徴とする請求項７に記載の高湿冷蔵庫。