JP2005257208A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】 食品収納容器内の空気雰囲気を低酸素状態に制御して収納食品の鮮度を長期に亙って保持するとともに、酸素濃度調整手段をコンパクトにして設置スペースを小さくし、収納容器のみを本体側から取り出すことができるように使い勝手を良好なものにした冷蔵庫を提供する。
【解決手段】 冷凍および冷蔵貯蔵空間と、これら貯蔵空間の内部あるいは独立して配設された貯蔵空間に配置された収納容器15と、この収納容器の開口を開閉自在に閉塞するよう設けられた蓋21と、この蓋の閉塞により密閉空間とした収納容器内部の酸素濃度を調整する化学的酸素吸収剤31と固体電解質膜素子25からなる酸素濃度調整手段とを備え、前記酸素濃度調整手段は本体側に配置するとともに前記収納容器は酸素濃度調整手段と脱着可能に設置したことを特徴とする。
【選択図】 図２

Description

本発明は、冷蔵庫に係り、特に食品を長期保存するための酸素濃度調整手段を備えた冷蔵庫に関する。

近年、冷蔵庫は、冷却貯蔵温度の多様化のみならず、環境への配慮や経済性に対する関心の高まりを背景に、冷蔵庫本来の目的機能である食品の長期保存や省エネルギー化が重視される傾向にある。

一般に食品は、冷蔵庫内で保存していても、保存期間の経過による劣化などで食されることなく廃棄されることが多く見受けられるものであり、食材の廃棄という無駄をなくすとともに常に新鮮な食材を得るため、食品を保存する際に素材の持ち味や栄養分、鮮度を長期間に亙って保つ機能が求められている。

食品の劣化要因としては、乾燥、酸化等があげられる。乾燥に対しては、温度変動が少なく湿度が高い条件下での保存が有効であり、冷蔵庫における各室の温度帯専用に設けた冷却器の蒸発温度を上昇させて室内空気温度との差を少なくすることで、冷却器への霜の付着を極力少なくし、貯蔵室内を高湿に保って食品の乾燥を防ぐ方式が広く採用されている。

さらに、野菜に関しては、乾燥防止とともに、青果物の熟成にともなって発生する老化ホルモンであるエチレンガスを除去することにより他の野菜の鮮度保持が可能であるが、空気中の酸素による呼吸・蒸散作用による鮮度の劣化は栄養分含有量の低下のみでなく変色など外観面での品質が低下する問題が発生する。

空気中には約２０％の酸素が存在し、この酸素は魚や肉の油脂分の酸化をはじめ食品を劣化させる要因のひとつになっているが、酸化防止に関しては、空気雰囲気を制御するいわゆるＣＡ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ 大気雰囲気制御）によって食品と酸素とを遮断することによる保存が知られている。

酸素濃度を調整するための手段としては、空気中の酸素と窒素を分離する方法がある。これには、ポリイミド系膜、ポリオレフィン系膜などの窒素が透過しにくい性質を利用した酸素透過膜を使用することで、酸素を選択的に透過させるものがあり、エアーポンプなどの加圧ポンプで中空糸状のモジュールとした膜に加圧空気を送り込み圧力調整によって酸素濃度を変化させることができる。

また、ゼオライトや活性炭などを用い、酸素と窒素の吸着特性の差を利用して空気中の酸素と窒素を分離し酸素濃度を調整するＰＳＡ（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｓｗｉｎｇ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ 圧力差吸着法）方式や、貯蔵空間内に窒素などの不活性ガスを充填したり、室内の酸素を窒素と置換して除去する方法、貯蔵室の密閉容器内を減圧することで酸素分圧を低下させる方法などがあり、これらの方法によって、野菜の呼吸作用の抑制、微生物、酵素の活性化抑制、油脂などの酸化抑制をおこない、食品の鮮度保存の向上をはかることができる。

これらの方法の中では、本発明の出願人による出願である特許文献１に記載されているように、貯蔵室内を減圧することによって減圧大気中の酸素濃度を低減させる方式が、比較的簡単な構成で冷蔵庫に収納保存している食品と酸素とを遮断し、収納貯蔵品の鮮度を長期に保持できる効果を有する。
特開２００４−２０１１３公報

しかしながら、前記構成の場合、冷蔵庫内における酸素濃度調整手段である減圧機構は収納容器と実質的に一体に構成されていることから、収納容器は引き出した時点で低酸素状態を失い通常の大気雰囲気になってしまうため鮮度保持ができなくなり、また、減圧機構として真空ポンプなどを必要とすることから、その設置スペースが大きくなるとともに排気管などの関連機構が必要となり、さらに、減圧状態を維持するための蓋の密閉機構や開閉機構が必要になるなど構成が煩雑となる欠点があった。

本発明は上記点を考慮してなされたものであり、食品収納容器内の空気雰囲気を低酸素状態に制御して収納食品の鮮度を長期に亙って保持するとともに、酸素濃度調整手段をコンパクトにして設置スペースを小さくし、収納容器のみを本体側から取り出すことができるように使い勝手を良好なものにした冷蔵庫を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明による冷蔵庫は、冷凍および冷蔵貯蔵空間と、これら貯蔵空間の内部あるいは独立して配設された貯蔵空間に配置された収納容器と、この収納容器の開口を開閉自在に閉塞するよう設けられた蓋と、この蓋の閉塞により密閉空間とした収納容器内部の酸素濃度を調整する化学的酸素吸収剤と固体電解質膜素子からなる酸素濃度調整手段とを備え、前記酸素濃度調整手段は本体側に配置するとともに前記収納容器は酸素濃度調整手段と脱着可能に設置したことを特徴とするものである。

上記のように、酸素濃度調整手段を化学的酸素吸収剤と固体電解質膜素子の組み合わせたものから形成したので、貯蔵空間内の酸素濃度をより効果的に低下させ、収納食品と酸素とを遮断して、野菜の呼吸作用の抑制、油脂などの酸化抑制、酵素の活性抑制、および好気性微生物の活動抑制ができ、貯蔵品の鮮度を保持して長期保存することができるとともに、関連構成が簡素化できてスペース効率を向上し、価格を低減することができる。また、真空ポンプなどの騒音もないため静音化がはかれ、且つ、取り扱いが簡易になって使い勝手を向上することができる。

以下、図面に基づき本発明の１実施形態について説明する。図１は本発明に係る冷蔵庫の縦断面図であり、断熱箱体からなる冷蔵庫本体（１）内部の貯蔵空間の最上部には冷蔵室（２）を配置し、その下方には冷蔵室よりやや高温で高湿度に保持された野菜室（３）を仕切り板を介して設けている。野菜室（３）の下方には断熱仕切壁（４）を介して、後に詳述する酸素濃度調整室にもなる温度切替室（５）と図示しない製氷貯氷室とを左右に区分して併置しており、最下部には上下２段に区分した冷凍室（６）を独立して配置している。

各貯蔵室は、その前面開口部に各々専用の開閉扉を設けて閉塞するとともに、冷蔵空間および冷凍空間のそれぞれの背面に設置した冷蔵用冷却器（７）と冷凍用冷却器（８）および各冷却器の近傍に設けたファン（９）（10）とダクトによって冷気を循環させ、各貯蔵室毎に設定した温度に冷却制御される。

冷蔵庫本体（１）の最下部に配置した冷凍空間の背面下部には、機械室（11）空間が形成されており、前記冷蔵用および冷凍用冷却器（７）（８）へ冷媒を供給する圧縮機（12）を設置している。

上記構成において、前記冷蔵室（２）には、食品を載置する棚（13）を設けるとともに、温度切替室（５）内には、食品を収納貯蔵する収納容器（15）を設けており、温度切替室（５）の閉扉状態での要部断面図である図２に示すように、切替室扉（16）の内側下部に取り付けた奥方向に延びる左右一対の支持枠（17）間に載置して保持することで切替室扉（16）とともに庫外へ引き出し自在としている。

左右一対の支持枠（17）は、断面Ｌ字状部を成し、水平部を切替室（５）の底面に設けた滑車（18）で受けるとともに支持枠後端に滑車（19）を設ける構成とすることで切替室の底面レール（20）上を摺動自在としており、切替室扉（16）を閉じることにより、扉内面のガスケットが切替室（５）の前面開口周縁に吸着して室内を外気に対して密閉遮断するようにしている。

前記収納容器（15）の上面開口には、開口を完全に覆う大きさに形成した蓋（21）を配置しており、この蓋（21）の下面にはシリコンゴムなどで形成した環状のシールパッキン（22）を固着し、蓋（21）が収納容器（15）の開口を覆って当接した際には、シールパッキン（22）によって隙間をなくし収納容器（15）内を密封するように形成する。

しかして、（25）は酸素濃度調整手段としての電解膜素子である。温度切替室（５）背面の冷凍用冷却器（８）を覆うエバカバー（23）の前面に配置された電解膜素子（25）は、概略拡大構成を図３に示すように、固体高分子電解質膜（26）をアノード電極（陽極）（27）とカソード電極（陰極）（28）で挟んで形成されたものを各電極面にスリット（29ａ）を設けたケース（29）内に収納してユニット化したものであり、カソード電極（28）面を温度切替室（５）の室内側に面して配置させている。

アノード電極（27）は、外側から集電体、多孔質支持撥水膜、カーボン電極や白金触媒などから形成され、カソード電極（28）もアノードと同様に形成されている。

また、温度切替室（５）内の収納容器（15）の背面には上下に透過窓（15ａ）（15ｂ）が設けられており、前記カソード電極（28）側の面には、下方の透過窓（15ｂ）を覆って対向する周囲にシリコン系、あるいはエラストマーなどのシール材（30）を配設し、切替室扉（16）を閉じて収納容器（15）を室内の所定位置に収納させた際には、このシール材（16）に透過窓（15ｂ）の周縁が当接し、電解膜素子（25）との隙間をシールするように構成している。

そして、直流電圧をかけることでアノード（27）側では、空気中の水分が消費され酸素を発生するよう反応し、同時に生成する電子は電線を通り、水素イオンは高分子電解質膜（26）を通ってカソード電極（28）に移動する。これに対するカソード（28）側は、収納容器（15）内部の酸素がアノード（27）側から移動してきた電子および水素イオンと結合して水に転化するものであり、結果的に、収納容器（15）内の酸素を消費して水を発生させることで、収納容器（15）内の酸素を除去し、温度切替室（５）の収納容器（15）内を通常大気状態の５％程度の低酸素濃度の雰囲気にすることができるため、食品の酸化進行や青果物の呼吸作用を効果的に抑制することができるものである。

（31）は化学的酸素吸収剤であり、鉄粉や酸化チタンなどの粉末からなる酸素吸収剤（32）を不織布で覆い包んだものをケース（33）内に収納し、前記電解膜素子（25）と同様にユニット化して、その近傍における収納容器（15）の背面の上部に形成した透過窓（15ａ）を覆って設置されている。

ユニット化された化学的酸素吸収剤（31）のケース（33）には、前記収納容器の透過窓（15ａ）に対向する位置に開口（33ａ）を形成するとともに、開口（33ａ）を開放し閉塞するシャッター機構（34）を設けており、酸素吸収剤による所定時間の酸素濃度低減動作をおこなった際には、前記シャッター機構（34）により開口（33ａ）を閉塞し、それ以後は、前記電解膜素子（25）に通電してこれを動作させるようにしている。

前記化学的酸素吸収剤（31）は、３０グラムの鉄粉あるいは酸化チタンを収納容器（15）内の空気と接触させ酸化させることで、約３０００ｃｃ／時間の酸素を吸収することができるものであり、収納容器（15）内の空間が、例えば、３０００ｃｃの場合には、約４８００時間に亙って酸素吸収効果を持続するものである。

したがって、温度切替室扉（16）を閉扉後１０分間ケースの開口（33ａ）を開くように制御すれば、１日に１０数回温度切替室扉（16）を開閉したとしても約７年間に亙って酸素低減効果を持続させることができる。

なお、（35）はステンレス鋼などの金属で形成した冷却体であって、収納容器（15）の背面下部における電解膜素子（25）の近傍に設けられており、冷気循環による伝熱作用で合成樹脂製の収納容器（15）に比較して低温度に冷却されるものである。

冷却体（35）の表面には撥水処理を施すとともに、対応する収納容器底面には露ガイド透孔（15ｃ）を穿設して、落下した結露水を収納容器（15）の下方に設置した露受け樋（36）で受け、室内後部に配置した冷却器（８）の下部に配した除霜水の排水口（37）に導くようにしている。

以上の構成により、温度切替室扉（16）を閉扉することによって収納容器（15）が温度切替室（５）内の所定位置に設置された場合は、図４に示すように、収納容器（15）の前記透過窓（15ｂ）は電解膜素子（25）で、また透過孔（15ａ）は化学的酸素吸収剤（31）によって覆われることになる。

そして、図示しない扉表面に設けた操作パネルへの押圧指示により、温度切替室（５）の閉扉の際には、まず、化学的酸素吸収剤（31）のケース（33）のシャッター機構（34）が開くことによって透過孔（15ａ）を介して収納容器（15）内の酸素を素早く吸収除去し、所定時間、例えば１０分経過後は、リード線（39）により電極（27）（28）間に数ボルトの直流電圧をかけ、高分子電解質膜（26）を動作させることでさらに容器内の酸素濃度を低下させ、低酸素状態を維持するものである。

収納容器（15）内の酸素を消費して生成された水分は、収納容器（15）の壁面よりも温度が低いことから冷却体（35）の表面に集中して付着することになり、収納容器（15）の壁面や温度切替室（５）の壁面への露付きを防ぐことができ、容器壁面が濡れて食品に悪影響を及ぼすことがない。同時に、冷却体（35）の表面は撥水加工されているため、結露水ははじかれて冷却板面を流下し易くなり、ガイド透孔（15ｃ）を通って下方に配置した露受け樋（36）上に落下し、さらに冷却器（８）の排水口（37）に導かれ、庫外に流出して蒸発処理されるものである。

なお、冷却体（35）の表面を、前記とは逆に親水性の処理加工をすれば、電解膜素子（25）の動作で集積した露水や氷霜による水膜が冷却体（35）の表面を覆うことになり、ヒーター通電などで加熱蒸発させることが容易となり、露受け樋などの設置を不要にして構成を簡単にすることが可能となる。

温度切替室（５）は、−２０℃の冷凍温度からチルド、冷蔵、野菜保存温度、および＋８℃程度のワイン保存温度まで多種の設定温度に任意に切替えができる２０〜３０Ｌの小容量の貯蔵室であり、冷蔵室扉の表面に設けた操作パネルの操作により冷凍用冷却器（８）からの冷気をダンパー制御によって導入し所定の設定温度に冷却するものである。

したがって、温度切替室（５）を酸素濃度を調整しない通常の冷却温度切替室として使用する場合には、電解膜素子（25）を動作させないとともに、蓋（21）を常時開いた状態にして収納容器（15）内に冷気を導入して冷却してもよく、また蓋（21）で開口を閉塞し収納容器（15）の周囲からの間接的に冷却することによって容器内を高湿度を保つようにしてもよい。

しかして、温度切替室（５）を酸素濃度が調整できる貯蔵室として仕様設定している場合は、切替室内における収納容器（15）の上面開口は蓋（21）で密閉されており、収納容器（15）内は、化学的酸素吸収剤（31）による透過窓（15ａ）を介しての酸素吸収に続いて、透過窓（15ｂ）を介しての電解膜素子（25）の動作により、さらに酸素濃度を低下させ、低酸素濃度の雰囲気を維持するという化学的酸素吸収剤（31）と固体電解質膜（25）との組み合わせによって、貯蔵空間内の酸素濃度をより効果的に低下させ、低酸素状態を維持することができるものである。

これにより、例えば、収納容器内温度が−７℃でも、従来の−２０℃での冷凍保存に相当する魚肉油脂分の酸化防止作用が得られるとともに、野菜用温度帯であれば青果物の呼吸作用の抑制などをおこなうことができ、各設定温度帯毎での食品の長期保存をはかることができる。

上記方式によれば、減圧方式に比べて真空ポンプなどの部材が不要であり、関連構成が簡単になってスペース効率が向上するとともに、音源がないので静音化をはかることができる。また収納容器（15）内を減圧することがないので密閉度をそれほどきびしく設定する必要がなく、取り扱いが簡易になるとともに、耐圧構成も不要であることから収納容器の剛性を大きくする必要がなく、重量を軽く価格を低減できる。

そして、温度切替室扉（16）を開扉して収納容器（15）を引き出した際には、図５に示すように、本体側に配置した化学的酸素吸収剤（31）のケース（33）から透過孔（15ａ）が離間するとともにシャッター機構（34）が閉じて開口（33ａ）を閉塞し、また電解膜素子（25）から透過窓（15ｂ）が離間することで、収納容器（15）のみが蓋（21）とともに外部に引き出されるものである。

このとき蓋（21）は、前部と後部に区分し、後部は蓋に設けた複数のフック爪によって数カ所を収納容器（15）側に係止して固定し、前部は後部との間に設けたヒンジ部（21ａ）とともに設けた図示しないバネの力を利用して、図のように引き出しと同時に開口させるようにしてもよいが、収納容器（15）を蓋（21）で密閉しておけば、容器内の低酸素濃度の保存状態を保持したまま本体側から取り外すことができるものである。

なお、収納容器（15）と蓋（21）との密閉シールは、前述したようにシールパッキン（22）でおこなってもよく、また、図４中に示すごとく、蓋（21）下面に収納容器（15）の内壁上端に係合するリブ（21ｂ）を突設することで、空気の流通抵抗の増大により容器内部への空気の流入を阻止するようにしてもよい。

さらに、収納容器（15）を弁当箱程度の小形容器にすれば、取り出した容器は、冷蔵室（２）の載置棚（13）など他の貯蔵空間に収納して保管することができ、温度切替室（５）に別途新規な収納容器を設置すれば低酸素保持空間をさらに増加することができる。

また、取り出した収納容器（15）を低酸素濃度状態を保持したまま遠隔地まで運送することも可能となり、帰省時や旅行の際の生鮮食品の移送に活用することができ、さらに、収納容器（15）は、扉（16）や支持枠（17）からも取り外し可能であるため、収納容器の清掃や洗浄も容易となる。

以上により、収納容器（15）内の酸素が低濃度の状態にあると、保存食品と酸素とを遮断することになり、冷却作用による低温化とも相俟って、収納容器内は低酸素濃度で且つ低温の雰囲気状態となり、野菜の呼吸作用の抑制、油脂などの酸化抑制、酵素活性の抑制、好気性微生物の活動抑制といった効果があり、鮮度保存の向上をはかることができるとともに、減圧方式に比較して真空ポンプなどが不要となり、配管など関連構成が簡素化できてスペース効率が向上するとともにポンプ騒音もなく静音化がはかれる。また収納容器内を減圧することがないので密閉度をきびしくする必要がないとともに取り扱いや構成が簡易になり、耐圧構成も不要であることから収納容器の剛性を大きくする必要がなく、重量を軽くして価格を低減できる効果を奏する。

なお、上記実施例においては、収納容器および酸素濃度調整手段を温度切替室内に配置した構成で説明したが、これに限らず、冷蔵室や冷凍室、あるいは他の貯蔵空間に配置しても同様の効果を得られることは言うまでもなく、収納容器の大きさについても冷蔵室内の載置棚上に設置できるサイズを含め種々の形態を選択できるものである。

本発明は、酸素濃度調整手段を備えて食品の長期保存をはかるようにした冷蔵庫に利用することができる。

本発明の１実施形態を示す冷蔵庫の縦断面図である。 図１における低酸素雰囲気貯蔵室の構成を示す縦断面図である。 図４の化学的酸素吸収剤および電解膜素子の概略構成を示す断面図である。 図２の低酸素雰囲気貯蔵室の閉扉状態を示す拡大縦断面図である。 図４における収納容器を引き出した状態を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 冷蔵庫本体 ２ 冷蔵室 ５ 温度切替室
６ 冷凍室 15 収納容器 15ａ、15ｂ 透過窓
15ｃ 露ガイド透孔 16 切替室扉 17 支持枠
21 蓋 21ａ ヒンジ部 21ｂ リブ
22 シールパッキン 23 エバカバー 25 電解膜素子
26 高分子電解質膜 27 アノード電極 28 カソード電極
29 ケース 29ａ スリット 30 シール材
31 化学的酸素吸収剤 32 酸素吸収剤 33 ケース
33ａ 開口 34 シャッター機構 35 冷却体
36 露受け樋 37 排水口 39 リード線

Claims (4)

1. 冷凍および冷蔵貯蔵空間と、これら貯蔵空間の内部あるいは独立して配設された貯蔵空間に配置された収納容器と、この収納容器の開口を開閉自在に閉塞するよう設けられた蓋と、この蓋の閉塞により密閉空間とした収納容器内部の酸素濃度を調整する化学的酸素吸収剤と固体電解質膜素子からなる酸素濃度調整手段とを備え、前記酸素濃度調整手段は本体側に配置するとともに前記収納容器は酸素濃度調整手段と脱着可能に設置したことを特徴とする冷蔵庫。
2. 化学的酸素吸収剤を鉄粉や酸化チタンの粉末から形成してケース内に収納し、ケースに形成した開口を収納容器の透過窓に対向させてこれを閉塞するとともに、この透過窓を介して収納容器内の酸素を吸収するようにしたことを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 酸素濃度調整手段は、化学的酸素吸収剤による収納容器内の酸素濃度の低減をおこなった後に、固体電解質膜素子による酸素濃度の低減動作をおこなうようにしたことを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
4. 化学的酸素吸収剤による酸素濃度低減をおこない、その動作を終了した際にはケースの開口を閉塞するようにしたことを特徴とする請求項３記載の冷蔵庫。
   

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