請求項1に記載の発明は、断熱区画された貯蔵室と、前記貯蔵室内にミストを噴霧させる霧化部とを有し、前記霧化部が、ミストが噴霧される霧化先端部と、前記霧化先端部に接続された伝熱冷却部材を有し、前記伝熱冷却部材を冷却する冷却手段とを有し、前記冷却手段が前記伝熱冷却部材を冷却することで間接的に前記霧化先端部を露点以下に冷却し、前記霧化先端部に空気中の水分を結露させて前記貯蔵室にミストとして噴霧するものである。
これによって、霧化先端部を直接冷却することなく、伝熱冷却部材を冷却することで間接的に霧化先端部を冷却することができ、伝熱冷却部材が霧化先端部よりも大きな熱容量を有するようにすると、冷却手段の温度変化が霧化先端部への結露量に直接的に大きな影響を与えることを緩和した上で、安定して霧化先端部を冷却することができ、霧化先端部の負荷変動を抑え、ムラなく安定した噴霧量のミスト噴霧を実現することができる。
また、ミスト噴霧用の水を供給するための除霜水ホースや浄化フィルター、もしくは水道直結の水供給経路などの複雑な構成を要することなく、冷蔵庫の冷凍サイクルで生成された冷却源を有効に用いることで、簡単な構成で貯蔵室へ微細ミストを供給することができる。
また、貯蔵室内の余剰な水蒸気から容易に、確実に霧化先端部に結露させることができ、霧化先端部が、対向電極との間に高電圧が印加される霧化電極である場合は、ナノレベルの微細ミストが生成され、この微細ミストが霧化されて噴霧されることで野菜等の青果物の表面に均一に付着し、食品の保鮮性を向上させることができる。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、伝熱冷却部材が熱緩和部材を介して冷却手段によって冷却されるものである。
これによって、霧化先端部を伝熱冷却部材で間接的に冷却するものにさらに、熱緩和部材を介して二重構造で間接的に冷却することができ、霧化先端部が極度に冷却されることを防ぐことができる。霧化先端部が極度に冷却されると、それに伴い、液滴の凍結による霧化不良もしくは結露量が多大となり霧化部の負荷の増大による霧化部への入力の増大、霧化先端部が、対向電極との間に高電圧が印加される霧化電極である場合は、オゾンの発生、および液滴表面面積が大きくなることによる表面張力もの増大が生じ、静電気力による微細化ができず、霧化部の霧化不良が懸念されるが、こういった霧化部の負荷増大による不具合を防ぐことができ、適切な結露量を確保することができ、低入力で安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、熱緩和部材を介して二重構造で間接的に冷却することで、冷却手段の温度変化が霧化先端部に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和することができるので、霧化先端部の負荷変動を抑え、安定した噴霧量のミスト噴霧を実現することができる。
請求項3に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、冷蔵庫本体は複数の貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却するための冷却器を収納する冷却室とを有し、霧化部は前記貯蔵室の冷却室側の仕切り壁に取り付けたものである。
これによって、冷蔵庫の冷凍サイクルで生成された冷却源を用いて冷却される冷気の中でも最も低温となる冷却室で生成され、ファン等により搬送される冷気もしくは冷気からの熱伝導を利用したパイプ等の部材を冷却手段とすることができる。このように簡単な構造で冷却手段を構成することができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部を実現することができる。また、冷凍サイクルの冷却源を利用して伝熱冷却部材および霧化先端部の冷却を行うことができるので、省エネルギーで霧化を行うことができる。
また、貯蔵室内の間隙に設置することで収納容積を減少することがなく、また、奥面に取り付けられていることで容易に人の手に触れることができないので安全性も向上する。
請求項4に記載の発明は、請求項1または2に記載の発明において、冷蔵庫本体が複数の貯蔵室を有し、霧化部を備える貯蔵室の天面側には前記霧化部を備える貯蔵室よりも低温に保たれた低温貯蔵室が備えられ、前記霧化部が、前記霧化部を備える貯蔵室の天面側の仕切り壁に取り付けられるものである。
これによって、冷凍室や製氷室のような冷凍温度帯の貯蔵室が上部にある場合、それらを仕切る天面の仕切り壁に霧化部が設置され、その冷却源で霧化部の伝熱冷却部材を介して霧化先端部を冷却し、結露させることができるので、特別な冷却装置が不必要で、簡単な構成で霧化部を備えることができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部を実現することができる。
また、ミストを天面から噴霧できるので収納容器全体に拡散しやすく、また、人の手にも触れにくいので安全性を向上させることができる。
請求項5に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、霧化部が取り付けられている仕切り壁の貯蔵室側に凹部があり、前記凹部に伝熱冷却部材が挿入されるものである。
これによって、霧化先端部を伝熱冷却部材で間接的に冷却するものにさらに、熱緩和部材としての貯蔵室の仕切り壁を構成する断熱材を用いることができ、特別な熱緩和部材を備えることなく断熱材の厚みを調整することで霧化先端部が適度に冷却されるように調整することができ、簡単な構成で霧化部を備えることができる。
また、前記凹部に伝熱冷却部材を挿入することで、霧化部がガタツキなく確実に仕切り壁に取り付けることができると共に、貯蔵室側への出っ張りを抑えることができ、人の手にも触れにくいので安全性を向上させることができる。
また、貯蔵室の仕切り壁を挟んだ外側に霧化部が出っ張らないので、風路断面積に影響を与えず、風路抵抗を増加させることによる冷却量の低下を防ぐことができる。
また、貯蔵室側の一部に凹部があり、そこに霧化先端部の冷却手段である伝熱冷却部材が挿入されていることにより、青果物や食品などを収納する収納量に影響することがなく、また、伝熱冷却部材を確実に冷やすとともに、それ以外の部分については、断熱性が確保できる壁厚が確保できるのでケース内の結露を防止することができ、信頼性を向上することができる。
請求項6に記載の発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の発明において、霧化部が取り付けられている仕切り壁が貫通部を有し、前記貫通部に伝熱冷却部材が挿入されるものである。
これによって、仕切り壁に薄肉部が構成されていないので、例えば断熱壁に発泡スチロールやウレタン等の断熱材を用いた場合でも成型が容易にでき、また、組み立て時の破損などの問題がない。
請求項7に記載の発明は、請求項1から6のいずれか一項に記載の発明において、伝熱冷却部材を冷却する冷却手段が、冷却室で生成された冷気を用いるものである。
これによって、霧化先端部を伝熱冷却部材で間接的に冷却するものにさらに冷気を用いて間接的な熱伝導で冷却することで、比較的高い冷気においても霧化先端部の冷却効率を向上させることができる。また、二重に間接的な熱伝導で冷却することで、霧化先端部が極度に冷却されることを防ぐことができる。霧化先端部が極度に冷却されると、それに伴い結露量が多大となり霧化部の負荷の増大による霧化部への入力の増大および霧化部の霧化不良が懸念されるが、こういった霧化部の負荷増大による不具合を防ぐことができ、適切な結露量を確保することができ、低入力で安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、冷却手段として特別な部品を追加する必要がないので、簡単な構成で霧化部を備えることができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部を実現することができる。
請求項8に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載の発明において、伝熱冷却部材を冷却する冷却手段が、冷却器で生成された冷気が流れる風路からの熱伝導を用いるものである。
これによって、霧化先端部を伝熱冷却部材で間接的に冷却するものにさらに冷気を用いて間接的な熱伝導で冷却することで、比較的高い冷気においても霧化先端部の冷却効率を向上させることができる。また、二重に間接的な熱伝導で冷却することで、霧化先端部が極度に冷却されることを防ぐことができる。霧化先端部が極度に冷却されると、それに伴い結露量が多大となり霧化部の負荷の増大による霧化部への入力の増大および霧化部の凍結等による霧化不良が懸念されるが、こういった霧化部の負荷増大による不具合を防ぐことができ、適切な結露量を確保することができ、低入力で安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、冷却手段として特別な部品を追加する必要がないので、簡単な構成で霧化部を備えることができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部を実現することができる。
請求項9に記載の発明は、請求項1から7のいずれか一項に記載の発明において、伝熱冷却部材を冷却する冷却手段が、冷蔵庫の冷凍サイクルで生成された冷却源を用いて冷却された冷却管からの熱伝達を用いるものである。
これによって、この冷却管の温度を調節することで、伝熱冷却部材を任意の温度に冷却することができ、霧化先端部を冷却する際の温度管理を行いやすくなる。
請求項10に記載の発明は、請求項1から9のいずれか一項に記載の発明において、伝熱冷却部材は霧化先端部と逆側に凸部を有する形状で、霧化部の中で前記凸部側の端部が冷却手段に最も近接するものである。
これによって、冷却手段によって霧化先端部から最も距離の離れた遠い部分の伝熱冷却部材から冷却することとなり、大きな熱容量を持つ伝熱冷却部材の部材を冷却した上で、これらの部材によって霧化先端部が冷却されることで、冷却手段の温度変化が霧化先端部に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和し、より変動負荷の小さく安定的なミスト噴霧を実現することができる。
さらに、凸部以外については、断熱性を確保することができるので、貯蔵室内の温度に大きな影響を与えることなく、凸部のみを冷却することができる。
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が、従来例または先に説明した実施の形態と同一構成については同一符号を付して、その詳細な説明は省略する。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。
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における冷蔵庫を左右に切断した場合の断面を示す縦断面図である。図2は本発明の実施の形態1の冷蔵庫における野菜室の奥面を示す要部正面図である。図3は本発明の実施の形態1の冷蔵庫における野菜室に備えた静電霧化装置の周辺部を図2のA−A線で切断し切断面を矢印方向から見た断面図である。
図において、冷蔵庫100の冷蔵庫本体である断熱箱体101は、主に鋼板を用いた外箱102と、ABSなどの樹脂で成型された内箱103と、外箱102と内箱103との間の空間に発泡充填される硬質発泡ウレタンなどの発泡断熱材とで構成され、周囲と断熱され、仕切り壁によって複数の貯蔵室に断熱区画されている。最上部に第一の貯蔵室としての冷蔵室104、その冷蔵室104の下部に第四の貯蔵室としての切換室105と第五の貯蔵室としての製氷室106が横並びに設けられ、その切換室105と製氷室106の下部に第二の貯蔵室としての野菜室107、そして最下部に第三の貯蔵室としての冷凍室108が配置される構成となっている。
冷蔵室104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107は冷蔵室104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108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。
切換室105は、1℃〜5℃で設定される冷蔵、2℃〜7℃で設定される野菜、通常−22℃〜−15℃で設定される冷凍の温度帯以外に、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り換えることができる。切換室105は製氷室106に並設された独立扉を備えた貯蔵室であり、引き出し式の扉を備えることが多い。
なお、本実施の形態では、切換室105を、冷蔵と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104と野菜室107、冷凍は冷凍室108に委ねて、冷蔵と冷凍の中間の上記温度帯のみの切り換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構わない。
製氷室106は、冷蔵室104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。
断熱箱体101の天面部は冷蔵庫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101aを形成して、機械室101aに、圧縮機109、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109を配設する機械室101aは、冷蔵室104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。
手が届きにくくデッドスペースとなっていた断熱箱体101の最上部の貯蔵室後方領域に機械室101aを設けて圧縮機109を配置することにより、従来の冷蔵庫で、使用者が使いやすい断熱箱体101の最下部にあった機械室のスペースを貯蔵室容量として有効に転化することができ、収納性や使い勝手を大きく改善することができる。
なお、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101の最下部の貯蔵室後方領域に機械室を設けて圧縮機109を配置するタイプの冷蔵庫に適用しても構わない。
野菜室107と冷凍室108の背面には冷気を生成する冷却室110が設けられ、風路141と区画されており、その間には、断熱性を有する各室への冷気の搬送風路141と、各貯蔵室と断熱区画するために構成された奥面仕切り壁111が構成されている。また、冷凍室吐出風路141と冷却室110とを隔離するための仕切り板161を備えている。冷却室110内には、冷却器112が配設されており、冷却器112の上部空間には強制対流方式により冷却器112で冷却した冷気を冷蔵室104、切換室105、製氷室106、野菜室107、冷凍室108に送風する冷却ファン113が配置される。
また、冷却器112の下部空間には冷却時に冷却器112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114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115、その最深部から庫外に貫通したドレンチューブ116が構成され、その下流側の庫外に蒸発皿117が構成されている。
野菜室107には、野菜室107の引き出し扉118に取り付けられたフレームに載置された下段収納容器119と、下段収納容器119に載置された上段収納容器120が配置されている。
引き出し扉118が閉ざされた状態で主に上段収納容器120を略密閉するための蓋体122が野菜室上部の第一の仕切壁123及び内箱103に保持されている。引き出し扉118が閉ざされた状態で蓋体122と上段収納容器120の上面の左右辺、奥辺が密接し、上面の前辺は略密接している。さらに、上段収納容器120の背面の左右下辺と下段収納容器119の境界部は、上段収納容器120が稼働する上で接触しない範囲で食品収納部の湿気が逃げないよう隙を詰めている。
蓋体122と第一の仕切り壁123の間には、奥面仕切り壁111に構成された野菜室用吐出口124から吐出された冷気の風路が設けられている。また、下段収納容器119と第二の仕切り壁125との間にも空間が設けられ冷気風路を構成している。野菜室107の背面の奥面仕切り壁111の下部には、野菜室107内を冷却し熱交換された冷気が冷却器112に戻るための野菜室用吸込み口126が設けられている。
なお、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扉に取り付けられたフレームと内箱に設けられたレールにより開閉するタイプの冷蔵庫に適用しても構わない。
奥面仕切り壁111は、ABSなどの樹脂で構成された奥面仕切り壁表面151と、風路141や冷却室110を隔離し、貯蔵室の断熱性を確保するための発泡スチロールなどで構成された断熱材152で構成されている。ここで、奥面仕切り壁111の貯蔵室内側の壁面の一部に他の箇所より低温になるように凹部111aを設け、その箇所に静電霧化装置131が設置されている。
静電霧化装置131は、主に霧化部139、電圧印加部133、外郭ケース137で構成され、外郭ケース137の一部には、噴霧口132と湿度供給口138が構成されている。霧化部139は、霧化先端部である霧化電極135が設置され、霧化電極135はアルミニウムやステンレスなどの良熱伝導部材からなる伝熱冷却部材である冷却ピン134に固定されて接続している。
霧化部139は、霧化電極135が設置され、霧化電極135はアルミニウムやステンレス、真鍮などの良熱伝導部材からなる電極接続部材であり、霧化電極135は冷却ピン134の一端のほぼ中心部に固定され、電気的にも電圧印加部133から配線されている一端を含め接続している。
この電極接続部材である冷却ピン134は、例えば、直径10mm程度、長さが15mm程度の円柱形状で構成されており、直径1mm程度、長さが5mm程度であり、霧化電極135に比べて50倍以上、好ましくは100倍以上の大きな熱容量を有するものである。また、素材はアルミや銅などの高熱伝導部材が好ましく、冷却ピン134の一端からもう一端に冷熱を熱伝導で効率よく伝導させるため、その周囲は断熱材152で覆われていることが望ましい。
また、長期的に霧化電極135と冷却ピン134の熱伝導の維持も必要であるので、接続部に湿度等の侵入を防止するためにエポキシ部材などを流しこみ、熱抵抗を抑え、さらに、霧化電極135と冷却ピン134を固定する。また、熱抵抗を低下させるために霧化電極135を冷却ピン134に圧入等により固定してもよい。
さらに、冷却ピン134は、貯蔵室と冷却器112もしくは風路を断熱するための断熱材152内で冷温を熱伝導させる必要があるので、その長さは5mm以上好ましくは10mm以上確保することが望ましい。ただし、冷却ピン134の長さは5mm以上好ましくは10mm以上確保することが望ましい。ただし、その長さを30mm以上にした場合は、その効果は低下する。
なお、貯蔵室(野菜室107)に設置された静電霧化装置131が高湿環境下にあり、その湿度が冷却ピン134に影響する可能性があるので、冷却ピン134は耐腐食性、耐錆性の性能を持った金属材料、もしくはアルマイト処理などの表面処理、コーティングを行った材料を選択した方が好ましい。
また、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134の形状を円柱としたので、断熱材152の凹部111aに嵌め込む際に、少し嵌め合い寸法がきつくても静電霧化装131を回転させながら圧入し取り付けることができるので、より隙間無く冷却ピン134を取り付けることができる。また、冷却ピン134の形状は直方体や正多角形体でもよく、これらの多角形の場合は、円柱と比較して位置決めがしやすく、正確な位置に静電霧化装置131を備えることができる。
さらに、冷却ピン134の中心軸上に霧化先端部である霧化電極135を取り付けることにより、冷却ピン134を取り付ける時、回転させても対向電極136と霧化電極135の距離を一定に保つことができ、安定した放電距離を確保できる。
伝熱冷却部材である冷却ピン134が外郭ケース137に固定され、冷却ピン134自体は外郭から突起した凸部134aを有して構成されている。この冷却ピン134は霧化電極135と逆側に凸部134aを有する形状で、凸部134aが奥面仕切り壁111の凹部111aよりもさらに深い最深凹部111bに嵌めあわされている。
よって、伝熱冷却部材である冷却ピン134の背面側には凹部111aよりもさらに深い最深凹部111bが備えられており、断熱材152の冷却室110側、すなわち風路141側は断熱材152が野菜室107の背面側の奥面仕切り壁111における他の部分よりも薄くなっており、この薄い断熱材152を熱緩和部材として、背面から冷却室110の冷気が熱緩和部材である断熱材152を介して冷却ピン134を冷却するように設置されている。
また、伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却は、冷却室110で生成された冷気を用いており、冷却ピン134は熱伝導性のよい金属片で形成したので、冷却手段は、冷却器112で生成された冷気が流れる風路(冷凍室吐出風路141)からの熱伝導だけで霧化先端部である霧化電極135の結露に必要な冷却を行うことができ、結露生成を行うことが可能となる。
このように簡単な構造で冷却手段を構成することができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化を実現することができる。また、冷凍サイクルの冷却源を利用して伝熱冷却部材である冷却ピン134および霧化先端部である霧化電極135の冷却を行うことができるので、省エネルギーで霧化を行うことができる。
また、この時、本実施の形態の伝熱冷却部材である冷却ピン134は霧化先端部である霧化電極135と逆側に凸部134aを有する形状をしているので、霧化部139の中で凸部134a側の端部134bが冷却手段に最も近接するため、冷却ピン134の中でも霧化電極135から最も遠い端部134b側から冷却手段である冷気によって冷却されることとなる。
また、霧化電極135に対向している位置で貯蔵室(野菜室107)側にドーナツ円盤状の対向電極136が、霧化電極135の先端と一定距離を保つように取付けられ、その延長上に噴霧口132が構成されている。
さらに、霧化部139の近傍に電圧印加部133が構成され、高電圧を発生する電圧印加部133の負電位側が霧化電極135と、正電位側が対向電極136とそれぞれ電気的に接続されている。
霧化電極135近傍では、ミスト噴霧のため、常に放電が起こるため、霧化電極135先端では、磨耗を生じる可能性がある。冷蔵庫100は、一般に10年以上の長期間に渡って運転することになるので、霧化電極135の表面は、強靭な表面処理が必要であり、例えば、ニッケルメッキ、および金メッキや白金メッキを用いることが望ましい。
対向電極136は、例えば、ステンレスで構成されていて、また、その長期信頼性を確保する必要があり、特に異物付着防止、汚れ防止するため、例えば白金メッキなどの表面処理をすることが望ましい。
電圧印加部133は、冷蔵庫本体の制御手段146と通信、制御され、冷蔵庫100もしくは静電霧化装置131からの入力信号で高圧のON/OFFを行う。
本実施の形態では、電圧印加部133を静電霧化装置131内に設置しており、貯蔵室(野菜室107)内の低温高湿雰囲気なるため、電圧印加部133の基板表面上には、防湿のためのボールド材やコーティング材を塗布している。
ただし、電圧印加部133を貯蔵室外の高温部に設置した場合には、コーティングを行わなくてもよい。
なお、静電霧化装置131を固定している奥面仕切り壁表面151には、貯蔵室(野菜室107)の温度調節をする、もしくは表面の結露を防止するためヒータ等の加熱手段154が奥面仕切り壁表面151と断熱材152の間に設置されている。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫100について、以下その動作、作用を説明する。
まず、冷凍サイクルの動作について説明する。庫内の設定された温度に応じて制御基板(図示せず)からの信号により冷凍サイクルが動作して冷却運転が行われる。圧縮機109の動作により吐出された高温高圧の冷媒は、凝縮器(図示せず)である程度凝縮液化し、さらに冷蔵庫本体(断熱箱体101)の側面や背面、また冷蔵庫本体(断熱箱体101)の前面間口に配設された冷媒配管(図示せず)などを経由し冷蔵庫本体(断熱箱体101)の結露を防止しながら凝縮液化し、キャピラリーチューブ(図示せず)に至る。その後、キャピラリーチューブでは圧縮機109への吸入管(図示せず)と熱交換しながら減圧されて低温低圧の液冷媒となって冷却器112に至る。
ここで、低温低圧の液冷媒は、冷却ファン113の動作により搬送する冷凍室吐出風路141などの各貯蔵室内の空気と熱交換され、冷却器112内の冷媒は蒸発気化する。この時、冷却室110内で各貯蔵室を冷却するための冷気を生成する。低温の冷気は冷却ファン113から冷蔵室104、切換室105、製氷室106、野菜室107、冷凍室108に冷気を風路やダンパを用いて分流させ、それぞれの目的温度帯に冷却する。特に、野菜室107は、冷気の配分や加熱手段154などのON/OFF運転により2℃から7℃になるように調整され、一般的には庫内温度検知手段を持たないものが多い。
野菜室107は、冷蔵室104を冷却した後、その空気を冷却器112に循環させるための冷蔵室戻り風路140の途中に構成された野菜室用吐出口124から野菜室107に吐出し、上段収納容器120や下段収納容器119の外周に流し間接的に冷却し、その後、野菜室用吸込み口126から再び冷却器112に戻る。
奥面仕切り壁111の比較的高湿度環境である箇所の一部について、断熱材152が、他の箇所より壁厚が薄く、特に、冷却ピン134の後方は最深凹部111bがあり、断熱材の厚みは例えば2mm〜10mm程度で構成されている。本実施の形態の冷蔵庫100においては、この程度の厚みが冷却ピン134と冷却手段との間に位置する熱緩和部材として適切なものとなる。これにより、奥面仕切り壁111は凹部111aが構成され、この凹部111aの最背面の最深凹部111bに冷却ピン134の凸部134aが突出した形状の静電霧化装置131が嵌めこまれて、取り付けられている。
冷却ピン134背面にある冷凍室吐出風路141には、冷却システムの運転により冷却器112で生成し、冷却ファン113により−15〜−25℃程度の冷気が流れ、風路表面からの熱伝導で伝熱冷却部材である冷却ピン134が例えば0〜−10℃程度に冷却される。このとき、冷却ピン134は、良熱伝導部材であるため、冷熱を非常に伝えやすく、冷却ピン134を介して霧化先端部である霧化電極135も0〜−10℃程度に間接的に冷却される。
ここで、野菜室107の温度は2℃から7℃で、かつ野菜などからの蒸散により比較的高湿状態であるので、霧化先端部である霧化電極135は露点温度以下となれば、先端を含め、霧化電極135には水が生成し、水滴が付着する。
水滴が付着した霧化先端部である霧化電極135に負電圧、対向電極136を正電圧側として、電圧印加部133によりこの電極間に高電圧(例えば4〜10kV)を印加させる。このとき電極間でコロナ放電が起こり、霧化先端部である霧化電極135の先端の水滴が、静電エネルギーにより微細化され、さらに液滴が帯電しているためレイリー分裂により数nmレベルの目視できない電荷をもったナノレベルの微細ミストと、それに付随してオゾンやOHラジカルなどが発生する。電極間に印加する電圧は、4〜10kVと非常に高電圧であるが、そのときの放電電流値は数μAレベルであり、入力としては0.5〜1.5Wと非常に低入力である。
具体的には、霧化電極135を基準電位側(0V)、対向電極136を高電圧側(+7kV)とすると、霧化電極135先端に付着した結露水は、霧化電極135と対向電極136間の空気絶縁層が破壊され、静電気力で放電が起こる。このとき結露水は帯電し、微細な粒子となる。さらに対向電極136がプラス側のため帯電した微細ミストは引き寄せられ、液滴がさらに微粒化され、ラジカルを含んだ数nmレベルの目視できない電荷をもったナノレベルの微細ミストが対向電極136に引き寄せられ、その慣性力により、貯蔵室(野菜室107)に向けて、微細ミストが噴霧される。
なお、霧化電極135に水がないときは、放電距離が離れ、空気の絶縁層を破壊することができず、放電現象が起こらない。これにより霧化電極135と対向電極136間に電流が流れない。
また、霧化先端部である霧化電極135を直接冷却することなく、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却することで間接的に霧化電極135を冷却することができ、伝熱冷却部材である冷却ピン134が霧化電極135よりも大きな熱容量を有するようにすることで、霧化先端部である霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることを緩和し、霧化電極135を冷却することができ、また、蓄冷の役割を果たすことにより霧化電極135の急激な温度変動を抑え、安定した噴霧量のミスト噴霧を実現することができる。
このように霧化先端部である霧化電極135を直接冷却することなく、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却することで間接的に霧化電極135を冷却することができ、伝熱冷却部材が霧化電極135よりも大きな熱容量を有するようにすることで、冷却手段の温度変化が霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることを緩和し、霧化先端部である霧化電極135を冷却することができ、霧化電極135の負荷変動を抑え、安定した噴霧量のミスト噴霧を実現することができる。
このように、霧化電極135に対向する位置に対向電極136を備え、霧化電極135と対向電極136間に高圧電位差を発生させる電圧印加部133を有することで、霧化電極135近傍の電界が安定に構築できることによって微粒化現象、噴霧方向が定まり、収納容器(下段収納容器119、上段収納容器120)内に噴霧する微細ミストの精度をより高めることができ、霧化部139の精度を向上させることができ、信頼性の高い静電霧化装置131を提供することができる。
さらに、伝熱冷却部材である冷却ピン134は熱緩和部材(断熱材152)を介して冷却されるので、上記のように霧化電極135を冷却ピン134で間接的に冷却するものにさらに、熱緩和部材である断熱材152を介して二重構造で間接的に冷却することができ、霧化先端部である霧化電極135が極度に冷却されることを防ぐことができる。
霧化電極135の温度が1K下がれば、その先端の水生成スピードは約10%程度上昇する。しかし、霧化電極135が極度に冷却されると結露スピードが急激になり、それに伴い結露量が多大となり霧化部139の負荷の増大による静電霧化装置131への入力の増大および霧化部139の凍結、霧化不良が懸念されるが、こういった霧化部139の負荷増大による不具合を防ぐことができ、適切な結露量を確保することができ、低入力で安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、伝熱冷却部材である冷却ピン134の形状は、組み立て性を考慮すると円柱状が望ましい。正確には、直方体や正多角形体でもよいが、円柱の方が断熱材152の凹部111aに嵌め込むとき、静電霧化装置131を傾けながら取り付けることができる。逆に、多角形の場合は、円柱より位置決めがしやすい。
さらに、冷却ピン134の中心軸上に霧化電極135を取り付けることより、冷却ピン134を取り付ける時、回転させても対向電極136と霧化電極135の距離を一定に保つことができ、安定した放電距離を確保できる。
また、霧化先端部である霧化電極135を伝熱冷却部材(冷却ピン134)と熱緩和部材(断熱材152)とを介して二重構造で間接的に冷却することで、冷却手段の温度変化が霧化先端部である霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和することができるので、霧化電極135の負荷変動を抑え、安定した噴霧量のミスト噴霧を実現することができる。
また、伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却は、冷却室110で生成された冷気を用いており、冷却ピン134を熱伝導性のよい金属片で形成したので、冷却手段は、冷却器112で生成された冷気が流れる風路(冷凍室吐出風路141)からの熱伝導だけで必要な冷却を行うことができる。
また、この時、本実施の形態の伝熱冷却部材である冷却ピン134は、霧化先端部である霧化電極135と逆側に凸部134aを有する形状をしているので、霧化部139の中で凸部134a側の端部134bが冷却手段に最も近接するため、伝熱冷却部材である冷却ピン134の中でも霧化先端部である霧化電極135から最も遠い端部134b側から冷却手段である冷気によって冷却されることとなる。
このように簡単な構造で冷却手段を構成することができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部139を実現することができる。また、冷凍サイクルの冷却源を利用して伝熱冷却部材である冷却ピン134および霧化先端部である霧化電極135の冷却を行うことができるので、省エネルギーで霧化を行うことができる。
このように冷却手段によって冷却する際に、伝熱冷却部材である冷却ピン134の霧化先端部である霧化電極135から最も距離の離れた遠い部分である端部134bから冷却することで、冷却ピン134の大きな熱容量を冷却した上で、冷却ピン134によって霧化電極135が冷却されることで、冷却手段の温度変化が霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和し、より変動負荷の小さく安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、霧化部139が取り付けられている奥面仕切り壁111は、貯蔵室(野菜室107)側の一部に凹部111aがあり、この凹部111aに凸部134aを有した霧化部139が挿入されることによって、熱緩和部材として貯蔵室(野菜室107)の奥面仕切り壁111を構成する断熱材152を用いることができ、特別な熱緩和部材を備えることなく断熱材152の厚みを調整することで、霧化先端部である霧化電極135が適度に冷却されるような熱緩和部材を備えることができ、霧化部139をより簡単な構成にすることができる。
また、凹部111aに冷却ピン134からなる凸部134aを有した霧化部139を挿入することで、霧化部139をガタツキなく確実に仕切り壁に取り付けることができると共に、貯蔵室である野菜室107側への出っ張りを抑えることができ、人の手にも触れにくいので安全性を向上させることができる。
また、貯蔵室である野菜室107の奥面仕切り壁111を挟んだ外側に霧化部139が出っ張らないので、冷凍室吐出風路141の風路断面積に影響を与えず、風路抵抗を増加させることによる冷却量の低下を防ぐことができる。
また、野菜室107の一部に凹部111aがあり、そこに霧化部139が挿入されていることにより、青果物や食品などを収納する収納量に影響することがなく、また、伝熱冷却部材である冷却ピン134を確実に冷やすとともに、それ以外の部分については、断熱性が確保できる壁厚が確保できるので、外郭ケース137内の結露を防止することができ、信頼性を向上することができる。
また、電極接続部材である冷却ピン134は、ある程度の熱容量を確保できており、冷却風路(冷凍室吐出風路141)からの熱伝導の応答を緩和することができるので、霧化先端部である霧化電極135の温度変動を抑制することができ、また蓄冷部材としての働きを有することになるので、霧化先端部である霧化電極135の結露発生の時間を確保し、凍結も防止することができる。
さらに、良熱伝導性の冷却ピン134と断熱材152を組み合わせることにより、損失なく良好に冷熱を伝導することができ、さらに冷却ピン134と霧化電極135の接合部の熱抵抗を抑えているので、霧化電極135と冷却ピン134の温度変動が良好に追従する。また、接合に関しても湿度が侵入することができないので、長期的に熱接合性が維持される。
また、貯蔵室(野菜室107)が高湿環境下にあり、その湿度が伝熱冷却部材である冷却ピン134に影響する可能性があるので、冷却ピン134は耐腐食性、耐錆性の性能を持った金属材料、もしくはアルマイト処理などの表面処理、コーティングを行っているので、さび等が発生せず、表面熱抵抗の増加が抑制され、安定した熱伝導が確保できる。
さらに、霧化先端部である霧化電極135表面がニッケルメッキや金メッキや白金メッキを用いているので、霧化電極135先端の放電による磨耗が抑制され、これにより、霧化電極135先端の形状が維持できるので、長期に噴霧することが可能となり、また、その先端の液滴形状も安定する。
霧化電極135から微細ミストが噴霧されるとき、イオン風が発生する。このとき、外郭ケース137に設けられた湿度供給口138より、新たに高湿な空気が外郭ケース137内の霧化電極135部に流入するため、連続して噴霧することができる。
霧化電極135で発生した微細ミストは、主に下段収納容器119内に噴霧されるが、非常に小さい微粒子のため拡散性が強く、上段収納容器120にも微細ミストは到達する。噴霧される微細ミストは、高圧放電で生成されたため、マイナスの電荷を帯びている。一方、野菜室107内には青果物である野菜の中でも緑の菜っ葉ものや果物等も保存されており、これらの青果物は蒸散あるいは保存中の蒸散によってより萎れやすいものである。野菜室内に保存されている野菜や果物の中には、通常、購入帰路時での蒸散あるいは保存中の蒸散によってやや萎れかけた状態のものが含まれており、プラスの電荷をもつ。よって、霧化されたミストは、野菜の表面に集まりやすく、これにより保鮮性が向上する。
また、野菜表面に付着したナノレベルの微細ミストは、OHラジカルと微量ではあるがオゾンなどを多く含んでおり、殺菌、抗菌、除菌などに効果がある他、酸化分解による農薬除去や抗酸化によるビタミンC量などの栄養素の増加を野菜に促す。
ここで、霧化電極135に水がないときは、放電距離が離れ、空気の絶縁層を破壊することができず、放電現象が起こらない。これにより霧化電極135と対向電極136間に電流が流れない。この現象を冷蔵庫100の制御手段146で検知することにより電圧印加部133の高圧をON/OFFすることもできる。
また、本実施の形態において、電圧印加部133は貯蔵室(野菜室107)内の比較的低温で高湿の位置に設置されており、電圧印加部133はポッチング材やコーティング材による防湿・防水構造をとることにより回路の保護を行っている。
なお、電圧印加部133を貯蔵室外に設置し場合は、上記対応を行わなくてもよい。
以上のように、本実施の形態1においては、断熱区画された貯蔵室(野菜室107等)と、貯蔵室(野菜室107)内にミストを噴霧させる静電霧化装置131(霧化部139)を備え、静電霧化装置131の霧化部139は、高電圧を発生する電圧印加部133に電気的に接続されミストが噴霧される霧化先端部(霧化電極135)と、霧化電極135に対向する位置に配された対向電極136と、霧化先端部(霧化電極135)に接続された伝熱冷却部材(冷却ピン134)と、霧化電極135を空気中の水分が結露する温度である露点以下にするため伝熱冷却部材(冷却ピン134)を冷却する冷却手段とを有し、冷却手段が伝熱冷却部材(冷却ピン134)を冷却することで間接的に霧化先端部(霧化電極135)を露点以下に冷却し、霧化先端部(霧化電極135)に空気中の水分を結露させて貯蔵室(野菜室107)にミストとして噴霧することにより、貯蔵室(野菜室107)内の余剰な水蒸気から容易に、確実に霧化先端部(霧化電極135)に結露させることができ、対向電極136との間の高電圧のコロナ放電によってナノレベルの微細ミストが生成され、霧化されて噴霧された微細ミストが野菜等の青果物の表面に均一に付着し、青果物からの蒸散を抑制し、保鮮性を向上させることができる。また、青果物表面の細胞間隙や気孔等から、組織内に浸透し、萎んだ細胞内に水分が供給され、シャキッとした状態に復帰させることができる。
また、霧化電極135と対向電極136と間で放電させるので、電界が安定に構築できることによって噴霧方向が定まり、収納容器(下段収納容器119、上段収納容器120)内に微細ミストをより精度良く噴霧することができる。
また、ミスト発生時に同時に発生するオゾンやOHラジカルにより脱臭、食品表面の有害物質除去、防汚などの効果を高めることができる。
また、噴霧されたミストは直接、野菜室107の収納容器(下段収納容器119、上段収納容器120)内の食品に噴霧することができ、ミストと野菜の電位を利用して野菜表面にミストを付着させることができるので、保鮮の効率がよい。
さらに、霧化電極135に貯蔵室(野菜室107)内の余剰な水蒸気を結露させ、水滴を付着させ、ミストを噴霧することからミスト噴霧用の水を供給するための除霜ホースや浄化フィルター、もしくは水道直結の水供給経路、貯水タンクなどが不要であり、また、ポンプなどの送水手段等も使用しておらず、複雑な構成を要することなく、簡単な構成で貯蔵室(野菜室107)へ微細ミストを供給することができる。
このように簡単な構成で安定的に貯蔵室(野菜室107)へ微細ミストを供給することができるので、冷蔵庫100の故障の可能性を大幅に低減することができ、信頼性をより高めた上で冷蔵庫100の品質を向上させることができる。
さらに、水道水ではなく結露水を用いるためミネラル成分や不純物がないため、保水材を用いたときの劣化や目詰まりによる保水性の劣化を防ぐことができる。
さらに、超音波振動による超音波霧化ではないので、超音波の周波数発信に伴う共振等の騒音、振動に対する考慮をしなくてもよい。
さらに、貯水タンクが不必要であるので、貯水タンクを使用した場合に必要な欠水による超音波素子破壊の対応のための水位センサなどを設けなくてよく、より簡単な構成で冷蔵庫に霧化装置を備えることが可能となる。
さらに、電圧印加部133が収納されている部分についても奥面仕切り壁111に埋め込まれて、冷却されているので基板の温度上昇を抑えることができる。これにより、貯蔵室(野菜室107)内の温度影響を少なくすることができる。
また、本実施の形態では、各貯蔵室104,105,106,107,108を冷却するための冷却器112と、冷却器112を備えた冷却室110と貯蔵室(野菜室107)を断熱区画するための奥面仕切り壁111を備え、静電霧化装置131を奥面仕切り壁111に取り付けたことにより、貯蔵室(野菜室107)内の間隙に設置することで収納容積を減少することがなく、また、奥面に取り付けられていることで容易に人の手に触れることができないので安全性も向上する。
また、本実施の形態では、静電霧化装置131の霧化先端部である霧化電極135に接続された伝熱冷却部材(冷却ピン134)は、熱伝導性のよい金属片であって、伝熱冷却部材(冷却ピン134)を冷却する冷却手段は、冷却器112で生成された冷気が流れる風路(冷凍室吐出風路141)からの熱伝導を用いることにより、熱緩和部材である奥面仕切り壁111の断熱材152の壁厚を調整することにより伝熱冷却部材である冷却ピン134および霧化先端部である霧化電極135の温度を簡単に設定することができ、また、熱緩和部材である断熱材152を挟むことにより冷温冷気の漏れがないので外郭ケース137などの着霜や結露などの信頼性低下を防止することができる。
また、本実施の形態では、静電霧化装置131(の霧化部139)が取り付けられている奥面仕切り壁111は、貯蔵室(野菜室107)側の一部に凹部111aがあり、そこに静電霧化装置131の霧化先端部である霧化電極135に接続された伝熱冷却部材(冷却ピン134)が挿入されていることにより、青果物や食品などを収納する収納量に影響することがなく、また、伝熱冷却部材(冷却ピン134)を確実に冷やすとともに、静電霧化装置131におけるそれ以外の部分については、断熱性が確保できる壁厚が確保できるので外郭ケース137内の結露を防止することができ、信頼性を向上することができる。
なお、本実施の形態における静電霧化装置131は、霧化先端部である霧化電極135と対向電極136との間に高電圧を印加するため、微細ミスト発生時にオゾンも発生するが、静電霧化装置131のON・OFF運転により、貯蔵室(野菜室107)内のオゾン濃度を調整することが出来る。オゾン濃度を適度に調整することにより、オゾン過多による野菜の黄化などの劣化を防止し、かつ、野菜表面の殺菌、抗菌作用を高めることが出来る。
なお、本実施の形態では、霧化電極135を基準電位側(0V)とし、対向電極136に正電位(+7kV)を印加して、両電極間に高圧電位差を発生させたが、対向電極136を基準電位側(0V)とし、霧化電極135に負電位(−7kV)を印加して、両電極間に高圧電位差を発生させてもよい。この場合、貯蔵室(野菜室107)に近い対向電極135が基準電位側になるので、冷蔵庫の使用者の手が対向電極136に近づいても感電等を起こさない。また、霧化電極135を−7kVの負電位にした場合、貯蔵室(野菜室107)側を基準電位側とすれば、特に対向電極136を設けなくてもよい場合もある。
この場合は、例えば、断熱された貯蔵室(野菜室107)の中に導電性の収納容器を備え、その導電性の収納容器が収納容器の保持部材(導電性)と電気的に接続され、且つ保持部材と脱着可能な構成とし、保持部材を基準電位部と接続しアース(0V)にするのである。
これにより、霧化部139と収納容器および保持部材が常に電位差を保つため安定的な電界が構成されることにより、安定的に霧化部139から噴霧でき、また、収納容器全体が基準電位になっているので、噴霧されるミストを収納容器全体に拡散することができる。さらに、周辺の物体への帯電も防止することができる。
このように、特に対向電極136を設けなくても、貯蔵室(野菜室107)側の一部にアースされた保持部材を備えることで、霧化電極135と電位差を発生させて、ミスト噴霧を行うことができ、より簡単な構成で安定的な電界が構成されることにより安定的に霧化部から噴霧できる。
また、収納容器側に保持部材を取り付けると、収納容器全体が基準電位になっているので噴霧されるミストが収納容器全体に拡散することができる。さらに、周辺の物体への帯電も防止することができる。
なお、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却するための風路を、冷凍室吐出風路141としたが、製氷室106の吐出風路や、冷凍室戻り風路などの低温風路でも構わない。これにより、静電霧化装置131の設置可能場所が拡大する。
なお、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却する冷却手段は、冷蔵庫100の冷凍サイクルで生成された冷却源を用いて冷却された冷気としたが、冷蔵庫100の冷却源からの冷気もしくは冷温を用いた冷却管からの熱伝達を用いるものであってもよい。これにより、この冷却管の温度を調節することで、伝熱冷却部材である冷却ピン134を任意の温度に冷却することができ、霧化電極135を冷却する際の温度管理を行いやすくなる。
なお、本実施の形態では、静電霧化装置131の霧化電極135周囲には、保水材を設けなかったが、保水材を配設してもよい。これにより、霧化電極135近傍で生成された結露水を霧化電極135周囲に保持することができるので、霧化電極135に適時に供給することができる。
なお、本実施の形態において、静電霧化装置131(の霧化部139)でミストが噴霧される貯蔵室を野菜室107としたが、冷蔵室104や切換室105などの他の温度帯の貯蔵室でもよく、この場合、様々な用途に展開が可能となる。
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2における冷蔵庫を左右に切断した場合の断面を示す縦断面図は、図1とほぼ同じであり、本発明の実施の形態2の冷蔵庫における野菜室の奥面を示す要部正面図は、図2と同じである。図4は本発明の実施の形態2の冷蔵庫における野菜室に備えた静電霧化装置の周辺部を図2のA−A線で切断し切断面を矢印方向から見た断面図である。
図において、奥面仕切り壁111は、ABSなどの樹脂で構成された奥面仕切り壁表面151と、貯蔵室を風路156や冷却室110と隔離し、貯蔵室の断熱性を確保するための発泡スチロールなどで構成された断熱材152とで構成されている。ここで、奥面仕切り壁111の貯蔵室内側の壁面の一部に他の箇所より低温になるように凹部を設け、さらに冷却ピン134部の設置場所の冷却器112側をさらに凹部にすることによってできた貫通部111cに静電霧化装置131が設置されている。
このとき、伝熱冷却部材である冷却ピン134の一部は断熱材152を貫通し、低温風路156の一部に露出している。また、低温風路156は、冷却ピン134背面近傍で凸部、つまり断熱材凹部155が構成されており、風路が一部拡大している。
以上のように構成された冷蔵庫100について、以下その動作、作用を説明する。
奥面仕切り壁111の比較的高湿度環境である箇所の一部について、断熱材152が、他の箇所より壁厚が薄く、特に、冷却ピン134の後方の断熱材152の厚みは例えば2mm〜10mm程度で構成されている。これにより、奥面仕切り壁111は貫通部111cが形成され、この箇所に静電霧化装置131が取り付けられている。
冷却ピン134は背面にある低温風路156に一部が露出している。冷却システムの運転により冷却器112で冷気を生成し、冷却ファン113により野菜室温度より低温の冷気が流れ、冷却ピン134が例えば0〜−10℃程度に冷却される。このとき、冷却ピン134は、良熱伝導部材であるため、冷熱を非常に伝えやすく、霧化先端部である霧化電極135も0〜−10℃程度に冷却される。
このとき、低温風路156の断熱材凹部155近傍が拡大されるので風路抵抗が下がるので冷却ファン113の風量が増加し、冷却システム効率が向上する。
水滴が付着した霧化電極135に負電圧、対向電極136を正電圧側として、電圧印加部133により、この電極間に高電圧(例えば4〜10kV)を印加させる。このとき電極間でコロナ放電が起こり、霧化電極135の先端の水滴が、静電エネルギーにより微細化され、さらに液滴が帯電しているためレイリー分裂により数nmレベルの目視できない電荷をもったナノレベルの微細ミストと、それに付随してオゾンやOHラジカルなどが発生する。電極間に印加する電圧は、4〜10kVと非常に高電圧であるが、そのときの放電電流値は数μAレベルであり、入力としては0.5〜1.5Wと非常に低入力である。
発生した微細ミストは、下段収納容器119内に噴霧されるが非常に小さい微粒子のため拡散性が強く、上段収納容器120にも微細ミストは到達する。噴霧される微細ミストは、高圧放電で生成されたため、マイナスの電荷を帯びている。
一方、野菜室107内には青果物である野菜の中でも緑の菜っ葉ものや果物等も保存されており、これらの青果物は蒸散あるいは保存中の蒸散によってより萎れやすいものである。野菜室内に保存されている野菜や果物の中には、通常、購入帰路時での蒸散あるいは保存中の蒸散によってやや萎れかけた状態のものが含まれており、プラスの電荷をもつ。よって、霧化されたミストは、野菜の表面に集まりやすく、これにより保鮮性が向上する。
また、野菜表面に付着したナノレベルの微細ミストは、OHラジカルと微量ではあるがオゾンなどを多く含んでおり、殺菌、抗菌、除菌などに効果がある他、酸化分解による農薬除去や抗酸化によるビタミンC量などの栄養素の増加を野菜に促す。
以上のように、本実施の形態においては、冷却器112と貯蔵室(野菜室107)を断熱区画するための奥面仕切り壁111の背面側には、貯蔵室もしくは冷却器112に冷気を搬送するための少なくとも1つの風路(低温風路156)と、貯蔵室や他の風路と熱影響がないよう断熱された断熱材152が備えられ、静電霧化装置131(の霧化部139)の霧化先端部である霧化電極135を冷却し、結露させる冷却手段(伝熱冷却部材)は、霧化先端部である霧化電極135に接続された熱伝導性のよい金属片からなる冷却ピン134であって、その冷却ピン134を冷却する冷却手段は、冷却器112で生成された冷気を用いることにより、確実の霧化先端部である霧化電極135を冷却することができ、また、特に新たな冷却手段を用いていないので安価に簡単に構成することができる。
また、本実施の形態では、静電霧化装置131(の霧化部139)が取り付けられている奥面仕切り壁111は、貯蔵室(野菜室107)側の一部に凹部があり、断熱材凹部155によって奥面仕切り壁111に貫通部111cが形成され、この貫通部111cに伝熱冷却部材である冷却ピン134が挿入されることによって、奥面仕切り壁111に静電霧化装置131(霧化部139)が取り付けられている。
そして、貫通部111cに伝熱冷却部材である冷却ピン134が挿入され、伝熱冷却部材である冷却ピン134の一部が断熱材152を貫通し、低温風路156の一部に露出しているので、確実に金属片からなる伝熱冷却部材(冷却ピン134)を冷却することができ、また、低温風路156に断熱材凹部155が形成されて低温風路156の風路断面積が広がることにより風路抵抗が減少、もしくは同等になるので冷却量の低下を防ぐことができる。また、伝熱冷却部材である冷却ピン134の低温風路156への露出表面積を調節することで、霧化先端部である霧化電極135の温度を容易に調整することができる。
(実施の形態3)
図5は本発明の実施の形態3における冷蔵庫の野菜室上部の仕切壁の扉側の周辺部を左右に切断した場合の断面を示す要部縦断面図である。
図に示すように、野菜室107と製氷室106の温度帯を区切るために断熱性を確保した第一の仕切り壁123に静電霧化装置131は、組み込まれており、特に霧化部139の冷却ピン134部については、その断熱材が凹形状になっている。
本実施の形態における冷蔵庫100の冷蔵庫本体(断熱箱体101)は複数の貯蔵室を有し、静電霧化装置131(の霧化部139)を備える野菜室107の天面側には霧化部139を備える野菜室107よりも低温に保たれた低温貯蔵室(製氷室106)が備えられ、静電霧化装置131(の霧化部139)が、静電霧化装置131(の霧化部139)を備える野菜室107の天面側の第一の仕切り壁123に取り付けられている。第一の仕切り壁123は、野菜室107側に凹部123aを有し、凹部123aに伝熱冷却部材である冷却ピン134が挿入されている。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫100について、以下その動作・作用を説明する。
静電霧化装置131(の霧化部139)が設置されている第一の仕切り壁123の厚さは、霧化先端部である霧化電極135が固定されている伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却するための冷却能力が必要であり、静電霧化装置131が備えられている箇所の壁厚は他の部分より薄く構成されている。そのため、野菜室107より比較的低温である製氷室106からの熱伝導により冷却ピン134を冷却し、霧化電極135を冷却することが出来る。ここで、霧化電極135の先端温度を露点以下にすれば、霧化電極135近傍の水蒸気は霧化電極135に結露し、水滴が確実に生成される。
ここでは図示しないが庫内に庫内温度検知部や庫内湿度検知部、霧化電極温度および湿度検知部などを設置することにより、あらかじめ決められた演算により厳密に庫内環境下の変化に応じて露点を割り出すことが出来る。
この状態で霧化電極135を負電圧側とし、対向電極136を正電圧側として、電圧印加部133によりこの電極間に高電圧(例えば7.5kV)を印加させる。このとき、電極間で空気絶縁層が破壊されコロナ放電が起こり、霧化電極135の水が電極先端から霧化し、目視できない1μm未満の電荷をもったナノレベルの微細ミストと、それに付随するオゾンやOHラジカルなどが発生する。
発生した微細ミストは、野菜容器(下段収納容器119、上段収納容器120)内に噴霧される。静電霧化装置131から噴霧される微細ミストは、マイナスの電荷を帯びている。一方、野菜室107内には青果物である野菜が収納されており、その中には緑の菜っ葉ものや果物等も保存されている。これらの青果物は、通常、購入帰路時での蒸散あるいは保存中の蒸散によってやや萎れかけた状態で収納されていることが多い。これらの青果物は通常、プラスの電荷に帯電されており、噴霧されたマイナスの電荷を持った微細ミストは、野菜表面に集まりやすい。
よって、噴霧された微細ミストは野菜室107内を再び高湿にすると同時に青果物の表面に付着し、青果物からの蒸散を抑制し、保鮮性を向上させる。また、野菜や果物の細胞の隙間から組織内に浸透し、水分が蒸散して、萎んだ細胞内に再び水分が供給され、細胞の膨圧によって萎れが解消され、シャキッとした状態に復帰する。
また、発生した微細ミストは、オゾンやOHラジカルなどを保持しており、これらは強い酸化力を保持する。そのため、発生した微細ミストが野菜室107内の脱臭や野菜表面を抗菌、殺菌することが出来ると同時に、野菜表面に付着する農薬やワックスなどの有害物質を酸化分解・除去することが出来る。
現在、冷凍サイクルの冷媒としては、地球環境保全の観点から地球温暖化係数が小さい可燃性冷媒であるイソブタンが使用されているものが主流になっている。
この、炭化水素であるイソブタンは空気と比較して常温、大気圧下で約2倍の比重である(2.04、300Kにおいて)。
仮に、圧縮機109の停止時に冷凍システムから可燃性冷媒であるイソブタンが漏洩した場合には、空気よりも重いので、下方に漏洩することになる。このとき、奥面仕切り壁111より、庫内へ冷媒が漏洩する可能性がある。特に、冷媒の滞留量が多い冷却器112から漏洩する場合には、漏洩量が多くなる可能性があるが、静電霧化装置131を具備する野菜室107は、冷却器112より上方に設置されているため、漏洩しても野菜室107には漏洩することがない。
また、仮に冷却器112から可燃性冷媒(イソブタン)が野菜室107に漏洩したとしても、可燃性冷媒(イソブタン)は空気より重いため貯蔵室(野菜室107)下部に滞留する。よって、静電霧化装置131が貯蔵室(野菜室107)天面に設置されているため、静電霧化装置131付近が可燃濃度になることは極めて低い。
以上のように、本実施の形態は、冷蔵庫本体(断熱箱体101)が複数の貯蔵室を有し、霧化部139を備えた貯蔵室である野菜室107の天面側には霧化部139を備えた貯蔵室である野菜室107よりも低温に保たれた低温貯蔵室である製氷室106が備えられ、霧化部139は野菜室107の天面側の第一の仕切り壁123に取り付けたのである。
これによって、霧化部139を備えた貯蔵室(野菜室107)の上部に冷凍室や製氷室のような冷凍温度帯の貯蔵室がある場合(本実施の形態では製氷室106)、それらを仕切る天面の第一の仕切り壁123に霧化部139を設置することで、野菜室107の上部の貯蔵室(製氷室106)の冷気で霧化部139の伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却することで霧化先端部である霧化電極135が冷却され、結露させることができるので、特別な冷却装置が不必要で、簡単な構成で霧化部を備えることができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部を実現することができる。
本実施の形態の冷蔵庫100は、貯蔵室(野菜室107)を区画するための仕切り壁(第一の仕切り壁123)と、貯蔵室(野菜室107)の天面側には貯蔵室(野菜室107)より低温の低温貯蔵室(製氷室106)が備えられ、静電霧化装置131は野菜室107天面の第一の仕切り壁123に取り付けたことにより、冷凍室や製氷室のような冷凍温度帯の貯蔵室が静電霧化装置131を備える貯蔵室(野菜室107)の上部にある場合、それらを仕切る天面の仕切り壁(第一の仕切り壁123)に設置され、その冷却源で伝熱冷却部材である冷却ピン134を介して静電霧化装置131の霧化電極135を冷却し、結露させることができるので、特別な冷却装置が不必要で、また、天面から噴霧できるので収納容器(下段収納容器119、上段収納容器120)全体に拡散しやすく、また、人の手にも触れにくいので安全性が向上させることができる。
また、本実施の形態の霧化部139は静電霧化方式によってミストを生成するものであり、高電圧等の電気エネルギーを使って水滴を分裂させ、細分化することによって微細ミストを発生させる。発生したミストは電荷を帯びているため、そのミストに野菜や果物等の付着させたい物と逆の電荷を持たすことによって、例えばプラスの電荷を持つ野菜に対してマイナスの電荷を帯びたミストを噴霧することにより、野菜や果物への付着力が向上するため、より均一に野菜表面にミストが付着するとともに、電荷を帯びていないタイプのミストと比較してミストの付着率をより向上させることが出来る。また、噴霧された微細ミストは直接、野菜容器内の食品に噴霧することができ、微細ミストと野菜の電位を利用して野菜表面に微細ミストを付着させることが出来るので、保鮮性を効率よく向上させることが出来る。
さらに、本実施の形態の補給水は、外部から供給する水道水ではなく結露水を用いる。そのためミネラル成分や不純物がなく、霧化電極先端の劣化や目詰まりによる保水性の劣化を防ぐことが出来る。
さらに、本実施の形態のミストはラジカルを含んでいることにより野菜表面に付着する農薬やワックスなどを極めて少ない水量で分解・除去出来るので節水ができ、かつ低入力化が出来る。
また、静電霧化装置131を蒸発器(冷却器112)より上方に配置していることから、イソブタンやプロパンなどの可燃性冷媒を用いて冷凍サイクルを構成した場合であって、かつ、冷媒が漏洩した場合も、空気より重いため冷媒が野菜室107に充満することはないので安全である。
また、野菜室107内においても静電霧化装置131の霧化部139を貯蔵室(野菜室107)の上方に設置しているので、冷媒が漏洩しても、貯蔵室(野菜室107)の下部に滞留するので着火することはない。
なお、貯蔵室(野菜室107)内は冷媒配管等に直接面している部分がないので、冷媒が漏洩することはない。よって、可燃性冷媒に着火することはない。
(実施の形態4)
本発明の実施の形態4における冷蔵庫を左右に切断した場合の断面を示す縦断面図は、図1とほぼ同じであり、本発明の実施の形態4の冷蔵庫における野菜室の奥面を示す要部正面図は、図2と同じである。図6は本発明の実施の形態4の冷蔵庫における野菜室に備えた静電霧化装置の周辺部を図2のA−A線で切断し切断面を矢印方向から見た断面図である。
本実施の形態では、実施の形態1〜3で詳細に説明した構成と異なる部分についてのみ詳細な説明を行い、実施の形態1〜3で詳細に説明した構成と同じ部分もしくは、同じ技術思想が適用できる部分については、説明を省略する。
図において、奥面仕切り壁111は、ABSなどの樹脂で構成された貯蔵室(野菜室107)を区画する仕切りである奥面仕切り壁表面151と貯蔵室(冷凍室108)を冷却する冷気が通る風路141と貯蔵室を断熱区画するための断熱材152とを備えている。また、冷凍室吐出風路141と冷却室110を隔離するための仕切り板161を備えており、また、野菜室107側の奥面仕切り壁表面151と冷凍室吐出風路141の間には、断熱性を確保するための発泡スチロールなどで構成された断熱材152で構成され、また、奥面仕切り壁表面151には、貯蔵室(野菜室107)の温度調節をする、もしくは表面の結露を防止するためヒータ等の加熱手段154が奥面仕切り壁表面151と断熱材152の間に設置されている。
ここで、奥面仕切り壁111の貯蔵室内側の壁面の一部に凹部111aを設け、その箇所に静電霧化装置131が埋設されている。
静電霧化装置131は、霧化部139に備えられた霧化先端部である霧化電極135を冷却手段によって露点温度以下に冷却することで、霧化部139周辺の空気中の水分を霧化電極135に結露させて生成した結露水をミストとして噴霧させるものである。
この結露を行う際に、本実施の形態では、冷凍室吐出風路141を流れる低温冷気を冷却手段とし、また霧化先端部である霧化電極135を直接冷却するのではなく、霧化電極135よりも大きな熱容量を有する伝熱冷却部材である冷却ピン134を介して霧化電極135を冷却しているものである。
この伝熱冷却部材である冷却ピン134の背面側すなわち冷却室110側の断熱材152は、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却するために(実施の形態1で説明した図3のように)薄く形成されることが望ましいが、発泡スチロール等の成型において、極端な薄肉部を設けると、薄肉部の剛性が低下し、強度不足や成型不良による割れ、穴あきなどの不具合が発生する可能性が高くなり、品質の劣化が懸念される場合がある。
そこで、本実施の形態では、冷却ピン134の背面近傍の断熱材152に突起部162を設けることにより、平面部に比べて冷却ピン134周辺の剛性を高めた上で、断熱材152の壁厚を確保してさらに剛性を高めた形状とした。また、突起部162によって冷却ピン134を側面側と背面側の両方から冷却することができる構成とした。
さらに、風路抵抗の増加を抑制する目的で、突起部162の外周面を先端に向かうほど細くなる円錐状の斜面にしている。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫100について、以下その動作、作用を説明する。
伝熱冷却部材である冷却ピン134は熱緩和部材である断熱材152を介して冷却されるので、霧化先端部である霧化電極135を冷却ピン134で間接的に冷却するものにさらに、熱緩和部材である断熱材152を介して二重構造で間接的に冷却することができ、霧化先端部である霧化電極135が極度に冷却されることを防ぐことができる。霧化先端部である霧化電極135が極度に冷却されると、それに伴い霧化部139への結露量が多大となり、霧化の際の負荷の増大による静電霧化装置131への入力の増大および霧化部139の凍結などによる霧化不良が懸念されるが、こういった霧化部139の負荷増大による不具合を防ぐことができ、適切な結露量を確保することができ、低入力で安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、霧化先端部である霧化電極135を、伝熱冷却部材(冷却ピン134)と熱緩和部材(断熱材152)とを介して二重構造で間接的に冷却することで、冷却手段(冷凍室吐出風路141を流れる低温冷気)の温度変化が、霧化先端部である霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和することができるので、霧化先端部である霧化電極135の負荷変動を抑え、安定した噴霧量のミスト噴霧を実現することができる。
また、伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却は、冷却室110で生成された冷気を用いており、冷却ピン134は熱伝導性のよい金属片で形成したので、冷却手段は、冷却器112で生成された冷気が流れる風路からの熱伝導だけで必要な冷却を行うことができる。
また、この時、本実施の形態の伝熱冷却部材である冷却ピン134は霧化先端部である霧化電極135と逆側に凸部134aを有する形状をしているので、霧化部139の中で凸部134a側の端部134bが冷却手段に最も近接するため、冷却ピン134の中でも霧化電極135から最も遠い端部134b側から冷却手段である冷気によって冷却されることとなる。
このように野菜室107に露出する部分では霧化先端部である霧化電極135のみを熱伝導で冷やすため、霧化電極135で、結露生成、ミストの発生ができ、その他の箇所については断熱性を確保していることにより、例えば、外郭ケース137の結露などを防止している。
さらに静電霧化装置131と冷凍室吐出風路141の間は、連通している箇所がないので低温冷気が庫内に漏れてくることもないので、貯蔵室(野菜室107)やその周辺部品が結露や低温異常などを起こすことがない。
このように簡単な構造で冷却手段を構成することができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部139を実現することができる。また、冷凍サイクルの冷却源を利用して伝熱冷却部材である冷却ピン134および霧化先端部である霧化電極135の冷却を行うことができるので、省エネルギーで霧化を行うことができる。
また、霧化部139が取り付けられている奥面仕切り壁111は、貯蔵室(野菜室107)側の一部に凹部111aがあり、この凹部111aに凸部134aを有した霧化部139が挿入されることによって、熱緩和部材として貯蔵室(野菜室107)の奥面仕切り壁111を構成する断熱材152を用いることができ、特別な熱緩和部材を備えることなく断熱材152の厚みを調整することで霧化先端部である霧化電極135が適度に冷却されるような熱緩和部材を備えることができ、霧化部139をより簡単な構成にすることができる。
また、奥面仕切り壁111の背面側に備えられた冷凍室吐出風路141では、一部円錐状の突起部162が断熱材152で形成されるものの冷気の流れ方向に対して、抵抗にならないように緩やかな斜面で形成されているので冷却能力劣化を防止しているとともに冷却ピン134に対しては熱伝導面積が増加しているので冷却ピン134に対する冷却効率が向上している。
このように、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134の背面近傍の奥面仕切り壁111の断熱材152に、冷凍室吐出風路141に突出する突起部162を設けることにより、冷凍室吐出風路141に突起部162を設けず冷凍室吐出風路141における冷却ピン134側の面を平面にした場合に比べて、冷却ピン134周辺の剛性を高めた上で、断熱材152の壁厚を確保してさらに剛性を高めた場合でも、伝熱冷却部材である冷却ピン134を側面側と背面側の両方から冷却することができるので、熱伝導のための表面積を増加させることができ、伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却効率を低下させることなく冷却ピン134周辺の剛性を高めることができる。
また、突起部162の外周面を先端に向かうほど細くなる円錐状の斜面にすることにより、冷気は、冷気の流れ方向に対して曲面である突起部162の外周をなめるように流れるので風路抵抗の増加を抑制すると共に、冷却ピン134が側壁の外周から均一に冷却されることで、伝熱冷却部材である冷却ピン134をムラなく冷却でき、伝熱冷却部材である冷却ピン134を介して霧化先端部である霧化電極135を効率よく冷却することができる。
また、電極接続部材(伝熱冷却部材)である冷却ピン134は、ある程度の熱容量を確保できているので冷却風路(冷凍室吐出風路141)からの熱伝導の応答を緩和することができるので、霧化先端部である霧化電極135の温度変動を抑制することができ、また蓄冷の働きを有することになるので、霧化先端部である霧化電極135の結露発生の時間を確保し、凍結も防止することができる。
また、霧化装置を静電霧化装置131としたことで、発生した微細ミストは、非常に小さい微粒子のため拡散性が強く、噴霧する野菜室107全体へ到達する。噴霧される微細ミストは、高圧放電で生成されたため、マイナスの電荷を帯びているので、野菜室107内にはプラスの電荷をもつ青果物である野菜が収納されているので、霧化されたミストは、野菜の表面に付着しやすく、これにより野菜表面の湿度が上昇、また、表面から水分を細胞内へ浸透させることができるので保鮮性が向上する。
また、野菜表面に付着したナノレベルの微細ミストは、OHラジカルと微量ではあるがオゾンなどを多く含んでおり、殺菌、抗菌、除菌などに効果がある他、酸化分解による農薬除去や抗酸化によるビタミンC量などの栄養素の増加を野菜に促す。
ここで、霧化先端部である霧化電極135に水がないときは、放電距離が離れ、空気の絶縁層を破壊することができず、放電現象がおこらない。これにより霧化電極135と対向電極136間に電流が流れない。この現象を冷蔵庫100の制御手段146で検知することにより電圧印加部133の高圧をON/OFFすることもできるので、庫内への熱負荷の抑制と省エネルギーが図れる。
以上のように、本実施の形態4においては、霧化部139の凸部134aである冷却ピン134背面の断熱材152について、冷凍室吐出風路141に突出する円錐状の突起部162を設けることにより、断熱壁152の剛性を向上させることで断熱材152の成型を容易にすることができ、また、冷凍室吐出風路141の流路抵抗を最小限に抑えることで、伝熱冷却部材である冷却ピン134への冷却能力を確保することができる。
また、本実施の形態では、断熱材152の壁厚を確実に確保することにより野菜室107と隣接する別区画の冷凍室吐出風路141との間に冷温冷気の漏れがないので外郭ケース137などの着霜や結露などの信頼性低下を防止することができる。
なお、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却するための冷却手段としての風路を、冷凍室吐出風路141としたが、製氷室106の吐出風路や、冷凍室108戻り風路などの低温風路でも構わない。また、風路に限らず野菜室107よりも低温の貯蔵室内の冷気を用いても良い。これにより、静電霧化装置131の設置可能場所が拡大する。
なお、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却する冷却手段は、冷蔵庫の冷凍サイクルで生成された冷却源を用いて冷却された冷気としたが、冷蔵庫の冷却源からの冷気もしくは冷温を用いた冷却管からの熱伝達を用いるものであってもよい。これにより、この冷却管の温度を調節することで、伝熱冷却部材である冷却ピン134を任意の温度に冷却することができ、霧化先端部である霧化電極135を冷却する際の温度管理を行いやすくなる。
また、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却する冷却手段は、低温冷気としたが、ペルチェ効果を用いたペルチェ素子を補助部品として用いてよく、この場合、ペルチェへの供給電圧により霧化電極135先端の温度を極めて細かい温度で制御できる。
なお、本実施の形態では、静電霧化装置131の外郭ケース137と断熱材152の凹部111aの間には、緩衝材を用いていないが、冷却ピン134への湿度侵入防止やがたつき防止のためウレタンフォームなどの緩衝材を静電霧化装置131の外郭ケース137もしくは断熱材152の凹部111aに構成すると、なお望ましく、これにより、冷却ピン134への湿度流入を防止でき、断熱材152に結露することを防止できる。
なお、本実施の形態では、霧化先端部である霧化電極135周囲には、保水材を設けなかったが、保水材を配設してもよい。これにより、霧化電極135近傍で生成された結露水を霧化電極135周囲に保持することができるので、霧化電極135に適時に供給することができる。さらに、野菜室107内に保水材や密閉化手段を講じることにより、高湿度を維持することもできる。
なお、本実施の形態において、静電霧化装置131(の霧化部139)でミストが噴霧される貯蔵室を野菜室107としたが、冷蔵室104や切換室105などの他の温度帯の貯蔵室でもよく、この場合、様々な用途に展開が可能となる。
(実施の形態5)
本発明の実施の形態5における冷蔵庫を左右に切断した場合の断面を示す縦断面図は、図1とほぼ同じであり、本発明の実施の形態5の冷蔵庫における野菜室の奥面を示す要部正面図は、図2と同じである。図7は本発明の実施の形態5の冷蔵庫における野菜室に備えた静電霧化装置の周辺部を図2のA−A線で切断し切断面を矢印方向から見た断面図である。
本実施の形態では、実施の形態1〜4で詳細に説明した構成と異なる部分についてのみ詳細な説明を行い、実施の形態1〜4で詳細に説明した構成と同じ部分もしくは、同じ技術思想が適用できる部分については、説明を省略する。
図において、奥面仕切り壁111は、ABSなどの樹脂で構成された奥面仕切り壁表面151と、奥面仕切り壁表面151と冷凍室吐出風路141の間の断熱性を確保するために発泡スチロールなどで構成された断熱材152とで構成されている。また、冷凍室吐出風路141と冷却室110を隔離するための仕切り板161を備えており、また、野菜室107側の奥面仕切り壁表面151には、貯蔵室(野菜室107)の温度調節をする、もしくは表面の結露を防止するためヒータ等の加熱手段154が奥面仕切り壁表面151と断熱材152の間に設置されている。
ここで、奥面仕切り壁111の貯蔵室(野菜室107)内側の壁面の一部に貫通部165を設け、その箇所に静電霧化装置131が設置されている。
静電霧化装置131は霧化部139に備えられた霧化先端部である霧化電極135を冷却手段によって露点温度以下に冷却することで、霧化部139周辺の空気中の水分を霧化先端部である霧化電極135に結露させて生成した結露水をミストとして噴霧させるものである。
この結露を行う際に、本実施の形態では、冷凍室吐出風路141を流れる低温冷気を冷却手段とし、また、霧化先端部である霧化電極135を直接冷却するのではなく、霧化電極135よりも大きな熱容量を有する伝熱冷却部材である冷却ピン134を介して霧化先端部である霧化電極135を冷却しているものである。
静電霧化装置131は、主に霧化部139、電圧印加部133、外郭ケース137で構成され、外郭ケース137の一部には、噴霧口132と湿度供給口138が構成されている。霧化部139は、霧化先端部である霧化電極135が設置され、霧化電極135はアルミニウムやステンレスなどの良熱伝導部材からなる伝熱冷却部材である冷却ピン134に固定されて接続し、また、電気的にも電圧印加部133から配線されている一端を含め接続している。
この電極接続部材(伝熱冷却部材)である冷却ピン134は、霧化先端部である霧化電極135に比べて、50倍以上、好ましくは100倍以上の大きな熱容量を有するものであり、例えば、アルミや銅などの高熱伝導部材が好ましく、冷却ピン134の一端からもう一端に冷熱を熱伝導で効率よく伝導させるため、その周囲は断熱材152で覆われていることが望ましい。
この伝熱冷却部材である冷却ピン134が備えられる貫通部165は、発泡スチロール等の成型において、本実施の形態のような貫通孔を設けると、断熱壁の剛性が低下し、強度不足や成型不良による割れ、穴あきなどの不具合が発生する可能性が高くなり、品質の劣化が懸念される場合がある。
そこで、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134が備えられる貫通部165近傍の奥面仕切り壁111の断熱材152に、冷凍室吐出風路141に突出する突起部162を設けることにより、冷凍室吐出風路141に突起部162を設けず冷凍室吐出風路141における冷却ピン134側の面を平面にした場合に比べて、貫通部165周辺の剛性を高めた上で、断熱材152の壁厚を確保してさらに剛性を高めた形状とした。また、突起部162によって冷却ピン134を側面側と背面側の両方から冷却することができる構成とした。
さらに、風路抵抗の増加を抑制する目的で、突起部162の外周面を先端に向かうほど細くなる円錐状の斜面にしている。
この際、冷却ピン134を直接風路(冷凍室吐出風路141)内に設置すると、冷却過多になり霧化電極135の結露量が過多になるもしくは、凍結する可能性がある。
そこで、冷却ピン134の背面近傍の断熱材に孔(貫通部165)を設け、そこに冷却ピン134を挿入し、その周囲に断熱性がありかつ防水性の高い材料であるPSやPPなどの樹脂で成形された冷却ピンカバー166を設置することにより、断熱性を確保する。
また、冷却ピンカバー166を断熱性を持った絶縁テープなどでも構わない。
なお、図示はしないが、孔(貫通部165)と冷却ピンカバー166に緩衝材を設け、シール性を確保すると、より冷凍室吐出風路141からの冷気が冷却ピン134の周囲に侵入することをより効果的に防止することができる。
さらに、貫通部165の開口部167に、図示はしないが、テープなどを貼付することにより冷気の遮断を行うと、さらに効果的である。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫100について、以下その動作、作用を説明する。
伝熱冷却部材である冷却ピン134は冷却ピンカバー166を介して冷却されるので、霧化先端部である霧化電極135を冷却ピン134で間接的に冷却するものに、さらに、熱緩和部材である冷却ピンカバー166を介して二重構造で間接的に冷却することができ、霧化先端部である霧化電極135が極度に冷却されることを防ぐことができる。霧化先端部である霧化電極135が極度に冷却されると、それに伴い結露量が多大となり霧化部139の負荷の増大による静電霧化装置131への入力の増大および霧化部139の凍結などによる霧化不良が懸念されるが、こういった霧化部139の負荷増大による不具合を防ぐことができ、適切な結露量を確保することができ、低入力で安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、霧化先端部である霧化電極135を、伝熱冷却部材である冷却ピン134と熱緩和部材(冷却ピンカバー166、断熱材152)とを介して二重構造で間接的に冷却することで、冷却手段の温度変化が、霧化先端部である霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和することができるので、霧化電極135の負荷変動を抑え、安定した噴霧量のミスト噴霧を実現することができる。
また、伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却は、冷却室110で生成された冷気を用いており、冷却ピン134は熱伝導性のよい金属片で形成したので、冷却手段は、冷却器112で生成された冷気が流れる風路(冷凍室吐出風路141)からの熱伝導だけで必要な冷却を行うことができる。
また、この時、本実施の形態の伝熱冷却部材である冷却ピン134は、霧化電極と逆側に凸部134aを有する形状をしているので、霧化部139の中で凸部134a側の端部134bが冷却手段に最も近接するため、冷却ピン134の中でも霧化先端部である霧化電極135から最も遠い端部134b側から冷却手段である冷気によって冷却されることとなる。
このように、本実施の形態では、貫通部165近傍の断熱材152に冷凍室吐出風路141に突出する突起部162を設けることにより、貫通部165周辺の剛性を高めた場合でも、冷却ピン134を側面側と背面側の両方から冷却することができるので、熱伝導のための表面積を増加させることができ、伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却効率を低下させることなく冷却ピン134周辺の剛性を高めることができる。
また、突起部162の外周面を先端に向かうほど細くなる円錐状の斜面にすることにより、冷気は、冷気の流れ方向に対して曲面である突起部162の外周をなめるように流れるので風路抵抗の増加を抑制すると共に、伝熱冷却部材である冷却ピン134が側壁の外周から均一に冷却されることで、冷却ピン134をムラなく冷却でき、冷却ピン134を介して霧化先端部である霧化電極135を効率よく冷却することができる。
また、断熱材152の冷却ピン134背面の一部のみ貫通孔である貫通部165を設け、薄肉部が構成されていないので、発泡スチロールの成型が容易にでき、また、組み立て時の破損などの問題がない。
さらに、本実施の形態の構成では、冷却ピンカバー166の背面側の冷却手段(低温の冷気)と接する部分が熱緩和部材となるので、熱緩和部材の熱緩和の状態は冷却ピンカバー166の冷気と接する部分の厚みを変えることによって調整することができるので、容易に伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却状態を変えられることができ、例えば様々な貯蔵容量の冷蔵庫に適用する場合でも、それぞれの冷却負荷によって冷却ピンカバー166の厚みを変えることで、対応することができる。
さらに冷却ピンカバー166と貫通部165の間には隙間がなく、また貫通部165の開口部はテープなどにより隣接する区画からの冷気の侵入を遮断しているので、低温冷気が庫内に漏れてくることもないので、貯蔵室(野菜室107)やその周辺部品が結露や低温異常などを起こすことがない。
このように冷却手段によって冷却する際に、伝熱冷却部材である冷却ピン134の霧化電極135から最も距離の離れた遠い部分である端部134b側から冷却することで、冷却ピン134の大きな熱容量を冷却した上で、伝熱冷却部材である冷却ピン134によって霧化先端部である霧化電極135が冷却されることで、冷却手段の温度変化が霧化先端部である霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和し、より変動負荷の小さく安定的なミスト噴霧を実現することができる。
発生した微細ミストは、野菜室107内に噴霧されるが非常に小さい微粒子のため拡散性が強く、野菜室107内全体に微細ミストは到達する。
また、霧化装置を静電霧化装置131としたことで、発生した微細ミストは、非常に小さい微粒子のため拡散性が強く、噴霧する野菜室107全体へ到達する。噴霧される微細ミストは、高圧放電で生成されたため、マイナスの電荷を帯びているので、野菜室107内にはプラスの電荷をもつ青果物である野菜が収納されているので、霧化されたミストは、野菜の表面に集まりやすく、これにより保鮮性が向上する。
また、野菜表面に付着したナノレベルの微細ミストは、OHラジカルと微量ではあるがオゾンなどを多く含んでおり、殺菌、抗菌、除菌などに効果がある他、酸化分解による農薬除去や抗酸化によるビタミンC量などの栄養素の増加を野菜に促す。
また、本実施の形態のように、霧化先端部である霧化電極135を冷却することで空気中の水分を結露させた結露水をミスト噴霧に用いる場合に、霧化電極135に水がないときは、放電距離が離れて空気の絶縁層を破壊することができず、放電現象がおこらない。これにより霧化電極135と対向電極136間に電流が流れないが、この現象を冷蔵庫100の制御手段146で検知することにより電圧印加部133の高圧をON/OFFすることもできるので、庫内への熱負荷の抑制と省エネルギーが図れる。
以上のように、本実施の形態5においては、霧化部139の凸部134aである冷却ピン134の構成について、断熱材152に貫通孔である貫通部165を設け、その箇所に冷却ピン134を挿入し、その周囲に冷却ピンカバー166を設けることにより、伝熱冷却部材である冷却ピン134への冷却能力を確保しつつ断熱材152の成型を容易にすることができる。
また、このように伝熱冷却部材である冷却ピン134の側面および背面部を一体成型された冷却ピンカバー166で覆うことによって、背面部に配置されたである冷凍室吐出風路141からの冷気が冷却ピン134の周囲に侵入することをより効果的に防止している。
また、本実施の形態5においては、冷却ピン134周囲に緩衝材を設けていないが、設けてもよい。これにより貫通孔(貫通部165)と冷却ピンカバー166間を密着させることができ、冷気もれを防止できる。
また、本実施の形態5においては、貫通孔(貫通部165)の開口部167にテープなどの遮蔽物を設置していないが、設置してもよい。これにより、さらに、冷気もれを防止できる。
なお、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却するための風路を、冷凍室吐出風路141としたが、製氷室106の吐出風路や、冷凍室108戻り風路などの低温風路でも構わない。これにより、静電霧化装置131の設置可能場所が拡大する。
なお、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却する冷却手段を、冷蔵庫100の冷凍サイクルで生成された冷却源を用いて冷却された冷気としたが、冷蔵庫100の冷却源からの冷気もしくは冷温を用いた冷却管からの熱伝達を用いるものであってもよい。これにより、この冷却管の温度を調節することで、伝熱冷却部材である冷却ピン134を任意の温度に冷却することができ、霧化先端部である霧化電極135を冷却する際の温度管理を行いやすくなる。
また、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却する冷却手段は、ペルチェ効果を用いたペルチェ素子を補助部品として用いてよく、この場合、ペルチェへの供給電圧により霧化電極135先端の温度を極めて細かい温度で制御できる。
なお、本実施の形態では、静電霧化装置131の外郭ケース137と断熱材152の凹部111aの間には、緩衝材を用いていないが、冷却ピン134への湿度侵入防止やがたつき防止のためウレタンフォームなどの緩衝材を静電霧化装置131の外郭ケース137もしくは断熱材152の凹部111aに構成しても構わない。これにより、冷却ピン134への湿度流入を防止でき、断熱材152に結露することを防止できる。
(実施の形態6)
本発明の実施の形態6における冷蔵庫を左右に切断した場合の断面を示す縦断面図は、図1とほぼ同じであり、本発明の実施の形態6の冷蔵庫における野菜室の奥面を示す要部正面図は、図2と同じである。図8は本発明の実施の形態6の冷蔵庫における野菜室に備えた静電霧化装置の周辺部を図2のA−A線で切断し切断面を矢印方向から見た断面図である。
本実施の形態では、実施の形態1〜5で詳細に説明した構成と異なる部分についてのみ詳細な説明を行い、実施の形態1〜5で詳細に説明した構成と同じ部分もしくは、同じ技術思想が適用できる部分については、説明を省略する。
図において、奥面仕切り壁111は、ABSなどの樹脂で構成された奥面仕切り壁表面151と、奥面仕切り壁表面151と冷凍室吐出風路141の間の断熱性を確保するために発泡スチロールなどで構成された断熱材152とで構成されている。また、冷凍室吐出風路141と冷却室110とを隔離するための仕切り板161を備えており、また、野菜室107側の奥面仕切り壁表面151には、貯蔵室(野菜室107)の温度調節をする、もしくは表面の結露を防止するためヒータ等の加熱手段154が奥面仕切り壁表面151と断熱材152の間に設置されている。
ここで、奥面仕切り壁111の貯蔵室(野菜室107)内側の壁面の一部に他の箇所より低温になるように貫通部165を設け、その箇所に静電霧化装置131が設置されている。
静電霧化装置131は、主に霧化部139、電圧印加部133、外郭ケース137で構成され、外郭ケース137の一部には、噴霧口132と湿度供給口138が構成されている。
静電霧化装置131は、霧化部139に備えられた霧化先端部である霧化電極135を冷却手段によって露点温度以下に冷却することで、霧化部139周辺の空気中の水分を霧化電極135に結露させて生成した結露水をミストとして噴霧させるものである。
この結露を行う際に、本実施の形態では、冷凍室吐出風路141を流れる低温冷気を冷却手段とし、また、霧化先端部である霧化電極135を直接冷却するのではなく、霧化電極135よりも大きな熱容量を有する伝熱冷却部材である冷却ピン134を介して霧化先端部である霧化電極135を冷却しているものである。
霧化部139は、霧化先端部である霧化電極135が設置され、霧化電極135はアルミニウムやステンレスなどの良熱伝導部材からなる伝熱冷却部材である冷却ピン134に固定されて接続し、また、電気的にも電圧印加部133から配線されている一端を含め接続している。
この電極接続部材(伝熱冷却部材)である冷却ピン134は、霧化電極135に比べて50倍以上、好ましくは100倍以上の大きな熱容量を有するものであり、例えば、アルミや銅などの高熱伝導部材が好ましく、冷却ピン134の一端からもう一端に冷熱を熱伝導で効率よく伝導させるため、その周囲は断熱材152で覆われていることが望ましい。
また、凹部111aの背面側に貫通部165が設けられ、伝熱冷却部材である冷却ピン134の凸部134aがこの貫通部165に備えられている。
この伝熱冷却部材である冷却ピン134が備えられる貫通部165は、発泡スチロール等の成型において、本実施の形態のような貫通孔を設けると、断熱壁の剛性が低下し、強度不足や成型不良による割れ、穴あきなどの不具合が発生する可能性が高くなり、品質の劣化が懸念される場合がある。
そこで、本実施の形態では、貫通部165近傍の断熱材152に冷凍室吐出風路141に突出し先端が仕切り板161に接触する突起部162を設けることにより、冷凍室吐出風路141に突起部162を設けず冷凍室吐出風路141における冷却ピン134側の面を平面にした場合に比べて、貫通部165周辺の剛性を高めた上で、断熱材152の壁厚を確保してさらに剛性を高めた形状とした。また、突起部162によって冷却ピン141を側面側と背面側の両方から冷却することができる構成とした。
伝熱冷却部材である冷却ピン134を直接風路(冷凍室吐出風路141)内に設置すると、冷却過多になり霧化先端部である霧化電極135の結露量が過多になるもしくは、凍結する可能性がある。
そこで、霧化先端部である霧化電極135の背面の断熱材152に貫通孔165を設け、貫通部165近傍の断熱材152に冷凍室吐出風路141に突出し先端が仕切り板161に接触する突起部162を設け、貫通孔165に冷却ピン134を挿入し、断熱性を確保することで、冷却ピン134が直接冷却手段に接せず熱緩和部材である断熱材152と仕切り板161を介して接することになる。
この時、略円柱状の冷却ピン134の側面側がすべて断熱材152で覆われている構成となる。
また、貫通部165の開口部167は、冷凍室吐出風路141と冷却室110を仕切る仕切り板161により風路と遮蔽され、シール性を確保している。
貫通孔(貫通部165)の開口部167に図示はしないが、テープなどを貼付することにより冷気の遮断を行ってもよい。
以上のように構成された本実施の形態の冷蔵庫100について、以下その動作、作用を説明する。
伝熱冷却部材である冷却ピン134は、断熱材152の突起部162を介して側面側から冷却されるので、霧化先端部である霧化電極135を冷却ピン134で間接的に冷却するものに、さらに、断熱材152の突起部162を介して二重構造で間接的に冷却することができ、霧化電極135が極度に冷却されることを防ぐことができる。
また、円柱状の冷却ピン134の周囲を断熱材152が円錐状に囲っており、最も断熱壁が薄い側が霧化電極135から最も遠い側であるので、冷却ピン134の側面外周部の特に開口部167近傍に位置する部分を最も強く、他の部分も側壁の外周面から均一に冷却することが可能となる。
また、冷却ピン134の風路(冷凍室吐出風路141)側の端面は仕切り板161で風路(冷凍室吐出風路141)と遮蔽されており、さらに突起部162の端面をある程度距離を確保し、仕切り板161を圧接させることにより、沿面距離を確保することで、さらに、冷気が伝熱冷却部材である冷却ピン134に直接当たることを防止している。また、これにあわせてテープなどを端面には貼付し、シール性を向上させてもよい。このように貫通孔165の開口部167を仕切り板161に固定することによって、外気温度や庫内温度、霜取り制御等で温度変化が大きい冷蔵庫100において、熱変形が生じた場合でも、より確実に冷却ピン135および霧化部139を固定することができる。
また、断熱材152の冷却ピン134背面の一部のみ貫通孔165を設け、薄肉部が構成されていないので、発泡スチロールの成型が容易にでき、また、組み立て時の破損などの問題がない。
さらに冷却ピン134と貫通孔165の間には隙間がなく、また貫通孔165の開口部167はテープなどにより冷気を遮断しているのでいので、連通している箇所がなく、低温冷気が庫内に漏れてくることもないので、貯蔵室(野菜室107)やその周辺部品が結露や低温異常などを起こすことがない。
さらに、奥面仕切り壁111を薄型化でき、庫内の収納量をさらに大きくできる。
このように冷却手段によって冷却する際に、伝熱冷却部材である冷却ピン134の霧化電極135から最も距離の離れた遠い部分である端部134bが最も強く冷却されることで、冷却ピン134の大きな熱容量を冷却した上で、伝熱冷却部材である冷却ピン134によって霧化先端部である霧化電極135が冷却されることで、冷却手段の温度変化が霧化先端部である霧化電極135に直接的に大きな影響を与えることをさらに緩和し、より変動負荷の小さく安定的なミスト噴霧を実現することができる。
また、霧化装置を静電霧化装置131としたことで、発生した微細ミストは、非常に小さい微粒子のため拡散性が強く、噴霧する野菜室107全体へ到達する。噴霧される微細ミストは、高圧放電で生成されたため、マイナスの電荷を帯びているので、野菜室107内にはプラスの電荷をもつ青果物である野菜が収納されているので、霧化されたミストは、野菜の表面に集まりやすく、これにより保鮮性が向上する。
また、野菜表面に付着したナノレベルの微細ミストは、OHラジカルと微量ではあるがオゾンなどを多く含んでおり、殺菌、抗菌、除菌などに効果がある他、酸化分解による農薬除去や抗酸化によるビタミンC量などの栄養素の増加を野菜に促す。
ここで、霧化電極135に水がないときは、放電距離が離れ、空気の絶縁層を破壊することができず、放電現象がおこらない。これにより霧化電極135と対向電極136間に電流が流れない。この現象を冷蔵庫100の制御手段146で検知することにより電圧印加部133の高圧をON/OFFすることもできるので、庫内への熱負荷の抑制と省エネルギーが図れる。
以上のように、本実施の形態6においては、霧化部139の凸部134aである冷却ピン134と断熱材152および冷却室110の構成について、断熱材152に貫通孔165を設け、その箇所に冷却ピン134を挿入し、冷却ピン134の端面を仕切り板161で覆うことにより、伝熱冷却部材である冷却ピン134は、断熱材152の突起部162と仕切り板161を介して冷却されるので、霧化先端部である霧化電極135を伝熱冷却部材である冷却ピン134で間接的に冷却するものにさらに、断熱材152の突起部162を介して二重構造で間接的に冷却することができ、霧化先端部である霧化電極135が極度に冷却されることを防ぐことができる。また、冷却ピン134の風路(冷凍室吐出風路141)側の端面は仕切り板161で風路(冷凍室吐出風路141)と遮蔽されており、さらに突起部162の端面をある程度距離を確保し、仕切り板161を圧接させることにより、沿面距離を確保することで、さらに、冷気が冷却ピン134に直接当たることを防止している。
これにより、冷却ピン134の過冷を防止し、また、冷気漏れなどによる貯蔵室(野菜室107)の過冷や結露を防止できる。
また、本実施の形態では、伝熱冷却部材である冷却ピン134の背面近傍の奥面仕切り壁111の断熱材152に、冷凍室吐出風路141に突出する突起部162を設けることにより、冷凍室吐出風路141に突起部162を設けず冷凍室吐出風路141における冷却ピン134側の面を平面にした場合に比べて、冷却ピン134周辺の剛性を高めた上で、伝熱冷却部材である冷却ピン134を側面側から冷却することができるので、熱伝導のための表面積を増加させることができ、伝熱冷却部材である冷却ピン134の冷却効率を低下させることなく冷却ピン134周辺の剛性を高めることができる。
また、突起部162の外周面を先端に向かうほど細くなる円錐状の斜面にすることにより、冷気は、冷気の流れ方向に対して曲面である突起部162の外周をなめるように流れるので冷凍室吐出風路141の風路抵抗の増加を抑制すると共に、冷却ピン134が側壁の外周から均一に冷却されることで、冷却ピン134をムラなく冷却でき、伝熱冷却部材である冷却ピン134を介して霧化先端部である霧化電極135を効率よく冷却することができる。
また、突起部162の形状を円柱状としても良く、その場合には冷却ピン134の側面から均一に冷却ピン134を冷却することができるので、よりムラなく冷却できる。
また、本実施の形態においては、貫通孔165の開口部167を仕切り板161に固定(圧接)することによって、外気温度や庫内温度、霜取り制御等で温度変化が大きい冷蔵庫100において、熱変形が生じた場合でも、より確実に冷却ピン135および霧化部139を固定することができる。
また、本実施の形態6においては、冷却ピン134周囲に緩衝材を設けていないが、設けてもよい。これにより冷却ピン134と貫通孔(貫通部165)を密着させることができ、冷気もれを防止できる。また、本実施の形態6においては、貫通孔(貫通部165)の開口部167にテープなどの遮蔽物を設置していないが、設置してもよい。これによりさらに、冷気もれを防止できる。
なお、本実施の形態では、静電霧化装置131の外郭ケース137と断熱材152の貫通孔165との間には、緩衝材を用いていないが、冷却ピン134への湿度侵入防止やがたつき防止のためウレタンフォームなどの緩衝材を静電霧化装置131の外郭ケース137もしくは断熱材152の凹部111aや貫通孔165に構成しても、また、図7に示された実施の形態5のように冷却ピンカバーを設けても構わない。これにより、冷却ピン134への湿度流入を防止でき、断熱材152に結露することを防止できる。
(実施の形態7)
図9は本発明の実施の形態7における冷蔵庫の野菜室とその上部の仕切り壁の周辺部を左右に切断した場合の断面を示す要部縦断面図、図10は本発明の実施の形態7における冷蔵庫を図9のB−B線で切断し切断面を矢印方向から見た断面図、図11は本発明の実施の形態7における冷蔵庫の野菜室の上部の仕切り壁を図10のC−C線で切断し切断面を矢印方向から見た断面図である。
本実施の形態では、実施の形態1から6で説明した構成と異なる部分を中心に詳細な説明を行い、実施の形態1から6と同一構成である部分および同一の技術思想が適用できる部分については、詳細な説明を省略する。
図において、冷蔵庫100の冷蔵庫本体である断熱箱体101は、主に鋼板を用いた外箱102と、ABSなどの樹脂で成型された内箱103と、外箱102と内箱103との間の空間に発泡充填される硬質発泡ウレタンなどの発泡断熱材とで構成され、周囲と断熱され、複数の貯蔵室に区分されている。本実施の形態においては、野菜室107が冷蔵庫100の最下部に構成され、その上部に比較的低温の冷凍温度の温度設定を行っている冷凍室108がその上に構成され、その間を仕切り壁174で仕切り、貯蔵室として区画されている。
冷凍室108の背面には冷気を生成する冷却室110が設けられ、その間には、断熱性を有する各室への冷気の搬送風路と、各室と断熱区画するために構成された奥面仕切り壁111が構成されている。
冷却室110の冷却器112で生成された冷気は、各室に冷却ファン113により搬送される。ここで本実施の形態の野菜室107は、上部の冷却器112で生成された冷気を直接もしくは他室で熱交換された戻り風路を利用して、野菜室吐出風路182を介して野菜室107に流れ、野菜室吸込み風路181から再び冷却器112に戻る。
野菜室107の上面には冷凍室108と区画するために仕切り壁174が構成されている。
仕切り壁174は、ABSなどの樹脂で構成された野菜室側仕切り板173と冷凍室側仕切り板172とその間に断熱性を確保するための発泡スチロールやウレタンなどで構成された断熱材171で構成されている。ここで、仕切り壁174の野菜室107側の壁面の一部に他の箇所より低温になるように凹部174aを設け、その箇所に静電霧化装置131とミスト風路177が設置されている。
静電霧化装置131は、主に霧化部139、電圧印加部133で構成されている。霧化部139は、霧化電極135が設置され、霧化電極135はアルミニウムやステンレス、真鍮などの良熱伝導部材からなる電極接続部材(伝熱冷却部材)である冷却ピン134に固定され、電気的にも電圧印加部133から配線されている一端を含め接続している。
この電極接続部材(伝熱冷却部材)である冷却ピン134は霧化電極135に比べて50倍以上、好ましくは100倍以上の大きな熱容量を有するものであり、例えば、アルミや銅などの高熱伝導部材が好ましく、冷却ピン134の一端からもう一端に冷熱を熱伝導で効率よく伝導させるため、その周囲は断熱材で覆われていることが望ましい。
また、長期的に霧化電極135と冷却ピン134の熱伝導の維持も必要であるので、接続部に湿度等の侵入を防止するためにエポキシ部材などを流しこみ、熱抵抗を抑え、さらに、霧化電極135と冷却ピン134を固定する。また、熱抵抗を低下させるために霧化電極135を冷却ピン134に圧入等により固定してもよい。
さらに、冷却ピン134は、貯蔵室と冷却器112もしくは風路を断熱するための断熱材内で冷温を熱伝導させる必要があるので、その長さは5mm以上好ましくは10mm以上確保することが望ましい。ただし、その長さを30mm以上にした場合は、その効果は低下すると同時に仕切り壁174が厚くなり庫内収納量が減少する。
なお、貯蔵室(野菜室107)に設置された静電霧化装置131が高湿環境下にあり、その湿度が冷却ピン134に影響する可能性があるので、冷却ピン134は耐腐食性、耐錆性の性能を持った金属材料、もしくはアルマイト処理などの表面処理、コーティングを行った材料を選択した方が好ましい。
伝熱冷却部材である冷却ピン134は、断熱材171の一部に設けられた凹部174aにはめ合わせられ断熱材171に固定され、霧化電極135は冷却ピン134とL字型に突起した形で取り付けられている。これは、庫内収納量を大きくするために仕切り壁174の薄型化に寄与している。
よって、伝熱冷却部材である冷却ピン134の霧化電極135の反対側の端面は、ABSやPPなどの樹脂で成型された冷凍室側仕切り板172に圧接され、その冷凍室108の冷気を冷凍室側仕切り板172を介し、熱伝導で霧化先端部である霧化電極135を冷却させ、その先端に結露させ、水を生成する。
このように簡単な構造で冷却手段を構成することができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部139を実現することができる。また、冷凍サイクルの冷却源を利用して伝熱冷却部材である冷却ピン134および霧化先端部である霧化電極135の冷却を行うことができるので、省エネルギーで霧化を行うことができる。
また、霧化電極135に対向している位置にドーナツ円盤状の対向電極136が、霧化電極135の先端と一定距離を保つように取付けられ、その延長上にミスト風路177が形成されている。
ミスト風路177は、野菜室107と冷凍室108を区画する仕切り壁174の凹部174aに設けられている。
仕切り壁174は、断熱性と庫内容量を確保するため一般に25mm〜45mmで構成されている。この凹部174aにミスト風路177を設ける。
ミスト風路177には、野菜室107から湿度を供給するための吸込み口183とミストを野菜室107へ噴霧するミスト吐出口176があり、このミスト吸込み口183から霧化部139に高湿な空気が流入し、霧化部139の霧化電極135は冷凍室から熱伝導で冷却ピンを介して冷却されているため、霧化電極135先端は結露する。
霧化電極135先端と対向電極136との間に高電圧を印加さえることによりミストを発生させる。
発生したミストは、ミスト風路177を通過して、ミスト吐出口176より野菜室107に噴霧される。
さらに、霧化部139と電気的に接続された電圧印加部133が構成され、高電圧を発生する電圧印加部133の負電位側が霧化電極135と、正電位側が対向電極136とそれぞれ電気的に配線、接続されている。
霧化電極135近傍では、ミスト噴霧のため、常に放電が起こるため、霧化電極135先端では、磨耗を生じる可能性がある。冷蔵庫100は、10年以上運転することになるので、霧化電極135の表面は、強靭な表面処理が必要であり、例えば、ニッケルメッキ、および金メッキや白金メッキを用いることが望ましい。
対向電極136は、例えば、ステンレスで構成されていて、また、その長期信頼性を確保する必要があり、特に異物付着防止、汚れ防止するため、例えば白金メッキなどの表面処理をすることが望ましい。
電圧印加部133は、冷蔵庫本体(断熱箱体101)の制御手段146と通信、制御され、冷蔵庫100もしくは静電霧化装置131からの入力信号で高圧のON/OFFを行う。
なお、静電霧化装置131を固定している仕切り壁174には、風路内の結露を防止するためヒータ等の加熱手段178が設置されている。
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作・作用を説明する。
静電霧化装置131が設置されている仕切り壁174の断熱材171の厚さは、霧化電極135が固定されている冷却ピン134を冷却するための冷却能力が必要であり、静電霧化装置131が備えられている箇所の壁厚は他の部分より薄く構成されている。そのため、比較的低温である冷凍室からの熱伝導により伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却し、霧化先端部である霧化電極135を冷却することが出来る。ここで、霧化電極135の先端温度を露点以下にすれば、霧化電極135近傍の水蒸気は霧化電極135に結露し、水滴が確実に生成される。
ここでは図示しないが庫内に庫内温度検知部や庫内湿度検知部などを設置することにより、あらかじめ決められた演算により厳密に庫内環境下の変化に応じて露点を割り出すことが出来る。
この状態で霧化電極135を負電圧側とし、対向電極136を正電圧側として、電圧印加部133によりこの電極間に高電圧(例えば7.5kV)を印加させる。このとき、電極間で空気絶縁層が破壊されコロナ放電が起こり、霧化電極135の水が電極先端から霧化し、目視できない1μm未満の電荷をもったナノレベルの微細ミストと、それに付随するオゾンやOHラジカルなどが発生する。
発生した微細ミストは、野菜室107の野菜容器(下段収納容器119、上段収納容器120)内に噴霧される。静電霧化装置131から噴霧される微細ミストは、マイナスの電荷を帯びている。一方、野菜室107内には青果物である野菜が収納されており、その中には緑の菜っ葉ものや果物等も保存されている。これらの青果物は、通常、購入帰路時での蒸散あるいは保存中の蒸散によってやや萎れかけた状態で収納されていることが多い。これらの青果物は通常、プラスの電荷に帯電されており、噴霧されたマイナスの電荷を持った微細ミストは、野菜表面に集まりやすい。よって、噴霧された微細ミストは野菜室107内を再び高湿にすると同時に青果物の表面に付着し、青果物からの蒸散を抑制し、保鮮性を向上させる。また、野菜や果物の細胞の隙間から組織内に浸透し、水分が蒸散して、萎んだ細胞内に再び水分が供給され、細胞の膨圧によって萎れが解消され、シャキッとした状態に復帰する。
また、発生した微細ミストは、オゾンやOHラジカルなどを保持しており、これらは強い酸化力を保持する。そのため、発生した微細ミストが野菜室内の脱臭や野菜表面を抗菌、殺菌することが出来ると同時に、野菜表面に付着する農薬やワックスなどの有害物質を酸化分解・除去することが出来る。
以上のように、本実施の形態7は、冷蔵庫本体(断熱箱体101)が複数の貯蔵室を有し、霧化部139を備えた貯蔵室である野菜室107の天面側には霧化部139を備えた貯蔵室である野菜室107よりも低温に保たれた低温貯蔵室である冷凍室108が備えられ、霧化部139は野菜室107の天面側の仕切り壁174に取り付けたのである。
これによって、霧化部139を備えた貯蔵室(野菜室107)の上部に冷凍室108や製氷室106のような冷凍温度帯の貯蔵室がある場合、それらを仕切る天面の仕切り壁174に霧化部139を設置することで、上部貯蔵室(冷凍室108)の冷気で霧化部139の伝熱冷却部材である冷却ピン134を冷却し、霧化電極135が冷却され、結露させることができるので、特別な冷却装置が不必要で、簡単な構成で霧化部139を備えることができるので、故障が少なく信頼性が高い霧化部を実現することができる。
また、本実施の形態では、貯蔵室を区画するための仕切り壁と、貯蔵室(野菜室107)の天面側には低温貯蔵室(冷凍室108)が備えられ、静電霧化装置131は天面の仕切り壁174に取り付けたことにより、冷凍室108や製氷室106のような冷凍温度帯の貯蔵室が上部にある場合、それらを仕切る天面の仕切り壁174に設置され、その冷却源で静電霧化装置131の霧化先端部である霧化電極135を冷却し、結露させることができるので、特別な冷却装置が不必要で、また、天面から噴霧できるので野菜室107の収容容器(下段収納容器119、上段収納容器120)全体に拡散しやすい。
また、霧化部139を野菜室107の収納空間内に備えず、野菜室側仕切り板173の奥側に備えているので、人の手にも触れにくいので安全性が向上させることができる。
また、本実施の形態の霧化部139は静電霧化方式によってミストを生成するものであり、高電圧等の電気エネルギーを使って水滴を分裂させ、細分化することによって微細ミストを発生させる。発生したミストは電荷を帯びているため、そのミストに野菜や果物等の付着させたい物と逆の電荷を持たすことによって、例えばプラスの電荷を持つ野菜に対してマイナスの電荷を帯びたミストを噴霧することにより、野菜や果物への付着力が向上するため、より均一に野菜表面にミストが付着するとともに、電荷を帯びていないタイプのミストと比較してミストの付着率をより向上させることが出来る。また、噴霧された微細ミストは直接、野菜容器(下段収納容器119、上段収納容器120)内の食品に噴霧することができ、微細ミストと野菜の電位を利用して野菜表面に微細ミストを付着させることが出来るので、保鮮性を効率よく向上させることが出来る。
さらに、本実施の形態の補給水は、外部から供給する水道水ではなく結露水を用いる。そのためミネラル成分や不純物がなく、霧化電極135先端の劣化や目詰まりによる保水性の劣化を防ぐことが出来る。
さらに、本実施の形態のミストはラジカルを含んでいることにより野菜表面に付着する農薬やワックスなどを極めて少ない水量で分解・除去出来るので節水ができ、かつ低入力化が出来る。
(実施の形態8)
図12は本発明の実施の形態8における冷蔵庫の超音波霧化装置周辺部の詳細断面図である。
本実施の形態では、実施の形態1から7で説明した構成と異なる部分を中心に詳細な説明を行い、実施の形態1から7と同一構成である部分および同一の技術思想が適用できる部分については、詳細な説明を省略する。
図において、奥面仕切り壁111は、ABSなどの樹脂で構成された奥面仕切り壁表面151と、貯蔵室の断熱性を確保するための発泡スチロールなどで構成された断熱材152で構成されている。また、冷凍室吐出風路141と冷却室110とを隔離するための仕切り板161を備えており、また、奥面仕切り壁表面151には、貯蔵室の温度調節をする、もしくは表面の結露を防止するためヒータ等の加熱手段154が奥面仕切り壁表面151と断熱材152の間に設置されている。
ここで、奥面仕切り壁111の貯蔵室内側の壁面の一部に凹部111aを設け、その箇所に霧化装置であるホーン型の超音波霧化装置200が設置されている。
このように、霧化装置である超音波霧化装置200は側壁の中でもヒータ等の加熱手段154を備える奥面仕切り壁111に備えられており、少なくとも超音波霧化装置200よりも下方側に加熱手段154が備えられているものとする。
超音波霧化装置200は、霧化部211であるホーン部201および冷却ピン205(伝熱冷却部材)と、電極部202,204、圧電素子203とで構成されたホーン型超音波振動子208とそれらを固定、囲う外郭ケース207、外郭ケースの備えられたミストを野菜室内に噴霧するための噴霧口209で構成されている。霧化先端部であるホーン部201は、切削加工や焼結加工等により底面部から先端部に向けて凸部状となっている。ホーン部201の先端部201aは、矩形もしくは円形上に加工され、その断面積比は約1/5以下でホーン部201の側面形状は圧電素子203の発振周波数に依存しており、ホーン部201、電極部202、圧電素子203、電極部204の順に一体的に形成され、各接続間にエポキシやシリコン系の接着剤で接着固定し、圧電素子203で発生する振動をホーン部先端201aで最大振幅となるように構成されている。
また、圧電素子、電極部はここでは図示しないが円筒系で構成さえており、その中心部は空洞である。ここに冷却ピンが構成され、ホーン部201と圧着、固定されている。
ホーン型超音波振動子208の外郭はシリコン樹脂やエポキシ樹脂、アクリル樹脂等でコーティングがされている(図示せず)。
霧化先端部であるホーン部201は、熱伝導性の高い材質としており、例えばアルミニウム、チタン、ステンレス等の金属が挙げられる。特に、軽量で、熱伝導性が高く、超音波伝達時の振幅の増幅性能の点からするとアルミニウムを主成分とするもの選択することが好ましいが、冷蔵庫のような耐腐食性が必要でかつ長寿命化の配慮が必要なものにはSUS304やSUS316Lのようなステンレスを主成分とするものを選択すると、経年劣化が起こりにくく長期に渡る信頼性が確保できるためが望ましい。
噴霧口209は、外郭ケース207の一部に矩形や円形の孔が設けられ、霧化部211から液体が霧化発生する方向、つまりホーン部201の先端部201aと対向する部分の外郭ケース207に設けられている。
霧化装置である超音波霧化装置200は霧化部211に備えられた霧化先端部であるホーン201を冷却手段によって露点温度以下に冷却することで、霧化部周辺の空気中の水分をホーン部201に結露させて生成した結露水を先端部201aからミストとして噴霧させるものである。
また、扉開閉等で多湿状態が続き、ホーン部201に必要以上の結露水が供給された時、排水口138より排水する。この排水口138は、外郭ケース207内に溜まった水を外部へ排出する水抜き穴という機能に加え、外郭ケース207内へ冷気を取り入れる冷気供給口の機能も果たしている。
排水された結露水は、仕切り壁111の奥面仕切り壁表面151を沿い流れるが、ごく微量なため野菜室の対流や背面のヒータにより蒸発する。この時、壁面にヒータ等の加熱手段154が備えられていることで他の側面壁と比較して奥面仕切り壁111周辺は上昇気流が発生しやすい。よって、この奥面仕切り壁111に霧化部211が備えられ、さらに霧化部を収納する外郭ケース207の下面部に備えられている冷気供給口の機能を果たす排水口138から再高湿度の冷気が流れ込み、より結露を促進させることが可能になる。
以上のように構成された冷蔵庫について、以下その動作を説明する。
野菜室107内の余分な水蒸気を奥面仕切り壁111の一部の設置された超音波霧化装置200の冷却ピン205は、野菜室よりも低温冷気が流れている冷凍室風路により冷却される。そして、冷却ピン205とホーン部201が圧着しているため熱伝導により霧化先端部であるホーン部201が冷却され、野菜室の高湿空気に含まれる水蒸気が低温化されたホーン部201に結露することで結露水が生成され、先端部201aに付着する。
この状態で高圧・発振回路に通電し、高電圧を所定の周波数(例えば80k〜210kHz)で発振させ、電極部202、電極部204に印加すると、圧電素子202は振動を起こし、供給された霧化部211の先端部201aに付着した水の表面にはキャピラリ波が発生し、先端の水は数μmから数十μmの微粒子化され、その振動方向にミストとして霧化される。その微粒子ミストは、噴霧口209を通過することで、ホーン部201の先端部201a以外から発生した粒子径の大きいミストは矩形や円形の噴霧口209の外周壁に衝突し、貯蔵室内へ噴霧されずケース内に残るので、比較的小さい粒子径のミストのみを分級し、微細ミストのみが貯蔵室である野菜室107へと噴霧される。
また、超音波霧化装置200を一定間隔、例えば1分間ON、9分間OFFのようなインターバルで通電し、霧化発生の霧化量を調整しながら野菜室107に噴霧し、野菜室107をすばやく加湿する。これにより、野菜室107は高湿化でき、野菜からの蒸散が抑えられるのと同時に、圧電素子203で発生する振動をホーン部201の先端部201aで最大振幅となるようにエネルギーを集中していることから、圧電素子部203は1Wから2W程度の低発熱量に抑えられ、野菜室107への温度影響を軽減することができる。
圧電素子203を覆うコーティング材は平均10年程度の長期使用が前提となる冷蔵庫においてはコーディング材の劣化を防ぐため、超音波伝達時の振幅の増幅性能の点から柔軟性があるために繰り返し振動を受けても劣化しにくいシリコン樹脂を主成分とするもの選択することが好ましく、ホーン部201、電極部202、圧電素子部203、電極部204とのそれぞれの結合部における液体や水蒸気の侵入を防ぐとともに、接着剤の劣化を防ぐことで寿命信頼性の向上に寄与し、冷蔵庫に搭載した場合の実負荷に耐え得る構成となる。
なお、外郭ケース207とホーン型超音波振動子の隙間には、水漏れ防止や共振防止のためにパッキン材(図示せず)を用いてもよい。これにより、上記に記載したような液体や水蒸気の侵入をより確実に防ぐとともに騒音も低減できる。なお、具体的には、フッ素系のパッキン材を用いることにより寿命信頼性が向上する。
以上のように、本実施の形態においては、断熱区画された比較的高湿環境である野菜室と、野菜室に液体を噴霧するためのホーン型超音波霧化装置を備え、ホーン先端に結露水を生成するためホーン部に冷却ピンを設置することにより、先端に結露させ、それを直接噴霧させることにより野菜室内の品質を保持することができる。
なお、本実施の形態において、霧化させる液体は、静菌力、消臭力を持つ金属イオンを含む、例えば、亜鉛イオン水、銀イオン水、銅イオン水などでも構わない。これにより貯蔵室内に発生する菌の抑制効果を向上させることができる。
なお、本実施の形態においては、冷却ピン205を備える部分の断熱材152の形状は図12で示すものを例に挙げたが、冷却ピン205を配置する部分に関する形状は実施の形態1〜7で説明したような形状にしても同様の効果を奏するのは言うまでもない。
なお、本実施の形態においては、霧化装置は超音波霧化装置200としたが、実施の形態1〜7で説明した静電霧化装置や、それ以外のエジェクタ方式等の霧化装置であっても、空気中の水分を積極的に結露させた水を用いてミスト噴霧を行うものであれば、他の霧化装置であっても良く、上記実施の形態で説明した技術思想を適用することができる。