JP2010144991A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】食品によって保存に適した湿度が異なるため、冷蔵庫の庫内を、保存する食品に適した湿度に制御可能とすることが必要であった。
【解決手段】少なくとも、食品を保存するための２つの空間（空間Ａ７、空間Ｂ８）と、除湿及び加湿機構９とを備えた冷蔵庫６において、前記除湿及び加湿機構９による水蒸気の除去もしくは水蒸気の富化によって、空間Ａ７における湿度を大気中の湿度よりも低い条件に、空間Ｂ８における湿度を大気中の湿度よりも高い条件に制御可能とした。
冷蔵庫６が除湿および加湿機構９を備えたことにより、食品を保存するための空間を様々な湿度に設定できるために、食品に適した湿度で保存でき、食品の長期保存が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は食品の長期保存を可能にした冷蔵庫に関するものである。

従来、庫内の湿度を高湿に保つことによって、食品の乾燥を防ぐ高湿貯蔵庫をもうけた冷蔵庫がある（例えば、特許文献１）。

図４は、特許文献１に記載された従来の冷蔵庫の一部の空間を示すものである。図４に示すように、冷蔵庫の空間１は、密閉または半密閉された高湿貯蔵室であり、２は貯蔵室内の湿度を調節するために配設した調湿部材である。

この構成により、貯蔵室内の湿度を高めて食品の乾燥を防ぎ、室内を食品の保存に適した湿度に保持することができる。
特開平８−３０３９３６号公報

上記従来の構成は、貯蔵空間内の湿度を高湿に保つものであり、果物・野菜などの生鮮食品を保存する場合には乾燥を防ぎ、鮮度を保持することができるが、茶葉や乾燥海苔・せんべい・小麦粉などの乾燥食品を保存する場合には、食品が湿気を吸い、物性や成分変化が起こり、むしろ食味を落とすという課題を有していた。

このように、食品によって保存に適した湿度が異なり、大気中の湿度よりも高湿のほうが良いもの（例：野菜、果物、ハムなど）や低湿のほうが良いもの（例：茶葉・海苔、せんべいなど）があるため、従来の構成のように内部の湿度を高湿にした収納容器を設けるのみでは、様々な種類の食品を保存するのは難しいという課題を有していた。

本発明は、上記従来の課題を解決するもので、冷蔵庫の食品を保存するための空間を様々な湿度に設定可能な構成とすることにより、様々な食品の長期保存を可能とした冷蔵庫を提供することを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明の冷蔵庫は、少なくとも、食品を保存するための２つの空間（空間Ａ、空間Ｂ）を有し、水蒸気除去及び富化機構による水蒸気の除去もしくは水蒸気の富化によって、空間Ａにおける湿度を大気中の湿度よりも高い条件である高湿に、空間Ｂにおける湿度を大気中の湿度よりも低い条件である低湿に制御可能としたものである。

上記構成とすることにより、食品を保存するための空間を様々な湿度に設定できるために、食品に適した湿度で保存ができる。

本発明の冷蔵庫は、食品を保存するための空間を様々な湿度に設定できるために、食品に適した湿度で保存ができるので食品の長期保存が可能となり、より高品質の冷蔵庫を提供することができる。

請求項１に記載の発明は、少なくとも、食品を保存するための２つの空間（空間Ａ、空間Ｂ）と、除湿及び加湿機構とを備えた冷蔵庫であって、前記除湿及び加湿機構による水蒸気の除去もしくは水蒸気の富化によって、前記空間Ａにおける湿度を大気中の湿度よりも高い条件に、前記空間Ｂにおける湿度を大気中の湿度よりも低い条件に制御可能とした冷蔵庫であることにより、空間を様々な湿度に設定できるため、様々な食品の長期保存が可能となる。

請求項２に記載の発明は、前記除湿及び加湿機構が、前記空間Ｂの水蒸気を除去し、除去した水蒸気を前記空間Ａへ送ることで両空間の湿度を制御することにより、両者の空間の湿度を同時に制御できるため、効率よく水蒸気が利用できる。また、この構成であると、両空間それぞれに機構を備える必要がなくなるため、低コスト化にもなる。

請求項３に記載の発明は、除湿及び加湿機構が、冷蔵庫の熱源の温度以下の温度域で水蒸気の除去及び富化が可能であることにより、水蒸気の除去や富化に冷蔵庫の熱源を利用できるため、専用の熱源を備える必要がなく、低コスト化になる。

請求項４に記載の発明は、除湿及び加湿機構が、常温以下の温度域で水蒸気の除去及び富化が可能であることにより、機構の取り付け場所の制約が少なくなるため、より冷蔵庫の設計の自由度が向上する。

請求項５に記載の発明は、除湿及び加湿機構が、湿度調節ポンプであることにより、湿度調節ポンプは電流の付加で水の電気分解と電解合成を行う機構であるため、比較的容易に水（水蒸気）の制御ができる。

請求項６に記載の発明は、湿度調節ポンプが、固体高分子型であることにより、常温常圧での駆動が可能であることから、外部から熱を与える必要がなく、より容易に湿度の制御ができる。

請求項７に記載の発明は、除湿及び加湿機構が、水蒸気吸脱着材であることにより、選択する材料によっては、低コスト化が可能である、大容量化が可能である、外部より電流を流す必要がないなどのメリットが得られる。

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、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における冷蔵庫の縦断面図である。

図１において、冷蔵庫６は少なくとも食品を保存するための２つの空間（空間Ａ７、空間Ｂ８）と除湿及び加湿機構９とを備えた構成である。

冷蔵庫６は、内箱１０と外箱１１とで構成され、内箱１０と外箱１１の間に断熱材１２を充填することにより庫内への外部からの熱の侵入を抑制している。

冷蔵庫６の冷却方式について説明する。冷媒を圧縮機１３で圧縮することで高温高圧のガスとし、これを凝縮器で放熱することで液化する。次に液化した冷媒をキャピラリーチューブで減圧し、蒸発器１４で気化し、周囲から熱を奪うことで庫内を冷やす。冷媒は再びサクションパイプを通り、圧縮機１３に戻る。

以上のように構成された冷蔵庫６について、以下その動作、作用を説明する。

まず、除湿及び加湿機構９は、空間Ｂ８の水蒸気を除去し、除去した水蒸気を空間Ａ７へ送ることで両空間の湿度を制御する。そのため、空間Ｂ８は、除湿及び加湿機構９による水蒸気の除去で、湿度を大気中の湿度よりも低い条件に、空間Ａ７は、水蒸気の富化で、湿度を大気中の湿度よりも高い条件に制御可能である。

以上のように湿度を制御した空間Ａ７に野菜・果物を、空間Ｂ８に茶葉を保存したところ、湿度を制御しない通常の冷蔵庫で保存した場合に比べて、野菜・果物は重量損失および変色が抑制され、また茶葉や乾物類は湿気ることなく食感を維持したまま重量増加が抑制できる。

また、空間Ａ７および空間Ｂ８、ならびに除湿及び加湿機構９は、冷蔵庫の熱源の温度以下の温度域でもよく、また、常温以下の温度域でも除湿及び加湿が可能である。そのため、この除湿および過失のためだけの温度調節は不要で、常温や冷蔵庫内の温度域や食材保存に適した温度域で適切な湿度に調湿することができる。

また、除湿および加湿機構９は、湿度調節ポンプであり、この湿度調節ポンプは、固体高分子型であってもよい。また、除湿および加湿機構９は、水蒸気脱着材であってもよい。この構成により、高価で複雑な設備や設置スペースを要さずとも、食品に適した湿度に調整することができる。

湿度調節ポンプとは、固体電解質を用いた機構を指し、その機構は、外部より電流を流すことにより電極反応が生じることを利用したもので、膜内をＨ^＋が移動することで、−電極で（式１）の反応によって水を生産し、＋電極で（式２）の反応によって水を消費するものである。

Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻→２Ｈ_２Ｏ（式１）
２Ｈ_２Ｏ→Ｏ_２＋４Ｈ^＋＋４ｅ⁻（式２）
なお、固体電解質にはセラミック型や固体高分子型があり、特に指定するものではない。

前述の通り、固体電解質には、セラミック型と固体高分子型があるが、セラミック型の駆動には６００℃の温度が必要であるのに対し、固体高分子型は常温での駆動が可能であるため、冷蔵庫での適用においては、セラミック型よりも固体高分子型のほうが望ましい。特に冷媒として可燃性冷媒を使用する冷蔵庫では固体高分子型が望ましい。

固体高分子型の湿度調節ポンプは、イオン交換膜の表裏両面に少なくともガス拡散電極を有した構造であり、電極の外側には電圧低下の抑制を狙いとして集電体を有していても良い。

交換膜や電極に使用する材料は特に指定するものではないが、その能力から交換膜は、Ｎａｆｉｏｎ膜が望ましく、電極は、Ｐｔ触媒担持電極が望ましい。

水蒸気吸脱着材の吸脱着機構には、材料中の遷移金属の酸化還元、構造中へのインターカレーション、材料の電荷バランスの崩れ（材料がプラスに帯電し、マイナスの酸素を取り込むことでバランスを取ろうとする）、水格子欠陥よる水の移動、多孔体への出入りなどがあるが、特に指定するものではなく、これらの機構が複数組み合わさったものでも良い。

材料としては、セリア系固溶体、層状化合物（デラフォサイト型層状酸化物など）、マイエナイト、カルシウムフェライト、血液類似物質（鉄系包接錯体、銅二核錯体など）などがあり、特に指定するものではないが、環境適正を考慮すると、ＰＲ−ＴＲ指定物質であるコバルトを含まない材料であることが望ましい。

従って、それぞれの食品に適した湿度にすることが可能な空間を有する本発明の冷蔵庫により、食品の外観ならびに食感を損なうことなく長期保存が可能となる。

なお、空間Ａ７と空間Ｂ８は必ずしも図１に記載の場所である必要はなく、自由に設定可能である。また、除湿及び加湿機構９も必ずしも図１に記載の場所である必要はなく、除湿及び加湿機構の特性に合わせて自由に設定可能である。

また、空間Ａ７、空間Ｂ８が隣接している場合には、両空間を隔てる壁に除湿及び加湿機構９を取り付けることで直接的に水蒸気を移動することも可能であるが、両空間が離れている場合などでは、両空間の間に気体が通る通路を設けて気体が移動できるようにしてもよい。

また、両空間の間に水蒸気を溜めておく機構や水蒸気を逃す機構などを設けてもよい。これによって、両空間の湿度の制御がより容易になる。

また、冷蔵庫の熱源とは、運転中に常温よりも温度が高くなる構成部品を指し、例えば、除霜ヒーター、コンプレッサー、ファンモーターなどがあり、中でも除霜ヒーターは最大で５００℃程度の温度になる。

熱源の利用方法について、除湿及び加湿機構９のうち、水蒸気吸脱着材を例に挙げて説明する。ただし、熱源の利用方法はこの限りではなく、除湿及び加湿機構の種類や冷蔵庫の各室のレイアウト、その他部品のレイアウトなど、状況に応じて自由に変更できる。

水蒸気の吸着・脱着ともに常温より高い温度が必要、かつ水蒸気の脱着に必要な外部入力が温度以外のものである場合は、水蒸気吸脱着材を熱源の近傍に設置し、前記空間Ｂ内の気体を、水蒸気吸脱着材まで送って水蒸気を吸着させ、水蒸気が除かれた気体を空間Ｂに戻す。一方で、吸着した水蒸気を前述の外部からの入力を利用して脱着させ、脱着した水蒸気を空間Ａに送る、などの利用方法が考えられる。

また、水蒸気の吸着が常温以下の温度で可能、かつ水蒸気の脱着に必要な外部入力が温度である場合は、前記空間Ｂ内の気体を水蒸気吸脱着材に吸着させ、水蒸気を吸着した状態の水蒸気吸脱材を熱源付近まで動かし、熱源で加熱することで水蒸気を脱着させ、脱着した水蒸気を空間Ａに送る、などの利用方法が考えられる。

食品を保存する環境の湿度が食品の保鮮に与える影響について、実験を例に用いて説明する。

青梗菜、カットキャベツを湿度７０％または９０％とした空間内で５℃にて７日間保存した。

図２は、青梗菜とカットキャベツの重量変化の実験結果であり、湿度７０％の空間で保存したものは、青梗菜で初期重量の５３％、カットキャベツで初期重量の２４％と重量減少が激しく、色の変色も見られた。一方、湿度９０％の空間で保存したものは、青梗菜で初期重量の９４％、カットキャベツで初期重量の９３％であり、重量減少が少なかった。従って、野菜や果物類は、湿度の高い環境下で保存することが鮮度保持には望ましいと考える。

次に、図３に開封した茶葉を湿度約７５％または約１３％とした空間内で５℃にて７日間保存した結果を示した。

このとき、湿度約１３％で保存した茶葉は、開封直後とほぼ変わらない水分含量であり、ビタミンＣ含量の減少率が８６％であったが、湿度約７５％で保存した茶葉は、水分含量が約３倍増加し、ビタミンＣ含量が当初の７２％に減少し、開封直後の茶葉と物性や色に変化が見られた。

乾物は、湿度の低い環境下で保存することが望ましいと考える。

このように、実験では、野菜類は湿度の高い環境、乾物類は湿度の低い環境での保存が、適していることが確認された。

従って、本発明の冷蔵庫は、食品を保存するための空間を様々な湿度に制御することが可能であることにより、様々な食品を保存する場合においてもそれに適した湿度環境下で保存することが可能であるため、長期保存が可能となる。

ここで、前記空間Ａ、空間Ｂは、いわゆる冷蔵室、冷凍室などと呼ばれる各室全体であっても、各室のうちの仕切られた一部分であっても良い。

また、前記空間Ａ、空間Ｂの温度帯は特に指定するものではなく、同一であっても異なっていても良い。

また、前記冷蔵庫は、冷蔵室、冷凍室、野菜室、チルド室など様々な温度帯の保存空間を有していても良く、そのレイアウトは特に指定するものではない。

また、湿度の制御が可能な空間は２つ以上ならばその数は特に指定するものではなく、空間Ａのように湿度を大気中の湿度よりも高い条件に制御可能な空間が２つ、空間Ｂのように湿度を大気中の湿度よりも低い条件に制御可能な空間が１つというように自由に組合せることが可能である。

また、前記冷蔵庫の冷却方式も、気化圧縮型、気化吸収型、ペルチェ効果型など特に指定するものではない。

また、前記除湿及び加湿機構には、湿度調節ポンプや水蒸気吸脱着材などがあるが、特に指定するものではない。なお、前記除湿及び加湿機構は、水蒸気の除去や富化に外部からの入力、例えば、温度、圧力、電流、還元ガスなどを必要としないことが望ましいが、必要としてもかまわない。その外部からの入力の種類も特に指定するものではない。

また、前記除湿及び加湿機構は、前記空間Ａに、空間Ｂ個別に備えても良く、両方の空間を同時に制御することが可能な機構を用いるのであれば１つを備えるだけでも良い。前者では湿度の制御がより容易になり、後者では低コスト化になる。

なお、前記空間Ａ、空間Ｂには抗菌・静菌、殺菌・滅菌など菌の繁殖を抑制する機能または菌を殺す機能を備えていても良く、例えば、炭酸ガス、紫外線、オゾン、アルコールなどがあるが、特に指定するものではなく、これらを組合せても良い。また、特に前記空間Ｂには備えることが望ましい。

以上のように、本発明にかかる冷蔵庫は、様々な種類の食品を保存する必要がある場合においても、食品に合わせた湿度の環境で保存ができるために長期保存が可能となる。従って、一般家庭用冷蔵庫に限らず、業務用冷蔵庫や倉庫などにも適用できる。また、食品を運送する際の劣化も抑制できるため、冷蔵車や冷凍車などの運搬手段などにも適用できる。

本発明の実施の形態１における冷蔵庫の縦断面図 青梗菜とカットキャベツの重量変化の実験結果を示す図 開封した茶葉を湿度約７５％または約１３％とした空間内で５℃にて７日間保存した結果を示す図 従来の冷蔵庫の一部の空間の縦断面図

符号の説明

６ 冷蔵庫
７ 空間Ａ
８ 空間Ｂ
９ 除湿及び加湿機構

Claims (7)

1. 食品を保存するための２つの空間（空間Ａ、空間Ｂ）と、除湿及び加湿機構を備えた冷蔵庫であって、前記除湿及び加湿機構による水蒸気の除去もしくは水蒸気の富化によって、前記空間Ａにおける湿度を大気中の湿度よりも高い条件である高湿度に、前記空間Ｂにおける湿度を大気中の湿度よりも低い条件である低湿度に制御可能である制御部を備えた冷蔵庫。
2. 制御部によって、除湿及び加湿機構が空間Ｂの水蒸気を除去するとともに除去した水蒸気を空間Ａへ送ることで両空間の湿度を制御する請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 除湿及び加湿機構が冷蔵庫の熱源の温度以下の温度域で除湿及び加湿が可能である請求項１または２に記載の冷蔵庫。
4. 除湿及び加湿機構が常温以下の温度域で水蒸気の除去及び富化が可能である請求項１から３のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
5. 除湿及び加湿機構が湿度調節ポンプである請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。
6. 湿度調節ポンプが固体高分子型である請求項５に記載の冷蔵庫。
7. 除湿及び加湿機構が水蒸気吸脱着材である請求項１から４のいずれか一項に記載の冷蔵庫。