JP2012241970A - 冷凍冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】高価なコンデンサーや結露水で電気抵抗が低下する高抵抗な抵抗器を使用することなく、ユーザーが棚板に接触して起こす感電を確実に防止する。極めて高い安全性を確保しながら、棚板の近傍を均一な交流の電場にする。
【解決手段】冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫内に交流の電場を発生させる電極２と、この電極２に接続してなる交流電源３とを備えており、交流電源３から供給される交流電圧を電極２に印加して、冷凍冷蔵庫内を交流の電場としている。冷凍冷蔵庫は、交流電源３の片方の出力端子３ａを、どこにも接続しないオープン状態として、他方の出力端子３ｂのみを電極２に接続して、電極２で庫内に交流の電場を発生させている。
【選択図】図３

Description

本発明は、収納される食品などの収納物を交流の電場に配置して冷蔵ないし冷凍状態で保存する冷凍冷蔵庫に関する。

食品などの収納物を交流電場を与えて収納する冷凍冷蔵庫は開発されている。（特許文献１及び２参照）

特許文献１の冷凍冷蔵庫は、図１に示すように、長期間鮮度を保って保存するために、ステンレス板の外壁８１と樹脂板で構成した内壁８２の間に断熱層８６を設けた三層構造のパネルで冷蔵室８０を形成し、樹脂板で構成した内壁８２上に導電材で形成した棚受け８５を設て、棚受け８５に金属製の棚板８４を取り付けている。棚板８４の上を交流の電場とするために、交流電源８３の一方の出力端子を外壁８１に、他方の出力端子を棚板８４に接続している。この冷凍冷蔵庫は、交流の高電圧が外壁８１と棚板８４に印加されて、交流の電場を発生させて、庫内の食品の鮮度を保持する。

特許文献２の冷凍冷蔵庫は、食材を電場に置くことで、−３℃〜０℃の温度帯で、凍結させることなく保存する。この冷凍冷蔵庫は、図２に示すように、交流電源９３のアース側を外壁９１に、他方を外壁９１から絶縁された金属製の棚板９４に接続して、棚板９４の上面から１ｃｍの距離にある空間の空間電位を２００Ｖ〜５００Ｖとしている。さらに、交流電源９３の周波数を５０Ｈｚ〜１００Ｈｚとしている。この冷凍冷蔵庫は、棚板９４と外壁９１との間に高電圧の交流を印加して、０℃以下としても真水が凍らない状態を作り出して冷蔵する。

特開２００１−２１５０７４号公報 特開２００２−３６４９６８号公報

以上の冷凍冷蔵庫は、外壁と棚板との間に高電圧の交流を印加する。この冷凍冷蔵庫は、棚板と外壁との間に交流の電場を発生させるので、棚板の表面全体に均一な交流の電場を発生できない。対向して配置する外壁と電極との間に静電場が形成されるからである。このため、この冷凍冷蔵庫は、食品を棚板のどこに置くかで電場による影響が変化してしまう欠点がある。

ところで、以上の冷凍冷蔵庫は、交流の電場の空間電位を高くするために、交流電源の出力電圧を相当に高くする必要がある。ちなみに、特許文献１の冷凍冷蔵庫は、棚板に供給する電圧を５００Ｖ〜１０００Ｖとしている。外壁と棚板との間に高電圧を印加している冷凍冷蔵庫は、感電や漏電によって安全性が著しく阻害される欠点がある。冷凍冷蔵庫の外壁と棚板とに１０００Ｖもの高電圧を印加している冷凍冷蔵庫は、外壁と棚板との間を長期間にわたって絶縁状態に保持するのは極めて難しい。とくに、冷凍冷蔵庫は冷却によって空気が過飽和な状態となって結露しやすく、結露水が絶縁を破壊して漏電の原因となる。さらに、外壁は相当に広い面積となるので、全ての領域において長期間にわたって絶縁状態を保持するのが極めて難しい。

さらに、引用文献２の冷凍冷蔵庫は、図２に示すように、外壁９１を交流電源９３のシャーシーアース９９に接続しているので、棚板９４に電圧を印加する状態でユーザーが棚板９４に接触すると感電する危険性がある。この弊害を避けるために、特許文献２の冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫のドアを開くとオフになるドアスイッチ９８を交流電源９３の一次側に接続して、ドアを開くと交流電源９３をオフに切り換えるようにしている。この冷凍冷蔵庫は、ドアスイッチ９８が確実に動作する状態においてはユーザーの感電を防止できるが、ドアスイッチ９８が故障して、ドアを開いてもオフに切り換えできなくなると、ドアを開いた状態で棚板９４に高い電圧が印加されて、極めて危険な状態となる。

さらに、特許文献２の冷凍冷蔵庫は、図２に示すように、トランス９５の２次側に、アース抵抗９６とアースコンデンサー９７との直列回路を接続して２次側の電流を制限し、また、トランス９５の２次側がショートする状態での１次側の電流も少なく制限している。アース抵抗９６とアースコンデンサー９７は、出力と直列に接続されるので、ユーザーが棚板９４に接触して感電するときの電流を小さくできる。電気抵抗を５ＭΩとするアース抵抗９６は、交流電源９３の出力電圧を１０００Ｖとしても、最大電流を０．５ｍＡに制限する。ただ、アース抵抗９６の電気抵抗は極めて高いので、結露水や付着する異物の吸湿などが原因で電気抵抗が低下することがあり、とくに経時的に電気抵抗が小さくなって、いつまでも高抵抗を保持できないことがある。アース抵抗９６の電気抵抗が小さくなると、感電するときの電流を小さく制限できなくなって、危険な状態となることがある。さらに、引用文献２の冷凍冷蔵庫は、アースコンデンサー９７を直列に接続しているので、このアースコンデンサー９７のインピーダンスでもって、交流の平均電流を制限する作用はあるが、ユーザーが感電した直後の瞬間電流を制限することはできず、ドアスイッチ９８がオフに切り換えられない状態で、ユーザーが棚板９４に接触すると、極めて大きな感電ショックを受ける弊害がある。

さらに、アースコンデンサーには極めて高耐圧のものを使用するので、部品コストが極めて高くなる欠点もある。ちなみに、引用文献２の冷凍冷蔵庫は、耐圧を２５００Ｖ、静電容量を０．０１μＦとするアースコンデンサーを使用するが、このコンデンサーは極めて高耐圧で、しかも静電容量が大きいので、特殊なコンデンサーを使用することになって極めて高価となる。

本発明は、以上の欠点を一挙に解決することを目的に開発されたものである。本発明の重要な目的は、高価なコンデンサーや結露水で電気抵抗が低下する高抵抗な抵抗器を使用することなく、ユーザーが棚板に接触して起こす感電を確実に防止でき、極めて高い安全性を確保しながら、棚板の近傍を均一な交流の電場にできるという理想的な特性を実現する冷凍冷蔵庫を提供することにある。

課題を解決するための手段及び発明の効果

本発明の冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫内に交流の電場を発生させる電極２と、この電極２に接続してなる交流電源３とを備えており、交流電源３から供給される交流電圧を電極２に印加して、冷凍冷蔵庫内を交流の電場としている。冷凍冷蔵庫は、交流電源３の片方の出力端子３ａを、どこにも接続しないオープン状態として、他方の出力端子３ｂのみを電極２に接続して、電極２で庫内に交流の電場を発生させている。

以上の冷凍冷蔵庫は、高価なコンデンサーや結露水で電気抵抗が低下する高抵抗な抵抗器を使用することなく、ユーザーが棚板に接触して起こす感電を確実に防止でき、極めて高い安全性を確保しながら、棚板の近傍を均一な交流の電場にできるという理想的な特性を実現する。それは、以上の冷凍冷蔵庫が、交流電源の片方の出力端子のみを電極に接続して、他方の出力端子を外壁や棚板に接続することなくオープン状態としているからである。

以上の冷凍冷蔵庫は、交流電源の片方の出力端子をオープン状態としているが、片方の出力端子を電極に接続しているので、交流電源に接続している電極からは電気力線が放射されて、その近傍に静電場を発生させる。交流電源３に接続されないオープン状態の出力端子３ａは、等価回路としては、図８に示すように、極めて高い電気抵抗の抵抗２１とコンデンサー２２とを介して電極２に接続された状態となる。コンデンサー２２は、直流に対しては無限大のインピーダンスを有するが、交流に対しては所定のインピーダンスとなって交流電流を流す。したがって、片方の出力端子３ａをオープン状態としても、他方の出力端子３ｂを電極２に接続して、この電極２に交流を印加することで、電極２がアンテナのように庫内に交流の電場を発生させる。

電極に交流電圧を印加する状態で、電極からの距離を波長λの１／１００とする、いわゆる波長に対して電極に近い領域においては、交流の周波数で変化する静電場となる。交流電源の周波数を３０Ｈｚ〜５００Ｈｚとすれば、この周波数における波長は１０，０００Ｋｍ〜６００Ｋｍとなる。したがって、波長λの１／１００は、電極から１０Ｋｍ〜６Ｋｍ離れた位置となり、この領域にあっては、交流の周波数で変化する静電場となる。

たとえば、携帯電話などの通信に使用される電波の周波数は、数ＭＨｚ〜数ＧＨｚと極めて周波数が高いので、波長λの１／１００は極めて電極に近い位置となる。たとえば、通信に使用される３ＧＨｚの交流は、波長がわずかに１０ｃｍとなるので、その１／１００の範囲は、電極からわずかに１ｍｍ離れた領域となって、電極に極めて近い領域に特定される。ところが、本発明の冷凍冷蔵庫に使用する交流は、極めて周波数が低いので波長の１／１００が１０Ｋｍ〜６Ｋｍと極めて広い領域となり、この範囲が静電場となって、この領域を均一な交流の電場とすることができる。

さらに、以上の冷凍冷蔵庫は、従来の冷凍冷蔵庫のように、板状の電極を対向して配置して、その間に静電場を発生させるのではない。一対の電極を対向するように配置する冷凍冷蔵庫は、電気力線が対向する電極の間に放射されて、外部にはほとんど放射されなくなるので、電極の間には均一に交流の電場を発生できるが、電極の外側には均一に交流の電場を発生できない。本発明の冷凍冷蔵庫は、片方の電極のみを、電波を放射するアンテナのように使用して、その電極の周囲に交流の電場を発生させる。以上の冷凍冷蔵庫は、以上の構造によって、電極の周囲には均一に交流の電場を発生でき、庫内を均一な交流の電場とすることができる。

さらに、以上の冷凍冷蔵庫は、従来の冷凍冷蔵庫が、高抵抗な抵抗器と、高耐圧のコンデンサーを接続していたのに対し、片方の出力端子をオープン状態として何も接続しないので、これらの部品を使用する必要がない。さらに、交流電源の片方の出力端子をオープン状態として何も接続しないので、ユーザーが棚板に直接に接触しても感電することがない。それは、従来のように、交流電源の出力端子のシャーシーアース側を外壁等に接続することなく、オープン状態としているからである。片方の出力端子をオープン状態としている冷凍冷蔵庫は、棚板に接触してもユーザーを介して電流が流れることがない。ユーザーが棚板に接触して電流が流れるには、交流電源の両方の出力端子に電気的に接続される必要があるからである。

さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、電極２を、冷凍冷蔵庫本体１から絶縁して配置してなる金属製の網材からなる金網電極５、又は複数の金属ロッド６Ａを互いに離して平行に配置してなる格子電極６のいずれかからなる両面に貫通する孔やスリットを有する多孔プレートとすることができる。

以上の冷凍冷蔵庫は、電極を金網電極や格子電極のいずれかとする多孔プレートとして電極の表面積を小さくして、交流電源の出力電流を小さくできる。また、交流電源の出力電流を小さくするにもかかわらず、庫内には均一に交流の電場を発生できる。それは、金網電極や格子電極の隙間が、交流電源の波長である１０，０００Ｋｍ〜６００Ｋｍに比較して無視できる間隔となるからである。電極に隙間を設けても、その隙間が波長に比較して充分に小さい形状では、電極としての作用は隙間のないものと同じになる。したがって、多孔プレートとして電池に隙間を設けて流れる電流を少なくしながら、庫内に発生する交流の電場を板状の電極２と同じように均一にできる特徴がある。

さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、電極２を冷凍冷蔵庫の棚に配置することができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極を棚板に配置するので、棚板近傍を均一な交流の電場とすることができる。

さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、交流電源３の出力電圧を３０００Ｖ以上とすることができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極に印加する交流電源の電圧を３０００Ｖ以上と高くするので、庫内に発生させる交流の電場の空間電位を充分に高くできる。

さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、交流電源３の出力周波数を３０Ｈｚないし５００Ｈｚとすることができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極に供給する交流の周波数を３０Ｈｚ〜５００Ｈｚとするので、食材をマイナス温度で凍結させることなく保存し、また、長期間鮮度を保って保存できる特徴がある。

さらに、本発明の冷凍冷蔵庫は、電極２の面積を１００平方センチ以上とすることができる。
以上の冷凍冷蔵庫は、電極の面積を１００平方センチ以上と大きくするので、庫内に均一に交流の電場を発生できる。

従来の冷凍冷蔵庫を示す垂直断面図である。 従来の他の冷凍冷蔵庫を示す概略構成図である。 本発明の一実施例にかかる冷凍冷蔵庫の概略構成図である。 棚板を金網電極とする一例を示す斜視図である。 棚板を格子電極とする一例を示す斜視図である。 交流電源の他の一例を示す回路図である。 図６に示す交流電源の交流出力の一例を示すグラフである。 本発明の一実施例にかかる冷凍冷蔵庫が電極近傍に静電場を発生させる原理図である。

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための冷凍冷蔵庫を例示するものであって、本発明は冷凍冷蔵庫を以下のものに特定しない。さらに、この明細書は、特許請求の範囲を理解しやすいように、実施例に示される部材に対応する番号を、「特許請求の範囲」および「課題を解決するための手段の欄」に示される部材に付記している。ただ、特許請求の範囲に示される部材を、実施例の部材に特定するものでは決してない。

本発明の冷凍冷蔵庫は、例えば、野菜、果物、肉類、魚介類、穀類、加工食料品、ケーキ類などの食品を、鮮度や風味を保持しながら保存するのに使用される。図３の冷凍冷蔵庫は、食品を入れる庫内に交流の電場を発生させる電極２と、この電極２に接続している交流電源３とを備える。図の冷凍冷蔵庫は、交流電源３から供給される交流電圧を電極２に印加して、冷凍冷蔵庫内を交流の電場として食品を保存する。

図３の冷凍冷蔵庫は、食品を載せる複数段の棚板４を庫内に水平に設けている。棚板４は、その上面に、あるいは下面に電極２を積層して配置している。電極２は、両面に貫通する孔やスリットを有する多孔プレートである。多孔プレートは、冷凍冷蔵庫本体１から絶縁して配置している金属製の網材である金網電極５、又は複数の金属ロッドを互いに離して平行に配置している格子電極６のいずれかである。

金網電極５の網目と、格子電極６の金属ロッドの間隔は、孔やスリットの隙間を大きくして、交流電源３の隙間を広くするために、１ｃｍ〜３ｃｍとする。ただし、この間隔は、５ｍｍ〜５ｃｍとすることもできる。間隔を広くして、金網電極５と格子電極６の孔やスリットで設けられる隙間を大きくして、交流電源３の電流を少なくできる。反対に間隔を狭くすることで、棚板上面の交流の電場をより均一にできる。さらに、電極２は、好ましくは、全体の面積を１００平方センチ以上とする。このように、電極の面積を１００平方センチ以上と大きくすることで、庫内に均一に交流の電場を発生できる。

図３の冷凍冷蔵庫は、棚板４に電極２を積層している。この電極２は、金網電極５を細い線材の金網とすることができ、また、格子電極６の金属ロッドを細いロッドとすることができる。ただし、本発明の冷凍冷蔵庫は、棚板を電極に併用することもできる。この棚板は、金属製の金網電極や格子電極で実現できる。棚板４の金網電極５は、図４に示すように、太い金属製の線材からなる枠体５Ａを周囲に設けて、この枠体５Ａに金網５Ｂを固定している。格子電極６は、図５に示すように、金属ロッド６Ａの両端を端ロッド６Ｂに固定して、これを棚板４として使用する。

電極２は、冷凍冷蔵庫本体１から絶縁して庫内に配置される。図３の冷凍冷蔵庫は、冷凍冷蔵庫本体１の外壁１１を金属板とし、外壁１１の内側に断熱材１３を積層し、さらに断熱材１３の内面にはプラスチック製の内壁１２を設けている。棚板４は、内壁１２に連結具１４を固定して、この上に脱着できるように載せている。

図３の冷凍冷蔵庫は、棚板４の電極２にリード線７を介して交流電源３を接続している。交流電源３は、片方の出力端子３ａを全く何にも接続されないオープン状態として、他方の出力端子３ｂのみを電極２に接続して、高電圧の交流が印加される電極２でもって、庫内に交流の電場を発生させる。

図３の冷凍冷蔵庫は、リード線７を電極２に接続している。この冷凍冷蔵庫は、電極２を確実に交流電源３に電気接続できる。ただ、図示しないが、連結具を金属製として、この連結具を、リード線を介して交流電源に接続することもできる。連結具１４は絶縁材であるプラスチック製の内壁１２に固定しているので、冷凍冷蔵庫本体１の外壁１１から絶縁する状態で冷凍冷蔵庫本体１に固定される。この冷凍冷蔵庫は、電極２を連結具１４に載せて連結具１４とリード線７を介して交流電源３に接続できるので、電極２や棚板４を簡単に脱着して清掃などができる特徴がある。

図３に示す交流電源３は、入力される商用電源を高電圧の交流に昇圧する電源トランス８を備えている。さらに、交流電源は、電源トランスの１次側に絶縁トランスを接続することもできる。この交流電源は、１次側に接続している絶縁トランスでもって、電源トランスの絶縁を向上してより安全に使用できる。

交流電源３は、庫内の交流の電場を所定の電場とすることができるように、出力電圧を３０００Ｖ以上とする。冷凍冷蔵庫は、空間電位を２００Ｖ〜５００Ｖとして、氷点を降下できる。本発明の冷凍冷蔵庫は、従来の冷凍冷蔵庫のように対向する電極２を設けて交流の電場を発生させるのではない。交流電源３の一方の出力端子３ｂにのみを電極２に接続して、庫内に交流の電場を発生させる。この冷凍冷蔵庫は、対向電極を交流電源に接続している従来の冷凍冷蔵庫よりも交流電源３の出力電圧を高くすることで、庫内を均一に所定の空間電位とすることができる。したがって、本発明の冷凍冷蔵庫は、出力電圧を３０００Ｖ以上として、庫内の空間電位を設定値とする。好ましくは、交流電源３の出力電圧を３００００Ｖとして、庫内を好ましい空間電位とすることができる。交流電源３の出力電圧を高くして、庫内の空間電位を高くすることができる。ただ、交流電源の出力電圧を高くすると、交流電源の絶縁が難しくなる。したがって、交流電源の出力電圧は、たとえば３０００Ｖないし５００００Ｖ、さらに好ましくは、５０００Ｖないし４００００Ｖとする。

図３の交流電源３は、電源トランス８で商用電源を昇圧するので、出力電圧や周波数を変更できない。図６は出力電圧と周波数を調整できする交流電源３を示している。この交流電源３は、入力される商用電源を整流する整流回路３１と、この整流回路３１で整流された直流を交流に変換するＤＣ／ＡＣインバータ３２を備えている。ＤＣ／ＡＣインバータ３２は、昇圧トランス３３と、この昇圧トランス３３の１次側に接続しているスイッチング素子３４と、このスイッチング素子３４をオンオフに接続して、出力電圧と周波数とを調整する制御回路３５と、昇圧トランス３４の２次側に接続しているフィルター３６とを備えている。

昇圧トランス３３は、１次側巻き線３３Ａの中間タップ３３ａを整流回路３１のプラス側に、１次側巻き線３３Ａの両端をスイッチング素子３４を介して整流回路３１のマイナス側に接続している。制御回路３５は、一方のスイッチング素子３４をオンオフに切り換えるタイミングと、他方のスイッチング素子３４をオンオフに切り換えるタイミングとを繰り返して、２次側巻き線３３Ｂに、図７に示すパルス状の交流を出力する。パルス状の交流は、フィルター３６を通過して、サイン波に近い交流信号に変換される。フィルター３６は、交流電源３から出力される周波数よりも高い周波数を減衰させる低域通過フィルターで、パルス状の交流を綺麗な交流として出力する。

この交流電源３は、制御回路３５がスイッチング素子３４をオンオフに切り換えるデューティーで、出力電圧を調整できる。オフ時間に対してオン時間を長くして、交流電源３の出力電圧を高くできる。また、制御回路３５が、スイッチング素子３４を交互にオンオフに切り換えるタイミングの周期で、出力される交流の周波数を調整できる。したがって、制御回路３５でスイッチング素子３４をオンオフに制御して、出力電圧と周波数を自由に調整できる。この交流電源３は、出力電圧と周波数とを調整して、保存する食品に最適な交流の電場の空間電位と周波数とに設定できる。

本発明は、収納される食品などの収納物を交流の電場に配置して保存する冷凍冷蔵庫として、感電を確実に防止しながら極めて高い安全性を確保できる。

１…冷凍冷蔵庫本体
２…電極
３…交流電源 ３ａ…出力端子
３ｂ…出力端子
４…棚板
５…金網電極 ５Ａ…枠体
５Ｂ…金網
６…格子電極 ６Ａ…金属ロッド
６Ｂ…端ロッド
７…リード線
８…電源トランス
１１…外壁
１２…内壁
１３…断熱材
１４…連結具
２１…抵抗
２２…コンデンサー
３１…整流回路
３２…ＤＣ／ＡＣインバータ
３３…昇圧トランス ３３Ａ…１次側巻き線
３３ａ…中間タップ
３３Ｂ…２次側巻き線
３４…スイッチング素子
３５…制御回路
３６…フィルター
８０…冷蔵室
８１…外壁
８２…内壁
８３…交流電源
８４…棚板
８５…棚受け
８６…断熱層
９１…外壁
９３…交流電源
９４…棚板
９５…トランス
９６…アース抵抗
９７…アースコンデンサー
９８…ドアスイッチ
９９…シャーシーアース

Claims (6)

1. 冷凍冷蔵庫内に交流の電場を発生させる電極(2)と、この電極(2)に接続してなる交流電源(3)とを備え、交流電源(3)から供給される交流電圧が電極(2)に印加されて、冷凍冷蔵庫内を交流の電場とする冷凍冷蔵庫において、
   前記交流電源(3)の片方の出力端子(3a)がどこにも接続されないオープン状態であって、他方の出力端子(3b)にのみが電極(2)に接続されて、電極(2)で庫内に交流の電場を発生させるようにしてなることを特徴とする冷凍冷蔵庫。
2. 前記電極(2)が、冷凍冷蔵庫本体(1)から絶縁して配置してなる金属製の網材からなる金網電極(5)、又は複数の金属ロッド(6A)を互いに離して平行に配置してなる格子電極(6)のいずれかからなる両面に貫通する孔やスリットを有する多孔プレートである請求項１に記載される冷凍冷蔵庫。
3. 前記電極(2)が冷凍冷蔵庫の棚に配置されてなる請求項１又は２に記載される冷凍冷蔵庫。
4. 前記交流電源(3)の出力電圧が３０００Ｖ以上である請求項１ないし３のいずれかに記載される冷凍冷蔵庫。
5. 前記交流電源(3)の出力周波数が３０Ｈｚないし５００Ｈｚである請求項１ないし４のいずれかに記載される冷凍冷蔵庫。
6. 前記電極(2)の面積が１００平方センチ以上である請求項１ないし５のいずれかに記載される冷凍冷蔵庫。

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