JP5052661B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、超音波発生装置を備えた冷蔵庫に関するものである。

近年、食品のまとめ買い、作り置き及びストック等をする家庭は増加傾向にあり、家庭用冷蔵庫の大容量化が必要とされている。また一方で、食品のおいしさへの関心も高く、食品を高品質に維持することのできる保存機能及び解凍機能等が必要とされている。

食品を高品質に保存する方法として、保存前に食品をわずかに乾燥させることが有効であることが知られている。食品中の水分をある程度除くことで、食品を冷凍する場合には、氷結晶による細胞の損傷を抑制することができる。また、余分な水分を脱水することによって、冷凍時や冷蔵時におけるドリップの発生も抑えることができ、食品を高品質に維持することができる。また、解凍においては、できるだけ短時間に解凍し、最大氷結晶成長温度帯（−５〜−１℃）を短時間で通過させることが望ましい。

このような高品質な乾燥及び解凍の手段の１つとして、超音波の利用が挙げられる。一般に、食品に超音波を照射することにより、乾燥の促進、解凍の促進等の効果を得ることができることが知られている（非特許文献１〜非特許文献３参照）。

また、冷蔵庫に用いられ、超音波発生装置を備えた解凍装置として、例えば、「冷凍食品等を水等の液体と共に収納する解凍室と、前記解凍室内に振動エネルギーを供給する電気振動子と、前記電気振動子を付勢する駆動手段と、前記解凍室と電気振動子と駆動手段を収納する筐体と、前記筐体の内側又は外側に取りつけられ、前記冷凍食品等を収納した包装部材を密閉する密閉手段と、前記包装部材内の空気を吸引除去する脱気手段とを備えた超音波解凍装置」というものがある（特許文献１参照）。

また、例えば、「超音波の発振回路、電力増幅回路、及び超音波振動子からなる超音波発生部及び、解凍槽と突出部を有する浮き上がり防止手段から構成され、解凍槽には超音波振動子が固着され、さらに浮上り防止手段を着脱自在にとりつけた超音波解凍機」というものがある（特許文献２参照）。

また、例えば、平らな板状の振動板の上に食品を載せて、超音波発生装置からその振動板を介して超音波を食品に伝播させ、食品を解凍するものがある。

特開平２−５８４７号公報（第１頁、第１図） 特開昭６４−８６８６５号公報（第１頁、第１図）

三浦光，スケトウダラの冷凍すり身をモデルとした超音波乾燥 日本食品科学工学会誌 第43巻 第4号 1996年4月 守田 和夫，山口 安弘，田中 史彦，大豆の超音波乾燥に関する研究，農業生産技術管理学会誌 10(1), 23-27, 2003-05-15 三浦光，超音波を用いて冷凍物の解凍を促進させる，超音波TECHNO，2002.9-10，p48-51，日本工業出版

しかし、特許文献１に記載の従来技術においては、脱気のためのポンプ、液体を供給する手段及び液体を廃棄する手段が必要であり、さらに、食品を埋没させる量の液体を供給する必要がある。そのため、コストが高く、大きなスペースが必要であるという課題があった。

また、特許文献２に記載の従来技術においても、液体を供給する手段及び液体を廃棄する手段が必要であり、さらに、食品を埋没させる量の液体を供給する必要がある。そのため、コストが高く、大きなスペースが必要であるという課題があった。

図１０は、従来の冷蔵庫における透明平板に食品を載せた場合の底面図である。図１０に示すように、平らな板面状の振動板の上に食品を載せて超音波を照射する場合、肉又は魚等の柔軟性のある食品では、食品と伝播部との間に気泡ができてしまう。気泡部分は、空気による減衰が起きるため、超音波が伝播されない。また、気泡は食品と振動板の間に不規則に形成されるので、食品に超音波が伝播する部分は不均一に分布することになる。そのため、乾燥及び解凍の効果を効率的に得られないという課題があった。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、超音波を用いて食品等の被冷却物の解凍等を行う冷蔵庫であって、被冷却物に超音波が均一に伝播し、低コストかつ省スペースな冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明における冷蔵庫は、被冷却物が投入される貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却する冷却器と、前記貯蔵室に設けられ、超音波素子と振動板とを有する超音波発生装置と、前記振動板の上部に設置され、上面が凹凸形状である板状の伝播部と、を備え、前記超音波発生装置が発生した超音波が、前記伝播部を介して前記伝播部の上部に置かれる被冷却物に伝播するものである。

また、本発明における冷蔵庫は、被冷却物が投入される貯蔵室と、前記貯蔵室を冷却する冷却器と、前記貯蔵室に設けられ、超音波素子と振動板とを有する超音波発生装置と、前記振動板の上部に設置された板状の伝播部と、を備え、前記伝播部は、上部に置かれる被冷却物の形状に合わせて変形する弾性体から構成され、前記超音波発生装置が発生した超音波が、前記伝播部を介して前記伝播部の上部に置かれる被冷却物に伝播するものである。

本発明により、超音波発生装置が発生した超音波が、上面が凹凸形状である伝播部を介して被冷却物に均一に伝播するため、低コストかつ省スペースな構成で、均一に被冷却物の解凍等を行う冷蔵庫を提供することができる。

また、本発明により、超音波発生装置が発生した超音波が、被冷却物の形状に合わせて変形する弾性体である伝播部を介して被冷却物に均一に伝播するため、低コストかつ省スペースな構成で、均一に被冷却物の解凍等を行う冷蔵庫を提供することができる。

本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る貯蔵室の側断面図である。 本発明の実施の形態１に係る伝播部と食品との接触部の拡大図である。 本発明の実施の形態１に係る伝播部の斜視図である。 本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫を用いて解凍された食品のイメージ図である。 本発明の実施の形態２に係る貯蔵室の斜視図である。 本発明の実施の形態２に係る伝播部と食品との接触部の拡大図である。 本発明の実施の形態３に係る貯蔵室の側断面図である。 従来の冷蔵庫における透明平板に食品を載せた場合の底面図である。

以下、本発明における冷蔵庫の一例について、図面を用いて詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の正面図である。
冷蔵庫１の最上部には、開閉ドアを有する冷蔵室１００が設けられている。また、冷蔵室１００の下部に切替室２００及び製氷室３００が設けられている。切替室２００は、引き出しドアを有し、冷凍（約−１８℃）、冷蔵（約３℃）、チルド（約０℃）及びソフト冷凍（約−７℃）等の各温度帯に切り替えることができる。また、切替室２００と製氷室３００の下部には、引き出しドアを有する冷凍室４００が設けられている。また、冷凍室４００の下部であり冷蔵庫１の最下部には、引き出しドアを有する野菜室５００が設けられている。また、冷蔵室１００の扉表面には、各室の温度及び各種設定を調節できる操作スイッチと各室の温度等を表示する液晶表示部とを有する操作パネル７が設けられている。なお、操作パネル７は、上記の場所でなくてもよく、例えば冷蔵庫の中又は冷蔵室の側面等に設置されていてもよい。また、上記の各室の位置等についても上記の構成に限られるものではない。

図２は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫の側断面図である。
図２に示すように、冷蔵庫１の内部には、冷媒を圧縮する圧縮機２、冷媒との熱交換により冷蔵庫１内の空気を冷却する冷却器３が設けられている。また、冷蔵庫１の内部には、冷却器３により冷却された空気を冷蔵庫１内の各室へ送風する送風ファン４と、冷却器３により冷却された空気を各部屋へ導入するための風路５が設けられている。また、冷蔵室１００の下部には、貯蔵室６が設けられている。

冷却器３で冷却された空気は風路５を通り、冷凍室４００、切替室２００、製氷室３００及び冷蔵室１００へと送風され各部屋を冷却する。野菜室５００には、冷蔵室１００からの戻り冷気が冷蔵室用帰還風路（図示省略）を通過して流入する。そして、野菜室５００に流入した空気は、野菜室用帰還風路（図示省略）を通過して冷却器３に戻される。
また、各室の温度は、各室に設置されたサーミスタ（図示省略）により検知される。そして、その温度があらかじめ設定された温度になるように、風路５に設置されたダンパー（図示省略）の開度、圧縮機２の出力及び送風ファン４の送風量等が調整される。

図３は、本発明の実施の形態１に係る貯蔵室の側断面図である。
貯蔵室６内を冷却する空気は、吹き出し口８から流入し、貯蔵室６内を冷却した後、戻り口９を通過し帰還風路へ流入する。貯蔵室６は、開閉可能なフタ１０と、食品（本発明の被冷却物に相当）を置くことができるトレイ１１とが設けられ、トレイ１１を手前方向に引き出すと、フタ１０が開き、食品を投入することができる構造になっている。トレイ１１の底面近傍には、支持部１４で支持される振動板１２が設けられている。また、振動板１２の下部には超音波素子１３が取り付けられており、振動板１２の上部には、伝播部１５が取り付けられている。なお、超音波素子１３及び振動板１２は本発明における超音波発生装置に相当する。支持部１４は、例えばエラストマー等の弾性体であり、この支持部１４を用いることにより、超音波素子１３によって伝えられた振動板１２の振動が減衰することを防止することができる。なお、伝播部１５については後に詳しく説明する。

超音波素子１３への給電は、給電部１６によって行われる。給電部１６は、超音波素子１３に接続する素子側給電部１６ａと冷蔵庫本体に接続する本体側給電部１６ｂとを有している。また、給電部１６は、トレイ１１を引き出すと、素子側給電部１６ａと本体側給電部１６ｂとが分離し、トレイ１１を所定位置まで戻すと、素子側給電部１６ａと本体側給電部１６ｂとが接続される構成になっている。
素子側給電部１６ａと本体側給電部１６ｂとの接続部分の構成として、例えば、素子側給電部１６ａに凹部が設けられ、本体側給電部１６ｂに凸部が設けられた構成とする。その場合、本体側給電部１６ｂの凸部が素子側給電部１６ａの凹部に差し込まれることで接続され、給電が可能となる。また、例えば、素子側給電部１６ａと本体側給電部１６ｂの接続部をマグネットで構成し、素子側給電部１６ａと本体側給電部１６ｂとが近接すると、所定位置に接続されるようにしてもよい。

次に、伝播部１５について詳細に説明する。
図４は、本発明の実施の形態１に係る伝播部と食品との接触部を拡大した図である。また、図５は、本発明の実施の形態１に係る伝播部の斜視図である。また、図６は、本発明の実施の形態１に係る冷蔵庫を用いて解凍された食品のイメージ図である。
伝播部１５は、振動板１２の振動を減衰することなく伝播するために、振動板１２と同じ又は近いインピーダンスを有することが望ましい。また、伝播部１５の上面を、平らな面とした場合、食品を載せると食品と伝播部１５との間に不均一な気泡ができ易い。そのため、伝播部１５の上面は、凹凸形状で形成されたものとする。

図４に示すように、伝播部１５は山型形状を所定の間隔を空けて複数列設けた凹凸形状である。伝播部１５をこのような形状にしたため、柔軟性をもった食品は、凹部１５ｂの上方では伝播部１５と接触せず自重により下方へたわみを生じる。しかし、凸部１５ａは食品のたわみの支持点となり必ず食品と接触することになる。食品と接触した部分においては、超音波を減衰することなく伝播部１５から食品へ伝播させることが出来る。そして、図５に示すように伝播部１５の凹凸形状は、均一に分布しているので、超音波を食品全体に均一な分布で伝播させることができる。図６において、伝播部１５の凸部１５ａとの接触部分は色付き部分である。このように、図５に示すような伝播部１５を用いて解凍された食品は、均一に超音波が伝播されるため、均一な分布で解凍される。

なお、本実施の形態１では、伝播部１５の上面は、山型形状を所定の間隔を空けて複数列設けたものを示しているが、このような構造に限るものではない。例えば、伝播部１５の上面は、凸部の側断面が半円、正方形又は長方形となるような形状を所定の間隔を空けて複数列設けてもよい。その場合、食品における伝播部１５との接触部分の分布は図６と同様に均一な縞模様となる。
また、例えば、円柱、角柱又は錘等の形状を所定間隔で複数設けたものでもよい。その場合、食品における伝播部１５との接触部分の分布は、円又は多角形が所定の間隔を空けて均一に分布するものとなる。

以上により、本実施の形態１における冷蔵庫は、超音波発生装置が発生した超音波が、上面が凹凸形状である伝播部を介して食品を解凍するため、食品に超音波が均一に伝播し、低コストかつ省スペースな構成で、均一に食品を解凍する冷蔵庫を提供することができる。
また、本実施の形態１における冷蔵庫は、超音波を均一に伝播させることで食品の解凍だけではなく食品の乾燥等を目的とした場合も同様の効果を得ることができる。また、このことは、後述の実施の形態２及び実施の形態３においても同様である。

実施の形態２．
図７は、本発明の実施の形態２に係る貯蔵室の斜視図である。
なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付しており、特に説明しない部分については実施の形態１と同じ構成であるものとする。例えば、吹き出し口８、戻り口９及びフタ１０は図示していないが、実施の形態１と同様の構成である。
貯蔵室６には、隣接した給水タンク１７が設けられている。給水タンク１７は、パイプ１８ａを介してポンプ（図示省略）と接続されており、そのポンプには、トレイ１１に挿入されたパイプ１８ｂが接続されている。そして、ポンプを作動させることで給水タンク１７からトレイ１１内の伝播部１５の上に水が供給される構成となっている。なお、給水タンク１７、パイプ１８ａ，１８ｂ及びポンプは本発明における水供給装置に相当するが、水が供給できる構成であれば上記の構成に限られない。

また、伝播部１５の上面は、凹凸形状となっており、例えば図７に示すように凸部１５ａの側断面が長方形となる形状を所定間隔を空けて複数列設けたものである。また、伝播部１５の四方側面は壁で囲まれており、その凹凸形状の凹部１５ｂに水を保持できる構造となっている。なお、伝播部１５は、パイプ１８ｂから供給された水を保持できる凹凸形状であれば上記の構造でなくてもよい。例えば、実施の形態１で説明したように側断面が山型形状又は半円形状のものを複数列設けてもよく、また、角柱、円柱又は錘等を所定の間隔で複数設けたものでもよい。

図８は、本発明の実施の形態２に係る伝播部と食品との接触部の拡大図である。
図８に示すように、伝播部１５の凹部１５ｂに水を供給することで、食品と伝播部１５との間に水を介在させることができ、水を通して超音波振動を食品に伝えることができる。これにより、食品に超音波が伝わらない部分を少なくできるので効率的に解凍することができ、均一に食品を解凍することができる。

なお、伝播部１５への給水量は、凹部１５ｂを埋める程度のごく少量でよい。また、給水タンク１７は、製氷室３００へ給水を行う製氷用の給水タンクと兼用にしてもよい。これにより、給水タンク１７等の水供給装置によるスペース増加を抑えることができ、冷蔵庫１を省スペースな構造とすることができる。

以上により、本実施の形態２における冷蔵庫は、食品へ超音波を伝播させる伝播部１５を凹凸形状としたことで実施の形態１と同様の効果を得ることができる。さらに、その凹部分に水を供給することで、食品に超音波が伝わらない部分を少なくできるのでより均一に食品を解凍することができる。

実施の形態３．
図９は、本発明の実施の形態３に係る貯蔵室６の側断面図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付しており、特に説明しない部分については実施の形態１と同じ構成であるものとする。
振動板１２の上面には、上部に置かれる食品（本発明の被冷却物に相当）の形状に合わせて変形する弾性体から構成された伝播部１５が設けられている。伝播部１５は、食品が載せられるとその食品の重さにより食品の形状に合わせて変形し、食品の底面と伝播部１５の上面とが隙間なく密着する。そのため、伝播部１５は、食品全体に均一に、超音波を伝播させることができる。

伝播部１５に用いられる弾性体は、例えばゴム、エラストマー又はゲル等であり、食品を載せたときに容易に変形するものであればよい。また、伝播部１５は、振動板１２と同じ又は近いインピーダンスをもつものが望ましい。

以上により、本実施の形態３における冷蔵庫は、食品へ超音波を伝播させる伝播部１５を、食品の重さにより食品の形状に合わせて変形する弾性体としたことで、低コストで省スペースな構成で、均一に食品を解凍することができる。

１ 冷蔵庫、２ 圧縮機、３ 冷却器、４ 送風ファン、５ 風路、６ 貯蔵室、７ 操作パネル、８ 吹き出し口、９ 戻り口、１０ フタ、１１ トレイ、１２ 振動板、１３ 超音波素子、１４ 支持部、１５ 伝播部、１５ａ 凸部、１５ｂ 凹部、１６ 給電部、１６ａ 素子側給電部、１６ｂ 本体側給電部、１７ 給水タンク、１８ａ，１８ｂ パイプ、１００ 冷蔵室、２００ 切替室、３００ 製氷室、４００ 冷凍室、５００ 野菜室。

Claims (4)

1. 被冷却物が投入される貯蔵室と、
   前記貯蔵室を冷却する冷却器と、
   前記貯蔵室に設けられ、超音波素子と振動板とを有する超音波発生装置と、
   前記振動板の上部に設置され、上面が凹凸形状である板状の伝播部と、
   を備え、
   前記超音波発生装置が発生した超音波が、前記伝播部を介して前記伝播部の上部に置かれる被冷却物に伝播することを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記伝播部の凹凸形状は、山型形状を所定の間隔を空けて複数列設けたものであることを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記伝播部の凹部に水を供給する水供給装置を備え、
   前記超音波発生手段が発生した超音波が、前記伝播部と前記伝播部の凹部に供給された水とを介して前記伝播部の上部に置かれる被冷却物に伝播することを特徴とする請求項１又は請求項２記載の冷蔵庫。
4. 被冷却物が投入される貯蔵室と、
   前記貯蔵室を冷却する冷却器と、
   前記貯蔵室に設けられ、超音波素子と振動板とを有する超音波発生装置と、
   前記振動板の上部に設置された板状の伝播部と、
   を備え、
   前記伝播部は、上部に置かれる被冷却物の形状に合わせて変形する弾性体から構成され、
   前記超音波発生装置が発生した超音波が、前記伝播部を介して前記伝播部の上部に置かれる被冷却物に伝播することを特徴とする冷蔵庫。