JP6144070B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、貯蔵室内に食品等を冷却保存する冷蔵庫に関し、特に電場内で食品等を凍結させる冷蔵庫に関する。

鮮肉、鮮魚等の食品やその他被冷凍物を冷凍する際に、被冷凍物の内部で水分が凍結して氷の結晶が粗大化し、被冷凍物の組織（細胞等）を破壊し、色調や味覚の変化、解凍時の液汁（ドリップ）の流出等が生じて被冷凍物の品質が劣化するという問題があった。

従来、このような被冷凍物の内部における氷結晶の粗大化に起因する被冷凍物の品質劣化を防止する方法として、電場内若しくは磁場内で被冷凍物を冷凍させる方法が知られている（例えば、特許文献１、特許文献２）。

例えば、特許文献１には、被冷凍物を冷却する際に、電界を付与して被冷凍物を過冷却状態とする過冷却工程と、電界の付与を停止して被冷凍物を凍結させる凍結工程と、を繰り返して実行する冷凍方法及び装置が開示されている。同文献に開示された冷凍装置では、冷凍室の両側（左右）に、電界を付与するための一対の電極を配置している。

また、特許文献２には、電場及び超音波を用いて被冷凍物を急速冷凍する方法及び装置が開示されている。同文献に開示された冷蔵庫では、冷凍庫内のステンレス製のラックそのものを、高電圧を印加して電場を発生させる放電電極としている。そして、冷凍庫の内壁を、電気的に接地されるアース電極としている。

特開２００７−２５９７０９号公報（第４頁、第１図） 特開２００７−１９５４９３号公報（第４−５頁、第１図）

しかしながら、電界を発生させる電極の形状や配置が不適切であると、電界が不均一になり、凍結時に目的とする品質を維持する効果が得られなくなってしまうという問題点があった。

即ち、被冷凍物に付与される電界が不均一であると、電界の弱い部分では凍結による細胞破壊等を防止することができず、被冷凍物は、部分的に品質が劣化してしまう。

例えば、特許文献１のように、平板状の電極を対向配置する方法では、電極の周囲縁部分の電界強度が強く、電極の中央付近における電界強度が弱くなる傾向にあることが判明した。

また、同文献のように、冷凍室の左右両側に配置する方法では、電極間の距離が長く、金属製の冷蔵庫外装の影響を受けやすいので、効率良く均一的に電界を発生させることが難しかった。

また同様に、特許文献２のように、ラックと冷蔵庫の内壁を電極にする方法でも、場所によって電極間の距離が大きく異なるので、収納空間の内部に均一的に電界を発生させることが難しかった。

また、電界の弱い領域で電界強度を強めるために電極に印加する電圧を更に高めると、一部の領域では電界が無駄に強められることになり、電界発生のための消費電力が増加して冷蔵庫の効率が低下してしまう。

また、冷凍による被冷凍物の品質劣化を防止するためには、電場を発生させる電極に高電圧（例えば、１ｋＶ〜２０ｋＶ）を印加する必要があるので、印加する電圧を更に高めることは、人体等が電極に接触した際の危険性を高めてしまう。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、被冷凍物に対して均一的に電界を付与して、高効率且つ安全に被冷凍物の品質劣化を防止することができる冷蔵庫を提供することを目的とする。

本発明の冷蔵庫は、被冷凍物を収納する冷凍室と、前記冷凍室内に電場を発生させる一対の電極板と、前記一対の電極板に交流電圧を印加する制御手段と、を備え、前記一対の電極板は、少なくとも一方の電極板から対向する他方の電極板に向かって突出する複数の凸部を有し、前記凸部は、前記一方の電極板の中心付近に多く、周辺付近に少なく形成されていることを特徴とする。

本発明の冷蔵庫によれば、冷凍室内に電場を発生させる一対の電極板は、少なくとも一方の電極板から対向する他方の電極板に向かって突出する凸部を有するので、前記凸部周囲で発生する電界の強度を強めることができる。即ち、前記凸部では、対向する他方の電極板との距離が近くなるので、周辺における電界強度が強くなる。そのため、前記凸部を好適に配置することにより、冷凍室内に発生する電界の均一化を図ることができる。

また、前記凸部を複数設けることにより、より広い収納空間で電界を均一にすることができる。

また、前記凸部を、前記一方の電極板の中心付近に多く、周辺付近に少なく形成することにより、電界強度が弱くなる傾向にある電極板の中心付近における電界強度を高めることができ、全体として均一な電場を実現できる。

また、前記凸部を、前記一方の電極板の中心付近では突出高さを高く、周辺付近では突出高さを低く形成することにより、電界強度が弱くなる傾向にある電極板の中心付近における電界強度を高めることができ、電極板間全体の電界強度を均一化することができる。

また、前記凸部を、前記一方の電極板の表面に沿って直線状または曲線状に延在するように形成することにより、例えば、押し出し成型やプレス成型等で電極板を容易に加工することができ、電界の均一化を図ることができる。

また、前記凸部を、針状に形成することにより、例えば、針状ピンの打ち込みやプレス成型等で突出高さの高い凸部を容易に加工することができる。

また、前記凸部を、切り起こしにより形成することにより、例えば、プレス成型等により、効率良く電極板を加工することができ、電界の均一化を図ることができる。

本発明の実施形態に係る冷蔵庫の正面外観図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の概略構造を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の電界発生装置の構成を示す説明図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の上段冷凍室周辺の構造を示す側面断面図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の上段冷凍室内部を示す透視図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の電極板の組み立てを示す斜視分解図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の電極板を模式的に示す説明図である。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の電界発生制御を示すタイムチャートである。 本発明の実施形態に係る冷蔵庫の電界発生制御の他の例を示すタイムチャートである。 本発明の他の実施形態に係る冷蔵庫の電極板を示す透視図である。 本発明の他の実施形態に係る冷蔵庫の電極板を示す（Ａ）透視図、（Ｂ）凸部の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る冷蔵庫の電極板を示す（Ａ）透視図、（Ｂ）凸部の断面図である。 本発明の他の実施形態に係る冷蔵庫の上段冷凍室周辺の構造を示す側面断面図である。 本発明の他の実施形態に係る冷蔵庫の上段冷凍室周辺の構造を示す側面断面図である。

以下、本発明の第１の実施形態に係る冷蔵庫を図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る冷蔵庫１の概略構造を示す正面外観図である。図２は、冷蔵庫１の右側面断面図である。

図１に示すように、冷蔵庫１は、本体としての断熱箱体２を備え、該断熱箱体２の内部に食品等を貯蔵する貯蔵室を形成している。貯蔵室の内部は、保存温度や用途に応じて複数の収納室３〜７に区分されている。最上段が冷蔵室３、その下段左側が製氷室４で右側が上段冷凍室５、更にその下段が下段冷凍室６、最下段が野菜室７である。

断熱箱体２の前面は開口しており、前記各収納室３〜７に対応した前記開口部には、各々断熱扉８〜１２が開閉自在に設けられている。冷蔵室扉８は、右側上下部が断熱箱体２に回転自在に支持されている。また、断熱扉４〜７は、冷蔵庫２の前方に引出自在に、断熱箱体２に支持されている。

図２に示すように、冷蔵庫２の本体である断熱箱体２は、前面に開口部を有する鋼板製の外箱２ａと、該外箱２ａの内側に間隙を持たせて配設され、前面に開口部を有する合成樹脂製の内箱２ｂと、前記外箱２ａと内箱２ｂとの間隙に充填発泡された発泡ポリウレタン製の断熱材２ｃと、から構成されている。尚、各断熱扉８〜１２も、断熱箱体２と同様の断熱構造を採用している。

冷蔵室３と、その下段に位置する製氷室４及び上段冷凍室５との間は、断熱仕切壁３６によって仕切られている。断熱仕切壁３６は、合成樹脂の成形品であり、その内部には断熱材が充填されている。

また、製氷室４と上段冷凍室５との間は、仕切壁（図面に表れない）によって仕切られている。また更に、上段冷凍室５と、その下段に設けられた下段冷凍室６との間は、冷気が流通自在な通気口２８が形成された仕切壁３７によって区分けされている。尚、製氷室４と下段冷凍室６とは、連通している。そして、下段冷凍室６と野菜室７との間は、断熱仕切壁３８によって区分けされている。

上段冷凍室５の上方には、上電極板２１ａが、上段冷凍室５の下方には、下電極板２１ｂが設けられている。上電極板２１ａ及び下電極板２１ｂは、上段冷凍室５の収納空間内に電場を発生させるものである。詳細は、後述する。

また、内箱２ｂの内部の冷蔵室３の奥面及び天面には、冷却された空気を冷蔵室３へ流す供給風路１５が形成されている。同様に、製氷室４及び上段冷凍室５の奥側には、合成樹脂製の仕切部材４０で区画された供給風路１４が、製氷室４及び上段冷凍室５の上方には、合成樹脂製の仕切部材４１（仕切体）で区画された供給風路１６が、各々形成されている。

内箱２ｂの内部の供給風路１４の更に奥側には、仕切部材３９で区分けされ形成された冷却室１３が設けられている。冷却室１３上部の仕切部材３９には、冷却室１３と供給風路１４とをつなぐ開口１３ａが形成されており、開口１３ａには、空気を循環させるための送風機３２が配設されている。他方、冷却室１３の下方には、貯蔵室からの帰還冷気を冷却室１３の内部へと吸入する開口１３ｂが形成されている。

そして、冷却室１３の内部には、循環する空気を冷却するための冷却器３３（蒸発器）が配置されている。冷却器３３は、圧縮器３１、放熱器（図示せず）、膨張弁（キャピラリーチューブ）（図示せず）に冷媒配管を介して接続されており、蒸気圧縮式の冷凍サイクル回路を構成するものである。尚、本実施形態に係る冷蔵庫１では、前記冷凍サイクルの冷媒として、イソブタン（Ｒ６００ａ）を用いている。

次に、上記の構成を有する冷蔵庫１の基本的な冷却動作について説明する。

先ず、前述の蒸気圧縮式冷凍サイクル回路の冷却器３３によって冷却室１３内の空気の冷却が行われる。冷却器３３によって冷却された空気は、送風機３２によって冷却室１３の開口１３ａから供給風路１４へと吐出される。

そして、供給風路１４に吐出された冷却空気の一部は、風路開閉器１８（例えば、モータダンパ）によって適切な流量に調整され、供給風路１５へと流れ、冷蔵室３へと供給される。これにより、冷蔵室３の内部に貯蔵された食品等を適切な温度で冷却保存することができる。

冷蔵室３の内部に供給された冷気は、図示しない連結風路を介して野菜室７へと供給される。そして、野菜室７を循環した冷気は、帰還風路１７、冷却室１３の開口１３ｂを経て、冷却室１３の内部へと戻る。そこで、再び冷却器３３によって冷却される。

他方、供給風路１４に吐出された冷却空気の一部は、下段冷凍室６へと供給されると共に、供給風路１６へと流れ、製氷室４及び上段冷凍室５へと各々供給される。そして、製氷室４内部の空気は、連通する下段冷凍室６へと流れ、また、上段冷凍室５内の空気も、仕切壁３７に形成された通気口２８を通じて下段冷凍室６へと流れる。

そして、下段冷凍室６内部の空気は、下段冷凍室６の下部を流れ、冷却室１３の開口１３ｂを介して、冷却室１３の内部へと流れる。

以上説明の通り、蒸気圧縮式冷凍サイクル回路、送風機３２、供給風路１４〜１６が冷却手段として機能し、冷却器３３で冷却された空気が貯蔵室内を循環して、食品等の冷凍や冷却保存が行われる。

次に、図３を参照して、上段冷凍室５の収納空間に電界を発生させる電界発生装置２０について詳細に説明する。図３は、電界発生装置２０の概略構成を示す説明図である。

図３に示すように、電界発生装置２０は、一対の電極板２１と、制御装置２３と、温度検出器２４と、を備えている。

電極板２１ａ、２１ｂは、上段冷凍室５の収納空間内に電場を発生させるものであり、上段冷凍室５の上下に該収納空間を挟むように対向配置される。電極板２１ａ、２１ｂは、例えばアルミニウム等の導電性金属からなる板状体である。

電極板２１ａ、２１ｂの少なくとも一方には、対向する他方の電極板２１ａ、２１ｂに向かって突出する凸部２２ａ、２２ｂが形成されている。凸部２２ａ、２２ｂは、対向する電極板との距離が近くなるよう形成されていれば良く、円柱状、角柱状、円錐状、角錐状、円錐台状、角錐台状、半球状、その他、様々な凸形状を採用し得る。詳細については、後述する。

制御装置２３は、一対の電極板２１に交流電圧を印加する制御手段である。制御装置２３には、高電圧（例えば、１ｋＶ〜２０ｋＶ）の交流を発生させる交流電源部２３ａを備えている。これにより、電極板２１ａ、２１ｂに交流電圧を印加し、上段冷凍室５の内部に電界を付与することができる。

尚、制御装置２３に、圧縮機３１、送風機３２、風路開閉器１８の駆動モータや照明３４等、その他の制御機器や、庫内温度センサ３５等を接続し、電界発生制御に併せて冷蔵庫１の冷却運転制御を行うように構成しても良い。

温度検出器２４は、上段冷凍室５に収納される食品等の被冷凍物Ｘの温度を検出するものである。温度検出器２４としては、例えば、赤外線式温度センサ等を利用することができる。制御装置２３は、温度検出器２４で検出される被冷凍物Ｘの温度に基づき、電界を発生させる制御を行う。尚、被冷凍物Ｘの温度を計測する方法に代えて、サーミスタ温度計等を利用して、収納空間の温度を検出して電界発生制御を行うこととしても良い。

次に、図４ないし図７を参照して、上段冷凍室５の構成及び電極板２１ａ、２１ｂの構成について詳細に説明する。図４は、冷蔵庫１の上段冷凍室５の周辺構造を示す右側面断面図（図１に示すＡ−Ａ線断面）である。

図４に示すように、上段冷凍室５の内部には、被冷凍物Ｘを収納する合成樹脂製の収納容器４２を備えている。収納容器４２は、断熱扉１０と一体的に組み合わされており、断熱扉１０と共に上段冷凍室５の前方に引き出すことができる。

上段冷凍室５の上方には、合成樹脂製の仕切部材４１で区画され供給風路１６が形成されている。上電極板２１ａは、供給風路１６の内部に配置され、上段冷凍室５の収納空間に露出していない。これにより、収納空間を広く確保しつつ、人体等が上電極板２１ａに接触することを防止できる。

下電極板２１ｂは、上段冷凍室５と下段冷凍室６とを区画する合成樹脂製の仕切壁３７の内部に配置され、上段冷凍室５の収納空間に露出していない。これにより、人体等が下電極板２１ｂに接触することを防止でき、被冷凍物Ｘを出し入れする際の安全性を高めることができる。

また、上段冷凍室５の収容空間を上下から挟むように電極板２１ａ、２１ｂを対向配置しているので、電極を上段冷凍室５の左右に配置する場合に比べて、電極間の距離を短くすることができる。これにより、低い印加電圧で冷凍庫内に効率良く電界を発生させることができる。

また、電極を上段冷凍室５の左右に配置する場合に比べて、冷蔵庫１の外箱２ａと電極板２１ａ、２１ｂとの距離を離すことができる。これにより、鋼板製の外箱２ａによって電界が弱められてしまうことを防止でき、収納空間内に効率的に電場を発生させることができる。

また、上電極板２１ａ及び下電極板２１ｂを夫々複数枚に分割して、分割された領域毎に電圧を印加できるよう構成しても良い。これにより、被冷凍物Ｘが配置された領域のみに電界を発生させ、その他の領域に電界を発生させるための電力を削減することできる。尚、被冷凍物Ｘの検出、即ち電界を発生させる領域の検出は、前述の温度検出器２４（図３参照）で検出される温度データに基づいて行うことができる。その他、庫内カメラ等を設けて、画像パターン認識等によって被冷凍物Ｘを判断することも可能である。

ここで、電極板２１ａ、２１ｂの縁部周辺は、中央付近よりも電界強度が高くなる傾向にあることが分かってきた。そこで、前述のように電極板２１ａ、２１ｂを複数枚に分割することにより、分割された各々の領域（電極板）の縁部周辺の電界強度を高めることができる。即ち、電極板２１ａ、２１ｂを分割して構成することにより、上段冷凍室５の収納空間の中央付近の電界強度を高めることができ、収納空間全体として電界強度の均一化を図ることができる。これにより、被冷凍物の冷凍をより効率良く行うことができる。

図５は、冷蔵庫１の上段冷凍室５の内部を、前方斜め上から見た透視図である。尚、図５は、断熱扉１０（図４参照）及び収納容器４２（図４参照）を取り外した状態を示している。

図５に示すように、上段冷凍室５の底面を構成する仕切壁３７には、上段冷凍室５の内部から空気が流れ出すように、通気口２８が形成されている。通気口２８は、仕切壁３７の内部に配置された下電極板２１ｂの周囲を取り囲むように配置されている。これにより、上段冷凍室５から空気が分散して流出し、下段冷凍室６へと均一的に流れ込むようになる。その結果、上段冷凍室５及び下段冷凍室６の内部に空気が滞留することを防止し、収納空間内部の温度分布を均一化することができる。

図６は、電極板２１ａ、２１ｂの組み立て構成を模式的に示す斜視分解図である。尚、上電極板２１ａと下電極板２１ｂとは、凸部２２ａ、２２ｂの突出し方向等が上下逆になることを除けば、略同等の構成を採用し得る。以下、下電極板２１ｂを代表例として説明する。

図６に示すように、電極板２１ｂは、合成樹脂製のフレーム２７にはめ込まれ、更に、合成樹脂製の上ケース２５と、合成樹脂製の下ケース２６と、によって挟み込まれるように保持されている。上ケース２５、下ケース２６及びフレーム２７は、例えば接着剤等により、互いに接合される。

尚、電極板２１ｂを覆うケースの基本的構成は、これに限定されるのもではない。例えば、フレーム２７に相当する構成を上ケース２５または下ケース２６と一体的に成形し、全体として２つの部品を組み合わせる構成を採用しても良い。

電極板２１ｂの板厚は、例えば、１〜２ｍｍ程度であり、凸部２２ｂの突出高さも合わせた厚みは、例えば、２〜１０ｍｍ程度である。フレーム２７の厚みは、電極板２１ｂの厚みと同程度に設定すれば良い。上ケース２５及び下ケース２６の厚みは、例えば、各々２〜３ｍｍ程度である。また、下ケース２６には、電極板２１ｂの接続部２１ｘへの配線を通すための配線溝２６ａが形成されている。尚、配線を外部に取り出すための構造（例えば、溝や孔）を、フレーム２７部に形成しても良い。

このように、電極板２１ｂを合成樹脂製の上ケース２５、下ケース２６及びフレーム２７で覆って板状の組み立て部品を構成することにより、電界の発生を阻害することなく、絶縁性を高めて、安全性を更に高めることができる。

また、電極板２１ｂを内部に備える板状の組み立て部品を形成することにより、冷蔵庫１を組み立てる際の電極板２１ｂの取り扱いが容易になる。その結果、冷蔵庫１の組立性が向上する。

また、更に、電極板２１ｂの腐食等を防止することができ、冷蔵庫１の耐久性、信頼性を向上させることができる。

また、電極板２１ｂを合成樹脂で覆って板状に組み立てた部品の縁部分（上ケース２５、下ケース２６及びフレーム２７部分）に固定用の孔２５ｃ、２６ｃ、２７ｃを形成し、ビス等を用いて当該組み立て部品を冷蔵庫１に固定しても良い。これにより、電極板２１ａ、２１ｂを強固に固定して、脱落等を防止することができる。

尚、前述の通り、上電極板２１ａについては、供給風路１６（図４参照）の内部に配置されており、人体等の接触が防止できる。そのため、このように上ケース２５、下ケース２６及びフレーム２７で覆うことなしに、上電極板２１ａをそのまま供給風路１６内に取り付けても良い。

下電極板２１ｂについては、前述のように上ケース２５、下ケース２６及びフレーム２７で覆って組み立てた板状の部品に通気口２８（図５参照）を形成して、仕切壁３７として用いることができる。尚、図６においては、通気口２８の図示を省略している。

電極板２１ｂには、対向する他方の電極板に向かって（図６においては、上方）突出する凸部２２ｂが形成されている。本実施形態では、凸部２２ｂは、直線状に延在し、電極板２１ｂは、いわゆる波板状に形成されている。

このように対向する他方の電極板に向かって突出する凸部２２ｂを形成することにより、凸部２２ｂ部分では、対向する電極板との距離を短くできるので、その周囲の電界強度を強めることができる。前述の通り、電極板２１ｂの周囲縁部分では、電界が強くなる傾向にあるので、本発明のように、電極板２１ｂに凸部２２ｂを設けることにより、電極板２１ｂの中央付近の電界を強めることができ、全体としての電界強度を均一にすることができる。

尚、凸部２２ｂの先端は、山形に尖った形状であることが好ましい。凸部２２ｂの先端を尖らせることにより、凸部２２ｂ周囲の電界強度を効率良く高めることができ、電極板２１ｂ全体として均一な電場を得やすくなる。

また、直線状に延在する凸部２２ｂを採用することにより、電極板２１ｂは、押し出し成型等によって容易に成形することができる。また、プレス成型等によっても、凸部２２ｂを容易に形成することができる。尚、凸部２２ｂを曲線状に延在するよう、或いは、点状に分布するよう形成しても良い。その場合であっても、プレス成型等で容易に加工することができる。

図７（Ａ）は、冷蔵庫１の電極板２１ｂについて、凸部２２ｂの配置例を模式的に示す説明図であり、同図（Ｂ）は、凸部２２ｂの突出高さを変えた例を示す説明図である。

図７（Ａ）に示すように、凸部２２ｂを、電極板２１ｂの中央付近に多く形成し、周辺付近には少なく形成しても良い。これにより、電極板２１ｂの中央付近における電界を強めることができ、電極板２１ｂ全体として、電界強度を均一化することができる。

また、図７（Ｂ）に示すように、凸部２２ｂの突出高さを、電極板２１ｂの中央付近では高く、周辺付近では低くしても良い。このような形態によって、電極板２１ｂの中央付近における電界を強めることができ、電界の均一化を図ることができる。

また、凸部２２ｂは、必ずしも複数設ける必要はなく、例えば、電極板２１ｂの中央付近が対向する他方の電極板の方向に向かって膨出するように湾曲する単一の凸形状を形成して良い。

尚、前述の通り、凸部２２ｂは、先端が山形に尖っている方が周囲の電界を強める効果が高いので、凸部２２ｂの先端形状を好適に変えて配置することによっても、電極板２１ｂ全体の電界強度分布を調整することができる。

次に、図８及び図９を参照して、被冷凍物Ｘの凍結過程と電界を付与する制御について詳細に説明する。図８（Ａ）及び（Ｂ）の上段は、冷蔵庫１の電界発生制御を示すタイムチャートであり、同各図の下段は、温度検出器２４（図３参照）で検出した被冷凍物Ｘの温度変化を示すグラフである。図８（Ａ）は、過冷却状態にならずに被冷凍物Ｘの凍結が始まる例であり、同図（Ｂ）は、過冷却状態になった後に凍結する例を示している。

図８（Ａ）に示すように、制御装置２３（図３参照）は、温度検出器２４で検出した被冷凍物Ｘの温度が所定の開始温度Ｔ１まで冷却されたら（時刻Ａ）、一対の電極板２１（図３参照）に電圧を印加する。これにより、被冷凍物Ｘに電界が付与される。開始温度Ｔ１は、凍結が開始する温度よりも僅かに高い温度である。このような制御を行うことにより、被冷凍物Ｘの凍結が始まる前に無駄な電界を発生させずに、消費電力を削減することができる。そして、被冷凍物Ｘが凍結する際には、電界を付与して凍結による品質の劣化を防止することができる。

次に、被冷凍物Ｘの温度が凍結温度Ｔ２まで達したら（時刻Ｂ）、制御装置２３は、被冷凍物Ｘの温度が所定の保持時間ＴＭ１、凍結温度Ｔ２を保持するか否かを判断する。ここで、凍結温度Ｔ２は、被冷凍物Ｘが凍結する温度を基準に設定される所定の幅を持った基準値である。

被冷凍物Ｘの温度が凍結温度Ｔ２で保持時間ＴＭ１が経過するまで保持された後（時刻Ｃ）、更に温度が低下して所定の停止温度Ｔ３まで低下したら（時刻Ｄ）、制御装置２３は、一対の電極板２１への電圧印加を停止し、電場の発生を停止する。停止温度Ｔ３は、凍結温度Ｔ２よりも低い温度であり、被冷凍物Ｘの凍結が完了したと判断できる温度である。これにより、凍結が完了した後の無駄な電界発生をなくし、消費電力を削減することができる。

図８（Ｂ）は、凍結の際に被冷凍物Ｘが過冷却状態になる場合の例を示している。即ち、被冷凍物Ｘの温度が最初に凍結温度Ｔ２に達しても（時刻Ｂ）、相変化が起こらずに更に温度が低下して過冷却状態になる。時刻Ｂから時刻Ｂ２の間の過冷却状態では、被冷凍物Ｘの温度は略一定の凍結温度Ｔ２を保持しないので、被冷凍物Ｘの温度が停止温度Ｔ３まで低下しても（時刻ＤＸ）、制御装置２３は、電界の付与を停止しない。

そして、過冷却状態から解除され凍結が始まり（時刻Ｂ２）、凍結温度Ｔ２を所定の保持時間ＴＭ１保持した後に（時刻Ｃ２）、停止温度Ｔ３まで冷却されたら（時刻Ｄ）、制御装置２３は、電界の発生を停止する。

このように、凍結温度Ｔ２を所定の保持時間ＴＭ１保持するか否かを判断して電界の発生を停止することにより、被冷凍物Ｘが過冷却状態になるか否かに係わらず、凍結の過程で適切に電界を付与して品質の劣化を防止することができる。

尚、判断の基準となる保持時間ＴＭ１については、凍結前の被冷凍物Ｘの温度低下の速さから演算により熱容量を推定し、好適な目標値を求めることとしても良い。

図９は、電界発生制御を更に簡易的にした他の制御例を示すものである。図９（Ａ）及び（Ｂ）の上段は、冷蔵庫１の電界発生制御の他の例を示すタイムチャートであり、同各図の下段は、温度検出器２４（図３参照）で検出した被冷凍物Ｘの温度変化を示すグラフである。図９（Ａ）は、過冷却状態にならずに被冷凍物Ｘの凍結が始まる例であり、同図（Ｂ）は、過冷却状態になった後に凍結する例を示している。

この制御例では、制御装置２３（図３参照）は、温度検出器２４で検出された被冷凍物Ｘの温度が所定の開始温度Ｔ１に達したら（時刻Ａ）、一対の電極板２１に交流電圧を印加し、電界を発生させる。そして、被冷凍物Ｘが凍結温度Ｔ２に達した後（時刻Ｂ）、所定の保持時間ＴＭ２が経過したら（時刻Ｄ２）、電界の発生を停止する。

ここで、保持時間ＴＭ２は、被冷凍物Ｘの凍結が完了すると推定される時間を考慮して設定されるものであり、凍結温度Ｔ２に達する前の被冷凍物Ｘの温度低下の速さを基にして演算により決定しても良い。

このように、本制御例によれば、簡易的な制御によって、被冷凍物Ｘが凍結する過程で適切に電界を発生させて、被冷凍物Ｘの品質を保持することができる。

次に、図１０ないし図１４を参照して、本発明の第２ないし第６の実施形態に係る冷蔵庫について詳細に説明する。尚、図１０ないし図１４において、既に説明した第１の実施形態に係る冷蔵庫１と同一若しくは同様の作用、効果を奏する構成要素については、同一の番号を付し、その説明を省略する。

図１０は、本発明の第２の実施形態に係る冷蔵庫１の電極板２１ｂ（２１ａ）を模式的に示す透視図である。

図１０に示すように、本実施形態に係る電極板２１ｂは、凸部２２ｂが針状に形成されている。即ち、凸部２２ｂは、対向する他方の電極板に向かって（図１０においては、上方）、針状に突出している。

このような形状の凸部２２ｂによっても、凸部２２ｂの周囲の電界を増強することができるので、凸部２２ｂを適切に配置することにより、電界を均一にすることができる。特に、本実施形態では、凸部２２ｂの突出高さを高く、先端面積を小さくすることができるので、凸部２２ｂ付近における電界を効率的に増大することができる。

また、凸部２２ｂの配置を好適に設定することにより、所定の部位を狙ってピンポイントに電界を付与することも可能である。

針状の凸部２２ｂは、電極板２１ｂの基板部分に針状（ピン状）部材を打ち込むことによって容易に形成することができる。また、突出高さが比較的低い場合には、プレス成型等によっても容易に成形することができる。

図１１（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る冷蔵庫１の電極板２１ｂ（２１ａ）を模式的に示す透視図であり、同図（Ｂ）は、凸部２２ｂ（２２ａ）の部分断面図（同図（Ａ）に示すＥ−Ｅ線断面）である。

図１１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る電極板２１ｂでは、切り起こしにより凸部２２ｂを形成している。即ち、プレス成形等により、電極板２１ｂとなる平板状の基材に対して、プレス穴あけ及びプレス曲げ加工を行い、凸部２２ｂを形成している。この場合においても、凸部２２ｂの先端を山形に尖らせた方が周囲の電界を強める効果が高く、電場を均一化する効果が得やすい。

このような形状の凸部２２ｂを採用することにより、各々の配置間隔や先端形状、突出高さ等を変えた凸部２２ｂを容易に形成することができ、電界の均一化を図ることができる。

図１２（Ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る冷蔵庫１の電極板２１ｂ（２１ａ）を模式的に示す透視図であり、同図（Ｂ）は、凸部２２ｂ（２２ａ）の部分断面図である（同図（Ａ）に示すＦ−Ｆ線断面）。

図１２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、本実施形態に係る電極板２１ｂにおいても、切り起こしにより、凸部２２ｂを形成している。凸部２２ｂの先端は山形に尖っている方が均一な電場を得やすい。凸部２２ｂとしては、その他、種々の形状を採用することができる。

図１３は、本発明の第５の実施形態に係る冷蔵庫１の上段冷凍室５の周辺構造を示す右側面断面図（図１に示すＡ−Ａ線断面）である。

図１３に示すように、本実施形態に係る冷蔵庫１では、上電極板２１ａを上段冷凍室５上方の断熱仕切壁３６の内部に配置している。このように、上電極板２１ａを断熱仕切壁３６の内部に配置することにより、上電極板２１ａが供給風路１６内の空気の流れを阻害することを防止できる。そのため、供給風路１６内の圧力損失を増大させることなく、上段冷凍室５の収納空間内に電界を発生させることができる。尚、上電極板２１ａは、断熱仕切壁３６の下面近傍に配置されることが望ましい。これにより、電界の強度を強く確保することができる。

図１４は、本発明の第６の実施形態に係る冷蔵庫１の上段冷凍室５の周辺構造を示す右側面断面図（図１に示すＡ−Ａ線断面）である。

図１４に示すように、本実施形態に係る冷蔵庫１では、下電極板２１ｂを収納容器４２の底部内面に配置している。このように、下電極板２１ｂを収納容器４２の底部内面に配置することにより、被冷凍物Ｘを下電極板２１ｂの上面に直接配置できる。これにより、被冷凍物Ｘに効率良く電界を付与することができると共に、伝熱効果を高めることができる。その結果、被冷凍物Ｘの品質劣化を防止しつつ凍結スピードを向上させることができる。

尚、ここで、被冷凍物Ｘの全体を覆うように収納する導電性の容器を別途追加して用いることにより、良好な過冷却状態にして過冷却度を増すことができる。例えば、アルミニウム等からなる鍋状の容器と、同じくアルミニウム等からなり該容器の上部を覆う蓋状体と、を用いて被冷凍物Ｘの全体を囲むよう収納することにより、より高品質で急速な冷凍を行うことができる。

また、本実施形態では、下電極板２１ｂと、交流電圧を印加する制御装置２３（図３参照）と、を電気的に切り離し自在な接続部４３を備えている。収納容器４２側の接続端子４３ａと上段冷凍室５側の接続端子４３ｂとは、収納容器４２を所定の位置に配置した際に、電気的に接続されるよう構成されている。また、接続端子４３ａ、４３ｂは、安全のため絶縁体で囲われており水や物が入りにくい構造となっている。

このような構成を採用することにより、被冷凍物Ｘを出し入れする際、収納容器４２を前方に引き出すと、接続部４３によって下電極板２１ｂと制御装置２３とが切り離され、下電極板２１ｂへの通電が遮断される。これにより、下電極板２１ｂに人体等が接触しても、感電等の事故が発生することを防止することができる。

以上、本発明の実施形態に係る冷蔵庫について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の変更が可能である。

１ 冷蔵庫
３ 冷蔵室
４ 製氷室
５ 上段冷凍室
６ 下段冷凍室
７ 野菜室
１３ 冷却室
２０ 電界発生装置
２１ａ 上電極板
２１ｂ 下電極板
２２ 凸部
２３ 制御装置
２４ 温度検出器
３３ 冷却器
Ｘ 被冷凍物

Claims (7)

1. 被冷凍物を収納する冷凍室と、
   前記冷凍室内に電場を発生させる一対の電極板と、
   前記一対の電極板に交流電圧を印加する制御手段と、を備え、
   前記一対の電極板は、少なくとも一方の電極板から対向する他方の電極板に向かって突出する複数の凸部を有し、
   前記凸部は、前記一方の電極板の中心付近に多く、周辺付近に少なく形成されていることを特徴とする冷蔵庫。
2. 前記凸部は、前記一方の電極板の中心付近では突出高さを高く、周辺付近では突出高さを低く形成されることを特徴とする請求項１に記載の冷蔵庫。
3. 前記凸部は、前記一方の電極板の表面に沿って直線状または曲線状に延在することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
4. 前記凸部は、針状に形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
5. 前記凸部は、切り起こしにより形成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の冷蔵庫。
6. 前記冷凍室の上方に設けられ冷却された空気を前記冷凍室へと流す供給風路を有し、
   前記一対の電極板は、前記冷凍室の上方に配置された上電極板と、前記冷凍室の下方に配置された下電極板と、から構成され、
   前記上電極板は、前記供給風路の内部に配置されていることを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか１項に記載の冷蔵庫。
7. 前記下電極板は、前記冷凍室下方の仕切壁の内部に配置され、
   前記冷凍室下方の前記仕切壁には、前記下電極板の周囲に、前記冷凍室からの空気を流す通気口が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の冷蔵庫。

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