冷蔵庫
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冷蔵庫（れいぞうこ、英語: Refrigerator）とは、低温で保管することを目的とした電気製品である。
一般的には、0℃以上で水を凍らせない目的で、4-10℃程度で使用される。0℃以下で凍らせる目的のものを冷凍庫（れいとうこ）と呼び、両方の機能が一つになった製品を冷凍冷蔵庫と呼ぶ場合もある。
家庭においては、常温では腐敗したり、融けてしまうような食材を、低温で保管するために使用することが多い。
また、室温が冬季に氷点下となるような寒い地方では、冷やすためだけでなく、凍らせない目的でも使われることもある（熱交換器の原理上発熱があるため、目標温度より室温が低い場合は保温ができる）。
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[編集] 概要
「白物家電」と呼ばれるジャンルの家電製品である。日本においては、かつて「三種の神器」（テレビ（白黒テレビ）・洗濯機・冷蔵庫）と称された家電製品の一つ。また、小売業などの業務用では、売り場にある冷蔵ショーケースや、バックヤードに部屋を丸ごと利用するような巨大な冷蔵庫（冷凍庫）もある。
狭義の冷蔵庫とは多少異なるが、魚介類や牛乳のような生鮮食品など冷却が必要な製品を運ぶための保冷車では、冷蔵庫と同様の機構を備え、荷台内部を冷却できる構造となっている。また、宅配便業者における、いわゆる「クール便」「チルド便」といった宅配サービスでは、内部に冷蔵庫や冷凍庫を備えた車両を利用している。
マイカーの直流12V電源で使える、クーラーボックス型の簡易冷蔵庫も売られている。
日本では2001年より家電リサイクル法の対象となり、テレビ受像機、エア・コンディショナー、洗濯機と同様に、廃棄する際には適切な処理が義務付けられ、粗大ゴミとして処分できなくなった。
[編集] 冷却のしくみ
気化により物体の温度が下がる現象を利用した2通りの冷却方式が長く使用されてきた。近年はこれに加え、気化ではなく半導体のペルチェ効果を利用する方式も実用化されて小型用途で使用されている。
[編集] 気化圧縮型
- コンデンサ
- エクスパンジョンバルブ
- エバポレータ
- コンプレッサ
圧縮を利用し、閉じたパイプの中を冷媒が循環する。ここから圧縮型と呼ばれる。家庭用では圧縮をするために電気作動のコンプレッサを使用するのが一般的である。そのために冷蔵庫といえば電気冷蔵庫が多いが、ガス圧を利用し圧縮する圧縮型もある。
- コンデンサ（放熱器、凝縮器)：冷媒は高圧ガス状態で発熱しており、放熱することで、液体に戻る。（液体）
- エクスパンジョンバルブ：細い管が急に太い管となることで減圧し、沸点が下がる。（液体 低圧液体）
- エバポレータ(蒸発器、気化器)：沸点の下がった液体は、周囲から蒸発熱を奪い、蒸発（気化）する。（気化による冷却：液体が気体となる→冷却が生じる）（この部分が冷蔵庫内に置かれる）
- コンプレッサ（圧縮器）：気体の状態の冷媒は圧縮により高圧のガスとなる。（高圧気体）
冷媒にはフロンが使用されていたがフロン禁止以降は、イソブタンなどに移行している。ただし、イソブタンはまったく新規の冷媒ではなくフロン以前に使用されていたこともある。冷媒用途としてはフロンが完璧なものであったのだが、環境への影響を考え使用が禁止されてきている。
[編集] 気化吸収型
冷媒の循環のために、液体を使用する。この液体が冷媒を吸収（吸着）して循環することにより冷媒を移動させている。この液体を吸収液とよび、このため吸収型と呼ばれる。熱することにより液体を循環させる。このために熱源が用いられるが、ジェネレーターにガスバーナーを用いたガス冷蔵庫、電気ヒーターを用いた電気冷蔵庫がある。この吸収型では、ガス/電気交流100V切替方式のような2ウェイ型や、ガス/電気交流100V/直流12V切替方式のような3ウェイ型なども一般的である。コンプレッサーを必要とする圧縮型に比べ、静穏性に優れており、医療用（病院向けなど）、ホテル用途、レジャー用などで使用されることも多い。
閉じたパイプの中を冷媒が循環するのは同じであるが、冷媒の循環のために冷媒とは別の液体を使用する。『アンモニア(冷媒)と水(吸収液)』の組み合わせや『水(冷媒)と臭化リチウム(吸収液)』などがある。冷却器または蒸発器(エバポレーター)・吸収器(アブソーバー)・再生器または発生器(ジェネレーター)・凝縮器（コンデンサ）。蒸発器(エバポレーター)によって気化される。
- アブソーバー(吸収器)
- ジェネレーター(再生器、発生器、ボイラー）
- セパレーター（分離器）精留器 rectifier
- コンデンサ （放熱器 凝縮器）
- エバポレーター(蒸発器) 冷却をおこなう
吸収器でアンモニアを水が吸収しているアンモニア水溶液がつくられる。ジェネレーター(ボイラー)ではアンモニア水溶液が加熱される。水よりも沸点が低いため、アンモニアは溶液からガス化し泡状となる。分離器にてアンモニアガスが水と分離される。水は吸収器(absorber)に戻される。放熱器では気体となったアンモニアが、熱を放出して液体となる。蒸発器で濃度が濃くなったアンモニア液は、減圧され、気化する。冷却が生じる。吸収器では水が別の経路を通って戻ってきたアンモニアを吸収しアンモニア水溶液となる。
コンプレッサーを使用する気化圧縮型と比較した特徴は、ほとんど無音で静かであること。また、加熱すればいいので、動作エネルギーとして電気だけでなくガスや蒸気なども使用できる。エネルギーの多様さは安価なエネルギーを選べることになり、産業用の大型冷蔵庫などではガスや蒸気を使用した吸収型が増えている。また、静かさの特長はホテル業界、医療業界での使用に供され、またガス利用はヨットやキャンピングカー、またアウトドアなど電力供給の不便な場所での使用に用いられている。ガス方式のものはガスバーナーによる加熱器具だけでなく交流(AC)や直流(DC)のヒーター器具を備えた2ウェイまたは3ウェイ方式となっていることも多い。この場合はエネルギー状況に応じて切り替えて使用できる。なお、吸収型冷蔵庫＝ガス冷蔵庫ではない。 スウェーデンに本社を置くドメティック社（エレクトロラックス社から分離独立(2001年)）は、この冷却方法に特化した冷蔵庫を製造・販売している代表的なメーカー。ドメティック社は吸収式やアブソープションシステムと表現している。
かつて気化圧縮型で冷媒として使用されていたアンモニアは無水アンモニア(Anhydrous Ammonia - NH3) で毒性が強く、腐食性が高い。気化吸収型で冷媒として使用しているアンモニアはアンモニア水溶液(Aqua Ammonia)。
[編集] スターリング冷凍機
スターリングエンジンを外部の動力で回転させることで温度差を生じさせる。地球観測衛星ふよう1号の光学センサの冷却に使用された。他に赤外線撮像素子や超伝導磁石の冷却にも使用される。
[編集] ペルチェ効果型
冷媒を用いない。ペルチェ効果を利用し温度を下げる。（ペルチェ素子）
ペルチェ冷却システムは、圧縮機（コンプレッサ）を使用しないため、作動音がほとんどない。そのため、吸収型と同様の用途に使用される。圧縮型や吸収型に比べると非常に安価だが、冷却効率はよくない（エネルギー効率は数パーセントにとどまる）ことから、小型の自動車用冷蔵庫や、ペットボトルが数本入る程度の超小型冷蔵庫などに利用されている。
[編集] ケミカルヒートポンプ
詳細は「ケミカルヒートポンプ 」を参照
[編集] 水素吸蔵合金
水素吸蔵合金に水素を吸収、放出する時に発熱、吸熱する現象を利用する。
[編集] 歴史
- 1748年 ウィリアム・カレン(Dr. William Cullen; 英国スコットランドグラスゴー大学)がエーテル気化熱を発見
- 1803年 豪農トマス・ムーア(Thomas Moore 米国メリーランド)「氷を利用して冷蔵する道具」を作成しこれを「refrigerator（冷蔵庫）」と名づけた。Frigerareとはラテン語でcoolという意味でre frigeratorはto coolである。電気冷蔵庫が一般化して以降、それらが新たに「refrigerator」と呼ばれ、旧来のrefrigeratorには「icebox(アイスボックス)」の名が与えられた(＝レトロニム)。
- 1805年 オリバー・エバンス(Oliver Evans 米国ペンシルベニア) 吸収型冷却法を提唱 (気化した硫化酸を水で吸収する方式) 設計方法のみで製作はされなかった
- 1820年 マイケル・ファラデー（英国ロンドン) 液化アンモニアによる冷却を発見
- 1834年 ジェイコブ・パーキンス(Jacob Perkins 米国) アメリカの発明家。エーテルを使用した製氷機。圧縮型で米国初の特許。
- 1848/1849/1855 ジョン・ゴーリエ(John Gorrie 米国フロリダ) 医者であったゴーリエは、マラリア患者のために使う氷を作ろうと、ファラデーの実験を基に圧縮型冷蔵システムを考案し、オリバー・エバンスの設計を基にした冷蔵庫を開発。エーテルを使用し車輪蒸気エンジンや風車で駆動させた。彼は現在使用されている製氷トレーも考え出した。
- 1850年 エドモン・カレー(Edmond Carréフランス) 水と硫酸を使用した吸収型冷蔵庫を開発。
- 1852年 ウィリアム・トムソンとジェームズ・プレスコット(William Thomson & James Prescott) 冷却が圧力差の比率を増加させる
- 1856年 アレクサンダー・トワイニング(Alexander C. Twinning 米国) 米国初の冷蔵庫の商用化(とされている)
- 1856年 ジェームス・ハリソン(James Harrison オーストラリア) ゴーリエとトワイニングの冷蔵庫を研究し、圧縮型エーテル冷蔵庫を開発。世界初の実用的な冷蔵庫といわれる。ビール業界および食肉加工業界に利用された。
- 1859年 フェルディナン・カレー(Ferdinand Carré フランス エドモンの弟) アンモニアと水を使用した吸収型冷蔵庫を開発。
- 米国では、南北戦争（1861-65）により北側から氷が届かなくなったため、冷蔵庫は南部側で商業的な成功を見た。
- 1866年 ケモジン（chemogene、エーテルとナフサの混合物）が冷媒として特許取得
- 1867年 サザーランド(J.B. Sutherland ミシガン州デトロイト) の冷蔵列車が特許取得
- 1870年 ニューヨーク、ブルックリンのS. Liebmann’s Sons Brewing Companyで熱吸収型冷却冷蔵庫が使用される。商用の冷蔵施設はビール工場で最初に使われだし、1891年までにすべてのブルワリーで冷蔵施設が装備された。
- 1873年 アンモニアが冷媒として初めて使用される
- 1875年 硫化ダイオキサイドとメチルエーテル
- 1876年 カール・フォン・リンデ(Carl von Linde(ドイツ語版)(英語版) ドイツ ミュンヘン) アンモニアを冷媒に使用し1877年に特許取得
- 1878年 メチルクロライドを冷媒に使用
- 1911年 米国GE社(米国インディアナ州フォートウェイン)最初の家庭用冷蔵庫、2台がフォートウェインにて製造された。これはフランスの僧侶Abbe Audiffrenの発明を用いたもの。 これは最初の電気冷蔵庫らしきものである。
- 1913年 フレッド W ウルフ ジュニア(Fred W. Wolf Jr 米国シカゴ)最初のアメリカ製冷蔵庫DOMELRE (DOMestic ELectric REfrigerator)。商業的には成功しなかった。
- 1915年 アルフレッド・メロウェス(Alfred Mellowes)最初の家庭用一体型冷蔵庫をつくる。キャビネット下部にコンプレッサーを装備。翌年Guardian Frigerator社を興し生産し販売したが手作りで生産台数は2年間で40台程だといわれている。1918年、ゼネラルモータース(GM)創業者ウィリアム・デュラントが（GMでは誰も賛成しなかったため）個人として会社を買った。後にGM傘下に組み入れられた。名称もフリッジデール社(Frigidaire Company)と変更。さらに、数年後DOMELREの権利も取得し、これが米国での大量生産につながっていく。
- 1916年 エドモンドJコープランド、アーノルド H. グロスはthe Electro-Automatic Refrigerating Companyを設立し、2ヵ月後ケルビネーターに社名変更の後、ほどなくして現在の冷蔵庫と同じ冷却方式である『phase change heat pump』を採用。しかし、筐体としてはまだリモートタイプと呼ばれる保冷庫部と冷却装置が別々に分かれているもので、原理的には従来の氷箱を冷却装置で置き換えたようなものだった。
- 1918年 ケルビネーター社がバイメタル式サーモスタット付冷蔵庫を発表。初期の家庭用冷蔵庫は壁に埋め込む金庫のようなもので、騒音が大きかった。
- 1922年 バルザー・フォン・プラテンとカール・ミュンター(スウェーデン)吸収式冷蔵庫
- 1923年 フリッジデール社が世界初の一体型を発表
- 1923年 三井物産(日本) 米国から初輸入
- 1925年 エレクトロラックス社(スウェーデン)バルザー・フォン・プラテンとカール・ミュンターの特許を取得し世界最初の吸収式冷蔵庫を発表
- 1926年 エレクトロラックス社(スウェーデン) 米国で特許取得
- 1926年 ウィリス・キャリア(Willis Carrier 米国) 遠心コンプレッサー方式 メチルクロライドを置き換える
- 1927年 日立製作所（日本）電気冷蔵庫の試作に成功
- 1927年 GE社(米国) 圧縮機を上に置くモータートップ型。一般に広く使われた初の冷蔵庫で100万台以上を生産した。二酸化硫黄を使用
- 1927年 エレクトロラックス社(スウェーデン)米国で米国向けの生産開始
- 1928年 三井物産が米国GE社製モータートップ型を輸入、東京電気を介して量販
- 1930年 ゼネラル・モーターズの研究所でトマス・ミジリーが安定した不燃冷媒クロロフルオロカーボン (CFC) を発見。『フレオン』と名づけ商品化された。(日本ではダイキン工業がフロンと名づけたもの)
- 1930年代 フラットトップ型に移行 静音化が図られる
- 1930年 芝浦製作所(日本)の1号機（SS-1200） GE製モータートップ型のコピー
- 1933年 芝浦製作所(日本)「電気冷蔵器」と名づけ、本格的に発売開始
[編集] その後の米国/欧州での歴史
- 1937年 ケルビネーター社は自動車会社のナッシュ・モーターズ社と合併し、ナッシュ＝ケルビネーター社(Nash-Kelvinator)となる。
- 1954年 ナッシュ＝ケルビネーター社はハドソン社と合併し、AMC(アメリカンモーターズ社)となる。50年代に傘下のケルビネーター社、初の霜なし(frost free)両開き(side by side)冷蔵庫を発売
- 1960年末から1970年後半にかけて ホワイト・コンソリデーテッド・インダストリーズ(White Consolidated Industries：WCI)社がケルビネーター社をはじめ、ゼネラルモータース傘下のフリッジデール社、およびその他米国の冷蔵庫製造会社(ギブソン社、タッパン社、ホワイト-ウェスチングハウス社の)製品群の権利を取得。傘下のフリッジデール社に統合。
- 1986年エレクトロラックス社(スウェーデン)がWCI社を取得。社名をWCIから「フリッジデール」とした。エレクトロラックス社のもとで、90年代末には、フリッジデール社の米国生産台数が7割となる。
- 2001年エレクトロラックス社は特殊用途およびレジャー業界用途製品部門を投資ファンドEQTに売却。Dometic社ドメティックとして独立。のちに2005年、英BC Partnersが取得し現在に至る。旧エレクトロラックスブランドで販売されていたワインセラーやキャンピングカー向け・マリン向け吸収式3-way冷蔵庫、ホテル向けや病院用吸収式小型冷蔵庫はドメティック社製品として販売されている。一方、家庭用冷蔵庫、産業向け冷蔵庫もエレクトロラックスブランドで販売されている。フリッジデールブランドは米国でのブランドとして継続している。ケルビネーターブランドはオーストラリアなどで使用されている。
欧米の家庭用冷蔵庫は、時代に進むに連れても、日本ほどは進化していない。これは、欧米では（特にアメリカ）では、買い物は週末にマイカーでまとめ買いする事が多いので、多ドアでそれぞれのサイズが細かく仕切られたものではなく、少ないドア数でまとめて収納できるものが求められてきたためである。そのために、日本では1990年代以降は見られなくなった2ドアの大型冷凍冷蔵庫が多数を占める。そして、多機能で多ドアが中心の日本メーカーの冷蔵庫はまったくと言っていいほど販売されていない。
[編集] 日本での歴史
家庭用電気冷蔵庫は、1930年に東芝の前身の一つ芝浦製作所が米国GE製品をコピーした物で始まったが、高価なため普及は遅々として進まず、1950年代までは上部に納めた氷で冷やす木製冷蔵庫（機能的には保冷箱に近い）と併存していた。
1950年代後半（昭和30年代）からの高度成長時代に冷蔵庫は、白黒テレビ受像機や洗濯機と共に三種の神器の一つとして爆発的に普及。
1970年代以降は、自動霜取り機構付きの2ドア式冷凍冷蔵庫が一般化し、冷凍食品の普及を促してライフスタイルの変化に対応した。
1980年代からはマルチドア化して野菜室、製氷機、チルド室（氷温室）などを備えたり、脱臭や急速冷凍などの付加機能が多様化し、各社がアイデアを競った。特にシャープは1990年代より左右どちらからでも開くことができるドア（後に『どっちもドア』という名称が付く）を採用している。またノンフロン化の要請からイソブタンや代替フロンが用いられるようになった。
2000年代に入ると断熱材の進歩で壁厚を薄くした、従来よりも小型・大容量なタイプが登場した。最近は400リットル以上の大型機でフレンチドアと呼ばれる観音開きタイプが主流になったが、一方で従来の片開きドアにも根強い人気があり、同等の容量・機能で片開き・両開きの両機種が併売される例も少なくない。近年は冷凍食品のストック需要から大型容量が比較的売れ筋傾向になっている。
[編集] 消費電力表示に関わる問題
1990年代半ばより、「現代の冷蔵庫はVVVFインバータや機構の改良などによって省エネルギー化が進んだため、10年前に比べて消費電力が数分の一になった」といった宣伝を、各メーカーが盛んに行い始めた。
しかし2005年時点のJIS規格では、結露防止や野菜室の保温に用いられる保証ヒータや、自動製氷機など従来の冷蔵庫にはなかった部品・機能を通電させない状態で計測しても構わないことになっていたため、実際に家庭環境で使用した場合の消費電力は以前と大差ないにも関わらず、カタログでは1/2～1/4程度との誇大表示が横行する状況だった。
2005年6月のしんぶん赤旗報道を契機に本問題が認知されるようになると、各メーカーが一斉にカタログスペックと実際の電力消費とが異なる旨の注意書きを表示したり、各自治体が「省エネラベル」表示を止めさせたりするなどの変化があった。
この混乱を受け、同年9月から資源エネルギー庁が新基準の測定法を検討開始、2006年5月から実際の使用状況に近づけた測定法で計測するよう改めた。
[編集] 冷凍室（フリーザー）
冷凍室の性能は、JISの規定によりツースター、スリースター、フォースターといった記号（アスタリスク）で表示される。大半は最高クラスのフォースターで、ツースターは切替室に多く、スリースターは1970年代 - 1980年代製造の冷凍庫に多い。それぞれの規定は以下の通り。
- ワンスター 平均冷凍負荷温度は-6度以下、冷凍食品保存期間の目安は約一週間。
- ツースター 平均冷凍負荷温度は-12度以下、冷凍食品保存期間の目安は約一ヶ月。
- スリースター 平均冷凍負荷温度は-18度以下、冷凍食品保存期間の目安は約三ヶ月。
- フォースター 平均冷凍負荷温度、冷凍食品保存期間はスリースターと同じだが、100Lあたり4.5Kg以上の食品を二十四時間以内に-18度以下に凍結できる性能を持つ。
[編集] 手入れ
冷蔵庫は食品の腐敗防止を目的とするが、野菜室やドアポケットは、野菜くずなどが元で細菌が繁殖し、食中毒の原因となる場合がある。そのため、こまめな清掃を行うことが望ましい[1]。
清掃の際には、水拭きを行った後に消毒用エタノールを使用し除菌することが望ましい。水拭きのみだと、かえって細菌の繁殖を手助けしてしまうためである[1]。
また、野菜くずやシラスといった細かな食品などが庫内に蓄積すると不衛生なばかりではなく、やがてそれらが蓄積していくと最悪の場合、エバポレーター下部に位置するドレンを塞いでしまうことがある。そのことにより、霜取（しもとり）動作にはいった場合に、エバポレーター上の露の行き場がなくなり、庫内・庫外に大量の水漏れが発生させてしまう場合がある。特に、本体の設置が少しでも後方に傾けて設置している場合は、漏れた水は本体後部で発生することになるため、水漏れになかなか気付くことができないため、床面が腐りきってから初めて気がつくケースもある。
[編集] 冷蔵庫に不向きな食材
冷やすことによって著しく食材の保存が可能になる冷蔵庫であるが、食材の中にはかえって常温保存の方が適しているものもある。ただし、一旦切り口をつけたものや調理したものに関してはその限りではない。
- タマネギ、ニンジン、カボチャ、大根、ゴボウ:常温保存が可能、あえて入れる必要はない。特にタマネギやカボチャは出荷前に一旦常温で保管されている。
- イモ類（ジャガイモ、サツマイモ等）:澱粉質の変化により却って不味くなる。
- バナナ:冷蔵庫に入れると皮が黒くなる。
- パン:パサパサになる。
[編集] 脚注
[編集] 関連項目
[編集] 参考文献
- 村瀬敬子 『冷たいおいしさの誕生』日本冷蔵庫100年 論創社 ISBN 4-8460-0392-2
[編集] 外部リンク
- 快適にくらすための家電選び：冷蔵庫（東京電力くらしのラボが提供する製品の選び方ガイド）
