冷蔵庫 冷却方式(主に一般家庭用)

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冷蔵庫

出典: フリー百科事典『ウィキペディア(Wikipedia)』 (2021/02/11 03:05 UTC 版)

冷却方式(主に一般家庭用)

現在、一般家庭用冷蔵庫市場は主に以下の2つに大別される。

直冷式(自然対流式)

冷蔵庫の庫内にコンプレッサー(冷却管)を張り巡らせ、管からの冷気で直接冷却する方式。庫内温度差を利用して対流を期待する。50〜70リットル(L)前後の小型冷蔵庫などに用いられることが多い。欠点と利点は以下のとおりである[3]

  • 欠点
    • 自然対流に任せるがゆえに庫内に完全に冷気が行き渡らず、冷却効率に難がある。
    • 冷蔵庫に物を詰め込み過ぎた場合、自然対流が起こらずファン式と比べると腐敗が発生する可能性が高い。
    • 霜取りが必要である。霜を取らないと冷却効率が低下する。
  • 利点
    • ファンを利用しないため、ファン式と比べると静穏性が高い。
    • 消費電力がファン式と比べて少ない。

ファン式(強制対流式)

冷却機にファンを取り付け、強制的に庫内に行き渡らせる方式。一般家庭用大型冷蔵庫では主流となっている。

  • 利点
    • ファンで強制的に対流させるため、庫内は全体的に平均的な温度に保たれる。
    • 冷却効率が良く、冷えが良い。
    • 霜取り機能がついているものがある。
  • 欠点
    • 直冷式と比べると騒音が大きい。

歴史

年表(1933年まで)

  • 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 米国メリーランド州)が「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州) 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 米国フロリダ州) 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年)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 米国ミシガン州デトロイト)の冷蔵列車が特許取得。
  • 1870年 米国ニューヨークブルックリン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年までに全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社を興して生産・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、ゼネラルモーターズ (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か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 ケルビネーター社バイメタル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ニタートップ型。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、現・東芝)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。

その後の世界での歴史

  • 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。
  • 1951年 アメリカの80%の家庭に電気冷蔵庫が普及[4]
  • 1954年 ナッシュ=ケルビネーター社はハドソン・モーター・カー・カンパニーと合併し、AMC(アメリカンモーターズ社)となる。1950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、ゼネラルモーターズ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、1990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。

21世紀にかけて、冷蔵庫の生産や販売は日本以外のアジア諸国に広がった。イギリスの調査会社ユーロモニターインターナショナルの推計によると、2018年に世界で売れた電気冷蔵庫は約1億6915万台。中華人民共和国ハイアールが世界シェア2割以上を占める最大手で、ワールプール・コーポレーション(米国)、LG電子韓国)、エレクトロラックス、サムスン電子(韓国)が続く[5]

家庭用冷蔵庫は各国の暮らしぶりでその仕様は異なる。たとえば、イギリスでは週1回しか買い物をしない家庭が多く、イタリアでは毎日買い物をする家庭が多い。そのため、イギリスでは冷凍室が冷蔵室よりも大きく作られる一方、イタリアでは冷蔵室のほうが大きい仕様のものが通常仕様となっている。

日本では、1990年代以降は2ドアの大型冷凍冷蔵庫は見られなくなった。多ドアでそれぞれのサイズが細かく仕切られたものが人気を得、日本では多機能で多ドアが中心となった。

日本での歴史

上述の冷却の原理の項にあるように電気冷蔵庫とガス冷蔵庫はそれぞれ気化圧縮型と気化吸収型があるが、日本ではほとんどの場合、電気冷蔵庫は気化圧縮型、ガス冷蔵庫は気化吸収型だった。以下の記述で冷蔵庫の性能に関する記述は、電気・ガスの相違によるものではなく冷却原理の相違によるものである。

人工的に氷がつくられるようになると、「冷蔵箱」あるいは「氷式冷蔵庫」などと呼ばれる家庭用冷蔵庫が現れる。木製で、内側にはブリキを張り、外郭との間に木炭やフェルトを詰め込んで断熱材とし、上部に氷を入れる氷室、下部に食品を入れる冷蔵室に分かれる。上にある氷室の冷気が下の食物を冷やすしくみ。これらは、昭和30年代まで一部の家庭で使われていた。現在のような家庭用電気冷蔵庫(気化圧縮型)は大正7年(1918年)、米国で開発・製品化され、日本には三井物産がこれを輸入して、初めてて入ってくる。

ガス冷蔵庫(気化吸収型)は大正11年(1922年)にスウェーデンで開発・製品化され、1928年(昭和3年)から日本に輸入され、存在していた。これは冷媒となるアンモニア溶液をガスバーナーで熱し、気化熱の原理を利用し、アンモニアを蒸発させて冷却を行なっていた。昭和30年代に入るとTG55型などの国産ガス冷蔵庫なども販売開始されていた[6]

国産家庭用電気冷蔵庫は、1930年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。しかし、冷却能力こそ氷式冷蔵庫やガス冷蔵庫より優れたものの、2者より高価だったことや、音が大きい、構造が複雑なために故障しやすいなどの欠点があったため普及は進まず、家庭用冷蔵庫はしばらく氷・電気・ガスの3方式が併存した。

1950年代後半(昭和30年代)からの高度成長時代に冷蔵庫は爆発的に普及し、電気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呼ばれた。冷凍機能を持たない氷式はこの頃に姿を消し、食材が乾燥しない利点を活かしてごく一部の飲食店で使用されるほか、レトロ趣味的な需要があるのみとなった。

なお、冷却に氷を用いる冷蔵庫として木製冷蔵庫がある。一般には2段式あるいは3段式で上段に氷、下段に食料品を入れ、上段の氷の冷気を用いて下段の食料品を冷やす仕組みになっている。木製冷蔵庫は現在でも製作されており、氷点下にならず庫内が乾燥しにくいなどの特徴から、寿司店での寿司だね保管やワインセラーの用途で使用されることもある。

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。一方、冷却速度の遅いガス冷蔵庫は家庭内での食品の冷凍保存の点で電気冷蔵庫に劣り、また、冷凍食品はマイナス18℃(0℉)以下の温度で保存することを前提としていたため、マイナス10℃前後が冷却温度の限界だった当時のガス冷蔵庫は冷凍食品の普及に対応できず、家庭用としてはこのころに姿を消し、静穏性が求められるホテルや病院、あるいはカセットガスボンベを利用したレジャー用に特化していった。

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400L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。

また、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。

20世紀に広く普及した冷蔵庫では、可燃性や安全性(漏出した際に直接的な有毒性が低いほうが扱いやすい)などの事情で冷媒や断熱材の発泡にフロンを利用するなどした製品が主流となっていったが、このフロンが環境中に漏出した際に、オゾン破壊係数が高いなど深刻な環境破壊に繋がるとして問題視され、それら環境負荷の高い物質の処分後の適正な取り扱いが求められるようになっていった。この流れの中で、日本では2001年より家電リサイクル法の対象となり、回収され資源としてリサイクルすることを目指したテレビ受像機エア・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。

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 - 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マイナス6℃以下、冷凍食品保存期間の目安は約1週間。
  • ツースター:平均冷凍負荷温度はマイナス12℃以下、冷凍食品保存期間の目安は約1か月。
  • スリースター:平均冷凍負荷温度はマイナス18℃以下、冷凍食品保存期間の目安は約3か月。
  • 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24時間以内にマイナス18℃以下に凍結できる性能を持つ。

使用法

手入れ

冷蔵庫は食品腐敗の遅延を目的とするが、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[7]。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、水分を与えることでかえって細菌の繁殖を手助けしてしまう場合があるためである[7]水分活性も参照)。

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)動作に入った場合に、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り、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。

現在の製品でも、主に単身者向けやホテルの客室用等に販売される小型の冷蔵庫(200L以下クラス)では、サイズの制約等の理由で冷凍室の自動霜取り機能を持たないものが少なくない。そのような機種では定期的に手動での霜取りを行わないと冷却性能や収容能力の低下につながる。

庫内には生ものなどの臭気が滞留する場合もあり、専用の消臭剤が用いられることもある。

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。


  1. ^ 電気機械器具品質表示規程”. 消費者庁. 2018年8月12日閲覧。
  2. ^ インテリアにマッチした冷蔵庫が欲しい! ~塗装やリフォームなど国内での取り組み - 神原サリー、家電Watch、2014年7月28日
  3. ^ SHARP Q&A 「直冷式」のメリット/デメリットは?
  4. ^ 「さまざまな冷凍技術の応用」『日本経済新聞』昭和26年7月12日
  5. ^ 【点検 世界シェア】冷蔵庫 ハイアールの首位盤石『日経産業新聞』2019年8月9日(エレクトロニクス面)。
  6. ^ GAS MUSEUM がす資料館Archived 2013年5月9日, at the Wayback Machine.
  7. ^ a b 浜野栄夫「家庭用冷蔵庫の細菌汚染、野菜室が最悪 水拭きでかえって増加」日経ビジネスオンライン(日経BP社、2008年6月9日付配信)


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