JP2019086194A - 電場処理冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】電場処理冷蔵庫で使用する電源装置を小型・軽量化する。【解決手段】高電圧電場を印加して、食品の電場処理保存を行う電場処理冷蔵庫に商用交流よりも周波数が高く、電圧が高い交流電場を印加する。電源装置は、商用交流を昇圧する変圧器、変圧器の出力を整流する整流回路、整流回路の出力を商用交流よりも高い周波数の交流に変換するインバータを有する電源装置又は方形波発生回路、方形波発生回路からの方形波を微分して正及び負のパルスを得る微分回路、正及び負のパルスパルを昇圧する昇圧回路を有する電源装置で構成する。【選択図】図４

Description

本発明は、食品等を冷蔵保存する際に、電場を印加する電場処理冷蔵庫に関する。

食品等を冷蔵保存する際に６０００Ｖ超の商用交流による電場を印加して、食品等の電場処理冷蔵を行う電場処理冷蔵庫がある。

商用交流高電圧による電場を印加した冷蔵庫中では保存される水の凝固点（氷点）が−８℃程度まで降下する。この現象を利用して、食品等を０℃以下の低温で凍結することなく保存する。

０℃以下の低温で凍結することなく保存された食品等は細菌増殖を抑制できると共に、不所望の変質を避けることができる。
先行技術の電場処理冷蔵庫について図１〜図３により説明する。

図１は、特許５５９３２３５号の電場処理冷蔵庫の構造概念図であり、（ａ）は（ｂ）をＡ−Ａ線で切断した上面断面図、（ｂ）は（ａ）をＢ−Ｂ線で切断した正面断面図である。
この電場処理冷蔵庫は外部筐体と内部筐体を有し、外部筐体と内部筐体との間に高電圧商用交流が印加される。このとき、外部筐体は接地されている。

この図において、１は直方体形状で正面が開放された、ステンレス等の金属板で構成された外部筐体である。
２は直方体形状で正面が開放された、ステンレス等の金属からなる内部筐体であり、通気性確保のため金網又は有孔板で構成されている。
内部筐体２は外部筐体１の内部に絶縁体３を介して間隔を開けて収納され、外部筐体１と内部筐体２とは絶縁体３により電気的に分離されている。

外部筐体１及び内部筐体２に各々対応する外扉４及び内扉５が設けられ、外扉４と内扉５との間には絶縁体３が介挿されている。
外扉４は、外部筐体１と同様にステンレス板等で構成され、内扉５は内部筐体２と同様に通気性確保のため金網又は有孔板で構成されている。
電場処理冷蔵中は外扉４及び内扉５は閉じられ、そのとき外扉４は外部筐体２に、内扉５は内部筐体２に電気的に接続される。

外部筐体１と内部筐体２との間に後に図３で説明する電源装置１０から、商用交流電源を変圧器で昇圧して得られ６８００Ｖの商用交流高電圧が供給される。
このとき、外部筐体１は安全のため接地されている。

外部筐体１の内側かつ内部筐体２の外側上部に冷蔵用の冷却装置が配置されている。冷却装置の配置位置を内部筐体２の外側上部にすることに格別の意味はなく、実装上都合の良い適当な位置に配置可能である。

図２に示したのは、国際公開公報ＷＯ２０１４／０４２２７１号の改良された電場処理冷蔵庫の構造概念図であり、（ａ）は上面断面図、（ｂ）は正面断面図である。
この電場処理冷蔵庫は外部筐体と内部筐体との間に高電圧商用交流が印加され、さらに、外部筐体と内部筐体との間にどちらの筐体とも電気的に接続されない中間筐体を有している。
このとき、外部筐体１は安全のため、接地されている。

この図において、１は直方体形状で正面が開放された、ステンレス等の金属板で構成された外部筐体である。
２は、直方体形状で正面が開放された、ステンレス等の金属からなる内部筐体であり、金網又は有孔板で構成されている。

７は、直方体形状で正面が開放され、外部筐体と内部筐体の間に配置されたステンレス等の金属からなる中間筐体であり、金網又は有孔板で構成されている。
外部筐体１と中間筐体７、中間筐体７と内部筐体２との間に絶縁体３が介挿され、外部筐体１、中間筐体９，内部筐体２は電気的に分離されている。

外部筐体１、中間筐体９及び内部筐体２に各々対応する外扉４、中扉１０及び内扉５が設けられ、外扉４と中扉１０との間、中扉１０と内扉５との間には絶縁体６が介挿され、外扉１、中扉９，内扉２は電気的に分離されている。
外扉４は、外部筐体１と同様にステンレス等で構成され、中扉１０及び内扉５は内部筐体２と同様に内扉５は通気性確保のため金網又は有孔板で構成されている。
電場処理冷蔵中は外扉４、中扉９及び内扉５は閉じられ、そのとき外扉４は外部筐体２に、中扉９は中間筐体７に、内扉５は内部筐体２に電気的に接続される。

外部筐体１と内部筐体２との間に後に図３で説明する電源装置１０から、商用交流電源から変圧器で昇圧された６８００Ｖの商用交流高電圧が供給される。

外部筐体１の内側かつ内部筐体２の外側上部に冷蔵用の冷却装置が配置されている。冷却装置の配置位置を内部筐体２の外側上部にすることに格別の意味はなく、実装上都合の良い適当な位置に配置可能である。

図３により従来使用されている電源装置１０を説明する。
この図において、（ａ）は、実施例の電源装置の概要構成説明図、（ｂ）は、入力される商用交流の波形説明図、（ｃ）は、電場処理冷蔵庫の電極に供給される電流の波形説明図である。

この電源装置１０は、単純に変圧器１１のみで構成されている。
変圧器１１には１次側巻き線に（ｂ）に示した５０又は６０Ｈｚの商用交流ＡＣ１００Ｖが供給され、２次側巻き線から商用交流ＡＣ６８００Ｖが出力され、出力端子１２及び１３から電場処理冷蔵庫の外部筐体１と外部扉４とに、内部筐体２と内部扉５とに（ｃ）に示した商用交流ＡＣ６８００Ｖが供給される。

外部筐体１，外部扉４は、使用者が触れる箇所であるため、感電防止対策として、外部筐体１，外部扉４に接続される出力端子、例えば出力端子１３は接地される。

特許５５９３２３５号公報 国際公開公報ＷＯ２０１４／０４２２７１号

変圧器の１次側巻線にＡＣ１００Ｖが供給され、２次側巻線からＡＣ６８００Ｖが出力される変圧器は、１次側の巻線数と２次側の巻線回数の比は１：６８と大きい。したがって、１次側の巻線回数を５００回と仮定した場合、２次側の巻線回数は３４０００回となる。

このような大きな２次側の巻き線回数の変圧器は大型にならざるを得ず、さらに巻き線回数の増加による巻き線抵抗の増加及び、インダクタンスの増加による出力電圧降下を考慮すると、巻き線の線径を大きくせざるを得なくなり、変圧器はますます大型にならざるを得ない。

動力用電力は２００Ｖで供給され、電灯用電力は１００Ｖで供給されているが、これらは電柱に取り付けられている柱上変圧器で６６００Ｖから降圧されて供給されている。柱上変圧器から理解されるように、６８００Ｖを使用することによる絶縁対策を考慮すると最終的な変圧器の容積は１３ｌ、重量は９.６ｋｇにもなる。
それだけでなく、線径の増大は最大出力の増加をもたらし、漏電、感電事故の被害が大きくなる。

本出願においては、電場処理冷蔵庫に高電圧を供給する電源装置を小型・軽量であるだけでなく漏電、感電事故の被害を軽減することを課題とする。

これまで電場処理冷蔵庫には商用交流を昇圧して得られる６０００Ｖ以上の交流電圧のみが電場処理に有効であると考えられていた。その結果、高電圧印加電源装置には、大容積かつ大重量の商用交流変圧器のみが使用されていた。
このことに疑問を持った本発明者が商用交流変圧器以外の電源装置の使用可能性を試験した結果、振動数の多い交流によればより低電圧であっても電場処理が行えることを見いだした。

振動数の多い交流を得るために、インバータを用いるかあるいは方形波を微分した正負のパルスをフライバックトランスによって昇圧する。

電場処理冷蔵庫は原理的に電場処理に電力を消費しないので、使用する電源装置は高電圧・小電流である。インバータあるいはフライバックトランスを採用することにより、電場処理冷蔵庫の電源装置が小型・軽量になる。
それだけでなく、インバータあるいはフライバックトランスから供給される電流が少ないことにより、万一感電事故あるいは漏電事故が発生したとしても、被害は小さい。

先行技術の電場処理冷蔵庫の上面断面図及び正面断面図。 先行技術の他の電場処理冷蔵庫の上面断面図及び正面断面図。 先行技術の電場処理冷蔵庫電源装置の説明図。 本発明実施例１の電場処理冷蔵庫電源装置の説明図。 本発明実施例２の電場処理冷蔵庫電源装置の説明図。

以下、この出願に係る発明の実施例を説明する。

図４に示すのは、実施例１の電源装置を適用した電場処理冷蔵庫である。
この図において、（ａ）は実施例１の電源装置が適用される図１で説明した従来のものと共通する基本的構成を有する電場処理冷蔵庫の上面断面図及び正面断面図、（ｂ）は実施例１の電源装置が適用される図２で説明した従来のものと共通する改良された構成を有する電場処理冷蔵庫の上面断面図及び正面断面図、（ｃ）は実施例１の電源装置の概要構成図、（ｄ）及び（ｅ）は途中段階の電圧波形、（ｆ）は電場処理冷蔵庫本体に供給される電圧波形である。

この電源装置は、商用交流を適切な電圧、この例では３５０Ｖ、に昇圧し、昇圧された商用交流を整流して３５０Ｖの直流を得、得られた３５０Ｖの直流から高い周波数、この場合３７ｋＨｚ、の交流に変換し、得られた３７ｋＨｚ３５０Ｖの交流電圧を、電場処理フライヤー本体に供給する。

（ａ）において、２１は直方体形状で正面が開放され、ステンレス等の金属板で構成された外部筐体である。
２２は直方体形状で正面が開放され、ステンレス等の金属からなる内部筐体であり、通気性確保のため金網又は有孔板で構成されている。
内部筐体２２は外部筐体２１の内部に絶縁体２３を介して間隔を開けて収納され、外部筐体２１と内部筐体２２とは絶縁体２３により電気的に分離されている。

外部筐体２１及び内部筐体２２に各々対応する外扉２４及び内扉２５が設けられ、外扉２４と内扉２５との間には絶縁体２３が介挿されている。
外扉４は、外部筐体２１と同様にステンレス等の金属板で構成され、内扉２５は内部筐体２２と同様に金網又は有孔板で構成されている。
電場処理冷蔵中は外扉２４及び内扉２５は閉じられ、そのとき外扉２４は外部筐体２２に、内扉２５は内部筐体２２に電気的に接続される。

（ｂ）において、２１は直方体形状で正面が開放された、ステンレス等の金属板で構成された外部筐体である。
２２は、直方体形状で正面が開放された、ステンレス等の金属からなる内部筐体であり、通気性確保のため金網又は有孔板で構成されている。

２７は、直方体形状で正面が開放され、外部筐体と内部筐体の間に配置されたステンレス等の金属からなる中間筐体であり、金網又は有孔板で構成されている。
外部筐体２１と中間筐体２７、中間筐体２７と内部筐体２２との間に絶縁体２３が介挿され、外部筐体２１、中間筐体２７，内部筐体２２は電気的に分離されている。

外部筐体２１、中間筐体２７及び内部筐体２２に各々対応する外扉２４、中扉２９及び内扉２５が設けられ、外扉２４と中扉２９との間、中扉２８と内扉２５との間には絶縁体２３，２９が介挿され、外扉２４、中扉２８，内扉２５は電気的に分離されている。

外扉２４は、外部筐体２１と同様にステンレス板等で構成され、中扉２８及び内扉２５は通気性確保のため内部筐体２２と同様に金網又は有孔板で構成されている。
電場処理冷蔵中は外扉２４、中扉２８及び内扉２５は閉じられ、そのとき外扉２４は外部筐体２１に、中扉２８は中間筐体２７に、内扉２５は内部筐体２２に電気的に接続される。

外部筐体２１と内部筐体２２との間に（ｃ）で説明する電源装置から、直流高電圧が供給される。
このとき、外部筐体２１は安全のため、接地されている。

（ｃ）に示す電源装置には、商用交流が供給される。
４１は、商用交流電源であり、（ｄ）に示す１００Ｖの商用交流が供給される。
４２は、昇圧用変圧器であり、１００Ｖの商用交流を（ｅ）に示す３５０Ｖの商用交流に昇圧する。
４３は、整流回路であり、３５０Ｖの商用交流から３５０Ｖの直流を得る。
４４は、直交変換回路であり、３５０Ｖの直流を（ｆ）に示す３７ｋＨｚ３５０Ｖの交流に変換する。

この電源装置は、従来の変圧器が容積１３ｌ、重量９.６ｋｇもあるのに対し、容積３ｌ、重量２.５ｋｇと容積も重量も小さい。

図５に、本発明の実施例２の電場処理冷蔵庫の電源装置を示す。
この実施例の説明では電場処理冷蔵庫本体は実施例１のものと共通するので再度の説明は省略する。
この図において、（ａ）は電源装置の概要構成図、（ｂ）及び（ｃ）は途中段階の電圧波形、（ｄ）は電場処理冷蔵庫本体に供給される電圧波形である。

この電源装置は、方形波発生回路の出力である方形波の立上り部から微分回路により正極性のパルス電圧を得、方形波の立下り部から微分回路により負極性のパルス電圧を得、得られた正負パルス電圧を昇圧回路により昇圧し、得られた正負高電圧パルス電圧を、電場処理冷蔵庫本体に供給する。

（ａ）に示す電源装置において、５１は、任意の方形波発生回路であり、（ｂ）に示す方向が３７ｋＨｚで変化する方形波を発生する。
５２は、微分回路であり、（ｂ）に示された方形波の立ち下がり部により（ｃ）に示す−３５０Ｖの負のパルスを、立ち上がり部により（ｃ）に示す＋３５０Ｖの正のパルスを得る。正及び負のパルスは３７ｋＨｚで変化する。
５３は、任意の昇圧回路であり、（ｃ）に示された正及び負のパルス電圧を昇圧して正及び負の高電圧パルスを得、得られた高電圧パルスを出力端子５４，５５から電場処理冷蔵庫の外部筐体２１及び内部筐体２２に供給する。
このとき、外部筐体２１は安全のため、接地されている。

この電源装置は、極めて小型・軽量であり、最小構成として単３回電池２本による電池駆動が可能である。

本件出願発明にかかる電場処理冷蔵庫は飲食店等で利用する通常の冷蔵庫の他に、輸送機器、移植用臓器の保存にも有用である。

１，２１ 外部筐体
２，２２ 内部筐体
３，１３，６，１６ 絶縁体
４，１４ 外扉
５，１５ 内扉
７，２７ 中間筐体
８，２８ 中間扉
１０ 電場生成用電源
１１ 変圧器
１２，１３，３４，３５，３６，４４，４５ 出力端子
３３ 整流回路
４１ 方形波発生回路
４２ 微分回路
４３ 昇圧回路

Claims (3)

1. 高電圧電場を印加して、食品の電場処理保存を行う電場処理冷蔵庫であって、
   前記高電圧電場が中周波数中電圧電源を供給されることを特徴とする、電場処理冷蔵庫。
2. 前記高電圧電源が、商用交流を昇圧する変圧器、前記変圧器の出力を整流する整流回路、前記整流回路の出力を商用交流よりも高い周波数の交流に変換するインバータを有することを特徴とする請求項１の電場処理冷蔵庫。
3. 前記直流高電圧電源が、方形波発生回路、前記方形波発生回路からの方形波を微分して正及び負のパルスを得る微分回路、前記正及び負のパルスパルを昇圧する昇圧回路を有することを特徴とする請求項１の電場処理冷蔵庫。

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