冷蔵庫の選び方、使い方、修理 【図解】

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冷蔵庫とは 英語:refrigerator

冷蔵庫は食品を低温で保存することにより保存期間を長くすることを目的としている。
食品の腐敗は細菌の数が増える事で起こる。栄養豊富な食品は、細菌が繁殖する絶好の温床である。食品は細菌の数が増えると腐敗しやすくなるが、温度が低くなると細菌の繁殖活動は低下する。このことから、食品を冷蔵庫に入れて保存することは、食品を腐敗から守る一つの有効な方法といえる。

しかし、細菌の繁殖活動は、低温度においても完全には停止しない。つまり食品を冷蔵庫に入れると、入れない場合に比べて保存期間は長くなるが、腐敗を完全に抑制することができない事は、冷蔵庫を上手に使うために知っている必要がある。

冷蔵庫の歴史

その昔、「冷やす」、つまり温度を下げる手段は、井戸水か川につけるしかありませんでした。スイカを冷やすには一年を通して冷たい井戸水につけるのが一番でした。

また、冬場、雪や氷に閉ざされる地方では氷室に雪や氷を貯蔵して夏に取り出して使いました。人造氷の生産ができるようになると「氷箱」とか「冷蔵箱」「冷蔵器」などと呼ばれる家庭用冷蔵庫が現れました。

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がありました。上にある氷室の冷気が下の食物を冷やすしくみです。これらは、昭和三十年代まで一部の家庭で使われていました。氷は、氷屋が自転車の後にリヤカーを引いて毎日配達するもので、お客の家の前に来ると大きな氷をノコギリでザッザツと切って、台所へ運んでいました。

木製冷蔵庫

木製冷蔵庫

まだ冷凍機がなかった一八六九(明治二)年、中川嘉兵衛が北海道函館の五稜郭の外濠を借り受けて、良質な氷を大量につくることに成功しました。嘉兵衛は冬に氷をつくり、夏に横浜に向かう外国船に乗せて輸送しました。こうして、横浜の馬車道通りで、かき氷やアイスクリームなどが売り出されたのです。大衆ははじめて冷たいおいしさを知りました。さらにサイダー、ラムネ、ビールへと冷たいおいしさが広がりました。

一八七〇年、東京大学においてはじめて冷凍機を使って氷がつくられ、高熱で病床に臥していた福沢諭吉に届けられました。これには、福井藩主松平春嶽公が所有する実験用冷凍機が使われたといわれています。

一八七二年には、外国人により大阪と横浜に製氷工場がつくられました。

一九〇三年、第五回内国勧業博覧会において、わが国初の人造氷を使った家庭用冷蔵庫が展示されました。現代でいえばク―ラーボックスで、一九〇七年ごろに売り出されました。

冷蔵庫の開発~人造氷から冷凍サイクルヘの歩み

一八三四年、アメリカ人のヤコブーパーキンス(Jacob Perkins)がイギリスで働いているとき冷凍サイクルを利用して大造氷を製造する機械を発明し特許を取得しました。エーテルを使った圧縮型の製氷機です。このとき、人類ははじめて氷をつくることができたのです。

そして一八五〇年、フランス人エドモンド・カレー(Edmond Carre)が電気冷蔵庫を開発しました。

一九一八年には、アメリカのケルビネーター社がはじめて家庭用電気冷蔵庫を製造・販売しました。壁に埋め込む金庫のような形で、運転音がうるさかったそうです。

一九二七年には、アメリカのジー・イー社が、機械部が冷蔵庫箱体の上部に載っているモニタートップ型の家庭用電気冷蔵庫の量産化に成功し、累計一〇〇万台以上の大ヒット商品となりました。

日本での冷蔵庫の普及

家庭用電気冷蔵庫の国産第一号は、一九三〇(昭和五)年、芝浦製作所(現・東芝)が完成させました。価格は七二〇円で当時は庭付き一戸建ての家が買えるほどの値段でした。

一九三二年には三菱と日立が開発し、翌年にそろって発売しました。

この時期、各メーカーが生産体制を整えた背景に、それまで夜間だけの送電が昼間も行われるようになったことがあげられます。

戦後の一九四七年、国内の家庭川電気冷蔵庫の生産が再開され、昭和三十年代に入ると製造が本格化し、価格も量産効果で安くなり、大衆の手に届くものとなました。

一九五二年、日立が売り出した容積九〇リットルの小型冷蔵庫が好評だったため、各メーカーが一斉に参入し、冷蔵庫ブームとなりました。

一九五八年の普及率三・二%が、一九六三年には三九・一%となり、一九七一年には九〇%を超えました。昭和三十年代後半の「三種の神器」は、白黒テレビ、電気洗濯機、そして電気冷蔵庫でした。

このころ、冷凍庫付きニドア冷蔵庫が売り出され、後に野菜室、チルド室などが加えられていきます。各家庭の設置スペースは変化しませんが、ウレタンの断熱性能の向上や真空断熱の採用により薄壁化か図られて、年々冷蔵庫の容量が増えてきました。

また、大型化によるエネルギー増大を抑えるために、冷却方式や真空断熱の採用などにより大幅な省エネルギーを達成しています。

生産台数で見ると、一九五九年には年間生産量が五五万台、一九六〇年には九〇万台、一九六一年には一五〇万台と伸び続け、一九六三年にはなんと三四〇万台を生産するに至ります。いまでは年間四〇〇~四五〇万台も売れる大型商品です。 

冷蔵庫の将来、未来

バイオポリマー(生体高分子)ジェルが食料品を冷やしながら保存してくれる、何とも不思議な冷蔵庫。

冷蔵庫 冷却のしくみ、原理

ものを冷やす方法

ものを冷やす方法には、一般的に次の方法がある。

融解熱を利用する方法(氷の融解熱を利用する方法)

氷が融けるときに周囲の熱を奪うことを利用する方法で、氷枕、氷冷蔵庫、昔の氷室などがそれである。

蒸発熱を利用する方法

 冷媒を使用して、その冷媒の蒸発熱を利用する。


・圧縮式:冷媒としてフルオロカーボンや炭化水素系冷媒を使用する。家庭用冷蔵庫はこの方法が主流である。
・吸収式:冷媒に水、アンモニアなどを使用し加熱に電気ヒーター、ガス・石油などの熱源を利用する。主に冷凍倉庫など大きな設備に使用されているが、圧縮式に比べ、静音性に優れており、小型のものは医療用(病院向けなど)、ホテル用途などで使用されている。

昇華熱を利用する方法

この方法の代表的な例は、冷凍食品、アイスクリームなどの運搬時に使用するドライアイスが挙げられる。ドライアイスは二酸化炭素を非常に低い温度で固体にしたものでありこの固体が気体に変化するときに周囲の熱を奪うことを利用している。

ペルチエ効果を利用する方法(電子冷凍)

ペルチエ効果とは、二つの異なった金属または半導体を貼り合わせて、電流を流すと発熱したり、電流を逆に流すと吸熱(周りから熱を吸収する)したりする現象のこと。

圧縮機(コンプレッサー)を使用しないため、作動音がない。レジャー用のドリンククーラーや、ワインセラーなどに使用されている。

このペルチエ効果は、170年以上も前の1834年に発見されました。発見したのは、フランスのジャンーシャルルーペルチエという物理学者です。でも、そのころは、材料に金属を用いたために熱交換率が低く、実用化はされませんでした。実用化されたのは、1950年代の後半になってから。半導体を材料として使うことができるようになり、電気が伝わりやすくて、熱も伝わりやすいペルチエ素子がっくられるようになりました。
ペルチエ素子は、電子冷却素子とも呼ばれます。

ペルチエ効果

ペルチエ効果

冷蔵庫 物質の三態と熱の移動

物質は固体から液体、液体から気体にその状態が変化するときに周りから熱を奪う性質を持っている。例えば、注射をするときの消毒のアルコールは、皮膚の表面で液体から気体に変化することにより皮膚の熱を奪い取り冷たく感じる。これは蒸発熱(気化熱)の作用である。下図に物質の三態と熱の関係を示す。

物質の三態と熱の移動

物質の三態と熱の移動

冷蔵庫 冷凍サイクル

「物質が液体から気体に変化するときに、蒸発熱(気化熱)を奪う」(庫内から吸熱する)、
また「気体から液体に変化するとき、凝縮熱を排出する」(奪った熱を庫外に放熱する)こ
の状態の変化を連続させることにより、庫内を低温に憚つのが冷蔵庫の冷えるしくみである。
この繰り返しを[冷凍サイクル]といい、冷蔵庫では物質に冷媒を使用し連続して循環させている。
気化した冷媒に圧力をかけて(圧縮)、その後に放熱させて液化(凝縮)させる。この液化した冷媒を減圧し蒸発しやすい状態にして、気化(蒸発)させることにより、再び熱を奪い取るという繰り返しを行っている。
冷蔵庫の冷凍サイクルは、圧縮機(コンプレッサー)、凝縮器(コンデンサー、放熱器ともいう。防露パイプなども含まれる)冷媒を減圧する膨張弁(毛細管、キャピラリーチューブ)、蒸発器(エバポレーター、気化器、冷蔵庫では冷却器ともいう)などで構成されている。

冷凍サイクル

冷凍サイクル

冷蔵庫 冷媒の種類

従来は一般的に冷媒としてCFC冷媒であるフ囗ンR-12が使用されてきたが、オゾン層破壊の問題により1995年に全廃されHFC冷媒である代替フロンのR-134aに代わった。
さらに2002年から、地球温暖化防止対策のため、地球温暖化係数がR-134aの約1/400であるイソブタン冷媒(R-600a)を使用した「ノンフロン冷蔵庫」が発売され、現在では主流になっている。

冷媒特性

冷媒特性

ノンフロン冷蔵庫

ノンフロン冷蔵庫とは、冷媒、断熱材発泡剤ともにフロンを使用しない冷蔵庫である。
冷媒にはイソブタン(R-600a)、断熱材発泡剤にはシクロペンタンが使用されている。
①冷蔵庫の背面、庫内、コンプレッサーなどにイソブタン(R-600a)の使用を示すラベルが張り付けてあり、HFC冷媒を使用した冷蔵庫と区別することができる。

②万一、冷媒が漏れた場合にも冷媒に引火しないようスイッチや霜取りヒーターなどの電気部品の構造が工夫されている。
③イソブタン冷媒(R-600a)は可燃性なので、冷媒使用量やサービス時のガス溶接の禁止など、その取り扱いに十分に注意する必要がある。

冷蔵庫構造、冷却方式の種類

冷蔵庫の構成と構造

1:冷蔵庫 本体

2~3:しきり
4~7:扉
8:製氷室
9:冷凍室
10 :冷蔵庫
11:野菜室
12 : 蒸発器
13:冷却ファン
14:圧縮機
15:電動ダンパー
16:冷凍室温度センサー
17:冷蔵室温度センサー
18 : 蒸発器温度センサー
19 :冷凍室温度設定機能
20:冷蔵庫温度設定機能

        外 箱
                           内 箱
                           ドア(扉)
キャビネット   ドアバック
                           断熱材
                          ドアパッキン
                           付属品(棚など)

       圧縮機(コンプレッサー)
       凝縮機(コンデンサー)
冷凍サイクル 乾燥器(ドライヤー)
       毛細管(キャピラリチューブ)
       蒸発器(エバポレーター)

         制御基板
        温度調節器
制御機器    霜取りタイマー
        始動レバー
        オーバーロードリレー

冷蔵庫の構造

冷蔵庫の構造

直冷式(冷気自然対流方式)

冷蔵室、冷凍室にそれぞれ独立した蒸発器(冷却器)を設けて、熱伝導と自然対流により冷却する方式である(下図)。直冷式の特徴は、次のとおりである。
①冷凍室の壁面が直接、冷却器で構成されているので、冷凍食品を冷やしたり、氷を速く作ることができるなど効率的で、電気代が安い。
②霜取り時には、冷凍室(冷却器)から冷凍食品を退避させなければならない。
③冷凍室と冷蔵室のどちらかの温度で圧縮機の運転を制御するため、冷凍室・冷蔵室の独立した細かな温度制御ができにくい。

直冷式-冷蔵庫

直冷式-冷蔵庫

間接冷却方式(ファン式、冷気強制循環方式)

蒸発器(冷却器)で冷やされた冷気をファンで強制的に循環させ冷蔵室や冷凍室を冷却する方式である。ファンで冷気を循環させるが、風路にダンパーを設置しその開閉により1つの冷却器で冷蔵室や冷凍室、野菜室など複数の室の温度を制御冷却することができる。

ダンパーには機械式のダンパーサーモと電動ダンパーかおる。多室の冷凍冷蔵庫では電動ダンパーの採用が増えている。下図は冷凍室の奥に蒸発器(冷却器)を設けた4ドア冷蔵庫のしくみである。
間接冷却方式の特徴は、次のとおりである。
①霜取り時にヒーターで冷却器を温めても、冷却器が冷凍室や冷蔵室の壁で仕切られており、冷凍食品が解ける心配がない。霜取り時に冷凍食品を退避させる必要がなく、運転時間の積算などで自動的に霜取りを行う。

②冷凍室の温度を検知し圧縮機の運転を制御する。冷蔵室の温度は、ダンパーサーモなどによって冷気の吹き出し量を調整するので、冷凍室と冷蔵室を独立した温度に制御することができる。

間接冷却式 冷蔵庫

間接冷却式 冷蔵庫

ツイン冷却方式(ダブル冷却方式)

1つの冷却器で冷蔵室、冷凍室を温度制御する方式(1冷却器方式)と、冷蔵室、冷凍室それぞれ専用の冷却器を設けたツイン冷却方式がある、ツイン冷却方式では多ドア型冷蔵庫において、冷蔵室や冷凍室をそれぞれの用途に応じて効率的に冷却するため、冷凍専用、冷蔵専用の独立した冷却器(ツイン冷却器)を設けて、これらの冷却器への冷媒の流れを制御弁(三方弁)によって切り替えている。

1冷却方式&ツイン冷却方式

1冷却方式&ツイン冷却方式

冷蔵庫 インバーター制御

従来の冷蔵庫は扉の開閉や周囲温度の変動による庫内の温度変動に対して圧縮機をON/OFFさせて庫内の温度を一定に保つように制御していた。最近の冷蔵庫はインバーター制御されているものが多い。インバーター制御は庫内の温度変動に対して圧縮機やファンモーターの回転数を無段階に制御する。きめかい運転ができるので、省エネ効果が発揮できる。

冷蔵庫 インバーター制御

冷蔵庫 インバーター制御

現在では、さらに進化した「PAM制御」も登場しています。PAMとはPulse  Amplitude Modulationの略。電圧を制御してモーター回転数を変化させることで、よりきめ細かいかい制御を可能にし、省エネのみならずハイパワーを両立した方式です。冷蔵庫の他、エアコンなどにも採用されています。

冷蔵庫 霜取り

運転中の冷却器には庫内の空気や食品から奪われた水分が霜となって付着する。霜が冷却器に付着すると、霜が冷気を遮断し冷却効率が悪くなるため、定期的に霜を取る必要がある。

霜取り方式はヒーター加熱式であり、家庭用冷蔵庫では冷却動作停止時に自動的に除霜が行われる。ヒーター加熱式とは冷却器に取り付けてあるヒーターに通電して霜を溶かす方式で、圧縮機の運転時間を積算し一定時間に達すると霜取り運転に切り替わる。

霜取り運転がスタートすると圧縮機と送風ファンは、運転を停止してヒーターに通電して霜を溶かす。冷却器の表面温度をセンサーで監視しており冷却器の温度が設定温度に到達すると霜取りを終了し通常運転に復帰する。

冷蔵庫 霜取りヒーター

冷蔵庫 霜取りヒーター

冷蔵庫の放熱について

冷蔵庫は、庫内の熱を庫外に放出することにより、庫内を低温に保つ器具である。したがって、据え付け直後や新たに多くの食品を入れたとき、夏場など庫内の温度が高くなったときに、冷蔵庫のドア回り、本体側面、上面、背面がかなり熱く(50~60°C)なる。
これは放熱量が増大したことによるもので異常ではない。また、この熱は冷蔵庫表面の結露防止にも役立っている。

冷蔵庫の放熱を効率的に行うためには下図のように冷蔵庫と壁等の隙間を確保しておけば節電にもつながります。

冷蔵庫 設置条件 隙間

冷蔵庫 設置条件 隙間

冷蔵庫の真空断熱材

真空断熱材(VIP:Vacuum Insulation Panel)は従来の断熱材に比べて非常に高い断熱性能を有しており熱伝導率は従来から使われてきたウレタンフォームの約1 / 20倍である。冷蔵庫の外箱に真空断熱材を挟み込んで構成することで省工ネ性能を向上させることができる。また、壁の厚さを薄くできるので同じ外形のサイズでも大幅に内容積を増やすことができる。
エコキュートの貯湯タンク、ジャーポットなどの家電品にも採用されており省エネ性の改善がされている。
真空断熱材は繊維系(グラスファイバー)や連通ウレタンの芯材をフィルムで包み、フィルム内を真空状態にして密封・パネル化しかものである。

この真空断熱材を外箱と内箱の間に配置し、そのすき問にシクロペンタン処方ウレタンフォーム断熱材を充填すると、ウレタンフォームだけの時より断熱性を高めることができる。この結果、庫外からの熱の侵入を低減できるので省エネ性が高くなる。また真空断熱材を有効に配置し断熱材を薄くすると同じ外形でも庫内容積を大きくすることができる。

真空断熱材とは、断熱材の周囲を真空状態にし、気体による熱伝導を限りなくゼロに近づけることにより、断熱性能を高める真空技術を利用した断熱材です。

真空断熱材 ビップエース 断熱効果

真空断熱材 ビップエース 断熱効果

画像出典先:旭ファイバーグラス サイト

冷蔵室の温度調整

冷蔵室の温度は、JISの規定で、[室温が15~30 °Cにおいて冷蔵室内を0~10 °Cの範囲に調整できること]となっているが、実際市販されている家庭用冷蔵庫の冷蔵室は一般的な使用条件において、1~5°Cに設定されており、±2°Cくらいの範囲で調整ができるものが多い。しかし、ドアの開閉回数が頻繁だったり、食品の詰め過ぎにより冷気の循環が悪くなったりすると、庫内温度は上昇する。
食品温度を低く保つためには、特に扉の開閉は素早く、そして開閉回数をできるだけ少なくすることが大切である。 参考に、扉開閉による庫内温度変化を下図に示す。

冷蔵庫 扉開閉による食品温度変化

冷蔵庫 扉開閉による食品温度変化

画像出典先:コープ九州

冷蔵庫温度の調節

庫内の温度は、冷蔵庫の据え付け条件、外気温度、湿度、使用条件などにより左右される。特に、外気温度が高い場合や扉の開閉が激しい場合は、取扱説明書に従って温度を調節する。据え付け場所の温度、ドアの開閉、食品の量や入れ具合などにより変化するので一概にはいえないが、温度調節と庫内温度の関係は下表のようになっている。冷蔵庫の据え付け場所の温度が30℃で、食品を入れずにドアを閉じたままにして安定状態に達したとき、庫内のほぼ中央下寄りで測定した温度である。

冷蔵庫内温度の目安

冷蔵庫内温度の目安

冷蔵庫の保存温度測定

冷蔵庫に保存している食品は、約8割が水分であり、比熱が大きいので空気のように簡単には温度変化をしない。一般の空気温度を測定する温度計では、食品の保存温度は測定できない。温度測定には、空気温度の影響を受けにくい冷蔵庫用温度計を使用する。

冷蔵庫用電子温度計 PC-3300

アマゾン 楽天

一般のアルコール温度計で食品の保存温度を測定するには、水を約100cc入れた容器を庫内の中段の中央に置き、その中に温度計の感温部を3時間程度浸しておくことにより、食品の保存温度に近い温度が測定できる。なるべくドアの開閉回数の少ない夜間などに前述したアルコール温度計を入れておき、翌朝一番にドアを開けたときの温度を測定するとよい。

冷蔵庫 同じ温度を確保 ツインダンバー

庫内の温度を一定にコントロールするために、各部屋に温度センサーを設けてチェックしています。従来の冷蔵庫は、冷凍室に冷却器が一つだけあって、庫内のすべての部屋が、すきまを介してつながっている構造でした。

冷凍室と冷蔵室の間には「ダンパー」という装置があり、庫内の空気の流れを調整する、いわば弁のような役割をします。冷蔵室の温度が上がったことを温度センサーが感知するとダンパーのフタが開き、冷凍室の温度が上がると冷却機で下げるという仕組みです[下図]。

冷蔵庫 ツインダンバー

冷蔵庫 ツインダンバー

現在の冷凍冷蔵庫では、冷蔵室と冷凍室のそれぞれに温度センサーと冷却器が備わっており、独立して冷却器を働かせており、庫内の空気をファンで循環させることで、それぞれの部屋の温度をうまく保つ仕組みになっています。ついつい、たくさんの食品を詰め込んでしまいがちですが、それは避けたいものです。食品と食品の間には、空気が循環するための通り道が必要なのです。

動画 冷蔵庫の仕組み、構造

日本工業規格「家庭用電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の特性及び試験方法」 JIS C 9801-1~3

解説概要:

この規格は,機器の内部を冷気自然対流によって冷却する又は冷気強制循環によって冷却する家庭用冷却機器の基本特性,及びその特性を検査するための試験方法に関する一般的共通事項について規定する。この規格で規定する試験は,冷却機器の基本設計及び動作を評価するための形式試験である。この規格は,製品の抜取り若しくは適合性の評価,又は認証のための要件は規定しない。この規格に関して特定の形式の冷却機器の性能を検証する必要があるときは,可能な限り,指定する全ての試験を同一機器に適用する。試験は,特定の特性を調査するために個別に用いてもよい。

その他の詳細は下記のサイトを参考にして下さい。

JISC日本工業標準調査会サイト

「家庭用電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の特性及び試験方法」の日本工業規格はJIS C 9801-1~3  です。JISC日本工業標準調査会サイト内のJIS検索から内容が閲覧可能です。(但し印刷不可)

*現在はIEインターネット エクスプローラーのみ閲覧可。

kikakurui.com |JIS規格票をHTML化したサイト

「家庭用電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の特性及び試験方法」の日本工業規格は9801-1~3 が全文、閲覧、印刷可能です。(但し図、イラスト含まず)

JIS C 9801-1 家庭用電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の特性及び試験方法

JISの見直し~年間消費電力量と省エネ目標

電気冷蔵庫などが1999 (平成11)年に、「エネルギーの使用の合理化に関する法律(省エネ法)」でトップランナー基準の特定機器に指定された際に、エネルギー消費効率の指標として、JISC 9801 : 1999 「家庭用電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の特性及び試験方法」に規定する方法で測定された「年間消費電力量」が採用された。
しかし、JIS C 9801 : 1999 に規定する測定方法では、庫内温度の調節装置の設定、設置条件および周囲温度の影響などによるヒーター動作の違いにより、使用実態と異なることから見直しが行われた。電気冷蔵庫などの「年間消費電力量」の測定方法が改正され、2006年(平成18)年に新JISC 9801 : 2006 「家庭用電気冷蔵庫及び電気冷凍庫の特性及び試験方法」として公示された。
主な変更点は、①周囲温度、②調節装置の設定(庫内温度)、③追加負荷投入、④自動製氷機動作、⑤扉開閉回数などであるが、概要は下表のようになっている。

冷蔵庫などの年間消費電力量の測定基準(冷気強制循環方式)

冷蔵庫などの年間消費電力量の測定基準(冷気強制循環方式)

なお、実使用の消費電力量は周囲温度、周囲湿度、ドアの開閉回数、新たに入れる食品
の温度や量により変化することを考慮しなければならない。

冷蔵庫の省エネ目標基準の見直し

トップランナー基準を達成すべき目標年度(2004年度)を迎えたことやJISの消費電力測定方法の見直しが行われたため、2006年に省エネ目標基準が見直され、2010年度を目標年度とする新たな基準が策定された。間接冷却方式冷凍冷蔵庫の場合300L以下、300 Lを超えるものは冷蔵室区画の扉数が1枚と2枚以上の3区分に分けられており、それぞれの区分は冷凍室の定格内容積、冷凍室以外の定格内容積により算式が設定されている。

表1-7にて算出した基準エネルギー消費効率をJISC9801 : 2006 の消費電力量試験に規定する方法により測定した年間消費電力量で割った比率が、省エネ基準達成率である。
省エネ基準達成率(%)= 

基準エネルギー消費効率(kwh/年)÷ 年間消費電力(kwh/年)×100
冷蔵庫の場合、省エネラベルには目標年度と省エネ基準達成率、年間消費電力量が表示される。

2010年 冷蔵庫 省エネ 目標基準値算定式

2010年 冷蔵庫 省エネ 目標基準値算定式

冷蔵庫の選び方 ポイント

冷凍室の温度と性能

JISの規定では冷凍室の性能を、冷蔵庫の据え付けてある部屋の室温が、15~30 ℃おける冷凍負荷温度(食品温度)をスターレイティング(星印の記号)によって表す。

冷凍庫の性能評価

冷凍庫の性能評価

冷凍冷蔵庫 新温度帯

家庭用冷凍冷蔵庫は、冷凍室(-8~-20 ℃)、冷蔵室(0~5℃)、野菜室または野菜容器(3~7℃)などの温度帯に区分される。
新温度帯とは、「冷凍室」「冷蔵室」[野菜室]以外に保存食品別に特別に設定した温度帯
をいう。

これらの新温度帯は、食品の味や風味を損なわないように保存するためのもので、食品の保存期間は、冷蔵室による保存とほぼ同じと考えたほうがよい。

名 称 温 度 保存食品の例
ワイン冷蔵 6~9℃ ワイン、お米
(冷蔵) 1~5℃ 一般食品
冷蔵チルド 0~2℃ 加工食品、トマトなどの完熟品
氷温テルド 0~-2℃ 魚肉類.発酵しやすい食品、水産練製品など
パーシャル -1~-5℃ 生ものの解凍、丸ごとの魚や刺し身など
ソフト冷凍 -6~-8℃ すぐ調理したい冷凍食品
(冷凍) (-18~-20°C) 一般の冷凍食品

冷蔵庫 自動製氷

給水タンクに氷を入れ、冷蔵庫に給水タンクをセットするだけで氷ができる。また、貯氷ケースに氷が一定量たまると、検氷レバーでそれを検知し自動的に製氷を停止する。
給水方式には、電磁弁給水方式とポンプ給水方式の2種類あるが、主流になっているポンプ給水方式の構造例を下図に示す。

自動製氷ポンプ給水方式

自動製氷ポンプ給水方式

画像出典先:シャープサイト

水の通り道をすべて外して洗える構造の機種や除菌機能を付けた機種がありこのような機種はミネラルウォーターの使用も可能である。除菌の方式としてはA針イオンや紫外線LEDを利用した光除菌などがある。
使用に当たっては下記の点に注意する。
①ミネラルウォーターや井戸水などミネラル分の多い永を使用すると、氷に白い濁りができることがある。氷の白い濁りはカルシウムなどの結晶であり、害はない。
②通常の氷は水の中に溶け込んだ空気の気泡が氷の中に閉じ込められて白くなる。時間をかけて凍らせて透明な氷を作る機種もある。
③給水タンクには水以外は絶対に入れない。ジュース、お茶、お湯などを入れると故障や変形の原因となる。

冷蔵庫 食品の乾燥防止機能

冷蔵室、野菜室などで冷却パネルによる冷却により食品に直接冷風が当たらないようにして庫内の高湿度を確保している。ラップなしで入れても乾燥が抑えられ鮮度を保った保存ができる。しかしにおい移りの心配かおる場合はラップをしたほうがよい。庫内の湿度はメーカーごとに違うが、75~95%である。したがって、湿度が高いため乾物の保存には向かない。

湿度が低いときは乾燥防止

湿度が低いときは乾燥防止

画像出典先:パナソニック冷蔵庫の特長

除菌・脱臭機能

庫内の除菌・脱臭の方式は、各社独自の方式を採用している。イオン(水に包まれたOHラジカル)を庫内へ放出し雑菌やウイルスを抑制したり脱臭する方式や、光触媒フィルターに発生させたOHラジカルで、循環する空気に含まれる雑菌やウイルスを抑制したり脱臭する方式などがある。

空気中の水分子に高い電圧をかけると、「H+」と「O-」などの空気イオンに分離し、これが空気中で「OHラジカル」(OH-)という不安定なイオンに変わる。これが、空気中のカビ菌などの細菌表面に取り付くと、表面のタンパク質から「H+」を抜き取り、水(H2O)に戻っていくのだが、この過程で細菌の表面が破壊され、その活動が抑制される。これが、イオン放出による除菌機能の基本的なメカニズムです。

OHラジカルによる除菌

OHラジカルによる除菌

画像出典先:

*OHラジカルとは:ヒドロキシルラジカル (hydroxyl radical) はヒドロキシ基(水酸基)に対応するラジカルである。•OH と表される。

画像出典先:価格  加湿空気清浄機の選び方

冷蔵庫 エチレンガスの抑制

野菜や果物は収穫後から熟成や老化が始まり、その過程でエチレンガスを発生させる。一般的に野菜や果物はエチレンガスに触れると腐敗が促進される。ハープ成分やオゾンを利用して、エチレンガスの発生を抑制したり分解したりする方式がある。

光触媒、プラチナ触媒、ナノイーを使用したエチレンガスの抑制した冷蔵庫が各社から販売されている。

光触媒は太陽や蛍光灯などの光が当たると、その表面で強力な酸化力が生まれ、接触してくる有機化合物や細菌などの有害物質を除去することができます。
この原理を用いて、エチレンガスの分解に利用する事ができるのです。

光触媒

光触媒

冷蔵庫 熱いもの冷凍機能、急速冷凍機能

食品を冷凍保存するとき、食品の水分が凍る最大氷結晶生成帯(-1~-5℃)を迅速に通過させることで氷の結晶の成長を抑えることができる。氷の結晶を大きく成長させないことで食品の細胞の破壊を抑え、解凍後でもうまみ成分の流出を少なくでき、食感の変化も少なくできる。

最大氷結晶生成帯を迅速に通過させるために、センサーで食品の温度を検知し冷気を集中的に当てるようにしたり、急速冷凍スイッチを入れる。また、食品を置くトレイも熱伝導率の高いアルミトレイやセラミックのトレイ、蓄冷材を封入した蓄冷プレートにアルミプレートを組み合わせたトレイを用いて食品から急速に熱を奪い温度を下げる。

冷蔵庫 急速冷凍

冷蔵庫 急速冷凍

冷蔵庫に使われる諸単位

圧力

容器の中に気体を入れると、この気体は外に向かって膨張しようとする。この容器に向かって押す力を圧力といい、単位はPa(パスカル)で表す。地球の表面上には約80 kmの高さの空気の層があり、この層の重さが圧力となる。
この圧力は大気圧と呼ばれ、標準状態では0.1013 MPa であり、水銀柱760mm、水柱0.33 mに相当する。すなわち、地上にあるものは、すべて0.1013 MPa に等しい空気の圧力を受けていることになる。

温度

通常使われている温度の目盛りにはセ氏(摂氏)と力氏(華氏)がある。セ氏は大気圧での氷の融解点を0度とし、水の沸騰する温度(沸騰点)を100度とし、の符号で表す。
熱力学的に考えられる最低温度(自然界にある最も低い温度)、すなわち-273.15℃に0点を移した温度を絶対温度といい、(ケルビン)という単位で表す。

熱量

熱の「出」「入り」があると温度が変わるが、温度変化の大小は「出」[入り]した熱の量に比例する。
この熱の量のことを熱量という。

比熱

単位質量1 kgの物質の温度を1 K (°C)上げるのに要する熱量を、その物質の比熱といい、単位はJ/(kg・K)で表す。

冷凍力と冷凍能力

a)冷凍力
液化冷媒の単位質量、例えば1kgが蒸発器を通過して冷凍作用を行う際、蒸発して周囲から奪い取る熱量をいう。
 b)冷凍能力
蒸発器で熱を除去する際に、何時間かかって熱を奪うかという時間の観念が入った場合をいい、WやkWで表す。

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冷蔵庫の上手な使い方

ドアの開閉の時間や回数

ドアの開閉の時間や回数が多くなると消費電力量が増加する。開閉を手早くしたり回数を減らすと省エネになる。

冷蔵庫 ドア開閉

冷蔵庫 ドア開閉

冷蔵庫内の過剰保存

食品を詰め過ぎると冷気の循環を阻害し、冷却不良や温度むらなどを招き、さらには消費電力量が増大する原因となる。食品は詰め過ぎないで整理整頓して入れることにより省エネになる。

冷蔵庫を整理整頓

冷蔵庫を整理整頓

冷蔵庫内の湿度

③食品の保存はビニール袋や密封容器に入れたり、ラップをかけたりすることにより、水分の蒸発を抑制でき、食品の鮮度を保つだけではなく、蒸発器への着霜量が減少し省エネになる。

冷蔵庫 乾燥防止

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食品の自然冷却

熱いものは、常温まで冷ましてから入れる。これにより庫内の温度変動が少なくなるとともに冷却負荷が下がるので、省エネになる。

冷蔵庫 自然冷却

冷蔵庫 自然冷却

冷蔵庫 再凍結

⑤一度溶けた冷凍食品は風味が落ちるので、再凍結させない。また、アイスグリームで乳脂肪分、果糖分の多いものは一度溶けると再凍結しなくなることがあるので注意が必要である。

冷蔵庫 再凍結

冷蔵庫 再凍結

小分け化

⑥肉や魚などの食材をホームフリージングする場合は、小分けしてラップするなど一度に使う量にしてから冷凍することにより、無駄が省ける。

小分け化

小分け化

保存期間

⑦冷蔵庫に入れたからといって保存期間の過信は禁物である。

保存期間

保存期間

食品を整理

⑧ドアを閉めると他のドアが一瞬浮く現象がみられることがある。これは、ドアを閉めたときの風圧が内部の風路を通りほかの部屋に伝わるためである。食品の詰め過ぎによりドアが内部から押された状態になっていると、ドアが一瞬浮いたときに半ドアになってしまうことがあるので、食品を整理する必要がある。

冷蔵庫内の整理

冷蔵庫内の整理

冷蔵庫の温度設定

⑨冷蔵庫の温度設定がいつも「強」になっていないか?冷蔵庫の状態にもよりますが「強」だと冷えすぎのことも。夏でも「中」で十分な時があります。

冷蔵庫の温度設定

冷蔵庫の温度設定

冷蔵庫の周囲との隙間

⑩冷蔵庫は背面や側面、上部まどから放熱しながら冷蔵庫内を冷やすため、冷蔵庫の周囲は適度に隙間を空けて放熱の効率をよくしておくことが大切です。

冷蔵庫 隙間

冷蔵庫 隙間

冷蔵庫 安全上の注意

①電源は交流100V定格15A以上のコンセントを単独で使用する。

冷蔵庫 電源プラグ

冷蔵庫 電源プラグ

②地震に備えて、丈夫な壁や柱に冷蔵庫に転倒防止ベルトなどで固定する。

冷蔵庫 地震対策

冷蔵庫 地震対策

③感電事故防止のために、アースを接続する。

冷蔵庫 アース

冷蔵庫 アース

④ドアの開閉などにより冷蔵庫の上に置いた物が落下する危険性があるので冷蔵庫の上に物を置かない。冷蔵庫の放熱の妨げにもなる。

冷蔵庫 上に物を置かない

冷蔵庫 上に物を置かない

⑤手入れするときは、電源プラグを抜いてから実施する。

電源プラグを抜く

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⑥食品以外の薬品や揮発性のある物は入れない。引火、爆発の危険性がある。またプラスチック部の変形や破損、電気部品の腐食や漏電の原因にもなる。

薬品 シンナー

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冷蔵庫のメンテナンス

①内部の棚やポケットなどは、取り外して水洗いする。油汚れがある場合は中性洗剤とぬるま湯でふき、洗剤をよくふき取る。化学ぞうきんやアルコール、ベンジン、アルカリ性洗剤などを使用すると、プラスチック部品の変形や破損につながるので絶対に使用しない。

冷蔵庫の清掃

冷蔵庫の清掃

②冷蔵庫の底面には水受け皿(蒸発皿)があります、蒸発皿は2週間に一度、中にたまった水を捨て、きれいに水洗いします。

冷蔵庫 蒸発皿

冷蔵庫 蒸発皿

③自動製氷機付きの場合は、週に一度は給水タンクの氷を捨て、製氷皿などにたまった水を清潔な布でふく

製氷皿の清掃

製氷皿の清掃

④手入れのとき、抜いた電源プラグの刃の間のほこりを、きれいに乾拭きする。

源プラグ ほこり

源プラグ ほこり

ドアパッキンは、汚れを水ぶきするなどいつも清潔に保つ、特にドアの下側は目に付きにくく、ドアポケットの飲み物や調味料がたれて、付着したままになることがあるので注意が必要である。汚れがひどいときは中性洗剤を使用し、その後必ず水ぶきを行う。

冷蔵庫 ドアパッキンの汚れ

冷蔵庫 ドアパッキンの汚れ

⑥ドアのパッキンが傷んでいる場合は、すき間から冷気がもれ電気のムダ使いになる。名刺やはがきを1枚ドアパッキンと本体の間に挟みドアを閉じ、手を離してズリ落ちる場合はパッキングの交換時期と判断し交換する。

冷蔵庫 ドアパッキング交換 確認

冷蔵庫 ドアパッキング交換 確認

⑦冷蔵庫の背面は、放熱を行う部分のため周囲で空気の対流が起こり、細かいほこりが付着しやすくなっている、ほこりゃちりが付着すると放熱が妨げられて、冷却能力を損なうとともに、消費電力が増えることがあるので定期的に掃除するのがよい。

冷蔵庫 背面

冷蔵庫 背面

 据え付け上の注意

①冷蔵庫のカタログには据付スペースが表示されている。本体寸法のみではなく扉を開いたときの寸法も記載されている。冷蔵庫は、本体の背面だけでなく側面および上面からも放熱を行うため、表示されている最小設置スペースを確保して設置する。周囲に放熱スペースを十分にとることにより効率良く放熱が行われ、省エネになる。なお最小設置スペースは年間消費電力量の測定条件とは異なる。
②直射日光が当たらない日陰で、ガスレンジなどの熱気の当たらない風通しの良い場所を選ぶことにより、冷却能力の低下を防ぎ、省エネになる。
湿気の少ない場所を選ぶことにより、安全に使用でき、錆の防止にもなる。
④丈夫で水平な所に設置することで、運転中に発生する振動、騒音を少なく抑える
ことができる。冷蔵庫正面下部にある調節脚を下げて、移動用キャスターを浮かせ
水平に固定する。
⑤設置場所がじゅうたん、畳のほかに塩化ビニール製の床材の場合、熱により変色
するおそれかおるため、丈夫な床材を敷く。

冷蔵庫の据え付けスペース 事例

冷蔵庫の据え付けスペース 事例

動画 冷蔵庫のじょずな使い方

冷蔵庫 故障診断、トラブル修理、処分、買い取り

修理時の注意事項

修理作業時

冷蔵庫の修理の際に手などが濡れる(温度差による氷、霜、露などや除霜水、食品などにより)ことがあるので、充電部の取り扱いには十分注意する。(感電防止対策
・分解、再組立、移動などの際は、必ずコンセントから電源プラグを抜く。
・湿気、水気の多い所では必ずアースしていることを確認してから修理を行う。
・電源プラグを抜いた(圧縮機モーターが停正した)ときには、必ず3~5分間以上経過してから電源プラグを差し込む。
・サービスマニュアルの指示に従う。

部品交換について

・製品の安全性を確保するために、必ずメーカー指定の部品を使用する。また、各部品や配線も機種によって異なるので、それぞれの資料に従い、必ず元のとおりの正しい位置に、正しく取り付け配置する。
・注意ラベルや警告ラベルなども、お客様の安全確保のために大切なので、必ず点検する。
・配線材の接続は、確実に行う。
修理後は、必ず安全点検をし
・ホコリを除去し、異物が配線接続部(コントロールボックス内、ターミナルカバーなど)に混入していないか確認する。
・絶縁性能をチェックする。コンセントから電源プラグを抜き、直流500 V絶縁抵抗計を用いて電源プラグの両端子を短絡し、この両端子と外部露出金属部(接地端子)との間で測定し、絶縁抵抗値が1MΩ以上であることを確認する。

故障診断

故障状況の確認

製品の点検を始める前に、次の点を調べる。
1.いつごろから、どのように悪くなったか(できるだけ具体的に)。
2.使用期間と今までの修理歴。

3.据付け場所の環境温度・湿度・電圧(始動時と運転時)。

安全上の注意

・制御基板チェックの際は、電源プラグを抜き指定放電時間経過後、電源カバーを外し測定する。
・基板内は充電部のため、通電中は絶対に手を触れない。
・基板上は制御系電源とパワー系電源に分かれており、互いに絶縁されているので制御系電源とパワー系電源を同時に測定しない。なお、制御系電源を測定する場合は、制御系の0Vにテスターなどの端子を当てて行い、パワー系電源を測定する場合は、パワー系の0Vにテスターなどの端子を当てて測定する。

電気部品の故障診断

・故障のエラー表示の確認を行い、各機種サービスマニュアルの指示に従う。
・整流された電源DC 280 VまたはDC 140 Vの電圧測定。
・制御系電源とパワー系電源の全ての規定電圧測定。
・パワーモジュールの導通測定。
・各センサーの抵抗値測定。
・冷却ファンモーターの電圧測定。
・モーターダンパーの電圧測定。

冷凍サイクルの故障診断

冷凍サイクルの不良は大別すると、次の3つになる。
・ガスリーク(ガス漏れ)
・圧縮不良
・その他(水分つまり、異物つまり、オーバーチャージ) 主なポイントは、下表のとおりである。

冷蔵庫 冷凍サイクル 故障診断事例

冷蔵庫 冷凍サイクル 故障診断事例

 

 故障事例

 故障事例1  急に冷えなくなった

庫内灯がついていなければ、電源が入っていないということ。停電他家全体のブレーカーが落ちていないかどうかチェックする。

内灯がついていたら、モーターが回っているかとうかを音でチェック(下図)。音がしなかったらモーター回路の故障が考えられる。プロの修理を即依頼。
モーターが回っているのに、まったく冷えこいない時に考えられるのは代替フロン漏れ。すぐに修理を代替フロンの交換を依頼する。

冷蔵庫 異音確認

冷蔵庫 異音確認

故障事例2 冷蔵庫の音がうるさい

モーター音が異常に響くような時は、据えつけがが夕ついている恐れがある。しっかりした平らな床の上に置いていてあるかとうかを確認する。不安定な置き方は故障の原因にもなるので注意すること(下図)。

音が急にうるさくなった時は、冷蔵庫の周囲にお盆や金属製のものが落ちて振動している可能性も考えられる。モーターそのものの異常を疑う前に周囲をよくチェックして、取り除ぞく。

冷蔵庫 脚 調整

冷蔵庫 脚 調整

 動画 冷蔵庫のドアの段差・ズレの調整方法

故障事例3 冷蔵庫の冷えが悪い

食品を詰め込みて過ぎていないのに冷えが悪い時は、パッキングが傷んで中の冷気が漏れている恐れがあります、冷蔵庫のパッキングは市販されているので自分で交換か、メーカーに交換を依頼する。

※夏は冷蔵庫のトラブルが起きやすい季節、食品の詰め込みすぎ、ドアの開けっぱなし、外気温の急上昇などが重なって急に冷えなくなることもある。

冷蔵庫 ドアパックンぐ交換方法

冷蔵庫 ドアパックンぐ交換方法

また、冷蔵庫の周囲にすきまがなく、放熱がうまくいかなくなっている可能性も。左右に2cm以上、後部に10cm以上の隙間をつくる事(下図)。

冷蔵庫 隙間2

冷蔵庫 隙間

動画 冷えなくなった冷蔵庫の修理の仕方

冷蔵庫のリサイクル

冷蔵庫 リサイクル

冷蔵庫 リサイクル

冷蔵庫のリサイクル料金 中古、処分

ご自宅に壊れてしまって使えない冷蔵庫、あるいはもう使わない冷蔵庫があったりしませんか?

不要になった冷蔵庫は、家電リサイクル法で定められた正しい方法で処分しなければならず、処分料金、リサイクル料金がかかります。

下記が冷蔵庫のリサイクル料金です。(2017年2月現在)
運搬料は回収業者によって異なり、1つにつき500円~3,000円ほどの幅があります。
冷蔵庫・洗濯機など大きくて重い家電で搬出が必要が場合のは、別途3,000円~20,000円ほどが必要になります。

*まだ、冷蔵庫が使える若しくは年数が経過していない冷蔵庫はリサイクル/リユースショップに買い取ってもらう方法もあります。

品目 リサイクル料 運搬料 搬出料
冷蔵庫(170L以下) 3,672円 500円~3,000円   3,000円~20,000円
冷蔵庫(171L以上)  4,644円 500円~3,000円  3,000円~20,000円

冷蔵庫の再利用  中古、処分

冷蔵庫を構成している主要部品・材料は下表に示すようにリサイクルされて生まれ変わります。

名 称 主要素材 どう生まれ変わる?
キャビネット 鉄スクラップ材として再利用します。
内装部品ファン プラスチック シュレッダーダストとして、当面は埋立てか焼却しますが、高炉還元剤としての再利用の道が開けつつあります。更には、プラスチックリサイクル材として再利用できるよう各種の技術開発が進められています。
モータ 鉄、銅 鉄、銅スクラップ材として再利用します。
冷却器 鉄スクラップ材として再利用します。
断熱材 硬質ウレタン 当面は埋立てか焼却しますが、再利用のための各種の技術開発が進められています。
発泡剤フロン CFC11 既に使用が禁止されている物質ですので破壊します。
放熱器 鉄スクラップ材として再利用します。
コンプレッサ 鉄、銅 鉄、錮スクラップ材として再利用します。
冷媒 CFC12 既に使用が禁止されている物質ですので破壊します。

個々の部品・材料のリサイクルのやり方としては、できるだけもとの材料に戻して再利用していく(マテリアルリサイクルといっています)ことが好ましいわけですので、金属材料でできているものは個々の金属スクラップ材として再利用していくことになります。
しかし、回収された冷媒フロンと断熱材発泡用フロンは、オゾン層破壊物質、地球温暖化物質です。現在では一部の特殊用途以外での新規使用が禁止された物質となっていますので、再利用の道ははとんどなく破壊せざるを得ません。
三菱電機(株)東浜リサイクルセンターでの実験例を元に、実際の生まれ変わり(再商品化)の状況を下図に示しておきます。
この図は、使用済み冷蔵庫の15.3%のものをまず手解体で取り外し、11.9%のものが再商
品化できた。そして、残りの84.7%のものを機械破砕・選別にかけ、44.3%のものが再商品
化できたということを意味しています。

冷蔵庫の再商品化量

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参考文献:

1.商品知識と取扱い 生活家電編 家電製品協会編
2.生活家電の基礎と製品技術   家電製品協会編
3.生活家電入門          大西正幸 著

4.家電製品がわかるⅠ       佐藤銀平 著
5.モノの徹底修理術        荒井 章 著
6.「分解!」 家電品を分解してみると! 藤瀧 和弘 (著)

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