JP2006166831A

JP2006166831A - Oxygen concentration changeable storage

Info

Publication number: JP2006166831A
Application number: JP2004365677A
Authority: JP
Inventors: Akihiro Umeda; 章広梅田; Hironao Numamoto; 浩直沼本; Kenzo Ochi; 謙三黄地; Takeshi Nagai; 彪長井
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2004-12-17
Filing date: 2004-12-17
Publication date: 2006-06-29

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oxygen concentration changeable storage capable of easily increasing and decreasing oxygen concentration in the storage from about 0% to about 100%. <P>SOLUTION: This oxygen concentration changeable storage has a power circuit 4 capable of changing input voltage between electrodes of an oxygen pump element 9 from positive to negative or negative to positive. As a result of this, it is possible to discharge oxygen with positive (negative) voltage and let oxygen flow in with reverse negative (positive) voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、玄米や精白米などの穀物、コーヒー豆やコーヒー粉、紅茶、緑茶などの嗜好品、果物や野菜などの食品、そして薬品等の保存庫に関するものであり、詳しくは食品等の酸化劣化、好気性菌や嫌気性菌の繁殖を防止するための技術に関するものである。 The present invention relates to grains such as brown rice and polished rice, coffee beans and coffee powders, luxury products such as tea and green tea, foods such as fruits and vegetables, and storages for chemicals and the like. The present invention relates to a technique for preventing deterioration and growth of aerobic bacteria and anaerobic bacteria.

従来、この種の酸素濃度を調節して食材等を保管する方法として、酸素吸着剤を用いる方法（例えば、特許文献１参照）、減圧ポンプを使用した酸素富化膜を用いる方法（例えば、特許文献２参照）があった。また、業務用では炭酸ガス等の不活性ガスで置換する方法もある。
特開平６−３２３７７号公報特開平６−５８号公報 Conventionally, as a method of storing foods and the like by adjusting this kind of oxygen concentration, a method using an oxygen adsorbent (see, for example, Patent Document 1), a method using an oxygen-enriched film using a vacuum pump (eg, a patent) Reference 2). For business use, there is a method of replacing with an inert gas such as carbon dioxide.
JP-A-6-32377 JP-A-6-58

しかしながら、従来のいずれの方法も保存庫内の酸素濃度を減少させるのみで、外気の酸素濃度の約２１％以上に増やすことはできなかった。 However, none of the conventional methods only reduces the oxygen concentration in the storage, and cannot increase it to about 21% or more of the oxygen concentration in the outside air.

本発明は、前記従来の課題を解決するもので、酸素のみを移動させる酸素ポンプ素子を用いて、その電極に印可する電圧の正負を変化させることにより、保存庫内の酸素濃度を約０％〜約１００％まで簡便に増減できる酸素濃度可変保存庫を提供することを目的とする。 The present invention solves the above-mentioned conventional problems, and by using an oxygen pump element that moves only oxygen, the voltage concentration applied to the electrode is changed to change the oxygen concentration in the storage to about 0%. An object is to provide an oxygen concentration variable storage that can be easily increased or decreased to about 100%.

前記従来の課題を解決するために、酸素ポンプ素子の電極間の入力電圧を正から負まで変化させることができる電源回路を備えたものである。 In order to solve the conventional problem, a power supply circuit capable of changing the input voltage between the electrodes of the oxygen pump element from positive to negative is provided.

これによって、正（負）電圧では酸素を排気することができ、逆の負（正）にすれば酸素を流入させることができるため、保存庫内の酸素濃度を増減させることができる。 Accordingly, oxygen can be exhausted at a positive (negative) voltage, and oxygen can be flowed in at a reverse negative (positive), so that the oxygen concentration in the storage can be increased or decreased.

本発明の酸素濃度可変保存庫は、庫内の酸素濃度を約０％〜約１００％まで変化させることができるものである。 The oxygen concentration variable storage of the present invention can change the oxygen concentration in the storage from about 0% to about 100%.

第１の発明は、酸素イオン導電性を有する固体電解質の表裏に第一電極と第二電極が形成された酸素ポンプ素子と、前記酸素ポンプ素子を加熱するヒータと、前記酸素ポンプ素子に電圧を印加する電源回路と、密閉可能な容器と、前記第二電極が前記容器の内部空間と接するように配置した前記酸素ポンプ素子と前記ヒータを収納する筐体とを備え、前記電源回路の入力電圧が正負ともに変化するものである。正（負）電圧では酸素を排気することができ、逆の負（正）にすれば酸素を流入させることができため、保存庫内の酸素濃度を減少あるいは増加させることができる。 According to a first aspect of the present invention, there is provided an oxygen pump element having a first electrode and a second electrode formed on both sides of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity, a heater for heating the oxygen pump element, and a voltage applied to the oxygen pump element. A power supply circuit to be applied; a sealable container; the oxygen pump element disposed so that the second electrode is in contact with the internal space of the container; and a housing for housing the heater; Changes both positive and negative. Oxygen can be exhausted at a positive (negative) voltage, and oxygen can be flowed in at a reverse negative (positive), so that the oxygen concentration in the storage can be reduced or increased.

第２の発明は、特に、第１の発明の酸素ポンプ素子の第一電極と第二電極の間に流れる電流量を測定する電気回路を設けたものである。酸素ポンプ素子に流れる電流量を測定することによって保存庫内の酸素濃度を推定することができる。すなわち酸素ポンプ素子の動作時に保存庫内の酸素濃度のモニターをすることができ、保存する食材等に最適な酸素濃度に設定することが可能となる。 In particular, the second invention is provided with an electric circuit for measuring the amount of current flowing between the first electrode and the second electrode of the oxygen pump element of the first invention. The oxygen concentration in the storage can be estimated by measuring the amount of current flowing through the oxygen pump element. That is, the oxygen concentration in the storage can be monitored during the operation of the oxygen pump element, and it becomes possible to set the oxygen concentration optimal for the food to be stored.

第３の発明は、特に、第２の発明の電気回路に流れる電流量に応じて電圧を制御する制御回路を設けたものである。これにより、入力電圧を自動的に調節することができるため、手間無く所定の酸素濃度にすることができる。 In particular, the third invention is provided with a control circuit for controlling the voltage in accordance with the amount of current flowing through the electric circuit of the second invention. As a result, the input voltage can be automatically adjusted, so that a predetermined oxygen concentration can be achieved without trouble.

第４の発明は、特に、第２、第３の発明の第二電極と容器内部との連絡部にガス拡散抵抗体を配置したものである。ガス拡散抵抗体を配置することによって、取り込む酸素ガス量を低下させ、それによって限界電流を生じるため、電流値を低電圧で感度良く測定することができる。 In the fourth aspect of the invention, in particular, a gas diffusion resistor is disposed at the connecting portion between the second electrode of the second and third aspects of the invention and the inside of the container. By disposing the gas diffusion resistor, the amount of oxygen gas to be taken in is reduced, thereby generating a limit current. Therefore, the current value can be measured with a low voltage with high sensitivity.

第５の発明は、特に、第４の発明のガス拡散抵抗体が第二電極の面上に形成された導電性ペーストの焼結体であるものである。上記のような抵抗体としての作用だけでなく、第二電極に電子を均一に伝え、電極面上の電位分布を小さく抑えるための集電材料としての役割を併せ持つことができる。 In particular, the fifth invention is a sintered body of a conductive paste in which the gas diffusion resistor of the fourth invention is formed on the surface of the second electrode. In addition to the action as a resistor as described above, it can also serve as a current collecting material for uniformly transmitting electrons to the second electrode and suppressing the potential distribution on the electrode surface.

第６の発明は、特に、第４の発明のガス拡散抵抗体として、開空間の面積を変化させることができる開閉可能な手段としたものである。電流量を測定するときは、上記の通り、ガス拡散抵抗体は有用であるが、酸素を移動させて排気するときには、ガス拡散抵抗体は無い方が良い。したがって、ブラインドの開閉式やシャッターの絞りのような方式で、酸素を排気や流入させるときは開口部を全開にし、電流量を測定するときには開口部を小さくすることによっていずれも効率良く動作させることができる。 In particular, the sixth invention is a gas diffusion resistor according to the fourth invention, in which the area of the open space can be changed. When measuring the amount of current, the gas diffusion resistor is useful as described above, but when oxygen is moved and exhausted, it is better not to have a gas diffusion resistor. Therefore, in a system such as a blind opening / closing type or a shutter aperture, when opening or injecting oxygen, the opening is fully opened, and when measuring the amount of current, the opening is made small so that both can be operated efficiently. Can do.

第７の発明は、容器内部を攪拌する手段を設けたものである。酸素の排気や流入を一箇所から行うとき、容器内部に濃度勾配が生じるため、攪拌することによって容器内の酸素濃度を均一にでき、また正確に測定することができる。 7th invention provides the means to stir the inside of a container. When oxygen is exhausted or inflowed from one place, a concentration gradient is generated inside the container. Therefore, the oxygen concentration in the container can be made uniform by stirring and can be accurately measured.

第８の発明は、容器内部の正圧または負圧にとともに開口する通気弁を設けたものである。酸素を排気すると負圧になり、酸素を流入させると正圧になり、容器内部と外部で気圧差が生じると酸素ポンプ素子性能が低下する。したがって、通気弁を設けることで、気圧差を是正し、保存庫としての性能低下を抑えることができる。 The eighth invention is provided with a vent valve that opens together with the positive or negative pressure inside the container. When oxygen is exhausted, a negative pressure is obtained, and when oxygen is introduced, a positive pressure is obtained. When a pressure difference occurs between the inside and the outside of the container, the performance of the oxygen pump element deteriorates. Therefore, by providing the ventilation valve, it is possible to correct the pressure difference and suppress the performance degradation as the storage.

以下、本発明の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

（実施の形態１）
図１は本発明の第１の実施の形態における酸素濃度可変保存庫の断面図及び回路部分の模式図である。また、図２（ａ）、（ｂ）は本発明の第１の実施の形態における通気弁の断面図、図３は酸素を移動させるためのデバイスの筐体の断面図である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view and a schematic diagram of a circuit portion of an oxygen concentration variable storage according to the first embodiment of the present invention. 2A and 2B are cross-sectional views of the vent valve according to the first embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a cross-sectional view of the housing of the device for moving oxygen.

酸素濃度可変保存庫は、開閉可能な容器１に、酸素のみを電気化学的に移動させることができるデバイスの筐体２と、容器内の気圧を調節するための通気弁３が備わっている。また、筐体２は、デバイスを動作させるための電源用の電源回路４とリード線５によって繋がっている。ここで、電源回路４の内部には、入力電圧の正負を適時に逆転させることのできる可変回路６を有している。そして、通気弁３には、図２の（ａ）のように二つの逆止弁７が内から外と外から内の向きで取り付けられた構造をしている。しかし図２（ｂ）の他、内気と外気との気圧差を小さくするような方式であれば良い。 The oxygen concentration variable storage is equipped with a container 1 that can move only oxygen in a container 1 that can be opened and closed, and a vent valve 3 for adjusting the atmospheric pressure in the container. The housing 2 is connected to a power supply circuit 4 for power supply for operating the device by a lead wire 5. Here, the power supply circuit 4 includes a variable circuit 6 that can reverse the polarity of the input voltage in a timely manner. The vent valve 3 has a structure in which two check valves 7 are attached from the inside to the outside and from the outside to the inside as shown in FIG. However, in addition to FIG. 2 (b), any method that reduces the pressure difference between the inside air and the outside air may be used.

また、筐体２の内部には、酸素イオン導電性を有する固体電解質８の表裏に電極を形成させた酸素ポンプ素子９と、加熱用のヒータ１０（ヒータ用電源は図示せず）と、酸素ポンプ素子１１を支持し、外気と内気を仕切る支持体１１が、断熱材１２によって覆われて設置されている。ここで、外気と接する電極側を第一電極１４、内気と接する電極側を第二電極１５とする。 Further, inside the housing 2, an oxygen pump element 9 in which electrodes are formed on the front and back of a solid electrolyte 8 having oxygen ion conductivity, a heater 10 for heating (a heater power source is not shown), oxygen A support body 11 that supports the pump element 11 and partitions outside air and inside air is covered with a heat insulating material 12 and installed. Here, the electrode side in contact with the outside air is referred to as the first electrode 14, and the electrode side in contact with the inside air is referred to as the second electrode 15.

固体電解質８は、酸素イオン導電性を有する金属酸化物であり、イットリア安定化ジルコニア等の汎用的な固体電解質でも良いが、ランタンとガリウムを組成に持つランタンガレート系のペロブスカイト型酸化物がより好ましい。特に輸率が１．０に近づくように他の金属を添加したものが好ましい。本実施の形態ではストロンチウムとマグネシウムを添加して焼結させたランタンガレートを、直径３０ｍｍ、厚み０．２ｍｍに加工して用いる。第一電極１４と第二電極１５には、白金や銀などの貴金属、サマリウムとコバルトから成る金属酸化物などを用いる。これら電極は、スクリーン印刷による塗布や蒸着、スパッタリングによって形成する。本実施の形態では、サマリウムとコバルトを組成とした電極を、スクリーン印刷によって直径２６ｍｍ、厚み１０〜２０μｍとなるよう成形した。そして各電極から直径０．８ｍｍの白金リード線１６を取り出し、電源回路に接続している一般的なリード線６に繋がっている。また、ヒータ１０は、ステンレス線をマイカ枠に巻いて加工されている。そして断熱材１２は、シリカの粉末を充填して形成された多孔体で、通気性と断熱性を併せ持つものである。断熱材の厚みは５０〜８０ｍｍとした。 The solid electrolyte 8 is a metal oxide having oxygen ion conductivity and may be a general-purpose solid electrolyte such as yttria-stabilized zirconia, but a lanthanum gallate-based perovskite oxide having lanthanum and gallium in its composition is more preferable. . In particular, those added with other metals so that the transport number approaches 1.0 are preferable. In the present embodiment, lanthanum gallate added with strontium and magnesium and sintered is processed to have a diameter of 30 mm and a thickness of 0.2 mm. For the first electrode 14 and the second electrode 15, a noble metal such as platinum or silver, a metal oxide composed of samarium and cobalt, or the like is used. These electrodes are formed by application by screen printing, vapor deposition, or sputtering. In the present embodiment, an electrode composed of samarium and cobalt is formed by screen printing so as to have a diameter of 26 mm and a thickness of 10 to 20 μm. A platinum lead wire 16 having a diameter of 0.8 mm is taken out from each electrode and connected to a general lead wire 6 connected to a power supply circuit. The heater 10 is processed by winding a stainless wire around a mica frame. The heat insulating material 12 is a porous body formed by filling silica powder, and has both air permeability and heat insulating properties. The thickness of the heat insulating material was 50 to 80 mm.

以上のように構成された酸素濃度可変保存庫の動作、作用を説明する。 The operation and action of the oxygen concentration variable storage configured as described above will be described.

まず、ヒータ１０によって酸素ポンプ素子９を６００℃程度に加熱する。そして電源回路４内の可変回路６を切り換えることによって、第一電極１４を正極、第二電極１５を負極にする。続いて第一電極１４と第二電極１５に電圧を印加すると、容器１内の酸素が第二電極１５上で吸着乖離し、第二電極１５から電子を受け取り、酸素イオンとして固体電解質８に取り込まれる。そして印加された電圧による電界によって第一電極１４まで移動する。移動した酸素イオンは第一電極１４で電子を離して酸素分子となり、外気に排出される。このような動作原理のもと、ヒータ１０への入力電力を約５０Ｗ、酸素ポンプ素子９への電圧を０．８Ｖ、容器の容積を１．２Ｌとすると、時間の経過にしたがって容器内の酸素濃度が減少し、４５分経過後には酸素濃度が１％未満となる。原理的には酸素濃度０％とならないが、容器の気密性を高めて長時間動作させることで、限りなく０％に近づいていく。 First, the oxygen pump element 9 is heated to about 600 ° C. by the heater 10. Then, by switching the variable circuit 6 in the power supply circuit 4, the first electrode 14 is made positive and the second electrode 15 is made negative. Subsequently, when a voltage is applied to the first electrode 14 and the second electrode 15, oxygen in the container 1 is adsorbed and dissociated on the second electrode 15, receives electrons from the second electrode 15, and takes them into the solid electrolyte 8 as oxygen ions. It is. And it moves to the 1st electrode 14 with the electric field by the applied voltage. The moved oxygen ions release electrons at the first electrode 14 to become oxygen molecules and are discharged to the outside air. Based on this principle of operation, if the input power to the heater 10 is about 50 W, the voltage to the oxygen pump element 9 is 0.8 V, and the volume of the container is 1.2 L, the oxygen in the container will increase over time. The concentration decreases, and after 45 minutes, the oxygen concentration becomes less than 1%. In principle, the oxygen concentration does not become 0%, but by increasing the hermeticity of the container and operating it for a long time, it approaches 0% as much as possible.

次に、ヒータ１０によって酸素ポンプ素子９を６００℃程度に加熱した状態で、電源回路４内の可変回路６を切り換えることによって、第一電極１４を負極、第二電極１５を正極にする。すると上記の逆反応により、外気の酸素が第一電極１４で酸素イオンとなり、固体電解質８を移動して第二電極１５で酸素となって、容器１の内側へ取り込まれる。 Next, in a state where the oxygen pump element 9 is heated to about 600 ° C. by the heater 10, the variable circuit 6 in the power supply circuit 4 is switched to make the first electrode 14 the negative electrode and the second electrode 15 the positive electrode. Then, due to the reverse reaction, oxygen in the outside air becomes oxygen ions at the first electrode 14, moves through the solid electrolyte 8, becomes oxygen at the second electrode 15, and is taken into the inside of the container 1.

このような動作原理のもと、ヒータ１０への入力電力を約５０Ｗ、酸素ポンプ素子８への電圧を０．８Ｖ、容器の容積を１．２Ｌとすると、時間の経過にしたがって容器内の酸素濃度が増加し、３０分経過後には酸素濃度が８０％以上になる。原理的には酸素濃度１００％とならないが、容器の気密性を高めて長時間動作させることで、限りなく１００％に近づく。 Based on this principle of operation, if the input power to the heater 10 is about 50 W, the voltage to the oxygen pump element 8 is 0.8 V, and the volume of the container is 1.2 L, the oxygen in the container will increase with time. The concentration increases, and after 30 minutes, the oxygen concentration becomes 80% or more. In principle, the oxygen concentration does not reach 100%, but it can approach 100% as much as possible by increasing the hermeticity of the container and operating it for a long time.

以上のように、可変回路７を切り換えることによって、容器内の酸素濃度を約０％から約１００％まで可変させることができる。 As described above, by switching the variable circuit 7, the oxygen concentration in the container can be varied from about 0% to about 100%.

（実施の形態２）
図４は本発明の第２の実施の形態における酸素濃度可変保存庫の断面図及び回路部分の模式図である。また、図５（ａ）、（ｂ）は本発明の第２の実施の形態におけるガス拡散抵抗体１７、１８の断面図である。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a cross-sectional view and a schematic diagram of a circuit portion of the oxygen concentration variable storage according to the second embodiment of the present invention. FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of the gas diffusion resistors 17 and 18 in the second embodiment of the present invention.

酸素濃度可変保存庫は、開閉可能な容器１に、酸素のみを電気化学的に移動させることができるデバイスの筐体２と、容器内の気圧を調節するための通気弁３と、内部を攪拌するための攪拌手段１９が備わっている。ここで攪拌手段１９は、電気動力（図示せず）によって回転するファン等の回転部材である。また、筐体２は、デバイスを動作させるための電源用の電源回路４とデバイスを流れる電流を測定するための電気回路２０にリード線６によって繋がっている。ここで、電源回路４の内部には、入力電圧の正負を適時に逆転させることのできる可変回路６を有している。さらに、電気回路２０の出力電圧値を取り出すために、リード線２１が電圧制御回路２２に繋がっている。 The oxygen concentration variable storage is a device housing 2 capable of electrochemically moving only oxygen to a container 1 that can be opened and closed, a vent valve 3 for adjusting the atmospheric pressure in the container, and an agitation inside the container. Stirring means 19 is provided. Here, the stirring means 19 is a rotating member such as a fan that is rotated by electric power (not shown). The housing 2 is connected to a power supply circuit 4 for operating the device and an electric circuit 20 for measuring a current flowing through the device by a lead wire 6. Here, the power supply circuit 4 includes a variable circuit 6 that can reverse the polarity of the input voltage in a timely manner. Further, the lead wire 21 is connected to the voltage control circuit 22 in order to take out the output voltage value of the electric circuit 20.

また、筐体２の内部には、酸素イオン導電性を有する固体電解質８の表裏に電極を形成させた酸素ポンプ素子９と、加熱用のヒータ１０（ヒータ用電源は図示せず）と、酸素ポンプ素子９を支持し、外気と内気を仕切る支持体１１が、断熱材１２によって覆われて設置されている。ここで、外気と接する電極側を第一電極１４、内気と接する電極側を第二電極１５とする。さらに、第二電極１５の面上にはガス拡散抵抗体１７が形成されている。ここで、ガス拡散抵抗体は図５の（ｂ）のガス拡散抵抗体１８でも良い。 Further, inside the housing 2, an oxygen pump element 9 in which electrodes are formed on the front and back of a solid electrolyte 8 having oxygen ion conductivity, a heater 10 for heating (a heater power source is not shown), oxygen A support body 11 that supports the pump element 9 and partitions the outside air and the inside air is covered with a heat insulating material 12 and installed. Here, the electrode side in contact with the outside air is referred to as the first electrode 14, and the electrode side in contact with the inside air is referred to as the second electrode 15. Further, a gas diffusion resistor 17 is formed on the surface of the second electrode 15. Here, the gas diffusion resistor 18 may be the gas diffusion resistor 18 shown in FIG.

固体電解質８、第一電極１４、第二電極１５、ヒータ１０そして断熱材１２は、実施の形態１と同様である。そして、ガス拡散抵抗体１７は、金ペーストの焼結体を５〜１０μｍの厚みで形成させた。またガス拡散抵抗体１８は、第二電極側に酸素が取り込まれるのを機構的に防止するための手段で、スライド式の開閉窓、シャッターの絞り方式、ブラインド式の開閉窓等が考えられる。こらの開閉可能な手段は、酸素濃度を測定する時に自動的に開空間を絞れるように、電源回路からの信号を取り込むためのリード線（図示せず）を設置しても良い。 The solid electrolyte 8, the first electrode 14, the second electrode 15, the heater 10, and the heat insulating material 12 are the same as those in the first embodiment. And the gas diffusion resistor 17 formed the sintered body of the gold paste with the thickness of 5-10 micrometers. The gas diffusion resistor 18 is a means for mechanically preventing oxygen from being taken into the second electrode side, and a slide-type opening / closing window, a shutter aperture type, a blind-type opening / closing window, and the like are conceivable. These openable / closable means may be provided with a lead wire (not shown) for taking in a signal from the power supply circuit so that the open space can be automatically reduced when measuring the oxygen concentration.

以上のようなガス拡散抵抗体１７を用いて構成された酸素濃度可変保存庫内の酸素濃度を増加、減少させるための動作は、実施の形態１と同様である。そこで、図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）を用いて保存庫内の酸素濃度を測定する方法を説明する。 The operation for increasing or decreasing the oxygen concentration in the oxygen concentration variable storage configured using the gas diffusion resistor 17 as described above is the same as that of the first embodiment. Therefore, a method for measuring the oxygen concentration in the storage will be described with reference to FIGS. 6 (a), (b), and (c).

図６（ａ）はガス拡散抵抗体を使用しないときの各酸素濃度における酸素ポンプ素子の電流電圧特性図である。酸素濃度の値によって一定電圧のときの電流量は異なるが、高電圧にしないと酸素濃度を推定することは難しい。一方図６（ｂ）はガス拡散抵抗体を使用したときの電流電圧特性図である。ガス拡散抵抗体があるために、高濃度酸素の領域でも限界電流が現れている。そして限界電流の値は、酸素濃度によって大きな差が生ずる。また低電圧でも測定可能となる。図６（ｃ）は、限界電流値に対する酸素濃度の値を示す図である。酸素濃度の低い領域から高い領域まで、電流値を測定することで酸素濃度を推定することが可能である。 FIG. 6A is a current-voltage characteristic diagram of the oxygen pump element at each oxygen concentration when the gas diffusion resistor is not used. Although the amount of current at a constant voltage varies depending on the value of oxygen concentration, it is difficult to estimate the oxygen concentration unless the voltage is high. On the other hand, FIG. 6B is a current-voltage characteristic diagram when a gas diffusion resistor is used. Due to the presence of the gas diffusion resistor, a limit current appears even in the region of high concentration oxygen. The limit current value varies greatly depending on the oxygen concentration. Moreover, it becomes possible to measure even at a low voltage. FIG.6 (c) is a figure which shows the value of the oxygen concentration with respect to a limiting current value. It is possible to estimate the oxygen concentration by measuring the current value from the low oxygen concentration region to the high oxygen concentration region.

ここで、容器１内の酸素濃度を低下させるために、酸素を排気しているときは、動作中の電流量を測定することによって、容器１内の酸素濃度を推定することができる。また、容器１内の酸素濃度を増加させるために、酸素を取り込んでいるときは、電源回路４内の可変回路６を切り換えて、酸素を排気しながら電流量を測定する必要がある。いずれにしても、第一電極１４を正極、第二電極１５を負極にすることによって、容器１内の酸素濃度を１．０Ｖ以内の低電圧で推定することができる。 Here, in order to reduce the oxygen concentration in the container 1, when oxygen is exhausted, the oxygen concentration in the container 1 can be estimated by measuring the amount of current during operation. In order to increase the oxygen concentration in the container 1, when oxygen is taken in, it is necessary to switch the variable circuit 6 in the power supply circuit 4 and measure the amount of current while exhausting oxygen. In any case, by using the first electrode 14 as the positive electrode and the second electrode 15 as the negative electrode, the oxygen concentration in the container 1 can be estimated at a low voltage of 1.0 V or less.

また、電気回路２０の出力電圧を取り出して電圧制御回路２２によって制御することで、所定の酸素濃度に設定することができる。すなわち、酸素濃度が高すぎる場合は電気回路２０の出力電圧が大きいので、その信号を得た電圧制御回路２２が電源電圧を低下させ、逆に、酸素濃度が低すぎる場合は電気回路２０の出力電圧が小さいので、その信号を得た電圧制御回路２２が電源電圧を増加させるよう制御している。 Further, by taking out the output voltage of the electric circuit 20 and controlling it by the voltage control circuit 22, the predetermined oxygen concentration can be set. That is, when the oxygen concentration is too high, the output voltage of the electric circuit 20 is large. Therefore, the voltage control circuit 22 that obtains the signal reduces the power supply voltage. Conversely, when the oxygen concentration is too low, the output of the electric circuit 20 Since the voltage is small, the voltage control circuit 22 that has obtained the signal controls to increase the power supply voltage.

以上のように、可変回路７を切り換えることによって、容器内の酸素濃度を約０％から約１００％までの所定の酸素濃度に可変させることができる。 As described above, by switching the variable circuit 7, the oxygen concentration in the container can be varied to a predetermined oxygen concentration from about 0% to about 100%.

なお、実施の形態１，２において、容器１を具体的に冷蔵庫に置き換えたものも本発明の一実施例となり、冷蔵庫内の酸素雰囲気（酸素濃度）を調整することが可能であり、保存する食材等に最適な酸素濃度に設定することが可能となる。また、酸化防止のための保存庫だけでなく、好気性菌の繁殖防止を行うことができる。また、その他にも冷凍庫、ワインセラー等にも応用可能である。 In the first and second embodiments, the container 1 specifically replaced with a refrigerator is also an example of the present invention, and the oxygen atmosphere (oxygen concentration) in the refrigerator can be adjusted and stored. It becomes possible to set the oxygen concentration optimal for foods. Moreover, not only the preservation | save box for oxidation prevention but aerobic microbe reproduction can be prevented. In addition, it can be applied to a freezer, a wine cellar, and the like.

以上のように、本発明にかかる酸素濃度可変保存庫は、庫内の酸素濃度を約０％から約１００％まで自在に変化させることができるため、酸化防止のための保存庫だけでなく、好気性菌の繁殖防止を行うことができる。したがって、幅広い食材の保存庫として応用できる。また、冷蔵庫の拡張した機能として利用できる。 As described above, since the oxygen concentration variable storage according to the present invention can freely change the oxygen concentration in the storage from about 0% to about 100%, not only the storage for oxidation prevention, It is possible to prevent the growth of aerobic bacteria. Therefore, it can be applied as a storage for a wide range of foods. It can also be used as an extended function of the refrigerator.

本発明の実施の形態１における酸素濃度可変保存庫の断面図及び回路部模式図Sectional drawing and circuit part schematic diagram of oxygen concentration variable storage in Embodiment 1 of this invention （ａ）は発明の実施の形態１における通気弁の断面図（ｂ）はその他の通気弁の断面図(A) is sectional drawing of the vent valve in Embodiment 1 of invention, (b) is sectional drawing of the other vent valve は本発明の実施の形態１におけるデバイスの筐体の断面図FIG. 3 is a cross-sectional view of a device casing in the first embodiment of the present invention. は本発明の実施の形態２における酸素濃度可変保存庫の断面図及び回路部模式図FIG. 4 is a cross-sectional view and a circuit schematic diagram of an oxygen concentration variable storage according to Embodiment 2 of the present invention. （ａ）は本発明の実施の形態２におけるガス拡散抵抗体の断面図（ｂ）はその他のガス拡散抵抗体の断面図(A) is sectional drawing of the gas diffusion resistor in Embodiment 2 of this invention (b) is sectional drawing of the other gas diffusion resistor （ａ）はガス拡散抵抗体を使用しないときの電流電圧特性の概略図（ｂ）は本発明の実施の形態２における電流電圧特性の概略図（ｃ）は本発明の実施の形態２における限界電流値に対する酸素濃度の算出直線の概略図(A) is a schematic diagram of current-voltage characteristics when a gas diffusion resistor is not used, (b) is a schematic diagram of current-voltage characteristics in Embodiment 2 of the present invention, and (c) is a limit in Embodiment 2 of the present invention. Schematic diagram of straight line for calculating oxygen concentration against current value

Explanation of symbols

１容器
２筐体
３通気弁
４電源回路
６可変回路
８固体電解質
９酸素ポンプ素子
１０ヒータ
１４第一電極
１５第二電極
１７、１８ガス拡散抵抗体
１９攪拌手段
２０電気回路
２２電圧制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Container 2 Case 3 Ventilation valve 4 Power supply circuit 6 Variable circuit 8 Solid electrolyte 9 Oxygen pump element 10 Heater 14 First electrode 15 Second electrode 17, 18 Gas diffusion resistor 19 Stirring means 20 Electric circuit 22 Voltage control circuit

Claims

An oxygen pump element in which a first electrode and a second electrode are formed on the front and back of a solid electrolyte having oxygen ion conductivity; a heater for heating the oxygen pump element; and a power supply circuit for applying a voltage to the oxygen pump element; A container that can be opened and closed; the oxygen pump element disposed so that the second electrode is in contact with the internal space of the container; and a housing that houses the heater; and the input voltage to the oxygen pump element is converted into positive and negative Oxygen concentration variable storage characterized by being possible.

The oxygen concentration variable storage according to claim 1, further comprising an electric circuit for measuring an amount of current flowing between the first electrode and the second electrode of the oxygen pump element.

The oxygen concentration variable storage according to claim 2, further comprising a voltage control circuit for controlling an input voltage in accordance with an amount of current.

The oxygen concentration variable storage according to claim 2 or 3, wherein a gas diffusion resistor is disposed in a communication space between the second electrode and the inside of the container.

The oxygen concentration variable storage according to claim 4, wherein the gas diffusion resistor is a sintered body of a conductive paste formed on the surface of the second electrode.

The oxygen concentration variable storage according to claim 4, further comprising an openable and closable means capable of changing an area of the open space.

The oxygen concentration variable storage according to any one of claims 1 to 3, wherein a stirring means is provided inside the container.

The oxygen concentration variable preservation | save of any one of Claims 1-3 which provided the ventilation valve opened with the positive pressure or negative pressure inside a container.