JP2016080241A - 減酸素装置及び貯蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】減酸素ユニットに確実に給水できる減酸素装置を提供する。
【解決手段】野菜室１６に配された減酸素室１００の減酸素を行う減酸素装置２００において、固体高分子電解質膜を利用した減酸素ユニット２０２と、減酸素ユニット２０２のアノード２０８に給水を行うためにシリカゲル２３４を有した給水体２３０と、給水体２３０に野菜室１６の空気を流す給気ダクト２４４と、給気ダクト２４４に野菜室１６の空気を供給するＣＡファン２５４とを有する。
【選択図】 図５

Description

本発明の実施形態は、減酸素装置及び貯蔵庫に関するものである。

従来より、ＣＡ（Controled Atmosphere）貯蔵方法には、固体高分子電解質膜を用いて減酸素室の酸素を減少させる固体高分子電解質方法がある。

この固体高分子電解質膜方法を用いた減酸素装置は、アノードで水を電気分解して水素イオンを作り、その水素イオンが固体高分子電解質膜内を移動してカソードに到達し、減酸素室内の酸素と反応して水を生成することで、酸素を減少させる。

特開２００４−２１８９２４号公報 特開２０１３−１６０４８６号公報 特開２００４−２９３８２７号公報

上記のような減酸素装置において、アノード、固体高分子電解質膜、カソードを含む減酸素ユニットに確実に給水できる構成が明確でなかったという問題点があった。

そこで、本発明の実施形態は上記問題点に鑑み、減酸素ユニットに確実に給水できる減酸素装置及びそれを用いた貯蔵庫を提供することを目的とする。

本発明の実施形態は、貯蔵室内に配された減酸素室の減酸素を行う減酸素装置において、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の一の片面に設けられたアノードと、前記アノードの一の片面であって前記アノードに通電するアノード集電体と、前記固体高分子電解質膜の他の片面に設けられたカソードと、前記カソードの他の片面であって前記カソードに通電するカソード集電体とを有した板状の減酸素ユニットと、前記減酸素ユニットの前記アノードに給水を行うためにシリカゲルを有した給水体と、前記給水体に前記貯蔵室の空気を送るための給気ダクトと、前記給水ダクトに前記貯蔵室の空気を供給する減酸素ファンと、とを有した減酸素装置である。

本実施形態の冷蔵庫の縦断面図。 扉を取り除いた状態のキャビネットの正面図。 減酸素室と減酸素装置の側面図。 減酸素室と減酸素装置の平面図。 減酸素室と減酸素装置の背面図。 減酸素室と減酸素装置の後部の左側面図。 減酸素室と減酸素装置の後部の平面図。 減酸素装置の後方から見た縦断面図。 減酸素装置の右側から見た縦断面図。 減酸素ユニットの分解斜視図。 減酸素ユニットの拡大縦断面。 減酸素室の左右のレール部分を表す一部拡大縦断面図。 左レール受けの爪部の拡大図。 変更例における減酸素装置の左側から見た拡大縦断面図。

以下、一実施形態の減酸素装置２００について図１〜図１４に基づいて説明する。本実施形態の減酸素装置２００は、冷蔵庫１０内にある減酸素室１００に設けられている。

（１）冷蔵庫１０
冷蔵庫１０について図１と図２に基づいて説明する。図１は冷蔵庫１０の全体を側面から見た縦断面図であり、図２は、扉を取り除いた状態の冷蔵庫１０のキャビネット１２の正面図である。

冷蔵庫１０のキャビネット１２は断熱箱体であって、内箱と外箱とより形成され、その間に断熱材が充填されている。キャビネット１２内部は、上から順番に冷蔵室１４、野菜室１６、小型冷凍室１８及び冷凍室２０を有し、小型冷凍室１８の横には製氷室２１が設けられている。野菜室１６と小型冷凍室１８及び製氷室２１とは、断熱仕切体３６によって仕切られている。冷蔵室１４と野菜室１６とは水平な仕切体３８によって仕切られている。冷蔵室１４の前面には、観音開き式の扉１４ａが設けられ、野菜室１６、小型冷凍室１８、冷凍室２０及び製氷室２１にはそれぞれ引出し式の扉１６ａ，１８ａ，２０ａが設けられている。

キャビネット１２の背面底部には、機械室２２が設けられ、冷凍サイクルを構成する圧縮機２４などが載置されている。この機械室２２背面上部には、制御板２６が設けられている。

冷蔵室１４の背面下部から野菜室１６の背面にはＲエバ室２７が設けられ、このＲエバ室２７には、冷蔵用蒸発器（以下、「Ｒエバ」という）２８が設けられ、その下方には冷蔵用送風機（以下、「Ｒファン」という）３０が設けられている。Ｒエバ２８とＲファン３０とは、エバカバーで覆われたＲエバ室１７内部に配されている。Ｒエバ２８の下方には、Ｒエバ２８で発生した除霜水を溜める受け皿５４が設けられている。Ｒエバ２８で冷却された冷気は、Ｒファン３０によって冷蔵室１４及び野菜室１６に送風される。

小型冷凍室１８の背面から冷凍室２０の背面にかけてのＦエバ室２９には冷凍用蒸発器（以下、「Ｆエバ」という）３２が設けられ、その上方には冷凍用送風機（以下、「Ｆファン」という）３４が設けられている。Ｆエバ３２で冷却された冷気は、Ｆファン３４によって小型冷凍室１８、製氷室２１、冷凍室２０に送風される。

冷蔵室１４の背面には、冷蔵室１４の庫内温度を検出する冷蔵室用センサ（以下、「Ｒセンサ」という）３１が設けられ、冷凍室２０の背面には、冷凍室２０の庫内温度を検出する冷凍用センサ（以下、「Ｆセンサ」という）３５が設けられている。

図１に示すように、冷蔵室１４には、複数の棚４０が設けられ、下部には引出し式のチルド容器４２を有するチルド室４４が設けられている。このチルド室４４は低温室であって、肉や魚を収納する。冷蔵室１４の扉１４ａの背面には複数のドアポケット４６が設けられている。

図２に示すように、青果物や野菜などを貯蔵する野菜室１６の下部には、引出し式の大型の野菜容器４８が引き出し自在に設けられ、上部右側には小型の野菜容器５０が引き出し自在に設けられている。図１と図２に示すように、野菜室１６の上部左側には、減酸素室１００が設けられている。減酸素室１００の背面には減酸素装置２００が設けられている。この減酸素室１００と減酸素装置２００については、後から詳しく説明する。

制御板２６に設けられたマイクロコンピュータよりなる制御部には、Ｒファン３０、Ｆファン３４、圧縮機２４、Ｒセンサ３１、Ｆセンサ３５、減酸素装置２００が接続されている。

（２）減酸素装置１００
減酸素装置１００について、図３〜図７と図１２、図１３に基づいて説明する。

減酸素室１００は、前面が開口した直方体であり、上面板１０６、両側面板１０８，１１０、底面板１１２、背面板１１４から形成されている。減酸素室１００内部には、引き出し式の減酸素容器１０２が収納され、減酸素容器１０２の前面には扉１０４が形成され、扉１０４は、開口した減酸素室１００を閉塞する。

図３、図４に示すように、減酸素室１００の左右両側面板１０８，１０８の上部両側には前後方向に沿って移動レール１１６，１１６が所定間隔毎に突出している。図４、図１２に示すように、野菜室１６の左側面１６ｂには断面コの字状の左レール受け１１８が設けられ、野菜室１６の天井部にあたる仕切体３８の中央部には前後方向に右レール受け１２０が吊り下げられている。左右両側面板１０８，１１０から突出した左右一対の移動レール１１６，１１６が、左レール受け１１８と右レール受け１２０に前方から係合して、減酸素室１００が野菜室１６の上部左側に固定される。減酸素室１００の位置決めのために、図４に示すように、左レール受け１１８の後端部と、左レール受け１１８の後端部にはそれぞれ突部１１９，１２１が突出し、移動レール１１６，１１６の後面を固定する。図１３に示すように左レール受け１１８の前端部の上部から左爪部１２２が突出し、図４に示すように、右レール受け１２０の前端部の側面から右爪部１２４が突出している。図１３に示すように、左爪部１２２が、左レール受け１１８に差し込まれた移動レール１１６の前端部に係合し、図４に示すように、右爪部１２４が、右レール受け１２０に差し込まれた移動レール１１６の前端部に係合し、これらにより減酸素室１００の前方への移動を阻止している。

図３に示すように、減酸素室１００の左右両側面板１０８，１１０の前端には、上下一対の腕部１２８，１２８を有する固定部材１３０が設けられている。扉１０４の中央部から後方に扉爪部１３２が突出している。扉爪部１３２は、扉１０４を閉じた状態で、固定部材１３０の上下一対の腕部１２８，１２８と係合し、扉１０４を固定する。また、扉１０４の後端部外周部に沿ってパッキン１３４が設けられている。パッキン１３４は、扉１０４を閉めた状態で、減酸素室１００内部が密閉される。

減酸素室１００の背面板１１４の左側下部には長方形の減酸素開口部１３６が開口している。この減酸素開口部１３６は、段差を経て底面板１１２よりも若干上方に開口している。図５、図６に示すように、減酸素開口部１３６から外方に減酸素ダクト１３８が外方に突出している。減酸素ダクト１３８は水平状に延び、先端部は閉塞し、減酸素ダクト１３８の上面には長方形の上面開口部１４０が開口している。

（３）減酸素装置２００
減酸素装置２００について、図１０、図１１に基づいて説明する。減酸素装置２００は、横方向（水平方向）に配された減酸素セル２０４を含む減酸素ユニット２０２を有する。なお、各部材の厚みは薄いものであるが、図１０と図１１において説明を判り易くするために、その厚みは拡大して記載している。

減酸素セル２０４を有する減酸素ユニット２０２について、図１０と図１１に基づいて説明する。

まず、長方形のシート状の減酸素セル２０４は、図１１に示すように固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」という）２０６と、電解質膜２０６の上面に設けられたアノード２０８と、電解質膜２０６の下面に設けられたカソード２１０とを有する。カソード２１０は、カーボン触媒とカーボンペーパーを積層したものであり、アノード２０８とカソード２１０には白金の触媒がそれぞれ担持されている。電解質膜２０６、アノード２０８及びカソード２１０がホットプレスなどを用いて一体に接合され、シート状の減酸素セル２０４が形成されている。

アノード２０８の上には、額縁状の絶縁体２２１を介して、アノード集電体２１２が配置されている。アノード集電体２１２は、導電性のシート状であって、気体が通過するためのスリット状の開口部２１６を有し、また、長方形のアノード電極２１３が突出している。

アノード集電体２１２の上には、水制限膜２２４が配置されている。水制限膜２２４は、フィルム状であって、水蒸気量を予め定めた所定の水蒸気量に制限してアノード２０８に送る。

水制限膜２２４の上には、押さえ板２２２が配置されている。

カソード２１０の下には、額縁状の絶縁体２２０を介して、カソード集電体２１４が配置されている。カソード集電体２１４は、導電性のシート状であって、気体が通過するためのスリット状の開口部２１８を有し、また、長方形のカソード電極２１５が突出している。

図１０と図１１に示すように、カソード集電体２１４、絶縁体２２０、減酸素セル２０４、絶縁体２２１、アノード集電体２１２、水制限膜２２４を順番に積み重ねたものを「減酸素ユニット２０２」という。そして、制御板２６の制御部は、アノード集電体２１２によってアノード２０８にプラス通電を行い、カソード集電体２１４によってカソード２１０にマイナス通電を行う。

減酸素室１００から外方に突出した減酸素ダクト１３８の上面開口部１４０には、平面形状が長方形のベースプレート２２６が固定されている。ベースプレート２２６の中央部分には、スリット状の開口部２２８が貫通している。スリット状の開口部２２８は、カソード集電体２１４のスリット状の開口部２１８に対応した位置に設けられている。

ベースプレート２２６の上には、減酸素ユニット２０２と押さえ板２２２が横方向（水平方向）に載置されている。

減酸素ユニット２０２と押さえ板２２２の上には、平面形状が長方形の薄い板状の給水体２３０が載置されている。給水体２３０は、直方体状のケース内部にシリカゲル２３４が収納され、ケース２３２の上面は空気が流通するように孔が複数開口し、ケース２３２の下面も液体状の水が落下するように孔が複数開口している。

給水体２３０の上には、通風カバー２３６が載置されている。通風カバー２３６は、上壁と前壁と後壁から形成され、左右両側壁と底壁が開口した縦断面が逆Ｕ字状をなしている。通風カバー２３６の前壁と後壁が給水体２３０の前部と後部に載置され、給水体２３０と通風カバー２３６との間に、空気が通る通風路１５６が左右方向に形成されている。

ベースプレート２２６上には、断熱カバー２３８が載置されている。断熱カバー２３８は、減酸素ユニット２０２、給水体２３０、通風カバー２３６を覆っている。断熱カバー２３８の左面と右面には、通風路１５６と対応するように空気入口２４０と空気出口２４２が開口している。断熱カバー２３８の後部からはアノード電極２１３とカソード電極２１５が突出している。

図７、図８に示すように、減酸素ダクト１３８と断熱カバー２３８の右側には、通風ダクト２４４が設けられている。通風ダクト２４４は、上面２４６、前面２４８、後面２５０、底面２５２から形成され、左側面は開口して断熱カバー２３８の空気入口２４０に取り付けられ、右側面には減酸素ファン（以下、「ＣＡファン」という）２５４が取り付けられている。また、底面２５２は、ＣＡファン２５４の下端部から空気入口２４０に向かって上方に傾斜している。

（４）減酸素装置２００の組み立て方法
減酸素装置２００の組み立て方法について説明する。

第１に、ベースプレート２２６の上に押さえ板２２２を有する減酸素ユニット２０２を載置し、その上に給水体２３０を載置し、その上に通風カバー２３６を載置し、最後に断熱カバー２３８を被せて、図１１に示すように、不図示のネジでベースプレート２２６に一体に固定する。

第２に、一体となったベースプレート２２６と断熱カバー２３８の右側に、図５、図７、図８に示すように、給気ダクト２４４をネジ止めする。

第３に、図５に示すように、給気ダクト２４４にＣＡファン２５４を固定する。

第４に、図３に示すように、ベースプレート２２６、減酸素ユニット２０２を内蔵した断熱カバー２３８、給気ダクト２４４、ＣＡファン２５４が一体となったユニットを、減酸素ダクト１３８の上面開口部１４０にネジで固定する。

（５）減酸素装置２００の動作状態
次に、減酸素装置２００の動作状態について説明する。

冷蔵庫１０が駆動し、野菜室１６内部が冷却されると、野菜室１６内部には湿気を含んだ空気が図１に示すように流れる。特に、冷蔵室１４と野菜室１６を通ったリターンエアがＲエバ室１７に戻るときに最も水分を含んでいる。この水分を含んだリターンエアが通る位置に減酸素装置２００が配置されている。図６に示すように、ＣＡファン２５４は、この水分を含んだリターンエアを給気ダクト２４４を通じて空気入口２４０に送風する。この場合に、給気ダクト２４４の底面２５２が、空気入口２４０に向かって傾斜しているため確実に水分を含んだリターンエアを送ることができる。

断熱カバー２３８の空気入口２４０から入った水分を含む空気は、図８に示すように、通風カバー２３６の内部の通風路２５６を通り、空気出口２４２に至って排出される。このとき、図８、図９に示すように、送風カバー２３６の下にある給水体２３０に水分を含んだ空気が入り、シリカゲル２３４がその水分を吸収し、給水体２３０から液体状の水を下に排水する。排水された水は、押さえ板２２２を通り水制限膜２２４に至る。

水制限膜２２４において、必要な量の液体状の水が透過され、アノード集電体２１２のスリット状の開口部２１６を経てアノード２０８に水が至る。この場合に水は自重によってアノード２０８に必ず至る。

一方、図９に示すように、減酸素室１００に収納されている減酸素容器１０２内部には、食品が収納されている。そして、減酸素室１００内部の酸素が、減酸素ダクト１３８、上面開口部１４０、ベースプレート２２６の開口部を経て減酸素ユニット２０２のカソード２１０に至る。

減酸素室１００に食品を収納すると、制御板２６の制御部が、両集電体２１２，２１４に通電を開始する。両集電体２１２，２１４が通電されると、アノード２０８とカソード２１０では次の式（１）と式（２）のような減酸素反応が行なわれる。

アノード・・・２Ｈ₂Ｏ→Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^- ・・・（１）

カソード・・・Ｏ₂＋４Ｈ⁺＋４ｅ^-→２Ｈ₂Ｏ ・・・（２）

この式（１）と式（２）の減酸素反応を説明すると、水が自重によって、水制限膜２２４を経てアノード２０８に至る。この水はアノード２０８で電気分解され水素イオン（プロトンＨ⁺）が作られ（式（１）参照）、その水素イオンが電解質膜１１６内を移動してカソード２１０に到達し、減酸素室１００から流入した空気に含まれる酸素と反応して水を生成し、酸素を消費する（式（２）参照）。これにより減酸素室１００内の減酸素が行われ、食品をＣＡ貯蔵できる。

なお、減酸素ユニット２０２で生成された水は、ベースプレート２２６の開口部２２８、減酸素ダクト１３８の上面開口部１４０を経て、減酸素ダクト１３８の下面に落下する。減酸素ダクト１３８の下面に落下した水は、底面１４２を伝い、減酸素室１００の底面板１１２に至る。

（６）効果
本実施形態によれば、減酸素ユニット２０２の上にある給水体２３０のシリカゲル２３４へ、図８に示すように、ＣＡファン２５４が水分を含んだ野菜室１６内部の空気を給気ダクト２４４、通風カバー２３６の通風路２５６を経て送り込むため、シリカゲル２３４に水分を含んだ空気が確実に届き、給水を行うことができる。

また、減酸素ユニット２０２が横方向（水平方向）に配され、その上にシリカゲル２３４を有する給水体２３０が設けられているため、水の自重により減酸素ユニット２０２にスムーズに給水できる。

また、減酸素ユニット２０２で生成された水は、下方に抜け易く反応が促進される。また、図９に示すように、この生成された水は、減酸素ダクト１３８の底面１４２を通って減酸素室１００の底面板１１２に流れる。そのため、減酸素室１００の底面板１１２の水を拭き取るだけで清掃を行うことができる。また、減酸素ダクト１３８の底面１４２が、減酸素室１００の底面板１１２よりも段差によって上にあるため、減酸素室１００に溜まった水が、減酸素開口部１３６から減酸素ダクト１３８に逆流しない。

また、減酸素ユニット２０２は、減酸素室１００から突出した減酸素ダクト１３８の上に設けられているため、減酸素運転中に生成された水が、減酸素室１００に収納された食品の上に落下しない。

また、図９に示すように、減酸素室１００の背面板１１４から減酸素ダクト１３８が突出し、この減酸素ダクト１３８に減酸素ユニット２０２が取り付けられているため、減酸素室１００の背面板１１４に対し板状の減酸素ユニット２０２が起立した状態、さらに詳しく説明すると、減酸素室１００の背面板１１４から構成される平面と減酸素ユニット２０２から構成される平面とが直交する状態にあるため、減酸素ユニット２０２で発生した熱が、背面板１１４を通じて減酸素室１００内部に伝わり難く、減酸素室１００内部の食品に影響を与えることがない。

また、減酸素ユニット２０２の上部は断熱カバー２３８によって覆われているため、外部に熱が伝わり難い。

また、減酸素ユニット２０２と、給水体２３０と、給気ダクト２４４と、ＣＡファン２５４とが一体となったユニットとして、減酸素室１００に取り付けるため、減酸素装置２００の製造を行い易い。

（７）変更例
上記実施形態では、減酸素ダクト１３８の底面１４２は、図９に示すように水平であったが、これに代えて図１４に示すように、減酸素室１００に向かうほど下方に傾斜するようにして、水がより流れ易くしてもよい。

また、上記実施形態では、減酸素ユニット２０２を横方向に取り付けたが、縦方向に取り付けてもよい。

なお、上記実施形態では、冷蔵庫に減酸素装置を備えた場合について説明を行ったが、冷却機能を備えない貯蔵庫に本実施形態の減酸素装置を備えても良い。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０・・・冷蔵庫、１６・・・野菜室、１７・・・Ｒエバ室、１００・・・減酸素室、１０２・・・減酸素容器、１３６・・・減酸素開口部、１３８・・・減酸素ダクト、１４０・・・上面開口部、２００・・・減酸素装置、２０２・・・減酸素ユニット、２０４・・・減酸素セル、２２６・・・ベースプレート、２３０・・・給水体、２３４・・・シリカゲル、２３６・・・通風カバー、２３８・・・断熱カバー、２４４・・・給気ダクト、２５４・・・ＣＡファン

Claims (7)

1. 貯蔵室内に配された減酸素室の減酸素を行う減酸素装置において、
   固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の一の片面に設けられたアノードと、前記アノードの一の片面であって前記アノードに通電するアノード集電体と、前記固体高分子電解質膜の他の片面に設けられたカソードと、前記カソードの他の片面であって前記カソードに通電するカソード集電体とを有した板状の減酸素ユニットと、
   前記減酸素ユニットの前記アノードに給水を行うためにシリカゲルを有した給水体と、
   前記給水体に前記貯蔵室の空気を送るための給気ダクトと、
   前記給水ダクトに前記貯蔵室の空気を供給する減酸素ファンと、
   とを有した減酸素装置。
2. 前記減酸素ユニットと、前記給水体と、前記給気ダクトと、前記減酸素ファンとが一体である、
   請求項１に記載の減酸素装置。
3. 前記減酸素室の一の壁面に減酸素開口部が開口し、
   前記減酸素開口部から減酸素ダクトが、前記減酸素室の外方に突出し、
   前記減酸素ユニットが、前記減酸素ダクトに設けられている、
   請求項１に記載の減酸素装置。
4. 板状の前記減酸素ユニットが、前記減酸素ダクトから突出した前記減酸素室の前記壁面に対し起立している、
   請求項３に記載の減酸素装置。
5. 前記減酸素ダクトの下面が、前記減酸素室の底面に対し上方に位置する、
   請求項３に記載の減酸素装置。
6. 前記減酸素ダクトの下面が、前記減酸素室に向かうほど下方に傾斜している、
   請求項３に記載の減酸素装置。
7. 請求項１に記載の減酸素装置が青果物を貯蔵する貯蔵室に配されている、
   貯蔵庫。

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