JP2023070150A - 脱酸素装置及びそれを備えた電気冷蔵庫 - Google Patents
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Abstract
【課題】冷蔵庫の酸素制御技術を改善する。【解決手段】脱酸素装置及びそれを備えた電気冷蔵庫であって、脱酸素装置は、ケーシングと、ケーシング内に設けられる電気化学アセンブリ２２とを備え、電気化学アセンブリは、陰極部２２２と、陽極部２２１と、陽極部と陰極部を隔離するセパレータ２２３とを備え、陰極部は、第１陰極板２２２ａと、第２陰極板２２２ｃと、集電板２２２ｂとを備え、第１陰極板と第２陰極板の中央領域は、集電板を挟み、第１陰極板及び第２陰極板の周辺領域が互いに接合して集電板を密封して被覆する。第１陰極板、第２陰極板の微細構造の孔径は、気体分子を通過させながら電解質に対して疎水性がある範囲にあり、且つ、集電板の孔径より大きく、これによって外部ガスは陰極部を介して陰極部と陽極部の間に入ることができる。【選択図】図３
Description
本発明は、脱酸素装置と電気冷蔵庫に関し、特に、空間内の酸素を除去して酸素ガスの濃度を低減できる脱酸素装置及びそれを備えた電気冷蔵庫に関する。
冷蔵庫又は冷凍庫（以下、まとめて冷蔵庫という）は、食べ物を保存するための重要な電器である。冷蔵庫は、環境温度を下げることによって、食べ物の貯蔵寿命を延長し新鮮さを維持して、使用者に安全で健康的な食材を提供することができる。
しかし、温度を下げて食べ物を貯蔵する冷蔵庫には限界がある。一般の大気環境では、空気中の酸素が微生物及び細菌の成長を促すため、食べ物の新鮮さが低下したり食べ物は腐敗しやすい。そのために、従来技術の冷蔵庫は一般に酸素制御機能を有する。例えば、従来技術の１つは、真空引きによって空気中の酸素含有量を低減するものであるが、冷蔵庫の内部の真空度が高いほど、冷蔵庫にかかる圧力が大きいため、真空引きを利用して除去できる酸素ガスの量が限られている。
また、特許文献１では、電解装置及び冷蔵庫が開示されている。陽極及び陰極に電圧を印加することにより、陽極側において水の電解を行い、そして発生したプロトンを利用して、陰極側において酸素還元反応を行う。しかし、当該電解装置は陽極側で水の電解を行うために、水供給管路を必要とし、設計上の複雑さが増すだけでなく使用しにくい。さらに、当該電解装置には高い電圧を必要としている。したがって、どのようにして冷蔵庫の酸素制御技術を改善するかは早急に解決すべき課題となっている。
本発明は、電気冷蔵庫を提供し、気体、液体（例えば、水）又は他の材料を追加で供給又は消費しなくても、低温室内の酸素ガス含有量を効果的に下げられるため、食べ物又は食材の貯蔵時間を大幅に引き伸ばして、新鮮さを延長させることができる。
本発明の一実施例は、電気冷蔵庫を提供し、当該電気冷蔵庫は、食べ物を保存する密封状態と、当該食べ物を出し入れするための開放状態とを有する低温室を備える冷蔵庫本体と、当該低温室に接続される脱酸素装置であって、ケーシングと、電気化学アセンブリとを備え、当該ケーシングは、前端面と、後端面と、当該前端面と当該後端面との間に位置する空間と、当該空間に連通する上部排気孔とを備え、当該前端面には、当該低温室に露出する給気口が定義され、当該電気化学アセンブリは、当該空間に設けられ且つ当該給気口を介して外部と接触し、当該電気化学アセンブリは、当該給気口と隣り合って自然と当該低温室の気体を受け取る陰極部であって、第１陰極板と、当該第１陰極板と対向する第２陰極板と、集電板とを備え、当該第１陰極板は、当該給気口に隣接し、当該第１陰極板と当該第２陰極板の中央領域は、当該集電板を挟み、且つ当該第１陰極板及び当該第２陰極板の周辺領域が互いに接合して当該集電板を密封して被覆する当該陰極部と、当該陰極部と対向して設けられる陽極部と、当該陽極部と当該陰極部との間に設けられて当該陽極部と当該陰極部を隔離するセパレータと、当該空間内に設けられて当該陰極部及び当該陽極部と接触する電解質であって、当該空間内において当該陰極部を覆って、当該空間を当該電解質が注入されず且つ当該上部排気孔に連通する上方領域と、当該電解質が注入され且つ当該上部排気孔と隔離される下方領域とに分割する当該電解質とを備え、ただし、当該第１陰極板、当該第２陰極板、当該集電板は、それぞれ、第１孔径、第２孔径、第３孔径を有する構造であり、当該第１孔径、当該第２孔径は、それぞれ、気体分子を通過させながら当該電解質に対して疎水性がある範囲にあり、且つ、当該第３孔径は、当該第１孔径、当該第２孔径より大きく、このようにして、当該低温室の気体は、当該陰極部を介して当該電気化学アセンブリに入ることができる当該脱酸素装置とを含み、当該電気化学アセンブリの当該陰極部は、当該低温室の気体と下記の反応（１）を行い、
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
当該電気化学アセンブリの当該陽極部は、当該低温室の気体と下記の反応（２）を行い、
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
反応（２）において発生した酸素ガスは、当該上方領域から当該上部排気孔に接続された外部管路を介して当該電気冷蔵庫から排出される。
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
当該電気化学アセンブリの当該陽極部は、当該低温室の気体と下記の反応（２）を行い、
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
反応（２）において発生した酸素ガスは、当該上方領域から当該上部排気孔に接続された外部管路を介して当該電気冷蔵庫から排出される。
本発明の別の実施例は、脱酸素装置を提供し、当該脱酸素装置は、前端面と、後端面と、当該前端面と当該後端面との間に位置する空間と、当該空間に連通する上部排気孔とを備え、当該前端面には、外部に露出する給気口が定義されるケーシングと、当該空間に設けられ且つ当該給気口を介して外部と接触する電気化学アセンブリであって、当該給気口と隣り合って自然と外部の酸素含有気体を受け取る陰極部であって、第１陰極板と、当該第１陰極板と対向する第２陰極板と、集電板とを備え、当該第１陰極板は、当該給気口に隣接し、当該第１陰極板と当該第２陰極板の中央領域は、当該集電板を挟み、且つ当該第１陰極板及び当該第２陰極板の周辺領域が互いに接合して当該集電板を密封して被覆する当該陰極部と、当該陰極部と対向して設けられる陽極部と、当該陽極部と当該陰極部との間に設けられて当該陽極部と当該陰極部を隔離するセパレータと、当該空間内に設けられて当該陰極部及び当該陽極部と接触する電解質であって、当該空間内において当該陰極部を覆って、当該空間を当該電解質が注入されず且つ当該上部排気孔に連通する上方領域と、当該電解質が注入され且つ当該上部排気孔と隔離される下方領域とに分割する当該電解質とを備え、ただし、当該第１陰極板、当該第２陰極板、当該集電板は、それぞれ、第１孔径、第２孔径、第３孔径を有する構造であり、当該第１孔径、当該第２孔径は、それぞれ、気体分子を通過させながら当該電解質に対して疎水性がある範囲にあり、且つ、当該第３孔径は、当該第１孔径、当該第２孔径より大きく、このようにして、外部の当該酸素含有気体は、当該陰極部を介して当該電気化学アセンブリに入ることができる当該電気化学アセンブリとを含み、当該電気化学アセンブリの当該陰極部は、当該酸素含有気体と下記の反応（１）を行い、
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
当該電気化学アセンブリの当該陽極部は、当該酸素含有気体と下記の反応（２）を行う。
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
当該電気化学アセンブリの当該陽極部は、当該酸素含有気体と下記の反応（２）を行う。
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
本発明の上述した及び他の技術内容、特徴、機能を、図面を添える下記の実施例の詳細な説明において明瞭に示す。下記の実施例で言及される方向用語、例えば、上、下、左、右、前、後などは、図面の方向を参照する。したがって、方向用語は、本発明を非限定的に説明するために使用される。
図１は、本発明の一実施例の電気冷蔵庫１の概略図であり、電気冷蔵庫１は、冷蔵庫本体１０と、脱酸素装置２０とを含み、冷蔵庫本体１０は、少なくとも１つの低温室１１と、少なくとも１つのドア１２と、冷却システム１３とを含み、低温室１１は、室温より低く且つ食べ物又は食材を保存するための保存室であり、例えば、冷凍室（例えば、－１８℃未満）又は冷蔵室（例えば、５℃未満）であり、本実施例では、低温室１１を閉めるためのドア１２は、冷蔵庫本体１０にヒンジ結合して構成され、且つ、冷蔵庫本体１０を基準として回転可能に冷蔵庫本体１０に設けられ、これによって低温室１１を開け閉めし、又は、ドア１２及び低温室１１は、前方に引き出す引出し式の構成とすることもできる。冷却システム１３は、低温室１１を低温に保つために用いられ、冷却システム１３は、例えば、圧縮機などの装置及び／又は機構として実現されてもよいが、本発明はこれに限定されない。
脱酸素装置２０は、低温室１１内に設けられ、低温室１１内の酸素を除去するために用いられ、本実施例では、脱酸素装置２０は、さらに、排気管路３０に接続され、このようにして低温室１１内の酸素を電気冷蔵庫１から排出する。図２及び図３は、本発明の一実施例に係る脱酸素装置の概略図であり、脱酸素装置２０は、ケーシング２１と、電気化学アセンブリ２２とを含み、ケーシング２１は、第１蓋体２１１と、第２蓋体２１２とを含み、第１蓋体２１１の前端面２１１ａと第２蓋体２１２の後端面２１２ａとの間に空間２１３が定義され、前端面２１１ａには給気口２１１ｂが定義され、電気化学アセンブリ２２は空間２１３内に設けられる。
電気化学アセンブリ２２は、陽極部２２１と、陰極部２２２と、セパレータ２２３と、電解質と、陽極母線２２４と、陰極母線２２５とを含み、陽極部２２１は、第２蓋体２１２の近くに設けられ、陰極部２２２は、第１蓋体２１１の近くに設けられ、当該電解質は、電解質材料を溶媒（例えば、水）に溶解して液体の状態に形成されたものであり、且つ、空間２１３内に注入され、セパレータ２２３は、陽極部２２１と陰極部２２２との間に設けられる。図３に示されるとおり、陽極部２２１、陰極部２２２とセパレータ２２３がサンドイッチ構造を形成し、当該電解質、陽極部２２１及び陰極部２２２は互いに電気的に接触する。
陽極母線２２４は、ケーシング２１の第１スロット２１４に挿設され、陽極母線２２４の一端が陽極部２２１に結合され、陽極母線２２４の他端は、ケーシング２１からはみ出している。陰極部２２２は、第１陰極板２２２ａと、第２陰極板２２２ｃと、集電板２２２ｂとを含み、第１陰極板２２２ａ、第２陰極板２２２ｃ及び集電板２２２ｂがサンドイッチ構造を形成し、陰極母線２２５はケーシング２１の第２スロット２１５に挿設され、陰極母線２２５の一端が陰極部２２２の集電板２２２ｂに結合され、陰極母線２２５の他端は、ケーシング２１からはみ出している。陰極部２２２の第２陰極板２２２ｃは、給気口２１１ｂに近くて接触し、このようにして自然と外部気体を受け取る。本実施例は、陰極部２２２が３層構造（順に第１陰極板２２２ａ、集電板２２２ｂ、第２陰極板２２２ｃ）であるのを例に挙げて説明し、別の実施例で、陰極部２２２は、４層構造であってもよい（順に第１陰極板２２２ａ、第２陰極板２２２ｃ、集電板２２２ｂ、第２陰極板２２２ｃである）。さらに、ケーシング２１は、第１蓋体２１１に形成される上部排気孔２１６をさらに含み、排気孔２１６は、排気管路３０に接続される。
電気化学アセンブリ２２で、陽極部２２１は、少なくとも１つの金属、少なくとも１つの金属酸化物、少なくとも１つの金属水酸化物又はこれらの組み合わせから作製された板状物である。当該金属は、例えば、鋼、ニッケル、チタン、白金、銀又はこれらの組み合わせであり、当該金属酸化物は、例えば、二酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、ランタンニッケル酸化物（ＬａＮｉＯ３）、ランタンコバルト酸化物（ＬａＣｏＯ３）、一酸化コバルト（ＣｏＯ）、四酸化三コバルト（Ｃｏ３Ｏ４）、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）又はこれらの組み合わせであり、当該金属水酸化物は、例えば、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）２）であってもよい。
第１陰極板２２２ａの製造に際し、触媒、導電剤、溶媒及び接着剤を互いに混合させる。当該触媒は、少なくとも１つの金属、少なくとも１つの金属酸化物、少なくとも１つの金属水酸化物又はこれらの組み合わせであり、当該金属は、例えば、白金、金、ルテニウム、イリジウム、ニッケル又はこれらの組み合わせであり、当該金属酸化物は、例えば、二酸化イリジウム（ＩｒＯ２）、二酸化ルテニウム（ＲｕＯ２）、一酸化コバルト（ＣｏＯ）、四酸化三コバルト（Ｃｏ３Ｏ４）、二酸化マンガン（ＭｎＯ２）、三酸化タングステン（ＷＯ３）、五酸化バナジウム（Ｖ２Ｏ５）、酸化パラジウム（ＰｄＯ）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化第二鉄（Ｆｅ２Ｏ３）又はこれらの組み合わせであり、当該金属水酸化物は、例えば、水酸化ニッケル（Ｎｉ（ＯＨ）２）であってもよい。当該導電剤は、カーボンであり、当該接着剤は、フッ素系接着剤で、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はフッ素化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）である。混合後に撹拌して粘稠な塊状物を形成させ、圧延を経て第１陰極板２２２ａを形成させる。
第２陰極板２２２ｃの製造に際し、導電剤、接着剤を互いに混合させ、当該接着剤は、フッ素系接着剤で、例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）又はフッ素化エチレンプロピレン共重合体（ＦＥＰ）である。混合後に撹拌して粘稠な塊状物を形成させ、圧延を経て当該陰極板を形成させる。当該導電剤は、カーボンである。第１陰極板２２２ａと比べ、第２陰極板２２２ｃの当該接着剤の割合が高いため、良好な疎水性（又は耐水性）及び気体透過性を提供できる（第１陰極板２２２ａより優れる）。
上記の方法を採用して製造する場合に、第１陰極板２２２ａ、第２陰極板２２２ｃは、それぞれ、第１孔径、第２孔径を有する多孔質構造であり、当該第１孔径、第２孔径は、気体分子を通過させながら当該電解質に疎水性（又は耐水性）がある範囲にある。集電板２２２ｂは、金属メッシュ又は多孔質金属板であってもよく、集電板２２２ｂの構造は、第３孔径を有する。
本発明において、当該第３孔径は、当該第１孔径、当該第２孔径より大きく、即ち、集電板２２２ｂは、疎水性（又は耐水性）を有しない。一実施例では、当該第１孔径は、当該第２孔径より小さく、別の実施例で、当該第1孔径は、当該第２孔径より大きい。機能的に言えば、第１陰極板２２２ａ、第２陰極板２２２ｃは、いずれも疎水性（又は耐水性）及び気体透過性を有し、組成によって、第１陰極板２２２ａは触媒活性も提供でき、第２陰極板２２２ｃの疎水性（又は耐水性）及び気体透過性が第１陰極板２２２ａより優れる。
セパレータ２２３は、陽極部２２１と陰極部２２２を隔離し、且つイオンを通過させるために用いられる。セパレータ２２３は、不織布材料、多孔質膜又は類似する材料であってもよく、例えば、ＰＰ、ＰＥ又はナイロン（Ｎｙｌｏｎ）によるメッシュ材料である。当該電解質材料は、固体電解質又はイオン液体電解質であり、一実施例では、当該電解質材料は、水溶性塩であり、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸カリウム、ヨウ化カリウム、硫酸ナトリウム、硝酸ナトリウム、硫酸カリウム、チオ硫酸ナトリウム又はこれらの組み合わせである。陽極部２２１、陰極部２２２と当該電解質は化学反応を行う。
図３に示されるとおり、陽極部２２１は、第１面積領域Ａ１を有し、セパレータ２２３は、第２面積領域Ａ２を有し、第１陰極板２２２ａは、第３面積領域Ａ３を有し、集電板２２２ｂは、第４面積領域Ａ４を有し、第２陰極板２２２ｃは、第５面積領域Ａ５を有する。第１面積領域Ａ１、第２面積領域Ａ２、第３面積領域Ａ３、第４面積領域Ａ４及び第５面積領域Ａ５のサイズは、給気口２１１ｂより大きい。
本発明において、第３面積領域Ａ３及び第５面積領域Ａ５は、いずれも第４面積領域Ａ４より大きくしなければならず、このようにして、第１陰極板２２２ａ及び第２陰極板２２２ｃの周辺領域２２２１ａ、２２２１ｃが互いに接合し合い、且つ第１陰極板２２２ａ及び第２陰極板２２２ｃの中央領域２２２２ａ、２２２２ｃは、集電板２２２ｂを緊密に挟み、これは図３及び図４Ａに示すとおりである。言い換えれば、第１陰極板２２２ａ及び第２陰極板２２２ｃが集電板２２２ｂを被覆して、緊密に組み立てられるサンドイッチ構造が形成される。本実施例では、第１面積領域Ａ１、第２面積領域Ａ２、第３面積領域Ａ３及び第５面積領域Ａ５の下端は互いに揃っており、且つ第４面積領域Ａ４の下端より長い。第１面積領域Ａ１、第２面積領域Ａ２、第３面積領域Ａ３及び第５面積領域Ａ５の第１側端と第２側端は互いに揃っており、且つ第４面積領域Ａ４の第１側端及び第２側端より長い。第１面積領域Ａ１、第２面積領域Ａ２の上端は、第３面積領域Ａ３、第４面積領域Ａ４及び第５面積領域Ａ５の上端より高く、且つ第４面積領域Ａ４の当該上端は、第３面積領域Ａ３及び第５面積領域Ａ５の上端より低い。
図４Ａに示されるとおり、空間２１３内には電解質４０が注入されており、第１陰極板２２２ａ、第２陰極板２２２ｃ及び集電板２２２ｂの微細構造はいずれも穴を備えるため、気体分子の伝導経路とすることができ、外部気体が給気口２１１ｂから入った後、第２陰極板２２２ｃによって集電板２２２ｂを通って第１陰極板２２２ａに至る。電解質４０は、液体の状態であり、電解質４０の水平面Ｐは、陰極部２２２の最上端より少なくとも最小覆い高さＨだけ高い。本実施例では、最小覆い高さＨは５ミリメートル（ｍｍ）であり、陽極部２２１が疎水性（又は耐水性）を有し、且つ第１陰極板２２２ａ及び第２陰極板２２２ｃも疎水性（又は耐水性）を有するため、集電板２２２ｂは電解質４０に濡れずに正常に動作する。外部気体がケーシング２１の空間２１３に入った後、電解質４０及び陰極部２２２と固液気３相の共存を形成する。集電板２２２ｂが電解質４０に濡れれば、集電板２２２ｂの当該第３孔径が大きいため、液体を吸着して、外部気体の進入を防止し、電気化学アセンブリ２２を動作できないようにする。
図４Ａの実施例で、陽極部２２１及びセパレータ２２３の面積と高さは、陰極部２２２より大きく、且つ電解質４０が陽極部２２１及びセパレータ２２３を超えないが、本発明はこれに限定されない。他の実施例で、例えば、図４Ｂの実施例において、陽極部２２１及びセパレータ２２３の面積と高さは、陰極部２２２とほぼ等しくてもよく、且つ電解質４０は、陽極部２２１及びセパレータ２２３を超えている。
電気化学アセンブリ２２の陰極部２２２は低温室１１内の領域１１１の酸素含有気体と接触し、電気化学アセンブリ２２の陰極部２２２は、低温室１１の当該酸素含有気体と下記の反応（１）を行い、
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
電気化学アセンブリ２２の陽極部２２１は、低温室１１の当該酸素含有気体と下記の反応（２）を行う。
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
電気化学アセンブリ２２の陽極部２２１は、低温室１１の当該酸素含有気体と下記の反応（２）を行う。
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
陽極母線２２４及び陰極母線２２５は電源に接続されて、上記の化学反応を行うために陽極部２２１及び陰極部２２２に電圧を提供する。本発明において、全体の構造設計及び材料の選択を利用して、当該電圧は１．２ボルト（Ｖ）以下だけでよく、低電圧の構成としているため、陽極部２２１において発生された水は電解されずに済み、陽極部２２１において発生した水が空間２１３に残って陰極部２２２の反応物とされるため、水を補わなくても長期に使用できる。
本発明において電解質４０が陰極部２２２を覆っているため、脱酸素反応が起こる陰極部２２２及び空間２１３の占められていない部分を効果的に遮断することができる。空間２１３は、電解質４０によって上方領域２１３ａと、下方領域２１３ｂとに分けられ（図４Ａ及び図４Ｂを参照）、上方領域２１３ａは、電解質４０の水平面Ｐの上方に位置し且つ外部に連通し、高い酸素濃度（即ち正常な濃度）を有し、下方領域２１３ｂは、電解質４０の水平面Ｐの下方に位置し且つ外部から遮断されていて、低い酸素濃度を有し、陽極部２２１において発生された酸素ガスは、上方領域２１３ａから上部排気孔２１６を介して（図３を参照）排出される。電解質４０の水平面Ｐを利用して空間２１３を上方領域２１３ａと下方領域２１３ｂとに分け、このようにして、電源がオフになっている状態で、酸素ガスは下方領域２１３ｂに戻らないため、低温室１１の領域１１１に低い酸素濃度を維持できる。
また、当該化学反応において、電気化学アセンブリ２２は酸素ガスとだけ反応し、他の気体、液体又は材料を追加で供給又は消費する必要はない。図５は、本発明の一実施例に係る電気化学アセンブリの概略図であり、本発明において、陰極部２２２は酸素ガス消費端とされ、陽極部２２１は酸素ガス送出端とされる。当該化学反応において生成した酸素は陽極部２２１から上部へ排出される。電気化学アセンブリ２２の当該酸素ガス消費端は、酸素を消費して、低温室１１内の酸素分圧を低減させることができる。
本発明の一実施例では、陽極部２２１は、ステンレス鋼であり、第１陰極板２２２ａの材料は、二酸化マンガン（触媒）、カーボン（導電剤）、ポリテトラフルオロエチレン（接着剤）であり、第２陰極板２２２ｃの材料は、カーボン（導電剤）、ポリテトラフルオロエチレン（接着剤）であり、当該電解質材料は、水酸化ナトリウムである。別の実施例では、陽極部２２１は、発泡ニッケルであり、第１陰極板２２２ａの材料は、二酸化マンガン（触媒）、カーボン（導電剤）、ポリテトラフルオロエチレン（接着剤）であり、第２陰極板２２２ｃの材料は、カーボン（導電剤）、ポリテトラフルオロエチレン（接着剤）であり、当該電解質材料は、硝酸ナトリウムである。さらに別の実施例では、陽極部２２１は、発泡ニッケルであり、第１陰極板２２２ａの材料は、二酸化マンガン（触媒）、カーボン（導電剤）、ポリテトラフルオロエチレン（接着剤）であり、第２陰極板２２２ｃの材料は、カーボン（導電剤）、ポリテトラフルオロエチレン（接着剤）であり、当該電解質材料は、水酸化カリウムである。
図６は、本発明の一実施例に係る実験結果の概略図であり、図６で、曲線Ｓ１は、脱酸素装置２０を使用した実験データであり、曲線Ｓ２は、脱酸素装置２０を使用せず、従来技術（一般の真空鮮度保持技術）を採用した実験データであり、曲線Ｓ３は、空気の酸素含有量を示す。従来技術は真空引きによって鮮度保持の目的を果たすが、冷蔵庫の内部の保存空間は密閉した空間であり、真空引きの時に、真空度が高いほど、保存空間にかかる圧力が大きいため、耐えられる圧力の上限により、真空引きを利用して除去できる酸素ガスの量が限られている。また、空気に窒素ガスが約７９％、酸素ガスが約２１％を占め、真空引きは物理的な除去で、空気の組成に選択性を持たないため、真空引きの時には、除去したのは殆どが窒素ガスで、酸素ガスはわずかな部分である。
本発明において採用した脱酸素装置２０は、電気化学の方式で酸素を除去するため、酸素を選択的に除去でき、窒素は除去しないため、酸素分圧を低減する時には全体の圧力を大幅に低減させずに済む。曲線Ｓ２は、従来技術が酸素ガス含有量を約４％低減できることを示し、曲線Ｓ１は、脱酸素装置２０が酸素ガス含有量を約２０％低減でき、食べ物又は食材の貯蔵時間を大幅に引き伸ばして、新鮮さを延長させることができることを示す。したがって、脱酸素装置２０は、冷蔵庫本体１０内の酸素ガス含有量を効果的に低減できる。酸素濃度の低い環境では細菌が繁殖せず、且つ低酸素環境では、食品／物品が比較的酸化しにくいため、電気冷蔵庫１は、食べ物又は食材の貯蔵時間を大幅に引き伸ばして、新鮮さを延長させることができる。
１ 電気冷蔵庫
１０ 冷蔵庫本体
１１ 低温室
１１１ 領域
１２ ドア
１３ 冷却システム
２０ 脱酸素装置
２１ ケーシング
２１１ 第１蓋体
２１１ａ 前端面
２１１ｂ 給気口
２１２ 第２蓋体
２１２ａ 後端面
２１３ 空間
２１３ａ 上方領域
２１３ｂ 下方領域
２１４ 第１スロット
２１５ 第２スロット
２１６ 排気孔
２２ 電気化学アセンブリ
２２１ 陽極部
２２２ 陰極部
２２２ａ 第１陰極板
２２２２ａ 中央領域
２２２１ａ 周辺領域
２２２ｂ 集電板
２２２ｃ 第２陰極板
２２２２ｃ 中央領域
２２２１ｃ 周辺領域
２２３ セパレータ
２２４ 陽極母線
２２５ 陰極母線
３０ 排気管路
４０ 電解質
Ｈ 高さ
Ｐ 水平面
Ａ１ 第１面積領域
Ａ２ 第２面積領域
Ａ３ 第３面積領域
Ａ４ 第４面積領域
Ａ５ 第５面積領域
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 曲線
１０ 冷蔵庫本体
１１ 低温室
１１１ 領域
１２ ドア
１３ 冷却システム
２０ 脱酸素装置
２１ ケーシング
２１１ 第１蓋体
２１１ａ 前端面
２１１ｂ 給気口
２１２ 第２蓋体
２１２ａ 後端面
２１３ 空間
２１３ａ 上方領域
２１３ｂ 下方領域
２１４ 第１スロット
２１５ 第２スロット
２１６ 排気孔
２２ 電気化学アセンブリ
２２１ 陽極部
２２２ 陰極部
２２２ａ 第１陰極板
２２２２ａ 中央領域
２２２１ａ 周辺領域
２２２ｂ 集電板
２２２ｃ 第２陰極板
２２２２ｃ 中央領域
２２２１ｃ 周辺領域
２２３ セパレータ
２２４ 陽極母線
２２５ 陰極母線
３０ 排気管路
４０ 電解質
Ｈ 高さ
Ｐ 水平面
Ａ１ 第１面積領域
Ａ２ 第２面積領域
Ａ３ 第３面積領域
Ａ４ 第４面積領域
Ａ５ 第５面積領域
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３ 曲線
Claims (2)
- 電気冷蔵庫であって、
食べ物を保存する密封状態と、前記食べ物を出し入れするための開放状態とを有する低温室を備える冷蔵庫本体と、
前記低温室に接続される脱酸素装置であって、ケーシングと、電気化学アセンブリとを備え、前記ケーシングは、前端面と、後端面と、前記前端面と前記後端面との間に位置する空間と、前記空間に連通する上部排気孔とを備え、前記前端面には、前記低温室に露出する給気口が定義され、前記電気化学アセンブリは、前記空間に設けられ且つ前記給気口を介して外部と接触し、前記電気化学アセンブリは、
前記給気口と隣り合って自然と前記低温室の気体を受け取る陰極部であって、第１陰極板と、前記第１陰極板と対向する第２陰極板と、集電板とを備え、前記第１陰極板は、前記給気口に隣接し、前記第１陰極板と前記第２陰極板の中央領域は、前記集電板を挟み、且つ前記第１陰極板及び前記第２陰極板の周辺領域が互いに接合して前記集電板を密封して被覆する前記陰極部と、
前記陰極部と対向して設けられる陽極部と、
前記陽極部と前記陰極部との間に設けられて前記陽極部と前記陰極部を隔離するセパレータと、
前記空間内に設けられて前記陰極部及び前記陽極部と接触する電解質であって、前記空間内において前記陰極部を覆って、前記空間を前記電解質が注入されず且つ前記上部排気孔に連通する上方領域と、前記電解質が注入され且つ前記上部排気孔と隔離される下方領域とに分割する前記電解質とを備え、
前記第１陰極板、前記第２陰極板、前記集電板は、それぞれ、第１孔径、第２孔径、第３孔径を有する構造であり、前記第１孔径、前記第２孔径は、それぞれ、気体分子を通過させながら前記電解質に対して疎水性がある範囲にあり、且つ、前記第３孔径は、前記第１孔径、前記第２孔径より大きく、このようにして、前記低温室の気体は、前記陰極部を介して前記電気化学アセンブリに入ることができる前記脱酸素装置とを含み、
前記電気化学アセンブリの前記陰極部は、前記低温室の気体と下記の反応（１）を行い、
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
前記電気化学アセンブリの前記陽極部は、前記低温室の気体と下記の反応（２）を行い、
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
反応（２）において発生した酸素ガスは、前記上方領域から前記上部排気孔に接続された外部管路を介して前記電気冷蔵庫から排出されることを特徴とする電気冷蔵庫。 - 前端面と、後端面と、前記前端面と前記後端面との間に位置する空間と、前記空間に連通する上部排気孔とを備え、前記前端面には、外部に露出する給気口が定義されるケーシングと、
前記空間に設けられ且つ前記給気口を介して外部と接触する電気化学アセンブリであって、
前記給気口と隣り合って自然と外部の酸素含有気体を受け取る陰極部であって、第１陰極板と、前記第１陰極板と対向する第２陰極板と、集電板とを備え、前記第１陰極板は、前記給気口に隣接し、前記第１陰極板と前記第２陰極板の中央領域は、前記集電板を挟み、且つ前記第１陰極板及び前記第２陰極板の周辺領域が互いに接合して前記集電板を密封して被覆する前記陰極部と、
前記陰極部と対向して設けられる陽極部と、
前記陽極部と前記陰極部との間に設けられて前記陽極部と前記陰極部を隔離するセパレータと、
前記空間内に設けられて前記陰極部及び前記陽極部と接触する電解質であって、前記空間内において前記陰極部を覆って、前記空間を前記電解質が注入されず且つ前記上部排気孔に連通する上方領域と、前記電解質が注入され且つ前記上部排気孔と隔離される下方領域とに分割する前記電解質とを備え、
前記第１陰極板、前記第２陰極板、前記集電板は、それぞれ、第１孔径、第２孔径、第３孔径を有する構造であり、前記第１孔径、前記第２孔径は、それぞれ、気体分子を通過させながら前記電解質に対して疎水性がある範囲にあり、且つ、前記第３孔径は、前記第１孔径、前記第２孔径より大きく、このようにして、外部の前記酸素含有気体は、前記陰極部を介して前記電気化学アセンブリに入ることができる前記電気化学アセンブリとを含み、
前記電気化学アセンブリの前記陰極部は、前記酸素含有気体と下記の反応（１）を行い、
Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＋４ｅ→４ＯＨ－ （１）
前記電気化学アセンブリの前記陽極部は、前記酸素含有気体と下記の反応（２）を行いう
４ＯＨ－－４ｅ→Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ （２）
ことを特徴とする脱酸素装置。
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