JPH10160328A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷蔵庫内に収納した食品の酸化劣化を防止し
て、単なる冷蔵以上に青果物などの生鮮食品の変色や鮮
度低下を抑制できる冷蔵庫が要求されている。そこで、
（化１）に示した化学式で示される 【化１】 バリウムセリウムガドリニウム酸化物を有する固体電解
質から構成される電気化学酸素ポンプを用いて、音のし
ない簡易的なＣＡ貯蔵室を備えた冷蔵庫を提供すること
を目的とする。 【解決手段】 物品収納室１１に出し入れされる密閉容
器７と室外にある圧縮機１４等を有する機械室１３と、
前記物品収納室１１と密閉容器３７と機械室１３とを導
通する導管１９と、該導管１９の機械室１３側に電気化
学酸素ポンプ２０とを設け、該導管１９の物品収納室１
１側に前記密閉容器３７と部分的に密着して接合される
接合部３９、４０を設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、生鮮食品などの食
品の鮮度を維持するためや物品の空気酸化を抑制するた
めに低酸素の物品収納空間を備えた冷蔵庫に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、食品などを長期に保存しうる保存
庫として、特開平５−４９４６０号公報に開示されてい
るように、真空ポンプの吸引力を利用しガス分離膜を介
して庫内の空気中の酸素濃度を減少させる保存庫が提案
されている。

【０００３】その保存庫の模式図を図７に示している。
保存庫１は、上部にガス分離膜と微小な通気孔３を有
し、前記ガス分離膜は吸引管４により排出手段としての
真空ポンプ５に接続されている。さらに、前記真空ポン
プ５にはタイマー６と排出管７が接続されている。

【０００４】上記構成により、保存操作を開始するとタ
イマー６により真空ポンプ５が一定時間ごとにＯＮ／Ｏ
ＦＦを繰り返し、ガス分離膜２を介して保存庫１内の空
気の内酸素を優先的に選択排出すると共に、排出された
空気と同容量の空気を通気孔３から庫内に導入する。

【０００５】従って、保存庫１内の気圧を大気圧とほぼ
等しい状態に保持しながら、酸素濃度だけを徐々に減少
させて、庫内の空気を食品等の貯蔵に適した空気にコン
トロールするというものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来提案
されている保存庫は、酸素排出手段が真空ポンプである
ことと保存庫に微小な通気孔を有していることから、真
空ポンプの運転音や微小な通気孔からの空気の吸気音が
高いという課題があった。

【０００７】また、圧力損失の大きいガス分離膜を介し
て酸素を排出するものであるから、排気量の大きい真空
ポンプが必要であり、必然的に装置が大型化するという
課題があった。さらに、野菜等の水蒸気を排出する食品
類を貯蔵した場合には、ガス分離膜表面に結露が発生し
て十分なガス分離が得られない等の課題があった。

【０００８】更に、酸素を排出する手段として、電気化
学的な酸素ポンプが提案されてきたが、低温（５００℃
以下）で作動する良好な固体電解質はなかった。

【０００９】本発明はこのような保存庫において、比較
的簡単な構造で全く音の出ない酸素排出手段を有する低
酸素濃度の物品収納空間を設け、食品等の物品の酸化劣
化を抑制する冷蔵庫を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の冷蔵庫は、酸素排出手段として低温で作動す
る固体電解質を有する電気化学酸素ポンプを用いて大気
より低酸素濃度とした物品収納空間を設けたものであ
る。

【００１１】これにより、酸素を排出する際にうるさい
音の発生がなく、結露による酸素排出の妨げをなくする
ことができるので、食品の鮮度保持やその他物品の酸化
劣化を抑制することができる。

【００１２】また、比較的低温で作動するので断熱が容
易である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、固体電解質を有する電気化学酸素ポンプにより大気
より低酸素濃度とした物品収納空間を備えたものであ
り、酸素排出時に全く音が発生することがなく、食品の
鮮度を維持したり、その他物品の酸化劣化を抑制するこ
とができる。

【００１４】請求項２に記載のものは、密閉型の物品収
納室と室外にある圧縮機等を有する機械室と、該物品収
納室と機械室とを導通する導管と、該導管の機械室側に
電気化学酸素ポンプとを設けたものであり、比較的簡単
な構成で簡易的なＣＡ（Controlled Atmosphere)貯蔵空
間を提供し得る。また、電気化学酸素ポンプで発生する
熱が物品収納室に影響することがない。

【００１５】また、請求項３に記載の発明は、固体電解
質が、（化２）に示したバリウムセリウムガドリニウム
酸化物を有するものであるから、ジルコニア系酸化物な
どの固体電解質に比較して低温で良好な酸素ポンプ能力
を出現することができる。

【００１６】

【化２】

【００１７】また請求項４に記載の発明は、電気化学酸
素ポンプ１個あるいは複数個のタンマン管から構成され
たものであり、物品収納空間の容量に応じて簡単に酸素
排出能力を調整できる。

【００１８】また請求項５に記載の発明は、物品収納室
に出し入れされると密閉容器と室外にある圧縮機等を有
する機械室と、前記物品収納室と該密閉容器と機械室と
を導通する導管と、該導管の機械室側に電気化学酸素ポ
ンプとを設け、該導管の物品収納室側に前記密閉容器と
部分的に密着して接合される接合部を設けたものである
から、物品収納室の一部のみを低酸素雰囲気とするので
小型の電気化学酸素ポンプで対応でき、しかも、密閉容
器のまま収納物の出し入れができるので使い勝手が良
い。

【００１９】また請求項６に記載の発明は、密閉型の物
品冷却室と保温室とを設け、該物品冷却室と保温室とを
導管で連結し、該導管の保温室側に固体電解質を有する
電気化学酸素ポンプを設け、前記物品冷却室の酸素と共
に前記電気化学酸素ポンプで発生した熱を前記保温室に
導入するようにしたものであり、廃熱を有効利用した保
温室付きの簡易ＣＡ貯蔵庫を提供することができる。

【００２０】以下、本発明の実施の形態について、図１
から図６を用いて説明する。（実施の形態１）図１は本
発明の冷蔵庫の断面図を示し、８は本発明の一実施例に
おける冷蔵庫で、９は断熱箱、１０は扉、１１は網棚１
２を有する冷蔵室であり、１３は圧縮機１４等を設けた
機械室である。

【００２１】前記冷蔵室１１は内箱１５と扉１０により
ほぼ密閉された構造で、扉１０側前面を除いて全周から
冷気により間接的に冷却されるように構成されている。
１６は断熱箱９と内箱１５に囲まれた通風路で、冷却器
１７と循環ファン１８が設けられている。

【００２２】また、前記内箱１５と機械室１３を細い導
管１９で繋ぎ、導管１９の機械室１３に電気化学酸素ポ
ンプ２０が設けられている。この電気化学酸素ポンプ２
０は固体電解質２１を有している。

【００２３】図２は、電気化学酸素ポンプ２０の詳細を
示す断面図である。この電気化学酸素ポンプ２０に用い
られている固体電解質２１は（化２）に示した一般化学
式で示されるバリウムセリウムガドリニウム酸化物を有
するもので、形状はタンマン管型に焼結された後、０．
５mm程度の厚さになるように研磨されている。

【００２４】そして、研磨した両面に白金、金、銀等の
電極２２、２３を形成し、更にこのタンマン管型固体電
解質２１の外周を、１mm前後の間隙を確保しながらアル
ミナ管２４により被覆し、このアルミナ管２４の一端に
酸素の導入口となるアルミナ製等の吸気管２５を形成し
ている。

【００２５】また、前記アルミナ管２４の外周にカンタ
ル線等のヒータ２６をコイル状に巻いて前記固体電解質
２１を加熱するように配設している。更に、電気化学酸
素ポンプ２０全体をロックウール等の断熱材２７で、タ
ンマン管２１の大気に解放した部分を除いて円筒状に被
覆し、前記吸気管２５の先端に前記冷蔵室１１に通じる
導管１９を接続している。

【００２６】ここで、固体電解質２１による電気化学的
な酸素ポンプ作用について、図２を用いて説明する。

【００２７】前記固体電解質２１は、室温では酸素イオ
ンを伝導しないが、図中に示したように、前記タンマン
管２１の内側に形成した電極２２がアノード（正極）、
外側に形成した電極２３がカソード（負極）となるよう
に直流電圧１〜２Ｖ程度を印加し、前記ヒータ２６によ
り約３００℃以上に加熱すると、カソード２３に達した
酸素ａは、（化３）に示した反応式のようにイオン化さ
れ、固体電解質２１内に酸素イオンとして取り込まれ
る。

【００２８】

【化３】

【００２９】そして、酸化物イオンは固体電解質２１内
の酸素の空孔を会して、固体電解質２１内をアノード２
２に向かって伝導する。次に、アノード２２に達した酸
素イオンは（化４）に示した反応式のように電子を離脱
し、酸素分子ｂとして放出される。

【００３０】

【化４】

【００３１】尚、電気化学酸素ポンプ２０の酸素排出能
力は固体電解質２１の表面積や作動温度により変化する
ものである。また、使用するタンマン管２１の本数を増
やして酸素排出能力を高めることもできる。

【００３２】以上のように構成された冷蔵庫８につい
て、以下にその動作を説明する。前記冷蔵庫８の冷蔵室
１１にトレイ２８に入れたカット野菜などの青果物２９
を収納し、扉１０を閉めた直後から、前記酸素ポンプ２
０の加熱用のヒータ２６に電圧を印加して加熱すること
により、図１と図２に示した矢印のように冷蔵室１１の
空気中の酸素のみが上述した反応により、導管１９から
酸素ポンプ２０を経て、室外の機械室１３へ放出され
る。

【００３３】図３は、前記電気化学酸素ポンプ２０のタ
ンマン管２１を表面積がおよそ８０cm²の大きさに成形
した場合の酸素ポンプ能力を示すもので、仮に前記冷蔵
室１１を５０リットルとし、収納物が何もないときの冷
蔵室１１の酸素濃度の時間変化を示していて、２４時間
で約１０％程度になる。尚、加熱温度は４００℃、電極
２２、２３にはおよそ４００ｍＡの電流が流れるとして
いる。

【００３４】また、冷蔵室１１は接合個所等の微小な隙
間が存在するため、除霜水を室外に排出する為のドレン
ホース（図示しない）等を介してわずかに外から空気が
侵入する条件となっている。一方、前記電気化学酸素ポ
ンプ２０は上述の如く酸素のみを放出するので、前記冷
蔵室１１は微減圧状態で低酸素雰囲気にできる。

【００３５】従って、本実施例によれば、冷蔵室１１に
青果物２９を収納すると、前記電気化学酸素ポンプ２０
の作用と青果物の呼吸作用による酸素の消費および二酸
化炭素の放出との相乗効果で、冷蔵室１１内を大気より
も低酸素で高炭素ガスの青果物２９に適したＣＡ貯蔵環
境にし得る。その結果、単に冷蔵した時よりも青果物２
９の緑色保持、褐変防止など鮮度保持性能が向上する。

【００３６】また、収納した食品が青果物でない場合で
も、低酸素で高窒素な雰囲気となるため、通常冷蔵庫内
によく存在する好気性細菌（シュードモナス属菌など）
の増殖を従来より更に抑制することができるので、収納
した食品の腐敗をより以上に遅延させて鮮度を高く保つ
ことができる。

【００３７】また、従来例のように真空ポンプを使用し
ないので、吸引による余計な音の発生がないので、静か
な冷蔵庫を提供し得る。

【００３８】尚、前記電気化学酸素ポンプ２０は、図４
に示したように、複数個のタンマン管３０、３１、３２
をロックウールなどの断熱材と共に耐熱容器３４に収納
した酸素ポンプモジュール３５としてもよく、前記冷蔵
室１１の大きさに応じてタンマン管の数を替えるだけで
よいので、適当な大きさで適切な酸素ポンプ能力を出現
しうるタンマン管をひとつ製作するだけで、容量の異な
る種々の冷蔵庫に対応できるので、低コスト化が可能に
なる。

【００３９】また、前記固体電解質２１として、安定化
ジルコニア系の酸化物などの材料を使用することもでき
るが、動作温度を５００℃以上にする必要があり、上記
実施例のようにバリウムセリウムガドリニウム酸化物を
用いた方が５００℃以下の低温度で作動できる長所があ
る。従って、省エネルギーであり、上記ヒータ２６の断
熱も比較的容易である。

【００４０】（実施の形態２）次に第２の実施例につい
て、図５を参照しながら説明する。第１の実施例と同一
構成部品は同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００４１】３６は本実施例の冷蔵庫で、冷蔵室１１の
下方に第１の実施例で説明した固体電解質２１を有する
電気化学酸素ポンプ２０によって低酸素雰囲気にし得
る、着脱自在の密閉容器３７が配設されている。該密閉
容器３７は、スライド棚３８の上に載置して、冷蔵室１
１の背壁に押しつけると、酸素ポンプ２０に繋がる導管
１９の先端の嵌合部３９に密接して接合される突起孔４
０を有している。

【００４２】従って、本実施例によれば、前記密閉容器
３７に青果物等の食品４１を入れ、冷蔵室１１に設けら
れたスライド棚３８のある所定位置に前記突起孔４０が
背面側になるように収納し、扉１０を閉めた直後から前
記電気化学酸素ポンプ２０を作動することにより、密閉
容器３７内は低酸素で高窒素のガス雰囲気となるので、
第１の実施例と同様に食品４１の酸化劣化を防止して鮮
度を向上することができる。

【００４３】また、第１の実施例の効果に加え、前記密
閉容器３７が着脱自在であるので、食品４１を密閉容器
のまま出し入れでき使い勝手が良い上に、食品４１を衛
生的に取り扱うことができる長所がある。

【００４４】また、冷蔵室１１の一部のみを低酸素雰囲
気とするものなので、小型の酸素ポンプで対応すること
ができる。

【００４５】また、このとき酸素ガスのみが室外に放出
されるので、前記密閉容器３７内は不活性な窒素ガスが
残り、仮に密閉容器３７内の酸素ガスを全て排出した場
合でも、真空ポンプで吸引したときのような真空になる
ことがないので、前記密閉容器３７の耐圧性が少なくて
済み、スチロール樹脂製等の低コストで軽量の容器で対
応することができる。

【００４６】尚、前記密閉容器３７には食品だけでな
く、酸化劣化しやすい抗酸化剤無添加の化粧品や薬を保
管するのに使用してもよい。

【００４７】（実施の形態３）次に第３の実施例につい
て、図６を参照しながら説明する。第１の実施例と同一
構成部品は同一番号を付し、その詳細な説明は省略す
る。

【００４８】図６の４２は、第３の実施例における冷蔵
庫で、第１の実施例の冷蔵庫と異なる点は、冷蔵室１１
の上部に保温室４３を設けた点である。

【００４９】すなわち、冷蔵室１１と保温室４３を仕切
る断熱仕切壁４４に上述した電気化学酸素ポンプ２０を
配設し、上記２室を導管１９で連結し、前述の図２に示
した電気化学酸素ポンプ２０の加熱ヒータ２６により発
生した熱を上部の乾燥室４３へ導くようにしたものであ
る。

【００５０】尚、４５は気圧調整のために断熱箱９背面
に設けられた微小な通気孔、４６は保温室４３の網棚、
４７は冷蔵室１１の気圧調整のために内箱１５底面に設
けられた微小な通気孔である。

【００５１】従って、本実施例によれば、酸素ポンプ２
０の熱を有効利用することにより、布巾の乾燥や食品の
保温などに利用できる保温室４３付きの簡易ＣＡ貯蔵庫
を提供することができる。

【００５２】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、固体電解
質を有する電気化学酸素ポンプにより大気より低酸素濃
度とした物品収納空間を備えたものであるから、酸素排
出時に全く音が発生することがなく、食品の鮮度を維持
したり、その他物品の酸化劣化を抑制することができ
る。

【００５３】また、密閉型の物品収納室と室外にある圧
縮機等を有する機械室と、該物品収納室と機械室とを導
通する導管と、該導管の機械室側に電気化学酸素ポンプ
とを設けたものであるから、電気化学酸素ポンプで発生
する熱が物品収納室に影響することがなく、比較的簡単
な構成で簡易的なＣＡ（Controlled Atmosphere)貯蔵空
間を提供し得る。

【００５４】また、固体電解質が、（化２）に示したよ
うな化学式を有するバリウムセリウムガドリニウム酸化
物からなるものであるから、ジルコニア系酸化物などの
固体電解質に比較して低温で良好な酸素ポンプ能力を出
現することができる。

【００５５】また、電気化学酸素ポンプが１個あるいは
複数個のタンマン管から構成されたものであるから、１
個の酸素排出能力のタンマン管を作製すれば、物品収納
空間の容量に応じて簡単に酸素排出能力を調整できる。

【００５６】また、物品収納室に出し入れされる密閉容
器と室外にある圧縮機等を有する機械室と、前記物品収
納室と該密閉容器と機械室とを導通する導管と、該導管
の機械室側に電気化学酸素ポンプとを設け、該導管の物
品収納室側に前記密閉容器と部分的に密着して接合され
る接合部を設けたものであるから、物品収納室の一部の
みを低酸素雰囲気とするので小型の酸素ポンプで対応で
き、しかも、密閉容器のまま収納物の出し入れができる
ので使い勝手が良い。

【００５７】また、密閉型の物品冷却室と保温室とを設
け、該物品冷却室と保温室とを導管で連結し、該導管の
保温室側に固体電解質を有する電気化学酸素ポンプを設
け、前記物品冷却室の酸素と共に前記電気化学酸素ポン
プで発生した熱を前記保温室に導入するようにしたもの
であるから、廃熱を有効利用した保温室付きの簡易ＣＡ
貯蔵庫を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１における冷蔵庫の断面図

【図２】実施の形態１における酸素ポンプの要部断面図

【図３】実施の形態１における酸素ポンプによる冷蔵室
の酸素濃度の変化を示す図

【図４】実施の形態１における別の実施例の酸素ポンプ
の要部断面図

【図５】本発明の実施の形態２における冷蔵庫の断面図

【図６】本発明の実施の形態３における冷蔵庫の断面図

【図７】従来の保存庫の模式図

【符号の説明】

１１ 冷蔵室 １３ 機械室 １４ 圧縮機 １９ 導管 ２０ 電気化学酸素ポンプ ２１ 固体電解質（タンマン管） ３０、３１、３２ タンマン管 ３５ 酸素ポンプモジュール ３７ 密閉容器 ３９ 嵌合部 ４０ 突起孔 ４３ 保温室

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固体電解質を有する電気化学酸素ポンプ
   により大気より低酸素濃度とした物品収納空間を備えた
   冷蔵庫。
2. 【請求項２】 密閉型の物品収納室と室外にある圧縮機
   等を有する機械室と、該物品収納室と機械室とを導通す
   る導管と、該導管の機械室側に酸素ポンプとを設けた請
   求項１記載の冷蔵庫。
3. 【請求項３】 固体電解質が、（化１）に示したバリウ
   ムセリウムガドリニウム酸化物からなる請求項１記載の
   冷蔵庫。 【化１】
4. 【請求項４】 電気化学酸素ポンプが１個あるいは複数
   個のタンマン管から構成された請求項１記載の冷蔵庫。
5. 【請求項５】 物品収納室に出し入れされる密閉容器と
   室外にある圧縮機等を有する機械室と、前記物品収納室
   と該密閉容器と機械室とを導通する導管と、該導管の機
   械室側に電気化学酸素ポンプとを設け、該導管の物品収
   納室側に前記密閉容器と部分的に密着して接合される接
   合部を設けた冷蔵庫。
6. 【請求項６】 密閉型の物品冷却室と保温室とを設け、
   該物品冷却室と保温室とを導管で連結し、該導管の保温
   室側に固体電解質を有する電気化学酸素ポンプを設け、
   前記物品冷却室の酸素と共に前記電気化学酸素ポンプで
   発生した熱を前記保温室に導入するようにした冷蔵庫。