(57)【要約】【課題】固体高分子電解質膜を用いた減酸素装置において、水素が発生しないようにした減酸素装置を提供する。【解決手段】固体高分子電解質膜方法を用いた減酸素装置２００において、アノード２０８とカソード２１０との間の電位差が、上限電位差に到達するまでは定電流制御を維持しつつ電圧を印加し、上限電位差に到達するとこの上限電位差を超えないように定電圧制御する。【選択図】      図９
2015094017.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固体高分子電解質膜と、
前記固体高分子電解質膜の一方の側に設けられたアノードと、
前記固体高分子電解質膜の他方の側に設けられ、減酸素室へ通じるカソードと、
前記アノードに通電するアノード集電体と、
前記カソードに通電するカソード集電体と、
前記アノード側に設けられた水の給水体と、
前記アノードと前記カソードに電圧を印加する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記アノードと前記カソードとの間の電位差が、所定の上限電位差に到達するまでは定電流を維持しつつ前記アノードと前記カソードとの間に電圧を印加し、前記電位差が前記上限電位差に到達すると前記上限電位差を超えないように前記アノードと前記カソードとの間に定電圧を印加する減酸素制御を行う、
減酸素装置。
【請求項２】
前記アノードと前記カソードとの間の電圧値、又は、電流値を測定する測定手段を有し、
前記制御部は、前記測定手段の測定した前記電圧値、又は、前記電流値に基づいて前記減酸素制御を行う、
請求項１に記載の減酸素装置。
【請求項３】
固体高分子電解質膜と、
前記固体高分子電解質膜の一方の側に設けられたアノードと、
前記固体高分子電解質膜の他方の側に設けられ、減酸素室へ通じるカソードと、
前記アノードに通電するアノード集電体と、
前記カソードに通電するカソード集電体と、
前記アノード側に設けられた水の給水体と、
前記アノードと前記カソードに電圧を印加する制御部と、
前記アノードと前記カソードとの間の電圧値、又は、電流値を測定する測定手段と、
を有し、
前記制御部は、前記測定手段が測定した前記電圧値、又は、前記電流値に基づいて前記カソードから発生する水素の発生量を算出する、
減酸素装置。
【請求項４】
前記減酸素室内部の前記水素を排出する水素排出手段を有する、
請求項３に記載の減酸素装置。
【請求項５】
前記減酸素室の扉の開閉を検出する開閉検出手段を有し、
前記制御部は、前記開閉検出手段が前記扉の開状態を検出したときに、前記水素排出手段を動作させる、
請求項４に記載の減酸素装置。
【請求項６】
前記水素排出手段がファンである、
請求項４又は５に記載の減酸素装置。
【請求項７】
前記水素排出手段が、前記減酸素室の上部に設けられた排出開口部である、
請求項４に記載の減酸素装置。
【請求項８】
前記減酸素室と前記減酸素装置が冷蔵庫の庫内に設けられ、
前記水素排出手段が、前記冷蔵庫の天板に設けられた排出開口部である、
請求項４に記載の減酸素装置。
【請求項９】
前記減酸素室と前記減酸素装置が冷蔵庫の庫内に設けられ、
前記冷蔵庫の冷凍サイクルには、可燃性冷媒が流れ、
前記可燃性冷媒が漏れたことを検出する漏れ検出手段を有し、
前記制御部は、前記漏れ検出手段が前記可燃性冷媒の漏れを検出したときに前記減酸素装置の動作を停止させる、
請求項１から８のいずれか一項に記載の減酸素装置。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一項に記載の減酸素装置が設けられた、
冷蔵庫。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、減酸素装置と冷蔵庫に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ＣＡ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ  Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ）貯蔵方法には、食品業界で多く用いられているガス置換方法、減圧することで酸素を低減する真空方法、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、酸素吸着剤を用いる吸着方法などがある。
【０００３】
この中で固体高分子電解質膜方法を用いる減酸素装置は、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、貯蔵容器内の酸素と反応して水を生成することで、酸素を消費する。そのため、圧力変化が少なく減酸素室の強度が余り必要ないというメリットがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２１８９２４号公報
【特許文献２】特開２０１１−２０２８９８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４３０７２号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１０１７１号公報
【特許文献５】特許第３０５６５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような固体高分子電解質膜を用いた減酸素装置であると、アノードで水の電気分解反応が起こり、カソードで酸素還元反応が起こる。そして、カソードで供給される酸素濃度の拡散低下に伴い過電圧が上昇し、限界電流密度を越えるなどしてカソード電位が０Ｖ以下となると水素が発生する。
【０００６】
しかし、可燃性冷媒を用いた冷蔵庫では、可燃性冷媒が水素に引火して爆発する可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明の実施形態は、固体高分子電解質膜を用いた減酸素装置において、水素が発生しないか、又は、ある一定濃度以下の水素の発生に抑えることができる減酸素装置と冷蔵庫を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本実施形態は、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の一方の側に設けられたアノードと、前記固体高分子電解質膜の他方の側に設けられ、減酸素室へ通じるカソードと、前記アノードに通電するアノード集電体と、前記カソードに通電するカソード集電体と、前記アノード側に設けられた水の給水体と、前記アノードと前記カソードに電圧を印加する制御部と、を有し、前記制御部は、前記アノードと前記カソードとの間の電位差が、所定の上限電位差に到達するまでは定電流を維持しつつ前記アノードと前記カソードとの間に電圧を印加し、前記電位差が前記上限電位差に到達すると前記上限電位差を超えないように前記アノードと前記カソードとの間に定電圧を印加する減酸素制御を行う、減酸素装置である。
【０００９】
本実施形態は、固体高分子電解質膜と、前記固体高分子電解質膜の一方の側に設けられたアノードと、前記固体高分子電解質膜の他方の側に設けられ、減酸素室へ通じるカソードと、前記アノードに通電するアノード集電体と、前記カソードに通電するカソード集電体と、前記アノード側に設けられた水の給水体と、前記アノードと前記カソードに電圧を印加する制御部と、前記アノードと前記カソードとの間の電圧値、又は、電流値を測定する測定手段と、を有し、前記制御部は、前記測定手段が測定した前記電圧値、又は、前記電流値に基づいて前記カソードから発生する水素の発生量を算出する、減酸素装置である。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態１の冷蔵庫の縦断面図。
【図２】減酸素装置の縦断面図。
【図３】減酸素ユニットの分解斜視図。
【図４】減酸素装置の分解斜視図。
【図５】前ケースの斜視図。
【図６】後ケースの半縦断面斜視図。
【図７】給水装置の縦断面図。
【図８】冷凍サイクルの説明図。
【図９】冷蔵庫のブロック図。
【図１０】減酸素装置におけるカソードとアノードの電位、電位差と電流との関係を示すグラフ。
【図１１】減酸素装置における水素発生開始電圧を示したグラフ。
【図１２】実施形態２の変更例の冷蔵庫の縦断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態の冷蔵庫の減酸素装置２００について図面に基づいて説明する。
【実施形態１】
【００１２】
実施形態１の冷蔵庫１０について図１〜図１０に基づいて説明する。本実施形態の冷蔵庫１０は減酸素室１００を有し、減酸素室１００は減酸素装置２００を有している。
【００１３】
（１）冷蔵庫１０の構造
冷蔵庫１０の構造について図１に基づいて説明する。図１は冷蔵庫１０の全体の側面から見た縦断面図である。
【００１４】
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。このキャビネット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の横には製氷室が設けられている。野菜室１６と小型冷凍室１８及び製氷室の間には断熱仕切体３６が設けられている。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及び製氷室にはそれぞれ引出し式の扉１６ａ，１８ａ，２０ａが設けられている。
【００１５】
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。
【００１６】
冷蔵室１４の背面下部から野菜室１６の背面において、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１５で形成されたＲエバ室１７に配されている。Ｒエバ２８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。
【００１７】
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。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。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、冷凍室２０に送風される。
【００１８】
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。
【００１９】
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。野菜室１６には、引出し式の野菜容器４８が設けられている。
【００２０】
野菜室１６の天井部に当たる仕切体３８の後部には、減酸素室１００が設けられている。減酸室１００の前面は開口し、この減酸素室１００内部には、引き出し式の減酸素容器１０２が収納されている。この減酸素容器１０２の扉１０４が、減酸素室１００の前扉を兼ね、減酸素容器１０２を収納すると、扉１０４によって減酸素室１００が密閉状態となる。
【００２１】
（２）減酸素装置２００
減酸素装置２００は、断熱性を有するケース２０４と、その内部に収納された減酸素ユニット２０２を有する。この減酸素ユニット２０２について、図２〜図６に基づいて説明する。なお、図２〜図４において、各部材の厚みは薄いものであるが、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。
【００２２】
固体高分子電解質膜（以下、単に「電解質膜」という）２０６が縦方向に設けられ、電解質膜２０６の後部にはアノード２０８が設けられ、電解質膜２０６の前部にはカソード２１０が設けられている。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る。また、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て減酸素セルを形成している。アノード２０８の後方には、アノード集電体２１２が設けられ、カソード２１０の前方にはカソード集電体２１４が設けられている。両集電体２１２、２１４は、それぞれ気体が通過するためのスリット状の開口部２１６，２１８を有している。そして、アノード集電体２１２はアノード２０８にプラス通電を行い、カソード集電体２１４はカソード２１０にマイナス通電を行う。両集電体２１２，２１４は、不図示の電線からそれぞれ通電される。また、両集電体２１２，２１４が接触しないようにするために、絶縁体２２０が両集電体２１２，２１４の間に設けられている。この絶縁体２２０は額縁状であって、電解質膜２０６とアノード２０８とカソード２１０がその内部に収納されている。
【００２３】
アノード２０８側のアノード集電体２１２の後方には、シート状の給水体２２２が配されている。この給水体２２２としては、例えば不織布などである。また、この給水体２２２は、水の表面張力により吸い上げるシート状である。
【００２４】
集電体２１２と、給水体２２２の間には、板状のスペーサ２１１が配されている。このスペーサ２１１には、スリット状の開口部２１３が複数開口している。スペーサ２１１の厚みは１ｍｍであり、集電体２１２と給水体２２２との間に一定の空間Ａを形成する。
【００２５】
上記のようにして順番に積層した部材を、前後一対の後固定部材２２４と前固定部材２２６によって挟持して固定する。アノード側に配される後固定部材２２４は積層した部材を収納するための収納凹部２２８を有し、上部には両集電体２１２，２１４の突片が突出する溝２３０が設けられている。また、後固定部材２２４の中央には、気体が通過するためのスリット状の開口部２３２が開口している。
【００２６】
カソード側に取り付けられる前固定部材２２６は板状を成し、中央部に気体が通過するためのスリット状の開口部２３４を有している。図２に示すように、スリット状の開口部２３４に関して、前側の断面積と後側の断面積とは異なり、後にいくほど狭くなるように傾斜している。これは、カソード集電体２１４に空気を送り易くするためである。
【００２７】
図３と図４に示すように、後固定部材２２４と前固定部材２２６とは、不図示のネジによってネジ止めされる。これら部材が一体となったものを、「減酸素ユニット２０２」と呼ぶ。なお、減酸素ユニット２０２の上部からは両集電体２１２、２１４の突片がそれぞれ突出し、下部からは給水体２２２が垂れ下がっている。
【００２８】
（３）ケース２０４
図４に示すように、上記で説明した減酸素ユニット２０２が、箱型の断熱性を有するケース２０４内部に収納される。図４〜図６に示すように、ケース２０４は、直方体状の前ケース２３６、後ケース２３８、前ケース２３６及び後ケース２３８の間に挟まれた額縁状の中ケース２４０とより構成されている。減酸素ユニット２０２のカソード側に前ケース２３６が配され、アノード側に後ケース２３８が配され、減酸素ユニット２０２を収納した状態で前ケース２３６、後ケース２３８、中ケース２４０が不図示のネジによってネジ止めされる。
【００２９】
前ケース２３６について図４と図５に基づいて説明する。断熱性を有する前ケース２３６の後面の中央部には、正方形状の反応凹部２４４が設けられている。また、この反応凹部２４４の上面から前ケース２３６の上面に向かって溝状の上流路２４６が設けられ、前ケース２３６の上面に上通気孔２４８が開口している。また、反応凹部２４４の下面から下方に向かって溝状の下流路２５０が設けられ、前ケース２３６の下面に下通気孔２５２が開口している。そして、図２に示すように、反応凹部２４４によってカソード側のカソード集電体２１４と前ケース２３６の前壁との間に直方体状の空間Ｂが生じる。
【００３０】
次に、図４に基づいて中ケース２４０について説明する。額縁状の中ケース２４０の中央部２４２には、減酸素ユニット２０２の前固定部材２２６が収納される。
【００３１】
次に、図４と図６に基づいて後ケース２３８について説明する。後ケース２３８の前面中央部には、減酸素ユニット２０２の後固定部材２２４が収納できる収納凹部２５４が設けられ、この収納凹部２５４から後ケース２３８の上面に向かって両集電体２１２，２１４の突片がそれぞれ突出する溝２５６，２５８が設けられている。収納凹部２５４の後面には、さらに排気凹部２６０が設けられ、この排気凹部２６０の下面は互いに近づくように傾斜面を有し、排気口２６２に通じている。排気口２６２は、後ケース２３８の下面に開口している。
【００３２】
減酸素ユニット２０２を収納したケース２０４は、減酸素室１００の容器収納部１０４の後面に取り付けられる。この取り付け方法について図２に基づいて説明する。
【００３３】
容器収納部１０４の後面中央部には、収納側に向かって立方体状の収納保持部２６４が突出している。この収納保持部２６４は、後方からケース２０４の前ケース２３６が収納される。そのため、前ケース２３６の上面及び下面に開口している上通気孔２４８と下通気孔２５２に対応する位置に上孔２６６と下孔２６８が開口している。
【００３４】
ケース２０４が、容器収納部１０４の後面から突出した状態となっているため、この突出部分を覆うようにカバー２７０を被せる。このカバー２７０は、合成樹脂製であって、ケース２０４の後ケース２３８を全て覆う形状に形成されている。なお、このカバー２７０には、両集電体２１２，２１４が突出するための集電体開口部２７８，２７８が設けられている。また、後ケース２３８の排気口２６２と通じた排気口２８０が開口している。
【００３５】
なお、容器収納部１０４に減酸素容器１０６を収納する構造に代えて、容器収納部１０４自身が食品を収納する減酸素容器で構成してもよい。
【００３６】
（４）給水装置３００
次に、給水装置３００について、図２と図７に基づいて説明する。
【００３７】
給水装置３００は、給水本体３０２を有し、この給水本体３０２は、横長の直方体の箱体である。給水本体３０２は、その内部において区画壁３０４によって上下に区画され、上部が浄水区画３０６、下部が吸い上げ区画３０８を構成している。給水本体３０２の左端部上面、すなわち浄水区画３０６の上面には、給水パイプ１５２が接続されている。この給水パイプ１５２には、冷蔵庫１０のＲエバ２８から発生した除霜水が受け皿５４を介して送り込まれる。
【００３８】
区画壁３０４は、図６に示すように給水パイプ１５２が接続されている部分から下方に向かって傾斜し、右端部において吸い上げ区画３０８に通じる給水孔３１０が形成されている。浄水区画３０６内部には、イオン交換樹脂よりなる浄水部３１２が設けられている。この浄水部３１２を設けることにより、Ｒエバ２８から供給された除霜水の水質による影響を取り除くことができ、減酸素ユニット１１５の劣化を防止できる。すなわち、除霜水は、Ｒエバ２８に付着した霜であり、またドレンパンに集められているため、金属イオンが含まれている。そのため、給水体２２２を構成する合成樹脂繊維の加水分解を助長する可能性があるため、この浄水部３１２を設けることにより、除霜水の水質による影響を取り除くことができる。
【００３９】
吸い上げ区画３０８は、給水孔３１０から供給された水を溜めるための貯水部３１４を有している。また、吸い上げ区画３０８の左端部には排水パイプ１５４が設けられている。この排水パイプ１５４と貯水部３１４との間には、仕切り壁３１６が設けられている。給水孔３１０から給水された除霜水は、貯水部３１４に溜まる。この貯水部３１４は中央が凹み、上記で説明した減酸素ユニット２０２の給水体２２２の下部が浸され、給水体２２２はこの溜まった水を吸い上げる。貯水部３１４の水の量が多くなり仕切り壁３１６を超えると、排水パイプ１５４から不図示の蒸発皿に水が排水される。なお、横長の直方体である給水本体３０２において、吸い上げ区画３０８は、浄水区画３０６よりも前方に突出し、この吸い上げ区画３０８の前方に突出した天井面から給水体２２２が引き出されている。
【００４０】
（５）冷凍サイクル
次に、冷凍サイクルの構造について、図８に基づいて説明する。
【００４１】
冷凍サイクルは、圧縮機２４の吐出側から順番に凝縮器６０、三方弁６２が接続されている。三方弁６２の一方の出口には冷蔵用キャピラリーチューブ６４とＲエバ２８が接続されている。三方弁６２の他方の出口には冷凍用キャピラリーチューブ６６とＦエバ３２が接続されている。その後に冷媒流路は一つになりサクションパイプ６８を経て圧縮機２４の吸入側に至る。可燃性冷媒は圧縮機２４で圧縮されて、高温高圧の気体状の可燃性冷媒に変化し、凝縮器６０で放熱しながら液体状となる。液体状の可燃性冷媒は、三方弁６２によって冷蔵用キャピラリーチューブ６４又は冷凍用キャピラリーチューブ６６に送られ、ここで気化し易いように減圧され、その後にＲエバ２８又はＦエバ３２で気化し、周囲から熱を奪うことにより冷気が発生する。
【００４２】
（６）冷蔵庫１０の電気的構成
次に、冷蔵庫１０の電気的構成について、図９のブロック図に基づいて説明する。
【００４３】
減酸素装置２００のアノード２０８とカソード２１０は、電源１０６から直流電圧が供給され、電源１０６から供給された電圧は、アノード２０８とカソード２１０との間に設けられた電圧計１０８によってその電位差が検出できる。
【００４４】
制御板２６には、マイクロコンピュータよりなる制御部７０が設けられている。この制御部７０には、圧縮機２４、三方弁６２、Ｒファン３０、Ｆファン３４、減酸素装置２００、Ｒセンサ３１、Ｆセンサ３５、電源１０６、電圧計１０８が接続されている。
【００４５】
制御部７０は、圧縮機２４のインバータモータと三方弁６２を用いて上記で説明した冷凍サイクルを制御し、冷蔵室１４を２℃〜４℃、野菜室１６の庫内温度を５℃〜７℃及びチルド室４４を０℃〜１℃に制御し、小型冷凍室１８、製氷室、冷凍室２０の庫内温度を−２０℃〜−２５℃に制御する。
【００４６】
また、制御部７０は、電源１０６を制御することにより、減酸素装置２００のアノード２０８とカソード２１０への印加電圧を制御し、また、電圧計１０８からの測定値によって、現在印加されている電位差を測定する。
【００４７】
（７）減酸素装置２００の動作状態
減酸素装置２００の動作状態について説明する。
【００４８】
減酸素室１００に食品を収納すると、制御部７０が、両集電体２０８，２１０に対し通電を開始する。
【００４９】
次に、図２と図５に示すように、減酸素容器１０６の空気が、減酸素室１００の下通気孔２５２、下流通路２５０、空間Ｂ、固定部材２２６の開口部２３４を経て供給され、両集電体２１０，２０８が通電されているので、流入した空気から減酸素が行われる。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。
【００５０】
アノード・・・２Ｈ２Ｏ→Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−  ・・・（１）
カソード・・・Ｏ２＋４Ｈ＋＋４ｅ−→２Ｈ２Ｏ  ・・・（２）
この減酸素反応式を説明すると、給水体２２２からの水蒸気が空間Ａを通り、アノード２０８で電気分解して水素イオン（プロトンＨ＋）を作り、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内部の酸素と反応して水を生成し、酸素を消費する。これにより減酸素が行われ、食品をＣＡ貯蔵できる。
【００５１】
次に、図２と図６に示すように、減酸素ユニット２０２のアノード２０８で発生した酸素が、後ケース２３８の排気路２６２から拡散する。
【００５２】
（８）水素の発生防止方法
次に、制御部７０が上記のように減酸素装置２００を動作させる場合において、カソード２１０からの水素の発生を防止する方法について図１０に基づいて説明する。
【００５３】
式（１）と式（２）の減酸素反応を行うためには、アノード２０８とカソード２１０の電位差は、例えば１．２３Ｖ−１．２３Ｖ＝０Ｖとして反応開始理論電圧は０Ｖとなる。しかし、これに加えて減酸素反応を開始するためのエネルギー障壁（活性化エネルギー）を超えるために、減酸素セルに含まれる白金などの金属触媒を用いてエネルギー障壁を低減させ、さらに電源１０６により電圧を印加することにより減酸素反応を起こす。
【００５４】
一方、カソード電位が０Ｖ以下となるとカソード２１０側で水素が発生することは次の式（３）に示すように原理的に明確である。
【００５５】
２Ｈ＋＋２ｅ−→Ｈ２  ・・・（３）
そのときの水素が発生するカソード電位はアノード電位と等しくなるため、カソード電位の上限をアノード電位とすることで水素の発生が起こらないようにする。
【００５６】
図１０は、縦軸がアノード２０８とカソード２１０の電位、横軸が電流、点線がアノード電位、二点鎖線がカソード電位であり、実線がアノード電位とカソード電位との電位差を示している。そして、上記で説明したように、カソード電位が０Ｖより低くなると水素が発生する。
【００５７】
そのため、制御部７０は、カソード２１０で水素の発生を防止するために、実線で示す電位差が上限電位差１．５Ｖよりも常に低くなるように電源１０６を制御する。この場合に、電解質膜２０６が経年劣化するまでは、制御部７０は、常に同じ電流値を流しておく定電流制御を行えば、上限電位差１．５Ｖ以下になる。
【００５８】
しかし、電解質膜２０６の経年劣化により、制御部７０が定電流制御を行っていても、次第に実線で示す電位差が大きくなる。そのため、制御部７０は、実線で示す電位差が上限電位差１．５Ｖになるまでは定電流制御を行い、電位差が上限電位差１．５Ｖに到達すると、それ以上電位差が広がらないようにするために、制御部７０は定電圧制御に切り換え、常に上限電位差より低くなるように電源１０６の電圧を制御する。このため、制御部７０は、アノード２０８とカソード２１０の電位差を電圧計１０８によって常に測定し、電源１０６を用いて定電流制御と定電圧制御を行う。
【００５９】
（９）効果
本実施形態によれば、カソード２１０側で水素が発生する前の上限電位差を超えないように、定電流制御及び定電圧制御を行うため、電解質膜２０６が経年劣化しても、カソード２１０側から水素が発生せず、可燃性冷媒を用いても安全である。
【実施形態２】
【００６０】
次に、実施形態２の冷蔵庫１０について、図１１に基づいて説明する。
【００６１】
実施形態１では、制御部７０は、カソード２１０から水素が発生しない制御を行っていたが、本実施形態ではカソード２１０から水素が発生しても、この発生した水素の量を爆発限界以下に抑えて外に排出するものである。
【００６２】
水素と空気の爆発限界は、水素と空気の混合下限値が４．６５％、上限値が９３．３％であるため、水素の発生量は、減酸素室１００の容積を考慮してこの下限値以下にする必要がある。
【００６３】
また、水素はその分子量から明らかなように最も軽い気体であり、水素が発生すると上方へ拡散するため、天井部分に集まって水素の濃度が高くならないようにする必要もある。
【００６４】
水素の発生量は、アノード電位を基準として、それ以上の電圧がかかったときに流れる電流値Ｉ（Ａ）と次の式（４）を用いて計算できる。
【００６５】
Ｑ＝｛Ｉ／（２×Ｆ）｝×２２４００×｛（２７３．１５＋Ｔ）／２９８．１５｝
．．．（４）
但し、Ｑ（ｃｃ／秒）は水素の発生量、Ｔ（℃）は庫内温度、Ｆ（Ｃ／ｍｏｌ）はファラデー定数である。
【００６６】
野菜室１４の庫内温度Ｔ＝５℃、Ｉ＝２．４Ａとすると、式（４）より水素の発生量はＱ＝０．２６ｃｃ／秒＝１５．６ｃｃ／分となる。そのため、減酸素室１００の容積を１０リットルとすると、下限値の４．６５％（４６５ｃｃ）まで到達する時間は約３０分、正確には２９．８分となる。
【００６７】
図１１に示すように、制御部７０が、アノード電位＝１．５Ｖ以上の電圧を測定した時にその時刻を記憶し、その記憶した時刻から流れた電流値と時間から水素の発生量を計算できる。すなわち、記憶した時刻から２９．８分経過するまでは爆発限界を超えていない。そして、制御部７０によって計算された水素の発生量が爆発限界近くになると、制御部７０が減酸素装置２００の電源１０６の出力を停止したり、電圧設定値を下げることで、それ以上の水素が発生させない。
【００６８】
また、発生した水素は、これ以上濃度が高くならないように減酸素室１００から外に排出する必要がある。そこで、本実施形態では、減酸素容器１０２の扉１０４に開閉センサを設け、また、減酸素室２００内部にファンを設ける。そして、ユーザが扉１０４を開けて、制御部７０が、開閉センサがこの開状態を検出したときに減酸素室２００内部にあるファンを回転させて水素を強制的に減酸素室２００外へ排出する。
【００６９】
また、本実施形態の変更例として、図１２に示すように、減酸素室１００の天井部に排出開口部としての水素排出口１１０を設け、また、キャビネット１２の天板に排出開口部としての水素排出口１１２を設ける。これにより、減酸素室１００から水素排出口１１０を通って水素が外に常に排出され、またＲファン３０を利用して冷蔵庫１０の庫内を循環して最終的に冷蔵室１２の上部に水素が溜まり、この溜まった水素は、キャビネット１２の天板にある水素排出口１１２から排出される。
【変更例】
【００７０】
上記各実施形態の変更例としては、可燃性冷媒が漏れたときの安全性を確保するために、冷蔵庫１０の庫内に可燃性冷媒の漏れを検出する漏れ検出センサを設け、この漏れ検出センサが可燃性冷媒が漏れたことを検出した場合に、制御部７０が、減酸素装置２００を強制的に停止させる。
【００７１】
上記実施形態では減酸素室１００を野菜室１４の天井部に設けたが、これに代えて、減酸素室１００をチルド室４４に設けてもよい。この理由は、チルド室４４に収納される肉に含まれる油脂の酸化を防止し、肉などの保存に適するからである。
【００７２】
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。
【符号の説明】
【００７３】
１０・・・冷蔵庫、１６・・・野菜室、１００・・・減酸素室、１０２・・・減酸素容器、１０４・・・扉、１０６・・・電源、１０８・・・電圧計、２００・・・減酸素装置、２０２・・・減酸素ユニット、２０８・・・アノード、２１０・・・カソード
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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