JP2007198713A

JP2007198713A - 文化財保存のための気候追随型空調制御方法および装置

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Publication number: JP2007198713A
Application number: JP2006020525A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Okubo; 衛大久保; Yoichi Nishiyama; 要一西山
Original assignee: SODA KOGYO KK
Current assignee: SODA KOGYO KK
Priority date: 2006-01-30
Filing date: 2006-01-30
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2026-01-30
Also published as: JP4551337B2

Abstract

【課題】文化財の保存機能に優れ、製造コストおよびランニングコストを低減することができる上、省エネルギーの面でも向上を図ることのできる文化財保存のための気候追随型空調制御方法および装置を提供すること。
【解決手段】文化財を収容する収容室１内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る気候追随型空調制御を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、文化財（例えば書画、美術品、仏像など）の収蔵、展示等を行う収容室（例えば収蔵庫や展示室）において、文化財の保存に適した空調制御を実現する文化財保存のための気候追随型空調制御方法および装置に関する。

従来、文化財の収容室の空調制御は、年間を通して一定温度・一定湿度とする制御が主流であった。

成瀬正和：［短報］正倉の温湿度環境調査．正倉院紀要第２３号，６１−６６（２００１）

しかし、上記制御方法では、加熱機と冷凍機との併用により温湿度を一定に保持しようとするため、室内の温湿度は常に数分以下の短い周期で上下し、この変動が特に湿度に敏感な文化財の劣化を早めるおそれがある。

また、年間を通して温度を一定に保つように加熱機や冷凍機を含む空気調和機を稼働させているため、ランニングコストが高くつくという問題もある。

ところで、奈良東大寺正倉院（現、宮内庁所管）は、機械的・電気的な空調制御機構を持たないにもかかわらず、１２００年以上の長期に亘り文化財を非常に良好な状態で保存し続けている。

そして、この優れた保存機能の実現に寄与している要因の一つに、正倉院内部の温湿度環境の優秀さが挙げられており、ある調査によれば、正倉院内の日平均気温は外気とほとんど同じであり、外気に対する温度の日較差比は約１／１０、湿度の日較差比は約２／１００程度であるとされている（非特許文献１参照）。

また、正倉院本体材である檜や、正倉院内で宝物を保管している唐櫃材である杉などの木材により、腐食性ガス（ＮＯ₂、ＳＯ₂等）を浄化する効果が得られその効果が高いことも指摘されている。

従って、檜等の木材を用いて正倉院と同様の構造を有するものを建設すれば上記の優れた保存機能を実現する空気環境を確保できる収容室が得られると考えられるが、そのためにはコンクリート等と比べて格段に建築費が高価となる木材を要するので、莫大な費用がかかるという問題がある。

そこで、本発明者らは、鋭意研究の結果、空調制御によって正倉院内の空気環境を擬似的・模擬的につくり出すことに想到し、本発明を完成させるに至った。

本発明は上述の実情に鑑みてなされたもので、その目的は、文化財の保存機能に優れ、製造コストおよびランニングコストを低減することができる上、省エネルギーの面でも向上を図ることのできる文化財保存のための気候追随型空調制御方法および装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係る文化財保存のための気候追随型空調制御方法は、文化財を収容する収容室内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る気候追随型空調制御を行うことを特徴としている（請求項１）。

また、上記目的を達成するために、本発明に係る文化財保存のための気候追随型空調制御装置は、文化財を収容する収容室内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る気候追随型空調制御を行う空調制御部を備えたことを特徴としている（請求項２）。

前記文化財保存のための気候追随型空調制御装置において、前記収容室が外壁および内壁を有する二重構造をしており、内壁が腐食性ガス吸収機能を有する材料によって形成されていてもよい（請求項３）。

また、前記文化財保存のための気候追随型空調制御装置において、前記収容室が外壁および内壁を有する二重構造をしており、内壁が調湿機能を有する材料によって形成されていてもよい（請求項４）。

請求項１に係る発明では、収容室内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る気候追随型空調制御を行う。そして、この制御によって収容室内の温度および湿度の変動を緩やかにすることができるので、温度および湿度の変動によって収容室内に収容された文化財が受けるダメージを極めて小さくすることができる。

また、収容室内の温度を年間を通じて常にほぼ一定に維持する制御を行う場合には、収容室内の加熱および冷却のためのランニングコストが非常に嵩むことになるが、本発明の空調制御方法および装置では、収容室内の温度は気候に追随して変動し、外気の温度と日平均気温がほぼ同じであるので、それだけ収容室内の加熱および冷却のためのランニングコストを低く抑え省エネルギーを図ることができる。

その上、前記収容室は、高価な木材で形成する必要がなく、安価なコンクリートを用いて形成することができるので、前記空調制御装置の製造コストの低減を図ることもできる。

従って、請求項１および２に係る発明では、文化財の保存機能に優れ、製造コストおよびランニングコストを低減することができる上、省エネルギーの面でも向上を図ることのできる文化財保存のための気候追随型空調制御方法および装置が得られる。

また、請求項３に係る発明では、腐食性ガス吸収機能を有する材料を用いて内壁を形成するので、収容室内の文化財が腐食性ガスによって劣化することを効果的に防止することができ、かつ、この効果は停電時においても安定して得ることができる。

また、請求項４に係る発明では、調湿機能を有する材料を用いて内壁を形成するので、収容室内の湿度の変動をより緩やかにして、収容室内の文化財が湿度の激しい変動によって劣化することを確実に防止することができ、かつ、この効果は停電時においても安定して得ることができる。

図１は、本発明の一実施の形態に係る文化財保存のための気候追随型空調制御方法（以下、空調制御方法という）の実施に用いられる文化財保存のための気候追随型空調制御装置（以下、空調制御装置という）の構成を概略的に示す説明図である。まず、図１を参照しながら、前記空調制御装置の構成について説明する。

図１に示すように、前記空調制御装置は、文化財（図示していない）を収容する収容室１を備えている。この収容室１は、外壁２および内壁３を有する二重構造をしており、外壁２はコンクリートで形成され、内壁３は腐食性ガスを吸着する機能および／または調湿作用を有する材料（例えば、檜等の木材パネル）で形成されている。

ここで、前記腐食性ガスとは、文化財を劣化させるガスをいい、例えば、酸化性のＮＯ₂ガス、ＳＯ₂ガスの他、ＮＨ₃などのアルカリ性ガス、塩分が溶け込んだ状態の水分を含むガスなどである。また、前記調湿作用とは、収容室１内の湿度が高い場合には空気中の水分を吸収し、収容室１内の湿度が低い場合には空気中に水分を放出して、収容室１内の湿度を一定範囲に近づける作用をいう。なお、この実施の形態では、外壁２と内壁３との間は中空となっているが、中空とする代わりに適宜の断熱材を充填してあってもよい。

そして、前記収容室１には空気流通路４が接続されており、この空気流通路４は、収容室１外部の空気を収容室１内へと供給する供給路５と、収容室１内の空気の一部を前記供給路５へと戻す還流路６とを備えている。

前記供給路５には、上流側から順に、空気取入口７、空気吸引手段としてのファン８、取り入れた空気から腐食性ガスを除去するためのケミカルフィルタ９、除湿冷却機１０、加熱機１１が設けられている。

そして、この供給路５に対する還流路６の接続部分には、第一流路切換手段１２が設けられており、この第一流路切換手段１２によって、空気取入口７から取り入れた空気を収容室１に供給する状態（図１において破線で示す状態であり、以下、供給状態という）と、空気取入口７から空気を取り入れず、収容室１から還流路６に送りだされた空気を再び供給路５へと戻す状態（図１において実線で示す状態であり、以下、循環状態という）とに切り換えられる。

また、前記還流路６には、還流路６内を流れる空気を外部に排出するための排出路１３が接続されている。そして、この還流路６に対する排出路１３の接続部分には、第二流路切換手段１４が設けられており、この第二流路切換手段１４によって、収容室１から還流路６に送りだされた空気を供給路５に戻す状態（図１において実線で示す状態であり、以下、循環状態という）と、収容室１から還流路６に送りだされた空気を外部に排出する状態（図１において破線で示す状態であり、以下、排出状態という）とに切り換えられる。

なお、前記第一流路切換手段１２および第二流路切換手段１４は、それぞれ半開の状態（図１において破線で示す状態と実線で示す状態との中間にある状態）とすることもできるように構成されている。

さらに、前記収容室１の内外にはそれぞれ温湿度センサ１５が設けられており、各温湿度センサ１５によって得られる温湿度情報は制御部（例えばパソコン）１６によって管理される。そして、この制御部１６と、この制御部１６によりそれぞれ制御されるファン８、ケミカルフィルタ９、除湿冷却機１０、加熱機１１、第一流路切換手段１２および第二流路切換手段１４とによって空調制御部が構成され、この空調制御部の気候追随型空調制御（収容室１内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る制御）によって収容室１内の温湿度が適宜に調整される。なお、前記除湿冷却機１０と加熱機１１とは一つのエアコンディショナＡに含まれている。

ここで、前記空調制御部による収容室１内の温湿度の調整は、具体的には以下のようにして行われる。まず、外気の温度Ｔ_OUTは、一日の間におおよそ図２に示すように変動する。なお、図２において、縦軸は温度、横軸は時刻（２４時間制）を示している。

そして、日光照射や外気の温度Ｔ_out等の影響により、収容室１内の温度Ｔ_INは、通常、外気の温度Ｔ_OUTの変動に少し遅れて追随するようにして一日の間におおよそ図２に示すように変動する。また、外気の温度Ｔ_OUTおよび収容室１内の温度Ｔ_INのいずれの一日平均温度も、図２に示すようにほぼ同一の温度Ｔ_AVEとなる。

そこで、本実施形態では、収容室１内の温度が図２において一点鎖線で示す変動曲線を描く設定温度Ｔ_SETとなるように前記空調制御部に適宜の制御を行わせる構成を採用している。前記設定温度Ｔ_SETは、その変動のタイミングが収容室１内の温度Ｔ_INの変動とほぼ同じであり、変動幅が収容室１内の温度Ｔ_INの変動幅よりも小さくなるように設定された温度である。従って、設定温度Ｔ_SETの平均温度は前記平均温度Ｔ_AVEとほぼ同一であり、その上下の変動幅（日較差）Ｄ_SETは外気の温度の上下の変動幅（日較差）Ｄ_OUTよりも小さくなる（図３参照）。

また、前記平均温度Ｔ_AVEは毎日同じではないので、例えば、前日の平均温度Ｔ_AVEに基づいて毎日の設定温度Ｔ_SETを設定するように構成してもよいし、一定期間（例えば、３か月、１か月、１０日間、１週間）毎に想定される平均温度Ｔ_AVEに基づいて該当する期間毎に設定温度Ｔ_SETを設定するように構成してもよい。その他、例えば、収容室１外部に設けた温湿度センサ１５によって一定時刻に得られた温湿度情報に基づいて、その後２４時間の予想気温を演算するなどして、設定温度Ｔ_SETを設定するように構成してもよい。

そして、収容室１内の湿度についても、温度と同様の制御を行うことができる。

上記空調制御装置において、収容室１内の温度を上昇させる場合には、第一流路切換手段１２を供給状態、第二流路切換手段１４を排出状態として、ファン８、ケミカルフィルタ９および加熱機１１を稼働させる。これにより、ケミカルフィルタ９により腐食性ガスが除去され、加熱機１１により文化財に悪影響を与えない範囲で高温となった空気が収容室１内に供給され、収容室１内の温度が上昇することになる。

また、収容室１内の温度を低下させる場合には、第一流路切換手段１２を供給状態、第二流路切換手段１４を排出状態として、ファン８、ケミカルフィルタ９および除湿冷却機１０を稼働させる。これにより、ケミカルフィルタ９により腐食性ガスが除去され、除湿冷却機１０により文化財に悪影響を与えない範囲で低温となった空気が収容室１内に供給され、収容室１内の温度が低下することになる。

ここで、収容室１内の温度を上昇させる場合または低下させる場合においてそれぞれ、第一流路切換手段１２を供給状態、第二流路切換手段１４を排出状態とする構成に限られない。すなわち、第一流路切換手段１２を循環状態、第二流路切換手段１４も循環状態として、収容室１および空気流通路４内にある空気を循環させながら上記稼働を行わせ、収容室１内の温度の上昇または低下を行うようにしてもよい。

また、図４に示すように、第三流路切換手段１７Ａ，１７Ｂを操作することにより中空の二重壁内部に温度調整された空気を流すことができる構造としてもよい。これにより、収容室１内の温度変化を緩慢に制御することが可能となり、収蔵文化財に対する影響を最小限とすることができる。

上記の構成からなる空調制御方法および装置では、収容室１内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る気候追随型空調制御を行うことができる。そして、この制御によって収容室１内の温度および湿度の変動を緩やかにすることができるので、収容室１内に収容した文化財が温度および湿度の変動によって受けるダメージを極めて小さくすることができる。

また、収容室１内の温度を年間を通じて常にほぼ一定に維持する制御を行う場合には、収容室１内の加熱および冷却のためのランニングコストが非常に嵩むことになるが、本実施形態の空調制御方法および装置では、収容室１内の温度は気候に追随して変動し、外気の温度と日平均気温がほぼ同じであるので、それだけ収容室１内の加熱および冷却のためのランニングコストを低く抑え省エネルギーを図ることができる。

その上、前記収容室１は、建築コストの高価な木材で形成する必要がなく、その大部分を安価なコンクリートを用いて形成することができるので、前記空調制御装置の製造コストの低減を図ることもできる。

さらに、外部から収容室１内に取り込まれた空気中の腐食性ガスは、ケミカルフィルタ９で除去され、内壁３が腐食性ガスを吸着する機能を有する材料を用いて形成されている場合には、この内壁３によっても除去されるので、収容室１内の文化財が腐食性ガスによって劣化することも効果的に防止することができる。

また、内壁３の材料が腐食性ガスを吸着する機能・調湿作用を有する場合、停電時でもこれらの機能・作用が発揮されるので、収容室１内の環境が、文化財の保存に良好な状態で安定化することになる。

また、還流路６により収容室１に供給される空気を一部循環させることができる構造となっているので、この循環を適宜行うことにより、収容室１内に新たに取り込む空気の量が減り、それに伴って、新たに取り込んだ空気中に含まれる腐食性ガスが収容室１内の文化財に接触して劣化させる可能性も低減するので、これによっても、収容室１内の環境が、文化財の保存に良好な状態で維持されることになる。

本発明の一実施の形態に係る文化財保存のための気候追随型空調制御方法の実施に用いられる文化財保存のための気候追随型空調制御装置の構成を概略的に示す説明図である。上記実施の形態における外気の温度と収容室内の温度と平均温度と設定温度との関係を概略的に示すグラフである。上記実施の形態における外気の温度と収容室内の温度との関係を概略的に示すグラフである。上記実施の形態の変形例の構成を概略的に示す説明図である。

符号の説明

１収容室
２外壁
３内壁

Claims

文化財を収容する収容室内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る気候追随型空調制御を行うことを特徴とする文化財保存のための気候追随型空調制御方法。
文化財を収容する収容室内の温度および湿度を、外気の温度および湿度の変化に追随するように変化させつつ、それぞれの日較差の低減を図る気候追随型空調制御を行う空調制御部を備えたことを特徴とする文化財保存のための気候追随型空調制御装置。
前記収容室が外壁および内壁を有する二重構造をしており、内壁が腐食性ガス吸収機能を有する材料によって形成されている請求項２に記載の文化財保存のための気候追随型空調制御装置。
前記収容室が外壁および内壁を有する二重構造をしており、内壁が調湿機能を有する材料によって形成されている請求項２または３に記載の文化財保存のための気候追随型空調制御装置。