JP2017514091A - 消毒および鮮度保持機能を有する低温保存設備 - Google Patents

Abstract

消毒および鮮度保持機能を有する低温保存設備において、低温保存空間（１１、１２、１３）、電子放射アセンブリ（２）、冷却システム、電気システム、および箱体を含む消毒および鮮度保持機能を有する低温保存設備。電子放射アセンブリ（２）は、電子を放射して一定の密度の負帯電ナノ粒子を形成し、保存空間は消毒状態に置かれ、保存物の表面に付着した負帯電ナノ粒子が水分子と結合し、保存物の表面に水和膜が形成されて、保存物の水分を保持しながら保存物の表面の殺菌および殺ウイルスを行い、保存物の鮮度が保たれかつ保存時間が向上する。【選択図】 図１

Description

本発明は、低温保存設備に係り、特に、消毒機能だけでなく貯蔵された物品に対しても鮮度保持機能を有し、負帯電ナノ粒子を用いることにより、生活、医療、食品、科学技術、工業および農業生産などの多くの分野において様々な用途と効果を達成する低温保存設備に関する。

現在、全世界で使用されている各種の低温保存設備は、家庭用冷蔵庫、冷凍庫、冷蔵庫、各種の低温貯蔵・搬送、販売用の低温保存設備、および医療分野、工業および農業生産、科学研究に用いられる低温保存設備を含み、低温下で一部の細菌を死滅させると共に、低温保存を利用して保存物中の細菌の増殖および繁殖を制御・抑制する働きをする。しかしながら、実質的に、低温に保存された物品中には、依然として大量の細菌が存在し、一部の低温微生物は−２０℃以下においても増殖しかつ繁殖する。

例えば、冷凍域に保存されている様々な肉製品は、依然として好冷細菌および好冷カビの繁殖により変質が引き起こされ、従ってこれらの食品の保存期間が短縮してしまう可能性がある。また、従来の全ての低温保存設備においては、さらに以下のような二つの問題、即ち、第一に、冷凍物が氷晶による食物の栄養や味の直接的破壊を招き、第二に、冷蔵物の水分流失も直接的に栄養成分の破壊および味の低下を招くという問題がある。例えば、野菜や果物を通常の低温設備、即ち冷蔵庫内で保存する際、水分の流失および細菌の大量繁殖のために、保存期間が短くなる。そのため、簡単、安全、安定的な方法を用いて、従来の低温保存に存在する問題を解決することが低温保存設備の発展において最も重要な課題となっている。

本発明は、保存物の保存期間を延ばし、栄養流失を回避し、かつ食品の鮮度や味を保つように消毒可能な保存空間を作り出すことを目的としている。このような新規な保存設備は、消毒機能を有しているので、家庭生活および医療分野、工業および農業、並びに様々な科学研究分野において更なる働きをし、低温保存設備を種々の用途に適用させる目的を達成する。

「負帯電ナノ粒子の生成装置および方法」に関する特許においては、負帯電ナノ粒子で細菌およびウイルスが消滅できることについて言及されているものの、負帯電ナノ粒子を新しい分野に、即ち食品プロセス学や低温保存分野に導入することとなれば、全く違ったことになる。先ず、以下のようなことについて回答されなければならない。負帯電ナノ粒子を低温保存設備に導入すると、どのような働きをするのか。それらの働きは、従来の世界中の低温保存設備に存在する問題を克服、改善できるものであるか。さらに、低温保存設備の保存空間において、負帯電ナノ粒子の密度がどれくらいに達すれば低温保存空間に対して消毒および保存物に対して滅菌や鮮度保持の役割を果たせるのか。異なる低温保存設備または装置に応じてどんな構造配置、作業パラメータを用いれば低温保存設備または装置が消毒や鮮度保持の要求に達することができるのか。

これらの問題が回答されてからこそ、消毒や鮮度保持機能を有する低温保存設備を作り出すことができる。これらの問題に対して、「負帯電ナノ粒子の生成装置および方法」に関する特許においては回答がないだけでなく、現在、世界中のいずれの資料および実践においても負帯電ナノ粒子を低温保存設備に導入して、低温保存設備の機能を向上させることについて言及しておらず、独創かつ実践的な研究を頼りにしてからこそ、上述した問題が解答できる。

本発明は、負帯電ナノ粒子を低温保存設備に導入することにより実現される。このような低温保存設備は断熱保温材からなり、各種の移動式または固定式設備における各温度の保存空間、冷却システム、電子放射アセンブリ、電気システムおよび箱体またはケーシングの構成を含む。電子放射極、放射窓、ハウジングおよび対応する各種の部品からなる電子放射アセンブリを低温保存空間に導入し、かつリード線により関連する電源および制御部材に接続され、これらの関連する電源および制御部材は電気システムの一つの構成部分である。

電子放射アセンブリにおける電子放射極は、保存設備におけるグランド電位に対して一定の電位を有する唯一の電極であり、低温保存空間のみに電子を放射する。電子放射極は、一つ以上の同電位電極からなる。電子放射極は、異なる材料（例えば、各種の金属、合金、炭素材料、複合材料、その他の電子放射用材料のいずれかを用いる）で形成される。電子放射極は、各種の異なる形状（例えば、針状、尖鋭状、糸状、棒状、鋸刃状、板状など）からなる。電子放射極は、必要に応じて、異なる構造および寸法に設計され、異なる電位を有し、設備以外のグランド電位に対して、電子放射極の電位は−２ｋｖ乃至−３５ｋｖの間にある。

電子放射アセンブリにおける電子放射極により放射された電子は、保存空間中の酸素分子、二酸化炭素分子、水蒸気分子、またはこれらの分子からなる分子団、あるいはこれらの分子および空気中の他の分子からなるナノスケールの分子団と結合して、保存空間に分布される負帯電ナノ粒子を形成し、低温保存空間の異なる容積、形状と寸法、および異なる温度を有する低温保存空間に応じて、異なる数の電子放射アセンブリ、および構造、形状および寸法の異なる電子放射アセンブリを配置し、独立した各低温保存空間に充満する負帯電ナノ粒子の密度は、５×１０^３個／ｃｍ^３超〜１０^８個／ｃｍ^３以下に達し、対応する保存空間は消毒状態に置かれる。

低温保存空間に一定の密度の負帯電ナノ粒子を充満させ、保存された物品は、負帯電ナノ粒子で充満された環境に囲まれる。前記電子放射アセンブリは、低温保存設備の要求と低温保存空間の構造、寸法、および形状に応じて、数、構造、および寸法の異なる電子放射アセンブリを配置する。前記電子放射極が電子を放射して、保存空間において負帯電ナノ粒子を形成し、一定の密度で低温保存空間に分布されかつ保存物の表面に作用することにより、保存空間が消毒状態に置かれると同時に負帯電ナノ粒子が保存物の表面の水分子と結合して、保存物の表面に水和膜を形成して、保存物の水分が保持される。保存物の表面に付着した負帯電ナノ粒子により保存物の表面の殺菌および殺ウイルスが行われる。実際のニーズや適用分野に応じて、かつ保存設備の冷却剤を組み合わせて、保存設備の最適なパラメータ、温度および容積、構造および寸法の組み合わせを選択し、日常生活、医療、食品、科学研究、工業および農業生産の各分野に適用して、種々の特別かつ専用の、異なる温度および異なる構造の低温保存設備を作製して、省エネ、低温保存時間を延ばす目的を達成する。

本発明は従来の技術に比べ、次の有益な効果を有する。低温保存空間が消毒空間である。保存物の水分流失が低下して、保存物の栄養や味が改善される。保存物の表面の殺菌および殺ウイルスが行われる。低温保存空間および保存物に対して上述した三つの総合作用を同時に実現することにより、保存空間の温度が上述した主な要素に制限されることなく、各種の保存物保存空間の温度を新たに合わせることができ、かつ各種の保存物保存空間の温度を相応的に上昇させると共に、実際のニーズに応じて最適な温度を選択することができることにより保存設備のエネルギー消費が低下する。低温保存空間の温度を上昇させたことにより、低温保存設備において、ノンフロンで、安全かつ安価な新たな冷却剤を選択することが一層有利になる。

研究から分かるように、電子放射アセンブリはトンネル効果を適用して電子を放射し、従来の低温保存設備にマッチングし、最も適切な技術である。保存空間に充満する負帯電ナノ粒子の密度が５×１０^３個／ｃｍ^３超〜１０^８個／ｃｍ^３以下に達し、対応する保存空間は消毒状態に置かれる。保存物の表面に付着した負帯電ナノ粒子は結合力を有するので、保存物の表面の水分子を吸引してその周囲に付着する。これは特殊な水和現象であって、水分子が保存物の表面に水和膜を形成するようにし、温度の影響を受けにくくかつ移動しやすくし、保存物の表面の水分を良好に保持することができる。

保存物の表面に付着した負帯電ナノ粒子は、保存物の表面の殺菌および殺ウイルスを同時に行う。低温保存空間の容積、形状および寸法に応じて構造および異なる数の電子放射アセンブリを配置することにより独立した各低温保存空間に充満する負帯電ナノ粒子の密度が５×１０^３個／ｃｍ^３超〜１０^８個／ｃｍ^３以下に達する。現在の電子放射アセンブリのエネルギー消費は３ワット（Ｗ）未満であり、このエネルギー消費は主に電子回路素子の損耗であり、さらに一層技術を改良して、そのエネルギー消費値も大きく低下させた。

電子放射アセンブリを備える低温保存設備は、保存空間が消毒域であり、負帯電ナノ粒子は環境汚染をもたらさないだけでなく、逆に人間の健康にも有益である。１０^８個／ｃｍ^３以下の空間内は消毒無菌域である。負帯電ナノ粒子は保存物の表面の水分子と結合し、保存物の表面に水和膜現象を生じさせ、これらの水分子は、周囲の温度変化を受けて任意に移動または蒸発しにくく、冷蔵空間の温度を４℃乃至５℃から６℃乃至９℃に上昇させても、依然として各種の保存された物品の水分を良好に保持できる。各種の食物の鮮度保持効果に直接影響を与え、その鮮度保持効果は、現在市販されている−３℃乃至０℃の保存容積域を備えた冷蔵庫を超えると共に、さらに食品の鮮度保持時間を増加させる。

例えば、冷蔵庫の冷凍室がそれぞれ−５℃と−１２℃の二つの保存空間であると、異なる物品や状況に応じて、異なる温度の冷凍空間にそれぞれ保管し、すでに冷凍した食品（各種の肉類を含む）またはアイスクリームなどの食品は置き換え、または−５℃の冷凍空間に直接保管することができ、新しく冷凍すべき食品を−１２℃の冷凍空間にて冷凍する。急速冷凍や極低温はないものの、電子放射アセンブリを備えた冷蔵空間は、新鮮な食品が無菌保存空間に入れられ、冷凍される過程において食品表面の細菌は既に殺菌され、その鮮度保持や保存効果は、依然として現在市販されている種々の冷蔵庫を大きく上回わる。

電子放射アセンブリを備えた冷蔵庫は、冷蔵空間および冷凍空間の温度が上昇したことにより、市販の冷蔵庫よりエネルギー消費が少なくとも３０％以上低くなり、低温冷蔵設備の温度が上昇したことにより、新規な冷蔵庫または他の低温冷蔵設備用の冷却剤を選択することが一層有利になり、さらに炭化物の大気オゾン層に対する破壊を減らすことに寄与する。

本発明の電子放射アセンブリを備える家庭用冷蔵庫の断面構造模式図である。 本発明の電子放射アセンブリを備える車載低温冷蔵設備の断面構造模式図である。 本発明の電子放射アセンブリを備える大型冷蔵庫の断面構造模式図である。

図１に示される本発明の電子放射アセンブリを備える家庭用冷蔵庫の断面構造模式図において、現在市販されている冷蔵庫とは、冷凍室と冷蔵室のいずれにも電子放射アセンブリ２が追加されている点が異なり、電子放射アセンブリ２を備える冷蔵庫において、電子放射極により放射された一部の電子が保存空間において負帯電ナノ粒子を形成し、負帯電ナノ粒子は殺菌および殺ウイルスを行うことができ、負帯電ナノ粒子の密度が５×１０^３個／ｃｍ^３超に達する。冷蔵庫の冷凍域１１は−８℃乃至−１２℃、冷凍域１２は−５℃であり、冷蔵鮮度保持域１３は６℃乃至９℃である。

圧縮機、凝縮器、乾式濾過器、毛細管および蒸発器などで冷蔵庫の冷却システムおよび冷蔵庫の電気システムを構成する。電子放射アセンブリの放射窓の面積は、数百リットルの冷蔵庫の容積において、冷蔵庫独立保存空間の０．２リットル未満を占め、さらに位置はすべて保存空間の隅に置かれ、設置された位置さえ適切であれば、保存空間の使用において何の影響も及ぼさない。

図１において、低温保存空間を同時に消毒箱として使用することができ、それを保存設備および消毒設備の一体化の例証としてもよく、特別かつ専用の消毒箱となるように、保存空間の温度を変えてもよい。
現在市販されている冷蔵庫の冷蔵域の温度は４℃乃至５℃程度であり、一部の冷蔵庫においては−３℃乃至０℃の鮮度保持域も設けられているが、殺菌機能を持たないことにより、各種の食品、野菜、果物は保存域においては、依然として細菌繁殖が起こり、各種の食品の変質をもたらす。−１８℃乃至−２４℃の冷凍域に保存された食物、例えば各種の肉類や冷凍食品は、依然として好冷細菌や各種の好冷カビを含む繁殖作用により変質し、保存時間が短縮されてしまう。

図２は、本発明の電子放射アセンブリを備える車載低温冷蔵設備の断面構造模式図である。電子放射アセンブリを備える車載低温冷蔵設備は、冷蔵または冷凍保存空間１、電子放射アセンブリ２、冷却システム、電気システム、動力システムからなる。通常の低温保存空間の容積は５０Ｍ^３乃至８０Ｍ^３未満であり、最大寸法が６メートル未満であることにより、電子放射アセンブリ２を一台だけ配置すればよく、冷蔵車保存空間１を冷凍と冷蔵の二つの部分に分けるならば、それぞれ独立に電子放射アセンブリ２を一組ずつ取り付けてもよく、放射窓面を小さくできると共に、それぞれの保存空間１の負帯電ナノ粒子の密度が５×１０^３個／ｃｍ^３超〜１０^８個／ｃｍ^３以下に達するように、一セットの電源を併用して二組の電子放射アセンブリ２の電子放射極に供給することで、前述した効果を達成することができる。

図３に示される本発明の電子放射アセンブリを備える大型冷蔵庫の断面構造模式図において、冷蔵空間１の寸法は長さ２４メートル×幅１２メートル×高さ４メートルであり、保存空間の幅１２メートルの両側にそれぞれ８台、合計１６台の電子放射アセンブリ２を設置し、一セットの電源を共用して電気を供給することができる。電子放射アセンブリ２の一台当たりの放射窓面の面積は２５×５０ｃｍ^２未満であり、冷蔵庫保存空間１の負帯電ナノ粒子の密度が５×１０^３個／ｃｍ^３超〜１０^８個／ｃｍ^３以下に達すると、前述した保存効果を達成することができる。

以上のことから、低温保存箱、保存車両および保存タンクに、構造や数が異なる電子放射アセンブリ２を配置できれば、本発明の目的を達成できる。保存空間の最大寸法が６メートル未満であり、かつ容積が５０Ｍ^３乃至８０Ｍ^３以下の低温保存空間に電子放射アセンブリ２を一台配置し、電子放射アセンブリ２の放射窓の面積は２５×５０ｃｍ^２未満である。低温保存空間が５０Ｍ^３よりはるかに小さい家庭用冷蔵庫については、電子放射アセンブリ２の放射窓面の寸法や同電位電極の数を低減させることができる。

電子放射アセンブリ２の電気部品と低温保存設備の他の電気を容易に合わせて安定した一体に組み合わせることができる。低温保存空間は消毒空間であるため、低温保存設備を同時に消毒箱または消毒ケースとするか、あるいは保存空間１を消毒空間として使用することができる。あるいは、種々の特別かつ専用の、異なる温度または異なる構造の消毒保存設備を作製して、日常生活、医療、食品、科学技術、工業および農業生産等の多くの分野に適用することにより、様々な用途および効果を実現される。

本発明の低温保存空間は消毒状態に置かれているため、保存物の表面に水和膜を形成し、保存物の表面に付着した負帯電ナノ粒子が保存物の表面の殺菌および殺ウイルスを同時に行うことができる。したがって、低温保存空間の温度は上述した要素に制限されることなく、実際のニーズに応じて、かつ保存設備により選択された冷却剤を組み合わせて、最適な低温保存設備のパラメータ、温度および容積、構造のより多くの組み合わせを選択することができる。従来の低温保存設備に対して根本的な変革を行い、かつ省エネ、低温保存設備の性能の全面向上および環境保護を実現するという総合的な目標を達成する。

Claims (6)

1. 保存空間、冷却システム、電気システム、および箱体またはケーシングの構成を含む消毒および鮮度保持機能を有する低温保存設備において、
   前記保存設備は、電子放射極、放射窓、ハウジングおよび各種の部品からなる電子放射アセンブリをさらに含み、かつリード線により関連する電源および制御部材に接続されており、前記電子放射極は、保存設備以外のグランド電位に対して電位を有する唯一の電極であり、低温保存空間のみに電子を放射することを特徴とする低温保存設備。
2. 低温保存設備の要求と低温保存空間の構造、寸法および形状に応じて、数、構造、および寸法の異なる電子放射アセンブリを配置することを特徴とする請求項１に記載の低温保存設備。
3. 前記電子放射極は、一つ以上の同電位電極からなり、金属、合金、炭素、複合材料、その他の電子放射用材料のいずれかを用いて、針状、尖鋭状、糸状、棒状、鋸刃状、板状のいずれかに作製され、必要に応じて異なる構造および寸法に設計され、電位が−２ｋｖ乃至−３５ｋｖの間にあることを特徴とする請求項１に記載の低温保存設備。
4. 前記電子放射極により放射された電子は、保存空間中の酸素分子、二酸化炭素分子、水蒸気分子、またはこれらの分子からなる分子団、あるいはこれらの分子および空気中の他の分子からなるナノスケールの分子団と結合して、保存空間に分布される負帯電ナノ粒子を形成し、低温保存空間の異なる容積、形状と寸法、および異なる温度を有する低温保存空間に応じて、異なる数の電子放射アセンブリ、および構造、形状および寸法の異なる電子放射アセンブリを配置し、独立した各低温保存空間に充満する負帯電ナノ粒子の密度は、５×１０^３個／ｃｍ^３超〜１０^８個／ｃｍ^３以下に達し、対応する保存空間は消毒状態に置かれることを特徴とする請求項１に記載の低温保存設備。
5. 前記電子放射極が電子を放射して、保存空間において負帯電ナノ粒子を形成し、一定の密度で低温保存空間に分布されかつ保存物の表面に作用することにより保存空間が消毒状態に置かれると同時に負帯電ナノ粒子が保存物の表面の水分子と結合して、保存物の表面に水和膜を形成することを特徴とする請求項１に記載の低温保存設備。
6. 消毒および鮮度保持機能を有する低温保存設備の使用方法において、
   実際のニーズや適用分野に応じてかつ保存設備の冷却剤を組み合わせて、保存設備の最適なパラメータ、温度およびその容積、構造および寸法の組み合わせを選択し、日常生活、医療、食品、科学研究、工業および農業生産の各分野に適用して、各種の特別かつ専用、異なる温度および異なる構造の低温保存設備を作製して、省エネ、低温保存時間を延ばすという目的を達成することを特徴とする使用方法。

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