JP5010703B2 - 帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法及びエチレンガス除去装置 - Google Patents

Description

本発明は帯電微粒子水でエチレンガスを除去する方法及びエチレンガス除去装置に関するものである。

一般に果物や根菜のような野菜を保管した場合、時間の経過と共に黴や臭いが発生する。また水分の減少により新鮮さを失ってしまう。

近年、食品を収納して保存する収納庫内にマイナスイオンを発生するイオン発生器を設け、イオン発生器で発生したＯ_２ ⁻、ＣＯ_４ ⁻等のマイナスイオンを収納庫内に供給する食品保存庫が提供されている（例えば、特許文献１参照）。かかる食品保存庫ではイオン発生器で発生したマイナスイオンで食品周囲に浮遊している細菌類や食品に付着している細菌類が殺菌され、また食品の酸化変質が抑制される。またイオン発生器以外に加湿器を有しており、加湿器で水の粒子を食品の表面に当てることで水分補給できるようになっている。
特開平１１−１５５５４０号公報

上記のように食品の表面にマイナスイオンを当てることにより黴の発生や酸化による劣化を抑えることができ、また水の粒子を食品の表面に当てることで保湿して新鮮さを失わないようになっているが、マイナスイオンや水の粒子を当てたとき食品の表面にしか当らず、食品の表皮の内部までマイナスイオンや水の粒子が浸透しないために殺菌効果や酸化防止効果や保湿効果が充分ではなく、また活性種が作用してエチレンガスを除去できるものでなかった。

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、防黴、防臭、エチレンガスの除去及び保湿等の効果を充分に発揮できる帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法及びエチレンガス除去装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明の帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法は、水Ｗを静電霧化して、ナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍを生成し、この帯電微粒子水Ｍを食品収納庫内の空気中に浮遊させて当該帯電微粒子水Ｍに含まれる活性種とエチレンガスを反応させ、二酸化炭素と水に分解することを特徴とする。

また本発明のエチレンガス除去装置は、水粒子放出部１の水が静電霧化を起こす高電圧を印加する電圧印加部３を備え、当該電圧印加部３の高電圧の印加によって水Ｗを静電霧化することで、活性種とエチレンガスとを反応させて二酸化炭素と水に分解するためのナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍを生成し、この帯電微粒子水Ｍを食品収納庫内の空気中に浮遊させることを特徴とする。

また多孔質体からなる搬送部１３の水粒子放出部１の水Ｗに、高電圧を印加してナノメータサイズで活性種を含む帯電微粒子水Ｍを生成し、この帯電微粒子水Ｍを食品収納庫内の空気中に浮遊させて当該帯電微粒子水Ｍに含まれる活性種とエチレンガスを反応させ、二酸化炭素と水に分解することも好ましい。

また空気を冷却することで結露水を生成し、当該結露水を静電霧化して、ナノメータサイズで活性種を含む帯電微粒子水Ｍを生成し、この帯電微粒子水を食品収納庫内の空気中に浮遊させて当該帯電微粒子水Ｍに含まれる活性種とエチレンガスを反応させ、二酸化炭素と水に分解することも好ましい。

また前記活性種は、ヒドロキシラジカル又はスーパーオキサイドであることも好ましい。

また５００Ｖ／ｍｍ以上の電界強度を与えて前記帯電微粒子水Ｍを生成することも好ましい。

上記構成により、活性種を含んだ帯電微粒子水Ｍを生成して食品Ｆに供給でき、帯電微粒子水Ｍが食品Ｆの表皮の細孔の内部まで浸透すると共に帯電微粒子水Ｍが表皮の細孔内部に浸透した状態で活性種が作用するものであって、食品Ｆの表皮の細孔内部で活性種が作用して殺菌をしたり消臭したりエチレンガスを除去したりできると共に食品Ｆの表皮の細孔内部で保湿でき、従来に比べて防黴、防臭、エチレンガスの除去及び保湿等の効果を充分に発揮できて食品を長期に亙って新鮮に保存できる。

本発明は、活性種を含んだ帯電微粒子水を生成して食品に供給でき、帯電微粒子水が食品の表皮の細孔内部まで浸透すると共に帯電微粒子水が表皮の細孔内部に浸透した状態で活性種が作用するものであって、食品の表皮の細孔内部で活性種が作用して殺菌をしたり消臭したりエチレンガスを除去したりできると共に食品の表皮の細孔内部で保湿でき、従来に比べて防黴、防臭、エチレンガスの除去及び保湿等の効果を充分に発揮できて食品を長期に亙って新鮮に保存できるという効果がある。

本発明の実施の形態の一例の一部切欠斜視図である。 同上の空気循環ユニットの断面図である。 同上の静電霧化装置の構造の一例を説明する概念図である。 同上の静電霧化装置の構造の他例を説明する概念図である。 （ａ）（ｂ）は食品を収納する状態を説明する概略断面図である。 同上の空気循環ユニットの他の例を示し、（ａ）はブロック図、（ｂ）は断面図である。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。キッチンに設ける収納庫４は本例の場合、床下収納庫であって、図１に示すようにキッチンのキッチンキャビネット８の手前の床下に設けてある。かかる収納庫４はキッチンキャビネット８内に設けられるものでも、キッチンのその他の部分に設けられるものでもよい。収納庫４内には収納庫４内に空気を循環させる空気循環ユニットＢを内装してあり、空気循環ユニットＢ内には図２に示すようにダクト９を内装してあり、ダクト９の途中にはシロッコファンのようなファン５を内装してあり、ファン５を駆動することにより空気循環ユニットＢの入口６から収納庫４内の空気を吸い込んで空気循環ユニットＢの出口１０から収納庫４内に吐出するようになっている。空気循環ユニットＢの入口６にはフィルター７を設けてあり、空気循環ユニットＢの出口１０の近傍にはエチレンガス除去装置として静電霧化装置Ａを内装してある。

静電霧化装置Ａは、一対の電極として機能する水粒子放出部１及び対向電極２と、前記水粒子放出部１に水Ｗを供給するための水供給手段と、水粒子放出部１と対向電極２との間に高電圧を印加する電圧印加部３とを備えたもので、水粒子放出部１と対向電極２との間に高電圧を印加することで水粒子放出部１からナノメータサイズの帯電微粒子水（ミスト）Ｍを生成するものである。

図３に示す静電霧化装置Ａの例では、液溜め部１２と、下端が液溜め部１２内に入れられて水Ｗに浸された多孔質材からなる棒状の搬送部１３と、これらの搬送部１３の保持及び水Ｗに対する電圧印加のための液印加電極１４と、前記搬送部１３の先端部の水粒子放出部１と対向する対向電極２と、上記液印加電極１４と対向電極２との間に高電圧を印加する電圧印加部３とからなる。

対向電極２と液印加電極１４は共にカーボンのような導電材を混入した合成樹脂やステンレス鋼のような金属で形成してある。

搬送部１３は多孔質材で棒状に形成するもので、本実施形態では粒径が２〜５００μｍのセラミック粒子からなり、その隙間の細孔が１〜２５０μｍで連続気泡状に配置されるように形成してある。搬送部１３の上端は針状に尖った水粒子放出部１となっており、搬送部１３の上部が液印加電極１４よりも上方に突出し、下部が液印加電極１４から下方に突出して上記液溜め部１２内に入れられた水Ｗと接触するようになっている。

対向電極２は接地してあり、液印加電極１４に電圧印加部３を接続して高電圧を印加すると共に、多孔質材で形成されている搬送部１３が毛細管現象により液溜め部１２に入れてある水Ｗを吸い上げている時、搬送部１３の上端の水粒子放出部１が液印加電極１４側の実質的な電極として機能する。電圧印加部３としては、電界強度が５００Ｖ／ｍｍ以上、特に７００〜１２００Ｖ／ｍｍの電界強度を与えることができるものが好ましい。

そして、電圧印加部３より搬送部１３と対向電極２との間に高電圧を印加することで、水粒子放出部１の水Ｗが高電圧により大きなエネルギーを受けて表面張力を超えて分裂を繰り返すという所謂レイリー分裂を起こしてナノメータサイズの粒子径の帯電微粒子水Ｍ（例えば１０〜３０ナノメータ）を発生させる静電霧化がなされ、この時、同時に生成された反応性に富む活性種（ヒドロキシラジカル、スーパーオキサイド等の脱臭・除菌の源となる物質）が分裂した帯電微粒子水Ｍに内包されるように含まれて空気中に飛び出す。このようにして水粒子放出部１から活性種を含んだナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍを発生させるものである。

活性種は非常に反応性に富むため、悪臭成分の分解や黴発生の抑制に高い効果を発揮するが、その反応性が高いため単独で存在する場合には寿命が非常に短い。しかしながら、静電霧化装置Ａにより得られるナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍにおいては、活性種が水分子に包み込まれているように存在しているため寿命が長くなり、しかも、上記のようにナノメータサイズと非常に小さいので空気中に長時間浮遊すると共に拡散性が高く、空間の広い範囲において活性種（ヒドロキシラジカル、スーパーオキサイド等）により空気中の脱臭効果、黴や菌の除菌や繁殖の抑制効果を高めることができ、更に、帯電微粒子水Ｍはナノメータサイズと非常に小さいので、果物や野菜等の食品Ｆの表面の細孔内部に入り込むことが可能で食品Ｆの表面の付着臭の除去ができることとなる。以下、臭気とナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍに含まれた活性種の脱臭反応式を示す。

アンモニア ２ＮＨ_３＋６・ＯＨ→Ｎ_２＋６Ｈ_２Ｏ
アセトアルデヒド ＣＨ_３ＣＨＯ＋６・ＯＨ＋Ｏ_２→２ＣＯ_２＋５Ｈ_２Ｏ
酢酸 ＣＨ_３ＣＯＯＨ＋４・ＯＨ＋Ｏ_２→２ＣＯ_２＋４Ｈ_２Ｏ
メタンガス ＣＨ_４＋４・ＯＨ＋Ｏ_２→ＣＯ_２＋４Ｈ_２Ｏ
一酸化炭素 ＣＯ＋２・ＯＨ→ＣＯ_２＋Ｈ_２Ｏ
一酸化窒素 ２ＮＯ＋４・ＯＨ→Ｎ_２＋２Ｏ_２＋２Ｈ_２Ｏ
ホルムアルデヒド ＨＣＨＯ＋４・ＯＨ→ＣＯ_２＋３Ｈ_２Ｏ
なお、・ＯＨはヒドロキシラジカルを示す。

また上記ナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍに含まれる活性種はエチレンガスも除去できる。この反応式を下記に示す。

エチレンガス Ｃ_２Ｈ_４＋１２・ＯＨ→２ＣＯ_２＋８Ｈ_２Ｏ
また図４に示す静電霧化装置Ａの例では、ペルチェユニット１６の放熱部１６ａと冷却部１６ｂとを備えた水供給手段が設けてある。ペルチェユニット１６は、熱伝導性の高いアルミナや窒化アルミニウム等からなる絶縁板Ｚの片面側に回路を形成してある一対のペルチェ回路板Ｐ（Ｐ_１，Ｐ_２）を、互いの回路側が向かい合うように対向させ、多数列設してある熱電素子Ｎを両ペルチェ回路板Ｐ（Ｐ_１，Ｐ_２）間で挟持すると共に隣接する熱電素子Ｎ同士を両側の回路で電気的に接続させ、ペルチェ入力リード線Ｌを介してペルチェユニット用電源２０にてなされる熱電素子Ｎへの通電により一方のペルチェ回路板Ｐ_１側から他方のペルチェ回路板Ｐ_２側に向けて熱が移動するように設けたもので、前記一方のペルチェ回路板Ｐ_１を冷却部１６ｂに接続すると共にペルチェ回路板Ｐ_２を放熱部１６ａに接続する。本例では図４に示すように、ペルチェ回路板Ｐ_２を設けた絶縁板Ｚを放熱部１６ａとしての放熱フィンに接続すると共にペルチェ回路板Ｐ_１を設けた絶縁板Ｚを後述する冷却部１６ｂに接続するものである。

冷却部１６ｂは、内部に結露水からなる水Ｗを溜めることができる液溜め部１２が形成されるように上方に開口する略皿状に形成してあり、この冷却部１６ｂの内部上面に液印加電極１４が設けてある。

液印加電極１４は、上端部が水粒子放出部１となるもので、多孔質材で形成されるか微細孔や微細溝（図４の例では微細孔１７）を有しており、その下端部の液溜め部１２に貯水されている水Ｗを毛細管現象にて放電部となる上端部の水粒子放出部１まで搬送可能な搬送部１３となるようにしてある。また、水粒子放出部１を金属で形成したり金属製の表面膜を形成したりして表面の熱伝導性を高く形成すると共に冷却部１６ｂに熱的に接続されるように取り付けることで、水粒子放出部１の表面に直接水Ｗを結露させるようにしてもよい。また上端部が水粒子放出部１となる多孔質セラミック等からなる搬送部１３に液印加電極１４を設けてもよい。

また冷却部１６ｂには図４に示すうようにオーバーフロー孔Ｏが設けてあり、液溜め部１２に溜められた水Ｗが一定水位以上となった時に余剰水としてオーバーフロー孔Ｏを介して下部の余剰水貯水タンクＴへ排出することができるようになっている。

収納庫４内に果物や野菜等の食品Ｆを収納して保存する。食品Ｆを保存するとき空気循環ユニットＢのファン５が駆動されて空気循環ユニットＢの入口６から収納庫４内の空気が吸い込まれ、空気循環ユニットＢの出口１０から空気が収納庫４内に吐出するように空気が循環する。このとき、静電霧化装置Ａでは電圧印加部３にて水粒子放出部１と対向電極２との間に高電圧が印加され、ナノメータサイズの粒子径の帯電微粒子水Ｍを生成させる静電霧化が行なわれる。この静電霧化により生成された帯電微粒子水Ｍはファン５によって送風される空気と一緒に収納庫４内を循環し、食品Ｆに帯電微粒子水Ｍが付与される。この静電霧化装置Ａによる静電霧化にて活性種を含んだナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍを生成して食品Ｆに供給できる。このナノメータサイズの帯電微粒子水Ｍは食品Ｆの表皮の細孔の内部まで浸透すると共に帯電微粒子水Ｍが表皮の細孔内部に浸透した状態で活性種が作用するものであって、食品Ｆの表皮の細孔内部で活性種が作用して殺菌をしたり消臭したりエチレンガスを除去したりできると共に食品Ｆの表皮の細孔内部で保湿することができる。これにより、従来に比べて防黴、防臭、エチレンガスの除去及び保湿等の効果を充分に発揮できて食品を長期に亙って新鮮に保存できる。また静電霧化装置Ａで静電霧化した帯電微粒子水Ｍが空気循環ユニットＢのファン５による送風にて循環させることができるため静電霧化装置Ａにて霧化した帯電微粒子水Ｍを収納庫４の隅々まで行き亙らせて食品Ｆに隈なく付与できる。

上記のように静電霧化装置Ａにて水Ｗを静電霧化して帯電微粒子水Ｍを生成するが、図４に示すような静電霧化装置Ａを用いると、ペルチェユニット１６の冷却により結露させた結露水を静電霧化により帯電微粒子水Ｍを形成するための水Ｗとして用いることができる。これにより、収納庫４内から回収した結露水を利用して静電霧化装置Ａにて帯電微粒子水Ｍを生成できるものであって、水Ｗを補給したりすることなく帯電微粒子水Ｍを生成できる。また上記のように空気循環ユニットＢのファン５による送風にて循環する空気からペルチェユニット１６による冷却にて結露させるために循環する空気の除湿ができる。これにより収納庫４内の除湿をすることができ、収納庫４内に収納した食品Ｆが高湿度により劣化するのを防止できる。

また空気循環ユニットＢのファン５を駆動して空気を収納庫４内に循環させたとき、空気循環ユニットＢの入口６に設けたフィルター７にて入口６から入った空気から塵埃等が除去される。このとき静電霧化装置Ａがペルチェユニット１６の冷却により結露水を回収する構造の場合、結露水に塵埃等が混じることがなく、静電霧化装置Ａで静電霧化して帯電微粒子水Ｍを生成するときの弊害を生じることがない。

またこのフィルター７にエチレン除去触媒を内蔵させてあることが好ましい。このエチレン除去触媒はハニカム等の構造にしてある。フィルター７にエチレン除去触媒を内蔵させてあると、空気循環ユニットＢの入口６から入る空気からエチレンガスを除去でき、食品Ｆのエチレンガスによる劣化を一層防止できる。このエチレン除去触媒の具体的な例としては、活性炭やゼオライトなどの多孔質体にエチレン酸化酵素であるエチレンモノオキシナーゼを添加したもの、パラジウム触媒、光触媒等がある。

また本発明の食品収納庫の収納庫４内に食品Ｆを収納するとき、図５（ａ）に示すように収納庫４内で果物、野菜等の食品Ｆを単に積み重ねるように収納しても、図５（ｂ）に示すように収納庫４内の空気循環ユニットＢの上にスノコ２１を介して果物、野菜等の食品Ｆを積み重ねるように収納してもよい。かかるスノコ２１としては格子状のものでも網状のものでもよい。このようにスノコ２１を介して食品Ｆを収納してあると、通気性を向上できる。

また図６は空気循環ユニットＢの他の例を示すものである。空気循環ユニットＢ内のダクト９に入口６から出口１０に向けて順にフィルター７、ファン５、結露水生成装置１８、静電霧化装置Ａを内装してある。静電霧化装置Ａは図３に示すものと基本的に同じである。ファン５と静電霧化装置Ａとの間に設ける結露水生成装置１８は集水板１９とペルチェユニット１６とで構成されており、ペルチェユニット１６で冷却して結露させた水を集水板１９にて集水して静電霧化装置Ａの液溜め部１２に溜めるようになっている。

またフィルター７は第１フィルター７ａと第２フィルター７ｂの二層構造となっている。第１フィルター７ａは微細網目構造になっており、第２フィルター７ｂは活性炭若しくは酸化触媒を装填した構造になっている。ファン５を駆動して空気を循環させると、入口６から流入した空気は第１フィルター７ａ、第２フィルター７ｂを順に通過して浄化される。入口６から流入した空気が第１フィルター７ａを通過することで空気中の埃や浮遊微粒子が除去され、第２フィルター７ｂを通過することで空気中の不快臭成分が除去される。これにより、塵埃や不快臭成分が除去された空気が結露水生成装置１８に供給され、塵埃や不快成分が溶存しない結露水が結露水生成装置１８にて形成され、清浄な水が静電霧化装置Ａに供給されて静電霧化される。

上記第２フィルター７ｂには空気中の不快臭成分を除去する活性炭若しくは酸化触媒に加えてエチレンガスを除去するエチレン除去触媒も装填してあってもよい。

１ 水粒子放出部
２ 対向電極
３ 電圧印加部
４ 収納庫
５ ファン
６ 入口
７ フィルター
Ａ 静電霧化装置
Ｂ 空気循環ユニット
Ｆ 食品
Ｍ 帯電微粒子水
Ｗ 水

Claims (10)

1. 水を静電霧化して、ナノメータサイズの帯電微粒子水を生成し、この帯電微粒子水を食品収納庫内の空気中に浮遊させて当該帯電微粒子水に含まれる活性種とエチレンガスを反応させ、二酸化炭素と水に分解することを特徴とする帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法。
2. 多孔質体からなる搬送部の水粒子放出部の水に、高電圧を印加してナノメータサイズで活性種を含む帯電微粒子水を生成し、この帯電微粒子水を食品収納庫内の空気中に浮遊させて当該帯電微粒子水に含まれる活性種とエチレンガスを反応させ、二酸化炭素と水に分解することを特徴とする帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法。
3. 空気を冷却することで結露水を生成し、当該結露水を静電霧化して、ナノメータサイズで活性種を含む帯電微粒子水を生成し、この帯電微粒子水を食品収納庫内の空気中に浮遊させて当該帯電微粒子水に含まれる活性種とエチレンガスを反応させ、二酸化炭素と水に分解することを特徴とする帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法。
4. 前記活性種は、ヒドロキシラジカル又はスーパーオキサイドであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法。
5. ５００Ｖ／ｍｍ以上の電界強度を与えて前記帯電微粒子水を生成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の帯電微粒子水によるエチレンガスの除去方法。
6. 水粒子放出部の水が静電霧化を起こす高電圧を印加する電圧印加部を備え、当該電圧印加部の高電圧の印加によって水を静電霧化することで、活性種とエチレンガスとを反応させて二酸化炭素と水に分解するためのナノメータサイズの帯電微粒子水を生成し、この帯電微粒子水を食品収納庫内の空気中に浮遊させることを特徴とするエチレンガス除去装置。
7. 水粒子放出部の水が静電霧化を起こす高電圧を印加する電圧印加部を備え、当該電圧印加部の高電圧の印加によって、多孔質体からなる搬送部の水粒子放出部の水に高電圧を印加して、活性種とエチレンガスとを反応させて二酸化炭素と水に分解するためのナノメータサイズの帯電微粒子水を生成し、この帯電微粒子水を食品収納庫内の空気中に浮遊させることを特徴とするエチレンガス除去装置。
8. 水粒子放出部の水が静電霧化を起こす高電圧を印加する電圧印加部を備え、空気を冷却することで結露水を生成し、当該結露水を前記電圧印加部の高電圧の印加によって静電霧化することで、活性種とエチレンガスとを反応させて二酸化炭素と水に分解するためのナノメータサイズの帯電微粒子水を生成し、この帯電微粒子水を食品収納庫内の空気中に浮遊させることを特徴とするエチレンガス除去装置。
9. 前記活性種は、ヒドロキシラジカル又はスーパーオキサイドであることを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のエチレンガス除去装置。
10. ５００Ｖ／ｍｍ以上の電界強度を与えて前記帯電微粒子水を生成することを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のエチレンガス除去装置。

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