JPH04156915A - ガス雰囲気制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、食品等を保存するのに適した酸素。

水蒸気、エチレン等のガス濃度の制御されたガス雰囲気
制御装置に関する。

従来の技術 近年のライフスタイルの変化により、食品をはじめ種々
の物品の保存方法に強い関心が向けられるようになって
きた。例えば食品、特に青果物。

肉、魚等の生鮮食料品の保存に関しては温度、湿度の制
御と共に保存する雰囲気を適切な気体組成にすることが
より効果的であるということが広（知られている。なか
でも大気組成中の酸素は呼吸や酸化に用いられ、その存
在は青果物の成熟や腐敗、肉、魚等の風味や鮮度と深（
結びついている。食品の保存において、雰囲気中の酸素
を除去し、他の不活性な気体で置換した雰囲気を作り出
すことができるならば、上述のような食品の変化を抑制
でき、長期にわたって安定した食品の保存が可能となる
。

低酸素濃度の保存環境を作り出す方法としては従来、Ｃ
Ａ貯藏（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｉ
ｃ　Ｓｔｏｒａｇｅ）に見られるように、ガスボンへや
ＰＳＡ法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｓｗｉｎｇ　Ａｄｓｏｒ
ｐｔｉｏｎ）あるいはプロ／ぐン等の炭化水素燃料の燃
焼によって得られた低酸素濃度気体と保存室内の空気と
を置換させる方法等が知られている。

しかしながら、上記の方法は高濃度の不活性気体雰囲気
を得るためには有効であるが、ガスボンへを用いる場合
には高圧ガス容器を取り扱う危険が伴う上、容器の交換
、流量の調整等取扱いが煩雑であり、ＰＳＡ法あるいは
炭化水素燃料の燃焼法を用いる場合には設備が大型で、
ランニングコストが高くなっていた。また上記の方法に
おいては、青果物自身が発生する成熟や腐敗の原因とな
るエチレンガスの排除や、呼吸によって発生する炭酸ガ
スの排除、青果物の水分保持のための適度な水蒸気分圧
の調整は行えなかった。

青果物によっては酸素濃度が低すぎると異常呼吸を起こ
す場合もあり、特に高濃度の不活性気体雰囲気を必要と
せず容器が比較的小型である場合にはこれらの方法は大
きさ、操作性、コスト、性能において課頴を有していた
。

このため本発明者らは気体分離膜モジュールを用いたガ
ス雰囲気制御装置を特願平２−１４４７７７号に提案し
ている。

また、上記のカス雰囲気制御装置に用いる気体分離膜モ
ジュール古しては、実公昭６１−２７６０９号公報に提
示されている。

以下図面を参照しながら従来の気体分離膜モジュールを
用いたカス雰囲気制御装置について説明する。

第１４図において、１０１は第１の気体分離膜モジュー
ルで、複数種の気体から特定の気体を選択的に透過させ
る気体分離膜１０１ａ、その気体分離膜１０１ａを支持
する通気性部材１０１ｂ、外壁を形成するモジュール枠
１０１Ｃから構成されている。１０２は第２の気体分離
膜モジュールで、第１の気体分離膜モジュール１０１と
同様に、気体分離膜１０２ａ、通気性部材１０２ｂ、モ
ジュール枠１０２Ｃから構成されている。１０３は第１
の気体分離膜モジュール１０１に接続された減圧ポンプ
、１０４は密閉容器である。

ここで、密閉容器とは容器内の圧力が外の圧力より低く
なる容器である。以上のように構成されたガス雰囲気制
御装置において、複数種の気体を大気とし、特定の気体
を酸素とし、以下その動作を説明する。

まず、減圧ポンプ１０３を駆動することによって第１の
気体分離膜モジュール１０１の第１の気体分離膜１０１
ａの両面に圧力差が生じ、密閉容器１０４内から選択的
に酸素が減圧ポンプ１０３側へ排除され、酸素が選択的
に排除され減圧になった密閉容器１０４内へ、第２の気
体分離膜モジュール１０２の第２の気体分離膜１０２ａ
を通って大気から酸素が選択的に導入される。この時、
第１の気体分離膜１０１ａによる酸素の選択的な排除に
よって減圧になった密閉容器１０４内へ、第２の気体分
離１１Ａ１０２ａによって速やかに気体が導入されれば
、密閉容器１０４内は極端な減圧状態にならず、従って
密閉容器１０４内の減圧によって生じる、第２の気体分
離１！ｌ１１０２ａの密閉容器１０４内側に対する密閉
容器１０４外便の酸素の分圧比よりも、減圧ポンプ１０
３によ・）て生じる、第１の気体分離膜１０１ａの減圧
ポンプ１０３債に対する密閉容器１０４内側の酸素の分
圧比の方が大きくなる。気体分離膜の気体分離性能は、
気体分離膜の低圧側に対する高圧側の気体の圧力比に依
存するので、密閉容器１０４内へ導入される酸素の量よ
りも密閉容器１０４から排除される酸素の量が多くなり
、密閉容器１０４内の酸素濃度を低下させることができ
る。また、特定の気体を酸素、エチレンガス、炭酸ガス
、水蒸気とし、密閉容器内で青果物を保存した場合、表
に示したように気体分離膜に対する窒素の透過性に比べ
てエチレンガス、水蒸気の透過性が大きいため、エチレ
ンガス、水蒸気を酸素と同様に選択的に排除することが
でき、しかもエチレンガス。

炭酸ガスは大気中にほとんど存在しないため密閉容器内
へはほとんど導入されず、水蒸気は大気中からある程度
導入されるので、密閉容器中の酸素濃度、エチレンガス
濃度を低下させることができ、且つ乾燥、多湿状態の防
止を行うことができる。

表 発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のような構成では、密閉容器に第１
の気体分離膜モジュールと第２の気体分離膜モジュール
の２つの気体分離膜モジュールを設置する必要があるた
めコスト高になり、また密閉容器への取付工数が多くか
かるという課題があった。

本発明は、上記課題を解決し、コンパクトで、安価で、
容器への取付けの容易な気体分離膜モジュールを用いた
ガス雰囲気制御装置の提供を目的とする。

課題を解決するための手段 上記の目的を達成するために本発明のガス雰囲気制御装
置は、複数種の気体がら特定の気体を選択的に透過させ
る気体分離膜とその気体分離膜を支持する通気性部材と
排気口とからなる吸気側気体分離膜セルと、複数種の気
体から特定の気体を選択的に透過させる気体分離膜とそ
の気体分離膜を支持する通気性部材と排気口とからなる
排気側気体分離膜セルとを隔壁を介してモジュール枠内
に一体化した気体分離膜モジュールを密閉容器の吸気側
に上記呼気側気体分離膜セルを接続し、密閉容器の排気
側に上記排気側気体分離膜セルを接続して設け、上記排
気側気体分離膜セルに減圧手段を接続する構成とした。

作用 本発明は上記した構成により、密閉容器の内外に圧力差
が生じ、気体分離膜モジュールを通して気体が選択的に
流れる。

実施例 以下、本発明の実施例について図面を参照しながら説明
する。

実施例１ 第１図は第１の実施例に用いた気体分離膜モジュールの
分解斜視図であり、第２図は本発明の第１の実施例にお
けるガス雰囲気制御装置の構成図である。第１図におい
て、ｌは排気側の気体分離膜で、ポリプロピレン繊維不
織布上にポリエーテルスルホン多孔体を形成してなる支
持体上に、ポリジメチルシロキサンを主体とした高分子
をコートしたものである。２は排気例の気体分離ＩＩＩ
を支持する通気性部材、３は排気側の通気性部材２と吸
気側の通気性部材４の外壁を形成するモジュール枠、３
ａは排気側の通気性部材２に連通ずるようにモジュール
枠３に設けられた排気口、５は排気側の気体分離膜１と
モジュール枠３を接着密閉する排気側のシールテープ、
６は吸気側の気体分離膜で、排気例の気体分離膜１と同
様の構成である。７は吸気側の気体分離膜６とモジュー
ル枠３を接着密閉するシールテープ、３ｂは吸気側の通
気性部材４に連通ずるようにモジュール枠３に設けられ
た排気口、３ｃは排気側の気体分離Ｉｌｌと吸気例の気
体分離！１１６により選択的に分離されたそれぞれの特
定の気体が混合しないように排気側の通気性部材２と吸
気側の通気性部材４の間に介在させた隔壁である。

以上のように構成された気体分離膜モジュールを、第２
図に示すように吸気側分離膜セル８を密閉容器９の吸気
側に接続し、排気側気体分離膜セル１０を密閉容器９の
排気側に接続し、排気側気体分離膜セル１０に減圧ポン
プ１１を接続してガス雰囲気制御装置とした。

以下その動作を説明する。

まず、減圧ポンプ１１を駆動することによって排気側の
気体分離膜１の両面に圧力差が生じ、密閉容器９内の空
気がら選択的に酸素が減圧ポンプ１１側へ排除される。

酸素が選択的に排除されるこ七によって、密閉容器９内
が減圧状態となり、それによって吸気側の気体分離膜６
の両面に圧ヵ差が生じ、密閉容器９外の大気から酸素が
選択的に吸気側の気体分離膜６を通って密閉容器９内へ
導入される。この時、排気側の気体分＃＠１による酸素
の選択的な排除によって減圧になった密閉容器９内へ吸
気側の気体分離膜６によって速やかに気体が導入されれ
ば、密閉容器９内は極端な減圧状態にならず、従って密
閉容器９内の減圧によって生じる、吸気側の気体分離膜
６の密閉容器９の内側即ち低圧制に対する密閉容器９の
外側即ち高圧側の酸素の分圧比よりも、減圧ポンプ１１
によって生じる排気側の気体分離膜ｌの減圧ポンプ側に
対する密閉容器９の内債の酸素の分圧比の方が大きくな
る。気体分離膜の気体分離性能は、気体分離膜の低圧側
に対する高圧側の気体の圧力比に依存するので、密閉容
器９内へ導入される酸素の量よりも密閉容器９から排除
される酸素の量が多くなり、密閉容器９内の酸素濃度を
低下させることができる。

以上のような構成で、１２（ｌｉｔ、）の密閉容器９内
に膜面積が２５−の排気側の気体分離膜１と、膜面積が
２５ｃｊで膜厚が排気側の気体分離膜１の１・５になっ
ている吸気例の気体分離膜を設置し、減圧ポンプ１１を
駆動して排気側の気体分離膜ｌの減圧ポンプ１１（ＩＩ
Ｉを３００Ｔｏ　ｒ　ｒ迄減圧した時の密閉容器９内の
酸素量の変化の様子を第３図に示す。同図より、経過時
間とともに密閉容器内の酸素量が減少することがわかる
。

なお、本実施例では、吸気側の気体分離膜６の膜厚を排
気側の気体分離膜１の膜厚に比べて薄くすることによっ
て気体透過性を向上させ、減圧になった密閉容器９内へ
速やかに気体が導入されるようにし、密閉容器９内が極
端な減圧状態にならないようにしたが、これは吸気側の
気体分離膜６の膜面積を排気側の気体分離膜ｌに比べて
大きくしたり、または吸気側の気体分離Ｍ６の構成にお
いてポリジメチルシロキサンに代えてポリトリメチルシ
リルプロピン等の気体透過性の良い材料を用いることに
よって行っても良く、この場合には吸気側の気体分離膜
６の膜面積を小さ（することができる。

また、本実施例の通気性部材２，４の外壁を形成するモ
ジュール枠３は、通気性部材２．４に同時に形成されて
いるが、これは排気側の通気性部材の外壁を形成するモ
ジュール枠と、吸気例の通気性部材の外壁を形成するモ
ジュール枠を別々に作成し、張り合わせても良い。

次に、吸気側の気体分離膜６の膜厚を排気側の気体分離
膜１と同じにすると吸気例の気体分離膜６によって導入
される時間あたりの空気量が、排気側の気体分離膜１に
よって排除される空気量より少なくなり、従って密閉容
器９内が徐々に減圧状態になるので、排気側の気体分離
膜１の低圧例即ち減圧ポンプ１１１１１の酸素分圧に対
する高圧債即ち密閉容器９１′ｌ１ｌＩの酸素分圧の比
は短時間で少な（なり、吸気側の気体分離膜６の低圧側
の酸素分圧に対する高圧倒の酸素分圧の比は短時間で大
きくなる。しかしながら、気体分離膜の気体分離性能は
、気体分離膜の低圧倒に対する高圧側の圧力比に依存す
るので、排気例の気体分離１１１の低圧制の酸素分圧に
対する高圧側の酸素分圧の比が５吸気側の気体分離膜６
の低圧例の酸素分圧に対する高圧倒の酸素分圧の比に対
する高圧側の圧力比以下になるまでに、減圧ポンプ１１
を停止すれば、密閉容器９内が大気圧状態に戻り同等量
の空気の排除と導入があっても、排除される酸素量が導
入される酸素量よりも多くなり、密閉容器９内の酸素濃
度を低下させることができる。

以上のような構成で、減圧ポンプ１１を駆動して排気側
の気体分離膜１の減圧ポンプ１１１’ｉＭを３００Ｔｏ
　ｒ　ｒ迄減圧し、密閉容器９内が６００Ｔｏｒｒ迄減
圧になった時点で減圧ポンプ１１を停止して密閉容器９
内を大気圧に戻した後、再度、繰り返して同様な減圧ポ
ンプ１１の操作を行った。その時の密閉容器９内の酸素
量の変化の様子を第４図に示す。同図から明らかなよう
に密閉容器９内を減圧と大気圧に戻す操作を縫り返すと
密閉容器９内の酸素量は次第に低下した。

実施例２ 以下、本発明の第２の実施例について図面を参照しなが
ら説明する。

第５図は発明の第２の実施例に用いた気体分離膜モジュ
ールの分解斜視図である。同図において、第１の実施例
に用いたものと相異する点は、吸気側の気体分離膜セル
に吸気口１２を有する膜室１３を設けた点である。この
場合には、第６図に示すように密閉容器９内の空気は排
気側の吸気口１２から排気側の膜室１３へ導入されるた
め、気体分離膜モジュールを密閉容器９の外部に設置す
ることができ、気体分離膜モジュールを密閉容器内に設
置した場合と比較して密閉容器内を有効に利用できるよ
うになる。

また、膜室１３を設けると密閉容器９への取付面積が小
さ（なり取付工数が少な（なると共に気体分離膜を保護
する効果が得られる。

以上のような構成で、第１の実施例と同様に減圧ポンプ
１１を駆動して、排気側の気体分離膜１の減圧ポンプ側
を３００Ｔｏ　ｒ　ｒ迄減圧したときの密閉容器９内の
酸素量の変化の様子を測定したところ第１の実施例と同
様な結果が得られた。

なお、気体分離膜モジュールは第７図または第８図のよ
うな構成でも良く、第７図のような構成の場合には気体
分離膜モジュールの厚みを小さくできるので、密閉容器
に取り付けたときに出っ張りが少なくなる効果がある。

また、第８図は気体分離膜１と通気性部材２を円形とし
、隔壁３ｃ。

気体分離膜６および通気性部材４を環状とし、全体が円
柱状の気体分離膜モジュールであり、円筒状の密閉容器
内に用いると空間を有効に使用できる効果がある。

また、気体分離膜モジュールは第９図〜第１３図のよう
に、用途によって膜室、吸気口の取付位置を変えてもよ
い。

また、実施例では１個の隔壁を介して２個の気体分離膜
セルを一体化した気体分離膜モジュールについて述べた
が、膜面積を広（するために２個を超える気体分離膜セ
ルを一体化した気体分離膜モジュールを用いても同様の
効果が得られる。

発明の効果 以上のように本発明のガス雰囲気制御装置は、２個以上
の気体分離膜セルを一体化した１個の気体分離膜モジュ
ールを用いる構成としたので、コンパクトで、安価で、
密閉容器への取付けの簡易なものとなり、食品等の保存
雰囲気の調整に用いることができ、その実用的効果は大
なるものがある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例に用いた気体分離膜モジ
ュールの分解斜視図、第２図は第１の実施例のガス雰囲
気制御装置の断面図、第３図および第４図は第１の実施
例における密閉容器内の酸素濃度の変化を示す特性図、
第５図は第２の実施例に用いた気体分離膜モジュールの
分解斜視図、た気体分離膜モジュールの断面斜視図、第
９図〜第１３図も本発明の実施例に用いた気体分離膜モ
ジュールの断面図、第１４図は従来のガス雰囲気制御装
置の断面図である。 １．６・・・・・・気体分離膜、２，４・・・・・・通
気性部材、３・・・・・・モジュール枠、３ａ、３ｂ・
・・・・・排気口、３ｃ・・・・・・隔壁、８・・・・
・・吸気側気体分離膜セル、９・・・・・・密閉容器、
１０・旧・・排気側気体分離膜セル、１１・・・・・・
減圧ポンプ（減圧手段）、１２・・・・・・吸気口、１
３・・・・・・膜室。 代理人の氏名　弁理士小蝦治　明はが２名３−−ｔぢニ
ール正午 ３山、りｂ−−−Ｊ’１？’Ｌ。 ３〔−−−稈Ｖす 第　３　崗 第４図 ｊＩ長長間間分） ＩＬ、−１※Ｌｌｌ 第５図　　　　　１°−縞！ 第７図 第９図 ＠１３図 ＠１４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）複数種の気体から特定の気体を選択的に透過させ
   る気体分離膜とその気体分離膜を支持する通気性部材と
   排気口とからなる吸気側気体分離膜セルと、複数種の気
   体から特定の気体を選択的に透過させる気体分離膜とそ
   の気体分離膜を支持する通気性部材と排気口とからなる
   排気側気体分離膜セルとを隔壁を介してモジュール枠内
   に一体化した気体分離膜モジュールを密閉容器の吸気側
   に上記吸気側気体分離膜セルを接線し、密閉容器の排気
   側に上記排気側気体分離膜セルを接続して設け、その排
   気側気体分離膜セルに減圧手段を接続したガス雰囲気制
   御装置。
2. （２）請求項１記載の気体分離膜モジュールに代えて気
   体分離膜セルの一方または両方に吸気口を有する膜室を
   設けた気体分離膜モジュールを用いたガス雰囲気制御装
   置。