JPH1165680A - 湿度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温空間の相対湿度を制御する。 【解決手段】 空間は、例えば食品などを保存する低温
の保存庫１０であり、この保存庫１０に真気発生機１１
を接続し、真気発生機１１に発生させた多湿空気を、熱
交換器１４で除湿し、保存庫１０内の温度のもとで目標
とする相対湿度雰囲気を形成すべき絶対湿度に調整して
保存庫１０内に導入する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、空間、特に低温の
空間内の湿度を制御する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ある空間の湿度を制御しようとする場
合、普通、空間内に加湿器か除去器かが設置される。例
えば、冷暖房設備のある部屋において、湿度センサーと
連動させて加湿器又は除湿器を運転すれば、ある一定の
湿度に制御することができる。しかし、この方法では、
温度と湿度を同時に制御することはできない。

【０００３】特開平７−１７４３４１号公報によれば、
温湿度を制御すべき治療室に高湿度空気を供給すること
により、温湿度を制御する方法が記載されている。この
方法によって室内に送り込まれる高湿度空気の温度は、
治療室の温度よりも低温であり、温度調節装置を通過す
る際に加熱され、高温の多湿空気として治療室に送り込
まれる。その時、低温の高湿度空気は、加熱されても絶
対水分量に変化はないので相対湿度が下がる。すなわ
ち、制御されるべき空間の温度と、低温の高湿度空気と
の絶対水分量との関係で空間の湿度が制御されるのであ
る。

【０００４】低温の高湿度空気を発生させる方法には、
水中に激しく空気をバブリングする方法がある。どのよ
うな方法によって発生させた多湿空気を使用するにせ
よ、制御されるべき空間の温度よりも低温の多湿空気を
用いなければ、加熱によって湿度を制御することはでき
ない。これらの加湿方法によると、水温を下げれば低温
の空気を製造することができるが、水温が氷結するほど
には冷却することができない。水温を下げるために冷凍
機が使用されるが、冷凍機には冷媒が使用され、冷媒は
希望の水温よりも低温にしなければならないので、プラ
スの温度帯であっても、水槽内の一部に氷結が起こる危
険性がある。そのため、最低３℃位までの冷却が限界で
あると考えられている。

【０００５】また、水温を下げることにより、低温の高
湿度空気を生成したとしても、湿度を制御するためには
加熱しなければならないので、ある一定以下の温度より
も下の領域の温度帯では、湿度を制御をすることができ
ない。

【０００６】もっとも、Ｔ社製の恒温恒湿庫は、極めて
温湿度制御性の良いものであり、その装置の温湿度調整
にはＢＴＨＣシステムが用いられている。同システム
は、「熱容量の大きい『冷却器（兼除湿器）』を連続運
転させながら、温湿度調整器で連続的に、熱容量の小さ
い『加熱器』と『加湿器』を制御し、それぞれの能力を
リアルタイムに調整することで全体の温湿度をバランス
させ、希望の温湿度を作り出すシステム」であると説明
されている。高湿度の空気を一度除湿して再度加熱をす
ることによって湿度を最終的に調節するという点は、注
目すべき特長ではあるが、この方式のためか、同社製品
の信頼できる温度制御の範囲は１５℃以上であるとされ
ている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、食品等の保
存空間においては、０℃前後の温度条件の下で湿度を制
御しなければならない場合がある。各種公知資料による
と、タマネギ（乾燥）の保存に適するのは０℃、６５〜
７５ＲＨ％であり、ニンニクは０℃、６５〜７０ＲＨ％
である。一方、アメリカ産ブドウは−０．６〜０℃、８
５ＲＨ％、イチゴは０℃、９０〜９５ＲＨ％である。結
局、食品の保存、特に生鮮食品類の保存を実施する場合
には、温度−３〜１０℃、６５〜１００ＲＨ％を制御で
きる装置が必要である。

【０００８】しかし、低温の温度条件の下で湿度を制御
するときにその制御の方法が問題である。湿度を制御す
る方法としては、目標の湿度よりも高ければ除湿をし、
低ければ加湿するという方法が一般的である。単に「湿
度」といっても、絶対湿度と相対湿度とがあり、絶対湿
度は空気中に存在する水分量であるが、露点温度として
測定される場合もある。一方、相対湿度は、絶対湿度と
温度との関係を表わすものである。いずれにせよ、実際
の絶対水分量を制御することが必要である。通常、除湿
には冷却が用いられ、加湿には水の気化が用いられる。

【０００９】本発明において、「水の気化」とは、液相
の水を気相に存在させることをいう。マクロ的に観察す
れば、液体であった水が空気中に移行し、目に見えなく
なる状態を指す。気相における水の存在形態は、単分子
でも良く、水クラスターとして認識されているものでも
よく、水粒子として観念されるものでも良い。水粒子に
は、μｍオーダーの水滴として認識されるものからナノ
サイズの水粒子までを含むものとする。

【００１０】水を気化させる方法としては、水を加熱し
て蒸発させる方法が最も知られているが、使用される空
間が低温度であると、この方法は採用できない。仮に、
超音波やバブリングなどの方法を用いて低温多湿空気を
製造するとしても、水の供給源は凍結させることができ
ない。供給源の水温の最低温度は、熱媒体（以下、プラ
インという）などを用いて間接的に冷却して温度変化を
最少にした場合でも、０℃よりも高い水温であり、も
し、冷凍機などで直接的に水源を冷却する場合にあって
は、３℃付近が限度であろう。

【００１１】たとえば、３℃において、飽和水蒸気量の
多湿空気をより低温の空間に導けば、必ず結露が起こる
であろうし、結露が生じるような雰囲気中の湿度を制御
することは不可能である。しかし、空気線図等から理解
される様に、３℃の絶対水分量と−３℃の絶対水分量と
の差は、室温付近などの他の温度帯と比較すると極めて
わずかである。したがって、低温の多湿空気を得ること
ができるのであれば、少ない結露量（又は結霜量）で、
目標の温湿度を達成するための絶対水分量を除湿により
確保することが可能である。

【００１２】本発明の目的は、低温で多湿の空間の形成
を可能とした湿度制御方法を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による湿度制御方法においては、多湿空気を
導入して低温空間内の相対湿度を制御する湿度制御方法
であって、空間内の温度条件のもとで目標とする相対湿
度雰囲気を形成すべき絶対湿度に調整された多湿空気を
空間内に導入するものである。

【００１４】また、多湿空気の絶対湿度を調整する処理
は、空間内に導入する多湿空気を除湿する処理である。

【００１５】また、多湿空気の絶対湿度を調整する処理
は、空間内に導入する多湿空気を冷却する処理である。

【００１６】また、多湿空気の絶対湿度を調整する処理
は、空間内に導入する多湿空気中に乾燥空気を混入する
処理である。

【００１７】また、空間の温度は３℃以下であり、空間
内に導入する多湿空気は、温度３℃における露点温度が
３℃以下に調整されたものである。

【００１８】また、空間内に導入する多湿空気は、水と
空気とを混合することによって製造されたものである。

【００１９】また、空間内に導入する多湿空気は、水と
空気とを原料とし、外部エネルギーを加えることによっ
て製造され、空気中にナノサイズの水粒子を含み、その
一部が帯電しているものである。

【００２０】また、多湿空気は、空気を水中に吹き込む
ことにより空気と水とが混合されるものである。

【００２１】本発明は、多湿空気を用いて、例えば、食
品などを保存する低温空間（保存空間）内の相対湿度を
制御するものである。本発明においては、空間の温度の
下で、相対湿度を自由に設定することが目的であり、こ
のために空間内に導入すべき多湿空気の絶対湿度を、空
間の温度条件の下で目標とする相対湿度の雰囲気を形成
すべき絶対湿度に調整するものである。

【００２２】相対湿度を調整する方法に関しては、多湿
空気の発生源において多湿空気の発生量そのものを調整
することにより行うことももちろん可能であるが、多湿
空気を用い、高湿空気を発生後に処理することによって
制御することもできる。調整処理としては、一般に多湿
空気は高湿度のため、これを除湿することにより実現さ
れるが、具体的方法としては、多湿空気を冷却し、ある
いは多湿空気に乾燥空気を混入することにより、相対湿
度を制御することができる。

【００２３】多湿空気は、水を気化されることによって
製造することができ、水と空気に外部エネルギーを加え
ることによって製造された水粒子を有し、水粒子の一部
にナノサイズの帯電粒子を含む空気を製造することがで
き、また、空気を水中に吹き込む方法、あるいは超音波
発振を使用する方法などによって製造される。

【００２４】以上の点から、温湿度を制御すべき空間の
温度が氷点下の場合には、湿度を制御するために導入す
る空気は、空間の温湿度よりも高温高湿度とならざるを
得ない。多湿空気を製造するために水源を用いる場合
は、その水源が凍結するよりも高い温度にしなければな
らないからである。ブラインなどを用いる間接冷却で
は、０℃よりも少し高い温度で露点温度０℃を示す多湿
空気を製造することができるが冷凍機を用いる直接冷却
の場合、冷凍機の温度分布等がそのまま影響を及ぼし、
結果として一部氷結などのトラブルが発生することにな
るので、温度３℃、露点温度３℃以下というのを一つの
限界として考えておかなければならない。したがって、
０℃の空間の湿度を制御する場合を考えたときに、温度
３℃、露点温度３℃程度に調整された多湿空気を製造
し、この空気を０℃に温度制御された空間に導入すると
いう方法を行うことになる

【００２５】無論、空間の冷却は、導入される空気とは
別の制御系により行われることになる。空間の温度制御
は、空間の温度と、導入する空気の温度とのバランスに
よって決まる。

【００２６】以上の方法を用いることにより、氷点下前
後で湿度制御の可能な保存庫などを作製することができ
る。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に本発明による湿度制御方法
の実施の形態を図によって説明する。本発明において、
湿度が制御される保存空間として、冷却能力のある空間
を利用することができる。この様な例としては、冷却能
力を備えた倉庫である冷蔵倉庫、冷凍倉庫、冷却能力を
備えたコンテナである冷蔵コンテナ、冷凍コンテナ、ま
た、小型のものとして冷凍庫、冷蔵庫などを挙げること
ができる。冷却能力として、冷凍、冷蔵の他に、氷温、
チルド、パーシャルフリージング等といわれる領域の専
用の倉庫、コンテナその他の保存庫を用いても良い。

【００２８】多湿空気は、水と空気を原料とし、外部エ
ネルギーを加えて製造することができる。水及び空気は
外部からのエネルギーにより混合させられる。使用され
るエネルギーとして、超音波発振器などによって得られ
るものや、水や空気に運動エネルギーとして与える方法
がある。

【００２９】なお、本発明に用いられる多湿空気のう
ち、水と空気を原料として外部からエネルギーを加える
ことにより水のナノサイズ粒子が空気中に高度に均一に
分散し、ナノサイズ粒子がクラスターとして観測され、
ナノサイズ粒子の一部が空気中の負イオンと複合体を形
成するなどして帯電している多湿空気を「真気」と称す
る。「真気」の語源は、例えば中国の古書『黄帝内経』
等に見られ、現在の中医学では、人間が生存する上で根
本となるものの意味で用いられる用語であるが、本発明
に用いる「真気」は中医学で用いられる「真気」を直接
意味するものではない。

【００３０】真気を製造する場合に用いられる外部エネ
ルギーとしては、力学的エネルギー、電磁気学的エネル
ギーを挙げることができる。力学的エネルギーとして
は、水圧や風力によるもののほか、機械的な振動を挙げ
ることができ、電磁気学的エネルギーとしては、電磁波
等が水分子に与える振動エネルギー等を挙げることがで
きる。水圧、風力等のエネルギーとして、レナード効果
（滝効果）又はシンプソン理論（水滴分裂説）によるエ
ネルギーが好ましく、この際、膨張収縮、平衡を考慮し
ても良い。

【００３１】真気を製造する際に用いられる外部エネル
ギーの与え方は、空気に運動エネルギーを与え、運動す
る空気中に水を噴射させることにより行われる。高速で
流動する空気中に噴射された水は分裂して水粒子とな
り、レナード効果（滝効果）又はシンプソン理論（水滴
分裂説）によって空気中に負イオンを発生する。この
際、膨張収縮、平衡を考慮すると本発明に用いられる空
気の構造を変えることができる。

【００３２】真気を製造する際に、粒径１ｎｍから１μ
ｍまでの水粒子からなる物質系が生成する。粒径１μｍ
以上の水粒子は重量的には混合系中の水滴の１０％以
下、さらに好ましくは１％以下の重量を占めている。粒
径が１μｍ前後の水粒子の表面は水面と考えて差し支え
ないが、粒径がナノサイズ粒子の場合はその表面はもは
や水粒子とは考えることができず、物性的にも水の延長
として理解することはできない。

【００３３】真気中には、移動度０．４Ｖｓ／ｃｍ２以
上の空気イオンとして認識されるものが存在している。
ナノサイズの水粒子はほとんどが中性と考えられるが、
中には単独で又は空気中の他の成分と複合体を形成して
負イオン又は正イオンとして存在するものがある。

【００３４】以上の条件を満たす多湿空気を製造する装
置に真気発生機があり、これを用いることができる。

【００３５】図１に真気発生機の概念図を示す。図１に
おいて、真気発生機は、水分裂部Ｄと気液分離部Ｓとか
ら構成されているものである。水分裂部Ｄは、外部から
吸気した空気中で水を噴出して水滴に分裂させ、発生し
た負イオンと微細水滴を含む混合空気を気液分離部Ｓに
送気するものである。微細水滴の分裂によって空気中に
は多量の負イオンを生ずる。気液分離部Ｓは、気液混合
空気中より水滴を分離除去し、負イオンを含む多湿の空
気（真気）を外部へ送気する部分である。外気は、送風
機１を用いて水分裂部Ｄへ導入し、水は、水槽２内の水
をポンプ３で汲み上げ、これをノズル４から回転する撹
拌羽根５に向けて噴出し、微細水滴に分裂させるととも
に発生した微細水滴を空気流にのせて気液分離部Ｓに送
風している。気液分離部Ｓは、例えばサイクロンセパレ
ータ６である。気液混合空気は、サイクロンセパレータ
６で気液に遠心力分離される。真気発生機は、図１の構
造に限らず、要するに水分裂部と気液分離部とを有する
ものであればよい。

【００３６】そのほか、多湿空気は水に空気をバブリン
グして加湿する方法や超音波発振による方法を用いるこ
ともできる。

【００３７】真気発生機やバブリング、超音波発振によ
る方法において、多湿空気の絶対水分量は原料水の温度
によって調節することができる。０℃前後における制御
を考える場合は多湿空気の温度はなるべく低温がよい。
原料水の水温が高いほど生成する多湿空気の水分量は多
いため、保存空間が多湿空気よりも低温であれば、多湿
空気が制御空間に導入されたときに結露などの不具合が
生ずることになる。特に真気発生機を使用する場合、完
全に水と空気との混合が行われれば、原料水の温度が生
成した真気の露点に等しくなるはずである。しかし、０
℃前後において温度が数度変化しても絶対水分量の変化
は極めてわずかであり、したがって、保存空間に多湿空
気を導入するときに除湿をすることはさほど負担ではな
い。

【００３８】低温、多湿に制御された空間内の除湿に
は、導入する空気を冷却する方法と、導入する空気に乾
燥空気を導入する方法を用いることができる。

【００３９】以上の諸点について、実施例に基づきさら
に詳しく説明する。

【００４０】

【実施例】保存庫として、Ｎ社製の冷蔵庫を用いた。同
冷蔵庫は、庫内容積５２４Ｌで、間接的な冷却方法によ
って庫内を−３℃〜１５℃の間で制御することができる
装置である。真気発生機にはＳＧ−６００Ｚ（Ｉ社製）
を用いた。保存庫１０と真気発生機１１を図２に示すよ
うにして接続した。

【００４１】真気発生機１１は、その内部に発生させた
「真気」を送気配管１２を通じて保存庫１０内に導入
し、保存庫１０内の空気を吸気配管１３から吸引させて
いる。送気配管１２には熱交換器１４を接続し、その上
流側管路と吸気配管１３間にバイパス管１５を設け、送
気配管１２にバルブＡ、バイパス管１５にバルブＢを取
付けている。真気は、熱交換器１４で加熱又は冷却され
て保存庫１０内に導入され、除湿の程度は、熱交換器お
よびバルブＡ，Ｂの開，閉及びその開度によってコント
ロールされる。

【００４２】熱交換器１４は、冷凍機又は加熱機により
制御された恒温槽から熱媒体（以後ブライン）を用いて
冷却又は加熱ができるようにしたものである。霜取りは
熱交換用フィンに直接ヒーターを取り付け、ブラインを
止めた状態で加熱して霜取りを行った。

【００４３】装置の操作と、庫内の状態についての結果
を表１に示す。

【００４４】

【表１】

【００４５】低温に設定された保存庫内に多湿の真気を
導入するに際し、真気の絶対湿度を保存庫の目標とする
絶対湿度にまで除湿して導入することにより、表１に示
すとおり、５℃以下、特に０℃以下において８５〜１０
０％の高湿度雰囲気を形成することができた。

【００４６】

【発明の効果】以上のように本発明は、低温の空間に多
湿空気を導入し、その空間内の湿度を制御するものであ
り、導入する高湿度空気の絶対湿度を調整して空間内の
温度での目標とする相対湿度を実現し、空間内に低温、
高湿度雰囲気を自由に形成することができ、殊に生鮮食
品類の保存に適した温度−３〜１０℃、６５〜１００Ｒ
Ｈ％の低温、高湿度条件を容易に実現することができ
る。

【００４７】したがって、本発明を冷蔵、又は冷凍倉
庫、冷蔵又は冷凍コンテナ、冷凍庫、冷蔵庫、保存庫に
適用して食品類を鮮度を保存して長期間保存できる効果
を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】真気発生機の一実施形態を示す概略図である。

【図２】加湿保存庫の概念図である。

【符号の説明】

Ｄ 水分裂部 Ｓ 気液分離部 １０ 保存庫 １１ 真気発生機 １４ 熱交換器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多湿空気を導入して低温空間内の相対湿
   度を制御する湿度制御方法であって、 空間内の温度条件のもとで目標とする相対湿度雰囲気を
   形成すべき絶対湿度に調整された多湿空気を空間内に導
   入することを特徴とする湿度制御方法。
2. 【請求項２】 多湿空気の絶対湿度を調整する処理は、
   空間内に導入する多湿空気を除湿する処理であることを
   特徴とする請求項１に記載の湿度制御方法。
3. 【請求項３】 多湿空気の絶対湿度を調整する処理は、
   空間内に導入する多湿空気を冷却する処理であることを
   特徴とする請求項１に記載の湿度制御方法。
4. 【請求項４】 多湿空気の絶対湿度を調整する処理は、
   空間内に導入する多湿空気中に乾燥空気を混入する処理
   であることを特徴とする請求項１に記載の湿度制御方
   法。
5. 【請求項５】 空間の温度は３℃以下であり、空間内に
   導入する多湿空気は、温度３℃における露点温度が３℃
   以下に調整されたものであることを特徴とする請求項
   １，２，３又は４に記載の湿度制御方法。
6. 【請求項６】 空間内に導入する多湿空気は、水と空気
   とを混合することによって製造されたものであることを
   特徴とする請求項１又は５に記載の湿度制御方法。
7. 【請求項７】 空間内に導入する多湿空気は、水と空気
   とを原料とし、外部エネルギーを加えることによって製
   造され、空気中にナノサイズの水粒子を含み、その一部
   が帯電していることを特徴とする請求項１又は５に記載
   の湿度制御方法。
8. 【請求項８】 多湿空気は、空気を水中に吹き込むこと
   により空気と水とが混合されるものであることを特徴と
   する請求項６に記載の湿度制御方法。