JP2017013873A

JP2017013873A - 相対湿度を一定に保つ方法

Info

Publication number: JP2017013873A
Application number: JP2015133994A
Authority: JP
Inventors: 直樹谷川; Naoki Tanigawa; 由香理谷川; Yukari Tanigawa
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-19

Abstract

【課題】これまである空間内の相対湿度を制御するためには、湿度センサを備えた加湿器、あるいは湿度制御装置が必要であり、そのため、電力が必要であり、コストもかかっていた。電力を用いず、コストも安い湿度制御方法としてシリカゲルを用いた乾燥剤が存在するが、これは湿度を下げることにのみ焦点を当てた商品であり、目的の相対湿度に保つ商品はこれまでに存在していなかった。
【解決手段】水蒸気を透過する水密容器内に所定濃度の湿度制御剤を充填し、気密容器内に設置することで、気密容器内の湿度を目的の相対湿度に維持する。
【選択図】図１

Description

本発明は相対湿度を制御する技術に関する。

所定濃度のアルコール水溶液や塩水溶液などをコップなどの開放系容器に入れて気密空間内に設置し、相対湿度を一定に保つ方法が知られているが（非特許文献1）、コップなどの開放系容器では溶液をこぼさず持ち運ぶことが難しく、また水蒸気の放出及び吸入は上面に限られるために、空気との接触面積は限られ、湿度制御の効率が低い。

生鮮野菜を長時間保管する場合、その鮮度を保つために常時高湿度に保つことが望ましい。一方で、湿度が100％になると結露を生じ、生鮮野菜が腐る原因となってしまう。そのため、生鮮野菜を長時間維持するためには高湿度に維持しつつも結露を生じない湿度に保つ技術が必要である。そのため、これまでは野菜を包むフィルムに小さい孔を開けたり、水蒸気透過性の高い材質のフィルムを用いるなどの工夫により、ある程度湿度を制御し、結露を防止していた（特許文献１）。しかしながらこれらの方法は積極的な湿度制御方法ではないため、外部環境の相対湿度に大きく左右される欠点がある。特に外環境の相対湿度が飽和になっていると、結露を抑えることは不可能である。

大量の生鮮野菜を保管・輸送する場合は、湿度制御装置を用いて相対湿度を制御することができるが、そのためには高価な湿度制御装置を購入する必要があり、また動作させるための電力を供給する必要がある。そのため、電力の供給がない空輸やトラック輸送では湿度制御することができない。

その他、生鮮野菜の保管用途に限らず、結露させずに相対湿度を一定に保ったまま電力を使わず移動・輸送させることができる方法はない。

特許公表平10-509679

Forney CF and Brandl DG (1922) "Control of Humidity in Small Controlled-Environment Chamber Using Glycerol-Water Solutions", Technology and Product Reports Jan./Mar. 2(1)

これまである空間内の相対湿度を制御するためには、湿度センサを備えた加湿器、あるいは湿度制御装置が必要であり、そのため、電力が必要であり、コストもかかっていた。電力を用いず、コストも安い湿度制御方法としてシリカゲルを用いた乾燥剤が存在するが、これは湿度を下げることにのみ焦点を当てた商品であり、目的の一定の相対湿度に保つ商品はこれまでに存在していなかった。

所定濃度のアルコール水溶液または塩水溶液を開放系容器内に入れる方法により、密閉空間内を一定の相対湿度に保つ方法が知られているものの、そのままではこぼれてしまうため、移送・輸送が困難である。輸送を行うためには何らかの方法で上記水溶液を容器内に封入しておく必要がある。しかしながら、完全に気密な容器内に上記水溶液を封入すると、水蒸気が出入りできないため、湿度制御は不可能である。

また、開放系容器に上記水溶液を充填した場合、空気との接触面積は上部だけであり、湿度制御の効率は低い。開放系容器の表面積を広くするためには、水平面の面積を広くする、あるいは多段にするなどの方法しかなく、その他の用途で使用するための空間が制限される。

所定濃度のアルコール水溶液や塩水溶液を水蒸気透過性の膜を持つ水蒸気透過性容器中に封入することにより、その膜を介して外部と水蒸気の交換が可能となり、湿度制御が可能となる。ここで、水蒸気透過性の膜とは、0.2g/m2・day以上の水蒸気を透過する膜とする。外部の相対湿度が高い場合には、膜を介して外部から水蒸気を取り入れ、逆に外部湿度が低い場合には、内部の水を水蒸気として放出し、湿度制御を行う。膜を隙間のないようにバッグ型に閉じることにより、外部に水溶液が漏れ出ることなく、かつ持ち運びが容易な湿度制御システムを得る事ができる。

バッグ型の水蒸気透過容器にすることで、湿度制御できる方向は上面だけでなく、バッグ全体となるため、単位容器あたりの表面積は開放系容器よりも大きくなり、湿度制御効率は高くなる。膜は水蒸気を通しやすい材質であるほど湿度制御能力は高く、さらに、ひだのような構造を持たせることによって表面積を広げ、湿度制御能力を上げることも可能である。上記膜として、水蒸気透過性の高い材質であるシリコーンゴム、ポリスチレンフィルム、ポリエチレンフィルムなどが考えられる。

また、液体は通さないものの、水蒸気透過性の高い微細な孔の開いた疎水フィルタなどの防水透湿性素材を容器に貼り付けることでも水蒸気透過容器とすることができる。

また、水蒸気透過容器を固い透明なプラスチック容器とすることで、内部の液量を確認することができ、よって湿度制御剤の濃度を目視で確認することができる。湿度制御剤の濃度が分かれば、気密容器内の相対湿度が分かり、水蒸気透過容器の交換時期を知ることができる。その際、気密容器は透明な素材であることが好ましい。

湿度制御剤として、アルコール水溶液や各種の塩水溶液が考えられるが、いずれの場合にも濃度を変化させることにより様々な相対湿度に制御することがでる。例えばアルコール水溶液としてグリセロール水溶液を用いる場合は、濃度0％の純水で相対湿度100％、濃度20％で相対湿度約95％、30％で相対湿度約90％、50％グリセロール水溶液で相対湿度約80％、80％グリセロール水溶液で相対湿度約50％に制御できる。

本発明は、湿度制御剤を水蒸気透過性のある容器内に充填することにより、外部の相対湿度を一定に保ち、かつ持ち運びが容易な方法を提供することである。湿度制御剤は既知の材料であるが、そのままでは輸送に不便であった。

相対湿度を制御するために、湿度センサを備えた湿度制御装置を用いることも可能であるが、装置自体のコストが高く、また、電力供給を必要とする点で、利用できない状況も多い。本発明は、湿度制御をグリセロール等の水溶液と保湿容器により行うために安価であり、電力供給も必要ない。具体的な利用方法としては、生鮮野菜を電力供給のないコンテナ輸送する場合に、コンテナ内に本発明の保湿容器を設置することで、生鮮野菜の鮮度を保った状態で目的地まで輸送するという利用が考えられる。

また、より小規模な生鮮野菜への結露を防ぐために、生鮮野菜を孔開きフィルムで包んだり水蒸気透過性の高いフィルムで包んだりする方法が知られているものの、いずれもフィルム外の相対湿度環境に影響されやすいという問題があった。本発明は保湿容器を密閉された空間内に設置することで、その空間内の相対湿度を高く維持することができ、外部環境が変化しても、結露または乾燥を防止することができる。

なお、本発明は生鮮野菜及びその輸送に限るものではなく、ある空間内の湿度制御を行うあらゆる場面に使用できるものである。具体的には、高湿度が要求される空間内で結露に弱い装置を用いる場合、高湿度環境下でカメラを使用する場合にレンズを結露で曇らせない、タッパ等の密閉容器内を結露させることなく高湿度に保ちたい場合、ワインの保管、竹細工や木工製品の保管、弦楽器の弦の保管、壁画等の遺跡の湿度環境維持など、数多くの場面で利用できる可能性がある。

a：気密容器、b：水蒸気を透過する容器、c：湿度制御剤

本発明は、水蒸気を透過する容器、湿度制御剤及び気密容器から構成され、水蒸気を透過する容器内に湿度制御剤を充填し、気密容器内に設置することで、気密容器を目的の相対湿度に制御する。

30％（v/v）グリセロール約1mLを0.5mm厚のシリコーンバッグ内に充填し、気密性のある密封バッグ（0.1mm厚ポリエチレン／ナイロン製シリカコートフィルム）内に湿度ロガーとともに設置し、160mLの空気を充填後、4方をヒートシールして密封し、外部環境湿度30％、20℃一定条件に置き、7日間の相対湿度を測定した。

その結果、7日後の相対湿度は89.4％であり、結露することなく目的の湿度環境を得ることができた。

本発明は、高湿度を要求する野菜の保管だけでなく、高湿度が要求される空間内で動作する結露に弱い装置の保護にも使用できる。例えば細胞はCO2インキュベータ内の高湿度環境下で培養するが、インキュベータ内に顕微鏡を入れて細胞を観察しようとしてもすぐに結露してしまい、動作しなくなるか、またはレンズが曇って見えなくなってしまう。そのような場合、本湿度制御システムのうち、湿度制御剤を充填した水蒸気を透過する容器をインキュベータ内に設置することにより、結露による装置の故障、あるいはレンズの曇りを防ぐことができる。この場合、インキュベータが気密容器となる。

その他、タッパ等の密閉容器内を結露させることなく高湿度に保ちたい場合、ワインの保管、竹細工や木工製品の保管、弦楽器の弦の保管、壁画等の遺跡の湿度環境維持など、数多くの場面で利用できる可能性がある。

Claims

水蒸気を透過する容器内に湿度制御剤を封入し、密閉された空間（気密容器）内に設置することで、密閉された空間内の相対湿度を一定に保つ方法。
湿度制御剤が純水、アルコール水溶液または塩水溶液である請求項１記載の方法。
請求項２記載のアルコール水溶液が、0〜100％(v/v)濃度の純水、グリセロール水溶液、またはグリセロールである請求項１記載の方法。
水蒸気を透過する容器が水密であり、シリコーンゴム製のバッグ、あるいは容器の一部にシリコーンゴムまたは防水透湿性素材を用いる請求項１記載の容器。
水蒸気を透過する容器の一部もしくは全体が透明で内部を視認可能な容器であり、目盛により内容量を確認することで湿度制御剤の濃度変化を確認でき、交換時期を知ることができる請求項１記載の容器。
請求項１記載の密閉された空間を作り出すための容器の水蒸気透過率が0.2g/m^2・24hr以下である気密容器。
水蒸気を透過する容器、湿度制御剤、気密容器を備えた請求項1記載の方法を達成するためのキット。