(57)【要約】【課題】  生鮮食品の陳列販売等の温蔵・冷蔵に関わる熱の放散を少なくして、合わせて大気を遮断することで酸化と防汚の機能を低コストで提供する。【解決手段】  炭酸ガス等の大気より高比重ガスの比重層を凹部に滞留または低流速で流すことにより、比重槽内の物体を大気と遮断し大気の対流による熱放散を少なくする。加えて、大気の遮断により生鮮食品等の酸化等の劣化を防止し大気中の浮遊物の混入を防ぐ機能をもたせたガス比重層による大気遮断法。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高比重ガスにより形成される比重層内に保存物を保持することを特徴とする大気遮断法。
【請求項２】
高比重ガスとして炭酸ガスを主成分とした、請求項１の大気遮断法。
【請求項３】
高比重ガスと大気の比重差による下降流によって形成される比重層により大気を遮断する請求項１の大気遮断法。
【請求項４】
高比重ガスのオーバーフローを再循環する請求項１の大気遮断法。
【請求項５】
高比重ガス比重層内にてのパッキングによる容器内ガス充填法。
【請求項６】
高比重ガスと大気の比重差により生じる浮力より測定するガス濃度測定法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、精密機械、衛生機器等の大気による汚染を嫌う作業及び保管、また食品等の大気遮断並びに保温及び保冷に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来，食品等を陳列して保温保冷する場合は、取り出し口を扉の開閉により大気の侵入を防ぐか、開放部をエアカーテンで大気と遮断して熱の流失を少なくする工夫がされていた。
（たとえば特許文献１）    
【０００３】
食品等の鮮度保持のため炭酸ガス等の雰囲気で大気と遮断する場合は、密閉状態の容器内にて保存していた。
（たとえば特許文献２）    
【０００４】
また、密閉容器を用いない簡易的に密閉包装内にガスを充填する方法が取られていた。
（たとえば特許文献３）    
【０００５】
また、密閉容器内でガス成分を循環させてガスの再利用もされていた。
（たとえば特許文献４）    
【０００６】
また、ガス濃度を調整するために各種ガスセンサが用いられていた。
（たとえば特許文献５）    
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１８３０１３号公報      冷気循環式オープンショーケース
【０００８】
【特許文献２】特開２０１２−８５５７３号公報      生鮮食品消毒殺菌保存装置及び方法
【０００９】
【特許文献３】特開２００４−１２１１６０号公報      カット野菜のガス充填包装体
【００１０】
【特許文献４】特開平６−１４７０４号公報      青果物、花卉類の鮮度保持装置
【００１１】
【特許文献５】特開平８−２２００６４号公報    炭酸ガスセンサ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
解決しようとする問題点は、簡便に保存物と大気を遮断する方法である。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、高比重ガスが大気中にて重力に従い下層に滞留することを利用して、比重の異なる気体でそれぞれの比重の異なる比重層を形成して境界面をもって混じり合わない性質を利用するもので、大気の対流による熱損失並びに保存物の大気接触による劣化並びに大気中の浮遊塵埃等の混入を防止するものである。
【００１４】
高比重ガスとして、大気より重い不活性ガスであるフロンガス、分子量の大きいプロパン等の多種ガス及び炭酸ガスがあり用途に応じて選択可能であり、用途によっては特性の合うガスの選択混合も可能である。
【００１５】
また、高比重ガスを主成分として各種ガスを混合して用途に応じた高比重ガスとすることも可能であり、腐食性ガスによる気相エッチングなどの特殊雰囲気とすることも可能であり、予め撹拌することにより分離することも無い。
【００１６】
高比重ガスは大気の比重より大きければ利用可能であるが、より比重の高い方が気流の流れ等による拡散が少なくなり高比重ガスの補填が少なくなる。
【００１７】
保存物が常温または冷却状態であれば、大気の温度差による対流にての熱損失はそれほど大きくはないが、冷気程度の比重差では少しの大気の乱れで撹拌される。比重差の大きい比重層では多少の大気の乱れでは湖面のように層の境界が乱れることがなく、比重層が低温に成ることによりさらに比重差が大きくなり、より安定状態となる。
【００１８】
また、高比重ガスによる比重層内で高温に保温する場合は、高比重ガスの温度が大気の比重以下であれば熱対流は比重層内で行われ大気と対流により撹拌されることが無いため熱損失が小さくなる。
【００１９】
これらの高比重ガスによる比重層により、高温または低温のどちらでも断熱性能を発揮することとなり、大気開放の状態でも大気の遮断性を保つことが可能となる。
【００２０】
また、高比重のフロンガスの比重層の上に炭酸ガスの比重層のように、比重の異なるガスを多層とすることで多重層も形成可能であり、下層のガス発散を高度に防止するなどのことも可能である。
【００２１】
炭酸ガスは比重１．５２９と高比重であり、不活性で熱伝導率も低く無害で入手性もよく廉価で、炭酸ガスの凝固体であるドライアイスは一般的な冷却材としても利用されている一般的に安全なガスであるため、本発明の高比重ガスとしての諸性能を満たすものである。
【００２２】
また、炭酸ガスは細菌の増殖を抑える雰囲気ガスとしての報告もあり、医療及び生鮮食品の保存雰囲気としても利用されているものであり、機械類にとっても防湿・酸化防止の機能がある。
【００２３】
炭酸ガスの供給は、高圧ガス容器を用いなくとも市販のドライアイスを使用することで供給可能であり、圧力鍋程度の定圧容器でも0.1ＭPa程度の圧力制御にても昇華量を調節することも出来、伝熱量にての昇華潜熱調節でも炭酸ガスの発生量を制御できる。
【００２４】
また、ドライアイスの昇華に係わる冷熱は直接保存物の冷却に利用可能で、ドライアイスに接触する冷気の流量の制御またはドライアイスと冷蔵室の伝熱面積の制御でも容易に可能である。
【００２５】
高比重ガスは底部に滞留させるだけでなく、大気中に放出するとその重量により下降流となり滝のように流れる。その流れは流路の形態及び傾斜に依存するが、低速で乱流としなければ大気中での拡散は少なく、滝の様な状態で比重層による流動層を形成させることが可能である。
【００２６】
流速が小さくて済むことから、大気の遮断にエアカーテンの高速噴流を生成する動力が少なくて済み、保存物の取り出し等による気流の乱れに対する大気の侵入も少なくなる。
【００２７】
また、高比重ガスの流れは保存物を皮膜する程度で断熱大気遮断可能となり、ガス使用量も少量で機能を生じる。
【００２８】
高比重ガスの比重層の大気との境界面からは流体流れに寄らずとも分子レベルでの拡散により濃度が低下する。この大気混入の混合層は容器から溢れたオーバーフローを回収すれば低濃度ガスとなるが再濃縮することで高濃度ガスとして再循環させることが出来る。
【００２９】
低濃度と成っても、ある程度の濃度が保持されるので再濃縮するエネルギーも大きくなく、炭酸ガスは圧力を掛ければ水等の溶媒に良く溶け込み、圧力を開放すれば溶け込んだ炭酸ガスを発生させることが可能で、中濃度程度であれば容易に再濃縮可能である。
【００３０】
また、このオーバーフローの流れにより大気との境界面に浮遊する塵埃及び細菌類の不純物もフィルタリング可能で、開口部から作業しながら大気の遮断が可能であり、簡易クリーンルーム状の作業環境を作ることが容易に出来、エアカーテンのように高速気流の流れがないので挿入物に依る雰囲気の撹拌もなく遮断性に優れる。
【００３１】
また、有害ガスが発生する作業領域を比重層内で行うことで、有害ガスの大気流出を防止する効果もあり、オーバーフローにて有害ガスを回収除去も可能となる。
【００３２】
高比重ガスの比重層の中でパッキング作業することで保存物の細部及び包装内部が高比重ガスで満たされ、特別な装置を用いなくともガスパージが高置換率でガス充填包装が容易に可能となる。
【００３３】
高比重ガスの濃度管理としては、高価なガス分析計等を用いなくとも、ガスの特定波長の吸光量、静電容量、気体の音速等の状態測定などの簡易的ものでも可能であるが、比重層に大気を吹き込んだシャボン玉を落下させれば境界面に浮かぶことになり、視覚でも容易に確認可能であり、デスプレイ的にも興味を引く演出もできる。
【００３４】
浮体は、軽い物であれば風船でも、アルミ泊の船等の浮力を生じものであれば何でも良く、鮮魚売り場では魚、精肉売り場では牛の形体の風船を浮かばせてデスプレイも可能である。
【００３５】
また、これらの浮体は小さいながらも浮力を有しているため、浮力を利用して位置センサーによる検出、電気回路の開閉、バルブの開閉など直接制御する力として利用が可能であり、小さな力でも天秤機構によるバランスウェイト及び挺子により必要な力量まで容易に増幅が可能である。
【発明の効果】
【００３６】
以下に項目別に効果を説明する。
【００３７】
高比重ガスにより形成される比重層内に保存物を保持することにより、開放型容器であっても大気と遮断されることから、
１  簡易な器具を用いて容易に大気との遮断が可能となり、断熱、防汚、発散が防止できるようになる。
２  簡易な開放容器で可能なため、洗い桶の中で食器を洗うような様態で大気の遮断された環境で作業が可能となる。
３  半田付け作業のような作業に伴い発生する有害ガス等の大気発散防止が容易に可能となり、合わせて酸化防止策とも成る。
４  液面上にガス比重層を形成すれば、多重構造の機能層を設けることが出来、比重の異なるガスでも多重層化は可能であり、層による機能を伴った多重化することが出来る。
５  上部開口式の密閉容器であっても、比重層としてあれば開口時の大気の侵入防止が可能となる。
６  溶接等の部分保護ガスを比重層による保護雰囲気とすれば、保護部位が広くなり合わせて大気に流出していたガスが比重層に滞留してガスの大気流失が少なくなり、ガス噴出口が不要となって細部の視認性が向上する。
【００３８】
高比重ガスとして炭酸ガスを主成分とすることにより、安価で安全な一般用途として
１  ガスが非常に安価であり取り扱いも簡単である。
２  ドライアイスでも可能なのでガス供給に特別な装置器具を必要としない。
３  不活性であるので火災等の危険もなく、比重層内で呼吸しない限り安全である。
【００３９】
比重差による下降流によって形成される比重層により
１  鉛直方向に比重層を形成でき、鉛直方向における大気遮断が可能となる。
２  比重層の流速が小さいので、境界面を異物が通過しても流れが乱れること無く遮断性能が維持される。
【００４０】
高比重ガスのオーバーフローを再循環することにより
１  ガス使用量を抑えて、ガスの大気中への発散及び運転コストを抑制出来る。
２  大気中の浮遊物の混入防止及び除去が可能となる
３  比重層内で発生したガス・粉塵等の大気放散防止が可能となる。
【００４１】
高比重ガス比重層内にてのパッキングすることにより
１  比重層内に保存物を浸積するだけで、保存物の細部まで比重層ガスが浸透して高純度の雰囲気包装が容易に可能となる。
２  特別な装置・器具が不要であり、ガス自信も安価で非常に低コストである。
【００４２】
高比重ガスと大気の比重差により生じる浮力を利用することにより
１  非常に低コストである。
２  浮体によるデスプレイ効果を期待できる。
【００４３】
以上の様な効果があり、用途に応じ適宜最適組み合わせにて利用する。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】簡易保温ケース断面  （実施例１）
【図２】オーバーフロー保温ケース断面（実施例２）
【図３】流動層多段ケース断面（実施例３）
【図４】浮力センサー概要（実施例４）
【発明を実施するための最良の形態】
【００４５】
本発明の１実施形態を示すものであり、基本的構成である。  
【実施例１】
【００４６】
図１に簡易保温ケース断面（実施例１）を示し、これを説明する。
【００４７】
図１にて、凹状の上部を開放された外板１と断熱された内板２の開口部を除いて気密構造として、保存物３とドライアイス７を内容する。
【００４８】
開口部にシャボン玉等を発生する浮体発生器６を設置して浮体５を開放部に投入する構造として、ドライアイス７が昇華して炭酸ガス４が発生すると凹部に溜り炭酸ガス比重層が形成される。
【００４９】
炭酸ガス比重層と大気の境界面には浮体５が比重差に依る浮力によって浮き上がり、目視にて炭酸ガス比重層の境界面が判別可能となり、境界面の位置により保存物３が浸る程度となるようにドライアイス７を補填する。
【００５０】
本実施例は、非常に簡単に比重層を形成させる手段の例で、スーパー等の冷蔵売り場の設備に適量のドライアイス７を投入するだけで実現可能なものである。
【００５１】
浮体５は大気と比重がほぼ同じ程度ものであれば風船等の身近なものでよく、ドライアイス７の投入量も人の感による適当なものであっても支障はなく、浮体発生器６も必要な要件ではない。
【００５２】
浮体５はデスプレイの意味合いで、鮮魚売り場では魚の形状、精肉売り場では動物の形状と客層の目を引く色形として、比重層に緩やかな流れを作って浮体５が動く様に展示することも可能である。
【００５３】
比重層内の保存物３の熱は温冷に関わらず比重層内部の対流に限られ、大気の流入が無いため熱損失が少なくなり、温度保持のための電力が少なくなると供に室温の影響が小さくなるため店舗自体の室内温調に掛かる電力消費も押さえられ、夏でも過剰冷房状態を回避可能と成る。
【００５４】
温かい惣菜等も温蔵庫として利用でき、温蔵による上昇気流は比重層内に留まるため熱損失が少なく、室温の上昇も抑えられる。
【００５５】
また匂い等の揮発成分も比重層内に留まるため、匂い移りの少ない店内環境の構築も容易となる。
【００５６】
さらに、温蔵／冷蔵にかかわらず大気の酸素が遮断されるため、食品の脱酸素状態で食品の鮮度保持時間の延長も期待できる。
【００５７】
本実施例は非常に簡便なので、たらい等の容器にドライアイス７を投入するだけで形成でき、比重層内で調理パッキングすることで店舗内での容器内ガス充填が可能であり、調理中の大気中の雑菌混入防止等の衛生面も向上する。
【実施例２】
【００５８】
図２にオーバーフロー保温ケース断面（実施例２）を示し、これを説明する。
【００５９】
上部開口した外板１の中に気流の流れる空間を持って内板２を形成して、外板１と内板２の気流接合部に濃縮／分離器９を設け送風機１２により濃縮後の高濃度ガス１５を内板２内に送風し、非濃縮排気は大気に排出する。
【００６０】
内板２の仕切り部に加温／冷却器８を設置して、高濃度ガス１５及び保存物３の温度管理を行い、ガスボンベ１０より制御バルブ１１にて内板２内の高濃度ガス１５の濃度管理を行う。
【００６１】
ガスボンベ１０は液体炭酸ガスの高圧容器が一般的となるが、簡易的にガスボンベ１０を圧力鍋程度の耐圧容器として断熱して、ドライアイスを中に投入して受熱量と制御バルブ１１による開放圧力制御により簡易的にも可能となり、濃縮／分離器９にて大気中の二酸化炭素を分離濃縮して行うことも可能である。
【００６２】
これを作動させると、送風機１２により送り込まれた高濃度ガス１５は加温／冷却器８及び保存物３を透過して内板２よりオーバーフローし、外板１と内板２よりなる空間に吸い込まれ濃縮／分離器９に送り込まれ、オーバーフロー面での大気拡散した低濃度ガス１６を高濃度ガス１５として再循環する。
【００６３】
本実施例は高比重ガスを積極的に流動させオーバーフロー面での大気の拡散混合層を回収することにより、大気中の異物の比重層内に混入することを高度に防止しして高比重ガスを再使用するものである。
【００６４】
大気中の塵埃及び細菌類が沈降する場合であっても、積極的にオーバーフローさせてフィルタリングすることで沈降する前にオーバーフローにより排除が可能となり、高度の異物混入防止対策となる。
【実施例３】
【００６５】
図３に流動層多段ケース断面（実施例３）を示し、これを説明する。
【００６６】
縦方向に開放部とした外板１の中に気流の流れる空間を持って内板２を形成して、外板１と内板２の気流接合部に濃縮／分離器９を設け送風機１２により濃縮後の高濃度ガス１５を内板２内に送風し、高濃度ガス１５を外板１と内板２の内側を通して上部より低流速で流して流動層１３を形成する。
【００６７】
非濃縮排気は外板１と内板２の外側を通して上部より高流速で流して、高濃度ガス１５の外側に低濃度ガス１６によるエアカーテン１４を形成する。
【００６８】
内板２の内部に多段階の保存物３を保持して、それぞれの段の上部から高濃度ガス１５を流し込み、それぞれの段にて流動層１３を形成し、下降した高濃度ガス１５は外板１と内板２の空間の内側より吸引させ、濃縮／分離器９にて濃縮後再循環させる。
【００６９】
低濃度ガス１６によるエアカーテン１４の気流は外板１と内板２空間の外側より吸引させ、濃縮／分離器９による非濃縮排気を混合した低濃度ガス１６としてエアカーテン１４として再循環させる。
【００７０】
内板２に内容する保存物３のそれぞれの段に加温／冷却器８を設置して、格段の高濃度ガス１５及び保存物３の温度管理を行い、ガスボンベ１０より制御バルブ１１にて内板２内の高濃度ガス１５の濃度管理を行う。
【００７１】
作動させると、低濃度ガス１６は開口部上部よりエアカーテン１４として作用して大気と遮断し、高濃度ガス１５はそれぞれの保存物３を比重層による流動層１３にて包み込み重力の作用により落下する下降流となり、開口部下部より吸引再濃縮されて循環流動層１３を形成する。
【００７２】
流動層１３より拡散した低濃度ガス１６はエアカーテン１４の一部として再循環して大気との遮断を多重として断熱及び遮蔽効果を高くしてあり、保存物３は多段に配置でき水平方向に取り出しまたは作業が可能となる。
【００７３】
これにより、保存物３の視認性が良く作業性も向上する。
【実施例４】
【００７４】
図４に浮力センサー概要（実施例４）を示し、これを説明する。
【００７５】
フロート１７をカンチレバー１８によりカウンターウェイト１９で釣り合い構造として、支点２０をもって揺動可能として制御バルブ１１のバルブレバー２２とリンク２１を介して接続する。
【００７６】
高濃度ガス１５境界面位置による浮力によりフロート１７が上下してカンチレバー１８を介してリンク２１にて制御バルブ１１のバルブレバー２２を開閉する構造として、浮力の力の調整をカウンターウェイト１９の位置または重量で調整される。
【００７７】
境界面が低い時はフロート１７が下降した位置にあり制御バルブ１１を開けてガスを供給し、比重層の境界面が高くなった時はフロート１７が上昇して制御バルブ１１を閉めてガスの供給を止める。
【００７８】
基本構造は液体のフロートバルブと同様であるが、比重の小さい気体で作動させるためにカウンターウェイト１９とカンチレバー１８の挺子の倍力機構により小さい力で作動を可能としている。
【００７９】
また、フロート１７の位置を検出して電磁弁で供給量をコントロールすることも容易であるが、最も単純な制御法として示す。
【００８０】
以上のように用途により、実施例を単独及び複合して構成する。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明により構成された方法は、産業面において様々な分野に応用可能であり、作用毎に代表的なものを以下に列記する。
【００８２】
高比重ガスにより形成される比重層内に保存物を保持することにより、開放型容器であっても大気と遮断されることから、
１  製造に塵埃の混入を嫌う、精密機械の組み立て、半導体製造ラインの雰囲気制御。
２  細菌の混入を嫌う、医療機械の製造組み立て、医療現場での手術等の開腹部保護雰囲気等。
３  腐食性ガスの滞留によるエッチング槽。
４  溶接作業部の保護雰囲気。
【００８３】
高比重ガスとして炭酸ガスを主成分とすることにより、安価で安全な一般用途として
１  食品の保温、冷蔵ショーケースにての品質保持及び省エネ。
２  バイキング料理等保温食材の盛り付け保温提供。
３  食品の加工包装の衛生保全機器。
【００８４】
比重差による下降流により
１  多段陳列保温、保冷ショーケース。
２  クリーンベンチ。
【００８５】
高比重ガスのオーバーフローを再循環することによる
１  クリーンベンチ、気密作業環境装置。
２  有害性ガス拡散防止機器。
３  開放型滅菌保存庫。
【００８６】
高比重ガス比重層内にてのパッキングすることにより
１  精密機器、医療器具の製造及びパッキング。
２  生鮮食品の店頭包装。
【００８７】
高比重ガスと大気の比重差により生じる浮力より
１  前記に係わる簡易ガス濃度制御。
２  食品売り場のデスプレイ。
【符号の説明】
【００８８】
１  外板
２  内板
３  保存物
４  炭酸ガス
５  浮体
６  浮体発生器
７  ドライアイス
８  加温／冷却器
９  濃縮／分離器
１０ガスボンベ
１１  制御バルブ
１２  送風機
１３  流動層
１４  エアカーテン
１５  高濃度ガス
１６  低濃度ガス
１７  フロート
１８  カンチレバー
１９  カウンターウェイト
２０  支点
２１  リンク
２２  バルブレバー
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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