換気装置
【課題】温度調整された室内のガス濃度を調整する換気装置において、簡易な構成で所望のガス濃度を調整可能とし、かつ、ガス濃度調整時の熱負荷を小さくする。
【解決手段】内部の温度調整が行われる筐体１０と、筐体１０内の特定種類のガス濃度を検出するガス濃度検出手段１２〜１４と、外気が流れる外気流路２２および筐体１０内に存在する内気が流れる内気流路２３を形成する流路形成部材２２と、外気流路２２側と内気流路２３側との間で気体を選択的に透過させる透過膜２４と、外気流路２２の外気の流れまたは内気流路２３の内気の流れの少なくとも一方を発生させる送風手段２５〜２８と、送風手段２５〜２８による送風制御を行う制御手段５０とを備え、制御手段５０は、ガス濃度検出１２〜１４によって検出されたガス濃度に基づいて、送風手段２５〜２８による外気または内気の少なくとも一方の風量の制御を行う。
【解決手段】内部の温度調整が行われる筐体１０と、筐体１０内の特定種類のガス濃度を検出するガス濃度検出手段１２〜１４と、外気が流れる外気流路２２および筐体１０内に存在する内気が流れる内気流路２３を形成する流路形成部材２２と、外気流路２２側と内気流路２３側との間で気体を選択的に透過させる透過膜２４と、外気流路２２の外気の流れまたは内気流路２３の内気の流れの少なくとも一方を発生させる送風手段２５〜２８と、送風手段２５〜２８による送風制御を行う制御手段５０とを備え、制御手段５０は、ガス濃度検出１２〜１４によって検出されたガス濃度に基づいて、送風手段２５〜２８による外気または内気の少なくとも一方の風量の制御を行う。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調整された室内のガス濃度を調整する換気装置に関し、特に青果物（野菜と果物）を収納する容器に好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温度調整された室内のガス濃度を調整する換気装置が知られている。例えば、青果物を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫においては、ＭＡ（Modified Atmosphere）やＣＡ（Controlled Atmosphere）によって、酸素濃度と二酸化炭素濃度を調整して青果物の鮮度を維持することが行われている。
【０００３】
ＭＡには、外気を直接室内に供給して換気する直接法（特許文献１参照）と、所定の酸素透過速度と二酸化炭素透過速度を有する包装材を介して酸素や二酸化炭素を室内に供給する間接法（特許文献２参照）があり、間接法はＭＡ包装と称される。また、ＣＡは、吸着分離や膜分離を用いて、室内における酸素濃度と二酸化炭素濃度をコントロールする方法であり、ＣＡ貯蔵と称される（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５００２７号公報
【特許文献２】特開平６−１１２３５号公報
【特許文献３】特開平３−８５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の直接法は、室内における窒素を含むすべてのガスが入れ替えられるため、室温が大きく変動し、再度室温を調整するための熱負荷が大きくなる。また、青果物は種類によって最適な酸素濃度や二酸化炭素濃度が異なるが、特許文献２に記載の間接法では、ガス透過速度が包装材の種類に依存するため、青果物の種類によって包装材を変更する必要がある。さらに、特許文献３に記載のＣＡ貯蔵では、所望のガス濃度を得るために加圧ポンプや減圧ポンプを用いるために、ランニングコスト高になることに加え、装置が複雑化してしまう。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、温度調整された室内のガス濃度を調整する換気装置において、簡易な構成で所望のガス濃度を調整可能とし、かつ、ガス濃度調整時の熱負荷を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明では、内部に存在する内気の温度調整が行われる筐体（１０）と、前記筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を検出するガス濃度検出手段（１２、１３、１４）と、外気が流れる外気流路（２１）および前記筐体（１０）内に存在する内気が流れる内気流路（２２）を形成する流路形成部材（２２）と、一方の面が前記外気流路（２１）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（２２）の内気と接触するように前記外気流路（２１）と前記内気流路（２２）との境界に配置され、前記外気流路（２１）側と前記内気流路（２２）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（２４）と、前記外気流路（２１）における外気の流れまたは前記内気流路（２２）における内気の流れの少なくとも一方を発生させる送風手段（２５、２６、２７、２８）と、前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による送風制御を行う制御手段（５０）とを備え、前記制御手段（５０）は、前記ガス濃度検出（１２、１３、１４）によって検出されたガス濃度に基づいて、前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による外気または内気の少なくとも一方の送風制御を行うことを特徴としている。
【０００８】
このように透過膜（２４）を用いることで、外気と内気とで濃度差が発生した気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを移動させることができる。これにより、外気と内気との間で濃度差がない気体（例えば窒素）の移動が生じないあるいは低減できるので、温度調整された内気が必要以上に外気に放出されることを防止でき、装置全体の熱負荷を小さくすることができる。
【０００９】
また、ガス濃度検出手段（１２、１３、１４）で検出されたガス濃度を用いて外気あるいは内気の風量制御を行うことで、筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を所望範囲に調整することができる。これにより、筐体（１０）に収納される対象が変更されても、筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を収納対象に適した範囲に保持することができる。さらに、本発明では、外気と内気との間の濃度差によって気体が透過膜（２４）を移動するので、送風手段（２５、２６、２６、２７）によって外気または内気の少なくとも一方の流れを発生させるという簡易な構成で、筐体（１０）内のガス濃度を調整することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、前記筐体（１０）内で内気を循環させるための内気循環送風機（１１）が設けられており、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２７）は、前記内気循環送風機（１１）によって発生した内気の流れを前記内気流路（２２）に導入することで、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させることを特徴としている。
【００１１】
これにより、動力を備えた内気送風機を省略することができ、換気装置の構成を簡素化することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２６）は、送風ファン（２６ａ）と、前記送風ファン（２６ａ）を回転駆動する駆動手段（２６ｂ）とを備えており、前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させる送風手段（２８）は、動力伝達部材（２９）を介して伝達される前記駆動手段（２６ｂ）の回転駆動力によって回転して、前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させることを特徴としている。
【００１３】
これにより、動力を備えた外気送風機を省略することができ、外気の流れを発生させる送風手段の構成を簡略化することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、前記透過膜（２４）は、前記特定種類のガスの平均自由行程以下の孔径の孔を有していることを特徴としている。
【００１５】
これにより、外気と内気の圧力差に依存することなく、外気と内気とで濃度差がある気体のみを選択的に透過させることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、高温冷媒と外気とを熱交換するコンデンサ（３０）と、低温冷媒と内気とを熱交換するエバポレータ（３１）を備え、前記外気送風手段（２５）は、前記コンデンサ（３０）に外気を送風するコンデンサファンであり、前記内気送風手段（２６）は、前記エバポレータ（３１）に内気を送風するエバポレータファンであることを特徴としている。
【００１７】
これにより、既設の装置を利用して透過膜（２４）に外気と内気を供給することができ、換気装置の構成を簡素化することができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明では、前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ上流側に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
このように、透過膜（２４）をコンデンサ（３０）の空気流れ上流側に設けることで、コンデンサ（３０）によって昇温される前の外気を透過膜（２４）に供給できる。これにより、透過膜（２４）を介して存在する外気と内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、システム効率の低下を抑制できる。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明では、前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ下流側に設けられており、前記コンデンサ（３０）をバイパスして前記外気流路（２２）に外気を供給するバイパス流路（３５）を備えることを特徴としている。
【００２１】
このように、コンデンサ（３０）をバイパスして外気流路（２２）に外気を供給するバイパス流路（３５）を設けることで、コンデンサ（３０）の空気流れ下流側に設けられた透過膜（２４）に、コンデンサ（３０）の熱の影響を受けることなく外気を供給できる。これにより、透過膜（２４）を介して存在する外気と内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、システム効率の低下を抑制できる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の換気装置の概念図である。
【図２】透過膜の断面図である。
【図３】第２実施形態の換気装置の概念図である。
【図４】第３実施形態の透過膜ユニットの断面図である。
【図５】第３実施形態の透過膜ユニットの断面図である。
【図６】第４実施形態の換気装置の概念図である。
【図７】第５実施形態の換気装置の概念図である。
【図８】第６実施形態の換気装置の概念図である。
【図９】第７実施形態の換気装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１、図２に基づいて説明する。図１は、本第１実施形態の換気装置１の構成を示す概念図である。
【００２５】
図１に示すように、換気装置１は、内部に被収納物を収納可能な筐体１０を備えている。本実施形態の筐体１０は、青果物を貯蔵する冷蔵庫、冷凍庫あるいは冷凍コンテナとして構成されており、図示を省略しているが、内気を所望温度に調整するための空調装置が設けられている。空調装置は、空調風の冷却には周知の冷凍サイクルを用いることができ、空調風の加熱には周知のヒータ（電気式や燃焼式等）を用いることができる。
【００２６】
筐体１０には、筐体１０の内部全体に内気を循環させるための内気循環送風機１１が設けられている。また、筐体１０には、内気中の酸素濃度を検出するためのＯ2センサ１２、内気中の二酸化炭素濃度を検出するためのＣＯ2センサ１３、内気中の湿度を検出するための湿度センサ１４が設けられている。
【００２７】
また、筐体１０には、透過膜ユニット２０が設けられている。透過膜ユニット２０は、外気流路２２と内気流路２３を形成する流路形成部材２１が設けられている。流路形成部材２１は、筐体１０の壁面を境界にして、筐体１０の外部と内部に跨るように設けられている。外気流路２２と内気流路２３との境界には、透過膜２４が設けられている。つまり、筐体１０の壁面の一部が透過膜２４になっている。外気流路２２では、筐体１０の外部に存在する外気が透過膜２４の表面に沿って流れることができ、内気流路２３では、筐体１０内に存在する内気が透過膜２４の表面に沿って流れることができる。
【００２８】
透過膜２４は、膜間に濃度差がある種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）が透過しやすいが、濃度差がない他の種類の成分の気体（例えば窒素）は透過しにくいというものである。透過膜２４の材料としては、シリコーン等の気体透過性高分子の膜やセロファンやセラミックの多孔体や不織布等を用いることができる。透過膜２４は、外気流路２２に露出する面に外気が接触し、内気流路２３に露出する面に内気が接触することで、外気と内気との間で特定種類の気体を選択的に透過させることができる。
【００２９】
また、透過膜２４は、特定種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）における内気中の濃度と外気中の濃度との差によって透過性能が発揮されるようになっている。そして、透過膜２４の内気側と外気側との間に、真空ポンプ等の差圧発生手段により大きな圧力差を設けることなく、すなわち内気と外気との間に差圧がない状態においても、透過膜２４の透過性能が発揮されるようになっている。
【００３０】
透過膜２４は、例えば襞折りにされた板状、あるいは平膜を積層することで、透過膜２４の容積当りの表面積を大きくすることでき、透過性能を向上させることができる。また、図示を省略しているが、透過膜２４にはセラミック、繊維、多孔質金属、多孔質樹脂または樹脂スクリーンメッシュ等からなる支持体が積層されている。透過膜２４は、気体を透過し易くするために膜厚が薄くなっているため、支持体によって支持され強度が補われている。
【００３１】
本実施形態の透過膜２４は、表面および内部の孔径が透過対象ガス（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）の平均自由行程以下となっている。平均自由行程とは、気体分子同士の衝突から次の衝突までの間に進む距離であり、気体分子の種類に依存する。これにより、透過膜２４に気体を透過させた場合に、膜を透過する気体の流れにおいてクヌーセン（Knudsen）流が支配的となる。「クヌーセン流」とは、分子の動きが問題となるほど希薄な気体の流れをいい、ガスの透過速度がその分子量に依存するという特徴を有している。また、「クヌーセン流が支配的」とは、ガスの透過速度がその分子量に依存するようになることをいう。
【００３２】
透過膜２４を透過する気体の流れは、透過膜２４の孔径が小さくなるに従って、粘性流→クヌーセン流→溶解拡散流に変化する。クヌーセン流が生じる孔径は、下限が分子サイズの１ｎｍ程度であり、上限が透過対象ガス（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）の平均自由行程以下である５０ｎｍ程度である。
【００３３】
粘性流は、圧力の高い方から低い方に流れるので、外気と内気の圧力差（全圧の差）によって気体の流れる方向が決まる。このため、外気と内気とで濃度差がない気体（例えばＮ2）でも、内外気の圧力差によって選択膜２４を透過することとなり、外気と内気とで濃度差（分圧の差）がある気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを選択的に透過させることができない。
【００３４】
これに対し、クヌーセン流では、分子同士が衝突する前に膜の孔内の壁面に衝突するので、外気と内気の圧力差の影響を受けることがなく、外気と内気とで濃度差がある気体（例えばＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）のみを選択的に透過させることができる。このため、透過膜２４の孔径を透過対象ガス（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）の平均自由行程以下とすることで、外気と内気とで濃度差がある気体のみを選択的に透過させることができる。
【００３５】
また、溶解拡散流では、気体分子が膜の上流表面に溶解し、下流方向に膜内を分子拡散により移動するので、外気と内気の圧力差の影響を受けないが、膜の孔径が小さくなるほど、膜を透過する気体の速度が小さくなる。このため、気体の透過速度を確保するためには、透過膜２４の孔径が大きくすることが望ましく、少なくとも分子サイズである１ｎｍより大きくすることが望ましい。
【００３６】
外気流路２２には、外気の流れを発生させるための外気送風機２５が設けられている。また、内気流路２３には、内気の流れを発生させるための内気送風機２６が設けられている。これらの送風機２５、２６は、気体に運動エネルギーを与えたり圧力を高めたりする流体機械のうち圧縮比が２未満のものであり、具体的にはファンやブロア等である。これらの送風機２５、２６は、送風ファンとこれを回転駆動するモータとを備えている。
【００３７】
図１に示す例では、外気流路２２の外気は左から右に向かって流れ、内気流路２３の内気は右から左に向かって流れるようになっている。なお、筐体１０の内部では、内気循環送風機１１によって内気が循環する流れが発生しているが、内気送風機２６が作動していない場合には、内気流路２３には内気の流れが発生しないようになっている。
【００３８】
外気送風機２５または内気送風機２６の非作動時には、透過膜２４の表面近傍で気体が滞留し、外気と内気とで気体の濃度差が小さくなって、気体の透過が進行しなくなる。このため、外気送風機２５または内気送風機２６の少なくとも一方を作動させることで、透過膜２４の表面近傍での気体の滞留を解消させ、気体の透過を進行させることができる。
【００３９】
換気装置１には、制御部５０が設けられている。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する。制御部５０は、Ｏ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号が入力する。そして、制御部５０は、これらのセンサ信号に基づいて、外気送風機２５と内気送風機２６に制御信号を出力して送風制御を行う。
【００４０】
青果物は、筐体１０内に収納された後にも呼吸するため、筐体１０内は大気と比較して酸素濃度が低く二酸化炭素濃度が高い状態になる。青果物は、酸素濃度が低く二酸化炭素濃度が高い状態で呼吸を抑制でき、鮮度を長期間保持できることが知られている。一方、過度に酸素濃度が低くなると、青果物の代謝異常が起きて、異味や異臭を生じたり、腐敗するおそれがある。また、青果物は多量の水分を含有しており、筐体１０内に収納された状態では、青果物から放出された水分で、筐体１０内の相対湿度が高くなることが多い。筐体１０内の相対湿度は、高すぎると結露が発生し、低すぎると青果物が萎れ、どちらの状態も青果物の鮮度の保持する上で好ましくない。以上のことから、筐体１０内の酸素濃度と二酸化炭素濃度と湿度を、青果物の貯蔵に適した所望の範囲内に調整する必要がある。
【００４１】
青果物の種類によって最適な酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度が異なっている。例えば、バナナは、酸素濃度が２〜５％、二酸化炭素濃度が２〜５％、相対湿度が９０〜９５％の範囲内で貯蔵することが望ましい。イチゴは、酸素濃度が５〜１０％、二酸化炭素濃度が１５〜２０％、相対湿度が９０〜９５％の範囲内で貯蔵することが望ましい。マンゴーは、酸素濃度が３〜５％、二酸化炭素濃度が５〜１０％、相対湿度が８５〜９０％の範囲内で貯蔵することが望ましい。このため、本実施形態では、制御部５０がＯ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号に基づいて外気送風機２５と内気送風機２６の風量を制御することで、酸素濃度、二酸化炭素濃度、相対湿度を調整している。
【００４２】
以下、制御部５０が実行する外気送風機２５と内気送風機２６の送風制御について説明する。本制御は、制御部５０のＲＯＭ等に格納された制御プログラムにしたがって実行される。
【００４３】
ここでは収納対象物としてバナナを用いた例を示すが、青果物の種類が変わればその制御方法も変わる。本膜を用いる場合の酸素濃度と二酸化炭素濃度の変化は、下記の式を満たしながらそれぞれが変化する。
【００４４】
酸素濃度＋二酸化炭素濃度≒２１％
例えば、酸素濃度が１５％の時は、二酸化炭素濃度は６％である。また一方で、バナナに障害の出る酸素濃度の下限値および二酸化炭素濃度の上限値は、それぞれ１％および７％である（出典：書籍名：GUIDE to FOOD TRANSPORT、1.Controlled Atmosphere、出版社：Mercantila Publishers）。したがって、バナナの鮮度維持に必要な濃度域（酸素濃度：２〜５％、二酸化炭素濃度：２〜５％）と障害の出る濃度域（酸素濃度：１％以下、二酸化炭素濃度：７％以上）とのバランスで、どちらに主眼を置くかが決まる。バナナの場合は、二酸化炭素濃度に主眼を置いて制御することになる。したがって、本膜を使った換気システムでは、二酸化炭素濃度を２〜５％、酸素濃度を１６〜１９％の濃度域にすることが必要となる。
【００４５】
以下、本実施形態の換気装置１にバナナを収納した場合の送風機２５、２６の送風制御の一例を示す。
【００４６】
まず、ＣＯ2センサ１３で検出した二酸化炭素濃度が所望範囲の上限値（バナナの場合は５％）に達したか否かを判定する。この結果、二酸化炭素濃度が所望範囲の上限値を上回っている場合には、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させ、透過膜２４の両面に外気と内気を供給する。外気送風機２５および内気送風機２６の送風量は、ＣＯ2センサ１３で検出した二酸化炭素濃度に基づいてファン回転出力を調整（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＩＤ制御）すればよい。
【００４７】
これにより、透過膜２４を介して二酸化炭素濃度が高い内気から二酸化炭素濃度が低い外気に二酸化炭素ガスが移動し、筐体１０内の二酸化炭素濃度が降下する。このとき、外気と内気との間で濃度差が発生している他のガス（ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）についても、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させることで、外気と内気との間で濃度差が小さくなる。
【００４８】
外気送風機２５および内気送風機２６を作動開始させた後、二酸化炭素濃度が所望範囲の下限値（バナナの場合は２％）に到達しているか否かを判定する。この結果、二酸化炭素濃度が所望範囲の下限値に到達している場合には、外気送風機２５および内気送風機２６の両方あるいは一方の作動を停止させる。これにより、透過膜２４を介した外気と内気との間でのガス移動が停止し、筐体１０内の二酸化炭素濃度の降下が停止する。その後、青果物の呼吸によって筐体１０内の二酸化炭素濃度が増加した場合に、上記処理を繰り返し行う。
【００４９】
次に、二酸化炭素濃度が所望範囲内（バナナの場合は２〜５％）であり、かつ、酸素濃度が所望範囲内（バナナの場合は１６〜１９％）である場合には、湿度センサ１４で検出した湿度が所望範囲の上限値（バナナの場合は９５％）を上回っているか否かを判定する。この結果、湿度が所望範囲の上限値を上回っている場合には、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させ、透過膜２４の両面に外気と内気を供給する。外気送風機２５および内気送風機２６の送風量は、湿度センサ１４で検出した湿度に基づいて調整すればよい。具体的には、湿度センサ１４で検出した湿度と所望範囲の上限値との差が大きい程、透過膜２４での分子交換効率を高めるために外気送風機２５および内気送風機２６の送風量を多くすればよい。
【００５０】
これにより、透過膜２４を介して湿度が高い内気から湿度が低い外気に水蒸気が移動し、筐体１０内の湿度が低下する。このとき、外気と内気との間で濃度差が発生している他のガス（Ｏ2、ＣＯ2）についても、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させることで、外気と内気との間で濃度差が小さくなる。
【００５１】
なお、内気の湿度より外気の方が高湿度である場合には、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させても、筐体１０内の湿度を低下させることはできないので、外気の湿度を検出する湿度センサを設け、内気の湿度が所望範囲の上限値を上回っていることに加え、内気の湿度より外気の方が低湿度である場合に、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させるようにしてもよい。
【００５２】
外気送風機２５および内気送風機２６を作動開始させた後、湿度が所望範囲の下限値（バナナの場合は９５％）に到達しているか否かを判定する。この結果、湿度が所望範囲の下限値に到達している場合には、外気送風機２５および内気送風機２６の作動を停止させる。これにより、透過膜２４を介した外気と内気との間でのガス移動が停止し、筐体１０内の湿度の低下が停止する。その後、青果物からの水分蒸発によって筐体１０内の湿度が上昇した場合に、上記処理を繰り返し行う。
【００５３】
また、外気送風機２５および内気送風機２６の作動中は、外気送風機２５で発生させる外気の流量と内気送風機２６で発生させる内気の流量を異ならせることで、透過膜２４での気体の透過を促進させることができる。以下、この点について説明する。
【００５４】
図２は、外気流路２２の外気の流れと内気流路２３の内気の流れを示す断面図である。図２に示す例では、本実施形態では、外気流路２２を流れる外気の流量Ｑ１より内気流路２３を流れる内気の流量Ｑ２の方が多くなっており、外気流路２２の静圧Ｐ１より内気流路２３の静圧Ｐ２の方が高くなっている。このように、外気の流量Ｑ１と内気の流量Ｑ２が異なり、外気流路２２の静圧Ｐ１と内気流路２３の静圧Ｐ２が異なっている場合、図２で破線で示すように、透過膜２４の表面に垂直方向の流れを発生させることができる。これにより、透過膜２４の表面近傍での気体の滞留が軽減もしくは消滅し、透過膜２４の分子交換効率を向上させることができ、気体の透過を促進させることができる。
【００５５】
以上説明した本実施形態によれば、透過膜２４を用いることで、外気と内気とで濃度差が発生した気体（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）のみを移動させることができる。これにより、外気と内気との間で濃度差がない気体（例えばＮ2）の移動が生じないので、温度調整（本実施形態では冷却）された内気が必要以上に外気に放出されることを防止でき、換気装置１の熱負荷を小さくすることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、Ｏ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号に基づいて外気送風機２５および内気送風機２６の風量制御を行うことで、筐体１０内の酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度を所望範囲に調整することができる。これにより、筐体１０に収納される青果物の種類が変更されても、筐体１０内の酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度を青果物の種類に適した範囲に保持することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、外気と内気との間の濃度差によって気体が透過膜２４を移動するので、送風機２５、２６によって外気と内気の流れを発生させるという簡易な構成で、筐体１０内のガス濃度を調整することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を用いて説明する。以下、上記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５９】
図３は、本第２実施形態の換気装置１の構成を示す概念図である。図３に示すように、本第２実施形態では、内気流路２３に内気送風機２６が設けられておらず、内気流路２３の入口部に内気流路切替ドア２７が設けられている。図３に示す例では、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れが反時計方向となっている。このため、筐体１０の上部に配置されている内気流路２３では、右側が入口部であり、左側が出口部となっている。
【００６０】
内気流路切替ドア２７は、モータによって回動可能に構成されている。内気流路切替ドア２７が図３の破線で示す閉鎖位置にある場合は、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れが内気流路２３に導入されない。一方、内気流路切替ドア２７が図３の実線で示す開放位置にある場合は、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れが内気流路２３に導入される。また、内気流路切替ドア２７の開閉角度を調整することで、内気流路２３に流れる内気の流量を調整することができる。すなわち、内気流路切替ドア２７の開閉角度を大きくすることで、内気流路２３に流れる内気の流量を多くすることができ、内気流路切替ドア２７の開閉角度を小さくすることで、内気流路２３に流れる内気の流量を少なくすることができる。
【００６１】
内気流路切替ドア２７は、制御部５０から出力される制御信号によって作動する。つまり、本第２実施形態では、制御部５０がＯ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号に基づいて、外気送風機２５と内気流路切替ドア２７の開閉制御を実行するように構成されている。
【００６２】
以上説明した本第２実施形態によれば、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れを利用することで、動力を備えた内気送風機２６を省略することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４、図５を用いて説明する。本第３実施形態では、上記各実施形態と比較して、外気送風機２５の構成が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
図４は、本第３実施形態の透過膜ユニット２０の断面構成の一例を示しており、内気送風機２６が設けられた上記第１実施形態の変形例に相当する。図４に示す例では、内気送風機２６には、送風ファン２６ａと、送風ファン２６ａを回転駆動するモータ２６ｂと、モータ２６ｂの駆動軸に設けられた駆動ギア部２６ｃとを備えている。また、外気送風機２８は、送風ファン２８ａと従動ギア部２８ｂとを備えている。本第３実施形態の外気送風機２８はモータを有しておらず、内気送風機２６に従動的に作動する送風ファンとして構成されている。
【００６５】
さらに、内気送風機２６のモータ２６ｂの回転駆動力を外気送風機２８に伝達するための動力伝達部材２９が設けられている。動力伝達部材２９は、回転軸２９ａと、その両端に設けられたギア部２９ｂ、２９ｃとを備えている。動力伝達部材２９の回転軸２９ａは、外気流路２２と内気流路２３に跨るように設けられている。回転軸２９ａの内気流路２３側の端部に設けられた内気側ギア部２９ｂは、内気送風機２６の駆動ギア部２６ｃと噛み合っており、外気流路２２側の端部に設けられた外気側ギア部２９ｃは、外気送風機２８の従動ギア部２８ｂと噛み合っている。
【００６６】
このような構成により、内気送風機２６が作動すると、内気送風機２６のモータ２６ｂは、内気送風機２６の送風ファン２６ａを回転駆動すると同時に、外気送風機２８を回転駆動することができる。これにより、内気流路２３に内気の流れが発生すると同時に、外気流路２２に外気の流れが発生する。
【００６７】
図５は、本第３実施形態の透過膜ユニット２０の断面構成の他の例を示しており、内気送風機２６が設けられていない上記第２実施形態の変形例に相当している。図５に示す例は、図４に示した例と動力伝達部材２９の構成が異なっている。図５の動力伝達部材２９は、回転軸２９ａの内気流路２３側の端部には、内気の流れを受けて回転するファン２９ｄが設けられている。つまり、図５に示す例では、内気流路２３を流れる内気の流体エネルギを駆動力として動力伝達部材２９が回転し、外気送風機２８を回転駆動する。これにより、内気流路２３に内気の流れが発生すると同時に、外気流路２２に外気の流れが発生する。
【００６８】
以上説明した本第３実施形態によれば、動力（モータ）を備えた外気送風機２５を省略することができ、外気の流れを発生させる送風手段の構成を簡略化することができる。なお、図４に示した構成において、外気流路２２と内気流路２３に設けた装置の関係を逆にしててもよい。つまり、外気流路２２にモータを備える外気送風機２５を設け、内気流路２３にモータを備えない内気送風機を設け、外気送風機２５の回転駆動力を動力伝達部材２９を介して内気送風機に伝達するようにすればよい。
【００６９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図６を用いて説明する。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７０】
図６は、本第４実施形態の換気装置１の概念図である。図６に示すように、本実施形態の換気装置１には、冷凍サイクルを構成するコンデンサ３０とエバポレータ３１とが設けられている。コンデンサ３０は、外気が導入される外気導入流路３２に配置され、エバポレータ３１は、内気が通過する内気循環流路３３に配置されている。外気導入流路３２を通過する外気はコンデンサ３０で高温冷媒と熱交換して温度上昇し、内気循環流路３３を通過する内気はエバポレータ３１で低温冷媒と熱交換して温度低下する。
【００７１】
本実施形態では、外気導入流路３２は筐体１０の下側角部に設けられている。図示を省略しているが、冷凍サイクルの圧縮機等は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の下方空間に設置されている。図６に示す例では、コンデンサ３０とエバポレータ３１は、筐体１０の右側壁の近傍で略水平に配置されており、エバポレータ３１は右側壁に向かって若干下方に傾斜している。また、エバポレータ３１は、コンデンサ３０の上方に位置している。
【００７２】
本実施形態では、外気送風機２５はコンデンサ３０に外気を送風するコンデンサファンとして構成され、内気送風機２６はラジエータ３１に内気を送風するラジエータファンとして構成されている。外気送風機２５は、コンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられており、外気送風機２５により吸引される外気がコンデンサ３０に供給される。内気送風機２６は、エバポレータ３１の空気流れ上流側に設けられており、内気送風機２６から押し出された内気がエバポレータ３１に供給される。なお、本実施形態の換気装置１は、冷凍コンテナとして構成されている。このため、内気は常時エバポレータ３１を通過して冷却される。
【００７３】
筐体１０の内部には、内気が循環する庫内と外気が導入される庫外に仕切る隔壁３４が設けられている。本実施形態の透過膜２４は、隔壁３４に設けられている。透過膜２４は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側、かつ、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ下流側に設けられている。外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側は、コンデンサ３０で加熱された外気が流れる。このようなコンデンサ３０で加熱された外気とエバポレータ３１で冷却された低温の内気とを透過膜２４を介して接触させた場合、熱損失が大きくなり、換気装置１の冷却効率が低下することとなる。このため、本実施形態では、コンデンサ３０をバイパスして外気流路２２に外気を取り込むためにバイパス流路３５が設けられている。
【００７４】
図６では、外気流路２２とバイパス流路３５を破線で示している。バイパス流路３５は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられており、外気送風機２５と紙面垂直方向にずれて配置されている。バイパス流路３５より導入された外気は、コンデンサ３０を通過することなく透過膜２４に到達するので、コンデンサ３０の熱の影響を受けることがない。本実施形態のバイパス流路３５は、透過膜２４に対して垂直に形成されている。このため、バイパス流路３５に導入された外気は、直角に曲がった後、外気流路２４を流れる。
【００７５】
内気流路２３には、内気流路２３と内気循環流路３３とを連通または遮断するための内気流路切替ドア２７ａ、２７ｂが設けられている。内気流路２３の空気流れ上流側には、第１内気流路切替ドア２７ａが設けられ、空気流れ下流側には第２内気流路切替ドア２７ｂが設けられている。上記第２実施形態と同様、各内気流路切替ドア２７ａ、２７ｂは、モータによって回動可能に構成されている。各内気流路切替ドア２７ａ、２７ｂは、各センサ１２〜１４からのセンサ信号に基づいて制御部５０（図６では図示省略）によって開閉制御される。
【００７６】
図６に示す例では、外気流路２２における外気の流れ方向が下から上に向かう方向であり、内気流路２３における内気の流れ方向が上から下に向かう方向となっている。つまり、本実施形態では、透過膜２４を介して内気と外気の流れ方向が反対となる対向流となっている。この対向流と、内気と外気の流れ方向が直交する直交流と、内気と外気の流れ方向が並行する並行流を比較すると、透過膜２４の分子交換効率は、対向流が最も高く、次いで直交流、並行流の順となる。このため、透過膜２４を介する内外気の流れを対向流とすることで、透過膜２４により分子交換を効果的に行うことができる。なお、透過膜２４を介する内外気の熱交換効率も、対向流が最も高く、次いで直交流、並行流の順となり、対向流が最も熱損失が大きくなる。このため、透過膜２４による分子交換効率と熱損失のバランスを図り、透過膜２４を介する内外気の流れを直交流としてもよい。
【００７７】
以上説明した本第４実施形態によれば、外気送風機２５としてコンデンサファンを用い、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができる。これにより、専用の外気送風機２５や内気送風機２６を設ける場合に比較して、換気装置１の構成を簡素化することができる。
【００７８】
また、外気流路２２に外気を取り入れるためのバイパス流路３５を設けることで、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられた透過膜２４に、コンデンサ３０の熱の影響を受けることなく外気を供給できる。この結果、外気流路２２の外気と内気流路２３の内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、透過膜２４を介して内外気が接触することによるシステム効率の低下を抑制できる。
【００７９】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図７を用いて説明する。本第５実施形態では、上記第４実施形態に比較して、透過膜２４の位置が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８０】
図７は、本第５実施形態の換気装置１の概念図である。本実施形態においても、透過膜２４は外気導入流路３２と内気循環流路３３とを仕切る隔壁３４に設けられている。本実施形態では、透過膜２４は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ上流側、かつ、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ下流側に設けられている。透過膜２４の外気側近傍には、外気流路２２を形成するための外気流路形成部材３６が設けられている。外気導入流路３２に導入された外気は、外気流路形成部材３５を回り込んで外気流路２２に流入するので、外気導入流路３２に導入された外気が直接透過膜２４に衝突することがない。
【００８１】
外気流路形成部材３５は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側に至るまで形成されている。このため、外気流路２２を通過した外気は、コンデンサ３０を通過することなく、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側に流れることができる。
【００８２】
以上説明した本第５実施形態によっても、外気送風機２５としてコンデンサファンを用い、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。また、本第５実施形態では、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ上流側に透過膜２４を配置しているので、上記第４実施形態のようにバイパス流路３５を設ける必要がない。
【００８３】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図８を用いて説明する。本第６実施形態では、上記第４、第５実施形態と比較して、透過膜２４の位置が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８４】
図８は、本第６実施形態の換気装置１の概念図である。本実施形態においても、透過膜２４は外気導入流路３２と内気循環流路３３とを仕切る隔壁３４に設けられている。本実施形態では、透過膜２４は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側、かつ、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ下流側に設けられている。
【００８５】
本実施形態では、透過膜２４は、隔壁３４におけるエバポレータ３１に対向する面に配置されており、透過膜２４はエバポレータ３１の直下に位置している。このため、除霜運転時にエバポレータ３１から落下した水滴が透過膜２４に流入した場合には、透過膜２４の透過性能の低下を招くおそれがある。そこで、本実施形態では、透過膜２４への水滴の流入を防ぐために、隔壁３４における透過膜２４の近傍にリブ３７が設けられている。図８に示す例では、隔壁３４におけるエバポレータ３１に対向する面が若干左下がりになっているため、水滴が左方向に流れる。このため、リブ３７は隔壁３４における透過膜２４の右側に設けられている。
【００８６】
外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側は、コンデンサ３０で加熱された外気が流れる。このようなコンデンサ３０で加熱された外気とエバポレータ３１で冷却された低温の内気とを透過膜２４を介して接触させた場合、熱損失が大きくなり、換気装置１の冷却効率が低下することとなる。このため、本実施形態では、上記第４実施形態と同様、透過膜２４の外気流路２２に外気を取り込むためにバイパス流路３５が設けられている。これにより、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられた透過膜２４に、コンデンサ３０の熱の影響を受けることなく外気を供給できる。この結果、外気流路２２の外気と内気流路２３の内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、システム効率の低下を抑制できる。
【００８７】
図８に示す例では、外気流路２２における外気の流れ方向とが右から左に向かう方向であり、内気流路２３における内気の流れ方向が右から左に向かう方向となっている。つまり、本実施形態では、透過膜２４を介して内気と外気の流れ方向が同一となる並行流となっている。
【００８８】
以上説明した本第６実施形態によっても、外気送風機２５としてコンデンサファンを用い、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。また、第６実施形態では、透過膜２４がエバポレータ３１に対向する位置に設けられている。このため、透過膜２４が内気送風機２６に近くなり、内気送風機２４から送り出された内気を容易に透過膜２４に供給することができ、内気送風機２４の動力を有効に利用できる。
【００８９】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図９を用いて説明する。本第７実施形態では、上記各実施形態と比較して、透過膜２４の位置が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００９０】
図９は、本第７実施形態の換気装置１の概念図である。本実施形態では、透過膜２４は、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ上流側に設けられている。透過膜２４は筐体１０の側壁に設けられており、外気流路２２は筐体１０の外部に存在する。このため、透過膜２４には、外気導入経路３２を通過する外気ではなく、筐体１０の外部に存在する外気が供給される。
【００９１】
本実施形態では、図４で示した第３実施形態と同様の構成の外気送風機２８が設けられている。動力伝達部材２９によって内気送風機２６の動力が外気送風機２８に伝達されるので、内気送風機２６が作動することで外気送風機２８も同時に作動する。これにより、内気流路２３に内気の流れが発生すると同時に、外気流路２２に外気の流れが発生する。
【００９２】
以上説明した本第７実施形態によっても、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。また、本第７実施形態の構成では、上記第３実施形態と同様、動力（モータ）を備えた外気送風機２５を省略することができ、外気の流れを発生させる送風手段の構成を簡略化することができる。なお、本実施形態の構成では、外気流路２２は筐体１０の外部に開放されているため、透過膜２４の外気側に接触する外気の入れ替えは比較的容易であり、外気送風機２８を省略することも可能である。
【００９３】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００９４】
例えば、上記各実施形態では、換気装置１として、筐体１０内を冷凍または冷蔵する例について説明したが、これに限らず、筐体１０内の温度調整が行われていればよく、筐体１０内を常温や常温より高温に温度調整する構成としてもよい。
【００９５】
また、上記各実施形態では、Ｏ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４を用いて送風機２５、２６の風量制御や内気流路切替ドア２７の開閉制御を行うように構成したが、これらのセンサ１２、１３、１４のうち１つまたは２つを用いて送風機２５、２６の風量制御や内気流路切替ドア２７の開閉制御を行ってもよい。
【００９６】
また、上記各実施形態では、外気流路２２と内気流路２３のそれぞれに送風手段を設けるように構成したが、これに限らず、外気流路２２と内気流路２３の少なくとも一方に送風手段が設けられていればよい。
【００９７】
また、上記各実施形態では、筐体１０に青果物を収納する例について説明したが、これに限らず、筐体１０に収納する対象は、温度調整が必要で、かつ、収納中に内気中の特定種類のガス濃度が変化するものであれよい。例えば、異なる種類の食品であってもよく、さらには動物や人であってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 筐体
１１ 内気循環送風機
１２ Ｏ2センサ（ガス濃度検出手段）
１３ ＣＯ2センサ（ガス濃度検出手段）
１４ 湿度センサ（ガス濃度検出手段）
２１ 流路形成部材
２２ 外気流路
２３ 内気流路
２４ 透過膜
２５ 外気送風機（送風手段）
２６ 内気送風機（送風手段）
２７ 内気流路切替ドア（送風手段）
２８ 外気送風機（送風手段）
２９ 動力伝達部材
３０ コンデンサ
３１ エバポレータ
３２ 外気導入流路
３３ 内気循環流路
３５ バイパス流路
５０ 制御部（制御手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、温度調整された室内のガス濃度を調整する換気装置に関し、特に青果物（野菜と果物）を収納する容器に好適に用いることができる。
【背景技術】
【０００２】
従来より、温度調整された室内のガス濃度を調整する換気装置が知られている。例えば、青果物を貯蔵する冷蔵庫や冷凍庫においては、ＭＡ（Modified Atmosphere）やＣＡ（Controlled Atmosphere）によって、酸素濃度と二酸化炭素濃度を調整して青果物の鮮度を維持することが行われている。
【０００３】
ＭＡには、外気を直接室内に供給して換気する直接法（特許文献１参照）と、所定の酸素透過速度と二酸化炭素透過速度を有する包装材を介して酸素や二酸化炭素を室内に供給する間接法（特許文献２参照）があり、間接法はＭＡ包装と称される。また、ＣＡは、吸着分離や膜分離を用いて、室内における酸素濃度と二酸化炭素濃度をコントロールする方法であり、ＣＡ貯蔵と称される（特許文献３参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−５００２７号公報
【特許文献２】特開平６−１１２３５号公報
【特許文献３】特開平３−８５２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の直接法は、室内における窒素を含むすべてのガスが入れ替えられるため、室温が大きく変動し、再度室温を調整するための熱負荷が大きくなる。また、青果物は種類によって最適な酸素濃度や二酸化炭素濃度が異なるが、特許文献２に記載の間接法では、ガス透過速度が包装材の種類に依存するため、青果物の種類によって包装材を変更する必要がある。さらに、特許文献３に記載のＣＡ貯蔵では、所望のガス濃度を得るために加圧ポンプや減圧ポンプを用いるために、ランニングコスト高になることに加え、装置が複雑化してしまう。
【０００６】
本発明は上記点に鑑み、温度調整された室内のガス濃度を調整する換気装置において、簡易な構成で所望のガス濃度を調整可能とし、かつ、ガス濃度調整時の熱負荷を小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載の発明では、内部に存在する内気の温度調整が行われる筐体（１０）と、前記筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を検出するガス濃度検出手段（１２、１３、１４）と、外気が流れる外気流路（２１）および前記筐体（１０）内に存在する内気が流れる内気流路（２２）を形成する流路形成部材（２２）と、一方の面が前記外気流路（２１）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（２２）の内気と接触するように前記外気流路（２１）と前記内気流路（２２）との境界に配置され、前記外気流路（２１）側と前記内気流路（２２）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（２４）と、前記外気流路（２１）における外気の流れまたは前記内気流路（２２）における内気の流れの少なくとも一方を発生させる送風手段（２５、２６、２７、２８）と、前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による送風制御を行う制御手段（５０）とを備え、前記制御手段（５０）は、前記ガス濃度検出（１２、１３、１４）によって検出されたガス濃度に基づいて、前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による外気または内気の少なくとも一方の送風制御を行うことを特徴としている。
【０００８】
このように透過膜（２４）を用いることで、外気と内気とで濃度差が発生した気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを移動させることができる。これにより、外気と内気との間で濃度差がない気体（例えば窒素）の移動が生じないあるいは低減できるので、温度調整された内気が必要以上に外気に放出されることを防止でき、装置全体の熱負荷を小さくすることができる。
【０００９】
また、ガス濃度検出手段（１２、１３、１４）で検出されたガス濃度を用いて外気あるいは内気の風量制御を行うことで、筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を所望範囲に調整することができる。これにより、筐体（１０）に収納される対象が変更されても、筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を収納対象に適した範囲に保持することができる。さらに、本発明では、外気と内気との間の濃度差によって気体が透過膜（２４）を移動するので、送風手段（２５、２６、２６、２７）によって外気または内気の少なくとも一方の流れを発生させるという簡易な構成で、筐体（１０）内のガス濃度を調整することができる。
【００１０】
また、請求項２に記載の発明では、前記筐体（１０）内で内気を循環させるための内気循環送風機（１１）が設けられており、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２７）は、前記内気循環送風機（１１）によって発生した内気の流れを前記内気流路（２２）に導入することで、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させることを特徴としている。
【００１１】
これにより、動力を備えた内気送風機を省略することができ、換気装置の構成を簡素化することができる。
【００１２】
また、請求項３に記載の発明では、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２６）は、送風ファン（２６ａ）と、前記送風ファン（２６ａ）を回転駆動する駆動手段（２６ｂ）とを備えており、前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させる送風手段（２８）は、動力伝達部材（２９）を介して伝達される前記駆動手段（２６ｂ）の回転駆動力によって回転して、前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させることを特徴としている。
【００１３】
これにより、動力を備えた外気送風機を省略することができ、外気の流れを発生させる送風手段の構成を簡略化することができる。
【００１４】
また、請求項４に記載の発明では、前記透過膜（２４）は、前記特定種類のガスの平均自由行程以下の孔径の孔を有していることを特徴としている。
【００１５】
これにより、外気と内気の圧力差に依存することなく、外気と内気とで濃度差がある気体のみを選択的に透過させることができる。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明では、高温冷媒と外気とを熱交換するコンデンサ（３０）と、低温冷媒と内気とを熱交換するエバポレータ（３１）を備え、前記外気送風手段（２５）は、前記コンデンサ（３０）に外気を送風するコンデンサファンであり、前記内気送風手段（２６）は、前記エバポレータ（３１）に内気を送風するエバポレータファンであることを特徴としている。
【００１７】
これにより、既設の装置を利用して透過膜（２４）に外気と内気を供給することができ、換気装置の構成を簡素化することができる。
【００１８】
また、請求項６に記載の発明では、前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ上流側に設けられていることを特徴としている。
【００１９】
このように、透過膜（２４）をコンデンサ（３０）の空気流れ上流側に設けることで、コンデンサ（３０）によって昇温される前の外気を透過膜（２４）に供給できる。これにより、透過膜（２４）を介して存在する外気と内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、システム効率の低下を抑制できる。
【００２０】
また、請求項７に記載の発明では、前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ下流側に設けられており、前記コンデンサ（３０）をバイパスして前記外気流路（２２）に外気を供給するバイパス流路（３５）を備えることを特徴としている。
【００２１】
このように、コンデンサ（３０）をバイパスして外気流路（２２）に外気を供給するバイパス流路（３５）を設けることで、コンデンサ（３０）の空気流れ下流側に設けられた透過膜（２４）に、コンデンサ（３０）の熱の影響を受けることなく外気を供給できる。これにより、透過膜（２４）を介して存在する外気と内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、システム効率の低下を抑制できる。
【００２２】
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の換気装置の概念図である。
【図２】透過膜の断面図である。
【図３】第２実施形態の換気装置の概念図である。
【図４】第３実施形態の透過膜ユニットの断面図である。
【図５】第３実施形態の透過膜ユニットの断面図である。
【図６】第４実施形態の換気装置の概念図である。
【図７】第５実施形態の換気装置の概念図である。
【図８】第６実施形態の換気装置の概念図である。
【図９】第７実施形態の換気装置の概念図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図１、図２に基づいて説明する。図１は、本第１実施形態の換気装置１の構成を示す概念図である。
【００２５】
図１に示すように、換気装置１は、内部に被収納物を収納可能な筐体１０を備えている。本実施形態の筐体１０は、青果物を貯蔵する冷蔵庫、冷凍庫あるいは冷凍コンテナとして構成されており、図示を省略しているが、内気を所望温度に調整するための空調装置が設けられている。空調装置は、空調風の冷却には周知の冷凍サイクルを用いることができ、空調風の加熱には周知のヒータ（電気式や燃焼式等）を用いることができる。
【００２６】
筐体１０には、筐体１０の内部全体に内気を循環させるための内気循環送風機１１が設けられている。また、筐体１０には、内気中の酸素濃度を検出するためのＯ2センサ１２、内気中の二酸化炭素濃度を検出するためのＣＯ2センサ１３、内気中の湿度を検出するための湿度センサ１４が設けられている。
【００２７】
また、筐体１０には、透過膜ユニット２０が設けられている。透過膜ユニット２０は、外気流路２２と内気流路２３を形成する流路形成部材２１が設けられている。流路形成部材２１は、筐体１０の壁面を境界にして、筐体１０の外部と内部に跨るように設けられている。外気流路２２と内気流路２３との境界には、透過膜２４が設けられている。つまり、筐体１０の壁面の一部が透過膜２４になっている。外気流路２２では、筐体１０の外部に存在する外気が透過膜２４の表面に沿って流れることができ、内気流路２３では、筐体１０内に存在する内気が透過膜２４の表面に沿って流れることができる。
【００２８】
透過膜２４は、膜間に濃度差がある種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）が透過しやすいが、濃度差がない他の種類の成分の気体（例えば窒素）は透過しにくいというものである。透過膜２４の材料としては、シリコーン等の気体透過性高分子の膜やセロファンやセラミックの多孔体や不織布等を用いることができる。透過膜２４は、外気流路２２に露出する面に外気が接触し、内気流路２３に露出する面に内気が接触することで、外気と内気との間で特定種類の気体を選択的に透過させることができる。
【００２９】
また、透過膜２４は、特定種類の気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）における内気中の濃度と外気中の濃度との差によって透過性能が発揮されるようになっている。そして、透過膜２４の内気側と外気側との間に、真空ポンプ等の差圧発生手段により大きな圧力差を設けることなく、すなわち内気と外気との間に差圧がない状態においても、透過膜２４の透過性能が発揮されるようになっている。
【００３０】
透過膜２４は、例えば襞折りにされた板状、あるいは平膜を積層することで、透過膜２４の容積当りの表面積を大きくすることでき、透過性能を向上させることができる。また、図示を省略しているが、透過膜２４にはセラミック、繊維、多孔質金属、多孔質樹脂または樹脂スクリーンメッシュ等からなる支持体が積層されている。透過膜２４は、気体を透過し易くするために膜厚が薄くなっているため、支持体によって支持され強度が補われている。
【００３１】
本実施形態の透過膜２４は、表面および内部の孔径が透過対象ガス（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）の平均自由行程以下となっている。平均自由行程とは、気体分子同士の衝突から次の衝突までの間に進む距離であり、気体分子の種類に依存する。これにより、透過膜２４に気体を透過させた場合に、膜を透過する気体の流れにおいてクヌーセン（Knudsen）流が支配的となる。「クヌーセン流」とは、分子の動きが問題となるほど希薄な気体の流れをいい、ガスの透過速度がその分子量に依存するという特徴を有している。また、「クヌーセン流が支配的」とは、ガスの透過速度がその分子量に依存するようになることをいう。
【００３２】
透過膜２４を透過する気体の流れは、透過膜２４の孔径が小さくなるに従って、粘性流→クヌーセン流→溶解拡散流に変化する。クヌーセン流が生じる孔径は、下限が分子サイズの１ｎｍ程度であり、上限が透過対象ガス（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）の平均自由行程以下である５０ｎｍ程度である。
【００３３】
粘性流は、圧力の高い方から低い方に流れるので、外気と内気の圧力差（全圧の差）によって気体の流れる方向が決まる。このため、外気と内気とで濃度差がない気体（例えばＮ2）でも、内外気の圧力差によって選択膜２４を透過することとなり、外気と内気とで濃度差（分圧の差）がある気体（例えば酸素、二酸化炭素、水蒸気）のみを選択的に透過させることができない。
【００３４】
これに対し、クヌーセン流では、分子同士が衝突する前に膜の孔内の壁面に衝突するので、外気と内気の圧力差の影響を受けることがなく、外気と内気とで濃度差がある気体（例えばＯ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）のみを選択的に透過させることができる。このため、透過膜２４の孔径を透過対象ガス（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）の平均自由行程以下とすることで、外気と内気とで濃度差がある気体のみを選択的に透過させることができる。
【００３５】
また、溶解拡散流では、気体分子が膜の上流表面に溶解し、下流方向に膜内を分子拡散により移動するので、外気と内気の圧力差の影響を受けないが、膜の孔径が小さくなるほど、膜を透過する気体の速度が小さくなる。このため、気体の透過速度を確保するためには、透過膜２４の孔径が大きくすることが望ましく、少なくとも分子サイズである１ｎｍより大きくすることが望ましい。
【００３６】
外気流路２２には、外気の流れを発生させるための外気送風機２５が設けられている。また、内気流路２３には、内気の流れを発生させるための内気送風機２６が設けられている。これらの送風機２５、２６は、気体に運動エネルギーを与えたり圧力を高めたりする流体機械のうち圧縮比が２未満のものであり、具体的にはファンやブロア等である。これらの送風機２５、２６は、送風ファンとこれを回転駆動するモータとを備えている。
【００３７】
図１に示す例では、外気流路２２の外気は左から右に向かって流れ、内気流路２３の内気は右から左に向かって流れるようになっている。なお、筐体１０の内部では、内気循環送風機１１によって内気が循環する流れが発生しているが、内気送風機２６が作動していない場合には、内気流路２３には内気の流れが発生しないようになっている。
【００３８】
外気送風機２５または内気送風機２６の非作動時には、透過膜２４の表面近傍で気体が滞留し、外気と内気とで気体の濃度差が小さくなって、気体の透過が進行しなくなる。このため、外気送風機２５または内気送風機２６の少なくとも一方を作動させることで、透過膜２４の表面近傍での気体の滞留を解消させ、気体の透過を進行させることができる。
【００３９】
換気装置１には、制御部５０が設けられている。制御部５０は、ＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭ等を含む周知のマイクロコンピュータとその周辺回路から構成され、そのＲＯＭ内に記憶された制御プログラムに基づいて各種演算、処理を行い、出力側に接続された各種機器の作動を制御する。制御部５０は、Ｏ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号が入力する。そして、制御部５０は、これらのセンサ信号に基づいて、外気送風機２５と内気送風機２６に制御信号を出力して送風制御を行う。
【００４０】
青果物は、筐体１０内に収納された後にも呼吸するため、筐体１０内は大気と比較して酸素濃度が低く二酸化炭素濃度が高い状態になる。青果物は、酸素濃度が低く二酸化炭素濃度が高い状態で呼吸を抑制でき、鮮度を長期間保持できることが知られている。一方、過度に酸素濃度が低くなると、青果物の代謝異常が起きて、異味や異臭を生じたり、腐敗するおそれがある。また、青果物は多量の水分を含有しており、筐体１０内に収納された状態では、青果物から放出された水分で、筐体１０内の相対湿度が高くなることが多い。筐体１０内の相対湿度は、高すぎると結露が発生し、低すぎると青果物が萎れ、どちらの状態も青果物の鮮度の保持する上で好ましくない。以上のことから、筐体１０内の酸素濃度と二酸化炭素濃度と湿度を、青果物の貯蔵に適した所望の範囲内に調整する必要がある。
【００４１】
青果物の種類によって最適な酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度が異なっている。例えば、バナナは、酸素濃度が２〜５％、二酸化炭素濃度が２〜５％、相対湿度が９０〜９５％の範囲内で貯蔵することが望ましい。イチゴは、酸素濃度が５〜１０％、二酸化炭素濃度が１５〜２０％、相対湿度が９０〜９５％の範囲内で貯蔵することが望ましい。マンゴーは、酸素濃度が３〜５％、二酸化炭素濃度が５〜１０％、相対湿度が８５〜９０％の範囲内で貯蔵することが望ましい。このため、本実施形態では、制御部５０がＯ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号に基づいて外気送風機２５と内気送風機２６の風量を制御することで、酸素濃度、二酸化炭素濃度、相対湿度を調整している。
【００４２】
以下、制御部５０が実行する外気送風機２５と内気送風機２６の送風制御について説明する。本制御は、制御部５０のＲＯＭ等に格納された制御プログラムにしたがって実行される。
【００４３】
ここでは収納対象物としてバナナを用いた例を示すが、青果物の種類が変わればその制御方法も変わる。本膜を用いる場合の酸素濃度と二酸化炭素濃度の変化は、下記の式を満たしながらそれぞれが変化する。
【００４４】
酸素濃度＋二酸化炭素濃度≒２１％
例えば、酸素濃度が１５％の時は、二酸化炭素濃度は６％である。また一方で、バナナに障害の出る酸素濃度の下限値および二酸化炭素濃度の上限値は、それぞれ１％および７％である（出典：書籍名：GUIDE to FOOD TRANSPORT、1.Controlled Atmosphere、出版社：Mercantila Publishers）。したがって、バナナの鮮度維持に必要な濃度域（酸素濃度：２〜５％、二酸化炭素濃度：２〜５％）と障害の出る濃度域（酸素濃度：１％以下、二酸化炭素濃度：７％以上）とのバランスで、どちらに主眼を置くかが決まる。バナナの場合は、二酸化炭素濃度に主眼を置いて制御することになる。したがって、本膜を使った換気システムでは、二酸化炭素濃度を２〜５％、酸素濃度を１６〜１９％の濃度域にすることが必要となる。
【００４５】
以下、本実施形態の換気装置１にバナナを収納した場合の送風機２５、２６の送風制御の一例を示す。
【００４６】
まず、ＣＯ2センサ１３で検出した二酸化炭素濃度が所望範囲の上限値（バナナの場合は５％）に達したか否かを判定する。この結果、二酸化炭素濃度が所望範囲の上限値を上回っている場合には、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させ、透過膜２４の両面に外気と内気を供給する。外気送風機２５および内気送風機２６の送風量は、ＣＯ2センサ１３で検出した二酸化炭素濃度に基づいてファン回転出力を調整（例えば、ＯＮ−ＯＦＦ制御、ＰＩＤ制御）すればよい。
【００４７】
これにより、透過膜２４を介して二酸化炭素濃度が高い内気から二酸化炭素濃度が低い外気に二酸化炭素ガスが移動し、筐体１０内の二酸化炭素濃度が降下する。このとき、外気と内気との間で濃度差が発生している他のガス（ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）についても、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させることで、外気と内気との間で濃度差が小さくなる。
【００４８】
外気送風機２５および内気送風機２６を作動開始させた後、二酸化炭素濃度が所望範囲の下限値（バナナの場合は２％）に到達しているか否かを判定する。この結果、二酸化炭素濃度が所望範囲の下限値に到達している場合には、外気送風機２５および内気送風機２６の両方あるいは一方の作動を停止させる。これにより、透過膜２４を介した外気と内気との間でのガス移動が停止し、筐体１０内の二酸化炭素濃度の降下が停止する。その後、青果物の呼吸によって筐体１０内の二酸化炭素濃度が増加した場合に、上記処理を繰り返し行う。
【００４９】
次に、二酸化炭素濃度が所望範囲内（バナナの場合は２〜５％）であり、かつ、酸素濃度が所望範囲内（バナナの場合は１６〜１９％）である場合には、湿度センサ１４で検出した湿度が所望範囲の上限値（バナナの場合は９５％）を上回っているか否かを判定する。この結果、湿度が所望範囲の上限値を上回っている場合には、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させ、透過膜２４の両面に外気と内気を供給する。外気送風機２５および内気送風機２６の送風量は、湿度センサ１４で検出した湿度に基づいて調整すればよい。具体的には、湿度センサ１４で検出した湿度と所望範囲の上限値との差が大きい程、透過膜２４での分子交換効率を高めるために外気送風機２５および内気送風機２６の送風量を多くすればよい。
【００５０】
これにより、透過膜２４を介して湿度が高い内気から湿度が低い外気に水蒸気が移動し、筐体１０内の湿度が低下する。このとき、外気と内気との間で濃度差が発生している他のガス（Ｏ2、ＣＯ2）についても、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させることで、外気と内気との間で濃度差が小さくなる。
【００５１】
なお、内気の湿度より外気の方が高湿度である場合には、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させても、筐体１０内の湿度を低下させることはできないので、外気の湿度を検出する湿度センサを設け、内気の湿度が所望範囲の上限値を上回っていることに加え、内気の湿度より外気の方が低湿度である場合に、外気送風機２５および内気送風機２６を作動させるようにしてもよい。
【００５２】
外気送風機２５および内気送風機２６を作動開始させた後、湿度が所望範囲の下限値（バナナの場合は９５％）に到達しているか否かを判定する。この結果、湿度が所望範囲の下限値に到達している場合には、外気送風機２５および内気送風機２６の作動を停止させる。これにより、透過膜２４を介した外気と内気との間でのガス移動が停止し、筐体１０内の湿度の低下が停止する。その後、青果物からの水分蒸発によって筐体１０内の湿度が上昇した場合に、上記処理を繰り返し行う。
【００５３】
また、外気送風機２５および内気送風機２６の作動中は、外気送風機２５で発生させる外気の流量と内気送風機２６で発生させる内気の流量を異ならせることで、透過膜２４での気体の透過を促進させることができる。以下、この点について説明する。
【００５４】
図２は、外気流路２２の外気の流れと内気流路２３の内気の流れを示す断面図である。図２に示す例では、本実施形態では、外気流路２２を流れる外気の流量Ｑ１より内気流路２３を流れる内気の流量Ｑ２の方が多くなっており、外気流路２２の静圧Ｐ１より内気流路２３の静圧Ｐ２の方が高くなっている。このように、外気の流量Ｑ１と内気の流量Ｑ２が異なり、外気流路２２の静圧Ｐ１と内気流路２３の静圧Ｐ２が異なっている場合、図２で破線で示すように、透過膜２４の表面に垂直方向の流れを発生させることができる。これにより、透過膜２４の表面近傍での気体の滞留が軽減もしくは消滅し、透過膜２４の分子交換効率を向上させることができ、気体の透過を促進させることができる。
【００５５】
以上説明した本実施形態によれば、透過膜２４を用いることで、外気と内気とで濃度差が発生した気体（Ｏ2、ＣＯ2、Ｈ2Ｏ）のみを移動させることができる。これにより、外気と内気との間で濃度差がない気体（例えばＮ2）の移動が生じないので、温度調整（本実施形態では冷却）された内気が必要以上に外気に放出されることを防止でき、換気装置１の熱負荷を小さくすることができる。
【００５６】
また、本実施形態では、Ｏ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号に基づいて外気送風機２５および内気送風機２６の風量制御を行うことで、筐体１０内の酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度を所望範囲に調整することができる。これにより、筐体１０に収納される青果物の種類が変更されても、筐体１０内の酸素濃度、二酸化炭素濃度、湿度を青果物の種類に適した範囲に保持することができる。
【００５７】
また、本実施形態では、外気と内気との間の濃度差によって気体が透過膜２４を移動するので、送風機２５、２６によって外気と内気の流れを発生させるという簡易な構成で、筐体１０内のガス濃度を調整することができる。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態について図３を用いて説明する。以下、上記第１実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００５９】
図３は、本第２実施形態の換気装置１の構成を示す概念図である。図３に示すように、本第２実施形態では、内気流路２３に内気送風機２６が設けられておらず、内気流路２３の入口部に内気流路切替ドア２７が設けられている。図３に示す例では、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れが反時計方向となっている。このため、筐体１０の上部に配置されている内気流路２３では、右側が入口部であり、左側が出口部となっている。
【００６０】
内気流路切替ドア２７は、モータによって回動可能に構成されている。内気流路切替ドア２７が図３の破線で示す閉鎖位置にある場合は、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れが内気流路２３に導入されない。一方、内気流路切替ドア２７が図３の実線で示す開放位置にある場合は、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れが内気流路２３に導入される。また、内気流路切替ドア２７の開閉角度を調整することで、内気流路２３に流れる内気の流量を調整することができる。すなわち、内気流路切替ドア２７の開閉角度を大きくすることで、内気流路２３に流れる内気の流量を多くすることができ、内気流路切替ドア２７の開閉角度を小さくすることで、内気流路２３に流れる内気の流量を少なくすることができる。
【００６１】
内気流路切替ドア２７は、制御部５０から出力される制御信号によって作動する。つまり、本第２実施形態では、制御部５０がＯ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４のセンサ信号に基づいて、外気送風機２５と内気流路切替ドア２７の開閉制御を実行するように構成されている。
【００６２】
以上説明した本第２実施形態によれば、内気循環送風機１１によって発生する内気の流れを利用することで、動力を備えた内気送風機２６を省略することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。
【００６３】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態について図４、図５を用いて説明する。本第３実施形態では、上記各実施形態と比較して、外気送風機２５の構成が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００６４】
図４は、本第３実施形態の透過膜ユニット２０の断面構成の一例を示しており、内気送風機２６が設けられた上記第１実施形態の変形例に相当する。図４に示す例では、内気送風機２６には、送風ファン２６ａと、送風ファン２６ａを回転駆動するモータ２６ｂと、モータ２６ｂの駆動軸に設けられた駆動ギア部２６ｃとを備えている。また、外気送風機２８は、送風ファン２８ａと従動ギア部２８ｂとを備えている。本第３実施形態の外気送風機２８はモータを有しておらず、内気送風機２６に従動的に作動する送風ファンとして構成されている。
【００６５】
さらに、内気送風機２６のモータ２６ｂの回転駆動力を外気送風機２８に伝達するための動力伝達部材２９が設けられている。動力伝達部材２９は、回転軸２９ａと、その両端に設けられたギア部２９ｂ、２９ｃとを備えている。動力伝達部材２９の回転軸２９ａは、外気流路２２と内気流路２３に跨るように設けられている。回転軸２９ａの内気流路２３側の端部に設けられた内気側ギア部２９ｂは、内気送風機２６の駆動ギア部２６ｃと噛み合っており、外気流路２２側の端部に設けられた外気側ギア部２９ｃは、外気送風機２８の従動ギア部２８ｂと噛み合っている。
【００６６】
このような構成により、内気送風機２６が作動すると、内気送風機２６のモータ２６ｂは、内気送風機２６の送風ファン２６ａを回転駆動すると同時に、外気送風機２８を回転駆動することができる。これにより、内気流路２３に内気の流れが発生すると同時に、外気流路２２に外気の流れが発生する。
【００６７】
図５は、本第３実施形態の透過膜ユニット２０の断面構成の他の例を示しており、内気送風機２６が設けられていない上記第２実施形態の変形例に相当している。図５に示す例は、図４に示した例と動力伝達部材２９の構成が異なっている。図５の動力伝達部材２９は、回転軸２９ａの内気流路２３側の端部には、内気の流れを受けて回転するファン２９ｄが設けられている。つまり、図５に示す例では、内気流路２３を流れる内気の流体エネルギを駆動力として動力伝達部材２９が回転し、外気送風機２８を回転駆動する。これにより、内気流路２３に内気の流れが発生すると同時に、外気流路２２に外気の流れが発生する。
【００６８】
以上説明した本第３実施形態によれば、動力（モータ）を備えた外気送風機２５を省略することができ、外気の流れを発生させる送風手段の構成を簡略化することができる。なお、図４に示した構成において、外気流路２２と内気流路２３に設けた装置の関係を逆にしててもよい。つまり、外気流路２２にモータを備える外気送風機２５を設け、内気流路２３にモータを備えない内気送風機を設け、外気送風機２５の回転駆動力を動力伝達部材２９を介して内気送風機に伝達するようにすればよい。
【００６９】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態について図６を用いて説明する。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００７０】
図６は、本第４実施形態の換気装置１の概念図である。図６に示すように、本実施形態の換気装置１には、冷凍サイクルを構成するコンデンサ３０とエバポレータ３１とが設けられている。コンデンサ３０は、外気が導入される外気導入流路３２に配置され、エバポレータ３１は、内気が通過する内気循環流路３３に配置されている。外気導入流路３２を通過する外気はコンデンサ３０で高温冷媒と熱交換して温度上昇し、内気循環流路３３を通過する内気はエバポレータ３１で低温冷媒と熱交換して温度低下する。
【００７１】
本実施形態では、外気導入流路３２は筐体１０の下側角部に設けられている。図示を省略しているが、冷凍サイクルの圧縮機等は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の下方空間に設置されている。図６に示す例では、コンデンサ３０とエバポレータ３１は、筐体１０の右側壁の近傍で略水平に配置されており、エバポレータ３１は右側壁に向かって若干下方に傾斜している。また、エバポレータ３１は、コンデンサ３０の上方に位置している。
【００７２】
本実施形態では、外気送風機２５はコンデンサ３０に外気を送風するコンデンサファンとして構成され、内気送風機２６はラジエータ３１に内気を送風するラジエータファンとして構成されている。外気送風機２５は、コンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられており、外気送風機２５により吸引される外気がコンデンサ３０に供給される。内気送風機２６は、エバポレータ３１の空気流れ上流側に設けられており、内気送風機２６から押し出された内気がエバポレータ３１に供給される。なお、本実施形態の換気装置１は、冷凍コンテナとして構成されている。このため、内気は常時エバポレータ３１を通過して冷却される。
【００７３】
筐体１０の内部には、内気が循環する庫内と外気が導入される庫外に仕切る隔壁３４が設けられている。本実施形態の透過膜２４は、隔壁３４に設けられている。透過膜２４は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側、かつ、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ下流側に設けられている。外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側は、コンデンサ３０で加熱された外気が流れる。このようなコンデンサ３０で加熱された外気とエバポレータ３１で冷却された低温の内気とを透過膜２４を介して接触させた場合、熱損失が大きくなり、換気装置１の冷却効率が低下することとなる。このため、本実施形態では、コンデンサ３０をバイパスして外気流路２２に外気を取り込むためにバイパス流路３５が設けられている。
【００７４】
図６では、外気流路２２とバイパス流路３５を破線で示している。バイパス流路３５は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられており、外気送風機２５と紙面垂直方向にずれて配置されている。バイパス流路３５より導入された外気は、コンデンサ３０を通過することなく透過膜２４に到達するので、コンデンサ３０の熱の影響を受けることがない。本実施形態のバイパス流路３５は、透過膜２４に対して垂直に形成されている。このため、バイパス流路３５に導入された外気は、直角に曲がった後、外気流路２４を流れる。
【００７５】
内気流路２３には、内気流路２３と内気循環流路３３とを連通または遮断するための内気流路切替ドア２７ａ、２７ｂが設けられている。内気流路２３の空気流れ上流側には、第１内気流路切替ドア２７ａが設けられ、空気流れ下流側には第２内気流路切替ドア２７ｂが設けられている。上記第２実施形態と同様、各内気流路切替ドア２７ａ、２７ｂは、モータによって回動可能に構成されている。各内気流路切替ドア２７ａ、２７ｂは、各センサ１２〜１４からのセンサ信号に基づいて制御部５０（図６では図示省略）によって開閉制御される。
【００７６】
図６に示す例では、外気流路２２における外気の流れ方向が下から上に向かう方向であり、内気流路２３における内気の流れ方向が上から下に向かう方向となっている。つまり、本実施形態では、透過膜２４を介して内気と外気の流れ方向が反対となる対向流となっている。この対向流と、内気と外気の流れ方向が直交する直交流と、内気と外気の流れ方向が並行する並行流を比較すると、透過膜２４の分子交換効率は、対向流が最も高く、次いで直交流、並行流の順となる。このため、透過膜２４を介する内外気の流れを対向流とすることで、透過膜２４により分子交換を効果的に行うことができる。なお、透過膜２４を介する内外気の熱交換効率も、対向流が最も高く、次いで直交流、並行流の順となり、対向流が最も熱損失が大きくなる。このため、透過膜２４による分子交換効率と熱損失のバランスを図り、透過膜２４を介する内外気の流れを直交流としてもよい。
【００７７】
以上説明した本第４実施形態によれば、外気送風機２５としてコンデンサファンを用い、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができる。これにより、専用の外気送風機２５や内気送風機２６を設ける場合に比較して、換気装置１の構成を簡素化することができる。
【００７８】
また、外気流路２２に外気を取り入れるためのバイパス流路３５を設けることで、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられた透過膜２４に、コンデンサ３０の熱の影響を受けることなく外気を供給できる。この結果、外気流路２２の外気と内気流路２３の内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、透過膜２４を介して内外気が接触することによるシステム効率の低下を抑制できる。
【００７９】
（第５実施形態）
次に、本発明の第５実施形態について図７を用いて説明する。本第５実施形態では、上記第４実施形態に比較して、透過膜２４の位置が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８０】
図７は、本第５実施形態の換気装置１の概念図である。本実施形態においても、透過膜２４は外気導入流路３２と内気循環流路３３とを仕切る隔壁３４に設けられている。本実施形態では、透過膜２４は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ上流側、かつ、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ下流側に設けられている。透過膜２４の外気側近傍には、外気流路２２を形成するための外気流路形成部材３６が設けられている。外気導入流路３２に導入された外気は、外気流路形成部材３５を回り込んで外気流路２２に流入するので、外気導入流路３２に導入された外気が直接透過膜２４に衝突することがない。
【００８１】
外気流路形成部材３５は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側に至るまで形成されている。このため、外気流路２２を通過した外気は、コンデンサ３０を通過することなく、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側に流れることができる。
【００８２】
以上説明した本第５実施形態によっても、外気送風機２５としてコンデンサファンを用い、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。また、本第５実施形態では、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ上流側に透過膜２４を配置しているので、上記第４実施形態のようにバイパス流路３５を設ける必要がない。
【００８３】
（第６実施形態）
次に、本発明の第６実施形態について図８を用いて説明する。本第６実施形態では、上記第４、第５実施形態と比較して、透過膜２４の位置が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００８４】
図８は、本第６実施形態の換気装置１の概念図である。本実施形態においても、透過膜２４は外気導入流路３２と内気循環流路３３とを仕切る隔壁３４に設けられている。本実施形態では、透過膜２４は、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側、かつ、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ下流側に設けられている。
【００８５】
本実施形態では、透過膜２４は、隔壁３４におけるエバポレータ３１に対向する面に配置されており、透過膜２４はエバポレータ３１の直下に位置している。このため、除霜運転時にエバポレータ３１から落下した水滴が透過膜２４に流入した場合には、透過膜２４の透過性能の低下を招くおそれがある。そこで、本実施形態では、透過膜２４への水滴の流入を防ぐために、隔壁３４における透過膜２４の近傍にリブ３７が設けられている。図８に示す例では、隔壁３４におけるエバポレータ３１に対向する面が若干左下がりになっているため、水滴が左方向に流れる。このため、リブ３７は隔壁３４における透過膜２４の右側に設けられている。
【００８６】
外気導入流路３２におけるコンデンサ３０より空気流れ下流側は、コンデンサ３０で加熱された外気が流れる。このようなコンデンサ３０で加熱された外気とエバポレータ３１で冷却された低温の内気とを透過膜２４を介して接触させた場合、熱損失が大きくなり、換気装置１の冷却効率が低下することとなる。このため、本実施形態では、上記第４実施形態と同様、透過膜２４の外気流路２２に外気を取り込むためにバイパス流路３５が設けられている。これにより、外気導入流路３２におけるコンデンサ３０の空気流れ下流側に設けられた透過膜２４に、コンデンサ３０の熱の影響を受けることなく外気を供給できる。この結果、外気流路２２の外気と内気流路２３の内気の温度差を小さくして熱損失を小さくすることができ、システム効率の低下を抑制できる。
【００８７】
図８に示す例では、外気流路２２における外気の流れ方向とが右から左に向かう方向であり、内気流路２３における内気の流れ方向が右から左に向かう方向となっている。つまり、本実施形態では、透過膜２４を介して内気と外気の流れ方向が同一となる並行流となっている。
【００８８】
以上説明した本第６実施形態によっても、外気送風機２５としてコンデンサファンを用い、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。また、第６実施形態では、透過膜２４がエバポレータ３１に対向する位置に設けられている。このため、透過膜２４が内気送風機２６に近くなり、内気送風機２４から送り出された内気を容易に透過膜２４に供給することができ、内気送風機２４の動力を有効に利用できる。
【００８９】
（第７実施形態）
次に、本発明の第７実施形態について図９を用いて説明する。本第７実施形態では、上記各実施形態と比較して、透過膜２４の位置が異なっている。以下、上記各実施形態と同様の部分については説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。
【００９０】
図９は、本第７実施形態の換気装置１の概念図である。本実施形態では、透過膜２４は、内気循環流路３３におけるエバポレータ３１より空気流れ上流側に設けられている。透過膜２４は筐体１０の側壁に設けられており、外気流路２２は筐体１０の外部に存在する。このため、透過膜２４には、外気導入経路３２を通過する外気ではなく、筐体１０の外部に存在する外気が供給される。
【００９１】
本実施形態では、図４で示した第３実施形態と同様の構成の外気送風機２８が設けられている。動力伝達部材２９によって内気送風機２６の動力が外気送風機２８に伝達されるので、内気送風機２６が作動することで外気送風機２８も同時に作動する。これにより、内気流路２３に内気の流れが発生すると同時に、外気流路２２に外気の流れが発生する。
【００９２】
以上説明した本第７実施形態によっても、内気送風機２６としてエバポレータファンを用いることで、既設の装置を利用して透過膜２４に外気と内気を供給することができ、換気装置１の構成を簡素化することができる。また、本第７実施形態の構成では、上記第３実施形態と同様、動力（モータ）を備えた外気送風機２５を省略することができ、外気の流れを発生させる送風手段の構成を簡略化することができる。なお、本実施形態の構成では、外気流路２２は筐体１０の外部に開放されているため、透過膜２４の外気側に接触する外気の入れ替えは比較的容易であり、外気送風機２８を省略することも可能である。
【００９３】
（他の実施形態）
以上、本発明の実施例について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各請求項に記載した範囲を逸脱しない限り、各請求項の記載文言に限定されず、当業者がそれらから容易に置き換えられる範囲にも及び、かつ、当業者が通常有する知識に基づく改良を適宜付加することができる。
【００９４】
例えば、上記各実施形態では、換気装置１として、筐体１０内を冷凍または冷蔵する例について説明したが、これに限らず、筐体１０内の温度調整が行われていればよく、筐体１０内を常温や常温より高温に温度調整する構成としてもよい。
【００９５】
また、上記各実施形態では、Ｏ2センサ１２、ＣＯ2センサ１３、湿度センサ１４を用いて送風機２５、２６の風量制御や内気流路切替ドア２７の開閉制御を行うように構成したが、これらのセンサ１２、１３、１４のうち１つまたは２つを用いて送風機２５、２６の風量制御や内気流路切替ドア２７の開閉制御を行ってもよい。
【００９６】
また、上記各実施形態では、外気流路２２と内気流路２３のそれぞれに送風手段を設けるように構成したが、これに限らず、外気流路２２と内気流路２３の少なくとも一方に送風手段が設けられていればよい。
【００９７】
また、上記各実施形態では、筐体１０に青果物を収納する例について説明したが、これに限らず、筐体１０に収納する対象は、温度調整が必要で、かつ、収納中に内気中の特定種類のガス濃度が変化するものであれよい。例えば、異なる種類の食品であってもよく、さらには動物や人であってもよい。
【符号の説明】
【００９８】
１０ 筐体
１１ 内気循環送風機
１２ Ｏ2センサ（ガス濃度検出手段）
１３ ＣＯ2センサ（ガス濃度検出手段）
１４ 湿度センサ（ガス濃度検出手段）
２１ 流路形成部材
２２ 外気流路
２３ 内気流路
２４ 透過膜
２５ 外気送風機（送風手段）
２６ 内気送風機（送風手段）
２７ 内気流路切替ドア（送風手段）
２８ 外気送風機（送風手段）
２９ 動力伝達部材
３０ コンデンサ
３１ エバポレータ
３２ 外気導入流路
３３ 内気循環流路
３５ バイパス流路
５０ 制御部（制御手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に存在する内気の温度調整が行われる筐体（１０）と、
前記筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を検出するガス濃度検出手段（１２、１３、１４）と、
外気が流れる外気流路（２１）および前記筐体（１０）内に存在する内気が流れる内気流路（２２）を形成する流路形成部材（２２）と、
一方の面が前記外気流路（２１）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（２２）の内気と接触するように前記外気流路（２１）と前記内気流路（２２）との境界に配置され、前記外気流路（２１）側と前記内気流路（２２）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（２４）と、
前記外気流路（２１）における外気の流れまたは前記内気流路（２２）における内気の流れの少なくとも一方を発生させる送風手段（２５、２６、２７、２８）と、
前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による送風制御を行う制御手段（５０）とを備え、
前記制御手段（５０）は、前記ガス濃度検出（１２、１３、１４）によって検出されたガス濃度に基づいて、前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による外気または内気の少なくとも一方の送風制御を行うことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
前記筐体（１０）内で内気を循環させるための内気循環送風機（１１）が設けられており、
前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２７）は、前記内気循環送風機（１１）によって発生した内気の流れを前記内気流路（２２）に導入することで、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２６）は、送風ファン（２６ａ）と、前記送風ファン（２６ａ）を回転駆動する駆動手段（２６ｂ）とを備えており、
前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させる送風手段（２８）は、動力伝達部材（２９）を介して伝達される前記駆動手段（２６ｂ）の回転駆動力によって回転して、前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項４】
前記透過膜（２４）は、前記特定種類のガスの平均自由行程以下の孔径の孔を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の換気装置。
【請求項５】
高温冷媒と外気とを熱交換するコンデンサ（３０）と、低温冷媒と内気とを熱交換するエバポレータ（３１）を備え、
前記外気送風手段（２５）は、前記コンデンサ（３０）に外気を送風するコンデンサファンであり、前記内気送風手段（２６）は、前記エバポレータ（３１）に内気を送風するエバポレータファンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の換気装置。
【請求項６】
前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ上流側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の換気装置。
【請求項７】
前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ下流側に設けられており、
前記コンデンサ（３０）をバイパスして前記外気流路（２２）に外気を供給するバイパス流路（３５）を備えることを特徴とする請求項５に記載の換気装置。
【請求項１】
内部に存在する内気の温度調整が行われる筐体（１０）と、
前記筐体（１０）内の特定種類のガス濃度を検出するガス濃度検出手段（１２、１３、１４）と、
外気が流れる外気流路（２１）および前記筐体（１０）内に存在する内気が流れる内気流路（２２）を形成する流路形成部材（２２）と、
一方の面が前記外気流路（２１）の外気と接触し、かつ他方の面が前記内気流路（２２）の内気と接触するように前記外気流路（２１）と前記内気流路（２２）との境界に配置され、前記外気流路（２１）側と前記内気流路（２２）側との間で気体を選択的に透過させる透過膜（２４）と、
前記外気流路（２１）における外気の流れまたは前記内気流路（２２）における内気の流れの少なくとも一方を発生させる送風手段（２５、２６、２７、２８）と、
前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による送風制御を行う制御手段（５０）とを備え、
前記制御手段（５０）は、前記ガス濃度検出（１２、１３、１４）によって検出されたガス濃度に基づいて、前記送風手段（２５、２６、２７、２８）による外気または内気の少なくとも一方の送風制御を行うことを特徴とする換気装置。
【請求項２】
前記筐体（１０）内で内気を循環させるための内気循環送風機（１１）が設けられており、
前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２７）は、前記内気循環送風機（１１）によって発生した内気の流れを前記内気流路（２２）に導入することで、前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項３】
前記内気流路（２２）で内気の流れを発生させる送風手段（２６）は、送風ファン（２６ａ）と、前記送風ファン（２６ａ）を回転駆動する駆動手段（２６ｂ）とを備えており、
前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させる送風手段（２８）は、動力伝達部材（２９）を介して伝達される前記駆動手段（２６ｂ）の回転駆動力によって回転して、前記外気流路（２１）で外気の流れを発生させることを特徴とする請求項１に記載の換気装置。
【請求項４】
前記透過膜（２４）は、前記特定種類のガスの平均自由行程以下の孔径の孔を有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の換気装置。
【請求項５】
高温冷媒と外気とを熱交換するコンデンサ（３０）と、低温冷媒と内気とを熱交換するエバポレータ（３１）を備え、
前記外気送風手段（２５）は、前記コンデンサ（３０）に外気を送風するコンデンサファンであり、前記内気送風手段（２６）は、前記エバポレータ（３１）に内気を送風するエバポレータファンであることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載の換気装置。
【請求項６】
前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ上流側に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の換気装置。
【請求項７】
前記透過膜（２４）は、前記エバポレータ（３１）の空気流れ下流側、かつ、前記コンデンサ（３０）の空気流れ下流側に設けられており、
前記コンデンサ（３０）をバイパスして前記外気流路（２２）に外気を供給するバイパス流路（３５）を備えることを特徴とする請求項５に記載の換気装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１２−３２１３８（Ｐ２０１２−３２１３８Ａ）
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４８９３１（Ｐ２０１１−４８９３１）
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月１６日（２０１２．２．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月７日（２０１１．３．７）
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【Ｆターム（参考）】
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