JP2016164099A - 二酸化塩素発生装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 対象空間に二酸化塩素ガスを効率よく発生する二酸化塩素発生装置および方法の実現。【解決の手段】 二酸化塩素発生組成物と酸化チタンの共存する系にガラス粒子等の透明粒子を混合し、紫外線を照射する。装置は、組成物、酸化チタンおよび透明粒子の共存する系と紫外線源から成る。【選択図】図１

Description

本発明は二酸化塩素発生装置および方法、特に対象空間に二酸化塩素ガスを効率よく発生する二酸化塩素発生装置および方法に関するものである。

二酸化塩素を用いて消臭、殺菌、カビ防止をするために、安定して二酸化塩素を発生させる方法が、特許出願公開２０１１−１７３７５８（特許文献１）に開示されている。この文献に記載された方法は、亜塩素酸塩とアルカリ剤から成る安定化二酸化塩素発生組成物を、大気中の二酸化炭素と水分に接触させるものである。

ゲル状の安定化二酸化塩素、すなわち二酸化塩素発生組成物と、この組成物に紫外線を照射する手段とから成り、二酸化塩素発生組成物から気化した二酸化塩素ガスを殺菌・脱臭に用いる殺菌・脱臭ガス供給装置が、特許公報３９０２７０７（特許文献２）に開示されている。この装置により殺菌・脱臭性の二酸化塩素を容易にかつ確実に供給できるとしている。紫外線を照射するための紫外線源としては蛍光ケミカルランプを挙げているが、紫外線の波長について言及していない。同様な装置は特許出願公開２００４−５０１３１（特許文献３）、同２００６−２８３１７３（特許文献４）にも記載されている。

特許出願公開２０１１−１７３７５８ 特許公報３９０２７０７ 特許出願公開２００４−５０１３１ 特許出願公開２００６−２８３１７３

特許出願公開２００６−３１７１００ 箱の内部に塗布された酸化チタン膜と、この酸化チタン膜に紫外線を照射する紫外線冷極管灯とを具え、保冷箱内を殺菌する保冷箱が記載されている。紫外線冷極管灯から放射される紫外線（文献では「光」）の波長は３５０ないし３８０ｎｍの範囲とされている。紫外線源として「紫外線冷極管ランプ」を用いるとしているが、おそらく「冷陰極紫外線ランプ」と呼ばれるものを意味すると推定される。

特許出願公開２０１１−４５８１０ 酸化チタン等に無機酸化物を添加して複合化した光触媒粒子を、波長２５４ｎｍの紫外線により励起し、活性化させた光触媒が記載されている。背景技術の欄において、ＵＶ−Ａと呼ばれる波長３６５ｎｍの紫外線について技術的背景を説明しているが、用いているのは波長２５４ｎｍの紫外線である。無機酸化物としては金属酸化物が記載されている。

二酸化塩素ガスの殺菌・脱臭の用途への利用が拡大するにつれ、広い空間での、そして確実な殺菌・脱臭効果を得るため、対象空間における二酸化塩素ガスの一層高い濃度が求められるようになった。しかし特許文献１に記載されたような、亜塩素酸塩とアルカリ剤から成る組成物を大気中の二酸化炭素と水分に接触させる方法では、低い濃度の二酸化塩素ガスしか得られない。この方法で得られる二酸化塩素ガスは、装置を１時間作動させたとき、接触させた空気６０Ｌ中に９ないし３０ｍｇ程度である（濃度として０．１５ないし０．５ｐｐｍ程度）。

特許文献２に記載されたような、二酸化塩素発生組成物に紫外線を照射し、二酸化塩素ガスを気化させる殺菌・脱臭ガス供給装置によっても、十分高い濃度の二酸化塩素ガスを得ることはできない（この方法で得られる二酸化塩素ガスの濃度は、装置を１時間作動させたとき０．２ないし０．４ｐｐｍ程度である）。

それ故本発明の目的は、対象空間中に二酸化塩素ガスの一層高い濃度を得ることができる、あるいは所要の濃度を短時間に得ることができる、二酸化塩素発生装置を実現することにある。

本発明の他の目的は、対象空間中に二酸化塩素ガスの一層高い濃度を得ることができる、あるいは所要の濃度を短時間に得ることができる、二酸化塩素発生方法を実現することにある。

本発明の上記目的は、二酸化塩素発生組成物と、光屈折性の透明な固体粒子と、光触媒機能を有する酸化チタンと、それら三者の共存する系に紫外線を照射する紫外線源との組み合わせから成る、二酸化塩素発生装置により達成される。

本発明の上記他の目的は、二酸化塩素発生組成物、光触媒機能を有する酸化チタン、および光屈折性の透明な固体粒子の共存する系に、紫外線を照射することから成る二酸化塩素発生方法により達成される。

本発明の二酸化塩素発生装置において有利な紫外線源は、３６０ｎｍないし３９５ｎｍに主波長を有する主波長を有する紫外線を発するものである。本発明の二酸化塩素発生方法において有利な紫外線は、３６０ｎｍないし３９５ｎｍに主波長を有する紫外線である。

本発明の二酸化塩素発生装置において特に有利な紫外線源は、３８２ｎｍから３９４ｎｍまでの範囲に主波長を有し、３８０ｎｍを超える波長領域に放出エネルギーの７５％以上を含む紫外線を発するものである。本発明の二酸化塩素発生方法において特に有利な紫外線は、３８２ｎｍから３９４ｎｍまでの範囲に主波長を有し、３８０ｎｍを超える波長領域に放出エネルギーの７５％以上を含む紫外線である。

本発明の二酸化塩素発生装置および方法において、有利な紫外線源は発光ダイオードから成るものである。しかし冷陰極紫外線灯等を用いることもできる。

二酸化塩素発生組成物は、固形物（固形剤、粒状など）であっても、ゲル状であってもよい。粒状とする場合には、亜塩素酸塩と他の材料から成る組成物に酸化チタン粒子および固体粒子（光屈折性、透明）を混合すればよい。固形剤の場合は、固形化する前に組成物の材料と混合してもよく、小さい塊の表面に酸化チタン粒子を付着させ、固体粒子と混合してもよい。

ゲル状とする場合には、例えば、特開平１１−２８５５２５、特開２０００−２０２００９、特開２００５−２９４３０や、特開２００８−１８０７に記載された組成物を用いることができる。

二酸化塩素発生組成物は、亜塩素酸塩とアルカリ又はその塩から成ってもよい。また二酸化塩素発生組成物は亜塩素酸塩と、弱酸、ｐＨ調整剤またはｐＨ緩衝剤から成ってもよい。ｐＨ緩衝剤は、弱酸と強アルカリとの塩（例えばリ亜塩素酸塩ン酸二水素ナトリウム）又は強酸と弱アルカリとの塩の、いずれでもよい。ｐＨ調整剤としてはクエン酸。クエン酸とアルカリ、酒石酸、リン酸塩（リン酸二水素ナトリウム等）、国際特許公開２００８−１１１３５７又は特許出願２００６−４０９５５に記載されたその他のｐＨ調整剤などを用いることができる。

二酸化塩素発生組成物は特許文献１の記載に従い調製することができるが、これに限定されない。

本発明における光屈折性の透明な固体粒子は、例えばガラス、アクリル樹脂、ポリスチレン樹脂の粒子である。ガラスとしては、紫外線を容易に透過する石英ガラス等が有利である。粒子の大きさは、直径換算（体積を球に換算）０．１ないし４ｍｍ程度とすればよい。ゲル状の二酸化塩素発生組成物を用いる場合には、比重が１より大きい個体粒子が好ましく、ガラス粒子が有利である。二酸化塩素発生組成物に対する混合割合は、２ないし９０容積％とすればよい。

本発明の二酸化塩素発生装置は、例えば特許文献２、３又は４に記載された構造とすることができる。本発明の二酸化塩素発生方法は、このような装置を用いれば容易に実施することができる。

本発明の装置または方法は、遊離の二酸化塩素ガスを発生させるのに好適である。

本発明の二酸化塩素発生装置によれば、対象空間中に遊離の二酸化塩素ガスの一層高い濃度を得ることができ、あるいは所要の二酸化塩素ガス濃度を短時間に得ることができる。

本発明の二酸化塩素発生方法によれば、対象空間中に遊離の二酸化塩素ガスの一層高い濃度を得ることができ、あるいは所要の二酸化塩素ガス濃度を短時間に得ることができる。

本発明の一実施形態を示す説明図 （ａ）正面図 （ｂ）断面図

焼成済みのゼオライト（商品名ミラクレ−Ｇ‐１３Ｆ）８１ｇ、亜塩素酸ナトリウム１６ｇ、水酸化ナトリウム１ｇ、水２ｇから成る組成物を、特許文献１の段落〔００２３〕の記述に従って調製する。この組成物１０ｇに対して酸化チタンと球状石英ガラス粒子（直径１ないし４ｍｍ）を混合して、複合系材料を作製する。加える酸化チタンの量は０．４ないし１．５ｇの範囲から、ガラス粒子の量は１０ないし５０ｇの範囲から選ぶ。

二酸化塩素発生組成物と酸化チタンとの複合系材料に紫外線照射を行うための装置を図１に示す。図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の線分Ｕ−Ｕに沿った断面図である。紫外線を照射するためには密閉箱１を用いる。ガラス板２ａの上に上述（前段落〔００２４〕）の複合系材料２を薄い層に拡げ、密閉箱１の底面中央１ａに置く。密閉箱１のほぼ中央（中間の高さ）１ｂに紫外線源３として、所定の波長に発光するＬＥＤ８個を一列に水平に固定し、必要な配線（図示せず）をする。箱内のガス濃度の測定のため、密閉箱の側壁にはサンプル吸引のための貫通孔１ｃを設け、吸引チューブ１ｄを挿入する。吸引チューブ１ｄには二酸化塩素ガス濃度測定器（図示せず）を連結する。

この装置により、二酸化塩素発生組成物と酸化チタンの複合系に対する紫外線照射と、箱内の空気中の二酸化塩素ガス濃度の測定を行うことができる。必要に応じて箱の容積、材料、紫外線源、サンプル吸引孔等の位置は変更できる。

段落００２６の二酸化塩素発生組成物１０ｇに酸化チタン０．４ｇを混合し、粒子直径１、２、３、４ｍｍの球状石英ガラス粒子を、それぞれ１０ないし４０ｇ加えた複合系材料２に、上述の装置を用いて容積約２０Ｌの密閉箱１内で、主波長が３８３．５ｎｍの紫外線を照射した。密閉箱１内の二酸化塩素ガス濃度を以下の各時点で測定した。
（１）照射開始前に３０分間照射なしに箱内の空気を循環した後
（２）その後紫外線を３０分間照射した後
（３）さらに３０分間照射した後（累計照射時間６０分）
（４）さらに６０分間照射した後（累計照射時間１２０分）
二酸化塩素ガス濃度（ｐｐｍ）の測定結果を表１ないし４に示す。なお、試験に用いた主波長３８３．５ｎｍの紫外線は放出エネルギーの７６．５％を３８３ｎｍ以上の波長領域に有していた。

表１ないし４の結果によると、直径４ｍｍのガラス粒子を用いれば実験した範囲のすべての添加量で、ガラス粒子なしの場合の約２倍の二酸化塩素ガスが発生する。直径２ｍｍまたは３ｍｍのガラス粒子でも４０ｇ（二酸化塩素発生組成物１０ｇに対し）添加すれば約２倍の二酸化塩素ガスが発生し、それより少ない添加量（２０または３０ｇ）でも約１．６倍の二酸化塩素ガスが発生する。直径１ｍｍのガラス粒子を用いても、二酸化塩素ガス発生量がガラス粒子なし場合の約１．６倍に増加する。

直径３ｍｍおよび４ｍｍのガラス粒子の場合には、紫外線を照射しなくてもガラス粒子の存在により二酸化塩素ガスの発生量が若干増加しているが、理由は不明である。しかしガス発生量の水準は紫外線照射ありの場合より格段に低い。

表１ないし表４の測定結果から、二酸化塩素発生組成物と酸化チタンとの複合系に紫外線照射を行うとき、ガラス粒子の共存は二酸化塩素ガスの発生量を増加させることが明らかである。

本発明の装置および方法によると、居住空間、作業空間等の環境に殺菌（ウィルス防除を含む）、消臭、カビ防止等に有用な二酸化塩素ガスの実用的に有効な濃度を実現することができるから、工場、医療施設、介護施設、体育館、学校、集会場、劇場、住宅、厨房、食堂、浴室 便所、宿泊施設、店舗等種々の場所で殺菌、消臭、カビ防止の効果を挙げることができる。

１ 密閉箱
１ａ 位置（複合系材料の）
１ｂ 位置（紫外線源の）
１ｃ 貫通孔
１ｄ 吸引チューブ
２ 複合系材料
２ａ ガラス板
３ 紫外線源

Claims (18)

1. 二酸化塩素発生組成物と、光屈折性の透明な固体粒子と、光触媒機能を有する酸化チタンと、それら三者の共存する系に紫外線を照射する紫外線源との組み合わせから成る、二酸化塩素発生装置。
2. 前記紫外線源が３６０ｎｍないし３９５ｎｍに主波長を有する、請求項１の二酸化塩素発生装置。
3. 前記紫外線源が３８２ｎｍから３９４ｎｍまでの範囲に主波長を有し、３８０ｎｍを超える波長領域に放出エネルギーの７５％以上を含む紫外線源であることを特徴とする、請求項１の二酸化塩素発生装置。
4. 前記紫外線源が発光ダイオードから成る、請求項１、２、３いずれかの二酸化塩素発生装置。
5. 前記二酸化塩素発生組成物が固形剤である、請求項１の二酸化塩素発生装置。
6. 前記二酸化塩素発生組成物がゲル状である、請求項１の二酸化塩素発生装置。
7. 前記二酸化塩素発生組成物が亜塩素酸塩とアルカリ又はその塩とから成る請求項１、５、６いずれかの二酸化塩素発生装置。
8. 前記二酸化塩素発生組成物が亜塩素酸塩と、ｐＨ調整剤またはｐＨ緩衝剤とから成る、請求項１、５、６いずれかの二酸化塩素発生装置。
9. 遊離の二酸化塩素ガスを発生する、請求項１又は４の二酸化塩素発生装置。
10. 二酸化塩素発生組成物、光触媒機能を有する酸化チタン、および光屈折性の透明な固体粒子の共存する系に、紫外線を照射することから成る二酸化塩素発生方法。
11. 前記紫外線が３６０ｎｍないし３９５ｎｍに主波長を有する、請求項１の二酸化塩素発生方法。
12. 前記紫外線が３８２ｎｍから３９４ｎｍまでの範囲に主波長を有し、３８０ｎｍを超える波長領域に放出エネルギーの７５％以上を含む紫外線であることを特徴とする、二酸化塩素発生方法。
13. 前記紫外線を発光ダイオードから発生させる、請求項１０、１１、１２いずれかの二酸化塩素発生方法。
14. 前記二酸化塩素発生組成物が固形剤である請求項１０の二酸化塩素発生方法。
15. 前記二酸化塩素発生組成物がゲル状である請求項１０の二酸化塩素発生方法。
16. 前記二酸化塩素発生組成物が亜塩素酸塩とアルカリ又はその塩とから成る、請求項１４または１５の二酸化塩素発生方法。
17. 前記二酸化塩素発生組成物が亜塩素酸塩とｐＨ調整剤とから成る、請求項１４または１５の二酸化塩素発生方法。
18. 遊離の二酸化塩素ガスを発生する請求項１０又は１３の二酸化塩素発生方法。