JP5944760B2

JP5944760B2 - 二酸化塩素ガスの発生装置および容器

Info

Publication number: JP5944760B2
Application number: JP2012143023A
Authority: JP
Inventors: 阪田　総一郎; 総一郎阪田; 裕幸樋口; 正憲井上; 昌弘楠田; 小野　元嗣; 元嗣小野
Original assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Current assignee: Takasago Thermal Engineering Co Ltd
Priority date: 2012-06-26
Filing date: 2012-06-26
Publication date: 2016-07-05
Anticipated expiration: 2032-06-26
Also published as: JP2014005179A

Description

本発明は、クリーンルームや病院、ホテル客室などの室内の脱臭、微生物の殺菌、滅菌などに利用される二酸化塩素ガスの発生装置に関する。

二酸化塩素ガスを利用して微生物の殺菌や滅菌を行う方法は、他の塩素、次亜塩素酸ソーダ、過酸化水素などを用いた方法に比較して、毒性が少なく安全に実施することができ、塩素のような強い臭いがしないので不快感を伴わないといった利点がある。また、二酸化塩素ガスは単位重量当たりの殺菌力が高く、胞子、かび、バクテリア、ウイルス等に優れた滅菌および殺菌効果を示し、発がん性物質を生成しない等の利点もある。二酸化塩素ガスは、微生物細胞のタンパク質に接触するとＯ_２を分離し酸化させ、同時に微生物がもつナトリウムと反応してＮａＣｌとなる。二酸化塩素ガスは、たんぱく質と接触すると素早い反応が起きる。
ＣｌＯ_２＋微生物のＮａ → 酸化した微生物のタンパク質＋ＮａＣｌ

一方で、二酸化塩素ガスは不安定であり、長期にわたって一定濃度で保管することが困難である。そこで従来より、容器内に亜塩素酸ナトリウムと酸性液を供給し、両者の化学反応によって二酸化塩素ガスを発生させる方法が採用されている。例えば、亜塩素酸ナトリウム液とリンゴ酸溶液を混合すると、以下の反応式によって、二酸化塩素ガスを発生する。
4NaClO₂＋2HOOC-CH(OH)-CH₂-COOH＋O₂ →2NaOOC-CH(OH)-CH₂-COONa＋4ClO₂＋2H₂O

本出願人は、先に、特許文献１、２において、亜塩素酸ナトリウムの粉末と酸性液を反応させて二酸化塩素ガスを発生させる方法を開示した。なお、亜塩素酸ナトリウムと酸性液の化学反応が急激に進行すると、爆発を生ずるおそれがある。そのため、特許文献１に示す技術では、容器内に供給する亜塩素酸ナトリウムの粉末を１０ｇ以下に制限することにより、局所的な濃度上昇を防いでいる。また、特許文献２に示す技術では、二酸化塩素ガスの局部的な濃度が１０％を超えないようにすることに加え、容器の外部から加熱して反応を促進させ、反応を所定時間内に終了させるようにしている。

特開２００９−２３４８８７号公報特開２０１０−２０７５３９号公報

しかしながら、容器内の液中で発生した二酸化塩素ガス（ClO₂）の気泡が液面まで上昇してはじける際に微細ミストが飛び散り、こうして飛び散ったミストが、室内を浮遊して汚染するといった問題がある。また、飛び散った微細ミストが浮遊して乾燥すると、反応生成物NaOOC-CH(OH)-CH₂-COONaの固形粒子となる。NaOOC-CH-CH(OH)-CH2-COONaは、亜塩素酸ナトリウムと酸性液が反応して二酸化塩素ガスを出した後に残る溶解性残渣で、ガス状物質ではない。NaOOC-CH-CH(OH)-CH2-COONaは、二酸化塩素ガス発生後の溶液に溶けて残るが、その溶液が水分を蒸発しきると、白い粉末状塩類として残るものである。そして、こうして室内に浮遊したミストや固形粒子が、クリーンルームなどに配置された製品や装置に付着すると、品質不良の原因となる。

例えば、製薬工場のクリーンルーム内の消毒/殺菌では、汚染源としての微生物に対して二酸化塩素ガスによる消毒/殺菌がなされればよいわけで、二酸化塩素ガス発生の伴うミストや乾燥粒子の随伴汚染物質は、分離除去されない場合、製薬製造工程の精密機器に付着して腐食の原因になったり、製品への混入・不良の原因になる。したがって、これらの随伴汚染物質は徹底して排除されなければならない。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、二酸化塩素ガスの生成に伴って発生したミストや固形粒子による汚染を回避できる二酸化塩素ガスの発生装置および容器を提供することにある。

本発明によれば、容器にペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液を供給し、両者の化学反応によって、二酸化塩素ガスを発生させる二酸化塩素ガス発生装置であって、遮蔽体で囲まれた空間内に前記容器を備え、前記容器は、複数の容器部分に仕切られており、かつ、各容器部分は、ペレット状亜塩素酸ナトリウムが通過できない大きさの開口部で互いに連通し、前記空間内で発生した二酸化塩素ガスを送風するファンと、ろ過するフィルタを備えることを特徴とする、
二酸化塩素ガス発生装置が提供される。

この二酸化塩素ガス発生装置にあっては、前記空間の上方に、前記ファンと前記フィルタを備えていても良い。また、前記空間の内部において、前記容器の上方には、前記ファンの稼動によって前記空間の内部を上昇していく二酸化塩素ガスの流れに旋回成分を加えるファンが設けられていても良い。また、前記容器の内部を複数の容器部分に分割する仕切り部材を備え、前記仕切り部材は、前記容器から取り外し自在であっても良い。また、前記容器に供給された酸性液を加熱するヒーターを備えていても良い。また本発明によれば、二酸化塩素ガスを送風するファンと、ろ過するフィルタを備える二酸化塩素ガス発生装置において、ペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液が供給されて、両者の化学反応によって、二酸化塩素ガスを発生させる容器であって、複数の容器部分に仕切られており、かつ、各容器部分は、ペレット状亜塩素酸ナトリウムが通過できない大きさの開口部で互いに連通していることを特徴とする、容器が提供される。

本発明において、酸性液として、例えばリンゴ酸、クエン酸あるいは酢酸のような食用有機酸を用いることにより、人体に有毒な塩酸や硫酸のような酸を取り扱う場合に比較して、より安全かつ容易に二酸化塩素ガスを発生させることができる。また、ペレット状亜塩素酸ナトリウムは、固体であるため、保管や運搬等が容易であり、人体に付着しても肌を荒らす心配が少ない。なお、容器内への酸性液の供給に先立って、ペレット状亜塩素酸ナトリウムを予め容器内に配置しておくことができる。

本発明によれば、容器内でペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液を反応させることにより、現場で二酸化塩素ガス（ClO₂）を発生させて、クリーンルームなどの室内に供給し、脱臭、微生物の殺菌、滅菌などに利用することができる。二酸化塩素ガスを発生させる場合、ペレット状亜塩素酸ナトリウムが投入される容器が複数の容器部分に仕切られており、各容器部分でペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液を反応させることにより、容器全体から二酸化塩素ガスを発生させて、室内に供給することができる。また、各容器部分は、ペレット状亜塩素酸ナトリウムが通過できない大きさの開口部で互いに連通しているため、各容器部分には、酸性液が満遍なく供給される一方、ペレット状亜塩素酸ナトリウムは、別の容器部分に移動することがなく、各容器部分において偏りのない状態でペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液の反応が行われる。その結果、容器全体から満遍なく二酸化塩素ガスを発生させることができ、反応効率も向上する。また、容器全体から二酸化塩素ガスを発生させることにより、脱臭や殺菌、滅菌等に有効な成分の面積当たりの発生量を向上させることができることから装置の小型化が図られる。

また、遮蔽体で囲まれた空間の上方にはファンが設けられており、このファンの稼動により、遮蔽体の下方から、室内の空気が空間内に吸い込まれ、空間内では、ファンに向かって流れる上昇気流が形成される。このため、空間内に配置された容器においてペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液の反応に伴って発生した二酸化塩素ガスは、ファンとフィルタを通過した後、室内へ供給される。この場合、空間内では、容器内の液中で発生した二酸化塩素ガスの気泡が液面まで上昇してはじける際に微細ミストが飛び散ることがあるが、このミストや、ミストによって発生した固形粒子はフィルタで捕捉されて、室内への汚染が回避される。

また、空間の内部では、別のファンからの送風によって前記上昇気流に旋回成分が加えられることにより、二酸化塩素ガスをこの旋回上昇気流に乗せ、ファンとフィルタまで持ち上げて室内へ給気することが可能となる。二酸化塩素ガスの分子量は67.5で、空気分子量28.8の2.3倍の重さである。このような重い二酸化塩素ガスを、旋回上昇気流に乗せてファンとフィルタまで持ち上げることにより、除染対象室である室内へ二酸化塩素ガスをまんべんなく拡散させることができる。

本発明の実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置の概略図である。図１におけるＸ−Ｘ断面図である。図１におけるＹ−Ｙ断面図である。容器の斜視図である。仕切り部材の側面図である。ペレット状亜塩素酸ナトリウムの斜視図である。容器の変形例の説明図である。本発明例における経過時間と粒子濃度の関係を示すグラフである（縦軸０〜４０００count/ｍ³）。本発明例における経過時間と粒子濃度の関係を示すグラフである（縦軸０〜２０count/ｍ³）。比較例における経過時間と粒子濃度の関係を示すグラフである（縦軸０〜４００００００count/ｍ³）。比較例における経過時間と粒子濃度の関係を示すグラフである（縦軸０〜４０００００count/ｍ³）。沈降速度と対象粒子の比重の関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

先ず、上述したように、従来は、亜塩素酸ナトリウムの粉末投入量は10g以下にしなければならなかった。その理由は、亜塩素酸ナトリウム粉末と酸性溶液を混合してガスを発生させる場合、混合液面上の二酸化塩素ガス濃度が10vol%を越えると、非引火性爆発（混合液が周囲に飛び散って汚染する）を生じる可能性があり、参考文献１、２では、20g以上の投入量でその危険性が増すことが明らかにされた。また、安全率も見込んで10g以下とした。発明者の一人はその後研究を続け、市販の180cc容量紙コップの底面積（5cm直径円≒20cm²）を基準として、この底面積と爆発の関係をさらに詳細に調べた。その結果、20cm²の底面積の円筒容器で、亜塩素酸ナトリウム粉末と、亜塩素酸ナトリウム粉末重量の2倍重量のリンゴ酸粉末を亜塩素酸ナトリウム粉末の重量の5倍重量の精製水に溶解したリンゴ酸溶液を反応させて二酸化塩素ガスを送風気流が存在しない静止空間中で繰り返し発生させた。10gから20gまでの間で亜塩素酸ナトリウム粉末投入量を増やしていった場合、ミストの飛散と容器周囲への付着による汚染程度が大きくなり、20gを越えると、液体自体の吹きこぼれのような汚染が見られた。つまり、反応液そのものによる周囲汚染（非可燃性爆発と言っても良い）にまで至らなくとも、その前兆現象ともいえるミストによる汚染は、亜塩素酸ナトリウム粉末重量が20cm²底面積当り10gを越える段階から生じ始めた。このミスト汚染も防止するためには、20cm²底面積当りの亜塩素酸ナトリウム粉末投入量を10g以下にすることが必須である。また、底面積を半分の10cm²にして同様の測定を繰り返したところ、ミストによる汚染は、亜塩素酸ナトリウム粉末重量が10cm²底面積当り5gを越える段階から生じ始めた。つまり、ある部分で液に対する粉末の比率が高くなると、液体自体の吹きこぼれ或いはミストの飛散が発生するので、これを防止するには亜塩素酸ナトリウム粉末重量投入量は0.5g/cm²以下にしなければならない。

そこで、発明者らは、二酸化塩素ガス発生容器の個数を増やすことなく装置を小型化・設置面積縮小を実施した。装置を小型化・設置面積縮小をすれば、除染が必要な部屋の有効面積が広くとれ、例えばクリーンルームに設置すればより多くの装置を設置できるようになるので、ガス濃度はより高まり、除染能力は向上できる。また、装置の小型化・設置面積縮小に当っては、ミストによる周囲飛散汚染を防止できる工夫も行った。

図１〜３に示すように、本発明の実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置１は、四方を遮蔽体１０で囲まれて形成された空間１１の内部において、ヒーター１２の上に容器１３を載せた構成を備えている。遮蔽体１０は、四隅に配置された支柱１５に取り付けられている。

遮蔽体１０で囲まれた空間１１の上方には、ファンフィルタユニット１６が取り付けられている。ファンフィルタユニット１６は、ＨＥＰＡフィルタと、空間１１内の空気を吸引してＨＥＰＡフィルタに通過させる内蔵ファンを備えている。ファンフィルタユニット１６の大きさは、例えば、外寸610W×610L×140Hであり、5m³／min, 22cm／sの吸引能力を有している。

遮蔽体１０には、例えば、裾開き透明ビニルカーテンが利用できる。遮蔽体１０の下方には、空間１１の内部に周囲の空気を取り込むための隙間１７が形成されている。隙間１７は、床面上に形成された例えば14cmの高さの開口部である。ファンフィルタユニット１６の内蔵ファンの稼動により、これら隙間１７を通じて、二酸化塩素ガス発生装置１の周囲の空気が空間１１の内部下方に吸い込まれる。そして、空間１１の内部において上向きに空気が流れ、ファンフィルタユニット１６に吸い込まれて、ファンフィルタユニット１６のＨＥＰＡフィルタでろ過された空気が、室内に拡散・循環した後、再び二酸化塩素ガス発生装置１に給気される。

図２、３に示すように、この実施の形態では、ヒーター１２の上に、４つの容器１３が置かれている。各容器１３には、後述するペレット状亜塩素酸ナトリウムａと酸性液ｂが供給される。

図４に示すように、各容器１３は、容器１３の内部を複数の容器部分２０に仕切るための仕切り部材２１が入れられている。この実施の形態では、各容器１３の内部は、仕切り部材２１によって、１つの中央の容器部分２０と、その周りに位置する４つの容器部分２０の、合計５つの容器部分２０に分割された状態になっている。

図５に示すように、仕切り部材２１は、容器１３から自由に取り外すことができる。仕切り部材２１には、多数の円形の開口部２２が設けられている。各容器１３の内部は、仕切り部材２１によって５つの容器部分２０に分割されているが、この開口部２２を通じて、各容器部分２０は互いに連通した状態になっている。

図６に示すように、この実施の形態では、円柱形状のペレット状亜塩素酸ナトリウムａが用いられる。ペレット状亜塩素酸ナトリウムaが小さい場合や軽い場合など、酸性液ｂの流動によってペレット状亜塩素酸ナトリウムaが移動するような場合には、開口部２２はペレット状亜塩素酸ナトリウムａが通過しないように設定する必要がある。この実施の形態では、仕切り部材２１の開口部２２の直径ｄ_１と、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａの直径ｄ_２は、ｄ_１＜ｄ_２の関係であり、開口部２２の直径ｄ_１よりもペレット状亜塩素酸ナトリウムａの直径ｄ_２が大きく設定されている。このため、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは、仕切り部材２１の開口部２２を通過できず、各容器部分２０の間では、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは移動しない。なお、開口部２２の直径ｄ_１よりもペレット状亜塩素酸ナトリウムａの直径ｄ_２を大きく設定する他、例えば、開口部２２は、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａを通過させない幅のスリット状などにして、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａが通過しないように設定することもできる。

図２、３に示すように、ヒーター１２の上に置かれた各容器１３には、酸性液ｂのノズル２５が、上から挿入されている。各ノズル２５の上端には、酸性液ｂを貯留するタンク２６が接続されている。また、各ノズル２５の途中には、ピンチノズル２７が装着されており、このピンチノズル２７が開くことにより、タンク２６内の酸性液ｂがノズル２５を通じて各容器１３に導入される。ピンチノズル２７は、ヒーター１２の外側に配置された駆動装置２８に取り付けられている。また、タンク２６は、駆動装置２８の上方に支持されている。

図２、３に示すように、空間１１の内部には、一対のファン３０が設けられている。これら一対のファン３０は、互いに同じ高さであり、かつ、容器１３とファンフィルタユニット１６の間の高さに配置されている。また、図２に示すように、上から見た状態において４角形状をなしている空間１１の内部において、対角線上となる位置に、ファン３０同士が配置されている。これらファン３０の送風方向Ｌは、互いに逆向きであり、かつ、いずれも水平に、遮蔽体１０に沿う向きに設定されている。このように、２つのファン３０から、互いに逆向きに、遮蔽体１０に沿って送風方向Ｌに送風を行うことにより、この実施の形態では、図２に示すように上から見た状態において、空間１１の内部の空気に対して、半時計回転方向ＵＣの旋回成分が加えられる。

この二酸化塩素ガス発生装置１は、例えばクリーンルームなどの室内に設置されている。そして、二酸化塩素ガス発生装置１の容器１３にペレット状亜塩素酸ナトリウムａが投入される。この場合、容器１３の内部において仕切り部材２１で仕切られた複数の各容器部分２０のそれぞれにペレット状亜塩素酸ナトリウムａが投入される。なお、一つの容器部分２０へ投入するペレット状亜塩素酸ナトリウムaの量は、投入する容器部分２０の底面積に対して0.5g/cm2以下となる量であればよい。また、ピンチノズル２７が開かれ、タンク２６内の酸性液ｂがノズル２５を通じて容器１３に導入される。この際、一つの容器部分２０として、本実施の形態では中央の容器部分２０へ酸性液ｂを投入する。容器１３内の各容器部分２０は、仕切り部材２１に設けられた開口部２２を通じて互いに連通しているので、こうして容器１３の一つの容器部分２０に導入された酸性液ｂは、すべての各容器部分２０に満遍なく供給される。なお、開口部２２は必ずしもすべての仕切り部材に設ける必要はなく、一つの容器部分２０に酸性液ｂを投入したときに全ての容器部分２０に酸性液ｂが行き渡るように連通していればよいが、多くの仕切部材２１に開口部２２を設けておくほうがより迅速に酸性液ｂを全体に行き渡らせることが出来る。また、酸性液ｂを導入する容器部分２０は中央の容器部分２０に限らず、どの容器部分２０であってもよい。こうして、容器１３内の各容器部分２０において、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａと酸性液ｂが化学反応し、二酸化塩素ガス（ClO₂）ｃが発生する。その反応式は次のとおりである。
4NaClO₂＋2HOOC-CH(OH)-CH₂-COOH＋O₂ →2NaOOC-CH(OH)-CH₂-COONa＋4ClO₂＋2H₂O

なお、容器１３に供給された酸性液ｂはヒーター１２によって加熱され、これにより、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａと酸性液ｂとの化学反応が促進される。この場合、容器１３の各容器部分２０でペレット状亜塩素酸ナトリウムａと酸性液ｂが反応するので、容器１３の全体から二酸化塩素ガスｃを発生させることができる。先行文献１によれば、ガス濃度が反応開始からピークに達するまでの時間長さは30℃で20分以上要していたものが60℃では半分の10分に短縮され、濃度のピーク値は、60℃では、30℃の1.2倍に増加する。

酸性液ｂは容器１３の各容器部分２０に満遍なく供給される一方で、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは仕切り部材２１の開口部２２を通過せず、移動しないので、各容器部分２０において偏りのない状態でペレット状亜塩素酸ナトリウムａと酸性液ｂの反応が行われる。また、各容器部分２０における亜塩素酸ナトリウムの反応量は、各容器部分２０ごとに想定された当初の設定量と一致し、ミストによる周囲飛散汚染や液ふきこぼれを起こすことがない。その結果、容器１３の全体から満遍なく二酸化塩素ガスｃを発生させることができ、反応効率も向上する。

なお、容器１３に供給する酸性液ｂとして、例えばリンゴ酸、クエン酸あるいは酢酸のような食用有機酸を用いることにより、人体に有毒な塩酸や硫酸のような酸を取り扱う場合に比較して、より安全かつ容易に二酸化塩素ガスを発生させることができる。また、食用の同様な酸性水溶液、例えば酒石酸、フマル酸、コハク酸、グルコン酸、乳酸、酢酸、アジピン酸、フィチン酸、アスコルビン酸あるいはこれらの混合物などを用いることができる。なお、塩酸や硫酸のような酸を用いることもできるが、塩酸を用いると塩素ガスが発生し、また、硫酸を用いると硫化水素ガスが発生する心配がある。いずれにしてもｐH値が３以下の酸性液を用いることにより、確実かつ迅速に二酸化塩素ガスｃを生成することができる。

また、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは、亜塩素酸ナトリウム粉末にバインダを混合してペレット錠剤またはタブレット錠剤に加工することにより、任意の大きさ、形状とすることができる。バインダとして、水溶性高分子化合物であるカルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、ポリエチレングリコールなどが利用される。ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは、固体であるため、保管や運搬等が容易であり、人体に付着しても肌を荒らす心配が少ない。なお、容器１３内への酸性液ｂの供給に先立って、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａを予め容器１３内に配置しておくことができる。ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは、30℃以下の液温においては、粉末よりも溶解しにくいが、液温を40℃にすれば、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは、粉末の60%、50℃で80%、60℃で90%のピーク濃度が得られる。また、亜塩素酸ナトリウム粉末を作業者が扱う場合、浮遊塵埃を吸引すると、呼吸器粘膜表面に付着すると炎症を引き起こし、健康障害が起こる心配がある。しかし、ペレット状亜塩素酸ナトリウムａは、そのような心配がない点で有利である。

また、仕切り部材２１は、容器１３から自由に取り外すことができる。このため、洗いにくい隅部が少なく容器１３や仕切り部材２１は、取り外した状態で容易に洗浄することができる。また、メンテナンスにも便利である。

そして、空間１１の上方に設けられたファンフィルタユニット１６の稼動により、遮蔽体１０の下方に形成された隙間１７から、室内の空気が、例えば24 cm/sの流速で、空間１１の内部に吸い込まれ、空間１１の内部では、ファンフィルタユニット１６に向かって流れる上昇気流が形成される。こうして、容器１３で発生した二酸化塩素ガスｃが、ファンフィルタユニット１６を通過した後、室内へ供給されることとなる。この場合、空間１１の内部では、容器１３内の液中で発生した二酸化塩素ガスｃの気泡が液面まで上昇してはじける際に微細ミストが飛び散ることがあるが、このミストや、ミストによって発生した固形粒子はファンフィルタユニット１６に内蔵されたＨＥＰＡフィルタで捕捉されて、室内へ持ち込まれることがない。これにより、室内の汚染が回避される。

なお、空間１１の内部で発生した二酸化塩素ガスｃやミストが、隙間１７から漏えいすることを防止するためには、周辺の空気を、隙間１７から15cm/s以上で空間１１内に吸引する必要がある。隙間１７の床付近に存在する気流方向が、ランダムな熱対流（最大風速は約15cm/s）の風速に打ち勝つことにより、汚染ミストが隙間１７から外部に漏洩することを防止することができる。このように、空間１１内への吸引速度を15cm/s以上とする知見は、例えば、日本建築学会環境系論文集第586 号25-32, 2004 年12 月J. Environ. Eng., AIJ, No.586, 25-32, Dec, 2004被験者実験と数値解析による。また、咳気流に伴う唾液の静穏室内における伝搬特性の検討Investigation of Coughed Spit’s Transmission Characteristics in a Calm Environment by Subject Experiment and Numerical Analysis 朱晟偉*, 加藤信介**, 梁禎訓*Shengwei ZHU, Shinsuke KATO, Jeong−Hoon YANGによると、気流の存在しない無風状態でも0.2m/s以下の方向が定まらない熱対流の存在が指摘されている。発明者が熱線風速計で測定した結果では、この熱対流の風速は15cm/s前後であることが解った。

また、ファンフィルタユニット１６の稼動によって空間１１の内部に上昇気流が形成される一方で、空間１１内の対角線上となる位置に配置された一対のファン３０から、互いに逆向きに、遮蔽体１０に沿って送風方向Ｌに送風が行われる。これにより、この実施の形態では、図２に示すように上から見た状態において、空間１１の内部の空気に対して、半時計回転方向ＵＣの旋回成分が加えられる。その結果、空間１１の内部では、半時計回転方向ＵＣに旋回しながらファンフィルタユニット１６に向かって上昇していく旋回上昇気流が発生する。この際、隙間１７が四周に設けられているので、空間１１内に均一に室内空気が吸い込まれて、空間１１内全体で均一な気流となる。その結果、容器１３で発生させた二酸化塩素ガスｃをこの旋回上昇気流に乗せて、ファンフィルタユニット１６まで持ち上げ、室内へ給気することが可能となる。二酸化塩素ガスｃの分子量は67.5で、空気分子量28.8の2.3倍の重さである。このような重い二酸化塩素ガスｃを、旋回上昇気流に乗せてファンフィルタユニット１６まで持ち上げることにより、除染対象室である室内へ二酸化塩素ガスｃをまんべんなく拡散させることができる。旋回流は竜巻と同様コリオリの力によって反時計方向にした場合に強い上昇気流となるため、北半球では、図２に示したように、２個のファン３０の組み合わせによって、上から見た状態において反時計回転方向ＵＣとなる旋回気流を形成させるように配置することが望ましい。逆に、南半球では、ファン３０によって時計回転方向となる旋回気流を形成させることが望ましい。こうして、二酸化塩素ガスｃをクリーンルームなどの室内全体に放出させて、脱臭、微生物の殺菌、滅菌などに利用することができる。

なお、ファンフィルタユニット１６から放出された二酸化塩素ガスｃは、周囲温度よりも高い温度を有するため上昇した後天井と側壁に沿って大きな循環気流を室内に形成させ、除染対象となる室内全体にまんべんなく行き渡る。

また、二酸化塩素ガスｃの分子量は空気の分子量と比較して極めて重く、重力方向に自重で重力落下方向に垂れてしまい、室内に均一濃度で拡散しない。本発明では、ファンフィルタユニット１６によって空間１１の内部に生じる鉛直上方への気流の存在が二酸化塩素ガスｃの発生と空間１１内への一様拡散に都合が良いのは、発生したミスト混じりの二酸化塩素ガスｃが上方に立ち上る際に、空間１１内の温度25℃、70%RHの雰囲気中では、20μmのミストで平均1.3秒で乾燥飛沫になることを見出した。なお、書籍「エアロゾルテクノロジー」によれば、空間１１内の鉛直上方気流が、二酸化塩素ガスｃの発生部から1.3秒以上を要してファンフィルタユニット１６に達する限り、その時間内に20μm以下のミストは乾燥しきって、たとえファンフィルタユニット１６の機器部やフィルタ金属フレームに付着してもミストのような著しい腐食性はない。測定の結果、本発明で発生する浮遊ミストの最大粒子径は20μmであり、極力ミスト成分が直接ファンフィルタユニット１６に付着することを減らして、気流中で乾燥してから付着するようにすれば、腐蝕というトラブルを極力低減できる。ガス発生部とファンフィルタユニット１６までの距離L、空間１１内の平均流速Uとすると、L/U≧1.3secとすることにより、ファンフィルタユニット(ＦＦＵ)１６の金属腐食によるFFU損傷を抑えることに成功した。

以上、本発明の好適な実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに示した形態に限定されない。例えば、ヒーター１２の上に置かれる容器１３は、図４に示したような四角形状に限らず、図７に示すような、円柱形状の容器１３を用いても構わない。ヒーター１２の上に置かれる容器１３の個数は、１つ、あるいは、任意の複数でよい。なお、空間１１の内部における二酸化塩素ガスｃの滞留時間を、1.3sec以上にすれば、空間１１の内部で発生した二酸化塩素ガスｃに混在するミストが、隙間１７から漏えいすることを有効に防止できるようになる。また、ファンフィルタユニット１６の配置は二酸化塩素発生装置１の上部に限らず、空間１１の上部にあればよく、例えば二酸化塩素発生装置１の側部に設けてガスを横向きに吹出してもよい。この場合でも、発生した二酸化塩素ガスｃが周囲温度よりも高温であるため上昇して、天井と側壁に沿って室内を循環する。

25m³のクラス10のクリーンルーム3.3mW×3.7mL×2.02mH(≒25m³)の中央において、クリーンエア循環送風を止め、亜塩素酸ナトリウム粉末と酸性溶液を反応させて二酸化塩素ガスを発生させた。本発明例では、図１等で説明したように遮蔽体で囲まれた空間の内部で二酸化塩素ガスを発生させ、ファンフィルタユニットを通じて室内に放出させた（ＦＦＵブース付き。図８、９。）。一方、比較例では、遮蔽体およびファンフィルタユニットのいずれも無い状態で二酸化塩素ガスを発生させ、そのまま室内に放出させた（ＦＦＵブースなし。図１０、１１。）。本発明例における経過時間と粒子濃度の関係を図８（縦軸０〜４０００count/ｍ³）、図９（縦軸０〜２０count/ｍ³）に示す。比較例における経過時間と粒子濃度の関係を図１０（縦軸０〜４００００００count/ｍ³）、図１１（縦軸０〜４０００００count/ｍ³）に示す。

30分間経過後に、比較例（ブースなし）は、0.3μm以上の大きさの粒子個数が1m³の空気中に3500000個存在したのに対して、本発明例（ブースあり）は、10個前後に留まった。本発明の効果が確認できた。

なお、二酸化塩素ガス発生に伴って飛び散るミストの最大の大きさは、100μm(0.1mm直径程度)であり、その沈降速度は書籍「エアロゾルテクノロジー」巻末データの図６に明らかなように、比重１の水滴の場合、25cm/s以上にしないと、ミストは重力沈降する。ファンフィルタユニットの吸い上げ速度（気流方向が上向きの吸い込み速度）が22cm/sであると、このような大きさのミストは下降して床面または装置の上面に落下付着したり、透明ビニルカーテン裾開き部（隙間）から外部に出る恐れもある。このような汚染ミストが外部（クリーンルームエリアなどの室内）に漏洩することを防止するためには、ビニルカーテン床付近に存在する気流方向がランダムな熱対流（最大風速は15cm/s）の風速に打ち勝って絶えず空間内に気流が周囲から引き込まれて、決して空間内空気が外部に漏れださないような風速で透明ビニルカーテン裾開き部（隙間）から15cm/s以上で吸引する必要がある。

なお、図１２に示すように、沈降速度は対象粒子の比重に比例する。例えば、粒子径100μmでは、比重１で25cm/s、比重0.7で、17.5cm/s〔25cm/s×0.7〕となる。

ファンフィルタユニットで、二酸化塩素ガス発生に伴って飛び散ったミストを吸引する場合、ファンユニット（通常送風機と電気配線、制御回路から構成）とフィルタユニットの気流方向に対する配置順が大変重要である。フィルタユニットが上流側（図１等では容器１３側）、ファンユニットが下流側（図１等では天井側）に配置した場合は、HEPAフィルタがまずミスト成分を除去して、ファンユニットには二酸化塩素ガスのみが流入するので、相対湿度が90%RHを越えるような高湿度空気でない限り、ファンユニットは二酸化塩素ガス濃度200ppmで延べ100時間の運転においても目視できる腐食は見られなかった。一方、フィルタユニットが下流側（図１等では天井側）、ファンユニットが上流側（図１等では容器１３側）に配置した場合は、ミスト成分が除去されることなくファンユニットに流入してファンユニット鋼製部材である送風機、電気配線、制御回路などに付着し、その後、フィルタユニットのHEPAフィルタでミストや粒子成分が除去される。このため、ミストが付着したファンユニットの腐食劣化が著しい。ミスト成分付着はガス成分接触と比較して著しい腐食をファンユニットにもたらす。よって、ファンフィルタユニットにおいて、フィルタユニットが上流側（図１等では床側）、ファンユニットが下流側（図１等では天井側）に配置されていることが望ましい。

本発明は、クリーンルームなどの室内の脱臭、微生物の殺菌、滅菌などに有用である。

ａペレット状亜塩素酸ナトリウム
ｂ酸性液
ｃ二酸化塩素ガス
１二酸化塩素ガス発生装置
１０遮蔽体
１１空間
１２ヒーター
１３容器
１５支柱
１６ファンフィルタユニット
２０容器部分
２１仕切り部材
２２開口部
２５ノズル
２６タンク
２７ピンチノズル
２８駆動装置
３０ファン

Claims

容器にペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液を供給し、両者の化学反応によって、二酸化塩素ガスを発生させる二酸化塩素ガス発生装置であって、
遮蔽体で囲まれた空間内に前記容器を備え、
前記容器は、複数の容器部分に仕切られており、かつ、各容器部分は、ペレット状亜塩素酸ナトリウムが通過できない大きさの開口部で互いに連通し、
前記空間内で発生した二酸化塩素ガスを送風するファンと、ろ過するフィルタを備えることを特徴とする、二酸化塩素ガス発生装置。
前記空間の上方に、前記ファンと前記フィルタを備えることを特徴とする、請求項１に記載の二酸化塩素ガス発生装置。
前記空間の内部において、前記容器の上方には、前記ファンの稼動によって前記空間の内部を上昇していく二酸化塩素ガスの流れに旋回成分を加えるファンが設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の二酸化塩素ガス発生装置。
前記容器の内部を複数の容器部分に分割する仕切り部材を備え、前記仕切り部材は、前記容器から取り外し自在であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の二酸化塩素ガス発生装置。
前記容器に供給された酸性液を加熱するヒーターを備えることを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の二酸化塩素ガス発生装置。
二酸化塩素ガスを送風するファンと、ろ過するフィルタを備える二酸化塩素ガス発生装置において、ペレット状亜塩素酸ナトリウムと酸性液が供給されて、両者の化学反応によって、二酸化塩素ガスを発生させる容器であって、
複数の容器部分に仕切られており、かつ、各容器部分は、ペレット状亜塩素酸ナトリウムが通過できない大きさの開口部で互いに連通していることを特徴とする、容器。