JP6052508B2 - 二酸化塩素発生装置 - Google Patents
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Description
本構成のように、多孔性物質を、封入体よりガス放出口の側に配置すれば、容器本体内で発生した二酸化塩素ガスを直ちにガス放出口を介して容器本体の外部に放出できるため、大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
また、本構成では、隔離部材を、多孔性物質および封入体の間に配置して、多孔性物質が封入体の側へ移動するのを防止できるため、多孔性物質と封入体とを確実に隔離することができる。
さらに、本構成のように、隔離部材によって、封入体よりガス放出口の側に配置した多孔性物質が封入体の側への移動するのを防止できるため、二酸化塩素ガスを発生させる反応をガス放出口の側で確実に行なわせることができるようになり、より確実に大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
本構成によれば、隔離部材が容器本体の内部を移動する範囲を位置決め手段によって確実に設定することができる。これにより、例えば多孔性物質が容器本体の内部において封入体の側に移動するのを防止するように、位置決め手段によって隔離部材の可動範囲を設定すれば、二酸化塩素ガスを発生させる反応をガス放出口の側で確実に行なわせることができるようになり、より確実に大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
本構成のように、多孔性物質を、封入体よりガス放出口の側に配置すれば、容器本体内で発生した二酸化塩素ガスを直ちにガス放出口を介して容器本体の外部に放出できるため、大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
また、本構成では、隔離部材を、多孔性物質および封入体の間に配置して、多孔性物質が封入体の側へ移動するのを防止できるため、多孔性物質と封入体とを確実に隔離することができる。
さらに、本構成のように、隔離部材によって、封入体よりガス放出口の側に配置した多孔性物質が封入体の側への移動するのを防止できるため、二酸化塩素ガスを発生させる反応をガス放出口の側で確実に行なわせることができるようになり、より確実に大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
本構成によれば、隔離部材が容器本体の内部を移動する範囲を位置決め手段によって確実に設定することができる。これにより、例えば多孔性物質が容器本体の内部において封入体の側に移動するのを防止するように、位置決め手段によって隔離部材の可動範囲を設定すれば、二酸化塩素ガスを発生させる反応をガス放出口の側で確実に行なわせることができるようになり、より確実に大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
また、例えば固形の酸性組成物および亜塩素酸塩水溶液が非接触状態で収納された管状の容器本体を圧着治具を使用して破壊し、または、右端を右手で、左端を左手で持ち、該容器本体に外力を加えて円弧状に曲げることにより、内部に収納した易破壊性の封入体を極めて容易に破壊することができる。
本発明の二酸化塩素発生装置は、亜塩素酸塩と酸性物質を反応させて二酸化塩素ガスを発生させる。図1に示したように、当該二酸化塩素発生装置10には、外から力を加えることにより変形可能な容器本体12が設けてあり、当該容器本体12は、通気性・非透水シートで構成されたガス放出口14を具備するとともに、当該ガス放出口14以外の部分は密閉された非透水構造となっている。
本発明の発生装置における容器本体12は、外から力を加えることにより変形可能であり、内部に、固形の酸性組成物18を収容できる空間および封入体20を収容できる空間を有する態様であればよい。このような態様を呈する素材としては、例えば、可撓性素材が例示される。ここでいう可撓性とは、外から力を加えると容易に、例えば円弧状に湾曲して変形させることができ、かつ加えた力を解除すると元の形状に戻り易い性質を有するものをいう。可撓性を持つ樹脂素材は具体的には、ポリエチレンやポリプロピレン、シリコンなどが挙げられる。
容器本体12の形状としては、管状(試験管状)・スティック状・袋状・箱状・などが例示されるが、これに限られるものではない。例えば容器本体12を袋状に構成した場合、当該袋状の容器本体12の内部に封入体20を収容しておく。外力を加える際には当該封入体20が破壊される程度に袋状の容器本体12を押圧して変形させるとよい。
本実施形態の容器本体12は、容器本体12の一端に形成された開口部をガス放出口14とし、他端に底板部16を形成して密封することにより有底筒状に形成したものを例示する。
ガス放出口に設けられる通気性を有する非透水部材は、例えばガス・空気・湿気は透過させるが、液体は通さない透湿防水性シート(あるいは通気防水シート)を使用することができる。当該透湿防水性シートは、微多孔質フィルム(非常に小さな孔を多数有する素材のフィルム)を単独で使用してもよいし、あるいは複数枚重ねて貼り合せた素材や、無孔質であってもガスや空気、湿気(水蒸気)の移動を可能とした素材、高密度織物に強力な撥水処理を施したコーティングタイプの素材などを使用してもよい。上市されているものとしては、例えばゴアテックス(登録商標)やエクセポール(登録商標:三菱樹脂社製:微多孔質ポリオレフィン系フィルムと各種不織布などを組み合わせた、通気性・透湿性・防水性に優れた素材)、エントラントE(登録商標、東レ社製)などが挙げられる。なお、非透水部材は、容器本体に取り付けやすくするため、ヒートシール性(熱溶着性)を備えていることが望ましい。
また、通気性を有する難透水部材は、例えばガス・空気・湿気は透過させるが、液体は殆ど通さないシートである。難透水部材は、例えば公知の不織布が使用可能である。特に疎水性不織布を用いると、水を弾く作用を有するため、非透水部材とほぼ同等の性能を期待することができる。
本実施形態の封入体20は、亜塩素酸塩水溶液19を密封可能であり、易破壊性の容器である。
ここでいう易破壊性とは、外側から力を及ぼして変形させる、或いは、曲げる(あるいは曲げようとする)ことにより容易に亀裂が入ったり割れたりして破壊できる性質をいうが、搬送中や保存時における揺れや軽い衝撃によって破損するものであってはならない。易破壊性の封入体としては、例えばガラスアンプルや厚みが比較的薄いプラスチック容器が挙げられる。易破壊性の封入体としてプラスチック容器を使用する場合、当該容器に予め脆弱部を人為的に設けておき、外側から力を及ぼして曲げる(あるいは曲げようとする)ことにより、その脆弱部に亀裂が入ったり、割れたり(破損したり)するように構成することもできる。
本発明で使用される亜塩素酸塩としては、例えば、亜塩素酸アルカリ金属塩や亜塩素酸アルカリ土類金属塩が挙げられる。亜塩素酸アルカリ金属塩としては、例えば亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウム、亜塩素酸リチウムが挙げられ、亜塩素酸アルカリ土類金属塩としては、亜塩素酸カルシウム、亜塩素酸マグネシウム、亜塩素酸バリウムが挙げられる。なかでも、入手が容易という点から、亜塩素酸ナトリウム、亜塩素酸カリウムが好ましく、亜塩素酸ナトリウムが最も好ましい。これら亜塩素酸素アルカリは1種を単独で用いてもよいし、2種以上を併用しても構わない。
亜塩素酸塩水溶液における亜塩素酸塩の割合は、0.1重量%〜30重量%であることが好ましい。0.1重量%未満の場合は、二酸化塩素ガスの発生において亜塩素酸塩が不足するという問題が生じる可能性があり、30重量%を超える場合は、亜塩素酸塩が飽和して結晶が析出しやすいという問題が生じる可能性がある。安全性や安定性、二酸化塩素ガスの発生効率などを鑑みた場合、さらに好ましい範囲は、21重量%〜25重量%である。
本発明で使用し得る酸性物質としては、無機酸や有機酸あるいはその塩であり、例えば塩酸、硫酸、硝酸、リン酸、ホウ酸、メタリン酸、ピロリン酸、スルファミン酸などの無機酸、蟻酸、酢酸、プロピオン酸、酪酸、乳酸、ピルビン酸、クエン酸、リンゴ酸、酒石酸、グルコン酸、グリコール酸、フマル酸、マロン酸、マレイン酸、シュウ酸、コハク酸、アクリル酸、クロトン酸、シュウ酸、グルタル酸などの有機酸、あるいはこれらの塩が挙げられる。また、無機酸の塩としては、例えば、リン酸二水素の塩(ナトリウム塩やカリウム塩、以下同様)、リン酸二水素塩とリン酸一水素塩の混合物などが挙げられる。
なかでも、保存安定性に優れ、腐食性ガスを発生せず、多孔質物質に(含浸)担持させたあとも濃度変化が生じないなどの理由により(実施例4:図4参照)、硫酸を使用することが好ましい。硫酸の濃度は、固形の酸性組成物18に含有された状態での最終濃度を30重量%以下とするのがよく、好ましくは10重量%以下とするのが安全性の観点で好ましい。酸性物質は、1種を単独で使用してもよいし、2種以上を併用することもできる。
本発明における多孔性物質としては、例えば、多孔質材料あるいは焼成骨材を使用することができるが、これらに限られるものではない。
多孔質材料としては、例えばシリカ多孔質粒子、セピオライト、モンモリロナイト、ケイソウ土、タルク、ゼオライト等が挙げられる。なかでも、入手容易で多孔性に優れていて(多孔空間が広く)、酸性物質あるいは亜塩素酸塩を含ませやすいという点でシリカ多孔質粒子を使用することが好ましい。これらシリカ多孔質粒子などの比表面積としては特に限定はない。
焼成骨材としては、例えば動物(哺乳類、魚類、鳥類含む)の骨、貝殻及びサンゴを焼成して破砕片状、粒子状あるいは粉状にしたものを用いることができる。多孔質材料としては、例えばセピオライト、モンモリロナイト、ケイソウ土、タルク、ゼオライト等が挙げられる。
容器本体12を変形させて封入体20を破壊すれば、例えば封入体20から流出した亜塩素酸塩水溶液19が多孔性物質に接触する。このとき、多孔性物質が含有する酸性物質と亜塩素酸塩水溶液19とが接触して発生した二酸化塩素ガスがガス放出口14を介して容器本体12の外部に放出される。本構成のように、多孔性物質を封入体20よりガス放出口14の側に配置してある場合は、反応して発生した二酸化塩素ガスが直ちにガス放出口14を介して容器本体12の外部に放出されるため、大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
本手段では、単に、二酸化塩素ガスを発生させた二酸化塩素発生装置10の少なくともガス放出口14を例えば水槽に貯水した水の中に浸漬させるだけで、容易に二酸化塩素水を製造することができる。
このように、本発明の二酸化塩素発生装置10を使用して二酸化塩素ガスを発生させた場合、二酸化塩素ガスの発生は大量で、かつ一過性である。そのため、燻蒸室内の空間の燻蒸処理時間(人の待避時間)を短くすることができ、換気後、人が直ぐに燻蒸室内に立ち入ることができる。
図5に示したように、本発明の二酸化塩素発生装置10は、多孔性物質と封入体20とを隔離し、少なくとも一つの孔部41を備え、多孔性物質が封入体20の側へ移動するのを防止可能に配設してある隔離部材40を備えてもよい。
また、隔離部材40は、多孔性物質が封入体20の側へ移動するのを防止可能に構成してあるため、多孔性物質は孔部41を通過できない。
即ち、孔部41の孔径は、外力が作用しない場合には表面張力によって液体が通過し難く、かつ、多孔性物質の通過を妨げることができる程度に設定するとよい。
容器本体12には、隔離部材40の可動範囲を設定する位置決め手段(図外)を備えるとよい。
本構成のように位置決め手段を備えると、隔離部材40が容器本体12の内部を移動する範囲を確実に設定することができる。例えば多孔性物質が容器本体12の内部において封止体20の側に移動するのを防止するように、位置決め手段によって隔離部材40の可動範囲を設定すれば、二酸化塩素ガスを発生させる反応をガス放出口14の側で確実に行なわせることができるようになり、より確実に大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出し易くなる。
本実施例では、図1に示したような円筒状(試験管状)、かつポリプロピレン製の容器本体12の内部空間に、封入体20として円筒状(棒状)のガラスアンプルを収容した二酸化塩素発生装置10を使用した場合について説明する。
酸性物質(硫酸)と多孔性物質(シリカゲル)とを混合した場合[硫酸製剤(シリカゲル)]、および、酸性物質(硫酸)と水とを混合した場合(硫酸水溶液:比較例)において、両者の二酸化塩素ガスの発生速度を比較した。
一方、硫酸製剤A1に替えて硫酸水溶液A2を容器本体12に収容して比較例の二酸化塩素発生装置を作製した。
発生速度(mg/h)=[濃度(ppmv)×2.8(mg/m3)×流量(L/分)×60(分)]/1000(L)
即ち、容器本体12を円弧状に曲げたときから3分後の二酸化塩素発生速度は、本発明の二酸化塩素発生装置10は、比較例の二酸化塩素発生装置に比べて2倍(12/6)であった。
酸性物質(硫酸)と多孔性物質(ゼオライト)とを混合した場合[硫酸製剤(ゼオライト)]、および、酸性物質(硫酸)と水とを混合した場合(硫酸水溶液:比較例)において、両者の二酸化塩素ガスの発生速度を比較した。
一方、硫酸製剤B1に替えて硫酸水溶液B2を容器本体12に収容して比較例の二酸化塩素発生装置を作製した。
図3に示したように、硫酸製剤B1を容器本体12に収容した本発明の二酸化塩素発生装置10を用いた場合、二酸化塩素発生速度は、容器本体12を円弧状に曲げたときから2〜10分後は12mg/hを持続し、15分後は10mg/hであった。
一方、硫酸水溶液B2を容器本体12に収容した比較例の二酸化塩素発生装置を用いた場合、二酸化塩素発生速度は、容器本体12を円弧状に曲げたときから徐々に発生速度が上昇したが、2分後には6mg/hであり、10〜15分後においても9mg/hまでしか達しなかった。
即ち、容器本体12を円弧状に曲げたときから2分後の二酸化塩素発生速度は、本発明の二酸化塩素発生装置10は、比較例の二酸化塩素発生装置に比べて2倍(12/6)であった。
ゼオライト(近江鉱業社製、粒子径1〜3mm)10gと97重量%硫酸溶液1.1gとを混合して攪拌した後、1時間風乾させて硫酸製剤C1を作製し(硫酸の最終濃度:9重量%)、当該硫酸製剤C1の室内環境での安定性を調べた。
ビーカーに9重量%硫酸製剤C1を投入して、12畳の室内に設置する。その後、硫酸製剤C1の経時的な重量変化を1500時間以上に亘って精密天秤で測定した(図4)。図4には、室内の湿度変化、および、対照として97%硫酸溶液の重量変化も示した。
その結果、硫酸製剤C1の重量は、概ね80重量%以上を維持しているため安定しており、液状の97%濃硫酸のように50重量%程度までの濃度低下が起こらないため、硫酸製剤C1は室内環境要因の影響を受けにくい製剤であるものと認められた。よって、本発明の二酸化塩素発生装置10は、長期保存が可能である。
本発明の二酸化塩素発生装置10において二酸化塩素ガスを発生させる際、硫酸製剤(シリカゲル)の充填位置による発生量の差異を調べた。充填位置は、容器本体12の上部側(ガス放出口14側)、および、容器本体12の下部側(底板部16側)とした。
硫酸製剤の充填位置を容器本体12の上部側とした場合は、硫酸製剤(多孔性物質)および封入体20の間に隔離部材40を配置して、多孔性物質が封入体20の側へ移動するのを防止した。硫酸製剤の充填位置を容器本体12の下部とした場合は、隔離部材40は使用しなかった。
ヨウ素滴定法は、発生した二酸化塩素ガスをヨウ化カリウム溶液に溶解させ、この溶液をチオ硫酸ナトリウム溶液で滴定するものであり、次式により二酸化塩素ガスの発生量(mg)を計算する。次式において、Aを滴定量、Bをチオ硫酸ナトリウムのモル濃度、二酸化塩素の分子量を67.45とする。
結果を表1および図6に示した。
発生量(mg) = A(mL)×67.45(1000mg/mol)×B(mol/1000mL)
5〜10分においてはほぼ同等の発生量であり、10〜15分においては、容器本体12の下部に硫酸製剤を充填したほうが僅かに多くなっていた。
容器本体12の上部に硫酸製剤を充填した場合は、ガス発生のピークが0〜5分であり、その後、速やかに発生量が低下(41%の低下割合)したのに対し、容器本体12の下部に硫酸製剤を充填した場合は、ガス発生のピークが5〜10分であり、その後の低下割合は25%程度であった。また、0〜15分の二酸化塩素ガスの総発生量は、容器本体12の上部に硫酸製剤を充填したほうが容器本体12の下部に硫酸製剤を充填したほうより約1.6倍(30.22/18.89)多かった。
これより、硫酸製剤(多孔性物質)は、封入体20よりガス放出口14の側に配置するほうが大量の二酸化塩素ガスを一過性に(一気呵成に)放出させ易くなるものと認められた。
酸性物質が、多孔性物質(シリカゲル)に担持してある場合と、水溶液の状態である場合とにおいて、二酸化塩素ガスの発生量の差異を調べた。多孔性物質には10%の硫酸を担持させたものを使用し、水溶液は、30%および10%の硫酸としたものを使用した。
酸性物質を多孔性物質に担持した場合のみ、隔離部材40を使用した。硫酸水溶液は、容器本体12の底に溜まった状態で反応させた。それぞれの場合において、容器本体12を変形させて封入体20を破壊したのち攪拌し、酸性物質1gおよび亜塩素酸塩水溶液1g(25%亜塩素酸ナトリウム水溶液)19を接触させて二酸化塩素ガスを発生させた。発生した二酸化塩素ガスをヨウ素滴定法により二酸化塩素ガスの発生量(mg)を調べた(0〜15分:20℃恒温下)。
結果を表2および図7に示した。
5〜10分において、30%もの濃い硫酸水溶液を使用して反応させた場合(7.42)は、多孔性物質に硫酸を担持させて反応させた場合(8.97)と近い発生量を示した。しかし、0〜15分間の二酸化塩素ガスの全発生量では、30%硫酸水溶液を使用して反応させた場合は、多孔性物質に硫酸を担持させて反応させた場合より44%(16.86/30.22)少なかった。これより、酸性物質を多孔性物質に担持した場合のほうが、二酸化塩素ガスの発生量は多くなるものと認められた。
本発明の二酸化塩素発生装置10を適用して二酸化塩素水を製造した。
本実施形態では、二酸化塩素発生装置10の容器本体12を変形させて二酸化塩素ガスを発生させ、ボトルに貯水した500mLの水に、二酸化塩素ガスが発生した状態の容器本体12のガス放出口14を浸漬させることにより、二酸化塩素水を製造した。
上述した実施形態では、ガラスアンプル20の内部に亜塩素酸ナトリウム水溶液を封入し、固形の酸性組成物として多孔性物質に酸性物質を含ませた場合について説明した。しかし、このような態様に限られるものではなく、封入体であるガラスアンプル20の内部に酸性物質の水溶液を封入し、多孔性物質に亜塩素酸塩(亜塩素酸ナトリウムなど)を含浸させた固形の亜塩素酸塩組成物を使用し、容器本体12の内部に、固形の亜塩素酸塩組成物および酸性物質の水溶液を非接触状態で収納する態様としてもよい。
12 容器本体
14 ガス放出口
18 固形の酸性組成物
19 亜塩素酸塩水溶液
20 封入体
Claims (6)
- 亜塩素酸塩と酸性物質を反応させて二酸化塩素ガスを発生させる二酸化塩素発生装置において、
外から力を加えることにより変形可能な容器本体が設けられ、
前記容器本体は、通気性を有する非透水部材または難透水部材で構成されたガス放出口を具備するとともに、前記ガス放出口以外の部分は密閉されて非透水構造をなし、
前記容器本体の内部には、固形の酸性組成物および亜塩素酸塩水溶液が非接触状態で収納され、
前記固形の酸性組成物は、水に溶解することにより酸性を示す酸性物質を含有する多孔性物質を有し、
前記亜塩素酸塩水溶液は、易破壊性の封入体の内部に封入されてなり、
前記多孔性物質を前記封入体より前記ガス放出口の側に配置してあり、
前記多孔性物質と前記封入体とを隔離し、少なくとも一つの孔部を備え、前記多孔性物質が前記封入体の側へ移動するのを防止可能に配設してある隔離部材を有し、
前記容器本体に、前記隔離部材の可動範囲を設定する位置決め手段を備え、
前記容器本体を変形させることにより内部に収納した前記封入体が破壊され、当該封入体の破壊により前記亜塩素酸塩水溶液が前記固形の酸性組成物と接触し、これにより発生する二酸化塩素ガスが前記ガス放出口を介して前記容器本体の外部に放出される二酸化塩素発生装置。 - 亜塩素酸塩と酸性物質を反応させて二酸化塩素ガスを発生させる二酸化塩素発生装置において、
外から力を加えることにより変形可能な容器本体が設けられ、
前記容器本体は、通気性を有する非透水部材または難透水部材で構成されたガス放出口を具備するとともに、前記ガス放出口以外の部分は密閉されて非透水構造をなし、
前記容器本体の内部には、固形の亜塩素酸塩組成物および酸性物質の水溶液が非接触状態で収納され、
前記固形の亜塩素酸塩組成物は、亜塩素酸塩の水溶液を含浸させた多孔性物質を有し、
前記酸性物質の水溶液は、易破壊性の封入体の内部に封入されてなり、
前記多孔性物質を前記封入体より前記ガス放出口の側に配置してあり、
前記多孔性物質と前記封入体とを隔離し、少なくとも一つの孔部を備え、前記多孔性物質が前記封入体の側へ移動するのを防止可能に配設してある隔離部材を有し、
前記容器本体に、前記隔離部材の可動範囲を設定する位置決め手段を備え、
前記容器本体を変形させることにより内部に収納した前記封入体が破壊され、当該封入体の破壊により前記酸性物質の水溶液が前記固形の亜塩素酸塩組成物と接触し、これにより発生する二酸化塩素ガスが前記ガス放出口を介して前記容器本体の外部に放出される二酸化塩素発生装置。 - 前記容器本体が、外から力を加えることにより円弧状に湾曲し得る可撓性かつ管状に形成してある請求項1または2に記載の二酸化塩素発生装置。
- 前記酸性物質が硫酸であり、前記亜塩素酸塩が亜塩素酸ナトリウムまたは亜塩素酸カリウムである請求項1〜3の何れか一項に記載の二酸化塩素発生装置。
- 前記酸性物質の濃度が30重量%以下であり、前記亜塩素酸塩の濃度が0.1〜30重量%である請求項1〜4の何れか一項に記載の二酸化塩素発生装置。
- 請求項1〜5の何れかに記載の二酸化塩素発生装置の前記容器本体を変形させて二酸化塩素ガスを発生させるガス発生工程と、
二酸化塩素ガスが発生した状態の前記容器本体の少なくとも前記ガス放出口を水中に浸漬して前記ガス放出口から放出される二酸化塩素ガスを水中に溶解させる浸漬工程と、を有する二酸化塩素水の製造方法。
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