JP7229001B2 - ガス放出装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスハイドレートからガスを放出させるガス放出装置に関する。

ガスハイドレートは、水分子同士の水素結合によって形成されるクラスレート構造（籠状構造）の内部に、ガスの分子（ゲスト物質）が包接された結晶である。ガスハイドレートとして、例えば、メタンハイドレートやオゾンハイドレートが知られている。ガスハイドレートは、自体の体積の１２０倍以上のガスの分子を包蔵することができる。このため、ガスハイドレートは、ガス包蔵性が高い物質として注目されている。

このようなガスハイドレートの製造技術として、ゲスト物質を含む原料ガスと水とを所定の圧力に昇圧した後に混合して、原料ガス中のゲスト物質を水に溶解させ、ゲスト物質が溶解された水を所定の温度に冷却してガスハイドレートを生成する技術が開発されている（例えば、特許文献１）。

特開２００２－３５６６８５号公報

上記ガスハイドレートは、常温未満の所定温度（例えば、－２５℃）を上回ると、分解され、ガスを放出するとともに、水（液体）が生じてしまう。このため、ガスハイドレートからガスを放出させる場合、ガスハイドレート（またはガスハイドレートの残渣（氷））の周囲が水で濡れてしまうという課題がある。

本発明は、このような課題に鑑み、水の排出を抑制してガスを放出させることが可能なガス放出装置を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のガス放出装置は、ＪＩＳ Ｚ ０２０８に基づき、４０℃および９０％ＲＨの条件下で測定された透湿度が５０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上であり、ＪＩＳ Ｌ １０９２：２００９における耐水度試験（静水圧法）Ａ法（低水圧法）によって測定された耐水度が２００ｍｍＨ_２Ｏ以上である第１の材料の不織布で構成される第１面部材と、可視光線透過度が７０％以上の第２の材料で構成される第２面部材とで構成される収容部と、収容部に収容されたガスハイドレートと、を備える。

また、ガスハイドレートは、オゾンハイドレートを含んでもよい。

本発明によれば、水の排出を抑制してガスを放出させることが可能となる。

ガス放出装置を説明する図である。図１（ａ）は、ガス放出装置の外観を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩＢ－ＩＢ線断面図である。 ガス放出装置の使用方法の一例を説明する図である。図２（ａ）は、使用前または使用中のガス放出装置を示す図である。図２（ｂ）は、使用後のガス放出装置を示す図である。 ガス放出装置の保存方法の一例を説明する図である。図３（ａ）は、ガス放出装置の保存方法の第１の例を示す図である。図３（ｂ）は、ガス放出装置の保存方法の第２の例を示す図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。かかる実施形態に示す寸法、材料、その他具体的な数値等は、発明の理解を容易にするための例示に過ぎず、特に断る場合を除き、本発明を限定するものではない。なお、本明細書および図面において、実質的に同一の機能、構成を有する要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略し、また本発明に直接関係のない要素は図示を省略する。

図１は、ガス放出装置１００を説明する図である。図１（ａ）は、ガス放出装置１００の外観を示す図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩＢ－ＩＢ線断面図である。なお、図１（ａ）、図１（ｂ）中、ガスハイドレート１２０をクロスハッチングで示す。

図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、ガス放出装置１００は、収容部１１０と、ガスハイドレート１２０とを含む。

収容部１１０は、可撓性を有する。収容部１１０は、第１面部材１１２と、第２面部材１１４とを有する。第１面部材１１２および第２面部材１１４は、例えば、略等しい矩形形状のシートである。第１面部材１１２および第２面部材１１４は、外縁が接着される。

第１面部材１１２は、第１の材料で構成される。第１の材料は、ガスの通過率が液体の通過率より大きい材料である。つまり、第１の材料は、透湿性および防水性を有する材料である。具体的に説明すると、第１の材料は、ＪＩＳ Ｚ ０２０８に基づき、４０℃および９０％ＲＨ（Relative Humidity：相対湿度）の条件下で測定された透湿度が５０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上であり、ＪＩＳ Ｌ １０９２：２００９における耐水度試験（静水圧法）Ａ法（低水圧法）によって測定された耐水度が２００ｍｍＨ_２Ｏ以上である。第１の材料は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、または、紙で構成される。例えば、第１の材料は、タイベック（登録商標）である。タイベック（登録商標）は、０．５μｍ以上１．０μｍ以下のポリエチレンの極細長繊維をランダムに積層し、熱と圧力だけで結合させたシ不織布（シート）である。

第２面部材１１４は、第２の材料で構成される。第２の材料は、透明または半透明であり、防ガス性および防水性を有する材料である。つまり、第２の材料は、可視光線透過度が７０％以上であり、ＪＩＳ Ｌ １０９２：２００９における耐水度試験（静水圧法）Ａ法（低水圧法）によって測定された耐水度が２００ｍｍＨ_２Ｏ以上である。第２の材料は、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタラート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、または、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）で構成される。

ガスハイドレート１２０は、収容部１１０に収容される。本実施形態において、ガスハイドレート１２０は、オゾンハイドレートを含む。なお、オゾンハイドレートは、青色である。

続いて、ガス放出装置１００の使用方法について説明する。図２は、ガス放出装置１００の使用方法の一例を説明する図である。図２（ａ）は、使用前または使用中のガス放出装置１００を示す図である。図２（ｂ）は、使用後のガス放出装置１００を示す図である。なお、図２（ａ）中、ガスハイドレート１２０をクロスハッチングで示す。

図２（ａ）に示すように、ガス放出装置１００は、対象物Ｓとともに、密閉容器２１０に収容される。密閉容器２１０は、外部から内部空間への物質（気体、液体、および、固体）の侵入を防止可能な容器である。密閉容器２１０は、ステンレス鋼で構成される。密閉容器２１０は、本体２１２と、蓋部２１４とを含む。

本体２１２は、ガス放出装置１００、および、対象物Ｓを収容可能な容器である。蓋部２１４は、本体２１２に対し、開閉可能に設けられる。対象物Ｓは、オゾンガスによって処理されるものである。対象物Ｓは、例えば、食品、農作物、金属材料、医療用品、介護用品、保育用品、または、ウイルス等の汚染物質等の固形物である。

また、密閉容器２１０には、安全機構２２０が接続される。安全機構２２０は、排気管２２２と、安全弁２２４と、デオゾナイザ２２６とを含んでいる。排気管２２２は、一端が開放され、他端が本体２１２の側面に接続される。安全弁２２４は、排気管２２２に設けられる。安全弁２２４は、密閉容器２１０内が所定の上限圧力以下である場合、閉弁している。一方、安全弁２２４は、密閉容器２１０内が上限圧力を上回ると開弁する。デオゾナイザ２２６は、排気管２２２の一端と安全弁２２４との間に設けられる。デオゾナイザ２２６は、オゾンを分解する。

対象物Ｓを処理する場合、図２（ａ）に示すように、対象物Ｓおよびガス放出装置１００を密閉容器２１０に収容する。そうすると、密閉容器２１０に収容された常温の大気の熱および常温の対象物Ｓの熱が、ガス放出装置１００のガスハイドレート１２０に伝達される。これにより、ガスハイドレート１２０が分解され、オゾンガスが生成される。そうすると、収容部１１０内の圧力が密閉容器２１０内の圧力（例えば、大気圧）を上回り、オゾンガスは、ガス放出装置１００の第１面部材１１２を通過して、密閉容器２１０内に放出される。そして、放出されたオゾンガスによって、対象物Ｓが処理される。なお、対象物Ｓに対する処理は、除菌、脱臭、脱色、または、酸化である。

そして、青色のオゾンハイドレートを含むガスハイドレート１２０が分解され、氷水１３０になると、図２（ｂ）に示すように、ガス放出装置１００の内容物（氷水１３０）は、無色または白色になる。

なお、上記したように第２面部材１１４は、透明または半透明な第２の材料で構成される。したがって、ガス放出装置１００の使用者は、ガス放出装置１００を外部から視認するだけで、ガスハイドレート１２０（オゾンハイドレート）が残っているか否かを判定することができる。

こうして、オゾンガスによる対象物Ｓの処理が終了すると、蓋部２１４が開かれ、密閉容器２１０内から対象物Ｓおよび使用後のガス放出装置１００が取り出される。

続いて、ガス放出装置１００の保存方法を説明する。図３は、ガス放出装置１００の保存方法の一例を説明する図である。図３（ａ）は、ガス放出装置１００の保存方法の第１の例を示す図である。図３（ｂ）は、ガス放出装置１００の保存方法の第２の例を示す図である。なお、図３（ａ）、図３（ｂ）中、ガスハイドレート１２０をクロスハッチングで示す。

図３（ａ）に示すように、ガス放出装置１００は、ドライアイス（固体二酸化炭素）Ｄとともに、保存容器３１０に収容される。保存容器３１０は、密閉容器である。保存容器３１０は、ステンレス鋼で構成される。保存容器３１０は、本体３１２と、蓋部３１４とを含む。

本体３１２は、ガス放出装置１００、および、ドライアイスＤを収容可能な容器である。蓋部３１４は、本体３１２に対し、開閉可能に設けられる。

また、保存容器３１０内には、デオゾナイザ３２０が設けられる。デオゾナイザ３２０は、活性炭、または、オゾンガスを分解する触媒を含む。

このように、１気圧で－７８．５℃のドライアイスＤとともに、ガス放出装置１００を保存容器３１０に収容することで、ガスハイドレート１２０が分解されることなく、ガス放出装置１００を保存することができる。また、デオゾナイザ３２０を備えるため、仮にガスハイドレート１２０が分解されたとしても、保存容器３１０の外部にオゾンガスが流出してしまう事態を回避することが可能となる。

また、図３（ｂ）に示すように、保存容器３１０に、上記安全機構２２０を設けてもよい。これにより、仮にガスハイドレート１２０が分解されたとしても、保存容器３１０の外部にオゾンガスが流出してしまう事態を回避することが可能となる。

以上説明したように、ガス放出装置１００は、収容部１１０の少なくとも一部が第１の材料（第１面部材１１２）で構成される。第１面部材１１２は、ガスハイドレート１２０が分解することによって生成されるオゾンガスをガス放出装置１００の外部に放出させることができる。また、第１の材料は、液体（水）を殆ど通過させない。このため、第１面部材１１２は、ガスハイドレート１２０が分解することによって生じる水の、ガス放出装置１００の外部への漏出を抑制することが可能となる。つまり、ガス放出装置１００は、外部への水の排出を抑制しつつ、ガスハイドレート１２０からオゾンガスを放出させることができる。これにより、ガス放出装置１００は、対象物Ｓを濡らすことなく、オゾンガスで処理することが可能となる。

また、ガス放出装置１００は、オゾンガスを外部に放出可能であり、また、外部への水の漏出を抑制できる。このため、－２５℃未満の冷凍庫（保存容器）や、上記保存容器３１０にガス放出装置１００を保存した状態で、保存容器３１０ごとガス放出装置１００を使用設備に輸送した後、ガス放出装置１００を保存容器３１０から取り出して、そのまま使用することが可能となる。つまり、ガス放出装置１００は、ガスハイドレート１２０を容易に取り扱うことができる。

また、収容部１１０は、第１の材料（第１面部材１１２）に加えて、第２の材料（第２面部材１１４）で構成される。第２面部材１１４は、透明または半透明であるため、ガスハイドレート１２０を外部から視認することできる。したがって、使用者は、収容部１１０内にガスハイドレート１２０に含まれるオゾンハイドレートの量を段階的に把握することが可能となる。また、使用者は、収容部１１０内にガスハイドレート１２０があるか否か、つまり、ガス放出装置１００が使用前であるか使用後であるかを容易に把握することもできる。

また、従来のオゾン発生器は、例えば、生成できるオゾンガス発生量の上限値が２０ｇ／ｈなどであるが、オゾン発生器ごとに上限値に制約がある。なお、オゾンガスは、温度が高くなると自己分解するため、温度上昇を伴う圧縮機による加圧はできない。このため、オゾン発生器を利用する従来技術は、高濃度のオゾンガスで対象物Ｓを処理することができなかった。

これに対し、ガス放出装置１００は、予め定められた量（例えば、１０ｇ）のガスハイドレート１２０を収容部１１０に収容しておけば、密閉容器２１０に収容するガス放出装置１００の個数に応じて、対象物Ｓを処理するためのオゾンの濃度を適宜変更することが可能となる。したがって、密閉容器２１０に収容されるガス放出装置１００の数を多くすることで、対象物Ｓを処理するためのオゾンを高濃度化することができる。

[第１の実施例]
収容部１１０に１０ｇのガスハイドレート１２０が収容されたガス放出装置１００を、大気中に放置した。この場合、収容部１１０内のガスハイドレート１２０は、１０分以上２０分以下で分解（ガス化）されることが確認された。

[第２の実施例]
オゾンの濃度が０．１３質量％のガスハイドレート１２０を４１ｇ収容した収容部１１０を備えるガス放出装置１００を、３つのバイオロジカルインジケータとともに、第１の密閉容器２１０に収容した（実施例Ａ）。なお、第１の密閉容器２１０は、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）製であり、容量は２Ｌである。

また、オゾンの濃度が０．１６質量％のガスハイドレート１２０を２７ｇ収容した収容部１１０を備えるガス放出装置１００を、３つのバイオロジカルインジケータとともに、第２の密閉容器２１０に収容した（実施例Ｂ）。なお、第２の密閉容器２１０は、ステンレス鋼（ＳＵＳ）製であり、容量は１．８Ｌである。

実施例Ａ、および、実施例Ｂにおいて、収容部１１０として、ジョンソン・エンド・ジョンソン株式会社製のステラッド（登録商標）滅菌ロールレギュラーを用いた。なお、ステラッド（登録商標）滅菌ロールレギュラーは、第１面部材１１２がタイベック（登録商標）であり、第２面部材１１４がポリエチレンである。

実施例Ａ、および、実施例Ｂにおいて、バイオロジカルインジケータは、菌種がBacillus atrophaeus 9372であり、菌数が3.4×10⁶ CFUであるstainless steel carrier（MesaLabs社）を用いた。

また、実施例Ａ、および、実施例Ｂにおいて、密閉容器２１０内の温度は、２０℃以上３０℃以下とした。また、実施例Ａ、および、実施例Ｂにおいて、加湿は行わなかった。

そして、実施例Ａ、および、実施例Ｂで処理したバイオロジカルインジケータを、培地Soybean Casein Digest Broth、培養温度３５℃、培養期間１週間で培養した後、菌数のカウントを試みたところ、菌は検出されなかった。

以上の結果から、実施例Ａ、および、実施例Ｂにおいて、ガス放出装置１００は、菌（Bacillus atrophaeus 9372）を滅菌できることが確認された。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態において、密閉容器２１０、および、保存容器３１０がステンレス鋼で構成される場合を例に挙げた。しかし、密閉容器、および、保存容器の材質に限定はない。密閉容器、および、保存容器は、例えば、オゾンガスに対し耐久性を有する樹脂（ポリ塩化ビニル、ポリエチレン）、セラミックス、または、ガラスで構成されてもよい。

また、上記実施形態において、ガスハイドレート１２０がオゾンハイドレートを含む場合を例に挙げた。しかし、ガスハイドレート１２０の種類に限定はない。ガスハイドレート１２０は、例えば、メタンハイドレート、エタンハイドレート、プロパンハイドレート、または、二酸化炭素ハイドレートを含んでもよい。

また、上記実施形態において、収容部１１０が袋形状である場合を例に挙げた。つまり、収容部１１０が可撓性を有する材料で構成される場合を例に挙げた。しかし、収容部１１０の形状に限定はない。収容部１１０は、例えば、箱形状であってもよい。

また、上記実施形態において、第１面部材１１２と第２面部材１１４との大きさが実質的に等しい収容部１１０を例に挙げた。しかし、第１面部材１１２は、０．５ｍｍφ以上の大きさであればよい。これにより、ガス放出装置１００は、収容部１１０内で生じたオゾンガスを効率よく外部に放出させることが可能となる。

また、上記実施形態において、収容部１１０が第１面部材１１２および第２面部材１１４で構成される場合を例に挙げた。しかし、収容部１１０は、第１面部材１１２（第１の材料）のみで構成されてもよい。

また、収容部１１０に収容されるガスハイドレート１２０の大きさ（粒径）に限定はない。例えば、収容部１１０に収容されるガスハイドレート１２０が相対的に小さい場合、ガスハイドレート１２０の分解（ガス化）速度は高くなる。一方、収容部１１０に収容されるガスハイドレート１２０が相対的に大きい場合、ガスハイドレート１２０の分解（ガス化）速度は低くなる。収容部１１０に収容されるガスハイドレート１２０の大きさは、ガス放出装置１００の用途によって適宜選択されるとよい。

また、ガス放出装置１００に対して送風したり、ガス放出装置１００を加熱したり、ガス放出装置１００に水をかけたり、ガス放出装置１００を水に浸漬したりすることで、収容部１１０に収容されたガスハイドレート１２０の分解（ガス化）を促進させることが可能となる。

本発明は、ガスハイドレートからガスを放出させるガス放出装置に利用することができる。

１００ ガス放出装置
１１０ 収容部
１２０ ガスハイドレート

Claims (2)

1. ＪＩＳ Ｚ ０２０８に基づき、４０℃および９０％ＲＨの条件下で測定された透湿度が５０ｇ／ｍ^２・２４ｈ以上であり、ＪＩＳ Ｌ １０９２：２００９における耐水度試験（静水圧法）Ａ法（低水圧法）によって測定された耐水度が２００ｍｍＨ_２Ｏ以上である第１の材料の不織布で構成される第１面部材と、可視光線透過度が７０％以上の第２の材料で構成される第２面部材とで構成される収容部と、
   前記収容部に収容されたガスハイドレートと、
   を備えるガス放出装置。
2. 前記ガスハイドレートは、オゾンハイドレートを含む請求項１に記載のガス放出装置。

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