JPWO2014104119A1

JPWO2014104119A1 - 気体発生装置及び気体発生方法

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Publication number: JPWO2014104119A1
Application number: JP2014554507A
Authority: JP
Inventors: 真吾中野; 吉田　真也; 真也吉田; 慎也新居
Original assignee: Earth Chemical Co Ltd
Current assignee: Earth Chemical Co Ltd
Priority date: 2012-12-25
Filing date: 2013-12-25
Publication date: 2017-01-12
Anticipated expiration: 2033-12-25
Also published as: JP6224007B2; CN104936687A; WO2014104119A1

Abstract

アルカリと酸との反応によって気体を生じさせる気体発生装置１であって、アルカリ及び酸のうち一方を含む水溶液Ｌを収容する容器２と、容器２外に配置され、アルカリ及び酸のうち他方を含む固体物Ｓを保持する不織布袋５と、容器２内で水溶液と接触すると共に、容器外で固体物に接触する吸液芯３及び吸液マット４と、を備え、酸は難水溶性である。

Description

本発明の一側面は、気体発生装置及び気体発生方法に関し、より詳しくは反応によって二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を発生させる装置に関する。

従来、二酸化塩素などの気体を発生させる装置を用いて、例えば室内の殺菌、脱臭を行うことが知られている。特許文献１には、ゲル状の安定化二酸化塩素と粒状クエン酸を接触させて二酸化塩素ガスを発生させるガス発生装置であって、ゲル状の安定化二酸化塩素を収納する収納容器体と、粒状クエン酸を安定化二酸化塩素上に落下させるための導出孔を有する粒状クエン酸の収容部と、収納容器体の蓋部と、を備え、蓋部を回動させることで粒状クエン酸が導出孔から安定化二酸化塩素上に落下し、ガスを発生させるものが記載されている。

また、特許文献２には、毛細管現象によって亜塩素酸の水溶液を吸い上げ部に吸い上げ、吸い上げ部を通じて亜塩素酸の水溶液と分解剤を接触させることにより二酸化塩素ガスを発生させるガスの発生方法及びその装置が記載されている。

特開２００９−２５６１４１号公報特開平２−１６４７０２号公報

例えば室内の殺菌や脱臭に使用する気体発生装置では、二酸化塩素などの気体を安定的、持続的に発生させることが求められる。上記特許文献１に記載の発明にあっては、混合する化学物質をゲル状や粒状としたことで、ある程度の気体の発生量のコントロールを可能としている。しかし、特許文献１に記載の装置は、二酸化塩素ガスを発生させる際に、振動を与えて粒状クエン酸を安定化二酸化塩素の上に落下させる必要があることから、二酸化塩素の発生が安定せず、その持続性に問題がある。

これに対して、上記特許文献２に記載のように、毛細管現象を利用してアルカリ水溶液を吸い上げ、徐々に酸と接触させることで二酸化塩素を持続的に発生させる構成とすることが考えられる。しかし、この構成では、水溶液に溶解した酸が逆流することで一時に大量のガスが発生し、その後は短時間のうちに気体の発生量が大きく減少するため、安定性、持続性に乏しいという課題があることが見出された。

そこで、本発明の一側面は、二酸化塩素や二酸化炭素などの気体の発生における安定性、持続性を向上した気体発生装置及び気体発生方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一側面は、アルカリと酸との反応によって気体を生じさせる気体発生装置であって、アルカリ及び酸のうち一方を含む水溶液を収容する容器と、容器外に配置され、アルカリ及び酸のうち他方を含む固体物と、容器内から容器外に突出するように配置され、容器内の水溶液を容器外の固体物へ向かって吸い出すための吸液部材と、を備え、固体物は難水溶性である。

本発明の一側面に係る気体発生装置によれば、アルカリ及び酸のうち一方を含む水溶液が吸液部材によって徐々に吸収され、アルカリ及び酸のうち他方を含む固体物と水溶液とが吸液部材を介して継続的かつ穏やかに反応することで、二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を安定して持続的に発生させることができる。しかも、この気体発生装置によれば、難水溶性の固体物を用いることで、水溶液に固体物が溶けて吸液部材を逆流することが防止されるので、反応が急激に進んで一時に多量の気体が発生したり、気体発生量が短期間で大きく減少することが避けられ、気体発生の安定性、持続性を大幅に向上させることができる。

本発明の一側面に係る気体発生装置において、固体物は吸水性ポリマーと混合した混合体とされていてもよい。
この場合、固体物として酸又はアルカリと吸水性ポリマーの混合体を採用し、吸水性ポリマーが水溶液を吸い上げて湿潤状態を保つことにより、酸とアルカリがより一層継続的かつ穏やかに反応するので、より安定して持続的に二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を発生させることができる。

本発明の他の側面に係る気体発生方法は、アルカリと酸との反応によって気体を生じさせる気体発生方法であって、アルカリ及び酸のうち一方を含む水溶液が吸液部材によって容器内から当該容器の外に吸い出され、当該容器の外において水溶液と固体物との反応によって気体を生じさせ、固体物は、アルカリ及び酸のうち他方を含み、難水溶性である。

本発明の一側面に係る気体発生方法によれば、アルカリ及び酸のうち一方を含む水溶液が吸液部材によって徐々に吸収され、アルカリ及び酸のうち他方を含む固体物と水溶液とが吸液部材を介して継続的かつ穏やかに反応することで、二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を安定的、持続的に発生させることができる。しかも、この気体発生方法によれば、難水溶性の固体物を用いることで、固体物が水溶液に溶けて吸液部材を逆流することが防止されるので、反応が急激に進んで一時に多量の気体が発生したり、気体発生量が短期間で大きく減少することが避けられ、気体発生の安定性、持続性を大幅に向上させることができる。

本発明の一側面に係る気体発生方法において、固体物は吸水性ポリマーと混合した混合体とされていてもよい。
この場合、固体物として酸又はアルカリと吸水性ポリマーの混合体を採用し、吸水性ポリマーが水溶液を吸い上げて湿潤状態を保つことにより、酸とアルカリがより一層継続的かつ穏やかに反応するので、より安定して持続的に二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を発生させることができる。

本発明の一側面に係る気体発生装置及び気体発生方法によれば、一時に多量の気体が発生したり、気体発生量が短期間で大きく減少することが避けられる。これによって二酸化塩素や二酸化炭素などの気体の発生を安定させることができ、さらに気体発生の持続性を大幅に向上させることができる。また一時に多量の二酸化塩素や二酸化炭素などの気体が発生しないので、安全性に優れる。

本発明の一側面に係る気体発生装置の一実施形態を示す断面図である。気体の発生量の計測条件を説明するための概略図である。二酸化塩素の発生量を示すグラフである。フマル酸と吸水性ポリマーの混合体を用いた場合の二酸化塩素の発生量を示すグラフである。二酸化炭素の発生量を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

（気体発生装置）
図１に示されるように、本実施形態に係る気体発生装置１は、アルカリ水溶液Ｌを収容する容器２と、アルカリ水溶液Ｌに接触した状態で容器２内に配置される吸液芯３と、吸液芯３の上端に接続された吸液マット４と、吸液マット４上に配置され、酸固体物Ｓを保持する不織布袋５と、不織布袋５の上方から被せられる容器２の蓋部６と、を備えている。

気体発生装置１は、いわゆる正立型の装置であり、ボトル状の容器２は上方に開口を有している。容器２の内容積は、発生させる気体の種類や使用場所などによって適宜設定すればよい。容器２の材質としては、液体が漏れず、亜塩素酸塩等と反応しないものであればよく、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂、紙、金属、セラミック又はガラス等のいずれであってもよい。また、容器２の形状は図１に示す形状に限定されない。

容器２に収容される液体は、発生させる気体の種類に応じた適切なアルカリ水溶液Ｌが選択される。二酸化塩素を発生させる場合には、容器２に収容される液体は亜塩素酸塩の水溶液とすればよい。亜塩素酸塩の水溶液の具体例としては、亜塩素酸のアルカリ金属塩（例えば亜塩素酸ナトリウム）の水溶液やアルカリ土類金属塩（例えば亜塩素酸カルシウム）の水溶液等が挙げられる。より具体的に、亜塩素酸ナトリウム水溶液とすることができる。水溶液Ｌの濃度は、発生させる気体の濃度や持続時間に応じて適宜設定される。また、二酸化炭素を発生させる場合には、容器２に収容される液体は炭酸塩の水溶液とすればよい。炭酸塩の水溶液の具体例としては炭酸水素ナトリウムや炭酸ナトリウムが挙げられる。

また、必ずしもアルカリ水溶液Ｌと酸固体物Ｓの組み合わせである必要は無く、酸水溶液Ｌとアルカリ固体物Ｓの組み合わせであってもよい。酸水溶液Ｌとアルカリ固体物Ｓの組み合わせについて、詳細は後述する。

吸液芯３は、毛細管現象によって容器２内のアルカリ水溶液Ｌを吸い上げるための部材である。吸液芯３の材質は、アルカリ水溶液Ｌを吸い上げられるもので、亜塩素酸塩と反応しないものであれば特に限定されず、樹脂、パルプ等の有機材料やガラス等の無機材料の多孔性材料を用いることができる。多孔性材料の好適例としては、パルプもしくは樹脂材料からなる不織布が挙げられる。樹脂材料はポリエチレンテレフタレート、アクリル樹脂、ポリプロピレン、ポリエチレンから選ばれる１種を単独で用いてもよく２種以上を併用してもよい。なお、酸水溶液Ｌを用いる場合、吸液芯３の材質は、酸水溶液Ｌを吸い上げられるもので、酸と反応しないものであればよい。

吸液芯３は、容器２内から容器２外に突出するように配置され、容器２の上方の開口を通じて容器２の外の吸液マット４と接続されている。吸液マット４は、容器２の開口を上から塞ぐように配置されている。吸液マット４には、吸液芯３の吸い上げたアルカリ水溶液Ｌが含浸しており、その上面に不織布袋５が配置されている。

吸液マット４の材質は、アルカリ水溶液Ｌを吸い上げることができればよく、上述した吸液芯３と同種のものでもよく、また異なる材質を採用してもよい。また、吸液芯３及び吸液マット４は、それぞれ複数の材質によって構成されてもよい。例えば吸液芯３及び吸液マット４は、パルプを主原料としバインダーで接着させたものであって、表面の強度、保形性のために表裏面にティッシュ状のパルプ材、不織布などを貼った構成としてもよい。

吸液芯３及び吸液マット４をそれぞれ構成する多孔性材料の気孔率、密度又は長手方向に垂直な断面のサイズといったパラメータは、液体の粘度や容器２の高さ等の諸条件により適宜設定すればよい。吸液芯３及び吸液マット４は、容器２内のアルカリ水溶液Ｌを容器２外の酸固体物Ｓへ向かって吸い出すための吸液部材として機能する。なお、吸液部材の構成は、図１に示す吸液芯３及び吸液マット４に限定されない。

不織布袋５は、酸固体物Ｓを保持するためのものである。酸固体物Ｓは吸水性ポリマーとの混合体として不織布袋５内に保持されている。酸固体物Ｓについて詳しくは後述する。不織布袋５は、目付２０ｇ/ｍ^２程度の不織布から形成された袋であり、内部の混合体の一部は不織布の目を通して吸液マット４から浸み込んだアルカリ水溶液Ｌと接触する。不織布袋５の材質には、樹脂やパルプ等の有機材料を採用することができる。なお、酸固体物Ｓが混合体ではなく錠剤などの場合は、目が粗いものを選んで用いればよく、粒状や粉状の場合は、外にもれないように不織布の目が細かいものを選んで用いればよい。

不織布袋５は、酸固体物Ｓを保持する保持体として機能する。この保持体は、必ずしも不織布袋５である必要はなく、メッシュ状の袋や多数の開口を有する筐体や枠体であってもよい。また、保持体の材質も酸と反応することなく、安定して保持できるものであればよく、パルプや樹脂等を採用することができる。なお、酸固体物Ｓを保持するために、必ずしも不織布などの袋を用いる必要はない。酸固体物Ｓを適切に保持する容器や枠、アームなどを用いてもよく、酸固体物Ｓと吸水性ポリマーとを混ぜた混合体や錠剤状などの固体酸を吸液マット４上に直接配置してもよい。また、吸液マット４は酸固体物Ｓを包むように折り曲げた状態で用いられてもよい。なお、アルカリ固体物Ｓを用いる場合、不織布袋５の材質はアルカリと反応することなく安定して保持できるものであればよい。更に、不織布袋５のような保持体を必ずしも備える必要はない。

不織布袋５では、酸固体物Ｓ内に含有された吸液性ポリマーが吸液マット４に染み込んだアルカリ水溶液Ｌを吸い上げて膨潤する。吸液性ポリマーは湿潤状態を保つので、吸液性ポリマーと混合された酸はアルカリ水溶液Ｌと継続的かつ穏やかに反応し、二酸化塩素や二酸化炭素などの気体が持続的に発生する。

酸固体物Ｓは、難水溶性の酸を含む固体である。難水溶性の酸とは、２５℃における溶解度が６［ｇ／１００ｍＬ-Ｈ_２Ｏ］以下の酸を意味する。難水溶性の酸の具体例としては、フマル酸や安息香酸等の有機酸、ホウ酸等の無機酸を採用することができる。

また、酸固体物Ｓは、上述のとおり、吸水性ポリマーと混合した混合体とされることで、気体を安定して持続的に発生させることができる。酸固体物Ｓを構成する吸水性ポリマーとしては、中性や酸性のものであり、酸により分解しにくいものを用いることができる。具体的には、吸水性ポリマーとして、ポリアクリル酸を用いることができる。吸水性ポリマーの配合量は、吸水性ポリマーの種類、気体発生の目標持続期間、水溶液Ｌの量、固体物Ｓの成分の親水性等に応じて適切に選択される。なお、吸水性ポリマーの配合量は、少なくとも、吸水性ポリマーの合計の吸液量が水溶液Ｌより多くならないように選択される。

このような混合体は、例えば、粉状の有機酸と粉状又は顆粒状の吸水性ポリマーとを混合して調製することにより得られる。具体的には、酸固体物Ｓとして、フマル酸とポリアクリル酸（例えば、東亞合成株式会社製、商品名「ジュンロンＰＷ−３１２」）を混合した混合体を用いることができる。混合体における有機酸の含有比率は、６０％以上、９０％以下とすることができる。なお、酸固体物Ｓは、吸水性ポリマーと混合したものに限られず、錠剤状や粒状、ゲル状の酸を単体で用いてもよい。

蓋部６は、容器２の上側に被せられる円筒状の蓋である。蓋部６は、不織布袋５や吸液マット４を内側に収容するように容器２に対して被せられる。蓋部６の材質は、容器２と同種のものを採用できる。蓋部６の材質は、容器２と同じであってもよく、異なっていてもよい。

蓋部６の上面及び側面には発生した気体を放出するための開口が複数形成されている。蓋部６は、化学反応の起きる吸液マット４及び不織布袋５に対する外部の接触を防ぎつつ、発生する気体を効率的に放出できるよう適切な形状及び面積の開口を有している。なお、蓋部６の形状や開口の位置などは、図１に示すものに限られない。

（気体発生方法）
次に、気体発生装置１を用いた気体発生方法について説明する。図１に示されるように、気体発生装置１では、容器２内のアルカリ水溶液Ｌが吸液芯３によって吸い上げられ、吸液マット４に含浸する。吸液マット４に含浸したアルカリ水溶液Ｌは、不織布袋５に浸み込んで、そこに保持された酸固体物Ｓを構成する吸水性ポリマーに吸い上げられ、吸水性ポリマーは膨潤して湿潤状態を保つ。この吸液性ポリマーと混合された酸はアルカリ水溶液Ｌと反応する。この反応により二酸化塩素や二酸化炭素などの気体が発生し、蓋部６の開口を通じて外に拡散する。

以上説明した本実施形態に係る気体発生装置１及び気体発生方法によれば、アルカリ水溶液Ｌが吸液芯３によって次第に吸い上げられ、酸固体物Ｓとアルカリ水溶液Ｌが吸液芯３及び吸液マット４を介して継続的かつ穏やかに反応することで、二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を持続的に発生させることができる。

しかも、この気体発生装置１及び気体発生方法によれば、難水溶性の酸固体物Ｓを用いることで、アルカリ水溶液Ｌに酸固体物Ｓが溶けて吸液芯３及び吸液マット４を逆流することが抑制できる。従って、この気体発生装置１及び気体発生方法によれば、溶解した酸固体物Ｓの逆流によって化学反応が急激に進み、その後の短時間で気体発生量が大きく減少することが避けられ、気体発生の安定性及び持続性を大幅に向上させることができる。

更に、この気体発生装置１及び気体発生方法によれば、酸固体物Ｓとして酸と吸水性ポリマーの混合体を採用し、吸水性ポリマーがアルカリ水溶液Ｌを吸い上げて湿潤状態を保つことにより、酸とアルカリ水溶液Ｌがより一層継続的かつ穏やかに反応するので、より安定して持続的に二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を発生させることができる。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではない。例えば、アルカリ水溶液Ｌと酸固体物Ｓの組み合わせに代えて、酸水溶液Ｌとアルカリ固体物Ｓの組み合わせを採用してもよい。

この場合、酸水溶液Ｌは有機酸水溶液とも無機酸水溶液ともすることができる。有機酸の水溶液の具体例としてはカルボン酸の水溶液等が挙げられる。より具体的にはクエン酸の水溶液やリンゴ酸の水溶液等が挙げられる。無機酸水溶液の具体例としては塩酸の水溶液やリン酸の水溶液等が挙げられる。酸水溶液Ｌの濃度は、発生させる気体の濃度や持続時間に応じて適宜設定される。

アルカリ固体物Ｓは、難水溶性のアルカリを含んだ固体物である。難水溶性のアルカリとは、２５℃における溶解度が６［ｇ／１００ｍＬ-Ｈ_２Ｏ］以下のアルカリを意味する。二酸化塩素を発生させる場合には、難水溶性のアルカリの具体例として、亜塩素酸カルシウムを採用することができる。二酸化炭素を発生させる場合には、難水溶性のアルカリの具体例として、炭酸カルシウムを採用することができる。

アルカリ固体物Ｓは、吸水性ポリマーを含む混合体とすることができる。アルカリ固体物Ｓを構成する吸水性ポリマーとしては、中性やアルカリ性のものであり、アルカリにより分解しにくいものを用いることができる。具体的には、ポリアクリル酸ナトリウムが挙げられる。

このような酸水溶液Ｌと難水溶性のアルカリ固体物Ｓの組み合わせにおいても、アルカリ水溶液Ｌと酸固体物Ｓの組み合わせと同様の作用効果を得ることができる。すなわち、この場合においても、上述した気体発生装置１及び気体発生方法によれば、酸水溶液Ｌが吸液芯３によって次第に吸い上げられ、酸水溶液Ｌとアルカリ固体物Ｓが吸液芯３及び吸液マット４を介して継続的かつ穏やかに反応することで、二酸化塩素や二酸化炭素などの気体を持続的に発生させることができる。

その他、上述した気体発生装置１の構造は、必ずしも正立型である必要はなく、水溶液Ｌを収容する容器２が下向きに開口する倒立型であってもよい。また、容器２が横向きに開口する水平型であることも妨げられない。なお、気体発生装置１は、室内の殺菌や脱臭を行う二酸化塩素に代えて、二酸化炭素を発生させてもよい。この場合、例えば、炭酸塩の水溶液Ｌ（例えば炭酸水素ナトリウム）と有機酸（例えばフマル酸）とを用いればよい。二酸化炭素は、蚊を誘引、捕獲する際に有効である。

以下、本発明の一側面について実施例及び比較例によって更に詳しく説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。まず、二酸化塩素を発生させる場合について説明する。

（実施例１）
図２に示すように、図１に示す気体発生装置１を内容量４Ｌのデシケータ１０内に配置した。ここでは、気体発生装置１の容器２の材質及び吸液芯３（直径８ｍｍ、長さ１１５ｍｍ、目付１８ｇ/ｍ）の材質をポリエチレンテレフタレート、吸液マット４（面積３４ｃｍ^２、厚さ１２ｍｍ、目付１２００ｇ/ｍ^２）の材質をパルプと合成繊維の複合体、不織布袋５（目付２０ｇ/ｍ^２）をポリエチレンテレフタレート、蓋部６の材質をポリエチレンとした。

気体発生装置１の容器２には、アルカリ水溶液Ｌとして濃度７．５重量％の亜塩素酸ナトリウム水溶液を３００ｍＬ収容した。不織布袋５には、粉状の酸固体物Ｓとして難水溶性のフマル酸を２０ｇ入れた。デシケータ１０内には、空気攪拌用のファン１１を設置し、デシケータ１０内の温度を２５℃に維持した。デシケータ１０には気体発生量を測定するための検知管１２を接続した。検知管１２としては、ＧＡＳＴＥＣ社製の２３Ｍ，８Ｈを用いた。

化学反応により二酸化塩素を発生させた状態で気体発生装置をデシケータ１０内に配置し、ファン１１を駆動させ、３分後に検知管１２にデシケータ１０内の空気を吸引させることで二酸化塩素の発生量を測定した。

（実施例２）
酸固体物Ｓとして、難水溶性の安息香酸を２０ｇ用いた他は、実施例１と同様にした。

（比較例１）
酸固体物Ｓとして、難水溶性ではないクエン酸を２０ｇ用いた他は、実施例１と同様にした。

（比較例２）
酸固体物Ｓとして、難水溶性ではないリンゴ酸を２０ｇ用いた他は、実施例１と同様にした。

実施例１、２及び比較例１、２における二酸化塩素の発生量の時間変化を図３に示す。図３の縦軸は二酸化塩素濃度（ｐｐｍ）を示し、横軸は経過日数を示している。

実験の結果、実施例１、２では、３５日以上にわたり二酸化塩素の発生量を安定して維持したのに対して、比較例１、２では、短期間（数日）で化学反応が過剰に進み、反応開始後すぐに多量のガスが発生し、その後、急激に二酸化塩素の発生量（濃度）が減少した。比較例１，２は、その後も二酸化塩素の発生量が減少し続け、２５日以降は実施例１、２を下回る結果となった。実施例１、２では、約２ｐｐｍの二酸化塩素濃度を維持する発生量を安定して長期間得られた。

（実施例３）
実施例１と同様に図１に示す気体発生装置１を使用した。気体発生装置１の容器２には、アルカリ水溶液Ｌとして濃度５重量％の亜塩素酸ナトリウム水溶液を３００ｍｌ収容した。不織布袋５には、粉状の酸固体物Ｓとして難水溶性のフマル酸を１０ｇとポリアクリル酸（東亞合成株式会社製、商品名「ジュンロンＰＷ−３１２」、ジュンロンは登録商標）２．５ｇを混合した混合体を入れた。

デシケータ１０内には、空気攪拌用のファン１１を設置し、デシケータ１０内の温度を２５℃に維持した。デシケータ１０には気体発生量を測定するための検知管１２を接続した。検知管１２としては、ＧＡＳＴＥＣ社製の２３Ｍ，８Ｈを用いた。

（比較例３）
酸固体物Ｓとして、難水溶性ではないクエン酸を２０ｇ用いた他は、実施例１と同様にした。

（比較例４）
酸固体物Ｓとして、難水溶性ではないリンゴ酸を２０ｇ用いた他は、実施例１と同様にした。

実施例３（フマル酸＋ポリアクリル酸）、比較例３（クエン酸）、及び比較例４（リンゴ酸）における二酸化塩素の発生量の時間変化を図４に示す。図４の縦軸は二酸化塩素濃度（ｐｐｍ）を示し、横軸は経過日数を示している。

実験の結果、実施例３では、５５日以上にわたり二酸化塩素の発生量を安定して維持したのに対して、比較例３，４では、短期間（数日）で化学反応が過剰に進み、反応開始後すぐに多量のガスが発生し、その後、急激に二酸化塩素の発生量が減少した。比較例３，４は、その後も二酸化塩素の発生量が減少し続け、２５日以降は実施例３を下回る結果となった。また、実施例３は、実施例１，２と比較して、５６日目で約２．５倍もの二酸化塩素濃度をもたらす発生量を得ることができた。

更に、実施例３では、亜塩素酸ナトリウム水溶液の濃度が実施例１，２の濃度７．５重量％よりも薄い濃度５重量％であるにもかかわらず、５５日以上にわたり十分な二酸化塩素の発生量を保つことができた。すなわち、フマル酸をポリアクリル酸との混合体として用いることにより、より安定した二酸化塩素の発生を効率的に維持することができた。

次に、二酸化炭素を発生させる場合について説明する。

（実施例４）
実施例１と同様に図１に示す気体発生装置１を使用した。気体発生装置１の容器２には、酸水溶液Ｌとして濃度１０重量％のクエン酸水溶液を３００ｍｌ収容した。不織布袋５には、粉状のアルカリ固体物Ｓとして難水溶性の炭酸カルシウムを３０ｇとポリアクリル酸ナトリウム（東亞合成株式会社製、商品名「レオジック」、レオジックは登録商標）１．０ｇを混合した混合体を入れた。

デシケータ１０内には、空気攪拌用のファン１１を設置し、デシケータ１０内の温度を２５℃に維持した。デシケータ１０には気体発生量を測定するための検知管１２を接続した。検知管１２としては、ＧＡＳＴＥＣ社製の２ＬＬを用いた。

化学反応により二酸化炭素を発生させた状態で気体発生装置をデシケータ１０内に配置し、ファン１１を駆動させ、１０分後に検知管１２にデシケータ１０内の空気を吸引させることで二酸化炭素の発生量を測定した。

（比較例５）
酸固体物Ｓとして、難水溶性ではない炭酸カリウムを３０ｇ用いた他は、実施例４と同様にした。

実施例４（炭酸カルシウム＋ポリアクリル酸ナトリウム）及び比較例５（炭酸カリウム）における二酸化炭素の発生量の時間変化を図５に示す。図５の縦軸は二酸化炭素濃度（ｐｐｍ）を示し、横軸は経過日数を示している。

実験の結果、実験開始から数日（５日未満）は、実施例４及び比較例５の両方とも多量の二酸化炭素の発生が生じた。これは、実験開始時には吸液芯３から吸い上げられた酸水溶液Ｌが乾燥状態の難水溶性のアルカリ固体物Ｓに一気に浸透するため、多量に中和反応が起こったためと考えられる。難水溶性のアルカリ固体物Ｓが中和された水で満たされた後は、アルカリ固体物Ｓから蒸発した中和水の量だけ酸水溶液Ｌがアルカリ固体物Ｓに供給されて中和反応が起こるため、二酸化炭素の発生は緩やかになると考えられる。なお、初期の気体発生を緩やかにするには、アルカリ固体物Ｓを予め湿潤状態とすることや、吸液芯３の径を小さくして初期の液供給量を緩やかにすることが考えられる。

その後、実施例４では、２８日以上にわたり二酸化炭素の発生量を安定して維持したのに対して、比較例５では、反応開始後すぐに多量の二酸化炭素が発生した後、急激に二酸化炭素の発生量が減少し、５日以降は実施例４を下回る結果となった。比較例５は、その後も二酸化炭素の発生量が減少し続け、１５日に至る前に二酸化炭素の発生がほとんど検出されなくなった。実施例４は、比較例５と比較して、７日目で約３．７５倍もの二酸化炭素濃度をもたらす発生量を得ることができた。

また、図５には示していないが、他の実施例として、難水溶性の炭酸カルシウム３０ｇのみからなるアルカリ固体物Ｓを用いた実験を行った。この実施例においても、比較例５と比較して、二酸化炭素の発生量を十分に長期間安定して維持することができた。なお、この実施例と比べて、吸水性ポリマーとしてポリアクリル酸ナトリウムを混合した実施例４の方が、より安定した二酸化炭素の発生を効率的に維持することができた。

実施例３や実施例４のように固体物Ｓを吸水性ポリマーを含む混合体とした場合、より安定した気体の発生を得られる理由について、まず、実施例３，４では固体物Ｓとして難水溶性の酸又はアルカリを用いているため、そのままでは固体物Ｓが水溶液Ｌに浸透しにくくなっていると考えられる。このため、吸液マット４と接している酸とアルカリの反応が終了すると、固体物Ｓの内部の難水溶性成分が適切に反応できず、気体の発生量が減少していくものと考えられる。そこで、固体物Ｓに吸水性ポリマーを配合することで、水溶液Ｌが固体物Ｓの中央まで行き渡り、無駄なく反応が起こるようになっていると推測される。

１…気体発生装置２…容器３…吸液芯（吸液部材）４…吸液マット（吸液部材）５…不織布袋（保持体）６…蓋部１０…デシケータ１１…ファン１２…検知管Ｌ…水溶液Ｓ…固体物

Claims

アルカリと酸との反応によって気体を生じさせる気体発生装置であって、
アルカリ及び酸のうち一方を含む水溶液を収容する容器と、
前記容器外に配置され、アルカリ及び酸のうち他方を含む固体物と、
前記容器内から前記容器外に突出するように配置され、前記容器内の前記水溶液を前記容器外の前記固体物へ向かって吸い出すための吸液部材と、を備え、
前記固体物は難水溶性である、気体発生装置。
前記固体物は吸水性ポリマーと混合した混合体とされている、請求項１に記載の気体発生装置。
アルカリと酸との反応によって気体を生じさせる気体発生方法であって、
アルカリ及び酸のうち一方を含む水溶液が吸液部材によって容器内から当該容器の外に吸い出され、
当該容器の外において前記水溶液と固体物との反応によって気体を生じさせ、
前記固体物は、アルカリ及び酸のうち他方を含み、難水溶性である、気体発生方法。
前記固体物は吸水性ポリマーと混合した混合体とされている、請求項３に記載の気体発生方法。