特許 6283551 二酸化塩素ガスの発生装置および発生方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6283551

(24)【登録日】2018年2月2日

(45)【発行日】2018年2月21日

(54)【発明の名称】二酸化塩素ガスの発生装置および発生方法

(51)【国際特許分類】

   C01B 11/02 20060101AFI20180208BHJP

   A61L 9/01 20060101ALI20180208BHJP

   A61L 9/04 20060101ALI20180208BHJP

   A61L 2/20 20060101ALN20180208BHJP

【ＦＩ】

   C01B11/02 FZAB

   A61L9/01 F

   A61L9/04

   !A61L2/20

【請求項の数】9

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2014-69698(P2014-69698)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-155363(P2015-155363A)

(43)【公開日】2015年8月27日

【審査請求日】2017年1月23日

(31)【優先権主張番号】特願2014-7862(P2014-7862)

(32)【優先日】2014年1月20日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000169499

【氏名又は名称】高砂熱学工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100101557

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 康司

(74)【代理人】

【識別番号】100096389

【弁理士】

【氏名又は名称】金本 哲男

(74)【代理人】

【識別番号】100095957

【弁理士】

【氏名又は名称】亀谷 美明

(74)【代理人】

【識別番号】100076130

【弁理士】

【氏名又は名称】和田 憲治

(72)【発明者】

【氏名】高橋 秀人

【審査官】 廣野 知子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００５−０５３７４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１２−５２１９５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１０−１００５０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１３−５１２８５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１１−５０８７１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００６−５１３９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１３７８０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｃ０１Ｂ ７／００ー１１／２４

Ａ６１Ｌ ９／００−９／２２

Ａ６１Ｌ ２／００−２／２８

Ａ６１Ｌ １１／００−１２／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

密閉された反応容器に亜塩素酸塩溶液と酸性液を供給し、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、
前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した、前記反応容器に空気を取り入れる吸込み管と、前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した、前記反応容器内で発生させた二酸化塩素ガスを外部に吐出する吐出管を備え、外部の空気を前記吸込み管を通して前記反応容器の内部上方に取り込み、前記反応容器の内部上方の雰囲気を前記吐出管を通して外部に吐出させることを特徴とする、二酸化塩素ガス発生装置。

【請求項2】

前記反応容器の内部には、亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方に配置された小容器があり、
前記反応容器に供給された亜塩素酸塩溶液と酸性液は、最初に前記小容器に供給されて混合した後、溢れて前記反応容器の底部に溜められ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。

【請求項3】

亜塩素酸塩溶液と酸性液の供給を制御するポンプ調節機構を備えることを特徴とする、請求項１または２に記載の二酸化塩素ガス発生装置。

【請求項4】

前記吸込み管もしくは前記吐出管に送風機が設けられ、
前記送風機の稼働によって外部の空気を前記吸込み管を通して前記反応容器の内部上方に取り込み、前記反応容器の内部上方の雰囲気を前記吐出管を通して外部に吐出させ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。

【請求項5】

二酸化塩素ガス発生反応の反応停止剤として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのいずれかのアルカリ性物質を用い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。

【請求項6】

前記反応容器の下方には、混合溶液の回収タンクが設置され、前記回収タンクには、前記反応容器の下面に接続された排液配管の下端が接続され、前記排液配管には、通電時に閉となり、停電時に開となる開閉バルブが設けられ、前記回収タンクには炭酸塩もしくは炭酸水素塩のアルカリ性物質からなる反応停止剤が入れられ、
前記反応容器の底部に溜められた混合溶液の液面よりも上方と、前記回収タンクに回収された混合溶液の液面よりも上方とは、連結管によって連通していることを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の二酸化塩素ガス発生装置。

【請求項7】

前記通電時に閉となり、停電時に開となる開閉バルブは、ノーマルオープンの電磁バルブであることを特徴とする、請求項６に記載の二酸化塩素ガス発生装置。

【請求項8】

前記連結管の口径は、反応容器の容積に相当する気積量を１分で通過させる際、面風速が1m/sから20m/sの範囲となることを特徴とする、請求項６または７に記載の二酸化塩素ガス発生装置。

【請求項9】

密閉された反応容器に亜塩素酸塩溶液と酸性液を供給し、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方法であって、
外部の空気を前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した吸込み管を通して、前記反応容器の内部上方に取り込み、前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した吐出管を通して、前記反応容器の内部上方の雰囲気を外部に吐出させることを特徴とする、二酸化塩素ガス発生方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、消毒、微生物の除染などに利用される二酸化塩素ガスを発生させる装置および方法に関する。

【背景技術】

【0002】

二酸化塩素ガスは、例えば医薬品や食品の製造、医療行為などが行われる無菌あるいは準無菌が要求される室内、アイソレータ等の空間や空間内表面などの消毒、微生物の除染に用いられている。二酸化塩素ガスを製造する従来の装置として、例えば特許文献１が開示されている。この二酸化塩素製造装置では、亜塩素酸塩溶液と酸溶液の２種類の原料薬液を連続的に反応容器に供給して混合し、その反応によって生じた二酸化塩素ガスを薬液中に溶存させている。そして、薬液中に溶存した二酸化塩素ガスを取り出すために、薬液に空気を曝気（エアレーション）するというものである。あるいは、薬液を保持体に供給しながらその保持体に空気を吹き付ける方法によって二酸化塩素ガスを連続的に取り出すというものである。また、特許文献２には、亜塩素酸塩溶液と酸性液を撹拌混合して二酸化塩素水を生成する製造装置が開示されている。さらに、特許文献３には、開放容器内に配置された容器に亜塩素酸ナトリウムと酸性液を供給して発生させた二酸化塩素ガスを送風機１６で拡散させる装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００５−５３７４１号公報

【特許文献2】特開平１１−９２１０４号公報

【特許文献3】特開２０１０−２０７５３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１の技術は、薬液中への曝気や保持体への空気の吹付けによって薬液中から二酸化塩素ガスを取り出している。薬液中には未反応の酸薬液が常に混合しており、それが曝気等の操作によってミスト化して二酸化塩素ガスと混合して取り出されることになる。酸性ミストは腐食性が極めて高いため、消毒・除染対象室に供給されると対象室内の表面あるいは物品に腐食を引き起こしてしまうという問題がある。また、上記曝気等の操作によって薬液中の水分も同様にミスト化あるいは水分蒸発するため、取り出される二酸化塩素ガスが高湿度化する。二酸化塩素ガスは、高湿度環境では消毒・除染効果が高まるが、一方で腐食のリスクも高まることが知られている。したがって、室内の消毒・除染においては、二酸化塩素ガス濃度と湿度の最適な組み合わせ条件が要求され、その最適な組み合わせ条件の調整のためには、二酸化塩素ガス濃度の調整と湿度の調整をそれぞれ独立してすることが必要となる。しかし、二酸化塩素ガスが高湿度化する従来の方法は、二酸化塩素ガス濃度と湿度の独立した調整が極めて困難である。例えば、フィルタなどを通過させて二酸化塩素ガスと混合したミストを捕捉することも考えられるが、フィルタを使用すると圧力損失が生じて送風動力が大きくなり、大きな送風機が必要となり、ランニングコストも高くなってしまう。

【0005】

なお、特許文献２の技術は、二酸化塩素水を生成する製造装置に関するものであり、二酸化塩素ガスを取り出すことは特許文献２では想定されていない。また、特許文献３の技術は、室内などの空間に開放容器を設置して、容器内で発生させた二酸化塩素ガスを空間に拡散させるものである。

【0006】

本発明は、酸性ミストの混合が少なく低湿度で二酸化塩素ガスを取り出すことができる二酸化塩素ガスの発生装置および発生方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

かかる目的を達成するために、本発明によれば、密閉された反応容器に亜塩素酸塩溶液と酸性液を供給し、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、前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した、前記反応容器に空気を取り入れる吸込み管と、前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した、前記反応容器内で発生させた二酸化塩素ガスを外部に吐出する吐出管を備え、外部の空気を前記吸込み管を通して前記反応容器の内部上方に取り込み、前記反応容器の内部上方の雰囲気を前記吐出管を通して外部に吐出させ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。
また本発明によれば、密閉された反応容器に亜塩素酸塩溶液と酸性液を供給し、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方法であって、外部の空気を前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した吸込み管を通して、前記反応容器の内部上方に取り込み、前記反応容器の底部に溜められた亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方において開口した吐出管を通して、前記反応容器の内部上方の雰囲気を外部に吐出させることを特徴とする、二酸化塩素ガス発生方法が提供される。

【0008】

本発明の二酸化塩素ガス発生装置にあっては、反応容器に亜塩素酸塩溶液と酸性液を供給し、両者の化学反応によって発生した二酸化塩素ガスを混合溶液中に曝気（エアレーション）することなく反応容器から取り出しているので、酸性ミストの混合が少なく低湿度で二酸化塩素ガスを取り出すことが可能となる。

【0009】

この二酸化塩素ガス発生装置において、前記反応容器の内部には、亜塩素酸塩溶液と酸性液の混合溶液の液面よりも上方に配置された小容器があり、前記反応容器に供給された亜塩素酸塩溶液と酸性液は、最初に前記小容器に供給されて混合した後、溢れて前記反応容器の底部に溜められるようにしても良い。また、前記反応容器から吐出される二酸化塩素ガスの濃度が所定の上限濃度を超えないように、亜塩素酸塩溶液と酸性液の供給を制御するポンプ調節機構、あるいは、消毒・除染を行う室内における二酸化塩素ガスの濃度が所定の上限濃度を超えないように、亜塩素酸塩溶液と酸性液の供給を制御するポンプ調節機構を備えていても良い。また、二酸化塩素ガス発生反応の反応停止剤として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウムのいずれかのアルカリ性物質を用いても良い。

【0010】

また、前記反応容器の下方には、混合溶液の回収タンクが設置され、前記回収タンクには、前記反応容器の下面に接続された排液配管の下端が接続され、前記排液配管には、通電時に閉となり、停電時に開となる開閉バルブが設けられ、前記回収タンクには炭酸塩もしくは炭酸水素塩のアルカリ性物質からなる反応停止剤が入れられ、前記反応容器の底部に溜められた混合溶液の液面よりも上方と、前記回収タンクに回収された混合溶液の液面よりも上方とは、連結管によって連通していても良い。この場合、前記通電時に閉となり、停電時に開となる開閉バルブは、例えばノーマルオープンの電磁バルブである。また、前記連結管の口径は、反応容器の容積に相当する気積量を１分で通過させる際、面風速が1m/sから20m/sの範囲となることが望ましい。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、酸性ミストの混合が少なく低湿度で二酸化塩素ガスを取り出すことができるので、腐食リスクがなく、湿度の調整にも干渉しない信頼性の高い安全な二酸化塩素ガスを所望の領域に供給することが可能となる。酸性ミストによる腐食がない安全な状態で室内表面や物品を消毒・除染することができる。また、本発明の装置を組み込んだ消毒・除染システムは室内のガス濃度と湿度を独立して制御できるため、最適な二酸化塩素ガス濃度と湿度の組み合わせ条件で腐食リスクがなく効果的な消毒・除染が実施できる。特に、反応容器の下方に排液配管で接続された混合溶液の回収タンクを設置し、排液配管に通電時に閉となり停電時に開となる開閉バルブを設け、回収タンクには炭酸塩もしくは炭酸水素塩のアルカリ性物質からなる反応停止剤を入れ、反応容器と回収タンクを連結管によって連通させることにより、非常用電源による送風を行うことなく、装置を安全に停止状態に移行することができ、コストが削減できる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】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説明図である。

【図2】本発明の実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置を組み込み、室内の消毒・除染を行う消毒・除染システムの概要図である。

【図3】送風機を吸込み管に設置した消毒・除染システムの概要図である。

【図4】停電時に安全に停止状態に移行できるようにした、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説明図である。

【図5】実施例１における室内ガス濃度の刑事的変化を示すグラフである。

【図6】実施例１における室内湿度の刑事的変化を示すグラフである。

【図7】実施例２における室内ガス濃度の刑事的変化を示すグラフである。

【図8】実施例２における室内湿度の刑事的変化を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0013】

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。

【0014】

図１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、密閉された反応容器１０を備えており、この反応容器１０の外部には、亜塩素酸塩溶液タンク１１と酸性液タンク１２が設けられている。亜塩素酸塩溶液タンク１１には、例えば亜塩素酸ナトリウム水溶液などの亜塩素酸塩溶液ａが充填されている。反応容器１０と亜塩素酸塩溶液タンク１１は、亜塩素酸塩溶液供給配管１３で接続され、亜塩素酸塩溶液供給配管１３には、送液ポンプ１４と電磁バルブ１５が設置されている。電磁バルブ１５が開き、送液ポンプ１４が稼働すると、亜塩素酸塩溶液タンク１１内の亜塩素酸塩溶液ａが亜塩素酸塩溶液供給配管１３を通って反応容器１０に供給される。

【0015】

酸性液タンク１２には、例えば例えばリンゴ酸、クエン酸、硫酸などの酸性液ｂが充填されている。反応容器１０と酸性液タンク１２は、酸性液供給配管２０で接続され、酸性液供給配管２０には、送液ポンプ２１と電磁バルブ２２が設置されている。電磁バルブ２２が開き、送液ポンプ２１が稼働すると、酸性液タンク１２内の酸性液ｂが酸性液供給配管２０を通って反応容器１０に供給される。

【0016】

反応容器１０の内部には、小容器２５が設置されている。亜塩素酸塩溶液供給配管１３の出口と酸性液供給配管２０の出口は、いずれも反応容器１０の内部において小容器２５の上方に位置している。このため、上述のように送液ポンプ１４の稼働で反応容器１０内に供給された亜塩素酸塩溶液ａと送液ポンプ２１の稼働で反応容器１０内に供給された酸性液ｂは、最初に小容器２５に供給され、小容器２５内で亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが混合された後、両者の混合溶液ｃが小容器２５から溢れ出て、反応容器１０の底部に溜められる。小容器２５の容積は、例えば亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが小容器２５に供給されてから混合溶液ｃとなって小容器２５から溢れ出るまでの時間が１分程度の大きさとなるように設定される。また、小容器２５は、反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃの液面よりも上方に配置されている。

【0017】

反応容器１０の内部には、反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃを撹拌する攪拌機３０と、混合溶液ｃの温度を測定する温度計３１が設けられている。反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃ中には、温調機構３５の伝熱管３６の一部が露出している。伝熱管３６は熱交換器３７と反応容器１０の間で熱媒を循環させる閉回路を構成しており、ポンプ３８の稼働によって、伝熱管３６中を熱媒が循環させられるようになっている。

【0018】

また、熱交換器３７には、冷温熱源機４２との間で熱源を循環させる熱源回路３９が接続されており、熱源回路３９に設けられたポンプ４０の稼働によって、冷温熱源機４２で温調された熱源が、熱源回路３９を通って熱交換器３７に供給されている。熱交換器３７では、冷温熱源機４２で温調された熱源と熱交換することにより、伝熱管３６中の熱媒が温調され、こうして温調された熱媒が伝熱管３６中を循環して反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃと熱的に接触するようになっている。

【0019】

伝熱管３６に設けられたポンプ３８の稼働は、ポンプ調節機構４１で制御されており、ポンプ調節機構４１には、温度計３１によって測定された反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃの温度が入力されている。ポンプ調節機構４１は、温度計３１から入力された混合溶液ｃの温度に基づいて、ポンプ３８の稼働を制御して伝熱管３６中を循環する熱媒流量が調整され、これにより反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃが所望の温度に保たれる。

【0020】

反応容器１０の下方には、混合溶液ｃの回収タンク４５が設置されている。回収タンク４５には、反応容器１０の下面に接続された排液配管４６の下端が接続されており、排液配管４６には開閉バルブ４７が設けられている。開閉バルブ４７を開くことにより、反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃが自重で排液配管４６を通って回収タンク４５に回収される。

【0021】

反応容器１０の上面には、吸込み管５０と吐出管５１が接続されている。これら吸込み管５０と吐出管５１は、いずれも反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃの液面よりも上方において開口している。これら吸込み管５０と吐出管５１には、例えば塩ビ管が用いられる。吸込み管５０には、風量計５２が設置されている。また、吐出管５１には、送風機５３と二酸化塩素ガス濃度計５４が設置されている。送風機５３の稼働によって外部の空気が吸込み管５０を通って反応容器１０の内部上方に取り込まれ、反応容器１０の内部上方の雰囲気（二酸化塩素ガスｄ）が吐出管５１を通って外部に吐出される。その際、吸込み管５０を通って外部から反応容器１０の内部上方に取り込まれる空気の風量が風量計５２で測定されて、ポンプ調節機構５５に入力されている。また、反応容器１０の内部上方から外部に吐出される二酸化塩素ガスｄの濃度が二酸化塩素ガス濃度計５４で測定されて、ポンプ調節機構５５に入力されている。

【0022】

以上のように構成された二酸化塩素ガス発生装置１において、電磁バルブ１５が開いて送液ポンプ１４が稼働することにより、亜塩素酸塩溶液タンク１１内の亜塩素酸塩溶液ａが亜塩素酸塩溶液供給配管１３を通って反応容器１０に供給される。また、電磁バルブ２２が開いて送液ポンプ２１が稼働することにより、酸性液タンク１２内の酸性液ｂが酸性液供給配管２０を通って反応容器１０に供給される。こうして、反応容器１０では、亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが混合され、両者の化学反応し、二酸化塩素ガス（ClO2）ｄが発生する。この場合、発生した二酸化塩素ガスｄは、まず混合溶液ｃ中に溶存し、反応が進むにつれて混合溶液ｃ中の溶存ガス濃度が上昇し、やがて気液界面の濃度差を推進力として溶存ガス分子は薬液表面上部の気相側へ移行する。なお、亜塩素酸塩溶液ａは例えば亜塩素酸ナトリウム水溶液であり、酸性液ｂは例えばリンゴ酸溶液であり、反応式は次のとおりである。
5NaClO2＋2HOOC-CH(OH)-CH2-COOH→2NaOOC-CH(OH)-CH2-COONa＋4ClO2＋NaCl+2H2O

【0023】

ここで、反応容器１０の内部において、亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂは最初に小容器２５に供給されて混合される。小容器２５は例えば反応容器10内の混合溶液ｃの液面よりその周壁の上端が位置するようにする。小容器２５では、未反応同志の亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂがお互いの濃度がまだ高いフレッシュな状態で混合されるため、効率よく二酸化塩素ガスｄを発生させることができる。亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが小容器２５に供給されてから混合溶液ｃとなって小容器２５から溢れ出るまでの時間は１分程度に設定されているので、小容器２５では、ほぼ１分程度の間、高い効率で亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが反応し、高濃度の二酸化塩素ガスｄを発生させることができる。

【0024】

こうして、小容器２５内で亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが混合されて効率よく二酸化塩素ガスｄを発生させた後、両者の混合溶液ｃは小容器２５から溢れ出て、反応容器１０の底部に溜められる。小容器２５で混合された亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂ（混合溶液ｃ）は１分程度で反応容器１０の底部に受け渡され、入れ替わりが速いため、小容器２５では常に新鮮な最も高濃度の状態で亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂを反応させることができる。もしも小容器２５が無く、亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂを最初から反応容器１０の底部で受け止めた場合、供給されたフレッシュな状態の亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが、反応容器１０の底部に既に溜められている反応が進んだ混合溶液ｃですぐに希釈されてしまい、効率よく二酸化塩素ガスｄを発生させることができなくなる。

【0025】

なお、反応容器１０の底部に受け止められた混合溶液ｃの温度は温度計３１によって測定され、ポンプ調節機構４１に入力される。そして、ポンプ調節機構４１は混合溶液ｃの温度に基づいてポンプ３８の稼働を制御し、伝熱管３６中を循環する熱媒流量が調整される。こうして、反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃは、温調機構３５によって反応に適した温度に温調される。さらに攪拌機３０で撹拌され、混合溶液ｃの反応が促進される。二酸化塩素ガスｄの生成速度は混合溶液ｃの温度が高いほど速く、混合溶液ｃの温度が低いほど遅くなるため、温調機構３５によって周囲の温度環境の影響を排除し、所定の生成速度を確保する。混合溶液ｃの温度は１０℃から６０℃が望ましく、２０℃から４０℃がより望ましい。なお５０℃以上の高温でも構わないが、あまり高温になると反応容器１０等の材質や構造を高温に耐えうるものにする必要がある。なお、亜塩素酸溶液タンク１１と酸性液タンク１２に温調機構を設けるなどして、亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂの一方を高温、他方を低温として、両者の混合溶液ｃが所望の温度となるようにしても良い。

【0026】

そして、反応容器１０の内部に二酸化塩素ガスｄが溜められた状態で、送風機５３の稼働によって外部の空気が吸込み管５０を通って反応容器１０の内部上方に取り込まれ、反応容器１０の内部上方の雰囲気（二酸化塩素ガスｄ）が吐出管５１を通って外部に吐出される。反応容器１０の内部では、小容器２５に溜められた混合溶液ｃの液面および反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃの液面から気相部分に二酸化塩素ガスｄが移動していく。反応容器１０の上面に接続された吸込み管５０と吐出管５１を通じて反応容器１０の内部の気相部分が通気されることにより、反応容器１０の気相部分に移動した二酸化塩素ガスｄが、曝気（エアレーション）されることなく、随時連続的に吐出管５１から外部に運び出される。

【0027】

なお、反応容器１０の内部では、小容器２５に溜められた混合溶液ｃの液面から気相部分に二酸化塩素ガスｄが移動する際、および、反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃの液面から気相部分に二酸化塩素ガスｄが移動する際に、気液界面の濃度差によって同様に、それらの液面から気相部分に水分子が移動する。しかし、水分子の場合、本発明の温度範囲ならびに混合溶液ｃの液面の表面積と通気風量の比率では移行量は微小であり、反応容器１０から外部に運び出される二酸化塩素ガスｄは、ほとんど湿度上昇しない。

【0028】

その結果、酸性ミストの混合が少なく低湿度な二酸化塩素ガスｄを反応容器１０の内部から取り出すことができる。こうして、二酸化塩素ガスｄを例えば医薬品や食品の製造、医療行為などが行われる無菌あるいは準無菌が要求される室内、アイソレータ等の空間や空間内表面など供給することにより、所望の箇所の消毒、微生物の除染などを行うことができる。取り出される二酸化塩素ガスｄは低湿度であるため、消毒、微生物の除染などに利用する二酸化塩素ガスｄの湿度コントロールがしやすく、腐食のリスクを回避でき、二酸化塩素ガスｄの濃度と湿度の最適な組み合わせ条件を実現できる。

【0029】

以上、本発明の実施の形態の一例を説明したが、本発明は例示した形態に限定されない。亜塩素酸塩溶液ａとしては亜塩素酸ナトリウム水溶液の他、亜塩素酸カリウム水溶液、亜塩素酸カルシウム水溶液等の亜塩素酸のアルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属塩の水溶液が望ましい。また、酸性液ｂに用いられる酸として、たとえば、硫酸、リン酸、リンゴ酸、シュウ酸、クエン酸、酒石酸、フマル酸、コハク酸、グルコン酸、乳酸、アジピン酸等の揮発性が低く、除染対象室内の腐食の原因とならない酸が望ましい。いずれにしても、pHが3以下の揮発性の低い酸性液を用いることにより、酸性ガスの混合による腐食のリスクのない二酸化塩素ガスdを生成することができる。

【0030】

なお、二酸化塩素ガスｄは、気相濃度が１０％を超えると爆発の可能性がある。これを防止するために、反応容器１０の内部上方から外部に吐出される二酸化塩素ガスｄの濃度を二酸化塩素ガス濃度計５４で測定し、その濃度が所定の上限濃度を超えないように、ポンプ調節機構５５によって送液ポンプ１４と送液ポンプ２１の稼働を制御して、反応容器１０への亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂの供給を制御する。これにより、反応容器１０内での二酸化塩素ガスｄの濃度が所定の上限濃度以下に保たれる。

【0031】

ここで、所定の上限濃度は、安全を見込んで３％に設定することが望ましい。また、この上限濃度の超過防止措置として、外部から反応容器１０の内部上方に取り込まれる空気の風量に基づいて、ポンプ調節機構５５が送液ポンプ１４と送液ポンプ２１の稼働を制御することもできる。即ち、風量計５２で測定された風量が所定の風量を超えない場合は、送液ポンプ１４と送液ポンプ２１を運転せず、かつ電磁バルブ１５と電磁バルブ２２を開放しないよう制御する。加えて、風量計５２で測定された風量が所定の風量を超えない場合は、常に排液配管４６に設けられた開閉バルブ４７を閉止しないよう制御する。つまり所定風量を超えて通気されている場合のみ反応容器１０の内部に亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂ（混合溶液ｃ）が保持され、二酸化塩素ガスｄの生成反応が進行されるようにする。これにより、反応容器１０内での二酸化塩素ガスｄの濃度が確実に所定の上限濃度以下に保たれる。

【0032】

なお、回収タンク４５は反応容器１０の下方に設置し、反応容器１０内に混合溶液ｃがある場合には開閉バルブ４７の開時に反応容器１０内の混合溶液ｃが自然落下で回収タンク４５に移動することが望ましい。また、回収タンク４５には予め反応停止剤を入れておき、回収タンク４５内に注がれた混合溶液ｃは、二酸化塩素ガスｄの生成反応が停止する。反応停止剤は、アルカリ性の物質とする。たとえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、炭酸ナトリウム、炭酸水素ナトリウム、などが望ましい。

【0033】

また、回収タンク４５に通常は閉止した開閉扉を設けておき、その上部に反応停止剤の収容部を設けても良い。人体に有害な二酸化塩素ガスの濃度から安全な値を設定し、その上限に至ったことを濃度計が検知したら、開閉扉を開き反応停止剤を回収タンク４５に投入しても良い。

【0034】

次に、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を組み込み、室内２の消毒・除染を行う消毒・除染システムの概要図を図２に示す。二酸化塩素発生装置１の反応容器１０に接続された吸込み管５０の吸込み側と吐出管５１の吐出側を、消毒・除染の対象である室内２に接続している。室内２には、室内空気攪拌用の送風機６０と、室内２における二酸化塩素ガスｄの濃度を測定する濃度計６１が設けられている。濃度計６１で測定された室内２における二酸化塩素ガスｄの濃度は、送液ポンプ１４と送液ポンプ２１の稼働を制御するポンプ調節機構５５に入力されている。ポンプ調節機構５５は、室内２における二酸化塩素ガスｄの濃度が所定の濃度になるように送液ポンプ１４と送液ポンプ２１の稼働を制御している。

【0035】

また、図２に示す消毒・除染システムでは、送風機５３が吐出管５１に設けられているが、図３に示す消毒・除染システムは、送風機５３を吸込み管５０に設置した例である。このように、送風機５３を吸込み管５０に設置しても、同様に室内２の消毒・除染を行うことができる。

【0036】

これら図２、３に示した消毒・除染システムでは、例えば下記のガス濃度範囲を想定して運転使用する。
「反応容器１０から吐出される二酸化塩素ガスｄの濃度」：10 vol. ppm〜3 vol.%
「室内２の二酸化塩素ガスｄの濃度」：10 vol. ppm〜10,000 vol. ppm

【0037】

上記ガス濃度範囲での運転においては、亜塩素酸塩溶液ａの濃度は、10〜31 wt%が望ましい。また、酸性液ｂの濃度は、亜塩素酸塩溶液ａに対する酸物質のモル比（酸物質のモル数/亜塩素酸のモル数）で0.3〜1.5の範囲とすることが望ましい。亜塩素酸塩溶液ａの濃度の下限は、これよりも低濃度とすると、大量の薬液量が必要となり、亜塩素酸塩溶液タンク１１、酸性液タンク１２および回収タンク４５が大型化するうえ、廃液処理費も増大するためである。また、上限は、二酸化塩素ガスの製造に一般的に用いられる亜塩素酸塩である亜塩素酸ナトリウムの溶液の飽和濃度である。酸物質の範囲は、上記モル比0.3未満では、原料亜塩素酸塩量からの二酸化塩素ガスｄの発生の効率が低く、モル比1.5を超えると、二酸化塩素ガスｄの発生効率はそれ以上増加しないからである。

【0038】

また、この図２に示すシステムにおいて、いわゆるバッチ式の運転を行って室内２の消毒・除染を行うこともできる。その場合、先ず反応容器１０内に亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂを供給せずに空の状態で空気の取り込みと二酸化塩素ガスの排気を行い、換気運転を行う。その後、反応容器１０内に亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂを供給して二酸化塩素ガスｄを発生させ、室内２に二酸化塩素ガスｄを導入し、室内２の消毒・除染を行う。そして、濃度計６１が所定濃度(意図した室内濃度)以下またはそれより少し上の閾値を検知したら、反応容器１０内の混合溶液ｃを回収タンク４５に移動させ、二酸化塩素ガスｄの発生を停止させる。こうして換気運転と二酸化塩素ガスｄの発生を繰り返すことにより、いわゆるバッチ式の運転で室内２の消毒・除染を行うこともできる。

【0039】

次に、本ガス発生装置の運転中に停電が起きた場合の安全な停止方法について記す。なお、以上では二酸化塩素ガス発生装置１について説明したが、以下に記す事項については、次の条件を備えた二酸化塩素ガス以外のガス発生装置、すなわち、「反応容器１０内で酸性の薬液を用いて化学反応により引火性あるいは助燃性のガスを爆発下限濃度あるいは自己分解による爆発濃度以下の濃度で発生させる装置」においても同様に適用できる。

【0040】

上記実施の形態で説明した二酸化塩素ガスｄは助燃性のガスであり、濃度が10 vol.%を超えると自己分解による爆発の可能性がある。そのように濃度が高くなると爆発の可能性がある反応を停電時に停止させる第一の方法としては、停電となった瞬間に、非通電時に開となるバルブを開いて自動的に反応容器１０内にアルカリ性の反応停止剤を注入し、反応容器１０内の混合溶液ｃ（酸性薬液）を中和しガス生成反応を停止する方法がある。あるいは、第二の方法として、先に図１等に示した二酸化塩素ガス発生装置１のように、反応容器１０の下方に混合溶液ｃの回収タンク４５を設置し、この回収タンク４５に予め反応停止剤を入れておく方法がある。この場合、排液配管４６に設けられる開閉バルブ４７を、通電時に閉となり、停電時に開となる機能を持った開閉バルブ４７とし、予め回収タンク４５内にアルカリ性の反応停止剤を入れておくことにより、停電となった瞬間、開閉バルブ４７が開となって、反応容器１０内の混合溶液ｃが自然落下で回収タンク４５に移動して中和し、ガス生成反応を停止することができる。

【0041】

しかしながら、いずれの方法においても、停電によって送風機５３などが停止する一方で、混合溶液ｃ（酸性薬液）の反応が反応停止剤で中和されてガス生成反応が停止するまでにはある程度の時間を要し、反応は瞬時には停止しない。しかし、停電によって送風機５３などが停止すると、反応容器１０内のガス濃度を所定濃度以下に希釈するための送風機構が失われ、反応容器１０内のガス濃度が上昇する。したがって、反応容器１０内のガス濃度上昇を防ぐためには、非常用電源設備を設け、それにより送風機５３などの運転を継続する必要があった。非常用電源設備を設けることはコストアップになる。

【0042】

そこで以下では、非常用電源設備を必要とせずに、停電時にガス濃度上昇を回避して反応を停止させる安全機構について説明する。なお、引火性あるいは助燃性のガスの一例として、二酸化塩素ガスｄを発生させる二酸化塩素ガス発生装置２について説明する。

【0043】

図４に示すように、この実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２においても、先に図１等で説明した二酸化塩素ガス発生装置１と同様に、反応容器１０の下方には、混合溶液ｃの回収タンク４５が設置されている。回収タンク４５には、反応容器１０の下面に接続された排液配管４６の下端が接続されており、排液配管４６には開閉バルブ４７が設けられている。また、この実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２は、先に図１等で説明した二酸化塩素ガス発生装置１と同様の基本構成を備えている。そのため、共通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。

【0044】

ただし、この実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２では、反応容器１０の底部に溜められた混合溶液ｃの液面よりも上方の位置と、回収タンク４５に回収された混合溶液ｃの液面よりも上方の位置とが、連結管７０によって連通している。また、排液配管４６に設けられた開閉バルブ４７は、通電時に閉となり、停電時に開となる開閉バルブ４７となっている。かかる開閉バルブ４７として、例えば非通電時に開となるノーマルオープンの電磁バルブが利用できる。また、回収タンク４５には、炭酸塩もしくは炭酸水素塩のアルカリ性物質からなる反応停止剤が予め入れられている。この反応停止剤として、炭酸ナトリウムあるいは炭酸水素ナトリウム等の、水溶液となるとアルカリ性を示し、中和の際、炭酸ガスを生成する炭酸塩あるいは炭酸水素塩が利用される。

【0045】

かかる実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２においても、先に図１等で説明した二酸化塩素ガス発生装置１と同様に、反応容器１０で亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂが混合され、両者の化学反応により二酸化塩素ガス（ClO2）ｄが発生する。また、温調機構３５による温調や、攪拌機３０による撹拌が適宜行われ、混合溶液ｃの反応が促進される。

【0046】

そして、反応容器１０の内部に二酸化塩素ガスｄが溜められた状態で、送風機５３の稼働によって外部の空気が吸込み管５０を通って反応容器１０の内部上方に取り込まれ、反応容器１０の内部上方の雰囲気（二酸化塩素ガスｄ）が吐出管５１を通って外部に吐出される。

【0047】

一方、この実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２の運転中に停電が発生した場合、停電により送風機５３の稼働が停止し、反応容器１０への外気の取り込みと、反応容器１０から外部への二酸化塩素ガスｄの吐出が停止する。また、送液ポンプ１４の稼働と送液ポンプ２１の稼働も停止し、亜塩素酸塩溶液ａの供給と酸性液ｂの供給も停止する。

【0048】

また同時に、ノーマルオープンの電磁バルブ等からなる開閉バルブ４７が停電と同時に開となり、反応容器１０内の混合溶液ｃが排液配管４６を通って自然落下で回収タンク４５に移動する。こうして回収タンク４５では、回収タンク４５に予め入れられていた炭酸塩もしくは炭酸水素塩のアルカリ性物質からなる反応停止剤によって混合溶液ｃは中和され、二酸化塩素ガスｄの生成反応が停止する。また、回収タンク４５内では、混合薬液ｃが中和されると同時に炭酸ガスが発生する。

【0049】

こうして回収タンク４５内で発生した炭酸ガスは、連結管７０を通って反応容器１０内に流入し、反応容器１０内の二酸化塩素ガスｄを希釈しつつ、吸込み管５０を通じて反応容器１０内の残存ガスが外部に排出させられる。その結果、反応容器１０内は炭酸ガスによって希釈され、濃度上昇による爆発が回避される。

【0050】

したがって、この実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２によれば、コストアップとなる非常用電源による送風機構なしで、停電時の反応容器１０内のガス濃度を希釈することができる。これにより、非常用電源による送風を行うことなく、装置を安全に停止状態に移行することができる。したがって、従来は必要であった非常用電源設備が不要となり、そのコストが削減できる。

【0051】

なお、二酸化塩素ガスを発生させる装置について説明したが、この実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２は、二酸化塩素ガスｄに限らず、その他の引火性あるいは助燃性のガスを発生させる装置（引火性あるいは助燃性のガス発生装置）にも適用できる。反応容器１０に酸性の薬液を送り、反応容器１０内で他の薬剤との化学反応により引火性あるいは助燃性のガスを自動で連続的に発生させる装置（引火性あるいは助燃性のガス発生装置）として、二酸化塩素ガス以外に、例えば次のようなものが考えられる。

【0052】

金属硫化物に酸性の薬液を供給して硫化水素ガスH₂Sを発生させるガス発生装置。硫化水素ガスは引火性であり、爆発下限は4.3％程度である。金属（Fe,Zn,Mg）に酸性の薬液を供給して水素ガスH₂を発生させるガス発生装置。水素ガスは引火性であり、爆発下限は4％程度である。

【0053】

またこの実施の形態にかかる二酸化塩素ガス発生装置２が備える連結管７０の口径は、反応容器１０の容積に相当する気積量を１分で通過させる際、面風速が1m/sから20m/sの範囲となるような口径が望ましい。また、回収タンク４５に予め入れておく反応停止剤は、炭酸ナトリウムあるいは炭酸水素ナトリウム等の、水溶液となるとアルカリ性を示し、中和の際、炭酸ガスを生成する炭酸塩あるいは炭酸水素塩とする。

【実施例1】

【0054】

図２に示す消毒・除染システムにより室内２の消毒・除染を実施した例について記す。反応容器１０は、直径700 mmφ×高さ900 mmとし、150
mmφの吸込み管５０と吐出管５１で容積1000 m3の消毒・除染対象である室内２に接続した。室内２は予め湿度60％に調整した。この室内２に二酸化塩素ガスｄを供給し、室内２のガス濃度目標値を400
ppmとし、開始から3時間までの間の室内２の二酸化塩素ガスｄの平均濃度が380 ppmを超える値となるように運転を実施した。なお、亜塩素酸塩溶液ａには25
wt%亜塩素酸ナトリウム溶液を、酸性液ｂには30 wt%リンゴ酸溶液を用いた。反応容器１０に風量190 m3/hで一定で通気送風しながら、それらの亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂを各1.4
L/min で供給し、室内２のガス濃度に応じてON/OFF制御した。反応容器１０内の混合溶液ｃの温度は約25℃とした。また、室内２には室内空気の攪拌用の送風機６０を設置し、室内２のガス濃度が一様となるよう送風・攪拌した。このときの室内２のガス濃度の経時変化を図４に示す。図４より、開始から３時間までの間の室内ガスの平均濃度は390 ppmであり、意図した室内濃度となった。なお、反応容器１０の出口ガス濃度の最高値は0.8%で設計上限の3%未満を満たし、総薬液量は65 Lであった。さらに、この時の室内湿度の経時変化を図５に示す。室内湿度はほとんど上昇せず、ほぼ一定に保たれたことがわかる。

【実施例2】

【0055】

実施例１と同様に、図３に示す消毒・除染システムにより室内２の消毒・除染を実施した別の事例について記す。反応容器１０は、直径700 mmφ×高さ900 mmとし、150
mmφの吸込み管５０と吐出管５１でで容積1000 m3の消毒・除染対象である室内２に接続した。室内２は予め湿度60％に調整した。この室内２に二酸化塩素ガスｄを供給し、室内２のガス濃度目標値を400
ppmとし、開始から3時間までの間の室内２の二酸化塩素ガスｄの平均濃度が380 ppmを超える値となるように運転を実施した。なお、亜塩素酸塩溶液ａには25
wt%亜塩素酸ナトリウム溶液を、酸性液ｂには9 wt%硫酸溶液を用いた。反応容器１０に風量190 m3/hで一定で通気送風しながら、それらの亜塩素酸塩溶液ａと酸性液ｂを各1.4
L/minで供給し、室内２のガス濃度に応じてON/OFF制御した。反応容器１０内の混合溶液ｃの温度は約40℃とした。また、室内２には室内空気の攪拌用の送風機６０を設置し、室内２のガス濃度が一様となるよう送風・攪拌した。このときの室内２のガス濃度の経時変化を図６に示す。図６より、開始から3時間までの間の室内ガスの平均濃度は390 ppmであり、意図した室内濃度となった。なお、反応容器１０の出口ガス濃度の最高値は1.1%で設計上限の3%未満を満たし、総薬液量は37 Lであった。さらに、この時の室内湿度の経時変化を図７に示す。室内湿度はほとんど上昇せず、ほぼ一定に保たれたことがわかる。

【実施例3】

【0056】

図４に示す二酸化塩素ガス発生装置２での本発明の実施例について記す。実施例３では、酸薬液に9 wt%硫酸50 L、酸と反応して二酸化塩素ガスを生成する物質として25 wt%亜塩素酸ナトリウム水溶液50 Lを用いた。また、容積200 Lの回収タンクには酸薬液全量を中和可能な量の炭酸水素ナトリウム粉末を予め入れておいた。反応容器は、直径700 mmφ×高さ900 mmで容積は350
Lである。連結管は内径30 mmの塩ビパイプとした。反応容器に風量190 m³/hで一定で通気送風しながら、上記薬液を各1.4
L/minで供給した。なお、反応容器内の二酸化塩素ガス濃度を濃度計で連続的に計測した。送液ポンプで薬液を供給中の状態で、薬液のほぼ全量である各49 Lを供給した時点で、停電を模擬し全電源を遮断し動作を確認した。反応容器から回収タンクに混合溶液（薬液）が移行するにつれて回収タンク内で中和反応によりCO₂ガスが発生した。CO₂ガスは回収タンクから反応容器に連結管を通して移行した。反応容器から回収タンクに薬液が完全に移行するのに2分を要したが、この間、反応容器内の二酸化塩素ガス濃度は常に10 vol.％未満であることを確認した。

【産業上の利用可能性】

【0057】

本発明は、滅菌すべき装置や室、ある区画を閉鎖されたダクトやドラフトチャンバなどの空間といった処理領域や空間内表面などの脱臭、微生物の殺菌、滅菌、クリーンルームや病院、ホテル客室などの室内などの所望の領域の脱臭、微生物の殺菌、滅菌などに有用である。

【符号の説明】

【0058】

ａ 亜塩素酸塩溶液
ｂ 酸性液
ｃ 混合溶液
ｄ 二酸化塩素ガス
１ 二酸化塩素ガス発生装置
２ 室内
１０ 反応容器
１１ 亜塩素酸塩溶液タンク
１２ 酸性液タンク
１３ 亜塩素酸塩溶液供給配管
１４ 送液ポンプ
１５ 電磁バルブ
２０ 酸性液供給配管
２１ 送液ポンプ
２２ 電磁バルブ
２５ 小容器
３０ 攪拌機
３１ 温度計
３５ 温調機構
３６ 伝熱管
３７ 熱交換器
３８ ポンプ
３９ 熱源回路
４０ ポンプ
４１ ポンプ調節機構
４２ 冷温熱源機
４５ 回収タンク
４６ 排液配管
４７ 開閉バルブ
５０ 吸込み管
５１ 吐出管
５２ 風量計
５３ 送風機
５４ 二酸化塩素ガス濃度計
５５ ポンプ調節機構
５６ 保持体
６０ 送風機
６１ 濃度計
７０ 連結管

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】