(57)【要約】      （修正有）【課題】電解水中の次亜塩素酸濃度を正確に、かつ、容易に測定できる濃度センサを備えた空気除菌装置を提供すること。【解決手段】空気除菌装置１において、電解水が流通する経路に当該電解水中の次亜塩素酸濃度を測定する濃度センサユニット２０を備え、この濃度センサユニット２０が、参照電極２６に対する作用電極２５の電位を一定に制御し、作用電極２５と対電極２７との間に電流を印加する電流印加部２８と、当該電位における電流値を測定する電流測定部２９と、電流測定部２９からの電流測定信号に基づいて、次亜塩素酸濃度を算出する算出部３０とを備え、作用電極２５がホウ素をドープしたボロンドープダイヤモンド電極であり、参照電極２６が飽和カロメル電極であり、電流印加部２８を、飽和カロメル電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を＋１．６〜＋２．０Ｖに制御する。【選択図】図１
2010227381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を電気分解して電解水を生成する電解ユニットを備え、この電解水を気液接触部材に供給し、この気液接触部材を浸潤させるとともに、当該気液接触部材に送風ファンにより空気を送り、当該気液接触部材で前記電解水と前記空気とを接触させて当該空気を除菌する空気除菌装置において、
前記電解水が流通または貯留される経路に当該電解水中の次亜塩素酸濃度を測定する濃度センサを備え、この濃度センサが、作用電極と、対電極と、参照電極と、この参照電極に対する前記作用電極の電位を略一定に保持して前記作用電極と前記対電極との間に電流を印加する電流印加部と、当該電位における電流値を測定する電流測定部と、前記電流測定部からの電流測定信号に基づいて、次亜塩素酸濃度を算出する算出部とを備え、前記作用電極がホウ素をドープした導電性ダイヤモンド電極であり、前記参照電極が飽和カロメル電極であり、前記電流印加部を、前記飽和カロメル電極に対する前記導電性ダイヤモンド電極の電位が＋１．６〜＋２．０Ｖに制御することを特徴とする空気除菌装置。
【請求項２】
前記導電性ダイヤモンド電極は、表面を終端化処理せずにアズグローンで形成したことを特徴とする請求項１に記載の空気除菌装置。
【請求項３】
前記経路に前記電解水に換えて前記水を供給し、この水中の次亜塩素酸濃度に基づいて当該濃度センサのゼロ点補正を行う補正制御部を備えることを特徴とする請求項１または２に記載の空気除菌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、細菌、ウィルス、真菌等の空中浮遊微生物（以下、単に「ウィルス等」という）の除去が可能な空気除菌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、水を電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成させ、この電解水を用いて空気中に浮遊するウィルス等の除去を図った空気除菌装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この空気除菌装置は、不織布等からなる加湿エレメントに電解水を供給して、加湿エレメント上で空気中のウィルス等を電解水に接触し、ウィルス等を不活化することにより、空気を除菌しようとするものである。
【特許文献１】特開２００２−１８１３５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、この種の空気除菌装置では、空気中のウィルス等を確実に不活化させるために、電解水中の次亜塩素酸濃度を管理することが重要となる。このため、電解水中の次亜塩素酸濃度を測定する濃度センサを設け、この濃度センサの測定結果を電解水の生成にフィードバックする構成が想定される。この場合、電解水中の次亜塩素酸濃度を正確に、かつ、容易に測定できる濃度センサを用いることが望ましい。
そこで、本発明の目的は、電解水中の次亜塩素酸濃度を正確に、かつ、容易に測定できる濃度センサを備えた空気除菌装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上述した課題を解決するため、本発明は、水を電気分解して電解水を生成する電解ユニットを備え、この電解水を気液接触部材に供給し、この気液接触部材を浸潤させるとともに、当該気液接触部材に送風ファンにより空気を送り、当該気液接触部材で前記電解水と前記空気とを接触させて当該空気を除菌する空気除菌装置において、前記電解水が流通または貯留される経路に当該電解水中の次亜塩素酸濃度を測定する濃度センサを備え、この濃度センサが、作用電極と、対電極と、参照電極と、この参照電極に対する前記作用電極の電位を略一定に保持して前記作用電極と前記対電極との間に電流を印加する電流印加部と、当該電位における電流値を測定する電流測定部と、前記電流測定部からの電流測定信号に基づいて、次亜塩素酸濃度を算出する算出部とを備え、前記作用電極がホウ素をドープした導電性ダイヤモンド電極であり、前記参照電極が飽和カロメル電極であり、前記電流印加部を、前記飽和カロメル電極に対する前記導電性ダイヤモンド電極の電位が＋１．６〜＋２．０Ｖに制御することを特徴とする空気除菌装置。
【０００５】
この構成によれば、飽和カロメル電極に対する導電性ダイヤモンド電極の電位を、次亜塩素酸の酸化反応による電流が流れる＋１．６〜＋２．０Ｖに制御することにより、電解水中の次亜塩素酸濃度を正確に、かつ、容易に測定することができる。更に、＋１．５Ｖ以下の範囲では測定する必要がないため短時間で電解水中の次亜塩素酸濃度の測定を実行することができる。
【０００６】
この構成において、前記導電性ダイヤモンド電極は、表面を終端化処理せずにアズグローンで形成した構成としても良い。この構成によれば、表面の終端化処理が不要となるため、導電性ダイヤモンド電極を簡単な処理で作成することができる。
【０００７】
また、この構成において、前記経路に前記電解水に換えて前記水を供給し、この水中の次亜塩素酸濃度に基づいて当該濃度センサのゼロ点補正を行う補正制御部を備える構成としても良い。この構成によれば、定期的に濃度センサを取り外すことなく、この濃度センサのゼロ点補正を容易に行うことができることにより、メンテナンス労力を低減することができる。
【０００８】
この構成において、前記気液接触部材から流下する電解水を受ける水受け部と、この水受け部に貯留された水を汲み上げ、前記電解ユニットを介して当該水受け部に返送する返送配管と、外部の給水源に接続されて前記水受け部に前記水を供給する給水配管とを備え、この給水配管の吐出口を前記返送配管の吐出口に隣接して設け、これら各吐出口の下方に前記濃度センサを配置し、前記電解水の返送を停止して前記水を供給した際に、前記補正制御部が前記濃度センサのゼロ点補正を行う構成としても良い。
【０００９】
また、この上記構成において、前記気液接触部材から流下する電解水を受ける水受け部と、この水受け部に貯留された水を汲み上げて前記電解ユニット及び前記気液接触部材にそれぞれ供給する循環ポンプとを備え、前記水受け部と前記循環ポンプとの間、もしくは、当該循環ポンプの下流側に前記濃度センサを配置し、前記水受け部内の前記電解水を排出するとともに、当該水受け部に前記水を供給し、この水を前記循環ポンプで汲み上げた際に、前記補正制御部が前記濃度センサのゼロ点補正を行う構成としても良い。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、飽和カロメル電極に対する導電性ダイヤモンド電極の電位を、次亜塩素酸の酸化反応による電流が流れる＋１．６〜＋２．０Ｖに制御することにより、電解水中の次亜塩素酸濃度を正確に、かつ、容易に測定することができる。更に、＋１．５Ｖ以下の範囲では測定する必要がないため短時間で電解水中の次亜塩素酸濃度の測定を実行することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本実施の形態に係る空気除菌装置の概略構成を示す図である。
空気除菌装置１は、水を電気分解して次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含む電解水を生成し、空気除菌装置１内に吸い込んだ室内の空気をこの電解水を用いて除菌して、除菌後の清浄な空気を室内に送風する装置である。
空気除菌装置１は、図１に示すように、筐体１１内に配置される気液接触部材５３と、この気液接触部材５３に電解水を供給する電解水供給部５５と、当該気液接触部材５３から流下した水を受ける水受け皿（水受け部）４２と、当該気液接触部材５３に対して空気を送風する送風ファン３１とを備える。
【００１２】
気液接触部材５３は、この気液接触部材５３に吹き付けられた空気に電解水を接触させるための部材である。この気液接触部材５３において筐体１１内に吸い込まれた空気が次亜塩素酸を含む電解水に接触することで、空気中に含まれるウィルス等が不活化されることなどにより、空気の除菌が行われる。
気液接触部材５３は、図示は省略するが、ハニカム構造を持ったフィルタ部材であり、気体に接触するエレメント部をフレームにより支持する構造を有する。エレメント部は、波板状の波板部材と平板状の平板部材とが積層されて構成され、これら波板部材と平板部材との間に略三角状の多数の開口が形成されている。従って、エレメント部に空気を通過させる際の気体接触面積が広く確保され、電解水の滴下が可能で、目詰まりしにくい構造になっている。
エレメント部には、電解水による劣化が少ない素材、例えば、ポリオレフィン系樹脂（ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂等）、ＰＥＴ（ポリエチレン・テレフタレート）樹脂、塩化ビニル樹脂、フッ素系樹脂（ＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＥＴＦＥ等）又はセラミックス系材料等の素材が使用され、本構成では、ＰＥＴ樹脂を用いるものとする。また、エレメント部には親水性処理が施され、電解水に対する親和性が高められており、これによって、気液接触部材５３の電解水の保水性（湿潤性）が保たれ、後述する活性酸素種（活性酸素物質）と室内空気との接触が長時間持続される。
【００１３】
また、気液接触部材５３の上部には、この気液接触部材５３上に均一に電解水を分散させるための散水ボックス５１が組み付けられている。この散水ボックス５１は、電解水を一時的に貯留するトレー部材を備え、このトレー部材の側面に複数の散水孔（図示略）が開口し、この散水孔から気液接触部材５３に対して電解水を滴下するようになっている。
また、気液接触部材５３の上面には、散水ボックス５１から滴下される電解水をエレメント部に効率よく分散させるため、分流シート（図示略）が配設されている。この分流シートは、液体の浸透性を有する繊維材料からなるシート（織物、不織布等）であり、気液接触部材５３の厚み方向断面に沿って一または複数設けられる。
【００１４】
水受け皿４２は、気液接触部材５３の下方に位置する受け皿部４２Ａと、この受け皿部４２Ａに一体に形成される貯留部４２Ｂとを備え、この貯留部４２Ｂには受け皿部４２Ａから流入した水が貯留される。また、この貯留部４２Ｂには、水受け皿部４２Ａよりも深底の深底部４２Ｂ１と、この深底部４２Ｂ１よりも浅底の浅底部４２Ｂ２とが形成されている。
深底部４２Ｂ１には水位を検出する第１フロートスイッチ４３Ａ及び第２フロートスイッチ４３Ｂが配設されている。第１フロートスイッチ４３Ａは、貯留部４２Ｂの水位が所定の下限水位を下回った場合に動作するスイッチであり、第２フロートスイッチ４３Ｂは、貯留部４２Ｂの水位が所定の上限水位を上回った場合に動作するスイッチである。
【００１５】
電解水供給部５５は、水を電気分解して次亜塩素酸を含む電解水を生成する電解ユニット４６と、この電解水を気液接触部材５３に供給するための循環ポンプ４４とを備え、この循環ポンプ４４は、水受け皿４２の貯留部４２Ｂの深底部４２Ｂ１に設けられている。循環ポンプ４４は制御部１００の制御に従って動作し、この循環ポンプ４４の吐出口には、深底部４２Ｂ１（貯留部４２Ｂ）に貯留された水を汲み上げ、散水ボックス５１を介して気液接触部材５３に供給するための供給管７１が接続されている。この供給管７１には循環ポンプ４４と散水ボックス５１との間で分岐する分岐管７２を介して電解ユニット４６が接続されている。
この電解ユニット４６は、一方が正、他方が負となる対の電極４７、４８を内蔵し、これら電極４７、４８間に、制御部１００から供給される電圧を印加することにより、水を電解して電解水を生成する。電解ユニット４６の上面には、この電解ユニット４６で生成した電解水を排出する排出口４６Ａが形成され、この排出口４６Ａには電解水を貯留部４２Ｂに返送する返送管７３が接続されている。
【００１６】
本実施形態では、この返送管７３の下方に、当該返送管７３を流通する電解水中の次亜塩素酸濃度を測定する濃度センサユニット２０が設けられている。この濃度センサユニット２０は、複数の電極（後述する）を備え、これら電極は貯留槽２１内に固定されている。また、貯留槽２１の底面には、貯留槽２１内の水を貯留部４２Ｂに排出する排出管２２と、制御部１００の制御に従って動作する開閉弁２３とが設けられている。この開閉弁２３は通常時には開放されている。
【００１７】
また、貯留部４２Ｂの入口部分、すなわち、この貯留部４２Ｂと水受け皿部４２Ａとの連接部には、当該貯留部４２Ｂに流れ込む水に混入する固形物を捕集するためのフィルタ部材７４が配置されている。このフィルタ部材７４の上方には、濃度センサユニット２０の排出管２２が設けられており、電解ユニット４６から水とともに排出された固形物（例えば、電極表面に形成されたスケール成分）を捕集可能となっている。
本実施形態では、循環ポンプ４４で汲み上げた水の一部が、散水ボックス５１を介して気液接触部材５３に供給され、残りの水が電解ユニット４６に供給される。この電解ユニット４６で生成された電解水はフィルタ部材７４を介して貯留部４２Ｂに供給され、この貯留部４２Ｂの深底部４２Ｂ１に貯留された電解水は循環ポンプ４４により再び気液接触部材５３および電解ユニット４６に分散供給される。このように、電解ユニット４６においては電解水を用いて繰り返し電気分解を行わせることにより、次亜塩素酸濃度の高い電解水を生成することができるようになっている。また、気液接触部材５３から排出される電解水を循環利用することにより、水資源を有効活用することができる。
【００１８】
また、本実施形態では、水受け皿４２の上方には、外部の給水源（例えば、上水道）に接続される給水配管１５からの水道水を水受け皿４２に供給する給水部６０が設けられている。この給水部６０は、筐体１１に形成された接続口１４を介して給水配管１５に接続されている。給水部６０は、接続口１４に接続される給水管６３と、この給水管６３中に設けられる給水弁６１とを備える。この給水弁６１は、上記第１フロートスイッチ４３Ａ、第２フロートスイッチ４３Ｂによって検出された水位に応じて、制御部１００の制御により開閉される電磁弁である。
給水管６３の開口端６３Ａは、電解ユニット４６の返送管７３の開口端７３Ａと隣接して濃度センサユニット２０の貯留槽２１の上方に配置されている。
【００１９】
また、本実施形態では水受け皿４２に貯留された水を適宜排出可能に構成されている。具体的には、貯留部４２Ｂの下方には、水受け皿４２に貯留された水を上記排水部５７に排出するための排水弁ユニット８１が配置されている。この排水弁ユニット８１は、貯留部４２Ｂの深底部４２Ｂ１の底部に連結された第１排水管８２と、この第１排水管８２に接続された排水弁８３と、この排水弁８３に接続された第２排水管８４とを備え、この第２排水管８４は上記排水部５７に接続されている。排水弁８３は、制御部１００の制御により開閉される。排水弁８３が開かれると、深底部４２Ｂ１に溜まった水が排水部５７を介して外部に排出される。
また、貯留部４２Ｂの浅底部４２Ｂ２の底部には、オーバーフロー管８５が接続され、このオーバーフロー管８５は、排水弁８３と排水部５７との間で上記第２排水管８４に接続されている。このため、深底部４２Ｂ１内の水位が上昇し、この水が浅底部４２Ｂ２に達したとしても、この水はオーバーフロー管８５、第２排水管８４及び排水部５７を通じて外部に排出される。
また、第２排水管８４には、この第２排水管８４よりも細径のエア抜き管８６が接続されている。このエア抜き管８６は、排水時に排水弁ユニット８１内の空気を外部に排出するためのものであり、このエア抜き管８６の先端が水受け皿４２よりも十分高い位置となるように配置されている。
【００２０】
排水部５７は、第２排水管８４に接続されたトラップ配管５８と、このトラップ配管５８に接続された排水配管１６とを備える。トラップ配管５８は、このトラップ配管５８内に水が溜まるようになっている。このため、トラップ配管５８内に溜まった水によって、排水配管１６と排水弁ユニット８１とが隔離されることにより、排水の臭いが空気除菌装置１内に漂うことが防止される。
【００２１】
次に、動作について説明する。
空気除菌装置１の運転操作がなされると、第１フロートスイッチ４３Ａ及び第２フロートスイッチ４３Ｂにより、貯留部４２Ｂの水位が検出され、この水位が所定水位に達していない場合には、給水弁６１が開放して水受け皿４２に水道水が供給され、この水受け皿４２の貯留部４２Ｂの水位が所定水位に達する。
貯留部４２Ｂ内の水は循環ポンプ４４によって汲み上げられて、その一部が電解ユニット４６に供給される。これら電解ユニット４６では、制御部１００の制御下、濃度センサユニット２０が測定した次亜塩素酸濃度に基づいて、電極４７、４８間に電圧が印加されることにより、電解ユニット４６に流入した水道水が電気分解されて所定の次亜塩素酸濃度を含む電解水が生成される。
【００２２】
電極４７、４８は、例えばベースがチタン（Ｔｉ）で皮膜層がイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）から構成された電極板である。
電極４７をアノード電極とし、電極４８をカソード電極として、外部電源から電極４７及び電極４８の間に電圧を印加して通電すると、カソード電極としての電極４８では、水中の水素イオン（Ｈ＋）と水酸化物イオン（ＯＨ−）とが下記式（１）に示すように反応する。
４Ｈ＋＋４ｅ−＋（４ＯＨ−）→２Ｈ２＋（４ＯＨ−）    ・・・（１）
【００２３】
一方、アノード電極（陽極）としての電極４７では、下記式（２）に示すように水が電気分解される。
２Ｈ２Ｏ→４Ｈ＋＋Ｏ２＋４ｅ−    ・・・（２）
とともに、電極４７においては、水に含まれる塩素イオン（塩化物イオン：Ｃｌ−）が下記式（３）に示すように反応し、塩素（Ｃｌ２）が発生する。
２Ｃｌ−→Ｃｌ２＋２ｅ−    ・・・（３）
さらに、この塩素は下記式（４）に示すように水と反応し、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と塩化水素（ＨＣｌ）が発生する。
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ    ・・・（４）
【００２４】
電極４７で発生した次亜塩素酸は広義の活性酸素種に含まれるもので、強力な酸化作用や漂白作用を有する。次亜塩素酸が溶解した水溶液、すなわち空気除菌装置１により生成される電解水は、ウィルス等の不活化、殺菌、有機化合物の分解等、種々の空気清浄効果を発揮する。
【００２５】
そして、電極４７、４８により殺菌力の大きい次亜塩素酸を生成させた場合、この次亜塩素酸を含む電解水が散水ボックス５１から気液接触部材５３に滴下されると、送風ファン３１により吹き出された空気が気液接触部材５３において次亜塩素酸と接触する。これにより、空気中に浮遊するウィルス等が不活化されるとともに、当該空気に含まれる臭気物質が次亜塩素酸と反応して分解され、或いはイオン化して溶解する。従って、空気の除菌及び脱臭がなされ、清浄化された空気が気液接触部材５３から排出される。
【００２６】
次亜塩素酸によるウィルス等の不活化の作用機序として、インフルエンザウィルスの例を挙げる。次亜塩素酸は、インフルエンザの感染に必須とされるインフルエンザウィルスの表面蛋白（スパイク）を破壊、消失（除去）する作用を有する。この表面蛋白が破壊された場合、インフルエンザウィルスと、インフルエンザウィルスが感染するのに必要な受容体（レセプタ）とが結合しなくなり、感染が阻止される。このため、空気中に浮遊するインフルエンザウィルスは、気液接触部材５３において次亜塩素酸を含む電解水に接触することにより、いわば感染力を失うこととなり、感染が阻止される。
【００２７】
従って、この空気除菌装置１が、例えば幼稚園や小・中・高等学校、介護保険施設、病院等のいわゆる大空間に設置された場合であっても、電解水により清浄化（除菌、脱臭等）された空気を大空間内で広く行き渡らせることが可能になり、大空間での空気除菌及び脱臭を効率よく行うことができる。
【００２８】
また、電解水中の次亜塩素酸の濃度は、制御部１００により、除菌するウィルス等を不活化させる所定濃度となるように調整される。具体的には、濃度センサユニット２０が測定した次亜塩素酸濃度に基づいて、電極４７及び電極４８の間に印加する電圧を調整し、電極４７及び電極４８の間に流す電流値、及びその通電時間を調整することにより行われる。
【００２９】
そして、散水ボックス５１から気液接触部材５３に滴下された電解水は、気液接触部材５３を伝って下方に移動し、水受け皿４２の水受け皿部４２Ａに落ちる。この水受け皿部４２Ａに落ちた電解水はフィルタ部材７４を介して貯留部４２Ｂに流入する。そして、再び循環ポンプ４４によって汲み上げられ、電解ユニット４６を経て気液接触部材５３に供給される。このように、本実施の形態における構成では水が水受け皿４２を還流する循環式となっており、少量の水を有効に利用することで、長時間にわたって効率よく空気の除菌を行える。また、蒸発等により貯留部４２Ｂの水位が減少した場合には、給水弁６１が開放されて給水口６４より水道水が適量供給される。
【００３０】
次に、濃度センサユニット２０について説明する。
本実施形態の濃度センサユニット２０は、貯留槽２１内に貯留された電解水（試料溶液）に電圧を印加することにより、三電極方式によるサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定を行うバッチ式の濃度センサである。濃度センサユニット２０は、図２に示すように、作用電極２５と、参照電極２６と、対電極２７と、これら作用電極２５、参照電極２６及び対電極２７に電圧を印加する電流印加部２８と、この電流印加部２８が印加した電圧における電流値を測定する電流測定部２９と、この電流測定部２９からの電流測定信号に基づいて次亜塩素酸濃度を算出する算出部３０と、これら電流印加部２８、電流測定部２９及び算出部３０の動作を制御するマイコン２４と、このマイコン２４の制御下で、算出部３０で次亜塩素酸濃度を算出する際のゼロ点補正を行う補正制御部３２とを備える。
【００３１】
作用電極２５は、電解水に電圧を印加するためのものであり、ホウ素を高濃度に添加することにより導電性を有するボロンドープダイヤモンド（ＢＤＤ）電極（導電性ダイヤモンド電極）であり、貯留槽２１内に貯留された電解水に浸漬されるように図示しない保持部材によって固定されている。
この種のボロンドープダイヤモンド電極２５は、電位窓が広く（ガス発生が無く有効な電気化学測定が可能な電位領域が広い）、他の電極材料と比較してバックグラウンド電流が低いといった有利な性質を有している。また、ボロンドープダイヤモンド電極２５は、化学的耐性、耐久性、電気伝導度、耐腐食性等にも優れている。
【００３２】
本実施形態のボロンドープダイヤモンド電極２５は、例えばマイクロ波プラズマＣＶＤ装置を用いて、シリコン基板の上面にダイヤモンド膜を製膜することにより作製する。このとき、ダイヤモンド膜を導電性とするために、不純物としてホウ素をドープ（添加）する。具体的な製造方法としては、以下の通りである。
本実施形態では、基板としてシリコン基板（Ｓｉ（１１１））を用い、このシリコン基板をマイクロ波プラズマＣＶＤ装置のチャンバー内のステージ上にセットする。また、炭素源としてアセトンとメタノールの混合溶液を用い、この混合溶液に酸化ホウ素（Ｂ２Ｏ３）を溶解させ、この炭素源を水素ガスでバブリングしてチャンバー内に導入する。チャンバー内は７０Ｔｏｒｒとして、電力１．４ｋＷのマイクロ波（２．４５ＧＨｚ）を入力してプラズマを発生させ、シリコン基板上に、製膜速度約０．７μｍ／ｈでボロンドープダイヤモンド膜の製膜を行った。製膜時にシリコン基板はマイクロ波吸収で発熱し、ステージ温度は５４０℃に達していた。このようにして作製されたボロンドープされたダイヤモンド膜は、膜圧が１７μｍ（２４時間製膜）で膜電導度が１０ｍΩｃｍ以下となっている。
また、ボロンドープダイヤモンド電極２５は、製膜処理後に表面の終端処理を行わない、いわゆるアズグローン（as grown；基板上に結晶を成長させたままで、その後表面処理等の手を加えていない）状態としている。この構成では、製膜表面の終端化処理が不要となるため、ボロンドープダイヤモンド電極２５を簡単な処理で作成することができる。
【００３３】
参照電極２６は、作用電極としてのボロンドープダイヤモンド電極２５の電位基準となる電極であり、本実施形態では飽和カロメル電極（ＳＣＥ）を用いている。この参照電極２６は、貯留槽２１内に貯留された電解水に浸漬されるように図示しない保持部材によって固定されている。
対電極２７は、作用電極としてのボロンドープダイヤモンド電極２５にある電位を設定する場合に、このボロンドープダイヤモンド電極２５に電流を流すための電極である。本実施形態では、対電極２７は白金（Ｐｔ）電極が用いられており、参照電極２６と同様に貯留槽２１内に貯留された電解水に浸漬されるように図示しない保持部材によって固定されている。
【００３４】
電流印加部２８は、マイコン２４の制御下、外部電源１０１からの電流を所定の値に調整してボロンドープダイヤモンド電極２５と対電極２７との間に印加する。具体的には、電流印加部２８は、ボロンドープダイヤモンド電極２５と参照電極２６との間の電位を常に調整しながら、ボロンドープダイヤモンド電極２５と対電極２７との間に流れる電流を制御する。本構成では、参照電極２６に対してボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を＋１．６〜＋２．０Ｖの間で制御して、その時に流れる電流を測定する。
電流測定部２９は、電流印加部２８が印加した電流下における次亜塩素酸濃度の酸化反応に伴う電流値を測定し、その測定した電流測定信号を算出部３０に出力する。
算出部３０は、マイコン２４の制御下、電流印加部２８が印加した電位に対応する電流測定信号に基づいて電解水中の次亜塩素酸濃度を算出する。本実施形態では、これら電流印加部２８、電流測定部２９、算出部３０及びマイコン２４は制御部１００に設けられている。
【００３５】
次に、濃度センサユニット２０を用いて試料溶液中の次亜塩素酸濃度を測定した結果について説明する。図３は、試料溶液中の次亜塩素酸濃度が０ｍｇ／ｌ、１００ｍｇ／ｌ（ｐＨ９）のリン酸緩衝溶液を用いて、これらを電流印加部２８及び電流測定部２９により、参照電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を、−３．０Ｖ〜＋２．０Ｖの間で直線掃引（１００ｍＶ／ｓ）したときの電流値を測定して得られた電流−電圧曲線である。また、図４は、ｐＨを７，９，１１に調整した次亜塩素酸濃度１００ｍｇ／ｌのリン酸緩衝溶液における電流−電圧曲線である。
【００３６】
この図３によると、１．８Ｖ付近に次亜塩素酸イオンの酸化反応によるピーク電流が示されている。また、この図３には、還元反応ピークが見られないため、この反応は不可逆反応であると判断される。このため、参照電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を１．８Ｖ付近に制御することにより、次亜塩素酸の検出が可能となる。
また、次亜塩素酸の酸解離定数ｐＫａは７．５３であるため、ｐＨ９以上では次亜塩素酸は、ほぼすべて次亜塩素酸イオンとして存在する。このため、参照電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位に対する電流の変化を、ｐＨを調整して観察すると、図４に示すように、ｐＨ９にて次亜塩素酸の酸化反応によるピークが顕著となった。これにより、ｐＨ９が次亜塩素酸イオンを測定する条件として適当であると判断した。さらに、ｐＨ９では、参照電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位が、＋１．８Ｖをピークとして、＋１．６Ｖ〜＋２．０Ｖの範囲で大きくなっている。このため、参照電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を＋１．６Ｖ〜＋２．０Ｖの範囲で制御するのが望ましく、最もピーク電流の大きい＋１．８Ｖに制御するのが最適である。
【００３７】
このように、この実験により、ｐＨ９において、参照電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を＋１．６Ｖ〜＋２．０Ｖの間に制御した場合、次亜塩素酸濃度と電流値とから検量線を作成することができる。このため、算出部３０は、検量線に基づいて、測定された電流値から電解水中の次亜塩素酸濃度を算出することができる。
このため、本実施形態によれば、参照電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を次亜塩素酸の酸化反応による電流が流れる＋１．６〜＋２．０Ｖの間に制御することにより、電解水中の次亜塩素酸濃度を正確に、かつ、容易に測定することができる。更に、＋１．５Ｖ以下の範囲では測定する必要がないため短時間で電解水中の次亜塩素酸濃度の測定を実行することができる。
【００３８】
次に、濃度センサユニット２０のゼロ点補正動作について説明する。
この種の濃度センサユニット２０では、時間経過とともに測定値と実際の濃度との間に誤差が生じることがある。このため、定期的にゼロ点補正を行うことが望ましい。
【００３９】
まず、補正制御部３２は、深夜時間帯など、空気除菌装置１の運転が停止している際に、制御部１００を通じて、開閉弁２３を閉塞するとともに給水弁６１を貯留槽２１内に水道水が溜まるのに十分な所定時間開放し、この貯留槽２１内に水道水を貯留する。
続いて、補正制御部３２は、マイコン２４を介して、この水道水中の次亜塩素酸濃度を測定する。具体的には、電流印加部２８は、参照電極２６に対してボロンドープダイヤモンド電極２５を、例えば＋１．８Ｖの電位に保持し、電流測定部２９は、この電位下における電流値を測定し、その測定した電流測定信号を算出部３０に出力する。
算出部３０は、この電流値に相当する次亜塩素酸濃度を算出する。ここで、水道水中の次亜塩素酸濃度は、通常、１ｍｇ／ｌ以下であるため、１０ｍｇ／ｌレベルの濃度を測定する場合には、この算出した点をゼロとして扱うことができる。
この構成によれば、定期的に濃度センサユニット２０を取り外すことなく、この濃度センサユニット２０のゼロ点補正を容易に行うことができることにより、メンテナンス労力を低減することができる。
【００４０】
以上、説明したように、本実施形態によれば、水を電気分解して電解水を生成する電解ユニット４６を備え、この電解水を気液接触部材５３に供給し、この気液接触部材５３を浸潤させるとともに、当該気液接触部材５３に送風ファン３１により空気を送り、当該気液接触部材５３で電解水と空気とを接触させて当該空気を除菌する空気除菌装置１において、電解水が流通する経路に当該電解水中の次亜塩素酸濃度を測定する濃度センサユニット２０を備え、この濃度センサユニット２０が、参照電極２６に対する作用電極２５の電位を一定に制御し、作用電極２５と対電極２７との間に電流を印加する電流印加部２８と、当該電位における電流値を測定する電流測定部２９と、電流測定部２９からの電流測定信号に基づいて、次亜塩素酸濃度を算出する算出部３０とを備え、作用電極２５がホウ素をドープしたボロンドープダイヤモンド電極であり、参照電極２６が飽和カロメル電極であり、電流印加部２８を、飽和カロメル電極２６に対するボロンドープダイヤモンド電極２５の電位を＋１．６〜＋２．０Ｖの間に制御することにより、電解水中の次亜塩素酸濃度を正確に、かつ、容易に測定することができる。更に、＋１．５Ｖ以下の範囲では測定する必要がないため短時間で電解水中の次亜塩素酸濃度の測定を実行することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、ボロンドープダイヤモンド電極２５は、表面を終端化処理せずにアズグローンで形成した構成としたため、表面の終端化処理が不要となることにより、ボロンドープダイヤモンド電極２５を簡単な処理で作成することができる。
【００４２】
また、本実施形態によれば、気液接触部材５３から流下する電解水を受ける水受け皿４２と、この水受け皿４２に貯留された水を汲み上げ、電解ユニット４６を介して当該水受け皿４２に返送する返送管７３と、外部の給水源に接続されて水受け皿４２に水を供給する給水管６３とを備え、この給水管６３の開口端（吐出口）６３Ａを返送管７３の開口端（吐出口）７３Ａに隣接して設け、これら各開口端６３Ａ、７３Ａの下方に濃度センサユニット２０を配置し、電解水の返送を停止して水を供給した際に、補正制御部３２が濃度センサユニット２０のゼロ点補正を行うため、定期的に濃度センサユニット２０を取り外すことなく、この濃度センサユニット２０のゼロ点補正を容易に行うことができることにより、メンテナンス労力を低減することができる。
【００４３】
次に、別の実施形態について述べる。
上記した実施形態では、電解ユニット４６を介して当該水受け皿４２に返送する返送管７３と、外部の給水源に接続されて水受け皿４２に水を供給する給水管６３とを備え、この給水管６３の開口端（吐出口）６３Ａを返送管７３の開口端（吐出口）７３Ａに隣接して設け、これら各開口端６３Ａ、７３Ａの下方に濃度センサユニット１２０を配置した構成について説明したが、この別の実施形態では、図５に示すように、濃度センサユニット１２０を循環ポンプ４４の下流側に配置している点で異なる。これ以外の構成については、上記実施形態と同一であるため、同一の符号を付して説明を省略する。
濃度センサユニット１２０は、中空のタンク状に形成された貯留槽１２１を備え、この貯留槽１２１内に上記した作用電極２５、参照電極２６及び対電極２７が図示を省略した保持部材を介して固定されている。この貯留槽１２１の上面及び下面には、それぞれ供給管７１が接続され、循環ポンプ４４で汲み上げられた電解水が貯留槽１２１内に流入した際に当該電解水中の次亜塩素酸濃度が測定される。
【００４４】
この別の実施形態では、濃度センサユニット１２０のゼロ点補正は、定期的（例えば１週間に１度）行われる水交換時に一緒に行われる。
水交換する場合には、制御部１００の制御下、排水弁８３が開放されて水受け皿４２および気液接触部材５３に浸潤される電解水が排出される。次に、給水弁６１が開放され、水受け皿４２上に水道水が供給される。そして、この場合、電解ユニット４６を停止したまま、循環ポンプ４４を運転し、水道水を気液接触部材５３及び電解ユニット４６に供給し、これら気液接触部材５３及び電解ユニット４６に付着した固形物（例えば、スケール成分）を除去する。この除去された固形物は、水とともに排水部５７を通じて排出される。このような洗浄運転を数回繰り返した後に、ゼロ点補正が行われる。
【００４５】
制御部１００は、循環ポンプ４４を運転して水受け皿４２上の水を循環させる。この場合、電解ユニット４６では電気分解は行われていない。
これにより、循環ポンプ４４から吐出された水道水が貯留槽１２１内を流通する。続いて、補正制御部３２は、マイコン２４を介して、この水道水中の次亜塩素酸濃度を測定する。具体的には、電流印加部２８は、参照電極２６に対してボロンドープダイヤモンド電極２５に、例えば＋１．８Ｖの電位に保つように、ボロンドープダイヤモンド電極２５と対電極２７との間に電流を流し、電流測定部２９は、この電位下における電流値を測定し、その測定した電流測定信号を算出部３０に出力する。
算出部３０は、この電流値に相当する次亜塩素酸濃度を算出する。ここで、水道水中の次亜塩素酸濃度は、通常、１ｍｇ／ｌ以下であるため、１０ｍｇ／ｌレベルの濃度を測定する場合には、この算出した点をゼロとして扱うことができる。
この構成によれば、定期的に濃度センサユニット２０を取り外すことなく、この濃度センサユニット２０のゼロ点補正を容易に行うことができることにより、メンテナンス労力を低減することができる。
【００４６】
この別の実施形態によれば、気液接触部材５３から流下する電解水を受ける水受け皿４２と、この水受け皿４２に貯留された水を汲み上げて電解ユニット４６及び気液接触部材５３にそれぞれ供給する循環ポンプ４４とを備え、この循環ポンプ４４の下流側に濃度センサユニット１２０を配置し、水受け皿４２内の電解水を排出するとともに、当該水受け皿４２に水を供給し、この水を循環ポンプ４４で汲み上げた際に、補正制御部３２が濃度センサユニット１２０のゼロ点補正を行うため、水の循環経路を簡素化できるとともに、定期的に濃度センサユニット２０を取り外すことなく、この濃度センサユニット２０のゼロ点補正を容易に行うことができることにより、メンテナンス労力を低減することができる。
【００４７】
この別の実施形態では、給水配管１５を介して上水道を水受け皿４２に導く構成としたが、空気除菌装置１に水を貯留する出し入れ自在な給水タンクを設けて、この給水タンクから水受け皿４２に水が供給されるようにしてもよい。
また、この別の実施形態では、水受け皿４２の貯留部４２Ｂに水を貯留し、この水を循環ポンプ４４で循環させる構成について説明したが、これに限るものではなく、例えば、気液接触部材５３から流下する電解水を受ける貯水タンク（水受け部）と、この貯水タンクに貯留された水を汲み上げて電解ユニット４６及び気液接触部材５３にそれぞれ供給する循環ポンプ４４とを備え、貯水タンクと循環ポンプ４４との間に濃度センサユニット１２０を配置する構成としても良い。
【００４８】
以上、本発明を実施するための最良の形態について述べたが、本発明は既述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想に基づいて各種の変形及び変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、濃度センサユニットとして、電解水（試料溶液）に電圧を印加することにより、三電極方式によるサイクリックボルタンメトリー（ＣＶ）測定を行うバッチ式の濃度センサについて説明したが、これに限るものでなく、例えば、定量ポンプ等を用いて制御された連続流れをつくりだし、この流れの中で種々の反応、分離や試料注入等を行い、末端に設置したフローセルを備えた検出器により溶液中の成分を分析するフローインジェクション分析（ＦＩＡ）を行う濃度センサとしても良い。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本実施の形態に係る空気除菌装置の概略構成を示す図である。
【図２】濃度センサユニットの構成を示すブロック図である。
【図３】次亜塩素酸濃度を０ｍｇ／ｌ、１００ｍｇ／ｌとした際の電流−電圧曲線である。
【図４】次亜塩素酸濃度１００ｍｇ／ｌでｐＨを７，９，１１に調整した際の電流−電圧曲線である。
【図５】別の実施形態に係る空気除菌装置の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
【００５０】
１  空気除菌装置
２０、１２０  濃度センサユニット
２１、１２１  貯留槽
２４  マイコン
２５  作用電極（ボロンドープダイヤモンド電極、導電性ダイヤモンド電極）
２６  参照電極（飽和カロメル電極）
２７  対電極
２８  電流印加部
２９  電流測定部
３０  算出部
３１  送風ファン
３２  補正制御部
４２  水受け皿（水受け部）
４４  循環ポンプ
４６  電解ユニット
５３  気液接触部材
５５  電解水供給部
５７  排水部
６０  給水部
７３  返送管
１００  制御部
【図１】
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【図２】
2010227381.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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