(57)【要約】【課題】水を原料として広義の電気分解により数１０から数１００ｐｐｍの高濃度の過酸化水素水を生成することが可能な過酸化水素水の生成装置を提供する。【解決手段】水を原料として収容した電解槽と、前記電解槽内の水中に上下に配置され、陽極および陰極が互いに対向する２組の電極対とを具備し、前記上段の電極対は水面に対して垂直または垂線を基準にして前記陰極が垂線側に位置するように傾斜して配置されることを特徴とする過酸化水素水の生成装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を原料として収容した電解槽と、
前記電解槽内の水中に上下に配置され、陽極および陰極が互いに対向する２組の電極対と、
を具備し、
前記上段の電極対は、水面に対して垂直または垂線を基準にして前記陰極が垂線側に位置するように傾斜して配置されることを特徴とする過酸化水素水の生成装置。
【請求項２】
前記上段の電極対の傾斜角度は、垂線に対して５〜１５度であることを特徴とする請求項１記載の過酸化水素水の生成装置。
【請求項３】
前記下段の電極対は、前記上段の電極対の直下に位置するように水面に対して垂直に配置されることを特徴とする請求項１または２記載の過酸化水素水の生成装置。
【請求項４】
前記下段の電極対は、水面と平行に、かつ水面側に陽極が位置するように配置され、前記陽極が網形状を有することを特徴とする請求項１または２記載の過酸化水素水の生成装置。
【請求項５】
前記下段の電極対の陽極がＮｉもしくはＴｉから作られるか、または陽極本体にＴｉ皮膜もしくはＮｉ皮膜を形成した構造を有することを特徴とする請求項１ないし４いずれか１項記載の過酸化水素水の生成装置。
【請求項６】
請求項１ないし５いずれか１項記載の過酸化水素水の生成装置と、前記生成装置の過酸化水素水をミスト化するためのミスト発生手段とを備えたことを特徴とする除菌システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、過酸化水素水の生成装置および除菌システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、新型インフルエンザの流行などにより対ウイルス対策や除菌対策への関心が高まっている。これらの除菌、対ウイルス対策への要望に対して過酸化水素水をミスト状で噴霧して除菌することが行われている。
【０００３】
除菌に用いられる過酸化水素水の生成には、従来、数％濃度の過酸化水素水を希釈する方法、水中に一対の電極板を互いに対向するように立てて挿入して電気分解を行う電気分解法、または放電により生成したオゾンを水に溶け込ませた後化学反応させる方法が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−８６１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、数％濃度の過酸化水素水を希釈する方法では薬剤を供給する手間がかかり、汎用的でない。
【０００６】
水中に一対の電極板を互いに対向するように立てて挿入して電気分解を行う電気分解法では、過酸化水素の濃度が数ｐｐｍ程度に限定される。
【０００７】
また、オゾンを水中に吹き込み化学反応により過酸化水素水を生成する方法ではオゾンを水に溶解させることが難しく、過酸化水素水の濃度が低く、その上水中に取込まれなかった余剰のオゾンを処理することが不可欠になる。
【０００８】
本発明が解決しようとする課題は、水を原料として広義の電気分解により数１０から数１００ｐｐｍの高濃度の過酸化水素水を生成することが可能な過酸化水素水の生成装置を提供することである。
【０００９】
本発明が解決しようとする課題は、前記過酸化水素水の生成装置からの過酸化水素水をミスト化し、一般生活雑菌を不活化して除菌することが可能な除菌システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
第１態様によると、水を原料として収容した電解槽と、前記電解槽内の水中に上下に配置され、陽極および陰極が互いに対向する２組の電極対とを具備し、前記上段の電極対は前記電解槽内の水中に水面に対して垂直または垂線を基準にして前記陰極が垂線側に位置するように傾斜して配置されることを特徴とする。
【００１１】
第２態様によると、第１態様に係る過酸化水素水の生成装置と、前記生成装置の過酸化水素水をミスト化するためのミスト発生手段とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、水を原料として広義の電気分解により数１０から数１００ｐｐｍの高濃度の過酸化水素水を生成することができる。
【００１３】
また本発明によれば、前記過酸化水素水の生成装置からの過酸化水素水をミスト化し、一般生活雑菌を不活化して除菌することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１実施形態に係る過酸化水素水の生成装置を示す概略図である。
【図２】第２実施形態に係る過酸化水素水の生成装置を示す概略図である。
【図３】第３実施形態に係る過酸化水素水の生成装置を示す概略図である。
【図４】第４実施形態に係る除菌システムを示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１６】
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る過酸化水素水の生成装置を示す概略図である。
【００１７】
過酸化水素水の生成装置１は、水（例えば水道水）２を原料として収容された例えば有底円筒形の電解槽３を備えている。２組の電極対４，５は、電解槽３内の水２に上下、すなわち電解槽３の深さ方向に一定の間隔をあけて配置されている。
【００１８】
上段の電極対４は、水面に対して垂直方向に延びる例えばＳＵＳのような金属からなる矩形板状の陽極４ａと陰極４ｂを互いに対向して配置した構造を有する。第１の直流電源６は、陽極４ａおよび陰極４ｂにケーブル７を通して接続されている。下段の電極対５は、水面に対して垂直方向に延びる例えＳＵＳのような金属からなる矩形板状の陽極５ａと陰極５ｂを互いに対向して配置した構造を有する。第２の直流電源８は、陽極４ａおよび陰極４ｂにケーブル９を通して接続されている。なお、下段の電極対５の陽極５ａはＮｉもしくはＴｉから作られるか、またはＳＵＳのような陽極本体にＴｉ皮膜もしくはＮｉ皮膜（例えばＮｉメッキ膜）を形成した構造を有することが好ましい。
【００１９】
上段の電極対４の陰極４ｂの下端直下は、下段の電極対５の陽極５ａと陰極５ｂの間に位置されている。
【００２０】
第１実施形態によれば、第１の直流電源６から上段の電極対４の陽極４ａおよび陰極４ｂにケーブル７を通して直流電圧を供給し、同時に第２の直流電源８から下段の電極対５の陽極５ａおよび陰極５ｂにケーブル９を通して直流電圧を供給し、各電極対４，５の陽極と陰極の間で電気分解を行うことによって数１０から数１００ｐｐｍの高濃度の過酸化水素水を生成することができる。
【００２１】
すなわち、一般に水を電気分解した場合、陰極および陽極において以下の式に示す反応が進行する。
【００２２】
２Ｈ2Ｏ→Ｏ2＋４Ｈ+＋４ｅ-…（陽極）
４Ｈ2Ｏ＋４ｅ-＋Ｏ2→２Ｈ2Ｏ＋４ＯＨ-…（陰極）
前記反応において、陰極側で発生したＯＨ-ラジカルによるＨ2Ｏの酸化により副次的に過酸化水素が生成される。しかしながら、過酸化水素の生成はＯＨ-ラジカルの自己分解や水中の他の物質との反応で失われる過程と競合するため、過酸化水素の生成濃度を高めることが困難である。
【００２３】
この現象を回避するには、水中の溶存酸素濃度を高くすることによりＨ2Ｏの酸化を促進させ過酸化水素生成効率を向上させることが可能になる。前記反応式に示されるように水の電気分解では、陽極側で酸素が生成され、気泡となり陽極近傍の水面付近に漂い大気中に放散する。このように生成した酸素を有効に利用することにより高濃度の過酸化水素を生成することが可能となる。
【００２４】
このようなことから第１実施形態では、下段の電極対５の陽極５ａと陰極５ｂの間で電気分解を行うと、陽極５ａ近傍に酸素が生成し、酸素の気泡１０となって水中を上昇する。酸素の気泡１０は、上方に位置する上段の電極対４の陰極４ｂ近傍に移動するため、上段の電極対４の電気分解を溶存酸素濃度が高い条件で行うことができる。その結果、前述したように高濃度の過酸化水素（数１０から数１００ｐｐｍ）を生成することができる。
【００２５】
（第２実施形態）
図２は、第２実施形態に係る過酸化水素水の生成装置を示す概略図である。なお、図２において第１実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００２６】
第２実施形態に係る過酸化水素水の生成装置は、上段の電極対４の直下に下段の電極対５’が配置される。下段の電極対５’は、陽極５ａ’および陰極５ｂ’が水面と平行に配置されていると共に、陽極５ａ’が陰極５ｂ’に対して上方に位置するように対向する。また、陽極５ａ’は網状（メッシュ状）をなす。
【００２７】
下段の電極対５’の網目寸法は、電気分解時に生ずる気泡の移動を円滑にするために気泡より大きいことが好ましい。
【００２８】
このような構成の過酸化水素水の生成装置によれば、下段の電極対５’の電気分解において、陽極５’で生成した酸素は気泡１０となってその網状の陽極５ａ’を通過し、上段の電極対４の陽極４ａと陰極４ｂの間に到達する。このため、上段の電極対４ではその陰極４ｂ近傍に豊富な酸素が存在する状態で電気分解を行うことができる。その結果、高濃度の過酸化水素（数１０から数１００ｐｐｍ）を生成することができる。
【００２９】
（第３実施形態）
図３は、第３実施形態に係る過酸化水素水の生成装置を示す概略図である。なお、図３において第１実施形態で説明した図１と同様な部材は同符号を付して説明を省略する。
【００３０】
第３実施形態に係る過酸化水素水の生成装置は、上段の電極対４の陽極４ａおよび陰極４ｂが垂線を基準にして例えば左側に５〜１５度傾斜して配置されている。前記陰極４ｂは垂線側に位置し、陽極４ａは陰極４ｂを挟んで垂線と反対側に位置される。また、上段の電極対４の陰極４ｂの下端直下は、下段の電極対５の陽極５ａと陰極５ｂの間に位置している。
【００３１】
このような構成の過酸化水素水の生成装置によれば、下段の電極対５の電気分解で発生した酸素の気泡１０は上昇して上段の電極対５の陰極近傍に到達する。上段の電極対４は、垂線を基準にしてその陰極４ｂが垂線側に位置するように５〜１５度傾斜して配置されているため、酸素の気泡１０は陰極４ｂに沿いながら水面に到達する。その結果、上段の電極対４では陰極４ｂ全領域に亘って酸素濃度が高い状態で電気分解を行うことができる。したがって、より高濃度の過酸化水素を生成することができる。
【００３２】
第３実施形態において、上段の電極対を垂線を基準にして右側に５〜１５度傾斜して配置してもよい。この場合も、陰極は垂線側に位置し、陽極は陰極を挟んで垂線と反対側に位置される。
【００３３】
第３実施形態において、上段の電極対４の垂線を基準にした傾斜角度を５度未満にすると、酸素の気泡１０が上段の電極対４の陰極４ｂに沿って移動する時間が短くなる、つまり酸素気泡１０の陰極４ｂ全域での滞留時間が短くなって、過酸化水素をより高効率で精製することが困難になる虞がある。他方、上段の電極対４の垂線を基準にした傾斜角度が１５度を超えると、電極に到達した酸素気泡が大きく成長し、電極と水との接触が阻害される虞がある。より好ましい上段の電極対４の垂線を基準にした傾斜角度は、５〜１５度である。
【００３４】
なお、第１〜第３の実施形態において、下段の電極対５，５’の陽極５ａ，５ａ’をＮｉもしくはＴｉから作られるか、または陽極本体にＴｉ皮膜もしくはＮｉ皮膜を形成した構造にすることによって、下段の電極対５，５’での電気分解により発生した活性な酸素と陽極５ａ，５ａ’との反応を最小限に抑えることができる。つまり、下段の電極対５，５’の陽極５ａ，５ａ’活性な酸素我消費されるのを抑制できる。その結果、下段の電極対で酸素を高効率で生成できるため、上段の電極対でより高濃度の過酸化水素を生成することが可能となる。
【００３５】
（第４実施形態）
図４は、第４実施形態に係る除菌システムを示す概略図である。
【００３６】
ミスト噴射口２１を有する筺体２２には、前述した第１実施形態と同様な過酸化水素水の生成装置１の電解槽３が取り付けられている。電解槽３の水２には、２組の電極対（上段の電極対４および下段の電極対５）が上下に配置されている。筺体２２内に位置する電解槽３の下部には、その電解槽３での水の電気分解により生成した過酸化水素水を液滴として下方に供給するための液滴供給部材１４が設けられている。
【００３７】
振動子２３は、筺体２２内に水平姿勢で配置され、その左側の上面が電解槽３の液滴供給部材１４の直下に位置している。振動子２３は、これに接続された超音波発生器２４からの超音波の入力により振動される。このような振動子２３および超音波発生器２４によりミスト発生手段を構成している。空気を筺体２２内に送風するためのブロア２５は、筺体２２の底部に設けられている。
【００３８】
過酸化水素水の生成装置１と振動子２３および高周波発生器２４を組み込んだ筺体２２は、除菌対象空間、例えば洗濯乾燥機の内部３１のような密閉可能な空間に取り付けられる。
【００３９】
このような構成によれば、過酸化水素水の生成装置１における電解槽３の水２に上下に配置された２組の電極対４，５の陽極４ａ，陰極４ｂ間、および陽極５ａ，陰極５ｂ間にそれぞれ図示しない直流電源から直流電圧をケーブル８通して供給し、各電極対４，５で電気分解を行うと、第１実施形態で説明したように電解槽３内に数１０から数１００ｐｐｍの高濃度の過酸化水素水を生成できる。
【００４０】
生成された過酸化水素水は電解槽３下部の液滴供給部材１４から振動子２３表面に液滴として落下され、その表面を拡がる。過酸化水素水を振動子２３表面に落下させた直後に、超音波発生器２４から超音波を振動子２３に付与すると、振動子２３が振動してその表面の過酸化水素水をミスト化し、ブロア２５から空気を筺体２２内に送風することによって、筺体２２に充満したミスト２６がミスト噴射口２１から洗濯乾燥機の内部３１に噴射することができる。その結果、洗濯乾燥機の内部３１のような密閉可能な空間雰囲気内を濃度が数１０から数１００ｐｐｍの過酸化水素水のミストにより除菌することができる。
【００４１】
次に、実施例および比較例を説明する。
【００４２】
（比較例１）
有底円筒型の電解槽に水道水を供給して満たした。電解槽内の水道水にＳＵＳ製矩形板からなる陽極およびＳＵＳ製矩形板からなる陰極を水面に対して垂直に立て、かつ互いに０．４ｃｍの距離をあけて対向して挿入した。
【００４３】
陽極および陰極に直流電源を接続し、陽極、陰極間に直流電圧を通電して電気分解を行い、通電後の水道水の過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の濃度をヨウ化カリウム法によるパックテストを用いて測定した。その結果を下記表１に示す。なお、過酸化水素の発生量は単位電荷量、単位電極面積あたりの発生量として求めた。
【００４４】
（実施例１）
図１に示す有底円環状型の電解槽３に水道水２を供給して満たした。電解槽３内の水道水２に２組の電極対４，５を上下、すなわち電解槽３の深さ方向に５ｃｍの間隔をあけて配置した。上下段の電極対４，５は、それぞれ水面に対して垂直方向に延びるＳＵＳ製矩形板からなる陽極４ａ，陰極４ｂ、並びに陽極５ａ、陰極５ｂを互いに対向した構造を有す。なお、上下段の電極対４，５における陽極４ａ，５ａの合算面積は比較例１の陽極の面積と同じにし、上下段の電極対４，５における陰極４ｂ，５ｂの合算面積は比較例１の陰極の面積と同じにした。
【００４５】
上段の電極対４の陽極４ａ，陰極４ｂに直流電源６をケーブル７を通して接続した。下段の電極対５の陽極５ａ，陰極５ｂに直流電源８をケーブル９を通して接続した。上下段の電極対４，５に直流電圧を比較例１と同じ電流、電圧の条件で通電して電気分解を行い、通電後の水道水の過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の濃度をヨウ化カリウム法によるパックテストを用いて測定した。その結果を下記表１に示す。なお、過酸化水素の発生量は単位電荷量、単位電極面積あたりの発生量として求めた。
【表１】
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【００４６】
前記表１から明らかなように電解槽内の水道水に２組の電極対を上下に配置した実施例１では、電解槽内の水道水に１組の電極対を配置した比較例１に比べて高濃度の過酸化水素を生成できることがわかる。
【符号の説明】
【００４７】
１…過酸化水素水の生成装置、２…水、３…電解槽、４…上段の電極対、５，５’…下段の電極対、４ａ，５ａ，５ａ’…陽極、４ｂ，５ｂ，５ｂ’…陰極、６，８…直流電源、１０…酸素の気泡、２２…筺体、２３…振動子、３１…除菌対象空間。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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