JP2627100B2 - 殺菌水製造方法及び装置 - Google Patents

殺菌水製造方法及び装置

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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電解による次亜塩素酸含有殺菌水の新規な製
造方法及びこの方法を実施するための装置に関する。
従来の技術 次亜塩素酸水溶液はpH8以上では次亜塩素酸イオン（C
lO-）となり、殺菌力が次亜塩素酸（HClO）の場合に比
較して著しく減少する。
しかしpH3〜７の範囲ではHClOの形で保たれ、殺菌力
が飛躍的に増大することが知られており（第３図参
照）、従って、pH3〜７の次亜塩素酸水は残留塩素濃度
が30〜60ppm程度の低濃度でもpH8の残留塩素濃度200ppm
程度の殺菌水と同等の殺菌効果が得られる。そこでこの
種の殺菌水を得る方法として、塩化ナトリウム水溶液を
電解して陽極室側にpH3〜７の次亜塩素酸水を得ること
で次の様に試みた。
すなわち、第２図に示す様に殺菌水製造装置は、電解
用直流電源装置；アノードとカソード及び両電極の間に
隔膜を有し、アノード室とカソード室とに分離された電
解槽；原水導入管から供給される原水と、塩化ナトリウ
ム水溶液添加手段から供給される塩化ナトリウム水溶液
とを混合して成る被電解水を、該アノード室とカソード
室に供給する導入管；該アノード室とカソード室のそれ
ぞれから生成水を取り出す導出管；該アノード室から取
り出された生成水と、該原水導入管から分岐させた希釈
用原水導管から供給される原水及び／または前記カソー
ド室から取り出される生成水とを混合希釈する手段；を
有することを特徴とし、また、本発明の殺菌水製造方法
は、塩化ナトリウム水溶液と原水導入管から供給される
原水とを混合して成る被電解水を、アノード室とカソー
ド室とを有する電解槽に供給して電解し、ついで、該ア
ノード室から取り出された生成水を、該原水導入管の中
途で分岐させた希釈用原水導管から供給される原水及び
／またはカソード室から取り出される生成水で混合希釈
することを特徴とする。
原水で希釈する手段を設けると、アノード側に生成す
る残留塩素濃度の高い生成水を所定の濃度まで希釈する
とともに、pHを制御でき、さらに殺菌水の量をアノード
側生成水量の数倍に増加させることが可能となる。
一方、カソード側生成水で希釈する手段を設けるの
は、主としてpHを制御するためである。
以上の様な殺菌水の製造方法及び装置を見い出し、昭
和63年11月20日に昭和63年特許願第300998号として特許
出願した。
発明が解決しようとする課題 この特許出願の方法は簡単な操作で殺菌水の製造がで
きるので安全性及び操作性の点で優れており、しかも使
用場所で必要量だけ殺菌水を連続的に供給することがで
き、さらに、殺菌水の残留塩素濃度及びpHを自動制御す
る回路を設ければ、各流量調整、電流調整等の調整監視
作業が不要となり省力化できる、という種々の優れた、
作用効果を提供するものであるが、これを連続して稼働
させると、陰極にCa付着が生じ、このため電解電圧が上
昇したり（第４図参照）、又は電解電流が流れにくくな
り、又流水抵抗が大きくなり水量が下がる現象が生じ、
連続運転ができなくなる問題に直面した。
従って、本発明の第１の目的は、陰極にCaを付着させ
ないで次亜塩素酸含有殺菌水を製造する方法を提供する
ことである。
本発明の第２の目的は、従来ドレンへ捨てていた陰極
室側の電解水を上記殺菌水として利用できる様にし、こ
れにより歩留まりの良い殺菌水製造方法を提供すること
である。
本発明の第３の目的は、上記方法を実施するための装
置を提供することにある。
課題を解決するための手段 本発明の上記三つの目的は、次の様にして達成され
る。
電解用直流電源装置；アノードとカソード及び両電極
の間に隔膜を有しない、無隔膜電解槽；原水導入管から
供給される原水と、塩化ナトリウム水溶液添加手段から
供給される塩化ナトリウム水溶液と塩酸水溶液添加手段
から供給される塩酸水溶液とを混合して成る被電解水
を、該電解槽に供給する導入管；該電解槽から生成水を
取り出す導出管；該電解槽から取り出された生成水と、
該原水導入管から分岐させた希釈用原水導管から供給さ
れる原水とを混合希釈する手段；を有することを特徴と
し、また、本発明の殺菌水製造方法は、塩化ナトリウム
水溶液と塩酸水溶液及び原水導入管から供給される原水
とを混合して成る被電解水を、電解槽に供給して電解
し、ついで、該電解槽から取り出された生成水を、該原
水導入管の中途で分岐させた希釈用原水導管から供給さ
れる原水で混合希釈することを特徴とする。
原水で希釈する手段を設けると、電解槽に生成する残
留塩素濃度の高い生成水を所定の濃度まで希釈するとと
もに、pHを制御でき、さらに殺菌水の量を電解生成水量
の数倍〜十数倍に増加させることが可能となる。
ここで、塩酸HClを添加する手段を設けるのは、陰極
へのCa付着を防止するため及びpHを制御するためであ
る。
作用 本発明の装置によれば、塩化ナトリウム水溶液を有隔
膜電解することにより殺菌水を製造することができる
が、電解槽における反応は以下のとおりである。
被電解水は、直流電流により電解される。アノード側
では塩素イオンが次の反応により次亜塩素酸となり、カ
ソード側ではナトリウムイオンと水の反応で苛性ソーダ
と水素ガスが生じる。また、この反応で、アノード側は
酸性になりカソード側にはアルカリ性になる。
アノード側： 2Cl-→Cl2＋2e- Cl2＋H2O→H+＋Cl-＋HClO カソード側： 2Na+＋2H2O＋2e-→2NaOH＋H2↑ なお、次亜塩素酸（HClO）の存在比は前述した如くpH
によって変化する。
また、アノード側生成水の残留塩素濃度及びpHは被電
解水量と電解電流により変化する。すなわち、単位当り
の被電解水量に対する電解電流を大きくすれば残留塩素
濃度は高くなり、pHは低くなる。また、単位当りの被電
解水量に対する電解電流を小さくすれば残留塩素濃度は
低くなり、pHは中性に近づく。
ところが、アノードとカソードを仕切る隔膜がないた
め、電解槽全体のpHはほとんど変化しない。
ここで、所定のpH（酸性側）にするために塩酸HClを
添加し、カソード側で生成されるNaOHを中和して、 液中:NaOH＋HClNaCl＋H2O の反応で液全体を酸性側にする。このpH値は、HCl添加
量で調整できる。
電解で生成した残留塩素濃度の高い水は、原水分岐部
で分岐された希釈用原水と合流し混合希釈されて、残留
塩素濃度及びpHが設定範囲内に制御され殺菌水として装
置より吐出される。
次にカソード（陰極）に付着するCaの作用を述べる。
原水中には主に重炭酸カルシウムCa（HCO3）の形でCa
が溶け込んでいる。これが電気分解されると カソード側： Ca（HCO3）２→CaCO3↓＋2H2O＋CO2↑ の反応により炭酸カルシウムCaCO3がカソード表面に付
着、成長し電解抵抗を上げ、電解電流が流れにくくな
り、連続的な電解が不可能になる。
これをHClを添加することにより カソード側： CaCO3↓＋2HCl→CaCl2＋H2CO3 CaCO3はCaCl2の形で液中に溶解しCa付着は解決でき
る。
以下、本発明の作用を第１図に基づきさらに詳細に説
明する。
まず、塩化ナトリウム水溶液は、例えば５〜10％濃度
とし、貯蔵タンク10から添加ポンプ11により被電解水導
入管５に所定の濃度になるように添加される。
塩酸水溶液は、例えば10％濃度とし貯蔵タンク28から
添加ポンプ29により被電解水導入管５に所定の濃度にな
るように添加される。
被電解水は、被電解水導入管８、電解槽２に供給さ
れ、直流電源装置17により印加電解される。そして、生
成水導出管18から排出される。被電解水量の調節は、調
節弁６で行ない、電解電流は直流電源装置17によって調
節する。この直流電源装置17は、原水の電気伝導率等の
変化に対応できるように定電流制御装置を有しており、
設定した電解電流に保持することができる。
原水分岐部４で分かれた希釈用原水は、塩化ナトリウ
ム水溶液や塩酸を添加せず、かつ電解槽２を通過させず
に希釈用原水導管24を経由させ、混合希釈部26で電解槽
で生成した残留塩素濃度の高い水を混合希釈する。
希釈用原水の流量は、流量調節弁25により、殺菌水が
所定の残留塩素濃度及びpHの範囲になるように調整す
る。
被電解水のpHはHCl添加ポンプ29からの塩酸の添加で
所定の値になっているが、殺菌水のpHの値を調整する時
は、このHCl添加ポンプ29の塩酸添加量の調節で調整で
きる。
その結果、残留塩素濃度とpHが所定の範囲内即ち残留
塩素濃度1.0〜200ppm、pH3〜７に調整された殺菌水が製
造され、殺菌水吐出管27から排出される。この場合、残
留塩素濃度1ppmでは殺菌効果が小さくなり、200ppm以上
では人間の皮膚表面を酸化する現象が生じてくる。
pHについては、pHが７より大きいとClO-が増大して殺
菌効果が低下し、不安定となる。一方３より小さいとHC
lOの存在が不安定となる。
実施例 以下、第１表に示す仕様を有する本発明の製造装置に
より製造された殺菌水の例を説明する。
電気伝導率139μS/cm、pH7.4、残留塩素濃度0.1ppmの
原水に５％濃度の塩化ナトリウム水溶液を、被電解水量
２/minに50cc/min添加し、塩化ナトリウム濃度を1250
ppmとした。
次に１％濃度のHCl水溶液を被電解水量１/minに17c
c/min添加した。
これにより被電解水の電気伝導率は約2800μS/cmまで
上昇した。
この被電解水を電圧12V、電解電流12Aで電解すると生
成水は、pH5.0、残留塩素濃度160ppmであった。
このアノード側生成水２に、希釈水として原水を４
混合したところ、pH6.0、残留塩素濃度30ppmの殺菌水
５が得られた。
この時の、電解電圧の経時変化は第５図の通りでほと
んど変化していない。
発明の効果 本発明の装置によれば、塩化ナトリウム水溶液と塩酸
を無隔膜電解し、電解槽に残留塩素濃度の高い水を生成
させ、それを希釈用原水で混合希釈することにより、残
留塩素濃度及びpHを所定の範囲にコントロールした殺菌
水を連続的に製造できる。殺菌効果の大きい次亜鉛素酸
の存在比の高いpH4〜６で使用できるため次亜塩素酸希
釈水溶液よりも低い残留塩素濃度でも従来と同等の殺菌
効果を発揮できる。又、塩酸を電解槽に添加しているた
め、カソードにCaの付着が生ぜず、電極メンテが不要に
なり、また、無駄に排水する水が無い。
また、簡単な操作で殺菌水の製造ができるので安全性
及び操作性の点で優れており、しかも使用場所で必要量
だけ殺菌水を連続的に供給することができるという点で
も非常に優れている。したがって、調理環境衛生用、手
洗い用、食品材料用、おしぼり用等の殺菌水を始め、食
品加工流通分野、飲用水、プール用水、医療分野等、広
範囲の分野に適用可能な殺菌水を低コストで供給可能で
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明の殺菌水製造装置の概略系統図であり、
第２図は従来方法の装置である。第３図は遊離塩素濃度
存在比とpHの関係を表わす図である。第４〜５図は５
/min機連続耐久テスト状況を示す図である。 １……殺菌水製造装置、２……電解槽、３……原水導入
管、４……原水分岐部、５……被電解水導入管、６……
電解水流量調節弁、８……被電解水導入管、10……塩化
ナトリウム水溶液貯蔵タンク、11……塩化ナトリウム水
溶液添加ポンプ、12a、12b……電解槽ケーシング、13…
…アノード、14……カソード、15a、15b……スペーサ
ー、16……隔膜、17……直流電解装置、18……アノード
側生成水導出管、19……カソード側生成水導出管、20…
…カソード側生成水排水流量調節弁、21……カソード側
生成水流量調節弁、22……カソード側生成水排水管、23
……カソード側生成水混合管、24……希釈用原水導管、
25……希釈用原水流量調節弁、26……混合希釈部、27…
…殺菌水吐出管、28……塩酸水溶液貯蔵タンク、29……
塩酸水溶液添加ポンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北村 英之 岩手県釜石市鈴子町23―15 新日本製鐵 株式會社釜石製鐵所内 (72)発明者 大嶋 勝衛 東京都千代田区大手町２丁目６番３号 新日本製鐵株式會社内 (56)参考文献 特開 平２−149395（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−144190（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−258392（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】塩化ナトリウム（NaCl）を添加した水と、
    塩酸（HCl）を添加した水を混合し、これを無隔膜電解
    槽で電気分解するとともに得られた電解水を水で希釈し
    て、残留塩素濃度を1.0〜200ppm、pHを３〜７に調整す
    ることを特徴とする殺菌水製造方法
  2. 【請求項２】陽電極と陰電極間に隔膜を有しない電解槽
    の一方に、原水と、塩化ナトリウム水溶液添加手段から
    供給される塩化ナトリウム水溶液と、塩酸水溶液添加手
    段から供給される塩酸水溶液とを混合して成る被電解水
    の供給導入管を接続し、該電解槽の他方に電解生成水を
    取り出す導出管を設け、上記の電解生成水と原水が混合
    可能になるように該原水導入管と該電解生成水導出管と
    を接続してなる殺菌水製造装置
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