JP6487217B2 - 遊離塩素濃度を制御する方法および装置、ならびにそれらを用いた殺菌方法および殺菌装置 - Google Patents
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Description
遊離塩素濃度(有効塩素濃度)を制御するための本発明の方法の一例について以下に説明する。この方法では、複数の電極を用いて遊離塩素濃度を制御する。この方法は、以下で説明する工程(i)および工程(ii)をこの順に含む。典型的には、複数の電極は、1組の電極対を構成する2つの電極からなる。ただし、本発明では、それら2つの電極以外の他の電極をさらに含んでもよい。
(1)第1の陰極の表面積が第1の陽極の表面積の0.5〜2倍の範囲にある。
(2)第2の陰極の表面積が第2の陽極の表面積の2〜12倍の範囲や3〜12倍の範囲や3〜9倍の範囲にある。
(3)第1の陽極の表面積が、第2の陽極の表面積の0.5〜2倍の範囲にある。
本発明の殺菌方法について、以下に一例を説明する。本発明の殺菌方法は、遊離塩素を含む水溶液を用いて殺菌を行う方法である。この殺菌方法は、遊離塩素濃度を制御するための本発明の方法を含む。すなわち、この殺菌方法は上述した工程(i)および(ii)をこの順に含む。遊離塩素濃度の制御方法について記載した事項は、本発明の殺菌方法に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、本発明の殺菌方法について説明した事項は、遊離塩素濃度の制御方法に適用できる。また、別の観点では、この明細書において殺菌を洗浄と読み替えることが可能である。たとえば、本発明の殺菌方法および殺菌装置は、洗浄方法および洗浄装置と読み替えることが可能である。
遊離塩素濃度を制御する本発明の装置について、一例を以下に説明する。この装置では、工程(i)および(ii)が実行され、必要に応じて他の工程(たとえば工程(x))がさらに実行される。本発明の方法について記載した事項は、本発明の装置に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。また、本発明の装置について説明した事項は、本発明の方法に適用できる。
本発明の殺菌装置は、遊離塩素を含む水溶液を用いて殺菌を行う殺菌装置であり、遊離塩素濃度を制御するための本発明の装置を含む。本発明の殺菌装置は、工程(I)を行ってもよく、その後にさらに工程(II)を行ってもよい。また、本発明は、当該殺菌装置を含む装置にも適用できる。そのような装置の例には、血液処理装置(たとえば、人工透析装置などの血液浄化装置)が含まれる。
(A1)工程(i)のみを行う遊離塩素濃度の制御方法。
(A2)工程(ii)のみを行う遊離塩素濃度の制御方法。
(A3)工程(i)および工程(ii)を任意の順序で行う遊離塩素濃度の制御方法。
(A4)工程(ii)(工程(II))を行わずに工程(I)を行う殺菌方法。
(A5)工程(i)(工程(I))を行わずに工程(II)を行う洗浄方法。
(A6)工程(I)および工程(II)を任意の順序で行う殺菌方法。
(A7)上記(A1)〜(A6)のいずれかの方法において、工程(x)をさらに行う遊離塩素濃度の制御方法または殺菌方法。
(A8)工程(x)のみを行う遊離塩素濃度の制御方法または殺菌方法。
(A9)上記(A1)〜(A8)のいずれかの方法を実行する装置。
実施形態1では、本発明の方法および装置の一例について説明する。実施形態1の装置を図1に示す。
HClO+H++2e-→Cl-+H2O
Cl2+2e-→2Cl-
(J3−1)陽極近傍における水溶液(S)の流速を速くして、陽極近傍の水素イオンの拡散を促進する。たとえば、電解槽内を流れる水溶液(S)の平均流速を3.5mm/秒以上や6mm/秒以上としてもよい。なお、平均流速の上限については特に限定はないが、たとえば、30mm/秒以下としてもよい。
(J3−2)陽極を動かして、陽極近傍の水溶液(S)を攪拌し、陽極近傍の水素イオンの拡散を促進する。たとえば、陽極を回転させることによって、陽極近傍の水溶液(S)を攪拌する。
(J3−3)陽極の近傍で乱流が生じるような構造を用いることによって陽極近傍の水溶液(S)を攪拌し、陽極近傍の水素イオンの拡散を促進する。たとえば、陽極の表面に凹凸を設けて乱流が生じるようにしてもよい。また、電極間に配置するスペーサによって陽極の近傍で乱流が生じるようにしてもよい。
(J4)工程(i)において第1の陽極と第1の陰極との間に4V以上(たとえば4V〜12Vの範囲)の直流電圧が印加され、工程(ii)において、第2の陽極と第2の陰極との間に0.6V〜3Vの範囲にある直流電圧が印加される。たとえば、工程(i)において5V以上(たとえば5V〜8Vの範囲)の直流電圧が印加され、工程(ii)において0.9V〜3Vの範囲(たとえば1.2V〜3Vの範囲)の直流電圧が印加される。
実施形態2では、電解槽とその外部との間で水溶液(S)を循環させる方法および装置について一例を説明する。実施形態2の装置200を図4に示す。
遊離塩素濃度は、DPD法(ジエチルパラフェニレンジアミン法)によって測定した。具体的には、HACH社の吸光光度計(DR3900)を用いた遊離塩素の測定方法(HACH社開示の方法8021)によって測定した。この方法では、試料および遊離塩素濃度測定用の試薬をサンプルセルに投入し、試薬によって着色した試料の吸光度を測定することによって遊離塩素濃度が算出される。
実施例1では、工程(i)における印加電圧と遊離塩素濃度との関係を調べた。
(実験1−1)5Vの定電圧印加。
(実験1−2)7Vの定電圧印加。
(実験1−3)10Vの定電圧印加。
(実験1−4)電極間に2Aの定電流が流れるように電圧印加(印加された電圧は約8.5Vであった)。
実施例2では、工程(ii)における印加電圧と遊離塩素濃度との関係を調べた。実施例2では、印加電圧を変えたことを除いて実施例1と同様の条件で実験を行った。
実施例3では、陽極の表面積と陰極の表面積との比率を変化させて実験を行った。陰極には実施例1で説明した第2の電極22、すなわち、9枚のネット状電極22aを含む電極を用いた。陽極を構成するネット状電極には実施例1で説明したネット状電極21aを用い、陽極を構成するネット状電極の枚数を1枚〜9枚の間で変化させた。実施例3で用いた電極の構成について表1に示す。表1に示すように、(陰極の表面積)/(陽極の表面積)の値を、1.0(実験3−5)〜9.0(実験3−1)の範囲で変化させた。実験は図1に示すようなバッチ方式で行い、スターラーで液を攪拌しながら電極間に電圧を印加した。
実施例4では、水溶液中のアルカリ金属塩化物の濃度と遊離塩素濃度の変化との関係について調べた。具体的には、水溶液中の塩化ナトリウムの濃度を変えて工程(i)および(ii)を行った。電極対には、実施例1と同じ構成の電極対を用いた。
実施例5では、陽極を変えて実施例4と同様の実験を行った。実施例5では、塩化ナトリウム水溶液の濃度を、0.9wt%〜3.6wt%の範囲(具体的には0.9wt%、1.35wt%、1.8wt%、および3.6wt%)で変化させ、工程(ii)において60分間の電圧印加を行った。これら以外は、実施例4と同じ条件で実験を行った。
実施例6では、図4に示した電解槽211と同様の通液型の電解槽を用いて、遊離塩素濃度の増加および低下させる実験を行った。電極対には、実施例1で用いた電極と同じ電極対を用いた。
実施例7では、第2の陰極の表面積を第1の陰極の表面積よりも大きくした一例について説明する。実施例7で用いた電極ユニット140の構成を、図14に模式的に示す。さらに、実施例7で用いた電解槽を図15に模式的に示す。
実施例8では、工程(i)および(ii)を行って遊離塩素濃度の変化を測定した。実施例8の工程(ii)では、電極間に印加する電圧を段階的に小さくした。実施例8では、実施例7の実験7−1と同様の電極ユニットおよび循環路を用いた。この循環路にNaClの濃度が0.65wt%である食塩水を配置して循環させ、その状態で工程(i)および(ii)を行った。
12 電源
13 コントローラ
14 ポンプ
20 電極対
21、141 第1の電極
22、142 第2の電極
143 第3の電極
23 スペーサ
30 水溶液
100、200 装置
300 殺菌対象
301 循環路
Claims (22)
- 複数の電極を用いて遊離塩素濃度を制御する方法であって、
(i)塩素イオンを含む水溶液中において、第1の陽極の電位と第1の陰極の電位とを調整することによって、前記水溶液中の遊離塩素濃度を上昇させる工程と、
(ii)前記水溶液中において、第2の陽極の電位と第2の陰極の電位とを調整することによって、前記水溶液中の遊離塩素濃度を低下させる工程と、をこの順に含み、
前記(ii)の工程における前記第2の陽極の電位と前記第2の陰極の電位との差が、前記(i)の工程における前記第1の陽極の電位と前記第1の陰極の電位との差よりも小さく、
前記第1の陽極および前記第1の陰極はそれぞれ、前記複数の電極の一部および他の一部によって構成され、
前記第2の陽極および前記第2の陰極はそれぞれ、前記複数の電極の一部および他の一部によって構成され、
前記(ii)の工程における前記第2の陽極の電位と前記第2の陰極の電位との差は0.6V以上であり、
前記水溶液中の遊離塩素濃度が0.01mg/L〜10mg/Lの範囲となるまで前記(ii)の工程が行われる、方法。 - 前記(i)の工程において前記第1の陽極と前記第1の陰極との間に4V以上の直流電圧が印加され、
前記(ii)の工程において前記第2の陽極と前記第2の陰極との間に0.6V〜3Vの範囲にある直流電圧が印加される、請求項1に記載の方法。 - 前記第1の陽極、前記第1の陰極、前記第2の陽極、および前記第2の陰極はそれぞれ、表面に白金が存在する電極である、請求項2に記載の方法。
- 前記第2の陰極の表面積が前記第1の陰極の表面積よりも大きく、
前記第2の陰極の表面積が前記第2の陽極の表面積よりも大きい、請求項1〜3のいずれか1項に記載の方法。 - 前記複数の電極は、前記第1の陽極として用いられる第1の電極と、前記第1の陰極として用いられる第2の電極と、第3の電極とを含み、
前記(i)の工程において、前記第3の電極には電圧が印加されず、
前記(ii)の工程において、前記第2の陰極の少なくとも一部として前記第3の電極が用いられる、請求項4に記載の方法。 - 前記(i)の工程と前記(ii)の工程との間に、または、前記(ii)の工程の後に、
(x)前記水溶液中において、第3の陽極の電位と第3の陰極の電位とを調整することによって、前記水溶液中の遊離塩素濃度を一定の範囲に維持する工程をさらに含み、
前記第3の陽極および前記第3の陰極はそれぞれ、前記複数の電極の一部および他の一部によって構成される、請求項1〜5のいずれか1項に記載の方法。 - 前記(ii)の工程において、前記第2の陽極の電位と前記第2の陰極の電位との差を徐々に小さくする、請求項1〜6のいずれか1項に記載の方法。
- 前記水溶液中の遊離塩素濃度が0.01mg/L〜1mg/Lの範囲となるまで前記(ii)の工程が行われる、請求項1〜7のいずれか1項に記載の方法。
- 遊離塩素を含む水溶液を用いて殺菌を行う殺菌方法であって、
請求項1〜8のいずれか1項に記載の方法を含み、
(I)前記(i)の工程で処理された前記水溶液を用いて殺菌対象を殺菌する工程を含む、殺菌方法。 - 前記(I)の工程の後に、
(II)前記(ii)の工程で処理された前記水溶液を用いて前記殺菌対象を洗浄する工程をさらに含む、請求項9に記載の殺菌方法。 - 前記(i)および(ii)の工程における前記電位の調整が電解槽内で行われ、
前記電解槽と前記殺菌対象との間で前記水溶液を循環させた状態で前記(i)および(ii)の工程が行われる、請求項9または10に記載の殺菌方法。 - 遊離塩素濃度を制御する装置であって、
複数の電極と、
前記複数の電極に電圧を印加するための電源と、
前記電源を制御するためのコントローラとを備え、
前記コントローラは、
(i)塩素イオンを含む水溶液中において、第1の陽極の電位と第1の陰極の電位とを調整することによって、前記水溶液中の遊離塩素濃度を上昇させる工程と、
(ii)前記水溶液中において、第2の陽極の電位と第2の陰極の電位とを調整することによって、前記水溶液中の遊離塩素濃度を低下させる工程と、をこの順に実行し、
前記(ii)の工程における前記第2の陽極の電位と前記第2の陰極の電位との差が、前記(i)の工程における前記第1の陽極の電位と前記第1の陰極の電位との差よりも小さく、
前記第1の陽極および前記第1の陰極はそれぞれ、前記複数の電極の一部および他の一部によって構成され、
前記第2の陽極および前記第2の陰極はそれぞれ、前記複数の電極の一部および他の一部によって構成され、
前記(ii)の工程における前記第2の陽極の電位と前記第2の陰極の電位との差は0.6V以上であり、
前記水溶液中の遊離塩素濃度が0.01mg/L〜10mg/Lの範囲となるまで前記(ii)の工程が行われる、装置。 - 前記(i)の工程において前記第1の陽極と前記第1の陰極との間に4V以上の直流電圧が印加され、
前記(ii)の工程において前記第2の陽極と前記第2の陰極との間に0.6V〜3Vの範囲にある直流電圧が印加される、請求項12に記載の装置。 - 前記第1の陽極、前記第1の陰極、前記第2の陽極、および前記第2の陰極はそれぞれ、表面に白金が存在する電極である、請求項13に記載の装置。
- 前記第2の陰極の表面積が前記第1の陰極の表面積よりも大きく、
前記第2の陰極の表面積が前記第2の陽極の表面積よりも大きい、請求項12〜14のいずれか1項に記載の装置。 - 前記複数の電極は、前記第1の陽極として用いられる第1の電極と、前記第1の陰極として用いられる第2の電極と、第3の電極とを含み、
前記(i)の工程において、前記第3の電極には電圧が印加されず、
前記(ii)の工程において、前記第2の陰極の少なくとも一部として前記第3の電極が用いられる、請求項15に記載の装置。 - 前記(i)の工程と前記(ii)の工程との間に、または、前記(ii)の工程の後に、前記コントローラは、
(x)前記水溶液中において、第3の陽極の電位と第3の陰極の電位とを調整することによって、前記水溶液中の遊離塩素濃度を一定の範囲に維持する工程をさらに実行し、
前記第3の陽極および前記第3の陰極はそれぞれ、前記複数の電極の一部および他の一部によって構成される、請求項12〜16のいずれか1項に記載の装置。 - 前記コントローラは、前記(ii)の工程において、前記第2の陽極の電位と前記第2の陰極の電位との差を徐々に小さくする、請求項12〜17のいずれか1項に記載の装置。
- 前記水溶液中の遊離塩素濃度が0.01mg/L〜1mg/Lの範囲となるまで前記(ii)の工程が行われる、請求項12〜18のいずれか1項に記載の装置。
- 遊離塩素を含む水溶液を用いて殺菌を行う殺菌装置であって、
請求項12〜19のいずれか1項に記載の装置を含み、
前記コントローラは、
(I)前記(i)の工程で処理された前記水溶液を用いて殺菌対象を殺菌する工程を実行する、殺菌装置。 - 前記コントローラは、前記(I)の工程の後に、
(II)前記(ii)の工程で処理された前記水溶液を用いて前記殺菌対象を洗浄する工程をさらに実行する、請求項20に記載の殺菌装置。 - 前記(i)および(ii)の工程において前記電圧の印加が行われる電解槽を含み、
前記電解槽と前記殺菌対象との間で前記水溶液を循環させた状態で前記(i)および(ii)の工程を行う、請求項20または21に記載の殺菌装置。
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