JP6490162B2

JP6490162B2 - 殺菌性電解水生成装置

Info

Publication number: JP6490162B2
Application number: JP2017154689A
Authority: JP
Inventors: 仁▲宝▼ ▲高▼; 芳裕小野
Original assignee: 株式会社総合環境システム; 株式会社スカイエンタープライズ
Priority date: 2017-08-09
Filing date: 2017-08-09
Publication date: 2019-03-27
Anticipated expiration: 2037-08-09
Also published as: JP2019030857A

Description

本発明はＰＨ７〜８前後の次亜塩素酸水である殺菌性電解水を生成する殺菌性電解水生成装置に関する。

この種の殺菌性電解水は安全性が高いだけでなく地球環境にも優しいことから注目を浴びている。具体的には、殺菌対象が広く殺菌速度が速い上に無毒、無刺激で、かつ安価であることから、厚生労働省より食品添加物に指定されている。また、食品生産現場に限らず水産、農業、医療介護等の幅広い分野での利用も拡がりつつある。

このような殺菌性電解水の生成方法については種々多様であるが、塩化ナトリウム水溶液等を無隔膜電解槽で電気分解する方法がある。(特許文献1等参照)。

特開２０００−１４０８５１号公報

しかしながら、上記従来例による場合、分岐装置及び混合装置を有した構成になっていることから、装置全体の構成が複雑となり、低コスト化を図ることが困難という問題が指摘されている。また、ＰＨ７〜８前後の殺菌性電解水については、殺菌効果の持続時間が短いという別の問題も指摘されている。

本発明は上記事情に鑑みて創作されたものであって、その目的とするところは、生成装置の構成が複雑とならず、殺菌性電解水の殺菌効果の持続時間を長くすることが可能な殺菌性電解水生成装置を提供することにある。

本発明に係る殺菌性電解水生成装置は、塩化ナトリウム水溶液に対して電気分解を行い、この過程でＮａＣｌＯのイオン化物質を含む殺菌性電解水を生成する装置であって、当該電気分解に必要な電解電流を生成する電源装置と、前記電源装置の出力側に接続されており且つ前記塩化ナトリウム水溶液を溜める電解槽に入れられる電極ユニットとを備え、前記電源装置は、電源電圧を入力として直流の電圧Ｖを可変可能に生成する電圧変換部と、電圧Ｖのレベルを検出する電圧検出部と、前記電圧変換部から出力された電解電流Iのレベルを検出する電流検出部と、前記殺菌性電解水の生成中、電圧Ｖ及び電解電流Ｉの検出結果に基づいて前記電極ユニットに供給する電力Ｐ（=Ｖ×Ｉ）を常時監視するとともに、電力Ｐを常に一定に保つのに必要な電圧Ｖが生成されるように前記電圧変換部を制御する制御部とを有した構成になっており、前記電極ユニットは、前記電源装置の出力端子に電線を介して電気接続されたカソード・アノード電極板と、前記電解槽内に前記カソード・アノード電極板を保持するための電極保持部とを備え、前記電極保持部は、本体部と、前記電解槽の開口縁に引っ掛けるために前記本体部の上側に設けられたフック部とを有した構成になっている。

上記した殺菌性電解水生成装置による場合、塩化ナトリウム水溶液に対して電気分解を行い、この過程でＮａＣｌＯのイオン化物質を含む殺菌性電解水を生成する構成になっていることから、殺菌効果が高く且つその持続時間が長い殺菌性電解水を生成することが可能になる。また、電源装置と電極ユニットとを備え、電解槽が構成に含まれていないことから、装置全体の構成がシンプルとなり、これに伴って装置自体の小型化及び低コスト化を図ることが可能になる。さらに、電極ユニットにフック部を有した構成になっていることから、この点で使い勝手が良好になるという効果を奏する。

上記した殺菌性電解水生成装置については、電極ユニットの電解用電極がチタンから構成されていることか好ましい。

上記した形態の殺菌性電解水生成装置による場合、殺菌性電解水の濃度等に応じて電解電流のレベルを大きく設定したとしても電極劣化が生じ難く、この点で故障の発生が抑制される。

本発明の実施形態を説明するための図であって殺菌性電解水生成装置の概略構成図である。同生成装置による殺菌性電解水生成中の電源装置から出力される電圧V、電解電流I等の時間的変化を示すグラフである。同生成装置により生成された殺菌性電解水に含まれるＮａＣｌＯがクラスター化される様子を示した模式図である。

以下、本発明の実施形態を図１乃至図３を参照して説明する。ここに例として挙げる殺菌性電解水生成装置１（以下単に「生成装置」と称することにする）は、本発明の殺菌性電解水生成方法を用いて無隔膜の電解槽２に入れられた塩化ナトリウム水溶液ＳＡを電気分解して殺菌性電解水ＥＷを生成する装置であって、電圧V及び電解電流Iを生成する電源装置１０と、電源装置１０の出力側に接続されており且つ塩化ナトリウム水溶液ＳＡを溜める電解槽２内に入れられる電極ユニット２０とを備えている。以下、生成装置１の各部の詳細を説明する。

電源装置１０は、商用交流を入力として所定の直流の電源電圧をする電源部１１と、電源電圧を入力として直流の電圧Vを可変可能に生成する電圧変換部１２と、電圧Vのレベルを検出する電圧検出部１３と、電圧変換部１２から出力された電解電流Iのレベルを検出する電流検出部１４と、殺菌性電解水ＥＷの濃度に対応した作動時間Ｔのデータ等を設定入力するとともにその設定時間等を表示出力するための入出力部１６と、電源電圧が供給されたマイコンであって殺菌性電解水ＥＷの生成中、電圧V及び電解電流Iの検出結果に基づいて電極ユニット２０に供給する電力Ｐ（=Ｖ×Ｉ）を常時監視するとともに、電力Ｐを常に一定に保つのに必要な電圧Vが生成されるように電圧変換部１２を制御する制御部１５とを備えている。

電圧変換部１２から電圧V及び電解電流Iが出力される時間は、入出力部１６を通じて入力された作動時間Ｔとされている。殺菌性電解水ＥＷの濃度は、塩化ナトリウム水溶液ＳＡを作成する際の塩の量と作動時間Ｔにより決定される。制御部１５により電力Ｐを監視しているのは電力効率化及び過電流防止のためである。電解電流Iの制御を電圧Vの調節により行っているのは主として回路の簡単化のためである。

ここでは電圧Vのレベルは１３Ｖ、電解電流Iのレベルは１５〜３０Ａに各々設定されている。従来装置では、電解電流Ｉのレベルが５Ａ程度であったものが、本案発明は従来では考えられない程度に電解電流Ｉのレベルを大きくした点が最も大きな特徴になっている。その結果、生成される殺菌性電解水ＥＷの成分が下記の通り大きく変化するに至った。

なお、電解電流Iのレベルが大きいことから、電解槽２内の塩化ナトリウム水溶液ＳＡの抵抗値がその温度と共に大きく変化するときは、電力効率が低くなる場合がある。これを回避するためには、図１に破線で示されているように、温度センサー１７により塩化ナトリウム水溶液ＳＡの温度を計測し、制御部１５により電圧変換部１２から出力される電解電流Iを温度センサー１７の計測結果に応じて補正すると良い。また、殺菌性電解水ＥＷの濃度を正確に管理する必要があるときには、電解電流Iの大きさから同電解水ＥＷの濃度を検出し（ポーラログラフ法）、その検出結果を入出力部１６に表示出力すると良い。

電極ユニット２０は、電源装置１０の出力端子に電線を介して電気接続されたカソード電極板２１Ｋ及びアノード電極板２１Ａ（電解用電極に相当）と、電解槽２内に上記電極板を保持するための電極保持部２２とを有した構成になっている。

カソード電極板２１Ｋ及びアノード電極板２１Ａについては、電解電流Iのレベルが大きいことから、その電極劣化を抑制するために、カソード電極板２１がチタン、アノード電極板２１Ａがステンレスから構成されている。

電極保持部２２については、カソード電極板２１Ｋ及びアノード電極板２１Ａが間隔を開けて対向状態で下向きに取り付けられた本体部２２１と、本体部２２１の下側に設けられており且つ外面に水溶液導入孔２２２１が多数形成された電極カバー部２２２と、電解槽２の開口縁に引っ掛けて保持するための本体部２２１の上側に設けられたフック部２２３とを有し、化学的耐久性及び電気的絶縁性を有したプラスチック等の樹脂から構成されている。

上記のように構成された生成装置１の使用方法について説明する。まず、所定量の水に対して塩を混ぜて作られた塩化ナトリウム水溶液ＳＡを電解槽２に入れるとともに電極ユニット２０を電解槽２にセットする。そして、電源装置１０の入出力部１６ａを通じて作動時間Ｔを設定入力する。

この状態で電源装置１０のメインスイッチをオンにすると、電源装置１０から電圧Ｖ及び電解電流Iが出力され、カソード電極板２１Ｋ及びアノード電極板２１Ａに供給される。これが設定入力された作動時間Ｔだけ続けられる。この過程でカソード電極板２１Ｋ及びアノード電極板２１Ａに供給された電解電流Ｉにより、電解槽２に溜められた塩化ナトリウム水溶液ＳＡが殺菌性電解水ＥＷに変化する。このように生成される殺菌性電解水ＥＷの濃度は、塩化ナトリウム水溶液ＳＡの濃度及び作動時間Ｔの設定入力を通じて調整可能になっている。殺菌性電解水ＥＷの使用用途に応じた適正な濃度にすれば良い。

生成装置１を用いて、例えば、水１０リットルに塩１５０ｇが入れられた塩化ナトリウム水溶液ＳＡについて電圧Ｖ=１３Ｖ、電解電流I=１８Ａの条件で電気分解を行うと、殺菌性電解水ＥＷの濃度は６００ＰＰＭとなる。また、水１０リットルに塩１００ｇが入れられた塩化ナトリウム水溶液ＳＡについて電圧V=１３V、電解電流I=１６Ａの条件で電気分解を行うと、殺菌性電解水ＥＷの濃度は４００ＰＰＭとなる。

上記した生成装置１に使用される殺菌性電解水生成方法は、塩化ナトリウム水溶液ＳＡに対し、高い電位状態のＮａ^＋とＣｌＯ⁻の各イオンが得られる程度の電解電流Ｉにより電気分解を行い、これによりＮａＣｌＯが含まれた殺菌性電解水ＥＷを生成した内容になっている。上記電気分解に伴う化学反応式については下記の通りである。

Ｈ₂、Ｏ₂については一部気化する。ＮａＣｌについては電解中はごく一部が析出化され、結晶化し、水溶液上部に白濁状態で浮遊するが、電解を中止すると直ぐに溶解される。

Ｎａ^＋，ＣｌＯ⁻については高い電位状態であるため、ＮａＣｌＯとなり、可逆反応が殆んど生じることはなく、ＮａＣｌＯが含まれた水溶液となる。また、水溶液中ではＮａＣｌＯが図３に示されるようにクラスター化され、その結果、非常に安定したイオン化物質のＮａＣｌＯとなる。なお、図示されていないが、Ｎａ^＋のイオンについても同様にクラスター化され、ＣｌＯ^―のイオンについても除菌／殺菌に大きく関係すると考えられる。

このように生成された殺菌性電解水ＥＷは、次亜塩素酸を主成分とする水溶液であるが、ＮａＣｌＯの濃度が安定して維持される。その結果、殺菌性電解水ＥＷの殺菌効果が従来の次亜塩素酸水に比べて高くなった。しかも殺菌性電解水ＥＷの濃度やＰＨが６か月以上経過しても変化が見られないのが確認され、その持続時間も非常に長くなった。この点、従来方法を用いて生成された殺菌性電解水に少なくともＮａＣｌＯの成分が含まれることはない。

殺菌性電解水ＥＷについては、一般的な除菌性に加えて、大腸筋、０１５７、サルモネラ菌及び黄色ブドウ球菌等のウイルスにも高い殺菌性を有することが実証され）、従来の次亜塩素酸ナトリウムやエタノールに匹敵又はそれ以上の殺菌効果が確かめられている（濃度：０．０７ＰＰＭ）。しかも次亜塩素酸ナトリウム等とは異なり安全性や持続性の問題がないことから、非常に有用な除菌／殺菌材となる。

上記した電解水生成方法による場合、殺菌性電解水ＥＷの殺菌効果が高くなったことに加えて、その持続時間が長くなったことから、使用用途が現状以上に拡大される。例えば、畜産（鶏舎、豚舎、牛舎等）等の殺菌、ウイルスの消毒、農薬の代わりに使用、野菜の洗浄、電解水ＥＷで氷を作り、魚市場などの氷として使用、おしぼりに使用、飲食店、食品工場、病院、老人施設などの殺菌消毒に使用、養殖所の殺菌に使用、重篤なニキビ等の皮膚疾患の消毒、化粧水等が検討されている。また、塩化ナトリウム水溶液ＳＡとして塩水を用いていることから、安全面及びコスト面でのメリットを期待することが可能となる。加えて、上記生成装置１は全体構成が非常にシンプルであることから、装置自体の低コスト化を図ることも可能になる。

なお、本発明に係る電解水生成方法については、塩化ナトリウム水溶液を用いて高電位状態で電気分解してＮａＣｌＯのイオン化物質を含む殺菌性電解水を生成する内容である限り、使用する生成装置の構成が上記実施形態に限定されることはない。また、本発明に係る生成装置は上記実施形態に限定されず、以下のように設計変更しても良い。例えば、電源装置については、Ｎａ^＋，ＣｌＯ⁻の各イオンが得られる程度の電解電流が生成可能であれば良く、電流制御方式を含めて適宜設計変更すれば良い。電極ユニットについては、アノード電極、カソード電極を電解槽内に保持する構成である限り、電極の材質、配置方法を含めて適宜設計変更すれば良い。

１生成装置
１０電源装置
２０電極ユニット
２１Ａアノード電極板
２１Ｋカソード電極板
２電解槽
ＳＡ塩化ナトリウム水溶液
ＥＷ殺菌性水溶液
Ｉ電解電流

Claims

塩化ナトリウム水溶液に対して電気分解を行い、この過程でＮａＣｌＯのイオン化物質を含む殺菌性電解水を生成する装置であって、当該電気分解に必要な電解電流を生成する電源装置と、前記電源装置の出力側に接続されており且つ前記塩化ナトリウム水溶液を溜める電解槽に入れられる電極ユニットとを備え、
前記電源装置は、電源電圧を入力として直流の電圧Ｖを可変可能に生成する電圧変換部と、電圧Ｖのレベルを検出する電圧検出部と、前記電圧変換部から出力された電解電流Iのレベルを検出する電流検出部と、前記殺菌性電解水の生成中、電圧Ｖ及び電解電流Ｉの検出結果に基づいて前記電極ユニットに供給する電力Ｐ（=Ｖ×Ｉ）を常時監視するとともに、電力Ｐを常に一定に保つのに必要な電圧Ｖが生成されるように前記電圧変換部を制御する制御部とを有した構成になっており、
前記電極ユニットは、前記電源装置の出力端子に電線を介して電気接続されたカソード・アノード電極板と、前記電解槽内に前記カソード・アノード電極板を保持するための電極保持部とを備え、前記電極保持部は、本体部と、前記電解槽の開口縁に引っ掛けるために前記本体部の上側に設けられたフック部とを有した構成になっていることを特徴とする殺菌性電解水生成装置。