JP2000084560A - 強酸化水及び強還元水の調製法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 強酸化水及び強還元水の調製法及びその装置
を提供する。 【解決手段】 酸及び塩類の添加された真水又は酸の添
加された海水である被処理水を収容している処理容器内
に接地電極と一対の印加電極を配置し且つ上記の接地電
極が配置されている領域と両印加電極が配置されている
領域とを半透過性部材により離隔し、上記の両印加電極
に高周波交流電圧を印加することにより上記の両印加電
極が配置されている領域に強酸化水を生成させると共
に、上記の接地電極が配置されている領域に強還元水を
生成させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は酸並びに食塩、岩塩
及びミネラル塩から選択された塩類の添加された真水又
は酸の添加された海水である被処理水に高周波交流電圧
を印加することにより強酸化水及び強還元水を調製する
方法及びその装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】酸及びナトリウム含有塩類を添加した真
水 (井戸水、水道水等) 又は酸を添加した海水である被
処理水に高周波交流電圧を印加して処理すれば、通電後
約 1時間で被処理水の酸化還元電位 (ORP) は 1000mV
を越え強酸化水が生成する。例えば、食塩を含有する水
を処理すれば、電解により水中に次亜塩素酸 (HClO)が
生成し、その濃度は食塩濃度に依存するが、pH が 2.5
- 3 の条件下において且つ ORP が 800mV に達すると 5
ppm 以上となり、ORP が 1000ppm 以上になると 20ppm
以上となるとされており、このような強酸化水は殺菌作
用や殺虫作用を呈することが従来から知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題乃至発明の目的】しかし
ながら、このようにして調製された強酸化水は、通電を
停止すると ORPが比較的急激に低下してしまい、通電停
止から 1 時間程度で 800mV 以下になり、殺菌・殺虫作
用が著しく低下し、又 3 時間程度で水道水の ORP 値で
ある500mV 以下になってしまい、更に放置すると ORP
はマイナス値に転じ塩素も気散してしまう。従って、既
述のようにして調製された強酸化水は殺菌や殺虫目的の
場合に調製してから使用までの時間が著しく制限を受け
る点に課題がある。尚、OPP が -350mV 程度まで低下し
た還元水は、強酸化水であった段階で殺菌され且つ塩素
を含有していないために食品工場等における加工用水と
しては好適である。

【０００４】従って、本発明の基本的な目的は殺菌や殺
虫目的における可使時間が比較的長い強酸化水の調製法
及びその装置を提供することにある。

【０００５】本発明の付随的な目的は、殺菌・殺虫効果
において優れた強酸化水を調製すると同時に ORP 値の
極めて低い強還元水を調製することにある。但し、本発
明により調製される強還元水は強アルカリ性を呈してい
るので食品工場等における加工用水としてではなく、油
汚れの洗浄や配管等におけるスケールの除去目的に利用
される。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記の
目的は、基本的には、酸並びに食塩、岩塩及びミネラル
塩から選択された塩類の添加された真水又は酸の添加さ
れた海水である被処理水を収容している処理容器内に一
対の印加電極を配置し、これらの両印加電極に対して半
透過性部材を隔てて接地電極を配置し、上記の一対の印
加電極に高周波交流電圧を印加して上記の印加電圧が収
容されている領域に強酸化水を生成させると共に、上記
の接地電極が収容されている領域に強還元水を生成させ
ることを特徴とする、強酸化水及び強還元水の調製法に
より達成される。

【０００７】本発明方法を実施する場合に、酸は酸化水
の生成を促進するために添加されるものであり、その種
類に格別の制限はなくクエン酸、酢酸、酒石酸、蟻酸等
の有機酸や硫酸、硝酸等の無機酸を使用することが可能
であるが、本発明は農作物栽培用の殺菌・殺虫用水とし
ての使用を主として企図しており、従って農作物に害を
与えないこと並びに価格面等を考慮に入れるとクエン酸
が好ましく、その添加量は被処理水に対して 0.1 - 1
重量% 程度である。

【０００８】塩類としては食塩であっても差し支えがな
いが、農作物への施用を考慮に入れるとミネラル分に富
んだ岩塩や、所謂「ミネラル塩」と称されているもの、
例えば沖縄県において「青塩」と称されているものが好
ましい。

【０００９】印加電極は耐酸性を有している素材のもの
であれば差し支えがないが白金鍍金チタン板が好まし
く、殊に電極面積を大にするために梨地加工を施したチ
タン板に白金を鍍金したものが好ましい。

【００１０】接地電極は耐アルカリ性を有している素材
のものであれば差し支えがないが、チタン板又はステン
レス・スチール板が好ましい。

【００１１】半透過性部材としては半透過膜、逆浸透
膜、素焼きの陶器等を例示することができる。

【００１２】両印加電極の間に第 2 の接地電極を配置
し、所定時間通電後に該第 2 接地電極を OFF にするの
が好ましい。

【００１３】この第 2 接地電極は耐酸性を有している
素材のものであ れば差し支えがないが、チタン板又は
ステンレス・スチール板が好ましい。

【００１４】本発明による強酸化水及び強還元水の調製
装置は処理容器と、該処理容器内に配置された接地電極
及び一対の印加電極と、上記の印加電極が配置されてい
る領域と上記の接地電極が配置されている領域とを隔て
る半透過性部材と、直流電源と、該直流電源に可変抵抗
を介してそれぞれ接続された第 1 及び第 2 の高周波ス
イッチと、これらの高周波スイッチに抵抗を介して接続
されたフリップフロップ回路を有する高周波切換指令回
路と、該高周波切換指令回路に接続された高周波発振器
と、該高周波発振器に接続された制御回路とを備えてお
り、上記の高周波切換指令回路が切換指令を上記の第 1
及び第 2 高周波スイッチに交互に与え、これら高周波
スイッチの高周期オン、オフによる高周波交流電圧を上
記の一対の印加電極に印加することを特徴としている。

【００１５】印加電極と接地電極との間の電気抵抗を低
下させるために、半透過性部材はチタン板又はステンレ
ス・スチール板を備えているのが好ましい。

【００１６】本発明による強酸化水及び強還元水の調製
装置において、電源電圧は 100V であるが、実効値は約
半分又はそれ以下であり、電流値も比較的低いので安全
性は高く、又高周波発振器から高周波切換指令回路に与
えられる信号の周波数は 20- 50KHz であって、30 - 35
KHz が好ましい。

【００１７】

【実施例等】次に、本発明による強酸化水及び強還元水
の調製装置について添付図面を参照しつつ説明し、又試
験例により具体的に説明する。 装置例 1 図 1 は、本発明による強酸化水及び強還元水の調製装
置の第 1 実施形の概要を示すものである。この装置 10
は被処理水 TW の処理部 20 と該被処理水 TWに高周波
交流電圧を印加する装置 30 とを備えている。被処理水
の処理部 20 は外槽 22 と、該外槽 22 内に配置された
内槽 24 とを備えており、該内槽は半透過性素材から構
成されており (本例の場合には素焼きの鉢を利用)、そ
の上端はフロート 26 により外槽内の被処理水に対して
浮游した状態になっており、下端の開口部 (鉢の水抜き
穴) にはチタン板 242 が装着されている。

【００１８】被処理水 TW は酸例えばクエン酸と、塩類
例えばミネラル塩とが添加された真水、例えば水道水、
井戸水、湧水等であることができ、又塩類を添加した真
水を海水に代替することもできる。

【００１９】外槽 22 内には 2 つの電極 AE1 及び AE2
が配置されており、内槽 24 内には 1 つの電極 GE が
配置されている。これらの電極の内で AE1 及び AE2 は
梨地加工処理されたチタン板に白金を鍍金したものであ
り、一方電極 AE3 は何等処理されていないチタン板で
ある。外槽 24 の底部に取り付けられているのは電極 G
E と同様のチタン板 242 である。電極 AE1 及び AE2
は導線 L1 及び L2により高周波交流電圧印加装置 30
に接続されていて交番的に高周波交流電圧が印加される
ようになされており、一方電極 GE は導線 L3 を介して
接地されている。

【００２０】図 1 に概略的に示されている高周波交流
電圧印加装置 30 は、図 2 に示されているように電源
32 と、可変抵抗 R1 を介して接続された第 1 高周波ス
イッチ 34 及び第 2 高周波スイッチ 36 と、高周波発
振器 38 と、フリップフロップ回路 FF から構成されて
おり上記の高周波発振器により制御される高周波切換指
令回路であって、抵抗 R2 を介して上記の第 1 高周波
スイッチ 34 に接続され且つ抵抗 R3 を介して上記の第
2 高周波スイッチ 36 に接続されている高周波切換指
令回路 40 と、上記の第 1 高周波スイッチ 34 及び上
記の第 2 高周波スイッチ 36 の出力側において並列に
接続されたコンデンサ 42 とを備えている。上記の高周
波スイッチは各々トランジスタ 34A, 34B と 36A, 36B
とを備えている。尚、図 1 に関連して述べたように、
導線 L1 及び L2 は印加電極 AE1及び AE2 にそれぞれ
接続されており、導線 L3 は接地電極 GE に接続されて
いる。

【００２１】上記の電源 32 の電圧は 100V であるが、
高周波交流電圧印加装置 30 としての実効電圧は 50V
又はそれ以下であり、電流値は 0.1 - 6A 程度であっ
て、又高周波発振器 38 から高周波切換指令回路に与え
られる信号の周波数は 20 - 50KHz、例えば 35KHz であ
る。

【００２２】試験例 1 (強酸化水及び強還元水の調製) 図 1 及び 2 に示されている通りの装置を使用し、クエ
ン酸を 1 重量% 及びミネラル塩を 2 重量% 添加した井
戸水を被処理水として外槽 22 及び内槽 24内に導入
し、1 時間通電処理し、次いで放置すると共に外槽内に
おける水溶液の酸化還元電位を経時的に測定した (通電
停止後に内槽は装置から抜去した)。

【００２３】結果は図 3 に示されている通りであり、
初期値が 30mV であった酸化還元電位は 30 分間で約 8
00mV になり、通電停止時である 1 時間後には 1150mV
に達し、通電停止から 5 時間後においても 900mV 以上
であって殺菌・殺虫作用を呈するとされる値である 800
mV を上廻り、強酸化水状態を維持していた。このこと
は、外槽内の水溶液を殺菌・殺虫目的で使用する場合の
可使時間が 5 時間以上であることを意味している。
尚、通電停止時における外槽内水溶液の次亜塩素酸濃度
は 35ppm であった。

【００２４】通電開始前における被処理水の pH は約 4
であったが、通電停止時における外槽内の水溶液の pH
は約 3 - 2.5 に低下し、一方内槽内の水溶液はナトリ
ウム分が内槽壁を経て流入することにより pH が約 12
の強アルカリ性を呈していた。この内槽内水溶液の酸化
還元電位は -950mV であり、強還元水状態であった。
尚、内槽内の水溶液を抜き出した処、内底部には水酸化
ナトリウムと考えられる沈澱が認められた。

【００２５】比較試験例 1 (強酸化水の調製) 内槽を使用しない点を除き、試験例 1 と同一の条件下
で、クエン酸及びミネラル塩含有井戸水を処理し、外槽
内における水溶液の酸化還元電位の変化を調べた。結果
は、図 4 に示されている通りであり、酸化還元電位は
通電開始から 30分後に約 1000mV に達したが、1 時間
後の通電停止時においては 1050mV であり、その後放置
すると 1 時間で 800mV 以下になり、時間の経過と共に
急速に低下してしまう。このことは殺菌・殺虫目的にお
ける可使時間が 1 時間に満たないことを意味してい
る。尚、通電停止時における水溶液の次亜塩素酸濃度は
30ppm であった。

【００２６】水溶液の pH 値は初期値が約 4 であり、
通電停止時において約 3 であった。

【００２７】試験例 2 及び比較試験例 2 (殺虫試験) 試験例 1 及び比較試験例 1 により得られた強酸化水
(酸化還元電位はそれぞれ 1150mV 及び 1050mV) を被験
水 A 及び B として、油虫及び青虫に噴霧し殺虫効果を
調べた。被験水の噴霧から 1 分後の結果は下記の表 1
に示されている通りであり、有効であることが判明し
た。尚、結果はほぼ同等であるが、被験水A の場合には
大きな青虫 (約 3 cm) に対しても有効であり、1 分後
に生存していた青虫も 15 分間経過後には死滅したが、
被験水 B の場合には大きな青虫に噴霧すると、弱るが
死滅するには至らなかった。

【００２８】

【表１】

【００２９】試験例 3 及び比較試験例 3 試験例 1 及び比較試験例 1 により得られた強酸化水
(酸化還元電位はそれぞれ 1150mV 及び 1050mV) を被験
水 C 及び D として青菜に散布して、1 日後に観察した
結果、若干の変色 (酸焼け) が 1 部に見られたが、組
織的には健常状態であった。

【００３０】装置例 2 図 5 には図 1 における被処理水 TW の処理部 20 を 2
0A に改変した装置が示されている。この装置におい
て、対向配置された一対の高周波交流電圧印加電極 AE1
と AE2 との間には第 2 接地電極 GE2 が配置されてお
り、該電極に接続されている導線 L4 はスイッチ SW を
介して接地電極 GE1 の導線 L3 に接続されている。
尚、接地電極 GE2 の極板面積は接地電極 GE1 の極板面
積の約 1/4であり、両接地電極は本例の場合共にチタン
板材である。

【００３１】試験例 4 (強酸化水及び強還元水の調製) 装置例 2 (図 5) による装置を使用して強酸化水及び強
還元水を調製した。先ず、井戸水 20 リットル (20kg)
にミネラル塩 0.3kg (1.5 重量%) 及びクエン酸 0.02kg
(0.1 重量%) を添加・攪拌して被処理水を調製し、該
処理水をポリエチレン製の外槽と、素焼きの鉢である内
槽とに導入した (鉢の内底面及び外底面にはチタン製の
薄い円板をそれぞれ貼着して水抜き穴を塞いだ)。外槽
は 100 リットル容のものであり、内槽は内径が 150mm
であって、高さが 150mm のものであった。外槽内に配
置された 1 対の印加電極は共に梨地面を有し且つ白金
鍍金の施されたチタン板であり、その寸法は 70 x 120m
m であり、接地電極はチタン板であり、その寸法は 23
x 120mm であった。一方、内槽内に配置された接地電極
は S 字形状を有するチタン板であり、該電極の面積は
外槽内に配置された接地電極の面積の約 4 倍であっ
た。

【００３２】装置を電源に接続し、被処理水 (液温 : 2
0.1℃) を 70 分間に亘って処理し、被処理水の状態を
観察しながら経時的に酸化還元電位 (ORP) 及び pH を
測定した結果は下記の表 2 に示されている通りであっ
た。装置の消費電力は 300W(6A x 50V) であるが、実効
値を初期値は電流が 0.6A に、電圧が 29V に設定され
たが、スイッチ操作により外槽内の接地電極を OFF に
した時点 (内槽内溶液の ORP が -700mV、pH が 10 - 1
1 になった時点であり、本試験では電源投入から 15 分
間経過した時点) では電流が 5.5A に、電圧が 34V に
設定された。尚、外槽内にも接地電極を設置した理由は
Na イオンが早期に内槽内に移行することを阻止し、こ
れにより電解反応を促進するためであり、内槽内の溶液
が所定の条件に達した時点で外槽内の接地電極を OFF
にするのは過剰の Na イオンが外槽内の溶液中に残存し
て ORP 値が低下するのを防止するためであり、外槽内
溶液は栽培中の野菜類に散布され、害虫駆除の目的で使
用することを企図しているために、野菜類に塩害をなる
べく与えないようにするためである。

【００３３】

【表２】

【００３４】上記の表 2 から明らかなように、外槽内
に強酸化水が生成し、内槽内には強還元水が生成する。

【００３５】試験例 5 (殺虫試験) 試験例 4 において得られた外槽内の溶液を採取し、試
験例 2 と同様に油虫及び青虫に対する殺虫効果を調べ
た。該溶液の噴霧により油虫 (n = 多数) は 1分間以内
に完全に死滅し、青虫 (n = 10) も 1 分後には殆どが
死滅し、残余も著しく弱り、5 - 10 分後には完全に死
滅した。この結果は試験例 2 と比較すると、試験例 1
において得られた強酸化水よりも試験例 4 において得
られた強酸化水の方が殺虫力の高いことを示している。
尚、試験例 4 において得られた外槽内の強酸化水を殺
虫用水として使用する場合の可使時間は試験例 1 にお
いて得られた強酸化水と同様である。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、強い殺菌・殺虫作用を
有する強酸化水と、油汚れの除去や配管等におけるスケ
ールの除去に利用可能な強還元水とを同時に且つ別個に
調製することができる。本発明に使用される装置は酸及
び食塩、岩塩及びミネラル塩から選択された塩類とを添
加した井戸水、水道水等を被処理水として外槽及び半透
過性の内槽内に導入し、外槽内には 1 対の印加電極を
且つ内槽内には接地電極を配置し、両印加電極に高周波
交流電圧を印加するだけであり、強酸化水及び強還元水
の調製所要時間も 30 分 - 1 時間程度であり、比較的
短い。尚、外槽内にも小型の接地電極を配置すれば、被
処理水の電解反応が促進される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による強酸化水及び強還元水の調製装置
の第 1 実施形を示す概略図である。

【図２】図 1 に示されている装置における高周波交流
印加装置部分の回路図である。

【図３】図 1 及び 2 に示されている装置を使用して被
処理水を処理した場合の処理時間と酸化還元電位との関
係及び 1 時間経過後に通電を停止して放置し、経時的
に酸化還元電位を測定した結果を示すグラフである。

【図４】図 3 と同様の、但し図 1 に示されている装置
において内槽を使用しなかった場合のグラフである。

【図５】本発明による装置の第 2 実施形の水処理部を
示す概略図である。

【符号の説明】

10 : 強酸化水及び強還元水の調製装置、 20, 20A : 被処理水の処理部、 22 : 外槽、 24 : 内槽、 242 : チタン板 26 : フロート、 30 : 高周波交流電圧印加装置、 32 : 電源、 34, 36 : 高周波スイッチ、 34A, 34B, 36A, 36B : トランジスタ、 38 : 高周波発振器、 40 : フリップフロップ回路、 42 : コンデンサ、 TW : 被処理水、 AE1, AE2 : 印加電極、 GE, GE1, GE2 : 接地電極、 R1 : 可変抵抗器、 R2, R3 : 固定抵抗器、 L1, L2, L3, L4 : 導線 SW : スイッチ。

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 酸並びに食塩、岩塩及びミネラル塩から
   選択された塩類の添加された真水又は酸の添加された海
   水である被処理水を収容している処理容器内に一対の印
   加電極を配置し、これらの両印加電極に対して半透過性
   部材を隔てて接地電極を配置し、上記の一対の印加電極
   に高周波交流電圧を印加して上記の両印加電圧が収容さ
   れている領域に強酸化水を生成させると共に、上記の接
   地電極が収容されている領域に強還元水を生成させるこ
   とを特徴とする、強酸化水及び強還元水の調製法。
2. 【請求項２】 被処理水が真水である場合に、酸として
   クエン酸を 0.1 - 1重量% 及び 塩類を約 2 重量% 添加
   することを特徴とする、請求項 1 に記載の強酸化水及
   び強還元水の調製法。
3. 【請求項３】 印加電極が白金鍍金チタン板であり、接
   地電極がチタン板又はステンレス・スチール板であるこ
   とを特徴とする、請求項 1 又は 2 に記載の強酸化水及
   び強還元水の調製法。
4. 【請求項４】 半透過性部材が半透膜、逆浸透膜又は素
   焼きの陶器であることを特徴とする、請求項 1 - 3 の
   何れか 1 つに記載の強酸化水及び強還元水の調製法。
5. 【請求項５】 高周波交流電圧の印加時間が約 30 分間
   - 1 時間であることを特徴とする、請求項 1 - 4 の何
   れか 1 つに記載の強酸化水及び強還元水の調製法。
6. 【請求項６】 両印加電極の間に第 2 の接地電極が配
   置されており、所定時間通電後に、該第 2 接地電極は
   OFF 状態になされることを特徴とする、請求項 1 - 5
   の何れか 1 つに記載の強酸化水及び強還元水の調製
   法。
7. 【請求項７】 処理容器と、該処理容器内に配置された
   接地電極及び一対の印加電極と、上記の印加電極が配置
   されている領域と上記の接地電極が配置されている領域
   とを隔てる半透過性部材と、直流電源と、該直流電源に
   可変抵抗を介してそれぞれ接続された第 1 及び第 2 の
   高周波スイッチと、これらの高周波スイッチに抵抗を介
   して接続されたフリップフロップ回路を有する高周波切
   換指令回路と、該高周波切換指令回路に接続された高周
   波発振器と、該高周波発振器に接続された制御回路とを
   備えており、上記の高周波切換指令回路が切換指令を上
   記の第 1 及び第 2 高周波スイッチに交互に与え、これ
   ら高周波スイッチの高周期オン、オフによる高周波交流
   電圧を上記の一対の印加電極に印加することを特徴とす
   る、強酸化水及び強還元水の調製装置。
8. 【請求項８】 半透過性部材がチタン板を備えているこ
   とを特徴とする、請求項 6 に記載の強酸化水及び強還
   元水の調製装置。
9. 【請求項９】 両印加電極の間に第 2 の接地電極が配
   置されていることを特徴とする、請求項 7 又は 8 に記
   載の強酸化水及び強還元水の調製装置。