JP2008068239A - 殺菌方法および殺菌処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】殺菌効果が高く、殺菌時間を短縮することができる殺菌方法および殺菌処理装置を提供する。
【解決手段】電気分解装置２が貯水容器１内の水を電気分解して陽極室１１に強酸性電解水を生成し陰極室１２に強アルカリ電解水を生成する。第１洗浄用容器３が開閉弁を有する排水口を備え、陰極室１２の強アルカリ電解水を貯水する。第２洗浄用容器４が密閉可能であり、開閉弁を有する排水口を備え、陽極室１１の強酸性電解水を貯水する。ガス噴出装置５が第２洗浄用容器４の内部に連通する回収管５１を有し、第２洗浄用容器４内の強酸性電解水中で、空気または回収管５１により第２洗浄用容器４の内部から回収した塩素ガスを噴出させる。排水用容器６が第１洗浄用容器３の排水口３１および第２洗浄用容器４の排水口４１からの排水を受ける。
【選択図】図３

Description

本発明は、強酸性電解水および殺菌方法、殺菌処理装置に関する。

従来、電解槽の陰極室と陽極室に塩酸および食塩が添加された水を入れ、電気分解によりｐＨ３未満の次亜塩素酸含有殺菌水を生成する装置がある（例えば、特許文献１参照）。

特開平１０−１３７７６２号公報

しかしながら、従来の、塩酸および食塩が添加された水を電気分解して得られる殺菌水は、次亜塩素酸と希塩酸を混合して製造できる次亜塩素酸水溶液と差異がなく、殺菌力にも違いがみられなかった。また、通常使われている次亜塩素酸ナトリウム水溶液と比較しても、排出される塩素ガスの量が少ないことを除き、電解水を用いる利点を見出せなかった。

本発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、殺菌効果が高く、殺菌時間を短縮することができる強酸性電解水、殺菌方法および殺菌処理装置を提供することを目的としている。

従来、酸性電解水の殺菌作用は、酸性水溶液中に存在する微量の過酸化水素と高濃度の次亜塩素酸が分解する過程で生成したハイドロシキルラジカルによる作用と考えられてきた。しかしながら、次亜塩素酸から生成するハイドロキシルラジカルはごくわずかな量であり、効果的な殺菌を行うことができなかった。さらに、一度生成したハイドロキシルラジカル同士が互いに反応して過酸化水素を生成するため、殺菌力が低下するといった課題もあった。特に、医療器具全般の洗浄や殺菌を行うには次亜塩素酸水溶液のみでは不十分であった。

本発明者は、食塩水を電気分解することにより、有効塩素濃度の高い強酸性電解水を生成させ、その強酸性電解水に被処理物を浸漬させて空気を噴出（曝気）させることにより高い殺菌効果が得られることを発見し、本発明を完成させた。この強酸性電解水では、空気噴出処理による水中の有効塩素と溶存酸素の減少がモル濃度比で２：１の割合であることを発見した。この知見に基づき、有効塩素と溶存酸素とが２対１のモル濃度比で結合して成る未知の物質、塩素・酸素付加体が強酸性電解水中に溶存しているものと結論づけた。

すなわち、本発明に係る強酸性電解水は、有効塩素と溶存酸素とが２対１のモル濃度比で結合して成る塩素・酸素付加体を含むことを特徴とする。
本発明に係る強酸性電解水は、ｐＨが２乃至４の範囲にあることが好ましい。
本発明に係る強酸性電解水は、塩化物塩水溶液を電気分解することにより生成することができる。塩化物塩水溶液は、食塩水溶液、塩化カリウム水溶液、塩酸水溶液またはこれらの２種以上の混合水溶液から成ることが好ましく、特に、食塩水溶液から成ることが好ましい。本発明に係る強酸性電解水は、有効塩素濃度が20乃至120ppmであることが好ましい。

本発明に係る強酸性電解水は、一例として、１０ｍＭ濃度の食塩水を電圧１２Ｖ、電流０．８Ａで15分間、電気分解することにより得ることができる。その反応過程を図１に示す。
本発明に係る強酸性電解水は、ガスの噴出または攪拌することにより高い殺菌効果を有する。

強酸性電解水中に溶存する塩素・酸素付加体が、２対１のモル濃度比の有効塩素と溶存酸素とから成ることを確認するため、以下の試験を行った。
まず、有隔膜の電気分解装置を用いて、10ｍＭの食塩水について電圧12Ｖ、電流0.8Ａで電気分解を行い、pH2.45の強酸性電解水を生成した。生成した強酸性電解水300ミリリットルをビーカーに入れてスターラーで攪拌し続け、１分ごとに、水中の有効塩素（Ｃｌ）、溶存酸素（ＤＯ）、電気伝導度（ＥＣ）、ｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、水温（ＷＴ）を測定した。その結果を表１に示す。また、スターラーで攪拌し続ける代わりに、エアーポンプで毎分10リットルの空気を送って強酸性電解水中で噴出させ、水中の有効塩素（Ｃｌ）、溶存酸素（ＤＯ）を測定した。その結果を表２および図２に示す。また、スターラーによる攪拌と、エアーポンプによる毎分10リットルの空気の噴出を行い、水中の有効塩素（Ｃｌ）、溶存酸素（ＤＯ）、電気伝導度（ＥＣ）、ｐＨ、酸化還元電位（ＯＲＰ）、水温（ＷＴ）を測定した。その結果を表３に示す。

表２をみると、電解開始から１分間で有効塩素が０．２８ｍＭ減少するのに対し、溶存酸素はその半分の０．１４ｍＭ減少している。この結果から、強酸性電解水中には、有効塩素と溶存酸素とが２対１のモル濃度比で結合して成る塩素・酸素付加体が含まれ、強酸性電解水中でのガスの噴出（曝気）により極短時間でガス化して、強酸性電解水中から排出されると推論できる。

第１の本発明に係る殺菌方法は、塩化物塩水溶液を電気分解して成るｐＨ２乃至４の強酸性電解水に被処理物を浸漬させて強酸性電解水中でガスを噴出させることを特徴とする。

第１の本発明に係る殺菌方法で、塩化物塩水溶液は、食塩水溶液、塩化カリウム水溶液、塩酸水溶液またはこれらの２種以上の混合水溶液から成ることが好ましく、特に、食塩水溶液から成ることが好ましい。
第１の本発明に係る殺菌方法は、強酸性電解水中でガスを噴出させることにより高い殺菌効果を有する。

第２の本発明に係る殺菌方法は、塩化物塩水溶液を電気分解して成るｐＨ２乃至４の強酸性電解水に被処理物を浸漬させて攪拌することを特徴とする。強酸性電解水の攪拌は、スターラーによる攪拌のほか、超音波による攪拌であってもよい。超音波を用いた場合、超音波で発生するキャビテーションによって攪拌することができる。超音波による攪拌は、超音波発生装置によって行うことができる。超音波周波数は、２０ｋＨｚ乃至５０ｋＨｚが好ましいが、その範囲に限定されない。
第２の本発明に係る殺菌方法は、攪拌することによって高い殺菌効果を有する。

第３の本発明に係る殺菌方法は、塩化物塩水溶液を電気分解して強酸性電解水と強アルカリ電解水とを生成する第１工程と、第１工程で得られた強アルカリ電解水により被処理物を洗浄する第２工程と、第２工程後の被処理物を第１工程で得られた強酸性電解水に浸漬させて強酸性電解水中でガスを噴出させる第３工程と、第２工程後の強アルカリ電解水を第３工程後の強酸性電解水で中和させる第４工程とを、有することを特徴とする。

第３の本発明に係る殺菌方法は、強アルカリ電解水により被処理物を洗浄することにより、酸性下で凝固する血液などのタンパク質の汚れの洗浄が容易である。次に、強酸性電解水で洗浄することにより、被処理物を殺菌することができる。このとき、ガスを噴出させることにより、被処理物に付着した菌や汚れを剥離させ、殺菌効果を高めることができる。処理に用いた強アルカリ電解水を処理に用いた強酸性電解水で中和させることにより、処理水を安全なｐＨで廃棄し、配管を傷めず、また、環境への負荷を軽減することができる。

第１乃至第３の本発明に係る殺菌方法において、ガスの噴出は、毎分０．１乃至１００リットルの空気を送り込むことにより行うことが好ましい。本発明において、被処理物は殺菌しようとするいかなる物であってもよく、内視鏡などの医療器具のほか、食品であってもよい。

第１乃至第３の本発明に係る殺菌方法では、前記ガスは加熱したガスであってもよい。加熱したガスの温度は、３０℃乃至４５℃の範囲が好ましく、４０℃乃至４５℃の範囲がより好ましい。この場合、強酸性電解水と加熱との相乗効果により殺菌効果を高めることができる。
第１乃至第３の本発明に係る殺菌方法では、前記強酸性電解水から排出される塩素ガスを回収し、回収した塩素ガスを前記強酸性電解水中で噴出させてもよい。この場合、有効塩素濃度を高め、殺菌効果を高めることができる。

本発明に係る殺菌処理装置は、陽極室と陰極室とを備え、前記陽極室および前記陰極室にそれぞれ開閉弁を有する排水口が設けられた貯水容器と、前記貯水容器内の水を電気分解して前記陽極室に強酸性電解水を生成し前記陰極室に強アルカリ電解水を生成する電気分解装置と、開閉弁を有する排水口が設けられ、前記陰極室の排水口から強アルカリ電解水を受けて貯水するための第１洗浄用容器と、開閉弁を有する排水口が設けられ、前記陽極室の排水口から強酸性電解水を受けて貯水するための第２洗浄用容器と、前記第２洗浄用容器内の強酸性電解水中でガスを噴出させるためのガス噴出装置と、前記第１洗浄用容器の排水口および前記第２洗浄用容器の排水口からの排水を受けるための排水用容器とを、有することを特徴とする。

本発明に係る殺菌処理装置で、ガス噴出装置は、前記強酸性電解水中で噴出させるガスを加熱する加熱装置を有していてもよい。この場合、強酸性電解水中で加熱したガスを噴出させ、強酸性電解水と加熱との相乗効果により殺菌効果を高めることができる。加熱装置により加熱されたガスの温度は、３０℃乃至４５℃の範囲が好ましく、４０℃乃至４５℃の範囲がより好ましい。

また、本発明に係る殺菌処理装置で、前記第２洗浄用容器は密閉可能で、前記ガス噴出装置は前記第２洗浄用容器の内部に連通する回収管を有して前記第２洗浄用容器の内部から回収した塩素ガスを強酸性電解水中で噴出可能な構成を有してもよい。この場合、強酸性電解水から排出される塩素ガスを回収し、回収した塩素ガスを強酸性電解水中で噴出させることにより、有効塩素濃度を高め、殺菌効果を高めることができる。なお、電気分解装置は、有隔膜式でも無隔膜式でもよい。ガス噴出装置は、回収した塩素ガスまたは空気を加熱する加熱装置を有していてもよい。
本発明に係る殺菌処理装置は、前述の第３の本発明に係る殺菌方法の実施に適している。

本発明による強酸性電解水の殺菌効果をみるため、以下の試験を行った。
まず、有隔膜の電気分解装置を用いて、10ｍＭの食塩水について電圧12Ｖ、電流0.8Ａで電気分解を行い、pH２乃至４の強酸性電解水を生成した。生成した強酸性電解水300ミリリットルをビーカーに入れてエアーポンプで毎分10リットルの空気を送って噴出させ、噴出開始から１分、３分、５分、１０分経過後の強酸性電解水990μｌを取り出して菌液１０μｌと混合し、殺菌効果を判定した。試験に用いた菌の種類とその結果を表４に示す。

表４の結果から、生成した強酸性電解水は、空気の噴出により短時間で殺菌する効果を有することがわかる。

本発明に係る強酸性電解水のキャリアを用いた場合の殺菌効果をみるため、以下の試験を行った。
まず、有隔膜の電気分解装置を用いて、10ｍＭの食塩水について電圧12Ｖ、電流0.8Ａで電気分解を行い、pH２乃至４の強酸性電解水を生成した。生成した強酸性電解水300ミリリットルをビーカーに入れ、その中に黄色ブドウ球菌 (Staphylococcus aureus)を付着させた１０個のキャリアを入れ、エアーポンプで毎分10リットルの空気を送って噴出させ、噴出開始から５分後に菌が残っていたキャリアの個数を求めた。対照例では、噴出させずに５分後に菌が残っていたキャリアの個数を求めた。その結果を試験に用いた強酸性電解水のｐＨとともに表５に示す。
また、空気を噴出させる代わりに、中程度の強さで攪拌し続けた場合と、高い強さで攪拌し続けた場合の結果を表６に示す。

表５の結果から、５分間の空気噴出を行った場合、空気噴出をしない場合に比べて高い殺菌効果を有することがわかる。表６の結果から、中程度のの強さまたは高い強さで攪拌し続けた場合にも、空気噴出の場合と同様に高い殺菌効果を有することがわかる。

このように、本発明による空気噴出処理方法の導入により、殺菌時間を短縮させることができ、かつ殺菌効果を高めることができる。殺菌力を高めることによって、塩素ガスの排出を抑制し、環境にやさしい新技術となる。

強酸性電解水に溶存する高濃度の有効塩素は、一般に強酸性電解水の欠点とされ、配管などの腐食を招くが、空気噴出処理時間を短縮することで腐食を防ぐことができる。また、空気を噴出させて強酸性電解水から塩素ガスを空気中へ排出させることにより、強酸性電解水の腐食への影響を低減させることができる。

本発明に係る強酸性電解水は、一例として、１０ｍＭ濃度の食塩水を電圧１２Ｖ、電流０．８Ａで15分間、電気分解することにより得ることができる。その反応過程を図１に示す。

本発明によれば、殺菌効果が高く、殺菌時間を短縮することができる強酸性電解水、殺菌方法および殺菌処理装置を提供することができる。

以下、図面に基づき、本発明の実施の形態について説明する。
図３は、本発明の実施の形態の殺菌処理装置を示している。
図３に示すように、殺菌処理装置は、貯水容器１と、電気分解装置２と、第１洗浄用容器３と、第２洗浄用容器４と、ガス噴出装置５と、排水用容器６とを有している。

貯水容器１は、電気分解用隔膜１０で隔てられた陽極室１１と陰極室１２とを備えている。陽極室１１および陰極室１２には、それぞれ開閉弁１３,１４を有する排水口１５，１６が設けられている。電気分解装置２は、陽極２１と陰極２２とを有し、陽極２１を陽極室１１に配置し、陰極２２を陰極室１２に配置している。電気分解装置２は、電源２０に接続され、貯水容器１内の水を電気分解して陽極室１１に強酸性電解水を生成し陰極室１２に強アルカリ電解水を生成するようになっている。

第１洗浄用容器３は、陰極室１２の強アルカリ電解水を貯水するための容器であり、開閉弁３０を有する排水口３１を備えている。第２洗浄用容器４は、陽極室１１の強酸性電解水を貯水するための容器であり、開閉弁４０を有する排水口４１を備えている。第２洗浄用容器４は蓋４２を有し、密閉可能である。

ガス噴出装置５は、第２洗浄用容器４の底部に配置されたガス噴出部５０を有し、第２洗浄用容器４内の強酸性電解水にガスを供給するようになっている。ガス噴出装置５は、第２洗浄用容器４の蓋４２より下側の内部に連通する回収管５１を有している。ガス噴出装置５は、回収管５１により第２洗浄用容器４の内部から回収した塩素ガスを、ガス噴出部５０から強酸性電解水中に噴出可能となっている。

なお、回収管５１は、第２洗浄用容器４の内部に連通させる代わりに、大気中に開放してあってもよい。この場合、第２洗浄用容器４の外部の空気をガス噴出部５０から噴出させることができる。
ガス噴出装置５は、回収管５１により回収した塩素ガスまたは空気を加熱する加熱装置５２を有し、加熱した塩素ガスまたは空気をガス噴出部５０から噴出可能となっている。

排水用容器６は、第１洗浄用容器３の排水口３１および第２洗浄用容器４の排水口４１からの排水を受けるようになっている。

次に、作用について説明する。
図１に示す殺菌処理装置は、内視鏡などを洗浄するのに好適に使用することができる。
まず、第１洗浄用容器３に水を貯め、食塩を加えて10ｍＭの食塩水にし、電気分解装置２により電圧12Ｖ、電流0.8Ａで電気分解を行う。15分程度、電気分解を続け、陽極室１１にpH２乃至４の強酸性電解水を生成し、陰極室１２にpH１０乃至１２の強アルカリ電解水を生成する。

陰極室１２の開閉弁１４を開き、排水口１６から強アルカリ電解水を第１洗浄用容器３に入れ、陽極室１１の開閉弁１３を開き、排水口１５から強酸性電解水を第２洗浄用容器４に入れる。第１洗浄用容器３に被処理物（例えば、内視鏡）を入れ、強アルカリ電解水で洗浄する。強アルカリ電解水により被処理物を洗浄することにより、酸性下で凝固する血液などのタンパク質の汚れの洗浄が容易である。

強アルカリ電解水で洗浄した被処理物を第２洗浄用容器４に入れ、強酸性電解水に浸漬させる。強酸性電解水で洗浄することにより、被処理物を殺菌することができる。ガス噴出装置５を作動させ、ガス噴出部５０から強酸性電解水中でガスを噴出させる。ガスを噴出することにより、その圧力で、被処理物に付着した菌や汚れを剥離させ、殺菌効果を高めることができる。

ガス噴出後、強酸性電解水から外へ出たガスは、ガス噴出装置５の回収管５１からガス噴出部５０へ送られ、再び強酸性電解水中で噴出される。強酸性電解水中で噴出されるガスは、加熱装置５２により３０℃乃至４５℃に加熱することができる。加熱した場合、強酸性電解水と加熱との相乗効果により殺菌効果を高めることができる。

被処理物を洗浄後に第１洗浄用容器３内に残った強アルカリ電解水は開閉弁３０を開いて排水口３１から排水用容器６に移し、続いて被処理物を洗浄後に第２洗浄用容器４内に残った強酸性電解水は開閉弁４０を開いて排水口４１から排水用容器６に移す。こうして、処理に用いた強アルカリ電解水を、処理に用いた強酸性電解水で中和させることにより、処理水を安全なｐＨで廃棄し、配管を傷めず、また、環境への負荷を軽減することができる。

本発明の実施の形態に係る強酸性電解水の反応過程を示す説明図である。 本発明に係る強酸性電解水中に溶存する有効塩素濃度と溶存酸素濃度の空気噴出下の経時変化を示すグラフである。 本発明に係る殺菌処理装置の構成を示す概略説明図である。

符号の説明

１ 貯水容器
２ 電気分解装置
３ 第１洗浄用容器
４ 第２洗浄用容器
５ ガス噴出装置
６ 排水用容器
１０ 電気分解用隔膜
１１ 陽極室
１２ 陰極室
２１ 陽極
２２ 陰極
４２ 蓋
５０ ガス噴出部
５１ 回収管
５２ 加熱装置

Claims (8)

1. 有効塩素と溶存酸素とが２対１のモル濃度比で結合して成る塩素・酸素付加体を含むことを特徴とする強酸性電解水。
2. ｐＨが２乃至４の範囲にあることを特徴とする請求項１記載の強酸性電解水。
3. 塩化物塩水溶液を電気分解して成るｐＨ２乃至４の強酸性電解水に被処理物を浸漬させて強酸性電解水中でガスを噴出させることを特徴とする殺菌方法。
4. 前記ガスは加熱したガスであることを特徴とする請求項３記載の殺菌方法。
5. 塩化物塩水溶液を電気分解して成るｐＨ２乃至４の強酸性電解水に被処理物を浸漬させて攪拌することを特徴とする殺菌方法。
6. 前記強酸性電解水から排出される塩素ガスを回収し、回収した塩素ガスを前記強酸性電解水中で噴出させることを特徴とする請求項３，４または５記載の殺菌方法。
7. 塩化物塩水溶液を電気分解して強酸性電解水と強アルカリ電解水とを生成する第１工程と、
   第１工程で得られた強アルカリ電解水により被処理物を洗浄する第２工程と、
   第２工程後の被処理物を第１工程で得られた強酸性電解水に浸漬させて強酸性電解水中でガスを噴出させる第３工程と、
   第２工程後の強アルカリ電解水を第３工程後の強酸性電解水で中和させる第４工程とを、
   有することを特徴とする殺菌方法。
8. 陽極室と陰極室とを備え、前記陽極室および前記陰極室にそれぞれ開閉弁を有する排水口が設けられた貯水容器と、
   前記貯水容器内の水を電気分解して前記陽極室に強酸性電解水を生成し前記陰極室に強アルカリ電解水を生成する電気分解装置と、
   開閉弁を有する排水口が設けられ、前記陰極室の排水口から強アルカリ電解水を受けて貯水するための第１洗浄用容器と、
   開閉弁を有する排水口が設けられ、前記陽極室の排水口から強酸性電解水を受けて貯水するための第２洗浄用容器と、
   前記第２洗浄用容器内の強酸性電解水中でガスを噴出させるためのガス噴出装置と、
   前記第１洗浄用容器の排水口および前記第２洗浄用容器の排水口からの排水を受けるための排水用容器とを、
   有することを特徴とする殺菌処理装置。