JP2008229475A

JP2008229475A - 滅菌水の製造装置

Info

Publication number: JP2008229475A
Application number: JP2007071921A
Authority: JP
Inventors: Tatsuya Ikoma; 達也生駒; Jun Fukaishi; 準深石
Original assignee: PROUD KK
Current assignee: PROUD KK
Priority date: 2007-03-20
Filing date: 2007-03-20
Publication date: 2008-10-02

Abstract

【課題】有効な滅菌力とその持続性に優れた、農産物、漁獲物および水産物のための滅菌水を製造する。
【解決手段】陽極と陰極からなる電極モジュールを組み込んだ無隔膜式の電解槽においてアルカリ金属塩化物の水溶液を電気分解し、次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンを含む滅菌水を製造する装置であって、該製造装置は前記アルカリ金属塩化物水溶液を貯留した貯留槽を備えると共に、該貯留槽と前記電解槽とが該アルカリ金属塩化物水溶液と前記滅菌水とを相互に循環可能とする循環ラインにより接続されてなり、該電解槽内を循環水が層流状態で流れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として農産物、漁獲物および水産物のために使用される電解滅菌水の製造装置に関するものである。

従来、農産物の発育障害となる菌類を駆除するために少量の滅菌水を散布することが行われている。また、漁業においても漁獲後の鮮度確保に於いて電解滅菌水が効果をもたらすことが報告され、各産業分野では、簡易な構造の滅菌システムが普及の鍵になっている。

殺菌水による食品加工工場などの屋内の殺菌方法に関して、次亜塩素酸殺菌水の噴霧により、天井や壁はもちろん空中も同時に殺菌する方法として、塩化ナトリウム水溶液などの塩化物イオン含有水溶液を電気分解して得られた、ｐＨ３〜７．５、次亜塩素酸濃度１０〜２００ｐｐｍの次亜塩素酸水を含む殺菌水を、０．５μ〜５０μを主体とする霧状水粒子にして屋内に噴霧することが公知である（特許文献１：特開平１０−３１６５１７号公報）。

次亜塩素酸を含む電解機能水については、非特許文献１：堀田国元著、「電解機能水の現状と将来」に詳しく、「次亜塩素酸はｐＨによって状態が変化することが知られており、・・・・・ｐＨが強酸性水領域（２．２〜２．７）では塩素（Ｃｌ₂）と次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）が約２：８、微酸性水領域(ｐＨ５〜６．５)ではほぼＨＣｌＯのみ、電解次亜水領域(ｐＨ８〜９)ではＨＣｌＯと次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）が約１：９の比となり、さらに高いｐＨではＣｌＯ^-ばかりになる。殺菌力はＨＣｌＯが強くてＣｌＯ^-は著しく弱い。従って、強酸性や微酸性の電解水の方が電解次亜水より殺菌力が強く、実際、有効塩素濃度４０ｐｐｍの強酸性電解水は１０００ｐｐｍの次亜塩素酸ナトリウム液に匹敵する殺菌力を示すことが知られている。」（第２頁、第１−８行）旨の記載がある。

また、水または消毒薬添加水溶液の循環システムの発明に関しては、水または水に消毒薬を添加した消毒水を使用して、その使用済み排水を循環させて再利用する形態が開示されている（特許文献２：特開２００４−１１３９７０号公報、［００２６］、［００３３］）。

更に、特許文献３：特開２００１−３４７２７０号公報には、医療用具、食器・食材、手指等の殺菌洗浄のために、ハロゲンイオンを含有する水溶液を電気分解し、殺菌洗浄水を生成することの出来る電解装置の発明が開示されており（［０００１］）、筒形の陽極と陰極を交互に複数個、同心円状に極間距離をとり、重ねて配置して、その極間にあるハロゲンイオンを含有する水溶液を電気分解することにより、次亜ハロゲン酸と活性酸素を多く含む殺菌洗浄水を生成することにより（［請求項１］）、余分な配管がなく、狭いところにも設置することが出来、エヤ−リフトを利用して殺菌洗浄水容器の中の水は容器と電解装置の間をポンプなしでも循環し、繰り返し電解処理を受け、効率よくその残留ハロゲン濃度を高めてゆくことができる（［００３８］）旨、記載されている。

特開平１０−３１６５１７号公報特開２００４−１１３９７０号公報特開２００１−３４７２７０号公報堀田国元著、「電解機能水の現状と将来」

上記のように、農産物等のための電解滅菌水として、強力な滅菌水は従来から知られているが、その持続性について満足できる滅菌水を製造する装置は知られていなかった。
本発明は、有効な滅菌力を有すると共に、その持続性に優れた滅菌水を製造する装置を提供することを目的とする。

本発明は、陽極と陰極からなる電極モジュールを組み込んだ無隔膜式の電解槽においてアルカリ金属塩化物の水溶液を電気分解し、次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンを含む滅菌水を製造する装置であって、該製造装置は前記アルカリ金属塩化物水溶液を貯留した貯留槽を備えると共に、該貯留槽と前記電解槽とが該アルカリ金属塩化物水溶液と前記滅菌水とを相互に循環可能とする循環ラインにより接続されてなり、該電解槽内を循環水が層流状態で流れることを特徴とするものである。
また、本発明は、陽極と陰極からなる電極モジュールを組み込んだ無隔膜式の電解槽においてアルカリ金属塩化物の水溶液を電気分解し、次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンを含む滅菌水を製造する装置であって、該製造装置は前記アルカリ金属塩化物水溶液を貯留した貯留槽を備えると共に、該貯留槽と前記電解槽とが該アルカリ金属塩化物水溶液と前記滅菌水とを相互に循環可能とする循環ラインにより接続されてなり、循環水が前記電解槽内の電極モジュールに沿って流れることを特徴とするものである。

前記電解槽内の循環水の流速は０．２〜０．５ｍ／秒の範囲にあることが好ましい。
前記電解槽内の循環水の循環量は、電解槽における処理量の２倍量〜６倍量の範囲にあることが好ましい。
前記電極モジュールを構成する電極が板状であり、陽極がラス構造であることが好ましい。
前記電解槽が、筒状ケース内においてその軸心方向に、複数の陽極板と陰極板を交互に配置した電極モジュールを組み込んだ構造であることが好ましい。
前記電極モジュールが、長尺板を平行に配置した多層構造であることが好ましい。
前記電極モジュールが、前記筒状ケースの中心軸から半径外方向に向かう多重筒構造であることが好ましい。

本発明の滅菌水製造装置によれば、強い滅菌力と滅菌力の持続性に優れた滅菌水を簡易に製造することができる。
従って、薬品管理を不要として、農産物の無農薬生産や漁獲物の鮮度保持の要請に寄与することができる。

本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は滅菌水の製造装置の全体構成図である。この滅菌水の製造装置は、塩化ナトリウム（食塩）等のアルカリ金属塩化物の水溶液を貯留する貯留槽１０と、内部に後述する電極モジュール２４を組み込んだ無隔膜式の電解槽２０を主要な構成要素とする。

貯留槽１０と電解槽２０は、循環ラインとなる電解槽２０への流入ライン１１と電解槽２０からの流出ライン１２とによって接続されている。貯留槽１０の底部と電解槽２０を接続する流入ライン１１には、循環ポンプ１３とバルブ１４が設けられている。
また、貯留槽１０の底部には、製造された滅菌水を外部に供給する供給ライン１６が、バルブ１７と供給ポンプ１８を介して接続されている。

符号１９は、貯留槽１０の上部に設けられたアルカリ金属塩化物水溶液の導入ラインである。
なお、各ポンプ１３、１８、バルブ１４、１７、および電極モジュール２４は、いずれもマイクロコンピュータ等の制御装置３０によって制御される構成になっている。

電解槽２０では貯留槽１０から流入する食塩水を電気分解することにより、次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンを含む滅菌水が製造されるが、この滅菌水は流出ライン１２を経て貯留槽１０内に戻されるため、最終的に貯留槽１０内の食塩水は除菌水に置き換えられる。この貯留槽１０内に溜まった除菌水は、必要に応じて水道水などで希釈され、所定の有効塩素濃度の滅菌水として供給ライン１６から外部へ噴霧、または放水されて、例えば育苗時の殺菌や農作物出荷時の洗浄殺菌等に使用される。

電解槽２０内を流れるアルカリ金属塩化物水溶液と滅菌水は、層流状態とすることが必要である。これらの循環水の流れが乱流状態になると、循環水に偏りが生じたり、循環水の電極表面への均等な接触が妨げられることにより、電解反応の効率が悪くなる。

電解槽２０における循環水の流速は０．２〜０．５ｍ／秒の範囲が好ましい。０．２ｍ／秒未満の流速では、電解によって発生する塩素などの気体が電極表面を覆い、電解反応の効率が悪くなる。また、電極モジュールおよび電解槽の壁面にスケールが付着し易くなり、好ましくない。他方、０．５ｍ／秒を超える流速では、電解槽内が乱流状態となり、循環水が偏りが生じたり、循環水の電極表面への均等な接触が妨げられることになり、滅菌力と持続性に優れた滅菌水の製造が困難となる。

続いて、図２を参照しながら電解槽２０の構造を説明する。
本実施形態において、電解槽２０は円筒状のケース２２内に電極モジュール２４を組み込んだ構造であり、電極モジュール２４は複数枚の陽極２４Ａ及び陰極２４Ｂから構成されている。符号２５、２５は各電極のリード棒であり、前記制御装置３０に接続されている。

各電極は細長い板状（長尺板）であり、平行に交互に配置されている。従って、電解水は電極モジュール２４の長手方向に電極板に沿って流れる。
この電解槽２０では、電極容積効率を高めているため、コンパクトな構造にもかかわらず、高い製造量を実現することができる。

陽極には液の混合性を高めるため、ラス構造（金網状）の電極を使用することが好ましい。ラス構造のものは、単なる板状のものに比べて表面積の増大により電気分解能が向上する。同様の理由から、陽極は網状の金属板に限らず、格子状又は多孔状に形成された金属板としても良い。
陽極の材質は網状のチタン板の表面に白金又はイリジウム等をコーティングした平電極が、特に好ましい。これら特殊な材質の電極は、耐久寿命が長い。

陰極はチタン板等の金属板からなる平電極とすることが好ましい。勿論、陰極をラス構造としても良く、この場合にも循環水の混合性を確保しながら、単位陽・陰極が区切られて電極に沿った流路が確保される。
しかしながら、陽極、陰極共にラス構造とすると、電解槽２０の構造および循環水の流速にもよるが、偏流が起こる可能性がある。

次に、この滅菌水製造装置の作用を説明する。
始めに、導入ライン１９より貯留槽１０内に、濃度２〜４重量％の食塩水溶液を溜める。
次いで、循環ポンプ１３を駆動して前記食塩水を流入ライン１１から電解槽２０に送り、電解槽２０で電解反応を行う。
本発明の電解反応では、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）系活性種が生成される。生成する有効塩素（Ｃｌ₂）や、オゾン（Ｏ₃）その他の活性種は、酸化力が強く、細菌などの微生物の蛋白質を酸化分解し死滅させる機能を持つ。これら酸化性の活性種は滅菌力は強いが、持続性は期待できない。しかしながら、本発明で得られる滅菌水中には次亜塩素酸塩（次亜塩素酸ナトリウム）が共存するので、持続力も兼ね備えている。

本発明装置で得られた有効塩素濃度が２０ｐｐｍ程度の滅菌水であれば、家畜糞尿で汚染された機器又は器具を５秒間漬けることにより大腸菌は死滅することが確認された。また、一般生菌では、５０ｐｐｍ程度の滅菌水に５秒間漬けることにより完全に死滅する。
本発明装置で得られた電解生成直後の滅菌水は、同濃度の次亜塩素酸ナトリウムより、滅菌力が強く、次亜塩素酸（強酸性水）よりも滅菌力持続性を高く保持することができる。

特に、本実施形態では電解水が電極モジュール２４の長手方向に沿って流れる構造をとるので、層流状態となり易く、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）系活性種の生成効率が高い。

上記説明では、本発明の製造装置で食塩水溶液をバッチ処理する時の作用について説明してきたが、本装置によれば、食塩水溶液を連続処理することも可能である。その場合、食塩水溶液の循環量を、装置から抜き出す滅菌水に対して２倍量〜６倍量、特に３倍量〜５倍量の範囲とすることが好ましい。この範囲内であれば、前記バッチ処理と同様に、滅菌力とその持続性に優れた滅菌水を製造することができる。即ち、連続処理、バッチ処理共に、電解槽２０内の循環水の循環量は、電解槽２０における食塩水溶液の処理量の２倍量〜６倍量の範囲とすれば良い。

なお、本発明装置では循環ラインのいずれかの場所から、希塩酸、炭酸ガス又はドライアイス等のｐＨ調整剤を混入すれば水溶液が弱酸性となり、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^-）や過酸化水素（Ｈ₂Ｏ₂）系活性種の生成効率が一層向上する。

前記電解槽２０の構造は、種々の変更が可能である。
例えば、前記円筒状のケース内に、前記複数枚の陽極及び陰極に代えて、網状の金属筒材からなる陽極と、この陽極の中心軸と該陽極の外側に、非接触的にそれぞれ陰極材を配置した構造の電極モジュールを組み込むこともできる。この実施形態では、電極モジュールは中心軸から半径外方向に向かって、陰極、陽極、陰極の順に並ぶ三重筒構造になるが、更に多重の筒構造としても良い。
なお両極の材質には前述のものを使用することができる。

また、電解槽２０のケースを円筒状に代えて箱型の形状にすれば、内部に組み込む電極モジュールの面積を大きくとることができ、この場合、大容量の製造装置として、電解槽自体を滅菌洗浄器または滅菌洗濯機とすることができる。例えば、電解槽の容量を４６０φ×６００Ｈとした場合、電導率（塩濃度）が小さくても電流を流すことができるので、投入塩を減量できると共に電力消費量が少なくて済む。
更に、循環ポンプ等の付帯機器が不要となり装置コストを削減することができる。

本発明によって得られる電解滅菌水は、イチゴ、ねぎ、トマト、きゅうり、ナス等の農作物の病害予防に効果を発揮する。
また、養殖場における養殖魚への寄生虫や細菌の駆除、近海漁獲物の鮮度保持にも効果的である。
漁港構内の衛生管理のための洗浄海水の代わりに、本発明の電解滅菌水を利用すると、臭気や細菌の増殖を防止することができる。
その他、ウェットキッチン或いは食品作業場における洗浄操作（場内衛生保持）、畜舎、養鶏場等の病害予防、バイオハザード、廃棄物置場の悪臭、腐敗防止のための散布に適用することができる。

本発明の滅菌水製造装置の全体構成図である。電解槽２０の構造を示す斜視図である。

符号の説明

１０貯留槽
１１流入ライン
１２流出ライン
１３循環ポンプ
１６供給ライン
２０電解槽
２２ケース
２４電極モジュール

Claims

陽極と陰極からなる電極モジュールを組み込んだ無隔膜式の電解槽においてアルカリ金属塩化物の水溶液を電気分解し、次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンを含む滅菌水を製造する装置であって、
該製造装置は前記アルカリ金属塩化物水溶液を貯留した貯留槽を備えると共に、該貯留槽と前記電解槽とが該アルカリ金属塩化物水溶液と前記滅菌水とを相互に循環可能とする循環ラインにより接続されてなり、該電解槽内を循環水が層流状態で流れることを特徴とする滅菌水の製造装置。
陽極と陰極からなる電極モジュールを組み込んだ無隔膜式の電解槽においてアルカリ金属塩化物の水溶液を電気分解し、次亜塩素酸又は次亜塩素酸イオンを含む滅菌水を製造する装置であって、
該製造装置は前記アルカリ金属塩化物水溶液を貯留した貯留槽を備えると共に、該貯留槽と前記電解槽とが該アルカリ金属塩化物水溶液と前記滅菌水とを相互に循環可能とする循環ラインにより接続されてなり、循環水が前記電解槽内の電極モジュールに沿って流れることを特徴とする滅菌水の製造装置。
前記電解槽内の循環水の流速が０．２〜０．５ｍ／秒の範囲にある請求項１または２記載の滅菌水の製造装置。
前記電解槽内の循環水の循環量が、電解槽における処理量の２倍量〜６倍量の範囲にある請求項１または２記載の滅菌水の製造装置。
前記電極モジュールを構成する電極が板状であり、陽極がラス構造である請求項１または２記載の滅菌水の製造装置。
前記電解槽が、筒状ケース内においてその軸心方向に、複数の陽極板と陰極板を交互に配置した電極モジュールを組み込んだ構造である請求項１または２記載の滅菌水の製造装置。
前記電極モジュールが、長尺板を平行に配置した多層構造である請求項１または２記載の滅菌水の製造装置。
前記電極モジュールが、前記筒状ケースの中心軸から半径外方向に向かう多重筒構造である請求項１または２記載の滅菌水の製造装置。