JPH0925122A

JPH0925122A - 硫酸カルシウム水溶液製造用粒状体、その製造方法および殺菌用酸性水を製造する方法

Info

Publication number: JPH0925122A
Application number: JP7201771A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiko Kudo; 義彦工藤; Akio Namekawa; 明夫滑川; Hiroshi Nagakura; 浩長倉
Original assignee: Kureha Corp; Kureha Engineering Co Ltd
Current assignee: Kureha Corp; Kureha Engineering Co Ltd
Priority date: 1995-07-14
Filing date: 1995-07-14
Publication date: 1997-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】電気分解してイオン水を製造するための低濃
度の電解質溶液の製造および該溶液を製造するための硫
酸カルシウム二水塩を主成分とする粒状体を提供する。【構成】硫酸カルシウム二水塩を主成分とし、２．３
質量％以下の塩素イオンを含有する粒状体、この粒状体
は硫酸カルシウム半水塩を水または塩化物水溶液と混練
成形して製造する。またこの粒状体を水と接触させ水溶
液とし、これを電気分解してイオン水を得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、硫酸カルシウム水溶液
の製造に関する。詳しくは、硫酸カルシウム二水塩を主
成分とする硫酸カルシウム水溶液製造用粒状体、その製
造方法およびこれを容器に充填し、該充填層に連続的ま
たは間欠的に通水することにより硫酸カルシウムの水溶
液を製造する方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、上水道等の水源から供給された水
を電気分解してアルカリ性水および酸性水を生成させる
イオン水生成器が存在する。ここでイオン水生成器とは
電解質を含む水を電気分解してアルカリ性水および酸性
水（以下合わせてイオン水と言う）を生成する器具を指
し、電解水生成器、アルカリイオン整水器などと呼ばれ
る器具を含む呼称である。電気分解によって得られたイ
オン水は日常生活における様々な効果が期待される。例
えば、アルカリ性イオン水は飲料用、調理用に使用さ
れ、酸性イオン水は洗顔用、化粧用に使用されている。
また、近年、陽極側に生成するＯ₂ガスの前駆物質（活
性酸素とも呼ばれている）から部分的に生成するオゾン
（Ｏ₃）、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）その他酸化作用をも
つ物質を含む強酸性水の殺菌効果（殺ウイルス、殺細
菌、殺真菌）を利用するイオン水生成器も市販されてい
る。これらは、ひとえに上水道水中に溶解している種々
のイオン（SO₄ ^2-、Cl^-、Ca²⁺、Mg²⁺、Na⁺など）によ
り構成されている電解質（塩類）を電解し、陰極側にア
ルカリ性水を、陽極側に酸性水を得、それぞれのもつ化
学的作用を利用するものである。

【０００３】しかし、これらイオン水生成器により所望
のイオン水を得ようとするとき、通常の上水道水を原水
として使用するとその効果が不十分であることがある。
これはわが国の上水道水は概して軟水であり、含まれる
電解質の濃度が比較的低いためである。

【０００４】従って、水道水に種々の電解質を添加する
ことが行われている。例えば、水道水には、人の健康に
よいとされるカルシウムイオンが不足しており、このカ
ルシウムイオンを増加させるための方法として、グリセ
ロリン酸カルシウム（特開平６−４７３８０号公報）、
乳酸カルシウム（特公平３−２３２３９号公報）などの
添加が提案されている。また、得られる酸性水の殺菌作
用を高めるため、塩化ナトリウムや塩化カリウム等の塩
化物を添加することも行われている( 例えば、特開平６
−３１２１８６号公報、特開平７−１３６６５５号公
報、特開平７−１３６６６０号公報）。

【０００５】しかし、これらの塩類は比較的溶解度が高
く、その補給方法およびそのための装置にはかなりの工
夫を要する。即ち、補給すべき電解質の濃度がおよそ数
十〜数百ｐｐｍ（ｍｇ／ｌ）であるのに対し、上記塩類
の飽和濃度は数万〜数十万ｐｐｍであり、その比はおよ
そ１０００倍である。従って、飽和または飽和に近い濃
度の電解質補給液を原水に比例注入する装置を設計・製
作するにはかなり高価につく。このようなことから、こ
れらの電解質固体を成形加工してその溶解速度を極端に
遅くする工夫もなされている（特公昭５９−４３２３５
号公報など）。しかし、このような工夫をもってしても
地域的に多様性を示す上水道水に対して適切な濃度で電
解質の補給を行うことはなかなか困難である。またイオ
ン水を製造するために用いる水の通過する容器内にイオ
ン交換樹脂を充填するとともに、チオ硫酸ナトリウムを
石膏で固結化した脱カルキ剤を用いることが提案されて
いる（特開昭６１−８２８８７号公報）。この公報によ
れば石膏（硫酸カルシウム）を利用してカルシウムイオ
ンを溶解させる方法では、溶解速度が遅く実用になら
ず、そのため陽イオン交換樹脂を共存させる必要がある
としている。これらの例にみられるようにイオン水生成
器における従来の電解質の補給方法には幾多の技術的課
題が残されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述のよう
な現状に鑑み、電気分解に供する水として適した低濃度
の電解質溶液の製造方法、この水溶液を製造するための
粒状体、さらには、イオン水を簡単な方法で安定して製
造することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者等は、水道水を
原水として電解し、イオン水を製造するための安価にし
て簡単な電解質補給方法および装置を提供するべく研究
し、硫酸カルシウム二水塩を主成分とする粒状体層に水
道水を通水するとき、イオン水の製造に適した水が安定
して得られることを見出し、本発明に到達した。即ち、
本発明は、硫酸カルシウム半水塩を、水または塩化ナト
リウム、塩化カリウムおよび塩化カルシウムより選ばれ
る単一もしくは混合塩化物水溶液により混練した後、成
形してなる硫酸カルシウム二水塩を主成分とする粒状
体、該粒状体の製造方法、該粒状体を用いる硫酸カルシ
ウム水溶液の製造方法および該水溶液を用いるイオン水
の製造方法を提供することにある。以下、本発明を詳し
く説明する。

【０００８】イオン水生成器に供給する原水に含有され
るべき電解質の種類および濃度は、生成させるイオン水
の使用目的により若干異なる。アルカリ性水に含まれる
カチオンとしては健康上にも有用であるカルシウムイオ
ンが、また酸性水に含まれるアニオンとしてはｐＨを低
下させる効果の大きい強酸を構成するアニオン、即ち塩
素イオン、硫酸イオンが好ましい。また、濃度は数十〜
数百ｐｐｍが好ましい。

【０００９】このようなことを考慮すれば、硫酸カルシ
ウム二水塩は、その飽和溶解度が約２０００ｐｐｍ（Ｃ
ａＳＯ₄として）と、これまでに知られている他のカル
シウム塩の電解質の中では最も低く、イオン水生成器に
供するに望ましい電解質濃度に比較的近く好ましい性質
を有する。しかし、粉末状では通水抵抗が大きくまた通
水停止時に飽和濃度になり易い。

【００１０】本発明者等は種々の粒状体を試作し、上水
道水の地域的差異と粒径との適合性について実験的に検
討したところ、この硫酸カルシウムを粒径０．５〜５．
６mm、かつ、硫酸カルシウム半水塩（焼石膏とも言う）
を水により混練した後成形硬化させた粒状体とし、この
粒状体の充填層に水を連続的または間欠的に通過させる
とき安定した濃度の硫酸カルシウム水溶液を得ることが
できることを見出した。この結果、得られるイオン水の
ｐＨを十分、かつ、容易にコントロールすることが可能
となる。さらに、このような粒状体を用いると、イオン
水生成器の通水停止時にも硫酸カルシウム水溶液が徒に
高濃度とならないため、通水開始時に電解電力系統に過
大な負担をかけることはない。なお、食品添加物グレー
ドの純度をもつ硫酸カルシウム半水塩は、比較的安価、
かつ容易に入手できる。

【００１１】上記したような硫酸カルシウム二水塩粒状
体の充填層にイオン水生成器へ導入する原水を通過接触
させることにより、長時間にわたって性状の安定したイ
オン水を製造することができる。一方、得られた酸性水
を殺菌用水として使用する場合には、殺菌作用に不可欠
な酸化作用は、必要量の硫酸カルシウムを添加しても上
水道水の性質により効果が一定しないことを見出した
（この酸化作用の強弱は酸化還元電位（ＯＲＰ）で定量
的に表現できる。清水、古沢歯科ジャーナル３７
（６）１０５５〜１０６０１９９３年）。これは地域
により上水道水の塩素イオン濃度は数ｐｐｍ〜数十ｐｐ
ｍの間で異なっており、塩素イオン濃度が高いほど酸化
作用が強く、即ちＯＲＰが高くなり、塩素イオン濃度が
低いほど酸化作用が弱く、ＯＲＰが低くなるためであ
る。従って、酸化作用を付与する目的で酸性水を製造し
ようとするときには、上水道水の性状により、硫酸カル
シウムとともに５〜１０ｐｐｍ程度の塩素イオンを供給
する必要がある場合がある。この僅かな濃度の塩素イオ
ンの補給を、公知の塩化ナトリウム濃厚水溶液を用いて
行うとすると、複雑にして高価な装置を必要とすること
となる。

【００１２】このような目的で、本発明においては、硫
酸カルシウム半水塩を所定濃度の塩化物水溶液により混
練することにより、硫酸カルシウム粒状体中に塩化物を
含有する粒状体を成形する。すなわち、混練水中に塩化
物を溶解させておくことにより、硫酸カルシウム二水塩
結晶の組織中に塩化物の固体および飽和溶液が均一に分
散存在する硫酸カルシウムの粒状体を得ることができ
る。このような粒状体では、粒状体の表面近傍に存在す
る塩素イオンのみが、水中に硫酸カルシウムとともに溶
出することになり、微量の塩素イオンを一定割合で原水
に溶解することが可能となる。

【００１３】本発明の硫酸カルシウム二水塩の粒状体
は、硫酸カルシウム半水塩を水または塩化物水溶液によ
り混練した後、適当な型に流し込み硬化させて得られた
塊状成形体を粉砕・篩別して得ることができる。また普
通に知られている種々の成形法によって所定の粒状体に
成形したものであってもよい。粒状体中の塩素イオン含
有量は、わが国の水道水質を考慮すると１．０〜２．３
質量％とすることが好ましい。硫酸カルシウム半水塩に
対する混練水量には適度な範囲があり、混練水量（塩化
物水溶液を用いる場合には塩化物を除く水量）が、硫酸
カルシウム半水塩に対して３０質量％以下、好ましくは
２０質量％以下、１６質量％以上である。混練水量が３
０質量％以上であると水和硬化した成形体は水中での強
度が低く崩壊し易い。さらに成形体中に余剰の水を含む
ため多孔質となり、溶解使用時に硫酸カルシウムよりも
塩化物の溶解速度が大きくなり、硫酸カルシウムと塩素
イオンとの溶解割合が経時的に変化するので好ましくな
い。また混練水量が１６質量％以下であると混練成形が
困難となる。このように適度の混練水量で硬化させ得る
硫酸カルシウム半水塩は例えば特公平２−６２４９３号
公報に記載されるような方法で製造することができる。

【００１４】なお、このとき用いる塩化物としては、塩
化ナトリウムが最も好ましいが、他に塩化カリウム、塩
化カルシウムなども使用することができる。従って、こ
れらの単一若しくは混合物の水溶液を混練水として用い
ればよい。この塩化物水溶液の塩素イオン濃度は５〜１
２質量％であることが好ましい。なお、他の塩化物、例
えば、塩化マグネシウムは陰極に不溶性の水酸化マグネ
シウムが生成しやすいこと、塩化アンモニウムはアルカ
リ性水にアンモニア臭がすること、その他の塩化物は高
価であったり、有毒である点で不適当である。

【００１５】上述の硫酸カルシウム粒状体を用いて硫酸
カルシウム水溶液を製造するには、所定の原水の通水路
に上述の粒状体を充填した管路を挿入することにより所
望の硫酸カルシウムの水溶液を得ることができる。さら
にこのようにして得られた硫酸カルシウム水溶液をイオ
ン水生成器に通水することにより、所望のイオン水を得
ることができ、特に上記粒状体に塩化物を含有させると
きは殺菌用酸性水を安定して製造することができる。以
下、実施例をあげて本発明を具体的に説明する。

【００１６】

【実施例１】混水量３０％の焼石膏１ｋｇを水道水３０
０ｇにより混練した後、型に流し込み硬化させ略４０mm
径の塊とした。次いでこれを粉砕し試験用網ふるいを使
用して２．３６mm（８メッシュ）以上３．３５mm（６メ
ッシュ）以下の粒度のものを得た。これをサンプルＡと
する。

【００１７】

【実施例２】水道水３００ｇに代えて１２質量％の塩化
ナトリウム水溶液（Cl^-濃度７．３質量％）３００ｇを
使用した以外は実施例１と同様としサンプルＢを得た。

【００１８】

【実施例３】混水量２２％の焼石膏１ｋｇを水道水２２
０ｇにより混練した後、型に流し込み硬化させ略４０mm
径の塊とした。次いでこれを粉砕し試験用網ふるいを使
用して０．８５mm（２０メッシュ）以上４．００mm（５
メッシュ）以下の粒度のものを得た。これをサンプルＣ
とする。

【００１９】

【実施例４】水道水２２０ｇに代えて１５質量％の塩化
ナトリウム水溶液（Cl^-濃度９．１質量％）２２０ｇを
使用した以外は実施例３と同様としサンプルＤを得た。

【００２０】

【実施例５】東京都の上水道水（東京都中央区日本橋堀
留町にて採取）およびいわき市の上水道水（いわき市錦
町落合にて採取）を原水とし、イオン水生成器（クレハ
イオンＳＫＩ−６６０）を使用して、強酸性水を製造
する実験を行った。実施例１〜４で得たサンプルＡ〜Ｄ
を内径１５ｍｍ、長さ６０ｍｍの円筒型透明容器に満充
填し、これをイオン水生成器に供給される原水ラインに
設置した。原水通水量は毎分４リットル、強酸性水の製
造量は毎分１リットル、アルカリ性水の副生量は毎分３
リットルとした。以上の条件にて、装置を１０分間稼働
させその間の強酸性水のｐＨおよびＯＲＰ（標準水素電
極基準）を測定した。結果を表１に示す。

【００２１】

【表１】

【００２２】以上の実験結果より次のことがわかる。本発明によらない参考実験ａおよびｂは、ＯＲＰは
殺菌効果があると言われる７００ mV 以上（前記歯科ジ
ャーナル誌）あるが、ｐＨは４．５〜５．７であり強酸
性とは言えない。また、原水の電解質濃度が高い東京都
の水（参考実験ａ）の方が電解質濃度が低いいわき市の
水（参考実験ｂ）より低ｐＨとなり、原水の地域的差異
（性状）の影響が認められる。実験番号１および３を参考実験と比較すると、硫酸
カルシウムの添加によりＯＲＰが若干上昇し、ｐＨが大
きく低下している。さらにＯＲＰについては原水の地域
的差異が認められるが、ｐＨについてはその地域的差異
の影響は少なくなっている。

【００２３】実験番号１および３を実験番号２およ
び４と比較すると、塩素イオンの添加によりＯＲＰはさ
らに上昇すると共に、原水の地域的差異が殆どなくなっ
ている。実験番号２と４を比較すると、粒状体の製造条件の
違いにより、実験番号４は、ＯＲＰが若干上昇するとと
もに、通水１分後と１０分後とで酸性水の品質の差が少
なくなっている。

【００２４】

【発明の効果】本発明の硫酸カルシウム二水塩粒状体を
用いれば、硫酸カルシウムの溶液を安定して容易に製造
することができる。また、この粒状体中に塩化物を均一
に含有させた場合には、得られる水溶液中に硫酸カルシ
ウムと塩化物とを一定割合で溶出させることができる。
さらにこの水溶液をイオン水生成器に供給することによ
り殺菌力の高い酸性水を得ることができる。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】硫酸カルシウム二水塩を主成分とし、
２．３質量％以下の塩素イオンを含有する硫酸カルシウ
ム水溶液製造用粒状体。
【請求項２】試験用網ふるい（ＪＩＳＺ８８０１）
による大きさが０．５mm以上５．６mm以下である請求項
１に記載の粒状体。
【請求項３】硫酸カルシウム半水塩を、水または塩化
ナトリウム、塩化カリウムおよび塩化カルシウムより選
ばれる単一もしくは混合塩化物水溶液により混練した
後、成形することを特徴とする硫酸カルシウム水溶液製
造用粒状体の製造方法。
【請求項４】混練水量が、硫酸カルシウム半水塩に対
し３０質量％以下１６質量％以上である請求項３に記載
の粒状体の製造方法。
【請求項５】塩化物水溶液の塩素イオン濃度が５質量
％以上１２質量％以下である請求項３または４に記載の
粒状体の製造方法。
【請求項６】硫酸カルシウム二水塩を主成分とする粒
状体を容器に充填し、該充填層に連続的または間欠的に
通水することによる、硫酸カルシウム水溶液の製造方
法。
【請求項７】硫酸カルシウム半水塩を、塩化ナトリウ
ム、塩化カリウムおよび塩化カルシウムより選ばれる単
一もしくは混合塩化物水溶液により混練・成形した粒状
体を溶解して得られた水溶液を電気分解して殺菌用酸性
水を製造する方法。