WO2009157388A1 - 殺菌方法および殺菌装置 - Google Patents

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WO2009157388A1
WO2009157388A1 PCT/JP2009/061236 JP2009061236W WO2009157388A1 WO 2009157388 A1 WO2009157388 A1 WO 2009157388A1 JP 2009061236 W JP2009061236 W JP 2009061236W WO 2009157388 A1 WO2009157388 A1 WO 2009157388A1
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electrode
voltage
counter electrode
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棚橋正治
棚橋正和
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有限会社ターナープロセス
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    • C02F2303/04—Disinfection

Definitions

  • the present invention relates to a sterilization method and a sterilization device, for example, an aqueous liquid sterilization method and a sterilization device.
  • the present invention also relates to a method and apparatus for sterilizing an object such as an instrument.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2000-153278 As a sterilizing apparatus for using sterilized water, an apparatus that releases sterilizing metal ions by electrolysis has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-153278). However, this apparatus is not suitable for a water producing apparatus for beverages, and its application is limited. Further, a water purifier having a filtering member containing an antibacterial agent has been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 5-309370). In this water purifier, the growth of germs on the filter member is suppressed, but the sterilization of the produced purified water is not sufficiently performed. A sterilization electrolytic cell for sterilizing drinking water by electrolysis has also been proposed (Japanese Patent Laid-Open No. 7-108274).
  • JP 2000-153278 A JP-A-5-309370 JP-A-7-108274
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-108274 describes that radical generation oxygen is generated by electrolysis, and sterilization is performed by this generation oxygen (paragraph [0005] in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-108274). ). However, since such radical oxygen has a short lifetime, it is considered difficult to sufficiently sterilize water flowing away from the electrode with only radical oxygen.
  • an object of the present invention is to provide a novel sterilization method and sterilization apparatus.
  • aqueous liquids can be sterilized by performing specific scanning using specific electrodes.
  • the present invention is based on this new knowledge.
  • the sterilization apparatus of the present invention includes a first ion adsorption electrode and a counter electrode, and a power source for applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode, and the first ion adsorption electrode.
  • the electrode includes a first conductive material capable of reversibly adsorbing ions.
  • the aqueous solution is applied by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode.
  • the step of changing the pH of the liquid to be less than 5 or greater than 9 and (ii) the step of setting the pH of the aqueous liquid in the range of 5 to 9 are performed in this order.
  • sterilization of a predetermined object can be performed with a simple device.
  • the sterilization apparatus of the present invention is easy to maintain.
  • the method and apparatus of the present invention does not require special chemicals for sterilization. Since the method and apparatus of the present invention can sterilize aqueous liquids and instruments with a small amount of power, it is particularly useful in areas and situations where there is no power supply (for example, during disasters).
  • FIG. 1A is a schematic view showing an example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 1B is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 1A.
  • FIG. 2A is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 2B is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 2A.
  • FIG. 2C is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 2A.
  • FIG. 3A is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 3B is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 3A.
  • FIG. 3D is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 3A.
  • FIG. 3E is a flowchart showing an example of the operation of the sterilizer shown in FIG. 3A.
  • FIG. 3F is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 3A.
  • FIG. 4A is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • 4B is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 4A.
  • FIG. 4C is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 4A.
  • FIG. 4D is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 4A.
  • FIG. 4A is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • 4B is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 4A.
  • FIG. 4C is
  • FIG. 5A is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 5B is a diagram illustrating an operation of the sterilizer illustrated in FIG. 5A.
  • FIG. 5C is a diagram illustrating a potential state in the operation illustrated in FIG. 5B.
  • FIG. 6 is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic view showing another example of the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic view showing a part of the sterilizing apparatus shown in FIG. FIG.
  • FIG. 11 is a flowchart showing an example of the operation of the sterilizer shown in FIG.
  • FIG. 12 is a view showing an example of an ion adsorption electrode used in the sterilization apparatus of the present invention.
  • FIG. 13A is a top view of the sterilizer used in the examples.
  • FIG. 13B is a side view showing the ion adsorption electrode used in the example.
  • FIG. 13C is a side view showing the counter electrode used in the example.
  • the method of the present invention is a method of sterilizing a predetermined object (for example, a liquid or an instrument).
  • a predetermined object for example, a liquid or an instrument.
  • an aqueous liquid containing ions other than hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ⁇ ) can be sterilized.
  • ions other than hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ⁇ ) may be referred to as “ions (L)”.
  • the method of the present invention includes the following steps (i) and (ii).
  • step (i) the pH of the aqueous liquid is adjusted by applying a voltage between the first ion-adsorbing electrode containing the first conductive material capable of reversibly adsorbing ions and the counter electrode in the aqueous liquid.
  • the pH of the aqueous liquid (5-9) is changed to be greater than 9 (alkaline).
  • the pH of an aqueous liquid having a pH of 5 to 9 may be changed to 4 or less (acidic). Further, the pH of the aqueous liquid having a pH of 5 to 9 may be changed to 10 or more (alkaline).
  • the aqueous liquid can be sterilized.
  • examples of the aqueous liquid having a pH of less than 5 include an aqueous liquid having a pH of 4.5 or less, an aqueous liquid having a pH of 4 or less, or an aqueous liquid having a pH of 3.5 or less.
  • examples of the aqueous liquid having a pH higher than 9 include an aqueous liquid having a pH of 9.5 or higher, an aqueous liquid having a pH of 10 or higher, and an aqueous liquid having a pH of 10.5 or higher.
  • examples of the aqueous liquid having a pH in the range of 5 to 9 include an aqueous liquid having a pH in the range of 5.5 to 8.5 and an aqueous liquid having a pH in the range of 6 to 8.
  • step (i) a voltage is applied between the first ion-adsorbing electrode and the counter electrode so that ions (L) are adsorbed on the first conductive substance and water is electrolyzed at the counter electrode.
  • the electrode to which a voltage is applied is placed in contact with the aqueous liquid. In one example, an electrode to which a voltage is applied is immersed in an aqueous liquid.
  • Step (i) may be performed by a batch method or a liquid passing method. It is possible to enhance the sterilizing effect by carrying out in a batch system. Moreover, it is possible to sterilize a large amount of aqueous liquid by carrying out by a liquid passing system. Steps other than step (i) are usually performed by a batch method, but may be performed by a method other than the batch method (for example, a liquid passing method).
  • the 1st ion adsorption electrode and the counter electrode may be arrange
  • the liquid flow method is a method in which liquid is continuously introduced into and discharged from the tank.
  • voltage application is performed by this liquid passing method.
  • the conductive material on the upstream side becomes Even when the ion adsorption capacity is reached, there may be a situation in which the downstream conductive material cannot sufficiently adsorb ions. In that case, the entire conductive material in the ion-adsorbing electrode cannot be used efficiently.
  • the liquid flow type may cause problems such as (1) the entire ion adsorption electrode cannot be efficiently used, and (2) the performance of the conductive material of the ion adsorption electrode is deteriorated. is there.
  • the batch method has an advantage that does not cause such a problem.
  • the batch method means a method of processing the liquid in the tank without substantially replacing the liquid in the tank during one step.
  • the aqueous liquid in the tank is usually discharged, and another liquid is introduced into the tank.
  • the addition or discharge of the aqueous liquid in the tank is not performed until the processing is completed, but this corresponds to the batch-type processing if the liquid in the tank is not substantially replaced until the processing is completed. That is, even if a small amount of aqueous liquid is added or discharged so as not to affect the treatment, it corresponds to the batch method.
  • an aqueous liquid of 20% by volume or less for example, 10% by volume or less, 5% by volume or less, or 1% by volume or less
  • aqueous liquid in the tank is added or discharged during the treatment, it corresponds to the batch method. Then you can consider it.
  • the aqueous liquid is a liquid containing water, and the water content is, for example, 50% by weight or more, 75% by weight or more, or 90% by weight or more.
  • the medium is only water.
  • the aqueous liquid may contain alcohol or the like.
  • a typical aqueous liquid is an aqueous solution containing ions other than hydrogen ions (H + ) and hydroxide ions (OH ⁇ ). Examples of such an aqueous solution include tap water, river water, lake water, sea water, rain water, well water, side water, ground water, and the like.
  • the conductivity of the aqueous liquid may be in the range of 50 ⁇ S / cm to 10 mS / cm, or in the range of 100 ⁇ S / cm to 500 ⁇ S / cm.
  • an aqueous liquid having a relatively low concentration of ions (L) Specifically, an aqueous liquid having a conductivity of 500 ⁇ S / cm or less (for example, 100 ⁇ S / cm or less) can be used.
  • the concentration of ions (L) in the aqueous liquid is too low, the pH may not be changed greatly.
  • a salt may be added to the aqueous liquid.
  • the salt to add it is preferable to select a salt in consideration of the use of the aqueous liquid after sterilization.
  • the salt to be added include sodium nitrate, sodium chloride, calcium chloride, potassium sulfate, and potassium acetate.
  • the ion (L) concentration may be adjusted by previously adsorbing ions (L) to the ion adsorption electrode and releasing the ions (L) into the aqueous liquid.
  • Step (ii) is performed after step (i).
  • the pH of the aqueous liquid is set to a range of 5 to 9 (for example, a range of 6 to 8).
  • a range of 5 to 9 neutral or near neutral
  • water suitable for beverages can be obtained.
  • corrosion of the instrument can be prevented by washing the instrument with an aqueous liquid having a pH of 5 to 9 after the sterilization treatment.
  • step (ii) may be performed by applying a voltage between the first ion-adsorbing electrode and the counter electrode in the aqueous liquid.
  • This sterilization method includes the following two examples.
  • step (i) of the first example the pH of the aqueous liquid is adjusted by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode so that the first ion adsorption electrode becomes a cathode in the aqueous liquid. Is less than 5 (for example, 4 or less).
  • the first conductive material By applying a voltage between the first ion-adsorbing electrode as the cathode (cathode) and the counter electrode as the anode (anode), the first conductive material adsorbs cations in the aqueous liquid.
  • Water electrolysis occurs. In the electrolysis of water at the counter electrode, hydrogen ions (H + ) and oxygen gas are generated. Therefore, application of the voltage in step (i) lowers the pH of the aqueous liquid and makes the aqueous liquid have a high oxidation potential. As a result, the aqueous liquid is sterilized.
  • the concentration of cations other than hydrogen ions in the aqueous liquid is reduced by applying the voltage in step (i).
  • step (ii) of the first example the pH of the aqueous liquid is adjusted by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode so that the first ion adsorption electrode becomes an anode in the aqueous liquid. Is in the range of 5-9.
  • a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode so that the first ion adsorption electrode becomes an anode in the aqueous liquid.
  • the cation adsorbed on the first conductive material is released into the aqueous liquid, and water is electrolyzed at the counter electrode.
  • hydroxide ions (OH ⁇ ) and hydrogen gas are generated. Therefore, the pH of the aqueous liquid is increased by the voltage application in step (ii).
  • the concentration of the ions (L) in the aqueous liquid after step (ii) is completed can be approximately the same as that before starting step (i).
  • step (i) of the second example the pH of the aqueous liquid is adjusted by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode so that the first ion adsorption electrode becomes an anode in the aqueous liquid. Is larger than 9 (for example, 10 or more).
  • step (i) By applying a voltage between the first ion-adsorbing electrode as the anode (anode) and the counter electrode as the cathode (cathode), anions in the aqueous liquid are adsorbed to the first conductive material, Water electrolysis occurs. In the electrolysis of water at the counter electrode, hydroxide ions and hydrogen gas are generated. Therefore, application of the voltage in step (i) raises the pH of the aqueous liquid and lowers the potential of the aqueous liquid to a reduction potential. As a result, the aqueous liquid is sterilized. Moreover, the concentration of anions other than hydroxide ions in the aqueous liquid is reduced by applying the voltage in step (i).
  • step (ii) of the second example the pH of the aqueous liquid is adjusted by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode in the aqueous liquid so that the first ion adsorption electrode becomes a cathode. Is in the range of 5-9.
  • a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode in the aqueous liquid Is in the range of 5-9.
  • the anion adsorbed on the first conductive material is released into the aqueous liquid, and water is electrolyzed at the counter electrode. In the electrolysis of water at the counter electrode, hydrogen ions and oxygen gas are generated. Therefore, the pH of the aqueous liquid is lowered by the voltage application in step (ii).
  • the concentration of the ions (L) in the aqueous liquid after step (ii) is completed can be approximately the same as that before starting step (i).
  • the applied voltage is in the range of 2 to 50 volts (eg, 2 to 20 volts).
  • step (ii) applies a voltage between the second ion-adsorbing electrode containing the second conductive material capable of reversibly adsorbing ions and the counter electrode in the aqueous liquid. May be performed.
  • the first and second ion adsorption electrodes are used.
  • This sterilization method includes the following two examples.
  • step (i) of the first example the pH of the aqueous liquid is less than 5 by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode so that the first ion adsorption electrode becomes a cathode (for example, 4 or less).
  • step (ii) the pH of the aqueous liquid is adjusted to a range of 5 to 9 by applying a voltage between the second ion adsorption electrode and the counter electrode so that the second ion adsorption electrode becomes an anode. To do.
  • step (i) of the second example the pH of the aqueous liquid is set higher than 9 by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode so that the first ion adsorption electrode becomes an anode ( (For example, 10 or more).
  • step (ii) the pH of the aqueous liquid is adjusted to a range of 5 to 9 by applying a voltage between the second ion adsorption electrode and the counter electrode so that the second ion adsorption electrode becomes a cathode. To do.
  • ions (L) are adsorbed on the first and second ion adsorption electrodes. Therefore, according to the second method, the concentration of ions (L) in the aqueous liquid can be reduced. If the ion concentration in the aqueous liquid after the sterilization treatment is desired to be substantially the same as that before the sterilization treatment, a voltage may be applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode in the opposite direction to the above steps (others). The same applies to the method). By applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode in the opposite direction to the above step, ions adsorbed on the first ion adsorption electrode can be released.
  • ions adsorbed on the second ion adsorption electrode can be released.
  • ions adsorbed on both can be released.
  • the ions adsorbed on both the ions can also be released by short-circuiting the first ion-adsorbing electrode and the second ion-adsorbing electrode.
  • the second method may include another step (y) before or after step (ii).
  • step (y) an ion concentration in the aqueous liquid is decreased by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the second ion adsorption electrode. This step is usually performed after step (ii).
  • step (y) the concentration of ions (L) can be further reduced.
  • the sterilization method of the present invention may include another step (x) between step (i) and step (ii).
  • step (x) if the pH of the aqueous liquid after step (i) is less than 5, it is changed so that it is greater than 9. If the pH of the aqueous liquid after step (i) is greater than 9, it is Change to be less than 5.
  • step (x) the pH of the aqueous liquid whose pH is 4 or less or 10 or more in step (i) is changed to 6 or less to 4 or less or 10 or more.
  • Changing the pH by 6 or more means that when the pH of the aqueous liquid is set to 4 or less in step (i), the pH of the aqueous liquid is set to 10 or more in step (x), and the pH of the aqueous liquid is set in step (i).
  • 10 is 10 or more, it means that the pH of the aqueous liquid is 4 or less in step (x).
  • the sterilization method including step (x) includes the following three examples.
  • step (x) and step (ii) are performed by applying a voltage between the first ion-adsorbing electrode and the counter electrode in the aqueous liquid. That is, steps (i), (x), and (ii) are performed by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode.
  • the application direction of the voltage to the counter electrode in step (i) and step (ii) is opposite to that in step (x) (the same applies to the following second and third examples).
  • ions adsorbed on the conductive material are released into the aqueous liquid in step (ii). Therefore, the concentration of ions (L) in the aqueous liquid after step (ii) is completed is almost the same as the concentration of ions (L) in the aqueous liquid before step (i) is performed.
  • a first example of the third method includes, after step (ii), a second ion-adsorbing electrode including a second ion-adsorbing electrode containing a second conductive material capable of reversibly adsorbing ions in an aqueous liquid,
  • the method may further include a step (y) of reducing a concentration of ions in the aqueous liquid by applying a voltage between the ion adsorption electrode and the ion adsorption electrode.
  • step (x) is performed between the second ion-adsorbing electrode containing the second conductive material capable of reversibly adsorbing ions in the aqueous liquid and the counter electrode. This is done by applying a voltage. Then, step (ii) is performed by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode in the aqueous liquid. In this example, the concentration of ions (L) in the aqueous liquid after step (ii) is completed is lower than that before step (i) is performed.
  • step (x) is performed by applying a voltage between the first ion-adsorbing electrode and the counter electrode in the aqueous liquid.
  • step (ii) is performed by applying a voltage between the second ion-adsorbing electrode containing the second conductive material capable of reversibly adsorbing ions and the counter electrode in the aqueous liquid.
  • the concentration of ions (L) in the aqueous liquid after step (ii) is completed is lower than that before step (i).
  • the aqueous liquid may be a first aqueous liquid
  • the counter electrode may be a first counter electrode.
  • step (i) may include the following steps (ia) and (ib).
  • step (ia) the first ion-adsorbing electrode and the first counter electrode are immersed in the first aqueous liquid disposed in the first tank. Then, by applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the first counter electrode, the pH of the first aqueous liquid is set to less than 5 (for example, 4 or less). The voltage is applied so that the first ion adsorption electrode serves as a cathode.
  • step (ib) the second ion-adsorbing electrode containing the second conductive material capable of reversibly adsorbing ions to the second aqueous liquid disposed in the second tank and the second Immerse the counter electrode. Then, by applying a voltage between the second ion adsorption electrode and the second counter electrode, the pH of the second aqueous liquid is made higher than 9 (for example, 10 or more). The voltage is applied so that the second ion adsorption electrode serves as an anode.
  • step (ia) or step (ib) may be performed first or simultaneously.
  • the fourth method can be performed by separating the aqueous liquid into the first aqueous liquid and the second aqueous liquid and then treating each of them.
  • step (ii) may be performed by applying a voltage in the opposite direction to step (i) between the ion adsorption electrode and the counter electrode.
  • the pH of the first aqueous liquid is changed in the order of [less than 5 (for example, 4 or less)] ⁇ [greater than 9 (for example, 10 or more)] ⁇ [5 to 9]. More than 9 (for example, 10 or more)] ⁇ [less than 5 (for example, 4 or less)] ⁇ [5 to 9] may be changed in this order.
  • Such pH change can be performed by controlling the voltage application direction and the application time.
  • the aqueous liquid may be a first aqueous liquid.
  • step (i) may include the following steps.
  • a 1st ion adsorption electrode and a counter electrode are made to contact the 1st aqueous liquid arrange
  • a second ion-adsorbing electrode containing a second conductive material capable of reversibly adsorbing ions and the counter electrode are brought into contact with a second aqueous liquid disposed in the second tank. Further, the counter electrode is in an electrically floating state.
  • the pH of the first aqueous liquid is set to less than 5 (for example, 4 or less), and the second aqueous liquid
  • the pH of the is higher than 9 (for example, 10 or more).
  • the counter electrode may function as a partition wall that divides one tank into a first tank and a second tank. This partition wall (counter electrode) does not allow aqueous liquid and ions to pass therethrough.
  • step (ii) may be a step of mixing the first aqueous liquid and the second aqueous liquid.
  • a first aqueous liquid having a pH of less than 5 for example, 4 or less
  • a second aqueous liquid having a pH of greater than 9 for example, 10 or more
  • the object to be sterilized may be sterilized by immersing the object to be sterilized (such as an instrument) in an aqueous liquid at the time of voltage application in step (i).
  • the object to be sterilized is immersed in an aqueous liquid until step (ii) is completed.
  • the target object may be sterilized by bringing the target object to be sterilized into contact with the aqueous liquid obtained in step (i).
  • the counter electrode is preferably shaped so that the object to be sterilized and the counter electrode can easily come into contact with each other.
  • the counter electrode may be a cage type, and an object to be sterilized may be disposed in the cage type counter electrode.
  • a counter electrode having a hook-shaped portion may be used, and the object may be hung on the hook-shaped portion.
  • the pH of the aqueous liquid in the step of setting the pH of the aqueous liquid to less than 5, the pH of the aqueous liquid may be 2.5 or less. By setting the pH to 2.5 or less, stronger sterilization is possible.
  • the pH of the aqueous liquid may be 11.5 or higher in the step of setting the pH of the aqueous liquid to be greater than 9. By setting the pH to 11.5 or more, more powerful sterilization is possible.
  • Each of the first and second ion-adsorbing electrodes may include a current collector that supports the first and second conductive materials and a current collector attached to the first and second conductive materials. Good.
  • the first and second conductive materials are materials that can reversibly adsorb and release ions.
  • the conductive substance a substance having a large specific surface area can be used.
  • the conductive substance includes a carbon material such as activated carbon or graphite.
  • the conductive material may be a conductive sheet formed by agglomerating granular activated carbon. Further, the conductive material may be a conductive sheet formed by agglomerating granular activated carbon and conductive carbon.
  • the conductive substance may be an activated carbon block formed by solidifying activated carbon particles.
  • the conductive material may be activated carbon fiber cloth, that is, a cloth formed using activated carbon fiber.
  • the activated carbon fiber cloth for example, ACC5092-10, ACC5092-15, ACC5092-20, and ACC5092-25 manufactured by Nippon Kainol Corporation may be used.
  • the first conductive substance and the second conductive substance may be made of the same material, or may be made of different materials.
  • the specific surface area of the conductive substance is, for example, 300 m 2 / g or more, preferably 900 m 2 / g or more.
  • the upper limit of the specific surface area is not particularly limited, but may be, for example, 3000 m 2 / g or less or 2500 m 2 / g or less.
  • the “specific surface area” of the first and second conductive materials is a value measured by the BET method using nitrogen gas.
  • An example of the counter electrode is a metal electrode.
  • a preferred example of the counter electrode is an electrode on the surface of which a metal (for example, platinum) that easily undergoes electrolysis of water is present.
  • a metal for example, platinum
  • an electrode made of titanium, an electrode made of platinum, or an electrode made of a metal coated with platinum (for example, titanium, niobium, or tantalum) can be used as the counter electrode.
  • the counter electrode used in step (i) and the counter electrode used in other steps may be the same one counter electrode, or a plurality of different electrodes It may be a counter electrode.
  • a metal sheet may be used, a metal wire may be used, or a plurality of connected metal wires may be used.
  • the surface area of the counter electrode may not be large.
  • the surface area per gram of the counter electrode of an example may be 100 m 2 or less, and may be in the range of 5 ⁇ 10 ⁇ 5 to 50 m 2 .
  • the sterilization apparatus of the present invention is an apparatus for carrying out the above-described sterilization method of the present invention. Since the matter described in the sterilization method described above can be applied to the sterilization apparatus of the present invention, a duplicate description may be omitted. In addition, the matter demonstrated about the sterilizer of this invention is applicable to the sterilization method of this invention.
  • the sterilization apparatus of the present invention includes a first ion adsorption electrode and a counter electrode, and a power source for applying a voltage between the first ion adsorption electrode and the counter electrode.
  • the first ion adsorption electrode includes a first conductive material capable of reversibly adsorbing ions.
  • the sterilization apparatus of the present invention may include a tank in which an aqueous liquid, a first ion adsorption electrode, and a counter electrode are arranged.
  • the sterilization apparatus of the present invention may be an apparatus in which an electrode (including a first ion adsorption electrode and a counter electrode) is put into an aqueous liquid, and in that case, a tank may not be included.
  • the sterilization apparatus of the present invention may include a pH sensor (pH meter) for monitoring the pH of the aqueous liquid.
  • a pH sensor pH meter
  • the pH of the aqueous liquid can be monitored. If the pH value or amount of the aqueous liquid to be treated is known, the relationship between the voltage application conditions (for example, the voltage application time and the amount of charge flowing between the electrodes) and the pH change should be obtained in advance. Therefore, it is possible to carry out the sterilization method of the present invention without a pH sensor.
  • the sterilization apparatus of the present invention may include the second ion adsorption electrode and the second counter electrode described above. Moreover, the sterilizer of the present invention may include a counter electrode that functions as a partition wall.
  • the sterilization apparatus of the present invention executes the sterilization method of the present invention described above. Specifically, the above steps (i) and (ii) are performed in this order. Step (i) is performed in a batch system or a liquid flow system. In addition to steps (i) and (ii), other steps described above may be performed.
  • an aqueous liquid can be sterilized.
  • an object such as an instrument immersed in an aqueous liquid can be sterilized.
  • the object to be sterilized may be sterilized by immersing the object to be sterilized in an aqueous liquid when applying the voltage in step (i).
  • the object may be sterilized by supplying the aqueous liquid having a pH of less than 5 or greater than 9 prepared in step (i) to a container in which the object to be sterilized is placed.
  • an aqueous liquid prepared to have a pH of less than 5 or greater than 9 may be brought into contact with an object to be sterilized.
  • the object is immersed in an aqueous liquid until step (ii) is completed.
  • step (ii) it is more preferable to perform at least the step of setting the pH of the aqueous liquid to less than 5.
  • step of lowering the pH of the aqueous liquid to less than 5 and the step of raising the pH of the aqueous liquid to greater than 9 sterilization is performed under different conditions, so that stronger sterilization is possible.
  • the tank is not particularly limited as long as it can stably hold an aqueous liquid. Since the pH of the aqueous liquid changes, a resin tank having resistance to pH change is preferably used.
  • the power source is a power source that applies a DC voltage.
  • the power source may be an AC / DC converter that converts an AC voltage from an outlet into a DC voltage.
  • the power source may be a primary battery such as a dry battery, or a secondary battery such as a lead storage battery, a nickel metal hydride battery, or a lithium ion battery.
  • the power source may be a power generation device such as a solar battery, a wind power generation device, or a manual power generation device. By using the power generation device as a power source, the device of the present invention can be used in regions and situations where power is not supplied. Such use is useful in remote areas and in the production of drinking water in an emergency.
  • the sterilization apparatus of the present invention may include a controller for executing the steps.
  • the controller includes an arithmetic processing unit (which may include an internal memory), and further includes an external memory as necessary.
  • a program for executing the steps is recorded in the memory.
  • An example of the controller includes a large scale integrated circuit (LSI).
  • the controller is connected to various devices (power supply, pump, valve, etc.) and measuring instruments (for example, pH sensor, ion concentration meter, conductivity meter).
  • the controller executes steps by controlling various devices based on the output from the measuring instrument.
  • the sterilization apparatus of the present invention may include an input device for inputting a target pH value and a processing method to the controller, and a display device for displaying a processing state.
  • the sterilization apparatus of the present invention may include a salt addition mechanism for adding salt to the aqueous liquid when the ion concentration of the aqueous liquid is low.
  • the sterilization apparatus of the present invention is a conductivity meter for measuring the conductivity of an aqueous liquid or a device for confirming gas generation from a counter electrode (for example, an LED or a laser diode).
  • a counter electrode for example, an LED or a laser diode
  • the sterilization apparatus of this invention may be equipped with the voltmeter for measuring the voltage applied between electrodes, and the ammeter for measuring the electric current which flows between electrodes.
  • the sterilization apparatus of the present invention may include various filters such as a hollow fiber membrane filter and an activated carbon filter. Moreover, the sterilization apparatus of this invention may be equipped with the apparatus which implements sterilization methods other than the sterilization method of this invention. By performing a plurality of sterilization methods, more reliable sterilization becomes possible.
  • the sterilization apparatus of the present invention may be provided with a diaphragm (for example, an ion exchange membrane) that selectively allows ions to pass therethrough as necessary.
  • a diaphragm for example, an ion exchange membrane
  • an aqueous solution prepared in steps other than step (i) in addition to sterilization with an aqueous liquid having a pH of less than 5 prepared in step (i), an aqueous solution prepared in steps other than step (i).
  • the liquid may be brought into contact with the object to be sterilized. Corrosion of the object can be prevented by bringing the aqueous liquid having a pH of 5 to 9 adjusted in step (ii) into contact with the object.
  • a plurality of first ion adsorption electrodes may be used, a plurality of second ion adsorption electrodes may be used, or a plurality of counter electrodes may be used.
  • the sterilization apparatus of the present invention may be connected to a system containing an aqueous liquid.
  • the internal volume of the tank in which the ion adsorption electrode and the counter electrode are arranged may be smaller than the volume of the aqueous liquid present in the system.
  • the internal volume of the tank may be 1/5 or less of the volume of the aqueous liquid present in the system. According to this configuration, a large amount of aqueous liquid can be sterilized with a small apparatus.
  • step (i) and other steps may be independently performed in a batch mode or a liquid passing mode.
  • the liquid flow method has advantages that it is easy to control and can continuously treat an aqueous liquid.
  • a plurality of the above-described sterilization apparatuses of the present invention may be connected in series or in parallel.
  • some sterilizers perform the sterilization process where the aqueous liquid finally becomes acidic
  • other sterilizers perform the sterilization process where the aqueous liquid finally becomes alkaline
  • Embodiment 1 In the first embodiment, an example of the first example of the first method described above and an apparatus used therefor will be described.
  • the sterilization apparatus of Embodiment 1 is shown to FIG. 1A.
  • the 1A includes an ion adsorption electrode (first ion adsorption electrode) 11, a counter electrode 13, a tank 20, a power source 31, a pH sensor (pH meter) 32, valves 33a and 34a, pumps 33 and 34, and a controller. 35.
  • the ion adsorption electrode 11 includes a conductive substance 11a and a current collector 11b.
  • the power supply 31, the valve 33a, the valve 34a, the pump 33, and the pump 34 are controlled by a controller 35.
  • a signal from the pH sensor 32 is input to the controller 35.
  • the aqueous liquid 21 is introduced into the tank 20 from the inlet 36 as shown in FIG. 1A.
  • a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes a cathode.
  • the cation M + in the aqueous liquid 21 is adsorbed to the conductive substance 11 a of the ion adsorption electrode 11.
  • hydrogen ions and oxygen gas are generated by water electrolysis.
  • the pH of the aqueous liquid 21 decreases.
  • the voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value less than 5 (for example, 4 or less).
  • the electrode potential of the counter electrode 13 is polarized to generate oxygen gas, the potential of the counter electrode 13 is higher than the oxidation potential. Therefore, a strong oxidizing power acts on the surface of the counter electrode 13, sterilization occurs on the surface of the counter electrode 13, and the aqueous liquid 21 itself also has a strong oxidizing power.
  • the next step is performed immediately or after a certain period of time. Specifically, as shown in FIG. 1C, a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes an anode. By applying this voltage, the cation M + adsorbed on the conductive substance 11 a is released into the aqueous liquid 21. At the counter electrode 13, electrolysis of water occurs, and hydroxide ions and hydrogen gas are generated. This voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value in the range of 5 to 9.
  • the aqueous liquid 21 is discharged from the discharge port 37 by operating the valve 34a and the pump 34, and is used as a sterilized liquid.
  • Embodiment 2 In the second embodiment, an example of the above-described first example of the second method and the apparatus used therefor will be described.
  • the sterilizer of Embodiment 2 is shown in FIG. 2A.
  • the sterilization apparatus 200 of FIG. 2A includes a first ion adsorption electrode 11, a second ion adsorption electrode 12, a counter electrode 13, a tank 20, a power source 31, a pH sensor 32, valves 33a and 34a, pumps 33 and 34, and a controller 35. Is provided.
  • the ion adsorption electrode 12 includes a conductive substance 12a and a current collector 12b.
  • the aqueous liquid 21 is introduced into the tank 20 from the inlet 36 as shown in FIG. 2A.
  • a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes a cathode.
  • This step is similar to the step shown in FIG. 1B. This step sterilizes the aqueous liquid 21 as described in the first embodiment.
  • the next step is performed immediately or after a certain period of time. Specifically, as shown in FIG. 2C, a voltage is applied between the ion adsorption electrode 12 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 12 becomes an anode. By this voltage application, the anion A ⁇ in the aqueous liquid 21 is adsorbed to the ion adsorption electrode 12. At the counter electrode 13, electrolysis of water occurs, and hydroxide ions and hydrogen gas are generated. This voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value in the range of 5 to 9.
  • the aqueous liquid 21 is discharged from the discharge port 37 by operating the valve 34a and the pump 34, and is used as a sterilized liquid.
  • ions adsorbed on the ion adsorption electrodes 11 and 12 are released to the aqueous liquid 21 unless a voltage is applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode in the direction opposite to the above step. rare. The same applies to other forms using ion adsorption electrodes. Although the reason for this is not clear, it is conceivable that, for example, ions are attracted to the surface charge of the conductive material to form an electric double layer. It is generally known in the field of electric double layer capacitors that such a phenomenon occurs. Therefore, when the aqueous liquid 21 contains harmful ions (for example, heavy metal ions), the concentration of harmful ions in the aqueous liquid 21 can be reduced according to the method of the second embodiment.
  • harmful ions for example, heavy metal ions
  • the ion-adsorption electrode can be periodically replaced or periodically regenerate the ion adsorption electrode.
  • the ion-adsorbing electrode can be regenerated by releasing the ions adsorbed on the conductive material. For example, when it is desired to release the cation M + adsorbed on the conductive material 11a, an aqueous liquid for cleaning is introduced into the tank 20, and the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes an anode. A voltage may be applied between the two.
  • the cation M + adsorbed on the conductive material 11a can be released into the cleaning aqueous liquid.
  • a voltage between the ion adsorbing electrode 12 and the counter electrode 13 so that the ion adsorbing electrode 12 becomes a cathode the anion A ⁇ adsorbed on the conductive substance 12a is converted into an aqueous liquid for cleaning. Can be released.
  • a voltage may be applied between the ion adsorption electrode 11 and the ion adsorption electrode 12 so that the ion adsorption electrode 11 becomes an anode.
  • the ion adsorption electrode 11 and the ion adsorption electrode 12 may be short-circuited.
  • FIG. 3A has the same configuration as the apparatus shown in FIG. 2A.
  • the aqueous liquid 21 is introduced into the tank 20 from the inlet 36 as shown in FIG. 3A.
  • a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes a cathode.
  • This step is similar to the step shown in FIG. 1B. This step sterilizes the aqueous liquid 21 as described in the first embodiment.
  • the next step is performed immediately or after a certain period of time. Specifically, as shown in FIG. 3C, a voltage is applied between the ion adsorption electrode 12 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 12 becomes an anode. By this voltage application, the anion A ⁇ in the aqueous liquid 21 is adsorbed to the ion adsorption electrode 12. At the counter electrode 13, electrolysis of water occurs, and hydroxide ions and hydrogen gas are generated. This voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value greater than 9 (for example, 10 or more).
  • the electrode potential of the counter electrode 13 is polarized to generate hydrogen gas, the potential of the counter electrode 13 is lower than the reduction potential. Therefore, a strong reducing force acts on the surface of the counter electrode 13, sterilization occurs on the surface of the counter electrode 13, and the aqueous liquid 21 itself also has a strong reducing force.
  • disassembly of organic substance etc. may arise on the counter electrode 13 surface.
  • the next step is performed immediately or after a certain period of time. Specifically, as shown in FIG. 3D, a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes a cathode. By this voltage application, the reaction described in FIG. 1B occurs, and the pH of the aqueous liquid 21 decreases. This voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value in the range of 5 to 9.
  • the aqueous liquid 21 is discharged from the discharge port 37 by operating the valve 34a and the pump 34, and is used as a sterilized liquid.
  • FIG. 3E The steps performed by the method of Embodiment 3 are shown in FIG. 3E.
  • the aqueous liquid 21 is introduced into the tank 20 by driving the valve 33a and the pump 33 (S301).
  • voltage application between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 is started so that the ion adsorption electrode 11 becomes a cathode (S302). This voltage application is continued until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value less than 5 (S303).
  • This voltage application is continued until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value in the range of 5 to 9 (S307).
  • the aqueous liquid 21 is discharged from the tank 20 and used. It is also possible to use the aqueous liquid 21 while it is in the tank 20.
  • the process returns to step S301 to continue the process (S309).
  • a program for performing the above process is recorded.
  • steps similar to some of the steps shown in FIG. 3E are performed. Specifically, when the pH of the aqueous liquid reaches a predetermined value defined in each step, the next step is performed.
  • this voltage it is possible to reduce cations and anions in the aqueous liquid 21 as shown in FIG. 3F.
  • Embodiment 4 In the fourth embodiment, an example of the second example of the third method described above and an apparatus used therefor will be described. In each step of the fourth embodiment, a voltage is applied in the opposite direction to that of the third embodiment.
  • the sterilization apparatus of Embodiment 4 is shown to FIG. 4A. 4A has the same configuration as the apparatus shown in FIG. 2A.
  • the aqueous liquid 21 is introduced into the tank 20 from the inlet 36 as shown in FIG. 4A.
  • a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes an anode. This voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value greater than 9. This step produces the same reaction as the step shown in FIG. 3C. This step sterilizes the aqueous liquid 21 as described in the third embodiment.
  • the next step is performed immediately or after a certain period of time. Specifically, as shown in FIG. 4C, a voltage is applied between the ion adsorption electrode 12 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 12 becomes a cathode. This voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value of less than 5. In this step, the same reaction as in the step shown in FIG. 1B occurs. This step sterilizes the aqueous liquid 21 as described in the first embodiment.
  • the next step is performed immediately or after a certain period of time. Specifically, as shown in FIG. 4D, a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 so that the ion adsorption electrode 11 becomes an anode. This voltage application is performed until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value in the range of 5-9.
  • the aqueous liquid 21 is discharged from the discharge port 37 by operating the valve 34a and the pump 34, and is used as a sterilized liquid.
  • Embodiment 5 In the fifth embodiment, an example of the above-described fourth method and the apparatus used therefor will be described.
  • the sterilization apparatus of Embodiment 5 is shown to FIG. 5A.
  • the sterilizer 500 of FIG. 5A is different from the sterilizer 200 shown in FIG. 2A in that a counter electrode 51 is provided instead of the counter electrode 13.
  • the counter electrode 51 functions as a partition wall that divides the tank 20 into a tank 20a and a tank 20b.
  • the counter electrode 51 is a metal plate and does not transmit liquid and ions.
  • the counter electrode 51 is not connected to the power source 31 and is in an electrically floating state.
  • An introduction port 36 and a discharge port 37 are connected to the tank 20a and the tank 20b, respectively.
  • the 1st ion adsorption electrode 11 is arrange
  • the 2nd ion adsorption electrode 12 is arrange
  • the aqueous liquid 21 is introduced into the tanks 20a and 20b from the introduction port 36 as shown in FIG. 5A.
  • the aqueous liquid 21 in the tank 20 is divided into an aqueous liquid 21 a and an aqueous liquid 21 b by the counter electrode 51.
  • FIG. 5B a voltage is applied between the ion adsorption electrode 11 and the ion adsorption electrode 12 so that the ion adsorption electrode 11 becomes a cathode.
  • the potential gradient between the ion adsorption electrode 11 and the ion adsorption electrode 12 at this time is schematically shown in FIG. 5C.
  • voltage application between the ion adsorption electrode 11 and the ion adsorption electrode 12 acts as voltage application between the ion adsorption electrode 11 and the counter electrode 13 and voltage application between the ion adsorption electrode 12 and the counter electrode 13. That is, the same reaction as in FIG.
  • the aqueous liquid 21a in the tank 20a and the aqueous liquid 21b in the tank 20b are discharged from the discharge port 37 and mixed by operating the valve 34a and the pump 34. Thereby, a neutral aqueous liquid is obtained.
  • the pH of the aqueous liquid 21a may be set higher than 9 and the pH of the aqueous liquid 21b may be set lower than 5 by applying a voltage in the reverse direction after the step of FIG. 5B. . Thereafter, the aqueous liquid 21a and the aqueous liquid 21b may be mixed.
  • the counter electrode 13 includes a counter electrode 13a disposed in the tank 20a, a counter electrode 13b disposed in the tank 20b, and a wiring 13c connecting them.
  • the counter electrode 13 is in an electrically floating state.
  • FIG. 7 shows a sterilizer according to the sixth embodiment.
  • the sterilizer 700 of FIG. 7 differs from the sterilizer 100 of FIG. 1 in that a counter electrode 73 is used instead of the counter electrode 13.
  • the counter electrode 73 is a cage electrode formed of a metal wire.
  • An instrument 71 to be sterilized is disposed inside the counter electrode 73.
  • the instrument to be sterilized by this apparatus is preferably an instrument having acid and / or alkali resistance properties.
  • the same steps as in the first embodiment are performed.
  • the potential of the instrument 71 is close to the potential of the counter electrode 73. Therefore, like the surface of the counter electrode 73, a strong oxidizing power is generated on the surface of the instrument 71, thereby sterilizing the surface of the instrument 71.
  • the configuration of the sixth embodiment can be applied to apparatuses of other embodiments.
  • Embodiment 7 In the seventh embodiment, an example of a method and apparatus for sterilizing an aqueous liquid stored in a container will be described.
  • a sterilizer 500a according to Embodiment 7 is shown in FIG.
  • the sterilizer 500a includes a container 80 and a sterilizer 500 connected to the container 80 via two pipes 81 and 82.
  • the sterilizer 500 is the sterilizer described in the fifth embodiment.
  • One of the pipes 81 and 82 is connected to the inlet of the sterilizer 500, and the other is connected to the outlet of the sterilizer 500.
  • An aqueous liquid 21 is disposed in the container 80.
  • the pH sensor 32 of the sterilizer 500 may be disposed in the container 80.
  • the container 80 may be a water tank such as a bathtub or a pool. Further, the container 80 may be a sterilization tank for sterilizing an instrument or the like in the container 80. Further, the container 80 may be replaced with a circulating water system such as a cooling tower. In one aspect, the sterilizer 500 of FIG. 8 is connected to a system that includes the aqueous liquid 21.
  • the sterilizer 500 executes the steps described in the fifth embodiment. As a result, the aqueous liquid 21 introduced from the container 80 into the sterilizer 500 is returned to the container 80 after being sterilized.
  • the aqueous liquid sterilized at a time is a part of the aqueous liquid 21 in the container 80, but the growth of bacteria in the aqueous liquid 21 can be suppressed by repeating the treatment.
  • sterilization apparatus described in the first to fourth embodiments may be used instead of the sterilization apparatus 500.
  • the sterilization apparatus described in Embodiments 1 to 7 may perform the treatment by a liquid passing method.
  • an electrode is disposed between the aqueous liquid inlet and the aqueous liquid outlet. That is, the introduction port, the electrode, and the discharge port may be arranged so that the ion adsorption electrode and the counter electrode exist in the middle of the flow of the aqueous liquid in the tank (container).
  • a liquid passing sterilization apparatus may be used instead of the sterilization apparatus 500 of FIG. 8.
  • FIG. 9 The sterilizer 500b of FIG. 9 includes a container 80 and a sterilizer 100b connected to the container 80 by pipes 81 and 82. In the sterilizer 500b, the pH sensor 32 is disposed in the container 80. Note that two or more sterilization apparatuses 100b may be connected to the container 80 in parallel or in series.
  • the sterilizer 100b has the shape of the tank 20, the point where the valve 34a and the pump 34 are not provided, the position where the inlet 36 and the outlet 37 are connected to the tank 20, and the point where the pH sensor 32 is disposed in the container 80. This is different from the apparatus 100 of the first embodiment. Other points are the same as those of the apparatus 100 of the first embodiment.
  • the aqueous liquid 21 is continuously introduced from the inlet 36, and the aqueous liquid 21 is continuously discharged from the outlet 37.
  • the internal volume of the tank 20 is smaller than the volume of water present in the container 80.
  • the step mentioned above is performed in the state which the aqueous liquid 21 is moving in the tank 20.
  • FIG. the sterilizer 100b of FIG. 9 is connected to a system containing the aqueous liquid 21.
  • the aqueous liquid 21 in the container 80 is introduced into the sterilization apparatus 100b through the pipe 81, processed, and returned to the container 80 through the pipe 82.
  • the pH of the aqueous liquid 21 in the container 80 gradually changes.
  • the voltage application in step (i) is performed until the pH of the aqueous liquid 21 becomes a predetermined value less than 5 or greater than 9.
  • step (ii) described above is performed.
  • step (ii) in addition to step (ii), other steps described above may be performed.
  • FIG. 11 shows an example of processing when only step (i) and step (ii) are performed in the sterilizer 500b.
  • a voltage is applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode while the aqueous liquid 21 is flowing through the tank 20 of the sterilizer 100b (S1101). This voltage application is continued until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value less than 5 or greater than 9 (S1102).
  • a voltage is applied between the ion-adsorbing electrode and the counter electrode immediately or after a certain period of time by reversing the voltage application direction ( S1103).
  • This voltage application is continued until the pH of the aqueous liquid 21 reaches a predetermined value in the range of 5 to 9 (S1104). In this way, the aqueous liquid 21 is sterilized.
  • Step (ii) is performed by connecting two sterilizers in parallel, making the aqueous liquid acidic with the first sterilizer, making the aqueous liquid alkaline with the second sterilizer, and mixing the aqueous liquids. You may go.
  • the ion adsorption electrode 91 of FIG. 12 includes an activated carbon fiber cloth 91a and a current collector 91b attached thereto. By using the current collector 91b, the potential fluctuation in the activated carbon fiber cloth 91a can be reduced.
  • the pH value of the test solution is a value measured in advance using a dummy test solution. That is, the pH value when a voltage is applied using the dummy test solution under the same conditions as in the example is the pH value of the test solution.
  • FIG. 13A A top view of the sterilizer used is shown in FIG. 13A.
  • the sterilization apparatus of FIG. 13A includes a container 110, an ion adsorption electrode 101 disposed in the container, and a counter electrode 103.
  • the container 110 had a height of about 80 mm, and its internal dimensions were about 20 mm in length and about 90 mm in width.
  • the ion adsorption electrode 101 and the counter electrode 103 were arranged to face each other with an interval of about 20 mm.
  • the wire constituting the counter electrode 103 was disposed so as to be parallel to the surface of the ion adsorption electrode 101.
  • FIG. 13B A side view of the ion adsorption electrode 101 is shown in FIG. 13B.
  • the height H of the ion adsorption electrode 101 was about 70 mm, and the width W was about 90 mm.
  • An activated carbon fiber cloth (manufactured by Nihon Kynol Co., Ltd., ACC-5092-10, basis weight: 200 g / m 2 , thickness 0.53 mm, specific surface area 1100 m 2 / g) was used as the conductive material of the ion adsorption electrode 101. .
  • three activated carbon fiber cloths 101a having a size of about 70 mm ⁇ 90 mm were stacked and used. Between the two activated carbon fiber cloths and one activated carbon fiber cloth, the wiring 101b was disposed.
  • FIG. 13C A side view of the counter electrode 103 is shown in FIG. 13C.
  • the height h of the counter electrode 103 was about 70 mm, and the width w was about 90 mm.
  • the counter electrode 103 was formed using a platinum-coated titanium wire 103a (about 1 mm in diameter). Specifically, the counter electrode 103 was formed by arranging 20 wires 103a in a stripe shape and connecting their ends with the wire 103a.
  • test solution 120 ml of the test solution was placed in the sterilizer.
  • a neutral sodium chloride aqueous solution containing bacteria sodium chloride concentration: 0.78 g / liter
  • a voltage was applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode so that the ion adsorption electrode became an anode.
  • This voltage application was performed for 15 minutes with a current of 200 mA flowing between the electrodes.
  • the pH of the test solution became 13.1.
  • the voltage application was stopped and the test solution was allowed to stand for 15 minutes. By this standing, the pH of the test solution became 12.8.
  • the test solution After a predetermined time from the start of the experiment, a part of the test solution was extracted and the number of viable bacteria existing therein was measured.
  • the viable cell count was measured by adding the test solution to the SCDLP medium (Nippon Pharmaceutical Co., Ltd.) and culturing.
  • SCDLP medium Natural Chemical Co., Ltd.
  • the number of viable bacteria was measured at the start of the test and after a predetermined time had elapsed from the start of the test for the test solution that was not sterilized.
  • the experiment and the measurement of the number of viable bacteria were requested by the Japan Food Analysis Center.
  • the method for measuring the number of viable bacteria and the method for the control experiment the following examples were also carried out in the same manner.
  • Table 1 shows the relationship between the elapsed time from the start of the test, the pH of the test solution, and the number of viable bacteria.
  • the number of Bacillus subtilis hardly changed after the alkali treatment, but became 1/100 or less after the acid treatment.
  • the number of E. coli became 1/10 or less after the alkali treatment, and 1 / 10,000 or less after the acid treatment.
  • the number of Staphylococcus aureus hardly changed after the alkali treatment, but became 1 / 10,000 or less after the acid treatment.
  • the number of black mold was less than 1/50 after the alkali treatment, but there was almost no change in the acid treatment.
  • the number of black mold became 1 / 1,000 or less after the alkali treatment and 1 / 10,000 or less after the acid treatment.
  • the number of Candida was 1 / 1,000 or less after the alkali treatment, and 1 / 10,000 or less after the acid treatment. As described above, it was confirmed that sterilization was possible by the method and apparatus of the present invention.
  • Example 2 In Example 2, the aqueous liquid was sterilized using the same sterilization apparatus as that used in Example 1. However, in Example 2, an aqueous solution of potassium sulfate (K 2 SO 4 ) was used as the aqueous liquid.
  • K 2 SO 4 potassium sulfate
  • test solution 120 ml of the test solution was placed in the sterilizer.
  • a potassium sulfate aqueous solution containing bacteria (potassium sulfate concentration: 1.16 g / liter) was used as a test solution.
  • a voltage was applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode so that the ion adsorption electrode became an anode.
  • This voltage application was performed for 15 minutes with a current of 200 mA flowing between the electrodes. By applying this voltage, the pH of the test solution became 13.2.
  • the voltage application was stopped and the test solution was allowed to stand for 15 minutes. By this standing, the pH of the test solution became 12.9.
  • the bactericidal effect was obtained even when the aqueous liquid was an aqueous potassium sulfate solution, as in the case where the aqueous liquid was an aqueous sodium chloride solution.
  • Example 3 In Example 3, the aqueous liquid was sterilized using the same sterilization apparatus as that used in Example 1. However, in Example 3, commercially available mineral water (conductivity: 208 ⁇ S / cm) was used as the aqueous liquid.
  • test solution 120 ml of the test solution was placed in the sterilizer. Mineral water containing bacteria was used for the test solution. Next, a voltage was applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode so that the ion adsorption electrode became an anode. This voltage application was performed for 15 minutes with a current of 200 mA flowing between the electrodes. By applying this voltage, the pH of the test solution became 10.5. Next, a voltage was applied between the electrodes for 15 minutes so that a current of 20 mA flowed between the electrodes and the ion-adsorbing electrode became an anode. By applying this voltage, the pH of the test solution became 10.6.
  • Example 4 In Example 4, the aqueous liquid was sterilized using the same sterilization apparatus as that used in Example 1. However, in Example 4, two types of sodium chloride aqueous solutions having different concentrations were used as aqueous liquids. Specifically, a sodium chloride aqueous solution having a sodium chloride concentration of 0.78 g / liter or 1.56 g / liter was used.
  • test solution 120 ml of the test solution was placed in the sterilizer.
  • an aqueous sodium chloride solution containing Bacillus subtilis sodium chloride concentration: 0.78 g / liter
  • a voltage was applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode so that the ion adsorption electrode became an anode.
  • This voltage application was performed for 30 minutes with a current of 200 mA flowing between the electrodes.
  • the pH of the test solution became 13.3.
  • a voltage was applied between the electrodes for 5 minutes so that a current of 20 mA flowed between the electrodes and the ion-adsorbing electrode became an anode.
  • the pH of the test solution after this voltage application was 13.3.
  • a voltage was applied between the electrodes for 60 minutes so that a current of 200 mA flows between the electrodes and the ion-adsorbing electrode becomes a cathode.
  • the pH of the test solution became 2.4.
  • a voltage was applied between the electrodes for 25 minutes so that a current of 20 mA flows between the electrodes and the ion-adsorbing electrode becomes a cathode.
  • the pH of the test solution after application of this voltage was 2.4.
  • Example 5 In Example 5, the aqueous liquid was sterilized using the same sterilization apparatus as that used in Example 1.
  • test solution 120 ml of the test solution was placed in the sterilizer.
  • a sodium chloride aqueous solution sodium chloride concentration: 0.78 g / liter
  • Staphylococcus aureus or Candida was used as a test solution.
  • a voltage was applied between the ion adsorption electrode and the counter electrode so that the ion adsorption electrode became a cathode. This voltage application was performed for 7 minutes with a current of 1.4 mA flowing between the electrodes. After the voltage application, the voltage application was stopped and the test solution was allowed to stand for 4 minutes. During this standing (after about 8 minutes from the start of the test), the viable cell count and pH were measured. The pH was 4.9.
  • a voltage was applied between the electrodes for 7 minutes so that the ion-adsorbing electrode becomes a cathode and a current of 4.6 mA flows between the electrodes.
  • the voltage application was stopped and the test solution was allowed to stand for 4 minutes. During the standing (after about 19 minutes from the start of the test), the viable cell count and pH were measured. The pH was 3.9.
  • the present invention can be used for a sterilization method and a sterilization apparatus.
  • the present invention can be applied to a drinking water production method and apparatus, a drinking water sterilization method and sterilization apparatus, a bath and pool water sterilization method and sterilization apparatus, an instrument sterilization method and a sterilization apparatus. Since the sterilization method and the sterilization apparatus of the present invention can be miniaturized, they can be used even in regions and situations where power is not supplied. Therefore, the sterilization method and sterilization apparatus of the present invention can be preferably used in an emergency such as a disaster.

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Abstract

　本発明の殺菌方法は、ステップ（ｉ）および（ii）を含む。ステップ（ｉ）では、水性液体（２１）中において、イオンを可逆的に吸着可能な第１の導電性物質（１１ａ）を含む第１のイオン吸着電極（１１）と対極（１３）との間に電圧を印加することによって水性液体（２１）のｐＨを５未満となるようにまたは９より大きくなるように変化させる。ステップ（ii）では、水性液体２１のｐＨを５～９の範囲とする。

Description

殺菌方法および殺菌装置
　本発明は、殺菌方法および殺菌装置に関し、たとえば水性液体の殺菌方法および殺菌装置に関する。また、本発明は、器具などの対象物の殺菌を行う方法および装置に関する。
　水中の菌を殺す強力な方法として、過酢酸による酸化・分解反応を利用する方法や、フタラールの還元反応を利用する方法が挙げられる。これらは、医療器具等の洗浄には適しているが、殺菌処理した水を利用する用途には適していない。また、これらの方法は、殺菌の際に過酢酸やフラクタールといった化学物質を供給することを必要とする。
　殺菌処理した水を利用するための殺菌装置として、殺菌性の金属イオンを電解によって放出させる装置が提案されている（特開２０００－１５３２７８号公報）。しかし、この装置は、飲料用の水の生成装置には向いておらず、用途が限定される。また、抗菌剤を含む濾過部材を備える浄水器が提案されている（特開平５－３０９３７０号公報）。この浄水器では、濾過部材における雑菌の増殖は抑えられるが、生成される浄水の殺菌が充分に行われるわけではない。また、電解によって飲料水を殺菌する殺菌用電解槽も提案されている（特開平７－１０８２７４号公報）。
特開２０００－１５３２７８号公報 特開平５－３０９３７０号公報 特開平７－１０８２７４号公報
　特開平７－１０８２７４号公報には、電解によってラジカルな発生期の酸素が生じ、この発生期の酸素によって殺菌が行われる、と記載されている（特開平７－１０８２７４号公報の［０００５］段落）。しかし、そのようなラジカルの酸素は寿命が短いため、ラジカルの酸素のみでは、電極から離れたところを流れる水を充分に殺菌することは難しいと考えられる。
　このような状況において、本発明は、新規な殺菌方法および殺菌装置を提供することを目的の１つとする。
　上記目的を達成するため、検討した結果、本願発明者らは、特定の電極を用いて特定の走査を行うことによって水性液体の殺菌が可能であることを見出した。本発明は、この新たな知見に基づくものである。
　すなわち、本発明の殺菌方法は、（ｉ）水性液体中において、イオンを可逆的に吸着可能な第１の導電性物質を含む第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって前記水性液体のｐＨを５未満となるようにまたは９より大きくなるように変化させるステップと、（ii）前記水性液体のｐＨを５～９の範囲とするステップと、をこの順序で含む。
　また、本発明の殺菌装置は、第１のイオン吸着電極および対極と、前記第１のイオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加するための電源とを備え、前記第１のイオン吸着電極は、イオンを可逆的に吸着可能な第１の導電性物質を含み、（ｉ）水性液体中において、前記第１のイオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって前記水性液体のｐＨを５未満となるようにまたは９より大きくなるように変化させるステップと、（ii）前記水性液体のｐＨを５～９の範囲とするステップとがこの順序で行われる。
　本発明によれば、所定の対象物（水性液体や器具など）の殺菌を、簡易な装置によって行うことができる。本発明の殺菌装置は、メンテナンスが容易である。また、本発明の方法および装置は、殺菌のための特殊な化学物質を必要としない。本発明の方法および装置は、少量の電力で水性液体や器具を殺菌することが可能であるため、電力の供給がない地域や状況（たとえば災害時）に特に有用である。
図１Ａは、本発明の殺菌装置の一例を示す模式図である。 図１Ｂは、図１Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図１Ｃは、図１Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図２Ａは、本発明の殺菌装置の他の一例を示す模式図である。 図２Ｂは、図２Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図２Ｃは、図２Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図３Ａは、本発明の殺菌装置のその他の一例を示す模式図である。 図３Ｂは、図３Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図３Ｃは、図３Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図３Ｄは、図３Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図３Ｅは、図３Ａに示した殺菌装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図３Ｆは、図３Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図４Ａは、本発明の殺菌装置のその他の一例を示す模式図である。 図４Ｂは、図４Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図４Ｃは、図４Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図４Ｄは、図４Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図５Ａは、本発明の殺菌装置のその他の一例を示す模式図である。 図５Ｂは、図５Ａに示した殺菌装置の動作を示す図である。 図５Ｃは、図５Ｂに示した動作における電位の状態を示す図である。 図６は、本発明の殺菌装置のその他の一例を示す模式図である。 図７は、本発明の殺菌装置のその他の一例を示す模式図である。 図８は、本発明の殺菌装置のその他の一例を示す模式図である。 図９は、本発明の殺菌装置のその他の一例を示す模式図である。 図１０は、図９に示した殺菌装置の一部を示す模式図である。 図１１は、図９に示した殺菌装置の動作の一例を示すフローチャートである。 図１２は、本発明の殺菌装置に用いられるイオン吸着電極の一例を示す図である。 図１３Ａは、実施例で用いた殺菌装置の上面図である。 図１３Ｂは、実施例で用いたイオン吸着電極を示す側面図である。 図１３Ｃは、実施例で用いた対極を示す側面図である。
　以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、本発明の実施形態について例を挙げて説明するが、本発明は以下で説明する例に限定されない。以下の説明において特定の数値や特定の材料を例示する場合があるが、本発明の効果が得られる限り、他の数値や他の材料を適用してもよい。
　［殺菌方法］
　本発明の方法は、所定の対象物（たとえば液体や器具など）を殺菌する方法である。本発明の方法によれば、水素イオン（Ｈ+）および水酸化物イオン（ＯＨ-）以外のイオンを含む水性液体を殺菌できる。以下では、水素イオン（Ｈ+）および水酸化物イオン（ＯＨ-）以外のイオンを「イオン（Ｌ）」と呼ぶ場合がある。本発明の方法は、以下のステップ（ｉ）および（ii）を含む。
　ステップ（ｉ）では、水性液体中において、イオンを可逆的に吸着可能な第１の導電性物質を含む第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを５未満となるようにまたは９より大きくなるように変化させる。すなわち、ステップ（ｉ）では、ｐＨが５以上の水性液体（たとえばｐＨが５～９の水性液体）のｐＨを５未満（酸性）に変化させるか、ｐＨが９以下の水性液体（たとえばｐＨが５～９の水性液体）のｐＨを９より大きく（アルカリ性）なるように変化させる。たとえば、ｐＨが５～９の水性液体のｐＨを４以下（酸性）に変化させてもよい。また、ｐＨが５～９の水性液体のｐＨを１０以上（アルカリ性）に変化させてもよい。ステップ（ｉ）によって、水性液体を殺菌できる。
　この明細書において、ｐＨが５未満の水性液体の例には、ｐＨが４．５以下の水性液体やｐＨが４以下の水性液体やｐＨが３．５以下の水性液体が含まれる。また、ｐＨが９より大きい水性液体の例には、ｐＨが９．５以上の水性液体やｐＨが１０以上の水性液体やｐＨが１０．５以上の水性液体が含まれる。また、ｐＨが５～９の範囲にある水性液体の例には、ｐＨが５．５～８．５の範囲にある水性液体や、ｐＨが６～８の範囲にある水性液体が含まれる。
　ステップ（ｉ）では、第１の導電性物質にイオン（Ｌ）が吸着され、対極において水の電気分解が生じるように、第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧が印加される。ステップ（ｉ）では、電圧が印加される電極が水性液体に接触するように配置される。一例では、電圧が印加される電極が水性液体に浸漬される。
　ステップ（ｉ）は、バッチ方式で行ってもよいし、通液方式で行ってもよい。バッチ方式で行うことによって、殺菌効果を高めることが可能である。また、通液方式で行うことによって、多量の水性液体を殺菌することが可能である。ステップ（ｉ）以外のステップは、通常バッチ方式で行われるが、バッチ方式以外の方式（たとえば通液方式）で行ってもよい。
　ステップ（ｉ）を通液方式で行う場合、水性液体を含む系に接続された槽に第１のイオン吸着電極と対極とが配置されていてもよい。そして、その槽を水性液体が連続的に流れている状態でステップ（ｉ）が行われてもよい。
　通液方式は、液体を連続的に槽に導入および排出する方式である。この通液方式で電圧印加を行う場合について考える。通液方式において、液体が流入する上流側と液体が排出される下流側とで液体中のイオン（Ｌ）の濃度が大きく異なるような条件で電圧印加を行うと、上流側の導電性物質がイオン吸着容量に到達しても下流側の導電性物質は充分にイオンを吸着できていないという状況が生じる場合がある。その場合、イオン吸着電極中の導電性物質の全体を効率よく利用することができない。また、上流側の導電性物質によってイオン（Ｌ）が吸着される結果、下流側ではイオン（Ｌ）の濃度が低くなる。そのため、下流側における液体の抵抗が大きくなり、下流側では液体による電圧降下（Ｉ－Ｒドロップ）が大きくなる。このような状態において対極で水の電気分解が生じるように高い電圧を印加すると、液体による電圧降下が小さい上流側では、イオン吸着電極の導電性物質の表面で水の電気分解が生じる場合がある。導電性物質の表面において水の電気分解が生じると、発生したガスによって導電性物質の性能が劣化する。これらの理由により、通液型は、（１）イオン吸着電極の全体を効率よく利用することができない、（２）イオン吸着電極の導電性物質の性能の劣化を招く、といった問題が生じる場合がある。これに対して、バッチ方式は、そのような問題を生じさせない利点を有する。ステップ（ｉ）を通液方式で行う場合、上記問題点を回避するために、液体が流入する上流側と液体が排出される下流側とで液体中のイオン（Ｌ）の濃度が大きく異ならない条件で行うことが好ましい。
　なお、バッチ方式とは、１つのステップを実施する間に槽内の液体の入れ替えを実質的に行うことなく、槽内の液体の処理を行う方式を意味する。バッチ方式において水性液体の処理が完了すると、通常、槽内の水性液体は排出され、槽内には他の液体が導入される。通常、処理が完了するまで槽内の水性液体の追加や排出が行われないが、処理が完了するまで槽内の液体の入れ替えが実質的に行われなければバッチ方式の処理に該当する。すなわち、処理に影響しないほどの微量の水性液体の追加や排出があったとしてもバッチ方式に該当する。たとえば、処理の間に、槽内の水性液体の２０体積％以下（たとえば１０体積％以下や５体積％以下や１体積％以下）の水性液体が追加または排出されたとしても、バッチ方式に該当するとみなせる。
　水性液体は水を含む液体であり、水の含有率はたとえば５０重量％以上や７５重量％以上や９０重量％以上である。水性液体の典型的な一例では、媒質が水のみである。本発明の効果が得られる限り、水性液体はアルコールなどを含んでもよい。典型的な水性液体は、水素イオン（Ｈ+）および水酸化物イオン（ＯＨ-）以外のイオンを含む水溶液である。そのような水溶液としては、たとえば、水道水、河川水、湖水、海水、雨水、井戸水、わき水、地下水などが挙げられる。
　水性液体の伝導度は、５０μＳ／ｃｍ～１０ｍＳ／ｃｍの範囲にあってもよく、１００μＳ／ｃｍ～５００μＳ／ｃｍの範囲にあってもよい。本発明の殺菌方法および殺菌装置では、イオン（Ｌ）の濃度が比較的低い水性液体を用いてそのｐＨを変化させることが可能である。具体的には、伝導度が５００μＳ／ｃｍ以下（たとえば１００μＳ／ｃｍ以下）の水性液体を用いることが可能である。
　なお、本発明の殺菌方法および殺菌装置では、水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度が低すぎると、ｐＨを大きく変化させることができない場合がある。そのような場合には、水性液体に塩を加えてもよい。加える塩に限定はないが、殺菌後の水性液体の用途を考慮して塩を選択することが好ましい。添加する塩としては、たとえば、硝酸ナトリウム、塩化ナトリウム、塩化カルシウム、硫酸カリウム、酢酸カリウムなどが挙げられる。また、イオン吸着電極に予めイオン（Ｌ）を吸着させておき、そのイオン（Ｌ）を水性液体中に放出することによってイオン（Ｌ）の濃度を調整してもよい。
　ステップ（ii）は、ステップ（ｉ）の後に行われる。ステップ（ii）では、水性液体のｐＨを５～９の範囲（たとえば６～８の範囲）とする。ｐＨを５～９の範囲（中性または中性に近い範囲）とすることによって、飲料に適した水が得られる。また、金属製の器具などの殺菌を行う場合、殺菌処理後に、ｐＨが５～９の範囲の水性液体で器具を洗浄することによって、器具の腐食を防止できる。
　上記ステップの実行方法として、以下の例が挙げられる。なお、以下のそれぞれの例において行われる一連のステップは、複数回繰り返してもよい。
　［第１の方法］
　本発明の殺菌方法では、ステップ（ii）が、水性液体中において、第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われてもよい。この殺菌方法には、以下の２つの例が含まれる。
　［第１の方法の第１の例］
　第１の例のステップ（ｉ）では、水性液体中において、第１のイオン吸着電極がカソードとなるように第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを５未満（たとえば４以下）とする。
　第１のイオン吸着電極をカソード（陰極）とし対極をアノード（陽極）として両者の間に電圧を印加することによって、第１の導電性物質には水性液体中の陽イオンが吸着され、対極では水の電気分解が生じる。対極における水の電気分解では、水素イオン（Ｈ+）と酸素ガスとが発生する。そのため、ステップ（ｉ）の電圧印加によって、水性液体のｐＨが低下し、また、水性液体の電位が高い酸化電位になる。その結果、水性液体が殺菌される。また、ステップ（ｉ）の電圧印加によって、水性液体における、水素イオン以外の陽イオンの濃度が減少する。
　第１の例のステップ（ii）では、水性液体中において、第１のイオン吸着電極がアノードとなるように第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを５～９の範囲とする。この電圧印加によって、第１の導電性物質に吸着されていた陽イオンが水性液体中に放出され、対極では水の電気分解が生じる。対極における水の電気分解では、水酸化物イオン（ＯＨ-）と水素ガスとが発生する。そのため、ステップ（ii）の電圧印加によって、水性液体のｐＨが上昇する。ステップ（ii）が終了した後の水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度は、ステップ（ｉ）を開始する前のそれとほぼ同じにすることができる。
　［第１の方法の第２の例］
　第２の例のステップ（ｉ）では、水性液体中において、第１のイオン吸着電極がアノードとなるように第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを９より大きく（たとえば１０以上に）する。
　第１のイオン吸着電極をアノード（陽極）とし対極をカソード（陰極）として両者の間に電圧を印加することによって、第１の導電性物質には水性液体中の陰イオンが吸着され、対極では水の電気分解が生じる。対極における水の電気分解では、水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。そのため、ステップ（ｉ）の電圧印加によって、水性液体のｐＨが上昇し、また、水性液体の電位が低い還元電位になる。その結果、水性液体が殺菌される。また、ステップ（ｉ）の電圧印加によって、水性液体における、水酸化物イオン以外の陰イオンの濃度が減少する。
　第２の例のステップ（ii）では、水性液体中において、第１のイオン吸着電極がカソードとなるように第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを５～９の範囲とする。この電圧印加によって、第１の導電性物質に吸着されていた陰イオンが水性液体中に放出され、対極では水の電気分解が生じる。対極における水の電気分解では、水素イオンと酸素ガスとが発生する。そのため、ステップ（ii）の電圧印加によって、水性液体のｐＨが低下する。ステップ（ii）が終了した後の水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度は、ステップ（ｉ）を開始する前のそれとほぼ同じにすることができる。
　対極において水の電気分解が生じるためには、通常、電極間に２ボルト以上の電圧を印加する必要がある。このことは、ステップ（ｉ）に限らず、対極で水の電気分解が生じる他のステップにおいても同様である。水性液体の抵抗による電圧降下（ＩＲドロップ）が大きい場合、より高い電圧を印加することが必要になる。一例では、印加される電圧は、２ボルト～５０ボルト（たとえば２ボルト～２０ボルト）の範囲にある。
　［第２の方法］
　本発明の殺菌方法では、ステップ（ii）が、水性液体中において、イオンを可逆的に吸着可能な第２の導電性物質を含む第２のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われてもよい。この殺菌方法では、第１および第２のイオン吸着電極が用いられる。この殺菌方法には、以下の２つの例が含まれる。
　［第２の方法の第１の例］
　第１の例のステップ（ｉ）では、第１のイオン吸着電極がカソードとなるように第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを５未満（たとえば４以下）とする。次に、ステップ（ii）では、第２のイオン吸着電極がアノードとなるように第２のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを５～９の範囲とする。
　［第２の方法の第２の例］
　第２の例のステップ（ｉ）では、第１のイオン吸着電極がアノードとなるように第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを９より大きく（たとえば１０以上に）する。次に、ステップ（ii）では、第２のイオン吸着電極がカソードとなるように第２のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって水性液体のｐＨを５～９の範囲とする。
　第２の方法では、ステップ（ii）の終了後に、第１および第２のイオン吸着電極にはイオン（Ｌ）が吸着されている。そのため、第２の方法によれば、水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度を低減できる。なお、殺菌処理後の水性液体におけるイオンの濃度を、殺菌処理前のそれとほぼ同じにしたい場合、イオン吸着電極と対極との間に上記ステップとは逆方向に電圧を印加すればよい（他の方法においても同様である）。第１のイオン吸着電極と対極との間に上記ステップとは逆方向に電圧を印加することによって、第１のイオン吸着電極に吸着されたイオンを放出させることができる。また、第２のイオン吸着電極と対極との間に上記ステップとは逆方向に電圧を印加することによって、第２のイオン吸着電極に吸着されたイオンを放出させることができる。また、第１のイオン吸着電極と第２のイオン吸着電極との間に、適切な方向に電圧を印加することによって、両者に吸着されたイオンを放出させることができる。また、第１のイオン吸着電極と第２のイオン吸着電極とを短絡させることによっても、両者に吸着されたイオンを放出させることができる。
　第２の方法は、ステップ（ii）の前または後に、他のステップ（ｙ）を含んでもよい。ステップ（ｙ）では、第１のイオン吸着電極と第２のイオン吸着電極との間に電圧を印加することによって、水性液体中のイオン濃度を減少させる。通常、このステップは、ステップ（ii）の後で行われる。ステップ（ｙ）を行うことによって、イオン（Ｌ）の濃度をさらに低減できる。
　［第３の方法］
　本発明の殺菌方法は、ステップ（ｉ）とステップ（ii）との間に、他のステップ（ｘ）を含んでもよい。ステップ（ｘ）では、ステップ（ｉ）を経た水性液体のｐＨが５未満であればそれが９より大きくなるように変化させ、ステップ（ｉ）を経た水性液体のｐＨが９より大きければそれが５未満となるように変化させる。ステップ（ｘ）の一例では、ステップ（ｉ）によってｐＨが４以下または１０以上となった水性液体のｐＨを６以上変化させて４以下または１０以上とする。「ｐＨを６以上変化させる」ということは、ステップ（ｉ）で水性液体のｐＨを４以下としたときにはステップ（ｘ）で水性液体のｐＨを１０以上とし、ステップ（ｉ）で水性液体のｐＨを１０以上としたときにはステップ（ｘ）で水性液体のｐＨを４以下とする、ということを意味している。ステップ（ｘ）を含む殺菌方法は、以下の３つの例を含む。
　［第３の方法の第１の例］
　第１の例では、ステップ（ｘ）およびステップ（ii）が、水性液体中において、第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる。すなわち、ステップ（ｉ）、（ｘ）および（ii）が、第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる。ステップ（ｉ）およびステップ（ii）における対極への電圧の印加方向と、ステップ（ｘ）におけるそれとは逆である（以下の第２および第３の例でも同様である）。この例では、導電性物質に吸着されたイオンがステップ（ii）において水性液体中に放出される。そのため、ステップ（ii）が終了した後の水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度は、ステップ（ｉ）を行う前の水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度とほぼ同じである。
　第３の方法の第１の例は、ステップ（ii）ののちに、水性液体中において、イオンを可逆的に吸着可能な第２の導電性物質を含む第２のイオン吸着電極と第１のイオン吸着電極との間に電圧を印加することによって、水性液体におけるイオンの濃度を減少させるステップ（ｙ）をさらに含んでもよい。
　［第３の方法の第２の例］
　第３の方法の第２の例では、ステップ（ｘ）が、水性液体中において、イオンを可逆的に吸着可能な第２の導電性物質を含む第２のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる。そして、ステップ（ii）が、水性液体中において、第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる。この例では、ステップ（ii）が終了した後の水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度は、ステップ（ｉ）を行う前のそれよりも低くなる。
　［第３の方法の第３の例］
　第３の方法の第３の例では、ステップ（ｘ）が、水性液体中において、第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる。また、ステップ（ii）が、水性液体中において、イオンを可逆的に吸着可能な第２の導電性物質を含む第２のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる。この例では、ステップ（ii）が終了した後の水性液体中のイオン（Ｌ）の濃度は、ステップ（ｉ）を行う前のそれよりも低くなる。
　［第４の方法］
　本発明の殺菌方法では、上記水性液体が第１の水性液体であり、上記対極が第１の対極であってもよい。そして、ステップ（ｉ）は、以下のステップ（ｉ－ａ）および（ｉ－ｂ）を含んでもよい。
　ステップ（ｉ－ａ）では、第１の槽に配置された第１の水性液体に第１のイオン吸着電極および第１の対極を浸漬する。そして、第１のイオン吸着電極と第１の対極との間に電圧を印加することによって第１の水性液体のｐＨを５未満（たとえば４以下）とする。電圧は、第１のイオン吸着電極がカソードとなるように印加される。
　また、ステップ（ｉ－ｂ）では、第２の槽に配置された第２の水性液体に、イオンを可逆的に吸着可能な第２の導電性物質を含む第２のイオン吸着電極および第２の対極を浸漬する。そして、第２のイオン吸着電極と第２の対極との間に電圧を印加することによって、第２の水性液体のｐＨを９より大きく（たとえば１０以上に）する。電圧は、第２のイオン吸着電極がアノードとなるように印加される。
　ステップ（ｉ－ａ）とステップ（ｉ－ｂ）とは、どちらを先に行ってもよいし、同時に行ってもよい。第４の方法は、水性液体を第１の水性液体と第２の水性液体とに分離したのち、それぞれを処理することによって行うことができる。
　第４の方法におけるステップ（ｉ）の後のステップには、上述した他の方法のステップ（ｉ）の後のステップと同様のステップを適用してもよい。たとえば、ステップ（ii）は、イオン吸着電極と対極との間に、ステップ（ｉ）とは逆方向に電圧を印加することによって行ってもよい。また、第１の水性液体のｐＨを［５未満（たとえば４以下）］→［９より大きい（たとえば１０以上）］→［５～９］の順に変化させ、第２の水性液体のｐＨを［９より大きい（たとえば１０以上）］→［５未満（たとえば４以下）］→［５～９］の順に変化させてもよい。そのようなｐＨ変化は、電圧の印加方向と印加時間とを制御することによって行うことができる。
　［第５の方法］
　本発明の殺菌方法では、上記水性液体が第１の水性液体であってもよい。そして、ステップ（ｉ）は、以下のステップを含んでもよい。第１の槽に配置された第１の水性液体に第１のイオン吸着電極および対極を接触させる。また、第２の槽に配置された第２の水性液体にイオンを可逆的に吸着可能な第２の導電性物質を含む第２のイオン吸着電極および前記対極を接触させる。また、対極を電気的にフローティングの状態とする。この状態で、第１のイオン吸着電極と第２のイオン吸着電極との間に電圧を印加することによって、第１の水性液体のｐＨを５未満（たとえば４以下）とし、第２の水性液体のｐＨを９より大きく（たとえば１０以上に）する。
　なお、第５の方法におけるステップ（ｉ）の後のステップには、上述した他の方法のステップ（ｉ）の後のステップと同様のステップを適用してもよい。
　第５の方法では、対極が、１つの槽を第１の槽と第２の槽とに２分する隔壁として機能するものであってもよい。この隔壁（対極）は、水性液体およびイオンを透過させない。
　第４および第５の方法では、ステップ（ii）が、第１の水性液体と第２の水性液体とを混合するステップであってもよい。ｐＨが５未満（たとえば４以下）の第１の水性液体と、ｐＨが９より大きい（たとえば１０以上）の第２の水性液体とを混合することによって、ほぼ中性の水性液体を得ることが可能である。
　本発明の殺菌方法では、ステップ（ｉ）における電圧印加の際に、殺菌の対象物（器具など）を水性液体中に浸漬しておくことによって当該対象物の殺菌を行ってもよい。好ましい一例では、ステップ（ii）が終了するまで、殺菌の対象物が水性液体中に浸漬される。器具などの対象物を殺菌する場合、水性液体のｐＨを５未満（たとえば４以下）にするステップを少なくとも行うことがより好ましい。水性液体のｐＨを５未満（たとえば４以下）にするステップ、および水性液体のｐＨを９より大きく（たとえば１０以上に）するステップの両方を行う場合、異なる条件で殺菌が行われるため、より強力な殺菌が可能である。また、本発明の殺菌方法では、ステップ（ｉ）で得られた水性液体に殺菌の対象物を接触させることによって、当該対象物の殺菌を行ってもよい。
　なお、導電性を有する対象物（器具など）の殺菌を上記ステップによって行う場合、当該対象物を水性液体に浸漬し、且つ対極に接触させた状態でイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加してもよい。この構成では殺菌の対象物の電位が対極の電位に近くなるため、後述するように当該対象物がより殺菌されやすくなる。この構成の場合、対極の形状を、殺菌しようとする対象物と対極とが接触しやすいような形状とすることが好ましい。たとえば対極をカゴ型とし、そのカゴ型の対極の中に殺菌しようとする対象物を配置してもよい。また、フック状の部分を有する対極を用い、そのフック状の部分に対象物をぶらさげてもよい。
　本発明の方法において、水性液体のｐＨを５未満とするステップでは、水性液体のｐＨを２．５以下としてもよい。ｐＨを２．５以下とすることによって、より強力な殺菌が可能である。また、本発明の方法において、水性液体のｐＨを９より大きくするステップでは、水性液体のｐＨを１１．５以上としてもよい。ｐＨを１１．５以上とすることによって、より強力な殺菌が可能である。
　［第１および第２のイオン吸着電極］
　第１および第２のイオン吸着電極はそれぞれ、第１および第２の導電性物質を支持する集電体や、第１および第２の導電性物質に貼り付けられた集電体を備えてもよい。
　第１および第２の導電性物質はそれぞれ、可逆的にイオンを吸着・放出できる物質である。導電性物質には、比表面積が大きい物質を用いることができる。好ましい一例では、導電性物質は、活性炭や黒鉛などの炭素材料を含む。導電性物質は、粒状活性炭を凝集させることによって形成された導電性シートであってもよい。また、導電性物質は、粒状活性炭と導電性カーボンとを凝集させることによって形成された導電性シートであってもよい。また、導電性物質は、活性炭粒子を固めて形成された活性炭ブロックであってもよい。また、導電性物質は、活性炭繊維クロス、すなわち、活性炭繊維を用いて形成されたクロス（ｃｌｏｔｈ）であってもよい。活性炭繊維クロスとしては、たとえば、日本カイノール株式会社製のＡＣＣ５０９２－１０、ＡＣＣ５０９２－１５、ＡＣＣ５０９２－２０、ＡＣＣ５０９２－２５を用いてもよい。第１の導電性物質と第２の導電性物質とは同じ材料からなるものであってもよいし、異なる材料からなるものであってもよい。
　導電性物質の比表面積は、たとえば３００ｍ2／ｇ以上であり、好ましくは９００ｍ2／ｇ以上である。比表面積の上限に特に限定はないが、たとえば３０００ｍ2／ｇ以下や２５００ｍ2／ｇ以下であってもよい。なお、この明細書において、第１および第２の導電性物質の「比表面積」とは、窒素ガスを用いたＢＥＴ法で測定された値である。
　［対極］
　対極の一例は、金属電極である。対極の好ましい一例は、水の電気分解が生じやすい金属（たとえば白金）が表面に存在する電極である。たとえば、対極として、チタンからなる電極や、白金からなる電極や、白金でコートされた金属（たとえばチタン、ニオブ、タンタル）からなる電極を用いることができる。なお、ステップ（ｉ）以外のステップでも対極が用いられる場合、ステップ（ｉ）で用いられる対極とそれ以外のステップで用いられる対極とは、同じ１つの対極であってもよいし、異なる複数の対極であってもよい。対極として、金属シートを用いてもよいし、金属ワイヤを用いてもよいし、接続された複数の金属ワイヤを用いてもよい。
　第１および第２の導電性物質とは異なり、対極の表面積は大きくなくてもよい。一例の対極の１グラム当たりの表面積は、１００ｍ2以下であってもよく、５×１０-5～５０ｍ2の範囲にあってもよい。
　［殺菌装置］
　本発明の殺菌装置は、上述した本発明の殺菌方法を実施するための装置である。上述した殺菌方法で説明した事項は本発明の殺菌装置に適用できるため、重複する説明を省略する場合がある。なお、本発明の殺菌装置について説明した事項は、本発明の殺菌方法に適用できる。
　本発明の殺菌装置は、第１のイオン吸着電極および対極と、第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加するための電源とを備える。第１のイオン吸着電極は、イオンを可逆的に吸着可能な第１の導電性物質を含む。本発明の殺菌装置は、水性液体、第１のイオン吸着電極、および対極が配置される槽を含んでもよい。ただし、本発明の殺菌装置は、電極（第１のイオン吸着電極および対極を含む）を水性液体に投入する形式の装置であってもよく、その場合には槽を含まなくてもよい。本発明の殺菌装置は、水性液体のｐＨをモニタするためのｐＨセンサ（ｐＨメータ）を備えてもよい。ｐＨセンサを備えることによって、水性液体のｐＨをモニタできる。なお、処理される水性液体のｐＨ値や量が分かっている場合には、電圧印加の条件（たとえば電圧印加時間や電極間を流れる電荷量）とｐＨの変化との関係を予め求めておくことによって、ｐＨセンサがなくても本発明の殺菌方法を実施することが可能である。
　本発明の殺菌装置は、上述した第２のイオン吸着電極および第２の対極を含んでもよい。また、本発明の殺菌装置は、隔壁として機能する対極を含んでもよい。
　本発明の殺菌装置は、上述した本発明の殺菌方法を実行する。具体的には、上記ステップ（ｉ）および（ii）がこの順に行われる。ステップ（ｉ）は、バッチ方式または通液方式で行われる。ステップ（ｉ）および（ii）に加えて、上述した他のステップが行われてもよい。
　本発明の殺菌装置によれば、水性液体を殺菌できる。また、本発明の殺菌装置によれば、水性液体に浸漬された物体（器具など）を殺菌できる。本発明の殺菌装置では、ステップ（ｉ）における電圧印加の際に、殺菌の対象物を水性液体中に浸漬しておくことによって当該対象物の殺菌を行ってもよい。また、ステップ（ｉ）で調製されたｐＨが５未満または９より大きい水性液体を、殺菌しようとする対象物が配置された容器に供給することによって当該対象物を殺菌してもよい。いずれにしろ、ｐＨが５未満または９より大きくなるように調製された水性液体と、殺菌しようとする対象物とを接触させればよい。
　特定の対象物（器具など）を殺菌する好ましい一例では、ステップ（ii）が終了するまで、水性液体中に当該対象物が浸漬される。器具などの対象物を殺菌する場合、水性液体のｐＨを５未満にするステップを少なくとも行うことがより好ましい。水性液体のｐＨを５未満にするステップ、および水性液体のｐＨを９より大きくするステップの両方を行う場合、異なる条件で殺菌が行われるため、より強力な殺菌が可能である。
　槽は、水性液体を安定に保持できるものである限り、特に限定はない。水性液体のｐＨが変化することから、ｐＨ変化に耐性を有する樹脂槽が好ましく用いられる。電源は、直流電圧を印加する電源である。電源は、コンセントからの交流電圧を直流電圧に変換するＡＣ／ＤＣコンバータであってもよい。また、電源は、乾電池などの一次電池や、鉛蓄電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池といった二次電池であってもよい。また、電源は、太陽電池や風力発電装置や手動発電装置などの発電装置であってもよい。発電装置を電源として用いることによって、電力が供給されていない地域や状況において本発明の装置を用いることが可能となる。そのような利用は、僻地や緊急時における飲料水の製造などに有用である。
　電圧の印加は手動で制御することが可能であるが、本発明の殺菌装置は、ステップを実行するためのコントローラを備えてもよい。コントローラは、演算処理装置（内部メモリを含んでもよい）を備え、必要に応じてさらに外部メモリを含む。メモリには、ステップを実行するためのプログラムが記録される。コントローラの一例には大規模集積回路（ＬＳＩ）が含まれる。コントローラは、各種機器（電源、ポンプ、バルブなど）および計測器（たとえばｐＨセンサやイオン濃度計や伝導度計）に接続される。コントローラは、計測器からの出力に基づき、各種機器を制御してステップを実行する。
　また、本発明の殺菌装置は、目標とするｐＨ値や処理の方法をコントローラに入力するための入力装置や、処理の状態を表示するための表示装置を備えてもよい。また、本発明の殺菌装置は、水性液体のイオン濃度が低いときに水性液体に塩を加えるための塩添加機構を備えてもよい。
　本発明の殺菌装置は、電極に印加する電圧を決定するために、水性液体の伝導度を測定する伝導度計や、対極からのガス発生を確認するための装置（たとえばＬＥＤやレーザダイオードなどの発光素子と、フォトダイオードなどの受光素子との組み合わせ）を備えてもよい。また、本発明の殺菌装置は、電極間に印加される電圧を測定するための電圧計や、電極間を流れる電流を測定するための電流計を備えてもよい。
　本発明の殺菌装置は、中空糸膜フィルタや活性炭フィルタなどの各種フィルタを備えてもよい。また、本発明の殺菌装置は、本発明の殺菌方法以外の殺菌方法を実施する装置を備えてもよい。複数の殺菌方法を実施することによって、より確実な殺菌が可能になる。
　本発明の殺菌装置は、イオンを選択的に透過させるような隔膜（たとえばイオン交換膜）を必要に応じて備えてもよい。しかし、通常、そのような隔膜を用いる必要はない。
　本発明の殺菌装置によって特定の対象物（器具など）を殺菌する場合、ステップ（ｉ）で調製されたｐＨ５未満の水性液体による殺菌に加えて、ステップ（ｉ）以外のステップで調製された水性液体を、殺菌しようとする対象物に接触させてもよい。ステップ（ii）で調整されるｐＨが５～９の水性液体を当該対象物に接触させることによって、当該対象物の腐食を防止できる。
　なお、本発明の方法および装置において、複数の第１のイオン吸着電極を用いてもよいし、複数の第２のイオン吸着電極を用いてもよいし、複数の対極を用いてもよい。また、複数のイオン吸着電極を用いる場合、一部のイオン吸着電極の機能を各ステップごとに変えてもよい。たとえば、最初のステップではすべてのイオン吸着電極を第１のイオン吸着電極として用い、その後のステップでは一部のイオン吸着電極を第１のイオン吸着電極として用い他のイオン吸着電極を第２のイオン吸着電極として用いてもよい。
　本発明の殺菌装置は、水性液体を含む系に接続されていてもよい。その場合、イオン吸着電極と対極とが配置される槽の内容積が、系に存在する水性液体の体積よりも小さくてもよい。たとえば、槽の内容積は、系に存在する水性液体の体積の５分の１以下であってもよい。この構成によれば、小さい装置で多量の水性液体を殺菌することが可能である。水性液体を含む系に殺菌装置が接続されている場合、ステップ（ｉ）および他のステップは、それぞれ独立に、バッチ方式で行われてもよいし、通液方式で行われてもよい。通液方式は、制御が容易であり、水性液体を連続的に処理できるという長所を有する。
　また、本発明の殺菌装置では、上述した本発明の殺菌装置が複数個直列または並列に接続されていてもよい。複数の殺菌装置が並列に接続されている場合、一部の殺菌装置で水性液体が最終的に酸性となる殺菌処理を行い、他の殺菌装置で水性液体が最終的にアルカリ性となる殺菌処理を行ってもよい。そして、得られた酸性の水性液体とアルカリ性の水性液体とを混合することによってステップ（ii）を行ってもよい。
　以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。図面を用いた説明では、同様の部分に同一の符号を付して重複する説明を省略する場合がある。また、以下の説明で用いる図面は、模式的な図である。以下の図では、図面を見やすくするために化学当量については考慮していない。また、以下の図では、水素イオン以外の陽イオンをＭ+と表示し、水酸化物イオン以外の陰イオンをＡ-と表示しているが、水性液体中の陽イオンおよび陰イオンはそれぞれ、１価のイオンに限定されず、また、１種類に限定されない。また、以下の図では、水性液体２１のハッチングを省略する場合がある。また、以下の図において、イオン吸着電極１１、イオン吸着電極１２および対極１３はそれぞれ複数であってもよい。また、以下の装置は、複数個が直列または並列に連結されてもよい。
　［実施形態１］
　実施形態１では、上述した第１の方法の第１の例およびそれに用いられる装置について、一例を説明する。実施形態１の殺菌装置を図１Ａに示す。
　図１Ａの殺菌装置１００は、イオン吸着電極（第１のイオン吸着電極）１１、対極１３、槽２０、電源３１、ｐＨセンサ（ｐＨメータ）３２、バルブ３３ａおよび３４ａ、ポンプ３３および３４、ならびにコントローラ３５を備える。イオン吸着電極１１は、導電性物質１１ａと集電体１１ｂとを備える。電源３１、バルブ３３ａ、バルブ３４ａ、ポンプ３３およびポンプ３４は、コントローラ３５によって制御される。ｐＨセンサ３２からの信号は、コントローラ３５に入力される。
　まず、バルブ３３ａおよびポンプ３３を操作することによって、図１Ａに示すように、水性液体２１が導入口３６から槽２０内に導入される。次に、図１Ｂに示すように、イオン吸着電極１１がカソードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、イオン吸着電極１１の導電性物質１１ａには、水性液体２１中の陽イオンＭ+が吸着される。また、対極１３の表面では、水の電気分解によって水素イオンと酸素ガスとが発生する。その結果、水性液体２１のｐＨが減少する。電圧印加は、水性液体２１のｐＨが、５未満（たとえば４以下）の所定の値となるまで行われる。
　実施形態１の方法および装置では、酸性の水性液体２１による殺菌、発生した酸素の酸化力による殺菌、および、対極１３表面の酸化力による殺菌が生じる。
　ｐＨが４で酸素分圧が１気圧のときの酸化電位Ｅ0は、Ｅ0＝１．２２８－０．０５９１ｐＨ＋０．０１４７ｌｏｇＰ（Ｏ2）＝０．９９ボルトである。ｐＨが２で酸素分圧が１気圧のときの酸化電位Ｅ0は、Ｅ0＝１．１１ボルトである。また、対極１３の電極電位は酸素ガス発生のために分極されているため、対極１３の電位は、上記酸化電位よりも高くなっている。そのため、対極１３表面では強い酸化力が働き、対極１３表面において殺菌が生じるとともに、水性液体２１自体も酸化力が強い状態となる。
　ｐＨが所定の値になったことをコントローラ３５が検知すると、すぐに、または一定の時間をおいて、次のステップが行われる。具体的には、図１Ｃに示すように、イオン吸着電極１１がアノードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、導電性物質１１ａに吸着された陽イオンＭ+が水性液体２１中に放出される。対極１３では、水の電気分解が生じ、水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが、５～９の範囲にある所定の値になるまで行われる。
　このようにして水性液体２１の殺菌処理が終わると、水性液体２１は、バルブ３４ａおよびポンプ３４を操作することによって排出口３７から排出され、殺菌された液体として利用される。
　［実施形態２］
　実施形態２では、上述した第２の方法の第１の例およびそれに用いられる装置について、一例を説明する。実施形態２の殺菌装置を図２Ａに示す。
　図２Ａの殺菌装置２００は、第１のイオン吸着電極１１、第２のイオン吸着電極１２、対極１３、槽２０、電源３１、ｐＨセンサ３２、バルブ３３ａおよび３４ａ、ポンプ３３および３４、ならびにコントローラ３５を備える。イオン吸着電極１２は、導電性物質１２ａと集電体１２ｂとを備える。
　まず、バルブ３３ａおよびポンプ３３を操作することによって、図２Ａに示すように、水性液体２１が導入口３６から槽２０内に導入される。次に、図２Ｂに示すように、イオン吸着電極１１がカソードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加する。このステップは、図１Ｂに示したステップと同様である。このステップによって、実施形態１で説明したように、水性液体２１が殺菌される。
　ｐＨが５未満（たとえば４以下）の所定の値になったことをコントローラ３５が検知すると、すぐに、または一定の時間をおいて、次のステップが行われる。具体的には、図２Ｃに示すように、イオン吸着電極１２がアノードとなるようにイオン吸着電極１２と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、水性液体２１中の陰イオンＡ-がイオン吸着電極１２に吸着される。対極１３では、水の電気分解が生じ、水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが、５～９の範囲にある所定の値になるまで行われる。
　このようにして水性液体２１の殺菌処理が終わると、水性液体２１は、バルブ３４ａおよびポンプ３４を操作することによって排出口３７から排出され、殺菌された液体として利用される。
　実施形態２の方法では、イオン吸着電極と対極との間に上記ステップとは逆方向に電圧を印加しない限り、イオン吸着電極１１および１２に吸着されたイオンが水性液体２１に放出されることはほとんどない。これは、イオン吸着電極を用いる他の形態でも同様である。この理由については明確ではないが、たとえば、イオンが導電性物質の表面電荷に引き寄せられて電気二重層を形成していることが考えられる。このような現象が起こることは、電気二重層コンデンサの分野で一般的に知られている。そのため、水性液体２１が有害なイオン（たとえば重金属イオン）を含む場合、実施形態２の方法によれば、水性液体２１中の有害なイオンの濃度を低下させることが可能である。
　なお、導電性物質に吸着されているイオンが過剰となることを防止するため、イオン吸着電極を定期的に交換するか、イオン吸着電極を定期的に再生することが好ましい。導電性物質に吸着されているイオンを放出させることによって、イオン吸着電極を再生することが可能である。たとえば、導電性物質１１ａに吸着されている陽イオンＭ+を放出させたい場合、洗浄用の水性液体を槽２０に導入し、イオン吸着電極１１がアノードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加すればよい。この電圧印加によって、導電性物質１１ａに吸着された陽イオンＭ+を洗浄用の水性液体に放出させることができる。同様に、イオン吸着電極１２がカソードとなるようにイオン吸着電極１２と対極１３との間に電圧を印加することによって、導電性物質１２ａに吸着された陰イオンＡ-を洗浄用の水性液体に放出させることができる。また、イオン吸着電極１１がアノードとなるように、イオン吸着電極１１とイオン吸着電極１２との間に電圧を印加してもよい。また、イオン吸着電極１１とイオン吸着電極１２とを短絡させてもよい。殺菌後の水性液体におけるイオンの濃度を殺菌前のそれとほぼ同等にしたい場合、導電性物質に吸着されたイオンを上記方法によって放出させればよい。
　［実施形態３］
　実施形態３では、上述した第３の方法の第２の例およびそれに用いられる装置について、一例を説明する。実施形態３の殺菌装置を図３Ａに示す。図３Ａの殺菌装置２００は、図２Ａに示した装置と同じ構成を有する。
　まず、バルブ３３ａおよびポンプ３３を操作することによって、図３Ａに示すように、水性液体２１が導入口３６から槽２０内に導入される。次に、図３Ｂに示すように、イオン吸着電極１１がカソードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加する。このステップは、図１Ｂに示したステップと同様である。このステップによって、実施形態１で説明したように、水性液体２１が殺菌される。
　ｐＨが５未満（たとえば４以下）の所定の値になったことをコントローラ３５が検知すると、すぐに、または一定の時間をおいて、次のステップが行われる。具体的には、図３Ｃに示すように、イオン吸着電極１２がアノードとなるようにイオン吸着電極１２と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、水性液体２１中の陰イオンＡ-がイオン吸着電極１２に吸着される。対極１３では、水の電気分解が生じ、水酸化物イオンと水素ガスとが発生する。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが９より大きい（たとえば１０以上）所定の値になるまで行われる。
　図３Ｃのステップでは、アルカリ性の水性液体２１による殺菌、発生した水素の還元力による殺菌、および、対極１３表面の還元力による殺菌が生じる。
　ｐＨが１０で水素分圧が１気圧のときの還元電位Ｅ0は、Ｅ0＝０．０００－０．０５９１ｐＨ＋０．０２９５ｌｏｇＰ（Ｈ2）＝－０．５９ボルトである。ｐＨが１２で水素分圧が１気圧のときの還元電位Ｅ0は、Ｅ0＝－０．７１ボルトである。また、対極１３の電極電位は水素ガス発生のために分極されているため、対極１３の電位は、上記還元電位よりも低くなっている。そのため、対極１３表面では強い還元力が働き、対極１３表面において殺菌が生じるとともに、水性液体２１自体も還元力が強い状態になる。また、対極１３表面で有機物の分解などが生じる場合もある。
　ｐＨが所定の値になったことをコントローラ３５が検知すると、すぐに、または一定の時間をおいて、次のステップが行われる。具体的には、図３Ｄに示すように、イオン吸着電極１１がカソードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加によって、図１Ｂで説明した反応が生じ、水性液体２１のｐＨが低下する。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが、５～９の範囲にある所定の値になるまで行われる。
　このようにして水性液体２１の殺菌処理が終わると、水性液体２１は、バルブ３４ａおよびポンプ３４を操作することによって排出口３７から排出され、殺菌された液体として利用される。
　実施形態３の方法で行われるステップを、図３Ｅに示す。まず、バルブ３３ａおよびポンプ３３を駆動することによって、水性液体２１が槽２０に導入される（Ｓ３０１）。次に、イオン吸着電極１１がカソードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間の電圧印加を開始する（Ｓ３０２）。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが５未満の所定の値になるまで続けられる（Ｓ３０３）。水性液体２１のｐＨが５未満の所定の値になると、イオン吸着電極１１と対極１３との間の電圧印加を終了し、イオン吸着電極１２と対極１３との間の電圧印加を開始する（Ｓ３０４）。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが９より大きい所定の値になるまで続けられる（Ｓ３０５）。水性液体２１のｐＨが９より大きい所定の値になると、イオン吸着電極１２と対極１３との間の電圧印加を終了し、イオン吸着電極１１と対極１３との間の電圧印加を開始する（Ｓ３０６）。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが５～９の範囲の所定の値になるまで続けられる（Ｓ３０７）。水性液体２１のｐＨが５～９の範囲の所定の値になると、水性液体２１を槽２０から排出して利用する。なお、水性液体２１を槽２０に入れたままで利用することも可能である。処理を継続する場合には、ステップＳ３０１に戻って処理を続ける（Ｓ３０９）。
　実施形態３の殺菌装置２００のコントローラのメモリには、上記処理を行うためのプログラムが記録される。他の実施形態の装置でも、図３Ｅに示すステップの一部と同様のステップが行われる。具体的には、水性液体のｐＨがそれぞれのステップで規定されている所定の値に到達すると、次のステップが行われる。
　なお、図３Ｄのステップののちに、イオン吸着電極１１がカソードとなるように、イオン吸着電極１１とイオン吸着電極１２との間に電圧を印加してもよい。この電圧印加によって、図３Ｆに示すように、水性液体２１中の陽イオンおよび陰イオンを減少させることが可能である。
　［実施形態４］
　実施形態４では、上述した第３の方法の第２の例およびそれに用いられる装置について、一例を説明する。実施形態４の各ステップでは、実施形態３とは逆方向に電圧が印加される。実施形態４の殺菌装置を図４Ａに示す。図４Ａの殺菌装置２００は、図２Ａに示した装置と同じ構成を有する。
　まず、バルブ３３ａおよびポンプ３３を操作することによって、図４Ａに示すように、水性液体２１が導入口３６から槽２０内に導入される。次に、図４Ｂに示すように、イオン吸着電極１１がアノードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが、９より大きい所定の値になるまで行われる。このステップでは、図３Ｃに示したステップと同じ反応が生じる。このステップによって、実施形態３で説明したように、水性液体２１が殺菌される。
　ｐＨが所定の値になったことをコントローラ３５が検知すると、すぐに、または一定の時間をおいて、次のステップが行われる。具体的には、図４Ｃに示すように、イオン吸着電極１２がカソードとなるようにイオン吸着電極１２と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが、５未満の所定の値になるまで行われる。このステップでは、図１Ｂに示したステップと同じ反応が生じる。このステップによって、実施形態１で説明したように、水性液体２１が殺菌される。
　ｐＨが所定の値になったことをコントローラ３５が検知すると、すぐに、または一定の時間をおいて、次のステップが行われる。具体的には、図４Ｄに示すように、イオン吸着電極１１がアノードとなるようにイオン吸着電極１１と対極１３との間に電圧を印加する。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが、５～９の範囲の所定の値になるまで行われる。
　このようにして水性液体２１の殺菌処理が終わると、水性液体２１は、バルブ３４ａおよびポンプ３４を操作することによって排出口３７から排出され、殺菌された液体として利用される。
　［実施形態５］
　実施形態５では、上述した第４の方法およびそれに用いられる装置について、一例を説明する。実施形態５の殺菌装置を図５Ａに示す。図５Ａの殺菌装置５００は、対極１３の代わりに対極５１を備える点で、図２Ａに示した殺菌装置２００とは異なる。
　対極５１は、槽２０を槽２０ａと槽２０ｂとに分ける隔壁として機能する。対極５１は、金属製の板であり、液体およびイオンを透過させない。対極５１は電源３１に接続されておらず、電気的にフローティングの状態にある。
　槽２０ａおよび槽２０ｂには、それぞれ、導入口３６および排出口３７が接続されている。第１のイオン吸着電極１１は槽２０ａ内に配置されており、第２のイオン吸着電極１２は槽２０ｂ内に配置されている。
　まず、バルブ３３ａおよびポンプ３３を操作することによって、図５Ａに示すように、水性液体２１を導入口３６から槽２０ａおよび２０ｂ内に導入する。槽２０内の水性液体２１は、対極５１によって、水性液体２１ａと水性液体２１ｂとに分けられる。
　次に、図５Ｂに示すように、イオン吸着電極１１がカソードとなるようにイオン吸着電極１１とイオン吸着電極１２との間に電圧を印加する。このときのイオン吸着電極１１とイオン吸着電極１２との間の電位勾配を、図５Ｃに模式的に示す。図５Ｃに示すように、イオン吸着電極１１およびイオン吸着電極１２間の電圧印加は、イオン吸着電極１１および対極１３間の電圧印加、ならびにイオン吸着電極１２および対極１３間の電圧印加として作用する。すなわち、槽２０ａ内では図１Ｂと同様の反応が生じ、槽２０ｂ内では図３Ｃと同じ反応が生じる。その結果、槽２０ａ内の水性液体２１ａおよび槽２０ｂ内の水性液体２１ｂは、殺菌される。電圧印加は、水性液体２１ａのｐＨが５未満の所定の値となり、水性液体２１ｂのｐＨが９より大きい所定の値となるまで続けられる。
　次に、槽２０ａの水性液体２１ａおよび槽２０ｂの水性液体２１ｂは、バルブ３４ａおよびポンプ３４を操作することによって排出口３７から排出され、混合される。これによって、中性の水性液体が得られる。
　上述したように、殺菌装置５００では、図５Ｂのステップののちに、逆方向に電圧を印加することによって、水性液体２１ａのｐＨを９より大きくし、水性液体２１ｂのｐＨを５未満としてもよい。そしてその後に、水性液体２１ａと水性液体２１ｂとを混合してもよい。
　なお、図６に示すように、槽２０ａおよび槽２０ｂは、分離されていてもよい。対極１３は、槽２０ａに配置される対極１３ａと、槽２０ｂに配置される対極１３ｂと、それらを結ぶ配線１３ｃとを含む。対極１３は、電気的にフローティングの状態にある。イオン吸着電極１１がカソードとなるようにイオン吸着電極１１とイオン吸着電極１２との間に電圧を印加すると、図５Ｂと同様の反応が生じる。
　［実施形態６］
　実施形態６では、器具を殺菌する方法および装置について一例を説明する。実施形態６の殺菌装置を図７に示す。図７の殺菌装置７００は、対極１３の代わりに対極７３を用いる点で、図１の殺菌装置１００と異なる。対極７３は、金属線で形成されたカゴ状の電極である。対極７３の内側には、殺菌される器具７１が配置される。この装置で殺菌される器具は、耐酸性および／または耐アルカリ性の性質を有する器具であることが好ましい。
　殺菌装置７００において、実施形態１と同様のステップを行う。器具７１が導電性を有する場合、器具７１の電位は対極７３の電位に近くなる。そのため、対極７３の表面と同様に、器具７１の表面では強い酸化力が生じ、それによって器具７１の表面が殺菌される。なお、実施形態６の構成は、他の実施形態の装置にも適用できる。
　［実施形態７］
　実施形態７では、容器内に貯められた水性液体を殺菌する方法および装置について一例を説明する。実施形態７の殺菌装置５００ａを図８に示す。
　殺菌装置５００ａは、容器８０と、２本のパイプ８１および８２を介して容器８０に接続された殺菌装置５００とを含む。殺菌装置５００は、実施形態５で説明した殺菌装置である。パイプ８１および８２の一方は殺菌装置５００の導入口に接続されており、他方は殺菌装置５００の排出口に接続されている。容器８０には水性液体２１が配置されている。なお、殺菌装置５００のｐＨセンサ３２は、容器８０内に配置されてもよい。
　容器８０は、浴槽やプールなどの貯水槽であってもよい。また、容器８０は、その内部において器具等の殺菌を行うための殺菌槽であってもよい。また、容器８０をクーリングタワーなどの循環水系に置き換えてもよい。１つの観点では、図８の殺菌装置５００は、水性液体２１を含む系に接続されている。
　殺菌装置５００は、実施形態５で説明したステップを実行する。その結果、容器８０から殺菌装置５００に導入された水性液体２１は、殺菌されたのちに容器８０に戻される。一度に殺菌される水性液体は容器８０の水性液体２１のうちの一部であるが、処理を繰り返すことによって、水性液体２１中の菌の増殖を抑制できる。
　なお、殺菌装置５００の代わりに上記実施形態１～４で説明した殺菌装置を用いてもよい。
　また、実施形態１～７で説明した殺菌装置は、通液方式で処理を行ってもよい。その場合の好ましい装置の一例では、水性液体の導入口と水性液体の排出口との間に電極が配置される。すなわち、槽（容器）における水性液体の流れの途中にイオン吸着電極と対極とが存在するように、導入口、電極、および排出口が配置されてもよい。たとえば、図８の殺菌装置５００の代わりに、通液方式の殺菌装置を用いてもよい。そのような一例を、図９に示す。図９の殺菌装置５００ｂは、容器８０と、パイプ８１および８２によって容器８０に接続された殺菌装置１００ｂとを含む。殺菌装置５００ｂでは、ｐＨセンサ３２が容器８０内に配置されている。なお、容器８０に２つ以上の殺菌装置１００ｂが並列または直列に接続されていてもよい。
　殺菌装置１００ｂの詳細を図１０に示す。殺菌装置１００ｂは、槽２０の形状、バルブ３４ａおよびポンプ３４がない点、導入口３６および排出口３７が槽２０に接続される位置、およびｐＨセンサ３２が容器８０内に配置されている点で、実施形態１の装置１００とは異なる。その他の点は、実施形態１の装置１００と同様である。殺菌装置１００ｂでは、導入口３６から連続的に水性液体２１が導入されるとともに、排出口３７から水性液体２１が連続的に排出される。槽２０の内容積は、容器８０内に存在する水の体積よりも小さい。そして、水性液体２１が槽２０内を移動している状態で、上述したステップが行われる。１つの観点では、図９の殺菌装置１００ｂは、水性液体２１を含む系に接続されている。
　殺菌装置５００ｂにおいて、容器８０内の水性液体２１はパイプ８１を介して殺菌装置１００ｂに導入され、処理された後にパイプ８２を介して容器８０内に戻される。ステップ（ｉ）の電圧印加を行うことによって、容器８０内の水性液体２１のｐＨが徐々に変化する。ステップ（ｉ）の電圧印加は、水性液体２１のｐＨが５未満または９より大きい所定の値となるまで行われる。その後、上述したステップ（ii）が行われる。ステップ（ii）に加えて、上述した他のステップが行われてもよい。殺菌装置５００ｂにおいてステップ（ｉ）およびステップ（ii）のみを行う場合の処理の一例を、図１１に示す。
　まず、水性液体２１が殺菌装置１００ｂの槽２０を流れている状態で、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加する（Ｓ１１０１）。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが５未満または９より大きい所定の値となるまで続けられる（Ｓ１１０２）。水性液体２１のｐＨが所定の値に到達したことをコントローラが検知すると、すぐに、または一定の時間ののち、電圧印加方向を逆にしてイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加する（Ｓ１１０３）。この電圧印加は、水性液体２１のｐＨが５～９の範囲にある所定の値になるまで続けられる（Ｓ１１０４）。このようにして、水性液体２１が殺菌される。
　図９の殺菌装置５００ｂでは、小さい殺菌装置１００ｂによって多量の水を殺菌することが可能である。この場合、電極間隔を狭くすることが可能であるため、水性液体の抵抗による電圧降下を小さくすることが可能である。その結果、電極間に印加する電圧を低くでき、安価な電源を用いることが可能となる。なお、２つの殺菌装置を並列に接続し、第１の殺菌装置で水性液体を酸性とし、第２の殺菌装置で水性液体をアルカリ性とし、それらの水性液体を混合することによってステップ（ii）を行ってもよい。
　［イオン吸着電極の一例］
　本発明の殺菌装置で用いられるイオン吸着電極の一例を、図１２に示す。図１２のイオン吸着電極９１は、活性炭繊維クロス９１ａと、それに貼り付けられた集電体９１ｂとを備える。集電体９１ｂを用いることによって、活性炭繊維クロス９１ａ内における電位の変動を小さくできる。
　以下に、本発明の方法によって水性液体の殺菌を行った一例を説明する。この実施例では、容器と、容器内に配置されたイオン吸着電極および対極とを含む殺菌装置を用いた。なお、以下の実施例において、試験液のｐＨ値は、ダミーの試験液を用いて予め測定された値を示している。すなわち、ダミーの試験液を用いて実施例における条件と同じ条件で電圧印加を行ったときのｐＨ値を、試験液のｐＨ値としている。
　［実施例１］
　用いた殺菌装置の上面図を図１３Ａに示す。図１３Ａの殺菌装置は、容器１１０と、容器内に配置されたイオン吸着電極１０１と、対極１０３とを備える。容器１１０は、高さが約８０ｍｍであり、その内寸は、縦が約２０ｍｍで横が約９０ｍｍであった。イオン吸着電極１０１と対極１０３とは、約２０ｍｍの間隔をおいて対向するように配置された。対極１０３を構成するワイヤは、イオン吸着電極１０１の表面と平行になるように配置された。
　イオン吸着電極１０１の側面図を図１３Ｂに示す。イオン吸着電極１０１の高さＨは約７０ｍｍとし、幅Ｗは約９０ｍｍとした。イオン吸着電極１０１の導電性物質には、活性炭繊維クロス（日本カイノール株式会社製、ＡＣＣ－５０９２－１０、目付：２００ｇ／ｍ2、厚さ０．５３ｍｍ、比表面積１１００ｍ2／ｇ）を用いた。イオン吸着電極１０１には、サイズが約７０ｍｍ×９０ｍｍの活性炭繊維クロス１０１ａを３枚重ねて用いた。２枚の活性炭繊維クロスと１枚の活性炭繊維クロスの間には、配線１０１ｂを配置した。
　対極１０３の側面図を図１３Ｃに示す。対極１０３の高さｈは約７０ｍｍとし、幅ｗは約９０ｍｍとした。対極１０３は、白金コートされたチタンワイヤ１０３ａ（直径約１ｍｍ）を用いて形成した。具体的には、２０本のワイヤ１０３ａをストライプ状に並べ、それらの端部をワイヤ１０３ａで接続することによって対極１０３を形成した。
　まず、殺菌装置内に試験液１２０ｍｌを入れた。試験液には、菌を含む中性の塩化ナトリウム水溶液（塩化ナトリウム濃度：０．７８ｇ／リットル）を用いた。次に、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。この電圧印加は、電極間に２００ｍＡの電流が流れる状態で１５分間行った。この電圧印加によって、試験液のｐＨは１３．１になった。その電圧印加の後、電圧印加を中止して試験液を１５分間静置した。この静置によって、試験液のｐＨは１２．８になった。１５分間の静置後に、イオン吸着電極がカソードとなるようにイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することを開始した。この電圧印加は、電極間に２００ｍＡの電流が流れる状態で３０分間行った。この電圧印加によって、試験液のｐＨは２．３になった。その電圧印加の後、試験液を１５分間静置したところ、ｐＨは２．５となった。静置前の試験液のｐＨは２．３であり、静置後の試験液のｐＨは２．５であることから、静置開始から１０分後の試験液のｐＨは２．４程度であると予測される。
　実験開始から所定の時間経過後に、試験液の一部を抜き取ってその中に存在する生菌数を測定した。生菌数は、試験液をＳＣＤＬＰ培地（日本製薬株式会社製）に添加して培養することによって測定した。なお、対照として、殺菌処理をしなかった試験液について、試験開始時および試験開始から所定時間経過後に生菌数を測定した。実験および生菌数の測定は、財団法人日本食品分析センターに依頼して行った。生菌数の測定方法および対照実験の方法については、以下の実施例についても同様の方法で行った。
　試験開始からの経過時間と、試験液のｐＨおよび生菌数との関係を、表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、枯草菌の数は、アルカリ処理後にはほとんど変化しなかったが、酸性処理後には１００分の１以下になった。大腸菌の数は、アルカリ処理後に１０分の１以下になり、酸性処理後には１万分の１以下になった。黄色ブドウ球菌の数は、アルカリ処理後にはほとんど変化しなかったが、酸性処理後には１万分の１以下になった。黒こうじカビの数は、アルカリ処理後に５０分の１以下になったが、酸性処理ではほとんど変化がなかった。クロカワカビの数は、アルカリ処理後に千分の１以下になり、酸性処理後に１万分の１以下になった。カンジダ菌の数は、アルカリ処理後に千分の１以下になり、酸性処理後に１万分の１以下になった。以上のように、本発明の方法および装置によって殺菌できることが確認された。
　［実施例２］
　実施例２では、実施例１で用いた殺菌装置と同じ殺菌装置を用いて水性液体の殺菌を行った。ただし、実施例２では、水性液体として硫酸カリウム（Ｋ2ＳＯ4）の水溶液を用いた。
　まず、殺菌装置内に試験液１２０ｍｌを入れた。試験液には、菌を含む硫酸カリウム水溶液（硫酸カリウム濃度：１．１６ｇ／リットル）を用いた。次に、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。この電圧印加は、電極間に２００ｍＡの電流が流れる状態で１５分間行った。この電圧印加によって、試験液のｐＨは１３．２になった。その電圧印加の後、電圧印加を中止して１５分間試験液を静置した。この静置によって試験液のｐＨは１２．９になった。１５分間の静置後に、イオン吸着電極がカソードとなるようにイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することを開始した。この電圧印加は、電極間に２００ｍＡの電流が流れる状態で３０分間行った。この電圧印加によって、試験液のｐＨが２．４になった。その電圧印加の後、電圧印加を中止して１５分間試験液を静置した。この静置によって試験液のｐＨが２．５になった。試験開始からの経過時間と、試験液のｐＨおよび生菌数との関係を、表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、水性液体が塩化ナトリウム水溶液である場合と同様に、水性液体が硫酸カリウム水溶液の場合でも殺菌効果が得られた。
　［実施例３］
　実施例３では、実施例１で用いた殺菌装置と同じ殺菌装置を用いて水性液体の殺菌を行った。ただし、実施例３では、水性液体として市販のミネラルウォーター（導電率：２０８μＳ／ｃｍ）を用いた。
　まず、殺菌装置内に試験液１２０ｍｌを入れた。試験液には、菌を含むミネラルウォーターを用いた。次に、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。この電圧印加は、電極間に２００ｍＡの電流が流れる状態で１５分間行った。この電圧印加によって、試験液のｐＨは１０．５になった。次に、電極間に２０ｍＡの電流が流れるように且つイオン吸着電極がアノードとなるように、電極間に１５分間電圧を印加した。この電圧印加によって、試験液のｐＨは１０．６になった。次に、電極間に２００ｍＡの電流が流れるように且つイオン吸着電極がカソードとなるように、電極間に３０分間電圧を印加した。この電圧印加によって、試験液のｐＨは３．４になった。次に、電極間に２０ｍＡの電流が流れるように且つイオン吸着電極がカソードとなるように、電極間に１５分間電圧を印加した。この電圧印加によって、試験液のｐＨは３．５になった。試験開始からの経過時間と、試験液のｐＨおよび生菌数との関係を、表３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
　表３に示すように、塩を加えていないミネラルウォーターでも、殺菌効果が得られた。すなわち、本発明の方法および装置では水道水や河川の水でも殺菌効果が得られることが示された。
　［実施例４］
　実施例４では、実施例１で用いた殺菌装置と同じ殺菌装置を用いて水性液体の殺菌を行った。ただし、実施例４では、濃度が異なる２種類の塩化ナトリウム水溶液を水性液体として用いた。具体的には、塩化ナトリウムの濃度が０．７８ｇ／リットルまたは１．５６ｇ／リットルである塩化ナトリウム水溶液を用いた。
　まず、殺菌装置内に試験液１２０ｍｌを入れた。試験液には、枯草菌を含む塩化ナトリウム水溶液（塩化ナトリウム濃度：０．７８ｇ／リットル）を用いた。次に、イオン吸着電極がアノードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。この電圧印加は、電極間に２００ｍＡの電流が流れる状態で３０分間行った。この電圧印加によって、試験液のｐＨは１３．３になった。次に、電極間に２０ｍＡの電流が流れるように且つイオン吸着電極がアノードとなるように、電極間に５分間電圧を印加した。この電圧印加後の試験液のｐＨは１３．３であった。次に、電極間に２００ｍＡの電流が流れるように且つイオン吸着電極がカソードとなるように、電極間に６０分間電圧を印加した。この電圧印加によって、試験液のｐＨは２．４となった。次に、電極間に２０ｍＡの電流が流れるように且つイオン吸着電極がカソードとなるように、電極間に２５分間電圧を印加した。この電圧印加後の試験液のｐＨは２．４であった。
　また、枯草菌を含む塩化ナトリウム水溶液（塩化ナトリウム濃度：１．５６ｇ／リットル）を用いて同様の試験を行った。また、黒こうじカビを含む塩化ナトリウム水溶液（塩化ナトリウム濃度：０．７８ｇ／リットル）を用いて同様の実験を行った。ただし、黒こうじカビについての試験では、枯草菌についての試験とは逆方向に電圧を印加した。試験開始からの経過時間と、試験液のｐＨおよび生菌数との関係を、表４～表６に示す。表４～表６に示すように、実施例４の条件でも殺菌効果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　［実施例５］
　実施例５では、実施例１で用いた殺菌装置と同じ殺菌装置を用いて水性液体の殺菌を行った。
　まず、殺菌装置内に試験液１２０ｍｌを入れた。試験液には、黄色ブドウ球菌またはカンジダ菌を含む塩化ナトリウム水溶液（塩化ナトリウム濃度：０．７８ｇ／リットル）を用いた。次に、イオン吸着電極がカソードとなるように、イオン吸着電極と対極との間に電圧を印加した。この電圧印加は、電極間に１．４ｍＡの電流が流れる状態で７分間行った。その電圧印加の後、電圧印加を中止して４分間試験液を静置した。この静置の途中（試験開始から約８分経過後）において、生菌数およびｐＨを測定した。ｐＨは４．９であった。
　次に、イオン吸着電極がカソードとなるように且つ電極間に４．６ｍＡの電流が流れるように、電極間に７分間電圧を印加した。その電圧印加の後、電圧印加を中止して４分間試験液を静置した。この静置の途中（試験開始から約１９分経過後）において、生菌数およびｐＨを測定した。ｐＨは３．９であった。
　次に、イオン吸着電極がカソードとなるように且つ電極間に３７ｍＡの電流が流れるように、電極間に７分間電圧を印加した。その電圧印加の後、電圧印加を中止して４分間試験液を静置した。この静置の途中（試験開始から約３０分経過後）において、生菌数およびｐＨを測定した。ｐＨは２．９であった。試験開始からの経過時間と、試験液のｐＨおよび生菌数との関係を、表７に示す。表７に示すように、実施例５の条件でも殺菌効果が得られた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
　本発明は、殺菌方法および殺菌装置に利用できる。たとえば、本発明は、飲料水の製造方法および製造装置、飲料水の殺菌方法および殺菌装置、風呂やプールの水の殺菌方法および殺菌装置、器具の殺菌方法および殺菌装置に適用できる。本発明の殺菌方法および殺菌装置は、小型化することが可能であるため、電力の供給がない地域や状況においても使用することが可能である。そのため、本発明の殺菌方法および殺菌装置は、災害時などの緊急時に好ましく用いることができる。

Claims (15)

  1. 　（ｉ）水性液体中において、イオンを可逆的に吸着可能な第１の導電性物質を含む第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって前記水性液体のｐＨを５未満となるようにまたは９より大きくなるように変化させるステップと、
    　（ii）前記水性液体のｐＨを５～９の範囲とするステップと、をこの順序で含む、殺菌方法。
  2. 　前記（ｉ）のステップがバッチ方式で行われる、請求項１に記載の殺菌方法。
  3. 　前記水性液体を含む系に接続された槽に前記第１のイオン吸着電極と前記対極とが配置されており、
    　前記槽を前記水性液体が連続的に流れている状態で前記（ｉ）のステップが行われる、請求項１に記載の殺菌方法。
  4. 　前記（ii）のステップが、前記水性液体中において前記第１のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる、請求項１に記載の殺菌方法。
  5. 　前記（ii）のステップが、前記水性液体中においてイオンを可逆的に吸着可能な第２の導電性物質を含む第２のイオン吸着電極と対極との間に電圧を印加することによって行われる、請求項１に記載の殺菌方法。
  6. 　前記（ｉ）のステップと前記（ii）のステップとの間に、（ｘ）前記（ｉ）のステップを経た前記水性液体のｐＨが５未満であればそれが９より大きくなるように変化させ、前記（ｉ）のステップを経た前記水性液体のｐＨが９より大きければそれが５未満となるように変化させるステップをさらに含む、請求項１に記載の殺菌方法。
  7. 　前記（ｉ）のステップにおける電圧印加の際に、殺菌の対象物を前記水性液体中に浸漬しておくことによって前記対象物の殺菌が行われる、請求項１に記載の殺菌方法。
  8. 　第１のイオン吸着電極および対極と、前記第１のイオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加するための電源とを備え、
    　前記第１のイオン吸着電極は、イオンを可逆的に吸着可能な第１の導電性物質を含み、
    　（ｉ）水性液体中において、前記第１のイオン吸着電極と前記対極との間に電圧を印加することによって前記水性液体のｐＨを５未満となるようにまたは９より大きくなるように変化させるステップと、
    　（ii）前記水性液体のｐＨを５～９の範囲とするステップとがこの順序で行われる、殺菌装置。
  9. 　前記水性液体が配置される槽をさらに備える、請求項８に記載の殺菌装置。
  10. 　前記水性液体のｐＨをモニタするためのｐＨセンサをさらに備える、請求項８に記載の殺菌装置。
  11. 　前記（ｉ）のステップがバッチ方式で行われる、請求項８に記載の殺菌装置。
  12. 　前記（ｉ）のステップにおける電圧印加の際に、殺菌の対象物を前記水性液体中に浸漬しておくことによって前記対象物の殺菌が行われる、請求項８に記載の殺菌装置。
  13. 　前記水性液体を含む系に接続されている、請求項８に記載の殺菌装置。
  14. 　前記（ｉ）のステップが通液方式で行われる、請求項１３に記載の殺菌装置。
  15. 　前記第１の導電性物質が活性炭を含む、請求項８に記載の殺菌装置。
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