JPH09253650A - 殺菌水製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 一定の残留塩素濃度とｐＨとを示す殺菌水製
造装置を提供する。 【解決手段】 本発明になる殺菌水製造装置は、水に塩
化ナトリウムと塩酸とが添加された電解液を電気分解す
る無隔膜電解槽と、前記電気分解により得られる電解水
を所望の残留塩素濃度とｐＨとに調製する希釈水の流量
を検知する流量センサ部と、制御回路部とを備えてな
り、前記制御回路部は、該流量センサ部で検知された流
量信号に基づいて、所望の残留塩素濃度及びｐＨとなる
殺菌水が得られるよう、電解液流量と電解電流とを制御
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、食品、食器の洗
浄、手洗い、医療器具の洗浄等に用いられる次亜塩素酸
含有殺菌水を電気分解によって得る殺菌水製造装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】殺菌水は、その殺菌作用から主に食品、
食器の洗浄、医療器具の洗浄、手洗い等に用いられてい
る。この殺菌水には、従来、一定濃度の食塩水がアノー
ドとカソードとを配した有隔膜電解槽中で電気分解され
ることにより、アノード室から生成されるｐＨ２．５〜
３程度の酸性水が用いられていた。

【０００３】最近では、水に塩化ナトリウムと塩酸とが
添加された電解液を無隔膜電解槽で直流電流により電気
分解したものを水で希釈した弱酸性水が殺菌水として利
用されている。

【０００４】ところで、殺菌水の殺菌効果は、液中の残
留塩素によるものであるが、残留塩素は水のｐＨによっ
て、その存在形態を変えることが知られている。そのた
め、残留塩素濃度が同じならば、ｐＨが高いと、次亜塩
素酸の多くがイオンの形（ＣｌＯ^- ）に変化するため、
殺菌力は次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）に比較して著しく減少
する。反対にｐＨが低すぎると、塩素ガスの発生が多く
なり、残留塩素量を保つのが困難になる。それゆえに、
ｐＨを４〜７に制御し殺菌力の高い次亜塩素酸の存在率
を最も高くすることが、もっとも効果的に殺菌力を引き
出させることになる。

【０００５】上記無隔膜電解による方法を以下に説明す
る。

【０００６】水に塩化ナトリウムと塩酸とが添加された
電解液は、まず直流電流により電気分解され、アノード
近傍では、塩素イオンが塩素ガスになり、それが水に溶
けて次亜塩素酸となる。また、カソード近傍では、ナト
リウムイオンと水との反応で苛性ソーダと水素ガスとが
生じる。

【０００７】アノード側： ２Ｃｌ^- → Ｃｌ₂ ＋２ｅ^- Ｃｌ₂ ＋Ｈ₂ Ｏ → ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ カソード側： ２Ｎａ⁺ ＋２Ｈ₂ Ｏ＋２ｅ^- → ２ＮａＯＨ＋Ｈ₂ このとき、次亜塩素酸の存在比はｐＨによって変化す
る。無隔膜電解槽の場合では、アノードとカソードとを
仕切る隔膜がないため、電解槽全体のｐＨは弱アルカリ
性となるので、所定のｐＨ（希釈後、弱酸性ｐＨ４〜
７）にするため、被電解水に添加された塩酸（ＨＣｌ）
により、カソード近傍で生成される苛性ソーダ（ＮａＯ
Ｈ）を中和し、槽全体を酸性にする。すなわち、ｐＨ値
は、塩酸の添加量で調整することになる。

【０００８】 槽内の液中：ＮａＯＨ＋ＨＣｌ→ＮａＣｌ＋Ｈ₂ Ｏ そして、電気分解で生成した残留塩素濃度の高い水は、
希釈水（上水）で希釈され、残留塩素濃度およびｐＨが
設定範囲内に制御され、殺菌水として得られる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、残留塩
素濃度およびｐＨが設定範囲内となるような希釈水の流
量は、たとえ一定の流量で流れる定流量弁を用いたとし
ても、水道水の水圧等によって変化してしまう。それゆ
えに、得られる殺菌水の残留塩素濃度およびｐＨが変動
し、所望の殺菌水が常に得られるとは限らない。

【００１０】そこで、本発明の目的とするところは、水
圧等の変動により希釈水量が変化しても、常に一定の残
留塩素濃度およびｐＨを有する殺菌水を得ることができ
る殺菌水製造装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明になる殺菌水製造
装置は、水に塩化ナトリウムと塩酸とが添加された電解
液を電気分解する無隔膜電解槽と、前記電気分解により
得られる電解水を所望の残留塩素濃度とｐＨとに調製す
る希釈水の流量を検知する流量センサ部と、制御回路部
とを備えてなり、前記制御回路部は、該流量センサ部で
検知された流量信号に基づいて、所望の残留塩素濃度及
びｐＨとなる殺菌水が得られるよう、電解液流量と電解
電流とを制御することを特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】残留塩素濃度（mol/l ）は、電解
槽に供給する流量を一定とすると、（１）式に示すよう
に電流に比例する。

【００１３】 残留塩素濃度＝（η_Cl×Ｉ×60）／（Ｆ×Ｗ） （１） η_Cl：塩素発生の電流効率 Ｉ ：電気分解する電流（以後、電解電流とする）
（Ａ） Ｆ ：ファラデー定数 Ｗ ：電解液流量（l/min ） 電気分解で生成される水素イオン濃度および水酸基イオ
ン濃度は（２）、（３）式で表せる。

【００１４】 ［Ｈ⁺ ］ ＝（η_a ×Ｉ×60）／（Ｆ×Ｗ） （２） ［０Ｈ^- ］＝（η_c ×Ｉ×60）／（Ｆ×Ｗ） （３） ［Ｈ⁺ ］ ：水素イオン濃度（mol/l ） ［ＯＨ^- ］：水酸基イオン濃度（mol/l ） η_a ：アノード側電流効率 η_c ：カソード側電流効率 電気分解前の水は、酸性であるが、電気分解後は（３）
式により、水酸基イオンが増加するので、ｐＨは次式で
表される。

【００１５】 ｐＨ＝−log ［Ｈ⁺ ］ ＝−log ［d −（η_c ×Ｉ×60）／（Ｆ×Ｗ）］ （４） d ：電気分解前の水素イオン濃度（mol/l ） 例えば、標準の電解液流量をＷ₁ 、電解電流をＩ₁ 、希
釈水量をＷ₂ 、希釈後のｐＨをＢ₁ 、残留塩素濃度をＣ
₁ とする。（所望の残留塩素濃度及びｐＨが得られる状
態）そして、希釈水量がａ倍となったとすると、残留塩
素濃度はＣ₁ ／ａ、ｐＨはＢ₁ ＋log ａとなってしま
う。そこで、希釈水量がａ倍となったことを流量センサ
で検知すると同時に、フィードバックして電解液流量と
電解電流とを共にａ倍にすると、（１）式より塩素発生
量が変わらないことがわかる。

【００１６】 塩素発生量＝（η_Cl×ａＩ₁ ×60）／（Ｆ×ａＷ₁ ） ＝（η_Cl×Ｉ₁ ×60）／（Ｆ×Ｗ₁ ） 希釈後の残留塩素濃度は、希釈水量がａ倍となっている
が電解液流量もａ倍となっているので、標準値と変わら
ない。

【００１７】 残留塩素濃度＝ａＣ₁ ／ａ ＝Ｃ₁ また、電気分解後のｐＨも（４）式より、電解液流量と
電解電流とがａ倍となっても標準のｐＨと変わらない。

【００１８】 ｐＨ＝−log ［d −（η_c ×ａＩ₁ ×60）／（Ｆ×ａＷ₁ ）］ ＝−log ［d −（η_c ×Ｉ₁ ×60）／（Ｆ×Ｗ₁ ）］ 希釈後のｐＨは、希釈水量がａ倍となっているが電解液
流量もａ倍となっているので、標準値と変わらない。

【００１９】 ｐＨ＝−log （ａ［Ｈ⁺ ］／ａ） ＝−log ［Ｈ⁺ ］ ＝Ｂ₁ すなわち、希釈水量の流量値を流量センサ部で測定し、
その流量信号を制御回路部にフィードバックする。制御
回路部では、流量信号を流量値に換算し、標準での希釈
水の流量値との比に基づいて、電解液流量と電解電流と
を制御する。これにより、希釈水量が変化しても常に一
定の残留塩素濃度とｐＨとを示す殺菌水を得ることが出
来る。

【００２０】尚、流量センサ部にて標準での希釈水の流
量（Ｗ₂ ）と、実際に流れている希釈水の流量との流量
比を演算し、その演算結果を制御回路部にフィードバッ
クし、そして制御回路部では、該流量比に応じて電解液
流量と電解電流とを制御する信号を発するような構成と
してもよい。

【００２１】加えて、本発明における所望の残留塩素濃
度及びｐＨは、ｐＨが４〜７の範囲であり、残留塩素濃
度が殺菌に効果があるとされる２０ｐｐｍ以上を意味す
る。

【００２２】また、電解液は、水に塩化ナトリウムと塩
酸とが添加されたものであるが、塩化ナトリウムと塩酸
とが少なくとも添加されていれば足りる。

【００２３】

【実施例】本発明にかかる殺菌水製造装置について、具
体的な一実施例を用いて詳述する。

【００２４】図１は、本発明にかかる殺菌水製造装置の
一実施例を示した説明図である。

【００２５】図において、１は無隔膜電解槽、２はアノ
ード、３はカソード、４は希釈水である原水、５は電解
液である。６は電気分解後の電解水を所望の残留塩素濃
度及びｐＨに調製するための希釈水の流量を検知する流
量センサ部であり、ここでは流量センサを用いている。
７は直流電源、８は電解液を電解槽に導くための定流量
ポンプ、９は殺菌水、１０は制御回路部である。

【００２６】アノード２としてチタンに白金・イリジウ
ム系をコーティングした電極と、カソード３としてチタ
ンに白金をめっきした電極とを用いた電解槽１に電解液
５である塩化ナトリウム3 ％と塩酸0.5 ％とを添加した
水を流量15ml/minで流通させ、直流電源７を用いて電圧
3 Ｖ、電流6 Ａで電気分解した。このとき、希釈水量の
変化を流量センサ６で検知し、その流量値を制御回路部
１０にフィードバックし、制御回路部１０にて希釈水量
の変化に合わせて、直流電源７の電流と定流量ポンプ８
との流量を制御することにより、所望の残留塩素濃度殺
菌水９を生成させた。

【００２７】次に従来の方法、すなわち上記構成の電解
液５及び電解槽１を用い、電気分解した液を流量1.0l/m
inの原水４、ここでは上水（ｐＨ7.0 ）で希釈し、ｐＨ
6.0、残留塩素濃度70ppm の殺菌水９を得た。そして、
希釈水（上水）量を変化させ、そのときの残留塩素濃度
及びｐＨの関係を測定した。

【００２８】また、本発明になる方法においては、電解
液流量及び電解電流値を希釈水量1.0l/minを基準（本実
施例では、希釈水量1.0l/minであればｐＨ6.0 、残留塩
素濃度70ppm の殺菌水９が得られることを意味する）に
し、希釈量の増減に合わせて変化させ、残留塩素濃度及
びｐＨの関係を測定した。

【００２９】このとき、制御回路部の働きとしては、た
とえば、流量センサ６で検知された流量が2.0l/minとす
ると、制御センサでは、流量比が２倍（希釈水量1.0l/m
inを基準にしているため）であることを演算し、その結
果に基づいて電解液流量及び電解電流値を２倍にする制
御信号を定流量ポンプ８及び電源７に出力する。

【００３０】図２及び図３に希釈流量と残留塩素濃度及
びｐＨの関係をそれぞれ示す。

【００３１】これらの図より、従来の装置では、流量や
電流を制御していないので、希釈水の流量が変化したと
きには残留塩素濃度特性及びｐＨ特性は、それぞれ図２
ａ、図３ａのように示され、希釈水量が増加すると残留
塩素濃度は下がり、ｐＨは上がり、反対に希釈水量が減
少すると、残留塩素濃度は上がり、ｐＨは下がることが
わかる。

【００３２】しかし、本発明によれば、図２ｂ、図３ｂ
に示されるように、希釈水の流量が変化しても残留塩素
濃度及びｐＨともほとんど変化せず、必要な残留塩素濃
度（ここでは70ppm ）及びｐＨ（ここでは6.0 ）の殺菌
水が得られることがわかる。

【００３３】尚、得られる残留塩素濃度及びｐＨは、希
釈水の流量基準を変えることにより任意の設定が可能で
あり、この場合、制御回路部に該基準の設定を変更でき
る設定変更手段を設けてもよい。

【００３４】

【発明の効果】本発明になる殺菌水製造装置は、水に塩
化ナトリウムと塩酸とが添加された電解液を電気分解す
る無隔膜電解槽と、前記電気分解により得られる電解水
を所望の残留塩素濃度とｐＨとに調製する希釈水の流量
を検知する流量センサ部と、制御回路部とを備えてな
り、前記制御回路部は、該流量センサ部で検知された流
量信号に基づいて、所望の残留塩素濃度及びｐＨとなる
殺菌水が得られるよう、電解液流量と電解電流とを制御
することを特徴とする。

【００３５】本発明によれば、電気分解後の希釈水の流
量がたとえ変化したとしても、常に一定の残留塩素濃度
とｐＨを示す殺菌水を得ることが出来る。

【００３６】本発明の工業的価値は大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる殺菌水製造装置の一実施例を示
した説明図である。

【図２】一実施例にかかる本発明品と従来品との希釈水
の流量と残留塩素濃度との関係を示す図である。

【図３】一実施例にかかる本発明品と従来品との希釈水
の流量とｐＨとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 無隔膜電解槽 ２ アノード ３ カソード ４ 原水 ５ 電解液 ６ 流量センサ ７ 直流電源 ８ 定流量ポンプ ９ 殺菌水 １０ 制御回路部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河村 淳一 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内 (72)発明者 岩波 良治 京都市南区吉祥院西ノ庄猪之馬場町１番地 日本電池株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水に塩化ナトリウムと塩酸とが添加され
   た電解液を電気分解する無隔膜電解槽と、電気分解によ
   り得られる電解水を所望の残留塩素濃度とｐＨとに調製
   する希釈水の流量を検知する流量センサ部と、制御回路
   部とを備えてなり、 前記制御回路部は、該流量センサ部で検知された流量信
   号に基づいて、所望の残留塩素濃度及びｐＨとなる殺菌
   水が得られるよう、電解液流量と電解電流とを制御する
   ことを特徴とする殺菌水製造装置。