殺菌水製造装置および殺菌水の製造方法
【課題】長期間にわたって安定的に殺菌水を製造することができ、殺菌水製造装置自体を安価にすることができ、殺菌水の製造に伴うランニングコストを低減することが可能な、殺菌水製造装置を提供する。また、上記殺菌水製造装置を用いた殺菌水の製造方法を提供する。
【解決手段】アノード、カソード、第三電極、およびカソードと第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、カソードおよび第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置および当該殺菌水製造装置を用いた殺菌水の製造方法が提供される。
【解決手段】アノード、カソード、第三電極、およびカソードと第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、カソードおよび第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置および当該殺菌水製造装置を用いた殺菌水の製造方法が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩素イオン含有水を電気分解することにより、次亜塩素酸を含有する殺菌水を生成するための、殺菌水製造装置および殺菌水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩素イオン含有水、例えば塩化ナトリウム水溶液、塩酸水溶液などを電気分解すると、水中に次亜塩素酸および／または次亜塩素酸イオンが生成する。生成した次亜塩素酸および次亜塩素酸イオン、特に殺菌作用の高い次亜塩素酸を利用した殺菌方法、ならびにこれらの化学種を含有する殺菌水の製造方法および製造装置がこれまでに開示されている。
【０００３】
特許文献１（特開２００６−２３９５３１号明細書）は、「塩化ナトリウムを含む水中に一対の交流電極と、該交流電極より小面積乃至同面積の第一の接地電極と、前記一対の交流電極の合計面積より大面積且つ接地状態と非接地状態とを切り換えることができる第二の接地電極とを配設し、該第二の接地電極を非接地状態にすると共に、前記一対の交流電極間に交流を印加し電気分解することにより次亜塩素酸ナトリウム塩を発生させて前記水を殺菌した後、前記第二の接地電極を接地状態に切り換える共に、前記一対の交流電極間に交流を印加し電気分解することにより前記次亜塩素酸ナトリウム塩を塩化ナトリウムに還元して前記水を浄化することを特徴とする次亜塩素酸ナトリウム塩を用いた水の浄化方法」を記載している。
【０００４】
特許文献２（特開２００５−２６２００３号明細書）は、「電解槽内に３枚以上の電極板を設け、両端の電極板のみをそれぞれ直流電源の陽極と陰極に直列に接続し、電解槽に塩素化合物並びにマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を含む着色廃水を流通させつつ、直流電流を通電して電解処理を行なうことを特徴とする、着色廃水の脱色方法」を記載している。
【０００５】
特許文献３（特開平１０−１８０２５９号明細書）は、「水道水等の原水が通過する導電性吸着部に第１電極を接触させるとともに第２電極を該導電性吸着部と間隔をおいて配置し、該第１電極を陽極とし該第２電極を陰極とする正極性の直流電圧を印加し、該導電性吸着部に細菌等を捕捉させかつ付着した細菌等の繁殖を抑制する制菌モードを有する浄水殺菌装置において、前記第２電極と前記導電性吸着部との間に該第２電極と対向するよう前記第１電極と同一極性の第３電極を配置するとともに、前記各電極の極性を切り換える極性切り換え手段と、前記各電極に印加する電圧値を設定できる電圧設定手段とを有することを特徴とする浄水殺菌装置」を記載している。
【０００６】
殺菌水の製造装置の多くは電気分解方式を採用しており、アノードとカソードの間に隔膜を使用する構造（隔膜型）と使用しない構造（無隔膜型）に大別される。いずれの構造も、一般に、アノードおよびカソードとして、白金、イリジウムなどの貴金属またはその酸化物などで被覆されたチタン板を使用する。また、殺菌水を安価に製造する一般的な方法として、水道水、地下水などに食塩を溶解した塩素イオン含有水を電気分解することにより、次亜塩素酸を生成させることが知られている。
【０００７】
水道水などに塩化ナトリウムなどを添加して調製された塩素イオン含有水は、一般に、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属のイオンや、水中に溶解したイオン状シリカなどの成分も含む。このような塩素イオン含有水を用いて長期間連続して電気分解を行うと、アルカリ土類金属イオン、イオン状シリカなどの成分が、スケールとしてカソード表面に析出し付着して次第に電流が流れなくなる。その結果、殺菌水製造装置の電気分解能力が低下して、次亜塩素酸の生成量が低下するなどの問題があった。
【０００８】
上記問題を回避または解決するために、水道水の代わりに純水を使用する、あるいは軟水器を使用して水道水を軟水化するなどの方法が採用されている。しかし、これらの方法を使用すると、純水の製造コストや軟水器の使用に伴うランニングコストが発生してしまう。また、アノードとカソードの間に逆の極性の電圧を印加して、カソードに付着したスケールを剥離することも行われている。この方法によれば、初期の段階ではスケールが完全に剥離して電気分解性能を維持できるが、スケール剥離を繰り返し行うにつれて、剥離しきれないスケールがカソード表面に残留する。その結果、カソード表面の抵抗が高くなり、スケールを剥離するためにより高い電圧が必要となる。そのような高電圧でスケール剥離を行うと、電極表面の白金被覆（例えば白金めっきなど）にピンホールが空く、白金被覆が剥離する、などの問題が生じる場合があった。そのため、このような方法を使用する場合、高価な白金被覆チタン板から構成される電極を定期的に交換しなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３９５３１号明細書
【特許文献２】特開２００５−２６３００３号明細書
【特許文献３】特開平１０−１８０２５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、長期間にわたって安定的に殺菌水を製造することができ、殺菌水製造装置自体を安価にすることができ、殺菌水の製造に伴うランニングコスト、特に電極に関係するランニングコストを低減することが可能な、殺菌水製造装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記殺菌水製造装置を用いた殺菌水の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願は、上記課題を解決するために以下の発明を提供する。
【００１２】
１．アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置。
【００１３】
２．前記アノードが白金被覆チタンから構成される、上記１に記載の殺菌水製造装置。
【００１４】
３．前記カソードと前記第三電極の間に印加される直流電圧の極性を反転させる極性切替装置をさらに有する、上記１または２のいずれかに記載の殺菌水製造装置。
【００１５】
４．前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有する、上記１〜３のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【００１６】
５．前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、上記１〜４のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【００１７】
６．アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置を提供する工程と、
前記アノードおよび前記カソードの周囲に、前記アノードと前記カソードの間で導通があるように塩素イオン含有水を配置する工程と、
前記アノードと前記カソードの間に直流電圧を印加することにより、前記塩素イオン含有水を電気分解して、次亜塩素酸を含有する殺菌水を生成する工程と、
前記カソードおよび前記第三電極の周囲に、前記カソードと前記第三電極の間で導通があるように洗浄水を配置する工程と、
前記カソードと前記第三電極の間に、前記カソード側が正となる直流電圧を印加することにより、前記カソード表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記カソード表面に付着したスケールを剥離する工程と、
を有する、殺菌水の製造方法。
【００１８】
７．前記アノードが白金被覆チタンから構成される、上記６に記載の殺菌水の製造方法。
【００１９】
８．前記カソードと前記第三電極の間に、前記第三電極側が正となる直流電圧を印加することにより、前記第三電極表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記第三電極表面に付着したスケールを剥離する工程をさらに有する、上記６または７のいずれかに記載の殺菌水の製造方法。
【００２０】
９．前記殺菌水製造装置が、前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有しており、剥離したスケールを洗浄水と一緒に前記ドレンから排出する工程をさらに有する、上記６〜８のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【００２１】
１０．前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、上記６〜９のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の殺菌水製造装置においては、貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタン電極をアノードのみに使用し、チタン電極をカソードと第三電極に使用する。カソード表面にスケールが付着したら、第三電極とカソードに通電することによって、カソード表面の酸化被膜の絶縁破壊を起こし、カソード表面に付着したスケールを破壊された酸化被膜と一緒に剥離することができる。
【００２３】
したがって、本発明によれば、純水や軟水器を使用しなくても、カソード表面を電気分解に適した状態に維持することができ、次亜塩素酸を効率よく生成することができる。また、カソード表面のスケール除去に際して、アノードに電気的ストレスを与える必要がないことから、長期間安定してアノードを使用できる。また、高価な貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタン電極はアノードのみに使用すればよく、カソードと第三電極を安価なチタン電極とすることができるため、より安価な殺菌水製造装置を提供することができる。さらに、電極の消耗に伴う定期的な電極交換は、安価なチタン電極を用いたカソードおよび第三電極について行うだけでよいため、長期間電気分解を行ったときのランニングコストも低減できる。
【００２４】
なお、上述の記載は、本発明の全ての実施態様及び本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。
【図２ａ】本発明の一実施態様による、アノード、カソードおよび第三電極の形状および配置を示す概略図である。
【図２ｂ】本発明の別の実施態様による、アノード、カソードおよび第三電極の形状および配置を示す概略図である。
【図３ａ】本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。
【図３ｂ】本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。
【図３ｃ】本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の別の実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図を参照しながら、本発明の代表的な実施態様を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。
【００２７】
図１は、本発明の一実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。殺菌水製造装置１０は、アノード（陽極）２０と、カソード（陰極）３０と、第三電極４０とを有しており、アノード２０、カソード３０および第三電極４０が、極性切替装置（不図示）を備えた直流電源５０に接続されている。この殺菌水製造装置１０は、いわゆる無隔膜型である。この無隔膜型の実施態様は、後述する隔膜型の実施態様と比較して、装置構成が単純であることから殺菌水製造装置を安価に製作することができ、水中のイオンがアノードとカソードの間を自由に移動できることから電気分解速度が高く、隔膜の交換に伴うランニングコストもかからないといった利点がある。
【００２８】
アノード２０は、貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成される電極である。貴金属として電気触媒活性を有するものが使用でき、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、およびそれらの組み合わせが挙げられ、白金、イリジウム、およびその組み合わせが好ましい。触媒性能が高いことから、アノード２０は、白金被覆チタンであることが好ましい。
【００２９】
カソード３０および第三電極４０は、チタンから構成される電極である。カソード３０および第三電極４０は、電極表面に酸化被膜（酸化チタン被膜）を有してもよいが、他の種類の金属で被覆されていない。ある実施態様では、例えば、チタン電極を約４００〜６００℃で約１０分〜１時間加熱処理することよって、電極表面に酸化チタン被膜が予め形成される。カソード３０の表面に酸化チタン被膜が予め形成されていると、殺菌水の製造中にアノード２０とカソード３０の間に印加される直流電圧が若干高くなるが、塩素イオン含有水の電気分解に必要な電流を流しつつ、カソード３０の表面に付着するスケールの量を効果的に減少させることができる。酸化チタン被膜の厚さは、一般に約１ｎｍ以上、約１３０ｎｍ以下であり、約５ｎｍ以上、約１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、カソード表面からスケールを除去する工程で第三電極の表面に付着するスケールの量を効果的に減少させるために、第三電極の表面にこのような酸化チタン被膜を予め形成してもよい。
【００３０】
アノード２０、カソード３０、第三電極４０の寸法および形状は、殺菌水製造装置の必要とされる能力、設置場所などに応じて、適宜決定することができる。電極の形状として、例えば、板状、丸棒状、角棒状、中空円筒状などが挙げられ、一般に使用される角形の電解槽に収容しやすいことや単位質量当たりの有効処理面積が大きいことなどから、板状電極が好ましい。図１では、アノード２０とカソード３０が対向しており、カソード３０の斜め下方に第三電極４０が配置されているが、これらの電極の配置および電極間の距離は、殺菌水製造装置の形状および設置場所、塩素イオン含有水の供給ラインおよび殺菌水排出ラインの取り付け位置、直流電源の能力、塩素イオン含有水の塩素イオン濃度などに応じて適宜決定することができる。但し、第三電極４０は、アノード２０とカソード３０の間に入らないように、すなわち、殺菌水の製造時にアノード２０とカソード３０の間に生じる電界を第三電極４０が遮蔽しないように配置される。例えば、図２ａに示すように、アノード２０、カソード３０、第三電極４０を板状として、アノード２０とカソード３０が対向し、カソード３０のアノード対向面と反対の面でカソード３０と第三電極４０が対向するように、これらの電極を一列に並べてもよい。また、図２ｂに示すように、中心に棒状電極のアノード２０、その周りを取り囲むように中空円筒状電極のカソード３０、さらにカソード３０の周りを取り囲むように第三電極４０を配置してもよい。
【００３１】
直流電源５０は、殺菌水の製造時にアノード２０とカソード３０の間に直流電圧を印加する。また、直流電源５０は、カソード３０と第三電極４０の間に直流電圧を印加できるようにもなっている。図１では一つの直流電源にアノード２０、カソード３０、第三電極４０の全てが接続されているが、殺菌水製造装置１０が、アノード２０とカソード３０に直流電圧を印加する第１直流電源と、カソード３０と第三電極４０に直流電圧を印加する第２直流電源とを別々に有してもよい。直流電源は、定電流を流すことが可能な直流安定化電源であってもよい。
【００３２】
極性切替装置は、カソード３０と第三電極４０の間に印加される直流電圧の極性を反転させる。本発明では、カソード表面に付着したスケールを剥離するときに、カソード側が正、第三電極側が負となる直流電圧が印加される。その結果、カソードとして機能する第三電極の表面にスケールが付着する場合がある。極性切替装置は、逆の極性の直流電圧、すなわち、第三電極側が正、カソード側が負となる直流電圧を印加することを可能にし、カソード表面からのスケール除去と同様の機構により、第三電極表面に付着したスケールを除去することも可能にする。極性切替装置は、所定時間毎に極性反転を行う動作機構を備えていてもよい。
【００３３】
アノード２０、カソード３０および第三電極４０は、電解槽６０の内部に収容されている。電解槽６０の形状は、立方体、直方体、円筒など様々であってよい。電解槽６０の底部にはドレン７０が取り付けられており、ドレン７０は手動または自動のドレンバルブ７２によって開閉できる。電解槽６０の底部がドレン７０に向かって低くなるように傾斜していてもよく、その傾斜角は一般に約２５度〜約３５度とすることができる。電解槽６０は、殺菌水の原料となる塩素イオン含有水を槽内に供給するための給水ライン８０および給水ポンプ８２、製造した殺菌水を槽から外部に取り出すための殺菌水排出ライン９０および排出ポンプ９２を備えている。図１では、給水ライン８０が電解槽６０の下部側面に取り付けられ、排水ライン９０が電解槽６０の上部から殺菌水を取り出すように取り付けられているが、これに限らず、給水ライン８０および殺菌水排出ライン９０を電解槽６０に取り付ける位置は、殺菌水製造装置の形状および設置場所などに応じて適宜決定することができる。ある実施態様では、ドレン７０を殺菌水排出ライン９０として兼用することもできる。塩素イオン含有水として、塩化ナトリウム水溶液、例えば食塩水、塩化カリウム水溶液、塩酸水溶液、海水などを使用することができ、これらは必要に応じて濾過してから電解槽６０に供給してもよい。塩素イオン含有水に含まれる塩素イオン濃度は、一般に約０．０１質量％以上、約１０質量％以下であり、約０．０５質量％以上、約５．０質量％以下であることが好ましい。
【００３４】
図３ａ〜３ｃは、本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。これらの図では、本方法の基本的な原理を説明する目的で、アノード２０、カソード３０、第三電極４０および極性切替装置を備えた直流電源５０のみを図示する。図１および図３ａ〜３ｃを参照しながら、本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法を以下詳述する。
【００３５】
塩素イオン含有水は、給水ポンプ８２によって給水ライン８０から電解槽６０の内部に供給される。アノード２０およびカソード３０の周囲に、アノード２０とカソード３０の間で導通があるように塩素イオン含有水が配置されたら、図３ａに示すように、直流電源５０によってアノード側に正電圧を印加しカソード側に負電圧を印加すると、塩素イオン含有水の電気分解が起こり、次亜塩素酸を含有する殺菌水が生成する。電気分解に使用される直流電圧および電極の単位面積当たりの電流密度は、一般に、約０．５Ｖ以上、約２０Ｖ以下、および約０．５Ａ／ｍ2以上、約５０Ａ／ｍ2以下である。
【００３６】
塩素イオン含有水を電気分解したときに、アノード側では塩素イオンが塩素となり、その塩素が水と反応して次亜塩素酸と塩酸が生じる。一方、例えば塩素イオン含有水を一定濃度の塩化ナトリウム水溶液とした場合、カソード側ではナトリウムイオンと水の反応で水酸化ナトリウムと水素ガスが生じる。このとき、次亜塩素酸の量は水中のｐＨによって変化する。
アノード側：２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
カソード側：２Ｎａ+＋２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→２ＮａＯＨ＋Ｈ2↑
【００３７】
一般に、無隔膜で電気分解を行うと、殺菌水全体のｐＨは中性から弱アルカリ性（ｐＨ７〜８程度）となる。弱アルカリ性では次亜塩素酸イオンの量が多くなり（ＨＣｌＯ＋ＯＨ-→ＣｌＯ-＋Ｈ2Ｏ）、系中のカチオンとの塩、例えば次亜塩素酸ナトリウムとなって水中に存在する。殺菌効果の高い次亜塩素酸はｐＨ２〜７で多く存在することが知られている。よって、殺菌水に存在する次亜塩素酸の量をより増加したい場合、供給する塩素イオン含有水および／または生成した殺菌水に塩酸などの酸を適量添加して、殺菌水のｐＨを２〜７に保つことが好ましい。
【００３８】
生成した殺菌水は、排水ポンプ９２によって排水ライン９０から電解槽６０の外部に取り出される。このとき、必要に応じて、取り出された殺菌水を水道水、脱イオン水などで希釈してもよい。
【００３９】
塩素イオン含有水の電気分解を継続すると、塩素イオン含有水に含まれているカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどのアルカリ土類金属イオンおよびイオン状シリカなどのスケール成分が、電気泳動によってカソードに引き寄せられる。そして、これらのスケール成分が、カソード表面で還元される、カソード近傍のｐＨが高いために飽和濃度に達するなどの様々な機構により、カソードの表面又は表面近傍にスケールとして析出する。このようなスケールの一部はカソード表面に付着して電気分解の妨げとなる。
【００４０】
カソード表面に付着したスケールの量がある程度に達したところで、電解槽６０に入っている殺菌水を排水ライン９０またはドレン７０から排出する。次に、水道水、脱イオン水などを洗浄水として電解槽６０に供給して、カソード３０および第三電極４０の周囲に、カソード３０と第三電極４０の間で導通があるように洗浄水を配置する。その後、図３ｂに示すように、直流電源５０によってカソード側に正電圧を印加し第三電極側に負電圧を印加すると、カソード表面に酸化被膜が生成して電極表面の抵抗値が上昇する。酸化被膜は、ある程度の電圧が印加されると絶縁破壊して剥落するため、カソード表面に付着していたスケールは剥落する酸化被膜と一緒に剥離して、カソード表面から除去される。このとき、カソード３０と第三電極４０の間に印加される直流電圧は、一般に、約１５Ｖ以上、約２５Ｖ以下である。
【００４１】
剥離したスケールと酸化被膜は電解槽６０の底部に沈降させてから、ドレンバルブ７２を開いて洗浄水と一緒にドレン７０から排出する。このようにして、カソード表面に付着したスケールを除去することにより、カソード表面を電気分解に適した状態に再生することができる。その後、再び塩素イオン含有水を電解槽６０に供給し、電気分解することにより、殺菌水を製造することができる。
【００４２】
カソード表面からスケールを除去する工程で、殺菌水製造中のカソードと同様に、第三電極４０にスケールが付着する場合がある。このときは、カソード３０からスケールを除去する工程と同様に、洗浄水を電解槽６０に供給して、カソード３０および第三電極４０の周囲に、カソード３０と第三電極４０の間で導通があるように洗浄水を配置した後、図３ｃに示すように、直流電源５０によって、図３ｂとは逆の極性の電圧、すなわち第三電極側に正電圧を印加しカソード側に負電圧を印加すると、同様の機構により、第三電極表面からスケールを除去することができる。この工程は、カソード表面からスケールを除去する工程と一緒に、すなわちカソード表面からスケールを除去する際に使用した洗浄水を交換せずに行ってもよい。スケールの排出は、上述したように、ドレン７０を介して行うことができる。
【００４３】
図４は、本発明の別の実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。この実施態様では、アノード２０と、カソード３０および第三電極４０とを隔てて隔膜１００が設けられており、アノード室１０２とカソード室１０４が電解槽６０の内部に画定されている。隔膜１００として、公知のイオン交換膜を使用することができる。この実施態様では、アノード室１０２で強酸性の殺菌水が生成し、同時にカソード室１０４で強アルカリ水が生成する。アノード室１０２中の強酸性の殺菌水は排出ポンプ９２を使用して殺菌水排出ライン９０から外部に取り出すことができる。カソード室１０４中の強アルカリ水は、別途設けられた強アルカリ水排出ライン（不図示）またはドレン７０から外部に取り出すことができる。この実施態様において、カソード表面からのスケール除去、および第三電極表面からのスケール除去は、上述した手順で行うことができる。
【００４４】
上記実施態様は、あくまでも本発明を例示する目的で記載されたものであり、本発明はこれらに限定されない。本発明の範囲は、本明細書に記載した実施態様についての、当業者にとって明らかな変更、拡張、修正、置換を包含するものとする。例えば、本明細書では、電解槽を備えた殺菌水製造装置の実施態様について説明したが、アノード２０、カソード３０および第三電極４０を、塩素イオン含有水が流れる配管中に設置して、連続的に殺菌水を製造することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、塩素イオン含有水を用いた、次亜塩素酸を含有する殺菌水の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 殺菌水製造装置
２０ アノード
３０ カソード
４０ 第三電極
５０ 直流電源
６０ 電解槽
７０ ドレン
７２ ドレンバルブ
８０ 給水ライン
８２ 給水ポンプ
９０ 殺菌水排出ライン
９２ 排出ポンプ
１００ 隔膜
１０２ アノード室
１０４ カソード室
【技術分野】
【０００１】
本発明は、塩素イオン含有水を電気分解することにより、次亜塩素酸を含有する殺菌水を生成するための、殺菌水製造装置および殺菌水の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
塩素イオン含有水、例えば塩化ナトリウム水溶液、塩酸水溶液などを電気分解すると、水中に次亜塩素酸および／または次亜塩素酸イオンが生成する。生成した次亜塩素酸および次亜塩素酸イオン、特に殺菌作用の高い次亜塩素酸を利用した殺菌方法、ならびにこれらの化学種を含有する殺菌水の製造方法および製造装置がこれまでに開示されている。
【０００３】
特許文献１（特開２００６−２３９５３１号明細書）は、「塩化ナトリウムを含む水中に一対の交流電極と、該交流電極より小面積乃至同面積の第一の接地電極と、前記一対の交流電極の合計面積より大面積且つ接地状態と非接地状態とを切り換えることができる第二の接地電極とを配設し、該第二の接地電極を非接地状態にすると共に、前記一対の交流電極間に交流を印加し電気分解することにより次亜塩素酸ナトリウム塩を発生させて前記水を殺菌した後、前記第二の接地電極を接地状態に切り換える共に、前記一対の交流電極間に交流を印加し電気分解することにより前記次亜塩素酸ナトリウム塩を塩化ナトリウムに還元して前記水を浄化することを特徴とする次亜塩素酸ナトリウム塩を用いた水の浄化方法」を記載している。
【０００４】
特許文献２（特開２００５−２６２００３号明細書）は、「電解槽内に３枚以上の電極板を設け、両端の電極板のみをそれぞれ直流電源の陽極と陰極に直列に接続し、電解槽に塩素化合物並びにマグネシウム化合物及び／又はカルシウム化合物を含む着色廃水を流通させつつ、直流電流を通電して電解処理を行なうことを特徴とする、着色廃水の脱色方法」を記載している。
【０００５】
特許文献３（特開平１０−１８０２５９号明細書）は、「水道水等の原水が通過する導電性吸着部に第１電極を接触させるとともに第２電極を該導電性吸着部と間隔をおいて配置し、該第１電極を陽極とし該第２電極を陰極とする正極性の直流電圧を印加し、該導電性吸着部に細菌等を捕捉させかつ付着した細菌等の繁殖を抑制する制菌モードを有する浄水殺菌装置において、前記第２電極と前記導電性吸着部との間に該第２電極と対向するよう前記第１電極と同一極性の第３電極を配置するとともに、前記各電極の極性を切り換える極性切り換え手段と、前記各電極に印加する電圧値を設定できる電圧設定手段とを有することを特徴とする浄水殺菌装置」を記載している。
【０００６】
殺菌水の製造装置の多くは電気分解方式を採用しており、アノードとカソードの間に隔膜を使用する構造（隔膜型）と使用しない構造（無隔膜型）に大別される。いずれの構造も、一般に、アノードおよびカソードとして、白金、イリジウムなどの貴金属またはその酸化物などで被覆されたチタン板を使用する。また、殺菌水を安価に製造する一般的な方法として、水道水、地下水などに食塩を溶解した塩素イオン含有水を電気分解することにより、次亜塩素酸を生成させることが知られている。
【０００７】
水道水などに塩化ナトリウムなどを添加して調製された塩素イオン含有水は、一般に、マグネシウム、カルシウムなどのアルカリ土類金属のイオンや、水中に溶解したイオン状シリカなどの成分も含む。このような塩素イオン含有水を用いて長期間連続して電気分解を行うと、アルカリ土類金属イオン、イオン状シリカなどの成分が、スケールとしてカソード表面に析出し付着して次第に電流が流れなくなる。その結果、殺菌水製造装置の電気分解能力が低下して、次亜塩素酸の生成量が低下するなどの問題があった。
【０００８】
上記問題を回避または解決するために、水道水の代わりに純水を使用する、あるいは軟水器を使用して水道水を軟水化するなどの方法が採用されている。しかし、これらの方法を使用すると、純水の製造コストや軟水器の使用に伴うランニングコストが発生してしまう。また、アノードとカソードの間に逆の極性の電圧を印加して、カソードに付着したスケールを剥離することも行われている。この方法によれば、初期の段階ではスケールが完全に剥離して電気分解性能を維持できるが、スケール剥離を繰り返し行うにつれて、剥離しきれないスケールがカソード表面に残留する。その結果、カソード表面の抵抗が高くなり、スケールを剥離するためにより高い電圧が必要となる。そのような高電圧でスケール剥離を行うと、電極表面の白金被覆（例えば白金めっきなど）にピンホールが空く、白金被覆が剥離する、などの問題が生じる場合があった。そのため、このような方法を使用する場合、高価な白金被覆チタン板から構成される電極を定期的に交換しなければならなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００６−２３９５３１号明細書
【特許文献２】特開２００５−２６３００３号明細書
【特許文献３】特開平１０−１８０２５９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、長期間にわたって安定的に殺菌水を製造することができ、殺菌水製造装置自体を安価にすることができ、殺菌水の製造に伴うランニングコスト、特に電極に関係するランニングコストを低減することが可能な、殺菌水製造装置を提供することを目的とする。また、本発明は、上記殺菌水製造装置を用いた殺菌水の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本願は、上記課題を解決するために以下の発明を提供する。
【００１２】
１．アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置。
【００１３】
２．前記アノードが白金被覆チタンから構成される、上記１に記載の殺菌水製造装置。
【００１４】
３．前記カソードと前記第三電極の間に印加される直流電圧の極性を反転させる極性切替装置をさらに有する、上記１または２のいずれかに記載の殺菌水製造装置。
【００１５】
４．前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有する、上記１〜３のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【００１６】
５．前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、上記１〜４のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【００１７】
６．アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置を提供する工程と、
前記アノードおよび前記カソードの周囲に、前記アノードと前記カソードの間で導通があるように塩素イオン含有水を配置する工程と、
前記アノードと前記カソードの間に直流電圧を印加することにより、前記塩素イオン含有水を電気分解して、次亜塩素酸を含有する殺菌水を生成する工程と、
前記カソードおよび前記第三電極の周囲に、前記カソードと前記第三電極の間で導通があるように洗浄水を配置する工程と、
前記カソードと前記第三電極の間に、前記カソード側が正となる直流電圧を印加することにより、前記カソード表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記カソード表面に付着したスケールを剥離する工程と、
を有する、殺菌水の製造方法。
【００１８】
７．前記アノードが白金被覆チタンから構成される、上記６に記載の殺菌水の製造方法。
【００１９】
８．前記カソードと前記第三電極の間に、前記第三電極側が正となる直流電圧を印加することにより、前記第三電極表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記第三電極表面に付着したスケールを剥離する工程をさらに有する、上記６または７のいずれかに記載の殺菌水の製造方法。
【００２０】
９．前記殺菌水製造装置が、前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有しており、剥離したスケールを洗浄水と一緒に前記ドレンから排出する工程をさらに有する、上記６〜８のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【００２１】
１０．前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、上記６〜９のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の殺菌水製造装置においては、貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタン電極をアノードのみに使用し、チタン電極をカソードと第三電極に使用する。カソード表面にスケールが付着したら、第三電極とカソードに通電することによって、カソード表面の酸化被膜の絶縁破壊を起こし、カソード表面に付着したスケールを破壊された酸化被膜と一緒に剥離することができる。
【００２３】
したがって、本発明によれば、純水や軟水器を使用しなくても、カソード表面を電気分解に適した状態に維持することができ、次亜塩素酸を効率よく生成することができる。また、カソード表面のスケール除去に際して、アノードに電気的ストレスを与える必要がないことから、長期間安定してアノードを使用できる。また、高価な貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタン電極はアノードのみに使用すればよく、カソードと第三電極を安価なチタン電極とすることができるため、より安価な殺菌水製造装置を提供することができる。さらに、電極の消耗に伴う定期的な電極交換は、安価なチタン電極を用いたカソードおよび第三電極について行うだけでよいため、長期間電気分解を行ったときのランニングコストも低減できる。
【００２４】
なお、上述の記載は、本発明の全ての実施態様及び本発明に関する全ての利点を開示したものとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。
【図２ａ】本発明の一実施態様による、アノード、カソードおよび第三電極の形状および配置を示す概略図である。
【図２ｂ】本発明の別の実施態様による、アノード、カソードおよび第三電極の形状および配置を示す概略図である。
【図３ａ】本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。
【図３ｂ】本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。
【図３ｃ】本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。
【図４】本発明の別の実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図を参照しながら、本発明の代表的な実施態様を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施態様に限定されない。
【００２７】
図１は、本発明の一実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。殺菌水製造装置１０は、アノード（陽極）２０と、カソード（陰極）３０と、第三電極４０とを有しており、アノード２０、カソード３０および第三電極４０が、極性切替装置（不図示）を備えた直流電源５０に接続されている。この殺菌水製造装置１０は、いわゆる無隔膜型である。この無隔膜型の実施態様は、後述する隔膜型の実施態様と比較して、装置構成が単純であることから殺菌水製造装置を安価に製作することができ、水中のイオンがアノードとカソードの間を自由に移動できることから電気分解速度が高く、隔膜の交換に伴うランニングコストもかからないといった利点がある。
【００２８】
アノード２０は、貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成される電極である。貴金属として電気触媒活性を有するものが使用でき、白金、ルテニウム、イリジウム、ロジウム、およびそれらの組み合わせが挙げられ、白金、イリジウム、およびその組み合わせが好ましい。触媒性能が高いことから、アノード２０は、白金被覆チタンであることが好ましい。
【００２９】
カソード３０および第三電極４０は、チタンから構成される電極である。カソード３０および第三電極４０は、電極表面に酸化被膜（酸化チタン被膜）を有してもよいが、他の種類の金属で被覆されていない。ある実施態様では、例えば、チタン電極を約４００〜６００℃で約１０分〜１時間加熱処理することよって、電極表面に酸化チタン被膜が予め形成される。カソード３０の表面に酸化チタン被膜が予め形成されていると、殺菌水の製造中にアノード２０とカソード３０の間に印加される直流電圧が若干高くなるが、塩素イオン含有水の電気分解に必要な電流を流しつつ、カソード３０の表面に付着するスケールの量を効果的に減少させることができる。酸化チタン被膜の厚さは、一般に約１ｎｍ以上、約１３０ｎｍ以下であり、約５ｎｍ以上、約１００ｎｍ以下であることが好ましい。また、カソード表面からスケールを除去する工程で第三電極の表面に付着するスケールの量を効果的に減少させるために、第三電極の表面にこのような酸化チタン被膜を予め形成してもよい。
【００３０】
アノード２０、カソード３０、第三電極４０の寸法および形状は、殺菌水製造装置の必要とされる能力、設置場所などに応じて、適宜決定することができる。電極の形状として、例えば、板状、丸棒状、角棒状、中空円筒状などが挙げられ、一般に使用される角形の電解槽に収容しやすいことや単位質量当たりの有効処理面積が大きいことなどから、板状電極が好ましい。図１では、アノード２０とカソード３０が対向しており、カソード３０の斜め下方に第三電極４０が配置されているが、これらの電極の配置および電極間の距離は、殺菌水製造装置の形状および設置場所、塩素イオン含有水の供給ラインおよび殺菌水排出ラインの取り付け位置、直流電源の能力、塩素イオン含有水の塩素イオン濃度などに応じて適宜決定することができる。但し、第三電極４０は、アノード２０とカソード３０の間に入らないように、すなわち、殺菌水の製造時にアノード２０とカソード３０の間に生じる電界を第三電極４０が遮蔽しないように配置される。例えば、図２ａに示すように、アノード２０、カソード３０、第三電極４０を板状として、アノード２０とカソード３０が対向し、カソード３０のアノード対向面と反対の面でカソード３０と第三電極４０が対向するように、これらの電極を一列に並べてもよい。また、図２ｂに示すように、中心に棒状電極のアノード２０、その周りを取り囲むように中空円筒状電極のカソード３０、さらにカソード３０の周りを取り囲むように第三電極４０を配置してもよい。
【００３１】
直流電源５０は、殺菌水の製造時にアノード２０とカソード３０の間に直流電圧を印加する。また、直流電源５０は、カソード３０と第三電極４０の間に直流電圧を印加できるようにもなっている。図１では一つの直流電源にアノード２０、カソード３０、第三電極４０の全てが接続されているが、殺菌水製造装置１０が、アノード２０とカソード３０に直流電圧を印加する第１直流電源と、カソード３０と第三電極４０に直流電圧を印加する第２直流電源とを別々に有してもよい。直流電源は、定電流を流すことが可能な直流安定化電源であってもよい。
【００３２】
極性切替装置は、カソード３０と第三電極４０の間に印加される直流電圧の極性を反転させる。本発明では、カソード表面に付着したスケールを剥離するときに、カソード側が正、第三電極側が負となる直流電圧が印加される。その結果、カソードとして機能する第三電極の表面にスケールが付着する場合がある。極性切替装置は、逆の極性の直流電圧、すなわち、第三電極側が正、カソード側が負となる直流電圧を印加することを可能にし、カソード表面からのスケール除去と同様の機構により、第三電極表面に付着したスケールを除去することも可能にする。極性切替装置は、所定時間毎に極性反転を行う動作機構を備えていてもよい。
【００３３】
アノード２０、カソード３０および第三電極４０は、電解槽６０の内部に収容されている。電解槽６０の形状は、立方体、直方体、円筒など様々であってよい。電解槽６０の底部にはドレン７０が取り付けられており、ドレン７０は手動または自動のドレンバルブ７２によって開閉できる。電解槽６０の底部がドレン７０に向かって低くなるように傾斜していてもよく、その傾斜角は一般に約２５度〜約３５度とすることができる。電解槽６０は、殺菌水の原料となる塩素イオン含有水を槽内に供給するための給水ライン８０および給水ポンプ８２、製造した殺菌水を槽から外部に取り出すための殺菌水排出ライン９０および排出ポンプ９２を備えている。図１では、給水ライン８０が電解槽６０の下部側面に取り付けられ、排水ライン９０が電解槽６０の上部から殺菌水を取り出すように取り付けられているが、これに限らず、給水ライン８０および殺菌水排出ライン９０を電解槽６０に取り付ける位置は、殺菌水製造装置の形状および設置場所などに応じて適宜決定することができる。ある実施態様では、ドレン７０を殺菌水排出ライン９０として兼用することもできる。塩素イオン含有水として、塩化ナトリウム水溶液、例えば食塩水、塩化カリウム水溶液、塩酸水溶液、海水などを使用することができ、これらは必要に応じて濾過してから電解槽６０に供給してもよい。塩素イオン含有水に含まれる塩素イオン濃度は、一般に約０．０１質量％以上、約１０質量％以下であり、約０．０５質量％以上、約５．０質量％以下であることが好ましい。
【００３４】
図３ａ〜３ｃは、本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法の説明図である。これらの図では、本方法の基本的な原理を説明する目的で、アノード２０、カソード３０、第三電極４０および極性切替装置を備えた直流電源５０のみを図示する。図１および図３ａ〜３ｃを参照しながら、本発明の一実施態様による殺菌水の製造方法を以下詳述する。
【００３５】
塩素イオン含有水は、給水ポンプ８２によって給水ライン８０から電解槽６０の内部に供給される。アノード２０およびカソード３０の周囲に、アノード２０とカソード３０の間で導通があるように塩素イオン含有水が配置されたら、図３ａに示すように、直流電源５０によってアノード側に正電圧を印加しカソード側に負電圧を印加すると、塩素イオン含有水の電気分解が起こり、次亜塩素酸を含有する殺菌水が生成する。電気分解に使用される直流電圧および電極の単位面積当たりの電流密度は、一般に、約０．５Ｖ以上、約２０Ｖ以下、および約０．５Ａ／ｍ2以上、約５０Ａ／ｍ2以下である。
【００３６】
塩素イオン含有水を電気分解したときに、アノード側では塩素イオンが塩素となり、その塩素が水と反応して次亜塩素酸と塩酸が生じる。一方、例えば塩素イオン含有水を一定濃度の塩化ナトリウム水溶液とした場合、カソード側ではナトリウムイオンと水の反応で水酸化ナトリウムと水素ガスが生じる。このとき、次亜塩素酸の量は水中のｐＨによって変化する。
アノード側：２Ｃｌ-→Ｃｌ2＋２ｅ-
Ｃｌ2＋Ｈ2Ｏ→ＨＣｌＯ＋ＨＣｌ
カソード側：２Ｎａ+＋２Ｈ2Ｏ＋２ｅ-→２ＮａＯＨ＋Ｈ2↑
【００３７】
一般に、無隔膜で電気分解を行うと、殺菌水全体のｐＨは中性から弱アルカリ性（ｐＨ７〜８程度）となる。弱アルカリ性では次亜塩素酸イオンの量が多くなり（ＨＣｌＯ＋ＯＨ-→ＣｌＯ-＋Ｈ2Ｏ）、系中のカチオンとの塩、例えば次亜塩素酸ナトリウムとなって水中に存在する。殺菌効果の高い次亜塩素酸はｐＨ２〜７で多く存在することが知られている。よって、殺菌水に存在する次亜塩素酸の量をより増加したい場合、供給する塩素イオン含有水および／または生成した殺菌水に塩酸などの酸を適量添加して、殺菌水のｐＨを２〜７に保つことが好ましい。
【００３８】
生成した殺菌水は、排水ポンプ９２によって排水ライン９０から電解槽６０の外部に取り出される。このとき、必要に応じて、取り出された殺菌水を水道水、脱イオン水などで希釈してもよい。
【００３９】
塩素イオン含有水の電気分解を継続すると、塩素イオン含有水に含まれているカルシウムイオン、マグネシウムイオンなどのアルカリ土類金属イオンおよびイオン状シリカなどのスケール成分が、電気泳動によってカソードに引き寄せられる。そして、これらのスケール成分が、カソード表面で還元される、カソード近傍のｐＨが高いために飽和濃度に達するなどの様々な機構により、カソードの表面又は表面近傍にスケールとして析出する。このようなスケールの一部はカソード表面に付着して電気分解の妨げとなる。
【００４０】
カソード表面に付着したスケールの量がある程度に達したところで、電解槽６０に入っている殺菌水を排水ライン９０またはドレン７０から排出する。次に、水道水、脱イオン水などを洗浄水として電解槽６０に供給して、カソード３０および第三電極４０の周囲に、カソード３０と第三電極４０の間で導通があるように洗浄水を配置する。その後、図３ｂに示すように、直流電源５０によってカソード側に正電圧を印加し第三電極側に負電圧を印加すると、カソード表面に酸化被膜が生成して電極表面の抵抗値が上昇する。酸化被膜は、ある程度の電圧が印加されると絶縁破壊して剥落するため、カソード表面に付着していたスケールは剥落する酸化被膜と一緒に剥離して、カソード表面から除去される。このとき、カソード３０と第三電極４０の間に印加される直流電圧は、一般に、約１５Ｖ以上、約２５Ｖ以下である。
【００４１】
剥離したスケールと酸化被膜は電解槽６０の底部に沈降させてから、ドレンバルブ７２を開いて洗浄水と一緒にドレン７０から排出する。このようにして、カソード表面に付着したスケールを除去することにより、カソード表面を電気分解に適した状態に再生することができる。その後、再び塩素イオン含有水を電解槽６０に供給し、電気分解することにより、殺菌水を製造することができる。
【００４２】
カソード表面からスケールを除去する工程で、殺菌水製造中のカソードと同様に、第三電極４０にスケールが付着する場合がある。このときは、カソード３０からスケールを除去する工程と同様に、洗浄水を電解槽６０に供給して、カソード３０および第三電極４０の周囲に、カソード３０と第三電極４０の間で導通があるように洗浄水を配置した後、図３ｃに示すように、直流電源５０によって、図３ｂとは逆の極性の電圧、すなわち第三電極側に正電圧を印加しカソード側に負電圧を印加すると、同様の機構により、第三電極表面からスケールを除去することができる。この工程は、カソード表面からスケールを除去する工程と一緒に、すなわちカソード表面からスケールを除去する際に使用した洗浄水を交換せずに行ってもよい。スケールの排出は、上述したように、ドレン７０を介して行うことができる。
【００４３】
図４は、本発明の別の実施態様による殺菌水製造装置の概略図である。この実施態様では、アノード２０と、カソード３０および第三電極４０とを隔てて隔膜１００が設けられており、アノード室１０２とカソード室１０４が電解槽６０の内部に画定されている。隔膜１００として、公知のイオン交換膜を使用することができる。この実施態様では、アノード室１０２で強酸性の殺菌水が生成し、同時にカソード室１０４で強アルカリ水が生成する。アノード室１０２中の強酸性の殺菌水は排出ポンプ９２を使用して殺菌水排出ライン９０から外部に取り出すことができる。カソード室１０４中の強アルカリ水は、別途設けられた強アルカリ水排出ライン（不図示）またはドレン７０から外部に取り出すことができる。この実施態様において、カソード表面からのスケール除去、および第三電極表面からのスケール除去は、上述した手順で行うことができる。
【００４４】
上記実施態様は、あくまでも本発明を例示する目的で記載されたものであり、本発明はこれらに限定されない。本発明の範囲は、本明細書に記載した実施態様についての、当業者にとって明らかな変更、拡張、修正、置換を包含するものとする。例えば、本明細書では、電解槽を備えた殺菌水製造装置の実施態様について説明したが、アノード２０、カソード３０および第三電極４０を、塩素イオン含有水が流れる配管中に設置して、連続的に殺菌水を製造することもできる。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、塩素イオン含有水を用いた、次亜塩素酸を含有する殺菌水の製造に適用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１０ 殺菌水製造装置
２０ アノード
３０ カソード
４０ 第三電極
５０ 直流電源
６０ 電解槽
７０ ドレン
７２ ドレンバルブ
８０ 給水ライン
８２ 給水ポンプ
９０ 殺菌水排出ライン
９２ 排出ポンプ
１００ 隔膜
１０２ アノード室
１０４ カソード室
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置。
【請求項２】
前記アノードが白金被覆チタンから構成される、請求項１に記載の殺菌水製造装置。
【請求項３】
前記カソードと前記第三電極の間に印加される直流電圧の極性を反転させる極性切替装置をさらに有する、請求項１または２のいずれかに記載の殺菌水製造装置。
【請求項４】
前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【請求項５】
前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【請求項６】
アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置を提供する工程と、
前記アノードおよび前記カソードの周囲に、前記アノードと前記カソードの間で導通があるように塩素イオン含有水を配置する工程と、
前記アノードと前記カソードの間に直流電圧を印加することにより、前記塩素イオン含有水を電気分解して、次亜塩素酸を含有する殺菌水を生成する工程と、
前記カソードおよび前記第三電極の周囲に、前記カソードと前記第三電極の間で導通があるように洗浄水を配置する工程と、
前記カソードと前記第三電極の間に、前記カソード側が正となる直流電圧を印加することにより、前記カソード表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記カソード表面に付着したスケールを剥離する工程と、
を有する、殺菌水の製造方法。
【請求項７】
前記アノードが白金被覆チタンから構成される、請求項６に記載の殺菌水の製造方法。
【請求項８】
前記カソードと前記第三電極の間に、前記第三電極側が正となる直流電圧を印加することにより、前記第三電極表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記第三電極表面に付着したスケールを剥離する工程をさらに有する、請求項６または７のいずれかに記載の殺菌水の製造方法。
【請求項９】
前記殺菌水製造装置が、前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有しており、剥離したスケールを洗浄水と一緒に前記ドレンから排出する工程をさらに有する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【請求項１０】
前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、請求項６〜９のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【請求項１】
アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置。
【請求項２】
前記アノードが白金被覆チタンから構成される、請求項１に記載の殺菌水製造装置。
【請求項３】
前記カソードと前記第三電極の間に印加される直流電圧の極性を反転させる極性切替装置をさらに有する、請求項１または２のいずれかに記載の殺菌水製造装置。
【請求項４】
前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有する、請求項１〜３のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【請求項５】
前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、請求項１〜４のいずれか一項に記載の殺菌水製造装置。
【請求項６】
アノード、カソード、第三電極、および前記カソードと前記第三電極の間に直流電圧を印加可能な直流電源を有する殺菌水製造装置であって、前記アノードが貴金属、その酸化物またはそれらの組み合わせで被覆されたチタンから構成され、前記カソードおよび前記第三電極がチタンから構成される、殺菌水製造装置を提供する工程と、
前記アノードおよび前記カソードの周囲に、前記アノードと前記カソードの間で導通があるように塩素イオン含有水を配置する工程と、
前記アノードと前記カソードの間に直流電圧を印加することにより、前記塩素イオン含有水を電気分解して、次亜塩素酸を含有する殺菌水を生成する工程と、
前記カソードおよび前記第三電極の周囲に、前記カソードと前記第三電極の間で導通があるように洗浄水を配置する工程と、
前記カソードと前記第三電極の間に、前記カソード側が正となる直流電圧を印加することにより、前記カソード表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記カソード表面に付着したスケールを剥離する工程と、
を有する、殺菌水の製造方法。
【請求項７】
前記アノードが白金被覆チタンから構成される、請求項６に記載の殺菌水の製造方法。
【請求項８】
前記カソードと前記第三電極の間に、前記第三電極側が正となる直流電圧を印加することにより、前記第三電極表面の酸化被膜を絶縁破壊して、それにより前記第三電極表面に付着したスケールを剥離する工程をさらに有する、請求項６または７のいずれかに記載の殺菌水の製造方法。
【請求項９】
前記殺菌水製造装置が、前記アノード、前記カソードおよび前記第三電極を収容する電解槽と、前記電解槽の底部に取り付けられたドレンとを有しており、剥離したスケールを洗浄水と一緒に前記ドレンから排出する工程をさらに有する、請求項６〜８のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【請求項１０】
前記カソードの表面に酸化チタン被膜が予め形成されている、請求項６〜９のいずれか一項に記載の殺菌水の製造方法。
【図１】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図４】
【図２ａ】
【図２ｂ】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−８１４４８（Ｐ２０１２−８１４４８Ａ）
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２３１６１８（Ｐ２０１０−２３１６１８）
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年４月２６日（２０１２．４．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１０月１４日（２０１０．１０．１４）
【出願人】（０００１４５６１１）株式会社コガネイ (142)
【Ｆターム（参考）】
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