(57)【要約】【課題】  処理する原水に薬剤を投入せず原水の基本的性質を実質的に変えず微生物的安全性を高め、界面活性力が高くなおかつ界面活性力（浸透力）の高い水に改質する水の改質システムを提供する。【解決手段】  水の改質システムは導入口１０４と、ラジカル発生装置１０１と、ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅装置１０２と、ラジカル種を消去するラジカル消去装置１０３と、原水を排出するための排出口１０５とを備えた改質装置本体１００と、改質装置１００に原水を循環させるための原水の排出口２０２と原水の導入口２０１を備えた原水処理タンク２００と、循環させるための循環手段２００とから構成される【選択図】図１
2014000562.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を改質して、原水中の微生物を殺滅し、原水中の成分を還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水の改質システムであって、
原水を導入するための導入口と、
原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生装置と、
前記ラジカル発生装置で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅装置と、
前記ラジカル増幅装置で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去装置と、
前記ラジカルが消去された原水を排出するための排出口と、
を備えた改質装置本体と、
前記改質装置に原水を循環させるための原水の排出口と原水の導入口を備えた原水処理タンクと、
前記原水タンクの原水を前記改質装置本体と循環させるための循環手段と
から構成されることを特徴とする水の改質システム。
【請求項２】
前記改質システムは、原水の酸化還元電位を測定するための酸化還元電位計を備え、前記酸化還元電位が所定値になるまで循環処理を行うことを特徴とする、請求項１に記載の水の改質システム。
【請求項３】
前記原水は、１ｍ／ｓから前記循環手段の能力限界の流速で循環させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水の改質システム。
【請求項４】
前記原水タンクは、前記原水タンクの排出口の上側に前記原水タンクを垂直方向に液密に仕切る仕切りを有しており、前記仕切りは所定の多孔度の所定の厚さのフィルタを有していることを特徴とする、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の水の改質システム。
【請求項５】
前記フィルタは０．０００１μｍから５ミクロンの孔径を有していることを特徴とする請求項４に記載の水の改質システム。
【請求項６】
前記原水タンクは、垂直方向に液密に仕切る２以上の前記仕切りを有しており、前記仕切りは上側に従って細かい多孔度を有しており、そして
最頂部を除く前記仕切りで仕切られた空間は各々前記改質装置本体と循環可能に接続されていることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の水の改質システム。
【請求項７】
前記循環手段が水道の蛇口から放流される水流であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の水の改質システム。
【請求項８】
原水を改質して、原水中の微生物を殺滅し、原水中の成分を還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水の改質方法であって、
原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、
前記ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、
前記ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を連続して繰り返し行うことを特徴とする水の改質方法。
【請求項９】
さらに、前記処理した水の酸化還元電位値を測定する工程と、
前記測定した酸化還元電位が所定の閾値に到達したか否かを判断し、前記所定の閾値に到達するまで前記各工程を繰り返すことを特徴とする請求項８に記載の水の改質方法。
【請求項１０】
前記酸化還元電位は、所定時間間隔で測定され、前回測定した酸化還元電位と同一の酸化還元電位であるときに所定の閾値に到達したと判断することを特徴とする請求項９に記載の水の改質方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水の改質システムおよび水の改質方法に関する。より詳しく述べると水本来の性質を変化させず酸化還元電位を低減し、界面活性力を高める水の改質システムおよび改質方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  これまで、水の無害化や殺菌について多くの研究がなされている。しかし、これまでの殺菌は、高温を利用したものであって食品を傷めることなく殺菌ができなかったり、殺菌したとしても不十分であったりしている。
この「殺菌」という用語は、使用する者によって意味に非常に幅があり、本明細書においては、滅菌、消毒、殺菌などの用語を、以下のように区別して用いる。また、先行技術を検討する際においても、これらの区別に注意しなければならない。【０００３】  「滅菌」は、対象物に存在するすべての微生物を殺滅することをいう。「消毒」は、目標とする微生物を殺滅することをいう。「殺菌」は、慣習的に消毒と同意義で使われているが、不明確な言葉である。注意すべきことは、「殺菌」の語が使われるときは、「滅菌」と異なり、すべての微生物が殺滅されるわけではないことである。以上の用法は、感染症新法および厚生省令に従ったものである。なお、本発明で滅菌の対象としている「微生物」は、主として、真菌、細菌、ウイルスおよび原虫を含む。【０００４】  一般に、滅菌・消毒の方法は、物理的方法、化学的方法およびこれらを組み合わせた方法が知られている。
物理的な滅菌・消毒方法としては、高温や高圧を使用する方法がある。例えば、高圧で１００℃以上に所定の時間保持する方法がある。このとき、滅菌対象物は、蒸気中、水中または乾熱中の環境に置かれる。水中において常温より高い温度に維持する方法は、害が無いため昔から広く用いられている。但し、温度によって、消毒できる微生物が異なり、滅菌できない場合があることに注意する必要がある。高温を用いる方法を応用したものとして間欠滅菌法がある。間欠滅菌法は、細菌の芽胞状態を解いて滅菌を行おうとするものであり、温度を上昇させた後、下降させることで、高温でも非常に耐久性の高い芽胞を発芽させ、殺滅を可能とするものである。【０００５】  化学的な消毒方法としては、いわゆる薬剤を用いる方法があり、対象となる微生物に適した薬剤が選定される。化学的な消毒方法では、一般に滅菌はできない。【０００６】  しかし、高温や高圧を用いた場合、食品を除菌する（食品に付着した微生物を殺滅する）のには適さない。高温や高圧により、食品中の細胞が破壊されるなど変質してしまうからである。また、化学的な薬剤を用いる方法も、薬剤の残留を考慮すると、食品の除菌には適さない。そのため、高温、高圧を用いない、常温（４０℃未満）での安全且つ完全な滅菌方法が求められているのである。【０００７】  高温、高圧を用いない物理的な殺菌方法としては、従来、紫外線による殺菌が行われてきた。しかし、紫外線による殺菌は、微生物に紫外線が直接当たらなければ効果がないこともあり、それだけでは極めて不完全な殺菌方法であった。【０００８】  一方、水を活性化させるための装置が、これまで多々研究されている。水の活性化としては、電場や磁場を水に掛けることにより、水を活性化させる方法がしばしば採用される。例えば、特許文献１の廃液の濾過活性装置や特許文献２の磁気波動水調整装置では、水に磁場を掛けることにより水を活性化している。そして、磁気により活性化した水に紫外線を照射することで、殺菌をしている。
しかし、紫外線による殺菌は、それだけでは極めて不完全であるのは前述したとおりであり、滅菌には程遠いものである。【０００９】  特許文献３においては、タンクから出水した水を循環させながら処理する磁気電離水の給水装置が開示されている。この装置においては、循環路において、紫外線を照射した後、磁場を与えており、水の完全殺菌が可能であるとしている。しかし、特許文献３においては、あくまで殺菌は紫外線照射により行われている（段落００５０参照）。そして、磁気マグネット回路は、あくまで磁気電離水を生成することを目的として設けられている。また、同文献においては、「完全殺菌」との言葉が使われているが、完全殺菌といっても、本明細書で目的とする滅菌、つまり、芽胞菌などの耐久性が高い微生物の殺滅も完全になされているかは、データの開示も無く極めて疑わしい。これまでの殺菌技術においては、紫外線を当てれば殺菌ができるとの認識に立つ文献が多く、殺菌ができると述べつつも、滅菌はされていないのである。仮に、ある条件で滅菌がされているとしても、芽胞菌の滅菌までは行われていないのである。【００１０】  また、特許文献３の装置においては、タンクに戻った水を供給しているので、供給される水は、タンク内に残った雑菌が混入する可能性が高いという問題がある。
さらに、上述の特許文献以外の技術（オートクレーブなど）も含め、従来の種々の滅菌装置（高圧蒸気滅菌器、乾熱滅菌器が多く使用される）においては、滅菌に掛かる時間があまり重視されておらず、少なくとも１〜２時間を要するものであった。【００１１】  本発明者はこのような実情に鑑みあらゆる微生物の殺菌・滅菌を、極めて短時間に常温領域（０〜４０℃）において実現する水処理装置を提供することを目的とし、処理対象水が供給され、処理通路内で前記処理対象水に所定の処理をする水処理装置であって、前記処理通路上に設けられ前記処理対象水に紫外線を照射する紫外線照射装置と、前記処理通路における前記紫外線照射装置の下流に設けられ、流通する前記処理対象水に磁場をかける磁気装置と、前記処理通路における前記紫外線照射装置と前記磁気装置との間の、スーパーオキシド（・Ｏ２−）、水素イオン（Ｈ３Ｏ＋）、ヒドロキシルラジカル（ＨＯ・）、過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）、一重項酸素（１Ｏ２）、金属−酸素錯体（Ｍ−ＯＯ）、オゾン（Ｏ３）の少なくとも１種を増加させるラジカル増加手段とを備えた装置を提案した（特許文献４）
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】  特開２００６−２８９３１７号公報
【特許文献２】  特開２００１−０２９９５７号公報
【特許文献３】  特開２００２−１３８５２６号公報
【特許文献４】  ＷＯ２０１０／０３５４２１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】  しかし、特許文献４に記載の技術では、微生物の殺滅は可能であるが、更に安全性の高い水、良質な水を提供することが望まれている。さらに、特許文献４に記載の技術では、処理する原水の十分な改質を見極めることが困難で、十分な処理を効率的に行うのは困難であった。【００１４】  例えば、原水の種類によっては、ハロゲン含有炭化水素、種々の有機成分などが含まれていることがありより安全性の高い水の提供が望まれている。また、飲料水としてはいわゆる酸化還元電位の低い水が望まれているが、酸化還元電位の低減には、電気分解や水素導入などの水の性質そのものを変化させてしまうものであった。また、洗浄分野では、界面活性力の高い水が望まれているが、微細気泡を含有させたり界面活性剤を添加する等水そのものの性質を変化させたりする必要があった。【００１５】  そこで、本発明の課題は、処理する原水に薬剤を投入せず原水の基本的性質（含有成分、ｐＨ等）を実質的に変えず微生物的安全性を高め、界面活性力が高くなおかつ界面活性力（浸透力）の高い水に改質する水の改質システムを提供することである。【００１６】  本発明の別の課題は、処理する原水に薬剤を投入せず原水の基本的性質（含有成分、ｐＨ等）を実質的に変えず微生物的安全性を高め、界面活性力が高くなおかつ界面活性力（浸透力）の高い水に改質する水の改質方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】  本発明は、上記課題に鑑みて創作されたものであり、下記項目に関するものである。
１  原水を改質して、原水中の微生物を殺滅し、原水中の成分を還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水の改質システムであって、
原水を導入するための導入口と、
原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生装置と、
前記ラジカル発生装置で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅装置と、
前記ラジカル増幅装置で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去装置と、
前記ラジカルが消去された原水を排出するための排出口と、
を備えた改質装置本体と、
前記改質装置に原水を循環させるための原水の排出口と原水の導入口を備えた原水処理タンクと、
前記原水タンクの原水を前記改質装置本体と循環させるための循環手段と
から構成されることを特徴とする水の改質システム。【００１８】２  前記改質システムは、原水の酸化還元電位を測定するための酸化還元電位計を備え、前記酸化還元電位が所定値になるまで循環処理を行うことを特徴とする１に記載の水の改質システム。【００１９】３  前記原水は、１ｍ／ｓから前記循環手段の能力限界の流速で循環させることを特徴とする１または２に記載の水の改質システム。【００２０】４  前記原水タンクは、前記原水タンクの排出口の上側に原水タンクを垂直方向に液密に仕切る仕切りを有しており、前記仕切りは所定の多孔度の所定の厚さのフィルタを有していることを特徴とする、１から３のいずれか１項に記載の水の改質システム。【００２１】５  前記フィルタは０．０００１μｍから５ミクロンの孔径を有していることを特徴とする４に記載の水の改質システム。【００２２】６  前記原水タンクは、垂直方向に液密に仕切る２以上の前記仕切りを有しており、前記仕切りは上側に従って細かい多孔度を有しており、そして
最頂部を除く前記仕切りで仕切られた空間は各々前記改質装置本体と循環可能に接続されていることを特徴とする４または５に記載の水の改質システム。【００２３】７  前記循環手段が水道の蛇口から放流される水流であることを特徴とする１から６のいずれか１項に記載の水の改質システム。【００２４】８  原水を改質して、原水中の微生物を殺滅し、原水中の成分を還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水の改質方法であって、
原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生工程と、
前記ラジカル発生工程で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによって前記ラジカル種を増幅保持するラジカル増幅工程と、
前記ラジカル増幅工程で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を連続して繰り返し行うことを特徴とする水の改質方法。【００２５】９  さらに、前記処理した水の酸化還元電位値を測定する工程と、
前記測定した酸化還元電位が所定の閾値に到達したか否かを判断し、前記所定の閾値に到達するまで前記各工程を繰り返すことを特徴とする８に記載の水の改質方法。【００２６】１０  前記酸化還元電位は、所定時間間隔で測定され、前回測定した酸化還元電位と同一の酸化還元電位であるときに所定の閾値に到達したと判断することを特徴とする９に記載の水の改質方法。
【発明の効果】
【００２７】  本発明によると、ラジカル発生装置とラジカル増幅装置により通過させる原水を酸化する酸化系とラジカル消去装置により酸化した原水を還元する還元系により酸化反応と還元反応を繰り返すことにより、処理する原水に薬剤を投入せず原水の基本的性質（含有成分、ｐＨ等）を実質的に変えず微生物的安全性を高め、界面活性力が高くなおかつ界面活性力（浸透力）の高い水に改質することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る水の改質システムを示す図面である。
【図２】  図１に示すシステムを用いて原水を循環させた際のＯＲＰ値、微生物数、塩素濃度の経時的変化を示す概念グラフである。
【図３】  本発明の第２実施形態に係る水の改質システムを示す図面である。
【図４】  本発明の第３実施形態に係る水の改質システムを示す図面である。
【図５】  本発明の第４実施形態に係る水の改質システムを示す図面である。
【図６】  本発明の第５実施形態に係る水の改質方法を示すフローチャートである。
【図７】  本発明の第６実施形態に係る水の改質方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】  以下、本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００３０】（定義）
なお、本発明で使用する用語は以下の意義を有する。
（原水）  原水とは、水を主体とし、所定量の有機および／または無機成分を含有する水溶液、水分散液、水懸液を含むことを意味し、湖沼、河川、地下水、湧水等のいわゆる淡水、水道水、海水、温泉等などいわゆる水源からの水、薬剤が添加された水、有機成分、例えば油等が混入した水、酸素、エア等の微細気泡が混入する水を含むものと解釈される。
【００３１】（微生物）  本発明で処理対象となる微生物とは、原虫（Ｐｒｏｔｏｚｏａ）、真菌類（Ｆｕｎｇｕｓ）、バクテリア類（Ｂａｃｔｅｒｉａ：嫌気性菌、好気性菌、芽胞菌を含む）、ウイルス（Ｖｉｒｕｓ）を含むことを意味する。
【００３２】（改質）  改質とは、ラジカル反応・ラジカル消去反応を繰り返すことにより、水の水素結合を切断し、水中に含まれる、微生物を殺滅するとともに、含有成分を分解・還元型へと転化する操作を言う。原水中の含有成分は、ラジカル反応・ラジカルを消去反応を繰り返すことによって、分解または最終的に還元系へと転化される。このような水中に含まれる成分は、原水に依存するが、金属化合物、金属イオン、有機性物質等に加えて微生物の代謝物（毒素を含む）。本発明の分解は、前述した微生物の殺滅とともに毒素を分解する操作を行う。このように、原水を循環処理することによって原水中の微生物およびその代謝物を分解処理するとともに、酸化性の成分を還元型に転化することを改質という。本発明で改質された原水は、構成成分を変えることなしに（原水の性質を維持しつつ）、微生物フリーであり、含有成分が還元型に変換されそして水の水素結合の切断により界面活性が高い水となる。換言すると、本発明の改質は、ラジカル発生装置とラジカル増幅装置により通過させる原水を酸化する酸化系とラジカル消去装置により酸化した原水を還元する還元系により酸化反応と還元反応を繰り返し行うことによる改質と言える。
【００３３】（殺滅）  増殖性を持つあらゆる微生物を完全に殺滅又は除去する状態を実現するための作用・操作をいう。
【００３４】（ラジカル種）  水にエネルギを印加した際に発生するラジカル種であって、原水に存在する水分子の構成要素ＨおよびＯに由来するラジカル種、代表的にはスーパーオキシドアニオンラジカル、ヒドロキシルラジカル、過酸化水素、一重項酸素、その他原水中に存在する成分に由来するラジカル種、例えば過酸化脂質を複数種含むことを意味する。
【００３５】（増幅・保持）  ラジカル種の増幅・保持とは、半減期の短いラジカル種をそのラジカル形態を維持する操作を言う。
【００３６】（酸化・還元）
なお、酸化・還元とは、化学反応のうち、反応物から生成物が生ずる過程において、原子やイオンあるいは化合物間で電子の授受がある反応のことである。すなわち、電子を受ける側が酸化反応であり、電子を与える側が還元反応である。本発明では、ラジカル種の発生・増幅維持環境へ原水を通過させることにより、ラジカル種により原水中の成分が電子放出し（酸化反応）、引き続いてラジカル消去系に電子を失った（酸化された）原水を通過させることにより電子を受け取る（還元反応）。原水（水を含む原水中の成分全て）をこの酸化反応系と還元反応系を連続的に繰り返すこととなる。
【００３７】（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る水の改質システムを図１および図２に基づいて説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る水の改質システムを示す図面であり、そして図２は図１に示すシステムを用いて原水を循環させた際の酸化還元電位値（ＯＲＰ値）、微生物数、塩素濃度の経時的変化を示す概念グラフである。
【００３８】  図１に示す通り、第１実施形態に係る水の改質システム（以下、第１のシステムという）は、原水を改質して、原水中の微生物を殺滅し、原水中の成分を還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水の改質システムである。
【００３９】  図１に示す第１のシステムは、原水を導入するための導入口１０４と、原水を通過させることによって水由来の複数のラジカル種を発生させるラジカル発生装置１０１と、ラジカル発生装置１０１で発生した水由来のラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を増幅保持するラジカル増幅装置１０２と、ラジカル増幅装置１０２で増幅したラジカル種を含む水を通過させることによってラジカル種を消去するラジカル消去装置１０３と、ラジカルが消去された原水を排出するための排出口１０５と、を備えた改質装置本体１００と、改質装置本体１００に原水を循環させるための原水の排出口２０２と原水の導入口２０１を備えた原水処理タンク２００と、原水タンク２００の原水を前記改質装置本体１００と循環させるための図示しない循環手段とから主として構成される。
【００４０】  本発明におけるラジカル発生装置１０１は、通過する原水に対して、電気的、光、磁気的エネルギ等を付与することによってラジカル種を発生させる装置である。このようなラジカル発生装置は、プラズマ、短波長の光（例えばγ線、ｘ線、遠紫外線、紫外線）、磁気等のラジカル発生源を所定の強度で所定の角度で照射する装置であり、１または複数のエネルギを通過する原水に対して照射することによって水由来のラジカル種を発生させる装置である。
【００４１】  このようなラジカル発生装置１０１は、多種多様のラジカル種を発生させるために複数の異なる発生源を有することが好ましい。
【００４２】  本発明におけるラジカル増幅装置１０２は、ラジカル発生装置１０１により発生したラジカル種を所定期間（すなわち、ラジカル増幅装置通過期間）維持するための装置であり、電気的・磁気的エネルギおよび／または物理的エネルギを通過する原水に付与する装置である。このようなラジカル増幅装置１０２として、電場、磁場等の付与手段やキャビテーションノズル等により圧力を印加する装置などが挙げられ、目的に応じてこれらのうちから１つまたは複数採用できる。
【００４３】  本発明におけるラジカル消去装置１０３は、ラジカル発生装置１０１で発生させ、ラジカル増幅装置１０２で増幅・保持したラジカルを消去する装置である。このような装置は、電子を調整する作用を有する金属または金属化合物を用いることができる。
【００４４】  本発明において、ラジカル消去装置１０３に使用できる金属として、遷移金属または遷移金属を１種以上含む合金、金属酸化物などが挙げられる。より具体的には周期律表３Ａ、８族に属する金属、好ましくは４Ａ族、５Ａ族、８族に属する金属、より具体的にはチタン、バナジウム、ニオブ、クロム、モリブデン、タングステン、コバルト、銅、銀、金、白金を主体とする金属、合金または金属化合物である。
【００４５】  これらの金属類は、通過する原水と十分接触できるような方法で配置されればよく、当該技術分野に周知の方法で配置される。
【００４６】  また、ラジカル消去装置１０３は、ラジカル消去装置１０３を通過させる間に、ラジカル発生装置１０１とラジカル増幅装置１０２により発生した原水に含まれるラジカル種を全て消去するのに十分な材料および長さを有している必要がある。
【００４７】  原水タンク２００は、処理する原水を貯留するためのタンクであり、好ましくはステンレス鋼の食品または医薬品級の貯水タンクである。このような原水タンク２００は、必要に応じて従来周知の方法により前処理された水や水道水等の原水を供給する供給口と改質処理した原水（処理水）を排出する排出口を設けることができる（図示せず）。また、本発明の特定の実施形態では、給水口は改質装置本体１００の導入口１０４と原水タンク２００の排出口の間の流路途中に、そして排出口は、改質装置本体１００の排出口１０５と原水タンク２００の導入口２０１の間に設けることができる。このように構成することによって、処理前の水および処理後の水は、原水タンクを経ることなく給排水を行うことが可能となる。
【００４８】  図１に示す第１のシステムでは、説明を容易にするために最も簡単な構成にした。すなわち、原水タンクに貯留された原水を、ラジカル発生系（酸化系）であるラジカル発生装置１０１とラジカル増幅装置１０２とラジカル消去系（還元系）であるラジカル消去装置１０３に所定速度で通流させることにより、ラジカル反応（酸化反応：ラジカル発生装置１０１、ラジカル増幅装置１０２で生じる）とラジカル消去反応（還元反応：（ラジカル消去装置１０３で生じる）を循環しながら繰り返し生じさせることによって、改質を行う。
【００４９】  この際の循環処理速度は、本発明者の繰り返しの実験によると、速ければ速いほどよく、一般には１ｍ／ｓ以上、好ましくは２ｍ／ｓ以上、より好ましくは３ｍ／ｓ以上である。また、流量は、循環ラインのパイプの口径に依存する。本発明の目的に応じて種々の水循環ポンプを採用することが可能である。すなわち、循環処理速度は、水循環ポンプの最大流速が上限値である。
【００５０】  このようにラジカル発生反応とラジカル消去反応を繰り返し行うことによって、第１のシステムは、原水に薬剤を添加することなしに原水の改質処理を行うことができる。そのため、本発明の改質装置での改質により、原水のｐＨ値も実質的に変化することはない。
【００５１】  なお、本発明における処理温度は、原水が流体である温度であれば特に制限されることはないが、一般的には０℃以上、６０℃以下、好ましくは４℃から４５℃の範囲である。
【００５２】  次に、第１のシステムによる改質反応を図２を用いて説明する。図２における酸化還元電位を示すＯＲＰ値は、処理時間の経過ととともに対数関数的に減少し、所定時間経過後に極限まで低下する。本発明者の調査によると、水道水（酸化還元電位７００ｍＶ）は処理温度に依存して２−５分後には５００ｍＶ程度に低下し、その後徐々に低下して２０−３０分後には１５０−３００ｍＶ程度に低下し、その後は変化しない。その際にｐＨ値は、約７．４であり、処理前後で不変である（図中△で示す）。
【００５３】  また、残留塩素濃度は、初期に０．５−１ｐｐｍであったのに対して循環処理することにより１分程度で０．５ｐｐｍに低下し、１−２分後には０になる（図中○出示す）。そして、微生物は、特許文献４に記載の方法と同様に処理直後の原水からは検出されない（図中、×出示す）。
【００５４】  このように、ラジカル発生環境とラジカル消去反応を繰り返すことにより原水中に含有する成分は還元方向に変化し所定時間経過後には極限値まで低減する。また、酸化還元電位値が極限まで低下した水（処理水）と、処理前の水（原水）とを平面プレート上に滴下したところ、処理水は、平面プレート上に広がったが、原水は、球上であった。このことから、第１のシステムで処理した水は、非常に高い界面活性を有していることが判る。このことは、処理前の原水は、水分子間に多数の水素結合が存在していたが、第１のシステムでの繰り返しのラジカル発生／消去反応により水素結合が切断されたものと考えられる。また、界面活性力の増加は、水の浸透性の増加にも繋がる。
【００５５】  以上説明した通り、第１のシステムでは、簡単な構成により、原水に化学物質を添加しなくとも（すなわち、原水そのものの有する基質を維持しつつ）、ｐＨを実質的に変えず、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力（浸透力）の増加、酸化還元電位の低下（含有成分の分解または還元体への転換）という改質処理が可能となる。
【００５６】  例えば、第１のシステムで原水（湧水や温泉水）を処理すると、湧水や温泉水中のミネラル分を変えずに、微生物を殺滅し、有害成分を分解し、浸透力の高い酸化還元電位が低減された水（水性媒体）へと改質可能である。
【００５７】  そのため、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に第１のシステムを適用できる。また、その際に、目的に応じた原水を使用することは言うまでもない。
【００５８】（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る水の改質システムを図３に基づいて説明する。
図３は、本発明の第２実施形態に係る水の改質システムを示す図面である。なお、第２実施形態に係る水の改質システム（以下、第２のシステムという）における改質装置本体１００は、第１のシステムと同様であるので、その改質装置本体１００の各構成要素は、同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００５９】  第２のシステムは、改質装置１００で原水を循環処理すると、原水の水分子の水素結合の切断により水分子集団が低分子化することに着目し、原水を連続的循環するシステムを構成したものである。
【００６０】  図３に示す通り、第２のシステムにおいて、原水タンク２００は、原水タンク２００の排出口２０２の上側に原水タンク２００を垂直方向に液密に仕切る仕切り板２０３を有している。この仕切り板２０３は、所定の多孔度の孔を有するフィルタを少なくとも一部あるいは全面に設けてある。
【００６１】  この仕切り板２０３のフィルタは、例えば、ＲＯ膜、限外ろ過膜等の水処理膜、活性炭、ゼオライト等のセラミックが充填された膜、ゼオライト多孔質膜等のセラミック膜等から適宜選択され、装置本体の循環改質操作により原水の水分子集団が所望の水分子集団以下のサイズになった際に仕切り板２０３のフィルタを透過して処理した水は上側槽へと移動する仕組みとなっている。
【００６２】  そのため、仕切り版２０３のフィルタは、目標とする原水の改質度合い、処理時間などを加味して適宜選択・設定される。すなわち、原水タンク２００の原水導入口２０４から所定量の原水が導入されている環境下で、所定温度で改質装置１００を循環させた際に、目的に応じた改質がなさせた後に仕切り板２０３のフィルタを介して上側に改質された水がオーバーフローするような条件設定がされている。このような条件設定されたフィルタが請求項で規定された所定の多孔度の所定の厚さのフィルタである。一般には、０．０００１μｍから１０ミクロンの孔径のフィルタを仕切り版２０３のフィルタとして用いることが好ましい。
【００６３】  このように、処理装置本体１００で循環処理により原水の物理的性質（水分子間の水素結合の切断による水分子集団のサイズの変化）に基づいて、第２のシステムは、非常に簡単な構成で本発明の循環処理を必要時間行うことが可能となる。なお、図３に示す第２のシステムにおける特定の実施形態では、給水口は、図１に示す第１のシステムと同様に改質装置本体１００の導入口１０４と原水タンク２００の排出口の間の流路途中に設けることができ、そして排出口には、改質装置本体１００を別途設けることもできる。このように構成することによって、処理前の水の水は、必ず、改質装置本体１００の導入口を通り、処理され、そして処理後の水は、改質装置本体の排出口１０５を通って排出されることとなる。
【００６４】  すなわち、第２のシステムは、第１のシステムにおいて、原水タンク２００に所定のフィルタを有する仕切り板２０３を設けるという非常に簡単な構成で第１のシステムにおいて目的の状態まで（水分子集団のサイズで規定）改質処理された水は、仕切り板２０３の上側槽にオーバーフローする。そのため、第２のシステムは、水の所望の改質を連続的に行うことが可能となる。
【００６５】  このような第２のシステムは、原水の性質が比較的に変動せず、原水の温度が比較的に変動しないような原水の改質処理、例えば家庭用の水道、循環風呂、温泉等のより安価な処理が求められる原水の改質処理に好適である。
【００６６】（第３および第４実施形態）
次に、本発明の第３および第４実施形態に係る水の改質システムを図４および図５に基づいて説明する。
図４は、本発明の第３実施形態に係る水の改質システムを示す図面であり、そして図５は、本発明の第４実施形態に係る水の改質システムを示す図面である。これらの第３および第４実施形態に係る水の改質システム（以下、各々第３および第４のシステムという）は、第２のシステムの応用例であり、改質装置本体１００の構成要素は第１のシステムと同様であり、仕切り板２０３は第２のシステムと同様であるので、これらの各構成要素は、同一符号を付しその詳細な説明は省略する。
【００６７】  図４に示す第３のシステムは、第２のシステムの技術的思想に基づいてより、高度に原水を改質するシステムである。
そのため、第３のシステムにおいて、原水タンク２００は、垂直方向に液密に仕切る２以上の仕切り板２０３Ａ、２０３Ｂを有しており、下側から上側に向かって空間Ａ、空間Ｂ、空間Ｃに仕切られている。そして、原水タンク２００は、最頂部の空間である空間Ｃを除く空間Ａ、空間Ｂには各々改質装置本体１００Ａと、１００Ｂと循環可能に接続されている。また、下側の仕切り版２０３Ａのフィルタは、上側の仕切り板２０３Ｂよりも粗いフィルタを用いている。すなわち、仕切り板は、上側ほど密に、下側ほど粗に構成されている。
【００６８】  このように構成された第３のシステムは、まず、本体１００Ａと接続された空間Ａで所定の水分子集団サイズにまで原水を改質処理し、その後所定の分子集団サイズまで処理されて空間Ｂに仕切り板２０３Ａを透過して空間Ｂにオーバーフローした原水をさらに本体１００Ｂにより改質処理する構成となっている。なお、
【００６９】  このように、垂直方向に原水タンクを区切って、複数の改質装置１００Ａ、１００Ｂにより循環処理することにより、各改質装置１００Ａ、１００Ｂによる処理負荷が軽減され、原水を効率的に連続的に改質処理することが可能となる。そして、頂上側の仕切り版２０３Ｂで改質処理された原水は、空間Ｃへオーバーフローする。このように構成することにより、より高度な水の改質を連続的に実施することが可能となる。なお、図４に示す第３のシステムにおける特定の実施形態では、給水口は、図１に示す第１のシステムと同様に改質装置本体１００の導入口１０４と原水タンク２００の排出口の間の流路途中に設けることができ、そして排出口には、改質装置本体１００を別途設けることもできる。このように構成することによって、処理前の水の水は、必ず、改質装置本体１００の導入口を通り、処理され、そして処理後の水は、改質装置本体の排出口１０５を通って排出されることとなる。
【００７０】  図５に示す第４のシステムは、水道の水圧を循環手段に使用する例を例示する実施形態である。この実施形態は、水道に直結した水の改質システムを想定している。すなわち、第３のシステムは、仕切り板２０３で仕切られた空間に水源３００である水道から所定の水圧で原水タンク２００に原水（水道水）を送り込む構成となっている。
【００７１】  フィルタを有する仕切り板２０３で仕切られた改質装置１００と接続された原水タンク２００の空間内の原水は、水道から所定の水圧で水を圧送し続けると、圧力負荷がかかり、改質装置本体１００内と循環する。そして、改質装置本体１００内で循環処理され、水の分子集団のサイズが小さくなると（所定の改質が終了すると）仕切り版２０３に設けられたフィルタを介して仕切り板２０３上の空間にオーバーフローする構成となっている。
【００７２】  このように、第４のシステムは、原水の循環手段を省略した非常に簡単でなおかつより安価な構成で、水道水を水源として原水を改質処理することが可能である。なお、本実施形態では、改質処理された水が仕切り版２０３を介して上方へ向かう流れが生じるので、改質装置本体１００への原水の導入は下側であることが好ましい。なお、図５に示す第４のシステムにおける特定の実施形態では、給水口は、図１に示す第１のシステムと同様に改質装置本体１００の導入口１０４と原水タンク２００の排出口の間の流路途中に設けることができ、そして排出口には、改質装置本体１００を別途設けることもできる。このように構成することによって、処理前の水の水は、必ず、改質装置本体１００の導入口を通り、処理され、そして処理後の水は、改質装置本体の排出口１０５を通って排出されることとなる。
【００７３】  以上、説明した通り、第２から第４実施形態に係る水の改質システムは、仕切り板２０３に設けたいわゆる分子篩により循環処理完了を規定している。そのため、所定の循環処理した原水は、連続して処理が可能となる。このように、第２から第４の実施形態に係る発明は、必要十分な循環による改質処理を連続して行うことが可能となる。そのため、第２から第４実施形態に係る水の改質システムは、熟練技術を要することなく目標値まで改質を連続的に行うことが可能となる。さらに、第２から第４の実施形態に係る発明は、分子篩により設定された改質を行うので目標値を不必要に長時間改質を行わないので効率的な改質処理を行うことが可能である。
【００７４】  （第５および第６実施形態）
次に、本発明の第５および第６実施形態を６および図７に基づいて（適宜図２を参照）、酸化還元電位に基づいて、循環処理する方法について説明する。図６は本発明の第５実施形態に係る水の改質方法を示すフローチャートであり、そして図７は本発明の第６実施形態に係る水の改質方法を示すフローチャートである。
【００７５】  図６および図７に示す実施形態は、原水をより高度に改質するための実施形態であり、原水の改質目標値を酸化還元電位をパラメータにしたものである。図２に示す通り、酸化還元電位を示すＯＲＰ値が所定以下に低減されると、原水中の微生物は十分に殺滅され、なおかつ原水中の成分は分解・若しくは還元系に転換される。そこで、第３および第６実施形態は、原水の酸化還元電位が所定の酸化還元電位となるまで循環改質処理を行うことにより、原水を目標値まで改質する方法である。
【００７６】  まず、原水中に水由来のラジカル種を発生させ（Ｓ１）、発生したラジカルを増殖・保持する（Ｓ２）。この間に原水中に存在する微生物はラジカルにより殺滅され、そして原水中の含有成分のラジカルによる分解が開始される（主として、ラジカルによる酸化分解）。
【００７７】  次いで、Ｓ１で発生し、Ｓ２で増殖・保持されたラジカル種を工程Ｓ３で消去する。この工程で原水中の含有成分のラジカル分解反応が一時的に停止し、分解中間体となる（還元中間体）。このようにして、原水中の成分が還元されることにより、原水のＯＲＰ値が減少する。
【００７８】  次いで、工程Ｓ４で原水の酸化還元電位（ＯＲＰ値）を測定し、ＯＲＰ値が予め定めた閾値より減少したか否かを判定する。すなわち、すなわち原水中の成分が予め定めた範囲まで還元が進行したか否かを判定する。
【００７９】  工程Ｓ４で酸化還元電位が閾値よりも大きい場合（ＯＲＰ＞閾値：Ｎｏ）、ラジカルによる分解反応が予め定めた範囲よりも進行していないので、工程Ｓ１に戻り再びラジカル反応を進行させる。
一方、工程Ｓ４で酸化還元電位が閾値よりも以下の場合（ＯＲＰ≦閾値：Ｙｅｓ）、ラジカルによる分解反応が予め定めた範囲に到達したので、循環処理を停止する。
【００８０】  このように、構成することにより、本発明の改質方法は、原水の改質を目標値まで自動制御して実施することが可能となる。さらに、本発明の改質方法は、一般に原水の成分と温度に依存して改質時間が異なるが、第５実施形態では酸化還元電位値をパラメータとして循環改質を行うので、原水の種類、改質温度に依存せず目標とする改質値まで原水を的確に改質可能である。
【００８１】  図７に示す水の第６実施形態の改質方法は、図６に示す第５実施形態の改質方法と同様に酸化還元電位を循環終了パラメータにしているが、第５実施形態の改質方法のように予め閾値予め閾値を設定するのではなく、分解反応が完全に終了する時点を循環終了の判断とする点で異なる。
【００８２】  すなわち、図６に示す第５実施形態と同様に原水中に水由来のラジカル種を発生させ（Ｓ１０１）、発生したラジカルを増殖・保持する（Ｓ１０２）。この間に原水中に存在する微生物はラジカルにより殺滅され、そして原水中の含有成分のラジカルによる分解が開始される（主として、ラジカルによる酸化分解）。
【００８３】  次いで、Ｓ１０１で発生し、Ｓ１０２で増殖・保持されたラジカル種を工程Ｓ１０３で消去する。この工程で原水中の含有成分のラジカル分解反応が一時的に停止し、分解中間体となる（還元中間体）。このようにして、原水中の成分が還元されることにより、原水のＯＲＰ値が減少する。
【００８４】  次いで、第６実施形態では工程Ｓ１０４で原水の酸化還元電位（ＯＲＰ値）を測定し、ＯＲＰ値が前回測定した酸化還元電位と変化したか否かを判定する。すなわち、本発明の原水の改質処理は、図２に示す通り時間とともに徐々に極限値（改質限界値）まで減少する酸化還元電位をモニタし、酸化還元電位が変化しなくなった時点で改質処理を行うことを特徴としている。
【００８５】  このように酸化還元電位をモニタして本発明の原水の改質を行うことにより、改質して得られる水（改質水）の性質（ゴール）を定めて処理を行うことができる。
従って、本発明の原水の改質方法は、予め定めた改質値（微生物フリー、極限までの分解・成分の還元化）を目指して再現原水を改質できる。そのため、本発明の水の改質方法では、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力（浸透力）の増加、酸化還元電位の低下（含有成分の分解または還元体への転換）という改質処理が予め想定した目標値まで再現よく実施可能となる。そのため、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に本発明の水の改質方法を適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００８６】  本発明の水の改質システムでは、簡単な構成により、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力（浸透力）の増加、酸化還元電位の低下（含有成分の分解または還元体への転換）という改質処理が可能となる。そのため、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に本発明の水の改質システムを適用できる。【００８７】  本発明の原水の改質方法は、予め定めた改質値（微生物フリー、極限までの分解・成分の還元化）を目指して再現原水を改質できる。そのため、本発明の水の改質方法では、処理する原水中からの微生物の殺滅、界面活性力（浸透力）の増加、酸化還元電位の低下（含有成分の分解または還元体への転換）という改質処理が予め想定した目標値まで再現よく実施可能となる。そのため、医療分野、食品分野、飲料水製造分野、農業分野、畜産・養殖分野、洗浄分野などの種々の分野に本発明の水の改質方法を適用できる。
【符号の説明】
【００８８】１００    改質装置本体
１０１    ラジカル発生装置
１０２  ラジカル増幅装置
１０３  ラジカル消去装置
１０４  導入口（本体）
１０５  排出口（本体）
２００  原水タンク
２０１  導入口（原水タンク）
２０２  排出口（原水タンク）
２０３  仕切り板（フィルタ）
【図１】
2014000562.tif 000003
【図２】
2014000562.tif 000004
【図３】
2014000562.tif 000005
【図４】
2014000562.tif 000006
【図５】
2014000562.tif 000007
【図６】
2014000562.tif 000008
【図７】
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