(57)【要約】改質処理する原水を貯留し改質処理するための処理タンク２００と、循環可能に接続され、前記原水中の微生物を殺滅し、前記原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体を改質処理する改質装置本体１００とを備えた水改質ユニット１は、ラジカル発生部１０１と、ラジカル増幅部１０２と、ラジカル消去部１０３とを備えた改質部と、処理タンク２００と改質部１００との間を循環して前記原水を循環改質処理するための循環手段とを備え、そして改質ユニットは、前記循環改質処理を前記循環改質処理を原水の酸化還元で電位の減少度合いに基づいて制御する制御部を備えている。
2015088043.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
改質処理する原水を貯留し改質処理するための処理タンクと、前記処理タンクと循環可能に接続され、前記原水中の微生物を殺滅し、前記原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体を改質処理する改質装置本体とを備えた水改質ユニットであって、
前記改質装置本体は、
前記処理タンクからの原水を導入するための導入口と、
前記処理タンクに原水を排出するための排出口と、
導入口から導入された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部と、前記ラジカル発生部と配管を介して接続され、発生した水由来のラジカル種を含む原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部と、前記ラジカル増幅部と配管を介して接続され、増幅したラジカル種を含む原水を通過させることによってラジカル種を消去し、排出口から排出させるラジカル消去部とを備えた改質部と、
前記原水を前記処理タンクと前記改質部との間を循環して前記原水を循環改質処理するための循環手段と、を備え、そして
前記改質ユニットは、前記循環改質処理を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記循環改質処理を原水の酸化還元で電位の減少度合いに基づいて制御することを特徴とする水または水性媒体の改質ユニット。
【請求項２】
前記制御部は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を記憶する記憶部を備えており、前記改質処理情報に基づいて前記循環改質処理を制御することを特徴とする請求項１に記載の水改質ユニット。
【請求項３】
前記処理タンクまたは前記改質部の所定箇所に前記制御部に原水の酸化還元情報を出力する酸化還元電位測定装置を備えていることを特徴とする請求項２に記載の水改質ユニット。
【請求項４】
前記制御部は、さらに前記原水の改質限界を酸化還元電位の時間推移により到達する極小値により決定する条件設定モードを有していることを特徴とする請求項２に記載の水改質ユニット。
【請求項５】
前記制御部は、改質限界まで改質を行う改質優先モードと、前記条件設定モードに基づいて処理量を優先させる処理量優先モードを有していることを特徴とする請求項４に記載の水改質ユニット。
【請求項６】
前記改質ユニットは、２または３組の前記改質装置本体と前記原水処理タンクと前記循環ポンプとからなる改質ラインと、前記改質ラインの各原水処理タンクの原水導入口に原水を分配供給するための原水分配タンクと、
前記電子制御装置とから構成されることを特徴とする請求項１に記載の改質ユニット。
【請求項７】
前記改質ユニットは、３対または３の倍数対の水または水性媒体の改質ラインを有しており、各対の水または水性媒体の改質ラインは、各々原水の導入、改質、改質した原水の排水を同時に行うことを特徴とする請求項６に記載の改質ユニット。
【請求項８】
さらに、所定の改質度まで改質された処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とする請求項６に記載の改質ユニット。
【請求項９】
さらに、所定の改質度まで改質された原水処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とする請求項７に記載の改質ユニット。
【請求項１０】
前記複数の改質装置が、前記ラジカル発生部、ラジカル増幅部およびラジカル消去部の少なくとも１つを共有することを特徴とする請求項６に記載の改質ユニット。
【請求項１１】
水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の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原水中の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原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を含む原水の改質処理工程を繰り返し、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める改質処理を連続的に行う水または水性媒体の改質処理システムであって、
１組または直列および／または並列で接続された請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の改質ユニットから構成されたことを特徴とする改質システム。
【請求項１２】
水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の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原水中の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原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を含む原水の改質処理工程を繰り返し、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体の改質方法であって、
前記改質処理工程を、前記原水の経時的酸化還元電位の減少度合いに基づいて繰り返し実行する特徴とする水または水性媒体の改質方法。
【請求項１３】
前記改質処理工程は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質処理による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得し、
前記取得した改質処理情報に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする請求項１２に記載の改質方法。
【請求項１４】
前記改質処理工程は、酸化還元電位の極小値まで改質処理工程を繰り返すことを特徴とする請求項１２に記載の改質方法。
【請求項１５】
前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位の極小値までに至る時間を決定し、決定した時間に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする請求項１３に記載の改質方法。
【請求項１６】
前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位を有する原水が酸化還元電位の極小値に到達するまでの度合として改質目標値を設定し、前記改質目標値に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする請求項１２項に記載の改質方法。
【請求項１７】
前記改質目標値を酸化還元電位の実測により決定することを特徴とする請求項１６に記載の改質方法。
【請求項１８】
前記改質目標値を前記酸化還元電位に到達するまでの時間により決定することを特徴とする請求項１６に記載の水または水性媒体の改質方法。
【請求項１９】
前記改質目標値を所定量の原水が前記改質処理工程の繰り返し数に基づいて実行することを特徴とする請求項１８に記載の水または水性媒体の改質方法。
【請求項２０】
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、を含む原水の改質処理を繰り返し、前記原水の酸性負荷度を評価する方法であって、前記原水を改質処理を酸化還元電位が極小となるまで繰り返し、前記処理前の原水の酸化還元電位と前記酸化還元電位の極小値とに基づき原水の酸性負荷度を評価することを特徴とする原水の酸性負荷度の評価方法。
【請求項２１】
請求項１に記載の改質ユニットを処理対象物の洗浄に使用する方法。
【請求項２２】
前記処理タンク中に洗浄対象物を投入して前記処理対象物の洗浄に使用することを特徴とする請求項１に記載の改質ユニット。
【請求項２３】
前記処理タンクは、水流または震盪により洗浄処理用の改質された原水を処理対象物に積極的に接触させる接触手段を有することを特徴とする請求項２２に記載の改質ユニット。
【請求項２４】
処理タンクは、処理対象物を洗浄可能に収納するためのメッシュ状容器を備えていることを特徴とする請求項２１に記載の改質ユニット。
【請求項２５】
前記処理タンクからの洗浄処理用の原水は、洗浄により発生した汚染物を前処理するための前処理装置を介して前記循環タンクに戻されることを特徴とする請求項２２に記載の改質ユニット。
【請求項２６】
水源からの水を循環再使用するための水の循環改質システムであって、前記水源からの水を貯水するための原水タンクと、前記原水タンクと直接あるいは循環タンクを介して循環可能に接続された請求項１に記載の改質ユニットとから構成され、前記処理タンクで処理された水を前記水源側に戻すことを特徴とする水の循環改質システム。
【請求項２７】
前記水源が水耕栽培、水産物の養殖場であることを特徴とする請求項２６に記載の水の循環改質システム。
【請求項２８】
原水を請求項２１に記載の方法により処理し、実質的に溶質を含まず１５から２５℃での酸化還元電位が１８０−３２０ｍＶの範囲内にあるラジカル安定性の高い水。
【請求項２９】
前記原水が純水であることを特徴とする請求項２８に記載のラジカル安定性の高い水。
【請求項３０】
前記原水が成分調整された水であることを特徴とする請求項２８に記載のラジカル安定性の高い水。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は水の改質ユニット、改質システムおよび改質方法に関する。より詳しく述べるとあらゆる微生物を殺滅するとともに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・浸透力を高める水の改質ユニット、改質システムおよび改質方法に関する
【背景技術】
【０００２】
水の無害化や殺菌について多くの研究がなされている。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。
「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。
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。
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。
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。
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。
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。水の活性化方法としては、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は採用される。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。
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。
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。
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）
このような水の改質技術は、各種分野に有望であると考えられている。例えば、湧水等の原水をペットボトル等の容器に充填し密栓するいわゆるボトリングシステムがある。
また、改質水を用いた植物工場や養殖等も考えられるが、微生物的安全性と改質の両方を備えたシステムは現在存在していないのが現状である。
このようなボトリング、植物工場、養殖等に水の殺滅処理を要する場合には多量の水を短時間で処理する必要がある。すなわち、多量の原水を短時間で無菌化し、しかも用途に応じた改質処理を行う要望がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【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】
【０００４】
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。
さらに、多量の水を短期間に連続処理する場合、例えば前述のボトリングや養殖、植物工場に単に適用する場合、非常に多数の装置を用いる必要があった。
また、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る必要があった。
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・浸透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ユニットおよび改質方法を提供することである。
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システムを提供することである。
本発明の別の課題は、多量の水を装置数を少なくして処理可能な水の改質システムを提供することである。
本発明の更に別の課題は、このような改質方法、改質方法に基づいた各種分野への用途を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する本発明は、次の各項目に関する。
１  改質処理する原水を貯留し改質処理するための処理タンクと、前記処理タンクと循環可能に接続され、前記原水中の微生物を殺滅し、前記原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体を改質処理する改質装置本体とを備えた水改質ユニットであって、
前記改質装置本体は、
前記処理タンクからの原水を導入するための導入口と、
前記処理タンクに原水を排出するための排出口と、
導入口から導入された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部と、前記ラジカル発生部と配管を介して接続され、発生した水由来のラジカル種を含む原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部と、前記ラジカル増幅部と配管を介して接続され、増幅したラジカル種を含む原水を通過させることによってラジカル種を消去し、排出口から排出させるラジカル消去部とを備えた改質部と、
前記原水を前記処理タンクと前記改質部との間を循環して前記原水を循環改質処理するための循環手段と、を備え、そして
前記改質ユニットは、前記循環改質処理を制御するための制御部を備え、
前記制御部は、前記循環改質処理を原水の酸化還元で電位の減少度合いに基づいて制御することを特徴とする水または水性媒体の改質装置。
２  前記制御部は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を記憶する記憶部を備えており、前記改質処理情報に基づいて前記循環改質処理を制御することを特徴とする１に記載の水改質ユニット。
３  前記処理タンクまたは前記改質部の所定箇所に前記制御部に原水の酸化還元情報を出力する酸化還元電位測定装置を備えていることを特徴とする２に記載の水改質ユニット。
４  前記制御部は、さらに前記原水の改質限界を酸化還元電位の時間推移により到達する極小値により決定する条件設定モードを有していることを特徴とする２に記載の水改質ユニット。
５  前記制御部は、改質限界まで改質を行う改質優先モードと、前記条件設定モードに基づいて処理量を優先させる処理量優先モードを有していることを特徴とする４に記載の水改質ユニット。
６  前記改質ユニットは、２または３組の前記改質装置本体と前記原水処理タンクと前記循環ポンプとからなる改質ラインと、前記改質ラインの各原水処理タンクの原水導入口に原水を分配供給するための原水分配タンクと、
前記電子制御装置とから構成されることを特徴とする１に記載の改質ユニット。
７  前記改質ユニットは、３対または３の倍数対の水または水性媒体の改質ラインを有しており、各対の水または水性媒体の改質ラインは、各々原水の導入、改質、改質した原水の排水を同時に行うことを特徴とする６に記載の改質ユニット。
８  さらに、所定の改質度まで改質された処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とする６に記載の改質ユニット。
９  さらに、所定の改質度まで改質された原水処理タンク中の原水を一時貯留する一時貯留タンクを備えたことを特徴とする７に記載の改質ユニット。
１０  前記複数の改質装置が、前記ラジカル発生部、ラジカル増幅部およびラジカル消去部の少なくとも１つを共有することを特徴とする６に記載の改質ユニット
１１  水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の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原水中の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原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を含む原水の改質処理工程を繰り返し、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める改質処理を連続的に行う水または水性媒体の改質処理システムであって、
１組または直列および／または並列で接続された１から８のいずれか１項に記載の改質ユニットから構成されたことを特徴とする改質システム。
１２  水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の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原水中の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原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、
を含む原水の改質処理工程を繰り返し、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高める水または水性媒体の改質方法であって、
前記改質処理工程を、前記原水の経時的酸化還元電位の減少度合いに基づいて繰り返し実行する特徴とする水または水性媒体の改質方法。
１３  前記改質処理工程は、実行する改質処理条件下で前記原水の改質処理による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得し、
前記取得した改質処理情報に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする１２に記載の改質方法。
１４  前記改質処理工程は、酸化還元電位の極小値まで改質処理工程を繰り返すことを特徴とする１２に記載の改質方法。
１５  前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位の極小値までに至る時間を決定し、決定した時間に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする１３に記載の改質方法。
１６  前記改質処理工程は、前記改質情報から酸化還元電位を有する原水が酸化還元電位の極小値に到達するまでの度合として改質目標値を設定し、前記改質目標値に基づいて改質処理工程を繰り返すことを特徴とする１２項に記載の改質方法。
１７  前記改質目標値を酸化還元電位の実測により決定することを特徴とする１６に記載の改質方法。
１８  前記改質目標値を前記酸化還元電位に到達するまでの時間により決定することを特徴とする１６に記載の水または水性媒体の改質方法。
１９  前記改質目標値を所定量の原水が前記改質処理工程の繰り返し数に基づいて実行することを特徴とする１８に記載の水または水性媒体の改質方法。
２０  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、を含む原水の改質処理を繰り返し、前記原水の酸性負荷度を評価する方法であって、前記原水を改質処理を酸化還元電位が極小となるまで繰り返し、前記処理前の原水の酸化還元電位と前記酸化還元電位の極小値とに基づき原水の酸性負荷度を評価することを特徴とする原水の酸性負荷度の評価方法。
２１  １に記載の改質ユニットを処理対象物の洗浄に使用する方法。
２２  前記処理タンク中に洗浄対象物を投入して前記処理対象物の洗浄に使用することを特徴とする１に記載の改質ユニット。
２３  前記処理タンクは、水流または震盪により洗浄処理用の改質された原水を処理対象物に積極的に接触させる接触手段を有することを特徴とする２２に記載の改質ユニット。
２４  処理タンクは、処理対象物を洗浄可能に収納するためのメッシュ状容器を備えていることを特徴とする２２に記載の改質ユニット。
２５  前記処理タンクからの洗浄処理用の原水は、洗浄により発生した汚染物を前処理するための前処理装置を介して前記循環タンクに戻されることを特徴とする２２に記載の改質ユニット。
２６  水源からの水を循環再使用するための水の循環改質システムであって、前記水源からの水を貯水するための原水タンクと、前記原水タンクと直接あるいは循環タンクを介して循環可能に接続された１に記載の改質ユニットとから構成され、前記処理タンクで処理された水を前記水源側に戻すことを特徴とする水の循環改質システム。
２７  前記水源が水耕栽培、水産物の養殖場であることを特徴とする２６に記載の水の循環改質システム。
２８  原水を２１に記載の方法により処理し、実質的に溶質を含まず１５から２５℃での酸化還元電位が１８０−３２０ｍＶの範囲内にあるラジカル安定性の高い水。
２９  前記原水が純水であることを特徴とする２７に記載のラジカル安定性の高い水。
３０  前記原水が成分調整された水であることを特徴とする２７に記載のラジカル安定性の高い水。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
図１は本発明の水の改質方法により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２は本発明の改質方法の対象となる水または水性媒体の一例とその改質目標値を示す図面である。
図３は本発明の改質方法により処理した水と改質前の水との大豆の経時的吸収率の比較を示す図面である。
図４は本発明の水の改質方法におけるＯＲＰ値の極小値の決定を示すフローチャートである。
図５は本発明の水の改質方法においてＯＲＰ値が改質目標値にまで低減するまで改質処理する場合のフローチャートを示す。
図６は本発明の水の改質方法においてＯＲＰ値の低減を経過時間により制御する場合のフローチャートである。
図７は本発明の水の改質ユニット一例を示す図面である。
図８は図７に示す水の改質ユニットを実行するための電子制御装置を示す図面である。
図９は図７に示す水の改質ユニットを実行するための実行モードを示すフローチャートである。
図１０は本発明の水の改質ユニットの他の一例を示す図面である。
図１１は、一時貯留タンクを有する本発明の水の改質ユニットの一例を示す図面である。
図１２は本発明の改質ユニットにおいて、ラジカル発生部、ラジカル増幅部およびラジカル消去部を複数の改質装置で供給した例を示す図面である。
図１３は本発明の図１１に示す改質ユニットを直列および並列に配置した本発明の改質装置の一例を示す図面である。
図１４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）および（ｄ）は本発明で改質した原水を洗浄用途に使用する例を示す図面である。
図１５（ａ）、（ｂ）および（ｃ）は本発明の水の改質システムの応用例を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
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。
［定義および一般的説明］
本発明は、水または水性媒体からなる原水を通過させることによって原水中の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原水中の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原水中のラジカル種を消去するラジカル消去工程と、を繰り返すと、原水中の微生物を殺滅し、原水に存在する成分を分解・還元型へ変換し、なおかつ原水の界面活性を高めることが可能となることを見出した。そして、改質処理する原水は、原水中に含まれる成分の種類に応じて固有の酸化還元電位を有し、そしてこの改質工程を繰り返すと原水の酸化還元電位が極小値まで低減できること、またこの酸化還元電位の経時的減少プロフィールが原水に固有であるという知見に基づくものである。本発明はさらに、この酸化還元電位の経時的減少プロフィールに基づいて、どの程度酸化還元電位を減少させると、原水の状態がどのようになるかを見出した。具体的には、酸化還元電位の減少初期段階で、原水に含まれる全ての微生物が殺滅し、微生物学的に安全な水となり、酸化還元電位が減少するのに従って、界面活性力や浸透力が増加し、最終的に原水の酸化還元電位が極小値に到達するとラジカル的に安定した水となる。
また、本発明における改質は、最終工程がラジカル消去工程であり、本発明の改質処理を酸化還元電位の値をどの段階で改質処理を終了させても、改質した原水が還元体となった段階で終了する。そのため、本発明の改質により得られた水は、安全性が高く環境に対して悪影響を加えることがないと考えられる。
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。また、本発明の原水には、実質的に溶質を含まない純水や超純水も改質対象の原水として含まれるものと解釈される。
（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。
（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。言い換えると、本発明の改質処理を行った水または水性媒体中には微生物が存在せず、いわゆる微生物フリーの状態である。
（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。
（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。
（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・保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。
（改質）  改質とは、図１（ａ）に示す通り、ラジカルの発生、増幅・保持、消去（以下、ラジカル発生・消去反応という）により、水の質を向上させることを言う。すなわち、１回のラジカル発生・消去反応の過程により、原水中に存在するあらゆる微生物を殺滅し、その後ラジカル発生・消去反応を繰り返すことにより、水の水素結合を切断し、水中に含まれ含有成分を段階的に分解・還元型へと転化する操作を言う（循環改質処理）。原水中の含有成分は、ラジカル発生・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、原水を循環改質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。なお、本発明の改質処理では、最終工程として必ずラジカル消去を行う。
本発明で改質された原水は、原水のｐＨおよび原水を構成する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、ラジカル発生部とラジカル増幅部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部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。また、本発明の改質処理において、最終的には必ずラジカル消去側、すなわち、還元側で終了している。言い換えると、酸化側の水に対して酸化反応・還元反応を行い最終的には還元側で終了している。
（改質限界）  また、改質限界とは、これ以上改質しても原水が実質的に変化しないことを言う。具体的には、図１に示す通り酸化還元電位値は改質当初は劇的に減少しその後徐々に減少していく。そして酸化還元電位値は、いくら時間をかけてもこれ以上変化しない極小値を有している。この曲線の特徴は、水または水性媒体に存在する成分、特に溶質に依存して異なるが、本発明者の繰り返しの実験によるとどのような水または水性媒体であってもその水または水性媒体に特有の酸化還元電位（ＯＲＰ）変移化曲線を有することが判った。このように処理する水または水性媒体のＯＲＰ値が極小値となることを本発明では改質限界という。
すなわち、ラジカルの発生・消去反応の繰り返しによりもはや水および水に存在する成分からラジカルが発生しない状態を改質限界と言う。本発明者等の実験によると、改質限界まで改質処理した原水は、ＮＣ９クラッシャ混合物の変異原性試験でも変異原性がないことが確認され、しかもラジカルセンシティブＤＮＡ検査でも陰性であった。
（目標値）  本発明で使用する用語「目標値」とは、酸化還元電位（ＯＲＰｉｎｉ）を有する原水が酸化還元電位の極小値（ＯＲＰｍｉｎ）に到達するまでの度合いを言う。所定時間改質循環処理した際の酸化還元電位値をＯＲＰｘとすると、目標値（％）は、（ＯＲＰｘ−ＯＲＰｉｎｉ）／（ＯＲＰｍｉｎ−ＯＲＰｉｎｉ）ｘ１００として表すことができる。また、図１（ｂ）に示す通り、本発明の循環改質処理を実行すると原水の種類に依存して原水に特有のＯＲＰ変移化曲線を有しているので、所定の原水における所定の改質循環処理した時間ｔｘとその際の酸化還元電位値をＯＲＰｘとは一意対応する。そのため、処理する原水に特有のＯＲＰ変移化曲線が判っている場合、その原水が本発明の循環改質処理を行って酸化還元電位の極小値（ＯＲＰｍｉｎ）に到達するまでの時間をＴｍｉｎとすると目標値（％）は、（Ｔｘ／Ｔｍｉｎ）で表すことができる。
本発明で使用する用語「目標値」は、言い換えるといわゆる本発明の改質により改質処理する原水がどのような状態となるかの指標である。すなわち、改質限界の項目で示したように原水を本発明の改質方法で一定時間改質すると、ＯＲＰ値は時間経過とともに減少して極小値となる。その間、原水中に含まれる微生物は殺滅し、微生物フリーの状態となり、そして、有害物質等はラジカルによる酸化・ラジカル消去による還元を繰り返しながら分解され還元体へと変化していく。そして、最終的にはこれ以上反応しない安定な状態（改質限界）となる。
以下に限定されるものではないが、本発明の好ましい実施形態によると目標値を例えは３段階の段階を設けて、決定することができる。
（改質１）  図１に示す時間Ｔ１において原水中に含まれる全ての微生物が殺滅する。換言すると、微生物フリーの原水が得られる段階である（一般にワンパス処理）。
（改質２）  改質１で微生物が殺滅した後、本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解／ラジカル消去による再配列を繰り返していく。原水中に含まれる有機物質がラジカル種により分解される。換言すると、原水中に含まれる有機性物質（微生物の残骸、代謝物を含む）が実質的に分解される。一般にこのレベルに到達するのは目標値（（ＯＲＰｘ−ＯＲＰｉｎｉ）／（ＯＲＰｍｉｎ−ＯＲＰｉｎｉ）ｘ１００）５０％以上、好ましくは６０％以上、より好ましくは７０％以上である。
（改質３）  本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解／ラジカル消去による再配列が更に進行し、ラジカル反応・ラジカル連鎖反応により生じたオゾン、過酸化水素、ＮＯラジカル、過酸化脂質、金属ラジカルが実質的に消去されるとともに、得られた水および水中に含まれる成分由来の元素は安定した電子状態へと収束していく。そのため、界面活性力・浸透力（特に、細胞への浸透力）が非常に高まった水となる。換言すると、細胞に悪影響を与えない高い界面活性力・浸透力を有する水が得られる。例えば、図２に示す通り、本発明の改質方法により改質した原水（ＲＯ水）と改質していない原水の大豆の吸収曲線から判る通り、改質３まで改質した水は浸透性が６時間も立たず１００％を超える。一般にこのレベルに到達するのは目標値（（ＯＲＰｘ−ＯＲＰｉｎｉ）／（ＯＲＰｍｉｎ−ＯＲＰｉｎｉ）ｘ１００）７５％以上、好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上である。
（改質Ｍａｘ）  本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解／ラジカル消去による再配列が更に進行し、ラジカル反応・ラジカル連鎖反応により生じたオゾン、過酸化水素、ＮＯラジカル、過酸化脂質、金属ラジカルが実質的に消去されるとともに、得られた水および水中に含まれる成分由来の元素は安定した電子状態へと収束して最も安定した状態となる。また、外部から強いエネルギを加えない限り、この状態が安定して維持される。そのため、界面活性力・浸透力（特に、細胞への浸透力）が非常に高まった長期間保存可能な水となる。なお、改質Ｍａｘまで改質した水の変異原性を調査したところ変異原性は見られなかった。また、原水中に生体内に有効な微量元素が含まれる場合、本発明の改質方法で改質Ｍａｘ（場合によっては改質３）まで改質した水は当該微量元素を生体内に取り込むのに非常に有効な媒体となる。
本発明の改質方法では、このような水の改質を実質的にｐＨを変えることなく行うことができる。全ての原水を改質Ｍａｘまで改質処理を行うことが好ましいが、処理時間の関係と目的とする水との関係で、得られる水の目標値を設定する。例えば、原水処理タンクの容量が２００Ｌで後述する所定の本発明の改質システムで改質２までに所定の原水を改質する時間が１５分、改質３までに改質時間が３０分、改質Ｍａｘまで処理する時間が６０分であると仮定すると、改質２まで原水を改質する場合、８００Ｌ／時、改質３までは４００Ｌ／時、改質Ｍａｘまでは２００Ｌ／時の処理量である。
従って、本発明の水または水性媒体の改質方法（以下、単に水の改質方法という）は、改質した水の用途に見合った改質（改質１から改質Ｍａｘ）まで水等を改質することを目的としている。図３に出発原水と、用途に応じた改質レベルを示す。このように、本発明の水の改質方法は、目的に応じて無菌でかつ安全な水として使用することができる。また、本発明の水の改質方法で改質した水（改質２から改質Ｍａｘ）は、高い界面活性能力を有しているので洗剤を全く使用せずもしくは微量の使用により目的とする対象物を洗浄化能となる。すなわち、いわゆる完成した活きた水となる。
すなわち、前述の通り、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３５０から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、そして６０分付近で極小値となり、その後は変化しない（８０時間以上酸化還元電位変化せず）。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）。
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）。
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最終的に極小値まで低減する。また、酸化還元電位値が極小値まで低下した水（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の水の改質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の水の改質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。そして本発明の改質処理により原水中に含まれる成分、これらを構成する元素・電子等がラジカルによる酸化分解／ラジカル消去による再配列が進行し、ラジカル反応・ラジカル連鎖反応により生じたオゾン、過酸化水素、ＮＯラジカル、過酸化脂質、金属ラジカルが実質的に消去されるとともに、得られた水および水中に含まれる成分由来の元素は安定した電子状態へと収束して最も安定した状態となる。このことはラジカルの発生・消去の繰り返しによりもはや水および水に存在する成分からラジカルが発生しない状態となったものと推察される。事実ＮＣ９クラッシャ混合物の変異原性試験でも本発明の改質方法により酸化還元電位が極小値となるまで処理した水は変異原性がないことが確認され、しかもラジカルセンシティブＤＮＡ検査でも問題は見出されなかった。
また、このような経時的酸化還元電位の変移は、同一の処理条件（同一装置、同一温度、同一循環速度および同一容量）で改質する水の種類に依存して、同一の曲線となる。そのため、本発明は、図１に示すような原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報に基づいて水の改質処理を行うことによって、実質的に同一の改質処理効果が得られることを見出した。このように本発明においては、改質の度合い、すなわち、目標値を予め設定して、設定した改質の度合い、すなわち改質目標値まで改質することを特徴としている。
また、図１に示す通り、図１（ａ）に示す改質循環処理を行った際に、原水の性質に応じたＯＲＰ変移化曲線が得られる。このＯＲＰ変移曲線は、改質処理温度により、若干シフトする。例えば、４℃から１５℃程度の低温領域では、ＯＲＰ値の極小値への到達時間は、温度に依存して１５から３０℃の常温領域と比較して、２から５％長くなり（すなわち、ＯＲＰ変移曲線は右側にシフトし）、一方３０℃から６０℃の高温領域では、温度に依存して１５から３０℃の常温領域と比較して、２から１０％短くなる（すなわち、ＯＲＰ変移曲線は左側にシフトする）。このことにより、予め、各温度のＯＲＰ変移曲線を実測し、記憶することにより、実際の循環改質処理の際に処理温度における改質目標値の補正を行うことが可能となる。
また、本発明の特定の実施形態では、例えば硫酸酸性の金属イオン液を原水である水道水（初期ＯＲＰ値６７５ｍＶ）２０Ｌに対して１ｃｃを添加した場合（対象区）、初期のＯＲＰ値は７８５ｍｖと１０５ｍｖ増加した。両者を本発明の循環改質処理を実施したところ、両者とも開始約３０分で極小値２１０ｍＶに到達した。このことより、（１）酸化度の進行した原水も酸化度の進行していない原水も改質循環処理時間は変わらないこと、（２）ＯＲＰの変移曲線が原水の酸化状態を示す指標となりえること（改善できる酸化度を有する原水）、（３）酸化負荷された原水でも十分改質可能なこと、および（４）酸化負荷と同時に原水中の金属イオン成分を添加可能なこと等が判った。
すなわち、原水である水道水に硫酸酸性の金属イオン液という酸化負荷を加えた水が対象区であり、対象区は、水道水の負っている負荷に加えて硫酸酸性の金属イオン液という酸化負荷を負っている。このような酸化負荷に対して、本発明の循環改質方法で酸化還元電位値を極小値まで下げることが可能である。そのため、処理前の原水の酸化還元電位値と極小値までに本発明の循環改質方法により処理した際の酸化還元電位値の幅は、原水の負っている酸化負荷値と言い換えることができる。また、例えば微量金属イオン等を原水に添加したい場合にはこのような酸化系の添加液を溶質源として添加しても原水のＯＲＰ値を下げることが可能である。また、このような酸化負荷を変えたとしても（すなわち、負荷変動が生じても）、その原水のＯＲＰ変移曲線を指標とした本発明の循環改質方法により適正に循環改質処理することが可能となる。
また、本発明において、後述する図７に示すようにこのようなラジカル発生系とラジカル増幅・保持系とラジカル消去系を有する後述する装置を改質装置または改質装置本体といい、このような改質装置本体と、改質装置本体に改質すべき原水を貯水し改質装置本体と循環するためのタンクとこれらの循環を制御する制御部から構成されたものを改質ユニットといい、そして、特定の目的のために改質ユニットを直列および／または並列で接続したものを改質システムという。
本発明は、以上のような知見に基づいてなされたものであり、以下順に本発明の具体的実施形態を説明する。
（第１実施形態）
まず、本発明の第１実施形態に係る本発明の改質方法を図４から図６に基づいて（説明する（適宜図１を参照）。
本発明の水の改質方法において、まず実行する改質処理条件下で原水の改質による酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得する。すなわち、図１（ａ）に示す通り改質循環処理する原水をラジカル発生・増幅・消去反応を、原水の酸化還元電位がこれ以上減少しない点まで繰り返し行い経時的酸化還元電位の推移を記録する。このように経時的酸化還元電位の推移を記録することにより、図１（ｂ）に示すような改質循環処理する原水固有の経時的酸化還元電位の推移情報を取得できる。
より具体的には、図４に示す通り、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）。
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、原水の酸化還元電位値が減少する。
次いで、工程Ｓ４で原水の酸化還元電位（ＯＲＰ値）を測定し測定結果を測定時間とともに記録する。そして工程Ｓ５で記録した酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が前回測定した酸化還元電位値（ＯＲＰ値）（以下前回測定値という）と同じか否か（すなわち、酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が減少しないか否か）を判定する。工程Ｓ５で酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が前回測定値と同じでない場合（すなわち酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が減少している場合）（Ｓ４  Ｎｏ）、工程Ｓ１に戻り改質を続ける。
そして、工程Ｓ５でＯＲＰ値が前回測定値と同一である場合（Ｓ４  Ｙｅｓ）、酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が極小値に到達したと判断して終了する。なお、本発明の好ましい実施形態においては、酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が前回測定値と同一となった場合（Ｓ５  Ｙｅｓ）でも、工程Ｓ１からＳ４を繰り返す。例えば、酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が前回測定値と同一となった後、所定時間、例えば５分間工程Ｓ１からＳ４を繰り返すように構成することが好ましい。このように構成することにより、より確実な原水の改質限界までの酸化還元電位の時間推移情報が改質処理情報として得られる。
なお、この酸化還元電位の極小値に至るまでの経時的推移情報を含む改質処理情報は、同一の処理条件で行う場合には原水の性質に応じて一義的に決定できるので、原水の性質が略一定である変動が少ない原水（例えば、同一水源の水道水）の場合には１度決定すれば同一条件で同一の結果が得られる。従って、本発明の所定の実施形態では、予め測定した原水の酸化還元電位の極小値に至るまでの経時的推移情報を含む改質処理情報は、実測する改質処理情報の代用として使用できる。また、後述する通り、同一原水を改質循環処理し、酸化還元電位を実測した際に、予め測定した経時的推移情報を含む改質処理情報の酸化還元電位の極小値に至らない場合には反応ラインを逆洗することができる。
ついで、本発明の水の改質方法において、酸化還元電位の極小値に至るまでの推移情報に基づいて、改質目標値を決定する。すなわち、図１に示す改質１から改質Ｍａｘのどのレベルまで改質を行うかを決定する。例えば、改質２を酸化還元電位から極小値への変移量の６０％、改質３を８０％、改質Ｍａｘを極小値と設定し、取得した改質処理情報より、目標酸化還元電位値または目標酸化還元電位値に到達するのに要する時間として決定することができる。
このような目標値は、本発明の水の改質方法により改質した原水の使用目的に応じて決定する。例えば、純水を本発明の水の改質方法により改質して医療用に使用する場合、比較的長い処理時間をかけて、酸化還元電位を極小値まで減少させ高品質の水へと改質する（品質優先の改質）。一方、多量の水を使用する用途、例えば食品、食器、機械類等の一次洗浄や洗浄等の場合、酸化還元電位を極小値以前で目標値を設定し（例えば、前述の改質２、改質３のレベル）、比較的短時間で多量の改質を行う。このように、本発明の水の改質処理方法では、目標とする改質レベルに応じて確実に改質実施計画を設定することが可能となる（図２参照）。
次いで、このように取得した改質情報に基づいて決定した改質目標値となるように、水の改質処理を実施する。この際の改質状態の確認は、図５に示す通り、酸化還元電位値（ＯＲＰ値）の実測により実施してもよく、あるいは図６に示す通り、処理時間により決定してもよい。
図５に示す酸化還元電位値（ＯＲＰ値）の実測により実施する場合、まず取得した改質処理情報を読み込み、読み込んだ改質処理情報に基づいて、改質目標値（ＯＲＰ値）を閾値として設定する（工程Ｓ１０１）。
次いで、原水中に水由来のラジカル種を発生させ（Ｓ１０２）、発生したラジカルを増殖・保持する（Ｓ１０３）。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）。
そして、Ｓ１０２で発生し、Ｓ１０３で増殖・保持されたラジカル種を工程Ｓ１０４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。
次いで、工程Ｓ１０５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、すなわち原水の改質が目標値に到達したか否か判定する。
工程Ｓ１０５で酸化還元電位が閾値よりも大きい場合（ＯＲＰ＞閾値：Ｎｏ）、改質目標値まで到達していないので、工程Ｓ１０２に戻り再びラジカル反応を進行させる。
一方、工程Ｓ１０５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、すなわち目的の改質レベルまで改質が行われたので循環処理を停止する。
このように酸化還元電位（ＯＲＰ値）の推移により原水の改質が目的のレベルまで進行したか否かを確実に判断することができる。
一方、図６に示す時間により改質を実施場合、まず予め決定した酸化還元電位の時間推移により到達する極小値データを読み込み、改質目標値の到達時間を閾値として設定する（工程Ｓ２０１）。
次いで、原水中に水由来のラジカル種を発生させ（Ｓ２０２）、発生したラジカルを増殖・保持する（Ｓ２０３）。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）。
そして、Ｓ２０２で発生し、Ｓ２０３で増殖・保持されたラジカル種を工程Ｓ２０４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、原水の酸化還元電位値（ＯＲＰ値）が減少する。
次いで、工程Ｓ２０５で処理時間が工程Ｓ２０１で設定した時間となるまで工程Ｓ２０１からＳ２０４を繰り返し、設定時間に到達した際に循環を停止し、改質処理を終了する。
このように、取得した改質処理情報に基づいて時間とともに推移する酸化還元電位値（ＯＲＰ値）を改質処理時間により設定することによって、実際の本発明の原水の改質処理を実施することにより、酸化還元電位値（ＯＲＰ値）の実測を省略することが可能となる。そのため、例えば本発明の水の改質方法を実施する改質ユニットを構築する際にＯＲＰ値を測定する酸化還元電位計を省略することが可能となる。
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、本発明の水の改質方法は、予め定めた目標値（微生物フリー、極限までの分解・成分の還元化）を目指して再現よく原水を改質できる。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、本発明の水の改質方法は、原水の種類に応じて無菌でなおかつ界面活性・浸透性の高い高品質の水、特にラジカルの発生しにくい水へと確実に最短時間で改質することが可能である。従って、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。しかも、本発明の水の改質方法は、酸化還元電位または時間をパラメータとして改質を行うことができるので、熟練を要することなく所定の範囲に容易に改質を行うことができる。
また、本発明の水の改質方法は、改質の目安となる改質目標値を予め設定することによって、短時間で確実に目標とするレベルまで原水の改質を行うことができる。さらに、例えば食品加工排水、工場排水、染料排水等の排水を従来周知の浄水手段により排出する排水・河川排水等は、時間・日によって原水の性質が大幅に変化する場合がある。このような原水を処理する場合も酸化還元電位の時間的推移とその極小値を含む改質処理情報を取得することによって安定して目的レベルまで原水を改質することが可能である。
（第２実施形態）
以上を前提にして、本発明の改質処理ユニット１を図７から図１１に基づいて説明する。
図７に示す通り、第１実施形態に係る水の改質ユニット１（以下、第１の水の改質ユニットという）は、上述の本発明の水の改質方法を実施するユニットであって、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ユニットである。そして、第１の水の改質ユニット１は、改質装置本体１と、改質装置本体１に改質すべき原水を貯水し改質装置本体と循環するためのタンク（原水処理タンク２００）とこれらの循環を制御する図示しない制御部とから主として構成されている。
より具体的には図７（ａ）に示す第１の水の改質ユニット１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部１０１と、ラジカル発生部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部１０２と、ラジカル増幅部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部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、これらの装置に原水を通過させる流路を備えた改質装置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。
本発明におけるラジカル発生部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部は、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。
このようなラジカル発生部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。また、このようなラジカル発生部１０１に原水を通過させる流路部分は、例えば短波長の光を効率的に通過する水を照射するために光透過性の高い材質、例えばクォーツ管を使用している。
より具体的には、例えば図７（ｂ）に示す通り、ラジカル発生部１０１は通流管１０１ｄを挟むようにして、より短波長の光を水の流れに垂直に照射するための光源１０１ａ、中程度の波長範囲の光を水の流れに垂直に照射するための光源１０１ｂ、そして比較的長い波長領域の光を水の流れに垂直に照射するための光源１０１ｃ等の光源を波長の短いものから波長の長いものへと順次並べて配置されて構成されている。
本発明におけるラジカル増幅部１０２は、ラジカル発生部１０１により発生したラジカル種を所定期間（すなわち、ラジカル増幅部通過期間）保持するための領域であり、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部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。
例えば、図７（ｂ）に示す通り、磁石、好ましくは高磁力の磁石をラジカル発生部１０１の後段で通流管１０１ｄを挟むようにして設けることができる。また、ラジカル発生部１０１とラジカル増幅部１０１とは連続して設けてもよくあるいは所定間隔離間配置してもよい。
本発明におけるラジカル消去部１０３は、ラジカル発生部１０１で発生させ、ラジカル増幅部１０２で増幅・保持したラジカルを消去するための領域である。このようなラジカル消去部１０３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。
本発明において、ラジカル消去部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、鉄、コバルト、ニッケル、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。
例えば三二酸化ニッケルは（酸化ニッケル（ＩＩＩ））は、オゾンを還元して酸素とする化合物である。特に、鉄、コバルト、ニッケル等の遷移金属化合物は、電子を移動しラジカルを消去することが知られている。本発明は、このような金属化合物から適宜選択してラジカル消去部１０３を構成する。
これらの金属化合物は、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。例えば図７（ｂ）に示す通り、このような金属部材を電子調整金属片としてラジカル増幅部１０２の後段で通流管１０１ｄを挟むようにしてあるいは通流管を取り囲むように設けることができる。あるいは図７（ｃ）に示すように通流管内部に担体に担持された形態あるいはセラミック形態として電子調整金属担体１０３ｂとして充填してもよい。
また、ラジカル消去部１０３は、ラジカル消去部１０３を通過させる間に、ラジカル発生部１０１とラジカル増幅部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。
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級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である原水導入口２０１と改質処理した原水（処理水）を排出する排出口である原水排出口２０２を備えている。原水排水口２０１は電磁弁（第１のバルブＶ１）を備え、後述する電子制御装置により開閉制御され、一方原水排出口２０２は電磁弁（第２のバルブＶ２）を備え後述する電子制御装置により開閉制御されている。また、本発明の特定の実施形態では、導入口２０３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２０４は、改質装置本体１００の排出口１０５と原水処理タンク２００の導入口２０３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、原水処理タンク２００と改質装置本体１０１との間に図示しない循環ポンプにより循環流路が形成される。
そして、図７に示す第１の水の改質ユニット１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２００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部１０１とラジカル増幅部１０２とラジカル消去系（還元系）であるラジカル消去部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：ラジカル発生部１０１、ラジカル増幅部１０２で生じる）とラジカル消去反応（還元反応：（ラジカル消去部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。なお、本発明の改質装置１００、改質ムでは循環用の原水タンク２００との間で原水を循環処理して改質を行うが、最終的に排出口１０５から排出されるのはラジカル消去部１０３からである。すなわち、本発明の改質装置１００または処理ユニットで改質された水は、還元系であることに注意を要する。
本発明の改質装置本体１００または改質ユニット１における循環処理速度は、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。
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の水の改質ユニット１は、原水に薬剤を添加することなしに上述した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。
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。
また、図７に示す第１の改質ユニット１は、循環流路内に酸化還元電位を測定するための酸化還元電位測定器ＯＲＰ（図中では原水処理タンク内）が設けられ、図示しない電子制御装置に酸化還元電位測定器ＯＲＰからの測定結果がリアルタイムに送信される構成となっている。
図７に示す本発明の第１の水の改質ユニット１には、図８に示すような電子制御装置を備えており、本発明の水の改質ユニット１の動作制御を行っている。電子制御装置は、酸化還元電位測定装置からの測定結果を記憶するメモリと、前述の本発明の水の改質方法を実施するための実行プログラムが組み込まれており、実行プログラムに基づいて第１のバルブＶ１，第２のバルブＶ２、循環ポンプの動作制御を行っている。そして、本発明の好ましい実施形態においては、酸化還元電位測定装置ＯＲＰの測定データを記憶部に記憶し、記憶したデータに基づいて動作制御を行う。
電子制御装置における制御プログラムは、図４に示す酸化還元電位の経時的推移および極小値を決定する制御プログラム、図５および図６に示す改質実行プログラム記憶装置（メモリ）に組み込まれており、その他原水処理タンク２０１に処理すべき原水を給水する給水モード（Ｖ１ＯＮ、Ｖ２ＯＦＦ、循環ポンプＯＦＦ）、処理した原水を排水する排水モード（Ｖ１ＯＦＦ，Ｖ２ＯＮ、循環ポンプＯＦＦ）を備えており、予備テストである酸化還元電位の経時的推移および極小値を決定する条件決定モード、目標値に応じて改質を実行する実行モードを制御プログラムに入力することにより自動的に給排水、改質を実行する構成となっている。
なお、実行モードも所望とする改質レベル、すなわち目標値に応じて選択することが可能である（図５、図６における閾値の設定による実行）。
この際に、図９に示す通り、給水モード、改質モード、排水モードを自動的に移行するように設定し、給水、改質、排水を連続操作することが可能である。なお、給排水の終了の判断は、当該技術分野に周知の技術、例えば水位センターにより行うことができる。また、水の改質処理における目標値の設定、目標値に到達の判断は、図５または図６に示した通りであるので詳細は省略する。また、図９における改質モードに変えて給水終了後、図４に示す改質処理を実行する改質処理モードを設置することもできる。
以上説明した通り、第１の水の改質ユニット１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）という改質処理を、目標値にまで、すなわち、目的とする改質度合いに応じて行うことが可能となる。
なお、本発明の改質装置および改質ユニット１において、これらの制御は、循環ポンプの駆動・停止の制御や原水（循環）タンクの水供給口・排水口と連動しての開閉制御等の改質の状態を制御するものであり、例えば、時間制御あるいは酸化還元電位の実測により改質状態（目標値）のどこに到達しているかをランプ等により示すことも本発明の範囲内である。
例えば、第１の水の改質ユニット１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。
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の水の改質ユニット１を適用できる。また、その際に、目的に応じた原水を使用し目的に応じたレベルに改質することは言うまでもない。
また、例えば排水、河川の水等の条件により水の性質が変化する場合においても状況に応じて酸化還元電位の経時的推移および極小値を決定し、この決定値に基づいて確実に目的の改質が実行できる。
さらに、例えば純水、水道水、湧水等の比較的水の性質が変化しない場合、特に水道水の場合には酸化還元電位測定装置ＯＲＰを省略し、予め求めた酸化還元電位の経時的推移および極小値に基づいて改質制御をすることも可能であり、より構成が簡単で安価なユニットを構築することが可能となる。
（第２のユニット）
次に、図１０に基づいて本発明の第２の水の改質ユニット１を説明する。なお、図１０に示すユニットは、図７に示す水の第１の改質ユニット１において、原水分配タンク２５０からの原水を３対の改質装置、原水処理タンクにより分配される以外、図７に示す改質ユニットと同様であり、図８に示す制御装置および図９に示す処理フローと同様な制御により動作するので、その詳細な説明は省略する。
図１０に示す第２の水の改質ユニット１は、処理する原水を予め貯水する原水処理タンク２５０からの原水を原水処理タンク２０１、２０２、２０３に分配供給し、各々改質装置１０１、１０２、１０３で改質処理する改質ユニットである。
例えば、原水処理タンク２０１に原水を供給しながら（給水モード  Ｖ１１  ＯＮ，Ｖ２１ＯＦＦ，循環ポンプＯＦＦ）、原水処理タンク２０２の原水を改質装置１０２で改質処理を行い（改質処理モードＶ１２  ＯＦＦ，Ｖ２２ＯＦＦ，循環ポンプＯＮ）、原水処理タンク２０３の改質処理した原水を排水する（排水モード  Ｖ１３  ＯＦＦ，Ｖ２３ＯＮ，循環ポンプＯＦＦ）ユニットであり、給水、改質、排水を同時に平行して行い連続的に処理した原水を排水する構成を有している。
また、図１０に示す第２の水の改質ユニットにおいて、例えば原水タンク２０１の給水を終了した時点で、改質装置１００Ａによる改質を、原水タンク２０２の原水の改質装置１００Ｂによる改質処理と平行して実施できることはもちろんである。
なお、図１０に示す第２の水の改質ユニット１において、原水分配タンク２５０の前段に本発明の改質装置１００Ｄを設け予め微生物の殺滅を行ってから原水分配タンク２５０に原水を供給することが好ましい。このように構成することにより、原水分配タンク２５０内に微生物の混入を防止することが可能となり、タンク内への微生物によるスケール発生等を防止することが可能となる。
また、本発明の特別な実施形態において、複数のタンクのうち１つを逆洗用タンクとして使用できる。すなわち、同一原水を改質循環処理し、酸化還元電位を実測した際に、予め測定した経時的推移情報を含む改質処理情報の酸化還元電位の極小値に至らない場合がある。例えば、原水中に含まれる油成分が透過度の高いラジカル発生部１０１の流路内に付着することによりラジカル発生部１０１の性能が十分に発揮できない場合など、同一の改質効果が発揮できないことが想定される。この際に、イオン界面活性剤、好ましくは非ノニオン界面活性剤を含む原水を逆洗タンク内に充填して循環改質処理を行うことができる。このように構成すると、面活性剤を含む原水により油性成分が剥離しつつ界面活性剤そのものおよび剥離した油性成分が分解される。
このように本発明の水の改質ユニットによると、原水をｐＨを変えることなしに微生物フリーの状態とし、目的に応じた改質を自動的に実行できる。しかも、モードを切り替えることにより、情報の取得、酸化還元電位の極小値までの改質、所定レベルでの多量の改質等を選択実行することが可能となる。
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態を図１１に基づいて説明する。図１１に示す通り、本実施形態は、ラジカル発生工程、ラジカル増殖・維持工程およびラジカル消去工程に加えて改質水保持工程を含む実施形態であり、本発明の水の改質ユニット１においては、ラジカル発生部１０１、ラジカル増幅部１０２、ラジカル消去部１０３に加えてラジカル滞留部として一時潮流タンクＳＴ１，ＳＴ２，ＳＴ３，ＳＴ４を設けている。
本発明者等の研究によると、図１に示す、改質処理の繰り返しにおいて、改質処理を所定時間中断しても改質処理反応が進行することを見出した。例えば、図１に示す改質曲線において、時間Ｔ２まで処理した後、例えば１０分から６０分程度の中断時間を設けても改質はある程度進行する。
そのため、本実施形態では、原水を所定時間処理した後に貯留する貯留槽３００を設けた。このようなユニットは、図１１に示す通り、多量の原水を多数直列し改質するような例（植物工場やボトリング用の改質水の調製）において、原水の性質や改質装置の性能に応じて５％から２０％のユニット数を削減することが可能となる。
（第４実施形態）
第４実施形態を図１２に基づいて説明する。図１２に示す通り、複数の改質装置１００Ａ，１００Ｂ，１００Ｃから構成される本発明の改質ユニットにおいて、複数の改質ユニットがラジカル発生部１０１、ラジカル増幅部１０２、ラジカル消去部１０３を共有している。このようにラジカル発生部１０１、ラジカル増幅部１０２、ラジカル消去部１０３の少なくとも１つを複数の改質ユニットが共有することにより、部品点数を少なくしてユニットを構成することが可能となる。
（第５実施形態）
これらの図７から図１２に示すユニットは、複数台直列および／または並列に接続して大容量の原水を所望のレベルまで改質可能な改質システムを構成することができる。このような改質システムの例を図１３に例示する。
ここで、改質ユニットにおけるタンクである循環タンクの貯水量が一定であり、循環速度が一定である場合に、改質時間は、単位容量当たりの原水、例えば１Ｌの原水が所定の循環回数、改質器本体を通過した回数として置き換えることができる。例えば、ＸＬの原水が貯水されている原水タンクを内直径Ａｍｍの管を介して毎秒Ｙｍの流速で通過させた場合、菅の内直径から断面積を求め流速より単位時間当たりの通流量（改質処理量）を求めることが可能である。そして、図１に示すＴ１、Ｔ２、Ｔｍａｘ時の単位体積当たりの循環回数を求めることができる。
このようにして、本発明のシステムでは、循環回数に応じてタンクの量を設定することが可能となる。
（第６実施形態）
本発明の第６実施形態に係る水の評価方法について説明する。
本発明の原水の評価方法は、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、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、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、を含む原水の改質処理を繰り返し、原水の酸性負荷度を評価する方法であって、原水を改質処理を酸化還元電位が極小となるまで繰り返し、処理前の原水の酸化還元電位と前記酸化還元電位の極小値とに基づき原水の酸性負荷度を評価することを特徴とするものであり、評価する水に特有のＯＲＰ変移化曲線を求めることである。
このように水の酸化負荷を評価することにより、水の汚染度合いを評価する新しい尺度となるだけでなく、本発明の改質方法を用いた酸化負荷された原水の処理計画を作成することができる。このような評価方法を実施するに当たって、例えば図７に示すような水の改質システムを車載して、評価する原水の現場で評価を行うことが可能である。
次に、本発明の改質方法および改質システムの応用例を説明する。
容器の洗浄に適した改質水の酸化還元電位は、原水そのものの酸化還元電位よりも低く従来周知の前処理を行うことにより、好ましくは本発明の改質処理を再度行うことにより農業用、工業用、洗浄用、特に予備洗浄用に有効に使用することが可能となる。
このことは、従来の化学薬品系やオゾンを使用した飲料水製造ラインと比較して本発明の容器入り飲料水の製造方法は、安全な水を排出することが可能となるだけでなく、二次的に排水を有効利用可能となる。
本発明の改質方法により改質した原水は、高い浸透力と界面活性力を有している。そのため上述した飲料用の容器の洗浄に加えて、食品、食品容器、精密機器等の洗浄に有効に適用化能である。
すなわち、本発明の改質装置１００を用いた洗浄システムは、図１４（ａ）から（ｄ）に示す通り本発明の改質装置１００を直接（図１４（ａ）参照）または循環タンク２００を介して洗浄容器Ｔｗと循環可能に接続し、洗浄タンクＴｗ内の原水を本発明の改質装置１０１の間で循環する構成を有している。
図１４（ｂ）に示す通り、一般に洗浄対象物Ｔである食品、例えば野菜、食器類、精密機器等の表面は多孔質であるか凹凸部Ｔ１を有しており（以下、凹凸部Ｔ１という）、その凹凸部Ｔ１に汚れや微生物が付着または堆積している。図１４（ａ）、（ｃ）および（ｄ）に示すように本発明の改質方法で改質した原水中に洗浄対象物を浸漬すると本発明で改質された原水の浸透力と界面活性力により凹凸部Ｔ１まで改質された原水が浸透し凹凸部Ｔ１に存在する微生物・付着した汚れ等の微生物・汚れ等Ｔ２を対象物から改質した原水中へと移動させる。
本発明の洗浄システムは、図１４（ａ）に示すように本発明の改質装置１００と洗浄容器Ｔｗとを循環させることもできるが、本発明の好ましい実施形態においては、図１４（ｃ）および図１４（ｄ）に示す通り循環タンクＴＣを介して洗浄用の水の改質と循環を行う構成にしている。また、図１４（ｄ）に示す通り、洗浄対象物Ｔを収納するためのメッシュ容器Ｃｍを設けることも可能である。
洗浄容器Ｔｗ内の原水は、本発明の改質装置１００により改質され、浸透力と洗浄力が高まり洗浄対象物Ｔ表面の凹凸部Ｔ１まで行き渡り微生物・汚れ等Ｔ２を剥離して原水中に移行させるがこの際に、洗浄容器Ｔｗに水流Ｗｆや超音波震盪等を行い洗浄用の水と対象物表面を積極的に接触する機会を与えることによって（以下、水流Ｗｆ等をいう）、効率的な洗浄を行うことができる。このような水流Ｗｆ等は循環水の水流の調整に加えて、攪拌手段、超音波震盪装置など公知の手段により達成することが可能である。
この際の、水流Ｗｆ等の強さは洗浄対象物の破損しない条件であれば特に限定されるものではない。すなわち、強い水流・震盪あるいは洗浄対象物同士の接触により破損しない条件であれば特に限定されるものではない。
従って、本発明は、本発明の改質装置と、所望により循環タンクを介して循環可能に接続され、洗浄対象物を収納可能な洗浄容器とを備え、前記改質装置と洗浄容器間に洗浄用の原水を循環させる洗浄システムも本発明の対象となる。
この場合、本発明の改質ユニットは、改質装置１００と循環タンクとしての洗浄容器Ｔｗとから構成されるとみなすことができる。
この洗浄システムは、薬剤を使用せずあるいは微量の薬剤と組み合わせて対象物を洗浄するとともに対象物中に存在する微生物を有意に排除可能である。また、対象物から排除され水側に移行した微生物や有機物等は、本発明の改質装置１００により分解される。
また、後述する通り、本発明の循環システムにおいて洗浄に使用した水を好適な前処理装置を介して循環タンクに戻すことも本発明の範囲内である。なお、本発明の改質装置・改質システムを洗浄用途に使用した場合、対象物の種類や本発明の改質した水との接触方法に依存して、全てのあるいは実質的に全ての微生物を対象物から本発明の改質した水側に移行でき、本発明の改質した水を原水タンクと改質装置の間で循環させることにより循環タンク内は微生物フリーであり、改質した水から対象物へと移行することは少ない。本発明の特定の実施形態においては、複数の本発明の改質装置と循環タンク（例えば第１から第ｎの循環タンクと改質装置とからなる洗浄系）を容易して第１の洗浄系から順次第ｎの洗浄系へと移行させて洗浄対象物を洗浄することができる。このように本発明の洗浄システムは、洗浄対象物から剥離できる微生物（除菌作用）と剥離した微生物全てを殺滅できる（微生物の除菌・殺滅）。従って、洗浄対象物と本発明の改質装置の接触方法によっては従来不可能であった洗浄対象物、例えば多孔度の高くない食品等の常温滅菌が可能になることを示唆している。例えば、表面に比較的凹凸部が少ない柑橘系等を本発明の方法で洗浄する場合には、表面上に存在するカビ類を初めとする微生物を改質水側に全て移行することができ、実質的に無菌化することが可能である。なお、所望に応じて洗浄対象物の表面を傷つけない範囲で、ブラシ等の手段を本発明の洗浄に適用することも可能である。
（応用例：循環再利用（農業用途・養殖用途））
次に、図１４に基づいて本発明の改質処理の応用例として水資源の循環再利用について農業用途・養殖用途に適用した例を説明する。なお、循環再利用用途として下記の実施形態では水耕栽培等の農業分野や陸上養殖等を含む水産分野について説明するが本発明はこれらの農業分野や水産分野に限定されるものではない。
本発明の改質処理は、例えば原水として水耕栽培からの排水や養殖場からの排水を改質することにより微生物的に安全な水を提供することが可能である。
すなわち、水耕栽培の場合には、水耕栽培に使用した微生物や有機性残渣、肥料、農薬等を含む主として有機物で汚染された排水が排出される。同様にして、淡水および海水を含む水棲生物の養殖の場合には水棲生物の代謝による糞尿やプロテインスキマや餌の残り、抗生物質、微生物等の有機物で汚染された水が堆積している。
これらの微生物を含む有機物で汚染された水を従来周知の方法により処理しても農薬や抗生物質等の化学薬品や微生物が残存しているので、このような汚染された水を水耕栽培で循環利用しようとしても微生物が残存する。そのため、最悪の場合には栽培植物全体にダメージを与えることとなる。
また、このような汚染された水を養殖用に滞留させると同様に水棲生物に対してダメージを与えることとなる。そのため、従来の養殖では、抗生物質等の薬剤を投入するなどの対策をとっていた。
これに対して、本発明の改質システムを用いて水耕栽培ラインや養殖ラインからの排水を本発明の改質ラインにより改質することにより、微生物を殺滅するとともに水の再活性化を行うことにより植物や水性生物の発育を促進することができる。
同様にして、養殖系（水槽）に本発明の改質システムを利用し、絶えず改質した水で養殖系の水を置換（循環）させると、汚染物が分解されるとともに養殖系（水槽）内の微生物が調整され絶えず活性化した水が循環されている状態となる。そのため、養殖系（水槽）内では水棲生物の飼育に最適な環境が保たれる。
このような農業用途や水産用途において、水耕栽培ラインや養殖系（水槽）の循環改質に加えて、本発明の好ましい実施形態においては、原水を予め本発明の改質ラインにより改質して、所望に応じて肥料やミネラル等を添加調整して供給することができる。このように構成することにより、より安全性の高い水耕栽培ラインや養殖ラインを構築することが可能となる。
より具体的には、図１５（ａ）から図１５（ｃ）に示す通り、本発明の改質装置１００は、排水を所望により従来周知の前処理装置Ａで前処理を行った後、原水タンクと改質装置との間で循環処理することにより、前述のような洗浄用途や、微生物を殺滅し賦活した後に再び活性のある水として植物栽培や水棲生物の養殖に使用できる（図１５（ａ）参照）。このような前処理装置として、フィルタ処理、活性汚泥等の微生物処理やオゾン処理、微細気泡処理、薬剤処理を含むものとする。このような微生物処理により排出される微生物を殺滅するとともに、本発明の改質装置によりオゾン、オゾン由来ラジカル、各種薬剤等を分解して安全な状態で再使用することが可能となる。
また、本発明の改質ラインの実施形態において、図１５（ｂ）に示す通りに原水を使用系（水耕栽培ライン・養殖系、食品洗浄系等）により使用した後の排水を所望により前処理した後に原水タンクと本発明の改質装置との間で循環させることにより原水使用系に戻すことが可能である（図１５（ｂ）参照）。
また、図１５（ｃ）の好ましい実施形態として、予め本発明の改質装置３００で原水を所定レベル改質した後、これを水耕栽培、養殖、食品等の洗浄に使用し、その排水を所望に応じて前処理した後、再び本発明の改質装置１００と循環タンク２００で循環改質処理して原水の使用系に戻すことができる。
このように本発明の改質システムは、水を有効に循環利用することが可能となるので、例えば水の総量規制されている箇所への適用に極めて有効であるとともに、限りある水源を有効活用することが可能である。しかも、汚染度の少ない水が排水されるので環境に対する影響が少ないという利点もある。
また、本発明の改質システムは、例えば温泉・風呂等の循環用にも好適に適用可能である。すなわち、温泉・風呂等からの排水を従来周知の方法（ろ過処理等）により処理した後、本発明の改質装置（改質システム）で循環改質することにより原水中の微生物の殺滅と改質を同時に行うことが可能となる。
（（超）純水の改質）
更に、本発明特別な実施形態において、容器入り飲料水に加えて容器入りの改質した（超）純水を製造することも可能である。
本発明者の検討によると、純水・超純水と言われる水、すなわち溶質が実質的に存在していない水を原水として使用した場合、酸化還元電位を初めとして各種パラメータが変化する。このように、（超）純水を出発原水としても改質できる余地があることが判った。すなわち、（超）純水の酸化還元電位は、本発明者が実測したところ３８５ｍＶであったが本発明の改質装置により改質処理したところ３１０ｍＶまで低減した。この状態で数日放置しても参加還元電位の変化は見られなかった。
このことにより、本発明によると酸化還元電位が低減しラジカル反応の起こさない純水または超純水、すなわち実質的に溶質を含まない水を提供することが可能となった。
【実施例】
【０００８】
以下、本発明を実施例に基づいてより詳しく説明する。
Ａ水道水（ｐＨ７．４９  酸化還元電位値  ＋６７５ｍＶ）、Ｂ  水道水２０Ｌに硫酸酸性ミネラル抽出液（株式会社リオクロスよりミネラルバッチリの登録商標名で販売されるバミューキュライト硫酸抽出液）１ｃｃを添加した水溶液（ｐＨ７．３８  酸化還元電位値  ＋７２５ｍＶ））、Ｃ富士山湧水（ｐＨ７．３  酸化還元電位値  ３００ｍＶ）、Ｄ海水（横須賀市走水）（ｐＨ８．４  酸化還元電位値  ２３４）、Ｅ純水（ミリポア社製純水装置）（ｐＨ６．９  酸化還元電位値３８５）を各々１５−３０℃で図７に示すユニットを用いて循環処理を行った。
その結果、Ａ水道水は５０分で２５分で２２０ｍＶとなり、極小値＋２０３ｍＶとなり、ｐＨは７．５９となった。その後４０時間室温で静置したがｐＨ、酸化還元電位に変化はなかった。残留塩素濃度を測定したところ、処理前は１．０ｐｐｍあったのに対して処理３分後には検出限界未満（＜０．１）となった。
Ｂ水溶液は、水道水と同様の挙動を示し、２５分で２２８ｍＶとなり、極小値＋２１０ｍＶとなり、ｐＨは７．５９となった。その後４０時間室温で静置したがｐＨ、酸化還元電位に変化はなかった。残留塩素濃度を測定したところ、処理前は１．０ｐｐｍあったのに対して処理３分後には検出限界未満（＜０．１）となった。
また、水道水に１０−７ｃｆｕとなるように芽胞菌を添加した後に同様の改質装置で１分間循環改質したところ芽胞菌の存在は確認できなかった。
さらに、処理前の水道水（原水）と改質処理後（２５分処理・５０分処理）の水道水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。改質２５分処理と５０分処理との間には実質的な広がりの差は見られなかった。
ＡとＢの結果から同種の同様の基質の水に対しては同様の改質時間で同様の改質時間で処理ができること、水道水のような不純物が混在している水に対して微量ミネラル分等を添加調製しても同様な酸化還元電位値まで改質処理できること、そして次亜塩素酸ナトリウム等の塩素分も有意に分解除去できること等が判った。さらに、通常では殺滅不能な芽胞菌に代表される微生物も容易に殺滅可能であることが判った。
Ｃの湧水は約３０分で酸化還元電位は２００ｍＶとなり、その後６０分で１９５ｍＶの極限値となった。Ａと同様に密栓状態で３日間静置しても酸化還元電位値に変化はなかった。また、処理前には従属栄養細菌を含む微生物の存在が確認されたが処理後（６０分後測定）には一切の微生物の存在は確認できなかった。
Ｄの海水については、約２０分で酸化還元電位が２００ｍＶとなり、約６０分で極小値１９１となった。
Ｅの純水については、約５分で酸化還元電位値が３１３ｍＶまで低減し、８分後には極限値の３１０ｍＶとなりその後は変化はなかった。その後、２４時間以上密栓状態で放置したが酸化還元電位の変化は観察されなかった。
溶媒が実質的に存在しない純水・超純水は、酸化還元電位の変化がないと考えられていたが本実施例により、酸化還元電池も低減幅・改質時間は短いものの改質の余地があることが判った。このことより、溶媒が存在しない水に対してもラジカル反応が生じることが判り、本発明の改質処理によりラジカル不活性な純水を製造可能であることが判った。このことは、医療分野や精密機械分野などに使用できる新たな水の可能性を本発明により導き出したと考えられる。
以上の実験より、原水の種類に無関係に原水中に含まれる微生物や塩素等は殺滅・分解されるとともに、全ての原水が本発明の改質処理により酸化還元電位が極小値となるまで改質できることが判った。また、原水の種類に依存して極小値に至るまでの改質時間が異なること極小値に至る約半分の時間で有意に酸化還元電位が下がることが判った。すなわち、原水に依存して原水に固有の改質プロフィールを有することが判った。更に、改質のプロフィールは、温度により若干変化していた。
【産業上の利用可能性】
【０００９】
以上説明した通り、本発明は、改質する原水に対してラジカル発生・維持・消去反応を繰り返すことにより、原水の性質に応じて酸化還元電位値が経時的に減少し、所定時間経過後極小値となるその原水のＯＲＰ特性を有しているという知見に基づくものである。
その際の酸化還元電位の極小値は、その原水がラジカル発生しない分子・原子状態となる極めて安定した水となり、また、極小値に至るＯＲＰ値で目的とする改質が段階的に設定可能となった。
そのため、処理する原水の状態に関係なく特別なスキルを要することなく各種原水を所望の程度まで改質可能となった。また、未知の原水に対してＯＲＰ特性を実測することにより目的とする改質が可能となる（自動設定可能／負荷変動に対する対応が可能となる）。
また、酸化還元電位特性を実測することにより原水の酸化負荷の状態を評価することが可能となる。
そのため、本発明の水の改質方法は、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）を目指して再現よく容易に原水を改質できるので、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。
また、本発明の水の改質システムでは、簡単な操作により、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。
【符号の説明】
【００１０】
１        改質ユニッット
１００    改質装置本体
１０１    ラジカル発生部
１０２  ラジカル増幅部
１０３  ラジカル消去部
１０４  導入口（本体）
１０５  排出口（本体）
２００  原水処理タンク
２０１  原水導入口
２０２  原水排出口
２０３  導入口（原水処理タンク）
２０４  排出口（原水処理タンク）
Ｖ１，Ｖ２  バルブ
２５０  原水分配タンク
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図７】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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