(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
塩素型陰イオン交換樹脂を有し、水を流通させたときに当該水と前記塩素型陰イオン交換樹脂とが接触するように構成されたイオン交換部と、
前記イオン交換部を流通させた水を電気分解可能な電気分解部と、を備える殺菌洗浄水製造装置。
【請求項２】
水の供給元から、前記イオン交換部を経ずに前記電気分解部に至る流路であるバイパス部と、
前記供給元から供給された水を、前記イオン交換部と前記バイパス部とに分配可能な分配部と、をさらに備える請求項１に記載の殺菌洗浄水製造装置。
【請求項３】
前記イオン交換部は、前記塩素型陰イオン交換樹脂より上流の部分にオリフィスを有する請求項１または２に記載の殺菌洗浄水製造装置。
【請求項４】
前記イオン交換部は、少なくとも前記塩素型陰イオン交換樹脂を有する部分において、鉛直方向下方から上方に水が流通する上向流方式に設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の殺菌洗浄水製造装置。
【請求項５】
前記電気分解部は、次亜塩素酸水を製造可能な電気分解装置を有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の殺菌洗浄水製造装置。
【請求項６】
前記電気分解装置は、一つの水槽に正極と負極とを有する電気分解装置である請求項５に記載の殺菌洗浄水製造装置。
【請求項７】
前記電気分解装置は、正極が設けられた正極水槽と、負極が設けられた負極水槽と、前記正極水槽と前記負極水槽との間を仕切るイオン交換膜と、を有する電気分解装置である請求項５に記載の殺菌洗浄水製造装置。
【請求項８】
水と塩素型陰イオン交換樹脂とを接触させるイオン交換工程と、
前記イオン交換工程を経た水を電気分解する電気分解工程と、を有する殺菌洗浄水製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、殺菌洗浄水製造装置及び殺菌洗浄水製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
残留塩素濃度が２ｍｇＣｌ２／Ｌ以上の殺菌洗浄水は、高い殺菌効果を有することから、バイオフイルムの予防的洗浄液として、飲料水供給装置、手洗い装置、温浴装置などの装置系内配管の殺菌洗浄に幅広く利用されている。この用途の殺菌洗浄水として、通常は次亜塩素酸ナトリウム水溶液の希釈液をｐＨ調整した殺菌洗浄液が用いられてきたが、殺菌洗浄の都度、次亜塩素酸ナトリウム水溶液の希釈液を調製する手間を要していた。この手間を解消した装置の一つとして、塩化物イオンを含む水を電気分解して次亜塩素酸を含む殺菌洗浄水を得る電気分解装置が公知となっている。
【０００３】
電気分解により次亜塩素酸を含む殺菌洗浄水を得る方法に係る化学反応は、以下の通りである。まず、塩化物イオンを含む水を電気分解すると、陽極において水中の塩化物イオン（Ｃｌ−）から塩素（Ｃｌ２）が発生する（式（１））。式（１）の反応により発生した塩素は、ただちに水と反応し、塩化水素及び次亜塩素酸が生じる（式（２））。
２Ｃｌ−  →  Ｃｌ２＋２ｅ−              （１）
Ｃｌ２＋Ｈ２Ｏ  →  ＨＣｌ＋ＨＣｌＯ      （２）
【０００４】
このように、電気分解により次亜塩素酸を含む殺菌洗浄水を得る反応は、水中の塩化物イオンを出発原料とする。かかる塩化物イオンを含む原水としては、特開２０１８−４７０５９号公報（特許文献１）の装置で用いられている水道水や、特開２０１８−１０３１６７号公報（特許文献２）の装置で用いられている塩酸、塩化カリウム水溶液、塩化ナトリウム水溶液などが例示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１８−４７０５９号公報
【特許文献２】特開２０１８−１０３１６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
水道水を直接利用する場合は、残留塩素が２ｍｇＣｌ２／Ｌを超えるような濃度が高い殺菌洗浄水を公共水道水から得ることが難しい場合がある。たとえば日本国では、水道法及び水道法施行規則により、遊離残留塩素濃度は０．１ｍｇＣｌ２／Ｌ以上を保持するように塩素消毒をすべき旨が定められているが、その一方で、厚生労働省が定める水道水質基準における水質管理目標設定項目として、残留塩素濃度の目標値が１．０ｍｇＣｌ２／Ｌ以下とされている。
【０００７】
さらには、特許文献１のように水道水を利用して電気分解で残留塩素濃度を高めようとする場合には、水道水中の塩化物イオン濃度が地域などの条件によって異なるという課題がある。たとえば日本国内において、水道水中の塩化物イオン濃度は数ｍｇ／Ｌ〜１００ｍｇ／Ｌ程度の幅があるものの、２０１３年の水道統計データでは５ｍｇ／Ｌ以下が２７％、５〜１０ｍｇ／Ｌが３４％であり、すなわち日本国内の水道水のおよそ６割において１０ｍｇ／Ｌ以下という塩化物イオン濃度なのである。このような塩化物イオン濃度の水道水を電気分解に供したとしても、前述の一般的な水道水程度の残留塩素濃度（０．１ｍｇＣｌ２／Ｌ以上１．０ｍｇＣｌ２／Ｌ以下）しか得られず、水道水としての菌汚染防止用滅菌水にはなりえても、殺菌洗浄水としては利用できなかった。
【０００８】
一方、特許文献２の装置のように塩酸などの塩化物イオン源を用いる方法では、殺菌洗浄水を製造する都度、塩化物イオン源となる物質を原水に添加する必要があった。そのため、殺菌洗浄水を製造する際の作業が煩雑だった。
【０００９】
そこで、塩酸などの塩化物イオン源を添加する必要がなく、かつ、原水の水質によらずに高濃度の殺菌洗浄水を得られる殺菌洗浄水製造装置及び殺菌洗浄水製造方法の実現が求められていた。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、塩素型陰イオン交換樹脂を有し、水を流通させたときに当該水と前記塩素型陰イオン交換樹脂とが接触するように構成されたイオン交換部と、前記イオン交換部を流通させた水を電気分解可能な電気分解部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
また、本発明に係る殺菌洗浄水製造方法は、水と塩素型陰イオン交換樹脂とを接触させるイオン交換工程と、前記イオン交換工程を経た水を電気分解する電気分解工程と、を有することを特徴とする。
【００１２】
これらの構成によれば、電気分解に先立って塩酸などの塩化物イオン源を添加することなく、かつ原水の水質によらずに高濃度の殺菌洗浄水を得られる。
【００１３】
以下、本発明の好適な態様について説明する。ただし、以下に記載する好適な態様例によって、本発明の範囲が限定されるわけではない。
【００１４】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、一態様として、水の供給元から、前記イオン交換部を経ずに前記電気分解部に至る流路であるバイパス部と、前記供給元から供給された水を、前記イオン交換部と前記バイパス部とに分配可能な分配部と、をさらに備えることが好ましい。
【００１５】
この構成によれば、イオン交換部に流通させる水の量を変更できる。これによって、たとえば原水の塩化物イオン濃度が高い場合は、イオン交換部に流通させる水の量を減らせるので、塩素型陰イオン交換樹脂の過剰な使用を防止しうる。
【００１６】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、一態様として、前記イオン交換部は、前記塩素型陰イオン交換樹脂より上流の部分にオリフィスを有することが好ましい。
【００１７】
この構成によれば、イオン交換部における水の流量が過剰にならないので、水と塩素型陰イオン交換樹脂との接触時間を十分に確保できる。これによって、十分なイオン交換がなされやすい。
【００１８】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、一態様として、前記イオン交換部は、少なくとも前記塩素型陰イオン交換樹脂を有する部分において、鉛直方向下方から上方に水が流通する上向流方式に設けられていることが好ましい。
【００１９】
この構成によれば、水の流速が緩やかであってもイオン交換部の塩素型陰イオン交換樹脂を有する部分において水が均一に浮上移動することができるので、水と塩素型陰イオン交換樹脂との接触時間を十分に確保することができる。これによって、十分なイオン交換がなされやすい。
【００２０】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、一態様として、前記電気分解部は、次亜塩素酸水を製造可能な電気分解装置を有することが好ましい。
【００２１】
この構成によれば、次亜塩素酸を生成するために適切に設計された電気分解装置を用いて電気分解を行うことができるので、次亜塩素酸を生成する電気化学反応が進行しやすい。
【００２２】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、一態様として、前記電気分解装置は、一つの水槽に正極と負極とを有する電気分解装置であることが好ましい。
【００２３】
この構成によれば、連続して一定濃度の殺菌洗浄水が得られやすい。
【００２４】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、一態様として、前記電気分解装置は、正極が設けられた正極水槽と、負極が設けられた負極水槽と、前記正極水槽と前記負極水槽との間を仕切るイオン交換膜と、を有する電気分解装置であることが好ましい。
【００２５】
この構成によれば、公知の酸性電解水製造の電気分解装置を適用できる。
【００２６】
本発明のさらなる特徴と利点は、図面を参照して記述する以下の例示的かつ非限定的な実施形態の説明によってより明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の実施形態に係る水素水サーバの構成図
【図２】本発明の実施形態に係るイオン交換部の塩素型陰イオン交換樹脂を充填した状態の概略図
【図３】本発明の実施形態に係る水素水サーバの変形例を示す構成図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
本発明に係る殺菌洗浄水製造装置及び殺菌洗浄水製造方法の実施形態について、図面を参照して説明する。以下では、本発明に係る殺菌洗浄水製造装置を、水素水サーバＳの原水供給部Ｓａに設けられた殺菌洗浄水製造装置１に適用した例について説明する。
【００２９】
〔水素水サーバの構成〕
水素水サーバＳは、水素水を取水する場合に、上水道（水の供給元の例）から減圧弁Ｒにより減圧された水道水を受容し、活性炭フィルタＦによりろ過した原水を下流工程に供給する原水供給部Ｓａと、原水供給部Ｓａから供給される原水に水素を溶解して水素水を製造する水素水製造部Ｓｂとを備える（図１）。活性炭フィルタＦは、水道水中に含まれる残留塩素等の酸化性物質を除去する。これによって、活性炭フィルタＦより下流の領域には、殺菌成分である次亜塩素酸等の残留塩素が除去された水が流通するため、当該領域では雑菌などが比較的繁殖しやすい環境が形成される。そこで、活性炭フィルタＦより下流の系内領域を定期的に殺菌洗浄するために殺菌洗浄水製造装置１が設けられている。
【００３０】
水素水サーバＳでは、活性炭フィルタＦより下流の領域に殺菌洗浄水製造装置１により製造した殺菌洗浄水を流通させる殺菌運転を定期的（たとえば、１日１回、１週間に１回、など。）に行うことによって、当該領域を殺菌洗浄する。かかる殺菌運転は、水素水の製造及び供給が行われていないタイミングで実施される。たとえば、不図示の制御部によって、深夜などの時間帯に殺菌運転が自動的に行われるように制御される。
【００３１】
かかる制御を可能にするべく、減圧弁Ｒにより減圧された水道水の流通を制御する自動開閉弁ＣＶ１、ＣＶ２が設けられている。自動開閉弁ＣＶ１を開放すると活性炭フィルタＦに水道水が供給される。自動開閉弁ＣＶ２は、殺菌洗浄水製造装置１の入口部分に設けられており、これを開放すると、殺菌洗浄水製造装置１内に水道水が供給される。制御部は、水素水の製造及び供給を行うときには自動開閉弁ＣＶ１を開放して自動開閉弁ＣＶ２を閉止し、殺菌運転を行うときに自動開閉弁ＣＶ２を開放して自動開閉弁ＣＶ１を閉止するように制御を行う。
【００３２】
〔殺菌洗浄水製造装置の構成〕
殺菌洗浄水製造装置１は、分配部２と、イオン交換部３と、バイパス部４と、電気分解部５と、を有する。以下では、各部の構成について順に説明する。
【００３３】
殺菌洗浄水製造装置１の入口部分には、減圧弁Ｒにより減圧された水道水の流通を制御する自動開閉弁ＣＶ２が設けられており、自動開閉弁ＣＶ２が開くことによって、減圧された水道水が殺菌洗浄水製造装置１内に供給される。自動開閉弁ＣＶ２の後には分配部２が設けられている。分配部２には調整弁２１及び調整弁２２が設けられており、調整弁２１及び調整弁２２の開度によってイオン交換部３とバイパス部４とに向けて水道水が分配される。より具体的には、調整弁２１の開度を調整することにより、イオン交換部３に流入する水の量を規定できる。同様に、調整弁２２の開度を調整することにより、バイパス部４に流入する水の量を規定できる。
【００３４】
イオン交換部３は、ビーズ状の塩素型陰イオン交換樹脂３１が充填された筒状の部材として構成されている（図２）。イオン交換部３は、その筒状構造の長手方向が鉛直方向に向くように設けられている。上水道から供給され、分配部２（調整弁２１）を経てイオン交換部３に流入した水は、イオン交換部３の下方に設けられた入口３２から、ストレーナー３４を通ってイオン交換部３に流入する。イオン交換部３に流入した水は、塩素型陰イオン交換樹脂３１と接触したのち、ストレーナー３５を通過して、イオン交換部３の上方に設けられた出口３３から流出する。すなわち、イオン交換部３は、上下のストレーナー３４、３５間に塩素型陰イオン交換樹脂３１が挟まれた状態で、鉛直方向下方から上方に水が流通する上向流方式に構成されている。なお、ストレーナー３４、３５は、塩素型陰イオン交換樹脂３１の流出を防ぐために設けられたものである。
【００３５】
塩素型陰イオン交換樹脂３１は、トリメチルアンモニウム基、ジメチルエタノールアンモニウム基などのカチオン性官能基側鎖を有するポリマーにより構成されており、カチオン性官能基側鎖の対イオンは、塩化物イオンである。かかる塩素型陰イオン交換樹脂３１としては市販の製品を用いることができ、たとえば、ミニパールＳＡシリーズ（東西化学産業株式会社製）、ダイヤイオン（登録商標）ＳＡシリーズ及びＰＡシリーズ（三菱ケミカル株式会社製）、アンバーライト（登録商標）ＩＲＡシリーズ（オルガノ株式会社製）、ダウエックス（登録商標）シリーズ（ダウ・ケミカル株式会社製）、Ｌｅｗａｔｉｔ（登録商標）シリーズ（Ｌａｎｘｅｓｓ社製）、ならびにＰｕｒｏｌｉｔｅ（登録商標）シリーズ（Ｐｕｒｏｌｉｔｅ社製）などが例示されるが、これらに限定されない。
【００３６】
また、本実施形態では、イオン交換部３の筒状構造の最下部、すなわち入口３２と調整弁２１との間にオリフィス（不図示）を設けて、水が過剰に流れないようにしてある。この構成によって、イオン交換部３に流入した水が塩素型陰イオン交換樹脂３１に接触する時間を十分に確保でき、これによって十分なイオン交換が行われるようにできる。本実施形態では、イオン交換部３の筒状構造の内径が４２ｍｍであり、直径１．０ｍｍの開口孔を有するオリフィスを設けてある。これによって、その通過流量を０．２ＭＰａ水圧下において８００ｍＬ／ｍｉｎ以下に規定している。
【００３７】
バイパス部４は、上水道から、イオン交換部３を経ずに電気分解部５に至る流路である。分配部２（調整弁２２）を経てバイパス部４に流入した水は、イオン交換部３の出口３３の下流において、イオン交換部３から流出した水と合流し、電気分解部５に至る。
【００３８】
電気分解部５は、イオン交換部３またはバイパス部４を経て電気分解部５に流入した水を電気分解可能に構成されている。図１に示す電気分解部５は、一電解槽内に正極５１と負極５２とを挿入した電気分解装置５ａである。
【００３９】
電気分解部５から流出した水は、電気分解により生じた次亜塩素酸を含む殺菌洗浄水である。
【００４０】
〔殺菌洗浄水の製造方法〕
次に、上記に説明した各機能部の機能に基づいて、殺菌洗浄水製造装置１を用いた殺菌洗浄水の製造方法について説明する。
【００４１】
殺菌洗浄水製造装置１により製造される殺菌洗浄水は、有効成分として次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）を含む。電気分解部５において次亜塩素酸を発生させる反応は、前述の式（１）及び式（２）に示したように、水中の塩化物イオンを出発原料とする。したがって、十分な殺菌効果を有するに足る次亜塩素酸濃度の殺菌洗浄水を得るためには、電気分解部５に供給される水（以下、「電気分解原水」という。）が所定量以上（たとえば１０ｍｇ／Ｌ以上）の塩化物イオンを有することが求められる。しかし、上水道から受容される水道水の塩化物イオン濃度は地域などにより異なり、上記の所定量未満の場合がある。
【００４２】
そこで、殺菌洗浄水製造装置１では、イオン交換部３において水中の陰イオン（たとえば硫酸イオン（ＳＯ４２−）など）を、塩素型陰イオン交換樹脂３１によって塩化物イオンに交換する。塩素型陰イオン交換樹脂３１のカチオン性官能基側鎖がトリメチルアンモニウム基である場合を例にすると、かかる陰イオン交換反応は以下の式（３）で表される。このイオン交換反応により、水がイオン交換部３を通過すると、塩化物イオン濃度が上昇する。
【化１】
0006896259.tif 000002
なお、式中のＲは、塩素型陰イオン交換樹脂３１の高分子主鎖を表す。
【００４３】
ただし、上述したように水道水の塩化物イオン濃度は地域などにより異なるため、水道水の塩化物イオン濃度と、電気分解に好ましい塩化物イオン濃度との乖離幅は、都度異なる。そこで、殺菌洗浄水製造装置１では、水道水の塩化物イオン濃度に応じて、イオン交換反応に供する水の量（割合）を変化させられるように構成されている。具体的には、上水道から供給される水を、イオン交換部３とバイパス部４とに分配することによって、最終的に電気分解部５に供給されることになる水の一部のみをイオン交換反応に供することができる。すなわち、イオン交換部３に分配された水はイオン交換反応により塩化物イオン濃度が上昇するが、バイパス部４に分配された水は塩化物イオン濃度が上昇しないため、その分配比を調整することによって、合流後の水（電気分解原水）の塩化物イオン濃度を任意に調整できる。
【００４４】
より具体的には、電気分解原水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上であると、電気分解により有効量の次亜塩素酸が得られうる。そこで、電気分解原水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌ程度になるように、イオン交換部３とバイパス部４とに分配される水の流量を調整する。なお、電気分解原水の塩化物イオン濃度が高いほど得られる殺菌洗浄水の殺菌効果が高くなるが、その一方で、イオン交換部３に分配される水の量が多いと塩素型陰イオン交換樹脂３１が劣化しやすくなり、より頻繁に塩素型陰イオン交換樹脂３１を再生する必要が生じる。この事情に鑑み、必要十分な殺菌効果を得られる電気分解原水の塩化物イオン濃度（１０ｍｇ／Ｌ程度）が実現される限りにおいて、できる限り少ない量の水道水がイオン交換部３に分配されるようにするのがよい。
【００４５】
水道水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌを大きく下回る（たとえば５ｍｇ／Ｌ）場合は、上水道から供給される水の全量がイオン交換部３に分配されるようにする（調整弁２２を閉止して調整弁２１のみを開放する）。
【００４６】
また、水道水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌをわずかに下回る（たとえば８ｍｇ／Ｌ）場合は、上水道から供給される水の全量がイオン交換部３に分配されるようにすると、電気分解原水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌを超える可能性がある。しかし、前述の通り当該塩化物イオン濃度を１０ｍｇ／Ｌを超えて高めるような分配比率を設定すると、塩素型陰イオン交換樹脂３１の劣化が早くなる。以上のことから、電気分解原水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上になる限りにおいて最低限の量の水をイオン交換部３に分配するのがよい。具体的には、調整弁２１、２２の開度を調整してイオン交換部３とバイパス部４と分配される水の量を調整し、電気分解原水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌ程度になるようにする。
【００４７】
なお、水道水の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上の場合は、イオン交換により塩化物イオン濃度を上昇させる必要がないので、上水道から供給される水の全量がバイパス部４に分配されるようにする（調整弁２１を閉止して調整弁２２のみを開放する）とよい。この場合も、塩素型陰イオン交換樹脂３１の劣化が防止されうる。
【００４８】
さらに具体的には、水素水サーバＳを設置する際、または設置後の任意の時期に、水素水サーバＳに供給される水道水の塩化物イオン濃度を測定し、測定された塩化物イオン濃度に基づいて、イオン交換部３とバイパス部４とに分配される水の流量（調整弁２１、２２の開度）を決定する。ここで、水道水の塩化物イオン濃度は、市販の塩化物イオン計を用いて測定してもよいし、市販の導電率計を用いて測定した電気伝導率に基づいて算出してもよい。
【００４９】
上記に説明した殺菌洗浄水の製造方法によれば、塩化物イオン源を添加することなく残留塩素濃度が２ｍｇＣｌ２／Ｌ以上の殺菌洗浄水を得られるので、殺菌洗浄水の製造を無人かつ定期的に実施しうる。これによって、水素水サーバＳの自動的かつ定期的な殺菌洗浄運転が実現可能になる。また、原水の水質によらずに高濃度の殺菌洗浄水を得られるので、水素水サーバＳの設置場所によらずに、自動的かつ定期的な殺菌洗浄運転を実現できる。
【００５０】
〔変形例〕
以下では、殺菌洗浄水製造装置１の変形例について説明する。図３に示した殺菌洗浄水製造装置１では、電気分解部５は、流入した水に正極５１が接触する正極槽５４、負極５２に接触する負極槽５５、及び正極槽５４と負極槽５５とを隔てるイオン交換膜５３、を有する公知の酸性電解水製造の電気分解装置５ｂとして構成されている。ここで、イオン交換膜５３としては、ネオセプタ（登録商標）シリーズ（株式会社アストム製）、ナフィオン（登録商標）シリーズ（シグマアルドリッチ社製）などが例示されるが、これらに限定されない。
【００５１】
このように、電気分解部５としては、電気分解装置５ａのように一つの水槽に正極５１と負極５２とを有する構造の装置を用いてもよいし、電気分解装置５ｂのように正極槽５４と負極槽５５とがイオン交換膜５３により仕切られた構造の装置を用いてもよく、正極５１から次亜塩素酸を生成する電気分解装置であればいずれもが使用可能である。ただし、電気分解装置５ａのように一つの水槽に正極５１と負極５２とを有する構造の装置の方が簡易で利便性が高い。
【００５２】
〔その他の実施形態〕
最後に、本発明に係る殺菌洗浄水製造装置及び殺菌洗浄水製造方法のその他の実施形態について説明する。なお、以下のそれぞれの実施形態で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００５３】
上記の実施形態では、水素水サーバＳを殺菌するために設けられた殺菌洗浄水製造装置１を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、災害用浄水装置、ウォーターサーバ、手洗い装置、加湿器などにも使用できる。
【００５４】
上記の実施形態では、バイパス部４が備えられ、水道水をイオン交換部３とバイパス部４とに分配する分配部２が設けられた構成を例として説明した。しかし、本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、必ずしもバイパス部及び分配部を備えなくてもよい。ただし、上記の実施形態のようにバイパス部及び分配部を備える場合、水道水の塩化物イオン濃度が比較的高い場合においてはイオン交換部を流通する水の量を減らすことができるので、塩素型陰イオン交換樹脂の劣化を抑制しうる。
【００５５】
上記の実施形態では、分配部２が調整弁２１及び調整弁２２として実装され、調整弁２１、２２の開度を調整することによってイオン交換部３及びバイパス部４のそれぞれに流入する水の量を規定する構成を例として説明した。また、この構成において、水素水サーバＳの設置場所において取水される水道水の塩化物イオン濃度をあらかじめ測定し、当該濃度に基づいて調整弁２１、２２の開度を決定することについて説明した。しかし、このような構成に限定されず、本発明における分配部は、複数の流路に流入する水の量を制御可能な任意の装置により実施されうる。たとえば、電気分解部に流入する水の塩化物イオン濃度を測定可能な測定器を設け、当該測定器の測定値に基づいてイオン交換部及びバイパス部のそれぞれ流入する水の量を動的に制御するシステムが、分配部として設けられてもよい。かかるシステムは、たとえば、塩化物イオン濃度を測定可能な測定器、その開度を電子的に制御可能な制御弁、及び、塩化物イオン濃度の測定値に基づいて制御弁の開度を制御するコンピュータなどの制御装置、を含むだろう。
【００５６】
上記の実施形態では、イオン交換部３にオリフィスを設けてその流量を規定した構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されず、本発明に係るイオン交換部はオリフィスを有さなくてもよい。なお、オリフィスに替えて、調整弁などの公知の流量制御手段を設けてもよいし、そのような流量制御手段を設けなくてもよい。
【００５７】
上記の実施形態では、イオン交換部３が、その筒状構造の長手方向が鉛直方向に向くように設けられ、かつ、鉛直方向下方から上方に水が流通するよう上向流方式に構成された例について説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、イオン交換部３は、必ずしも鉛直方向に沿って設置されていなくてもよい。また、イオン交換部３が鉛直方向に沿って設置されている場合であっても、鉛直方向上方から下方に水が流通する下向流方式に構成されていてもよい。ただし、上記の実施形態のように、イオン交換部の少なくとも塩素型陰イオン交換樹脂を有する部分において、上向流方式に構成されていると、水の流速が緩やかであってもイオン交換部の塩素型陰イオン交換樹脂を有する部分において水が均一に浮上移動することができるので、水と塩素型陰イオン交換樹脂との接触時間を確保しやすく、これによって十分なイオン交換が行われやすい。
【００５８】
上述のように、本発明に係る電気分解部５の電解セルとしては、静水式電解セル及び流水式電解セルのいずれも使用しうる。ただし、流水式電解セルを用いると、連続して一定濃度の殺菌洗浄水が得られやすい点で好ましい。
【００５９】
上記の実施形態では、上水道に減圧弁Ｒが接続されて分配部２に入る構成を例として説明した。しかし、そのような構成に限定されることなく、本発明における水の供給元は、イオン交換部に水を供給可能である限りにおいて、その構成が特に限定されない。本発明に係る殺菌洗浄水製造装置は、たとえば、タンクなどの水源から水の供給を受けるように構成されうる。また、減圧弁やストレーナーなどの付属的な構成要素についても、殺菌洗浄水製造装置及びこれが搭載される機器、装置などの全体構成における必要性に応じて適宜備えられうる。
【００６０】
その他の構成に関しても、本明細書において開示された実施形態は全ての点で例示であって、本発明の範囲はそれらによって限定されることはないと理解されるべきである。当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜改変が可能であることを容易に理解できるであろう。したがって、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で改変された別の実施形態も、当然、本発明の範囲に含まれる。
【実施例】
【００６１】
以下では、実施例を示して本発明をさらに説明する。なお、以下の実施例は、本発明を限定するものではない。
【００６２】
〔第一の試験〕
第一の試験では、種々の条件において水を電気分解した際の残留塩素濃度について検討した。
【００６３】
《試験方法》
東西化学産業株式会社製「リオスターＴＹＰＥ２０１」に使用されている電解塩素発生装置「ＣＧユニット」電気分解セルに、試験水を８００ｍＬ／ｍｉｎの流量で循環通水し、表１に示す諸条件で電気分解を行った。電気分解後の水の遊離残留塩素濃度及び総残留塩素濃度を、東西化学産業株式会社製携帯型デジタル水質計「オンサイトラボＣＬ１０１」を用いて測定し、電気分解により発生した次亜塩素酸の濃度を特定した。
【００６４】
《実施例１〜４》
塩化物イオン濃度１５ｍｇ／Ｌ、電気伝導率１３.５ｍＳ／ｍの、残留塩素を含まない試験水を、表１に示す条件で電気分解した。実施例１〜４に示されるように、電気分解時に印加する電圧値が上昇すると、流れる電流値が上昇した。また、電流値の上昇に伴って、遊離残留塩素濃度及び総残留塩素濃度が上昇した。
【００６５】
《比較例１、２》
塩化物イオン濃度２．５ｍｇ／Ｌ、電気伝導率６.５ｍＳ／ｍの、残留塩素を含まない試験水を、表１に示す条件で電気分解した。比較例１及び２では、それぞれ実施例２及び３と同等の電流が流れるようにしたが、その際に必要な印加電圧は実施例２及び３より大きかった。また、電圧値及び電流値が上昇しても、遊離残留塩素濃度及び総残留塩素濃度の上昇がほとんど見られなかった。
【００６６】
《結果》
塩化物イオン濃度１５ｍｇ／Ｌの試験水を用いた実施例１〜４では、電気分解により残留塩素濃度の上昇が見られた。すなわち、電気分解により次亜塩素酸が発生したと考えられる。一方、塩化物イオン濃度２．５ｍｇ／Ｌの試験水を用いた比較例１及び２では、電気分解による残留塩素濃度の上昇がほとんど見られず、次亜塩素酸がほとんど発生しなかったと考えられる。
【００６７】
【表１】
0006896259.tif 000003
【００６８】
〔第二の試験〕
第二の試験では、図１に示した構成の殺菌洗浄水製造装置１について、イオン交換部３における塩化物イオンの増加について検討した。
【００６９】
《試験方法》
試験装置として、図１に示した構成の殺菌洗浄水製造装置１を用いた。イオン交換部３として、内径４２ｍｍ、高さ２４５ｍｍ、内容量３４０ｍＬの筒状体に、塩素型陰イオン交換樹脂ミニパールＳＡ−１０Ｐ（東西化学産業株式会社製）を３４０ｍＬ充填したイオン交換塔を用いた。
【００７０】
試験水は、塩化物イオン濃度７．８ｍｇ／Ｌの、残留塩素を除去した水道水を用いた。当該試験水を、それぞれ流速が異なる上向流で通水し、イオン交換部３の前後における塩化物イオン濃度を測定した。後掲の表２に示すように、流速２００〜１，１００ｍＬ／ｍｉｎの範囲で７水準の試験を行い、それぞれ実施例５〜１０及び比較例３とした。なお、各実施例の流速を線速度（ＬＶ）に換算した値も、あわせて表２に示している。
【００７１】
塩化物イオン濃度は、ポータブル塩化物測定器ＨＩ９６７５３（ハンナインスツルメンツ社製）を用いて測定した。
【００７２】
《結果》
塩化物イオン濃度７．８ｍｇ／Ｌの試験水を用いた実施例５〜１０では、いずれの範囲においても、ほぼ１０ｍｇ／Ｌの塩化物イオンの増加を認めることができた。すなわち、試験水に含まれていた硫酸イオン等のアニオン物質のほぼ全量が、塩化物イオンに交換されたといえる。
【００７３】
【表２】
0006896259.tif 000004
【００７４】
すなわち、イオン交換部３における水の線速度が１０〜４０ｍ／ｈｒである範囲において、１０ｍｇ／Ｌの塩化物イオン濃度上昇を見込めることがわかった。この知見を利用すれば、供給される水の塩化物イオン濃度と所望の塩化物イオン濃度（１０ｍｇ／Ｌ）との差異に基づいて、所望の塩化物イオン濃度の電気分解原水が得られるような水の分配（イオン交換部３とバイパス部４とに分配される水の流量）を計算できる。
【００７５】
〔第三の試験〕
第三の試験では、図１に示した構成の殺菌洗浄水製造装置１について、イオン交換部３及びバイパス部４のそれぞれに分配される水の流量と、得られる殺菌洗浄水の塩化物イオン濃度との関係を検討した。
【００７６】
《試験方法》
試験装置として、図１に示した構成の殺菌洗浄水製造装置１を用いた。イオン交換部３として、内径４２ｍｍ、高さ２４５ｍｍ、内容量３４０ｍＬの筒状体に、塩素型陰イオン交換樹脂ミニパールＳＡ−１０Ｐ（東西化学産業株式会社製）を３４０ｍＬ充填したイオン交換塔を用いた。電気分解装置は、東西化学産業株式会社製「リオスターＴＹＰＥ２０１」に使用されている電解塩素発生装置「ＣＧユニット」電気分解セルを用いた。
【００７７】
上記の試験装置において、分配部２に、塩化物イオン濃度８．６ｍｇ／Ｌ、電気伝導率１３.３１ｍＳ／ｍの、残留塩素を含まない試験水を供給し、電気分解部５から流出した殺菌洗浄水を採取して塩化物イオン濃度、電気伝導率及び残留塩素濃度を測定した。なお、電気分解部５における電気分解の条件は、電流１．８Ａ固定で、最大電圧は１８Ｖまでとした。
【００７８】
《測定方法》
試験水及び採取した殺菌洗浄水の塩化物イオン濃度は、ポータブル塩化物測定器ＨＩ９６７５３（ハンナインスツルメンツ社製）を用いて測定した。また、電気伝導率は、ＬＵＴＲＯＮ社製「ＣＤ−４３０１」デジタル導電率計を用いて測定した。そして、電気分解後の水の遊離残留塩素濃度及び総残留塩素濃度を、東西化学産業株式会社製携帯型デジタル水質計「オンサイトラボＣＬ１０１」を用いて測定し、電気分解により発生した次亜塩素酸の濃度を特定した。
【００７９】
《実施例１１》
調整弁２２を閉止して調整弁２１を開放し、試験水の全量をイオン交換部３に流通した。流量は、１，１００ｍＬ／ｍｉｎとした。得られた殺菌洗浄水の塩化物イオン濃度及び電気伝導率、及び残留塩素濃度は以下の通りであった。
塩化物イオン濃度    １２．３ｍｇ／Ｌ
電気伝導率          １３．９ｍＳ／ｍ
遊離残留塩素          ４．２ｍｇＣｌ２／Ｌ
総残留塩素            ４．２ｍｇＣｌ２／Ｌ
【００８０】
《実施例１２》
調整弁２１、２２の開度を調整し、試験水がイオン交換部３とバイパス部４とに１：１に分配されるようにした。総流量は、１，１００ｍＬ／ｍｉｎとした。得られた殺菌洗浄水の塩化物イオン濃度、電気伝導率及び残留塩素濃度は以下の通りであった。
塩化物イオン濃度    １０．６ｍｇ／Ｌ
電気伝導率          １３．５ｍＳ／ｍ
遊離残留塩素          ２．４ｍｇＣｌ２／Ｌ
総残留塩素            ２．４ｍｇＣｌ２／Ｌ
【００８１】
《比較例４》
調整弁２１を閉止して調整弁２２を開放し、試験水の全量をバイパス部４に流通した。流速は、１，１００ｍＬ／ｍｉｎとした。得られた殺菌洗浄水の塩化物イオン濃度、電気伝導率及び残留塩素濃度は以下の通りであった。
塩化物イオン濃度      ８．６ｍｇ／Ｌ
電気伝導率          １３．３ｍＳ／ｍ
遊離残留塩素          １．７ｍｇＣｌ２／Ｌ
総残留塩素            １．７ｍｇＣｌ２／Ｌ
【００８２】
《結果》
上記のように、試験水の全量または一部をイオン交換部３に流通した実施例１１及び１２では、電気分解後の塩化物イオン濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上であった。したがって、実施例１１及び１２で得られた殺菌洗浄水の残留塩素酸濃度は２ｍｇＣｌ２／Ｌ以上であり、十分な殺菌洗浄効果を有するに足る水準だといえる。一方、試験水の全量がイオン交換部３を流通しなかった比較例４では、電気分解後の塩化物イオン濃度が８．６ｍｇ／Ｌであり、得られた殺菌洗浄水の残留塩素酸濃度は２ｍｇＣｌ２／Ｌ以下であった。比較例４において得られた殺菌洗浄水は、十分な殺菌洗浄効果を発揮するとはいえず、たとえば激しくバイオフイルムが形成される系統での使用には適さない。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明は、たとえば水素水サーバ系内を定時的に殺菌洗浄するための殺菌洗浄水製造装置及び殺菌洗浄水製造方法に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
１              ：殺菌洗浄水製造装置
２              ：分配部
２１、２２      ：調整弁
３              ：イオン交換部
３１            ：塩素型陰イオン交換樹脂
３２            ：入口
３３            ：出口
３４、３５      ：ストレーナー
４              ：バイパス部
５              ：電気分解部
５ａ、５ｂ      ：電気分解装置
５１            ：正極
５２            ：負極
５３            ：イオン交換膜
５４            ：正極槽
５５            ：負極槽
Ｓ              ：水素水サーバ
Ｒ              ：減圧弁
Ｓａ            ：原水供給部
Ｓｂ            ：水素水製造部
ＣＶ１、ＣＶ２  ：自動開閉弁
Ｆ              ：活性炭フィルタ
【要約】
【課題】塩化物イオン源を添加する必要がなく、かつ、原水の水質によらずに高濃度の殺菌洗浄水を得られる殺菌洗浄水製造装置及び殺菌洗浄水製造方法を実現する。
【解決手段】塩素型陰イオン交換樹脂を有し、水を流通させたときに当該水と塩素型陰イオン交換樹脂とが接触するように構成されたイオン交換部３と、イオン交換部３を流通させた水を電気分解可能な電気分解部５と、を備える。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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