JP2018038995A - 除菌海水、除菌淡水生成法および装置 - Google Patents
除菌海水、除菌淡水生成法および装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】海洋生物又は淡水生物の飼育用水や養殖用水、生鮮魚介類の殺菌洗浄用水、生鮮魚介類の運搬時の鮮度保持用水、生鮮魚介類を扱う場所に設置されている設備や機械器具の洗浄用水等、種々の用途に使用される無菌海水及び無菌淡水の生成方法、及び前記水を生成する装置の提供。【解決手段】海水又は淡水の入った水槽３に、電解原液２を内蔵した電解槽１を投入し、容器内の海水又は淡水からの電解により電解水及び電解ガス（塩素）を得、水槽１１内で次亜塩素酸により除菌を行い、除菌能力を持つ海水又は淡水を得た後、チオ硫酸ナトリウム９等の中和剤を添加し次亜塩素酸を中和後、無菌海水及び淡水１２を得る。電解槽３の容器上部４には、微細電解ガス放出用の細孔を設け、容器下部にはバルブ８を設置し、電解終了時の電解物の排出を容易にした装置。【選択図】図１
Description
本発明は、除菌海水または除菌淡水を製造する生成法及び製造装置に関する。
本発明における除菌海水または除菌淡水とは、塩素塩溶液もしくは塩酸もしくは希塩酸を被電解水とする無隔膜電解にて生成された除菌能力を有する電解生成水を海水または淡水である原水（以下同じ）に添加し無菌原水とした上で、電解生成水が含有する有効塩素成分を中和（殺菌能の中和）して、無菌状態または無菌に近い状態に調製された水をいう。
当該除菌海水または除菌淡水を構成する電解生成水は、被電解水の電解時に生成される有効塩素成分の除菌作用を有するもので、当該電解生成水を添加した原水は雑菌等が殺菌されて無菌状態となる。
さらに有効塩素成分が飼育や養殖の対象とする生物に影響を及ぼさない程度の濃度になるように、有効塩素成分を中和して無菌状態または無菌に近い状態に調製される。
これにより、当該除菌海水または除菌淡水の生物や生鮮魚介類に対する悪影響は解消され、当該除菌海水または除菌淡水は、生物の飼育用水や養殖用水、生鮮魚介類の殺菌洗浄用水、生鮮魚介類の運搬時の鮮度保持用水、生鮮魚介類を扱う場所に設置されている設備や機械器具の洗浄用水等、種々の用途に使用される。
さらに有効塩素成分が飼育や養殖の対象とする生物に影響を及ぼさない程度の濃度になるように、有効塩素成分を中和して無菌状態または無菌に近い状態に調製される。
これにより、当該除菌海水または除菌淡水の生物や生鮮魚介類に対する悪影響は解消され、当該除菌海水または除菌淡水は、生物の飼育用水や養殖用水、生鮮魚介類の殺菌洗浄用水、生鮮魚介類の運搬時の鮮度保持用水、生鮮魚介類を扱う場所に設置されている設備や機械器具の洗浄用水等、種々の用途に使用される。
殺菌能を有する電解生成水を水または海水で希釈して調製された希釈電解生成水を、活魚介類の洗浄殺菌に使用することはすでに提案されている（特許文献１を参照）。また、殺菌能を有する電解生成水を清澄な水で希釈することにより、所定のｐＨに調整した殺菌用水を生成する方法についてもすでに提案されている。
特開２００３−２５９７５５号公報 特開平８−３１８２７３号公報
ところで、殺菌能を有する電解生成水を希釈用水で希釈する手段としては、電解生成水を一旦貯留タンク内に導入して収容し、電解生成水が収容されている貯留タンク内に希釈用水を導入して混合する手段が採られるのが一般であり、また、電解生成水の導出管路に希釈用水を導入して、導出管路内で希釈用水を電解生成水に混合する手段が採られるのが一般である。
しかしながら、前者の手段を採る場合には、貯留タンク内で希釈電解生成水を調製している場合には、当該貯留タンクからは希釈電解生成水を採取することはできず、貯留タンク内の希釈電解生成水を消費した後には、希釈電解生成水の採取を一旦中断しなければならないとう問題がある。また、後者の手段を採る場合には、電解生成水が流動する導出管路内で、電解生成水と希釈用水とを混合することから、調製される希釈電解生成水には濃度斑が生じ易いと問題があり、かつ、電解生成水および希釈用水の導出管路内への導入量は大きく規制されることから、希釈電解生成水を短時間に大量に消費する場合には、支障が生じるという問題がある。
さらに海水を電気分解した際に二酸化鉄が発生し電解海水が茶色く変色し、当該除菌海水の使用目的である生鮮魚介類の殺菌洗浄用水、生鮮魚介類の運搬時の鮮度保持用水、生鮮魚介類を扱う場所に設置されている設備や機械器具の洗浄用水には使用できなくなるのが現状である。
しかも装置は大きくならざるを得ず、携帯や搬送には不向きで、１個所に固定設置して使用することしかできなかった。また、原水が連続的に一定の圧力で供給されることが必要で、そのような給水設備の整った場所でしか使用できなかった。また、装置は高価であり、広く利用するには向いていなかった。従って、本発明の目的は、これらの問題を解消することにある。
しかも装置は大きくならざるを得ず、携帯や搬送には不向きで、１個所に固定設置して使用することしかできなかった。また、原水が連続的に一定の圧力で供給されることが必要で、そのような給水設備の整った場所でしか使用できなかった。また、装置は高価であり、広く利用するには向いていなかった。従って、本発明の目的は、これらの問題を解消することにある。
本発明は、除菌海水または除菌淡水を製造する製造装置に関する。本発明に係る生成法は除菌海水または除菌淡水を製造する製造装置である。
本発明者は課題を解決するために、電極と該電極を収容する容器から構成された、コンパクトな電解槽を発明した。また、塩素塩溶液もしくは塩酸もしくは希塩酸の電解用の原液は電解槽の容器中に、上部に設けた蓋付きの注入部から注入するようにした。また、該容器の上部には電解ガスを細かな気泡として電解槽外部に出すような細孔を設けた。また、該細孔は蓋付きの注入部に設けることや、蓋付き注入部と電解槽容器の接合部に設けることも可能であることを確認し、何れかの構造とした。細孔を設けたことにより、電解ガスが細かな気泡となり、電解槽が浸漬されている原水に容易に溶解できるようになった。さらに、電解槽容器の下部にバルブを設けることにより、電解終了時に電解物の排出が容易であることを知り電解槽容器の形状を決定した。電解原液を注入した該電解槽を、予め原水を貯留した容器に浸漬し電解することにより、水道等の加圧給水設備を必要とせず、電解水を調製することを可能にした。さらに、そのようにして電解中に電解ガスが原水を貯留した容器から外部に漏れることを防ぐために、原水を貯留した容器に密栓ができる構造とすることによって課題を解決した。
図１および図２に基づいて本発明の実施の１形態を説明する。図１は使用状態を説明する全体図である。▲１▼電解槽本体は▲６▼電力供給電線で▲５▼コントロール部と電気的に結合されている。▲６▼電気コードの途中には▲３▼原水容器用の▲４▼中蓋が取り付けられており、▲１▼電解槽を▲３▼原水容器に投入した状態で▲４▼中蓋を施し、▲３▼原水容器を密閉できる構造になっている。図２は電解槽の構造を説明する外観図と断面図である。本体は▲２０▼上部と２１下部から成っており、▲２０▼上部は空洞で▲１９▼電極板が陰極、陽極それぞれ１枚ずつ保持、内蔵している。▲１９▼電極板には、それぞれ▲６▼電気コードによって、▲５▼コントロール部に内蔵されている直流電源の陰極、陽極に接続されている。また上部▲２０▼の上端には、▲１４▼電解原液注入部が設置されており、▲１７▼蓋を開けることによって、▲１▼電解槽に電解原液を注入できる構造になっている。また、▲１４▼電解原液注入口と上部▲２０▼の接合部には２３細孔（図示していない）が設けられ、電解ガスを微細な気泡にする役目をする。
２１下部は▲１▼電解槽の底を構成すると同時に電解物の排出を行う▲１８▼排出口と排出口を開閉できる▲１６▼バルブを内蔵している。▲１６▼バルブの開閉は２１下部の側面に設置された▲１６▼バルブの一部に設けられた２２取手を利用し、▲１６▼バルブ本体を回転させて行う。
この装置を使って電解水を調製する手順は次のようになる。まず、▲３▼原水容器に▲２▼原水を注入する。
次に▲１▼電解槽の▲１６▼バルブを閉じて、▲１４▼電解原液注入部から電解液を注入し、▲１７▼蓋を閉じる。▲１▼電解槽を▲３▼原水容器に投入する。▲６▼電気コードに取り付けられた▲４▼内蓋を、▲３▼原水容器の口に嵌合し、▲３▼原水容器を密閉する。続いて、▲５▼コントロール部に設置してある始動スイッチを入れて電解を始める。
電解が終了したら、▲１▼電解槽を▲２▼原水から引き上げ、▲１６▼バルブを開け▲１４▼電解原液注入部の▲１７▼蓋を開き、内部の電解物を▲２▼原水に加えて混合し、再度▲１▼電解槽を▲２▼原液に浸して、▲１▼電解槽を洗浄する。▲１▼電解槽を引き上げて、▲３▼原水容器の内容物を攪拌して電解水が調製される。▲８▼原水移液バルブを開き、▲１１▼無菌水槽に移液し、▲１３▼チオ硫酸ナトリウム槽から▲９▼チオ硫酸ナトリウムを▲１０▼チオ硫酸ナトリウム添加バルブを開き添加し有効塩素濃度を中和せしめ無菌海水または無菌淡水が調製される。
２１下部は▲１▼電解槽の底を構成すると同時に電解物の排出を行う▲１８▼排出口と排出口を開閉できる▲１６▼バルブを内蔵している。▲１６▼バルブの開閉は２１下部の側面に設置された▲１６▼バルブの一部に設けられた２２取手を利用し、▲１６▼バルブ本体を回転させて行う。
この装置を使って電解水を調製する手順は次のようになる。まず、▲３▼原水容器に▲２▼原水を注入する。
次に▲１▼電解槽の▲１６▼バルブを閉じて、▲１４▼電解原液注入部から電解液を注入し、▲１７▼蓋を閉じる。▲１▼電解槽を▲３▼原水容器に投入する。▲６▼電気コードに取り付けられた▲４▼内蓋を、▲３▼原水容器の口に嵌合し、▲３▼原水容器を密閉する。続いて、▲５▼コントロール部に設置してある始動スイッチを入れて電解を始める。
電解が終了したら、▲１▼電解槽を▲２▼原水から引き上げ、▲１６▼バルブを開け▲１４▼電解原液注入部の▲１７▼蓋を開き、内部の電解物を▲２▼原水に加えて混合し、再度▲１▼電解槽を▲２▼原液に浸して、▲１▼電解槽を洗浄する。▲１▼電解槽を引き上げて、▲３▼原水容器の内容物を攪拌して電解水が調製される。▲８▼原水移液バルブを開き、▲１１▼無菌水槽に移液し、▲１３▼チオ硫酸ナトリウム槽から▲９▼チオ硫酸ナトリウムを▲１０▼チオ硫酸ナトリウム添加バルブを開き添加し有効塩素濃度を中和せしめ無菌海水または無菌淡水が調製される。
本発明に係る海水の殺菌処理方法は無隔膜の電解槽で塩水を電解し、得られた次亜塩素酸を海水貯槽に添加し、除菌された海水とした後、チオ硫酸ナトリウムを添加し次亜塩素酸を中和後、原水貯槽から、除菌海水槽に生成海水を移し完了する。
実際に海水を原水とし、それに各濃度の希塩酸を入れた投入型電解槽を浸漬し、電気分解し、所定時間後原水である海水と混合した後のｐＨ、ＯＲＰ、有効塩素濃度は以下の通りである。
上記表を説明すると原水である海水は富山県で採取された海洋深層水１０Ｌとし、原液は２１％食品添加物塩酸を飲用可能な水で希釈し３％、６％、９％の希塩酸とした。
投入型電解槽は株式会社ホクエツ製の「アピアミニ」を使用し、電解毎に１０ｍＬを電解槽に注入し原水１０Ｌに浸漬後、ＤＣ５Ｖ、を印加し電気分解したその時の電流値は１．０Ａ〜１．６Ａであった。
結果どの電解でも有効塩素濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上の除菌海水の生成が確認できた。
また、除菌海水を無菌海水とする為、０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウムを添加し次亜塩素酸を中和した結果は以下の通りである。
結果、海水でも次亜塩素の中和は有効塩素濃度から１．７７を商した０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウムを添加すれば中和することが確認できた。
これはチオ硫酸ナトリウムを０．１ｍｏｌ／Ｌとすれば各１／１０で中和可能となる。
（化学式）
Ｎａ２Ｓ２Ｏ３＋４Ｃｌ２＋５Ｈ２Ｏ→２ＮａＣｌ＋２Ｈ２ＳＯ４＋６ＨＣｌとか Ｌ−アスコルビン酸＋ＨＣｌＯ→酸化型アスコルビン酸＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ等
実際に海水を原水とし、それに各濃度の希塩酸を入れた投入型電解槽を浸漬し、電気分解し、所定時間後原水である海水と混合した後のｐＨ、ＯＲＰ、有効塩素濃度は以下の通りである。
投入型電解槽は株式会社ホクエツ製の「アピアミニ」を使用し、電解毎に１０ｍＬを電解槽に注入し原水１０Ｌに浸漬後、ＤＣ５Ｖ、を印加し電気分解したその時の電流値は１．０Ａ〜１．６Ａであった。
結果どの電解でも有効塩素濃度が１０ｍｇ／Ｌ以上の除菌海水の生成が確認できた。
また、除菌海水を無菌海水とする為、０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウムを添加し次亜塩素酸を中和した結果は以下の通りである。
これはチオ硫酸ナトリウムを０．１ｍｏｌ／Ｌとすれば各１／１０で中和可能となる。
（化学式）
Ｎａ２Ｓ２Ｏ３＋４Ｃｌ２＋５Ｈ２Ｏ→２ＮａＣｌ＋２Ｈ２ＳＯ４＋６ＨＣｌとか Ｌ−アスコルビン酸＋ＨＣｌＯ→酸化型アスコルビン酸＋ＨＣｌ＋Ｈ２Ｏ等
図１、図２に示した装置を使った実施例を示すが、これは本発明の理解を助けるのが目的であり、本発明の範囲をこの例に限定する趣旨ではない。
▲１▼電解槽は全出のホクエツ製「アピアミニ」を１０倍の電解面積にスケールアップし、内部にためることの出来る電解液量も１０ｍＬから１００ｍＬに増量した。
▲３▼原水容器は容量１００Ｌのダイライト社製樹脂製容器を使用し、当該槽には▲７▼（株）佐竹製ポータブルミキサーＡ７２０型攪拌機を配置する。
▲１３▼中和液用容器は樹脂製の２０Ｌ容器を使用して０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウムを貯液し、▲１１▼無菌海水槽は容量５００Ｌの樹脂製容器を使用し、２５（株）佐竹製ポータブルミキサーＡ７２０型攪拌機、および２４サニートレーディング（株）製ＡＴ−０９２３残留塩素濃度計を配置する。
▲１３▼０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウム容器から▲１１▼無菌水槽への中和液の添加は▲１０▼積水化学（株）製樹脂製電磁弁Ｔｉｐｅ１３１型１５Ａを介して添加する、この▲１３▼０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウム容器は▲１１▼無菌水槽より上部に配置され、当該電磁弁を開くのみで中和液は添加可能となる。処理を終了した海水は２６手動弁で使用場所に取り出される。
▲３▼原水容器は容量１００Ｌのダイライト社製樹脂製容器を使用し、当該槽には▲７▼（株）佐竹製ポータブルミキサーＡ７２０型攪拌機を配置する。
▲１３▼中和液用容器は樹脂製の２０Ｌ容器を使用して０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウムを貯液し、▲１１▼無菌海水槽は容量５００Ｌの樹脂製容器を使用し、２５（株）佐竹製ポータブルミキサーＡ７２０型攪拌機、および２４サニートレーディング（株）製ＡＴ−０９２３残留塩素濃度計を配置する。
▲１３▼０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウム容器から▲１１▼無菌水槽への中和液の添加は▲１０▼積水化学（株）製樹脂製電磁弁Ｔｉｐｅ１３１型１５Ａを介して添加する、この▲１３▼０．０１ｍｏｌ／Ｌのチオ硫酸ナトリウム容器は▲１１▼無菌水槽より上部に配置され、当該電磁弁を開くのみで中和液は添加可能となる。処理を終了した海水は２６手動弁で使用場所に取り出される。
▲３▼原水槽に▲２▼海水１００Ｌを貯液し、▲１▼電解槽に１００ｍＬの６．０％希塩酸を入れ、▲２▼海水に浸漬後、電解電圧５Ｖ、同電流１．０Ａを電解槽に印加し、電解する。電解槽上部の２３２．０ｍｍ細孔より電気分解による塩素ガスが排出され海水中に溶解される。１０分後、残留塩素濃度計で１６ｍｇ／Ｌの有効塩素が検出され、電圧、電流の印加を停止し▲１▼投入型次亜塩素酸生成電解槽を、▲２▼海水から取り出す、その際電解槽内部に残った電解質は▲１６▼電解槽下部バルブを開き、▲３▼原水槽に排出する。▲７▼攪拌機で１分攪拌し濃度斑を無くする、この時点で海水の有効塩素濃度は１９ｍｇ／Ｌで、次亜塩素酸を含んだ殺菌能力を持つ海水となり、当然無菌状態となる。次に▲８▼手動弁を開き、▲１１▼無菌海水槽へ▲２▼有効塩素を含んだ海水を移し、２４残留塩素濃度計で監視し▲１３▼中和液槽に貯められた▲９▼チオ硫酸ナトリウム０．０１ｍｏｌ／Ｌを▲７▼電磁弁を経て▲４▼攪拌機で攪拌しつつ０ｍｇ／Ｌまで中和液を添加する。▲５▼残留塩素濃度計の信号で▲１０▼電磁弁を自動閉、添加終了となる。さらに１分間攪拌して完全に濃度斑を解消した後攪拌が自動停止される。この時点で海水は次亜塩素酸を含まない除菌海水となる。最後に手動弁を介して取り出される。
この手法を何度か繰り返し、▲１１▼殺菌海水槽の液レベルを監視しつつ貯液する
▲１１▼無菌海水槽の海水のサンプル水を培養し菌を確認した所、菌は全く存在せず無菌状態が確認できた。
これにより有効塩素濃度が中和され海洋生物の飼育用水や養殖用水が可能な無菌海水が調製された
この手法を何度か繰り返し、▲１１▼殺菌海水槽の液レベルを監視しつつ貯液する
▲１１▼無菌海水槽の海水のサンプル水を培養し菌を確認した所、菌は全く存在せず無菌状態が確認できた。
これにより有効塩素濃度が中和され海洋生物の飼育用水や養殖用水が可能な無菌海水が調製された
本発明に依る除菌海水または除菌淡水生成法は生物の飼育用水や養殖用水として、生鮮魚介類の殺菌洗浄用水、生鮮魚介類の運搬時の鮮度保持用水、生鮮魚介類を扱う場所に設置されている設備や機械器具の洗浄用として魚介類関連の食品製造や物流、環境において衛生状態の向上に寄与する。また装置、ランニングコスト共極めて安価であるため、幅広く利用できる。
１．電解槽本体
２．原水
３．原水貯槽
４．中蓋
５．コントロール部
６．電力供給電線
７．原水槽攪拌機
８．原水移液バルブ
９．チオ硫酸ナトリウム
１０．チオ硫酸ナトリウム添加バルブ
１１．除菌海水槽または除菌淡水槽
１２．除菌海水または除菌淡水
１３．チオ硫酸ナトリウム容器
１４．電解原液注入部
１５．電解槽の電解質貯液部
１６．電解物排出口開閉バルブ
１７．電解原液注入部蓋
１８．電解物排出口
１９．電極板
２０．電解槽本体上部
２１．電解槽本体下部
２２．電解物排出口開閉バルブバルブ回転用取手
２３．細孔
２４．有効塩素濃度計
２５．無菌水槽攪拌機
２６．取り出し手動弁
２．原水
３．原水貯槽
４．中蓋
５．コントロール部
６．電力供給電線
７．原水槽攪拌機
８．原水移液バルブ
９．チオ硫酸ナトリウム
１０．チオ硫酸ナトリウム添加バルブ
１１．除菌海水槽または除菌淡水槽
１２．除菌海水または除菌淡水
１３．チオ硫酸ナトリウム容器
１４．電解原液注入部
１５．電解槽の電解質貯液部
１６．電解物排出口開閉バルブ
１７．電解原液注入部蓋
１８．電解物排出口
１９．電極板
２０．電解槽本体上部
２１．電解槽本体下部
２２．電解物排出口開閉バルブバルブ回転用取手
２３．細孔
２４．有効塩素濃度計
２５．無菌水槽攪拌機
２６．取り出し手動弁
Claims (7)
- 除菌機能をもつ海水または淡水を生成する技術に当り、次亜塩素酸を生成する機能をもつ電解槽を海水または淡水である原水（以下同じ）に浸漬し、該電解槽に収容された電解原液を電気分解し、電解生成物を、該電解槽が浸漬されている原水に混合希釈することによって、除菌機能を持つ電解水を生成する除菌海水または除菌淡水生成法。
- 電解後含まれている次亜塩素酸成分をチオ硫酸ナトリウムで中和して除菌海水または除菌淡水を生成する請求項１記載の除菌海水または除菌淡水生成方法。
- 電解槽が、陽極と陰極の間に隔膜を有しない無隔膜電解槽で、電極とそれを収容する容器から成り、該容器の内部に電解原液を収容するための電解原液を該電解槽内部に注入するための蓋付きの注入部を備えていることを特徴とし、電解原液が塩素塩溶液もしくは塩酸もしくは希塩酸であることを特徴とする除菌海水または除菌淡水生成装置。
- 請求項３記載の電解槽において、電極を収容する容器の上部に電解発生ガスを放出する細孔を有することを特徴とする請求項３記載の除菌海水または除菌淡水生成装置。
- 請求項４記載の細孔が直径０．５ｍｍ〜２．０ｍｍの円以下の面積であり、１個または複数設置されていることを特徴とする請求項３記載の除菌海水または除菌淡水生成装置。
- 請求項３記載の電解槽の下部に、電解生成物を排出するバルブを備えていることを特徴とする、請求項３記載の除菌海水または除菌淡水生成装置。
- 請求項３記載の電解水生成装置において、原水を貯留した容器の中に電解槽を収容した状態で、該原水容器の電解槽挿入口が密栓できる構造であることを特徴とする請求項１〜６記載の除菌海水または除菌淡水生成装置。
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