JPH03293093A - 飲料水殺菌装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばカップ式飲料自動販売機の飲料水供給
系に組み込んで用いる飲料水殺菌装置に関する。

〔従来の技術〕

頭記したカップ式飲料自動販売機では、水道から給水さ
れた水道水を機内の水リザーバに貯留し、ここから各種
飲料の製造用水、製氷機の製氷用水などとして機内各所
の末端に配水するようにしている。

一方、自動販売機では、食品衛生法上から機内の水リザ
ーバに貯留されている飲料水は滅菌されていることが義
務付けられている。

ところで、上水道の給水場から需要末端に配水される水
道水には一般にｏ、ｔｐｐ−程度の塩素が含まれている
が、上記の自動販売機では一般に水道からの給水を活性
炭フィルタを経由して水リザーバに導入するようにして
いることから、水道水中に含まれている塩素の多くは活
性炭フィルタを透過する過程で還元、除去されてしまう
、さらに、水道水が水リザーバに長い時間貯留されてい
ると水中の塩素が自己分解することもあり、水リザーバ
の貯留水は残留塩素濃度が低下してこのまま放置すると
殺菌能力が消失するようになる。

このために、自動販売機では水リザーバに貯留されてい
る飲料水を機内で改めて殺菌することが行われており、
かつこの殺菌手段として薬品添加法、オゾン殺菌法の他
に、最近では水道水の電気分解による塩素殺菌法が一部
で実用化されている。

この塩素殺菌法は、水道水に含まれている塩素イオン（
塩素イオン自身には殺菌能力はない）を有効利用し、水
道水を電気分解することにより塩素イオンを陽極酸化し
て塩素を発生させ、この塩素で飲料水を殺菌しようとす
るものである。具体的には水リザーバの水中に直流電圧
を印加する一対の塩素発生電極を設置しておき、この電
極に通電して水を電気分解する。これにより、水道水に
含まれている塩素イオンが陽極酸化により電子を失って
塩素に変換され、飲料水が再び塩素を含んで殺菌力を有
するようになる。なお、この場合の塩素発生量は、塩素
発生電極に印加する電圧９通電電流９通電時間で与えら
れる通電電気量に比例する。

一方、自動販売機の水リザーバに貯留されている飲料水
は、塩素濃度が低いと十分な殺菌効果が得られず、また
塩素濃度が過剰になると塩素特有な臭いが強すぎて飲料
の風味を損なう。そこで、従来技術ではこの点を考慮し
、自動販売機据付は先現地での水道水水質（塩素イオン
濃度など）。

自動販売機の飲料販売頻度を基に、適正な飲料水の塩素
濃度が得られるよう自動販売機の設置当初に塩素発生電
極の通電条件（印加電圧２通電電流。

通電時間など）を調節して設定し、この通電条件の下で
殺菌装置を運転Ｌ７て飲料水の殺菌を行うようにしてい
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記した従来技術のままでは実際の運用面で
次のような問題点が残る。すなわち、水道水の水質（塩
素、塩素イオン濃度）は常に一定ではなく、実際に成る
地方の水道水につき年間を通じて水質調査をした結果か
らも、日々９時刻によりかなり変動することが確認され
ている。

このために、前述のように自動販売機の設置時に塩素発
生電極の通電条件を適正に調節しても、水道水の水質変
動があると飲料水の塩素濃度を常に所定値を維持するこ
とができず、時には塩素濃度が低くなって十分な殺菌効
果が得られなかったり、逆に塩素濃度が過剰となって飲
料水が塩素臭くなるといった不具合が発生する。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、水道
水の水質変動があっても飲料水の塩素濃度を常に適正範
囲に安定維持できるようにした飲料水殺菌装置を提供す
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、本発明の殺菌装置において
は、飲料水の電気伝導度検出手段と、飲料水の塩素イオ
ン濃度検出手段と、塩素発生電極に対する通電電気量の
制御手段を備え、塩素殺菌後の飲料水の残留塩素濃度を
所定範囲に維持するように、飲料水の塩素イオン濃度検
出値及び電気伝導度検出値を基に塩素発生電極の通電電
気量を制御するよう構成するものとする。

また、前記における塩素イオン濃度検出手段は、電極を
省略することが可能で小型なイオン感応性電界効果トラ
ンジスタ（ＩＳＦＥＴ）をセンサーとするのが望ましい
が、ガラス電極を用いても良い。

また、前記における電気伝導度検出手段は、独立部品と
して電気伝導度セルを給水路中に設置し、これに電気伝
導度計を接続して実施する他、塩素発生電極を測定電極
に兼用し、該電極に電気伝導計を接続して飲料の電気伝
導度を検出するよう構成することもできる。

また、前記の電気伝導計を用いる代わりに、塩素発生電
極の通電電流、極間電圧の測定値から求めた電流／電圧
値を基に塩素発生電極の通電電気量を制御するように構
成することもできる。

さらに、飲料水の水温変動に対応させるために、電気伝
導度検出値を基準温度の電気伝導度に補正し、この補正
値を基に通電電気量を制御するのがよい。

〔作用〕

水道水を電気分解した時の塩素発生量は、水道水中の塩
素イオン濃度と電気伝導度によって変化することが予想
される。このため、塩素イオン濃度と電気伝導度を種々
の割合に調整した合成水を試料として、水リザーバに連
続通水しながら一定電流、連続通電の条件で電気分解を
行なったところ、電気伝導度が一定でない場合には、塩
素イオン濃度が増加しても塩素発生量は比例して増加せ
ず、逆に減少することもあった。しかし、電気伝導度が
一定の場合には、塩素イオン濃度が増加すれば塩素発生
量も比例して増加した。ただし、実際の水道水では電気
伝導度が一定で塩素イオン濃度のみ変化することはない
ので、塩素発生量は第５図に示すように塩素イオン濃度
を電気伝導度で割った値（以後、Ｃ（ｃＬ−＞　／　Ｅ
　Ｃと称す）に比例する。

したがって、第５図の関係から、水道より給水を受けた
飲料水についてその塩素イオン濃度と電気伝導度を検出
し、検出値から求めたＣ（ＣＬ−）／ＥＣの増減に応じ
て飲料水を電気分解する塩素発生電極の通電条件（通電
電流９通電時間など）を可変制御することにより、水道
水の水質が変動した場合でも、電気分解により生成した
塩素で殺菌された水の残留塩素濃度を常に適正範囲に維
持することができる。

また、このＣ（ｃＬ−＞　／　Ｅ　Ｃによって塩素発生
量が決まる理由は次の通りである。

塩素イオンに由来する電気伝導度をＥ　Ｃ（ｃＬとする
と Ｃｔｃｔ−１／　ＥＣ＝　ａ　ｘＥＣｔｅｔ−、／　Ｅ
Ｃａ：比例係数 と表わすことができる。水道水の電気分解では、陽極で
酸素と塩素の発生反応が競合しているため、電極間に流
れる電流は二つの反応の際に流れる電流の和と考えられ
る。ここで、塩素の発生反応によって流れる電流とＥ　
Ｃ＜ｃｌ、　−ｓが比例し、電極間に流れる電流とＥＣ
が比例すると考えられる。よって、Ｅ　Ｃ（ｃＬ　−１
／　Ｅ　Ｃは電極間に流れる電流に対する塩素発生に寄
与する電流の割合と考えることができる。すなわち、一
定電流で電解を行なった場合には、Ｅ　Ｃ（ｃＬ−）　
／　Ｅ　Ｃが決まることによって、言い替えればＣ（ｃ
Ｌ　　）　／　Ｅ　Ｃが決まることによって、自動的に
塩素発生量が決まることになる。

なお、先記したカップ式飲料自動販売機を対象に、機内
の水リザーバに塩素発生電極を設置して飲料水を殺菌す
る場合には、殺菌効果、飲料水の風味、並びに水リザー
バから供給系末端に至る配管経路での塩素消耗分を考慮
して水リザーバにおける水中の塩素濃度を０．４〜１■
／Ｉ！の範囲に維持するよう制御するのが好ましい。

また、飲料水の電気伝導度検出手段としては、水リザー
バに通じる給水管に電気伝導度セルを介装配備してこの
セルに電気伝導度計を接続する他に、水リザーバ内に設
置した塩素発生電極を電気伝導度の測定電極に兼用して
該電極に電気伝導度計を接続し、電気分解の直流電源と
回路を切替えることにより電気伝導度計で飲料水の電気
伝導度を検出することもできる。

さらに、前記の電気伝導度計を用いる代わりに、飲料水
の電気分解時における塩素発生電極の通電電流、極間電
圧を測定し、この測定値より求めた電流／電圧値を飲料
水の電気伝導度の代替値として用いることもできる。

なお、前記のように水リザーバに設置した塩素発生電極
を利用して飲料水の電気伝導度を測定する場合には、電
極の水中に浸漬する面積が電気伝導度の測定値に影響を
及ぼすことから、電気伝導度の測定は水リザーバの水位
を一定レベルに調整した条件で行うものとする。

また、飲料水の電気伝導度は水温により変化する。そこ
で、飲料水の水温を温度センサで監視し、電気伝導度検
出手段で求めた電気伝導度を基準温度（例えば２５℃）
の電気伝導度に補正した上で、この補正値を基に塩素発
生電極の通電電気量を制御するにより、より精度の高い
塩素濃度制御を行うことができる。

〔実施例〕

第１図ないし第４図はそれぞれ異なる本発明実施例の飲
料水殺菌装置を示すものである。

各図において、１は水道に接続された給水配管、２は自
動販売機の機内に設置した水リザーバ、３は水道水導入
側の給水弁、４は活性炭フィルタ、５は水リザーバ２か
ら引出し機内の末端部との間に配管した配水管路であり
、これらで自動販売機の飲料水供給系を構成している。

ここで、水道から給水された水道水は活性炭フィルタ４
を経由して水リザーバ２に貯留され、ここから販売動作
に合わせて機内の製氷機、カーボネータ、カップなどに
向けて配水される。また、販売の進行に伴って水リザー
バ２の水位が下限レベルまで低下すると給水弁３が開い
て水道水が補給され、水位が再び上限レベルまで回復す
る。

かかる構成の飲料水供給系に対し、第１図の実施例では
、水リザーバ２の水中に一対の塩素発生電極６と塩素イ
オン濃度検出用のセンサー１４が、さらに給水配管１の
途中には水道水の電気伝導度を検出する電気伝導度測定
セルフが設置されている。ここで、塩素発生電極６は直
流電源８に通電制御部９を介して接続されている。

なお、塩素イオン濃度検出用のセンサー１４は、電極を
省略することが可能で小型なイオン感応性電界効果トラ
ンジスタ（ＩＳＦＥＴ）を用い、このイオン感応性電界
効果トランジスタ（ＩＳＦＥＴ）からの信号をアンプ１
５を介して前記通電制御部９に与えられる。また、電気
伝導度セルフは一対の測定電極を内蔵したものであり、
電気伝導度計１０を介してその検出信号が前記通電制御
部９に与えられる。さらに、通電制御部９はタイマ。

電圧、電流調節器などを備え、飲料水の塩素イオン濃度
検出値及び電気伝導度検出値より求めたＣ　（Ｃ１−１
／　Ｅ　Ｃを基に塩素発生電極６の通電電気量を調節制
御する機能をもったものである。

なお具体的には、例えば制御部９にマイクロコンピュー
タを備え、ここで第５図、から得た飲料水のＣ（ｃＬ−
１／　Ｅ　Ｃと塩素発生量との関係データを基に、飲料
水のＣ（ｃＬ−１／　Ｅ　Ｃの検出値と対比演算して塩
素殺菌後の飲料水の残留塩素濃度が適正な濃度（０，４
〜１■／ｌの範囲）を維持するように塩素発生量、つま
り塩素発生電極６の通電条件を決めるように制御する。

すなわち、水道水の水質変動により、Ｃ（ｃＬ−）　／
　Ｅ　Ｃ検出値が増加した場合にはその増加分に対応し
て塩素発生電極６の通電電気量、つまり通電時間１通電
電流などを減じ、逆にＣ（ｃＬ−１／　Ｅ　Ｃ検出値が
減少した場合には通電電気量を増すように制御する。

これにより、水道水の水質変動に左右されることなく、
常に水リザーバ２に貯留されている飲料水の塩素濃度を
適正な範囲（十分な殺菌力を有し、かつ塩素臭のない０
．４〜１■／１の範囲）に維持することができる。

第２図は本発明の応用実施例を示すものである。

第１図の実施例では電気伝導度セルフを独立部品として
設置した例を示したのに対し、第２図の実施例は水リザ
ーバ２に設置した塩素発生電極６を飲料水の電気伝導度
測定用電極に兼用して、該電極６に電気伝導度計１０を
接続したものである。

また、電極６と直流電源８．電気伝導度計１０との間に
は制御部９からの指令で切替動作する回路切替スイッチ
１１が介装接続されている。

かかる構成で飲料水の電気伝導度を測定する場合には、
スイッチ１１を電気伝導度計１０側に切替えて飲料水の
電気伝導度を検出し、その検出信号を通電制御部９に与
える。なお、電気伝導度の測定には電極６と飲料水との
接触面積が影響するので、電気伝導度測定時には水リザ
ーバ２の水位を一定レベルで行う必要がある。このため
に、例えば給水弁３が開放して水リザーバ２の水位が上
限レベルに達したタイミングで電気伝導度を測定する。

この電気伝導度測定が終了すると、再びスイッチ１１を
直流電源８側に切替え、前記で得た飲料水の電気伝導度
検出値と塩素イオン濃度検出値を基に第１図の実施例と
同様に塩素発生電極６に対する通電制御を行って飲料水
を電気分解し、塩素を発生させる。

この実施例によれば、第１図の実施例で示した独立部品
としての電気伝導度セルフを省略することができ、殺菌
装置のコンパクト化が図れる。

また、第３図は本発明の別の応用実施例を示す。

本実施例では第２図の実施例で用いていた電気伝導計の
代わりに、塩素発生電極６の通電電流、電極間電圧を測
定して電流／電圧値を演算する計測手段１２を備え、塩
素発生電極６に直流電源８より直流電圧を印加した状態
で計測手段１２で求めた電流／電圧値を電気伝導度の代
替値として制御部９に与えて電極６の通電電気量を制御
するようにしたものである。

本実施例は次の点を基礎として飲料水の電気伝導度を検
出するようにしたものである。すなわち、飲料水の電気
伝導度と前記により求めた電流／電圧値とは第６図で表
すように比例の関係にあることが実験結果から確認され
ており、したがって第６図と先記した第５図との関係か
ら第７図で表すように塩素イオン濃度／（電流／電圧）
値と塩素発生量の関係が求められる。したがって、この
関係データを制御部９のマイクロコンピュータに格納し
て塩素イオン濃度検出値と電気分解時に検出した電流／
電圧値より求めた塩素イオン濃度／（電流／電圧）値と
対比演算しすることで、第１図の実施例と同様に水リザ
ーバ内の塩素濃度を制御することができる。

なお、電流一定制御の回路の場合は、電流は一定なので
電圧のみを測定して既知の電流との間で電流／電圧値を
演算すればよい。

第４図は飲料水の水温変化に対応させた実施例であ−る
。すなわち、飲料水の電気伝導度は水温に対応して変化
する性質がある。そこで、本実施例では飲料水の水温を
リザーバ内に設けた測温抵抗体やサーミスタなどの水温
センサ１３により監視してその水温測定値を制御部９に
入力し、別に検出した飲料水の電気伝導度の検出値を所
定の補正式により例えば水温２５℃を基準温度とした基
準水温の電気伝導度に補正し、この補正値より導いたＣ
３゜−、／ＥＣで塩素発生電極５の通電電気量を制御す
るようにしたものである。この実施例によれば、飲料水
の水温変動による電気伝導度の変化に及ぼす影響を受け
ずに塩素濃度制御を高精度で行うことができる。

なお、水温センサ１３の設置箇所は水リザーバ２に限定
されるものではなく、第１図のように給水管ｌに電気伝
導度測定セルフを介装した場合にはセルフと並置して配
備するのがよい。

〔発明の効果〕 本発明による飲料水殺菌装置は、以上説明したように構
成されているので、次記の効果を奏する。

（１）飲料水の塩素イオン濃度と電気伝導度を検出し、
この検出値より導いたＣ　（ｃＬ−１／　Ｅ　Ｃを基に
塩素発生電極の通電電気量を可変制御するよう構成した
ことにより、水道水の水質変動に左右されることなしに
常に飲料水の塩素濃度を適正範囲に維持することができ
、これにより例えばカップ式飲料自動販売機を対象に、
機内の飲料水供給系を通して十分な殺菌力を有し、かつ
飲料に塩素臭を与えない良質な飲料水を安定供給するこ
とができる。

（２）また、塩素発生電極を電気伝導度の測定電極とし
て兼用させ、この塩素発生電極を介して飲料水の電気伝
導度を検出することにより、独立部品としての電気伝導
度セルが省略できて殺菌装置のコンパクト化が図れる。

（３）電気伝導度の検出値を基準水温の電気伝導度に補
正して制御に用いることにより、飲料水の水温変動の影
響を受けずに高精度で塩素濃度の制御が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図はそれぞれ異なる本発明実施例の構
成図、第５図は塩素イオン濃度と電気伝導度を種々の割
合に調整した合成水を試料とじて求めた塩素発生量とＣ
（ｃＬ−１／ＥＣの関係図、第６図は飲料水の電気伝導
度と塩素発生電極で測定した電流／電圧値との関係図、
第７図は塩素イオン濃度／電流／電圧値と塩素発生量の
関係図である。図において、 １・・・水道水給水管、２・・・水リザーバ、６・・・
塩素発生電極、７・・・電気伝導度セル、８・・・直流
電源、９・・・通電制御部、１０・・・電気伝導度計、
１２・・・電流／電圧値の計測手段、１３・・・水温セ
ンサ。 第 図 第 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）水道からの給水を貯留する水リザーバを含む飲料水
   供給系に対してその水路中に直流電圧を印加する一対の
   塩素発生電極を設け、電気分解により水道水に含まれる
   塩素イオンを陽極酸化し、塩素に変換して飲料水を殺菌
   する飲料水殺菌装置において、飲料水の電気伝導度検出
   手段と、飲料水の塩素イオン濃度検出手段と、塩素発生
   電極に対する通電電気量の制御手段とを備え、塩素殺菌
   後の飲料水の残留塩素濃度を所定範囲に維持するよう、
   飲料水の塩素イオン濃度検出値及び電気伝導度検出値を
   基に塩素発生電極の通電電気量を制御することを特徴と
   する飲料水殺菌装置。 ２）請求項１に記載の飲料水殺菌装置において、塩素発
   生電極を電気伝導度測定電極に兼用し、該電極に電気伝
   導計を接続して飲料水の電気伝導度を検出することを特
   徴とする飲料水殺菌装置。 ３）請求項１に記載の飲料水殺菌装置において、塩素発
   生電極を電気伝導度測定電極に兼用し、かつ該電極の通
   電電流、電極間電圧の測定値から求めた電流／電圧値を
   基に塩素発生電極の通電電気量を制御することを特徴と
   する飲料水殺菌装置。 ４）請求項１に記載の飲料水殺菌装置において、飲料水
   の電気伝導度検出値を基準温度の電気伝導度に補正し、
   この補正値を基に塩素発生電極の通電電気量を制御する
   ことを特徴とする飲料水殺菌装置。