(57)【要約】【課題】  安定した操作で濃度などの変動が少なく安定した品質の殺菌水を製造することができる殺菌水製造装置を提供すること。【解決手段】  薬液タンクと、薬液注入弁と、薬液注入用のポンプと、前記薬液タンクと前記ポンプ及び前記薬液注入弁とを接続する配管と、製造する殺菌水の品質設定値と原水配管中の原水流量に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備えた薬液注入システムを少なくとも１系列有し、原水配管に供給される原水中に薬液を注入して殺菌水を製造する装置であって、前記薬液タンクが前記ポンプよりも上方に設置されていると共に、前記薬液注入弁が薬液側にバネにより開閉する逆止機構を備え、原水側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えた２段逆止機能を有する薬液注入弁であることを特徴とする殺菌水製造装置。【選択図】  図１
2006131565.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水配管内に供給される原水に注入する薬液を貯蔵する薬液タンクと、前記原水配管に取り付けられた逆止機能を有する薬液注入弁と、薬液注入用のポンプと、前記薬液タンクと前記ポンプとを接続する配管と、前記ポンプと前記薬液注入弁とを接続する配管と、製造する殺菌水の品質設定値と原水配管中の原水流量に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備えた薬液注入システムを少なくとも１系列有し、原水配管に供給される原水中に薬液を注入して殺菌水を製造する装置であって、前記薬液タンクが前記ポンプよりも上方に設置されていると共に、前記薬液注入弁が薬液側にバネにより開閉する逆止機構を備え、原水側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えた２段逆止機能を有する薬液注入弁であることを特徴とする殺菌水製造装置。
【請求項２】
原水配管内に供給される原水に注入する薬液を貯蔵する薬液タンクと、前記原水配管に取り付けられた逆止機能を有する薬液注入弁と、薬液注入用のポンプと、前記薬液タンクと前記ポンプとを接続する配管と、前記ポンプと前記薬液注入弁とを接続する配管と、製造する殺菌水の品質設定値と原水配管中の原水流量に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備えた薬液注入システムを少なくとも１系列有し、原水配管中に供給される原水中に薬液を注入して殺菌水を製造する装置であって、前記薬液タンクが前記ポンプよりも上方に設置されていることを特徴とする殺菌水製造装置。
【請求項３】
原水配管内に供給される原水に注入する薬液を貯蔵する薬液タンクと、前記原水配管に取り付けられた逆止機能を有する薬液注入弁と、薬液注入用のポンプと、前記薬液タンクと前記ポンプとを接続する配管と、前記ポンプと前記薬液注入弁とを接続する配管と、製造する殺菌水の品質設定値と原水配管中の原水流量に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備えた薬液注入システムを少なくとも１系列有し、原水配管中に供給される原水中に薬液を注入して殺菌水を製造する装置であって、前記薬液注入弁が薬液側にバネにより開閉する逆止機構を備え、原水側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えた２段逆止機能を有する薬液注入弁であることを特徴とする殺菌水製造装置。
【請求項４】
前記薬液注入システムを２系列有し、一方の薬液タンクから供給される薬液が次亜塩素酸ナトリウム水溶液であり、他方の薬液タンクから供給される薬液が塩酸であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の殺菌水製造装置。
【請求項５】
薬液流入側にバネにより開閉する逆止機構を備え、薬液吐出側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えたことを特徴とする２段逆止機能を有する薬液注入弁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、原水中に必要な薬液を注入して次亜塩素酸水溶液などの殺菌水を製造する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、医療、介護、食品加工などの分野において、消毒・殺菌用として次亜塩素酸、濃塩酸水、過酸化水素水、過酢酸水などの殺菌作用を有する薬剤を水に注入して調製した殺菌水が使用されている。
代表的な殺菌水である次亜塩素酸を水に溶解させた殺菌水は、通常、配管中に供給される原水中に次亜塩素酸ナトリウムの水溶液と塩酸、硫酸などの酸性水溶液を供給し、配管内で次亜塩素酸を発生させることによって製造されている（特許文献１参照）。
【０００３】
次亜塩素酸を水に溶解させた殺菌水（以下、次亜塩素酸殺菌水と記載する）の製造装置の概略系統図を図３に示す。この装置は原水配管１０１に設けられた混合部１０２において、原水配管１０１内に供給される水道水などの原水１０３に次亜塩素酸ナトリウムの水溶液と塩酸を注入して混合し、次亜塩素酸殺菌水１０４を製造するものである。図中の１０５は流量計である。この装置には、混合部２で原水配管１に薬液を注入するための薬液注入システムが２系列設けられている。
【０００４】
次亜塩素酸ナトリウム水溶液は次亜塩素酸ナトリウム水溶液を貯留する薬液タンク１０７−１、配管１０８−１、ポンプ１０９−１、配管１１０−１、薬液注入弁１１１−１、制御装置１１３を備えた薬液注入システム１０６−１から原水配管１０１に注入され、また、塩酸は塩酸を貯留する薬液タンク１０７−２、配管１０８−２、ポンプ１０９−２、配管１１０−２、薬液注入弁１１１−２、制御装置１１２を備えた薬液注入システム１０６−２から原水配管１０１に注入され、原水配管１０１中に供給される原水中で混合されて反応し次亜塩素酸を有効成分とする殺菌水が製造される。次亜塩素酸ナトリウム水溶液及び塩酸の注入量は、制御装置１１２によって、殺菌水１０４の品質設定値と測定される原水流量Ｔに基づいて計算された値に基づいてポンプ１０９−１及び１０９−２の吐出量を制御することにより調整される。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１８８０８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記のような構成の装置により次亜塩素酸殺菌水を製造する場合、薬液（特に次亜塩素酸ナトリウム水溶液）の注入経路内に気泡が発生しやすく、この気泡が薬液注入用のポンプ１０９−１及び１０９−２の動作に悪影響を及ぼすという問題がある。ポンプの動作は制御装置１１３に接続した制御回路からのパルス数によって制御されているが、気泡により１パルス当たりの吐出量が変動する。そのため薬液の注入量が変化するので、殺菌水の濃度が変動することとなる。
さらに気泡が多量に発生すると、ポンプは空回り状態となり薬液の注入が停止する。従来の装置はこの空回り状態を回避するために複雑な泡除去装置を付加し、一定時間ごとに自動的泡除去工程を挿入する必要があり、この工程のトラブルが多発していた。
【０００７】
また、従来の装置では薬液注入弁１１１−１及び１１１−２としてバネにより開閉する逆止機構を備えた弁が使用されている。このような弁の１例の概略説明図を図４に示す。図４の薬液注入弁１１５は、薬液注入用のポンプが作動中は原水側に比較して薬液供給管１１６側の圧力が高くなるので、閉子１１７が押されてバネ１２０が縮み閉子ホルダ１１８との間に隙間１１９ができ、この隙間を通って薬液が原水配管１０１中に注入され、薬液注入用のポンプが停止したときにはバネ１２０により閉子１１７が閉子ホルダ１１８に押しつけられ隙間１１９が閉鎖され、薬液の注入が止まるようになっている。１２５はシールのための弾性Ｏリングである。このような薬液注入弁の場合、原理的には原水側の圧力変化に依存しない吐出量が得られるが、実際にこの種の薬液注入弁を使用すると、原水側の圧力が減少すると吐出量は増加する。さらに、測定された原水流量Ｔに即応した制御を行うためには、隙間１１９から薬液吐出口１２１までの間の空間部は注入する薬液で満たされているのが望ましいが、吐出圧の変動などによりこの空間部に原水が流入してこの部分の薬液濃度が変動して応答性のよい制御が難しくなり、殺菌水の品質が低下するという問題がある。さらに、気泡が発生すると、ポンプは空回り状態となり薬液の注入が停止し、もはや殺菌水発生装置としての機能を果たせなくなるという問題が生じた。
【０００８】
本発明は従来の殺菌水製造装置におけるこれらの問題点を解決し、安定した操作で濃度などの変動が少なく安定した品質の殺菌水を製造することができる殺菌水製造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】
【０００９】
本発明の殺菌水製造装置は、薬液タンクと薬液注入用のポンプの位置関係を規定すること、薬液注入弁として特定構造の２段逆止機能を有する薬液注入弁を採用することによって、前記問題点を解決したものである。すなわち、本発明の装置は次の（１）〜（５）の構成を有するものである。
【００１０】
（１）原水配管内に供給される原水に注入する薬液を貯留する薬液タンクと、前記原水配管に取り付けられた逆止機能を有する薬液注入弁と、薬液注入用のポンプと、前記薬液タンクと前記ポンプとを接続する配管と、前記ポンプと前記薬液注入弁とを接続する配管と、製造する殺菌水の品質設定値と原水配管中の原水流量に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備えた薬液注入システムを少なくとも１系列有し、原水配管に供給される原水中に薬液を注入して殺菌水を製造する装置であって、前記薬液タンクが前記ポンプよりも上方に設置されていると共に、前記薬液注入弁が薬液側にバネにより開閉する逆止機構を備え、原水側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えた２段逆止機能を有する薬液注入弁であることを特徴とする殺菌水製造装置。
【００１１】
（２）原水配管内に供給される原水に注入する薬液を貯留する薬液タンクと、前記原水配管に取り付けられた逆止機能を有する薬液注入弁と、薬液注入用のポンプと、前記薬液タンクと前記ポンプとを接続する配管と、前記ポンプと前記薬液注入弁とを接続する配管と、製造する殺菌水の品質設定値と原水配管中の原水流量に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備えた薬液注入システムを少なくとも１系列有し、原水配管中に供給される原水中に薬液を注入して殺菌水を製造する装置であって、前記薬液タンクが前記ポンプよりも上方に設置されていることを特徴とする殺菌水製造装置。
（３）原水配管内に供給される原水に注入する薬液を貯留する薬液タンクと、前記原水配管に取り付けられた逆止機能を有する薬液注入弁と、薬液注入用のポンプと、前記薬液タンクと前記ポンプとを接続する配管と、前記ポンプと前記薬液注入弁とを接続する配管と、製造する殺菌水の品質設定値と原水配管中の原水流量に基づいて前記ポンプの吐出量を制御する制御装置とを備えた薬液注入システムを少なくとも１系列有し、原水配管中に供給される原水中に薬液を注入して殺菌水を製造する装置であって、前記薬液注入弁が薬液側にバネにより開閉する逆止機構を備え、原水側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えた２段逆止機能を有する薬液注入弁であることを特徴とする殺菌水製造装置。
【００１２】
（４）前記薬液注入システムを２系列有し、一方の薬液タンクから供給される薬液が次亜塩素酸ナトリウム水溶液であり、他方の薬液タンクから供給される薬液が塩酸であることを特徴とする前記（１）又は（２）の殺菌水製造装置。
（５）薬液流入側にバネにより開閉する逆止機構を備え、薬液吐出側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えたことを特徴とする２段逆止機能を有する薬液注入弁。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の殺菌水製造装置では、薬液タンクを薬液注入用のポンプの上部に設置したことにより薬液注入がより円滑になるとともに、泡の発生が防止でき、ポンプの動作が大きく改善された。また、前記弾性Ｏリングを使用した構造の２段逆止機能を有する薬液注入弁を使用することにより、ポンプの動作の安定化及び泡の発生の防止の効果が得られるとともに、薬液注入弁内への原水の流入を抑えることができ、原水流量測定値に対して応答性のよい制御が可能になり、所定の安定した品質の殺菌水が得られるようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１は本発明の殺菌水製造装置の１例を示す概略系統図である。この装置は原水配管１に設けられた混合部２において、原水配管１内に供給される水道水などの原水３に次亜塩素酸ナトリウムの水溶液と塩酸を注入して混合し、次亜塩素酸殺菌水４を製造するものである。図中の５は流量計である。この装置には、混合部２で原水配管１に薬液を注入するための薬液注入システムが２系列設けられている。
【００１５】
次亜塩素酸ナトリウム水溶液は次亜塩素酸ナトリウム水溶液を貯留する薬液タンク７−１、配管８−１、ポンプ９−１、配管１０−１、薬液注入弁１１−１、制御装置１２を備えた薬液注入システム６−１から原水配管１に注入され、また、塩酸は塩酸を貯留する薬液タンク７−２、配管８−２、ポンプ９−２、配管１０−２、薬液注入弁１１−２、制御装置１２を備えた薬液注入システム６−２から原水配管１に注入され、原水配管１中に供給される原水中で混合されて反応し次亜塩素酸を有効成分とする殺菌水が製造される。次亜塩素酸ナトリウム水溶液及び塩酸の注入量は、制御装置１２によって、殺菌水４の品質設定値（次亜塩素酸濃度、ｐＨなど）と測定された原水流量Ｔに基づいて計算された値によりポンプ９−１及び９−２の吐出量を制御することにより調整される。
【００１６】
本発明の装置の特徴点の一つは薬液注入用のポンプ９−１、９−２が、それぞれ薬液を貯留する薬液ポンプ９−１、９−２よりも上方に設置されている点である。従来の装置ではポンプは薬液タンクと同レベルかあるいは架台上など薬液タンクの上方に設置されているので、ポンプのオン−オフにより薬液注入量を制御する際にポンプ内で気泡が生じやすくなっていた。気泡が生じると１パルス当たりの吐出量が変動し、薬液の注入量が変化するので、殺菌水の濃度が変動することとなる。
【００１７】
本発明の装置では薬液タンクを薬液注入用のポンプよりも上方に設置し、ポンプの吸い込み側に常に薬液のヘッド圧がかかる構造としたので、薬液注入がより円滑になるとともに、薬液注入回路内の泡の発生を防止することができ、ポンプの動作が大きく改善され、さらに、ポンプの初期始動の作業が簡略化された。なお、薬液タンクが大きい場合などは、薬液タンクとポンプとの間に補助タンクを設け、補助タンクをポンプよりも上方になるように設置すれば、薬液タンク自体はポンプと同レベルあるいは下方に設置してもよい。
【００１８】
本発明の装置のもう一つの特徴点は、薬液注入弁１１−１、１１−２として、薬液流入側にバネにより開閉する逆止機構を備え、薬液吐出側に円筒状吐出部の側面に設けられた薬液吐出口を弾性Ｏリングで緊縛した逆止機構を備えた２段逆止機能を有する薬液注入弁としたことである。このような弁の１例の概略説明図を図２に示す。
【００１９】
図２の薬液注入弁１５は、図４に示した従来のバネにより開閉する逆止機構を備えた薬液注入弁１１５の薬液吐出側に、先端部の側面に設けられた薬液吐出口２１を弾性Ｏリング２４で緊縛して逆止機能を持たせたノズル（円筒状吐出部）２２を取付け、２段逆止機能を有する薬液注入弁としたものである。薬液側のバネにより開閉する逆止機構は図４のものと同じであり、薬液注入用のポンプが作動中は原水側に比較して薬液供給管１６側の圧力が高くなるので、閉子１７が押されてバネ２０が縮み閉子ホルダ１８との間に隙間１９ができ、この隙間を通って薬液がノズル２２の薬液通路側に流れ、薬液注入用のポンプが停止したときにはバネ２０によりシール用のＯリング２５を備えた閉子１７が閉子ホルダ１８に押しつけられ隙間１９が閉鎖され、薬液の注入が止まるようになっている。
【００２０】
ノズル２２は中心に先端が閉鎖された管状の薬液通路２３が設けられており、薬液通路２３の先端部には側方に向けて放射状に薬液吐出口２１が開口しており、この薬液吐出口２１が弾性Ｏリング２４で緊縛されている。薬液吐出口２１の個数は特に限定されるものではなく、例えばノズル２２の直径方向に２ヶ所の吐出口を設けるなど、設計条件により１個以上設ければよい。弾性Ｏリング２４は、ノズル２２の薬液吐出口２１が開口する位置に、各薬液吐出口２１を包含するように円周状の溝を設け、その溝に嵌め込むように取り付けるのが好都合である。この弾性Ｏリング２４は原水がノズル２２内に流入するのを防ぐ機能を有している。
【００２１】
すなわち薬液注入弁１５では、図４に示したような１段の逆止機構を備えた薬液注入弁の先端部に特定構造のノズル２２を取り付けることによって、図４の例にみられる閉子１１７と閉子ホルダ１１８との間の隙間１１９（薬液注入停止時には閉鎖）から薬液吐出口１２１までの間の空間部に原水が流入するのを防止している。また、薬液吐出口２１が原水配管１の流水部分の近傍に位置しているため、より応答性のよい制御が可能である。さらに、閉子１７と閉子ホルダ１８との間の隙間１９の圧力が、原水の圧力変化の影響を直接受けないため、原水の流量変化すなわち圧力変化にかかわらず、１パルス当たりの吐出量を一定にすることができる。
【実施例１】
【００２２】
以下実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
〔実施例１〕
薬液注入弁１１−１、１１−２として図２に示した構造の２段逆止機能を有する薬液注入弁（薬液吐出口２１は直径方向に２ヶ所、すなわち、中心の薬液通路２３に対して対称の位置となる２ヶ所に開口している）を使用した図１の構成の装置を使用し、原水配管１に設けられた混合部２において、原水配管１内に供給される原水３に次亜塩素酸ナトリウムの水溶液と塩酸を注入して混合し、次亜塩素酸殺菌水４の製造試験を行った。また、比較のため薬液注入弁１１−１、１１−２として図４に示した構造の１段逆止機能を有する薬液注入弁を使用したほかは同一条件とした比較試験を行った。
【００２３】
試験は直径２０ｍｍの原水配管１中に２及び１０リットル／ｍｉｎ（途中で変化させた）の水道水を供給し、薬液注入弁１１−１から１２％の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を、薬液注入弁１１−２から１０％の塩酸を供給して、目標濃度を５０ｐｐｍ（次亜塩素酸の濃度）に設定して次亜塩素酸殺菌水を製造することによって行った。薬液の供給量は原水流量を測定し、その測定値（Ｔ）と品質設定値（この場合は次亜塩素酸濃度５０ｐｐｍ）に基づく制御装置１２からの信号によりポンプ９−１、９−２の吐出量を制御することによって行った。
【００２４】
上記の試験によって得られた殺菌水の濃度（殺菌水発生装置の出口の次亜塩素酸濃度）変化を図５及び図６に示す。図５が２段逆止機能を有する薬液注入弁を使用した本発明の実施例であり、図６が１段逆止機能を有する薬液注入弁を使用した比較例である。
本発明の装置を使用した図５の例では、薬液の注入開始から５〜１０秒で塩素濃度が上昇を始め、１５〜２０秒で目標濃度が得られ、以後、濃度の変動幅が少なく安定した品質の次亜塩素酸殺菌水が得られることがわかる。また、原水の流量を２リットル／ｍｉｎから１０リットル／ｍｉｎに変化させたとき、連動する原水圧力の変化（殺菌水出口の流量を絞ると原水圧力が高くなる、２リットル／ｍｉｎのときの圧力Ｐ＞１０リットル／ｍｉｎのときの圧力Ｐ0 ）による殺菌水濃度変化も認められなかった。
【００２５】
これに対し１段逆止機能を有する薬液注入弁を使用した図６の例では、薬液の注入開始から塩素濃度が目標の値に到達するまでに１００秒程度を要し、また、薬液注入停止後も濃度が０になるまでに時間がかかり、安定した品質の殺菌水が得られないことがわかる。さらに、原水の流量を２リットル／ｍｉｎから１０リットル／ｍｉｎに変化させたとき（２リットル／ｍｉｎのときの圧力Ｐ＞１０リットル／ｍｉｎのときの圧力Ｐ0 ）、原水圧力の変化による殺菌水濃度変化が顕著に認められた。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
本発明の殺菌水製造装置及び２段逆止機能を有する薬液注入弁は、次亜塩素酸殺菌水など各種殺菌水の製造において優れた性能を発揮するものであるのみならず、薬液の定量注入を必要とする各種の化学装置において広く応用可能なものである。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の殺菌水製造装置の１例を示す概略系統図。
【図２】本発明に係る２段逆止機能を有する薬液注入弁の１例を示す概略説明図。
【図３】従来の次亜塩素酸を水に溶解させた殺菌水の製造装置の１例を示す概略系統図。
【図４】従来の１段逆止機能を有する薬液注入弁の１例を示す概略説明図。
【図５】実施例１の２段逆止機能を有する薬液注入弁を用いた殺菌水製造試験における塩素濃度の変化を示すグラフ。
【図６】実施例１の１段逆止機能を有する薬液注入弁を用いた殺菌水製造試験における塩素濃度の変化を示すグラフ。
【符号の説明】
【００２８】
１  原水配管    ２  混合部    ３  原水    ４  殺菌水    ５  流量計
６−１、６−２  薬液注入システム    ７−１、７−２  薬液タンク
８−１、８−２  、１０−１、１０−２  配管
１１−１、１１−２  薬液注入弁    １２  制御装置
１５  薬液注入弁    １６  薬液供給管    １７  閉子    １８  閉子ホルダ
１９  隙間    ２０  バネ    ２１  薬液吐出口
【図１】
2006131565.tif 000003
【図２】
2006131565.tif 000004
【図３】
2006131565.tif 000005
【図４】
2006131565.tif 000006
【図５】
2006131565.tif 000007
【図６】
2006131565.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成16年12月1日(2004.12.1)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、原水中に必要な薬液を注入して次亜塩素酸水溶液などの殺菌水を製造する装置及びそれに用いられる薬液注入弁に関する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明は従来の殺菌水製造装置におけるこれらの問題点を解決し、安定した操作で濃度などの変動が少なく安定した品質の殺菌水を製造することができる殺菌水製造装置及びそれに用いられる薬液注入弁を提供することを目的とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
本発明の装置の特徴点の一つは薬液を貯留する薬液タンク７−１、７−２が、それぞれ薬液注入用のポンプ９−１、９−２よりも上方に設置されている点である。従来の装置ではポンプは薬液タンクと同レベルかあるいは架台上など薬液タンクの上方に設置されているので、ポンプのオン−オフにより薬液注入量を制御する際にポンプ内で気泡が生じやすくなっていた。気泡が生じると１パルス当たりの吐出量が変動し、薬液の注入量が変化するので、殺菌水の濃度が変動することとなる。