(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整し、前記殺菌槽は前記殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する殺菌装置。
【請求項２】
原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御する制御手段と、加震器とを備え、前記加震器は殺菌槽を加震する殺菌装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中の大腸菌等の菌類を電界によって殺菌する殺菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
原水中の大腸菌等の菌類は、塩化ベンゼルコニウム・次亜塩素酸等の薬剤を使用して殺菌している。つまり、原水中に薬剤を蒔いたり、薬剤の溶液を原水中に混ぜたりすることによって原水の処理を行っているものである。つまり、薬剤によって細胞膜が破壊されたり、蛋白質が破壊されたり、酵素の活性基が反応したりして前記菌類を殺すことができる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の方法は、例えば飲用に供する水の殺菌に対しては人体に対する安全性を保証する上で課題を有しているものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整し、前記殺菌槽は前記殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する殺菌装置であり、電極を有する殺菌槽内にポンプによって原水を導入し、電極間に電圧パルス発生手段が発生する電圧パルスを印加するようにし、ポンプの能力を殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とから決定するようにして、原水中の菌を死滅させ、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置としている。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整し、前記殺菌槽は前記殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する殺菌装置であり、電極を有する殺菌槽内にポンプによって原水を導入し、電極間に電圧パルス発生手段が発生する電圧パルスを印加するようにし、ポンプの能力を殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とから決定するようにして、原水中の菌を死滅させ、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置としている。
【０００６】
さらに、殺菌槽内に設けた攪拌器によって菌を強電界部に移動させることができ、殺菌効果の高い殺菌装置としている。
【０００７】
請求項２に記載した発明は、加震器によって殺菌槽を加震することによって、菌を強電界部に移動させることができ、殺菌槽の構造を変更することなく殺菌効果の高い殺菌装置としている。
【０００８】
【実施例】
（実施例１）
以下本発明の第一の実施例について説明する。図１は本実施例の構成を示すブロック図である。殺菌槽１は、内部に電極２と電極３を備えており、上部には導入管５から流入する原水を案内する導入口１ａを、下部には処理後の水を吐出する吐出口１ｂを備えており、吐出口１ｂにはポンプ４と吐出管６を接続している。前記電極２と電極３間には、電圧パルス発生手段７が発生する電圧パルスを印加している。前記電圧パルス発生手段７は、電圧を発生する電圧発生部７ａと、パルスによるオンオフ信号を発生するパルス発生部７ｂと、前記電圧発生部７ａが発生する電圧をパルス発生部７ｂが発生するオンオフ信号に従って電極２と電極３間に印加する切り替えスイッチ部７ｃとから成っている。また、前記ポンプ４は、制御手段８によって制御されている。制御手段８は、前記パルス発生部７ｂが発生するパルス信号の間隔を記憶するパルス時間記憶部８ａと、殺菌槽１の容量を記憶する殺菌槽容量記憶部８ｂと、ポンプ３の能力を調整することによって導入口１ａから流入する原水の流量を調整する原水量計算部８ｃとを備えている。
【０００９】
以下本実施例の動作について説明する。導入管５から流入する原水は、導入口１ａから殺菌槽１内に流入する。このとき、電極２・電極３間に電圧パルス発生手段５が電圧パルスを印加しているとすると、殺菌槽１内には図２に示しているような電界が発生している。図２は、電極２と電極３との間に発生している電界Ｅを説明する説明図である。電極２と電極３間にかかる電圧をＶ、電極２と電極３間の距離をｄ、電界をＥとすると、電圧Ｖと電界Ｅとの間には（数１）に示す関係が成り立っている。
【００１０】
Ｖ＝Ｅ・ｄ（Ｖ）                                        （数１）
また菌の大きさをｄｋとすると、菌の両端にかかる電圧Ｖｋは（数２）に示すものとなる。
【００１１】
Ｖｋ＝Ｅ・ｄｋ＝（ｄｋ／ｄ）・Ｖ（Ｖ）                  （数２）
（数２）に示す電圧Ｖｋが約１Ｖを越えると、菌の細胞が破壊され菌が死滅することが論文（佐藤正之著「これからの微生物殺菌装置とその周辺技術」、食品と容器、ＶＯＬ３５、Ｎｏ６、Ｐ３０８からＰ３１４）に示されている。菌の大きさは既知であり、電極２と電極３との間の距離ｄも一定で既知であるから、前記電圧発生部５ａが発生する電圧Ｖの大きさを適切に設定することは容易にできるものである。
【００１２】
また殺菌槽１内の電界Ｅは、殺菌槽の場所に関係なく一定値Ｅであるため、前記電圧Ｖのパルスを１回印加する毎に、その時点に殺菌槽１内に存在している菌を死滅させることができる。つまり、１回の電圧パルスで殺菌槽１内の容量Ｌｖに相当する菌を死滅させることができる。従って１秒間に殺菌できる最大の殺菌容量は、電圧パルスの発生間隔をｔ秒とすると、（数３）に示すＬｍａｘとなる。
【００１３】
Ｌｍａｘ＝Ｓ・Ｌｖ＝Ｌｖ／ｔ                                （数３）
（数３）中のＳは１秒間に発生する電圧パルスの発生回数であり、１／ｔで表される。
【００１４】
本実施例では、制御手段８を構成するパルス時間記憶部８ａは、パルス発生部７ｂが発生するパルス電圧の間隔ｔを記憶しており、殺菌槽容量記憶部８ｂは殺菌槽１の容量Ｌｖを記憶している。また原水量計算部８ｃは、殺菌槽容量記憶部８ｂが記憶している殺菌槽容量Ｌｖとパルス時間記憶部８ａが記憶している電圧パルスの発生間隔ｔ秒から最大殺菌容量Ｌｍａｘを計算している。こうして制御手段８は、ポンプ４の回転速度等を調整することによって、殺菌槽１に流し込む原水の量が前記最大殺菌容量Ｌｍａｘを越えないように制御しているものである。なお前記説明では制御手段８はポンプ４を制御するようにしているが、もちろん電圧パルス発生手段７を制御するようにしても支障はないものである。つまり、電圧発生部７ａが発生する電圧Ｖや、パルス発生部７ｂが発生するオンオフ信号の発生間隔を調整するようにしても良いものである。
【００１５】
こうして殺菌槽１内の水は殺菌され、吐出管６からは殺菌された水が吐出されるものである。この水は、細菌が処理された衛生的なものであり、飲料水等として使用できるものである。
【００１６】
以上のように本実施例によれば、電極２・電極３を有する殺菌槽１内にポンプ４によって原水を導入し、電極２・電極３間に電圧パルス発生手段７が発生する電圧パルスを印加するようにし、ポンプ４の能力を殺菌槽１の容量と電圧パルスの発生間隔とから決定される最大の殺菌容量以下に設定するようにして、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置を実現するものである。
【００１７】
（実施例２）
続いて本発明の第２の実施例について説明する。図３は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、電極２と電極３とを導入口１ａと吐出口１ｂに対して直角となる方向に配置している。つまり、電極２と電極３との間に電圧を印加したときに、電極２と電極３間に発生する電界の方向が、導入管５・導入口１ａから吐出口１ｂ・吐出管６へと流れる原水の方向に対して平行となるように殺菌槽１内に配置しているものである。
【００１８】
以下本実施例の動作について説明する。図４は、菌に印加される電界の状態を説明する説明図である。  一般に大腸菌等の菌はほぼ楕円形をしている。この楕円の長軸を菌の大きさａとし、電界の大きさをＥとし、長軸ａの方向と電界Ｅの方向との間の角をθとすると、菌には（数４）に示している電圧が印加される。
【００１９】
Ｖｄ＝Ｅ・ａ・ｃｏｓθ                                （数４）
菌にかかる電圧が高いほど、菌の細胞は破壊されやすい。つまり、前記長軸ａの方向は菌が流れる方向と解釈されるものであり、菌が流れる方向と電界の方向との間の角度θが０°または１８０°のときが、殺菌効果の高い設定となるものである。このため、本実施例では、前記したように電極２と電極３間に発生する電界の方向が、原水が流れる方向に対して平行となるように電極２と電極３とを殺菌槽１内に配置しているものである。
【００２０】
以上のように本実施例によれば、電極２・電極３を原水が流れる方向に対して発生する電界の方向が平行となるように殺菌槽１内に配置するようにして、菌に対する電圧の印加を効果的に行うことができ、殺菌効果の高い殺菌装置としているものである。
【００２１】
（実施例３）
続いて本発明の第３の実施例について説明する。図５は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、電極２に多孔質炭素を使用し、プラス電極として使用している。従って電極３はマイナス電極として使用しているものである。
【００２２】
以下本実施例の動作について説明する。電極２・電極３間に電圧を印加すると、プラス電極である電極２側には水中に存在しているマイナスイオンが付着する。またマイナス電極として使用する電極３には同様にプラスイオンが付着する。このとき、印加する電圧がパルス波形のような短時間のものの場合には、前記イオンの移動が起こりにくく、水の電気分解は発生しにくいものである。図６は、このときの状態を説明する説明図である。図６（ａ）は、電極２と電極３にそれぞれプラスイオン・マイナスイオンが付着している状態を示している。図６（ｂ）は、前記イオンが付着した結果、電極２と電極３間の電圧の分布の状態を説明する説明図である。また図２（ｃ）は、電極２と電極３との間の電界の分布の状態を説明する説明図である。図２（ａ）に示しているように、電極３にマイナスイオンが、電極２にプラスイオンが付着すると、電極２・電極３付近の電圧は、逆極性のイオンによって減少するものである。つまり、図６（ｂ）に示しているように電極２付近ではＶ２だけ低下し、電極３側ではＶ１だけ低下するものである。従って、電極２と電極３間に実際にかかっている電圧は、図６（ｂ）に示しているように、Ｖ−Ｖ１−Ｖ２（Ｖ）となっている。またこのとき電極２付近の電界は図６（Ｃ）に示しているように、Ｅ２＝Ｖ１／ｄ２、また電極３付近の電界はＥ３＝Ｖ２／ｄ１となるものである。前記ｄ１、ｄ２はプラスイオンとマイナスイオンの膜厚が構成しているものであり、非常に薄いものである。従って、電界Ｅ２、Ｅ３の大きさは非常に大きくなり、強電界となっているものである。つまり、電極２・電極３付近は強電界となって最も殺菌されやすい。またこのとき菌は、マイナスに帯電しているため、電極２に或いは電極２付近に付着するものである。本実施例ではこの電極２を多孔質炭素で構成しており、表面積を大きくしているものである。つまり、電極２と菌との接触面積を大きく取ることが出来るものである。
【００２３】
なお本実施例では、電極２を多孔質炭素で構成するようにしているが、電極３も同様に多孔質炭素電極で構成しても支障はないことはもちろんである。
【００２４】
以上のように本実施例によれば、電極を多孔質炭素によって構成して、電極と菌との接触面積を大きくして、殺菌効果の高い殺菌装置を実現するものである。
【００２５】
（実施例４）
続いて本発明の第４の実施例について説明する。図７は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、電極２としてニッケル或いはクロムまたはこれらを含む金属を発泡させた発泡金属を使用している。
【００２６】
以下本実施例の動作について説明する。電極２は実施例３で説明しているように、プラス電極として使用している。電極２に使用している発泡金属は、前記金属を発泡させているため実施例３で説明した多孔質炭素と同様に非常に表面積の大きいものである。また、同体積の多孔質炭素と比べた場合には表面積が小さいものとなっている。つまり、水が流通する孔の径が多孔質炭素よりも大きいものである。このため、本実施例によれば原水中に異物が含まれている場合に、異物が詰まったりすることが少ないものである。また実施例３でも説明したように、電極２と電極３の両方に発泡金属を使用する構成としてももちろん支障はないものである。
【００２７】
以上のように本実施例によれば、電極を発泡金属によって構成して、電極と菌との接触面積を大きくでき、原水中の異物によって流路が閉塞されにくい殺菌装置としている。
【００２８】
（実施例５）
続いて本発明の第５の実施例について説明する。図８は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では、導入口１ａにフィルタ１０を設けるようにしているものである。つまり、殺菌槽１に供給する原水をフィルタ１０を介したものとして、菌以外の比較的大型の異物を予め除去して、殺菌槽１内での目詰まりを防止し、さらに効率の良い殺菌を行うことができるものとしている。
【００２９】
以上のように本実施例によれば、導入口１ａに設けたフィルターによって原水中の異物を捕捉でき、殺菌槽１での詰まりを防止できる殺菌装置を実現するものである。
【００３０】
（実施例６）
次に本発明の第６の実施例について説明する。図９は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、殺菌槽１内に攪拌器１１を設けている。
【００３１】
以下本実施例の動作について説明する。攪拌器１１を運転しながら電極２・電極３間に電圧を印加することによって、効率の高い殺菌が出来るものである。つまり攪拌器１１を運転することによって、殺菌槽１内の原水は攪拌され、原水中に浮遊している菌を電極２付近に吸引することが出来るものである。
【００３２】
（実施例７）
続いて本発明の第７の実施例について説明する。図１０は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、殺菌槽１を内包する筐体に加震器１２を取り付けているものである。
【００３３】
加震器１２を動作させることによって、殺菌槽１内の原水は左右に往復運動し、実施例６で説明したように、原水中に浮遊している菌は、プラス電極として使用している電極２に付近に吸引することが出来るものである。
【００３４】
以上のように本実施例によれば、加震器１２によって殺菌槽１を加震することによって、菌を強電界部に移動させることができ、殺菌槽の構造を変更されることなく殺菌効果の高い殺菌装置を実現できるものである。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプとを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整する構成として、原水中の菌を死滅させ、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置を実現するものである。
【００３６】
さらに、殺菌槽は殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する構成として、攪拌器によって菌を強電界部に移動させることができ、殺菌効果の高い殺菌装置を実現するものである。
【００３７】
請求項２に記載した発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記電圧パルス発生手段と汚水ポンプとを制御する制御する制御手段と、加震器とを備え、前記加震器は殺菌槽を加震する構成として、加震器によって殺菌槽を加震することによって、菌を強電界部に移動させることができ、殺菌槽の構造を変更させることなく殺菌効果の高い殺菌装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例である殺菌装置の構成を示すブロック図
【図２】  同、殺菌槽内での電極間の電圧と菌にかかる電圧の関係を示す説明図
【図３】  本発明の第２の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図４】  同、菌にかかる電圧を説明する説明図
【図５】  本発明の第３の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図６】  （ａ）同、電極にイオンが付着している状態を説明する説明図
（ｂ）同、電極間の電圧の状態を説明する説明図
（ｃ）同、電極間の電界の状態を説明する説明図
【図７】  本発明の第４の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図８】  本発明の第５の実施例である殺菌装置の構成を示すブロック図
【図９】  本発明の第６の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図１０】  本発明の第７の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
１  殺菌槽
２  電極
３  電極
４  ポンプ
７  電圧パルス発生手段
８  制御手段
１０  フィルター
１１  攪拌器
１２  加震器
【図１】
0003896684.tif 000002
【図２】
0003896684.tif 000003
【図３】
0003896684.tif 000004
【図４】
0003896684.tif 000005
【図５】
0003896684.tif 000006
【図６】
0003896684.tif 000007
【図７】
0003896684.tif 000008
【図８】
0003896684.tif 000009
【図９】
0003896684.tif 000010
【図１０】
0003896684.tif 000011