JP2005074337A - 飲料水の水質改善方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
飲料水の水質を改善し、飲料水の味覚を向上させる飲料水の水質改善方法及びその装置を提供する。
【解決手段】
飲料水に紫外線を照射して、味覚を損う要因である少なくとも残存塩素を低減させ味覚を向上させる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、ウォータサーバ、自動販売機、給茶機等に使用される飲料水の水質を改善し、飲料水の味覚を向上させる飲料水の水質改善方法及びその装置に関するものである。

紫外線を飲料物に照射して飲料物の殺菌を行う装置が知られている。斯かる飲料物殺菌装置としては、例えば特許文献１に示されている。

特許文献１に示される飲料物殺菌装置は、飲料物を流下する様透過材で構成された流路管に対して紫外線を含む閃光を照射する光源を設け、該光源により前記流路管を流下する飲料物に閃光を照射して紫外線により該飲料物の殺菌を行う様にしたものである。

然し乍ら、上記した飲料物殺菌装置では飲料物の殺菌を行うのみで飲料物の味覚を向上することについては配慮されていない。

特開２００２−２６２８３７号公報

本発明は斯かる実情に鑑み、飲料水の水質を改善し、飲料水の味覚を向上させる飲料水の水質改善方法及びその装置を提供するものである。

本発明は、飲料水に紫外線を照射して、少なくとも残存塩素を低減させ味覚を向上させる飲料水の水質改善方法に係り、又、前記紫外線は少なくとも２２０ｎｍ〜２７０ｎｍの波長帯を含む飲料水の水質改善方法に係るものである。

又本発明は、飲料水を流通させる処理室と、流通する飲料水に対して少なくとも２２０ｎｍ〜２７０ｎｍの波長帯を含む紫外線をパルス光として発するフラッシュランプと、該フラッシュランプを所定周波数で発光させる電源制御装置を具備し、残存塩素を低減して水質を改善する飲料水の水質改善装置に係り、又前記紫外線は更に１８５ｎｍ及び１８５ｎｍ近傍の波長の紫外線を含む飲料水の水質改善装置に係るものである。

又本発明は、貯留タンクと、該貯留タンクに接続された給水配管と、該給水配管に設けられ飲料水を流通させる処理室、流通する飲料水に対して紫外線をパルス光として発するフラッシュランプ、該フラッシュランプを所定周波数で発光させる電源制御装置を有する飲料水の水質改善装置と、前記貯留タンクに接続される飲料水供給源としての飲料水供給タンク、水道水供給管の少なくとも一方を具備し、前記給水配管から供給される飲料水は前記水質改善装置により残存塩素が低減され、殺菌される飲物供給装置に係り、更に又貯留タンクに飲料水供給タンク及び水道水供給管が接続され、前記貯留タンクには、前記飲料水供給タンクの水と水道水の混合が貯留されるものである飲物供給装置に係るものである。

本発明によれば、飲料水に紫外線を照射して、少なくとも残存塩素を低減させ味覚を向上させるので、水道水の様に殺菌の為に塩素を使用し、塩素が残存する飲料水の味覚が向上する。

又本発明によれば貯留タンクと、該貯留タンクに接続された給水配管と、該給水配管に設けられ飲料水を流通させる処理室、流通する飲料水に対して紫外線をパルス光として発するフラッシュランプ、該フラッシュランプを所定周波数で発光させる電源制御装置を有する飲料水の水質改善装置と、前記貯留タンクに接続される飲料水供給源としての飲料水供給タンク、水道水供給管の少なくとも一方を具備し、前記給水配管から供給される飲料水は前記水質改善装置により残存塩素が低減され、殺菌されるので、飲料水供給タンクから供給される自然水については殺菌が行われ、又水道水が供給される場合は残存塩素が低減され味覚が向上する。

以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。

飲料水の味覚は、水に溶込んでいる不純物によって左右される。例えば、湧水の様にミネラルを含んでいるものは味覚に優れており、一方で飲料水が水道水であると、殺菌の為に使用された塩素が残存することで味覚が損われる。

特に塩素の残存率により、飲料水の味覚が大きく左右され、残存率が大きい程味覚はまずくなっている。

更に、湧水が味覚に優れ美味しいと一般的に言われるが、これは湧水がミネラルを多く含むと共に酸化還元電位（ＯＲＰ）が低いことにあると言われている。同一の河川で取水した場合でも水源に近い場所で取水した水と、下流で取水した水とでは上流で取水した水は美味しく、下流で取水した水はまずく、下流側で味覚が低下している。これは、下流側に行く程、水が空気に触れる時間が長くなり、水が酸化、即ち水に含まれるミネラル等が酸化し、酸化還元電位が高くなることに原因があるとされている。

本発明者は、塩素の残存率を低下させることで、又酸化還元電位を低下させることで飲料水の味覚が向上することに着目し、更に飲料水に紫外線を照射することで、塩素の残存率が低減し、又酸化還元電位が低下することを見出し、紫外線を飲料水に照射させることで飲料水の味覚を向上させたものである。

先ず、飲料水の試料として水道水を選択し、水道水に紫外線を照射させる実験を行い、含有される塩素の変化、酸化還元電位の変化を測定した。

尚、水道水は神奈川県平塚市の水道水であり、紫外線の照射源としてはフラッシュ紫外線ランプを用い、０．００２５Ｊ／ｃｍ² ／Ｆｌａｓｈ、２０Ｈｚの条件で１０秒間照射した。紫外線を照射した前後のｐＨ、ＯＲＰ、ＤＯ（溶存酸素）、有効塩素の比較を図１に示す。

図１に示される様に、ｐＨは殆ど変らないが、ＯＲＰ、ＤＯ、有効塩素が減少している。特に、味覚に影響のあるＯＲＰ、有効塩素が大幅に減少しており、味覚の向上が確認された。

次に、図２は純水に次亜塩素酸を溶かし、次亜塩素酸濃度３０μｍｏｌ／ｌの試験水に上記と同条件、即ち０．００２５Ｊ／ｃｍ² ／Ｆｌａｓｈ、２０Ｈｚの条件で１０秒間紫外線を照射した場合の次亜塩素酸の減少を示すＵＶスペクトル図である。図中、Ａが紫外線照射前であり、Ｂが紫外線照射後である。図２に於いても、紫外線を照射することで、残存塩素が低減することが確認された。尚、具体的には次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）は２３０ｎｍ、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ^- ）は２９２ｎｍに吸収のピークがあることが知られており、照射後は主としてこの波長域を中心にＵＶスペクトルの低下が認められ、残留塩素濃度の低下が認められた。

次に、次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を０．２ｐｐｍ含有する水、同２ｐｐｍ含有する水について、光パルスを１０秒照射した場合（総照射エネルギ０．５Ｊ）、又光パルスを１０秒×１２回繰返した場合（総照射エネルギ６．０Ｊ）について、それぞれを試飲し評価した。図３は香りについての評価、図４は味についての評価を示している。図３、図４中、１４人が試飲し、各人が何も感じない場合を０、やや感じるを１、感じるを２として記録し、計は平均値を示している。

０．２ｐｐｍ含有する水、２ｐｐｍ含有する水のいずれの場合も、光パルスを１０秒照射し、総照射エネルギが０．５Ｊの紫外線照射では多少のバラツキはあるものの香り、味共に評価点が減少し、又１０秒の総照射エネルギが０．５Ｊを１２回繰返し照射した場合については、香り、味共に大幅に評価点が減少しており、味覚が向上しているという結果が出ている。

而して、塩素を含む水に紫外線を照射することで、残存塩素が低減し、味覚が向上することが実験的に確認できた。

図５は上記した実験に用いられたフラッシュランプの照射光の波長特性を示している。照射光は、略４６０ｎｍ近傍で最大光強度をし、波長が短く、波長が長くなるとそれぞれ光強度が漸次減少する傾向を有している。該波長特性で分る様に、使用した照射光は紫外線の波長領域である３００ｎｍ以下の光線を充分に有している。

次に、照射する紫外線の内、どの帯域の波長が残存塩素の低減に寄与しているかを実験した。

試薬（５％次亜塩素酸ナトリウムＮａＣｌＯ溶液）と純水を用いて調製した１０μｍｏｌ次亜塩素酸水溶液を使用し、光パルスを照射した前後の有効塩素濃度の変化をＤＰＤ滴定法（上水試験法準拠）で測定した。

又、照射条件としては、フラッシュランプ０．００２５Ｊ、光パルスは２０Ｈｚ、１０秒間照射であり、ランプは液面から２０ｍｍの位置で溶液は５００ｃｃとし、又溶液は一定速度で攪拌した。

更に、フィルタ無し、フィルタＡ装着（ＵＴＦ−５０Ｓ−２２Ｕ）、フィルタＢ装着（ＵＴＦ−５０Ｓ−２８Ｕ）、フィルタＣ装着（ＵＴＦ−５０Ｓ−３０Ｕ）の４条件で照射し、それぞれの残存有効塩素の測定を行った。測定結果を図６に示す。尚、フィルタＡは２２０ｎｍ以下の波長をカットし、フィルタＢは２８０ｎｍ以下の波長をカットし、フィルタＣは３００ｎｍ以下の波長をカットするものである。

図６に示す結果から、初期値の９．２μｍｏｌに対してフィルタ無しでは２．８μｍｏｌ（３０．４％）の低下があり、又フィルタＡでは２９．３％の低下がある。フィルタＢでは１４．１％の低下となっている。フィルタＣではフィルタＢと結果は略同じであった。

以上の結果から、有効塩素濃度の低下に有効な波長は、２２０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲に有ることが分り、又有効塩素濃度の低下により味覚が向上していることも分る。

次に、図５では示されていないが、本発明で使用されたフラッシュランプは１８５ｎｍ、及び１８５ｎｍ近傍の波長の紫外線も発している。１８５ｎｍ及び１８５ｎｍ近傍の波長の紫外線は微量ではあるが、オゾンを発生させる作用がある。オゾンは、ネズミ、ゴキブリ等の有害動物を逃避させる効果がある。

尚、紫外線を照射させることは殺菌作用があり、本発明に於ける紫外線照射で、飲料水の水質が改善され、味覚が向上すると同時に殺菌も行われていることは言う迄もない。

図７により、本発明に係る水質改善装置について説明する。

筒状の処理室１に棒状のフラッシュランプ２が同心に設けられ、該フラッシュランプ２は紫外線を吸収しない材質（例えば石英）からなる保護管３で液密に覆われている。前記処理室１の内面は好ましくは鏡面とされており、両端は液密に閉塞され、該処理室１の一端部には水入口４が連通され、該水入口４の他端部には水出口５が連通されている。前記水入口４は流量調整器６を介して飲料水供給源（図示せず）、例えば上水道管、或は貯水タンクに接続されている。又、前記水出口５には給水口（図示せず）が接続されている。

前記フラッシュランプ２には電源制御装置７が接続されている。

前記フラッシュランプ２の照射光は、少なくとも２２０ｎｍ〜２７０ｎｍの範囲の紫外線を有し、望ましくは１８５ｎｍ及び１８５ｎｍ近傍の波長の紫外線も有している。

前記電源制御装置７は、前記フラッシュランプ２が紫外線を含むフラッシュ光を所要の光強度、周波数で発する様該フラッシュランプ２を制御する。例えば、フラッシュランプを０．００２５Ｊ、光パルスは２０Ｈｚで照射させる。前記流量調整器６は飲料水が前記水入口４から前記処理室１に流入し、前記水出口５から流出する時間が、例えば、１０秒程度かかる様に流速を調整する。尚、フラッシュランプの光強度を増大させた場合は、光強度に対応させて流速を低下させる。

而して、飲料水は前記水入口４から前記処理室１を通って前記水出口５から流出する過程で、前記フラッシュランプ２の照射を受け、照射光に含まれる紫外線により水質が改善される。又、該フラッシュランプ２は流通する飲料水の中にあるので、該フラッシュランプ２から発せられる照射光が無駄なく全て飲料水に照射されることになるので、高効率で水質改善が行える。尚、紫外線の照射により同時に殺菌が行われる。

又、前記電源制御装置７は前記フラッシュランプ２をパルス発光させるので、必要な時に瞬時に発光が可能であり、又必要な照射量、必要な時間だけ飲料水に照射させることができ、フラッシュランプ２の消耗を抑制し、長期間の使用を可能とし、又省エネルギ効果がある。

尚、本発明に係る飲料水の水質改善方法及び装置は水道水のみに限らず、塩素により殺菌された飲料水に広く適用可能である。

図８、図９は他の飲料水の水質改善装置を示している。

該他の飲料水の水質改善装置では、フラッシュランプ２を処理室１の外部に設けたものである。

断面が台形の処理室１の上面は開放されているか、或は石英ガラスで密閉されている。該処理室１の上面に対向して前記フラッシュランプ２が配設され、該フラッシュランプ２の周囲は反射鏡８で覆われている。該反射鏡８の前記フラッシュランプ２に対向する部分は鏡面となっており、該フラッシュランプ２から発せられるパルス光を前記処理室１に向って反射する。尚、前記反射鏡８の鏡面について、反射鏡８の材質をステンレス鋼として鏡面仕上げをするか、或は適宜な材質とし内面にクロームメッキを施すか、或はアルミを蒸着するか等種々の方法が考えられる。

図１０は更に他の飲料水の水質改善装置を示しており、処理室１を矩形細長の容器としフラッシュランプ２を前記処理室１に対向させ配設し、前記フラッシュランプ２を山型形状の反射鏡８で覆い、更に該反射鏡８を前記処理室１と密閉な容器を構成するカバー９で覆ったものである。

本発明に係る飲料水の水質改善装置が、飲料水（飲物）供給装置（ウォータサーバ）に実施された場合について図１１により説明する。

図１１中、１１は貯留タンク、該貯留タンク１１には飲料水供給タンク１２が着脱可能である。又、前記貯留タンク１１には水道水供給管１３が連通し、該水道水供給管１３は水道水の供給、停止を行うバルブ１４が設けられている。

前記貯留タンク１１には給水配管１５が接続され、該給水配管１５の途中にフィルタ１６を具備した循環ポンプ１７が設けられ、該循環ポンプ１７の下流側に水質改善装置２０が設けられ、前記給水配管１５の下流端には給水口１８が設けられ、該給水口１８は給水バルブ１９を具備している。

前記貯留タンク１１内にはフロートスイッチ２１が設けられ、該フロートスイッチ２１は給水可能な下限水位を検出するものであり、検出結果は図示しない制御装置を介して前記循環ポンプ１７に入力され、前記フロートスイッチ２１が水位の下限を検出すると、前記循環ポンプ１７の駆動が制限され、給水が不能となる。又、水位の下限が検出されると前記バルブ１４が開かれ、水道水が補給されるか、或は前記飲料水供給タンク１２の交換を促す警告等がなされる。

前記貯留タンク１１には冷凍装置２２が接続され、前記貯留タンク１１内の飲料水を循環して所要温度に冷却する。

本飲料水供給装置は、給水源として飲料水供給タンク１２とするか、前記水道水とするかは適宜選択して行える。例えば、前記水道水供給管１３から給水するとすると、前記フロートスイッチ２１からの水位検出信号により前記貯留タンク１１内の水道水の水位が所定の範囲を維持する様に前記バルブ１４の開閉が行われる。

前記給水バルブ１９が開かれ、給水が行われる場合、前記循環ポンプ１７が駆動され、前記貯留タンク１１内の水道水が前記給水配管１５に循環される。循環途中で、前記水質改善装置２０を通過する際にフラッシュランプ２が照射され、水道水の水質の改善と、殺菌が行われる。水質が改善され、殺菌された水道水が前記給水バルブ１９より供給される。

前記飲料水供給タンク１２を給水源とする場合は、前記バルブ１４を閉塞する。前記飲料水供給タンク１２から前記貯留タンク１１に給水された水は、通常湧水等の自然水が用いられており、水質の改善は必要ない場合が多いが、自然水の場合、飲料水自体は塩素による殺菌がなされてなく、雑菌に汚染される可能性がある。この為、従来では、飲料水供給タンク１２に水が残っていた場合でも、所定時間を経過した場合は、該飲料水供給タンク１２は交換されていた。

本発明では、前記循環ポンプ１７で飲料水を循環する場合、前記水質改善装置２０で給水を殺菌する為、雑菌のない水が給水される。

尚、前記飲料水供給タンク１２と前記水道水供給管１３との両方を給水源としてもよい。上記した様に自然水に水道水を加えることで、水道水に含まれる塩素により殺菌効果が生じる。従って、飲料水供給タンク１２を水源とした場合でも、雑菌による汚染が防げる。更に、水道水供給管１３のみを給水源とした場合に比べ、水道水に自然水のミネラルが加わるので、水道水のみとした場合により味覚が向上する。

又、本発明の水質改善装置２０のフラッシュランプ２は１８５ｎｍ及び１８５ｎｍ近傍の波長の紫外線を発している。従って、前記水質改善装置２０による水質改善がなされる度に、オゾンが発生する。オゾンは、ゴキブリ、ネズミ等逃避させる作用があり、飲料水供給装置内にこれら有害動物の侵入を抑止するので、飲料水供給装置内が清潔に維持される。

尚、上記した飲料水供給装置に於いて、飲料水の供給源として飲料水供給タンク１２及び水道水供給管１３を共に具備している必要はなく、いずれか一方を具備していればよい。

図１２は本発明をコーヒー等カップ式の自動販売機（飲物供給装置）に実施した場合を示している。

尚、図１２中、図１１中で示したものと同等のものには同符号を付してある。

自動販売機では、湯タンク２４、製氷機２５、コーヒー、砂糖、ミルク等の飲料原料を供給する供給装置２６を具備している。貯留タンク１１に貯留された飲料水は、水質改善装置２０を経て水質が改善され、殺菌が行われた飲料水が前記湯タンク２４、製氷機２５に供給され、コーヒー等が販売される場合、例えば熱いコーヒーが販売される場合は、前記湯タンク２４からお湯がカップ２７に供給されると共に前記供給装置２６からコーヒー、ミルクが同時に供給される。又、冷たいコーヒーが販売される場合は、前記製氷機２５から氷と共に冷水がカップ２７に供給され、又前記供給装置２６からコーヒー、ミルクが同時に供給される。

本実施例に於いても、飲料水が前記水質改善装置２０で水質の改善が行われ、殺菌が行われるので、味覚が向上すると共に雑菌が殺菌されたものが供給される。

又、図１２では示していないが、給水源として、飲料水供給タンクの自然水、水道水の両方、或はいずれか一方が選択可能である。

尚、本発明は冷水機、給茶機等にも実施可能であることは言う迄もない。

水道水に紫外線を照射した場合の酸化還元電位、有効塩素の変化を示す図である。 飲料水に紫外線を照射した場合の次亜塩素酸濃度の変化を示す線図である。 飲料水に紫外線を照射した場合の、香りについての評価を表す図である。 飲料水に紫外線を照射した場合の、味についての評価を表す図である。 本発明に使用されるフラッシュランプが発する光の波長特性を示す線図である。 水道水に紫外線を照射した場合の、波長と有効塩素の変化を示す図である。 本発明に係る水質改善装置の概略図である。 他の飲料水の水質改善装置の説明図である。 他の飲料水の水質改善装置の説明図である。 更に他の飲料水の水質改善装置の説明図である。 本発明に係る水質改善装置を具備した飲物供給装置の概略構成図である。 本発明に係る他の水質改善装置を具備した飲物供給装置の概略構成図である。

符号の説明

１ 処理室
２ フラッシュランプ
３ 保護管
６ 流量調整器
７ 電源制御装置
１１ 貯留タンク
１２ 飲料水供給タンク
１３ 水道水供給管
１５ 給水配管
１７ 循環ポンプ
２０ 水質改善装置
２４ 湯タンク
２５ 製氷機
２６ 供給装置

Claims (6)

1. 飲料水に紫外線を照射して、少なくとも残存塩素を低減させ味覚を向上させることを特徴とする飲料水の水質改善方法。
2. 前記紫外線は少なくとも２２０ｎｍ〜２７０ｎｍの波長帯を含む請求項１の飲料水の水質改善方法。
3. 飲料水を流通させる処理室と、流通する飲料水に対して少なくとも２２０ｎｍ〜２７０ｎｍの波長帯を含む紫外線をパルス光として発するフラッシュランプと、該フラッシュランプを所定周波数で発光させる電源制御装置を具備し、残存塩素を低減して水質を改善することを特徴とする飲料水の水質改善装置。
4. 前記紫外線は更に１８５ｎｍ及び１８５ｎｍ近傍の波長の紫外線を含む請求項３の飲料水の水質改善装置。
5. 貯留タンクと、該貯留タンクに接続された給水配管と、該給水配管に設けられ飲料水を流通させる処理室、流通する飲料水に対して紫外線をパルス光として発するフラッシュランプ、該フラッシュランプを所定周波数で発光させる電源制御装置を有する飲料水の水質改善装置と、前記貯留タンクに接続される飲料水供給源としての飲料水供給タンク、水道水供給管の少なくとも一方を具備し、前記給水配管から供給される飲料水は前記水質改善装置により残存塩素が低減され、殺菌されることを特徴とする飲物供給装置。
6. 貯留タンクに飲料水供給タンク及び水道水供給管が接続され、前記貯留タンクには、前記飲料水供給タンクの水と水道水の混合が貯留されるものである請求項５の飲物供給装置。

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