JP2005238031A - 飲料供給装置 - Google Patents

Abstract

【目的】飲料水の塩素濃度を、簡易かつ自動的に適正な値に維持して、常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる飲料供給装置を提供することを目的とする。
【構成】蓄積槽３の下流側に一時蓄積された飲料水を圧送するポンプ１４と、圧送された飲料水を冷却する飲料水冷却コイル１５と、冷却され圧送される飲料水の通過を許可する飲料水循環弁１と、飲料水に溶解された塩素の濃度を検出する塩素濃度検出部６と、塩素濃度検出部６を通過した飲料水を蓄積槽３に環流させる飲料水循環管路５を順次連通させて配設し、飲料水を飲料水冷却コイル１５で冷却した後に塩素濃度検出部６を通過させて、飲料水に溶解された塩素の濃度を検出するようにした。
【選択図】 図１

Description

本発明は、飲料供給装置に関し、特に、電気分解法によって水道水から塩素を発生させることによって水道水を殺菌し、かつ均一な塩素濃度を有した飲料水を供給することができる飲料供給装置に関するものである。

水道を水源とするカップ式飲料自動販売機や飲料ディスペンサなどの飲料供給装置では、塩素発生装置を搭載し、水道から取り入れた水道水を電気分解し、生成された遊離残留塩素（塩素（Ｃｌ_２）、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻））の持つ強力な殺菌効果を利用して、衛生的な飲料水をノズルから供給している。
図３は、上述した塩素発生装置を搭載したカップ式飲料自動販売機の従来の構成を示すブロック図である。図３に示すごとく、飲料は水道から供給される飲料水、またはカーボネータから供給される炭酸水と、シロップタンクから供給されるシロップとが、カップ内で混合されて調製される。飲料水は、水入口弁１１を開くと水道から供給された水道水が給水管路１２から畜積槽３に一時蓄積され、ポンプ１４を運転し、飲料水供給弁１７を開くと、ポンプ１４で圧送された飲料水が飲料水冷却コイル１５を通過して冷やされ、飲料水管路１６から飲料水供給弁１７を通過してノズル１８からカップＣに供給される。また、飲料水管路１６を分岐した管路途中に給水弁１９を配設し、ガスボンベ２１から供給された炭酸ガスが満たされたカーボネータ（炭酸水製造装置）２０中に飲料水冷却コイル１５で冷やされた飲料水を給水して、飲料水中に炭酸ガスを溶解した炭酸水を貯留する。そして、カーボネータ２０に連通する炭酸水管路２２に設けた炭酸水供給弁２３を開くと、ガスボンベ２１から供給される炭酸ガスの圧力で押し出された炭酸水が炭酸水供給弁２３を通過してノズル２４からカップＣに供給される。さらに、シロップは、シロップタンク２５に貯留され、シロップ管路２７に配設したシロップ供給弁２８を開くと、ガスボンベ２１から供給される炭酸ガスの圧力でシロップタンク２５から押し出され、シロップ冷却コイル２６で冷やされたシロップがシロップ供給弁２８を通過してノズル２９からカップＣに供給される。飲料水冷却コイル１５、カーボネータ２０、およびシロップ冷却コイル２６は、冷却水槽３０に貯留された冷却水３１に浸かるように設置され、飲料水冷却コイル１５、カーボネータ２０、およびシロップ冷却コイル２６をそれぞれ通過する飲料水、炭酸水、およびシロップは冷却水３１との熱交換により一定の温度（例えば５℃）に冷やされる。冷凍装置３２の冷媒蒸発コイル３３を通過する液冷媒の蒸発熱でその周囲に形成したアイスバンクの蓄熱量を利用して冷却水３１の温度は略０℃に保たれている。そして、回転軸の先端にプロペラを設けたモータを有する冷却水攪拌機３４のモータを回転駆動して、回転するプロペラで冷却水３１が攪拌されて水温が均一化されている。

蓄積槽３内には、塩素発生用電極３ａが設けられ、この塩素発生用電極３ａは、水道から流入して一時蓄積された飲料水から、電気分解法によって塩素を発生させる。塩素発生用電源部３ｂは、塩素発生用電極３ａに電圧を印加し、一時蓄積された飲料水から、電気分解法によって塩素を発生させる。なお、水入口弁１１、ポンプ１４、給水弁１９、さらに各供給弁などは図示しない供給制御部が出力する信号で動作し、水道水の注入や飲料水、炭酸水、シロップの供給を制御する。
塩素発生用電源部３ｂから塩素発生用電極３ａに電圧が印加されると、上述したように、蓄積槽３内に一時蓄積された飲料水が電気分解され、塩素発生用電極３ａから塩素が発生する。ここで、塩素発生用電極３ａから発生した塩素は、再び飲料水に溶解して遊離残留塩素となる。この遊離残留塩素は、塩素（Ｃｌ_２）と、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）から成り、いずれも強力な殺菌作用を持つ。なお、飲料水中に塩素を発生させる装置としては、例えば特許文献１に開示されている。

この遊離残留塩素が溶解した飲料水は飲料用として供給されるが、この飲料水内に溶解した遊離残留塩素が殺菌に必要な濃度に達しているか否かを確認する検査としては、ノズルから飲料水を抽出し、この抽出した飲料水に試薬を加え、カラーチャートとの比色や吸光度測定を行う、オルトトリジン法やＤＰＤ法などがある。
特開２００１−２２９４５０号公報

しかしながら、上述したオルトトリジン法やＤＰＤ法は、人手によってサンプルの採取などを行うため、塩素濃度測定に多大な時間と労力とがかかるという問題点があった。特に、カップ式飲料自動販売機などに用いる場合には、自動販売機が分散配置されることから、塩素濃度維持のために、さらに一層の時間と労力とがかかるという問題点があった。
また、たとえ塩素濃度の濃度補正が必要であると判断されても、適正な塩素濃度が発生できるようにする調整を迅速に行うことが困難であるという問題点もあった。
この発明は上記に鑑みてなされたものであって、飲料水の塩素濃度を、簡易かつ自動的に適正な値に維持して、常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる飲料供給装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の請求項１に係る飲料供給装置は、供給された水道水を飲料水として一時蓄積する蓄積槽を設け、この蓄積槽内に設けた塩素発生用電極に電圧を印加して塩素を発生させ、一時蓄積された飲料水に塩素を溶解させ、この塩素が溶解された飲料水を供給する飲料供給装置において、
前記蓄積槽の下流側に一時蓄積された飲料水を圧送するポンプと、前記圧送された飲料水を冷却する冷却手段と、冷却され圧送される飲料水の通過を許可する弁と、飲料水に溶解された塩素の濃度を検出する塩素濃度検出部と、前記塩素濃度検出部を通過した飲料水を前記蓄積槽に環流させる管路を順次連通させて配設し、
飲料水を前記冷却手段で冷却した後に前記塩素濃度検出部を通過させて、飲料水に溶解された塩素の濃度を検出するようにしたことを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係る飲料供給装置は、上述した請求項１において、前記塩素濃度検出部の出力をもとに前記塩素の濃度を測定する塩素濃度測定手段と、前記塩素濃度測定手段が測定した塩素の濃度をもとに前記塩素発生用電極による塩素発生量を制御する塩素発生制御手段と、を設けたことを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る飲料供給装置は、上述した請求項１または２において、前記塩素濃度検出部を飲料水の供給端部に近接させて設けたことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、飲料水を冷却手段で一定温度に冷却した後に塩素濃度検出部を通過させて、飲料水に溶解された塩素の濃度を検出するようにしたので、ポーラログラフ法による遊離残留塩素の濃度測定では水温によって測定値が変動することがあるが、このように蓄積槽に一時蓄積されている飲料水をポンプで圧送して冷却手段で一定の温度に冷やしてから塩素濃度検出部で塩素濃度を検出するようにしたので、精度の高い遊離残留塩素の濃度測定をすることができる。さらに、塩素が溶解している飲料水を冷却（例えば５℃）して循環すると、飲料水中の塩素の自然消滅を低減させることができ、効率の良い塩素発生と塩素濃度制御が可能となる。また、ポンプでの飲料水の循環時間が長くなると、ポンプが発生する熱で飲料水の温度が高くなるが、冷却手段で一定温度に冷やしているので、飲料水の温度上昇を防止できる。このように、飲料水の塩素濃度を、簡易かつ自動的に適正な値に維持して、常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる飲料供給装置を提供することが可能となる。

請求項２の発明によれば、塩素濃度検出部の出力をもとに塩素の濃度を測定する塩素濃度測定手段と、塩素濃度測定手段が測定した塩素の濃度をもとに塩素発生用電極による塩素発生量を制御する塩素発生制御手段と、を設けたので、飲料水の塩素濃度を簡易かつ自動的に適正な値に維持して供給することができる。
請求項３の発明によれば、塩素濃度検出部を飲料水の供給端部に近接させて設けたので、供給端部から常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる。

以下、本発明に係る飲料供給装置の好適な実施の形態を図１、図２に示す実施例に基づいて詳細に説明する。なお、実施例の図中で図３に対応する部材には同じ符号を付してその説明は省略する。図１、図２は、カップ式飲料自動販売機などで、電気分解法によって水道水から塩素を発生させて水道水を殺菌する飲料供給装置の、飲料水の塩素濃度を、簡易かつ自動的に適正な値に維持して、常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる飲料供給装置の実施例を示すもので、図１は全体構成を示すブロック図、図２は制御ブロック図である。
図１に示すごとく、飲料は水道から供給される飲料水、またはカーボネータから供給される炭酸水と、シロップタンクから供給されるシロップとが、カップ内で混合されて調製される。

飲料水は、水道から供給された水道水が給水管路１２から畜積槽３に一時蓄積され、蓄積槽３内に設けた塩素発生用電極３ａに電圧が印加されると、この塩素発生用電極３ａは、水道から流入して一時蓄積された飲料水から、電気分解法によって塩素を発生させ、塩素発生用電極３ａから発生した塩素は、再び飲料水に溶解して遊離残留塩素となる。この遊離残留塩素は、塩素（Ｃｌ_２）と、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）から成り、いずれも強力な殺菌作用を持つ。そして、ポンプ１４が運転され、飲料水供給弁１７を開くと、ポンプ１４で圧送された飲料水が飲料水冷却コイル（冷却手段）１５を通過して一定の温度（例えば５℃）に冷やされ、飲料水管路１６から飲料水供給弁１７を通過してノズル（供給端部）１８からカップＣに供給される。この飲料水管路１６を分岐した飲料水循環管路５途中に飲料水循環弁（弁）１を配設し、さらにその下流側には塩素濃度測定槽２を配設して、飲料水循環管路５の端部を蓄積槽３に連通させている。そして、ポンプ１４を運転し、飲料水循環弁１を開くと、ポンプ１４で圧送され飲料水冷却コイル１５を通過して一定の温度（例えば５℃）に冷やされた飲料水が飲料水管路１６から、飲料水循環管路５に配設した飲料水循環弁１、塩素濃度測定槽２を通過して蓄積槽３に流入する。このようにしてポンプ１４を運転し、飲料水循環弁１を開くと、蓄積槽３に一時蓄積されている飲料水が飲料水冷却コイル１５で一定の温度（例えば５℃）に冷やされて塩素濃度測定槽２を通過して循環するので、飲料水を一定の温度に保った状態で塩素濃度測定槽２を通過させて塩素濃度を検出することができるので、精度の高い遊離残留塩素の濃度測定をすることができる。さらに、塩素が溶解している飲料水を冷却（例えば５℃）して循環すると、飲料水中の塩素の自然消滅を低減させることができ、効率の良い塩素発生と塩素濃度制御が可能となる。また、ポンプ１４での飲料水の循環時間が長くなると、ポンプ１４が発生する熱で飲料水の温度が高くなるが、飲料水冷却コイル１５で一定温度に冷やしているので、飲料水の温度上昇を防止できる。そして、塩素濃度検出部６をノズル１８に近接させて設けたので、ノズル１８の近傍の塩素濃度制御が可能となるので、常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる。このように、飲料水の塩素濃度を、簡易かつ自動的に適正な値に維持して、常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる。

図２に示すごとく、塩素濃度測定槽２内には、２つの塩素濃度測定用電極６ａ（アノード）、６ｂ（カソード）を有した塩素濃度検出部６が設けられる。塩素濃度測定部（塩素濃度測定手段）４ｂは、塩素濃度検出部６の検出値をもとに塩素濃度を測定し、この測定結果を塩素発生制御部（塩素発生制御手段）４ａに通知する。塩素発生制御部４ａは、この塩素濃度が適正値となるように、塩素発生用電極３ａに印加する電圧を制御して、塩素発生用電極３ａから発生する塩素ガスの量を制御し、最終的に遊離残留塩素の濃度を制御する。ここで、塩素発生制御部４ａは、単位時間当たりの電圧印加時間を制御することによって塩素濃度を制御することが好ましい。
塩素濃度測定部４ｂは、定期的に塩素濃度の測定を行うが、この際、塩素濃度検出部６によって検出される塩素濃度が、蓄積槽３および塩素濃度測定槽２に平均化されるように、制御部４は、ポンプ１４を運転し、飲料水循環弁１を開くことによって、蓄積槽３および塩素濃度測定槽２の飲料水を循環させる。

ここで、塩素濃度測定槽２に設けられた２つの塩素濃度測定用電極６ａ（アノード）、６ｂ（カソード）は、ポーラログラフ法による塩素濃度測定用の電極である。ポーラログラフ法による遊離残留塩素の濃度測定は、つぎに示す原理に基づいている。すなわち、被測定の飲料水が所定のｐＨを満たす条件下において、遊離残留塩素は、
ＨＣｌＯ ←→ Ｈ^＋ ＋ ＣｌＯ⁻
の平衡状態にある。この状態で、被測定の飲料水中に、カソード（Ａｕ）とアノード（Ａｇ）を挿入し、各電極に電圧を印加すると、カソード（Ａｕ）では次式に示される還元反応が起こる。
ＨＣｌＯ ＋ ｅ⁻ → １／２Ｈ_２ ＋ ＣｌＯ⁻
また、アノード（Ａｇ）では次式に示される酸化反応が起こる。

Ａｇ → Ａｇ^＋ ＋ ｅ⁻
Ａｇ ＋ ＣｌＯ⁻ → ＡｇＣｌ ＋ １／２Ｏ_２
従って、水中の遊離残留塩素の濃度に比例した電流が電極間に流れ、予め遊離残留塩素濃度と電流特性とを求めておけば、流れた電流値を測定することによって、遊離残留塩素の濃度を知ることができる。このポーラログラフ法による遊離残留塩素の濃度測定を用いることによって、リアルタイムで遊離残留塩素の濃度を知ることができる。
リアルタイムに遊離残留塩素の濃度を知ることができると、例えば、塩素発生用電極３ａの磨耗や汚れ等によって塩素発生量が減少した場合、この塩素発生量の減少量を直ちに知ることができ、この減少量を塩素発生制御部４ａに帰還させることによって、自動的に塩素発生量の減少を補い、適正な遊離残留塩素の値に回復するまで塩素発生用電極３ａに電圧を印加する。

また、水道水の注水量が減少し、遊離残留塩素の濃度が適正値に比して増加した場合、この増加量を、塩素発生制御部４ａに帰還させることによって、塩素発生用電極３ａに対する電圧の印加を停止し、適正な遊離残留塩素の値に戻るまで電圧の印加を抑制し続ける。
なお、遊離残留塩素は、上述したように、塩素（Ｃｌ_２）と、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）から構成されている。そして、水中では、ｐＨに依存して、各分子の存在比が異なっている。ポーラログラフ法においては、この内、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）だけを測定することになる。
遊離残留塩素は、塩素（Ｃｌ_２）と、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）と、次亜塩素酸イオン（ＣｌＯ⁻）を含むものであるから、次亜塩素酸（ＨＣｌＯ）の存在比特性と、蓄積槽３内の飲料水のｐＨ値とを予め求めておき、制御部４の塩素濃度測定部４ｂに補正係数として設定しておくことによって、精度の高い遊離残留塩素濃度を得ることができる。なお、塩素濃度検出部６の近傍にｐＨセンンサを設け、塩素濃度測定部４ｂは、このｐＨセンサが検出したｐＨ値をもとに塩素濃度を補正するようにしてもよい。

また、ポーラログラフ法による遊離残留塩素の濃度測定では、水温によって測定値が変動することが知られているが、このようにポンプ１４を運転し、飲料水循環弁１を開き、蓄積槽３に一時蓄積されている飲料水を飲料水冷却コイル１５で一定の温度（例えば５℃）に冷やしてから塩素濃度測定槽２に設けた塩素濃度検出部６で塩素濃度を検出すると、一層、精度の高い遊離残留塩素の濃度を得ることができる。また、所定の時間で定期的に制御された遊離残留塩素の濃度は、時間が経過しても、常に、目標の遊離残留塩素濃度（例えば０．３ｐｐｍ）に自動的に制御することができるので、常に安全性の高くかつ美味しい飲料水を供給することができる。

本発明の実施の形態である飲料供給装置の構成を示したブロック図である。 図１に示した飲料供給装置の制御ブロック図である。 従来における飲料供給装置の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１ 飲料水循環弁
２ 塩素濃度測定槽
３ 蓄積槽
４ 制御部
４ａ 塩素発生制御部
４ｂ 塩素濃度測定部
５ 飲料水循環管路
６ 塩素濃度検出部
６ａ 塩素濃度測定用電極（アノード）
６ｂ 塩素濃度測定用電極（カソード）
１１ 水入口弁
１２ 給水管路
１４ ポンプ
１５ 飲料水冷却コイル
１６ 飲料水管路
１７ 飲料水供給弁
１８ ノズル

Claims (3)

1. 供給された水道水を飲料水として一時蓄積する蓄積槽を設け、この蓄積槽内に設けた塩素発生用電極に電圧を印加して塩素を発生させ、一時蓄積された飲料水に塩素を溶解させ、この塩素が溶解された飲料水を供給する飲料供給装置において、
   前記蓄積槽の下流側に一時蓄積された飲料水を圧送するポンプと、前記圧送された飲料水を冷却する冷却手段と、冷却され圧送される飲料水の通過を許可する弁と、飲料水に溶解された塩素の濃度を検出する塩素濃度検出部と、前記塩素濃度検出部を通過した飲料水を前記蓄積槽に環流させる管路を順次連通させて配設し、
   飲料水を前記冷却手段で冷却した後に前記塩素濃度検出部を通過させて、飲料水に溶解された塩素の濃度を検出するようにしたことを特徴とする飲料供給装置。
2. 前記塩素濃度検出部の出力をもとに前記塩素の濃度を測定する塩素濃度測定手段と、前記塩素濃度測定手段が測定した塩素の濃度をもとに前記塩素発生用電極による塩素発生量を制御する塩素発生制御手段と、を設けたことを特徴とする請求項１に記載の飲料供給装置。
3. 前記塩素濃度検出部を飲料水の供給端部に近接させて設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の飲料供給装置。

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