JP2005350067A - 飲料水の殺菌方法及びウォータサーバ - Google Patents

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琢磨 尾形
Masayuki Hoshikawa
雅之 星川
Hiroaki Kuwano
博明 桑野
Jun Kaneko
純 金子
Takashi Samejima
隆 鮫島
Hiroyuki Yamanaka
洋之 山中
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Abstract

【課題】
ウォータサーバに於ける殺菌を効果的に行い、殺菌に必要な電力を低減し、省エネルギ化を図る。
【解決手段】
冷水タンク17に貯留された飲料水28を分配するウォータサーバに於いて、前記冷水タンクに殺菌循環系36を接続し、該殺菌循環系により前記冷水タンクの飲料水を循環させると共に循環過程で飲料水を殺菌する様構成した。
【選択図】 図1

Description

本発明は飲料水を供給すると共に飲料水を殺菌する機能を有するウォータサーバに関するものである。
飲料水を供給するものにオフィス等に設置されるウォータサーバがあり、該ウォータサーバは供給タンクに飲料水を貯留し、要求があった場合に供給タンクから飲料水をコップ等に分配して供給する。
ウォータサーバでは飲料水を供給タンクに一時貯溜する為、雑菌の繁殖について考慮する必要があり、特に加熱せずに供給される冷水については雑菌繁殖の抑制、或は殺菌の対策が必要な場合がある。従って、ウォータサーバには飲料水の殺菌を行う構造を有するものがある。
従来、殺菌機能を有するウォータサーバとして、例えば特許文献1に示されるものがある。
図10に於いて、従来のウォータサーバについて概略を説明する。
図10中、1は外部から供給される飲料水5を貯留する供給タンクであり、2は冷水タンク、3は温水タンクを示している。
前記供給タンク1と前記冷水タンク2、前記温水タンク3とは流入配管4によって接続され、前記供給タンク1の飲料水5は前記流入配管4によって前記冷水タンク2、前記温水タンク3に導かれる様になっている。前記冷水タンク2内の飲料水は冷却器6によって冷却され、又冷水は冷水抽出バルブ7を介して図示しないコップ等に分配される様になっている。又、前記温水タンク3内の飲料水はヒータ8によって加熱され、温水は温水抽出バルブ9を介して図示しないコップ等に分配される様になっている。
前記冷水タンク2には殺菌装置11が設けられている。尚、温水タンク3については加熱されるので、特に殺菌装置は設けられていない。
前記冷水タンク2の所要位置に石英ガラスで水密に閉塞された窓12が設けられ、該窓12に対向して紫外線ランプ13が設けられ、該紫外線ランプ13が点灯されることで、前記窓12を透して紫外線が前記冷水タンク2内に照射され、紫外線により冷水が殺菌される。
上記した従来のウォータサーバでは紫外線を用いて冷水の殺菌を行っており、又紫外線の殺菌作用も知られており、紫外線による殺菌は効果的であると考えられる。
然し乍ら、紫外線の特性上、紫外線の殺菌作用は紫外線が直接照射され、又紫外線の拡散吸収からランプの近傍に限定される。
従来のウォータサーバに於ける殺菌装置では、窓を透して紫外線を照射しているので、影ができてしまう。又、冷水が殺菌されるのは上層部部分のみに限定され、冷水タンク2内の冷水を全体に殺菌するのは困難である。この為、特許文献1では冷水を攪拌する攪拌装置14が具備されているが、冷水全体が均等に紫外線ランプに照射される様攪拌することは困難である。
又、紫外線ランプは、点灯しても直ちに紫外線を発するわけではなく、定常状態に達するのに約5分〜10分を要する。この為、殺菌時には約5分〜10分アイドリング運転を伴い、無駄が多い。
特開2000−335691号公報
本発明は斯かる実情に鑑み、紫外線により効果的に飲料水を殺菌すると共に殺菌に必要な電力を低減し、省エネルギ化を図るものである。
本発明は、冷水タンクに貯留された飲料水を前記冷水タンクより抽出して循環させ、循環過程で殺菌を行う飲料水の殺菌方法に係るものである。
又本発明は、冷水タンクに貯留された飲料水を分配するウォータサーバに於いて、前記冷水タンクに殺菌循環系を接続し、該殺菌循環系により前記冷水タンクの飲料水を循環させると共に循環過程で飲料水を殺菌する様構成したウォータサーバに係るものである。
又本発明は、前記殺菌循環系が紫外線発光ランプを具備し、飲料水は紫外線により殺菌される様にしたウォータサーバに係るものである。
又本発明は、前記殺菌循環系は循環と休止を繰返して飲料水を間欠的に循環させるウォータサーバに係るものである。
又本発明は、前記殺菌循環系は循環ポンプと殺菌装置とを具備し、該殺菌装置は紫外線発光ランプと該紫外線発光ランプに隣接して形成された流路とを有し、前記循環ポンプにより循環される飲料水は前記流路を通過する様構成されたウォータサーバに係り、又前記流路は前記紫外線発光ランプの周囲に形成されたウォータサーバに係るものである。
更に又本発明は、前記紫外線発光ランプはパルス光を発するフラッシュランプであるウォータサーバに係るものである。
本発明によれば、冷水タンクに貯留された飲料水を前記冷水タンクより抽出して循環させ、循環過程で殺菌を行うので、殺菌の対象が循環途中の飲料水に限定されるので、確実に殺菌が行える。
又本発明によれば、冷水タンクに貯留された飲料水を分配するウォータサーバに於いて、前記冷水タンクに殺菌循環系を接続し、該殺菌循環系により前記冷水タンクの飲料水を循環させると共に循環過程で飲料水を殺菌する様構成したので、殺菌の対象が循環途中の飲料水に限定されるので、確実に殺菌が行える。
又本発明によれば、前記殺菌循環系が紫外線発光ランプを具備し、飲料水は紫外線により殺菌される様にしたので、冷水の飲料水殺菌を効果的に行える。
又本発明によれば、前記殺菌循環系は循環と休止を繰返して飲料水を間欠的に循環させるので、必要な時間だけ、殺菌を行うことができ、省エネルギ化を図れる。
又本発明によれば、前記殺菌循環系は循環ポンプと殺菌装置とを具備し、該殺菌装置は紫外線発光ランプと該紫外線発光ランプに隣接して形成された流路とを有し、前記循環ポンプにより循環される飲料水は前記流路を通過する様構成され、又前記流路は前記紫外線発光ランプの周囲に形成されたので、紫外線が減衰することなく、紫外線の殺菌作用を効果的に利用することができ、又影ができないので、殺菌されない部分が生じない。
又本発明によれば、前記紫外線発光ランプはパルス光を発するフラッシュランプであるので、パルス光の照射はリアルタイムで行え、発光までのアイドリング運転が必要ないので、省エネルギが図れる等の優れた効果を発揮する。
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。
図1中、16は筐体を示し、該筐体16内の上部には冷水タンク17が配設され、該冷水タンク17の下方には温水タンク18が配設されている。該温水タンク18と前記冷水タンク17とは連通管19によって連通され、該連通管19の途中には電磁弁(図示せず)が設けられている。前記筐体16の上部には飲料水が貯留された供給タンク20が配設される。該供給タンク20は着脱可能とし、予め飲料水が貯留されたものと空になったものとを交換する様にしてもよく、或は前記供給タンク20を前記筐体16の上部に固定的に設け、水道水を供給する様にしてもよい。
前記筐体16の正面には、冷水用分配コック21、温水用分配コック22が設けられ、前記冷水用分配コック21と前記冷水タンク17とは冷水分配管23によって接続され、前記温水用分配コック22と前記温水タンク18とは温水分配管24によって接続されている。尚、図中、前記冷水用分配コック21と前記温水用分配コック22とを分り易くする為、前記温水用分配コック22の位置をずらせて表示している。又、図中25は飲料水が分配されるコップを示している。
前記冷水タンク17の周囲には冷却管26が巻設され、該冷却管26には冷凍機27が接続され、該冷凍機27によって冷媒が前記冷却管26に循環されることで前記冷水タンク17内の飲料水28が冷却される様になっており、前記冷却管26、前記冷凍機27は冷却装置を構成している。
又前記温水タンク18の周囲にはヒータ29が巻設され、該ヒータ29によって前記温水タンク18内の飲料水31が加熱される様になっている。前記ヒータ29及び前記冷凍機27には商用電源57(後述、図3参照)から電力が供給される。
前記筐体16内の下部に循環ポンプ32、殺菌装置33、電源装置34が設けられ、前記循環ポンプ32、前記殺菌装置33は前記冷水タンク17の底面及び前記冷水分配管23に連通する循環配管35によって接続され、前記循環ポンプ32、前記殺菌装置33、前記循環配管35は殺菌循環系36を形成する。該殺菌循環系36の最下端位置には閉止弁(図示せず)を有するドレイン管37が設けられ、点検時等には該ドレイン管37により前記殺菌循環系36内の水が排出される様になっている。
図2により、前記殺菌装置33の一例について説明する。
中空円形断面の中空容器41を貫通する様に、中空円形断面の石英ガラス管42が前記中空容器41と同心に配設され、前記石英ガラス管42の上下の貫通箇所はシール部材43,43によって液密にシールされている。前記中空容器41の材質は例えばステンレス鋼製であり、内面は好ましくは鏡面となっている。
前記石英ガラス管42の内部には棒状の紫外線発光ランプ44が同心に設けられ、該紫外線発光ランプ44の上端、下端は支持部材45,45によって前記石英ガラス管42の上端部、下端部に支持されている。
前記紫外線発光ランプ44は好ましくは、高光強度のパルス光を発するキセノンランプ(以下フラッシュランプと称する)が使用される。該フラッシュランプが発する波長特性を図5に示す。尚、紫外線の殺菌作用としては、略270nm近傍の波長が効果的であることが知られており、図5の波長特性から分かる様に、前記フラッシュランプから発せられるパルス光には、殺菌に必要な略270nm近傍の波長の紫外線を充分に含んでいる。
前記中空容器41の一端部(図示では下端部)に飲料水入口46、他端部(図示では上端部)に飲料水出口47が形成され、前記中空容器41の内部には前記飲料水入口46から流入した飲料水が前記石英ガラス管42の周囲を流通して前記飲料水出口47から排出される流路48が形成される。
而して、前記飲料水入口46、前記飲料水出口47は前記循環配管35に接続され、前記紫外線発光ランプ44は前記電源装置34に電気的に接続されている。
前記冷水タンク17、前記温水タンク18にはそれぞれ水位計(図示せず)が設けられており、前記冷水タンク17の水位が所定レベル以下となった場合は、前記供給タンク20の交換時期を知らせる表示をし、又前記循環ポンプ32の駆動が制限される。又、前記温水タンク18の水位が所定レベル以下となった場合は、前記連通管19の電磁弁(図示せず)が開かれ、前記冷水タンク17から前記温水タンク18へ飲料水の補給が行われる。
図3に於いて、前記電源装置34の概略を説明する。
図中、51は前記筐体16の正面等所要の位置に設けられる操作部51であり、スイッチ釦等を有している。又、52は制御部、53はシーケンサ、54は循環ポンプ用駆動部、55は紫外線発光ランプ用駆動部、56は冷凍機・ヒータ用電源、57は商用電源を示している。
以下、図4を参照して作動について説明する。
前記操作部51のスイッチを操作してウォータサーバの電源を投入する。
前記冷凍機・ヒータ用電源56に電力が供給され、前記冷凍機27、前記ヒータ29が駆動され、前記冷水タンク17内の前記飲料水28が冷却され、又前記温水タンク18内の前記飲料水31が加熱される。前記飲料水28、前記飲料水31が適温となった場合は、前記筐体16に設けられた表示部(図示せず)により適温である旨の表示がなされる。前記冷水用分配コック21又は前記温水用分配コック22を開いて、冷水又は温水が前記コップ25に分配される。
又、前記循環ポンプ用駆動部54、前記紫外線発光ランプ用駆動部55に電力が供給され、前記循環ポンプ32、前記紫外線発光ランプ44は前記制御部52からの指令により駆動可能となる。
前記殺菌循環系36は、前記シーケンサ53によって間欠駆動される様になっており、例えば20分駆動され、2時間休止される様になっている。
電源の投入により、前記シーケンサ53により前記殺菌循環系36の駆動が開始されると、前記制御部52により前記循環ポンプ用駆動部54、前記紫外線発光ランプ用駆動部55を介して前記循環ポンプ32、前記紫外線発光ランプ44が駆動される。
前記循環ポンプ32の駆動により前記冷水タンク17より前記飲料水28が吸引抽出され、前記循環配管35を介して前記殺菌装置33を経て前記冷水タンク17に戻され、前記飲料水28が殺菌循環系36を循環する。該殺菌循環系36が駆動される時間は、例えば前記冷水タンク17内の前記飲料水28が前記殺菌循環系36を一巡する以上の時間であり、例えば20分である。
前記飲料水28が前記殺菌装置33を流通する過程で、前記飲料水入口46より前記中空容器41内に流入し、前記石英ガラス管42の周囲を通過して前記飲料水出口47より流出する。前記殺菌装置33の駆動中、前記紫外線発光ランプ44は前記紫外線発光ランプ用駆動部55により駆動され、パルス光を発している。前記紫外線発光ランプ44は、フラッシュランプであり前記紫外線発光ランプ用駆動部55からの電力の供給があるとリアルタイムで発光し、アイドリング時間は必要なく、前記殺菌循環系36の駆動は殺菌に必要な時間だけ駆動すればよく、無駄な電力を要することなく経済的である。
前記飲料水28は前記石英ガラス管42の周囲の限定された空間を流通する間にパルス光の照射を受け、紫外線で殺菌されるが、前記飲料水28が前記紫外線発光ランプ44の周囲を而も接近して流通するので、全ての紫外線を有効に殺菌に利用でき、紫外線の減衰等の影響を受けることがない。更に、紫外線を遮るものがなく、影も生じない。更に、前記中空容器41の内面が鏡面となっているので、前記飲料水28は前記紫外線発光ランプ44からの紫外線及び前記中空容器41の内面で反射された紫外線の両方で殺菌されるので、殺菌作用が増大する。
尚、前記中空容器41により紫外線発光ランプ44の周囲に前記流路48を形成したが、石英ガラス管を前記紫外線発光ランプ44の周囲に螺旋状に巻設し、流路48を形成してもよい。
前記殺菌循環系36の駆動が20分を経過すると、前記シーケンサ53からの信号により、前記制御部52により前記循環ポンプ用駆動部54、前記紫外線発光ランプ用駆動部55を介して前記循環ポンプ32、前記紫外線発光ランプ44の駆動が停止され、休止状態となる。
休止時間は、雑菌の繁殖を抑制する様に設定され、例えば2時間とする。2時間が経過すると、再び前記殺菌循環系36が駆動され、飲料水28の殺菌が行われる。
尚、雑菌の発生状態、増殖は周囲温度によって影響を受けるので、前記殺菌循環系36の駆動時間、休止時間は季節に対応して設定してもよい。例えば、夏季では休止時間を短くし、又冬季では休止時間を長くする等であり、殺菌循環系36の駆動時間、休止時間は前記シーケンサ53を介して周囲の環境に合わせて適宜設定する。
尚、前記筐体16に給水スイッチを設け、該給水スイッチのオンオフで前記コップ25に飲料水を分配する様にすると共に給水スイッチオン動作と同期して前記循環ポンプ32が駆動され、該循環ポンプ32の駆動により飲料水の分配が行われる様にしてもよい。この場合、殺菌循環系36を循環する飲料水の方向を図1中反時計回りとし、前記殺菌装置33により殺菌された飲料水が前記コップ25に分配される様にする。
次に、フラッシュランプの殺菌効果について図6を参照して説明する。
<実験1>
1)供試菌の培養及び調整
供試菌株は、大腸菌(Escherichia coli)、Pseudomonas diminuta、Bacillus pumilus(芽胞)、及びAspergillus niger(胞子)である。大腸菌とPseudomonas diminutaはSCD培地等の培地で増殖させ、滅菌水で希釈し、調整し、菌数が1×105 /mlの菌液を得る。芽胞又は胞子の液は次の様に調整する。
a)Bacillus pumilusの芽胞液の調整は、寒天培地にて35℃で7日間培養の後、生理食塩水により培地上の胞子を回収し、ガラスビーズ処理、ナイロンメッシュ濾過して80℃で20分間熱処理し、原液菌数が約1.0×1010CFU/mlになる様、遠心集菌後、滅菌水により懸濁して4℃で保存し、更に、芽胞液を滅菌水で希釈し調整し、約1.0×104 CFU/mlの菌液を得る。
b)Aspergillus nigerの胞子の調整は、PDA寒天培地にて25℃で7日間培養の後、0.1%Tween80水溶液により培地上の胞子を回収し、約30分間激しく沸騰させてナイロンメッシュ濾過し、原液菌数が約1.0×107 CFU/mlになる様、遠心集菌後、滅菌水により懸濁し、更に、滅菌水で希釈し調整し、約1.0×104 CFU/mlの菌液を得る。
2)照射方法及び照射条件
サンプル液調整は、オートクレーブしたシャーレ(原則として平均内径27mm)に菌液(原則として6ml)を無菌的に入れ、水深11mmとなる様調整し、前記フラッシュランプ44により直ちに照射する。ここでサンプル液は、該フラッシュランプ44より水面迄の距離を15mmにする様フラッシュランプ44の直下に配置し、フラッシュランプ44は、所定の周波数(2Hz〜33Hz)で照射、1秒〜8秒間照射する。
3)菌数測定方法
照射後、サンプル液0.1mlを寒天平板に塗布し、所定温度で、24h〜48h培養し、コロニーカウントを行った。コロニー数がカウントに適さない程多くなりそうなサンプルでは、サンプル液を10倍希釈した後、上記の操作を行なった。
その結果、大腸菌は、1mlの液に対し2回の閃光(パルス)を照射した場合(菌液量に対するフラッシュランプ44の入力エネルギ量は0.67J/ml)、その44%が、4回の閃光(1.33J/ml)ではその85%が、8回の閃光(2.67J/ml)ではその99.99%以上が殺菌された。他の細菌では、大腸菌より効果が弱いものの、照射を強力にすることにより99.8%以上の殺菌効果が認められた。カビ類であるAspergillus nigerの胞子は特に耐性が強かったが、入力エネルギを更に高めることにより、99%迄殺菌できた。Aspergillus nigerの胞子は液量を16.9ml迄増加しても容積当りの入力エネルギが確保されれば殺菌効果は低下しなかった。
従って、衛生上の指標とされている大腸菌に注目すれば、その50%〜99.99%を殺菌する条件(菌液量に対するフラッシュランプ44の入力エネルギ量)は0.7J/ml〜2.7J/mlであった。又、薬剤等の抵抗性の強いBacillus属の細菌に対しても、11.0J/mlの照射で99.99%以上が殺菌できた。即ち0.7J/ml〜11.0J/mlの入力エネルギを与えることにより、水を適確に殺菌することができる。ここで、照射エネルギが0.7J/ml未満の場合には十分に殺菌することができず、11.0J/mlより大きい場合には、無駄なエネルギーが多いという問題がある。
又、フラッシュランプは、照射一回当り0.01J/ml〜10J/mlの照射エネルギを発生させる様構成されると共に、フラッシュランプは、振動数1Hz〜100Hz、発光時間1.0μS〜1.0mS、出力範囲0.2W〜500Wにより構成されると、フラッシュランプの紫外光を含む閃光により水を適切に殺菌処理することができる。又、フラッシュランプを必要に応じて適切に使用し得るので、フラッシュランプの寿命を更に延ばすと共に電気消費量を確実に抑制し、ランニングコストを一層低減することができる。
図7、図8は他の殺菌装置33を示している。
該殺菌装置33では、紫外線発光ランプ44を流路48の外部に設けたものである。
断面が台形等の流路48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。該流路48の上面に対向して前記紫外線発光ランプ44が配設され、該紫外線発光ランプ44の周囲は反射鏡63で覆われている。該反射鏡63の前記紫外線発光ランプ44に対向する部分は鏡面となっており、該紫外線発光ランプ44から発せられるパルス光を前記流路48に向って反射する。尚、前記反射鏡63の鏡面について、反射鏡63の材質をステンレス鋼として鏡面仕上げとするか、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9は更に他の殺菌装置33を示しており、流路48を矩形細長の容器とし紫外線発光ランプ44を前記流路48に対向させ配設し、前記紫外線発光ランプ44を山型形状の反射鏡63で覆い、更に該反射鏡63を前記流路48と密閉な容器を構成するカバー64で覆ったものである。
図7、図8及び図9で示す殺菌装置33に於いて、飲料水28を流路48中に一時的に貯留し、前記飲料水28を静止させた状態でパルス光を照射して殺菌し、更に前記流路48中の飲料水28を入替え殺菌をする等バッチ式方式で殺菌を行ってもよい。
その他、紫外線による飲料物の殺菌装置としては、本出願人が先に出願した特開2003−331352号公報、特開2004−57845号公報に記載されたものがある。
尚、上記実施の形態に於いて、紫外線発光ランプ44を紫外線ランプに置換することも可能であり、この場合、紫外線ランプは所要時間アイドリング運転後点灯される。
本発明の実施の形態を示す概略図である。 本発明の実施の形態に使用される殺菌装置を示す断面図である。 本発明の実施の形態に於ける電源装置の概略ブロック図である。 本発明の実施の形態に於ける作動を示すフローチャートである。 本発明の実施の形態に使用されるフラッシュランプの波長特性を示す線図である。 該フラッシュランプによる紫外線の照射による殺菌効果を示す図である。 他の殺菌装置を示す斜視図である。 他の殺菌装置を示す正面図である。 更に他の殺菌装置を示す斜視図である。 従来のウォータサーバを示す概略図である。
符号の説明
16 筐体
17 冷水タンク
18 温水タンク
20 供給タンク
27 冷凍機
29 ヒータ
32 循環ポンプ
33 殺菌装置
34 電源装置
35 循環配管
36 殺菌循環系
44 紫外線発光ランプ
48 流路
52 制御部
53 シーケンサ
54 循環ポンプ用駆動部
55 紫外線発光ランプ用駆動部

Claims (7)

  1. 冷水タンクに貯留された飲料水を前記冷水タンクより抽出して循環させ、循環過程で殺菌を行うことを特徴とする飲料水の殺菌方法。
  2. 冷水タンクに貯留された飲料水を分配するウォータサーバに於いて、前記冷水タンクに殺菌循環系を接続し、該殺菌循環系により前記冷水タンクの飲料水を循環させると共に循環過程で飲料水を殺菌する様構成したことを特徴とするウォータサーバ。
  3. 前記殺菌循環系が紫外線発光ランプを具備し、飲料水は紫外線により殺菌される様にした請求項2のウォータサーバ。
  4. 前記殺菌循環系は循環と休止を繰返して飲料水を間欠的に循環させる請求項2のウォータサーバ。
  5. 前記殺菌循環系は循環ポンプと殺菌装置とを具備し、該殺菌装置は紫外線発光ランプと該紫外線発光ランプに隣接して形成された流路とを有し、前記循環ポンプにより循環される飲料水は前記流路を通過する様構成された請求項2のウォータサーバ。
  6. 前記流路は前記紫外線発光ランプの周囲に形成された請求項5のウォータサーバ。
  7. 前記紫外線発光ランプはパルス光を発するフラッシュランプである請求項3又は請求項5又は請求項6のウォータサーバ。
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