JP2006289352A - 薬液注入装置および除菌器並びに除鉄除菌システム - Google Patents

Abstract

【課題】例えば飲料水のような低濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液を生成する場合に，高精度の濃度制御を可能とする。
【解決手段】原水に薬液(次亜塩素酸ナトリウム)を注入して薬液の希薄溶液を生成する薬液注入装置において，原水の流路を分流流路３と４に分流し，この分流流路３，４の一方の流路３に，薬液を注入する薬液注入部５と，この薬液注入部５の下流における薬液濃度を検知する濃度検知手段８とを設け，この濃度検知手段８の下流側において分流流路３と４を合流させる構造を有し，濃度検知手段８で検出された薬液濃度に基いて，薬液注入部５から注入する薬液の量を調整し，あるいは分流流路３と４の分流率を調整して，薬液濃度を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は，原水に薬液を注入して薬液の希薄溶液を生成する薬液注入装置，およびこの薬液注入装置を適用した除菌器並びに除鉄除菌システムに関する。

残留塩素，すなわち次亜塩素酸の濃度を測定する手段としては，白金電極と銀塩化銀電極を用いて直流電圧を印加するものが一般に知られている。そして，下記の特許文献１には，殺菌水，すなわち高濃度次亜塩素酸水溶液を生成する手段として，次亜塩素酸ナトリウム注入前後の電気伝導率の差を検出して残留塩素濃度を制御するものが開示されている。
また，特許文献２には，井戸ポンプに接続し，薬液を注入して飲料水を生成する除菌装置として，給水の流量が所定値以上のときは，給水の流量計の回転数にほぼ比例するように注入ポンプ回転数を制御し，給水の流量が所定値未満のときは，給水の流量に関係なく一定流量の薬液を注入するものが開示されている。
特開２００１−３２１７７８号公報 特開平１１−１９６５３号公報

しかし，例えば飲料水のような低濃度の次亜塩素酸ナトリウム水溶液の場合，次亜塩素酸ナトリウム注入前後の電気伝導率の差が大きくないため，測定値のばらつきによって検出精度が維持できなくなり，濃度制御を高い精度で行うことが難しいという問題がある。一般に，薬液濃度によって電気伝導率に変化が生じる溶液において同様の問題が生じている。
また，注入する次亜塩素酸塩水溶液は，通常，５％原液を２０倍に希釈して薬液タンクに封入するが，原液および希釈薬液の残留塩素濃度は時間とともに緩やかに低下する傾向があり，薬液タンク内の薬液の残留塩素濃度は不明である。このため，使用者が下流側(出口)において薬液注入後の残留塩素濃度を試薬を用いて測定し，所定の濃度範囲となるように調整するようになっている。しかし，この濃度測定作業は１回１０分以上の時間が必要であり，測定と微調整の繰り返しのため，１,２回で済むとは限らず，使用者に相当の労力を強いているのが現状である。
また，井戸水が２価の鉄イオンＦｅ^２＋を含む場合，次亜塩素酸ナトリウムはＦｅ^２＋を酸化するために消費されるため，出口の残留塩素濃度を推定することは困難である。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので，低濃度の薬液溶液を生成する場合に，高精度の濃度制御を可能とするとともに、使用者による濃度測定および微調整の作業を少なくする，もしくは，なくすことを目的とする。

前記の目的を達成するため本発明は，
原水に薬液を注入して薬液の希薄溶液を生成する薬液注入装置において，
原水の流路を少なくとも２以上に分流し，この分流流路の少なくとも１の流路に，薬液を注入する薬液注入部と，この薬液注入部の下流における薬液濃度を検知する濃度検知手段とを設け，この濃度検知手段の下流側において分流流路を合流させる構造を有し，
濃度検知手段で検出された薬液濃度に基いて，薬液注入部から注入する薬液の量を調整し，あるいは分流流路の分流率を調整して，薬液濃度を制御するようにしたものである。
さらに、薬液濃度を光学的に実測する自動濃度測定装置を付設して、上記濃度検知手段である、電極対による電気伝導率と薬液濃度との関係を自動的にデータベース化するようにしたものである。

本発明の薬液注入装置は，分流流路において原水の一部に薬液を注入するため，低濃度溶液を得る場合に，高濃度の薬液濃度を検知して高精度の濃度制御を可能にする，という効果がある。
また，電気伝導率は水の流量に依存しないため，低流領域においても高精度の濃度制御が可能である。
さらに，薬液タンクの濃度が不明であっても制御が可能である。
さらに，手作業による濃度測定の回数を２回または０回とすることが可能となる。
また，電気伝導率のデータベースを更新すれば，電極対の清掃をしなくても長期間保守点検不要となる。

以下，図面を参照しながら本発明の実施例について詳細に説明する。ここで説明する薬液注入装置は，注入する薬液を次亜塩素酸塩とし，飲料水を生成する除菌器に適用したものである。

図１は，本発明による除菌器の一実施例を示す要部の縦断側面図である。図において１は原水が流れる配管であり，その中途部に薬液(次亜塩素酸塩)を注入する薬液注入部５が設けられている。この薬液注入部５の付近において配管の内部には中仕切り２が設けられ，これによって原水の流路は２つの分流流路３と４に分けられており，そのうちの一方の分流流路３側に薬液注入部５が設けられている。この薬液注入部５には薬液供給管６から薬液が供給され，これによって分流流路３内において高濃度の薬液溶液が生成される。

図２は，図１のＡ−Ａ断面図であり，ここで明らかな如く本実施例においては，薬液注入部５を有する分流流路３の方が分流流路４に比べて流路断面積が狭くなっているのが特徴である。後に図６および図７で詳述するが，薬液注入部５側の分流流路３の流量を分流流路４の流量の１０分の１にする(分流率の逆数が１１)と，電気伝導率の測定精度が約５倍に向上することになる。

この薬液注入部５側の分流流路３には，薬液注入部５の下流における薬液濃度を検知する濃度検知手段として，薬液注入部５の上流側および下流側にそれぞれ電極対７，８が設けられている。この電極対７，８にはそれぞれ電圧供給回路から導線９，１０を介して交流電圧が印加され，電極間の電気伝導率が測定される。

ここで上流側の電極対７は原水の電気伝導率を測定し，下流側の電極対８は分流流路３内で生成された高濃度の薬液溶液の電気伝導率を測定するものであり，この電極対７と８で測定された電気伝導率の差を制御回路で算出して薬液濃度と対応させることにより薬液濃度を検知するようにしている。

そして，この濃度検知手段を構成する電極対８の下流側において，分流流路３内で生成された高濃度の薬液溶液と，分流流路４を流れる原水とが合流・混合されて，飲料水用の低濃度の薬液溶液(処理水)が生成される構造となっている。

本実施例においては，分流流路３，４の流れが重力方向に対し鉛直上向きとなるように配管１を設置してある。これにより，電極対７，８の周囲に気泡が滞留して電気伝導率の検出が不正確になるのを防止することができる。

図３は，本発明による除菌器システムの全体構成例を示した模式図であって，図１および図２の構成に相当する部分には同一符号を付してある。さらにこの構成において，１２は薬液が貯蔵される薬液タンク，１３はこの薬液タンク１２から薬液を送出するための薬液ポンプ，１４は井戸水や貯水タンクから配管１５を通して原水を供給するためのポンプ，１６は吐出用配管１７から処理水を吐出させるためのバルブである。

本システムの運転に際しては，ポンプ１４の駆動により配管１５を通して送られた原水が配管１において分流流路３と４に分流され，分流流路３に流入した原水に，薬液ポンプ１３の駆動により薬液タンク１２から薬液注入管６を通して薬液注入部５より薬液が注入されて，高濃度の薬液溶液が生成される。生成された高濃度の薬液溶液は分流流路３を通して流れ，もう一方の分流流路４を流れる原水と合流して低濃度の薬液溶液となり，これが処理水としてバルブ１６を介して配管１７から供給される。このとき，電極対７と８で測定される電気伝導率の差を算出して薬液濃度と対応させることにより薬液濃度を検知し，それに基いて薬液ポンプ１３の回転数を変化させて，薬液注入部５から注入する薬液の量を調整する。

さらに，このシステムでは，合流後の低濃度の薬液濃度を使用者が測定キット等を利用して実測し，手動で薬液注入量を補正することができるようにしてもよい。これにより，所望の薬液濃度に対応する電気伝導率の差を設定し，その設定値からのずれを縮小するように薬液注入量を調節することができるとともに，電極対の出力の経時変化にも対応することができる。

また，電極対を構成する電極の一方の電位をアースと等しくするか，絶縁トランスを介して電極対に電圧を印加することにより，使用者が処理水等に触れても感電しないようにすることができる。さらに，電極対７および８に電極洗浄装置を付加することにより，電極に付着する汚れを除去し，電気伝導率の出力を安定させることができる。この電極洗浄装置としては，電極とガラスビーズの摩擦を利用するものや，直流電圧による電解洗浄などを利用するものがある。

図４は，本発明による除菌器システムの他の全体構成例を示した模式図であり，図３の構成と対応する部分には同一符号を付してある。本実施例においては，分流流路３と４にそれぞれバルブ１８と１９を設置し，その開度を調整することにより分流流量を変化させて，分流率すなわち全体流量に対する分流流路３の流量の割合を調整することができるようになっている。

ここでバルブ１８，１９は分流流路３，４の上流側に設置してあるが，上流側に限定されることなく下流側または中流部に設置してもよい。また，バルブ１８の設置個所は，分流流路３の途中でも電極対８の下流側でもよい。また，バルブ１８，１９のうち，一方だけを設置して他方を除去し，もう一方のバルブだけで分流率を調整することも可能である。さらに，バルブ１８，１９の代わりにポンプを接続することにより分流率を調節することもできる。

図５は，検知手段と制御手段の構成例を示す概略システム図である。ここで２０は，原水，薬液または薬液溶液の検知手段であり，上流側の電極対７，下流側の電極対８，水温センサ(水温検知手段)２１，薬液注入量検知部２２からなっている。２３は制御回路であり，前記検知手段２０からの出力信号を処理して操作信号を駆動回路２４に伝達するものである。駆動回路２４は，操作信号に基いて制御対象である薬液ポンプ１３および分流率調整用のバルブ１８，１９を駆動する操作量を設定するものである。

水温センサ２１は，薬液注入による温度変化が小さい場合，配管１のどこに設置してもかまわないが，できるだけ正確な水温を検知できるようにする必要がある。薬液の電気伝導率の差が水温によって異なる場合があり，上流側と下流側の電気伝導率の差だけで薬液濃度を算出できないときには水温による補正を行う必要がある。この補正方法の例としては，水温と電気伝導率の関係をあらかじめ制御回路に記憶させておき，水温と電気伝導率から薬液濃度を算出する方法がある。

薬液注入量検知部２２は，例えば薬液ポンプ１３の回転数，薬液流量等の情報を検知する手段である。ここで薬液ポンプ１３の特性上，回転数制御による濃度制御が困難な場合は，薬液ポンプ１３の回転数を一定または段階的に制御するものとして，分流率調整用のバルブ１８，１９の開度を制御してもよい。

図６は，残留塩素濃度と電気伝導率との関係の例を示したものである。この例は，水温を２６℃，電極対へ印加する交流電源の周波数を１０００Ｈｚとした場合を示してある。ここで周波数を１０００Ｈｚとしたのは，電流値を安定させるためである。すなわち，この場合１００Ｈｚ以下の交流電源では，電流値が不安定となり，電気伝導率のセンシング誤差が増大することになるが，１０００Ｈｚ以上の場合は電流値が安定し，センシング誤差を少なく抑えることができる。

図７は，例として，分流率に対して，電気伝導率のばらつきが±１０％となる場合のセンシング誤差を算出した結果を示したものである。ここで分流率とは，配管１の全体流量に対する，薬液注入部５側の分流流路３の流量の割合である。従って，分流率の逆数は，分流流路３の薬液注入部５の下流側における薬液濃度に対する，分流流路３と４が合流した後の希釈倍率に相当するものである。本図では，合流後の薬液濃度が１ｐｐｍとなる場合を例にセンシング誤差を算出して示してある。

図６では，横軸に残留塩素濃度をとり，縦軸に電気伝導率をとって示している。図７では，横軸に分流率の逆数をとり，縦軸に電気伝導率のセンシング誤差をとって示している。
図６に示すように，通常の飲料水の場合，その中の残留塩素濃度は０.１〜１.０ｐｐｍの範囲に調整されている。しかし，この濃度範囲では，電気伝導率の差が±１０％のばらつきの範囲と同程度となってしまうため，濃度を正確に検知することが困難である。すなわち，分流を行わない場合，図７に示す分流率の逆数が１となり，センシング誤差は約７５％と大きくなる。これに対して，分流率の逆数が１１の場合，センシング誤差が約１７％と小さくなり，すなわち電気伝導率の測定精度が約５倍に向上し，高精度の濃度制御が可能となる。これが分流流路の一方に薬液を注入して高濃度の薬液溶液を生成した後，分流流路を合流させて処理水を作製するようにした本発明の除菌器の効果である。

図８〜図１０は，それぞれ本発明による除菌器の他の実施例を示す要部の縦断側面図である。これらの実施例では，何れも配管１内の分流流路３に乱流促進手段２６を設置してある。この乱流促進手段２６は，配管１の分流流路３の内面に設けた突起物であり，この部分に水流を当てることによって分流流路３の中で強制的に乱流を発生させるものである。

図８は薬液注入部５の上流側に乱流促進手段２６を配置した例，図９は薬液注入部５の下流側に乱流促進手段２６を配置した例であり，これらの実施例では薬液注入部５から注入される薬液が電極対８の上流において乱流促進手段２６による乱流で攪拌されるように原水と混合されて略均一濃度となり，その結果，電気伝導率のセンシングのばらつきを少なくすることができる。また図１０は薬液注入部５の上流側と下流側の２箇所に乱流促進手段２６を配置した例であり，この実施例では２つの乱流促進手段２６により薬液と原水との混合をさらに確実なものとし，センシングのばらつきを一段と少なくすることができる。なお，これらの実施例では乱流促進手段２６を配管１の内壁面に設けてあるが，これを中仕切り２の分流流路３側の壁面に設けた構成としてもよい。

図１１および図１２は，それぞれ本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の縦断側面図，図１３は断面図である。これらの実施例は，何れも分流流路３，４の流れが重力方向に対し水平となるように配管１を設置したものである。

図１１の実施例では，分流流路３が上側となるように配管１を水平に配置してあり，薬液注入部５および電極対７，８は配管１の上部に設置してある。このような構造としたことにより本実施例では，水の全体流量が小さく，注入する薬液の密度が水に比べて大きい場合に，薬液の逆流を防止できる効果がある。

図１２の実施例では，分流流路３が下側となるように配管１を水平に配置してあり，薬液注入部５および電極対７，８は配管１の下部に設置してある。このような構造としたことにより本実施例では，電極対７，８に気泡が付着しにくくなるので，電極対７，８に気泡が残存して電気伝導率の検出が不正確になるのを防止することができる。

図１３の実施例では，分流流路３と４が横並びとなるように配管１を水平に配置してあり，分流流路３の内部に複数の乱流促進手段２６を設置してある。本実施例においては，薬液注入部５の上下に２つの乱流促進手段２６を設置してあり，これによって本実施例では，より大きな乱流を発生させて薬液と原水をさらに確実に混合し，電気伝導率を一段と確実に検出することができる。なお，ここで２つの乱流促進手段２６は，流路方向で前後する形に配置してもよい。

図１４と図１５は，本発明による除菌器のさらに他の実施例を示すもので，図１４は中仕切りの断面図，図１５はこの中仕切りを配管内に装着した状態を示す断面図である。本実施例における中仕切り２は，配管１の内部を８分割する放射状に形成されており，この中仕切り２を配管１に挿入することで，配管１の内部には，薬液注入部５を有する分流流路３とその他の分流流路４ａ〜４ｇとが分割形成される。このような中仕切り２を用いることにより，分流流路の形成が容易となり，低コストで製造することができる。

図１６と図１７は，本発明による除菌器のさらに他の実施例を示すもので，図１６は中仕切りの断面図，図１７はこの中仕切りを配管内に装着した状態を示す断面図である。本実施例における中仕切り２は，配管１の内部を３分割するＴ字状に形成されており，この中仕切り２を配管１に挿入することで，配管１の内部には，薬液注入部５を有する分流流路３とその他の分流流路４ａ，４ｂとが分割形成される。これも図１４と図１５に示した実施例と同様に，分流流路の形成が容易となり，低コストで製造することができるものである。

なお，以上の実施例においては，配管１の断面形状が円形である場合を示してあるが，配管１の断面形状は円形に限定されるものではなく，他にも例えば矩形や楕円形の断面形状としてもよい。

図１８は，本発明による除菌器における電極対の一実施例を示す縦断面図である。ここで電極対７，８は，それぞれ電極３１と３２で構成されており，本実施例においてこの電極３１と３２は，配管１の内壁面と略同一面をなすように設置してある。この構造により，原水中に含まれる異物が電極３１と３２に付着するのを抑制することができる。また，電極対に印加する交流電源の周波数は１００Ｈｚ以上が望ましく，溶出の恐れが少ないため，電極の材質を安価なステンレス鋼とすることが可能である。これにより，コストの低減を図ることができる。もちろん，電極材料として白金等の貴金属類やチタンなどを用いてもよい。

図１９は，本発明による除菌器における電極対の他の実施例を示す縦断面図である。本実施例では，電極対７，８を構成する電極３１と３２は配管１の内壁面から突出した形状を有するが，突出部分の表面を曲面状かつ平滑に形成することにより，異物の付着を抑制するようにしている。

図２０〜図２２は，それぞれ電極対の形状例を示す配管の内部側から見た平面図であり，図２０は電極３１と３２を円形に形成した例，図２１は電極３１と３２を矩形状に形成した例，図２２は電極３１と３２を同心円状に配置した例である。さらに，これらの形状例以外にも電極対は，様々な形状に形成することができる。

図２３は，本発明による除鉄除菌システムの構成例を示す模式図である。この図において，１０１は除菌器であり，その内部に薬液ポンプ１０２，薬液タンク１０３，流量センサ１０９，制御装置１１０が設置してある。１１６は井戸水ポンプであり，配管１１７を介して井戸水を汲み上げるポンプである。１０４，１０５は分流流路であり，１０４には薬液注入管１２１が接続してあり，その上流側，下流側に電極対１０６，１０７が設置してある。１０８は除鉄槽であり，内部に砂利等のフィルタが封入されている。１１１は自動濃度測定装置であり，試薬自動供給装置１１２および吸光度測定装置１１３からなっている。１２４は飲料用水として使用するためのバルブである。
制御装置１１０においては，電極対１０６，１０７の電位差および電流値を検出して電気伝導率を算出することができるようになっている。

分流流路１０４と薬液注入管１２１とが合流する位置と，下流側の電極対１０７との間に距離を設けてあり，薬液ポンプ１０２への入力値の変化または回転数の変化に対する電極対１０７で検出する電気伝導率の変化における時間遅れから，分流流路１０４の流速(流量)を算出することができる。これと，流量センサ１０９により検出する全流量との比較から分流率を算出することができる。

吸光度測定装置１１３の内部には，薬液注入後の処理水の一部を貯留する容器，発光素子および受光素子があり，試薬自動供給装置１１２は，当該容器に所定量の試薬を供給することができるようになっている。当該容器には攪拌装置が付設してあり，供給した試薬を容器内で溶解することができるようになっている。攪拌装置は，攪拌翼を有する回転体でもよいし，超音波振動を発生させて当該容器内の処理水を流動させる超音波素子であってもよい。当該容器は，所定の波長の光を透過する材料で構成してあり，発光素子からの光を透過して受光素子でその透過光を検出して容器内の処理水の吸光度を算出し，残留塩素濃度を光学的に検出することができるようになっている。除菌器の場合，試薬はＤＰＤ試薬を用い，赤紫色に発色させて濃度を検出する。

本システムの運転に際しては，ポンプ１１６の駆動により配管１１７を通して送られた井戸水の原水が分流流路１０４と１０５に分流され，分流流路１０４に流入した原水に，薬液ポンプ１０２の駆動により薬液タンク１０３から薬液注入管１２１を通して薬液が注入されて，高濃度の薬液溶液が生成される。生成された高濃度の薬液溶液は分流流路３を通して流れ，もう一方の分流流路４を流れる原水と合流して低濃度の薬液溶液となり，これが除鉄槽１０８に流入して薬液との反応で酸化されて沈殿した原水中の鉄分，マンガン分などが除去される。そして，鉄分等を除去された井戸水は除菌器１０１内部の流量センサ１０９を経由してバルブ１２４を介して飲料用水として供給される。このとき，制御装置１１０により，電極対１０６と１０７で検出される電気伝導率の差を算出して薬液濃度と対応させることにより薬液濃度を検出し，それに基いて薬液ポンプ１０２の回転数を変化させて，注入する薬液の量を制御する。

自動濃度測定装置１１１による残留塩素濃度の測定は間欠的に行う。その測定周期は，１日１回，１週間に１回あるいは１か月に１回など，必要に応じて設定する。測定に際しては，バルブ１１４，１１５を開とし，吸光度測定装置１１３内部の容器に所定量の処理水を採取し，バルブ１１４を閉として処理水に所定量の試薬を溶解し，吸光度の測定を行う。これにより，残留塩素濃度を検出する。このとき，電極対１０６，１０７の電気伝導率を検出して残留塩素濃度と対応させる。これを少なくとも２回以上繰り返すことにより，残留塩素濃度に対する電気伝導率がデータベースとして得られる。このデータベースを元に所望の残留塩素濃度に対する電気伝導率の差を設定することができる。電気伝導率の差を目標値として制御装置１１０による薬液注入制御を行う。
電気伝導率は原水の温度，成分，ｐＨ などにより異なり，薬液注入時の電気伝導率の変化率も上記パラメータによって異なる。このため，適正な周期でデータベースの更新を行う必要がある。

本実施例においては，除菌器１０１内部の流量センサ１０９で処理水の流量を検出しているため，積算処理水量を算出することができる。この値から，薬液タンク１０３の残量を推定することができる。薬液タンク１０３の残量が所定量以下となった場合に，使用者に知らせる信号を発するようにすることができる。この信号には，ランプの点燈，ブザー，宅内の受信機による表示，携帯電話等の機器への表示などがある。

また，流量センサ１０９により検出した井戸水流量と，薬液ポンプ１０２への入力から検出した薬液注入量とから，原水に対する薬液の注入割合が算出できる。この値と自動濃度測定装置１１１による残留塩素濃度の測定結果とから鉄分濃度を概略推定できる。このデータを用いると，残留塩素濃度の零点が特定でき，次回からの自動濃度測定装置１１１による測定における注入量の設定が容易に行えるようになる。

また，処理水の薬液濃度が概略推定できるため，このデータを井戸水の温度，成分，ｐＨなどの変化や薬液タンク１０３内の薬液濃度の変化による電気伝導率の変化の補正に利用することができる。すなわち，データベースの誤差の発生を検出することができる。

図２４は，バルブ１２４の下流における残留塩素濃度の実測値と，図２３の下流側電極対１０７が検出した電気伝導率との関係を示すグラフである。原水のＦｅ^２＋濃度をパラメータとし，分流率を変化させて比較したものである。電気伝導率は残留塩素濃度に対して直線的に増加している。

分流率の逆数が１，すなわち分流しない場合と比べて，分流率の逆数が１０の場合，すなわち分流流路１０４の水流量が全流量の１０分の１である場合の方がグラフの直線の傾きが１０倍大きくなることがわかる。これは，同一濃度差に対する電気伝導率の差が大きいことを示している。これにより，電気伝導率による残留塩素濃度の検出精度を高めることができる。

原水のＦｅ^２＋濃度が高いほど電気伝導率が高くなっているのは，薬液注入量が少ない場合，薬液とＦｅ^２＋成分が下記の反応により水酸化鉄（III）（Ｆｅ（ＯＨ）_３）の沈殿を生成し，薬液中の次亜塩素酸，すなわち残留塩素を消費するため，残留塩素濃度が増加せず，イオンが増加して電気伝導率が上昇するためである。
２Ｆｅ^２＋＋ＨＣｌＯ＋５Ｈ_２Ｏ → ２Ｆｅ（ＯＨ）_３↓＋Ｃｌ⁻＋５Ｈ^＋
薬液注入量が多くなると，鉄分がすべて沈殿して上記の反応が終了し，薬液注入量に比例して残留塩素濃度が上昇する。
上記の反応と同様に、原水に含まれるマンガン分も次亜塩素酸と反応して沈殿を生じる。

図２５は，本発明による除鉄除菌システムにおける残留塩素濃度の設定フローの一例を示したものである。本実施例は，所望濃度の入力、薬液および発色試薬(ＤＰＤ試薬)の補給を除き，自動運転を行うものである。

本実施例においては，まず，一定流量の原水を流し，薬液注入量を変化させる。このとき同時に，(１)電極対により薬液注入前後の電気伝導率を検出する。そして、(２)適当な電気伝導率を２点定め、それぞれの電気伝導率に対応する薬液注入量を定めて、自動濃度測定装置により残留塩素濃度を実測する。(３)これにより求めた実測濃度に対する電気伝導率をデータベースとして記憶させる。そして、(４)使用者が所望濃度を入力し、上記データベースに基づく電気伝導率を設定して制御の目標値とする。ここで、所望濃度の入力によって制御の目標値の微調整が可能である。その後、(５)通常運転を開始する。

本方式によれば，電気伝導率の差を残留塩素濃度の関数としてデータベース化できること，また，原水に薬液を注入しない状態で電気伝導度を検出することにより，零点の補正ができることから，電極対に汚れが付着した状態であっても通電可能であればデータベースが作成可能である。したがって，電極対の汚れを清掃するメンテナンス作業は不要となる。

図２６は，本発明による除鉄除菌システムにおける残留塩素濃度の設定フローの一例を示したものである。この作業フローは残留塩素濃度を使用者が発色試薬を用いて実測する場合である。本実施例は，残留塩素濃度の実測および実測値の入力(２点)、所望濃度の入力、薬液および発色試薬(ＤＰＤ試薬)の補給を除き，自動運転を行うものである。

本実施例においては，まず，一定流量の原水を流し，薬液注入量を変化させる。このとき同時に，(１)電極対により薬液注入前後の電気伝導率を検出する。そして、(２)適当な電気伝導率を２点定め、それぞれの電気伝導率に対応する薬液注入量を定めて、使用者が残留塩素濃度を実測する。(３)使用者が実測結果を入力する。(４)これにより求めた実測濃度に対する電気伝導率をデータベースとして記憶させる。そして、(５)使用者が所望濃度を入力し、上記データベースに基づく電気伝導率を設定して制御の目標値とする。ここで、所望濃度の入力によって制御の目標値の微調整が可能である。その後、(６)通常運転を開始する。

本方式によれば、２点の実測濃度とそれらに対応する電気伝導率との関係からデータベースを作成するため、使用者による濃度の実測回数を２回に限定することができる。このため、従来に比べて、使用者の労力を大幅に軽減することができる。

図２７は，薬液溶液のｐＨと次亜塩素酸(ＨＣｌＯ)濃度との関係を示すグラフである。ｐＨが低い領域，すなわち酸性領域では，塩素分子(Ｃｌ_２)として溶解している割合が高くなる。一方，ｐＨが高い領域，すなわち塩基性領域では，次亜塩素酸イオン(ＣｌＯ⁻)の割合が高くなる。このことから，溶液中のイオン濃度がｐＨに依存する，すなわち，電気伝導率がｐＨに依存することがわかる。

図２８は，本発明による除鉄除菌システムの構成例を示す模式図である。本実施例において，除菌器１０１は流量センサを内蔵していない。このため，電気伝導率の差から薬液注入濃度を検出して薬液ポンプを制御する。自動濃度測定装置１１１により残留塩素濃度の測定を行い，電気伝導率と残留塩素濃度との関係をデータベース化することができる。

図２９は，本発明による除鉄除菌システムの構成例を示す模式図である。本実施例においては，流量センサ，自動濃度測定装置を接続していない。また，本実施例では，電極対１０６を分流流路１０４，１０５の上流側に設置し，薬液注入前の電気伝導率を検出するようにしてある。

使用者は，略一定流量の原水に対して異なる薬液注入量を２点設定して，残留塩素濃度の測定を２回行い，その測定結果を制御装置１１０に入力することにより，電気伝導率と残留塩素濃度との関係をデータベース化することができる。

図３０は，本発明による他の薬液注入システムの構成例を示す模式図である。本実施例は，水耕栽培などの液肥注入システムを想定したものであり，栽培トレイ２１３，循環ポンプ２０２，分流流路２０９，２１０，電極対２０３，２０４，薬液タンク２０７，薬液ポンプ２０５等からなっている。ここで，栽培トレイ２１３には栽培する植物が植えてあり，養液を吸収して成長する。薬液タンク２０７には液肥の原液が封入してある。本実施例の特徴は，栽培トレイ２１３の養液が循環する構成となっているところである。

運転においては，循環ポンプ２０２により循環する養液が分流流路２０９，２１０を流れ，薬液注入前後の養液の電気伝導率を電極対２０３，２０４で検出して，その差を用いて薬液注入量を制御する。栽培トレイ２１３の養液の濃度または電気伝導率を所定の範囲に収束させるように制御を行う。栽培トレイ２１３への養液の供給方式には，養液に根を浸漬させる湛液方式，吊り下げた根に養液を噴霧する水気耕栽培方式などがある。

本実施例に示す水耕栽培システムは，屋上緑化に適用することもできる。この場合，水気耕栽培が最適である。水気耕栽培の場合，夜間，蓄熱体となって屋上表面温度の低下を妨げる，栽培トレイ２１３内の養液を最少とすることができる。

図３１は，本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の斜視図である。本図において，分流流路１０４は分流流路１０５から着脱可能な構成としてある。３０１，３０２は着脱用の接続部材を表したものである。接続部材３０１，３０２は，フランジなど，漏水が発生せず，着脱が容易なものが望ましい。既に設置してある井戸水の配管に接続部材３０１，３０２を付設して電極対１０６，１０７および薬液注入管１２１を接続することも可能である。

以上の実施例は，主として，薬液として飲料水生成に用いる次亜塩素酸ナトリウム水溶液を想定したものであるが，本発明は，一般に，薬液濃度によって電気伝導率に変化が生じる溶液，例えばイオン溶液を薬液とする場合にも適用可能なものである。

本発明による除菌器の実施例を示す要部の縦断側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 本発明による除菌器システムの全体構成例を示す模式図である。 本発明による除菌器システムの他の構成例を示す模式図である。 検知手段と制御手段の構成例を示す概略システム図である。 残留塩素濃度と電気伝導率との関係を示すグラフである。 分流率とセンシング誤差との関係を示すグラフである。 本発明による除菌器の他の実施例を示す要部の縦断側面図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の縦断側面図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の縦断側面図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の縦断側面図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の縦断側面図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の断面図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す中仕切りの断面図である。 図１４の中仕切りを装着した配管の断面図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す中仕切りの断面図である。 図１６の中仕切りを装着した配管の断面図である。 本発明による除菌器における電極対の実施例を示す縦断面図である。 本発明による除菌器における電極対の他の実施例を示す縦断面図である。 本発明による除菌器における電極対の形状例を示す平面図である。 本発明による除菌器における電極対の他の形状例を示す平面図である。 本発明による除菌器における電極対のさらに他の形状例を示す平面図である。 本発明による除鉄除菌システムの構成例を示す模式図である。 残留塩素濃度の実測値と電気伝導率との関係を示すグラフである。 本発明による除鉄除菌システムにおける残留塩素濃度の設定フローの一例を示したものである。 本発明による除鉄除菌システムにおける残留塩素濃度の設定フローの一例を示したものである。 薬液溶液のｐＨと次亜塩素酸濃度との関係を示すグラフである。 本発明による除鉄除菌システムの構成例を示す模式図である。 本発明による除鉄除菌システムの構成例を示す模式図である。 本発明による他の薬液注入システムの構成例を示す模式図である。 本発明による除菌器のさらに他の実施例を示す要部の斜視図である。

符号の説明

１…配管，２…中仕切り，３，４…分流流路，５…薬液注入部，７，８…電極対(濃度検知手段)，１３…薬液ポンプ，１８，１９…バルブ，２１…水温センサ(水温検知手段)，２３…制御回路(制御手段)

Claims (12)

1. 原水に薬液を注入して薬液の希薄溶液を生成する薬液注入装置において，
   原水の流路を少なくとも２以上に分流し，該分流流路の少なくとも１の流路に，薬液を注入する薬液注入部と，該薬液注入部の下流における薬液濃度を検知する濃度検知手段とを設け，該濃度検知手段の下流側において前記分流流路を合流させる構造を有し，
   前記濃度検知手段で検知された薬液濃度に基いて，前記薬液注入部から注入する薬液の量を調整し，薬液濃度を制御するようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
2. 請求項１に記載の薬液注入装置において，
   前記薬液注入部に薬液を供給する薬液ポンプを設け，該薬液ポンプの回転数を変化させることにより前記薬液注入部から注入する薬液の量を調整し，薬液濃度の制御を行うようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
3. 原水に薬液を注入して薬液の希薄溶液を生成する薬液注入装置において，
   原水の流路を少なくとも２以上に分流し，該分流流路の少なくとも１の流路に，薬液を注入する薬液注入部と，該薬液注入部の下流における薬液濃度を検知する濃度検知手段とを設け，該濃度検知手段の下流側において前記分流流路を合流させる構造を有し，
   前記濃度検知手段で検知された薬液濃度に基いて，前記分流流路の分流率を調整し，薬液濃度を制御するようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
4. 請求項３に記載の薬液注入装置において，
   前記分流流路にバルブを設け，該バルブの開度を調整することにより前記分流流路の分流率を調整し，薬液濃度の制御を行うようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
5. 請求項１〜４の何れか１項に記載の薬液注入装置において，
   前記濃度検知手段は，前記薬液注入部の上流側および下流側にそれぞれ設けられる電極対により構成され，上流側の電極対と下流側の電極対における電気伝導率の差を算出することにより薬液濃度の検知を行うようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
6. 請求項１〜５の何れか１項に記載の薬液注入装置において，
   前記電極対に交流電圧を印加するようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
7. 請求項１〜６の何れか１項に記載の薬液注入装置において，
   前記流路中の水温を検知する水温検知手段を設け，該水温検知手段の出力と，前記濃度検知手段の出力とを制御手段で組み合わせることにより薬液濃度の制御を行うようにしたことを特徴とする薬液注入装置。
8. 請求項１〜７の何れか１項に記載の薬液注入装置において，
   前記分流流路の流れを鉛直上向きとしたことを特徴とする薬液注入装置。
9. 請求項１〜８の何れか１項に記載の薬液注入装置を適用した除菌器において，
   薬液を次亜塩素酸塩としたことを特徴とする除菌器。
10. 請求項１〜９の何れか１項に記載の薬液注入装置を適用した除菌器において，
    自動濃度測定装置を具備したことを特徴とする除菌器。
11. 請求項１〜１０の何れか１項に記載の薬液注入装置を適用した除菌器において，
    流量センサを具備したことを特徴とする除菌器。
12. 請求項１〜１１の何れか１項に記載の薬液注入装置を適用した除菌器において，
    除鉄槽を具備したことを特徴とする除鉄除菌システム。

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