JP2564950B2 - 飲料水殺菌装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、例えばカップ式飲料自動販売機に適用して
その飲料水供給系に組み込んだ飲料水殺菌装置に関す
る。

〔従来の技術〕

頭記したカップ式飲料自動販売機では、水道水を機内
の水リザーバに貯留し、ここから各種飲料の製造用水，
製氷機の製氷用水などとして機内各所の末端に配水する
ようにしている。

一方、自動販売機で使用する水は、食品衛生法上から
機内の水リザーバに貯留されている飲料水は「水道法に
基づく水道から供給された水」であることが義務付けら
れている。

ところで、公共水道では給水場から需要末端に配水さ
れた水道水は、一般に残留塩素が0.1ppm以上となるよう
に水道法で規制されているが、自動販売機では一般に水
道からの給水を活性炭フィルタを通して水リザーバに導
入するようにしていることから、塩素の多くが活性炭フ
ィルタを透過する過程で還元して消費される。また、水
道水を水リザーバ内で貯留している間には飲料水中に含
まれている還元物質による塩素の還元および塩素の自己
分解も加わって塩素が消費され、このままでは時間の経
過とともに水中の残留塩素濃度が低下して殺菌効果が持
続されなくなる。

このために、自動販売機では水道から給水を受けた水
を水リザーバに貯留している間に薬剤添加法などで塩素
を補給して殺菌処理する必要があるが、この方法は管理
面で厄介なことから、最近では水道水の電気分解による
塩素殺菌法が一部で実用化されるようになっている。

この塩素殺菌法は、水道水に含まれている塩素イオン
（塩素イオン自身には殺菌能力はない）を有効利用し、
水道水を電気分解することにより塩素イオンを陽極酸化
して塩素を生成し、この生成塩素で飲料水の塩素濃度の
適正維持を図るようにしたものである。また、この塩素
殺菌法を実施するには、水リザーバの水中に直流電圧を
印加する一対の塩素発生電極を設置しておき、この電極
に通電して水を電気分解する。これにより、水道水に含
まれている塩素イオンが陽極酸化により電子を失って塩
素に変換され、飲料水が再び塩素を含んで殺菌効力を発
揮するようになる。

一方、自動販売機の水リザーバに貯留されている飲料
水の塩素濃度には適正範囲があり、塩素濃度が低いと十
分な殺菌効果が得られず、また塩素濃度が過剰になると
塩素特有な臭いが強すぎて飲料の風味を損なう。そこ
で、従来技術ではこの点を考慮し、自動販売機据付け先
現地での水道水水質，自動販売機の飲料販売頻度を基
に、適正な飲料水の塩素濃度が持続できるように自動販
売機の設置当初に塩素発生電極の通電条件（通電電流，
通電時間など）を設定し、この通電条件の下で次記のよ
うに通電制御を行うようにしている。

（１）自動販売機での飲料販売の進行に伴って水リザ
ーバに水道水が補給され毎に、その給水動作に応答して
電極に所定時間だけ通電して電気分解を行う。

（２）水リザーバへの給水動作とは別に、飲料販売頻
度の低い場合（販売頻度が低いと水リザーバへの給水間
隔が長引く）を考慮し、一定のインターバル時間ごとに
タイマを用いて電極の通電制御を行う。

ここで、従来実施されている飲料水殺菌装置の構成，
並びにその運転制御のフロー図を第４図，第５図に示
す。まず、第４図において、１は水道に接続された給水
配管、２は自動販売機の機内に組み込んだ水リザーバ、
３は給水配管１で水リザーバ２の入口側に接続したフロ
ート式給水弁、４は活性炭フィルタ、５は水リザーバ２
から引出して機内の製氷機，カーボネータなどへ配水す
る配水管路であり、これらで自動販売機の飲料水供給系
を構成している。そして、水道水は活性炭フィルタ4,給
水弁３を経て水リザーバ２に給水、貯留され、ここから
販売動作の進行に合わせて機内の製氷機，カーボネータ
および飲料希釈水として各所に配水される。また、飲料
販売の進行に伴って水リザーバ２の水位が下限レベルに
まで低下すると、フロート動作により給水弁３が開いて
水道水が水リザーバ２に補給され、水位が再び上限レベ
ルまで回復する。

かかる飲料水供給系に対して、水リザーバ２の内部に
は一対の塩素発生電極６が水中に浸漬配備され、かつ電
極６は通電制御部７を介して直流電源８に接続されてい
る。また、通電制御部７は電気分解の実行指令に応答し
て電極６に所定時間だけ通電を与えるようにタイマ7a,
開閉接点7bなどを備えたものである。そして、通電制御
部７対しては、水リザーバ２への給水動作に伴う給水弁
３の開弁信号および別に設けた電気分解のインターバル
時間設定用タイマ９の動作信号で通電指令が与えられる
ように構成されている。

かかる飲料水殺菌装置は第５図で表すフロー図のよう
に運転制御される。すなわち、水リザーバ２への給水お
よびタイマ９の各動作の応答して電極６が所定時間だけ
通電され、その電位分解作用により水リザーバ内で塩素
を生成するようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、前記した従来における飲料水殺菌装置の運
転制御方式のままでは実際の運用面で次のような課題が
残る。すなわち、従来では水リザーバ２への給水動作に
応答する電極６の通電制御とは別に、あらかじめタイマ
９で前回に実行した電気分解から次回に実行する電気分
解までのインターバル時間を設定して電極６の通電制御
を行うようにしている。

しかして、水中の塩素の分解速度は水温に依存し、水
温が高いと塩素の分解速度も早く、逆に水温が低いと分
解速度は遅くなることが知られている。第６図水リザー
バ内で水道水を電気分解して塩素を生成した後にその水
温を一定の状態に放置し、電気分解直後の水中塩素濃度
を100％として残留塩素濃度が80％に低下するまでの経
過時間を水温条件を様々に変えて行った実験結果を表し
たものである。第５図から判るように、水中の塩素が分
解してその残留塩素が当初の塩素濃度の80％に低下する
までの経過時間は水温が高いと短く、逆に水温が低いと
長くなる。

そこで、水リザーバ２の貯留水に対する塩素濃度を適
正範囲に保つために、例えば水温30℃を標準条件として
２時間に一回の割合で電気分解を行い、80％まで低下し
た塩素濃度を当初の濃度まで回復させるように電気分解
のインターバル時間を設定して運転制御したとすると、
周囲温度の変化から水温が20℃に低下した場合には塩素
の分解速度が遅くなるため、２時間に１回の割合で電気
分解を繰り返し行ったのでは、水中に過剰な塩素が蓄積
されて残留塩素濃度が次第に高まり、遂には飲料水とし
て適正な塩素濃度範囲の上限を超えて塩素臭の強い水と
なる。逆に水温が40℃に高まると２時間に一回の電気分
解では塩素の補給量が不足して次第に水中の塩素濃度が
低下し、インターバル時間に至る以前に残留塩素濃度が
適正範囲の下限以下となって殺菌効力が喪失するように
なる。

また第７図は水リザーバ内で水道水を電気分解して塩
素を生成した後にその水温を一定の状態に放置し、電気
分解直後の水中塩素濃度を100％として２時間後の残留
塩素濃度の存在割合を水温条件を様々に変えていった実
験結果を表したものでなる。第７図から判るように２時
間後の残留塩素濃度の存在割合は水温が高いと低く、逆
に水温が低いと高くなる。

そこで、水リザーバの貯留水に対する塩素濃度を適正
範囲に保つために、例えば水温30℃を標準条件として塩
素濃度を当初の濃度まで回復させるようにした電気分解
の通電時間を設定して運転制御したとすると、周囲温度
の変化から水温が20℃に低下した場合には塩素の分解速
度が遅くなるため、水温30℃の場合と同じ通電時間で電
気分解を繰り返し行ったのでは適正な塩素濃度範囲の上
限を超えて塩素臭の強い水となる。逆に水温が40℃に高
まると水温30℃と同じ通電時間では塩素の補給量が不足
して次第に水中の塩素濃度が低下し、殺菌効力が喪失す
るようになる。

しかも、自動販売機は屋外に設置される場合が多く、
地方によっては水リザーバの水温が年間を通じて冬場と
夏場とで５℃から40℃程度まで大きく変動し、さらに一
日でも日中と夜間とでは水温が大きく変動するために、
先記した従来の運転制御方式のままでは水温変化に対応
できず、一日ないし年間を通じて水リザーバの水中塩素
濃度を適正範囲に持続維持することが困難である。

本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、カ
ップ式飲料自動販売機に組み込んだ飲料水供給系を対象
に、水温変動に左右されることなく、水リザーバに貯留
した飲料水の塩素濃度を常に適正範囲に安定維持できる
ようにした飲料水殺菌装置を提供することを目的とす
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題を解決するために、第１の発明の殺菌装置に
おいては、水リザーバへの給水動作およびタイマの動作
に応答して塩素発生電極に所定時間通電する通電制御手
段と、水温測定手段と、水温測定値を基に前回に実行し
た電気分解から次回の電気分解までのインターバル時間
を演算して前記タイマの限時時間を決定する演算手段と
を備えるものとする。

第２の発明の殺菌装置においては、水温測定手段と、
水温測定値を基に通電時間を演算する演算手段と、水リ
ザーバへの給水動作に応答して塩素発生電極に所定時間
通電するとともにインターバル時間経過に応答して塩素
発生電極に前記演算手段で決定した時間通電する通電制
御手段とを備えたものとする。

また、第１の発明または第２の発明の構成で、水リザ
ーバへの給水動作とタイマ動作による電極の通電制御を
連繋させて電気分解を行うために、インターバル時間内
に水リザーバへの給水動作があると、その時点でインタ
ーバル時間を一旦精算するようにタイマをリセットする
のがよい。

〔作用〕

上記の構成により、第１の発明では水リザーバの水位
が低下（自動販売機の飲料販売動作による）に伴って水
道水の給水が行われると、この給水動作に応答して塩素
発生電極が通電制御手段を介して所定時間だけ通電さ
れ、その電気分解作用により生成した塩素が水中に補給
される。一方、一回の電気分解が終了すると、この時点
で計測した水温の測定値を基に、第６図に示した特性デ
ータからタイマ動作による次回の電位分解までのインタ
ーバル時間を演算により求めた上で、タイマの限時時間
を設定する。なお、この演算手段にはマイクロコンピュ
ータを用いる。そして、前記のインターバル時間の間に
水リザーバへの給水動作がなければ、インターバル時間
が経過したところでタイマ動作により電極が所定時間だ
け通電されて電気分解により塩素が生成する。したがっ
て、このインターバル時間の間に自己分解により失われ
た塩素消費分が新たに生成した塩素で補われ、所定の残
留塩素濃度が維持されるようになる。以下同様にして一
回の電気分解が実行される毎に水温測定値を基に次回の
電気分解までの適正なインターバル時間を新たに設定す
る。

第２の発明ではまず水リザーバの水位が低下（自動販
売機の飲料販売動作による）に伴って水道水の給水が行
われると、この給水動作に応答して塩素発生電極が通電
制御手段を介して所定時間だけ通電され、その電気分解
作用により生成した塩素が水中に補給される。そしてイ
ンターバル時間の間に水リザーバへの給水動作がなけれ
ば、インターバル時間が経過したところでタイマ動作に
より電極が演算手段によって演算した時間だけ通電され
て電気分解により塩素が生成する。したがって、このイ
ンターバル時間の間に自己分解により失われた塩素消費
分が新たに生成した塩素で補われ、所定の残留塩素濃度
が維持されるようになる。

これにより、水温の変動に左右されることなく、水リ
ザーバの貯留水の塩素濃度を常に適正範囲に維持するこ
とができる。

また、前記したインターバル時間の経過途中で水リザ
ーバへの給水動作に応答して電気分解が実行された場合
には、この時点で一旦インターバル時間を精算するよう
にタイマをリセットし、給水動作による電気分解とタイ
マ動作による電気分解との重複を避けて適正なインター
バル時間を設定することができる。

〔実施例〕

第１図は本発明実施例による飲料殺菌装置の構成図、
第２図は第１の発明の運転制御フロー図を示すものであ
り、第４図に対応する同一部材には同じ符号が付してあ
る。

すなわち、第４図の従来構成と比べて、新たに水温測
定手段として水リザーバ２の水中に配したサーミスタ1
0、電気分解のインターバル時間を決定する演算手段と
してのマイクロコンピュータ11が追加装備されている。
ここで、マイクロコンピュータ11は、そのメモリ部に第
６図に示した水温／経過時間の関係を表す特性データが
格納されており、水温測定値を基に前記データと照合し
て前回の電気分解から次回の電気分解までのインターバ
ル時間を演算し、このインターバル時間をタイマ９に与
えてタイマ限時時間を可変設定する。また、給水弁３の
開弁信号は、一方においては水リザーバ２への給水動作
に応答して電気分解を実行するように通電制御部７に与
えられる他、同時にタイマ９へリセット信号として与え
られ、この時点で前記したインターバル時間を一旦精算
するようにしている。

次に上記構成による飲料水殺菌装置の運転制御を第２
図に示したフロー図を基に説明する。まず、水リザーバ
２の水位が低下（自動販売機の飲料販売による）して給
水動作が行われると、その都度、第１図で述べたように
給水弁３の開弁信号が通電制御部７に与えられて塩素発
生電極６が所定時間だけ通電され、その電気分解作用で
水リザーバ内に塩素が生成，補給される。

一方、電気分解が実行されると、これにタイミングを
合わせてサーミスタ10で検出した水温測定値がマイクロ
コンピュータ11に取り込まれ、ここで第６図に示した特
性データを基にその時点の水温に対応してインターバル
時間（次回に実行する電気分解までの時間間隔）を決定
し、そのインターバル時間をタイマ限時時間としてタイ
マ９に与える。そして、このインターバル時間内に水リ
ザーバ２への給水動作が行なわれなければ、インターバ
ル時間が経過した時点でタイマ９の動作信号が通電制御
部７に出力され、電極６を所定時間通電して電気分解を
行う。以降は同様にして電気分解が実行される毎にその
時点での水温測定値を基に新たなインターバル時間を決
定し、タイマ9,通電制御部７を介して電極６の通電制御
が行われる。

また、前記したインターバル時間内に水リザーバ２へ
の給水動作に応答した電気分解が実行されると、一旦イ
ンターバル時間を精算するようにタイマ９がリセットさ
れ、この時点を起点として再度水温測定値を基に新たな
インターバル時間が設定される。これにより給水動作に
よる電気分解とタイマ動作による電気分解とが短時間の
間に重複して実行されて水中の残留塩素濃度が過剰にな
るのを防止できる。

なお、インターバル時間の設定方法としては、前記の
実施例で説明した方法の他に、あらかじめ標準水温，標
準インターバル時間を任意に設定し、各時点における水
温設定値に対応して標準インターバル時間を水温で増減
補正するような方法で実施することもできる。

具体的には第１図の実施例に標準水温，インターバル
時間の設定器を追加装備し、自動販売機の据付け当初に
行う初期設定時に、使用場所の水道水の水質に合わせて
別途に行った試験結果を基に標準インターバル時間，並
びにその時の水温をインプットする。そして、運転時に
は各時点での水温計測値と、第６図に示した水温／時間
特性との関係から、初期に設定した標準インターバル時
間を水温設定値で温度補正して次回の電気分解までのイ
ンターバル時間を演算して決定する。この方法によれ
ば、地域によって異なる水道水の水質を考慮してインタ
ーバル時間の設定が行える。

第３図は第２の発明の運転制御フロー図を示し、第８
図は第７図の関係を基に、それぞれの温度において２時
間経過後のリザーバー内の塩素濃度を初期（100％）の
塩素濃度に回復するのに必要な通電時間を表わした特性
図である。構成図は第１図と同一であるが、第１の発明
と比べて異なるのは、マイクロコンピュータ11はそのメ
モリ部に第８図に示した水温／通電時間の関係を表す特
性データが格納されており、水温測定値を基に前記デー
タと照合して塩素発生電極６に通電する時間を演算す
る。また前回の電気分解から次回の電気分解までのイン
ターバル時間は、所定の時間をタイマ９に与えるように
している。

上記構成による飲料水殺菌装置の運転制御を第３図に
示したフロー図を基に説明する。まず、水リザーバ２の
水位が飲料販売により低下して給水動作が行われると、
その都度給水弁３の開弁信号が通電制御部７に与えられ
て塩素発生電極が所定時間だけ通電され、その電気分解
作用で水リザーバ２内に塩素が生成補給される。

一方、インターバル時間内に水リザーバ２への給水動
作が行なわれなければ、インターバル時間が経過した時
点で水リザーバ２内の水温をサーミスタ10で測定する。
この検出した水温測定値がマイクロコンピュータ11に取
り込まれると、ここで第８図に示した特性データを基に
その時点の水温に対応した塩素発生電極６への通電時間
を演算し、その通電時間を通電制御部７内のタイマに与
えられる。そして塩素発生電極６にマイクロコンピュー
タ11で演算された時間通電して電気分解を行う。以降は
同様にしてインターバル時間が経過する毎にその時点で
の水温測定値を基に新たな通電時間を演算し、通電制御
部７を介して塩素発生電極６の通電制御を行われる。な
おインターバル時間は必ずしも２時間にする必要はなく
任意時間設定できる。

また、インターバル時間内に水リザーバ２への給水動
作に応答した電気分解が実行されると、一旦インターバ
ル時間を清算するようにタイマ９がリセットされ、この
時点を起点として再度インターバル時間が設定されるこ
れにより給水動作による電気分解とタイマ動作による電
気分解とが短時間の間に重複して実行されて水中の残留
塩素濃度が過剰になるのを防止できる。

〔発明の効果〕

本発明による飲料水殺菌装置では、上述のような水温
測定値を基に電極の通電制御を繰り返し行って水リザー
バの貯留水を電気分解し、水中に生成塩素を補給するこ
とにより、水リザーバへの給水動作が頻繁に行われる場
合（自動販売機の販売頻度が高い）は勿論のこと、季
節，昼夜などにより水リサーバの水温変動があっても、
常に水リザーバに蓄えられている飲料水の残留塩素濃度
を適正範囲に保持して殺菌効力の持続維持を図ることが
でき、これにより例えばカップ式飲料自動販売機に適用
して、機内の飲料水供給系を通じて衛生的でかつ飲料に
塩素臭を与えない良質な飲料水を安定供給することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明実施例の構成図、第２図は第１の発明の
運転制御フロー図、第３図は第２の発明の運転制御フロ
ー図、第４図は従来における飲料殺菌装置の構成図、第
５図は第４図の運転制御フロー図、第６図は初期の水中
塩素濃度が80％濃度に低下するまでの水温と経過時間と
の関係を表した特性図、第７図は電気分解を行って２時
間後の塩素濃度の存在割合と水温との関係を表した特性
図、第８図は第７図の関係を基に初期の塩素濃度まで回
復するのに必要な通電時間と水温との関係を表した特性
図である。図において、 １……水道の給水配管、２……水リザーバ、３……給水
弁、６……塩素発生電極、７……通電制御部、８……電
源、９……タイマ、10……サーミスタ（水温測定手
段）、11……マイクロコンピュータ（演算手段）。

フロントページの続き (72)発明者 永田 和重 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 神崎 克也 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−283391（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−150590（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−58689（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水道から給水を受ける水リザーバを含めた
   飲料水供給系に対し、水リザーバ内に直流電圧を印加す
   る一対の塩素発生電極を設け、該電極への通電による電
   気分解作用で塩素を生成して飲料水の塩素濃度の適正維
   持を図るようにした飲料水殺菌装置において、水リザー
   バへの給水動作およびタイマの動作に応答して塩素発生
   電極に所定時間通電する通電制御手段と、水温測定手段
   と、水温測定値を基に前回に実行した電気分解から次回
   の電気分解までのインターバル時間を演算して前記タイ
   マの限時時間を決定する演算手段とを備えたことを特徴
   とする飲料水殺菌装置。
2. 【請求項２】水道から給水を受ける水リザーバを含めた
   飲料水供給系に対し、水リザーバ内に直流電圧を印加す
   る一対の塩素発生電極を設け、該電極への通電による電
   気分解作用で塩素を生成して飲料水の塩素濃度の適正維
   持を図るようにした飲料水殺菌装置において、水温測定
   手段と、水温測定値を基に通電時間を演算する演算手段
   と、水リザーバへの給水動作に応答して塩素発生電極に
   所定時間通電するとともにインターバル時間経過に応答
   して塩素発生電極に前記演算手段で決定した時間通電す
   る通電制御手段とを備えたことを特徴とする飲料水殺菌
   装置。
3. 【請求項３】請求項１または請求項２に記載の飲料水殺
   菌装置において、インターバル時間内に水リザーバへの
   給水動作があると、その時点でインターバル時間を清算
   するようタイマをリセットすることを特徴とする飲料水
   殺菌装置。