JP3896684B2 - 殺菌装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、原水中の大腸菌等の菌類を電界によって殺菌する殺菌装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
原水中の大腸菌等の菌類は、塩化ベンゼルコニウム・次亜塩素酸等の薬剤を使用して殺菌している。つまり、原水中に薬剤を蒔いたり、薬剤の溶液を原水中に混ぜたりすることによって原水の処理を行っているものである。つまり、薬剤によって細胞膜が破壊されたり、蛋白質が破壊されたり、酵素の活性基が反応したりして前記菌類を殺すことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の方法は、例えば飲用に供する水の殺菌に対しては人体に対する安全性を保証する上で課題を有しているものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整し、前記殺菌槽は前記殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する殺菌装置であり、電極を有する殺菌槽内にポンプによって原水を導入し、電極間に電圧パルス発生手段が発生する電圧パルスを印加するようにし、ポンプの能力を殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とから決定するようにして、原水中の菌を死滅させ、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置としている。
【0005】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載した発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整し、前記殺菌槽は前記殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する殺菌装置であり、電極を有する殺菌槽内にポンプによって原水を導入し、電極間に電圧パルス発生手段が発生する電圧パルスを印加するようにし、ポンプの能力を殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とから決定するようにして、原水中の菌を死滅させ、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置としている。
【0006】
さらに、殺菌槽内に設けた攪拌器によって菌を強電界部に移動させることができ、殺菌効果の高い殺菌装置としている。
【0007】
請求項2に記載した発明は、加震器によって殺菌槽を加震することによって、菌を強電界部に移動させることができ、殺菌槽の構造を変更することなく殺菌効果の高い殺菌装置としている。
【0008】
【実施例】
(実施例1)
以下本発明の第一の実施例について説明する。図1は本実施例の構成を示すブロック図である。殺菌槽1は、内部に電極2と電極3を備えており、上部には導入管5から流入する原水を案内する導入口1aを、下部には処理後の水を吐出する吐出口1bを備えており、吐出口1bにはポンプ4と吐出管6を接続している。前記電極2と電極3間には、電圧パルス発生手段7が発生する電圧パルスを印加している。前記電圧パルス発生手段7は、電圧を発生する電圧発生部7aと、パルスによるオンオフ信号を発生するパルス発生部7bと、前記電圧発生部7aが発生する電圧をパルス発生部7bが発生するオンオフ信号に従って電極2と電極3間に印加する切り替えスイッチ部7cとから成っている。また、前記ポンプ4は、制御手段8によって制御されている。制御手段8は、前記パルス発生部7bが発生するパルス信号の間隔を記憶するパルス時間記憶部8aと、殺菌槽1の容量を記憶する殺菌槽容量記憶部8bと、ポンプ3の能力を調整することによって導入口1aから流入する原水の流量を調整する原水量計算部8cとを備えている。
【0009】
以下本実施例の動作について説明する。導入管5から流入する原水は、導入口1aから殺菌槽1内に流入する。このとき、電極2・電極3間に電圧パルス発生手段5が電圧パルスを印加しているとすると、殺菌槽1内には図2に示しているような電界が発生している。図2は、電極2と電極3との間に発生している電界Eを説明する説明図である。電極2と電極3間にかかる電圧をV、電極2と電極3間の距離をd、電界をEとすると、電圧Vと電界Eとの間には(数1)に示す関係が成り立っている。
【0010】
V=E・d(V) (数1)
また菌の大きさをdkとすると、菌の両端にかかる電圧Vkは(数2)に示すものとなる。
【0011】
Vk=E・dk=(dk/d)・V(V) (数2)
(数2)に示す電圧Vkが約1Vを越えると、菌の細胞が破壊され菌が死滅することが論文(佐藤正之著「これからの微生物殺菌装置とその周辺技術」、食品と容器、VOL35、No6、P308からP314)に示されている。菌の大きさは既知であり、電極2と電極3との間の距離dも一定で既知であるから、前記電圧発生部5aが発生する電圧Vの大きさを適切に設定することは容易にできるものである。
【0012】
また殺菌槽1内の電界Eは、殺菌槽の場所に関係なく一定値Eであるため、前記電圧Vのパルスを1回印加する毎に、その時点に殺菌槽1内に存在している菌を死滅させることができる。つまり、1回の電圧パルスで殺菌槽1内の容量Lvに相当する菌を死滅させることができる。従って1秒間に殺菌できる最大の殺菌容量は、電圧パルスの発生間隔をt秒とすると、(数3)に示すLmaxとなる。
【0013】
Lmax=S・Lv=Lv/t (数3)
(数3)中のSは1秒間に発生する電圧パルスの発生回数であり、1/tで表される。
【0014】
本実施例では、制御手段8を構成するパルス時間記憶部8aは、パルス発生部7bが発生するパルス電圧の間隔tを記憶しており、殺菌槽容量記憶部8bは殺菌槽1の容量Lvを記憶している。また原水量計算部8cは、殺菌槽容量記憶部8bが記憶している殺菌槽容量Lvとパルス時間記憶部8aが記憶している電圧パルスの発生間隔t秒から最大殺菌容量Lmaxを計算している。こうして制御手段8は、ポンプ4の回転速度等を調整することによって、殺菌槽1に流し込む原水の量が前記最大殺菌容量Lmaxを越えないように制御しているものである。なお前記説明では制御手段8はポンプ4を制御するようにしているが、もちろん電圧パルス発生手段7を制御するようにしても支障はないものである。つまり、電圧発生部7aが発生する電圧Vや、パルス発生部7bが発生するオンオフ信号の発生間隔を調整するようにしても良いものである。
【0015】
こうして殺菌槽1内の水は殺菌され、吐出管6からは殺菌された水が吐出されるものである。この水は、細菌が処理された衛生的なものであり、飲料水等として使用できるものである。
【0016】
以上のように本実施例によれば、電極2・電極3を有する殺菌槽1内にポンプ4によって原水を導入し、電極2・電極3間に電圧パルス発生手段7が発生する電圧パルスを印加するようにし、ポンプ4の能力を殺菌槽1の容量と電圧パルスの発生間隔とから決定される最大の殺菌容量以下に設定するようにして、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置を実現するものである。
【0017】
(実施例2)
続いて本発明の第2の実施例について説明する。図3は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、電極2と電極3とを導入口1aと吐出口1bに対して直角となる方向に配置している。つまり、電極2と電極3との間に電圧を印加したときに、電極2と電極3間に発生する電界の方向が、導入管5・導入口1aから吐出口1b・吐出管6へと流れる原水の方向に対して平行となるように殺菌槽1内に配置しているものである。
【0018】
以下本実施例の動作について説明する。図4は、菌に印加される電界の状態を説明する説明図である。 一般に大腸菌等の菌はほぼ楕円形をしている。この楕円の長軸を菌の大きさaとし、電界の大きさをEとし、長軸aの方向と電界Eの方向との間の角をθとすると、菌には(数4)に示している電圧が印加される。
【0019】
Vd=E・a・cosθ (数4)
菌にかかる電圧が高いほど、菌の細胞は破壊されやすい。つまり、前記長軸aの方向は菌が流れる方向と解釈されるものであり、菌が流れる方向と電界の方向との間の角度θが0°または180°のときが、殺菌効果の高い設定となるものである。このため、本実施例では、前記したように電極2と電極3間に発生する電界の方向が、原水が流れる方向に対して平行となるように電極2と電極3とを殺菌槽1内に配置しているものである。
【0020】
以上のように本実施例によれば、電極2・電極3を原水が流れる方向に対して発生する電界の方向が平行となるように殺菌槽1内に配置するようにして、菌に対する電圧の印加を効果的に行うことができ、殺菌効果の高い殺菌装置としているものである。
【0021】
(実施例3)
続いて本発明の第3の実施例について説明する。図5は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、電極2に多孔質炭素を使用し、プラス電極として使用している。従って電極3はマイナス電極として使用しているものである。
【0022】
以下本実施例の動作について説明する。電極2・電極3間に電圧を印加すると、プラス電極である電極2側には水中に存在しているマイナスイオンが付着する。またマイナス電極として使用する電極3には同様にプラスイオンが付着する。このとき、印加する電圧がパルス波形のような短時間のものの場合には、前記イオンの移動が起こりにくく、水の電気分解は発生しにくいものである。図6は、このときの状態を説明する説明図である。図6(a)は、電極2と電極3にそれぞれプラスイオン・マイナスイオンが付着している状態を示している。図6(b)は、前記イオンが付着した結果、電極2と電極3間の電圧の分布の状態を説明する説明図である。また図2(c)は、電極2と電極3との間の電界の分布の状態を説明する説明図である。図2(a)に示しているように、電極3にマイナスイオンが、電極2にプラスイオンが付着すると、電極2・電極3付近の電圧は、逆極性のイオンによって減少するものである。つまり、図6(b)に示しているように電極2付近ではV2だけ低下し、電極3側ではV1だけ低下するものである。従って、電極2と電極3間に実際にかかっている電圧は、図6(b)に示しているように、V−V1−V2(V)となっている。またこのとき電極2付近の電界は図6(C)に示しているように、E2=V1/d2、また電極3付近の電界はE3=V2/d1となるものである。前記d1、d2はプラスイオンとマイナスイオンの膜厚が構成しているものであり、非常に薄いものである。従って、電界E2、E3の大きさは非常に大きくなり、強電界となっているものである。つまり、電極2・電極3付近は強電界となって最も殺菌されやすい。またこのとき菌は、マイナスに帯電しているため、電極2に或いは電極2付近に付着するものである。本実施例ではこの電極2を多孔質炭素で構成しており、表面積を大きくしているものである。つまり、電極2と菌との接触面積を大きく取ることが出来るものである。
【0023】
なお本実施例では、電極2を多孔質炭素で構成するようにしているが、電極3も同様に多孔質炭素電極で構成しても支障はないことはもちろんである。
【0024】
以上のように本実施例によれば、電極を多孔質炭素によって構成して、電極と菌との接触面積を大きくして、殺菌効果の高い殺菌装置を実現するものである。
【0025】
(実施例4)
続いて本発明の第4の実施例について説明する。図7は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、電極2としてニッケル或いはクロムまたはこれらを含む金属を発泡させた発泡金属を使用している。
【0026】
以下本実施例の動作について説明する。電極2は実施例3で説明しているように、プラス電極として使用している。電極2に使用している発泡金属は、前記金属を発泡させているため実施例3で説明した多孔質炭素と同様に非常に表面積の大きいものである。また、同体積の多孔質炭素と比べた場合には表面積が小さいものとなっている。つまり、水が流通する孔の径が多孔質炭素よりも大きいものである。このため、本実施例によれば原水中に異物が含まれている場合に、異物が詰まったりすることが少ないものである。また実施例3でも説明したように、電極2と電極3の両方に発泡金属を使用する構成としてももちろん支障はないものである。
【0027】
以上のように本実施例によれば、電極を発泡金属によって構成して、電極と菌との接触面積を大きくでき、原水中の異物によって流路が閉塞されにくい殺菌装置としている。
【0028】
(実施例5)
続いて本発明の第5の実施例について説明する。図8は本実施例の構成を示すブロック図である。本実施例では、導入口1aにフィルタ10を設けるようにしているものである。つまり、殺菌槽1に供給する原水をフィルタ10を介したものとして、菌以外の比較的大型の異物を予め除去して、殺菌槽1内での目詰まりを防止し、さらに効率の良い殺菌を行うことができるものとしている。
【0029】
以上のように本実施例によれば、導入口1aに設けたフィルターによって原水中の異物を捕捉でき、殺菌槽1での詰まりを防止できる殺菌装置を実現するものである。
【0030】
(実施例6)
次に本発明の第6の実施例について説明する。図9は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、殺菌槽1内に攪拌器11を設けている。
【0031】
以下本実施例の動作について説明する。攪拌器11を運転しながら電極2・電極3間に電圧を印加することによって、効率の高い殺菌が出来るものである。つまり攪拌器11を運転することによって、殺菌槽1内の原水は攪拌され、原水中に浮遊している菌を電極2付近に吸引することが出来るものである。
【0032】
(実施例7)
続いて本発明の第7の実施例について説明する。図10は本実施例の構成を示す断面図である。本実施例では、殺菌槽1を内包する筐体に加震器12を取り付けているものである。
【0033】
加震器12を動作させることによって、殺菌槽1内の原水は左右に往復運動し、実施例6で説明したように、原水中に浮遊している菌は、プラス電極として使用している電極2に付近に吸引することが出来るものである。
【0034】
以上のように本実施例によれば、加震器12によって殺菌槽1を加震することによって、菌を強電界部に移動させることができ、殺菌槽の構造を変更されることなく殺菌効果の高い殺菌装置を実現できるものである。
【0035】
【発明の効果】
請求項1に記載した発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプとを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整する構成として、原水中の菌を死滅させ、人体に対して安全な水を供給できる殺菌装置を実現するものである。
【0036】
さらに、殺菌槽は殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する構成として、攪拌器によって菌を強電界部に移動させることができ、殺菌効果の高い殺菌装置を実現するものである。
【0037】
請求項2に記載した発明は、原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記電圧パルス発生手段と汚水ポンプとを制御する制御する制御手段と、加震器とを備え、前記加震器は殺菌槽を加震する構成として、加震器によって殺菌槽を加震することによって、菌を強電界部に移動させることができ、殺菌槽の構造を変更させることなく殺菌効果の高い殺菌装置を実現するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例である殺菌装置の構成を示すブロック図
【図2】 同、殺菌槽内での電極間の電圧と菌にかかる電圧の関係を示す説明図
【図3】 本発明の第2の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図4】 同、菌にかかる電圧を説明する説明図
【図5】 本発明の第3の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図6】 (a)同、電極にイオンが付着している状態を説明する説明図
(b)同、電極間の電圧の状態を説明する説明図
(c)同、電極間の電界の状態を説明する説明図
【図7】 本発明の第4の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図8】 本発明の第5の実施例である殺菌装置の構成を示すブロック図
【図9】 本発明の第6の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【図10】 本発明の第7の実施例である殺菌装置の構成を示す断面図
【符号の説明】
1 殺菌槽
2 電極
3 電極
4 ポンプ
7 電圧パルス発生手段
8 制御手段
10 フィルター
11 攪拌器
12 加震器
Claims (2)
- 原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御手段とを備え、前記制御手段は殺菌槽の容量と電圧パルスの発生間隔とからポンプの能力を調整し、前記殺菌槽は前記殺菌槽内の水を攪拌する攪拌器を有する殺菌装置。
- 原水を導入する導入口と処理水が吐出される吐出口とを有し、内部に電極を有する殺菌槽と、前記電極に電圧パルスを印加する電圧パルス発生手段と、原水を前記導入口に導くポンプと、前記ポンプを制御する制御する制御手段と、加震器とを備え、前記加震器は殺菌槽を加震する殺菌装置。
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