JP4042247B2 - 殺菌装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、大腸菌等の菌の殺菌を電界によって行う殺菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
処理水に含まれる大腸菌等は、従来は、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。つまり薬剤を処理水に混ぜることで、大腸菌等の細菌の細胞膜が破壊されたり、大腸菌の蛋白質が破壊されたり、あるいは処理水中の酵素の活性基が反応して大腸菌を殺したりするものである。この方法は、比較的簡単な操作で実行できるため、広く利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の方法は、食品に使用する水に適用する場合には、人体に対する安全性を確認する必要があるという課題を有している。つまり、瞬間的に使用する場合には微量であるため安全ではあるけれども、繰り返し使用することになると、使用する薬品毎に安全性を確認するための実験を行わなければならないものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、殺菌槽に設けている電極に、高電圧供給手段によって高電圧を供給することによって電気的に大腸菌等の菌類を死滅させるようにして、安全性の確認の必要のない殺菌装置としているものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、電極を有する殺菌槽に処理水ポンプによって処理水を供給し、電極間に高電圧供給手段によって高電圧を供給するようにし、安全性の確認の必要のない殺菌装置としている。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、生菌率決定手段は、生菌率Ｐｇを（数１）によって決定するようにして、安全な殺菌装置としている。
【０００７】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
請求項３に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、処理水ポンプを停止するようにして、装置の使用終了のタイミングを合理的に決定できる殺菌装置としている。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、殺菌完了報知手段を駆動して殺菌完了を報知するようにして、装置の動作完了時期が明確に判る殺菌装置としている。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔは、殺菌槽の電気容量を記憶する電気容量記憶手段と高電圧発生手段が発生した高電圧の値とパルス回数記憶手段が記憶したパルス回数とパルス幅記憶手段が記憶したパルス幅とに基づいて決定するようにして、殺菌槽に供給する電気エネルギを適切に決定できる殺菌装置としている。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、（数１）に記載した生菌定数γは、殺菌槽の構造と、殺菌槽内の電極の構造とによって決定するようにして、各種の殺菌槽の性能を評価することが出来る殺菌装置としている。
【００１１】
請求項７に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽の水容量を記憶する水容量記憶手段と処理水ポンプが吐出する単位時間当たりの水量を記憶するポンプ水量記憶手段とによって決定するようにして、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置としている。
【００１２】
請求項８に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌時間または殺菌槽への処理水の循環数によって決定するようにして、殺菌に要する時間を前もって知ることが出来る殺菌装置としている。
【００１３】
請求項９に記載した発明は、殺菌槽は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、電極間の距離または電極の面積を決定するようにして、電極の設計が極めて簡単に出来る殺菌装置としている。
【００１４】
請求項１０に記載した発明は、（数１）に記載した１回あたりの処理時間Δｔに応じて、殺菌槽の容量を決定するようにして、１回あたりの処理時間から殺菌槽の槽容量を決定でき、電極の設計が簡単に出来る殺菌装置としている。
【００１５】
請求項１１に記載した発明は、高電圧供給手段は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔに応じて供給する電圧を決定するようにして、高電圧供給手段が供給する高電圧の値を合理的に決定することが出来る殺菌装置としている。
【００１６】
請求項１２に記載した発明は、パルス発生手段は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、単位時間あたりに発生するパルス発生数と１回あたりのパルス幅を決定するようにして、パルス発生手段の設計が簡単に出来る殺菌装置としている。
【００１７】
請求項１３に記載した発明は、処理水ポンプのポンプ水量は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔに応じて決定するようにして、１回あたりの処理時間からポンプ水量を決定でき、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置としている。
【００１８】
【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。本実施例の殺菌装置は、殺菌槽５と、殺菌槽５に処理水を供給する処理水ポンプ４と、前記殺菌槽に設けている電極５ａ、５ｂに高電圧を供給する高電圧供給手段２０と、前記処理水ポンプ４を制御する処理水ポンプ制御手段２１と、殺菌完了を報知する殺菌完了報知手段１５とを備えている。
【００１９】
高電圧供給手段２０は、例えばチョッパによって直流電源をチョッピングし、トランスによって昇圧する高電圧発生手段１と、パルス信号を発生するパルス発生手段２と、必要な電力を計算する電力計算手段６と、前記高電圧発生手段１によって発生した高電圧を、パルス発生手段２が発生した信号のパルス間隔とパルス幅のものに変換して、電極５ａ、５ｂ間に供給する高電圧パルス供給手段３を備えている。前記電力計算手段６は、高電圧発生手段１の情報とパルス発生手段２の情報とから、殺菌槽５に加えた電力、つまり単位時間あたりのエネルギー量を計算し、その値を時間あたりのエネルギー量として処理水ポンプ制御手段２１を構成する生菌率決定手段７に伝達している。
【００２０】
処理水ポンプ制御手段２１は、処理水中での菌の生菌率を決定する生菌率決定手段７と、殺菌槽５の構造、電極５ａ、５ｂの構造等で決定される生菌定数を記憶してその値を生菌率決定手段７に出力する生菌定数記憶手段８と、処理水が殺菌槽５に流し込まれてから出てくるまでの時間、つまり、１回あたりの処理時間を計算し、その値を生菌率決定手段７に出力する処理時間計算手段９と、殺菌を開始してから終了するまでの時間を測定し殺菌時間として生菌率決定手段７に出力する殺菌時間測定手段１０と、大腸菌等を含む処理水の初期菌数、全水量等の処理水の情報を記憶する処理水情報記憶手段１１と、処理水の使用用途に必要な単位あたりの菌数を記憶している使用用途記憶手段１２と、処理水が使用できる程度を判定するための生菌率を決定する必要生菌率決定手段１３と、前記生菌率決定手段７が決定した生菌率と必要生菌率決定手段１３が決定した生菌率とを比較して、生菌率が必要生菌率を下回れば処理水の殺菌ができたとして、殺菌完了報知、及び、殺菌装置の停止を行う生菌数比較手段１４と、生菌数比較手段１４の情報を受けて処理水ポンプ４を停止する停止手段１６とを備えている。
【００２１】
また前記殺菌完了報知手段１５は、例えば画像による表示手段あるいはブザー等による音声による報知手段を使用しており、生菌数比較手段１４の情報を受けて殺菌完了を表示または報知する。
【００２２】
前記電力計算手段６は、図２に示した構成となっている。図２は電力計算手段６の構成を示すブロック図である。電圧記憶手段２６は、図１に示している高電圧発生手段１が発生する高電圧値を記憶し、エネルギー計算手段２９に伝達している。パルス回数記憶手段２７とパルス幅記憶手段２８とは、それぞれパルス発生手段２の出力を監視しており、それぞれパルスの回数とパルスの幅とを記憶して、エネルギー計算手段２９に伝達している。また、殺菌槽電気容量記憶手段２５は殺菌槽５の電気容量を記憶しており、エネルギー計算手段２９にこの情報を伝達している。エネルギー計算手段２９は、これらの情報を受けて、単位時間あたりのエネルギーを計算して、生菌率決定手段７に出力している。
【００２３】
前記処理時間手段９は、図３に示している構成となっている。図３は、処理時間手段９の構成を示すブロック図である。処理時間計算手段９は、ポンプ水量記憶手段３１と殺菌槽水容量記憶手段３０と処理時間計算手段３２とを有している。ポンプ水量記憶手段３１は、処理水ポンプ４が吐出する単位時間あたりの水量を記憶し、この情報を処理時間計算手段３２に伝達している。殺菌槽水容量記憶手段３０は、殺菌槽５に収容できる処理水の容量を記憶し、この情報を処理時間計算手段３２に伝達している。処理時間計算手段３２は、殺菌槽５の水容量とポンプ水量記憶手段３１から伝達された処理水ポンプ４の単位時間あたりの吐出水量から、１回あたりの処理時間を計算している。
【００２４】
以下本実施例の動作について説明する。図示していないスイッチをオンして、処理水ポンプ４を駆動して殺菌槽５内に処理水を導入して、殺菌槽５内に設けている電極５ａ、５ｂ間に高電圧供給手段２０によって電圧Ｖを印加する。図４は、この電圧Ｖと電極５ａ、電極５ｂ間に発生する電界Ｅとの関係を説明する説明図である。電圧Ｖと電極間の距離ｄと、電界Ｅとの間には数２に示す関係が成り立っている。
【００２５】
Ｖ＝Ｅ・ｄ（Ｖ） （数２）
また、処理水中に含まれている大腸菌等の菌の大きさをｄｋとすると、菌の両端にかかる電圧Ｖｋは（数３）に示す関係となっている。
【００２６】
Ｖｋ＝Ｅ・ｄｋ＝（ｄｋ／ｄ）・Ｖ（Ｖ） （数３）
大腸菌の場合は、菌の両端にかかる電圧Ｖｋが約０．７Ｖを越えると、大腸菌の細胞が破壊されて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、ＶＯＬ．３５、ＮＯ．６、Ｐ３０８からＰ３１４）に示されている。
【００２７】
しかし実際には、数μｓｅｃのパルス幅であるインパルス状のパルス電圧によって殺菌槽５内に電界を発生しても、殺菌槽５内の処理水には電気分解が起こりにくいものである。この理由は、処理水中のイオンの移動速度に比べて、印加しているパルス電圧のパルス幅が短いためと考えられる。図５は本実施例の殺菌槽５にかかる電圧Ｖと、流れる電流Ｉの関係を、時間ｔを横軸として示したものである。本実施例の高電圧供給手段２０が発生する電圧Ｖのパルスは、パルス幅Δｔｐで単位時間あたりにＮｐ回発生するものとしている。本実施例では前記電極５ａ、電極５ｂ間に印加するパルス電圧のパルス幅Δｔｐとパルス回数Ｎｐとを、電力計算手段６によって決定するようにしている。またこの電力計算手段６の決定は、生菌率決定手段７が決定した（数１）に示している生菌率に基づいて行うようにしているものである。
【００２８】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
以下発明者らが前記（数１）に示している生菌率Ｐｇを確定した実験の経緯を報告する。図６は本実験に使用した装置の構成を示すブロック図である。この装置は、処理水１を収容しているタンク５２と、タンク５２内の処理水を殺菌槽５６に循環させるポンプ５４によって構成している。前記タンク５２は、攪拌装置５３を有しており、処理水１を攪拌混合している。また、タンク５２と殺菌槽５６を接続しているパイプ５８には、ポンプ５４の流量を測定する流量センサ６１と、タンク５２と殺菌槽５６との間を循環した回数を検知する循環回数センサ５７とを設けている。また殺菌槽５６には、図１で説明した殺菌槽５と同様に、電極５６ａ、電極５６ｂを設けている。この電極５６ａ、電極５６ｂ間には、図１で説明したパルス発生手段３と同様のパルス発生手段６０、高電圧発生手段１と同様の高電圧発生手段６１、高電圧パルス発生手段３と同様の高電圧パルス発生手段６２によって高電圧を印加している。また、前記ポンプ５４はポンプ制御手段５９によって能力を調整している。
【００２９】
以上の構成で、本実験は、処理水の循環回数Ｎ（回）、１分あたりの処理水流量Ｌ（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖ（ｋＶ）、電流Ｉ（Ａ）、１秒あたりのパルス回数ｎ（回／秒）を独立したパラメータとして採用としている。
【００３０】
まず、処理水の循環回数Ｎを変化させたときに、処理水１ｍｌ当たりに含まれる菌数の変化を測定している。この測定結果を（表１）に示している。だだし、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）、電流Ｉは６０（Ａ）、１秒あたりのパルス回数ｎは２０（回／秒）と設定している。
【００３１】
【表１】
【００３２】
（表１）に示しているように、処理水の循環回数Ｎが多いほど菌数は少なくなることが分かる。また表１中に示している生菌率Ｐｓは、初期に処理水に含まれる１ｍｌ当たりの菌数をＳ０、循環回数Ｎ回のときの処理水１ｍｌあたりの菌数をＳＮとしたときに、ＳＮ／Ｓ０と定義して示しているものである。この生菌率Ｐｓは、初期の状態と比べてどれぐらいの割合の菌が殺菌装置によって殺菌できたかどうかを示す指標であり、その最大値は１で最小値は０である。もちろん生菌率Ｐｓが小さいほど、殺菌装置による殺菌効果が大きいということがいえる。
【００３３】
また図７は、前記表１の結果をグラフ化したものである。横軸には循環回数Ｎを、縦軸には生菌率Ｐｓの対数を採っている。発明者らの解析の結果、この実験結果は１つの直線上にのることを発見している。この直線は（数４）で表現されるものである。
【００３４】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ１・Ｎ＋ｂ１ （数４）
だだし、ｋ１は直線の傾き、ｂ１は上記直線のｙ切片を示している。また（１）式は、本実験の場合初期状態の生菌率が１であることを考慮すると（数５）に示すものとなる。
【００３５】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ１・Ｎ） （数５）
つまり、一定定数ｋ１と処理水の循環回数Ｎを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００３６】
次に、高電圧パルスの電圧Ｖを変化したときの処理水１ｍｌ当たりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表２）に示している。このときの、処理水１の循環回数Ｎを３回、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電流Ｉは６０（Ａ）、１秒当たりのパルス回数ｎは２０（回／秒）の設定としている。
【００３７】
【表２】
【００３８】
この（表２）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、高電圧パルスの電圧Ｖが高いほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００３９】
図８は（表２）の実験結果をグラフ化したもので、高電圧パルスの電圧Ｖを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸に示している。図８に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線は（数５）で表現されるものである。
【００４０】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ２・Ｖ＋ｂ２ （数６）
だだし、ｋ２は直線の傾き、ｂ２は直線のｙ切片である。
【００４１】
この（数６）は、（数７）に変換できる。
【００４２】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ２・Ｖ） （数７）
すなわち、一定定数ｋ２と高電圧パルスの電圧Ｖを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００４３】
次に、高電圧パルスの電流Ｉを変化したときの処理水１ｍｌ当たりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表３）に示している。だだし、処理水１の循環回数Ｎを３回、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）、１秒当たりのパルス回数ｎは２０（回／秒）に設定している。
【００４４】
【表３】
【００４５】
この（表３）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、高電圧パルスの電流Ｉが大きいほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００４６】
図９は、（表３）の実験結果をグラフ化したもので、高電圧パルスの電流Ｉを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸に示している。図９に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線は（数８）で表現されるものである。
【００４７】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ３・Ｉ＋ｂ３ （数８）
だだし、ｋ３は直線の傾き、ｂ３は直線のｙ切片である。
【００４８】
この（数８）は、（数９）に変換できる。
【００４９】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ３・Ｉ） （数９）
すなわち、一定定数ｋ３と高電圧パルスの電流Ｉを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００５０】
次に、高電圧パルスの１秒あたりのパルス回数ｎを変化したときの、処理水１ｍｌあたりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表４）に示している。だだし、処理水１の循環回数Ｎを３回、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）、電流Ｉは６０（Ａ）に設定している。
【００５１】
【表４】
【００５２】
この（表４）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、高電圧パルスの１秒あたりのパルス回数ｎが多いほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００５３】
図１０は、高電圧パルスの電圧Ｖを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸にして（表４）の実験結果を示したものである。図１０に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線を示す式は（数１０）で表現されるものである。
【００５４】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ４・ｎ＋ｂ４ （数１０）
だだし、ｋ４は直線の傾きを、ｂ４は直線のｙ切片を示している。また、この関係は（数１１）に示す式に変換できる。
【００５５】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ４・ｎ） （数１１）
すなわち、一定定数ｋ４と高電圧パルスの１秒あたりのパルス回数ｎを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００５６】
次に、ポンプ４によって殺菌手段６に供給する１分あたりの処理水量Ｌを変化したときの処理水１ｍｌあたりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表５）に示している。だだし、処理水１の循環回数Ｎは３回に、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）に、電流Ｉは６０（Ａ）に、１秒あたりのパルス回数ｎは２０（回／秒）の設定としている。
【００５７】
【表５】
【００５８】
この（表５）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、ポンプ５４の１分あたりの処理水量Ｌが多いほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００５９】
図１１は、一分あたりの処理水量Ｌの逆数１／Ｌを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸にして（表５）の実験結果を示したグラフである。図１１に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線を示す式は（数１２）で表現されるものである。
【００６０】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ５・１／Ｌ＋ｂ５ （数１２）
だだし、ｋ５は直線の傾きを、ｂ５は直線のｙ切片とする。
【００６１】
また（数１２）に示す関係は、（数１３）に示す式に変換できる。
【００６２】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ５・１／Ｌ） （数１３）
すなわち、一定定数ｋ５とポンプ５４の１分あたりの処理水量Ｌの逆数１／Ｌを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００６３】
前記した（数５）（数７）（数９）（数１１）（数１３）より、処理水の循環回数Ｎ（回）、１分あたりの処理水流量Ｌ（Ｌ／分）の逆数１／Ｌ、高電圧パルスの電圧Ｖ（ｋＶ）、電流Ｉ（Ａ）、１秒あたりのパルス回数ｎ（回／秒）と一定定数ｋを掛けたものの指数は、生菌率Ｐｓとなることがわかる。つまり、生菌率Ｐｓは（数１４）で示す式で計算できるものである。
【００６４】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ） （数１４）
また、時間当たりのエネルギーＥｔは、高電圧パルスの電圧にＶ、電流にＩ、１秒間当たりのパルス回数にｎを用いると、（数１５）で示すことができる。
【００６５】
Ｅｔ＝ｎ・Ｉ・Ｖ （数１５）
さらに、殺菌槽５内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５内の体積をＶｓとすると、１分あたりの処理水流量Ｌを用いると、（数１６）で示すことができる。
【００６６】
Δｔ＝Ｖｓ／Ｌ （数１６）
また、処理水の全てが殺菌装置を１回循環するのに必要な時間をｔlとし、処理水の循環数をＮとすると、殺菌時間ｔｓは（数１７）で示すことができる。
ｔｓ＝Ｎ・ｔl （数１７）
前記、（数１５）、（数１６）、（数１７）を（数１４）に代入すると。(数１８)が得られる。
【００６７】
ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ
＝Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ・（ｋ・ｔl／Ｖｓ） （数１８）
（数１８）の、ｋ・ｔl／Ｖｓは殺菌槽内の体積Ｖｓを示しており、また、ｔ1を処理水の全てが１回循環するのに必要な時間と定義し直せば、その何れもは殺菌槽内の構造で決定されるものである。そこで生菌定数γは、前記条件とした場合には、（数１９）で示すことができる。
【００６８】
γ＝−ｋ・ｔl／Ｖｓ （数１９）
従って（数１８）は、（数２０）で表現できる。
【００６９】
ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ＝γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ （数２０）
(数２０)を使用すれば、（数１４）はＰｓ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ）と表現でき、（数１）と一致する。
【００７０】
また殺菌効果は、菌１個に加わる電気エネルギーと全体の菌数に比例すると考察できる。そこで、以下では、図６の殺菌装置での電気エネルギーを計算し、生菌率Ｐｓを理論的に求めているものである。殺菌槽４４に印加した高電圧パルスの１パルスあたりの電気エネルギーＥ１は、パルス幅をΔｔとすると、（数２１）で示される。
【００７１】
Ｅ１＝Ｉ・Ｖ・Δｔ （数２１）
また、高電圧パルスは１秒間にｎ回発生するので、１秒間に殺菌槽５６に加えられる電気エネルギーＥ２は、（数２２）で示される。
【００７２】
Ｅ２＝ｎ・Ｅ１＝ｎ・Ｉ・Ｖ・Δｔ （数２２）
また、菌が殺菌槽５６内に留まっている時間ｔｓはポンプ４による処理水量Ｌの逆数１／Ｌに比例することを考慮すると、時間ｔｓは（数２３）で示すことが出来る。
【００７３】
ｔｓ＝ｋｔ・１／Ｌ （数２３）
だだし、ｋｔは殺菌手段の大きさ等で決定される一定定数とする。
【００７４】
このため、菌が殺菌槽５６内に留まっているときに加わる電気エネルギーＥ３は、（数２４）で示すことが出来る。
【００７５】
Ｅ３＝Ｅ２・ｔｓ＝ｋｔ・Ｉ・Ｖ・ｎ・１／Ｌ・Δｔ （数２４）
また、処理水をＮ回循環したときは、この電気エネルギーはＮ倍となるから殺菌槽５６で菌に加わる電気エネルギーＥ４は、（数２５）で示すことが出来る。
【００７６】
Ｅ４＝Ｅ３・Ｎ＝ｋｔ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ・Δｔ （数２５）
また殺菌槽５６で殺菌される菌数ΔＳは、殺菌槽５６で菌に加わる電気エネルギーＥ４と菌数Ｓに比例するから、上記結果を考慮すると（数２６）で表現できる。
【００７７】
だだし、ｋｓは、殺菌手段の大きさ、形状等の条件で決定する一定定数とする。また初期の菌数をＳ０として、（数２７）を解くと、（数２８）となる。
【００７８】
Ｓ＝Ｓ０・Ｅｘｐ（ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ） （数２８）
ただし、ｋ＝ｋｓ・ｋｔ・Δｔとする。
【００７９】
また生菌数Ｐｓは、Ｐｓ＝Ｓ／Ｓ０と定義しているため、生菌率Ｐｓは（数２９）で表現できる。
【００８０】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ） （数２９）
以上の結果から、生菌率Ｐｓは（数２９）で表現できることを証明できるものである。ただし、処理水の循環回数をＮ（回）、１分あたりの処理水流量をＬ（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧をＶ（ｋＶ）、電流をＩ（Ａ）、１秒あたりのパルス回数をｎ（回／秒）とする。
【００８１】
また、前記（数１５）から（数２０）を用いた考察と同様にして、（数２９）も Ｐｓ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ）となって、（数１）と一致する。だだし、γは生菌定数、Ｅｔは単位時間当たりのエネルギー、Δｔは殺菌槽内での１回あたりの処理時間、ｔｓは殺菌時間とする。
【００８２】
前記論文中の記載と、発明者らの実験によると、菌が生存する確率を示す単位容量あたりの生存率Ｐは、殺菌槽５に加わる単位時間あたりのエネルギーＥｔと、殺菌槽の構造、電極の構造等で決定される生菌定数γと、殺菌槽５内に留まる１回あたりの処理時間Δｔと、殺菌時間ｔとの関数で決定される。また理想的な条件では、前記生存率Ｐは（数３）に示している生菌率決定式に従うものである。
【００８３】
Ｐ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔ） （数３）
この（数３）に示している式は、殺菌される菌が、全菌数、単位時間あたりのエネルギーＥｔ、生菌定数γ、１回あたりの処理時間Δｔ、殺菌時間ｔに比例すると仮定することによって導かれているものである。
【００８４】
本実施例の生菌率決定手段７は、電力計算手段６が計算した単位時間あたりのエネルギーＥｔ、生菌定数記憶手段８が記憶している生菌定数γと、処理時間記憶手段９が記憶している１回あたりの処理時間Δｔ、殺菌時間測定手段１０が測定記憶している殺菌時間ｔｓから、現在の生菌率Ｐｇを（数１）によって求めるようにしている。
【００８５】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
なお前記（数１）では、殺菌時間ｔｓを使用しているが、使用する殺菌装置が循環式となっている場合は、循環回数をｎ、一回の循環に必要な時間をｔｌとすると、殺菌時間ｔｓを（数４）から計算して、（数１）に代入するようにしても支障はないものである。
【００８６】
ｔｓ＝ｎ・ｔｌ （数４）
次に、本実施例の必要生菌率決定手段１３について説明する。必要生菌率決定手段１３は、処理水情報記憶手段１１が記憶している単位あたりの初期菌数Ｎｏと、使用用途記憶手段１２が記憶している殺菌された水を使用するのに必要な単位あたりの菌数Ｎｅとから、必要な生菌率Ｐｎを（数５）に従って計算し、決定しているものである。
【００８７】
Ｐｎ＝Ｎｅ／Ｎ０ （数５）
次に、本実施例の電力計算手段６について説明する。殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶとすると、殺菌槽５に与えられるエネルギーＥ１は、（数６）に示す式で表現される。
【００８８】
Ｅ１＝Ｃ・Ｖ・Ｖ／２ （数６）
一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あたりのパルス回数をＮｐとすると、単位時間あたりに殺菌槽５に与えられるエネルギーＥｔ（数７）に示す式で表現される。
【００８９】
Ｅｔ＝Ｅ１・Ｎｐ・Δｔｐ＝Ｃ・Ｖ・Ｖ・Ｎｐ・Δｔｐ／２ （数７）
図６に示しているエネルギー計算手段２９は、殺菌槽電気容量記憶手段２５が記憶している電気容量Ｃと、電圧記憶手段２６が記憶している電圧Ｖと、パルス回数記憶手段２７が記憶している単位時間あたりのパルス回数Ｎｐと、パルス幅記憶手段２８が記憶しているパルス幅Δｔｐとから単位時間あたりのエネルギー量Ｅｔを前記（数７）によって計算するものである。
【００９０】
次に、本実施例の処理時間手段９について説明する。殺菌槽５の水容量をＬｖ、処理ポンプが単位時間あたりに供給する水量をＬｐとすると、処理水が殺菌槽５に留まっている時間Δｔは（数８）に示す式で表現できる。
【００９１】
Δｔ＝Ｌｖ／Ｌｐ （数８）
図３ｉに示している、殺菌槽水容量記憶手段３０は水容量Ｌｖの値を記憶しており、ポンプ水量記憶手段３１はポンプの単位時間あたりの容量Ｌｐを記憶している。処理時間計算手段３２は、殺菌槽水容量記憶手段３０の水容量Ｌｖとポンプ水量Ｌｐとから、前記（数８）によってΔｔを求めるものである。
【００９２】
以上のように本実施例によれば、電極５ａ、５ｂを有する殺菌槽５と、前記殺菌槽５内に処理水を供給する処理水ポンプ４と、電極５ａ、５ｂに高電圧を供給する高電圧供給手段２０と、処理水ポンプ４の駆動を制御する処理水ポンプ制御手段２１と、殺菌完了を報知する殺菌完了報知手段１５とを備え、前記処理水ポンプ制御手段２１は、処理水の使用用途に応じて菌の処理後の生菌率を決定する生菌率決定手段７と、生菌率決定手段７の情報から処理時間を計算する処理時間計算手段９とを有している構成として、安全性の確認の必要のない殺菌装置を実現するものである。
【００９３】
また本実施例によれば、生菌率決定手段７は、生菌率Ｐｇを（数１）によって決定する構成として、安全な殺菌装置を実現するものである。
【００９４】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
また本実施例によれば、処理水ポンプ制御手段２１は、殺菌槽５中の生菌率Ｐｇが（数１）に示した値となったときに、処理水ポンプを停止する構成として、装置の使用終了のタイミングを合理的に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【００９５】
また本実施例によれば、処理水ポンプ制御手段２１は、殺菌槽５中の生菌率Ｐｇが（数１）に示した値となったときに、殺菌完了報知手段１５を駆動して殺菌完了を報知する構成として、装置の動作完了時期が明確に判る殺菌装置を実現するものである。
【００９６】
また本実施例によれば、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔは、殺菌槽５の電気容量を記憶する電気容量記憶手段２５と高電圧発生手段１が発生した高電圧の値とパルス回数記憶手段２７が記憶したパルス回数とパルス幅記憶手段２８が記憶したパルス幅とに基づいて決定する構成として、殺菌槽５に供給する電気エネルギを適切に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【００９７】
また本実施例によれば、（数１）に記載した生菌定数γは、殺菌槽５の構造と、殺菌槽５内の電極５ａ、５ｂの構造とによって決定する構成として、各種の殺菌槽の性能を評価することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【００９８】
また本実施例によれば、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５の水容量を記憶する水容量記憶手段３０と処理水ポンプ４が吐出する単位時間当たりの水量を記憶するポンプ水量記憶手段３１とによって決定する構成として、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【００９９】
また本実施例によれば、（数１）に記載した殺菌槽内での殺菌時間ｔｓは、殺菌時間または殺菌槽５への処理水の循環数によって決定する構成として、殺菌に要する時間を前もって知ることが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１００】
（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１２は本実施例の構成を示す斜視図、図１３はブロック図である。本実施例では、図１３に示している殺菌槽５内に備えている電極に、モータ駆動装置６０を接続している。また前記殺菌槽５内に備えている電極は、図１２に示している構成となっている。すなわち、本実施例では電極５ａと電極５ｂとは平板状としており、片側は軸５５ａ、軸５５ｂに巻き付けている。また軸５５ａ、軸５５ｂの反対側はローラー５６、５７に挟み込んでいる。また前記ローラー５６、５７はモータ駆動装置６０によって駆動されるモータ５８に接続されている。モータ駆動装置６０は、図１３に示しているように、実施例１で説明した必要電力記憶手段６１と、電気容量記憶手段６２と、電極面積制御手段６３と電極面積移動手段６４によって構成している。
【０１０１】
以下本実施例の動作について説明する。必要電力記憶手段６１は、必要な単位あたりのエネルギー量を記憶しており、この値を電気容量記憶手段６２へ出力している。電気容量記憶手段６２は必要な単位あたりのエネルギー量に対応した殺菌槽５内の電極５５ａ、５５ｂ間の距離と、電極５５ａと電極５５ｂの面積を記憶している。電極面積制御手段６３は、必要電力記憶手段６１から受けた情報から、電極５５ａ、５５ｂ間の距離、或いは電極５５ａ、電極５５ｂの面積を決定して、この信号を電極面積移動手段６４を構成しているモータ５８に連絡している。モータ５８が順方向に回転することによって、ローラー５６、ローラー５７が回転して、電極５ａ、電極５ｂが軸５５ａ、軸５５ｂから引き出されて電極の面積が増加するものである。また、モータ５８が逆方向に回転することによって、ローラー５６、ローラー５７が回転して、電極５ａ、電極５ｂが軸５５ａ、軸５５ｂに巻き込まれて電極の面積が減少するものである。なお、特に図示していないが、軸５５ａ、軸５５ｂ間の距離も同様の制御方法によって調整することが可能となっているものである。
【０１０２】
前記モータ駆動装置６０は、次のようにして電極５ａ、電極５ｂの面積を決定している。単位時間あたりの電気エネルギーＥｔは、殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶ、一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あたりのパルス回数をＮｐとすると、（数３０）に示すようにして決定している。
【０１０３】
また、殺菌槽５内の電気容量Ｃは、空気の誘電率をε、処理水の比誘電率をεｒ、電極５ａ、電極５ｂの面積をＳ、極間５ａ、電極５ｂ間の距離をｄとすると、（数３１）によって表現される。
【０１０４】
Ｃ＝ε・εｒ・Ｓ／ｄ （数３１）
つまり、（数３０）、（数３１）の２式よって、単位時間あたりのエネルギーＥｔが定まっている場合は、電極５ａ、電極５ｂの面積Ｓと、電極５ａ、電極５ｂ間の距離ｄの比Ｓ／ｄは、（数３２）に示すように表現できる。
【０１０５】
Ｓ／ｄ＝２・Ｅｔ／（Ｖ・Ｖ・Ｎｐ・Δｔｐ・ε・εｒ） （数３２）
電気容量記憶手段６２は上記関係式を記憶しており、必要電力記憶手段６１による必要な単位あたりのエネルギー量を上記関係式に対応させて、電極間面積Ｓと電極間距離ｄの比Ｓ／ｄを求める。電極面積Ｓと電極間距離ｄのどちらかが既知の場合、もう一方の値を決定し、その値を電極面積制御手段６３へ出力する。
【０１０６】
以上のように本実施例によれば、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、決定された電極間の距離を有するまたは電極の面積を有する電極を備えた構成として、電極の設計が極めて簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
（実施例３）
続いて本発明の第三の実施例について説明する。図１４は本実施例の構成を示すブロック図である。７０は必要処理時間記憶手段であり、必要な１回あたりの処理時間を記憶し、その値を水容量記憶手段７１へ出力している。水容量記憶手段７１は１回あたりの処理時間に対応した殺菌槽５の水容量を記憶している。水容量制御手段７２は、必要処理時間記憶手段７０から受けた必要な１回あたりの処理時間に対応して、殺菌槽５内の水容量を決定して、例えば殺菌槽５を構成する槽壁を移動して容積を調整するものである。
【０１０７】
以下本実施例の動作について説明する。前記各実施例で説明したように、一回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５の水容量をＬｖ、処理水ポンプ４が供給する水量をＬｐとすると、（数３３）によって表現できる。
【０１０８】
Δｔ＝Ｌｖ／Ｌｐ （数３３）
（数３３）を変形することによって、殺菌槽５の水容量Ｌｖは（数３４）で表現できる。
【０１０９】
Ｌｖ＝Δｔ・Ｌｐ （数３４）
水容量記憶手段７１は（数３４）に示した関係式を記憶しており、一回あたりの処理時間Δｔが定まるとそれに対応した水容量Ｌｖを決定する。
【０１１０】
以上のように本実施例によれば、殺菌槽は、（数１）に記載した１回あたりの処理時間Δｔに応じて、容量を決定された殺菌槽を有する構成として、１回あたりの処理時間から殺菌槽の槽容量を決定でき、電極の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１１１】
（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１５は本実施例の構成を示すブロック図である。必要電力記憶手段７５は、必要な単位あたりのエネルギー量を記憶しており、この値を電圧記憶手段７６へ出力している。電圧記憶手段７６は必要な単位あたりのエネルギー量に対応して、殺菌槽にかける電圧を記憶している。高電圧制御手段７７は、電圧記憶手段７６が決定した電圧となるように高電圧発生手段１の電圧を制御している。
【０１１２】
以下本実施例の動作について説明する。単位時間のエネルギーは、殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶ、一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あた２りのパルス回数をＮｐとすると、（数３０）によって表現できる。
【０１１３】
（数３０）を変形すると、電圧Ｖは（数３５）で表現できる。
【０１１４】
Ｖ・Ｖ＝２・Ｅｔ／（Ｃ・Ｎｐ・Δｔｐ） （数３５）
本実施例の電圧記憶手段７６は、（数３５）に示している関係式を記憶しており、単位あたりのエネルギーＥｔが定まるとそれに対応した電圧Ｖを決定する。
【０１１５】
以上のように本実施例によれば、高電圧供給手段は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔに応じて供給する電圧を決定する構成として、高電圧供給手段が供給する高電圧の値を合理的に決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１１６】
（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１６は本実施例の構成を示すブロック図である。必要電力記憶手段８０は、必要な単位あたりのエネルギー量を記憶し、その値をパルス情報記憶手段８１へ出力している。パルス情報記憶手段８１は必要な単位あたりのエネルギー量に対応した殺菌槽内の電極間距離、電極面積を記憶している。
【０１１７】
以下本実施例の動作について説明する。前記各実施例で説明したように、単位時間のエネルギーは、殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶ、一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あたりのパルス回数をＮｐとすると、（数３０）によって表現できる。
【０１１８】
単位時間あたりのエネルギーＥｔが定まっている場合は、一回あたりのパルス幅Δｔと単位時間あたりのパルス回数Ｎｐを掛け合わした値 Δｔ・Ｎｐは、この（数３０）を変形することによって、（数３６）に示すように変形できる。
【０１１９】
Δｔ・Ｎｐ＝２・Ｅｔ／（Ｃ・Ｖ・Ｖ） （数３６）
本実施例のパルス情報記憶手段８１はこの（数３６）に示している関係式を記憶しており、必要電力記憶手段８０による必要な単位あたりのエネルギー量を上記関係式に対応させて、一回あたりのパルス幅Δｔと単位時間あたりのパルス回数Ｎｐを掛け合わせたものを求めている。一回あたりのパルス幅Δｔと単位時間あたりのパルス回数Ｎｐのどちらかが既知の場合は、もう一方の値を決定する。
【０１２０】
以上のように本実施例によれば、パルス発生手段は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、単位時間あたりに発生するパルス発生数と１回あたりのパルス幅を決定する構成として、パルス発生手段の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１２１】
（実施例６）
続いて本発明の第６の実施例について説明する。図１７は本実施例の構成を示すブロック図である。必要電力記憶手段８５は、必要な１回あたりの処理時間を記憶し、その値をポンプ水量記憶手段８６へ出力している。ポンプ水量記憶手段８６は１回あたりの処理時間に対応した処理水ポンプのポンプ水量を記憶している。ポンプ水量制御手段８７は、必要電力記憶手段８５が決定した必要な１回あたりの処理時間に対応させて、処理水ポンプ４を駆動している。
【０１２２】
以下本実施例の動作について説明する。前記各実施例で説明したように、一回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５の水容量をＬｖ、処理水ポンプ４が供給する水量をＬｐとすると、（数３７）によって表現できる。
【０１２３】
Δｔ＝Ｌｖ／Ｌｐ （数３７）
（数３７）を変形することによって、処理水ポンプ４の処理水量Ｌｐは（数３８）で表現できる。
【０１２４】
Ｌｐ＝Ｌｐ／Δｔ （数３８）
以上のように本実施例によれば、ポンプ水量記憶手段８６は、（数３８）に示した関係式を記憶しており、一回あたりの処理時間Δｔが定まるとそれに対応した水量Ｌｐを決定するものである。
【０１２５】
以上のように本実施例によれば、処理水ポンプ４のポンプ水量は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔに応じて決定する構成として、１回あたりの処理時間からポンプ水量を決定でき、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１２６】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、電極を有する殺菌槽と、前記殺菌槽内に処理水を供給する処理水ポンプと、電極に高電圧を供給する高電圧供給手段と、処理水ポンプの駆動を制御する処理水ポンプ制御手段と、殺菌完了を報知する殺菌完了報知手段とを備え、前記処理水ポンプ制御手段は、処理水の使用用途に応じて菌の処理後の生菌率を決定する生菌率決定手段と、生菌率決定手段の情報から処理時間を計算する処理時間計算手段とを有している構成として、安全性の確認の必要のない殺菌装置を実現するものである。
【０１２７】
請求項２に記載した発明は、生菌率決定手段は、生菌率Ｐｇを（数１）によって決定する構成として、安全な殺菌装置を実現するものである。
【０１２８】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
請求項３に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、処理水ポンプを停止する構成として、装置の使用終了のタイミングを合理的に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【０１２９】
請求項４に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、殺菌完了報知手段を駆動して殺菌完了を報知する構成として、装置の動作完了時期が明確に判る殺菌装置を実現するものである。
【０１３０】
請求項５に記載した発明は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔは、殺菌槽の電気容量を記憶する電気容量記憶手段と高電圧発生手段が発生した高電圧の値とパルス回数記憶手段が記憶したパルス回数とパルス幅記憶手段が記憶したパルス幅とに基づいて決定する構成として、殺菌槽に供給する電気エネルギを適切に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【０１３１】
請求項６に記載した発明は、（数１）に記載した生菌定数γは、殺菌槽の構造と、殺菌槽内の電極の構造とによって決定する構成として、各種の殺菌槽の性能を評価することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３２】
請求項７に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽の水容量を記憶する水容量記憶手段と処理水ポンプが吐出する単位時間当たりの水量を記憶するポンプ水量記憶手段とによって決定する構成として、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３３】
請求項８に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での殺菌時間ｔｓは、殺菌時間または殺菌槽への処理水の循環数によって決定する構成として、殺菌に要する時間を前もって知ることが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３４】
請求項９に記載した発明は、殺菌槽は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて距離または面積を決定される電極を有する構成として、電極の設計が極めて簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３５】
請求項１０に記載した発明は、殺菌槽は、（数１）に記載した１回あたりの処理時間Δｔに応じて容量を決定された殺菌槽を有する構成として、１回あたりの処理時間から殺菌槽の槽容量を決定でき、電極の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３６】
請求項１１に記載した発明は、高電圧供給手段は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔに応じて供給する電圧を決定する構成として、高電圧供給手段が供給する高電圧の値を合理的に決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３７】
請求項１２に記載した発明は、パルス発生手段は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、単位時間あたりに発生するパルス発生数と１回あたりのパルス幅を決定する構成として、パルス発生手段の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３８】
請求項１３に記載した発明は、処理水ポンプのポンプ水量は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔに応じて決定する構成として、１回あたりの処理時間からポンプ水量を決定でき、最適なポンプ水量を決定することが出来る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、電力計算手段の構成を示すブロック図
【図３】同、処理時間計算手段の構成を示すブロック図
【図４】同、電極間の電圧と電界の関係を示す説明図
【図５】同、殺菌槽に印可する電圧と流れる電流の関係を示す説明図
【図６】同、実験装置の構成を示すブロック図
【図７】同、生菌率と循環回数との関係を示す特性図
【図８】同、生菌率と印加電圧との関係を示す特性図
【図９】同、生菌率と電流との関係を示す特性図
【図１０】同、生菌率とパルス回数との関係を示す特性図
【図１１】同、生菌率と流量との関係を示す特性図
【図１２】本発明の第２の実施例である殺菌装置に使用している電極の構成を示すブロック図
【図１３】同、モータ駆動装置の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の第３の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の第４の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【図１６】本発明の第５の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【図１７】本発明の第６の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 高電圧発生手段
２ パルス発生手段
３ 高電圧パルス発生手段
４ 処理水ポンプ
５ 殺菌槽
５ａ 電極
５ｂ 電極
６ 電力計算手段
７ 生菌率決定手段
８ 生菌定数記憶手段
９ 処理時間計算手段
１０ 殺菌時間測定手段
１１ 処理水情報記憶手段
１２ 使用用途記憶手段
１３ 必要生菌率決定手段
１４ 生菌数比較手段
１５ 殺菌完了報知手段
１６ 処理水ポンプ停止手段
２０ 高電圧供給手段
２１ 処理水ポンプ制御手段
２５ 殺菌槽電気容量記憶手段
２６ 電圧記憶手段
２７ パルス回数記憶手段
２８ パルス幅記憶手段
２９ エネルギー計算手段
３０ 殺菌槽水容量記憶手段
３１ ポンプ水量記憶手段
３２ 処理時間計算手段
４０ タンク
４１ 撹拌装置
４２ ポンプ
４３ 流量センサ
４４ 殺菌槽
４４ａ 電極
４４ｂ 電極
４６ 循環回数センサ
４７ パイプ
４８ ポンプ制御手段
４９ パルス発生手段
５０ 高電圧発生手段
５１ 高電圧パルス発生手段
５２ 電流センサ
５５ａ 軸
５５ｂ 軸
５６ ローラー
５７ ローラー
５８ モーター
６０ モーター駆動装置
６１ 必要電力記憶手段
６２ 電気容量記憶手段
６３ 電極面積制御手段
６４ 電極面積移動手段
７０ 必要処理時間記憶手段
７１ 水容量記憶手段
７２ 水容量制御手段
７５ 必要電力記憶手段
７６ 電圧記憶手段
７７ 高電圧制御手段
８０ 必要電力記憶手段
８１ パルス情報記憶手段
８２ パルス情報制御手段
８５ 必要電力記憶手段
８６ ポンプ水量記憶手段
８７ ポンプ水量制御手段
【発明の属する技術分野】
本発明は、大腸菌等の菌の殺菌を電界によって行う殺菌装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
処理水に含まれる大腸菌等は、従来は、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。つまり薬剤を処理水に混ぜることで、大腸菌等の細菌の細胞膜が破壊されたり、大腸菌の蛋白質が破壊されたり、あるいは処理水中の酵素の活性基が反応して大腸菌を殺したりするものである。この方法は、比較的簡単な操作で実行できるため、広く利用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記従来の方法は、食品に使用する水に適用する場合には、人体に対する安全性を確認する必要があるという課題を有している。つまり、瞬間的に使用する場合には微量であるため安全ではあるけれども、繰り返し使用することになると、使用する薬品毎に安全性を確認するための実験を行わなければならないものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、殺菌槽に設けている電極に、高電圧供給手段によって高電圧を供給することによって電気的に大腸菌等の菌類を死滅させるようにして、安全性の確認の必要のない殺菌装置としているものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
請求項１に記載した発明は、電極を有する殺菌槽に処理水ポンプによって処理水を供給し、電極間に高電圧供給手段によって高電圧を供給するようにし、安全性の確認の必要のない殺菌装置としている。
【０００６】
請求項２に記載した発明は、生菌率決定手段は、生菌率Ｐｇを（数１）によって決定するようにして、安全な殺菌装置としている。
【０００７】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
請求項３に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、処理水ポンプを停止するようにして、装置の使用終了のタイミングを合理的に決定できる殺菌装置としている。
【０００８】
請求項４に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、殺菌完了報知手段を駆動して殺菌完了を報知するようにして、装置の動作完了時期が明確に判る殺菌装置としている。
【０００９】
請求項５に記載した発明は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔは、殺菌槽の電気容量を記憶する電気容量記憶手段と高電圧発生手段が発生した高電圧の値とパルス回数記憶手段が記憶したパルス回数とパルス幅記憶手段が記憶したパルス幅とに基づいて決定するようにして、殺菌槽に供給する電気エネルギを適切に決定できる殺菌装置としている。
【００１０】
請求項６に記載した発明は、（数１）に記載した生菌定数γは、殺菌槽の構造と、殺菌槽内の電極の構造とによって決定するようにして、各種の殺菌槽の性能を評価することが出来る殺菌装置としている。
【００１１】
請求項７に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽の水容量を記憶する水容量記憶手段と処理水ポンプが吐出する単位時間当たりの水量を記憶するポンプ水量記憶手段とによって決定するようにして、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置としている。
【００１２】
請求項８に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌時間または殺菌槽への処理水の循環数によって決定するようにして、殺菌に要する時間を前もって知ることが出来る殺菌装置としている。
【００１３】
請求項９に記載した発明は、殺菌槽は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、電極間の距離または電極の面積を決定するようにして、電極の設計が極めて簡単に出来る殺菌装置としている。
【００１４】
請求項１０に記載した発明は、（数１）に記載した１回あたりの処理時間Δｔに応じて、殺菌槽の容量を決定するようにして、１回あたりの処理時間から殺菌槽の槽容量を決定でき、電極の設計が簡単に出来る殺菌装置としている。
【００１５】
請求項１１に記載した発明は、高電圧供給手段は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔに応じて供給する電圧を決定するようにして、高電圧供給手段が供給する高電圧の値を合理的に決定することが出来る殺菌装置としている。
【００１６】
請求項１２に記載した発明は、パルス発生手段は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、単位時間あたりに発生するパルス発生数と１回あたりのパルス幅を決定するようにして、パルス発生手段の設計が簡単に出来る殺菌装置としている。
【００１７】
請求項１３に記載した発明は、処理水ポンプのポンプ水量は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔに応じて決定するようにして、１回あたりの処理時間からポンプ水量を決定でき、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置としている。
【００１８】
【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。本実施例の殺菌装置は、殺菌槽５と、殺菌槽５に処理水を供給する処理水ポンプ４と、前記殺菌槽に設けている電極５ａ、５ｂに高電圧を供給する高電圧供給手段２０と、前記処理水ポンプ４を制御する処理水ポンプ制御手段２１と、殺菌完了を報知する殺菌完了報知手段１５とを備えている。
【００１９】
高電圧供給手段２０は、例えばチョッパによって直流電源をチョッピングし、トランスによって昇圧する高電圧発生手段１と、パルス信号を発生するパルス発生手段２と、必要な電力を計算する電力計算手段６と、前記高電圧発生手段１によって発生した高電圧を、パルス発生手段２が発生した信号のパルス間隔とパルス幅のものに変換して、電極５ａ、５ｂ間に供給する高電圧パルス供給手段３を備えている。前記電力計算手段６は、高電圧発生手段１の情報とパルス発生手段２の情報とから、殺菌槽５に加えた電力、つまり単位時間あたりのエネルギー量を計算し、その値を時間あたりのエネルギー量として処理水ポンプ制御手段２１を構成する生菌率決定手段７に伝達している。
【００２０】
処理水ポンプ制御手段２１は、処理水中での菌の生菌率を決定する生菌率決定手段７と、殺菌槽５の構造、電極５ａ、５ｂの構造等で決定される生菌定数を記憶してその値を生菌率決定手段７に出力する生菌定数記憶手段８と、処理水が殺菌槽５に流し込まれてから出てくるまでの時間、つまり、１回あたりの処理時間を計算し、その値を生菌率決定手段７に出力する処理時間計算手段９と、殺菌を開始してから終了するまでの時間を測定し殺菌時間として生菌率決定手段７に出力する殺菌時間測定手段１０と、大腸菌等を含む処理水の初期菌数、全水量等の処理水の情報を記憶する処理水情報記憶手段１１と、処理水の使用用途に必要な単位あたりの菌数を記憶している使用用途記憶手段１２と、処理水が使用できる程度を判定するための生菌率を決定する必要生菌率決定手段１３と、前記生菌率決定手段７が決定した生菌率と必要生菌率決定手段１３が決定した生菌率とを比較して、生菌率が必要生菌率を下回れば処理水の殺菌ができたとして、殺菌完了報知、及び、殺菌装置の停止を行う生菌数比較手段１４と、生菌数比較手段１４の情報を受けて処理水ポンプ４を停止する停止手段１６とを備えている。
【００２１】
また前記殺菌完了報知手段１５は、例えば画像による表示手段あるいはブザー等による音声による報知手段を使用しており、生菌数比較手段１４の情報を受けて殺菌完了を表示または報知する。
【００２２】
前記電力計算手段６は、図２に示した構成となっている。図２は電力計算手段６の構成を示すブロック図である。電圧記憶手段２６は、図１に示している高電圧発生手段１が発生する高電圧値を記憶し、エネルギー計算手段２９に伝達している。パルス回数記憶手段２７とパルス幅記憶手段２８とは、それぞれパルス発生手段２の出力を監視しており、それぞれパルスの回数とパルスの幅とを記憶して、エネルギー計算手段２９に伝達している。また、殺菌槽電気容量記憶手段２５は殺菌槽５の電気容量を記憶しており、エネルギー計算手段２９にこの情報を伝達している。エネルギー計算手段２９は、これらの情報を受けて、単位時間あたりのエネルギーを計算して、生菌率決定手段７に出力している。
【００２３】
前記処理時間手段９は、図３に示している構成となっている。図３は、処理時間手段９の構成を示すブロック図である。処理時間計算手段９は、ポンプ水量記憶手段３１と殺菌槽水容量記憶手段３０と処理時間計算手段３２とを有している。ポンプ水量記憶手段３１は、処理水ポンプ４が吐出する単位時間あたりの水量を記憶し、この情報を処理時間計算手段３２に伝達している。殺菌槽水容量記憶手段３０は、殺菌槽５に収容できる処理水の容量を記憶し、この情報を処理時間計算手段３２に伝達している。処理時間計算手段３２は、殺菌槽５の水容量とポンプ水量記憶手段３１から伝達された処理水ポンプ４の単位時間あたりの吐出水量から、１回あたりの処理時間を計算している。
【００２４】
以下本実施例の動作について説明する。図示していないスイッチをオンして、処理水ポンプ４を駆動して殺菌槽５内に処理水を導入して、殺菌槽５内に設けている電極５ａ、５ｂ間に高電圧供給手段２０によって電圧Ｖを印加する。図４は、この電圧Ｖと電極５ａ、電極５ｂ間に発生する電界Ｅとの関係を説明する説明図である。電圧Ｖと電極間の距離ｄと、電界Ｅとの間には数２に示す関係が成り立っている。
【００２５】
Ｖ＝Ｅ・ｄ（Ｖ） （数２）
また、処理水中に含まれている大腸菌等の菌の大きさをｄｋとすると、菌の両端にかかる電圧Ｖｋは（数３）に示す関係となっている。
【００２６】
Ｖｋ＝Ｅ・ｄｋ＝（ｄｋ／ｄ）・Ｖ（Ｖ） （数３）
大腸菌の場合は、菌の両端にかかる電圧Ｖｋが約０．７Ｖを越えると、大腸菌の細胞が破壊されて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、ＶＯＬ．３５、ＮＯ．６、Ｐ３０８からＰ３１４）に示されている。
【００２７】
しかし実際には、数μｓｅｃのパルス幅であるインパルス状のパルス電圧によって殺菌槽５内に電界を発生しても、殺菌槽５内の処理水には電気分解が起こりにくいものである。この理由は、処理水中のイオンの移動速度に比べて、印加しているパルス電圧のパルス幅が短いためと考えられる。図５は本実施例の殺菌槽５にかかる電圧Ｖと、流れる電流Ｉの関係を、時間ｔを横軸として示したものである。本実施例の高電圧供給手段２０が発生する電圧Ｖのパルスは、パルス幅Δｔｐで単位時間あたりにＮｐ回発生するものとしている。本実施例では前記電極５ａ、電極５ｂ間に印加するパルス電圧のパルス幅Δｔｐとパルス回数Ｎｐとを、電力計算手段６によって決定するようにしている。またこの電力計算手段６の決定は、生菌率決定手段７が決定した（数１）に示している生菌率に基づいて行うようにしているものである。
【００２８】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
以下発明者らが前記（数１）に示している生菌率Ｐｇを確定した実験の経緯を報告する。図６は本実験に使用した装置の構成を示すブロック図である。この装置は、処理水１を収容しているタンク５２と、タンク５２内の処理水を殺菌槽５６に循環させるポンプ５４によって構成している。前記タンク５２は、攪拌装置５３を有しており、処理水１を攪拌混合している。また、タンク５２と殺菌槽５６を接続しているパイプ５８には、ポンプ５４の流量を測定する流量センサ６１と、タンク５２と殺菌槽５６との間を循環した回数を検知する循環回数センサ５７とを設けている。また殺菌槽５６には、図１で説明した殺菌槽５と同様に、電極５６ａ、電極５６ｂを設けている。この電極５６ａ、電極５６ｂ間には、図１で説明したパルス発生手段３と同様のパルス発生手段６０、高電圧発生手段１と同様の高電圧発生手段６１、高電圧パルス発生手段３と同様の高電圧パルス発生手段６２によって高電圧を印加している。また、前記ポンプ５４はポンプ制御手段５９によって能力を調整している。
【００２９】
以上の構成で、本実験は、処理水の循環回数Ｎ（回）、１分あたりの処理水流量Ｌ（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖ（ｋＶ）、電流Ｉ（Ａ）、１秒あたりのパルス回数ｎ（回／秒）を独立したパラメータとして採用としている。
【００３０】
まず、処理水の循環回数Ｎを変化させたときに、処理水１ｍｌ当たりに含まれる菌数の変化を測定している。この測定結果を（表１）に示している。だだし、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）、電流Ｉは６０（Ａ）、１秒あたりのパルス回数ｎは２０（回／秒）と設定している。
【００３１】
【表１】
（表１）に示しているように、処理水の循環回数Ｎが多いほど菌数は少なくなることが分かる。また表１中に示している生菌率Ｐｓは、初期に処理水に含まれる１ｍｌ当たりの菌数をＳ０、循環回数Ｎ回のときの処理水１ｍｌあたりの菌数をＳＮとしたときに、ＳＮ／Ｓ０と定義して示しているものである。この生菌率Ｐｓは、初期の状態と比べてどれぐらいの割合の菌が殺菌装置によって殺菌できたかどうかを示す指標であり、その最大値は１で最小値は０である。もちろん生菌率Ｐｓが小さいほど、殺菌装置による殺菌効果が大きいということがいえる。
【００３３】
また図７は、前記表１の結果をグラフ化したものである。横軸には循環回数Ｎを、縦軸には生菌率Ｐｓの対数を採っている。発明者らの解析の結果、この実験結果は１つの直線上にのることを発見している。この直線は（数４）で表現されるものである。
【００３４】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ１・Ｎ＋ｂ１ （数４）
だだし、ｋ１は直線の傾き、ｂ１は上記直線のｙ切片を示している。また（１）式は、本実験の場合初期状態の生菌率が１であることを考慮すると（数５）に示すものとなる。
【００３５】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ１・Ｎ） （数５）
つまり、一定定数ｋ１と処理水の循環回数Ｎを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００３６】
次に、高電圧パルスの電圧Ｖを変化したときの処理水１ｍｌ当たりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表２）に示している。このときの、処理水１の循環回数Ｎを３回、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電流Ｉは６０（Ａ）、１秒当たりのパルス回数ｎは２０（回／秒）の設定としている。
【００３７】
【表２】
この（表２）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、高電圧パルスの電圧Ｖが高いほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００３９】
図８は（表２）の実験結果をグラフ化したもので、高電圧パルスの電圧Ｖを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸に示している。図８に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線は（数５）で表現されるものである。
【００４０】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ２・Ｖ＋ｂ２ （数６）
だだし、ｋ２は直線の傾き、ｂ２は直線のｙ切片である。
【００４１】
この（数６）は、（数７）に変換できる。
【００４２】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ２・Ｖ） （数７）
すなわち、一定定数ｋ２と高電圧パルスの電圧Ｖを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００４３】
次に、高電圧パルスの電流Ｉを変化したときの処理水１ｍｌ当たりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表３）に示している。だだし、処理水１の循環回数Ｎを３回、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）、１秒当たりのパルス回数ｎは２０（回／秒）に設定している。
【００４４】
【表３】
この（表３）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、高電圧パルスの電流Ｉが大きいほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００４６】
図９は、（表３）の実験結果をグラフ化したもので、高電圧パルスの電流Ｉを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸に示している。図９に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線は（数８）で表現されるものである。
【００４７】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ３・Ｉ＋ｂ３ （数８）
だだし、ｋ３は直線の傾き、ｂ３は直線のｙ切片である。
【００４８】
この（数８）は、（数９）に変換できる。
【００４９】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ３・Ｉ） （数９）
すなわち、一定定数ｋ３と高電圧パルスの電流Ｉを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００５０】
次に、高電圧パルスの１秒あたりのパルス回数ｎを変化したときの、処理水１ｍｌあたりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表４）に示している。だだし、処理水１の循環回数Ｎを３回、１分あたりの処理水流量Ｌは０．１（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）、電流Ｉは６０（Ａ）に設定している。
【００５１】
【表４】
この（表４）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、高電圧パルスの１秒あたりのパルス回数ｎが多いほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００５３】
図１０は、高電圧パルスの電圧Ｖを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸にして（表４）の実験結果を示したものである。図１０に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線を示す式は（数１０）で表現されるものである。
【００５４】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ４・ｎ＋ｂ４ （数１０）
だだし、ｋ４は直線の傾きを、ｂ４は直線のｙ切片を示している。また、この関係は（数１１）に示す式に変換できる。
【００５５】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ４・ｎ） （数１１）
すなわち、一定定数ｋ４と高電圧パルスの１秒あたりのパルス回数ｎを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００５６】
次に、ポンプ４によって殺菌手段６に供給する１分あたりの処理水量Ｌを変化したときの処理水１ｍｌあたりに含まれる菌数の変化を測定した結果を（表５）に示している。だだし、処理水１の循環回数Ｎは３回に、高電圧パルスの電圧Ｖは１２（ｋＶ）に、電流Ｉは６０（Ａ）に、１秒あたりのパルス回数ｎは２０（回／秒）の設定としている。
【００５７】
【表５】
この（表５）に示している生菌率Ｐｓは、前記（表１）に示した生菌率Ｐｓと同様の定義で計算したものである。この実験の結果より、ポンプ５４の１分あたりの処理水量Ｌが多いほど生菌率Ｐｓは低くなることが分かる。
【００５９】
図１１は、一分あたりの処理水量Ｌの逆数１／Ｌを横軸に、生菌率Ｐｓの対数を縦軸にして（表５）の実験結果を示したグラフである。図１１に示しているように、この実験の結果は、１つの直線上に乗っているものである。この直線を示す式は（数１２）で表現されるものである。
【００６０】
Ｌｏｇ Ｐｓ＝ｋ５・１／Ｌ＋ｂ５ （数１２）
だだし、ｋ５は直線の傾きを、ｂ５は直線のｙ切片とする。
【００６１】
また（数１２）に示す関係は、（数１３）に示す式に変換できる。
【００６２】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ５・１／Ｌ） （数１３）
すなわち、一定定数ｋ５とポンプ５４の１分あたりの処理水量Ｌの逆数１／Ｌを掛けたものの指数が、生菌率Ｐｓとなるものである。
【００６３】
前記した（数５）（数７）（数９）（数１１）（数１３）より、処理水の循環回数Ｎ（回）、１分あたりの処理水流量Ｌ（Ｌ／分）の逆数１／Ｌ、高電圧パルスの電圧Ｖ（ｋＶ）、電流Ｉ（Ａ）、１秒あたりのパルス回数ｎ（回／秒）と一定定数ｋを掛けたものの指数は、生菌率Ｐｓとなることがわかる。つまり、生菌率Ｐｓは（数１４）で示す式で計算できるものである。
【００６４】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ） （数１４）
また、時間当たりのエネルギーＥｔは、高電圧パルスの電圧にＶ、電流にＩ、１秒間当たりのパルス回数にｎを用いると、（数１５）で示すことができる。
【００６５】
Ｅｔ＝ｎ・Ｉ・Ｖ （数１５）
さらに、殺菌槽５内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５内の体積をＶｓとすると、１分あたりの処理水流量Ｌを用いると、（数１６）で示すことができる。
【００６６】
Δｔ＝Ｖｓ／Ｌ （数１６）
また、処理水の全てが殺菌装置を１回循環するのに必要な時間をｔlとし、処理水の循環数をＮとすると、殺菌時間ｔｓは（数１７）で示すことができる。
ｔｓ＝Ｎ・ｔl （数１７）
前記、（数１５）、（数１６）、（数１７）を（数１４）に代入すると。(数１８)が得られる。
【００６７】
ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ
＝Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ・（ｋ・ｔl／Ｖｓ） （数１８）
（数１８）の、ｋ・ｔl／Ｖｓは殺菌槽内の体積Ｖｓを示しており、また、ｔ1を処理水の全てが１回循環するのに必要な時間と定義し直せば、その何れもは殺菌槽内の構造で決定されるものである。そこで生菌定数γは、前記条件とした場合には、（数１９）で示すことができる。
【００６８】
γ＝−ｋ・ｔl／Ｖｓ （数１９）
従って（数１８）は、（数２０）で表現できる。
【００６９】
ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ＝γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ （数２０）
(数２０)を使用すれば、（数１４）はＰｓ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ）と表現でき、（数１）と一致する。
【００７０】
また殺菌効果は、菌１個に加わる電気エネルギーと全体の菌数に比例すると考察できる。そこで、以下では、図６の殺菌装置での電気エネルギーを計算し、生菌率Ｐｓを理論的に求めているものである。殺菌槽４４に印加した高電圧パルスの１パルスあたりの電気エネルギーＥ１は、パルス幅をΔｔとすると、（数２１）で示される。
【００７１】
Ｅ１＝Ｉ・Ｖ・Δｔ （数２１）
また、高電圧パルスは１秒間にｎ回発生するので、１秒間に殺菌槽５６に加えられる電気エネルギーＥ２は、（数２２）で示される。
【００７２】
Ｅ２＝ｎ・Ｅ１＝ｎ・Ｉ・Ｖ・Δｔ （数２２）
また、菌が殺菌槽５６内に留まっている時間ｔｓはポンプ４による処理水量Ｌの逆数１／Ｌに比例することを考慮すると、時間ｔｓは（数２３）で示すことが出来る。
【００７３】
ｔｓ＝ｋｔ・１／Ｌ （数２３）
だだし、ｋｔは殺菌手段の大きさ等で決定される一定定数とする。
【００７４】
このため、菌が殺菌槽５６内に留まっているときに加わる電気エネルギーＥ３は、（数２４）で示すことが出来る。
【００７５】
Ｅ３＝Ｅ２・ｔｓ＝ｋｔ・Ｉ・Ｖ・ｎ・１／Ｌ・Δｔ （数２４）
また、処理水をＮ回循環したときは、この電気エネルギーはＮ倍となるから殺菌槽５６で菌に加わる電気エネルギーＥ４は、（数２５）で示すことが出来る。
【００７６】
Ｅ４＝Ｅ３・Ｎ＝ｋｔ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ・Δｔ （数２５）
また殺菌槽５６で殺菌される菌数ΔＳは、殺菌槽５６で菌に加わる電気エネルギーＥ４と菌数Ｓに比例するから、上記結果を考慮すると（数２６）で表現できる。
【００７７】
【００７８】
Ｓ＝Ｓ０・Ｅｘｐ（ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ） （数２８）
ただし、ｋ＝ｋｓ・ｋｔ・Δｔとする。
【００７９】
また生菌数Ｐｓは、Ｐｓ＝Ｓ／Ｓ０と定義しているため、生菌率Ｐｓは（数２９）で表現できる。
【００８０】
Ｐｓ＝Ｅｘｐ（ｋ・Ｉ・Ｖ・ｎ・Ｎ・１／Ｌ） （数２９）
以上の結果から、生菌率Ｐｓは（数２９）で表現できることを証明できるものである。ただし、処理水の循環回数をＮ（回）、１分あたりの処理水流量をＬ（Ｌ／分）、高電圧パルスの電圧をＶ（ｋＶ）、電流をＩ（Ａ）、１秒あたりのパルス回数をｎ（回／秒）とする。
【００８１】
また、前記（数１５）から（数２０）を用いた考察と同様にして、（数２９）も Ｐｓ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ）となって、（数１）と一致する。だだし、γは生菌定数、Ｅｔは単位時間当たりのエネルギー、Δｔは殺菌槽内での１回あたりの処理時間、ｔｓは殺菌時間とする。
【００８２】
前記論文中の記載と、発明者らの実験によると、菌が生存する確率を示す単位容量あたりの生存率Ｐは、殺菌槽５に加わる単位時間あたりのエネルギーＥｔと、殺菌槽の構造、電極の構造等で決定される生菌定数γと、殺菌槽５内に留まる１回あたりの処理時間Δｔと、殺菌時間ｔとの関数で決定される。また理想的な条件では、前記生存率Ｐは（数３）に示している生菌率決定式に従うものである。
【００８３】
Ｐ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔ） （数３）
この（数３）に示している式は、殺菌される菌が、全菌数、単位時間あたりのエネルギーＥｔ、生菌定数γ、１回あたりの処理時間Δｔ、殺菌時間ｔに比例すると仮定することによって導かれているものである。
【００８４】
本実施例の生菌率決定手段７は、電力計算手段６が計算した単位時間あたりのエネルギーＥｔ、生菌定数記憶手段８が記憶している生菌定数γと、処理時間記憶手段９が記憶している１回あたりの処理時間Δｔ、殺菌時間測定手段１０が測定記憶している殺菌時間ｔｓから、現在の生菌率Ｐｇを（数１）によって求めるようにしている。
【００８５】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
なお前記（数１）では、殺菌時間ｔｓを使用しているが、使用する殺菌装置が循環式となっている場合は、循環回数をｎ、一回の循環に必要な時間をｔｌとすると、殺菌時間ｔｓを（数４）から計算して、（数１）に代入するようにしても支障はないものである。
【００８６】
ｔｓ＝ｎ・ｔｌ （数４）
次に、本実施例の必要生菌率決定手段１３について説明する。必要生菌率決定手段１３は、処理水情報記憶手段１１が記憶している単位あたりの初期菌数Ｎｏと、使用用途記憶手段１２が記憶している殺菌された水を使用するのに必要な単位あたりの菌数Ｎｅとから、必要な生菌率Ｐｎを（数５）に従って計算し、決定しているものである。
【００８７】
Ｐｎ＝Ｎｅ／Ｎ０ （数５）
次に、本実施例の電力計算手段６について説明する。殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶとすると、殺菌槽５に与えられるエネルギーＥ１は、（数６）に示す式で表現される。
【００８８】
Ｅ１＝Ｃ・Ｖ・Ｖ／２ （数６）
一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あたりのパルス回数をＮｐとすると、単位時間あたりに殺菌槽５に与えられるエネルギーＥｔ（数７）に示す式で表現される。
【００８９】
Ｅｔ＝Ｅ１・Ｎｐ・Δｔｐ＝Ｃ・Ｖ・Ｖ・Ｎｐ・Δｔｐ／２ （数７）
図６に示しているエネルギー計算手段２９は、殺菌槽電気容量記憶手段２５が記憶している電気容量Ｃと、電圧記憶手段２６が記憶している電圧Ｖと、パルス回数記憶手段２７が記憶している単位時間あたりのパルス回数Ｎｐと、パルス幅記憶手段２８が記憶しているパルス幅Δｔｐとから単位時間あたりのエネルギー量Ｅｔを前記（数７）によって計算するものである。
【００９０】
次に、本実施例の処理時間手段９について説明する。殺菌槽５の水容量をＬｖ、処理ポンプが単位時間あたりに供給する水量をＬｐとすると、処理水が殺菌槽５に留まっている時間Δｔは（数８）に示す式で表現できる。
【００９１】
Δｔ＝Ｌｖ／Ｌｐ （数８）
図３ｉに示している、殺菌槽水容量記憶手段３０は水容量Ｌｖの値を記憶しており、ポンプ水量記憶手段３１はポンプの単位時間あたりの容量Ｌｐを記憶している。処理時間計算手段３２は、殺菌槽水容量記憶手段３０の水容量Ｌｖとポンプ水量Ｌｐとから、前記（数８）によってΔｔを求めるものである。
【００９２】
以上のように本実施例によれば、電極５ａ、５ｂを有する殺菌槽５と、前記殺菌槽５内に処理水を供給する処理水ポンプ４と、電極５ａ、５ｂに高電圧を供給する高電圧供給手段２０と、処理水ポンプ４の駆動を制御する処理水ポンプ制御手段２１と、殺菌完了を報知する殺菌完了報知手段１５とを備え、前記処理水ポンプ制御手段２１は、処理水の使用用途に応じて菌の処理後の生菌率を決定する生菌率決定手段７と、生菌率決定手段７の情報から処理時間を計算する処理時間計算手段９とを有している構成として、安全性の確認の必要のない殺菌装置を実現するものである。
【００９３】
また本実施例によれば、生菌率決定手段７は、生菌率Ｐｇを（数１）によって決定する構成として、安全な殺菌装置を実現するものである。
【００９４】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
また本実施例によれば、処理水ポンプ制御手段２１は、殺菌槽５中の生菌率Ｐｇが（数１）に示した値となったときに、処理水ポンプを停止する構成として、装置の使用終了のタイミングを合理的に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【００９５】
また本実施例によれば、処理水ポンプ制御手段２１は、殺菌槽５中の生菌率Ｐｇが（数１）に示した値となったときに、殺菌完了報知手段１５を駆動して殺菌完了を報知する構成として、装置の動作完了時期が明確に判る殺菌装置を実現するものである。
【００９６】
また本実施例によれば、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔは、殺菌槽５の電気容量を記憶する電気容量記憶手段２５と高電圧発生手段１が発生した高電圧の値とパルス回数記憶手段２７が記憶したパルス回数とパルス幅記憶手段２８が記憶したパルス幅とに基づいて決定する構成として、殺菌槽５に供給する電気エネルギを適切に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【００９７】
また本実施例によれば、（数１）に記載した生菌定数γは、殺菌槽５の構造と、殺菌槽５内の電極５ａ、５ｂの構造とによって決定する構成として、各種の殺菌槽の性能を評価することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【００９８】
また本実施例によれば、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５の水容量を記憶する水容量記憶手段３０と処理水ポンプ４が吐出する単位時間当たりの水量を記憶するポンプ水量記憶手段３１とによって決定する構成として、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【００９９】
また本実施例によれば、（数１）に記載した殺菌槽内での殺菌時間ｔｓは、殺菌時間または殺菌槽５への処理水の循環数によって決定する構成として、殺菌に要する時間を前もって知ることが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１００】
（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１２は本実施例の構成を示す斜視図、図１３はブロック図である。本実施例では、図１３に示している殺菌槽５内に備えている電極に、モータ駆動装置６０を接続している。また前記殺菌槽５内に備えている電極は、図１２に示している構成となっている。すなわち、本実施例では電極５ａと電極５ｂとは平板状としており、片側は軸５５ａ、軸５５ｂに巻き付けている。また軸５５ａ、軸５５ｂの反対側はローラー５６、５７に挟み込んでいる。また前記ローラー５６、５７はモータ駆動装置６０によって駆動されるモータ５８に接続されている。モータ駆動装置６０は、図１３に示しているように、実施例１で説明した必要電力記憶手段６１と、電気容量記憶手段６２と、電極面積制御手段６３と電極面積移動手段６４によって構成している。
【０１０１】
以下本実施例の動作について説明する。必要電力記憶手段６１は、必要な単位あたりのエネルギー量を記憶しており、この値を電気容量記憶手段６２へ出力している。電気容量記憶手段６２は必要な単位あたりのエネルギー量に対応した殺菌槽５内の電極５５ａ、５５ｂ間の距離と、電極５５ａと電極５５ｂの面積を記憶している。電極面積制御手段６３は、必要電力記憶手段６１から受けた情報から、電極５５ａ、５５ｂ間の距離、或いは電極５５ａ、電極５５ｂの面積を決定して、この信号を電極面積移動手段６４を構成しているモータ５８に連絡している。モータ５８が順方向に回転することによって、ローラー５６、ローラー５７が回転して、電極５ａ、電極５ｂが軸５５ａ、軸５５ｂから引き出されて電極の面積が増加するものである。また、モータ５８が逆方向に回転することによって、ローラー５６、ローラー５７が回転して、電極５ａ、電極５ｂが軸５５ａ、軸５５ｂに巻き込まれて電極の面積が減少するものである。なお、特に図示していないが、軸５５ａ、軸５５ｂ間の距離も同様の制御方法によって調整することが可能となっているものである。
【０１０２】
前記モータ駆動装置６０は、次のようにして電極５ａ、電極５ｂの面積を決定している。単位時間あたりの電気エネルギーＥｔは、殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶ、一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あたりのパルス回数をＮｐとすると、（数３０）に示すようにして決定している。
【０１０３】
【０１０４】
Ｃ＝ε・εｒ・Ｓ／ｄ （数３１）
つまり、（数３０）、（数３１）の２式よって、単位時間あたりのエネルギーＥｔが定まっている場合は、電極５ａ、電極５ｂの面積Ｓと、電極５ａ、電極５ｂ間の距離ｄの比Ｓ／ｄは、（数３２）に示すように表現できる。
【０１０５】
Ｓ／ｄ＝２・Ｅｔ／（Ｖ・Ｖ・Ｎｐ・Δｔｐ・ε・εｒ） （数３２）
電気容量記憶手段６２は上記関係式を記憶しており、必要電力記憶手段６１による必要な単位あたりのエネルギー量を上記関係式に対応させて、電極間面積Ｓと電極間距離ｄの比Ｓ／ｄを求める。電極面積Ｓと電極間距離ｄのどちらかが既知の場合、もう一方の値を決定し、その値を電極面積制御手段６３へ出力する。
【０１０６】
以上のように本実施例によれば、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、決定された電極間の距離を有するまたは電極の面積を有する電極を備えた構成として、電極の設計が極めて簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
（実施例３）
続いて本発明の第三の実施例について説明する。図１４は本実施例の構成を示すブロック図である。７０は必要処理時間記憶手段であり、必要な１回あたりの処理時間を記憶し、その値を水容量記憶手段７１へ出力している。水容量記憶手段７１は１回あたりの処理時間に対応した殺菌槽５の水容量を記憶している。水容量制御手段７２は、必要処理時間記憶手段７０から受けた必要な１回あたりの処理時間に対応して、殺菌槽５内の水容量を決定して、例えば殺菌槽５を構成する槽壁を移動して容積を調整するものである。
【０１０７】
以下本実施例の動作について説明する。前記各実施例で説明したように、一回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５の水容量をＬｖ、処理水ポンプ４が供給する水量をＬｐとすると、（数３３）によって表現できる。
【０１０８】
Δｔ＝Ｌｖ／Ｌｐ （数３３）
（数３３）を変形することによって、殺菌槽５の水容量Ｌｖは（数３４）で表現できる。
【０１０９】
Ｌｖ＝Δｔ・Ｌｐ （数３４）
水容量記憶手段７１は（数３４）に示した関係式を記憶しており、一回あたりの処理時間Δｔが定まるとそれに対応した水容量Ｌｖを決定する。
【０１１０】
以上のように本実施例によれば、殺菌槽は、（数１）に記載した１回あたりの処理時間Δｔに応じて、容量を決定された殺菌槽を有する構成として、１回あたりの処理時間から殺菌槽の槽容量を決定でき、電極の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１１１】
（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１５は本実施例の構成を示すブロック図である。必要電力記憶手段７５は、必要な単位あたりのエネルギー量を記憶しており、この値を電圧記憶手段７６へ出力している。電圧記憶手段７６は必要な単位あたりのエネルギー量に対応して、殺菌槽にかける電圧を記憶している。高電圧制御手段７７は、電圧記憶手段７６が決定した電圧となるように高電圧発生手段１の電圧を制御している。
【０１１２】
以下本実施例の動作について説明する。単位時間のエネルギーは、殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶ、一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あた２りのパルス回数をＮｐとすると、（数３０）によって表現できる。
【０１１３】
【０１１４】
Ｖ・Ｖ＝２・Ｅｔ／（Ｃ・Ｎｐ・Δｔｐ） （数３５）
本実施例の電圧記憶手段７６は、（数３５）に示している関係式を記憶しており、単位あたりのエネルギーＥｔが定まるとそれに対応した電圧Ｖを決定する。
【０１１５】
以上のように本実施例によれば、高電圧供給手段は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔに応じて供給する電圧を決定する構成として、高電圧供給手段が供給する高電圧の値を合理的に決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１１６】
（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１６は本実施例の構成を示すブロック図である。必要電力記憶手段８０は、必要な単位あたりのエネルギー量を記憶し、その値をパルス情報記憶手段８１へ出力している。パルス情報記憶手段８１は必要な単位あたりのエネルギー量に対応した殺菌槽内の電極間距離、電極面積を記憶している。
【０１１７】
以下本実施例の動作について説明する。前記各実施例で説明したように、単位時間のエネルギーは、殺菌槽５の電気容量をＣ、殺菌槽５に加わる電圧をＶ、一回あたりのパルス幅をΔｔｐ、単位時間あたりのパルス回数をＮｐとすると、（数３０）によって表現できる。
【０１１８】
【０１１９】
Δｔ・Ｎｐ＝２・Ｅｔ／（Ｃ・Ｖ・Ｖ） （数３６）
本実施例のパルス情報記憶手段８１はこの（数３６）に示している関係式を記憶しており、必要電力記憶手段８０による必要な単位あたりのエネルギー量を上記関係式に対応させて、一回あたりのパルス幅Δｔと単位時間あたりのパルス回数Ｎｐを掛け合わせたものを求めている。一回あたりのパルス幅Δｔと単位時間あたりのパルス回数Ｎｐのどちらかが既知の場合は、もう一方の値を決定する。
【０１２０】
以上のように本実施例によれば、パルス発生手段は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、単位時間あたりに発生するパルス発生数と１回あたりのパルス幅を決定する構成として、パルス発生手段の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１２１】
（実施例６）
続いて本発明の第６の実施例について説明する。図１７は本実施例の構成を示すブロック図である。必要電力記憶手段８５は、必要な１回あたりの処理時間を記憶し、その値をポンプ水量記憶手段８６へ出力している。ポンプ水量記憶手段８６は１回あたりの処理時間に対応した処理水ポンプのポンプ水量を記憶している。ポンプ水量制御手段８７は、必要電力記憶手段８５が決定した必要な１回あたりの処理時間に対応させて、処理水ポンプ４を駆動している。
【０１２２】
以下本実施例の動作について説明する。前記各実施例で説明したように、一回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽５の水容量をＬｖ、処理水ポンプ４が供給する水量をＬｐとすると、（数３７）によって表現できる。
【０１２３】
Δｔ＝Ｌｖ／Ｌｐ （数３７）
（数３７）を変形することによって、処理水ポンプ４の処理水量Ｌｐは（数３８）で表現できる。
【０１２４】
Ｌｐ＝Ｌｐ／Δｔ （数３８）
以上のように本実施例によれば、ポンプ水量記憶手段８６は、（数３８）に示した関係式を記憶しており、一回あたりの処理時間Δｔが定まるとそれに対応した水量Ｌｐを決定するものである。
【０１２５】
以上のように本実施例によれば、処理水ポンプ４のポンプ水量は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔに応じて決定する構成として、１回あたりの処理時間からポンプ水量を決定でき、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１２６】
【発明の効果】
請求項１に記載した発明は、電極を有する殺菌槽と、前記殺菌槽内に処理水を供給する処理水ポンプと、電極に高電圧を供給する高電圧供給手段と、処理水ポンプの駆動を制御する処理水ポンプ制御手段と、殺菌完了を報知する殺菌完了報知手段とを備え、前記処理水ポンプ制御手段は、処理水の使用用途に応じて菌の処理後の生菌率を決定する生菌率決定手段と、生菌率決定手段の情報から処理時間を計算する処理時間計算手段とを有している構成として、安全性の確認の必要のない殺菌装置を実現するものである。
【０１２７】
請求項２に記載した発明は、生菌率決定手段は、生菌率Ｐｇを（数１）によって決定する構成として、安全な殺菌装置を実現するものである。
【０１２８】
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間
請求項３に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、処理水ポンプを停止する構成として、装置の使用終了のタイミングを合理的に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【０１２９】
請求項４に記載した発明は、処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、殺菌完了報知手段を駆動して殺菌完了を報知する構成として、装置の動作完了時期が明確に判る殺菌装置を実現するものである。
【０１３０】
請求項５に記載した発明は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔは、殺菌槽の電気容量を記憶する電気容量記憶手段と高電圧発生手段が発生した高電圧の値とパルス回数記憶手段が記憶したパルス回数とパルス幅記憶手段が記憶したパルス幅とに基づいて決定する構成として、殺菌槽に供給する電気エネルギを適切に決定できる殺菌装置を実現するものである。
【０１３１】
請求項６に記載した発明は、（数１）に記載した生菌定数γは、殺菌槽の構造と、殺菌槽内の電極の構造とによって決定する構成として、各種の殺菌槽の性能を評価することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３２】
請求項７に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽の水容量を記憶する水容量記憶手段と処理水ポンプが吐出する単位時間当たりの水量を記憶するポンプ水量記憶手段とによって決定する構成として、最適なポンプ水量を決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３３】
請求項８に記載した発明は、（数１）に記載した殺菌槽内での殺菌時間ｔｓは、殺菌時間または殺菌槽への処理水の循環数によって決定する構成として、殺菌に要する時間を前もって知ることが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３４】
請求項９に記載した発明は、殺菌槽は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて距離または面積を決定される電極を有する構成として、電極の設計が極めて簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３５】
請求項１０に記載した発明は、殺菌槽は、（数１）に記載した１回あたりの処理時間Δｔに応じて容量を決定された殺菌槽を有する構成として、１回あたりの処理時間から殺菌槽の槽容量を決定でき、電極の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３６】
請求項１１に記載した発明は、高電圧供給手段は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔに応じて供給する電圧を決定する構成として、高電圧供給手段が供給する高電圧の値を合理的に決定することが出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３７】
請求項１２に記載した発明は、パルス発生手段は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、単位時間あたりに発生するパルス発生数と１回あたりのパルス幅を決定する構成として、パルス発生手段の設計が簡単に出来る殺菌装置を実現するものである。
【０１３８】
請求項１３に記載した発明は、処理水ポンプのポンプ水量は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔに応じて決定する構成として、１回あたりの処理時間からポンプ水量を決定でき、最適なポンプ水量を決定することが出来る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、電力計算手段の構成を示すブロック図
【図３】同、処理時間計算手段の構成を示すブロック図
【図４】同、電極間の電圧と電界の関係を示す説明図
【図５】同、殺菌槽に印可する電圧と流れる電流の関係を示す説明図
【図６】同、実験装置の構成を示すブロック図
【図７】同、生菌率と循環回数との関係を示す特性図
【図８】同、生菌率と印加電圧との関係を示す特性図
【図９】同、生菌率と電流との関係を示す特性図
【図１０】同、生菌率とパルス回数との関係を示す特性図
【図１１】同、生菌率と流量との関係を示す特性図
【図１２】本発明の第２の実施例である殺菌装置に使用している電極の構成を示すブロック図
【図１３】同、モータ駆動装置の構成を示すブロック図
【図１４】本発明の第３の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【図１５】本発明の第４の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【図１６】本発明の第５の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【図１７】本発明の第６の実施例である殺菌装置に使用している制御装置の構成を示すブロック図
【符号の説明】
１ 高電圧発生手段
２ パルス発生手段
３ 高電圧パルス発生手段
４ 処理水ポンプ
５ 殺菌槽
５ａ 電極
５ｂ 電極
６ 電力計算手段
７ 生菌率決定手段
８ 生菌定数記憶手段
９ 処理時間計算手段
１０ 殺菌時間測定手段
１１ 処理水情報記憶手段
１２ 使用用途記憶手段
１３ 必要生菌率決定手段
１４ 生菌数比較手段
１５ 殺菌完了報知手段
１６ 処理水ポンプ停止手段
２０ 高電圧供給手段
２１ 処理水ポンプ制御手段
２５ 殺菌槽電気容量記憶手段
２６ 電圧記憶手段
２７ パルス回数記憶手段
２８ パルス幅記憶手段
２９ エネルギー計算手段
３０ 殺菌槽水容量記憶手段
３１ ポンプ水量記憶手段
３２ 処理時間計算手段
４０ タンク
４１ 撹拌装置
４２ ポンプ
４３ 流量センサ
４４ 殺菌槽
４４ａ 電極
４４ｂ 電極
４６ 循環回数センサ
４７ パイプ
４８ ポンプ制御手段
４９ パルス発生手段
５０ 高電圧発生手段
５１ 高電圧パルス発生手段
５２ 電流センサ
５５ａ 軸
５５ｂ 軸
５６ ローラー
５７ ローラー
５８ モーター
６０ モーター駆動装置
６１ 必要電力記憶手段
６２ 電気容量記憶手段
６３ 電極面積制御手段
６４ 電極面積移動手段
７０ 必要処理時間記憶手段
７１ 水容量記憶手段
７２ 水容量制御手段
７５ 必要電力記憶手段
７６ 電圧記憶手段
７７ 高電圧制御手段
８０ 必要電力記憶手段
８１ パルス情報記憶手段
８２ パルス情報制御手段
８５ 必要電力記憶手段
８６ ポンプ水量記憶手段
８７ ポンプ水量制御手段
Claims (13)
- 電極を有する殺菌槽と、前記殺菌槽内に処理水を供給する処理水ポンプと、電極に高電圧を供給する高電圧供給手段と、処理水ポンプの駆動を制御する処理水ポンプ制御手段と、殺菌完了を報知する殺菌完了報知手段とを備え、前記処理水ポンプ制御手段は、処理水の使用用途に応じて菌の処理後の生菌率を決定する生菌率決定手段と、生菌率決定手段の情報から処理時間を計算する処理時間計算手段とを有している殺菌装置。
- 生菌率決定手段は、生菌率Ｐｇを（数１）によって決定する請求項１に記載した殺菌装置。
Ｐｇ＝Ｅｘｐ（−γ・Ｅｔ・Δｔ・ｔｓ） （数１）
γ 生菌定数
Ｅｔ 単位時間当たりのエネルギー
Δｔ 殺菌槽内での１回あたりの処理時間
ｔｓ 殺菌時間 - 処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、処理水ポンプを停止する請求項２に記載した殺菌装置。
- 処理水ポンプ制御手段は、殺菌槽中の生菌率が（数１）に示した値となったときに、殺菌完了報知手段を駆動して殺菌完了を報知する請求項２に記載した殺菌装置。
- （数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔは、殺菌槽の電気容量を記憶する電気容量記憶手段と高電圧発生手段が発生した高電圧の値とパルス回数記憶手段が記憶したパルス回数とパルス幅記憶手段が記憶したパルス幅とに基づいて決定する請求項２から４のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- （数１）に記載した生菌定数γは、殺菌槽の構造と、殺菌槽内の電極の構造とによって決定する請求項２から５のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- （数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔは、殺菌槽の水容量を記憶する水容量記憶手段と処理水ポンプが吐出する単位時間当たりの水量を記憶するポンプ水量記憶手段とによって決定する請求項２から６のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- （数１）に記載した殺菌槽内での殺菌時間ｔｓは、殺菌時間または殺菌槽への処理水の循環数によって決定する請求項２から６のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- 殺菌槽は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて距離または面積を決定される電極を有する請求項２から８のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- 殺菌槽は、（数１）に記載した１回あたりの処理時間Δｔに応じて容量を決定された殺菌槽を有する請求項２から９のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- 高電圧供給手段は、（数１）に記載した単位時間当たりのエネルギーＥｔに応じて供給する電圧を決定する請求項２から１０のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- パルス発生手段は、（数１）に記載した単位時間あたりのエネルギーＥｔに応じて、単位時間あたりに発生するパルス発生数と１回あたりのパルス幅を決定する請求項２から１１のいずれか１項に記載した殺菌装置。
- 処理水ポンプのポンプ水量は、（数１）に記載した殺菌槽内での１回あたりの処理時間Δｔに応じて決定する請求項２から１２のいずれか１項に記載した殺菌装置。
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