JP4388550B2 - 殺菌水製造装置 - Google Patents

Description

本発明は水道水や井戸水等の水から強力な殺菌水を作るための殺菌水製造装置に関する。

従来から、水道水や井戸水等の原水に、次亜塩素酸ナトリウムと塩酸や酢酸等の酸とを混合することで、強力な殺菌力を発揮する殺菌水を大量に製造できる殺菌水製造装置が開発されている。この種の殺菌水製造装置では、原水と次亜塩素酸ナトリウムと酸とを混合するための混合器を備え、混合器内に導入された所定量の原水に対し、適量に計量された次亜塩素酸ナトリウムと適正に計量された酸とを別々に添加して２種類の混合水を作り、その２種類の混合水を混合することで、殺菌水が生成される（例えば、特許文献１参照）。
特開２００１−３００５４７号公報

従来の混合器では、原水に次亜塩素酸ナトリウムと酸とを混合する際に、次亜塩素酸ナトリウムと酸とが直接接触するおそれがあり、次亜塩素酸ナトリウムと酸とが直接接触して、ｐＨが４．５未満になると塩素ガスが発生する。従来の混合器では、次亜塩素酸ナトリウムと酸との混合状況によっては部分的に塩素ガスが発生するおそれがあるため、混合器から塩素ガスを外部に排除すると共に排除した塩素ガスを処理する機構を設ける必要があった。

そこで、原水に次亜塩素酸ナトリウムと酸とを混合する際に、塩素ガスが発生しないようにした混合器が開発された。ここで、塩素ガスを発生しないようにした混合器を図２に示す。混合器（混合手段）１０は立方体形状のハウジング１２を有し、このハウジング１２の内部に、原水通路１４と、その原水通路１４から分岐する第一通路１６並びに第二通路１８と、第一通路１６と第二通路１８とが合流する合流通路２０とを形成する。なお、ハウジング１２は、立方体形状のものに代えて、各通路に対応するパイプを連結したものであっても良い。ハウジング１２には原水通路１４と連絡する原水導入管２２が取付けられ、原水導入管２２から原水が原水通路１４に導入され、原水は原水通路１４から第一通路１６と第二通路１８とに分かれて流れる。ハウジング１２には合流通路２０と連絡する混合管２４が取付けられ、合流通路２０に至った水が混合管２４を経由して外部に排出される。

第一通路１６の途中には、第一電磁ポンプ２６から第一連絡通路２８と第一逆止弁３０と第一導入管３２とを経て次亜塩素酸ナトリウムが導入される。第一電磁ポンプ２６の作動によって第一導入管３２から吐出される次亜塩素酸ナトリウムが確実に第一通路１６に投入されるようにするために、第一導入管３２の先端開口部は、第一通路１６の断面のほぼ中心位置に開口している。第二通路１８の途中には、第二電磁ポンプ３４から第二連絡通路３６と第二逆止弁３８と第二導入管４０とを経て塩酸や酢酸等の酸が導入される。第二電磁ポンプ３４の作動によって第二導入管４０から吐出される塩酸や酢酸等の酸が確実に第二通路１８に投入されるようにするために、第二導入管４０の先端開口部は、第二通路の断面のほぼ中心位置に開口している。

第一通路１６内における第一導入管３２の開口位置より下流側（合流通路２０側）にミキサ４２を備え、第二通路１８内における第二導入管４０の開口位置より下流側（合流通路２０側）にミキサ４４を備える。更に、混合管２４の内部にもミキサ４６を備える。ミキサ４２，４４，４６は、原水と薬液との混合水を更に混合するもので、その素材は酸によって腐蝕されないものを用いる。ミキサ４２，４４，４６は、例えば図３に示す形状のものを使用するが、その形状は図３に示すものに限らない。

以上のように構成された混合器１０においては、原水導入管２２から原水通路１４に導入された原水は、その導入量の半分が第一通路１６に導入され、その導入量の残り半分が第二通路１８に導入される。第一通路１６内では、そこを通過する原水に第一導入管３２から吐出される次亜塩素酸ナトリウムが添加され、その後ミキサ４２によって原水と次亜塩素酸ナトリウムとが混合されて、原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水が作られる。第二通路１８内では、そこを通過する原水に第二導入管４０から吐出される酸が添加され、その後ミキサ４４によって原水と酸とが混合されて、原水と酸との混合水が作られる。原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水と原水と酸との混合水とは合流通路２０で合流し、その後、混合管２４内のミキサ４６で原水と次亜塩素酸ナトリウムと酸とが混合され、各種の菌を殺菌しうる殺菌水となる。殺菌水はその後、混合管２４から外部に排出される。

図２に示す混合器１０においては、薬液である次亜塩素酸ナトリウムと薬液である塩酸や酢酸等の酸とは直接接触することはない。即ち、次亜塩素酸ナトリウムは原水によって希釈され、酸も原水によって希釈され、希釈された次亜塩素酸ナトリウムと希釈された酸とを混合管２４内のミキサ４６で混合する。次亜塩素酸ナトリウムも酸も共に希釈されており、希釈水同士の混合によって塩素ガスは発生しない。このように、図２に示す混合器１０を使用することによって、塩素ガスを発生させないで、原水と次亜塩素酸ナトリウムと酸とを混合して殺菌水を生成することができる。

原水に次亜塩素酸ナトリウムや酸を投入する方法としては、図２に示すように、第一導入管３２の先端開口部を第一通路１６の通路断面の中心位置に開口すると共に、第二導入管４０の先端開口部を第二通路１８の通路断面の中心位置に開口するものがある。原水に次亜塩素酸ナトリウムや酸を投入するには他の方法があり、他の方法を図４及び図５に示す。図４及び図５は、第一導入管３２から第一通路１６に次亜塩素酸ナトリウムを投入する例を示す。第一通路１６の途中に、その第一通路１６と直角方向に連絡する連絡通路５０を設ける。第一導入管３２の開口部先端に一般にダックヒルバルブと呼ばれる可撓性の素材から成るバルブ５２を取付ける。このバルブ５２は、端面５４を有する筒状の形状をしており、端面５４にスリット状の噴射口５６が形成されている。このバルブ５２を第一導入管３２の開口部に取付けた際に、バルブ５２の内部に（第一導入管３２の開口部位置より前方に）溜め空間５８が形成される。

このバルブ５２の端面５４は、第一通路１６との連絡位置から充分奥側の連絡通路５０の内部に配置される。第一電磁ポンプ２６（第二電磁ポンプ３４）は間欠的に作動するものであり、第一電磁ポンプ２６の作動時と作動時との間は、バルブ５２の噴射口５６は閉じられて、バルブ５２から次亜塩素酸ナトリウムが噴射されることはない。一方、第一電磁ポンプ２６の作動時には、第一電磁ポンプ２６から送り出される次亜塩素酸ナトリウムが溜め空間５８内に溜まっている次亜塩素酸ナトリウムを押して、バルブ５２の噴射口５６を開き、その噴射口５６から次亜塩素酸ナトリウムが噴射される。噴射口５６からの噴射力によって次亜塩素酸ナトリウムが第一通路１６に到達し、第一通路１６内で原水と次亜塩素酸ナトリウムとが混合する。即ち、第一電磁ポンプ２６とバルブ５２との勢いで次亜塩素酸ナトリウムを第一通路１６内に噴射させるため、バルブ５２の噴射口５６（第一導入管３２の開口部）を、連絡通路５０の奥まった位置に配置している。

第一電磁ポンプ２６や第二電磁ポンプ３４の作動間隔は、各混合水の希釈度合いによって非常に長くなる場合がある。塩素濃度を低くする場合には、第一電磁ポンプ２６の作動間隔をより長くし、ｐＨ値を高くする場合には、第二電磁ポンプ３４の作動間隔をより長くする。また、原水の流量が少なくなると、流量に比例して第一電磁ポンプ２６の作動間隔も第二電磁ポンプ３４の作動間隔も長くなる。ここで、第一電磁ポンプ２６を例に挙げて説明する。第一電磁ポンプ２６の作動間隔が長い場合には、１回目の次亜塩素酸ナトリウムが吐出されてから２回目の次亜塩素酸ナトリウムが吐出されるまでの長い間隔の間に、第一通路１６を通過する原水に次亜塩素酸ナトリウムが混合されずに、原水に近い混合水が合流通路２０に到達する状態が生じる。同様に、第二電磁ポンプ３４の作動間隔が長い場合に、第二通路１８を通過する原水に酸が混合されずに、原水に近い混合水が合流通路２０に到達する状態が生じる。この結果、混合管２４から排出される混合水（殺菌水）には、ｐＨ値の異なる混合水が間欠的に生成されたり、次亜塩素酸ナトリウムと酸との混合によって生じる有効遊離次亜塩素酸濃度が間欠的に異なる混合水が間欠的に生成されたりして、一定のｐＨ値や一定の有効遊離次亜塩素酸濃度の殺菌水を生成できなくなるという不具合があった。

第一電磁ポンプ２６や第二電磁ポンプ３４の作動間隔が長い場合には、図２に示すような第一導入管３２や第二導入管４０の先端開口部を第一通路１６や第二通路１８の断面中心位置に開口した場合でも、図４に示すようなバルブ５２を第一導入管３２（第二導入管４０）の先端に取付け、そのバルブ５２位置を第一通路１６（第二通路１８）より離れた連絡通路５０の奥まった位置に配置した場合でも、どちらも生成される殺菌水のｐＨ値や有効遊離次亜塩素酸濃度が一定しないという不具合があった。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、電磁ポンプの作動間隔が長いものであっても、生成される殺菌水のｐＨ値や有効遊離次亜塩素酸濃度を常に一定にすることができる殺菌水製造装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するための本発明は、第一電磁ポンプから次亜塩素酸ナトリウムを第一導入管を経て第一通路に向けて吐出し、前記第一通路内で原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水を作り、第二電磁ポンプから酸を第二導入管を経て第二通路に向けて吐出し、前記第二通路内で原水と酸との混合水を作り、原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水と原水と酸との混合水とを混合して殺菌水を生成する殺菌水製造装置において、前記第一通路に連絡する連絡通路を設け、前記第一通路と前記連絡通路との連絡位置において原水と次亜塩素酸ナトリウムとによって渦を発生させると共にその発生する渦の一部を前記第一通路側に突出させるように前記第一導入管の開口部を前記連絡通路内に配置するようにしたものである。本発明は、前記第一導入管の開口部から前記連絡通路における前記第一通路との連絡位置までの距離をＢとすると共に前記連絡通路の通路断面の最大箇所をＤとした場合に、１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄとし、前記第一通路を通過する原水の圧力をＰとすると共に前記第一導入管の開口部から前記連絡通路内に吐出される次亜塩素酸ナトリウムの圧力をＰ'とした場合に、１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'とするものである。

本発明は、第一電磁ポンプから次亜塩素酸ナトリウムを第一導入管を経て第一通路に向けて吐出し、前記第一通路内で原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水を作り、第二電磁ポンプから酸を第二導入管を経て第二通路に向けて吐出し、前記第二通路内で原水と酸との混合水を作り、原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水と原水と酸との混合水とを混合して殺菌水を生成する殺菌水製造装置において、前記第二通路に連絡する連絡通路を設け、前記第二通路と前記連絡通路との連絡位置において原水と酸とによって渦を発生させると共にその発生する渦の一部を前記第二通路側に突出させるように前記第二導入管の開口部を前記連絡通路内に配置するようにしたものである。本発明は、前記第二導入管の開口部から前記連絡通路における前記第二通路との連絡位置までの距離をＢとすると共に前記連絡通路の通路断面の最大箇所をＤとした場合に、１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄとし、前記第二通路を通過する原水の圧力をＰとすると共に前記第二導入管の開口部から前記連絡通路に吐出される酸の圧力をＰ'とした場合に、１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'とするものである。

本発明の混合手段では、電磁ポンプの１回目の作動による次亜塩素酸ナトリウムや酸の吐出から２回目の吐出までの間隔が長い場合に、原水が通過する通路に常に均等量の次亜塩素酸ナトリウムや酸を混合させることができる。これによって、原水に次亜塩素酸ナトリウムを一定の濃度で混合した混合水と、原水に酸を一定の濃度で混合した混合水とを得ることができる。従って、電磁ポンプの作動間隔が長い場合であっても、常に一定のｐＨ値や一定の有効遊離次亜塩素酸濃度の殺菌水を生成することができる。

本発明に係る殺菌水製造装置の要部の一実施形態を示す断面図である。 殺菌水製造装置に使用する従来の混合器の断面斜視図である。 図１並びに図２に使用するミキサの斜視図である。 バルブを導入管の開口部に取付けた状態の要部断面図である。 バルブの斜視図である。

符号の説明

１０ 混合器
１２ ハウジング
１６ 第一通路
１８ 第二通路
２６ 第一電磁ポンプ
３２ 第一導入管
３４ 第二電磁ポンプ
４０ 第二導入管
５０ 連絡通路
６０ 渦

次に本発明を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る殺菌水製造装置の要部の一実施形態を示す断面図である。図１において、図２や図４に示す参照番号と同一参照番号は同一部材を示す。また、図１においては、第一通路１６に第一導入管３２から次亜塩素酸ナトリウムを投入する例を示す。本発明は、図４並びに図５に示すバルブ５２を用いないものであり、しかも第一導入管３２の開口部を連絡通路５０の内部に配置するものである。ここで、ハウジング１２がパイプの場合に、連絡通路５０は直径Ｄの断面円形とする。連絡通路５０は第一通路１６と同じ直径Ｄの断面円形のものとするのが望ましいが、それに限るものではない。殺菌水製造装置では一般に、１０ｍｍ≦Ｄ≦３６ｍｍ程度の内径Ｄのパイプが使用され、特に、Ｄ＝２２ｍｍ前後のパイプが使用されるが、内径Ｄの寸法はこれに限るものではない。なお、連絡通路５０も第一通路１６も矩形断面の場合もあり、この場合には、大きい辺をＤとする。また、連絡通路５０における第一通路１６との連絡位置と、第一導入管３２の先端開口部の位置との距離をＢとする。本発明では、１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄとなるように、第一導入管３２の開口部を連絡通路５０の内部に配置する。

本発明では更に、連絡通路５０との連絡位置における第一通路１６を通過する原水の圧力をＰとし、第一導入管３２の開口部から連絡通路５０内に吐出される次亜塩素酸ナトリウムの圧力をＰ'とすると、１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'に設定する。

１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄとなるように、第一導入管３２の開口部を連絡通路５０の内部に配置すると共に、１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'に設定することで、第一導入管３２から連絡通路５０の内部に吐出された次亜塩素酸ナトリウムは、連絡通路５０における第一通路１６との連絡位置付近で、原水が混ざった渦６０を生じる。この渦６０は、連絡通路５０に入り込む第一通路１６を通る原水の一部と、第一導入管３２から連絡通路５０の内部に吐出されるが第一通路１６に直接到達しない次亜塩素酸ナトリウムとによって形成される。この渦６０の形状はＢの長さによって楕円形状になったり、それとは異なった形状となったりする。距離Ｂを１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄの範囲とすることで、次亜塩素酸ナトリウムと原水とから成る渦６０の一部（渦６０の大きさの半分以下）は、第一通路１６内に突出する。１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'の範囲とすることで、第一導入管３２から吐出される次亜塩素酸ナトリウムは、直接第一通路１６にまで至らないようにする。

次亜塩素酸ナトリウムを含んだ渦６０の一部を第一通路１６内に突出させることで、第一電磁ポンプ２６（図２参照）の作動によって第一導入管３２から連絡通路５０の内部に吐出された次亜塩素酸ナトリウムは、その一部が第一通路１６を通る原水に混合され、その大半が渦６０となって連絡通路５０内に残る。その後、第一電磁ポンプ２６の次の作動までの間に、渦６０に含まれる次亜塩素酸ナトリウムは、第一通路１６を流れる原水に渦６０に乗って順次に混合される。この際、第一電磁ポンプ２６によって第一導入管３２から連絡通路５０内に吐出された１回目の次亜塩素酸ナトリウムは、２回目の次亜塩素酸ナトリウムが第一導入管３２から吐出されるまでには殆ど全てが第一通路１６を通る原水に混合されるようにする。これによって、第一通路１６内では、原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合割合が常に一定となる混合水を作ることができる。

第一電磁ポンプ２６の作動間隔に応じて、上記距離Ｂの長さを調節することによって、１回目で吐出された次亜塩素酸ナトリウムは２回目で吐出されるまでの間に、第一通路１６を流れる原水に全て投入混合することができる。前述したように、次亜塩素酸ナトリウムを含んだ渦６０の一部が第一通路１６内に突出するのは、１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄである。Ｂが１／２Ｄより小さい場合には、次亜塩素酸ナトリウムの渦６０の大半が第一通路１６内に突出するので、１回目の次亜塩素酸ナトリウムの吐出から２回目の次亜塩素酸ナトリウムの吐出に至る以前に、１回目に吐出された全ての次亜塩素酸ナトリウムが第一通路１６を流れる原水に混合されてしまい、第一通路１６には原水のみが流れる状態が生じる。一方、Ｂが２．５Ｄより大きい場合には、第一導入管３２から吐出する１回目の次亜塩素酸ナトリウムが第一通路１６に届かず、２回目の次亜塩素酸ナトリウムの吐出までに、１回目の次亜塩素酸ナトリウムの全てが第一通路１６を流れる原水に混合されない。これによって、第一通路１６では原水と次亜塩素酸ナトリウムとによる均等な混合水を作ることができないという不具合が生じる。

また、Ｐが１／８Ｐ'より小さい場合には、第一導入管３２から吐出した次亜塩素酸ナトリウムが第一通路１６まで届いてしまい、ＰがＰ'より大きい場合には、次亜塩素酸ナトリウムの吐出量が確保できないので、Ｐの範囲を１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'とする。

なお、図１では、第一電磁ポンプ２６から吐出する次亜塩素酸ナトリウムを第一通路１６を流れる原水に混合する構造について説明したが、第二電磁ポンプ３４（図２参照）から吐出する酸を第二通路１８を流れる原水に混合する構造も同じ（１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄ、１／８Ｐ'≦Ｐ≦Ｐ'）である。殺菌水製造装置においては、第一電磁ポンプ２６の作動間隔のみを長くして有効遊離塩素濃度を低くする場合や、第二電磁ポンプ３４の作動間隔のみを長くしてｐＨ値を低くする場合がある。このため、第一電磁ポンプ２６と第一導入管２６とによる次亜塩素酸ナトリウムを吐出する箇所にのみ適用する場合と、第二電磁ポンプ３４と第二導入管４０とによる酸を吐出する箇所にのみ適用する場合と、両方に適用する場合とがある。

Claims (4)

1. 第一電磁ポンプから次亜塩素酸ナトリウムを第一導入管を経て第一通路に向けて吐出し、前記第一通路内で原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水を作り、第二電磁ポンプから酸を第二導入管を経て第二通路に向けて吐出し、前記第二通路内で原水と酸との混合水を作り、原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水と原水と酸との混合水とを混合して殺菌水を生成する殺菌水製造装置において、前記第一通路に連絡する連絡通路を設け、前記第一通路と前記連絡通路との連絡位置において原水と次亜塩素酸ナトリウムとによって渦を発生させると共にその発生する渦の一部を前記第一通路側に突出させるように前記第一導入管の開口部を前記連絡通路内に配置したことを特徴とする殺菌水製造装置。
2. 前記第一導入管の開口部から前記連絡通路における前記第一通路との連絡位置までの距離をＢとすると共に前記連絡通路の通路断面の最大箇所をＤとした場合に、１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄとし、前記第一通路を通過する原水の圧力をＰとすると共に前記第一導入管の開口部から前記連絡通路内に吐出される次亜塩素酸ナトリウムの圧力をＰ'とした場合に、１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'とすることを特徴とする請求項１記載の殺菌水製造装置。
3. 第一電磁ポンプから次亜塩素酸ナトリウムを第一導入管を経て第一通路に向けて吐出し、前記第一通路内で原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水を作り、第二電磁ポンプから酸を第二導入管を経て第二通路に向けて吐出し、前記第二通路内で原水と酸との混合水を作り、原水と次亜塩素酸ナトリウムとの混合水と原水と酸との混合水とを混合して殺菌水を生成する殺菌水製造装置において、前記第二通路に連絡する連絡通路を設け、前記第二通路と前記連絡通路との連絡位置において原水と酸とによって渦を発生させると共にその発生する渦の一部を前記第二通路側に突出させるように前記第二導入管の開口部を前記連絡通路内に配置したことを特徴とする殺菌水製造装置。
4. 前記第二導入管の開口部から前記連絡通路における前記第二通路との連絡位置までの距離をＢとすると共に前記連絡通路の通路断面の最大箇所をＤとした場合に、１／３Ｄ≦Ｂ≦２．５Ｄとし、前記第二通路を通過する原水の圧力をＰとすると共に前記第二導入管の開口部から前記連絡通路に吐出される酸の圧力をＰ'とした場合に、１／８Ｐ'≦Ｐ＜Ｐ'とすることを特徴とする請求項３記載の殺菌水製造装置。

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