JP4562087B2 - 殺菌水生成装置の制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、次亜塩素酸を含み、弱酸性に調整された水（殺菌水）を連続的に生成する殺菌水生成装置の制御方法に関するものである。

次亜塩素酸を含み、弱酸性に調整された水、すなわち次亜塩素酸水（ＨＯＣｌを含む水）は、安価で、強力な殺菌力を有し、しかも人体に対する安全性が高いので、医療現場や食品を扱う各種の現場等において、例えば洗浄用の殺菌水として大量に使用されている。そして、このような殺菌水を大量に連続的に生成する装置として種々のタイプの殺菌水生成装置が製造、販売されている。

そして、そのような殺菌水生成装置の一例として、原水（水道水、井戸水等）に塩酸と次亜塩素酸塩水溶液（例：次亜塩素酸ナトリウム水溶液）を加えて次亜塩素酸を含む殺菌水を大量に連続的に生成する混合タイプの殺菌水生成装置が有り、このようなタイプの殺菌水生成装置としては、例えば特願２００３−４０１０４７号公報に開示されている殺菌水生成装置が提案されている。

ところで、次亜塩素酸塩水溶液中の次亜塩素酸塩は、化１に示すように、時間の経過とともに分解して失活するし、保管温度が高いとこの失活が早く進むので、時間が経ったものや高温の場所で保管されていたものは次亜塩素酸の濃度が低くなっている。

上記殺菌水の殺菌力は残留塩素（次亜塩素酸）の濃度とｐＨに依存しているので、残留塩素濃度は殺菌力を保つための重要な要素であり、次亜塩素酸塩の失活の程度に応じて次亜塩素酸塩水溶液の注入量を増やし、生成される殺菌水の残留塩素濃度を所定の値に保つ必要がある。

そのため、上記タイプの殺菌水生成装置では、残留塩素濃度計を用い、生成された殺菌水の残留塩素濃度を連続的に計測し、残留塩素濃度が低下した場合は次亜塩素酸塩水溶液の注入量を増加させて残留塩素濃度を増加させるように制御する必要がある。

しかし、残留塩素濃度計はかなり高価な計測機器なので、上記タイプの殺菌水生成装置に残留塩素濃度計を取り付けると殺菌水生成装置がかなり高価になる。そこで、残留塩素濃度計を用いず、ｐＨ計を用いて殺菌水のｐＨを制御することによって残留塩素濃度を間接的に制御するようにした低コストの殺菌水生成装置が製造、販売されている。

ｐＨ計を用いた残留塩素濃度の制御は次のような原理に基づく。すなわち、注入する次亜塩素酸塩の量が足りないと次亜塩素酸と反応すべき塩酸が余り、生成された殺菌水のｐＨが低下するので、ｐＨが設定値になるまで次亜塩素酸塩水溶液の注入量を増加させれば、余剰の塩酸が次亜塩素酸によって消費され、ｐＨが設定値に戻り、残留塩素濃度も所望の値になるというものである。

この制御方法は次亜塩素酸塩水溶液中に含まれる不純物の残アルカリ分が極めて少ない場合には原理的に有効である。しかし、次亜塩素酸塩水溶液中に含まれる残アルカリ分がある程度以上（０．３〜２．４％）含まれている場合は、この残アルカリ分も塩酸を消費し、ｐＨを設定値に戻す働きを有しているので、殺菌水を所望の残留塩素濃度にする場合、ｐＨを設定値に戻すだけでは次亜塩素酸分の注入量が足りない。そして、ｐＨ計により上記制御を繰り返すと、残留塩素濃度が次第に低下し、生成される殺菌水の殺菌力が著しく低下してしまうという問題がある。
特開２００３−４０１０４７号公報

解決しようとする問題点は、次亜塩素酸塩水溶液の注入量を増加させてｐＨを設定値に戻す制御を繰り返すと殺菌水中の残留塩素濃度が次第に低下し、生成される殺菌水の殺菌力が低下してしまう点である。

本発明に係る殺菌水生成装置の制御方法は、原水に少なくとも次亜塩素酸塩水溶液を注入して次亜塩素酸を有効成分とする弱酸性の殺菌水を生成する殺菌水生成装置において、前記殺菌水のｐＨが設定値より低下した場合に前記次亜塩素酸塩水溶液の注入量を増加させてｐＨを該設定値に戻し、増加させた該次亜塩素酸塩水溶液中に含まれている不純物の残アルカリ分のモル量を求め、この残アルカリ分と等モル量になる次亜塩素酸分が含まれる次亜塩素酸塩水溶液の量を求め、前記次亜塩素酸塩水溶液の注入量をこの残アルカリ分と等モル量になる次亜塩素酸分が含まれる量だけ更に増加させ、酸性水によってｐＨを前記設定値に戻すことを特徴とする。

ここで、前記殺菌水生成装置は、原水に酸性水と次亜塩素酸塩水溶液を注入して次亜塩素酸を有効成分とする弱酸性の殺菌水を生成する装置であってもよい。また、前記酸性水としては塩酸が例に挙げられるが、酸性の水であれば何を使用してもよい。

また、増加させた該次亜塩素酸塩水溶液中に含まれている不純物の残アルカリ分のモル量は次のようにして求めることができる。すなわち、原水に酸性水と次亜塩素酸塩水溶液を注入して次亜塩素酸を有効成分とする弱酸性の殺菌水を生成する殺菌水生成装置において、含まれている残アルカリ分のモル量が既知でモル量を異にする複数の次亜塩素酸塩水溶液について、次亜塩素酸塩水溶液だけを所定量注入し、酸性水を段階的に増加させながら注入し、得られた生成水のｐＨを測定し、注入した酸量とｐＨとの関係を各々求め、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液だけを所定量注入し、酸性水を段階的に増加させながら注入し、得られた生成水のｐＨを測定し、注入した酸量とｐＨとの関係を求め、含まれている残アルカリ分のモル量が既知の次亜塩素酸塩水溶液について得た酸量とｐＨとの関係と、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液について得た酸量とｐＨとの関係とを比較し、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液中に含まれる残アルカリ分のモル量を求める。

本発明の殺菌水生成装置の制御方法は、高価な残留塩素濃度計を用いることなく、ｐＨ計だけで殺菌水の残留塩素濃度を制御することができ、生成された殺菌水の殺菌力の低下を防止することができるという効果がある。

また、本発明の殺菌水生成装置の制御方法は、高価な残留塩素濃度計を用いることなく残留塩素濃度を制御することができるので、殺菌水生成装置のコストダウンを図ることができるという効果がある。

原水に塩酸と次亜塩素酸塩水溶液を注入して次亜塩素酸を有効成分とする弱酸性の殺菌水を生成する殺菌水生成装置において、残留塩素濃度を制御するという目的を、残留塩素濃度計を用いることなくｐＨ計だけで実現した。

図１は次亜塩素酸を有効成分とする殺菌水を生成する殺菌水生成装置の説明図、図２は殺菌水生成装置の制御装置の説明図である。これらの図において、１０は水源であり、水源１０から第一混合部１２に流量調節バルブ１４及び流量計１６を介して原水が送給されている。

原水の送給量は流量計１６によって計測され、流量調節バルブ１４の開閉によって調節されている。流量計１６は制御装置２２につながっており、流量計１６によって計測された原水の流量（データ）は制御装置２２に送られている。また、流量調節バルブ１４も制御装置２２につながっており、流量調節バルブ１４は制御装置２２によって制御されている。

１８は塩酸が入った塩酸タンクであり、塩酸タンク１８から第一混合部１２に塩酸ポンプ２０を介して塩酸が送給、注入されている。塩酸の送給、注入量は塩酸ポンプ２０の回転数に依存しており、塩酸ポンプ２０の回転数を制御することによって調節されている。そして、塩酸ポンプ２０は制御装置２２につながっており、塩酸ポンプ２０は制御装置２２によって制御されている。

第一混合部１２内には拡散・混合手段が設けられており、第一混合部１２に入った原水と塩酸は第一混合部１２の内部で拡散、混合し、希塩酸水溶液が生成され、この希塩酸水溶液は第一混合部１２から押し出され、更に第二混合部２４に送給されている。

２４は次亜塩素酸塩水溶液が入った次亜塩素酸塩水溶液タンクであり、次亜塩素酸塩水溶液タンク２６から第二混合部２４に次亜塩素酸塩水溶液ポンプ（以下、「次亜ポンプ」という）２８を介して次亜塩素酸塩水溶液が送給、注入されている。

次亜塩素酸塩水溶液の送給、注入量は次亜ポンプ２８の回転数に依存しており、次亜ポンプ２８の回転数を制御することによって調節されている。そして、次亜ポンプ２８は制御装置２２につながっており、次亜ポンプ２８は制御装置２２によって制御されている。

第二混合部２４に入った希塩酸水溶液と次亜塩素酸塩水溶液は混合し、弱酸性の殺菌水が生成される。殺菌水の中には塩酸と次亜塩素酸塩が反応して次亜塩素酸（ＨＯＣｌ）が生成されている。

第二混合部２４内で生成された殺菌水はｐＨ計３０を介して吐出口３２に供給されている。ｐＨ計３０は制御装置２２につながっており、ｐＨ計３０によって計測、取得されたｐＨ（データ）は制御装置２２に送られている。

次に、生成される殺菌水の残留塩素濃度の制御について図３のフローチャートの流れに沿って説明する。

殺菌水生成装置によって生成された殺菌水のｐＨが閾値（下限値）より高い場合は通常運転を継続させる。

殺菌水生成装置によって生成された殺菌水のｐＨが閾値より低下した場合は、次亜ポンプ２８の回転数を上げ、ｐＨを監視しながら次亜塩素酸塩水溶液の注入量を増加させ、殺菌水のｐＨが初期値に戻った段階で次亜塩素酸塩水溶液の注入量の増加をその値で止める。

次に、注入している次亜塩素酸塩水溶液のうちで、増加させた分の次亜塩素酸塩水溶液中に含まれている不純物の残アルカリ分のモル量を求め、この残アルカリ分と等モル量になる次亜塩素酸分を含む次亜塩素酸塩水溶液の量を求める。

ここで、残アルカリのモル量は図４に示すフローチャートのようにして求める。すなわち、まず、含まれている残アルカリ分のモル量が既知でモル量を異にする複数の次亜塩素酸塩水溶液について、次亜塩素酸塩水溶液だけを所定量注入し、その後、塩酸を段階的に増加させながら注入し、得られた生成水のｐＨを測定し、注入した塩酸量とｐＨとの関係を各々求める。

次に、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液だけを所定量注入し、その後、塩酸を段階的に増加させながら注入し、得られた生成水のｐＨを測定し、注入した塩酸量とｐＨとの関係を求める。

そして、図５に示すように、含まれている残アルカリ分のモル量が既知の次亜塩素酸塩水溶液について得た塩酸量とｐＨとの関係と、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液について得た塩酸量とｐＨとの関係とを比較し、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液中に含まれる残アルカリ分のモル量を求める。

次に、次亜ポンプ２８の回転数を上げ、前記次亜塩素酸塩水溶液の注入量をこの残アルカリ分と等モル量になる次亜塩素酸分が含まれる量だけ更に増加させる。残留塩素濃度はこの次亜塩素酸塩水溶液の注入によって確保される。ただし、次亜塩素酸部の添加と同時に残アルカリ分も添加してしまうことになるので、生成された殺菌水のｐＨは初期値より高くなる。

次に、塩酸ポンプ２０の回転数を上げ、ｐＨを監視しながら前記塩酸の注入量を増加させ、ｐＨが初期値に戻った段階で塩酸の注入量の増加をその値で止める。この段階で余分に添加してしまった残アルカリ分は塩酸によって中和されることになる。

そして、再び、ｐＨが弱酸性で、所望の残留塩素濃度を有する殺菌能力の高い殺菌水が生成されることになる。

なお、以上の次亜塩素酸塩劣化補償の制御において、各工程におけるｐＨと塩酸注入量との関係は図６の(1)〜(4)に示す通りである。

次亜塩素酸を有効成分とする殺菌水生成装置の説明図である。 殺菌水生成装置の制御装置の説明図である。 残留塩素濃度を制御する行程を示すフローチャートである。 残アルカリ分の比率を求める行程を示すフローチャートである。 残アルカリ分の比率を求める概念を示すグラフである。 次亜塩素酸塩劣化補償の概念を示すグラフである。

符号の説明

１０ 水源
１２ 第一混合部
１４ 流量調節バルブ
１６ 流量計
１８ 塩酸タンク
２０ 塩酸ポンプ
２２ 制御装置
２４ 第二混合部
２６ 次亜塩素酸塩水溶液タンク
２８ 次亜塩素酸塩水溶液ポンプ
３０ ｐＨ計
３２ 吐出口

Claims (4)

1. 原水に少なくとも次亜塩素酸塩水溶液を注入して次亜塩素酸を有効成分とする弱酸性の殺菌水を生成する殺菌水生成装置において、前記殺菌水のｐＨが設定値より低下した場合に前記次亜塩素酸塩水溶液の注入量を増加させてｐＨを該設定値に戻し、増加させた該次亜塩素酸塩水溶液中に含まれている不純物の残アルカリ分のモル量を求め、この残アルカリ分と等モル量になる次亜塩素酸分が含まれる次亜塩素酸塩水溶液の量を求め、前記次亜塩素酸塩水溶液の注入量をこの残アルカリ分と等モル量になる次亜塩素酸分が含まれる量だけ更に増加させ、酸性水によってｐＨを前記設定値に戻すことを特徴とする殺菌水生成装置の制御方法。
2. 前記殺菌水生成装置が、原水に酸性水と次亜塩素酸塩水溶液を注入して次亜塩素酸を有効成分とする弱酸性の殺菌水を生成する装置であることを特徴とする請求項１に記載の殺菌水生成装置の制御方法。
3. 前記酸性水が塩酸であることを特徴とする請求項２に記載の殺菌水生成装置の制御方法。
4. 原水に次亜塩素酸塩水溶液を注入して次亜塩素酸を有効成分とする弱酸性の殺菌水を生成する殺菌水生成装置において、含まれている残アルカリ分のモル量が既知で、モル量を異にする複数の次亜塩素酸塩水溶液について、次亜塩素酸塩水溶液だけを所定量注入し、その後、酸を段階的に増加させながら注入し、得られた生成水のｐＨを測定し、注入した酸量とｐＨとの関係を各々求め、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液だけを所定量注入し、その後、酸を段階的に増加させながら注入し、得られた生成水のｐＨを測定し、注入した酸量とｐＨとの関係を求め、含まれている残アルカリ分のモル量が既知の次亜塩素酸塩水溶液について得た酸量とｐＨとの関係と、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液について得た酸量とｐＨとの関係とを比較し、含まれている残アルカリ分のモル量が未知の次亜塩素酸塩水溶液中に含まれる残アルカリ分のモル量を求めることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の殺菌水生成装置の制御方法。

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