JP4712540B2 - 純水製造装置、および純水製造装置の熱水殺菌方法 - Google Patents

Description

本発明は、純水の製造装置等に係り、より詳しくは、飲料・食品の製造工程で原料水、加工水等に用いられる純水を製造するのに特に好適な装置などに関する。

飲料・食品の製造工程では、一般に、食品衛生法で定められた「飲用適の水」が用いられるが、飲料や食品の原料水や加工水には、飲用適の水にイオン交換処理や逆浸透膜処理等を行って水中の不純物を除去した水、いわゆる純水が多く使用されている。

純水を使用する利点として、まず、純水は、飲料や食品の香味、性状を変化させるイオン成分等を含まないので、高品質の飲料・食品を製造できる点がある。また、原水水質の変動があっても純水製造装置を適切に運転管理することによって純水の水質を一定に保てるので、飲料・食品の品質への影響を避けられることも利点である。更に、複数の工場が異なる地域に立地し原水水質が大きく異なる場合でも、原水水質に応じた水処理機器を適宜組み合わせて純水製造装置を構成することによって一定の水質の純水を製造・供給でき、何れの工場でも安定した同様の品質の飲料・食品を製造できること等も利点として挙げられる。

ここで一般に、飲料・食品製造用の純水の水源は、上水、井水または工業用水である。このうち、上水はそのまま純水製造装置に供給することができるが、井水、工業用水については前処理が必要である。例えば、井水が鉄、マンガンを含む場合には、殺菌剤兼酸化剤として次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を添加し、除鉄・除マンガン装置で鉄・マンガンを除去する。また、工業用水については、殺菌剤としてＮａＣｌＯを添加し、更に凝集剤としてポリ塩化アルミニウム等を添加した後、砂ろ過装置や繊維ろ過装置等で懸濁物質を除去する。これらの水は、いずれも細菌の繁殖を防止するために、残留塩素を含んだ状態で純水製造装置に供給される。

純水製造装置は、原水水質、処理水水質、処理水量、経済性等を考慮して、複数の水処理機器を組み合わせて構成される。例えば、純水製造装置は、原水中の残留塩素を除去するＮＯ.１活性炭塔、脱塩を行う２床３塔式イオン交換装置（カチオン交換塔、エアストリッピング塔、アニオン交換塔）、イオン交換装置で脱塩した水に次亜塩素酸ナトリウムを注入する殺菌剤注入装置、イオン交換装置の処理水を貯留する脱塩水槽、脱塩水槽出口水中の残留塩素を除去するＮＯ.２活性炭塔、微量の懸濁物質を除去するカートリッジフィルタ、およびカートリッジフィルタ処理水の殺菌を行う紫外線殺菌器で構成される。

上記の純水製造装置の水処理機器構成例において、ＮＯ.１活性炭塔およびＮＯ.２活性炭塔に代えて、亜硫酸ナトリウム等の還元剤注入ユニットを用いることもできるが、活性炭塔は有機物の吸着機能もあるので、活性炭塔が多用される。また、エアストリッピング塔に代えて、膜脱気装置を用いることができる。更に、脱塩装置としては、２床３塔式イオン交換装置に代えて、混床式イオン交換装置や逆浸透膜モジュールユニット、ナノろ過膜モジュールユニット、電気再生式脱塩装置等を用いることができる。

このような純水製造装置においては、殺菌剤を注入した脱塩水を貯留する脱塩水槽および紫外線殺菌器を除いて、残留塩素のない状態で水処理を行うために、水処理機器およびこれらの機器を接続する配管には細菌が繁殖し易いので、これを防止する必要がある。

活性炭塔やイオン交換塔での菌の繁殖防止対策の従来技術としては、例えば特許文献１や特許文献２がある。これらの技術では、活性炭塔、イオン交換塔に熱水を通すことによって、活性炭塔、イオン交換塔をそれぞれ殺菌している。
また、特許文献３に記載された技術では、ポータブル水（水道水）を加熱器で加熱し、通水経路全体に熱水を通して熱水殺菌を行っている。この通水経路は、プレフィルター、吸着要素、逆浸透ユニット、イオン交換モジュールを組み合わせて構成した無菌水溶液を製造する系を形成している。
更に、特許文献４に記載された技術では、凝集除濁装置、ろ過装置、ろ過水タンク、混床式純水装置、精密ろ過装置、紫外線殺菌装置、純水タンクから構成される純水製造経路において、純水タンクに接続した純水管に熱交換装置を設け、この熱交換装置には加熱純水管の一端を接続させるとともに、その他端を純水製造経路の任意の箇所に接続させることによって純水製造経路の熱水殺菌を行っている。

特開平６−７１２４９号公報 特開２００３−８８７６５号公報 特開平７−８９９６号公報 特開昭５４−３４５４５号公報

上記の特許文献１や特許文献２に記載された技術によれば、活性炭塔、イオン交換塔に熱水を通すことによって、活性炭塔、イオン交換塔をそれぞれ殺菌することが可能である。しかしながら、これらの技術では、活性炭塔、イオン交換塔を個別に熱水殺菌することはできても、これらの水処理機器を組み合わせて構成した通水経路全体にわたって熱水殺菌することはできない。

一方、特許文献３に記載された技術のように、通水経路全体に熱水を通す系は、原水が清浄な水道水で装置規模が小さい無菌水製造装置には適している。しかしながら、この技術を、装置規模が数１０〜１００ｍ^３/ｈ程度と比較的大きい飲料・食品製造用純水の製造装置に応用する場合には、幾つかの問題が生じる。まず、通水経路全体に熱水を通すので、上流側の水処理機器に蓄積されていた汚染物質が脱離して熱水に侵入し、下流側の水処理機器を汚染するおそれがある。また、装置規模が大きいので最下流の水処理機器が所定の熱水殺菌温度に到達するまでの昇温と元の温度に戻す降温に長時間を要し、熱水殺菌時間が著しく長くなってしまう。その結果、熱水殺菌に多量の熱エネルギーと多量の水を要することになり、経済的でない。

また、特許文献４に記載された技術のように、純水タンクに接続した純水管に熱交換装置を設け、この熱交換装置には加熱純水管の一端を接続させるとともに、その他端を純水製造経路の任意の箇所に接続させることによって純水製造経路の熱水殺菌を行う場合、熱水殺菌用水が全て純水であるので、純水の使用量が多く、やはり経済的でない。更に、特許文献４に記載された技術で純水製造装置の熱水殺菌を行う場合、特に、加熱純水管を純水製造装置の上流側の水処理機器に接続して循環殺菌を行う場合には、上述の特許文献３の技術の問題点と同様の問題点がある。また更に、特許文献４に記載の技術では、熱水殺菌後の排水の処置については何ら検討がなされていない。その結果、排水の回収問題や熱の有効利用の要請など、熱水殺菌後の排水に関する種々の課題に対応することが困難である。

このように、従来の飲料・食品製造用純水の製造装置には、装置内の菌の繁殖を防止して装置の安定運転を行うための効率的な熱水殺菌機能がなかった。しかしながら、水資源の有効活用、省エネルギーの見地から、例えば、飲料・食品製造用純水の製造装置における熱水殺菌の一層の効率化が求められている。

本発明は、以上のような技術的課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、純水製造装置の通水経路全体に対して熱水殺菌を効率的に行う機能を備えることによって、より経済的で、より安定した運転ができる、飲料・食品製造用純水の製造装置を提供することにある。

かかる目的のもと、本発明は、飲料または食品の製造に用いられる純水を原水から製造する純水製造装置であって、水処理ユニットと熱水供給ユニットとを備え、この水処理ユニットは、原水に含まれる不純物を除去するための複数の水処理機器と、この水処理ユニットの水処理機器を含む通水経路を分割して熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路とを有し、この熱水供給ユニットは、熱水殺菌用水を加熱するための水加熱装置と、この水加熱装置へ異なる水質の熱水殺菌用水を供給するための複数の熱水殺菌用水供給配管と、水加熱装置から複数の熱水殺菌経路へ熱水を供給するための熱水供給配管とを含む。

ここで、この水処理ユニットの複数の熱水殺菌経路は、おのおの熱水入口弁と熱水出口弁とを備えたことを特徴とすることができる。
また、この熱水供給ユニットの水加熱装置は、水処理機器の一過式熱水殺菌を行う熱水殺菌用水を加熱し、複数の熱水殺菌用水供給配管の何れかの熱水殺菌用水供給配管から、特定の水質の熱水殺菌用水を水加熱装置に供給することを特徴とすることができる。
更に、この熱水供給ユニットは、水処理機器の循環式熱水殺菌を行うための熱水槽、熱水ポンプ、水加熱装置、及び熱水槽に熱水殺菌用水を供給する複数の熱水殺菌用水供給配管を備えたことを特徴とすれば、熱水を再利用することができる点で好ましい。

また更に、この熱水供給ユニットは、熱水中の気泡を熱水から除去するための気泡分離器および気体排出弁を熱水供給配管に備えたことを特徴とすることができる。
また、この複数の熱水殺菌経路から熱水殺菌を行なう経路を選択するための操作盤を更に含む。
ここで、この複数の熱水殺菌経路に対してそれぞれ異なる頻度で熱水殺菌を行うことを特徴とすることができる。
また更に、この複数の熱水殺菌経路は、一過式熱水殺菌経路と循環式熱水殺菌経路とを備え、これらの何れかを選択して熱水殺菌を行うことを特徴とすることができる。

他の観点から捉えると、本発明の純水製造装置は、水処理ユニットと熱水供給ユニットとを備え、この水処理ユニットは、原水に含まれる不純物を除去するための複数の水処理機器と、この水処理ユニットの水処理機器を含む通水経路を分割して熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路とを有し、熱水供給ユニットは、熱水殺菌用水を加熱するための水加熱装置と、この水加熱装置へ熱水殺菌用水を供給するための熱水殺菌用水供給配管と、水加熱装置から複数の熱水殺菌経路へ熱水を供給するための熱水供給配管と、水処理機器を熱水殺菌した後の水を外部へ排出するために水処理ユニットの通水経路とは別個に設けられた排水配管とを含むことを特徴とすることができる。

一方、本発明は、上水、井戸水、および工業用水を水源とする残留塩素を含む水の少なくとも１つからなる水を原水として、飲料または食品の製造に用いられる純水を製造する純水製造装置の熱水殺菌方法であって、この純水製造装置を構成する一または複数の水処理機器の単位に分割し、分割された単位ごとに、異なった水質および/または異なった頻度で熱水殺菌を実行することを特徴とすることができる。

ここで、この熱水殺菌は、熱水を再利用しない一過式熱水殺菌、または熱水を再利用する循環式熱水殺菌で行なわれることを特徴とすることができる。
また、この熱水殺菌は、分割された単位ごとに、純水製造の通水と同方向または逆方向を選択して熱水を流通させることを特徴とすることができる。
更に、この熱水殺菌は、純水製造の通水に用いられる経路とは別個に設けられた排水経路を用いて、熱水殺菌に供した熱水を装置外へ排出することを特徴とすることができる。

本発明によれば、従来装置に比べて効率的な熱水殺菌が可能となり、かつ安定した運転が行える純水製造装置を提供することができる。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
図１（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される飲料・食品工場の純水系統の例を示した図である。この図１（ａ）〜（ｃ）に示す飲料・食品工場の純水系統では、飲料/食品製造工程１０の前段階に、本実施の形態が適用される純水製造装置２０を備えている。図１（ａ）に示す純水系統では、水源として上水を用い、この上水をそのまま原水として純水製造装置２０に供給している。そして、この純水製造装置２０の処理水を飲料/食品製造工程１０に供給している。一方、図１（ｂ）に示す純水系統では、水源として井水を用い、この井水にＮａＣｌＯを加え、除鉄・除マンガン装置１１で処理した水を原水として純水製造装置２０に供給している。更に、図１（ｃ）に示す純水系統では、水源として工業用水を使用し、この工業用水にＮａＣｌＯおよび凝集剤を加え、ろ過装置１２で処理した水を原水として純水製造装置２０に供給している。
ここで、一つの純水製造装置の流量は、数１０〜１００ｍ^３/ｈ程度である。また、飲料・食品工場の規模が大きい場合には、複数系列の純水製造装置２０が設置される。
以下、第１の実施の形態〜第４の実施の形態にて、純水製造装置２０について説明する。

− 第１の実施形態 −
図２は、純水製造装置２０の第１の実施形態を詳述した構成図である。実施の形態１が適用される純水製造装置２０は、原水を処理する複数の水処理機器が通水経路を介して接続される水処理ユニット３０と、この水処理ユニット３０を構成する水処理機器を熱水殺菌する熱水供給ユニット５０とを備えている。熱水供給ユニット５０は、水処理ユニット３０の一または複数の水処理機器の単位に分割して熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路を介して、熱水を水処理ユニット３０に供給している。また、熱水供給ユニット５０には、異なる水質の熱水殺菌用水が供給される。

この水処理ユニット３０は、純水製造装置として、原水中の残留塩素を除去するＮＯ.１活性炭塔３１を備えている。また、脱塩を行う２床３塔式イオン交換装置として、カチオン交換塔３２、エアストリッピング塔３３、およびアニオン交換塔３４を備えている。更に、イオン交換装置（カチオン交換塔３２、エアストリッピング塔３３、アニオン交換塔３４）で脱塩した水に次亜塩素酸ナトリウム（ＮａＣｌＯ）を注入する殺菌剤注入装置３９を備えている。また、イオン交換装置の処理水を貯留する脱塩水槽３５と、脱塩水槽３５の出口水中の残留塩素を除去するＮＯ.２活性炭塔３６とを備えている。また更に、微量の懸濁物質を除去するカートリッジフィルタ３７と、カートリッジフィルタ３７からの処理水の殺菌を行う紫外線殺菌器３８とを備えている。

このイオン交換装置であるカチオン交換塔３２には、カチオン性物質を除去するためのカチオン交換樹脂が充填されている。また、アニオン交換塔３４には、アニオン性物質を除去するためのアニオン交換樹脂が充填されている。
尚、水処理ユニットの水処理機器として含まれるイオン交換装置の型式は、原水の水質や処理流量によって適切な型式を選定することが好ましい。図２に示す例によれば、カチオン交換塔３２とアニオン交換塔３４との間に脱気塔であるエアストリッピング塔３３を配置することによってカチオン交換塔３２で重炭酸イオンから生じた炭酸ガスを除去でき、アニオン交換塔３４のアニオン交換樹脂に対する負荷を軽減することができる点で好ましい。エアストリッピング塔３３は構造が簡単でかつコンパクトであり、脱気ユニットとして利用する際に経済性に優れている。脱気ユニットとして、エアストリッピング塔３３に代えて、膜脱気モジュールユニットを用いることもできる。膜脱気モジュールユニットでは、疎水性気体透過膜を介して気相部と液相部とが構成されている。そして、かかる構成を採用すれば、気相部を減圧して脱気することができるので外気からの処理水への臭気成分等の混入のおそれがない点で好ましい。

更に、この純水製造装置２０は、イオン交換装置(カチオン交換塔３２やアニオン交換塔３４など)を含む水処理ユニット３０の水処理機器として、イオン交換装置の処理水に含まれる微量の懸濁物質を除去するためのカートリッジフィルタ３７を備えている。逆浸透膜モジュールユニットやナノろ過膜モジュールユニットを含まない水処理ユニット３０については、カートリッジフィルタ３７を備えることはイオン交換塔処理水に含まれる懸濁物質を除去することができる点で特に好ましい。
また更に、この純水製造装置２０は、水中の細菌を殺菌するための紫外線殺菌器３８を備えており、この紫外線殺菌器３８を備えることで、処理水における菌繁殖を抑制することができる。

このような複数の水処理機器は、通水経路を介して接続されており、処理水は、飲料/食品製造工程１０へ供給される。そして、この複数の水処理機器は、水処理ユニット３０の水処理機器を含む通水経路全体を分割し、分割単位で個別に熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路を有している。これらの各熱水殺菌経路は、それぞれ熱水入口弁４１−１〜４１−５と、熱水出口弁４２−１〜４２−６とを備えている。また、殺菌に用いられた熱水殺菌用水を装置外へ排出する熱水殺菌用水排水配管４３を備えている。

図２に示す例では、ＮＯ.１活性炭塔３１とカチオン交換塔３２との間に第１の熱水入口弁４１−１を設け、また、カチオン交換塔３２とエアストリッピング塔３３との間に第２の熱水入口弁４１−２を設けている。更に、アニオン交換塔３４と脱塩水槽３５との間に第３の熱水入口弁４１−３を設けている。また更に、脱塩水槽３５とＮＯ.２活性炭塔３６との間に第４の熱水入口弁４１−４を設け、ＮＯ.２活性炭塔３６とカートリッジフィルタ３７との間に第５の熱水入口弁４１−５を設けている。

また、図２に示す例では、ＮＯ.１活性炭塔３１の通水経路上流側に第１の熱水出口弁４２−１を設け、ＮＯ.１活性炭塔３１とカチオン交換塔３２との間であって、第１の熱水入口弁４１−１よりも通水経路上流側に第２の熱水出口弁４２−２を設けている。また、エアストリッピング塔３３とアニオン交換塔３４との間に第３の熱水出口弁４２−３を設け、アニオン交換塔３４と脱塩水槽３５との間であって第３の熱水入口弁４１−３の通水経路上流側に第４の熱水出口弁４２−４を設けている。更に、脱塩水槽３５とＮＯ.２活性炭塔３６との間であって第４の熱水入口弁４１−４の通水経路上流側に第５の熱水出口弁４２−５を設け、紫外線殺菌器３８の通水経路下流側に第６の熱水出口弁４２−６を設けている。
第１〜第６の熱水出口弁（４２−１〜４２−６）を経由した熱水は、熱水殺菌用水排水配管４３を経由して機外へ排出される。

図２に示す純水製造装置２０では、熱水入口弁４１−１〜４１−５と、熱水出口弁４２−１〜４２−６、および後述する熱水殺菌用水切替弁５４−１〜５４−３などによって、複数の熱水殺菌経路を形成している。図２に示す例では熱水殺菌経路として、(１)〜(７)の７種類の経路が示されている。そして、複数の熱水殺菌経路のうち何れの熱水殺菌経路を殺菌するかの選択は純水製造装置２０の操作盤(図示せず)で行い、各熱水殺菌経路の熱水殺菌操作は自動操作とすることが好ましい。熱水殺菌経路の選び方としては、各熱水殺菌経路での一般細菌数の測定を行ない、菌数が基準値(例えば、一般細菌数１００個/ｍｌ以下)近くに増加した経路を選ぶ方法等が考えられる。また、この測定結果に基づいて菌数が基準値を超えない熱水殺菌の頻度を決定し、定期的に行なう方法も考えられる。熱水殺菌の頻度は、一般に、菌数の多い箇所を殺菌する場合には大きくすることが好ましく、菌数の少ない箇所を殺菌する場合には熱水殺菌の頻度を小さくすることができる。このように、熱水殺菌を施す単位ごとに異なった頻度で熱水殺菌を施すことが好ましい。

この水処理ユニット３０の各熱水殺菌経路は、それぞれ熱水入口弁と熱水出口弁とを含むが、水処理ユニット３０の水処理機器を含む通水経路全体で熱水殺菌が行なわれない部分が生じないように配置されており、通水経路全体に対して熱水殺菌を確実に行うことが可能となる。例えば、図２に示す例では、上述のように、第１の熱水入口弁４１−１よりも通水経路の上流側に第２の熱水出口弁４２−２が設けられており、熱水殺菌経路(１)と熱水殺菌経路(２)とが、通水経路の一部で重なっている。これによって、通水経路全体に熱水殺菌を施すことが可能である。
また、水処理ユニット３０の各水処理機器や、通水系統の配管、及び配管に取り付ける弁、計器等は、熱水殺菌時の高温に耐えられる耐熱性の高いものが使用される。

一方、図２に示す純水製造装置２０を構成する熱水供給ユニット５０は、熱水殺菌用水を加熱するための水加熱装置５１と、水加熱装置５１へ熱水殺菌用水を供給するための熱水殺菌用水供給配管５２と、水加熱装置５１から各熱水殺菌経路へ熱水を供給するための熱水供給配管５３とを含んでいる。図２に示す熱水供給ユニット５０では、これらの構成によって水処理機器の一過式の熱水殺菌を行なっており、水処理機器から脱離した汚染物質をこれらの水処理機器に戻さないように構成されている。

また、熱水供給ユニット５０は、各熱水殺菌経路に適した水質の熱水で殺菌を行うための熱水殺菌用水切替弁５４−１〜５４−３を熱水供給ユニット５０の熱水殺菌用水供給配管５２に取り付けている。より具体的には、原水を供給するための第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１、カチオン塔処理水を供給するための第２の熱水殺菌用水切替弁５４−２、アニオン塔処理水を供給するための第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３を備えている。そして、熱水殺菌を行なう経路に応じてこれらの切替弁を切り替え制御し、供給される熱水殺菌用水を選択可能としている。これによって、例えば全ての熱水殺菌経路の熱水殺菌に処理水を使わずに済むので、処理水を節約することが可能となる。

尚、熱水供給ユニット５０に含まれる水加熱装置５１は、熱水殺菌用水を所定温度に加熱できるものであれば種類を問わないが、蒸気を熱源とする熱交換器であれば、コンパクトで温度調節がし易く経済的である点で好ましい。即ち、図２に示すように、水加熱装置５１には蒸気が供給され、熱水殺菌用水供給配管５２を介して供給された熱水殺菌用水を、蒸気を熱源とする熱交換器によって加熱し、凝縮水を機外へ排出している。ここで水加熱装置５１では、供給される熱水殺菌用水を例えば６０〜９０℃程度にまで加熱する。尚、各熱水殺菌経路ごとに加熱温度を変えることも有効である。
また、例えば熱水殺菌用水供給配管５２に、熱水中の気泡を熱水から分離し除去するための気泡分離器(図示せず)と気体排出弁(図示せず)とを取り付けることも可能である。これらを取り付けることで、熱水殺菌経路における気泡の滞留を防ぎ、熱水殺菌をより効果的に行うことができる。
更に、高温水の供給手段としては、他の設備、例えば、アニオン交換塔の加温再生設備(シリカ脱離のための再生剤の加温設備)を利用することもできる。

次に、図２に示す第１の実施形態における熱水殺菌経路について説明する。

表１は、図２に示す純水製造装置２０の熱水殺菌の実施例を示している。表１に示す熱水殺菌経路(１)〜(７)は、図２に示す符号(１)〜(７)に対応している。
各熱水殺菌経路に共通する熱水殺菌条件としては、
・昇温速度 ０.５〜１０℃/ｍｉｎ
・殺菌 ６０〜９０℃で６０〜１０ｍｉｎ
・降温速度 ０.５〜１０℃/ｍｉｎ
である。

熱水殺菌経路(１)では、第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して水加熱装置５１に原水が供給される。そして、この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第１の熱水入口弁４１−１からＮＯ.１活性炭塔３１とカチオン交換塔３２との間の通水経路に供給される。この熱水は、排水処理の流通(通水)とは逆方向に流通し、ＮＯ.１活性炭塔３１を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第１の熱水出口弁４２−１から熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(１)は、ＮＯ.１活性炭塔３１を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。発明者等による検討の結果、一般細菌数で比較すると、殺菌前では３００個/ｍｌよりも多かったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

次に、熱水殺菌経路(２)では、同様に、第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して水加熱装置５１に原水が供給され、この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第２の熱水入口弁４１−２から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは逆方向に流通し、カチオン交換塔３２を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第２の熱水出口弁４２−２から熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(２)は、カチオン交換塔３２を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。一般細菌数で比較すると、殺菌前では２０〜１００個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(３)では、同様に、第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して水加熱装置５１に原水が供給され、この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第２の熱水入口弁４１−２から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、エアストリッピング塔３３を熱水殺菌する。その後、熱水は、第３の熱水出口弁４２−３から熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(３)は、エアストリッピング塔３３を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。一般細菌数で比較すると、殺菌前では２０〜１００個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(４)では、第２の熱水殺菌用水切替弁５４−２から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して水加熱装置５１にカチオン塔処理水が供給される。このカチオン塔処理水は、水処理ユニット３０のカチオン交換塔３２にて処理された処理水である。特に、エアストリッピング塔３３にてガスが除去された後の処理水とすることが好ましい。そして、水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第３の熱水入口弁４１−３から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは逆方向に流通し、アニオン交換塔３４を熱水殺菌する。その後、熱水は、第３の熱水出口弁４２−３から熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(４)は、アニオン交換塔３４を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水はカチオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜５０個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(５)では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して水加熱装置５１にアニオン塔処理水が供給される。このアニオン塔処理水は、水処理ユニット３０のアニオン交換塔３４にて処理された後の処理水とすることが好ましい。そして、水加熱装置５１にて加熱された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第４の熱水入口弁４１−４から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは逆方向に流通し、脱塩水槽３５を熱水殺菌する。その後、熱水は、第４の熱水出口弁４２−４から熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(５)は、脱塩水槽３５を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水はアニオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜２個/ｍｌ、殺菌後には１個/ｍｌ未満であった。

熱水殺菌経路(６)では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して水加熱装置５１にアニオン塔処理水が供給される。そして、水加熱装置５１にて加熱された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第５の熱水入口弁４１−５から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは逆方向に流通し、ＮＯ.２活性炭塔３６を熱水殺菌する。その後、熱水は、第５の熱水出口弁４２−５から熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(６)は、ＮＯ.２活性炭塔３６を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水はアニオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。一般細菌数で比較すると、殺菌前では１０個/ｍｌ〜２０個/ｍｌ、殺菌後には１個/ｍｌ未満であった。

熱水殺菌経路(７)では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して水加熱装置５１にアニオン塔処理水が供給される。そして、水加熱装置５１にて加熱された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第５の熱水入口弁４１−５から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、カートリッジフィルタ３７と紫外線殺菌器３８とを共に熱水殺菌する。その後、熱水は、第６の熱水出口弁４２−６から熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(７)は、カートリッジフィルタ３７および紫外線殺菌器３８を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水はアニオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜２個/ｍｌ、殺菌後には１個/ｍｌ未満であった。

このように、本実施の形態によれば、通水経路はこの複数の熱水殺菌経路によってカバーされるので、通水経路に熱水殺菌されない部分はなく、かつ、通水経路全体を熱水殺菌経路とする装置に比べて個々の熱水殺菌経路が短くなるので、熱水殺菌時の温度の昇降時間が短縮され熱水殺菌時間が短くなる。その結果、熱水殺菌に要する熱エネルギーと水の使用量を節減できる。また、通水経路には菌が比較的繁殖しやすい部分(例えばＮＯ.１活性炭塔３１)と比較的繁殖しにくい部分(例えばアニオン交換塔３４)があるが、本実施の形態では、熱水殺菌経路を選択して個別に熱水殺菌を行えるので、菌が比較的繁殖しやすい熱水殺菌経路の熱水殺菌頻度を上げることができる。また、逆に菌が比較的繁殖しにくい熱水殺菌経路の熱水殺菌頻度を下げることができ、効率的な熱水殺菌が可能である。更に、熱水殺菌によって蓄積されていた汚染物質が脱離し熱水に混入するおそれのある水処理機器に対しては、この水処理機器と下流側の水処理機器を他の熱水殺菌経路に分離することによって、下流側の水処理機器の汚染を防ぐことも可能となる。

また、本実施の形態では、水加熱装置５１に対して、異なる水質の熱水殺菌用水を供給するように構成した。これによって、例えば処理水である純水の使用量を大幅に削減することが可能となり、より経済的な飲料・食品製造用純水の製造装置を提供することができる。
更に、本実施の形態では、熱水殺菌用水排水配管４３を経由して排水している。即ち、熱水殺菌を行う水処理ユニット３０において、熱水殺菌に供した熱水を排出する排水経路を、原水を処理する経路とは別個に設けている。これによって、例えば後述するような熱水の再利用を行う系を容易に形成でき、飲料・食品製造用純水の製造装置における経済性を高めることが可能となる。
なお、熱水供給ユニット５０内に水加熱装置を複数設置することによって、複数の熱水殺菌経路の熱水殺菌を同時に行うことも可能である。

− 第２の実施形態 −
図３は、純水製造装置２０の第２の実施形態を詳述した構成図である。この第２の実施形態では、殺菌方式として循環式を採用した点で、図２に示す第１の実施形態とは大きく異なる。図３に示す純水製造装置２０は、図２に示す第１の実施形態と同様に、水処理機器として、ＮＯ.１活性炭塔３１、カチオン交換塔３２、エアストリッピング塔３３、アニオン交換塔３４、脱塩水槽３５、ＮＯ.２活性炭塔３６、カートリッジフィルタ３７、紫外線殺菌器３８、および殺菌剤注入装置３９を有している。また、これらの複数の水処理機器は、通水経路を介して接続されている点も同様である。そして、水処理ユニット３０の水処理機器を含む通水経路全体を分割し、分割単位で個別に熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路を有しているとともに、異なる水質の熱水殺菌用水を供給する点なども同様である。
尚、第１の実施形態と同様の機能については同様の符号を用い、ここではその詳細な説明を省略する。以下、他の実施形態も同様である。

これらの各熱水殺菌経路は、それぞれ熱水入口弁６１−１〜６１−７と、熱水出口弁６２−１〜６２−７とを備えている。図３に示す第２の実施形態では、ＮＯ.１活性炭塔３１への原水流路の上流側に第１の熱水入口弁６１−１を設け、ＮＯ.１活性炭塔３１とカチオン交換塔３２との間に第２の熱水入口弁６１−２を設けている。また、カチオン交換塔３２とエアストリッピング塔３３との間に第３の熱水入口弁６１−３を設け、エアストリッピング塔３３とアニオン交換塔３４との間に第４の熱水入口弁６１−４を設けている。更に、アニオン交換塔３４と脱塩水槽３５との間に第５の熱水入口弁６１−５を設け、脱塩水槽３５とＮＯ.２活性炭塔３６との間に第６の熱水入口弁６１−６を設けている。更に、ＮＯ.２活性炭塔３６とカートリッジフィルタ３７との間に第７の熱水入口弁６１−７を設けている。

一方、ＮＯ.１活性炭塔３１とカチオン交換塔３２との間であって第２の熱水入口弁６１−２よりも原水の通水経路の下流側に、第１の熱水出口弁６２−１を設けている。また、カチオン交換塔３２とエアストリッピング塔３３との間であって第３の熱水入口弁６１−３よりも原水の通水経路の下流側に、第２の熱水出口弁６２−２を設けている。同様に、エアストリッピング塔３３とアニオン交換塔３４との間であって第４の熱水入口弁６１−４よりも原水の通水経路の下流側に、第３の熱水出口弁６２−３を設けている。更に、アニオン交換塔３４と脱塩水槽３５との間であって第５の熱水入口弁６１−５よりも原水の通水経路の下流側に、第４の熱水出口弁６２−４を設けている。また更に、脱塩水槽３５とＮＯ.２活性炭塔３６との間であって第６の熱水入口弁６１−６よりも原水の通水経路の下流側に、第５の熱水出口弁６２−５を設けている。また、ＮＯ.２活性炭塔３６とカートリッジフィルタ３７との間であって第７の熱水入口弁６１−７よりも原水の通水経路の下流側に、第６の熱水出口弁６２−６を設けている。更に、紫外線殺菌器３８の原水の通水経路の下流側に第７の熱水出口弁６２−７を設けている。これらの熱水出口弁６２−１〜６２−７から排出される熱水は、熱水殺菌用水出口配管６３を経由し、切り替え弁の作用によって一部が熱水供給ユニット５０にて循環利用され、一部は装置外へ排出される。

更に、図３に示す第２の実施形態の熱水供給ユニット５０は、図２に示す構成に加えて、水処理ユニット３０の熱水殺菌用水出口配管６３から分岐して、一旦、殺菌に用いられた熱水を循環する循環用配管６４を備えている。そして、この循環用配管６４からの水を用いて循環式熱水殺菌を行うための熱水槽５５と、熱水槽５５から水加熱装置５１に向けて熱水殺菌用水を供給する熱水ポンプ５６を備えている。

次に、図３に示す第２の実施形態における熱水殺菌経路について説明する。

表２は、図３に示す純水製造装置２０の熱水殺菌の実施例を示している。表２に示す熱水殺菌経路(１)〜(７)は、図３に示す符号(１)〜(７)に対応している。
昇温速度、殺菌、降温速度などの熱水殺菌条件は、第１の実施形態と同様であり、各熱水殺菌経路に共通している。

まず、熱水殺菌経路(１)では、第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１から熱水殺菌用水供給配管５２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１に原水が供給される。そして、水加熱装置５１にて原水を加熱して生成した熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第１の熱水入口弁６１−１からＮＯ.１活性炭塔３１の通水経路の上流側に供給される。この熱水は、原水処理の流通(通水)とは同方向に流通し、ＮＯ.１活性炭塔３１を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第１の熱水出口弁６２−１から熱水殺菌用水出口配管６３を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管６４を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用させることも可能である。このように、熱水殺菌経路(１)は、ＮＯ.１活性炭塔３１を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。ここで、発明者等による検討の結果、一般細菌数で比較すると、殺菌前では３００個/ｍｌよりも多かったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

次に、熱水殺菌経路(２)では、同様に、第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１から熱水殺菌用水供給配管５２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１に原水が供給される。この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第２の熱水入口弁６１−２から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、カチオン交換塔３２を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第２の熱水出口弁６２−２から熱水殺菌用水出口配管６３を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管６４を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用させることも可能である。このように、熱水殺菌経路(２)は、カチオン交換塔３２を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。ここで、熱水殺菌経路(２)では、一般細菌数で比較すると、殺菌前では２０〜１００個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

次に、熱水殺菌経路(３)では、同様に、第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１から熱水殺菌用水供給配管５２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１に原水が供給される。この水加熱装置５１にて原水が加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第３の熱水入口弁６１−３から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、エアストリッピング塔３３を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌処理に供した熱水は、第３の熱水出口弁６２−３から熱水殺菌用水出口配管６３を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管６４を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用させることも可能である。このように、熱水殺菌経路(３)は、エアストリッピング塔３３を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。ここで、熱水殺菌経路(３)では、一般細菌数で比較すると、殺菌前では２０〜１００個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(４)では、第２の熱水殺菌用水切替弁５４−２から熱水殺菌用水供給配管５２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１にカチオン塔処理水が供給される。この水加熱装置５１にてカチオン塔処理水が加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第４の熱水入口弁６１−４から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、アニオン交換塔３４を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌処理に供した熱水は、第４の熱水出口弁６２−４から熱水殺菌用水出口配管６３を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管６４を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用させることも可能である。このように、熱水殺菌経路(４)は、アニオン交換塔３４を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水はカチオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。また、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜５０個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(５)では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１にアニオン塔処理水が供給される。この水加熱装置５１にてアニオン塔処理水が加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第５の熱水入口弁６１−５から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、脱塩水槽３５を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌処理に供した熱水は、第５の熱水出口弁６２−５から熱水殺菌用水出口配管６３を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管６４を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用させることも可能である。このように、熱水殺菌経路(５)は、脱塩水槽３５を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水はアニオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。また、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜２個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(６)では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１に処理水が供給される。この水加熱装置５１にてアニオン塔処理水が加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第６の熱水入口弁６１−６から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、ＮＯ.２活性炭塔３６を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌処理に供した熱水は、第６の熱水出口弁６２−６から熱水殺菌用水出口配管６３を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管６４を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用させることも可能である。このように、熱水殺菌経路(６)は、ＮＯ.２活性炭塔３６を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水はアニオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。また、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１０個/ｍｌ〜２０個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(７)では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１にアニオン塔処理水が供給される。この水加熱装置５１にて処理水が加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第７の熱水入口弁６１−７から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、カートリッジフィルタ３７と紫外線殺菌器３８とを共に熱水殺菌する。その後、熱水は、第７の熱水出口弁６２−７から熱水殺菌用水出口配管６３を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管６４を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用させることも可能である。このように、熱水殺菌経路(７)は、カートリッジフィルタ３７および紫外線殺菌器３８を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水はアニオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。更に、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜２個/ｍｌ、殺菌後には１個/ｍｌ未満であった。

このように構成される実施の形態２は、実施の形態１と同様な効果に加え、循環式熱水殺菌を採用することで、熱エネルギーと水を節約することが可能となる。

− 第３の実施形態 −
図４は、純水製造装置２０の第３の実施形態を詳述した構成図である。この第３の実施形態では、循環式熱水殺菌経路(熱水殺菌経路(８))を設けた部分が特筆すべき点である。図４に示す純水製造装置２０は、図２に示す第１の実施形態と同様に、水処理機器として、ＮＯ.１活性炭塔３１、カチオン交換塔３２、エアストリッピング塔３３、アニオン交換塔３４、脱塩水槽３５、ＮＯ.２活性炭塔３６、カートリッジフィルタ３７、紫外線殺菌器３８、および殺菌剤注入装置３９を有している。また、これらの複数の水処理機器は、通水経路を介して接続されている点も同様である。そして、水処理ユニット３０の水処理機器を含む通水経路全体を分割し、分割単位で個別に熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路を有しているとともに、異なる水質の熱水殺菌用水を供給する点なども同様である。

図４に示す第３の実施形態では、水処理ユニット３０にて、熱水入口弁７１−１〜７１−６と、熱水出口弁７２−１〜７２−７を設けている。熱水の排水の処置としては、そのまま外部へ排出する熱水殺菌用水排水配管７３と、第４の熱水出口弁７２−４および第７の熱水出口弁７２−７を経由した熱水を循環させるための熱水殺菌用水排水配管７４を有している。
一方、熱水供給ユニット５０は、図２に示す第１の実施形態に加え、熱水殺菌経路(５)および(８)による循環式熱水殺菌経路に対応した機能を備えている。即ち、熱水殺菌用水排水配管７４から弁により分岐した循環用配管７５と、循環用配管７５を経由して循環された水を用いて循環式熱水殺菌を行うための熱水槽５５と、熱水槽５５からの水を供給する熱水ポンプ５６と、熱水ポンプ５６から供給された水を加熱する水加熱装置５１−２と、この水加熱装置５１−２により加熱された熱水を水処理ユニット３０に供給する熱水供給配管５３−２を備えている。また、熱水槽５５に原水を供給するための第４の熱水殺菌用水切替弁５４−４および第５の熱水殺菌用水切替弁５４−５、熱水殺菌用水供給配管５２―２を備えている。

次に、図４に示す第３の実施形態における熱水殺菌経路について説明する。

表３は、図４に示す純水製造装置２０の熱水殺菌の実施例を示している。表３に示す熱水殺菌経路(１)〜(８)は、図４に示す符号(１)〜(８)に対応している。尚、熱水殺菌経路(１)と(８)については、どちらかを選択して実施する。
昇温速度、殺菌、降温速度などの熱水殺菌条件は、第１の実施形態および第２の実施形態と同様であり、各熱水殺菌経路に共通している。

まず、熱水殺菌経路(１)〜(４)は、図２（および表１）に示す第１の実施形態における熱水殺菌経路(１)〜(４)と同様である。用いられる熱水入口弁および熱水出口弁は、熱水殺菌経路(１)では第１の熱水入口弁７１−１と第１の熱水出口弁７２−１、熱水殺菌経路(２)では第２の熱水入口弁７１−２と第２の熱水出口弁７２−２、熱水殺菌経路(３)では第２の熱水入口弁７１−２と第３の熱水出口弁７２−３である。また、熱水殺菌経路(４)では第３の熱水入口弁７１−３と第３の熱水出口弁７２−３が用いられる。そして、これらの熱水殺菌処理に用いられた排水は、熱水殺菌用水排水配管７３を経由して排出される。表３に示す各種内容についても、表１に示す第１の実施形態における熱水殺菌経路(１)〜(４)と同様である。

熱水殺菌経路(５)では、第４の熱水殺菌用水切替弁５４−４から熱水殺菌用水供給配管５２―２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１―２にアニオン塔処理水が供給される。この水加熱装置５１―２にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３−２を経由し、水処理ユニット３０の第４の熱水入口弁７１−４から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、脱塩水槽３５を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第４の熱水出口弁７２−４から熱水殺菌用水排水配管７４を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管７５を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用される。このように、熱水殺菌経路(５)は、脱塩水槽３５を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水はアニオン塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。更に、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜２個/ｍｌ、殺菌後には１個/ｍｌ未満であった。

熱水殺菌経路(６)、（７）では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３からアニオン塔処理水が供給され、図２（および表１）に示す第１の実施形態における熱水殺菌経路(６)、（７）と同様に熱水殺菌処理がなされる。即ち、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２を経由し、水加熱装置５１にアニオン塔処理水が供給される。この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第５の熱水入口弁７１−５から通水経路に供給される。熱水殺菌経路(６)は、ＮＯ.２活性炭塔３６を殺菌し、第５の熱水出口弁７２−５から熱水殺菌用水排水配管７３を経由して排出される。熱水殺菌経路(７)は、カートリッジフィルタ３７および紫外線殺菌器３８を殺菌し、第６の熱水出口弁７２−６から熱水殺菌用水排水配管７３を経由して排出される。尚、その他、表３に示す各種内容についても、表１に示す第１の実施形態における熱水殺菌経路(６)、(７)と同様である。

熱水殺菌経路(８)は、熱水殺菌経路(１)とは選択的に利用され、熱水殺菌に用いられる。この熱水殺菌経路(８)では、原水が供給され、第５の熱水殺菌用水切替弁５４−５から熱水殺菌用水供給配管５２―２、熱水槽５５を経由し、熱水ポンプ５６により水加熱装置５１―２に供給される。この水加熱装置５１―２にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３−２を経由し、水処理ユニット３０の第６の熱水入口弁７１−６から通水経路に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、Ｎｏ.１活性炭塔３１を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第７の熱水出口弁７２−７から熱水殺菌用水排水配管７４を経由して排水される。殺菌に用いられた排水は、弁による切り替えによって循環用配管７５を経由して熱水槽５５へ供給され、循環再利用される。このように、熱水殺菌経路(８)は、Ｎｏ.１活性炭塔３１を殺菌し、殺菌方式は循環式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。更に、一般細菌数で比較すると、殺菌前では３００個/ｍｌより多かったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

このように構成される実施の形態３は、実施の形態１と同様な効果に加え、循環式熱水殺菌を一部に採用することで、熱エネルギーと水を節約することが可能となる。尚、脱塩水槽３５およびＮＯ.１活性炭塔３１の熱水殺菌を熱水殺菌経路(５)，(８)により循環式としたが、これは、これらの水処理装置の容量が大きく、熱水が大量に使用されることに着目している。即ち、大量に熱水を使用する部分について一部、循環式を採用することで、設備にかかるコストを抑え、熱エネルギーと水を節約することが可能となる。

− 第４の実施形態 −
図５は、純水製造装置２０の第４の実施形態を詳述した構成図である。この第４の実施形態では、図２〜図４に示す第１〜第３の実施形態とは、水処理ユニット３０に配置される水処理機器の内容が異なっている。図５に示す純水製造装置２０の水処理ユニット３０は、ＮＯ.１活性炭塔３１、脱塩水槽３５、ＮＯ.２活性炭塔３６、カートリッジフィルタ３７、紫外線殺菌器３８、および殺菌剤注入装置３９を有している。また、第１〜第３の実施形態に用いられているイオン交換装置（カチオン交換塔３２、エアストリッピング塔３３、アニオン交換塔３４）に代えて、カートリッジフィルタ８７および逆浸透膜モジュールユニット８８を備えている。逆浸透膜モジュールユニット８８に充填される逆浸透膜モジュールは、活性炭塔処理水に含まれる無機イオン類、有機物、微量の懸濁物質を除去できるものであれば、材質や形状に特に制限はない。例えば、ポリアミド系のスパイラル型複合膜逆浸透膜モジュールが使用される。逆浸透膜モジュールユニット８８では、逆浸透膜装置への供給水の水質によって異なるが、通常供給水の７０〜９０％程度を逆浸透膜装置処理水配管から透過水(処理水)として取り出し、残りの１０〜３０％程度の濃縮水(逆浸透膜モジュールユニット濃縮水)は装置外へ排出される。

図５に示す第４の実施形態にて、水処理ユニット３０は、各熱水殺菌経路を形成する熱水入口弁８１−１〜８１−３と、熱水出口弁８２−１〜８２−５と、熱水殺菌用水排水配管８３、および濃縮水配管８４とを備えている。ここでは、ＮＯ.１活性炭塔３１とカートリッジフィルタ８７との間に第１の熱水入口弁８１−１を設け、脱塩水槽３５とＮＯ.２活性炭塔３６との間に第２の熱水入口弁８１−２を設けている。また、ＮＯ.２活性炭塔３６とカートリッジフィルタ３７との間に第３の熱水入口弁８１−３を設けている。一方、ＮＯ.１活性炭塔３１の原水処理の流通(通水)の上流側に第１の熱水出口弁８２−１を設けている。また、逆浸透膜モジュールユニット８８の処理水を取り出すための通水経路から分岐して設けられる第２の熱水出口弁８２−２を設け、この逆浸透膜モジュールユニット８８の下流側に第３の熱水出口弁８２−３を設けている。更に、脱塩水槽３５とＮＯ.２活性炭塔３６との間に第４の熱水出口弁８２−４を設け、紫外線殺菌器３８の下流側に第５の熱水出口弁８２−５を設けている。各熱水出口弁８２−１〜８２−５からの熱水殺菌排水は、熱水殺菌用水排水配管８３を経由して回収装置外に排出される。

次に、図５に示す第４の実施形態における熱水殺菌経路について説明する。

表４は、図５に示す純水製造装置２０の熱水殺菌の実施例を示している。表４に示す熱水殺菌経路(１)〜(５)は、図５に示す符号(１)〜(５)に対応している。
昇温速度、殺菌、降温速度などの熱水殺菌条件は、第１〜第３の実施形態と同様であり、各熱水殺菌経路に共通している。

まず、熱水殺菌経路(１)では、第１の熱水殺菌用水切替弁５４−１から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して、水加熱装置５１に原水が供給される。そして、水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水が、熱水供給配管５３を経由し水処理ユニット３０の第１の熱水入口弁８１−１からＮＯ.１活性炭塔３１の通水経路の下流側に供給される。この熱水は、原水処理の流通(通水)とは逆方向に流通し、ＮＯ.１活性炭塔３１を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第１の熱水出口弁８２−１から熱水殺菌用水排水配管８３を経由して装置外へ排水される。このように、熱水殺菌経路(１)は、ＮＯ.１活性炭塔３１を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水は原水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。また、一般細菌数で比較すると、殺菌前では３００個/ｍｌより多かったものが、殺菌後には１個/ｍｌ未満であった。

次に、熱水殺菌経路(２)では、第２の熱水殺菌用水切替弁５４−２から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して、ＮＯ.１活性炭塔処理水が、水加熱装置５１に供給される。このＮＯ.１活性炭塔処理水は、例えばＮＯ.１活性炭塔３１にて処理された後の処理水が用いられる。この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由し、水処理ユニット３０の第１の熱水入口弁８１−１からＮＯ.１活性炭塔３１の通水経路の下流側に供給される。この熱水は、通水とは同方向に流通し、カートリッジフィルタ８７および逆浸透膜モジュールユニット８８を熱水殺菌する。その後、熱水殺菌を施した熱水は、第２の熱水出口弁８２−２および/または第３の熱水出口弁８２−３から熱水殺菌用水排水配管８３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(２)は、カートリッジフィルタ８７および逆浸透膜モジュールユニット８８を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水はＮＯ.１活性炭塔処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。ここで、熱水殺菌経路(２)では、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜５個/ｍｌ、殺菌後には１個/ｍｌ未満であった。

熱水殺菌経路(３)、(４)、(５)では、第３の熱水殺菌用水切替弁５４−３から熱水殺菌用水供給配管５２を経由して、逆浸透処理水が水加熱装置５１に供給される。この逆浸透処理水は、例えば逆浸透膜モジュールユニット８８にて処理された後の処理水が用いられる。熱水殺菌経路(３)にて、この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由して第２の熱水入口弁８１−２から通水経路に供給され、通水とは逆方向に流通し、脱塩水槽３５を熱水殺菌する。その後、第３の熱水出口弁８２−３から熱水殺菌用水排水配管８３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(３)は、脱塩水槽３５を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水は逆浸透処理水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。ここで、熱水殺菌経路(３)では、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜２個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(４)にて、この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由して第３の熱水入口弁８１−３から通水経路に供給され、通水とは逆方向に流通し、ＮＯ.２活性炭塔３６を熱水殺菌する。その後、第４の熱水出口弁８２−４から熱水殺菌用水排水配管８３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(４)は、ＮＯ.２活性炭塔３６を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水は逆浸透処理水である。また、熱水流通方向は通水と逆方向である。ここで、熱水殺菌経路(３)では、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１０個/ｍｌ〜２０個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。

熱水殺菌経路(５)にて、この水加熱装置５１にて加熱されて生成された熱水は、熱水供給配管５３を経由して第３の熱水入口弁８１−３から通水経路に供給され、通水とは同方向に流通し、カートリッジフィルタ３７および紫外線殺菌器３８を熱水殺菌する。その後、第５の熱水出口弁８２−５から熱水殺菌用水排水配管８３を経由して排水される。このように、熱水殺菌経路(５)は、カートリッジフィルタ３７および紫外線殺菌器３８を殺菌し、殺菌方式は一過式、熱水殺菌用水は逆浸透処理水である。また、熱水流通方向は通水と同方向である。ここで、熱水殺菌経路(３)では、一般細菌数で比較すると、殺菌前では１個/ｍｌ未満〜２個/ｍｌであったものを、殺菌後には１個/ｍｌ未満とすることができた。
このように、第４の実施形態によれば、逆浸透膜モジュールユニット８８を含む水処理ユニット３０に対して効率的な熱水殺菌が可能となり、細菌の繁殖を効果的に抑制することができる。

以上、詳述したように、本実施の形態(第１の実施形態〜第４の実施形態)によれば、従来の装置に比べて効率的な熱水殺菌が可能となり、また、安定した運転が行える飲料・食品製造に用いる純水を製造する純水製造装置２０を提供することができる。

（ａ）〜（ｃ）は、本実施の形態が適用される飲料・食品工場の純水系統の例を示した図である。 純水製造装置の第１の実施形態を詳述した構成図である。 純水製造装置の第２の実施形態を詳述した構成図である。 純水製造装置の第３の実施形態を詳述した構成図である。 純水製造装置の第４の実施形態を詳述した構成図である。

符号の説明

１０…飲料/食品製造工程、２０…純水製造装置、３０…水処理ユニット、５０…熱水供給ユニット

Claims (13)

1. 飲料または食品の製造に用いられる純水を原水から製造する純水製造装置であって、
   水処理ユニットと熱水供給ユニットとを備え、
   前記水処理ユニットは、原水に含まれる不純物を除去するための複数の水処理機器と、当該水処理ユニットの水処理機器を含む通水経路を分割して熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路とを有し、
   前記熱水供給ユニットは、熱水殺菌用水を加熱するための水加熱装置と、当該水加熱装置へ異なる水質の熱水殺菌用水を供給するための複数の熱水殺菌用水供給配管と、当該水加熱装置から前記複数の熱水殺菌経路へ熱水を供給するための熱水供給配管とを含み、
   前記水処理ユニットの各熱水殺菌経路は、熱水入口弁と熱水出口弁とを備え、当該熱水入口弁と当該熱水出口弁の間には前記水処理機器が配されることを特徴とする純水製造装置。
2. 前記熱水供給ユニットは、前記水処理機器を熱水殺菌した後の水を外部へ排出するために前記水処理ユニットの前記通水経路とは別個に設けられた排水配管を更に含み、
   前記水処理ユニットの隣接する前記熱水殺菌経路は、通水経路の一部が重なることを特徴とする請求項１に記載の純水製造装置。
3. 前記熱水供給ユニットの前記水加熱装置は、前記水処理機器の一過式熱水殺菌を行う熱水殺菌用水を加熱し、前記複数の熱水殺菌用水供給配管の何れかの熱水殺菌用水供給配管から、特定の水質の熱水殺菌用水を当該水加熱装置に供給することを特徴とする請求項１記載の純水製造装置。
4. 前記熱水供給ユニットは、水処理機器の循環式熱水殺菌を行うための熱水槽、熱水ポンプ、水加熱装置、及び当該熱水槽に熱水殺菌用水を供給する複数の熱水殺菌用水供給配管を備えたことを特徴とする請求項１記載の純水製造装置。
5. 前記熱水供給ユニットは、熱水中の気泡を熱水から除去するための気泡分離器および気体排出弁を前記熱水供給配管に備えたことを特徴とする請求項１記載の純水製造装置。
6. 前記複数の熱水殺菌経路から熱水殺菌を行なう経路を選択するための操作盤を更に含む請求項１記載の純水製造装置。
7. 前記複数の熱水殺菌経路に対してそれぞれ異なる頻度で熱水殺菌を行うことを特徴とする請求項１記載の純水製造装置。
8. 前記複数の熱水殺菌経路は、一過式熱水殺菌経路と循環式熱水殺菌経路とを備え、これらの何れかを選択して熱水殺菌を行うことを特徴とする請求項１記載の純水製造装置。
9. 飲料または食品の製造に用いられる純水を原水から製造する純水製造装置であって、
   水処理ユニットと熱水供給ユニットとを備え、
   前記水処理ユニットは、原水に含まれる不純物を除去するための複数の水処理機器と、当該水処理ユニットの水処理機器を含む通水経路を分割して熱水殺菌するための複数の熱水殺菌経路とを有し、
   前記熱水供給ユニットは、熱水殺菌用水を加熱するための水加熱装置と、当該水加熱装置へ熱水殺菌用水を供給するための熱水殺菌用水供給配管と、当該水加熱装置から前記複数の熱水殺菌経路へ熱水を供給するための熱水供給配管と、前記水処理機器を熱水殺菌した後の水を外部へ排出するために前記水処理ユニットの前記通水経路とは別個に設けられた排水配管とを含み、
   前記水処理ユニットの各熱水殺菌経路は、熱水入口弁と熱水出口弁とを備え、当該各熱水殺菌経路の当該熱水入口弁と当該熱水出口弁の間には前記水処理機器が配されることを特徴とする純水製造装置。
10. 飲料または食品の製造に用いられる純水を原水から製造する純水製造装置の熱水殺菌方法であって、
    前記純水製造装置を構成する一または複数の水処理機器の単位に分割し、分割された当該単位ごとに、異なった水質および/または異なった頻度で熱水殺菌を実行し、
    前記熱水殺菌は、熱水入口弁から前記水処理機器へ熱水を供給し、熱水出口弁から当該熱水殺菌に供した熱水を装置外へ排出することを特徴とする純水製造装置の熱水殺菌方法。
11. 前記熱水殺菌は、熱水を再利用しない一過式熱水殺菌、または熱水を再利用する循環式熱水殺菌で行なわれることを特徴とする請求項１０記載の熱水殺菌方法。
12. 前記熱水殺菌は、前記単位ごとに、純水製造の通水と同方向または逆方向を選択して熱水を流通させることを特徴とする請求項１０記載の熱水殺菌方法。
13. 前記熱水殺菌は、純水製造の通水に用いられる経路とは別個に設けられた排水経路を用いて、当該熱水殺菌に供した熱水を装置外へ排出することを特徴とする請求項１０記載の熱水殺菌方法。

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