JPS6324433B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、薬品工業や食品工業などのように高
度に精製された水あるいは蒸溜水といつた所謂高
純度水を多量に使用する分野の水供給システムに
おいて、供給する高純度水を無菌状態に保持する
殺菌方法に関する。薬品や食品などの工業分野で
使用される水は、製品の性格上、高純度水である
と同時に常に無菌状態であることが要求される。
そして例えば食品工業では、仕込水、容器洗滌、
調合容器洗滌、各種フイルタ洗滌。薬品工業では
調合用水、調合容器洗滌、充填器洗滌等いろいろ
の面で使用されることから、当然その供給システ
ムも多岐に亘つており、最近は水の合理的運用と
いう観点から集中処理化が進められ、増々大型化
し複雑化していく傾向にある。 この様に複雑かつ大型化していく水供給システ
ムでは、沢山のタンク、バルブ、フイルタ、ポン
プおよび使用機器あるいはパツキング部等が存在
し、それだけに空気との接触部やパツキング部か
らの菌の浸入等といつた菌による汚染のおそれが
あり又タンク滞留中の菌の生長といつた危険等が
あり、水供給システム系を無菌状態に保持するた
めには非常な高度の管理と費用とを必要としてい
る。 従つて菌により汚染され易い部分を多く含む高
純度水供給システムを無菌状態に維持する為に大
変な注意がはらわれていて、供給システムの形態
あるいは使用材料等によつて異るが通常１〜７日
に１回の割合で、水供給システム系内を殺菌処理
する例が多い。そして殺菌方法としては加熱法や
薬注法が一般的である。 例えば加熱法では、水供給システム系を満水に
した後、熱交換器を用いて間接的に85〜90℃まで
加熱した後排水し殺菌する。この方法は間接加熱
であるためエネルギ効率が悪く、コストが非常に
高くなる。また処理時の水は廃水となるため、水
の損失も多い。加熱法はこの他に高圧蒸気や流通
蒸気による方法等もあるが既述したことと同様な
問題をかかえている。 又薬注法の代表的なものである塩素殺菌法は、
塩素注入器を用いて、水供給システム系内の塩素
濃度が50〜100ppmになるまで次亜塩素酸ソーダ
溶液を注入し、一定時間その状態に保持した後、
それを排出し、高純度水を用いて水供給システム
系内を洗滌するやり方であつて、残留する塩素水
が製品の品質に影響するため洗滌はより慎重に行
なわれる。そのため多量の高純度水を消費し、そ
れが廃水として排出される。また塩素濃度が高い
ため装置その他の腐蝕対策が必要となるなどの問
題もある。 その他紫外線法、高周波法などの殺菌法もある
が、いずれも一長一短があり、高純度水供給シス
テムの無菌状態維持については未だに多くの課題
をかかえているのが現状である。 本発明は、高純度水供給システムを無菌状態に
維持するための既存の方法がかかえている時間、
費用、資源といつた面での多くの課題を解決し、
操作が簡便で、廃水も出ないといつた経済的な殺
菌方法を供給することを目的としたものである。
高純度水の殺菌法として化学的殺菌法の一つとし
て知られる塩素法とオゾンを注入した場合の殺菌
力を比較して見ると表―１及び第１図に示すよう
な結果が得られた。表―１はPoliovirusと
Coxbac‐kievirusとに対するオゾン及び塩素の
殺菌力を比較したものであり、第１図は１ml中に
大腸菌の一種E.Coliを50000個含む試料に塩素又
はオゾンを添加したときの塩素又はオゾンの濃度
と菌残存率との関係を示すものである。

【表】 表―１及び第１図からオゾンは塩素に比し、低
濃度でかつ短時間での殺菌処理が可能であること
が理解される。これはオゾンの強い酸化力による
ものと考えられ、オゾンの殺菌力が優れているこ
とを示すものと言える。ところがオゾンも塩素同
様、殺菌処理後処理系統内に残留していることは
その特性上好ましくない。しかしオゾンは塩素に
くらべ自己分解しやすい性質があることが知られ
ている。 そこで高純度水中のオゾンがどのようになるか
を調べてみた。その結果は第２図の通りである。
第２図は、溶存オゾン濃度2.3ppmの高純度水を
自然放置した場合（符号ａの曲線）と紫外線照射
した場合（符号ｂの曲線）との溶存オゾン濃度の
経時変化を表わしたものである。 第２図によると、一般の水にくらべ高純度水中
ではオゾンは比較的長時間残留し、曲線ａが示す
ように、自然放置の場合３時間経過後もなお
0.5ppm程度残留していることが判明した。これ
に対し曲線ｂすなわち紫外線照射した場合、溶存
オゾン濃度は約１時間後には0.1ppm以下となり、
３時間後には化学的に検知出来ない程度にまで低
下している。このことは紫外線照射することによ
り自然分解にくらべ分解時間を大幅に短縮させる
ことの可能性を予想させるのである。すなわちオ
ゾンは水中においてHartley band（波長2000Å〜
3000Å）と称する光の吸収帯が存在し、紫外線照
射によつて分解が促進されるとともに次のような
反応によつてオゾンが分解するものと推定され
る。 O₃＋hv→Ｏ＋O₂ (1) Ｏ＋H₂O→2OH (2) OH＋O₃→HO₂＋O₂ (3) HO₂＋O₃→OH＋2O₂ (4) OH＋HO₂→H₂O＋O₂ (5) 従つて紫外線照射によつて溶存オゾンは分解さ
れてしまうのである。 また水中のオゾン濃度は溶存オゾン計によつて
容易に測定できることは知られているので、オゾ
ン注入器、紫外線照射器および溶存オゾン計を組
合せ配置した閉水路を設け、含オゾン水を閉水路
系内に循環させることにより系内を殺菌浄化でき
るような経路を高純度水供給システムに設けるこ
とにより、従来の殺菌法がかかえる問題点を解決
することのできる高純度水供給システムの提供が
可能となるのである。 すなわち本願発明は、高純度水製造工程から高
純度水を充填器あるいは洗滌器などからなる給水
装置を介し供給するように構成された高純度水供
給システムであつて、前記高純度製造工程のあと
に設けた、オゾン注入器、貯留槽、紫外線照射
器、溶存オゾン計、フイルタ、給水装置、冷却器
および循環用ポンプの順に接続し構成した閉水路
に、前記高純度水製造工程から高純度水を供給
し、それに前記オゾン注入器よりオゾンを注入
し、しかる後紫外線照射してオゾンを分解するよ
うにして上記目的を達成しようとするものであ
る。 次に本願発明について実施例をもとに詳細に説
明する。第３図は本願発明を適用した高純度供給
システムの殺菌方法の概念を示すシステム構成図
である。第３図において、符号１は精製水所謂高
純水製造工程を示し、この高純度水製造工程１の
あとに、オゾン供給装置２より含オゾン空気の供
給が受けられるようになる例えばラインミキサー
のようなオゾン注入器３と、オゾン注入器３を介
して供給される含オゾン高純度水（以下含オゾン
水という）の貯留槽４と、貯留槽４からの含オゾ
ン水に紫外線を照射する紫外線照射装置５と、循
環する水の溶存オゾン量を測定する溶存オゾン計
６とフイルタ７と充填器８と冷却器９及び循環ポ
ンプ１２を順次パイプによつて連接し水路系を形
成、この循環ポンプ１２より送り出された水が、
前記高純度水製造工程１からオゾン注入器へ高純
度水を供給するための配管の途中にて合流するよ
うにして１つの閉水路系を構成してあり、この閉
水路系には高純度水工程１より供給される高純度
水が環流可能になつている。 なお、貯留槽４には、オゾン注入器３で注入さ
れる含オゾン空気の未溶解分を逃がすための、余
剰オゾンを無害化するための排オゾン処理器１０
を介装した排出管１３と、貯留槽４内の空間部が
負圧とならないようにするための除菌フイルタを
介装した給気管１４が設けられている。またオゾ
ン発生装置２は、溶存オゾン計の測定値をもとに
制御されるよう（図示せず）に構成されている。 以上のように構成される高純度水供給システム
の殺菌システムは次のように稼動する。まずオゾ
ン発生装置２を駆動し含オゾン空気をオゾン注入
器へ供給できるようにした後、高純度水製造工程
１より高純度水を供給し、オゾン注入器内にて高
純度水中に含オゾン空気を散気させオゾンを溶解
させた後含オゾン水を貯留槽４を始め閉水路中に
満し、さらに循環ポンプ１２を駆動して一定時間
含オゾン水を閉水路系を循環させ系内を殺菌す
る。殺菌処理中はオゾン発生装置２を働かせると
ともに溶存オゾン計６によつて水中のオゾン濃度
が殺菌に必要な濃度に常に保たれるように制御す
る。そして所定のオゾン濃度で所定時間経過し、
殺菌の終了を確認すると同時にオゾン発生装置を
止め、紫外線照射装置５を点灯する。そうして引
続き系内を循環している含オゾン水のオゾン濃度
を溶存オゾン計６によつて調べ、オゾン濃度が使
用可能値に達していることを確認してから、循環
ポンプ１２の駆動を止め、充填器８を開栓、高純
度水の使用を開始するのである。 なお紫外線照射器５の点灯により閉水路系内の
水温が上昇し、使用上問題となるときは、配設さ
れている冷却器９を働らかせて冷却するようにす
る。また閉水路系に設けられる高純度水供給端
は、これまでの説明にあつた充填器のみではなく
洗滌器あるいは他の供給装置であつてよく、又こ
れらを複合して、閉水路系内に組み入れられるこ
とは勿論である。 以上説明した高純度水供給システムの殺菌方法
は、閉水路系内に配設されているオゾン発生装置
の制御を溶存オゾン計の指示値に連動させること
によつて、溶存オゾン濃度を一定に保つことがで
きること、あるいは紫外線照射によつて閉水路系
内の水の残存オゾンが分解されすべて酸素となり
問題とはならないようになる等のことが可能とな
る結果、 過剰なオゾンの注入が防止され、オゾン発生
のための電気エネルギの浪費がさけられる。 適切な殺菌処理が可能となり、合理的な処理
時間の設定が可能となる。 処理後の閉水路系内の高純度水は、無菌状態
であり、そのままの使用も可能であるので水の
浪費がほとんどない。 従来の殺菌法に見られる殺菌後の洗滌操作が
不要なため殺菌処理時間が極めて短かくてす
む。 等の効果が期待されるとともに、溶存オゾン計に
よつて溶存オゾン量が確認できるので、この溶存
オゾン計の指示値をもとにすべての操作を自動的
に行うことも可能となりシステムのランニングコ
ストの面にも効果を及ぼすことが出来るのであ
る。 また下記の表―２は、各種の細菌、カビ、酵母
などから産生され、これに汚染された注射剤を使
用すると発熱やシヨツクなどの副作用があるとし
て問題となつているパイロジエンに対するオゾン
の効果について調べた結果であるが、本願発明に
係る高純度水供給システムの殺菌方法はパイロジ
エンの殺菌にも適用可能であることを示してい
る。

【表】 【図面の簡単な説明】

第１図はオゾン及び塩素の殺菌力を比殺をオゾ
ン又は塩素の濃度を横軸に、菌残存率を縦軸にと
り、その関係をグラフに表わしたもの、第２図は
高純度水中の溶解オゾンの分解の経時変化を横軸
に時間（分）をとつて、一定濃度のものの経時変
化を表わしたグラフであり、第３図は本願発明を
適用した高純度水供給システムの殺菌方法の概念
を示すシステム構成図である。 Ａ；オゾンの場合の変化、Ｂ；塩素の場合の変
化、ａ；オゾンの初期濃度2.3ppmの高純度水を
自然放置した場合の変化、ｂ；オゾンの初期濃度
2.3ppmの高純度水に紫外線照射した場合の変化、
１；高純度水製造工程、３；オゾン注入器、４；
貯留槽、５；紫外線照射装置、６；溶存オゾン
計、８；充填器、１２；循環用ポンプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高純度水製造工程からの高純度水を、充填器
   あるいは洗滌器などからなる給水装置を介し供給
   するように構成された高純度水供給システムの殺
   菌方法であつて、前記高純度水製造工程のあとに
   設けた、オゾン注入器、貯留槽、紫外線照射器、
   溶存オゾン計、フイルタ、給水装置、冷却器およ
   び循環用ポンプの順に接続し構成した閉水路に、
   前記高純度水製造工程から高純度水を供給し、そ
   れに前記オゾン注入器によりオゾンを注入して前
   記閉水路を還流させ殺菌し、しかる後紫外線照射
   してオゾンを分解せしめるようにしたことを特徴
   とする高純度水供給システムの殺菌方法。 ２ 特許請求の範囲第１項記載の殺菌方法におい
   て、オゾン注入器には、オゾン発生装置が接続さ
   れており、かつ前記オゾン発生装置は溶存オゾン
   計の測定値にもとずいてオゾン供給量が制御され
   るようになつていることを特徴とする高純度水供
   給システムの殺菌方法。 ３ 特許請求の範囲第１項記載の殺菌方法におい
   て、貯留槽には、フイルタを介装した通気管と、
   排オゾン処理器を介装した排気管とを備えている
   ことを特徴とする高純度水供給システムの殺菌方
   法。