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JP4069167B2 - Method and apparatus for suppressing microbial growth of stored water - Google Patents
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Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明は、水、特に精製水を貯留するに際し、微生物の増殖を抑制することの出来る方法及び装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
自動販売機の貯水槽や非常用飲料水貯水装置あるいは、クーリングタワー冷却水循環装置などには、水中での微生物の増殖を抑制する装置が付属している。このような微生物増殖抑制装置の中で、最近、注目されている薬品を用いない殺菌滅菌装置の一つに、電気分解を利用して殺菌・滅菌する装置がある。このような装置では、水道水等の塩素イオンを含む水を対象としており、塩素イオンを含む水を電気分解することで次亜塩素酸等の活性塩素種(有効塩素という)を発生させ、発生した有効塩素による殺菌、増殖抑制効果を利用している。
【0003】
貯留対象となる水道水等は、殺菌処理あるいは配水中の細菌繁殖制御のための塩素注入(水と反応して次亜塩素酸として存在する)以外に、水源由来の塩素イオンを含んでおり、非常にきれいな地下水を水源とした場合でも最少2mg/l、平均4mg/l、河川の中流域を水源とした場合、最大45mg/l、平均20〜25mg/lの塩素イオンを含んでいる。このような塩素イオンを含む水を電気分解すると、陽極面で塩素が発生し、発生した塩素が水と反応して次亜塩素酸が生成され、その次亜塩素酸により殺菌あるいは制菌されるとされている。
【0004】
一方、塩素の存在に起因する、カルキ臭や塩素イオンが有機物と結びついて生じるトリハロメタン等の発がん性を持つ有機塩素化合物の発生を避けるため、最近、逆浸透膜濾過或は蒸留等により精製された有効塩素や塩素イオンを含まない或は検出限界以下しか含まない水(以下精製水という)の需要が増加している。
【0005】
このような精製水の場合、電解しても有効塩素は発生せず、有効塩素による殺菌、制菌は期待できない、有効塩素を発生させるために精製水中に食塩等の塩素イオン原料を加えることは、化学的、生物学的な影響を与えるのみならず電気分解の結果pHまでも変化し精製水の本質を損なう。従って精製水の微生物抑制に電気分解を用いることは有効な手段とはみなされていなかった。
【0006】
そこで、精製水の微生物増加抑制には、紫外線照射或はオゾン注入などの方法が用いられている。紫外線照射の場合、水中では照射された紫外線により水が分解されOHラジカルを発生することで微生物抑制作用を発揮する。また、オゾン注入では、オゾンの強い酸化作用により、微生物の増加を抑制する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、紫外線照射の場合、紫外線は水中で散乱吸収されるため、紫外線が届く表層部しか作用が及ばず、表層から離れた箇所での微生物制御には充分に対応できない。また、紫外線ランプの有効寿命は数百時間しかないため、ランプ状態のチェックやランプ交換等頻繁にメンテナンスする必要がある。さらに、紫外線ランプを水中設置する場合、水密パッキンの劣化対策にコストがかかり、水面上から照射する場合、紫外線により発生するオゾンの漏れ対策を充分に行って安全性を確保する必要がある。
【0008】
また、オゾン注入の場合、オゾンは強い酸化力があり人体粘膜を激しく侵食する危険な気体であるので、オゾン発生装置から貯留水への吹き込みノズルまでのオゾン流路の材料選定と管理、貯留水から気中に放散される余剰オゾンの消去装置などの安全対策が必要な他、オゾン発生を安定化するための原料空気の湿度管理、原料空気に含まれる浮遊塵埃による精製水の汚染を防止するためのフィルター管理等が必要で、製造と保守管理にコストがかかるため、大規模に精製、貯水する設備でないと実用化のメリットが少ない。
【0009】
このように、塩素、塩素イオンを含まない水の微生物増殖抑制手段は、効果保持や安全性の確保のために製造や保守管理にコストがかかるものであった。
【0010】
本発明は、上述した諸点に鑑み成されたものであり、塩素、塩素イオンを含まない水の微生物増殖抑制を低コストで効率よく行うことの出来る方法及び装置を提供することを目的としている。
【0011】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するため、本発明の貯留水の微生物増殖抑制方法は、貯留水中に超音波を照射し、ヒドロキシルラジカル(HO・)を発生させることにより細菌等微生物の増殖を抑制する貯留水の微生物増殖抑制方法であって、超音波の周波数が1650kHz±100kHzの範囲に選定されていることを特徴としている。また、本発明の貯留水の微生物増殖抑制装置は、貯留水中に超音波を照射することにより細菌等微生物の増殖を抑制する貯留水の微生物増殖抑制装置であって、超音波の周波数が1650kHz±100kHzの範囲に選定されていることを特徴としている。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。図1は本発明を実施した精製水貯水装置の一例を示す断面図である。図において1は貯水槽であり、精製水は、上部に設けられた注水口2から貯水槽内に供給され、貯水された後、必要に応じて底部に設けられた取水口3から取出される。注水口2には、水道水を活性炭濾過器4及び逆浸透膜濾過器5を通すことにより作成された精製水が供給される。水道水路と活性炭濾過器4との間の流路には、電磁弁6及び水圧センサー7が設置されており、また、活性炭濾過器4と逆浸透膜濾過器5との間の流路には、濾過器を通過させるために圧力を加えるブースターポンプ8が設置されている。
【0013】
一方、取水口3に繋がる排出流路には、吐水ポンプ9、過酸化水素分解装置10及び逆止弁11が設置されている。
【0014】
前記貯水槽1内部側面には、上限設定水位Uを検出する上限水位センサー12Uと下限設定水位Lを検出する下限水位センサー12Lが設置されている。さらに、貯水槽1の内部側面には、下限設定水位Lより下の位置に超音波発振子13a,13bが対向して取り付けられており、上限設定水位Uと下限設定水位Lとの間の位置に超音波発振子14a,14bが対向して取り付けられている。
【0015】
また、貯水槽1の内底部にはヒーター15が、そして側面の下限設定水位Lより下の位置には水温を検出する温度センサー16がそれぞれ設置されている。17はオーバーフロー排出口で、この排出口17からオーバーフローした貯留水は、逆止弁18を介して外部へ排出される。19はコントローラーで、超音波発振子13a,13b,14a,14bへの高周波電力の供給、温度センサー16からの検出信号に基づくヒーター15への加熱電力の供給、2つの水位センサー12U,12Lからの検出信号に基づくブースターポンプ8の制御などを行う。20は、貯水槽1の頂部に設けられた通気口である。
【0016】
このような構成において、貯水槽1には、活性炭濾過器及び逆浸透膜濾過器を介して精製された精製水が供給され、上限設定水位Uに達したことが上限水位センサー12Uにより検出されると、コントローラー19がポンプ8を停止して供給が停止され、取水や蒸発により水位が下限設定水位Lから下がると再び供給される。
通気口20は貯水槽1の上限設定水位Uより上方に設けられ、精製水の供給や取水に従って生じる水位変動による空気の出入口となるが、通気口を通じて大気中の塵埃や微生物等が貯水槽内部に入り込むことを防ぐために、孔径1μm以下のフィルター及びその目詰まりを防ぐための比較的大きな粒子を捕捉するプレフィルターから成る2枚重ねの構造とすることが望ましい。この装置が塵埃、繊維埃、油滴などが発生し易い環境で使用される場合、プレフィルターの設置は有効な目詰まり対策となる。これらのフィルターは、必要に応じて交換できる構造であることが望ましい。
【0017】
そして、貯水槽1内部に設けられた超音波発振素子13a,13b,14a,14bにコントローラ19から高周波電力が投入されると、貯留水に超音波が照射される。超音波が照射されるとキャビテイションにより貯留水にミクロの泡が発生する。
【0018】
本発明者の実験によれば、精製水に超音波を照射すると、酸素を溶解した水から、選択的にヒドロキシルラジカルを生成することが見出された。また、酸素が無い場合にはヒドロキシルラジカルと水素原子の両方が生成していた。これは水の超音波分解により、ヒドロキキシルラジカルと水素原子(最後は水素ガスや酸素と反応して過酸化水素になる)が生成するものと推測される。酸素が生成する場合のヒドロキシルラジカルの生成は、過酸化水素に由来に由来しないことを発見しており、新しいヒドロキシルラジカルの生成法を確立した。通常、過酸化水素は金属イオンが存在すると反応してヒドロキシラジカルを生成させる。
【0019】
しかしながら、過酸化水素が水に高い濃度溶解する(10mole/l)と、大量のヒドロキシルラジカルラジカルが生成され、微生物の殺菌は当然のこととして、生物傷害を引き起こすことになる。そのため、適度な濃度のヒドロキシルラジカルを発生させ水中の微生物や汚染物質を酸化分解することが望ましい。本発明の装置の場合は、水に溶解した酸素量(0.25mMol/l程度)がヒドロキシルラジカル生成の上限となるので、過剰なヒドロキシルラジカルを発生させることはなく、適度な濃度のヒドロキシルラジカルにより生体障害を招くことなく微生物の殺菌作用を利用できることが確かめられている。また、超音波を照射した精製水中には、適度な量の気泡が発生し、この気泡の移動により水の移動も引き起こす。その結果、超音波装置では、気泡による循環流を貯留水容器内に発生させると同時に、生成したヒドロキシルラジカルを拡散させる。ポンプ等の水流発生装置を用いなくても、効率の良い循環流を発生させることができる。
【0020】
超音波発振装置は、周波数が数10kHzから数MHzで、出力が最大1000Wのものがある。低出力で効率よくヒドロキシルラジカルを生成する装置が望ましい。28kHz(100W)、48kHz(100w)、100kHz(100W)、950kHz(300W)、と1650kHz(30W)、2000kHz(30W)、2500kHz(30W)の超音波発生装置を用いた実験にて、周波数が1650kHzで、出力が30Wの装置を用いると、他の周波数の超音波装置に比べ、10−20倍のヒドロキシルラジカルの生成を観測した。これは、950kHz(300W)の装置の5倍程度の効率であった。
【0021】
測定結果を総合すると、周波数950kHz−2000kHzの範囲の超音波を使用することにより、その他の範囲の周波数よりも高い効率でのヒドロキシルラジカルの生成が見られたので、この範囲の周波数を使用することが好ましい。その中でも、周波数が1650kHzを中心とした±100kHzの範囲の周波数では、先に述べたように、950kHz(300W)の場合の5倍程度の効率でヒドロキシルラジカルの生成が観測できたので、この範囲の周波数の利用がさらに好ましい。
【0022】
どのような超音波発振装置を用いる場合であっても、塩素、塩素イオンを含まない貯留水中に微生物増殖を阻害できるに足る0.01mMol/l以上のヒドロキシルラジカルを発生させるように出力を選定することにより、微生物の増殖を抑制することができる。
【0023】
本発明者の実験によれば、1650kHz−30Wの超音波発生装置は、3x10−3M/secのヒドロキシルラジカルを発生させることができ、60秒以内の超音波照射で、10個の芽胞菌や10個のEuglena garacilis(単細胞真核生物)の殺菌ができる。
【0024】
超音波を水に連続的に照射すると、20℃/30分の温度上昇が観測されたことから、タイマー機構を設けることで、貯留する水の状態によって超音波照射する時間と照射を休止する時間割合を設定することにより、貯留水中のヒドロキシルラジカルの生成量を所定の濃度範囲に制御することができる。
【0025】
本装置の目的から超音波素子の表面は、超音波照射で生成するヒドロキシルラジカルの影響を受けない素材とするべきである。
超音波照射で発生するヒドロキシルラジカルの量は照射装置(超音波発振子)の数及び投入電力で決まり、照射に伴う殺菌効率もヒドロキシルラジカルの量に比例する。
微生物の増殖抑制に必要な濃度のヒドロキシルラジカルを発生、保持するための超音波照射時間は、貯水する水の微生物および有機物による汚染度と貯水装置の構造等の条件に左右されるが、精製水レベルで初発菌数が10単位以下の水を、ろ過装置などに接続する水路、貯水槽と蓋の接続部、通気口等から塵埃、微生物が入らない構造で、接水部が清潔な状態で貯水を始める場合は、貯水量あたり50時間に1時間程度の割合で超音波照射を行うことで、水中の微生物を制御することが可能である。一方、供給される水に含まれる微生物や有機物が多い場合や、貯水容器に微生物、塵埃が入り易い構造であったり、貯水を始める際の貯水槽内壁が汚れている場合は、水中の微生物を減少させて増殖を制御するには上記よりも数倍の超音波照射が必要なこともある。
【0026】
貯水槽1から取出された水に含まれる過酸化水素は、特別な措置を講じなくとも、大気開放下における自然分解と、水に含まれる極微量(ppbレベル)の金属イオンの触媒作用によって分解され酸素を放出して水に戻ることで経時的に減少する。飲食に使用する水を貯留する場合、取出された水を飲食する際に食品衛生法に定める検査によって検出されないことが必要であるため、貯留時の過酸化水素濃度の上限を0.01mMol/l(0.32mg/l)以下に設定するのが望ましい。
【0027】
取出す水の過酸化水素濃度を減少させる積極的な手段として、本実施例では取出し水路に2価あるいは3価金属酸化物を含むセラミック等などの物質から成る過酸化水素分解装置が設けられている。この分解装置において取出す水を2価あるいは3価金属酸化物を含む物質に接触させると、過酸化水素の分解と、その際に発生するヒドロキシルラジカルの働きにより水中の微生物を殺す効果の向上を図ることができる。
【0028】
上限設定水位Uを検出する水位検出センサー12Uとコントローラ19による水位制御が十分に信頼の置けるものでない場合、本実施例のようにオーバーフロー排出口17を設けることが好ましく、併せてオーバーフロー排水路中に逆止弁を設け、オーバーフロー排出口17を介して細菌、塵埃、昆虫等が貯水槽1内へ侵入するのを防止することが望ましい。
【0029】
本実施例では、ヒーター15と温度センサー16により水温を所定温度に制御することが出来る。このような温度制御は、本発明の方法を実施する上で重要な役割を果たす。すなわち、ヒドロキシルラジカルの生成量は水温の上昇に比例して増加するので、超音波の投入電力が一定でも水温が上昇するにつれて殺菌力が増すことになる。従って、水温を高めに設定することにより超音波の投入電力を低く設定できる。しかしながら、浄水器に用する場合は、水温は18度前後が飲みやすいと言われており、一定温度にすることで、飲みやすい状態で均質の飲料水を確保できる。
【0030】
また、装置を長期停止した場合は、最初に高温にして超音波を照射すると、効率よく殺菌ができるので、その後、定常の温度に低下させて運転すればよい。
【0031】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、超音波を用いることにより、塩素、塩素イオンを含まない水の微生物増殖抑制を低コストで効率よく行うことのできる方法および装置が実現される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明を実施した精製水貯水装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
1:貯水槽、2:注水口、3:取水口、4:活性炭濾過器、5:逆浸透膜濾過器、8:ブースターポンプ、9:吐水ポンプ、10:過酸化水素分解装置、11:逆止弁、12U,12L:水位センサー、13a,13b,14a,14b:超音波発振子、15:ヒーター、16:温度センサー、17:オーバーフロー排出口、19:コントローラー
[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a method and an apparatus capable of suppressing the growth of microorganisms when storing water, particularly purified water.
[0002]
[Prior art]
Vending machine storage tanks, emergency drinking water storage devices, cooling tower cooling water circulation devices, and the like are equipped with devices that suppress the growth of microorganisms in the water. Among such microbial growth suppression devices, one of the sterilization and sterilization devices that do not use chemicals recently attracting attention is a device that sterilizes and sterilizes using electrolysis. Such equipment targets water containing chlorine ions, such as tap water, and generates and generates active chlorine species (referred to as effective chlorine) such as hypochlorous acid by electrolyzing water containing chlorine ions. It uses the effective bactericidal and sterilization and growth suppression effect.
[0003]
The tap water to be stored contains chlorine ions derived from water sources in addition to chlorination (existing as hypochlorous acid by reacting with water) for sterilization treatment or bacterial growth control in the water distribution, Even when very clean groundwater is used as a water source, it contains a minimum of 2 mg / l and an average of 4 mg / l, and when the middle river basin is used as a water source, it contains a maximum of 45 mg / l and an average of 20 to 25 mg / l of chlorine ions. When water containing such chlorine ions is electrolyzed, chlorine is generated on the anode surface, and the generated chlorine reacts with water to produce hypochlorous acid, which is sterilized or sterilized by the hypochlorous acid. It is said that.
[0004]
On the other hand, it has recently been purified by reverse osmosis membrane filtration or distillation to avoid the generation of carcinogenic organochlorine compounds such as trihalomethanes, which are caused by the presence of chlorine and combined with organic substances due to the smell of chlorine and chlorine ions. There is an increasing demand for water that does not contain effective chlorine or chloride ions, or that does not exceed the detection limit (hereinafter referred to as purified water).
[0005]
In the case of such purified water, effective chlorine is not generated even when electrolyzed, and sterilization and sterilization with effective chlorine cannot be expected. Adding chlorine ion raw materials such as salt to purified water to generate effective chlorine Not only has a chemical and biological effect, but also changes to pH as a result of electrolysis, impairing the essence of purified water. Therefore, the use of electrolysis for microbial control of purified water has not been considered an effective means.
[0006]
Therefore, methods such as ultraviolet irradiation or ozone injection are used to suppress the increase in microorganisms in purified water. In the case of ultraviolet irradiation, in water, the microorganism is inhibited by the decomposition of water by the irradiated ultraviolet rays to generate OH radicals. In addition, ozone injection suppresses an increase in microorganisms due to the strong oxidizing action of ozone.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the case of irradiation with ultraviolet rays, since ultraviolet rays are scattered and absorbed in water, only the surface layer portion to which the ultraviolet rays reach has an effect, and cannot sufficiently cope with microorganism control at a location away from the surface layer. In addition, since the useful life of an ultraviolet lamp is only a few hundred hours, it is necessary to perform frequent maintenance such as checking the lamp state and replacing the lamp. Furthermore, when an ultraviolet lamp is installed in water, it is costly to take measures against deterioration of the watertight packing. When irradiating from the surface of the water, it is necessary to sufficiently take measures against leakage of ozone generated by ultraviolet rays to ensure safety.
[0008]
In addition, in the case of ozone injection, ozone has a strong oxidizing power and is a dangerous gas that erodes the human mucous membrane violently. Therefore, the material selection and management of the ozone flow path from the ozone generator to the nozzle for blowing into the stored water, Safety measures such as a device to eliminate excess ozone released from the atmosphere are required, humidity control of the raw air to stabilize ozone generation, and prevention of purified water contamination by floating dust contained in the raw air Filter management and the like, and manufacturing and maintenance costs are high. Therefore, there is little merit in practical use unless it is a facility for refining and storing water on a large scale.
[0009]
As described above, the means for inhibiting microbial growth of water that does not contain chlorine and chlorine ions is expensive to manufacture and maintain in order to maintain the effect and ensure safety.
[0010]
The present invention has been made in view of the above-described points, and an object of the present invention is to provide a method and an apparatus capable of efficiently suppressing microbial growth of water containing no chlorine or chlorine ions at low cost.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve this object, the method for inhibiting microbial growth of stored water according to the present invention irradiates ultrasonic waves in the stored water and generates hydroxyl radicals (HO.) To suppress the growth of microorganisms such as bacteria. A method for inhibiting microbial growth, characterized in that the ultrasonic frequency is selected in the range of 1650 kHz ± 100 kHz . Further, the microbial growth suppression device for stored water of the present invention is a microbial growth suppression device for stored water that suppresses the growth of microorganisms such as bacteria by irradiating ultrasonic waves into the stored water, and the frequency of the ultrasonic waves is 1650 kHz ± It is characterized by being selected in the range of 100 kHz .
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below. FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a purified water storage apparatus embodying the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a water storage tank, and purified water is supplied into the water storage tank from a water injection port 2 provided at the upper portion, stored, and then taken out from a water intake port 3 provided at the bottom as necessary. . Purified water produced by passing tap water through the activated carbon filter 4 and the reverse osmosis membrane filter 5 is supplied to the water injection port 2. A solenoid valve 6 and a water pressure sensor 7 are installed in the flow path between the tap water channel and the activated carbon filter 4, and the flow path between the activated carbon filter 4 and the reverse osmosis membrane filter 5 is installed in the flow path. A booster pump 8 is provided for applying pressure to pass through the filter.
[0013]
On the other hand, a water discharge pump 9, a hydrogen peroxide decomposition device 10, and a check valve 11 are installed in the discharge flow path connected to the water intake 3.
[0014]
An upper limit water level sensor 12U that detects an upper limit set water level U and a lower limit water level sensor 12L that detects a lower limit set water level L are installed on the inner side surface of the water tank 1. Furthermore, ultrasonic oscillators 13a and 13b are attached to the inner side surface of the water tank 1 at positions below the lower limit set water level L so as to face each other, and a position between the upper limit set water level U and the lower limit set water level L. The ultrasonic oscillators 14a and 14b are attached to face each other.
[0015]
In addition, a heater 15 is installed at the inner bottom of the water storage tank 1, and a temperature sensor 16 for detecting the water temperature is installed at a position below the lower limit set water level L on the side surface. Reference numeral 17 denotes an overflow discharge port, and the stored water overflowed from the discharge port 17 is discharged to the outside through the check valve 18. Reference numeral 19 denotes a controller which supplies high-frequency power to the ultrasonic oscillators 13a, 13b, 14a and 14b, supplies heating power to the heater 15 based on a detection signal from the temperature sensor 16, and outputs from the two water level sensors 12U and 12L. The booster pump 8 is controlled based on the detection signal. Reference numeral 20 denotes a vent provided at the top of the water tank 1.
[0016]
In such a configuration, the purified water purified through the activated carbon filter and the reverse osmosis membrane filter is supplied to the water tank 1, and the upper limit water level sensor 12U detects that the upper limit set water level U has been reached. Then, the controller 19 stops the pump 8 and the supply is stopped. When the water level drops from the lower limit set water level L due to water intake or evaporation, the controller 19 supplies the water again.
The vent 20 is provided above the upper limit set water level U of the water tank 1 and serves as an air inlet / outlet due to fluctuations in the water level caused by the supply and intake of purified water. Dust and microorganisms in the atmosphere are passed through the vent inside the water tank. In order to prevent intrusion, a two-layer structure comprising a filter having a pore diameter of 1 μm or less and a prefilter for capturing relatively large particles for preventing clogging thereof is desirable. When this device is used in an environment where dust, fiber dust, oil droplets or the like are likely to be generated, the prefilter is an effective countermeasure against clogging. It is desirable that these filters have a structure that can be replaced as necessary.
[0017]
Then, when high frequency power is input from the controller 19 to the ultrasonic oscillation elements 13a, 13b, 14a, and 14b provided in the water storage tank 1, ultrasonic waves are irradiated to the stored water. When ultrasonic waves are irradiated, micro bubbles are generated in the stored water by cavitation.
[0018]
According to the inventors' experiment, it has been found that when purified water is irradiated with ultrasonic waves, hydroxyl radicals are selectively generated from water in which oxygen is dissolved. In the absence of oxygen, both hydroxyl radicals and hydrogen atoms were generated. This is presumed to be caused by the ultrasonic decomposition of water to generate hydroxyl radicals and hydrogen atoms (finally hydrogen peroxide reacts with hydrogen gas or oxygen). It has been discovered that the generation of hydroxyl radicals when oxygen is generated is not derived from hydrogen peroxide, and a new method for the generation of hydroxyl radicals has been established. Normally, hydrogen peroxide reacts in the presence of metal ions to generate hydroxy radicals.
[0019]
However, when hydrogen peroxide is dissolved in water at a high concentration (10 mole / l), a large amount of hydroxyl radical radicals are generated, and sterilization of microorganisms naturally causes biological injury. Therefore, it is desirable to generate an appropriate concentration of hydroxyl radicals to oxidize and decompose microorganisms and pollutants in water. In the case of the apparatus of the present invention, the amount of oxygen dissolved in water (about 0.25 mMol / l) is the upper limit for the generation of hydroxyl radicals. It has been confirmed that the bactericidal action of microorganisms can be used without causing biological damage. In addition, an appropriate amount of bubbles are generated in the purified water irradiated with ultrasonic waves, and movement of water is caused by the movement of the bubbles. As a result, in the ultrasonic device, a circulating flow due to bubbles is generated in the storage water container, and at the same time, the generated hydroxyl radicals are diffused. An efficient circulation flow can be generated without using a water flow generator such as a pump.
[0020]
Some ultrasonic oscillators have a frequency of several tens of kHz to several MHz and a maximum output of 1000 W. An apparatus that efficiently generates hydroxyl radicals at a low output is desirable. In an experiment using ultrasonic generators of 28 kHz (100 W), 48 kHz (100 w), 100 kHz (100 W), 950 kHz (300 W), 1650 kHz (30 W), 2000 kHz (30 W), and 2500 kHz (30 W), the frequency is 1650 kHz. Thus, when a device with an output of 30 W was used, the production of hydroxyl radicals 10-20 times that of other frequency ultrasonic devices was observed. This was about five times as efficient as a 950 kHz (300 W) device.
[0021]
In summary of the measurement results, the use of ultrasonic waves in the frequency range of 950 kHz to 2000 kHz has resulted in the generation of hydroxyl radicals with higher efficiency than other frequency ranges. Use frequencies in this range. Is preferred. Among them, in the frequency range of ± 100 kHz centered on 1650 kHz, as described above, the generation of hydroxyl radicals could be observed with about five times the efficiency of 950 kHz (300 W). More preferably, the frequency of
[0022]
Whatever the ultrasonic oscillator is used, the output is selected so as to generate a hydroxyl radical of 0.01 mMol / l or more sufficient to inhibit the growth of microorganisms in the stored water not containing chlorine or chlorine ions. Thus, the growth of microorganisms can be suppressed.
[0023]
According to the experiments of the present inventors, the ultrasonic generator of 1650 kHz-30 W can generate 3 × 10 −3 M / sec hydroxyl radical, and 10 6 spores can be obtained by ultrasonic irradiation within 60 seconds. and it is the sterilization of 10 6 of Euglena garacilis (unicellular eukaryotes).
[0024]
When water was continuously irradiated with ultrasonic waves, a temperature increase of 20 ° C./30 minutes was observed. By providing a timer mechanism, the time for irradiating ultrasonic waves depending on the state of the stored water and the time for stopping the irradiation By setting the ratio, the amount of hydroxyl radicals generated in the stored water can be controlled within a predetermined concentration range.
[0025]
For the purpose of this apparatus, the surface of the ultrasonic element should be made of a material that is not affected by hydroxyl radicals generated by ultrasonic irradiation.
The amount of hydroxyl radicals generated by ultrasonic irradiation is determined by the number of irradiation devices (ultrasound oscillators) and input power, and the sterilization efficiency associated with irradiation is also proportional to the amount of hydroxyl radicals.
The ultrasonic irradiation time for generating and retaining hydroxyl radicals at a concentration necessary for inhibiting the growth of microorganisms depends on conditions such as the degree of contamination by the microorganisms and organic matter in the stored water and the structure of the water storage device. the number of initial bacteria 10 2 units or less of water level, water channel that connects the like filtration device, the connection portion of the reservoir and the lid, in a structure in which dust, microbial entry from the vent or the like, wetted parts clean condition When water storage is started, it is possible to control microorganisms in the water by irradiating ultrasonic waves at a rate of about 1 hour per 50 hours of water storage amount. On the other hand, if there is a lot of microorganisms or organic matter in the supplied water, or the structure is such that microorganisms and dust can easily enter the water storage container, or if the inner wall of the water storage tank is dirty when starting water storage, In order to control proliferation by decreasing, it may be necessary to irradiate several times more than the above.
[0026]
Hydrogen peroxide contained in the water taken out from the water storage tank 1 is decomposed by natural decomposition in the open air and catalytic action of a trace amount of metal ions (ppb level) contained in the water without taking any special measures. It decreases with time by releasing oxygen and returning to water. When storing the water used for eating and drinking, it is necessary that the extracted water is not detected by the inspection stipulated in the Food Sanitation Law when eating or drinking the extracted water. It is desirable to set it to (0.32 mg / l) or less.
[0027]
As an active means for reducing the hydrogen peroxide concentration of the water to be taken out, in this embodiment, a hydrogen peroxide decomposing apparatus made of a substance such as a ceramic containing a divalent or trivalent metal oxide is provided in the taking water channel. . When water taken out in this decomposition apparatus is brought into contact with a substance containing a divalent or trivalent metal oxide, the decomposition of hydrogen peroxide and the effect of killing microorganisms in the water by the action of hydroxyl radicals generated at that time are improved. be able to.
[0028]
In the case where the water level control by the water level detection sensor 12U for detecting the upper limit set water level U and the controller 19 is not sufficiently reliable, it is preferable to provide the overflow outlet 17 as in this embodiment, and also in the overflow drainage channel. It is desirable to provide a check valve to prevent bacteria, dust, insects and the like from entering the water tank 1 through the overflow outlet 17.
[0029]
In this embodiment, the water temperature can be controlled to a predetermined temperature by the heater 15 and the temperature sensor 16. Such temperature control plays an important role in carrying out the method of the present invention. That is, since the amount of hydroxyl radicals generated increases in proportion to the rise in water temperature, the sterilizing power increases as the water temperature rises even if the input power of ultrasonic waves is constant. Therefore, by setting the water temperature high, the input power of ultrasonic waves can be set low. However, when used for a water purifier, it is said that the water temperature is easy to drink around 18 degrees, and by making it constant temperature, it is possible to ensure homogeneous drinking water in a state that is easy to drink.
[0030]
In addition, when the apparatus is stopped for a long period of time, it can be efficiently sterilized by first irradiating with ultrasonic waves at a high temperature. Therefore, the apparatus may be operated after being lowered to a steady temperature.
[0031]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, by using ultrasonic waves, a method and an apparatus capable of efficiently suppressing microbial growth of water not containing chlorine or chlorine ions at low cost can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a purified water storage apparatus embodying the present invention.
[Explanation of symbols]
1: Water storage tank, 2: Water injection port, 3: Water intake port, 4: Activated carbon filter, 5: Reverse osmosis membrane filter, 8: Booster pump, 9: Water discharge pump, 10: Hydrogen peroxide decomposition device, 11: Reverse Stop valve, 12U, 12L: water level sensor, 13a, 13b, 14a, 14b: ultrasonic oscillator, 15: heater, 16: temperature sensor, 17: overflow outlet, 19: controller

Claims (5)

貯留水中に超音波を照射し、ヒドロキシルラジカル(HO・)を発生させることにより細菌等微生物の増殖を抑制する貯留水の微生物増殖抑制方法であって、超音波の周波数が1650kHz±100kHzの範囲に選定されていることを特徴とする貯留水の微生物増殖抑制方法。A method for suppressing the growth of microorganisms in stored water that suppresses the growth of microorganisms such as bacteria by irradiating ultrasonic waves into the stored water to generate hydroxyl radicals (HO.), And the frequency of the ultrasonic waves is in the range of 1650 kHz ± 100 kHz. A method for suppressing microbial growth of stored water, characterized by being selected . 超音波を間欠的に照射するようにしたことを特徴とする請求項1記載の貯留水の微生物増殖抑制方法。The method for suppressing microbial growth of stored water according to claim 1, wherein ultrasonic waves are intermittently irradiated. 貯留水中に超音波を照射することにより細菌等微生物の増殖を抑制する貯留水の微生物増殖抑制装置であって、超音波の周波数が1650kHz±100kHzの範囲に選定されていることを特徴とする貯留水の微生物増殖抑制装置。A device for suppressing the growth of microorganisms in stored water that suppresses the growth of microorganisms such as bacteria by irradiating ultrasonic waves into the stored water, wherein the frequency of the ultrasonic waves is selected in the range of 1650 kHz ± 100 kHz. Water microbial growth suppression device. 貯留水の水温を制御する温度制御手段を備えたことを特徴とする請求項3に記載の貯留水の微生物増殖抑制装置。The apparatus for suppressing microbial growth of stored water according to claim 3, further comprising temperature control means for controlling the temperature of the stored water. 貯水容器の貯留水取り出し流路に貯留水への超音波照射によるヒドロキシルラジカルの発生に関連して貯留水中に生成される過酸化水素を分解する2価あるいは3価金属酸化物を含む部材を貯留水に接するように設置したことを特徴とする請求項3又は4に記載の貯留水の微生物増殖抑制装置。A member containing a divalent or trivalent metal oxide that decomposes hydrogen peroxide generated in the stored water in association with generation of hydroxyl radicals by ultrasonic irradiation of the stored water is stored in the stored water discharge channel of the water storage container. The apparatus for suppressing microbial growth of stored water according to claim 3 or 4, wherein the apparatus is installed so as to be in contact with water.
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