JP2000166523A - Sterilizer for liquid material - Google Patents

Sterilizer for liquid material

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JP2000166523A
JP2000166523A JP10345358A JP34535898A JP2000166523A JP 2000166523 A JP2000166523 A JP 2000166523A JP 10345358 A JP10345358 A JP 10345358A JP 34535898 A JP34535898 A JP 34535898A JP 2000166523 A JP2000166523 A JP 2000166523A
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JP
Japan
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pulse
electric field
pulse voltage
magnetic switch
liquid material
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JP10345358A
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Japanese (ja)
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Kouichi Naeshiro
晃一 苗代
Akira Senbayashi
暁 千林
Shigeru Kato
茂 加藤
Tamotsu Kawakita
有 川北
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissin Electric Co Ltd
Original Assignee
Nissin Electric Co Ltd
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    • C02TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02FTREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
    • C02F2303/00Specific treatment goals
    • C02F2303/04Disinfection

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  • Food Preservation Except Freezing, Refrigeration, And Drying (AREA)
  • Apparatus For Disinfection Or Sterilisation (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To simplify the constitution of a pulse power source for applying a pulse voltage having both a low-electric field long pulse region and a high-electric field short pulse region to a liquid material in a sterilization treating part. SOLUTION: This sterilizer for a liquid material 2 is equipped with a sterilization treating part 10 and a pulse power source 20b for applying a pulse electric field EP having both a low-electric field long pulse region and a high-electric field short pulse region to the liquid material 2. The pulse power source 20b is provided with one pulse voltage generating circuit 54 for generating the pulse voltage, a charging power source 52 for charging the pulse voltage generating circuit 54 and a magnetic switch 58 connected to the pulse voltage generating circuit 54 and the sterilization treating part 10. The magnetic switch 58 provides a relatively high inductance at the time of unsaturation, is capable of applying a pulse voltage forming the low-electric field long pulse region of the pulse electric field EP in cooperation with the pulse voltage generating circuit 54 to the sterilization treating part 10, provides a relatively low inductance at the time of saturation and is capable of applying a pulse voltage forming the high-electric field short pulse region of the pulse electric field EP in cooperation with the pulse voltage generating circuit 54 to the sterilization treating part 10.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、飲料(ジュー
ス、牛乳等)、液卵、水、化粧水、液体医薬品、水耕
液、培養液等の液状物(液体を含む)に高電界のパルス
電界を印加して殺菌処理を施す殺菌装置に関し、より具
体的には、殺菌効果を維持しつつ省エネルギー化および
低温処理を可能にした殺菌装置のパルス電源の改良に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pulse of a high electric field on liquids (including liquids) such as beverages (juice, milk, etc.), liquid eggs, water, lotion, liquid medicines, hydroponic liquids, culture liquids and the like. The present invention relates to a sterilization apparatus for performing a sterilization treatment by applying an electric field, and more specifically, to an improvement in a pulse power supply of a sterilization apparatus that enables energy saving and low-temperature processing while maintaining a sterilization effect.

【0002】[0002]

【先行技術】上記のような液状物に、高電界のパルス電
界(電界パルスとも言える。以下同じ)を印加して殺菌
処理を施す技術は公知である。例えば、特公平3−11
755号公報参照。この技術は、原理的には、省エネ
ルギーが可能、低温殺菌が可能、液状物の変質がな
い、物理的殺菌なので有毒化学物質残留の恐れがな
い、等の利点を有している。
2. Description of the Related Art A technique for applying a pulse electric field of a high electric field (also referred to as an electric field pulse; the same applies hereinafter) to a liquid material as described above to perform a sterilization treatment is known. For example, Tokiko 3-11
See No. 755. In principle, this technology has advantages such as energy saving, low-temperature sterilization, no alteration of the liquid material, and physical sterilization with no danger of remaining toxic chemicals.

【0003】また、公知の殺菌装置を改良して、殺菌効
果を維持しつつ省エネルギー化および低温処理を可能に
した殺菌装置が、同一出願人によって先に提案されてい
る(特願平10−314645号)。その殺菌装置の一
例を、図9〜図12を参照して以下に説明する。
[0003] Further, a sterilizer which improves a known sterilizer and enables energy saving and low-temperature treatment while maintaining a sterilizing effect has been previously proposed by the same applicant (Japanese Patent Application No. 10-314645). issue). One example of the sterilizer will be described below with reference to FIGS.

【0004】図9に示す殺菌装置は、相対向する二つの
電極12、14を有していて両電極12、14間に被殺
菌物である液状物2が満たされる(例えば流される)殺
菌処理部10と、この殺菌処理部10の二つの電極1
2、14間にパルス電圧VP を供給して両電極12、1
4間の液状物2にパルス電界EP を印加するパルス電源
20aとを備えている。二つの電極12、14は、この
例では一例として平行平板状をしているが、同軸円筒状
等であっても良い。16は絶縁物である。
The sterilization apparatus shown in FIG. 9 has two electrodes 12 and 14 facing each other, and a sterilization process in which the liquid material 2 to be sterilized is filled (for example, flowed) between the two electrodes 12 and 14. Part 10 and two electrodes 1 of this sterilization processing part 10
Supplying a pulse voltage V P between 2 and 14 and the electrodes 12, 1
It comprises a liquid material 2 between 4 and a pulse power source 20a that applies a pulsed electric field E P. In this example, the two electrodes 12 and 14 have a parallel plate shape as an example, but may have a coaxial cylindrical shape or the like. Reference numeral 16 denotes an insulator.

【0005】なお、殺菌処理部10の両電極12、14
間に供給される上記パルス電圧VPと、両電極12、1
4間の液状物2に印加される上記パルス電界EP との間
には、両電極12、14間の距離をdとした場合、次式
の関係が成立するので、上記パルス電圧VP とパルス電
界EP の波形は互いに実質的に同じである。
The two electrodes 12, 14 of the sterilizing section 10
And the pulse voltage V P supplied between both electrodes 12,1
Between the pulsed electric field E P applied to the liquid product 2 between 4, if the distance between the electrodes 12 and 14 is d, the relation of the following equation is established, and the pulse voltage V P waveform of the pulse electric field E P are substantially equal to each other.

【0006】[0006]

【数1】EP =VP /d## EQU1 ## E P = V P / d

【0007】殺菌処理部10において液状物2に印加す
るパルス電界EP は、例えば図10に示す例のように、
相対的に低電界強度かつ長パルス幅の低電界長パルス領
域E L と、相対的に高電界強度かつ短パルス幅の高電界
短パルス領域EH とを併せ持った波形をしている。この
ような波形のパルス電界EP を液状物2に印加するの
が、この先行技術の特徴である。図10の例は、低電界
長パルス領域EL に高電界短パルス領域EH を重畳させ
た例であり、同図中に各領域EL およびEH のパルス幅
および電界強度の一例を示す。
[0007] In the sterilizing section 10, the liquid 2 is applied.
Pulse electric field EPIs, for example, as shown in FIG.
Low electric field long pulse area with relatively low electric field strength and long pulse width
Area E LHigh electric field with relatively high electric field strength and short pulse width
Short pulse region EHIt has a waveform that combines this
Pulse electric field E having such a waveformPIs applied to the liquid material 2.
Are the features of this prior art. The example of FIG.
Long pulse area ELHigh electric field short pulse region EHSuperimpose
FIG.LAnd EHPulse width
And an example of the electric field strength.

【0008】パルス電界EP を、殺菌処理部10内の液
状物2に印加したときの液状物2中の菌細胞死滅のメカ
ニズムを図11を参照して説明する。
[0008] The pulsed electric field E P, for explaining the mechanism of bacterial cell killing in the liquid product 2 at the time of applying the liquid material 2 of the sterilization unit 10 with reference to FIG. 11.

【0009】(1)ステップ1(図11A、B) この過程で、パルス電界EP の電界によって、菌細胞4
0内の正イオン44および負イオン45が細胞膜42近
傍まで互いに逆方向に移動し、分極状態となる(図11
B)。
[0009] (1) Step 1 (FIG. 11A, B) in this process, by the electric field of the pulse electric field E P, fungal cell 4
The positive ions 44 and the negative ions 45 in 0 move in the opposite directions to each other up to the vicinity of the cell membrane 42, and become polarized (FIG. 11).
B).

【0010】(2)ステップ2(図11C) この過程で、パルス電界EP の電界によって、細胞膜4
2に小孔46が開けられる。この小孔46が開くメカニ
ズムは、細胞膜42の内外に強い電界が印加されること
による細胞膜42の電気的絶縁破壊によるものと考えら
れ、電界印加時間は短くても良いが、ステップ1のイオ
ン移動過程の場合よりも高電界が必要である。
[0010] (2) Step 2 (FIG. 11C) In this process, the electric field of the pulse electric field E P, membrane 4
A small hole 46 is opened in 2. The mechanism by which the small holes 46 are opened is considered to be due to the electrical breakdown of the cell membrane 42 due to the application of a strong electric field to the inside and outside of the cell membrane 42. A higher electric field is required than in the process.

【0011】(3)ステップ3(図11D) この過程で、パルス電界EP の電界によって、菌細胞4
0内のイオン44、45は細胞外へと流出する。このイ
オン流出過程において、菌細胞40内のイオンバランス
が乱れ、かつ細胞膜42の小孔46をイオンが通過して
小孔46が拡張され、不可逆的な孔となることで菌細胞
40が死滅する。
[0011] (3) Step 3 (FIG. 11D) in this process, by the electric field of the pulse electric field E P, fungal cell 4
The ions 44 and 45 in 0 flow out of the cell. In this ion outflow process, the ion balance in the bacterial cells 40 is disturbed, and the ions pass through the small holes 46 of the cell membrane 42, so that the small holes 46 are expanded and become irreversible. .

【0012】このような電界殺菌のメカニズムにおい
て、低電界長パルス領域EL と高電界短パルス領域EH
とを併せ持つ上記のようなパルス電界EP を液状物2に
印加することにより、菌細胞中のイオン移動のための電
界印加(上記ステップ1およびステップ3)の役割を低
電界長パルス領域EL に分担させ、細胞膜破壊のための
高電界印加(上記ステップ2)の役割を高電界短パルス
領域EH に分担させることができる。その結果、単一波
形(即ち上記のような二つの領域EL とEH とを併有し
ない波形)のパルス電界を印加する公知技術の場合と違
って、液状物2に対して余分なエネルギー投入を防止し
つつ効果的な殺菌処理を行うことができる。従って、殺
菌効果を維持しつつ省エネルギー化および低温処理を実
現することができる。
In such a mechanism of electric field sterilization, a low electric field long pulse area E L and a high electric field short pulse area E H
By applying a pulsed electric field E P as described above having both bets on liquid material 2, an electric field is applied (Step 1 and Step 3) The role of low field length pulse area E L of for migration of ions bacterial cell is shared, it is possible to share the role of applying a high electric field for cell membrane disruption (step 2) a high field short pulse region E H. As a result, unlike the case of the known techniques for applying a pulsed electric field of a single waveforms (i.e. two regions E L and E H and the waveform without having both the above-mentioned), extra energy to the liquid substance 2 An effective sterilization treatment can be performed while preventing the introduction. Therefore, energy saving and low-temperature treatment can be realized while maintaining the sterilizing effect.

【0013】上記パルス電界EP の低電界長パルス領域
L は、その電界強度Eを1kV/cm以上15kV/
cm未満にし、かつパルス幅τを2μs以上100μs
以下にするのが好ましい。高電界短パルス領域EH は、
その電界強度Eを15kV/cm以上100kV/cm
以下にし、かつパルス幅τを0.05μs以上2μs未
満にするのが好ましい。そのようにすれば、殺菌効果を
維持しつつ省エネルギー化および低温処理の実現をより
確実なものにすることができると共に、液状物2中への
電極構成物質イオンの混入防止および殺菌処理部10に
おける絶縁設計の容易化を図ることができる。
[0013] low field length pulse area E L of the pulse electric field E P is the electric field strength E 1 kV / cm or more 15kV /
cm and a pulse width τ of 2 μs or more and 100 μs
It is preferable to set the following. The high electric field short pulse region E H is
When the electric field strength E is 15 kV / cm or more and 100 kV / cm
And the pulse width τ is preferably set to 0.05 μs or more and less than 2 μs. By doing so, it is possible to more reliably realize energy saving and low-temperature treatment while maintaining the sterilization effect, and to prevent the electrode constituent substance ions from being mixed into the liquid material 2 and to prevent the sterilization processing unit 10 from performing the process. The insulation design can be facilitated.

【0014】上記のようなパルス電界EP の印加を実現
することのできるパルス電源20aの通常の構成例を図
12に示す。このパルス電源20aは、二つのパルス電
圧発生回路24、34から所定の時間差で、前述したパ
ルス電界EP の低電界長パルス領域EL および高電界短
パルス領域EH にそれぞれ対応するパルス電圧VL およ
びVH をそれぞれ発生させ、これらを保護回路28、3
8を介して重畳してパルス電圧VP として殺菌処理部1
0に供給する構成をしている。各パルス電圧発生回路2
4、34は、この例ではコンデンサ25、35および放
電開始スイッチ26、36をそれぞれ有しており、各パ
ルス電圧発生回路24、34は(より具体的にはその各
コンデンサ25、35は)、充電電源22、32によっ
てそれぞれ充電される。充電後、放電開始スイッチ26
と36とを所定の時間差で閉じる(オンする)ことによ
り、上記パルス電圧VL とVH とが所定の時間差で発生
する。
[0014] The typical configuration example of the pulse power source 20a, which can realize the application of pulsed electric field E P as described above is shown in FIG. 12. The pulse power source 20a is a predetermined time difference from the two pulse voltage generating circuit 24 and 34, the pulse voltage V corresponding respectively to the low field length pulse area E L and high field short pulse region E H of pulsed electric field E P described above L and V H are generated, respectively, and these are connected to the protection circuits 28, 3
8 sterilization section 1 as a pulse voltage V P superimposed over the
0 is supplied. Each pulse voltage generation circuit 2
4 and 34 have capacitors 25 and 35 and discharge start switches 26 and 36, respectively, in this example. Each of the pulse voltage generation circuits 24 and 34 (more specifically, each of the capacitors 25 and 35) It is charged by charging power supplies 22 and 32, respectively. After charging, discharge start switch 26
And 36 are closed (turned on) with a predetermined time difference, the pulse voltages VL and VH are generated with a predetermined time difference.

【0015】上記パルス電圧発生回路24、34は、コ
ンデンサ25、35の放電を利用するものであるので、
指数減衰波形(CR放電波形)のパルス電圧VL および
Hを併せ持つパルス電圧VP が得られる。コンデンサ
25、35の代わりに、パルス成形ネットワーク(PF
N)またはブルームラインを用いれば、矩形波形のパル
ス電圧VL およびVH を併せ持つパルス電圧VP を得る
ことができる。図10は、この矩形波形のパルス電圧V
P を印加したときのパルス電界EP の波形の一例を示し
ている。
Since the pulse voltage generation circuits 24 and 34 utilize the discharge of the capacitors 25 and 35,
Pulse voltage V P that combines a pulse voltage V L and V H of the exponential decay waveform (CR discharge waveform) is obtained. Instead of capacitors 25 and 35, a pulse shaping network (PF
The use of N) or Blumlein, it is possible to obtain a pulse voltage V P that combines a pulse voltage V L and V H of the rectangular waveform. FIG. 10 shows the pulse voltage V of this rectangular waveform.
Shows an example of a pulsed electric field E P wave upon application of a P.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】殺菌処理部10中の液
状物2に前述したような低電界長パルス領域EL と高電
界短パルス領域EH とを併せ持つパルス電界EP を印加
するためには、通常は、パルス電源20aを次の(1)
〜(4)の構成を備えたものにする必要がある。
[SUMMARY OF THE INVENTION In order to apply a pulsed electric field E P having both a low field length pulse area E L as described above in the liquid substance 2 in sterilization section 10 and the high-field short pulse area E H Normally switches the pulse power supply 20a to the following (1)
It is necessary to have the configuration of (4).

【0017】(1)長パルスと短パルスの二つのパルス
電圧を発生させるために、互いにパルス幅の異なるパル
ス電圧を発生する二つのパルス電圧発生回路を用いる。
図12は、そのようにした例である。
(1) In order to generate two pulse voltages of a long pulse and a short pulse, two pulse voltage generation circuits for generating pulse voltages having different pulse widths from each other are used.
FIG. 12 shows an example of such a configuration.

【0018】(2)上記の長パルス側を相対的に低電圧
にし、短パルス側を相対的に高電圧にするために、互
いに定格の異なる二つの充電電源を用いて上記二つのパ
ルス電圧発生回路に充電する充電電圧を互いに異ならせ
る、または一つの充電電源で済ませる代わりに、パル
ストランスや倍電圧回路等の昇圧回路を用いて、一方の
パルス電圧発生回路の出力電圧を高める。図12は上記
のようにした例である。
(2) In order to set the long pulse side to a relatively low voltage and the short pulse side to a relatively high voltage, the two pulse voltages are generated using two charging power supplies having different ratings. Instead of making the charging voltages for the circuits different from each other or using only one charging power supply, the output voltage of one pulse voltage generating circuit is increased by using a booster circuit such as a pulse transformer or a voltage doubler circuit. FIG. 12 shows an example as described above.

【0019】(3)高電圧短パルス幅電圧を低電圧長パ
ルス幅電圧よりも遅らせて(例えば数μs程度遅らせ
て)殺菌処理部10に印加するために、二つのパルス
電圧発生回路に放電開始スイッチをそれぞれ設けて、こ
の二つの放電開始スイッチを時間差をおいてオンさせ
る、または二つのパルス電圧発生回路を同時に放電さ
せ(即ちパルス電圧を同時に出力させ)、高電圧短パル
ス幅電圧を出力する側に遅延線等の遅延回路を設けて、
高電圧短パルス幅電圧を遅らせて殺菌処理部10に印加
する。図12は、上記のようにした例である。
(3) In order to apply the high voltage short pulse width voltage to the sterilization processing unit 10 later than the low voltage long pulse width voltage (for example, by delaying about several μs), the two pulse voltage generation circuits start discharging. A switch is provided to turn on these two discharge start switches with a time difference or to simultaneously discharge two pulse voltage generating circuits (that is, output pulse voltages simultaneously), and output a high voltage short pulse width voltage. A delay circuit such as a delay line is provided on the side,
The high voltage short pulse width voltage is delayed and applied to the sterilization processing unit 10. FIG. 12 shows an example as described above.

【0020】(4)二つのパルス電圧発生回路の出力部
を殺菌処理部10以前で結合し、二つのパルス電圧を重
畳する。その場合に、それぞれのパルス電圧発生回路を
相手側から保護するために、ダイオード、リアクトル等
の保護回路を設ける。図12は、そのようにした例であ
る。
(4) The output units of the two pulse voltage generating circuits are connected before the sterilization processing unit 10 to superimpose the two pulse voltages. In that case, a protection circuit such as a diode or a reactor is provided to protect each pulse voltage generation circuit from the other side. FIG. 12 shows an example of such a configuration.

【0021】このように、殺菌処理部10中の液状物2
に前述したような低電界長パルス領域EL と高電界短パ
ルス領域EH とを併せ持つパルス電界EP を印加するた
めには、パルス電源20aには、(1)二つのパルス電
圧発生回路が必要、(2)昇圧のために二つの充電電源
または昇圧回路が必要、(3)一方のパルス電圧を遅ら
せるために二つの放電開始スイッチまたは遅延回路が必
要、かつ(4)二つのパルス電圧発生回路を互いに保護
するために保護回路が必要、というように、充電電源、
パルス電圧発生回路および放電開始スイッチを一つずつ
備える通常のパルス電源に比べて、上記パルス電源20
aの構成がかなり複雑になる(通常のパルス電源の2台
分近くになる)という点に改善の余地がある。
As described above, the liquid material 2 in the sterilizing section 10
In order to apply a pulsed electric field E P having both a low field length pulse area E L and the high electric field short pulse area E H as described above, the pulse power source 20a, it (1) two pulse voltage generating circuit Required, (2) two charging power supplies or boosting circuits are required for boosting, (3) two discharge start switches or delay circuits are required to delay one pulse voltage, and (4) two pulse voltage generations A charging power supply, such as a protection circuit is needed to protect the circuits from each other,
Compared with a normal pulse power supply having one pulse voltage generation circuit and one discharge start switch,
There is room for improvement in that the configuration of “a” becomes considerably complicated (approximately two normal pulse power supplies).

【0022】そこでこの発明は、殺菌処理部中の液状物
に、上記のような低電界長パルス領域と高電界短パルス
領域とを併せ持つパルス電界を印加するパルス電源の構
成を簡素化することを主たる目的とする。
Accordingly, the present invention simplifies the structure of a pulse power supply for applying a pulse electric field having both a low electric field length pulse region and a high electric field short pulse region to a liquid material in a sterilization section. Main purpose.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】この発明の殺菌装置は、
前記パルス電源が、パルス電圧を発生する一つのパルス
電圧発生回路と、このパルス電圧発生回路に充電する一
つの充電電源と、前記パルス電圧発生回路と前記殺菌処
理部との間に直列に接続されていて、未飽和時に相対的
に高インダクタンスとなって、前記パルス電圧発生回路
と協働して、前記パルス電界の前記低電界長パルス領域
を形成するパルス電圧を前記殺菌処理部に印加し、飽和
時に相対的に低インダクタンスとなって、前記パルス電
圧発生回路と協働して、前記パルス電界の前記高電界短
パルス領域を形成するパルス電圧を前記殺菌処理部に印
加する磁気スイッチとを備えることを特徴としている。
According to the present invention, there is provided a sterilization apparatus comprising:
The pulse power supply is one pulse voltage generation circuit that generates a pulse voltage, one charging power supply that charges the pulse voltage generation circuit, and is connected in series between the pulse voltage generation circuit and the sterilization processing unit. It has a relatively high inductance when not saturated, and in cooperation with the pulse voltage generation circuit, applies a pulse voltage forming the low electric field length pulse region of the pulse electric field to the sterilization processing unit, A magnetic switch for applying a pulse voltage that forms the high electric field short pulse region of the pulse electric field to the sterilization processing unit in cooperation with the pulse voltage generation circuit, having a relatively low inductance when saturated. It is characterized by:

【0024】上記充電電源によって上記パルス電圧発生
回路に充電して、当該パルス電圧発生回路からパルス電
圧を発生させることができる。このパルス電圧は、上記
磁気スイッチを経由して、上記殺菌処理部に印加され
る。
The pulse voltage generating circuit can be charged by the charging power supply, and a pulse voltage can be generated from the pulse voltage generating circuit. This pulse voltage is applied to the sterilization section via the magnetic switch.

【0025】通常の磁気スイッチは、未飽和時のインダ
クタンスが非常に大きいので、その未飽和時にはパルス
電圧に対してほぼオフ状態にある。しかしこの発明を構
成している磁気スイッチは、未飽和時のインダクタンス
が通常の磁気スイッチのそれよりも小さくて適度に導通
しているので、上記パルス電圧発生回路で発生したパル
ス電圧を通過させて殺菌処理部に印加することができ
る。このとき、当該磁気スイッチのインダクタンスは、
飽和時のものよりも大きいので、この磁気スイッチを経
由して殺菌処理部に印加されるパルス電圧は、当該イン
ダクタンスの影響で、相対的に低電圧かつ長パルス幅と
なる。これによって、前述したパルス電界の低電界長パ
ルス領域を形成するパルス電圧を殺菌処理部に印加する
ことができる。
Since a normal magnetic switch has a very large inductance when it is not saturated, it is almost off with respect to the pulse voltage when it is not saturated. However, the magnetic switch constituting the present invention has a smaller inductance than that of a normal magnetic switch and is appropriately conducting, so that the pulse voltage generated by the pulse voltage generating circuit can be passed. It can be applied to the sterilization section. At this time, the inductance of the magnetic switch is
Since the pulse voltage is larger than that at the time of saturation, the pulse voltage applied to the sterilization unit via this magnetic switch has a relatively low voltage and a long pulse width due to the influence of the inductance. This makes it possible to apply a pulse voltage for forming the above-described low electric field length pulse region of the pulse electric field to the sterilization processing unit.

【0026】上記磁気スイッチに上記パルス電圧を所定
時間通電すると、当該磁気スイッチは飽和する。磁気ス
イッチが飽和すると、そのインダクタンスは未飽和時の
ものよりも小さくなり、当該磁気スイッチはオン状態に
なる。従って、この磁気スイッチを経由して殺菌処理部
に印加されるパルス電圧は、磁気スイッチのインダクタ
ンスの影響を殆ど受けないので、相対的に高電圧かつ短
パルス幅となる。これによって、前述したパルス電界の
高電界短パルス領域を形成するパルス電圧を殺菌処理部
に印加することができる。
When the pulse voltage is supplied to the magnetic switch for a predetermined time, the magnetic switch is saturated. When the magnetic switch saturates, its inductance becomes smaller than that when it is not saturated, and the magnetic switch is turned on. Therefore, the pulse voltage applied to the sterilizing section via the magnetic switch is relatively unaffected by the inductance of the magnetic switch, and therefore has a relatively high voltage and a short pulse width. This makes it possible to apply a pulse voltage for forming the high electric field short pulse region of the pulse electric field to the sterilization processing unit.

【0027】従ってこの発明によれば、パルス電圧発生
回路および充電電源が一つずつで済み、しかも昇圧回
路、遅延回路および保護回路が不要になるので、パルス
電源の構成を大幅に簡素化することができる。
Therefore, according to the present invention, only one pulse voltage generating circuit and one charging power supply are required, and the booster circuit, the delay circuit, and the protection circuit are not required, so that the configuration of the pulse power supply is greatly simplified. Can be.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】図1は、この発明に係る殺菌装置
の一例をそのパルス電源を主体に示す図である。図9〜
図12に示した先行例と同一または相当する部分には同
一符号を付し、以下においては当該先行例との相違点を
主に説明する。
FIG. 1 is a view mainly showing a pulse power source of an example of a sterilizing apparatus according to the present invention. FIG. 9-
Parts that are the same as or correspond to those of the preceding example shown in FIG. 12 are denoted by the same reference numerals, and differences from the preceding example will be mainly described below.

【0029】この殺菌装置では、パルス電源20bか
ら、前述したような殺菌処理部10の二つの電極12、
14間にパルス電圧VP を印加して、両電極12、14
間の液状物2に、前述したような低電界長パルス領域E
L と高電界短パルス領域EH とを併せ持つパルス電界E
P を印加するように構成している。殺菌処理部10は、
例えば先に説明した図9およびその説明に示すとおりで
あるので、ここではその説明を省略する。
In this sterilizing apparatus, the two electrodes 12 of the sterilizing section 10 as described above are supplied from the pulse power source 20b.
A pulse voltage VP is applied between the two electrodes 12 and 14.
In the liquid material 2 in between, the low electric field length pulse region E as described above
Pulse electric field E having both L and high electric field short pulse region E H
It is configured to apply P. The sterilization processing unit 10
For example, since it is as shown in FIG. 9 described above and the description thereof, the description is omitted here.

【0030】パルス電源20bは、パルス電圧を発生す
る一つのパルス電圧発生回路54と、このパルス電圧発
生回路54に(より具体的にはそのコンデンサ55に)
充電する一つの充電電源52と、このパルス電圧発生回
路54と殺菌処理部10との間に直列に接続された磁気
スイッチ58とを備えている。磁気スイッチ58は、可
飽和リアクトルとも呼ばれるものである。
The pulse power supply 20b includes one pulse voltage generation circuit 54 for generating a pulse voltage, and a pulse voltage generation circuit 54 (more specifically, a capacitor 55).
It has one charging power supply 52 for charging, and a magnetic switch 58 connected in series between the pulse voltage generating circuit 54 and the sterilization processing unit 10. The magnetic switch 58 is also called a saturable reactor.

【0031】充電電源52は、コンデンサ55を充電す
るために、通常は直流またはパルス幅の長い電流を出力
する。磁気スイッチ58側を正極性とするパルス電圧V
P を出力する場合は、この例のようにコンデンサ55の
磁気スイッチ58側が正極性となるように充電する。
The charging power supply 52 normally outputs a direct current or a current having a long pulse width to charge the capacitor 55. A pulse voltage V having a positive polarity on the magnetic switch 58 side
When P is output, the capacitor 55 is charged so that the magnetic switch 58 side of the capacitor 55 has a positive polarity as in this example.

【0032】パルス電圧発生回路54は、この例では、
充電電源52によって充電されるコンデンサ55と、そ
の電荷を放電させる放電開始スイッチ56とを備えてい
る。コンデンサ55を充電後、放電開始スイッチ56を
閉じる(オンさせる)と、コンデンサ55の電荷が急速
に放電され、この例では正極性のパルス電圧が発生す
る。放電開始スイッチ56は、例えばサイラトロン、半
導体スイッチ等から成る。
In this example, the pulse voltage generation circuit 54
It includes a capacitor 55 charged by the charging power source 52 and a discharge start switch 56 for discharging the charge. When the discharge start switch 56 is closed (turned on) after charging the capacitor 55, the charge of the capacitor 55 is rapidly discharged, and in this example, a positive pulse voltage is generated. The discharge start switch 56 includes, for example, a thyratron, a semiconductor switch, and the like.

【0033】磁気スイッチ58は、未飽和時に相対的に
高インダクタンスとなって、パルス電圧発生回路54と
協働して、前述したパルス電界EP の低電界長パルス領
域E L を形成する(換言すれば低電界長パルス領域EL
に相当する)パルス電圧VL(図2等参照)を殺菌処理
部10に印加し、飽和時に相対的に低インダクタンスと
なって、パルス電圧発生回路54と協働して、前述した
パルス電界EP の高電界短パルス領域EH を形成する
(換言すれば高電界短パルス領域EH に相当する)パル
ス電圧VH (図2等参照)を殺菌処理部10に印加す
る。
The magnetic switch 58 is relatively unsaturated.
With high inductance, the pulse voltage generation circuit 54
In cooperation, the aforementioned pulsed electric field EPLow electric field length pulse area
Area E L(In other words, the low electric field length pulse region EL
Pulse voltage VL(See Fig. 2 etc.)
Applied to the part 10 and has a relatively low inductance when saturated.
In cooperation with the pulse voltage generation circuit 54,
Pulse electric field EPHigh electric field short pulse region EHForm
(In other words, the high electric field short pulse region EHPal)
Voltage VH(See FIG. 2 and the like) to the sterilizing section 10.
You.

【0034】磁気スイッチは、スイッチング(オンオ
フ)動作を行わせるために、通常は、未飽和時のインダ
クタンスが非常に大きく(例えば飽和時のインダクタン
スの数百倍〜数千倍程度に)なるように設計されてい
る。従って、未飽和時はパルス電圧に対してほぼオフ状
態にある。
In order to perform a switching (on / off) operation, the magnetic switch usually has a very large inductance when it is not saturated (for example, about several hundred times to several thousand times the inductance when it is saturated). Designed. Therefore, when it is not saturated, it is almost off with respect to the pulse voltage.

【0035】これに対して上記磁気スイッチ58は、未
飽和時のインダクタンスを通常の磁気スイッチのインダ
クタンスよりも小さくして、即ち未飽和時のインダクタ
ンスを適度に大きくして、未飽和時でも適度に導通する
ようにしている。言わば、オフとオンの中間状態にある
ようにしている。
On the other hand, in the magnetic switch 58, the inductance at the time of saturation is made smaller than the inductance of the normal magnetic switch, that is, the inductance at the time of saturation is appropriately increased. It is made conductive. In other words, it is in an intermediate state between off and on.

【0036】上記磁気スイッチ58の飽和時のインダク
タンスは、通常の磁気スイッチと同様、十分に小さくな
るようにしているので、磁気スイッチ58は飽和時はパ
ルス電圧に対してオン状態にある。
Since the inductance of the magnetic switch 58 at the time of saturation is set to be sufficiently small similarly to a normal magnetic switch, the magnetic switch 58 is in an on state with respect to the pulse voltage at the time of saturation.

【0037】より具体的に説明すると、磁気スイッチの
未飽和時のインダクタンスLUSと飽和時のインダクタン
スLS との比は、簡単に言えば次式で表される。ここ
で、S 1 はコアの断面積(占積率は1と仮定)、S2
巻線が囲む面積、μrUS はコアの未飽和時の比透磁率、
μrSはコアの飽和時の比透磁率である。
More specifically, the magnetic switch
Unsaturated inductance LUSAnd inductance at saturation
LSIs simply expressed by the following equation. here
And S 1Is the cross-sectional area of the core (assuming the space factor is 1), STwoIs
Area enclosed by winding, μrUSIs the relative permeability when the core is unsaturated,
μrSIs the relative magnetic permeability when the core is saturated.

【0038】[0038]

【数2】 LS /LUS=(S2 /S1 )×(μrS/μrUS L S / L US = (S 2 / S 1 ) × (μ rS / μ rUS )

【0039】通常の磁気スイッチでは、コアに巻線をほ
ぼ密着させて巻いているのでS2 /S1 はほぼ1であ
る。また、通常の磁気スイッチに使用されるコアの未飽
和時の比透磁率μrUS は数百〜数千程度あり、飽和時の
比透磁率μrSはほぼ1であるので、上記比LS /L
USは、数百分の1(即ち10-2〜10-3台)〜数千分の
1(即ち10-3〜10-4台)程度となる。
In a normal magnetic switch, S 2 / S 1 is almost 1 because the winding is wound on the core almost in close contact. Further, the relative magnetic permeability μ rUS of the core used in the ordinary magnetic switch when the core is not saturated is about several hundreds to several thousands, and the relative magnetic permeability μ rS when the core is saturated is almost 1, so the above ratio L S / L
US is on the order of several hundredths (ie, 10 −2 to 10 −3 units) to several thousandths (ie, 10 −3 to 10 −4 units).

【0040】これに対して上記磁気スイッチ58では、
未飽和時のインダクタンスLUSを適度に大きくして、上
記比LS /LUSを通常の磁気スイッチよりも大きくして
いる。例えば、当該比LS /LUSを、10-1台〜10-2
台にしている。
On the other hand, in the magnetic switch 58,
The inductance L US at the time of non-saturation is appropriately increased to make the ratio L S / L US larger than that of a normal magnetic switch. For example, the ratio L S / L US is set to 10 −1 to 10 −2
I am on a table.

【0041】磁気スイッチ58の未飽和時のインダクタ
ンスLUSを適度に大きくするためには、例えば、コア
の未飽和時の比透磁率μrUS をあまり大きくしない(即
ち未飽和時の比透磁率μrUS のあまり大きくないコア材
を用いる)、巻線が囲む面積S2 を適度に大きくす
る、という手段の一方または両方を採用すれば良い。
In order to appropriately increase the inductance L US of the magnetic switch 58 when it is not saturated, for example, the relative permeability μ rUS of the core when it is not saturated is not so large (that is, the relative permeability μ rUS when it is not saturated). using a core material not so large in rUS), winding moderately increase the area S 2 which surrounds, may be employed either or both means of.

【0042】図1に示した殺菌装置の動作例を説明する
と、充電電源52によってパルス電圧発生回路54のコ
ンデンサ55に充電しておき、図2に示す時刻t1 で放
電開始スイッチ56をオンさせると、このときは磁気ス
イッチ58は未飽和状態にあるけれども前述したように
そのインダクタンスは適度に大きくて適度に導通してい
るので、パルス電圧発生回路54で発生したパルス電圧
を磁気スイッチ58を通過させて殺菌処理部10に印加
することができる。このとき、磁気スイッチ58のイン
ダクタンスは飽和時のものよりも大きいので、磁気スイ
ッチ58を経由して殺菌処理部10に印加されるパルス
電圧VP は、当該インダクタンスの影響で、相対的に
(即ち磁気スイッチ58が飽和時のものに比べて)低電
圧かつ長パルス幅となる。即ち、前述したパルス電界E
P の低電界長パルス領域EL を形成するパルス電圧VL
を殺菌処理部10に印加することができる。このパルス
電圧VL の波形は、図1の例はパルス電圧発生回路54
にコンデンサ55を用いているので、図2に示すように
ほぼ正弦波状になる。
[0042] In operation example of the sterilizing apparatus shown in FIG. 1, leave charged to the capacitor 55 of the pulse voltage generation circuit 54 by the charging power supply 52 to turn on the discharge start switch 56 at time t 1 shown in FIG. 2 At this time, although the magnetic switch 58 is in an unsaturated state, as described above, its inductance is moderately large and conducts appropriately, so that the pulse voltage generated by the pulse voltage generating circuit 54 passes through the magnetic switch 58. Then, it can be applied to the sterilization processing unit 10. At this time, the inductance of the magnetic switch 58 is larger than that at saturation, pulse voltage V P applied to the sterilization unit 10 through the magnetic switch 58, the influence of the inductance, relative (i.e. A lower voltage and longer pulse width (compared to when the magnetic switch 58 is saturated). That is, the aforementioned pulse electric field E
Pulse voltage V L to form a low field length pulse area E L of the P
Can be applied to the sterilization processing unit 10. The waveform of the pulse voltage VL is the pulse voltage generation circuit 54 in the example of FIG.
Since the capacitor 55 is used, the waveform becomes substantially sinusoidal as shown in FIG.

【0043】磁気スイッチ58に上記パルス電圧VL
所定時間通電すると、磁気スイッチ58は例えば図2に
示す時刻t2 で飽和する。上記通電開始時刻t1 から飽
和時刻t2 までの時間差(t2 −t1 )は、磁気スイッ
チの公知の飽和条件に従って決定することができる。こ
の時間差は、例えば前述したように数μs〜十μs程度
にすれば良い。
When the pulse voltage V L is supplied to the magnetic switch 58 for a predetermined time, the magnetic switch 58 is saturated at a time t 2 shown in FIG. 2, for example. The time difference (t 2 −t 1 ) from the energization start time t 1 to the saturation time t 2 can be determined according to a known saturation condition of the magnetic switch. This time difference may be, for example, about several μs to about 10 μs as described above.

【0044】磁気スイッチ58が飽和すると、そのイン
ダクタンスは非常に小さくなり、当該磁気スイッチ58
はオン状態になる。従って、この磁気スイッチ58を経
由して殺菌処理部10に印加されるパルス電圧VP は、
磁気スイッチ58のインダクタンスの影響を殆ど受けな
いので、相対的に高電圧かつ短パルス幅となる。これに
よって、前述したパルス電界EP の高電界短パルス領域
H を形成するパルス電圧VH を殺菌処理部10に印加
することができる。このパルス電圧VH の波形は、図1
の例ではパルス電圧発生回路54にコンデンサ55を用
いているので、図2に示すように指数減衰波形(CR放
電波形)になる。
When the magnetic switch 58 saturates, its inductance becomes very small.
Is turned on. Therefore, the pulse voltage V P applied to the sterilization unit 10 through the magnetic switch 58,
Since it is hardly affected by the inductance of the magnetic switch 58, it has a relatively high voltage and a short pulse width. Thereby, it is possible to apply a pulse voltage V H to form a high-field short pulse region E H of pulsed electric field E P described above in sterilized unit 10. The waveform of this pulse voltage V H is shown in FIG.
Since the capacitor 55 is used in the pulse voltage generation circuit 54 in the example of FIG. 2, an exponential decay waveform (CR discharge waveform) is obtained as shown in FIG.

【0045】このようにして、パルス電源20bから殺
菌処理部10に、相対的に低電圧かつ長パルス幅のパル
ス電圧VL と、相対的に高電圧かつ短パルス幅のパルス
電圧VH とを併せ持つパルス電圧VP を印加することが
できる。その結果、殺菌処理部10中の液状物2に、前
述したような低電界長パルス領域EL と高電界短パルス
領域EH とを併せ持つパルス電界EP を印加することが
できる。
[0045] In this way, the sterilization unit 10 from the pulse power supply 20b, relatively a pulse voltage V L of the low voltage and long pulse width, a relatively high voltage and short pulse width of the pulse voltage V H it is possible to apply the pulse voltage V P that combines. As a result, the liquid substance 2 in sterilized unit 10, it is possible to apply a pulsed electric field E P having both a low field length pulse area E L as described above and a high electric field short pulse region E H.

【0046】従って、先行例の場合と同様に、液状物2
に対して余分なエネルギー投入を防止しつつ効果的な殺
菌処理を行うことができるので、殺菌効果を維持しつつ
省エネルギー化および低温処理を実現することができ
る。
Therefore, as in the case of the preceding example, the liquid 2
Thus, effective sterilization can be performed while preventing unnecessary energy input, so that energy saving and low-temperature processing can be realized while maintaining the sterilization effect.

【0047】しかもこのパルス電源20bによれば、図
12に示したパルス電源20aに比べて、構成要素がほ
ぼ半分で済む。即ち、パルス電圧発生回路および充電電
源が一つずつで済み、しかも昇圧回路、遅延回路および
保護回路が不要になるので、パルス電源の構成を大幅に
簡素化することができる。
Further, according to the pulse power supply 20b, the number of components is almost half as compared with the pulse power supply 20a shown in FIG. In other words, only one pulse voltage generation circuit and one charging power supply are required, and the booster circuit, the delay circuit, and the protection circuit are not required, so that the configuration of the pulse power supply can be greatly simplified.

【0048】なお、パルス電圧発生回路54は、上記の
ようなコンデンサ55の放電を利用して指数減衰波形の
パルス電圧を発生するものの他に、パルス成形ネットワ
ーク(PFN)、パルス成形ライン(PFL)、ブルー
ムライン等を利用して矩形波形のパルス電圧を発生させ
るもの等でも良い。即ち、コンデンサ55の代わりに、
パルス成形ネットワークやブルームライン等を用いても
良い。後述する図5〜図8に示す例の場合も同様であ
る。
The pulse voltage generating circuit 54 generates a pulse voltage having an exponentially attenuated waveform by utilizing the discharge of the capacitor 55 as described above, as well as a pulse forming network (PFN) and a pulse forming line (PFL). Alternatively, a pulse voltage having a rectangular waveform may be generated using a bloom line or the like. That is, instead of the capacitor 55,
A pulse shaping network, a bloom line, or the like may be used. The same applies to the cases shown in FIGS. 5 to 8 described later.

【0049】この場合、パルス成形ネットワークやブル
ームライン等は、前述した高電界短パルス領域EH に相
当する高電圧短パルス幅のパルス電圧VH を発生するこ
とができるように設計しておけば良い。磁気スイッチ5
8の飽和前は、前述のとおり低電圧長パルス幅のパルス
電圧VL が殺菌処理部10に印加され、磁気スイッチ5
8の飽和後は、高電圧短パルス幅の矩形波のパルス電圧
H が殺菌処理部10に印加される。このようにして殺
菌処理部10に印加されるパルス電圧VP の波形の一例
を図3に示す。
In this case, the pulse shaping network, the bloom line, and the like are designed so as to generate a pulse voltage V H having a high voltage short pulse width corresponding to the high electric field short pulse region E H described above. good. Magnetic switch 5
Before the saturation of the magnetic switch 5, the pulse voltage VL having a low voltage and a long pulse width is applied to the sterilization processing unit 10 as described above.
After the saturation of 8, a rectangular pulse voltage V H having a high voltage short pulse width is applied to the sterilization processing unit 10. An example of the thus waveform of the pulse voltage V P applied to the sterilization unit 10 shown in FIG.

【0050】図3に示すパルス電圧VP の波形は、パル
ス電圧発生回路54を構成するパルス成形ネットワーク
やブルームラインのインピーダンスを、負荷である殺菌
処理部10のインピーダンスとほぼ等しくしたとき(即
ちインピーダンスマッチングを取ったとき)の波形であ
るが、敢えてミスマッチングさせても良い。即ち、パル
ス成形ネットワークやブルームラインのインピーダンス
を殺菌処理部10のインピーダンスよりも低くしても良
い。そのようにした場合に殺菌処理部10に印加される
パルス電圧VP の波形の一例を図4に示す。
The waveform of the pulse voltage V P shown in FIG. 3, the impedance of the pulse forming network and Blumlein constituting the pulse voltage generation circuit 54, when substantially equal to the impedance of the sterilization unit 10 is a load (i.e. impedance Although the waveform is obtained when matching is performed, a mismatch may be intentionally performed. That is, the impedance of the pulse forming network or the bloom line may be lower than the impedance of the sterilization processing unit 10. An example of a waveform of the pulse voltage V P applied to the sterilization unit 10 in such a case shown in FIG.

【0051】この例の場合、磁気スイッチ58の飽和前
には、前記と同様に低電圧長パルス幅のパルス電圧VL
が発生する。磁気スイッチ58の飽和後は、高電圧短パ
ルス幅の矩形波のパルス電圧VH が出力されるが、殺菌
処理部10でのミスマッチングによって入射波と同極性
の反射波が発生し、図3に示したマッチング時のパルス
電圧VH よりも高い電圧のパルス電圧VH が発生する。
更に、反射波の影響で波尾を引くようなパルスとなり、
パルス電圧VH の後に低電圧長パルス幅のパルス電圧V
L2が続く波形になる。
In the case of this example, before the saturation of the magnetic switch 58, the pulse voltage V L having a low voltage and a long pulse width as described above.
Occurs. After saturation of the magnetic switch 58, a rectangular pulse voltage VH having a high voltage and a short pulse width is output. However, due to mismatching in the sterilization processing unit 10, a reflected wave having the same polarity as the incident wave is generated. pulse voltage V H of a voltage higher than the pulse voltage V H during the matching shown occurs.
Furthermore, it becomes a pulse that draws a tail due to the influence of the reflected wave,
After the pulse voltage V H, the pulse voltage V having a low-voltage long pulse width
The waveform follows L2 .

【0052】従ってこの場合は、マッチング状態に比べ
て、殺菌処理部10中の液状物2により高い電界の高電
界短パルス領域EH を印加することができるので、前述
した電界殺菌のメカニズムにおいて細胞膜の孔あけ(図
11に示すステップ2参照)により高い効果を得ること
ができる。更に、上記パルス電圧VL2によって、液状物
2に高電界短パルス領域EH の後にも低電界長パルス領
域EL を印加することができるので、電界殺菌のメカニ
ズムにおいて細胞膜の孔あけ後の細胞内のイオン移動
(図11に示したステップ3参照)を促進することがで
きる。上記両作用によって、より高い殺菌効果を得るこ
とができる。
[0052] Therefore, in this case, as compared to the matching state, it is possible to apply a high electric field short pulse region E H of high electric field by the liquid substance 2 in sterilized unit 10, the cell membranes in the mechanism of electric field sterilization described above By drilling holes (see step 2 shown in FIG. 11), a high effect can be obtained. Furthermore, by the pulse voltage V L2, even after the liquid material 2 of a high-field short pulse area E H it is possible to apply a low field length pulse area E L, in the mechanism of electric field sterilization after drilling of the cell membrane cells (See step 3 shown in FIG. 11). A higher bactericidal effect can be obtained by both of the above actions.

【0053】なお、ミスマッチング時に、インピーダン
スの関係を上記とは逆に、即ちパルス電圧発生回路54
を構成するパルス成形ネットワークやブルームラインの
インピーダンスを殺菌処理部10のインピーダンスより
も高くすると、殺菌処理部10で入射波と逆極性の反射
波が生じて、上記パルス電圧VH が下がり、かつ上記パ
ルス電圧VL2が負極性になるので、これは好ましくな
い。
At the time of mismatching, the relationship of impedance is reversed in the opposite manner, that is, the pulse voltage generation circuit 54
When the impedance of the pulse shaping network or the bloom line constituting the above is higher than the impedance of the sterilization processing unit 10, a reflected wave having a polarity opposite to that of the incident wave is generated in the sterilization processing unit 10, the pulse voltage VH decreases, and the This is not preferable because the pulse voltage V L2 becomes negative.

【0054】上記のような特性を有する磁気スイッチ5
8を実現する場合に、コアに用いる磁性体によっては、
飽和するまでの時間を必要な時間だけ(例えば前述した
ように数μs〜十μs程度)確保しようとすると、未飽
和時のインダクタンスが大きくなり過ぎる場合がある。
また、未飽和時のインダクタンスを適度に大きくしよう
とすると、飽和時のインダクタンスが所定のものより大
きくなり過ぎる場合もある。
The magnetic switch 5 having the above characteristics
8 is realized, depending on the magnetic material used for the core,
If an attempt is made to secure the time required for saturation only for a necessary time (for example, about several μs to ten μs as described above), the inductance at the time of non-saturation may become too large.
In addition, if an attempt is made to increase the inductance at the time of non-saturation appropriately, the inductance at the time of saturation may be too large than a predetermined value.

【0055】そこで、図5に示す例のように、上記磁気
スイッチ58に並列に、適度なインダクタンスを持つ補
助リアクトル60を接続しても良い。この補助リアクト
ル60には、磁気スイッチ58の未飽和時のインダクタ
ンスよりも小さく、かつ磁気スイッチ58の飽和時のイ
ンダクタンスよりも大きい(好ましくは十分に大きい)
インダクタンスを有するものを用いるのが好ましい。
Therefore, as shown in FIG. 5, an auxiliary reactor 60 having an appropriate inductance may be connected in parallel to the magnetic switch 58. This auxiliary reactor 60 has a smaller inductance than the magnetic switch 58 when it is not saturated and a larger (preferably sufficiently larger) than the inductance when the magnetic switch 58 is saturated.
It is preferable to use one having inductance.

【0056】上記のような補助リアクトル60を設けれ
ば、磁気スイッチ58の未飽和時に、当該磁気スイッチ
58のインダクタンスと補助リアクトル60のインダク
タンスとの合成インダクタンスを適度な大きさにするこ
とが容易になる。磁気スイッチ58の飽和時は、そのイ
ンダクタンスは非常に小さくなるので、補助リアクトル
60のインダクタンスの影響は小さく、それを殆ど無視
することができる。
By providing the auxiliary reactor 60 as described above, when the magnetic switch 58 is not saturated, the combined inductance of the inductance of the magnetic switch 58 and the inductance of the auxiliary reactor 60 can be easily made appropriate. Become. When the magnetic switch 58 is saturated, its inductance becomes very small, so that the influence of the inductance of the auxiliary reactor 60 is small, and it can be almost ignored.

【0057】これによって、磁気スイッチ58の未飽和
時の所望のインダクタンス(合成インダクタンス)と、
磁気スイッチ58の飽和時の所望のインダクタンスと
を、互いにほぼ独立して実現することが可能になるの
で、所望の波形のパルス電圧VPを得ることが容易にな
る。例えば、磁気スイッチ58の設計では、飽和するま
での時間と飽和後のインダクタンスとを主体にして設計
することが可能になるので、磁気スイッチ58の設計が
容易になる。
Thus, the desired inductance (synthetic inductance) of the magnetic switch 58 when it is not saturated, and
A desired inductance at saturation of the magnetic switch 58, it becomes possible to realize substantially independently of each other, it is easy to obtain a pulse voltage V P of the desired waveform. For example, in the design of the magnetic switch 58, it is possible to mainly design the time until saturation and the inductance after saturation, so that the design of the magnetic switch 58 is facilitated.

【0058】図1の例の場合は、充電電源52でパルス
電圧発生回路54を(より具体的にはそのコンデンサ5
5を)充電するときに、その充電電流は殺菌処理部10
を経由して流れる。このとき、充電電源52に、直流ま
たはパルス幅の長い電流を出力するものを用いると、殺
菌処理部10内の液状物2の電気分解が発生する可能性
がある。
In the case of the example shown in FIG. 1, the pulse voltage generation circuit 54 (more specifically, the capacitor 5
5), the charging current is applied to the sterilizing section 10
Flows through. At this time, if a device that outputs a direct current or a current having a long pulse width is used as the charging power supply 52, electrolysis of the liquid material 2 in the sterilization processing unit 10 may occur.

【0059】そこで図6に示す例のように、殺菌処理部
10に並列に、充電電源52からの充電電流を流す充電
用リアクトル62を接続しても良い。これによって、充
電電源52からの充電電流を、殺菌処理部10をバイパ
スさせて流すことができるので、殺菌処理部10での上
記電気分解を防止することができる。
Therefore, as shown in FIG. 6, a charging reactor 62 for passing a charging current from the charging power supply 52 may be connected in parallel with the sterilizing section 10. This allows the charging current from the charging power supply 52 to flow while bypassing the sterilization processing unit 10, so that the electrolysis in the sterilization processing unit 10 can be prevented.

【0060】充電用リアクトル62のインピーダンス
は、充電電源52からの充電電流に対しては、殺菌処理
部10のインピーダンスよりも小さく、好ましくは十分
に小さくしておくのが良い。そのようにすれば、充電電
源52からの充電電流の殆ど全てを充電用リアクトル6
2を通して流すことができるので、殺菌処理部10での
電気分解を防止する効果はより大きくなる。かつ充電用
リアクトル62のインピーダンスは、殺菌処理部10に
印加される上記パルス電圧VP に対しては、殺菌処理部
10のインピーダンスよりも大きく、好ましくは十分に
大きくしておくのが良い。そのようにすれば、パルス電
圧VP の印加時にパルス電流は殆ど全てが殺菌処理部1
0を流れるので、殺菌処理部10での殺菌作用の低下を
防止することができる。
The impedance of the charging reactor 62 is smaller than the impedance of the sterilizing section 10 with respect to the charging current from the charging power supply 52, and is preferably set sufficiently small. By doing so, almost all of the charging current from the charging power supply 52 is transferred to the charging reactor 6.
2, the effect of preventing the electrolysis in the sterilizing section 10 is further enhanced. And the impedance of the charging reactor 62, for the pulse voltage V P applied to the sterilization unit 10, greater than the impedance of the sterilization unit 10, preferably from idea to sufficiently large. By doing so, the pulse current is nearly all sterilization unit 1 during application of the pulse voltage V P
Since it flows through 0, it is possible to prevent a decrease in the sterilizing action in the sterilizing section 10.

【0061】上記充電用リアクトル62は、図7に示す
例のように、磁気スイッチ58の上流側に、即ちパルス
電圧発生回路54の出力部に並列に接続しても良い。こ
のようにすれば、充電電源52からの充電電流は、殺菌
処理部10だけでなく磁気スイッチ58にも流れなくな
るので、充電経路中のインダクタンスをより小さくする
ことができる。その結果、パルス電圧発生回路54をよ
り高速に充電することが可能になって高繰り返し運転が
可能になり、装置の処理能力(即ち単位時間当たりに殺
菌処理できる液状物2の量)をより高めることが可能に
なる。
The charging reactor 62 may be connected upstream of the magnetic switch 58, that is, in parallel with the output of the pulse voltage generating circuit 54, as in the example shown in FIG. By doing so, the charging current from the charging power supply 52 does not flow not only to the sterilization processing unit 10 but also to the magnetic switch 58, so that the inductance in the charging path can be further reduced. As a result, the pulse voltage generation circuit 54 can be charged at a higher speed, and a high repetition operation can be performed, and the processing capacity of the apparatus (that is, the amount of the liquid material 2 that can be sterilized per unit time) is further increased. It becomes possible.

【0062】図8に示す例のように、上記補助リアクト
ル60を設けることと、上記充電用リアクトル62を設
けることとを併用しても良い。そのようにすれば、両者
の上述した効果を共に奏することができる。その場合、
充電用リアクトル62は、磁気スイッチ58の上流側に
設けても良いし、補助リアクトル60を通して高速充電
することができるので図示例のように殺菌処理部10に
並列に設けても良い。
As shown in FIG. 8, the provision of the auxiliary reactor 60 and the provision of the charging reactor 62 may be used in combination. By doing so, both of the above-described effects can be achieved. In that case,
The charging reactor 62 may be provided on the upstream side of the magnetic switch 58, or may be provided in parallel with the sterilization processing unit 10 as shown in the illustrated example because it can be charged at a high speed through the auxiliary reactor 60.

【0063】[0063]

【発明の効果】この発明は、上記のとおり構成されてい
るので、次のような効果を奏する。
Since the present invention is configured as described above, it has the following effects.

【0064】請求項1または2記載の発明によれば、パ
ルス電圧発生回路および充電電源が一つずつで済み、し
かも昇圧回路、遅延回路および保護回路が不要になるの
で、パルス電源の構成を大幅に簡素化することができ
る。
According to the first or second aspect of the present invention, only one pulse voltage generating circuit and one charging power supply are required, and a booster circuit, a delay circuit, and a protection circuit are not required. Can be simplified.

【0065】しかも、先行技術の場合と同様に、電界殺
菌メカニズムの小孔発生過程を高電界短パルス領域で、
同メカニズムのイオン移動・流出過程を低電界長パルス
領域で、それぞれ分担させることができるので、液状物
に対して余分なエネルギー投入を防止しつつ効果的な殺
菌処理を行うことができる。従って、殺菌効果を維持し
つつ省エネルギー化および低温処理を実現することがで
きる。
Further, as in the case of the prior art, the porosity generation process of the electric field sterilization mechanism is performed in a high electric field short pulse region.
Since the ion transfer / outflow process of the same mechanism can be shared in the low electric field length pulse region, effective sterilization can be performed while preventing unnecessary energy input to the liquid material. Therefore, energy saving and low-temperature treatment can be realized while maintaining the sterilizing effect.

【0066】請求項3記載の発明によれば、磁気スイッ
チの未飽和時の所望のインダクタンスと、磁気スイッチ
の飽和時の所望のインダクタンスとを、互いにほぼ独立
して実現することが可能になるので、所望の波形のパル
ス電圧を得ることが容易になり、磁気スイッチの設計も
容易になる。
According to the third aspect of the present invention, the desired inductance when the magnetic switch is not saturated and the desired inductance when the magnetic switch is saturated can be realized almost independently of each other. Thus, it becomes easy to obtain a pulse voltage having a desired waveform, and the design of the magnetic switch becomes easy.

【0067】請求項4または5記載の発明によれば、充
電電源からの充電電流を、殺菌処理部をバイパスさせて
流すことができるので、殺菌処理部での電気分解発生を
防止することができる。
According to the fourth or fifth aspect of the present invention, the charging current from the charging power supply can be caused to flow by bypassing the sterilizing section, so that occurrence of electrolysis in the sterilizing section can be prevented. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明に係る殺菌装置の一例をそのパルス電
源を主体に示す図である。
FIG. 1 is a diagram mainly showing a pulse power supply of an example of a sterilization apparatus according to the present invention.

【図2】パルス電圧の波形の一例を示す図である。FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a waveform of a pulse voltage.

【図3】パルス電圧の波形の他の例を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing another example of a waveform of a pulse voltage.

【図4】パルス電圧の波形の更に他の例を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing still another example of the waveform of the pulse voltage.

【図5】この発明に係る殺菌装置の他の例をそのパルス
電源を主体に示す図である。
FIG. 5 is a diagram mainly showing a pulse power supply of another example of the sterilizing apparatus according to the present invention.

【図6】この発明に係る殺菌装置の更に他の例をそのパ
ルス電源を主体に示す図である。
FIG. 6 is a view mainly showing a pulse power supply of still another example of the sterilizing apparatus according to the present invention.

【図7】この発明に係る殺菌装置の更に他の例をそのパ
ルス電源を主体に示す図である。
FIG. 7 is a diagram mainly showing a pulse power supply of still another example of the sterilizing apparatus according to the present invention.

【図8】この発明に係る殺菌装置の更に他の例をそのパ
ルス電源を主体に示す図である。
FIG. 8 is a diagram mainly showing a pulse power source of still another example of the sterilizing apparatus according to the present invention.

【図9】先行技術に係る殺菌装置の一例をその殺菌処理
部を主体に示す図である。
FIG. 9 is a diagram mainly showing a sterilizing section of an example of a sterilizing apparatus according to the prior art.

【図10】パルス電界の波形の一例を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a waveform of a pulse electric field.

【図11】電界殺菌のメカニズムを模式的に示す図であ
る。
FIG. 11 is a diagram schematically showing a mechanism of electric field sterilization.

【図12】図9中のパルス電源の構成例を示す図であ
る。
12 is a diagram illustrating a configuration example of a pulse power supply in FIG. 9;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 液状物 10 殺菌処理部 12、14 電極 20b パルス電源 52 充電電源 54 パルス電圧発生回路 58 磁気スイッチ 60 補助リアクトル 62 充電用リアクトル VP 、VL 、VH パルス電圧 EP パルス電界 EL 低電界長パルス領域 EH 高電界短パルス領域2 liquid material 10 sterilized section 12, 14 electrodes 20b pulsed power supply 52 charges the power supply 54 pulse voltage generating circuit 58 the magnetic switch 60 auxiliary reactor 62 charged reactor V P, V L, V H pulse voltage E P pulsed electric field E L low field Long pulse area E H High electric field short pulse area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 茂 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 (72)発明者 川北 有 京都府京都市右京区梅津高畝町47番地 日 新電機株式会社内 Fターム(参考) 4B021 LA42 LP10 LT03 LW06 4C058 AA20 AA21 AA22 AA30 BB06 KK06 KK42 KK46  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Shigeru Kato 47-47 Umezu Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto-shi, Kyoto (72) Inventor Kawakita Yes 47-47 Umezu-Takaune-cho, Ukyo-ku, Kyoto, Kyoto Nissin Electric F term in reference (reference) 4B021 LA42 LP10 LT03 LW06 4C058 AA20 AA21 AA22 AA30 BB06 KK06 KK42 KK46

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 相対向する二つの電極を有していて両電
極間に液状物が満たされる殺菌処理部と、この殺菌処理
部の二つの電極間にパルス電圧を供給して両電極間の液
状物に、相対的に低電界強度かつ長パルス幅の低電界長
パルス領域と相対的に高電界強度かつ短パルス幅の高電
界短パルス領域とを併せ持つパルス電界を印加するパル
ス電源とを備える殺菌装置において、 前記パルス電源が、 パルス電圧を発生する一つのパルス電圧発生回路と、 このパルス電圧発生回路に充電する一つの充電電源と、 前記パルス電圧発生回路と前記殺菌処理部との間に直列
に接続されていて、未飽和時に相対的に高インダクタン
スとなって、前記パルス電圧発生回路と協働して、前記
パルス電界の前記低電界長パルス領域を形成するパルス
電圧を前記殺菌処理部に印加し、飽和時に相対的に低イ
ンダクタンスとなって、前記パルス電圧発生回路と協働
して、前記パルス電界の前記高電界短パルス領域を形成
するパルス電圧を前記殺菌処理部に印加する磁気スイッ
チとを備えることを特徴とする液状物の殺菌装置。
1. A sterilizing section having two electrodes facing each other and filled with a liquid material between the two electrodes, and supplying a pulse voltage between the two electrodes of the sterilizing section to supply a pulse voltage between the two electrodes. A pulse power supply for applying a pulse electric field having both a low electric field length pulse region having a relatively low electric field strength and a long pulse width and a high electric field short pulse region having a relatively high electric field intensity and a short pulse width to a liquid material; In the sterilization apparatus, the pulse power supply may include one pulse voltage generation circuit that generates a pulse voltage, one charge power supply that charges the pulse voltage generation circuit, and between the pulse voltage generation circuit and the sterilization processing unit. The pulse voltage that is connected in series and has a relatively high inductance when not saturated and cooperates with the pulse voltage generating circuit to form the low electric field pulse region of the pulse electric field is sterilized. The pulse voltage is applied to the sterilization processing unit by applying a pulse voltage that forms the high electric field short pulse region of the pulse electric field in cooperation with the pulse voltage generation circuit. A sterilizer for a liquid material, comprising:
【請求項2】 前記液状物に印加するパルス電界の低電
界長パルス領域の電界強度が1kV/cm以上15kV
/cm未満、パルス幅が2μs以上100μs以下であ
り、高電界短パルス領域の電界強度が15kV/cm以
上100kV/cm以下、パルス幅が0.05μs以上
2μs未満である請求項1記載の液状物の殺菌装置。
2. The electric field intensity of a low electric field pulse region of a pulse electric field applied to the liquid material is 1 kV / cm or more and 15 kV.
The liquid material according to claim 1, wherein the pulse width is less than 2 μs / cm, the pulse width is 2 μs or more and 100 μs or less, the electric field intensity in the high electric field short pulse region is 15 kV / cm or more and 100 kV / cm or less, and the pulse width is 0.05 μs or more and less than 2 μs. Sterilization equipment.
【請求項3】 前記磁気スイッチに並列に、前記磁気ス
イッチの未飽和時のインダクタンスよりも小さくかつ前
記磁気スイッチの飽和時のインダクタンスよりも大きい
インダクタンスを有する補助リアクトルを接続している
請求項1または2記載の液状物の殺菌装置。
3. An auxiliary reactor having an inductance smaller than an inductance of the magnetic switch when it is not saturated and larger than an inductance of the magnetic switch when it is saturated is connected in parallel with the magnetic switch. 3. An apparatus for sterilizing liquid substances according to 2.
【請求項4】 前記殺菌処理部に並列に、前記充電電源
からの充電電流を流す充電用リアクトルを接続している
請求項1、2または3記載の液状物の殺菌装置。
4. The apparatus for sterilizing a liquid material according to claim 1, wherein a charging reactor for flowing a charging current from the charging power supply is connected in parallel with the sterilizing section.
【請求項5】 前記パルス電圧発生回路の出力部に並列
に、前記充電電源からの充電電流を流す充電用リアクト
ルを接続している請求項1、2または3記載の液状物の
殺菌装置。
5. The apparatus for sterilizing a liquid material according to claim 1, wherein a charging reactor for flowing a charging current from the charging power supply is connected in parallel with an output section of the pulse voltage generating circuit.
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