JP2005288376A - Ultrasonic sterilization/decomposition apparatus - Google Patents
Ultrasonic sterilization/decomposition apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2005288376A JP2005288376A JP2004109682A JP2004109682A JP2005288376A JP 2005288376 A JP2005288376 A JP 2005288376A JP 2004109682 A JP2004109682 A JP 2004109682A JP 2004109682 A JP2004109682 A JP 2004109682A JP 2005288376 A JP2005288376 A JP 2005288376A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ultrasonic
- liquid
- flow path
- sterilization
- focused
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F1/00—Treatment of water, waste water, or sewage
- C02F1/34—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations
- C02F1/36—Treatment of water, waste water, or sewage with mechanical oscillations ultrasonic vibrations
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2/00—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor
- A61L2/02—Methods or apparatus for disinfecting or sterilising materials or objects other than foodstuffs or contact lenses; Accessories therefor using physical phenomena
- A61L2/025—Ultrasonics
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B7/00—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass
- B08B7/02—Cleaning by methods not provided for in a single other subclass or a single group in this subclass by distortion, beating, or vibration of the surface to be cleaned
- B08B7/026—Using sound waves
- B08B7/028—Using ultrasounds
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B9/00—Cleaning hollow articles by methods or apparatus specially adapted thereto
- B08B9/02—Cleaning pipes or tubes or systems of pipes or tubes
- B08B9/027—Cleaning the internal surfaces; Removal of blockages
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B08—CLEANING
- B08B—CLEANING IN GENERAL; PREVENTION OF FOULING IN GENERAL
- B08B2209/00—Details of machines or methods for cleaning hollow articles
- B08B2209/005—Use of ultrasonics or cavitation, e.g. as primary or secondary action
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/04—Disinfection
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C02—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F—TREATMENT OF WATER, WASTE WATER, SEWAGE, OR SLUDGE
- C02F2303/00—Specific treatment goals
- C02F2303/20—Prevention of biofouling
Abstract
Description
この発明は、水などの液体が流れる配管内に超音波振動を与えることにより、液体の殺菌や配管内の目詰まり防止、あるいは超音波振動が与えられた液体による洗浄を可能にする超音波殺菌分解装置に関するものである。 The present invention provides ultrasonic sterilization that enables sterilization of liquid, prevention of clogging in the pipe, or cleaning with a liquid to which ultrasonic vibration is applied by applying ultrasonic vibration in a pipe through which a liquid such as water flows. The present invention relates to a decomposition apparatus.
配管内に流れる流体に超音波振動を与える従来の殺菌処理装置は、超音波送波器により水道管の一部に超音波を照射するものがある。飲料水は超音波照射領域を通過する途中で超音波照射により殺菌され、出路から飲用に供される。また、より細菌の破壊を効果的に行う構成としては、水道管の水流路がクランク状となるように構成し、このクランク部の横幅の広い部分を照射領域とし、該領域に超音波を照射して水の流れ方向と直行するように照射を行う。これにより、細菌が音圧の腹を通過するようになり、細菌が効果的に破壊できる(例えば、特許文献1)。 Some conventional sterilization treatment apparatuses that apply ultrasonic vibration to a fluid flowing in a pipe irradiate a part of a water pipe with ultrasonic waves using an ultrasonic wave transmitter. Drinking water is sterilized by ultrasonic irradiation in the middle of passing through the ultrasonic irradiation region, and is used for drinking from the route. In addition, as a configuration for more effectively destroying bacteria, the water flow path of the water pipe is configured in a crank shape, and the wide width portion of the crank portion is used as an irradiation region, and ultrasonic waves are irradiated to the region. Then, irradiation is performed so as to be perpendicular to the direction of water flow. Thereby, bacteria come to pass the belly of sound pressure, and bacteria can be destroyed effectively (for example, patent document 1).
また、超音波振動を利用して被洗浄物を洗浄する従来の超音波洗浄装置は、円錐台カバーの一端に超音波振動子を装着し、他端に超音波振動子の径よりも小さい液体噴出口を形成し、側面に液体導入口を設ける。そして、超音波振動子から発生して液体噴出口をストレートに通過する超音波と内面で反射して液体噴出口を通過する超音波とが液体噴出口の外側で集束するようにして、カバー内に液体導入口から洗浄液を供給して超音波が集束する部分に、液体噴出口に対向して被洗浄物を配設する(例えば、特許文献2)。 In addition, a conventional ultrasonic cleaning apparatus that cleans an object to be cleaned using ultrasonic vibration has a liquid that is smaller than the diameter of the ultrasonic vibrator at the other end with an ultrasonic vibrator attached to one end of the truncated cone cover. A spout is formed and a liquid inlet is provided on the side. The ultrasonic wave generated from the ultrasonic vibrator and passing straight through the liquid jet port and the ultrasonic wave reflected from the inner surface and passing through the liquid jet port are focused outside the liquid jet port, A cleaning liquid is supplied from the liquid inlet to the portion where the ultrasonic wave is focused, and an object to be cleaned is disposed facing the liquid jet port (for example, Patent Document 2).
上記のような従来の殺菌処理装置では、効果的な殺菌を行うために、照射される超音波にはある程度以上のエネルギが必要であるが、水の流れ方向に垂直に超音波を照射するために、配管側面が超音波に垂直に照射され、配管が損傷したり劣化することがあった。さらに、水道管の水流路がクランク状となるように構成する場合では、形状に制約があり、通常の配管に広く適用できないものであった。 In the conventional sterilization treatment apparatus as described above, in order to perform effective sterilization, the irradiated ultrasonic wave requires a certain amount of energy, but in order to irradiate the ultrasonic wave perpendicular to the water flow direction. In addition, the side surface of the pipe is irradiated perpendicularly to the ultrasonic waves, and the pipe may be damaged or deteriorated. Furthermore, in the case where the water flow path of the water pipe is configured to have a crank shape, there is a restriction on the shape, and it cannot be widely applied to ordinary piping.
また、上記従来の超音波洗浄装置では、超音波は壁面での反射を繰り返して、最終的に先端部に届く構造になっている。壁面は金属などで作られ、超音波が流体から壁面素材の界面で反射する際、例えば水と金属界面の場合、通常、半分程度のエネルギ減衰を伴うものである。このため、先端部に到達するまで数回の反射は必須であるため、多大なエネルギロスが発生するという問題点があった。 In the conventional ultrasonic cleaning apparatus, the ultrasonic wave is repeatedly reflected on the wall surface and finally reaches the tip. The wall surface is made of metal or the like, and when ultrasonic waves are reflected from the fluid at the interface of the wall material, for example, in the case of a water / metal interface, the energy attenuation is usually about half. For this reason, since several reflections are indispensable until it reaches | attains a front-end | tip part, there existed a problem that a great energy loss generate | occur | produced.
この発明は、上記のような問題点を改善するためになされたものであり、液体の流路に超音波を照射し、照射された超音波が大きなエネルギを有して効果的に細菌、微生物などの殺菌・分解に利用できると共に、配管や周囲の設備に超音波照射による悪影響を与えることが抑制できる超音波殺菌分解装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in order to improve the above-described problems. Ultrasonic waves are radiated to a liquid flow path, and the radiated ultrasonic waves have a large energy and are effective for bacteria and microorganisms. It is an object of the present invention to provide an ultrasonic sterilization / decomposition apparatus that can be used for sterilization / decomposition and the like, and can suppress adverse effects of ultrasonic irradiation on piping and surrounding facilities.
この発明に係る超音波殺菌分解装置は、液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解するものであり、上記流路の外周部に配設された超音波振動子と、該超音波振動子から照射される超音波を流路内に集束させる集束手段とを備えたものである。 The ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to the present invention sterilizes / decomposes bacteria, microorganisms and the like by irradiating a liquid flow path with ultrasonic waves, and an ultrasonic vibrator disposed on the outer periphery of the flow path. And a focusing means for focusing the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic transducer into the flow path.
またこの発明に係る超音波殺菌分解装置は、液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解するものであり、上記液体はポンプにて吸い上げられ、該液体の吸い上げ口近傍に配設された超音波振動子と、該超音波振動子から照射される超音波を上記吸い上げ口の流路内に集束させる集束手段とを備えたものである。 The ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to the present invention sterilizes / decomposes bacteria, microorganisms, etc. by irradiating ultrasonic waves to a liquid flow path, and the liquid is sucked up by a pump, and the liquid suction port An ultrasonic transducer disposed in the vicinity of the ultrasonic transducer and a focusing means for focusing the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic transducer into the flow path of the suction port are provided.
またこの発明に係る超音波殺菌分解装置は、液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解するものであり、上記流路を形成する配管を先細り形状とし、該配管内で上記液体の流路の周囲を、所定の圧力で該液体と同方向に流れる気体流で覆い、該流路の上流から下流方向に超音波を照射する超音波振動子を備える。そして、該超音波振動子から照射された超音波を上記配管内の上記気体流により反射させて上記配管の先端部近傍で集束するように導き、該集束超音波を上記液体と共に上記先端部から放出するものである。 The ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to the present invention sterilizes / decomposes bacteria, microorganisms, etc. by irradiating a liquid flow path with ultrasonic waves, and the pipe forming the flow path is tapered. And an ultrasonic transducer that covers the periphery of the flow path of the liquid with a gas flow flowing in the same direction as the liquid at a predetermined pressure and irradiates ultrasonic waves from the upstream to the downstream of the flow path. Then, the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic transducer is reflected by the gas flow in the pipe and guided so as to be focused in the vicinity of the tip of the pipe, and the focused ultrasonic wave is guided from the tip with the liquid. To be released.
この発明による超音波殺菌分解装置は、流路の外周部に配設された超音波振動子から照射される超音波を流路内に集束させて用いるため、流路内に超音波集束場が形成され大きなエネルギにて細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる。また、集束される超音波は、配管に垂直に照射される成分が少ないため、配管や周囲の設備への超音波照射による悪影響を抑制できる。 In the ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to the present invention, the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic vibrator disposed on the outer periphery of the flow path is focused and used in the flow path. Bacteria and microorganisms can be effectively sterilized and decomposed with large energy formed. Moreover, since the focused ultrasonic wave has few components irradiated perpendicularly | vertically to piping, the bad influence by ultrasonic irradiation to piping and the surrounding equipment can be suppressed.
またこの発明による超音波殺菌分解装置は、液体の吸い上げ口近傍に配設された超音波振動子から照射される超音波を上記吸い上げ口の流路内に集束させて用いるため、液体の吸い上げ口に超音波集束場が形成され大きなエネルギにて細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解でき、吸い上げ口の目詰まりを効果的に防止できる。 Also, the ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to the present invention uses the ultrasonic wave irradiated from the ultrasonic vibrator disposed in the vicinity of the liquid suction port so as to be focused in the flow path of the suction port. In addition, an ultrasonic focusing field is formed, and bacteria and microorganisms can be effectively sterilized and decomposed with large energy, and clogging of the suction port can be effectively prevented.
またこの発明による超音波殺菌分解装置は、流路を形成する配管を先細り形状とし、超音波振動子から下流方向に照射された超音波を上記配管内の流路を覆う気体流により反射させて配管先端部近傍で集束するように導くため、反射の際のエネルギロスを抑制して配管先端部近傍で超音波を大きなエネルギで集束させることができ、細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる。 The ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to the present invention is configured such that the pipe forming the flow path has a tapered shape, and the ultrasonic wave irradiated downstream from the ultrasonic vibrator is reflected by the gas flow covering the flow path in the pipe. Since it is guided so as to be focused near the pipe tip, it is possible to focus ultrasonic waves with large energy near the pipe tip while suppressing energy loss during reflection, effectively sterilizing and decomposing bacteria, microorganisms, etc. it can.
実施の形態1.
以下、この発明の実施の形態1による超音波殺菌分解装置を図について説明する。
図1はこの発明の実施の形態1による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
図に示すように、配管1内を水などの液体2が矢印の方向に流れて流路が形成されており、配管1の外周部に集束手段としての凹面レンズ4を介して超音波振動子3を配設し、レンズ4と配管1との間に充填材6を設けて超音波殺菌分解装置を構成する。
超音波振動子3で発生した超音波10はレンズ4によって流路内で集束され、焦点5に集まる。この際、配管1の材質、およびレンズ4と配管1との間の充填材6は、流れる液体2とほぼ同程度の音響インピーダンスを持つ材質であり、例えば液体2が水の場合、配管1や充填材6の材質は、水やポリエチレンなど音響インピーダンスが106Ns/m3オーダのものとする。
Hereinafter, an ultrasonic sterilization and decomposition apparatus according to
FIG. 1 is a diagram showing the structure of an ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to
As shown in the figure, a
The
以上のように、この実施の形態では、超音波振動子3から発生される超音波10をレンズ4により液体2の流路内で集束させて超音波集束場を形成する。これにより液体2に大きなエネルギの集束超音波10が照射され、液体2にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、細菌、微生物などを殺菌・分解したり、配管の目詰まり物質を分解して破壊する。さらに、同様に気泡の破壊も可能とすることから、液体2中の脱気を実現することができる。
また上述したように、配管1の材質、およびレンズ4と配管1との間の充填材6は、液体2と同程度の音響インピーダンスを持つ材質とすることで、超音波振動子3から液体2までの材質の音響インピーダンスを、液体2の音響インピーダンスと同程度にする。これにより超音波10のエネルギ損失を極力抑制して集束させることができ、液体2に大きなエネルギの集束超音波10を効果的に照射でき、細菌、微生物などの殺菌・分解を促進できる。
As described above, in this embodiment, the
Further, as described above, the material of the
また、集束超音波10は配管1の壁面に対し垂直成分が少ないため、配管1や周囲の設備に対する超音波の照射に伴う損傷などの悪影響を防止できる。
また、配管1内壁に付着増殖した微生物が増粘多糖類を産出し、その増粘多糖類が配管1の目詰まり原因になるものであるが、集束超音波10の照射により液体2にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、上記のような配管1内壁の付着物も、分解して除去できる。
Further, since the focused
In addition, microorganisms attached to and proliferated on the inner wall of the
なお、上記実施の形態1では、超音波の集束手段として凹面レンズ4を超音波振動子3に密着させて設けたが、超音波振動子3自身の振動面を球状に形成して集束手段を持たせても良い。また、平面状の超音波振動子を焦点を結ぶように円形あるいは球状に配列して集束手段を持たせても良い。
振動面が球状の超音波振動子を用いて集束超音波を用いた場合と、単に振動面が平面の超音波振動子を用いた場合とで、配管内壁に付着増殖した微生物に起因する増粘多糖類を模擬して固化させたゼラチンを水中に設置し、例えば3.4MHz、23Wの一定条件でゼラチンに対して超音波照射する比較実験を行った。この結果、振動面が平面の超音波振動子の場合には変化がなかったが、振動面が球状の超音波振動子による集束超音波を用いた場合には、瞬時にゼラチンが破壊された。このように、集束超音波によって効率的に配管の目詰まりが防止できることが確認された。
In the first embodiment, the
Thickening due to microorganisms attached to and proliferated on the inner wall of the pipe when using focused ultrasonic waves with an ultrasonic vibrator with a spherical vibration surface or simply using an ultrasonic vibrator with a flat vibration surface A comparative experiment was conducted in which gelatin solidified by simulating a polysaccharide was placed in water and ultrasonically irradiated onto gelatin under a constant condition of, for example, 3.4 MHz and 23 W. As a result, there was no change when the vibration surface was a flat ultrasonic vibrator, but when focused ultrasonic waves with a spherical vibration vibrator were used, gelatin was instantaneously destroyed. Thus, it was confirmed that clogging of the piping can be efficiently prevented by the focused ultrasonic wave.
また、超音波10が異なる物質界面を透過する際にはエネルギ損失が生じるが、図1に示すように、配管1の外周面に反射防止膜7を設置すると、超音波10が界面を透過する際のエネルギ損失が低減でき、殺菌や分解の効率が良くなる。またこのような反射防止膜7は、配管1の外周面のみでなく、配管1の内側に反射防止コ−トとして形成しても良く、また全ての界面に設置しても良い。
Further, energy loss occurs when the
また、上記実施の形態で示した超音波殺菌分解装置は、配管1に縦方向に複数個配列させて備えると、より効果的に細菌、微生物などの殺菌・分解処理が行える。さらに、配管の内径が特に細くなっているような箇所に超音波殺菌分解装置を配設すると、より効果的である。
In addition, when the ultrasonic sterilization / decomposition apparatus shown in the above embodiment is provided with a plurality of
実施の形態2.
次に、上記実施の形態1による超音波殺菌分解装置における集束手段であるレンズ4について詳細に説明する。
上述したように、超音波振動子3から発した超音波10を液体2の流路内で局所的に集束させるため、超音波振動子3にレンズ4を密着させて設けるが、この凹面レンズ4の形状を求める考え方を記す。
図4において、y=y0が振動面であり、上方向に振動が伝わる。集束点は、図中でF(0,F)とする。超音波を1点に集束させ、強め合わせるためには、同時間に同位相で1点に集まる。よって、図中の矢印点線で示す2つの音路20を通る時間が同じになる。液体中音速、レンズ中音速が図中のようにそれぞれc1、c2のとき、図中(x0,y0)で表される振動面から焦点Fに到着する時間と、振動面(x,y0)からレンズ面上(x,y)を通過してFに到達する時間が等しいことから求める。
Next, the
As described above, in order to focus the
In FIG. 4, y = y0 is the vibration surface, and vibration is transmitted upward. The focal point is F (0, F) in the figure. In order to focus and strengthen the ultrasonic waves at one point, they gather at one point in the same phase at the same time. Therefore, the time passing through the two
この凹面レンズ4は、集束焦点までの距離をFとしたとき、例えば次式を満たすx、yで表される表面形状を持つレンズである。
x2/{F2*(1-μ)/(1+μ)} + {y-F/(1+μ)}2/{F2/(1+μ)2}=1
但し、(μ=液体中音速/レンズ中音速)
上記式で表されるレンズ4は、楕円形状の非球面レンズとなる。またこのレンズ4は金属で作られ、機械的強度を持ち、エネルギ吸収率が低いため温度上昇が少ないという特徴をもつ。また共振周波数が出来るだけ高い超音波振動子3を用いて、焦点距離を小さくすると集束効果がより良くなる。
The
x 2 / {F 2 * (1-μ) / (1 + μ)} + {yF / (1 + μ)} 2 / {F 2 / (1 + μ) 2 } = 1
However, (μ = sound velocity in liquid / sound velocity in lens)
The
このような楕円形状を持つ非球面レンズを用意し、超音波振動子を底面にしてその上に楕円形状が上になるようこの非球面レンズを置き、焦点位置まで水を浸して超音波照射を行ない、球面レンズを用いた場合と比較実験を行った。結果、球面レンズを用いた場合は集束が悪く集束径が大きかったが、上記のような非球面レンズを用いた場合は水面の盛り上がりが中央部1箇所となり、ツノが立つような水面の隆起を見せた。このように球面レンズを用いた場合に比べ、上記式で表される楕円形状の非球面レンズを用いた場合には、より1点に超音波が集束することが確認された。 Prepare an aspherical lens with such an elliptical shape, place the aspherical lens on the ultrasonic transducer on the bottom, and place the aspherical lens on top of it. A comparison experiment was conducted with the use of a spherical lens. As a result, when the spherical lens was used, focusing was poor and the focusing diameter was large, but when the aspherical lens as described above was used, the bulge of the water surface was at one central portion, and the water surface was raised so that a horn would stand up. showed. In this way, it was confirmed that the ultrasonic wave was more focused on one point when the elliptical aspherical lens represented by the above equation was used than when the spherical lens was used.
実施の形態3.
次に、この発明の実施の形態3による超音波殺菌分解装置を図について説明する。
図3はこの発明の実施の形態3による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
図に示すように、上記実施の形態1で示した超音波殺菌分解装置における超音波振動子3の裏面側に反射板9を配設し、超音波振動子3と反射板9との間に充填材8を充填する。超音波振動子3の裏面側の電極面にも絶縁処理を施し、充填材8として、例えば水を充填して流すあるいはレンズ状の金属を充填するなど、液体2とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質を用いる。
Next, an ultrasonic sterilization and decomposition apparatus according to
FIG. 3 is a view showing the structure of an ultrasonic sterilization / decomposition apparatus according to
As shown in the figure, a reflecting
超音波振動子3は、電極の両面から超音波が照射されるものであるが、振動面から大気へのエネルギ透過率はゼロに近い。このため上述したように、超音波振動子3の裏面側に、裏面から出た超音波10aのエネルギ損失が少なくなるように充填材8を介して反射板9を設け、裏面側から放出される超音波10aを反射板9にて反射させて液体2の流路内に集束させる。
これにより、超音波振動子3の裏面側から放出される超音波10aも流路内に集束されて有効利用でき、液体2にさらに大きなエネルギの集束超音波10、10aを効果的に照射でき、細菌、微生物などの殺菌・分解を一層促進できる。
The
Thereby, the
なお、集束超音波10(10a)は、焦点5を通過した後、拡散するが、図4に示すように、配管1の外周部で超音波振動子3と対向する位置に第2の反射板11を配設し、焦点5を通過した後に拡散した超音波を反射板11を用いて、再度焦点5に集束させて利用することもできる。これにより一層効率良く超音波が利用でき、細菌、微生物などの殺菌・分解を一層促進できる。なお図4では、図3で示した超音波殺菌分解装置の構成要素3、4、6、8、9は便宜上省略した。また、図示は省略したが、この場合も反射板11の内側には、配管1との間に液体2とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質を充填して、超音波10のエネルギ損失が少なくなるようにする。また、反射板11は配管1の壁面中に配設しても良い。
さらに、焦点5を通過した超音波を反射板11を用いて再集束させて利用する図4の構成は、上記実施の形態1および実施の形態3の場合に、同様に適用できる。
The focused ultrasonic wave 10 (10a) diffuses after passing through the
Furthermore, the configuration of FIG. 4 in which the ultrasonic wave that has passed through the
実施の形態4.
上記実施の形態3では、超音波振動子3の裏面側に反射板9を配設して、裏面側から放出される超音波10aも有効利用したが、この実施の形態では、裏面側からの超音波10aを、焦点5とは異なる位置に集束させる。
図5に示すように、焦点5aが焦点5よりも所定の距離で下方にずれるように、反射板9aの表面形状を例えば放物線形状などに構成する。これにより、集束超音波10、10aによる殺菌・分解処理の処理範囲を広げることができ、効率的な殺菌・分解処理ができる。
In the third embodiment, the
As shown in FIG. 5, the surface shape of the reflecting
なお、反射板9aの形状が、電子制御等によって可変としても良く、その場合、反射板9aの形状変化によって、焦点5aの位置をスキャンさせることができる。これにより集束超音波10、10aによる殺菌・分解処理の処理範囲をさらに広げることができ、一層効率的な殺菌・分解処理ができる。
The shape of the reflecting
実施の形態5.
上記実施の形態1では超音波振動子3を配管1の外周部に配設したが、この実施の形態では図6に示すように、配管1の外周囲を所定の幅で覆うように、例えば、照射面が球状である超音波振動子を配管1周囲で回転させたような回転体形状を有する超音波振動子12を用いる。または回転体形状のレンズを備えるものでも良い。これにより、超音波振動子12の電極面積が増加し、より大きなエネルギで集束超音波10を液体2に照射でき、液体2にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解する。このような構造の超音波振動子12では、難分解性の対象物でも容易に分解可能となる。
In the first embodiment, the
実施の形態6.
超音波振動子3の裏面から放射された超音波エネルギを有効に使用する例を以下に示す。
超音波振動子3の両側の振動面に対して配管1を並列に配置し、超音波振動子1の両側の振動面にそれぞれ凹面レンズ4と充填材6とを配設する。これにより、超音波振動子3は1つでその両側に存在する流路内の液体2に対して集束超音波10を照射でき、効率良く殺菌・分解処理ができる。
An example in which the ultrasonic energy radiated from the back surface of the
The
実施の形態7.
上記各実施の形態では、超音波振動子3から照射する超音波を集束させるものとしたが、この実施の形態では、図7に示すように、超音波振動子3から液体2の流路に対して垂直方向に照射された超音波10bを、集束手段としての第3の反射板11aにより反射させて流路内に集束させる。反射板11aは、流路の外周部で超音波振動子3と対向する位置に配設するものであり、図7では配管1の壁面中に設けた。
この実施の形態においても、超音波振動子3から発生される超音波10bを液体2の流路内で集束させて、液体2に大きなエネルギの集束超音波が照射できるため、上記実施の形態1と同様に、液体2にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、細菌、微生物などを殺菌・分解し、配管の目詰まり物質を分解して破壊することができる。
Embodiment 7 FIG.
In each of the above embodiments, the ultrasonic wave irradiated from the
Also in this embodiment, since the
なお、反射板11aは配管1の外周部に設けても良く、その場合、反射板11aの内側には、配管1との間に液体2とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質を充填して、超音波10のエネルギ損失が少なくなるようにする。配管1の材質も液体2とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質されているものとする。
The reflecting
実施の形態8.
次に、液体2がポンプにて配管1内に吸い上げられる場合に用いる超音波殺菌分解装置について説明する。
図8に示すように、液体2は矢印の方向に配管1内を吸い上げられ、液体2を吸い込む入口(吸い上げ口)の内部に焦点5bを作るように、集束手段を備えた超音波振動子3aを設置し、集束超音波を照射する。超音波振動子3aは吸い上げ口直下に配設するのが効果的であるが、吸い上げ口近傍の他の位置でも良い。
Next, an ultrasonic sterilization and decomposition apparatus used when the
As shown in FIG. 8, the
ポンプの吸い上げ口である配管1の先端部では、配管1中に生息する微生物の産出する増粘多糖類などが詰まり易く、ポンプ吸い上げの支障となるものであったが、上述したように、超音波殺菌分解装置により集束超音波を吸い上げ口の流路内に照射することにより、目詰まり物質19を分解して除去することができる。また、目詰まり物質19の原因となる細菌、微生物も殺菌・分解することができる。
At the tip of the
実施の形態9.
次に、この発明の実施の形態9による超音波殺菌分解装置を図9について説明する。
図に示すように、配管1の外周部に集束手段を備えた、例えば振動面が球状の超音波振動子3bを配設し、配管1との間に図示しない充填材6を設ける。また、液体2の流路中の異物や配管1内壁の付着物を検出する異物検出手段として、例えば検出用超音波振動子21とセンシング部22とを備える。検出用超音波振動子21は、超音波振動子3bよりも上流の配管1の外周部に配設される。さらに、センシング部22に接続された制御部23を備えて、超音波振動子3bからの超音波照射を制御する。
Next, an ultrasonic sterilization and decomposition apparatus according to
As shown in the figure, an
この実施の形態では、検出用超音波振動子21およびセンシング部22にて目詰まり物質等の異物19aを検出すると、その情報を基に、集束超音波10が照射されるように超音波振動子3bからの超音波照射を制御する。これにより、効果的に異物19aを分解することができる。
In this embodiment, when a
なお、集束される集束超音波10の焦点距離、集束径、あるいは照射角度を変化させることで集束位置を調整可能に構成すると、検出用超音波振動子21およびセンシング部22からの検出情報を基に、制御部23が超音波照射の集束位置も制御し、確実に異物19aを分解することができる。また、検出用超音波振動子21による異物検出位置と超音波振動子3bとの配設位置を適切に設定することで、配管1内壁の付着物を検出してその付着物に対して集束超音波10を照射することもできる。
If the focal position, the focal diameter, or the irradiation angle of the focused
図10は、焦点距離、集束径が可変となる超音波振動子3cを用いた場合を示す図である。図に示すように、超音波振動子3cは、複数の平板振動子が連結した構造で、照射面は側面形状が扇形であり、該照射面の形状が変化することにより、焦点距離が変化する。このため、図10(a)に示すように、通常、流路内の中央の焦点5に超音波10を集束させるが、図10(b)に示すように、流路内の端部の焦点5cに超音波10を集束させるように制御できる。
FIG. 10 is a diagram showing a case where an
実施の形態10.
次に、この発明の実施の形態10による超音波殺菌分解装置を図11について説明する。
図に示すように、超音波殺菌分解装置を配管1に沿って移動可能に構成する。ここでは、配管1の周囲に密着して移動する所定の幅の円筒管から成る移動体24を構成し、レール25を配して配管1に沿って移動可能とし、この移動体24の外周部に充填材6およびレンズ4を介して超音波振動子3を配設する。また、移動体24は、液体2とほぼ同程度の音響インピーダンスを持つ材質で構成する。
Next, an ultrasonic sterilization and decomposition apparatus according to
As shown in the figure, the ultrasonic sterilization and decomposition apparatus is configured to be movable along the
この実施の形態では、超音波殺菌分解装置を配管1に沿って移動可能に構成したため、集束超音波10による殺菌・分解処理の処理範囲を、移動範囲の配管全域に広げることができる。
また、上記実施の形態9で示した異物検出手段を備えて、検出された異物に集束超音波10を照射するように移動体24を移動させると、より効果的に集束超音波10を照射することができる。
また、図11で示した移動体24は上下移動のみであるが、上下だけでなく、回転移動も可能にすると、集束超音波10による殺菌・分解処理の処理範囲をさらに効果的に広でることができる。
In this embodiment, since the ultrasonic sterilization / decomposition apparatus is configured to be movable along the
Further, when the moving
In addition, the moving
実施の形態11.
次に、この発明の実施の形態11による超音波殺菌分解装置を図12について説明する。
図に示すように、流路を形成する配管14を先細り形状とし、配管14内で液体2の流路の周囲を、所定の圧力で液体2と同方向に流れる気体流15で覆い、流路の上流から下流方向に超音波を照射する超音波振動子13を備える。超音波振動子13は平面型振動子を1つあるいは複数個用いて構成する。気体流15は空気や窒素ガスなどをエアーカーテンのように高圧ジェット流で流す。そして超音波振動子13から照射された超音波17を配管14内の気体流15により反射させて配管14の先端部16近傍で集束するように導き、この集束超音波を液体2と共に先端部16から放出する。
Next, an ultrasonic sterilization and decomposition apparatus according to
As shown in the figure, the
この実施の形態では、超音波17は配管壁面の内側の気体流15での反射を繰り返して、最終的に先端部に届く構造になっているが、気体流15での反射の際にはエネルギ損失が殆ど発生しないため、反射の際のエネルギ損失を抑制して超音波17を大きなエネルギで集束させることができ、細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる。
これにより、液体2内や配管先端部16に付着する細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる、あるいは、被洗浄物に対して集束超音波を液体2と共に先端部16から放出することにより、被洗浄物表面を効果的に洗浄することができる。
In this embodiment, the
This makes it possible to effectively sterilize and decompose bacteria, microorganisms, etc. adhering to the
上記各実施の形態では、液体2に対し超音波のみを用いて殺菌・分解処理を行ったが、超音波によるキャビテーションや噴流が発生する反応場において、高電圧パルスや大出力光パルスによる反応場を組み合わせても良く、この相乗効果よって、より効果的な反応場を作り出し、さらに効率良い分解や殺菌が可能となる。
In each of the above embodiments, the
1 配管、2 液体、3,3a,3b,3c 超音波振動子、
4 集束手段としてのレンズ、5,5a,5b,5c 焦点、6,8 充填材、
9,9a 反射板 10,10a 超音波(集束超音波)、10b 超音波、
11 第2の反射板、11a 集束手段としての第3の反射板、12 超音波振動子、
13 超音波振動子、14 配管、15 気体流、16 配管先端部、17 超音波、
21 異物検出手段としての検出用超音波振動子、22 センシング部、23 制御部、
24 移動体。
1 piping, 2 liquid, 3, 3a, 3b, 3c ultrasonic vibrator,
4 Lens as focusing means, 5, 5a, 5b, 5c Focus, 6, 8 Filler,
9,
11 Second reflector, 11a Third reflector as focusing means, 12 Ultrasonic vibrator,
13 ultrasonic transducer, 14 piping, 15 gas flow, 16 piping tip, 17 ultrasonic,
21. Ultrasonic transducer for detection as foreign matter detection means, 22 sensing unit, 23 control unit,
24 Mobile body.
Claims (13)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004109682A JP4247150B2 (en) | 2004-04-02 | 2004-04-02 | Ultrasonic disinfection and decomposition equipment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004109682A JP4247150B2 (en) | 2004-04-02 | 2004-04-02 | Ultrasonic disinfection and decomposition equipment |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2005288376A true JP2005288376A (en) | 2005-10-20 |
JP2005288376A5 JP2005288376A5 (en) | 2006-12-21 |
JP4247150B2 JP4247150B2 (en) | 2009-04-02 |
Family
ID=35321931
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004109682A Expired - Fee Related JP4247150B2 (en) | 2004-04-02 | 2004-04-02 | Ultrasonic disinfection and decomposition equipment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4247150B2 (en) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011047585A (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Sharp Corp | Refrigerator |
JP2012523317A (en) * | 2009-04-14 | 2012-10-04 | ビオカルティ ソシエテ アノニム | HIFU-induced cavitation with reduced power threshold |
JP2013544644A (en) * | 2010-10-28 | 2013-12-19 | コバリス,インコーポレイテッド | System for acoustically processing materials |
JP2014519397A (en) * | 2011-03-17 | 2014-08-14 | コバリス,インコーポレイテッド | Sound processing container and sound processing method |
CN106424023A (en) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 黑龙江省科学院科技孵化中心 | Adjustable ultrasonic cleaning device for container inner wall |
WO2017200125A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | 박정경 | Ultrasonic water treatment apparatus |
-
2004
- 2004-04-02 JP JP2004109682A patent/JP4247150B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2012523317A (en) * | 2009-04-14 | 2012-10-04 | ビオカルティ ソシエテ アノニム | HIFU-induced cavitation with reduced power threshold |
JP2011047585A (en) * | 2009-08-27 | 2011-03-10 | Sharp Corp | Refrigerator |
JP2013544644A (en) * | 2010-10-28 | 2013-12-19 | コバリス,インコーポレイテッド | System for acoustically processing materials |
JP2014519397A (en) * | 2011-03-17 | 2014-08-14 | コバリス,インコーポレイテッド | Sound processing container and sound processing method |
US9918694B2 (en) | 2011-03-17 | 2018-03-20 | Covaris, Inc. | Acoustic treatment vessel and method for acoustic treatmet |
WO2017200125A1 (en) * | 2016-05-20 | 2017-11-23 | 박정경 | Ultrasonic water treatment apparatus |
CN106424023A (en) * | 2016-11-30 | 2017-02-22 | 黑龙江省科学院科技孵化中心 | Adjustable ultrasonic cleaning device for container inner wall |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP4247150B2 (en) | 2009-04-02 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5780609B2 (en) | Ballast water treatment system | |
JP4442383B2 (en) | Ultrasonic cleaning equipment | |
RU2565705C2 (en) | Cleaner, cleaning and cleaning monitoring | |
US20070175502A1 (en) | Apparatus and method for delivering acoustic energy through a liquid stream to a target object for disruptive surface cleaning or treating effects | |
KR101430725B1 (en) | Method and device for treating a liquid | |
JP6193873B2 (en) | Antifouling device and method | |
JP2004505660A5 (en) | ||
JP2007021493A (en) | Resonant frequency bottle purification | |
JP4247150B2 (en) | Ultrasonic disinfection and decomposition equipment | |
JP2015500461A6 (en) | Antifouling device and method | |
JP6721487B2 (en) | Water treatment equipment | |
RU2291712C2 (en) | Method and device for disinfecting product be means of surface treatment | |
JP2004525635A5 (en) | ||
KR101688455B1 (en) | An ultrasonic transmitter having piezoelectric element capable of transverse prevention and ultrasonic cleaning device including the same | |
US6224476B1 (en) | Shock-wave food processing with acoustic converging wave guide | |
JP2005288376A5 (en) | ||
JP4694553B2 (en) | Water treatment apparatus and water treatment method | |
CN108941048A (en) | A kind of ultrasonic cleaning chlorination equipment | |
JP5313877B2 (en) | Ultrasonic transducer system | |
JP6817021B2 (en) | Fluid sterilizer | |
KR200427509Y1 (en) | multifunctional multichannel ultrasonic cleaning device | |
JP2006167672A (en) | Sensor cleaning device | |
JP4561336B2 (en) | Bubble detection device and coating device using the same | |
JP2005058804A (en) | Ultrasonic vibration apparatus | |
JP2015123398A (en) | Water sterilization device, vertical type multi-layer water sterilization device, and water sterilization method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20061101 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061101 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20081224 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090106 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090109 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120116 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130116 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130116 Year of fee payment: 4 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |