JP2006218473A - 超音波処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理液中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができるようにする。
【解決手段】被処理液を収容し、供給口１７及び排出口１８を備えた筐（きょう）体２０と、超音波を発生させて被処理液に照射する照射領域ＡＲ１を形成する超音波素子ｍ１とを有する。そして、被処理液は、照射領域ＡＲ１を通過して排出口１８に送られ、排出される。この場合、供給口１７から筐体２０内に供給された被処理液は、照射領域ＡＲ１を通過して排出口１８に送られ、排出されるので、被処理液は照射領域ＡＲ１を通過する間に超音波の照射を受ける。したがって、被処理液中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、超音波処理装置に関するものである。

従来、超音波を発生させて被処理液としての水中で微生物が繁殖するのを防止するようにした超音波処理装置が提供されている。

該超音波処理装置においては、水を貯留するための貯水槽を備え、該貯水槽の側壁に超音波素子が取り付けられる。該超音波素子によって超音波を発生させて貯水槽内の水に照射すると、水が超音波によって分解され、その結果、水中で微生物は酸化され、分解され、殺菌され、繁殖するのが防止される（例えば、特許文献１参照。）。
特開２００４−２０２３２１号公報

しかしながら、前記従来の超音波処理装置においては、超音波を十分に水に照射することができず、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができない。

本発明は、前記従来の超音波処理装置の問題点を解決して、被処理液中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができるようにした超音波処理装置を提供することを目的とする。

そのために、本発明の超音波処理装置においては、被処理液を収容し、供給口及び排出口を備えた筐（きょう）体と、該筐体の所定の箇所に配設され、超音波を発生させて被処理液に照射するための照射領域を形成する超音波素子とを有する。

そして、前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、排出口から排出される。

本発明の他の超音波処理装置においては、さらに、前記供給口又は排水口は超音波素子に隣接させて形成される。

本発明の更に他の超音波処理装置においては、さらに、前記筐体内に配設され、被処理液を滞留させる滞留部材を有する。

本発明の更に他の超音波処理装置においては、さらに、前記照射領域は、前記滞留部材を貫通して形成される。

本発明の更に他の超音波処理装置においては、さらに、前記滞留部材は筒状体である。そして、該筒状体内に照射領域が形成される。

本発明の更に他の超音波処理装置においては、さらに、前記超音波素子は複数配設される。

本発明の更に他の超音波処理装置においては、さらに、前記各超音波素子は、底壁の複数の位置に、底壁に対して所定の角度で傾斜させて配設される。

本発明の更に他の超音波処理装置においては、さらに、前記各超音波素子は、側壁の複数の位置に螺（ら）旋状に配設される。

本発明の更に他の超音波処理装置においては、さらに、前記筐体内に、被処理液を加熱する加熱部材が配設される。

本発明によれば、超音波処理装置においては、被処理液を収容し、供給口及び排出口を備えた筐体と、該筐体の所定の箇所に配設され、超音波を発生させて被処理液に照射するための照射領域を形成する超音波素子とを有する。

そして、前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、排出口から排出される。

この場合、前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、排出口から排出されるので、被処理液は照射領域を通過する間に超音波の照射を受ける。

したがって、被処理液中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施の形態における超音波処理装置の原理を示す図、図２は本発明の第１の実施の形態における超音波処理装置の断面図、図３は本発明の第１の実施の形態における超音波処理装置の制御回路を示す図、図４は本発明の第１の実施の形態における発振回路を示す図である。

図１において、８１は処理槽であり、該処理槽８１は円筒形の形状を有する筐体９０を備え、該筐体９０の内部に処理の対象となる被処理液としての図示されない水が収容される。前記筐体９０の下端の近傍に、筐体９０内に水を供給するための供給口１７が、筐体９０の上端の近傍に、筐体９０内の水を排出するための排出口１８が形成される。そして、超音波を発生させて筐体９０内の水に照射するために、前記処理槽８１の底壁８２に、超音波素子ｍ１が配設される。

該超音波素子ｍ１が駆動されると、超音波が発生させられ、照射領域ＡＲ１１内の水に照射される。これに伴い、水が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成され、該水素原子が酸素又は水素ガスと反応して過酸化水素になる。その結果、水中で微生物は酸化され、分解され、殺菌される。

ところで、超音波素子ｍ１においては、周波数が高くなるほど指向性が高くなるので、前記超音波素子ｍ１が円形の形状を有する板状体によって形成される場合、照射領域ＡＲ１１は、前記筐体９０内において超音波素子ｍ１より上方に、円筒形の形状になるように形成される。そして、超音波素子ｍ１の直径をＤ１としたとき、照射領域ＡＲ１１は、直径Ｄ１より小さい直径Ｄ２で形成される。したがって、図１に示されるように、筐体９０の直径をＤ３としたとき、直径Ｄ３が直径Ｄ１より大きい場合は、筐体９０内における照射領域ＡＲ１１より外側に、超音波が照射されない非照射領域ＡＲ１２が形成される。

該非照射領域ＡＲ１２においては、水が分解されず、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成されないので、過酸化水素が生成されず、水中で微生物を酸化したり、分解したり、殺菌したりすることができない。例えば、直径が２５〜２８〔ｍｍ〕の超音波素子ｍ１を使用して実験を行ったところ、直径が約１５〔ｍｍ〕の範囲より外側では、ヒドロキシルラジカル及び水素原子の生成が観測されなかった。

そこで、本実施の形態においては、前記非照射領域ＡＲ１２が形成されないように、筐体の寸法を超音波素子の寸法に対応させて設定するようにしている。

図２において、１１は、上端及び下端が密閉された処理槽であり、該処理槽１１は、ステンレス鋼等の金属、強化ガラス等によって形成され、所定の形状、本実施の形態においては、円筒状の形状を有する筐体２０を備え、該筐体２０の内部に処理の対象となる被処理液としての図示されない水が収容される。前記筐体２０は、底壁１２、該底壁１２から立ち上げられた側壁１３及び頂壁１４から成り、前記筐体２０の下端の近傍に、筐体２０内に水を供給するための供給口１７が、筐体２０の上端の近傍に、筐体２０内の水を排出するための排出口１８が形成される。

そして、超音波を発生させて筐体２０内の水に照射するために、前記底壁１２に、例えば、セラミック振動子によって構成された超音波素子ｍ１が取り付けられる。そのために、前記底壁１２に、径方向外方に向けて突出させてフランジ部ｆｇが形成され、前記超音波素子ｍ１の外周縁とフランジ部ｆｇの外周縁とが一致させられる。

また、超音波素子ｍ１の直径をＤ１とし、超音波が照射される照射領域ＡＲ１の直径をＤ２とし、筐体２０の直径をＤ３としたとき、直径Ｄ３を直径Ｄ１より小さくし、かつ、直径Ｄ２と等しくする。したがって、筐体２０内の全体に、照射領域ＡＲ１が形成されるので、筐体２０内における下端から上端までの水の全体に超音波を照射することができる。

前記超音波素子ｍ１において、超音波の周波数は、９５０〔ｋＨｚ〕〜２〔ＭＨｚ〕の範囲で設定された所定の値にされ、駆動電圧、及び超音波の出力を表す強さ（振幅）は、必要となる処理能力に対応させて設定された所定の値にされる。

また、図３に示されるように、前記側壁１３の所定の箇所、本実施の形態においては、筐体２０の下端の近傍には、水の温度を検出する温度検出部としての温度センサ５４が取り付けられる。なお、本実施の形態において、温度センサ５４は、筐体２０の下端の近傍に取り付けられるようになっているが、筐体２０の上端の近傍に取り付けたり、筐体２０の中央に取り付けたりすることができる。そして、前記側壁１３の所定の箇所、本実施の形態においては、筐体２０の下端の近傍には、筐体２０内の水を加熱するための加熱部材としてのヒータ５５が配設される。

また、３０は制御部、２１は超音波素子ｍ１を駆動するための駆動処理手段としてのドライブ回路であり、該ドライブ回路２１は図４に示されるような発振回路を形成する。そして、２２は、超音波素子ｍ１の動作、すなわち、超音波素子ｍ１によって発生させられる超音波の強さを検出する動作検出処理手段としての動作検出回路、２３は前記筐体２０内の水の温度を制御するための温度制御処理手段としての温度コントロール回路、２４は、前記ドライブ回路２１、動作検出回路２２及び温度コントロール回路２３に、５〔Ｖ〕の制御用の電圧、及び超音波素子ｍ１の駆動用の所定の電圧を印加する電源回路である。

前記ドライブ回路２１は、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１、超音波の強さを検出するための被検出要素としてのコイルＬ１、超音波の強さを検出するための検出要素としてのコイルＬ２等を備え、トランジスタＴｒ１のコレクタに端子ｔ１が、エミッタにコイルＬ１を介して端子ｔ２が接続され、前記端子ｔ１、ｔ２が出力可変（電圧可変）回路３５を通して電源回路２４に接続される。また、前記コレクタとトランジスタＴｒ１のベースとの間に、超音波素子ｍ１及びコンデンサＣ１から成り、ＬＣ回路を構成する第１の直列回路、並びにコンデンサＣ２、Ｃ３から成る第２の直列回路が接続され、前記エミッタとコンデンサＣ２、Ｃ３の中間点との間に前記コイルＬ１が接続される。該コイルＬ１と対向させて前記コイルＬ２が配設され、該コイルＬ２と前記動作検出回路２２とが接続される。

前記発振回路は、コルピッツ発振回路の原理を利用したものであり、各発振回路の前記端子ｔ１、ｔ２間に、電源回路２４によって電圧が印加されると、ドライブ回路２１は駆動処理を行い、超音波素子ｍ１を駆動する。すなわち、発振回路において、トランジスタＴｒ１にノイズが入ると、該ノイズは、前記超音波素子ｍ１及びコンデンサＣ１によって増幅されて超音波素子ｍ１に駆動信号として送られる。そして、該駆動信号は、トランジスタＴｒ１にフィードバックされて更に増幅される。このように、前記動作が繰り返され、前記超音波素子ｍ１は、固有振動数で共振し、安定した超音波を発生させる。

また、前記構成の発振回路において、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧を変化させると、超音波素子ｍ１によって発生させられる超音波の強さを変更することができる。すなわち、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧が変化すると、トランジスタＴｒ１のスイッチングによって超音波が発生させられ、コイルＬ１を流れる電流の振幅が変化する。

そして、前記動作検出回路２２は、動作検出処理を行い、コイルＬ１に電流が流れるのに伴ってコイルＬ２に発生する電流を検出電流として読み込んで電圧に変換し、該電圧を超音波の強さとして検出する。そして、前記制御部３０の図示されない出力制御処理手段は、出力制御処理を行い、検出された超音波の強さと設定値とを比較して偏差を算出し、該偏差に基づいてフィードバック制御を行い、ドライブ回路２１に印加する電圧を変化させる。なお、前記コイルＬ１、Ｌ２によって電流検出部としての電流センサが構成される。

ところで、水道のカラン等の図示されない被処理液供給源から送られた水は、供給口１７を介して筐体２０内に供給され、筐体２０内を上方に向けて流れ、排出口１８を介して処理液となって排出され、図示されない処理液貯留部に送られる。そして、その間、超音波素子ｍ１によって発生させられた超音波は、筐体２０内の水の全体に照射される。これに伴い、水が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。この場合、該水素原子は酸素又は水素ガスと反応して過酸化水素になる。その結果、水中で微生物は酸化し、分解し、殺菌される。

このように、筐体２０内の全体に照射領域ＡＲ１が形成され、筐体２０内の水の全体に超音波が十分に照射されるので、水中で微生物を、確実に、酸化し、分解し、殺菌することができる。したがって、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

また、超音波素子ｍ１が筐体２０の下端に配設されるので、供給口１７に水が供給されると同時に超音波素子ｍ１が水に超音波を照射することができる。したがって、直ちに超音波素子ｍ１の駆動を開始することができる。

なお、ヒドロキシルラジカルは、超音波の周波数を９５０〔ｋＨｚ〕〜２〔ＭＨｚ〕の範囲に収まるように設定したときに効率良く生成されることが実験結果によって分かっていて、特に、１６００〜１６５０〔ｋＨｚ〕の範囲に収まるように設定すると、最も効率が良い。

また、前記ヒドロキシルラジカルの生成は、水の温度に依存し、温度が高くなるほど生成量が多くなり、殺菌能力が高くなるが、過度に生成量が多くなると、処理液の品質を低下させてしまう。そこで、適正な量のヒドロキシルラジカルを生成するために、水の温度が制御され、所定の範囲内の温度、本実施の形態においては、３５〜４５〔℃〕、好ましくは、４０〔℃〕に維持される。そのために、前記温度コントロール回路２３は、温度制御処理を行い、温度センサ５４によって検出された温度を検出温度として読み込み、該検出温度と設定値とを比較して偏差を算出し、該偏差によってフィードバック制御を行い、ヒータ５５の通電をオン・オフさせる。

次に、筐体の直径を超音波素子の直径と等しくした本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図５は本発明の第２の実施の形態における超音波処理装置の断面図である。

この場合、筐体２０の下端に、筐体２０内に被処理液としての図示されない水を供給するための供給口１７が、筐体２０の上端の近傍に、筐体２０内の水を排出するための排出口１８が形成される。また、超音波を発生させて筐体２０内の水に照射するために、前記底壁１２に超音波素子ｍ１が取り付けられ、該超音波素子ｍ１の外周縁と底壁１２の外周縁とが一致させられる。

ところで、前記超音波素子ｍ１の表面の近傍においては、照射領域ＡＲ１より径方向外方においても、超音波が十分に水に照射され、下方ほど広く、上方ほど狭い環状の付加的な照射領域、すなわち、付加照射領域ＡＲ２が形成される。そして、筐体２０内における照射領域ＡＲ１及び付加照射領域ＡＲ２以外の部分に、超音波が照射されない非照射領域ＡＲ３が形成される。

ところが、前述されたように、筐体２０の底壁１２に隣接させて供給口１７を形成すると、供給口１７を介して筐体２０内に進入する水は、付加照射領域ＡＲ２を通過するので、超音波の照射を十分に受けることができる。

そして、超音波素子ｍ１の直径をＤ１とし、照射領域ＡＲ１の直径をＤ２とし、筐体２０の直径をＤ３としたとき、直径Ｄ３を、直径Ｄ１と等しく、かつ、直径Ｄ２より大きくする。また、筐体２０を、照射領域ＡＲ１及び付加照射領域ＡＲ２に沿った形状にすることもできる。

続いて、筐体２０の直径を超音波素子ｍ１の直径より大きくした本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図６は本発明の第３の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

この場合、筐体２０内には、螺旋状に形成され、被処理液としての図示されない水を案内する案内部材としての、かつ、筐体２０内に水を滞留させる滞留部材としてのスパイラル１５が、外周縁を筐体２０の内周面に接触させて配設され、スパイラル１５に沿って螺旋状の被処理液流路としての水流路１６が形成される。なお、スパイラル１５はステンレス鋼等の金属によって形成される。

また、前記筐体２０の下端の近傍に、筐体２０内に水を供給するための供給口１７が、筐体２０の上端の近傍に、筐体２０内の水を排出するための排出口１８が形成され、前記底壁１２と水流路１６の入口との間に導入部５１が、前記頂壁１４と排出口１８との間に導出部５２が形成される。

そして、超音波を発生させて筐体２０内の水に照射するために、前記底壁１２の所定の箇所、本実施の形態においては、中央に超音波素子ｍ１が配設される。また、筐体２０内における下端から上端までの水に超音波を照射することができるように、前記スパイラル１５の中央部に、筐体２０の軸方向に貫通させて複数の穴１９が形成され、該各穴１９によって照射領域ＡＲ１が形成される。

本実施の形態においては、底壁１２の１箇所に前記超音波素子ｍ１が配設されるようになっているが、底壁１２の他の箇所、側壁１３、頂壁１４の所定の箇所等にも超音波素子を配設することができる。

前記被処理液供給源から送られた水は、供給口１７を介して筐体２０内に供給され、導入部５１を介して水流路１６に供給され、該水流路１６に沿って螺旋状に流れるとともに、各穴１９を介して短絡して流れ、攪拌（かくはん）されて上昇し、導出部５２に供給された後、排出口１８を介して処理液となって排出され、前記処理液貯留部に送られる。そして、その間、超音波素子ｍ１によって発生させられた超音波は、筐体２０内の水、主として照射領域ＡＲ１内の水に照射される。これに伴い、水が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。この場合、該水素原子は酸素又は水素ガスと反応して過酸化水素になる。その結果、水中で微生物は酸化し、分解し、殺菌される。

ところで、超音波は、周波数が高くなるほど指向性が高くなるので、所定の範囲、すなわち、超音波素子ｍ１の前方において、超音波素子ｍ１の直径の所定の範囲を外れると、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成されなくなってしまう。

そこで、前述されたように、前記照射領域ＡＲ１によって筐体２０内における下端から上端までの水に超音波が照射されるようになっている。また、筐体２０内において、水は、水流路１６に沿って螺旋状に流れるとともに、穴１９を短絡して流れ、その間に、繰り返し照射領域ＡＲ１を通過するので、超音波の照射を十分に受ける。したがって、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

また、水は水流路１６に沿って螺旋状に流れる分だけ筐体２０内において滞留させられるので、供給口１７に供給されてから排出口１８から排出されるまでの時間、すなわち、処理時間を長くすることができる。したがって、水に超音波を十分に照射することができるので、水中で微生物が繁殖するのを一層防止することができる。

次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図７は本発明の第４の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

この場合、筐体２０内には、筐体２０内に被処理液としての図示されない水を滞留させる滞留部材としての複数の環状プレート６５が、外周縁を筐体２０の内周面に接触させて配設され、各環状プレート６５間に被処理液貯留部としての水貯留部６６が形成される。なお、環状プレート６５はステンレス鋼等の金属によって形成される。

また、前記筐体２０の下端の近傍に、筐体２０内に水を供給するための供給口１７が、筐体２０の上端の近傍に、筐体２０内の水を排出するための排出口１８が形成され、底壁１２と最下端の環状プレート６５との間に導入部５１が、頂壁１４と最上端の環状プレート６５との間に導出部５２が形成される。

そして、超音波を発生させて筐体２０内の水に照射するために、前記底壁１２の所定の箇所、本実施の形態においては、中央に超音波素子ｍ１が配設される。また、筐体２０内における下端から上端までの水に超音波を照射することができるように、前記各環状プレート６５の中央部に、筐体２０の軸方向に貫通させて複数の穴６９が形成され、該各穴６９によって照射領域ＡＲ１が形成される。

なお、側壁１３の所定の箇所、本実施の形態においては、筐体２０の下端の近傍には温度検出部としての図示されない温度センサが導入部５１に向けて取り付けられ、筐体２０内、本実施の形態においては、導入部５１内に、筐体２０内の水を加熱するための加熱部材としての図示されないヒータが配設される。

前記被処理液供給源から送られた水は、供給口１７を介して筐体２０内に供給され、導入部５１及び各穴６９を介して各水貯留部６６に供給され、該各水貯留部６６内において攪拌されて上昇し、導出部５２に供給された後、排出口１８を介して処理液となって排出され、前記処理液貯留部に送られる。そして、その間、超音波素子ｍ１によって発生させられた超音波は、筐体２０内の水、主として照射領域ＡＲ１内の水に照射される。これに伴い、水が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。その結果、水中で微生物は酸化され、分解され、殺菌される。

また、前述されたように、前記照射領域ＡＲ１によって筐体２０内における下端から上端までの水に超音波が照射されるようになっている。そして、筐体２０内において、水は、水貯留部６６に供給されるごとに穴６９を流れ、その間に、繰り返し照射領域ＡＲ１を通過するので、超音波の照射を十分に受ける。したがって、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

しかも、水は、各穴６９を介して水貯留部６６に供給される分だけ処理槽１１内において滞留させられるので、処理時間を長くすることができる。したがって、水に超音波を十分に照射することができるので、水中で微生物が繁殖するのを一層防止することができる。

なお、水に超音波が照射されることによって、水の温度が上昇するので、各水貯留部６６内において水は自然対流を起こす。したがって、各水貯留部６６内における水の攪拌を促進することができるので、水に超音波が均等に照射される。

前記各実施の形態においては、筐体２０の下端の近傍に供給口１７が、筐体２０の上端の近傍に排出口１８が配設されるようになっているが、筐体２０の下端の近傍に排出口を、筐体２０の上端の近傍に供給口を配設することができる。

次に、本発明の第５の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図８は本発明の第５の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

この場合、筐体２０内に、下端を底壁１２から所定の距離を置いて、上端部を頂壁１４を貫通させて、被処理液としての図示されない水を滞留させる滞留部材としての筒状体７５が同心状に配設される。該筒状体７５の上端には排出口１８が接続される。なお、筒状体７５はステンレス鋼等の金属によって形成される。

そして、前記筐体２０の上端の近傍に供給口１７と隣接させて導入部７６が、前記筒状体７５の下端の近傍に反転部７７が、前記筒状体７５の上端より上方に排出口１８と隣接させて導出部７８が形成される。なお、本実施の形態においては、筐体２０及び筒状体７５をそれぞれ別体に形成した後、所定の固定部材によって固定するようになっているが、筐体２０及び筒状体７５を一体に形成することができる。

また、前記筐体２０と筒状体７５との間に第１の流路８１が、筒状体７５内に第２の流路８２が形成され、前記供給口１７に供給された水は、前記導入部７６に導入された後、第１の流路８１を下方に移動させられ、反転部７７において反転させられた後、第２の流路８２を上方に移動させられ、導出部７８に導出され、排出口１８から処理液として排出される。

そして、超音波を発生させて筐体２０内の水に照射するために、前記底壁１２の下面における所定の箇所、本実施の形態においては、中央に超音波素子ｍ１が配設される。また、前記第２の流路８２によって照射領域ＡＲ１が形成され、該照射領域ＡＲ１内における下端から上端までの水の全体に超音波が照射される。

したがって、照射領域ＡＲ１を通過するすべての水によってヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成させられる。なお、例えば、直径が３０〔ｍｍ〕の超音波素子ｍ１を使用して実験を行ったところ、直径が約１５〔ｍｍ〕の照射領域ＡＲ１でヒドロキシルラジカル及び水素原子の生成が観測された。

また、単細胞真核生物のユーグレナ（Ｅ．ｇｒａｃｉｌｉｓＺ）を使用し、細胞の増殖実験を行い、超音波を照射しない場合と、周波数が１６５０〔ｋＨｚ〕、強さが３０〔Ｗ〕の超音波を５〔秒〕間照射した場合とについて比較したところ、５日間の培養後の細胞数は、超音波を照射しない場合、１３×１０⁵ 〔ｃｅｌｌｓ／ｍｌ〕になったのに対して、照射した場合、４．３×１０⁵ 〔ｃｅｌｌｓ／ｍｌ〕であった。すなわち、超音波を５〔秒〕間照射するだけで、細胞の増殖を約１／３に抑制することができる。

このように、筐体２０に供給された水は必ず照射領域ＡＲ１を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。

なお、照射領域ＡＲ１内の水に超音波が照射されるのに伴って、筒状体７５に超音波の振動が伝達され、筒状体７５の外側、すなわち、第１の流路８１内においても、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。その結果、水中で微生物が繁殖するのを一層確実に防止することができる。

なお、本実施の形態においては、一つの超音波素子ｍ１を使用して、全長が３０〜６０〔ｃｍ〕程度の筐体２０に適用することができるが、超音波素子ｍ１の出力によっては６０〔ｃｍ〕以上の筐体２０に適用することもできる。

次に、本発明の第６の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図９は本発明の第６の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

この場合、底壁１２の複数の位置に、本実施の形態においては、二つの位置に、超音波素子ｍ１、ｍ２が底壁１２に対して所定の角度で傾斜させて配設される。したがって、各超音波素子ｍ１、ｍ２によって発生させられた超音波は、側壁１３において繰り返し反射させられて上方に伝達されるので、筐体２０内の広範囲にわたって照射領域を形成することができる。

その結果、筐体２０に供給された被処理液としての図示されない水は、必ず照射領域を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。

なお、前記各超音波素子ｍ１、ｍ２が底壁１２に対して傾斜させられる角度は、等しくすることができるが、互いに異ならせることもできる。

次に、本発明の第７の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１０は本発明の第７の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

この場合、底壁１２のほぼ全体にわたり、複数の位置に超音波素子ｍｉ（ｉ＝１、２、…）が配設される。したがって、筐体２０内の広範囲にわたって照射領域を形成することができる。その結果、筐体２０に供給された被処理液としての図示されない水は必ず照射領域を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。

次に、本発明の第８の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

図１１は本発明の第８の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

この場合、側壁１３の複数の位置に、下方から上方にかけて螺旋状に超音波素子ｍｉ（ｉ＝１、２、…）が配設される。したがって、筐体２０内の広範囲にわたって照射領域を形成することができる。その結果、筐体２０に供給された被処理液としての図示されない水は、必ず照射領域を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。

前記各実施の形態においては、カラン等の被処理液供給源から送られた水を処理槽１１によって処理するようになっているが、池、プール、浴槽、温泉等の被処理液供給源から送られた水を処理槽１１によって処理することができる。その場合、被処理液供給源と処理槽１１との間に被処理液循環部材としてのポンプが配設される。

さらに、前記筐体２０を池、プール、浴槽、温泉等に浸漬させることができる。その場合、池、プール、浴槽、温泉等によって被処理液供給源及び被処理液貯留部が構成され、池、プール、浴槽、温泉等の水は直接供給口１７を介して筐体２０内に供給され、筐体２０内の水は排出口１８を介して直接、池、プール、浴槽、温泉等に排出される。なお、筐体２０内において、水は、超音波が照射されるのに伴って、温度が上昇し、筐体２０内を上方に移動するので、水を循環させるためにポンプを配設する必要はないが、補助的にポンプを配設することができる。また、この場合、複数の超音波素子ｍｉを並べて配設するのが好ましい。

なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明の第１の実施の形態における超音波処理装置の原理を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における超音波処理装置の断面図である。 本発明の第１の実施の形態における超音波処理装置の制御回路を示す図である。 本発明の第１の実施の形態における発振回路を示す図である。 本発明の第２の実施の形態における超音波処理装置の断面図である。 本発明の第３の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。 本発明の第４の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。 本発明の第５の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。 本発明の第６の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。 本発明の第７の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。 本発明の第８の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

符号の説明

１２ 底壁
１３ 側壁
１５ スパイラル
１７ 供給口
１８ 排出口
２０ 筐体
５５ ヒータ
６５ 環状プレート
７５ 筒状体
ＡＲ１ 照射領域
ｍｉ、ｍ１、ｍ２ 超音波素子

Claims (9)

1. （ａ）被処理液を収容し、供給口及び排出口を備えた筐体と、
   （ｂ）該筐体の所定の箇所に配設され、超音波を発生させて被処理液に照射するための照射領域を形成する超音波素子とを有するとともに、
   （ｃ）前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、排出口から排出されることを特徴とする超音波処理装置。
2. 前記供給口又は排水口は超音波素子に隣接させて形成される請求項１に記載の超音波処理装置。
3. 前記筐体内に配設され、被処理液を滞留させる滞留部材を有する請求項１に記載の超音波処理装置。
4. 前記照射領域は、前記滞留部材を貫通して形成される請求項３に記載の超音波処理装置。
5. （ａ）前記滞留部材は筒状体であり、
   （ｂ）該筒状体内に照射領域が形成される請求項３に記載の超音波処理装置。
6. 前記超音波素子は複数配設される請求項１〜５のいずれか１項に記載の超音波処理装置。
7. 前記各超音波素子は、底壁の複数の位置に、底壁に対して所定の角度で傾斜させて配設される請求項６に記載の超音波処理装置。
8. 前記各超音波素子は、側壁の複数の位置に螺旋状に配設される請求項６に記載の超音波処理装置。
9. 前記筐体内に、被処理液を加熱する加熱部材が配設される請求項１〜８のいずれか１項に記載の超音波処理装置。
   

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