JP2008114159A - Ultrasonic treatment apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波処理装置に関するものである。 The present invention relates to an ultrasonic processing apparatus.
従来、液体中の微生物を殺菌するための超音波処理装置、例えば、超音波殺菌装置においては、超音波素子を駆動することによって超音波を発生させ、該超音波によってキャビテーションを起こし、液体中の微生物を殺菌するようになっている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、前記従来の超音波殺菌装置においては、超音波によってキャビテーションを起こす必要があるので、超音波素子を駆動するためのエネルギーを十分に大きくし、超音波を液体に伝達する必要がある。したがって、超音波殺菌装置のコストが高くなってしまう。 However, since the conventional ultrasonic sterilizer needs to cause cavitation by ultrasonic waves, it is necessary to sufficiently increase the energy for driving the ultrasonic elements and transmit the ultrasonic waves to the liquid. Therefore, the cost of the ultrasonic sterilizer increases.
本発明は、前記従来の超音波殺菌装置の問題点を解決して、超音波素子を駆動するためのエネルギーを小さくすることができ、コストを低くすることができる超音波処理装置を提供することを目的とする。 The present invention solves the problems of the conventional ultrasonic sterilization apparatus, and provides an ultrasonic processing apparatus capable of reducing the energy for driving the ultrasonic element and reducing the cost. With the goal.
そのために、本発明の超音波処理装置においては、駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、前記超音波を反射させる反射部材とを有する。 For this purpose, in the ultrasonic processing apparatus of the present invention, an ultrasonic element that is driven to generate ultrasonic waves is disposed in contact with the object to be processed and the ultrasonic element, and the ultrasonic wave is applied to the object to be processed. A propagation medium containing chamber for containing an ultrasonic propagation medium for transmission; and a reflecting member for reflecting the ultrasonic waves.
本発明によれば、超音波処理装置においては、駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、前記超音波を反射させる反射部材とを有する。 According to the present invention, in the ultrasonic processing apparatus, the ultrasonic element that is driven to generate the ultrasonic wave, the object to be processed and the ultrasonic element are disposed in contact with each other, and the ultrasonic wave is applied to the object to be processed. A propagation medium containing chamber for containing an ultrasonic propagation medium for transmission; and a reflecting member for reflecting the ultrasonic waves.
この場合、被処理物及び超音波素子と接触させて伝播媒体収容室が配設され、該伝播媒体収容室に、超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体が収容されるので、超音波素子を駆動するためのエネルギーを小さくすることができる。したがって、超音波処理装置のコストを低くすることができる。 In this case, a propagation medium accommodation chamber is disposed in contact with the object to be processed and the ultrasonic element, and an ultrasonic propagation medium for transmitting ultrasonic waves to the object to be processed is accommodated in the propagation medium accommodation chamber. Therefore, the energy for driving the ultrasonic element can be reduced. Therefore, the cost of the ultrasonic processing apparatus can be reduced.
また、超音波素子によって発生させられた超音波を、超音波伝播媒体を介して被処理物に伝達することができるので、超音波素子に対する被処理物収容部の位置を設定する場合に、設計の自由度を高くすることができる。 In addition, since the ultrasonic wave generated by the ultrasonic element can be transmitted to the object to be processed through the ultrasonic wave propagation medium, it is designed when setting the position of the object containing part with respect to the ultrasonic element. The degree of freedom can be increased.
さらに、前記超音波が反射部材によって反射されるので、伝播媒体収容室内の全体に超音波を照射し、被処理物の全体に超音波を照射することができる。したがって、被処理物を確実に殺菌することができる。 Further, since the ultrasonic wave is reflected by the reflecting member, it is possible to irradiate the entire interior of the propagation medium accommodation chamber with the ultrasonic wave and irradiate the entire object to be processed. Therefore, the object to be treated can be sterilized with certainty.
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。この場合、超音波処理装置としての超音波殺菌装置について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In this case, an ultrasonic sterilizer as an ultrasonic treatment apparatus will be described.
図1は本発明の第1の実施の形態における超音波殺菌装置の概念図である。 FIG. 1 is a conceptual diagram of an ultrasonic sterilizer according to a first embodiment of the present invention.
図において、11は超音波殺菌装置、12は殺菌処理部、13は伝播媒体循環処理部である。前記殺菌処理部12は、閉鎖された空間を形成し、超音波を図示されない被処理物に伝達するための超音波伝播媒体としての水eを収容する箱状の伝播媒体収容室14、該伝播媒体収容室14の所定の壁、本実施の形態においては、底壁waの中央に取り付けられた超音波発生器15、及び前記伝播媒体収容室14内における所定の箇所、本実施の形態においては、側壁wb、wc(図における手前側及び奥側の側壁も含む)に取り付けられた反射部材としての反射板17を備える。なお、本実施の形態において、被処理物は、成分として水分を有する魚介類である。
In the figure, 11 is an ultrasonic sterilizer, 12 is a sterilization processing unit, and 13 is a propagation medium circulation processing unit. The
また、前記伝播媒体循環処理部13は、前記伝播媒体収容室14から供給された水eを収容し、ろ過するろ過槽21、循環ポンプ22、水eを冷却するクーラ23等を備える。
The propagation medium
前記ろ過槽21内には、所定の箇所に区画壁25が配設され、該区画壁25によって第1、第2の室26、27が形成される。そして、第1の室26に図示されないろ過剤が、第2の室27に加熱部材としてのヒータ28及び温度検出部としての温度センサ29が配設される。
A
また、伝播媒体収容室14と第1の室26とが管路41によって、第2の室27と循環ポンプ22とが管路43によって、循環ポンプ22とクーラ23とが管路45によって、クーラ23と伝播媒体収容室14とが管路47によって接続される。前記管路41は、一端が、伝播媒体収容室14内における上端の近傍において開口し、他端が第1の室26の上方において開口し、伝播媒体収容室14内において管路41を越えた水eが、管路41内を落下し、第1の室26に供給される。該第1の室26に供給された水eは、ろ過剤によってろ過された後、区画壁25を乗り越えて第2の室27に供給され、該第2の室27内において、必要に応じて、水eの温度が設定温度になるように、ヒータ28によって加熱される。
Further, the propagation
そのために、温度コントローラ33が配設され、該温度コントローラ33は、温度センサ29によって検出された水eの温度を読み込み、水eの温度が設定温度になるように、フィードバック制御を行う。
For this purpose, a
そして、第2の室27内において設定温度になった水eは、管路43を通り、循環ポンプ22によって吸引され、循環ポンプ22から吐出され、管路45を通り、クーラ23に供給される。該クーラ23には、図示されない冷凍機械が配設され、必要に応じて、前記冷凍機械を稼働することによって水eが冷却される。
Then, the water e that has reached the set temperature in the
続いて、クーラ23内の水eは、管路47を通って伝播媒体収容室14に供給される。なお、前記管路47の一部は、管路41内に配設され、二重管構造にされる。本実施の形態においては、二重管構造にされるようになっているが、二重管構造以外にすることもできる。
Subsequently, the water e in the
前記超音波発生器15は、少なくとも一つ、本実施の形態においては、n個の超音波素子mi(i=1、2、…、n−1、n)を備える。該各超音波素子miにおいて、超音波の周波数は950〔kHz〕以上、かつ、2〔MHz〕以下の範囲にされ、出力は10〔mW/cm2 〕以上、かつ、200〔W/cm2 〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することのない値にされる。また、前記超音波発生器15は、被処理物によって出力を調整することができ、必要に応じて超音波素子miを複数配設することによって、出力を大きくすることができる。
The
前記各超音波素子miは、例えば、セラミック振動子によって構成される。なお、本実施の形態において、超音波素子miは、底壁waに取り付けられるようになっているが、側壁wb、wcに取り付けることもできる。各超音波素子miによって発生させられた超音波は、伝播媒体収容室14内の水eに照射される。
Each said ultrasonic element mi is comprised by the ceramic vibrator, for example. In the present embodiment, the ultrasonic element mi is attached to the bottom wall wa, but can also be attached to the side walls wb and wc. The ultrasonic wave generated by each ultrasonic element mi is applied to the water e in the propagation
次に、前記構成の超音波殺菌装置11の制御回路について説明する。 Next, the control circuit of the ultrasonic sterilizer 11 having the above-described configuration will be described.
図2は本発明の第1の実施の形態における超音波殺菌装置の制御回路を示す図である。 FIG. 2 is a diagram showing a control circuit of the ultrasonic sterilizer according to the first embodiment of the present invention.
図において、30は超音波殺菌装置11(図1)の全体の制御を行う制御部、31は各超音波素子miを駆動するためのドライブ回路、CRi(i=1、2、…、n−1、n)は各超音波素子miを共振させるための発振回路であり、各発振回路CRiは、超音波素子miの数だけ配設され、ドライブ回路31に接続される。また、33は温度コントローラ、34は、制御部30及びドライブ回路31に、5〔V〕以上、かつ、60〔V〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することのない値の電圧を印加する電源回路である。なお、被処理物によって電圧を調整することができる。
In the figure, 30 is a control unit that controls the entire ultrasonic sterilizer 11 (FIG. 1), 31 is a drive circuit for driving each ultrasonic element mi, CRi (i = 1, 2,..., N−). 1 and n) are oscillation circuits for causing each ultrasonic element mi to resonate, and each oscillation circuit CRi is provided by the number of ultrasonic elements mi and is connected to the
前記制御部30は、演算装置としての図示されないCPU、記憶装置としての図示されないメモリ等を備え、前記CPUは、コンピュータとして機能し、メモリに記録されたプログラム、データ等に基づいて各種の処理を行う。
The
前記各発振回路CRi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、端子t1、t2がドライブ回路31に接続される。また、前記コレクタとベースとの間に、超音波素子mi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と動作検出処理手段としての図示されない動作検出回路とが接続され、該動作検出回路によってドライブ回路31の動作を検出することができる。
Each of the oscillation circuits CRi includes a transistor Tr1 as a switching element, a coil L1 as a detected element for detecting the intensity of ultrasonic waves, a coil L2 as a detection element for detecting the intensity of ultrasonic waves, and the like. The terminal t1 is connected to the collector of the transistor Tr1, the terminal t2 is connected to the emitter via the coil L1, and the terminals t1 and t2 are connected to the
前記発振回路CRiは、コルピッツ発振回路の原理を利用したものであり、制御部30の図示されない駆動処理手段が、駆動処理を行い、前記端子t1、t2間に、ドライブ回路31によって所定の電圧を印加すると、超音波素子miが駆動され、超音波を発生させる。すなわち、発振回路CRi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mi及びコンデンサC1によって増幅されて超音波素子mi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。このような動作が繰り返されると、前記超音波素子miは、固有振動数で共振し、安定した超音波を発生させる。
The oscillation circuit CRi uses the principle of the Colpitts oscillation circuit, and a drive processing means (not shown) of the
また、前記構成の発振回路CRiにおいて、端子t1、t2間に印加される電圧を変化させると、トランジスタTr1のスイッチングによって発生させられてコイルL1に供給される電流の振幅が変化する。したがって、超音波素子miの出力が変化し、超音波素子miによって発生させられる超音波の強さ(音圧)が変更される。 In the oscillation circuit CRi configured as described above, when the voltage applied between the terminals t1 and t2 is changed, the amplitude of the current generated by switching of the transistor Tr1 and supplied to the coil L1 changes. Therefore, the output of the ultrasonic element mi changes, and the intensity (sound pressure) of the ultrasonic wave generated by the ultrasonic element mi is changed.
ところで、本実施の形態においては、被処理物の種類に応じて超音波の強さを変更することができるようになっている。そのために、操作部35が配設され、操作者が操作部35を操作してメニューの中から超音波殺菌装置11の運転モードを選択すると、前記制御部30の図示されない出力設定処理手段は、出力設定処理を行い、前記メモリに設定された出力テーブルを参照して、運転モードに対応する出力を読み出し、設定する。そのために、前記出力テーブルには、運転モードと、運転モードに適する出力とが対応させて記録される。
By the way, in this Embodiment, the intensity | strength of an ultrasonic wave can be changed now according to the kind of to-be-processed object. For this purpose, when the
なお、前記運転モードは、被処理物の種類、大きさ、量等に基づいてあらかじめ設定される。また、操作者が操作部35を操作してメニューの中から運転モードを選択する代わりに、操作者が操作部35を操作して出力を直接選択することができる。
The operation mode is set in advance based on the type, size, amount, etc. of the object to be processed. Further, instead of the operator operating the
前記動作検出回路は、動作検出処理を行い、コイルL1に電流が供給さ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。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。 The motion detection circuit performs motion detection processing, reads a current generated in the coil L2 as a current is supplied to the coil L1 as a detection current, converts the current into a voltage, and converts the voltage as an ultrasonic strength. To detect. The coils L1 and L2 constitute a current sensor as a current detection unit.
そして、前記前記制御部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、前記出力設定処理において設定された電圧と、動作検出処理によって検出された電圧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、端子t1、t2間に印加される電圧を算出し、算出された電圧を端子t1、t2間に印加して、超音波素子miの出力を変化させる。その結果、超音波の強さを変更することができる。
An output control processing unit (not shown) of the
ところで、水eは流動性材料から成り、水eと被処理物とが接触させられているので、水eに照射された超音波は、被処理物に伝達される。そして、水e及び被処理物に含有される水分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。したがって、水e及び被処理物内の水分が殺菌されるので、被処理物を外側及び内側から殺菌することができる。 By the way, since water e consists of a fluid material and the water e and the to-be-processed object are made to contact, the ultrasonic wave irradiated to the water e is transmitted to the to-be-processed object. Then, water e and moisture contained in the object to be processed are decomposed by ultrasonic waves to generate hydroxyl radicals and hydrogen atoms. Therefore, since the water e and the water | moisture content in a to-be-processed object are sterilized, a to-be-processed object can be sterilized from the outer side and an inner side.
なお、ヒドロキシルラジカルは、超音波の周波数を950〔kHz〕以上、かつ、2〔MHz〕以下の範囲に収め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〔kHz〕以上、かつ、1650〔kHz〕以下の範囲に収めると、最も効率が良く、更に超音波の強さを調整することによって、薬物、例えば、消毒薬等に強い微生物であっても、消毒薬を使用することなく、殺菌することができる。 It is known from experimental results that hydroxyl radicals are efficiently generated when the ultrasonic frequency falls within the range of 950 [kHz] or more and 2 [MHz] or less. In particular, 1600 [kHz ] Even if the microorganism is strong against drugs, such as disinfectants, the disinfectant is most effective when it falls within the range of 1650 [kHz] or less and further adjusts the intensity of ultrasonic waves. Can be sterilized without using.
ところで、本実施の形態においては、前述されたように、被処理物の種類に応じて運転モードが変更され、端子t1、t2間に印加される電圧が変更され、超音波素子miの出力を変更し、超音波の強さを変更するようにしている。 By the way, in this embodiment, as described above, the operation mode is changed according to the type of the object to be processed, the voltage applied between the terminals t1 and t2 is changed, and the output of the ultrasonic element mi is changed. Change and change the intensity of the ultrasound.
ところが、各超音波素子miによって発生させられる超音波の周波数が一定であるので、前述されたように、出力制御処理において、端子t1、t2間に印加される電圧を変更した場合、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができないことがある。例えば、印加される電圧が20〔V〕より低い場合、1000〔kHz〕の近傍の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができるのに対して、他の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができない。 However, since the frequency of the ultrasonic wave generated by each ultrasonic element mi is constant, as described above, when the voltage applied between the terminals t1 and t2 is changed in the output control process, the hydroxyl radical is reduced. It may not be able to generate enough. For example, when the applied voltage is lower than 20 [V], generating an ultrasonic wave at a frequency in the vicinity of 1000 [kHz] can sufficiently generate hydroxyl radicals, but at other frequencies. When ultrasonic waves are generated, hydroxyl radicals cannot be generated sufficiently.
また、印加される電圧が20〔V〕以上である場合、1600〔kHz〕の近傍の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができるのに対して、他の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができない。このように、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができる電圧は超音波素子miの周波数によって異なる。 In addition, when the applied voltage is 20 [V] or more, if an ultrasonic wave is generated at a frequency in the vicinity of 1600 [kHz], hydroxyl radicals can be sufficiently generated, whereas other frequencies are generated. When an ultrasonic wave is generated at, hydroxyl radicals cannot be generated sufficiently. Thus, the voltage that can sufficiently generate hydroxyl radicals varies depending on the frequency of the ultrasonic element mi.
そこで、本実施の形態においては、複数の超音波素子miをグループ分けし、各グループごとに異なる周波数で超音波を発生させることができるようになっている。そして、前述されたように、被処理物の種類に応じて、印加される電圧が設定されると、設定された電圧に対応させて超音波素子miのグループが選択されるようになっている。 Therefore, in the present embodiment, a plurality of ultrasonic elements mi are grouped, and ultrasonic waves can be generated at different frequencies for each group. As described above, when the voltage to be applied is set according to the type of the object to be processed, the group of the ultrasonic elements mi is selected in accordance with the set voltage. .
そのために、前記メモリの周波数テーブルに、電圧と、該電圧に対してヒドロキシルラジカルを十分に生成することができる周波数とが対応させて記録される。そして、前記制御部30の図示されない周波数算出処理手段は、周波数算出処理を行い、前記出力制御処理において算出された電圧を読み込み、前記周波数テーブルを参照し、電圧に対して最適な周波数を読み出すことによって算出する。
For this purpose, the voltage and the frequency at which hydroxyl radicals can be sufficiently generated are recorded in the frequency table of the memory in association with each other. Then, a frequency calculation processing unit (not shown) of the
続いて、前記制御部30の図示されない超音波素子選択処理手段は、超音波素子選択処理を行い、算出された周波数のグループを選択し、該グループに属する超音波素子miを駆動する。
Subsequently, an ultrasonic element selection processing unit (not shown) of the
このように、本実施の形態においては、水e及び被処理物内の水分に超音波が照射されるのに伴ってヒドロキシルラジカルが生成され、該ヒドロキシルラジカルによって細菌等の微生物が殺菌されるので、超音波によってキャビテーションを起こす必要がない。したがって、超音波素子miを駆動するためのエネルギーを小さくすることができるので、超音波殺菌装置11のコストを低くすることができる。 Thus, in the present embodiment, hydroxyl radicals are generated as ultrasonic waves are applied to water e and moisture in the object to be processed, and microorganisms such as bacteria are sterilized by the hydroxyl radicals. There is no need to cause cavitation by ultrasound. Therefore, since the energy for driving the ultrasonic element mi can be reduced, the cost of the ultrasonic sterilizer 11 can be reduced.
また、超音波素子miによって発生させた超音波を水eを介して被処理物に伝達することができるので、超音波素子miに対する被処理物の位置を設定する場合に、設計の自由度を高くすることができる。 In addition, since the ultrasonic wave generated by the ultrasonic element mi can be transmitted to the object to be processed through the water e, the degree of design freedom can be increased when setting the position of the object to be processed with respect to the ultrasonic element mi. Can be high.
ところで、前記ヒドロキシルラジカルの生成は、水eの温度、及び被処理物内の水分の温度に依存し、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被処理物を破損してしまうことがある。 By the way, the production | generation of the said hydroxyl radical depends on the temperature of the water e and the temperature of the water | moisture content in a to-be-processed object, and the amount of production | generation increases and sterilization ability becomes high, so that the amount of production | generation increases too much. If so, the workpiece may be damaged.
そこで、本実施の形態においては、前記制御部30の図示されない温度制御処理手段は、温度制御処理を行い、設定温度を温度コントローラ33に送り、水eの温度を設定温度になるように制御する。超音波殺菌装置11の運転を開始する時点では、通常、水eの温度は低いので、ヒータ28を通電して温度を上昇させ、水eが設定温度になるように、ヒータ28の通電をオン・オフさせるようにしている。なお、超音波が水eに照射されるのに伴って、水eの温度が高くなるので、必要に応じて、クーラ23の電源をオン・オフさせる。
Therefore, in the present embodiment, a temperature control processing unit (not shown) of the
なお、駆動処理手段、出力設定処理手段、出力制御処理手段、周波数算出処理手段、超音波素子選択処理手段等によってヒドロキシルラジカル生成処理手段が構成され、該ヒドロキシルラジカル生成処理手段は、ヒドロキシルラジカル生成処理を行い、超音波素子miを駆動することによって前記ヒドロキシルラジカルを生成する。 The hydroxyl radical generation processing means is constituted by the drive processing means, output setting processing means, output control processing means, frequency calculation processing means, ultrasonic element selection processing means, etc., and the hydroxyl radical generation processing means is a hydroxyl radical generation process. Then, the hydroxyl radical is generated by driving the ultrasonic element mi.
ところで、超音波の振動は、周波数(振動数)が高くなると指向性が強くなり、光の反射、回折等の現象と同様に扱うことができる。また、超音波素子miの中心を通り、超音波素子miの面に対して直交する方向に延びる線(以下「伝播線」という。)上において強さが大きいのに対して、伝播線から離れた周辺では強さが小さい。 By the way, the vibration of the ultrasonic wave becomes stronger in directivity as the frequency (frequency) becomes higher, and can be handled in the same manner as the phenomenon of light reflection and diffraction. In addition, the strength is large on a line passing through the center of the ultrasonic element mi and extending in a direction orthogonal to the surface of the ultrasonic element mi (hereinafter referred to as “propagation line”), but away from the propagation line. The strength is small in the vicinity.
そこで、前記各超音波素子miに対して所定の位置に反射板17を配設し、各超音波素子miによって発生させられた超音波を反射板17によって反射させ、伝播媒体収容室14内の全体に超音波を照射し、被処理物の全体に超音波を照射するようにしている。したがって、被処理物を確実に殺菌することができる。
Therefore, a reflecting
図3は本発明の第1の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。 FIG. 3 is a conceptual diagram of the propagation medium accommodation chamber according to the first embodiment of the present invention.
図において、14は伝播媒体収容室であり、該伝播媒体収容室14内に水eが収容される。前記伝播媒体収容室14内において、前記超音波発生器15の超音波素子miのうちの所定の超音波素子(例えば、超音波素子m1、m2等)は、超音波素子の面が上方に向けて水平になるように第1の支持部としての固定支持部15aに移動不能に取り付けられて配設され、他の超音波素子(例えば、超音波素子m(n− 1)、mn等)については、超音波素子の面が反射板17に向けて傾斜させて、かつ、揺動自在に配設される。そのために、前記固定支持部15aに隣接させて、揺動自在に配設される超音波素子は、第2の支持部としての揺動支持部15bに取り付けられる。そして、該揺動支持部15bは、駆動部としての図示されないモータと連結され、該モータを駆動することによって矢印方向に揺動させられる。
In the figure,
前記固定支持部15aに取り付けられた超音波素子(以下「固定超音波素子」という。)によって発生させられた超音波は、上方に向けて伝播され、揺動支持部15bに取り付けられた超音波素子(以下「傾斜超音波素子」という。)によって発生させられた超音波は、反射板17に向けて伝播され、反射板17において反射させられる。本実施の形態においては、傾斜超音波素子は、揺動自在に配設されるが、揺動させることなく、所定の角度で傾斜させることができる。
Ultrasound generated by an ultrasonic element (hereinafter referred to as “fixed ultrasonic element”) attached to the fixed
そして、反射板17において反射させられた超音波が分散させられて伝播媒体収容室14内の全体に伝播されるように、反射板17の反射面が所定の形状を有するように設定される。本実施の形態において、反射板17は、表面に凹凸が形成されるように、四角錐(すい)、円錐等の形状を有する複数の突起qj(j=1、2、…)を有する。
The reflection surface of the
そして、傾斜超音波素子に対する各突起qjの位置がそれぞれ異なるので、傾斜超音波素子に対する各突起qjの反射面の角度もそれぞれ異なる。したがって、各反射面で反射された超音波は、伝播媒体収容室14内において各方向に向けて分散させて伝播され、伝播媒体収容室14内における超音波の強さを、どの位置においても、10〔mW/cm2 〕以上、かつ、200〔W/cm2 〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することがない値にされる。
Since the positions of the protrusions qj with respect to the inclined ultrasonic element are different from each other, the angles of the reflection surfaces of the protrusions qj with respect to the inclined ultrasonic element are also different. Therefore, the ultrasonic waves reflected by the respective reflecting surfaces are dispersed and propagated in the respective directions in the propagation
ところで、反射板17の反射面の面積を変えることによって、超音波の強さを変更し、前記ヒドロキシルラジカルの生成量を変更することができる。反射面の面積は、振動吸収材を貼(ちょう)着、印刷、一体生成等によって反射面上に形成することにより変更することができる。
By the way, by changing the area of the reflecting surface of the reflecting
次に、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。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is provided and the effect of the same embodiment is used about the effect of the invention by having the same structure.
図4は本発明の第2の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。 FIG. 4 is a conceptual diagram of a propagation medium accommodation chamber according to the second embodiment of the present invention.
この場合、反射部材としての各反射板17の反射面S1は湾曲させられ、凹面鏡の構造を有する。この場合、傾斜超音波素子を揺動させた場合、反射板17において反射された超音波は、反射面S1の焦点に近い方向に向けて伝播させられるので、揺動支持部15b及び傾斜超音波素子の揺動範囲が比較的大きく設定された場合に適する。
In this case, the reflecting surface S1 of each reflecting
次に、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。 Next, a third embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is provided and the effect of the same embodiment is used about the effect of the invention by having the same structure.
図5は本発明の第3の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。 FIG. 5 is a conceptual diagram of a propagation medium accommodation chamber according to the third embodiment of the present invention.
この場合、反射部材としての各反射板17の反射面S2は湾曲させられ、凸面鏡の構造を有する。この場合、傾斜超音波素子を揺動させた場合、反射板17において反射された超音波は、反射面S2の焦点から離れた方向に向けて伝播させられるので、揺動支持部15b及び傾斜超音波素子の揺動範囲が比較的小さく設定された場合に適する。
In this case, the reflecting surface S2 of each reflecting
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。 Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In addition, about the thing which has the same structure as 1st Embodiment, the same code | symbol is provided and the effect of the same embodiment is used about the effect of the invention by having the same structure.
図6は本発明の第4の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。 FIG. 6 is a conceptual diagram of a propagation medium accommodation chamber in the fourth embodiment of the present invention.
この場合、伝播媒体収容室14の底壁waに第1の超音波発生器55が固定されて配設され、該第1の超音波発生器55に超音波素子mi(i=1、2、…)が取り付けられ、伝播媒体収容室14の頂壁wdに第2、第3の超音波発生器56、57が矢印方向に移動自在に配設され、各第2、第3の超音波発生器56、57に超音波素子r1、r2が取り付けられる。
In this case, the first
また、側壁wb、wcには、階段状の形状を有する反射部材としての反射板17が配設される。該反射板17の反射面S3、S4は、頂壁wd側から底壁wa側に向けて段階的に伝播媒体収容室14内の中央に向けて迫り出し、第1の面としての、鉛直方向に対して平行な鉛直面sa1〜sa4、及び各鉛直面sa1〜sa4間を結ぶ、第2の面としての傾斜面sb1〜sb3を有する。なお、各傾斜面sb1〜sb3の位置は、反射面S3、S4で互いに異ならせて形成される。
In addition, a reflecting
前記構成の超音波殺菌装置11(図1)において、前記第2、第3の超音波発生器56、57を矢印方向に移動させると、超音波素子r1、r2によって発生させられた超音波は、鉛直方向における下方に向けて伝播され、各反射面S3、S4の各傾斜面sb1〜sb3のうちの所定の傾斜面で反射され、水平方向に向けて伝播される。
When the second and third
したがって、前記第2、第3の超音波発生器56、57の位置をそれぞれ設定することによって、超音波が反射される傾斜面sb1〜sb3を選択することができるので、伝播媒体収容室14内の各部位における超音波の強さを変更することができる。
Accordingly, by setting the positions of the second and third
この場合、第2、第3の超音波発生器56、57の各超音波素子r1、r2によって発生させられた超音波は、互いに水平方向に伝播されるが、各傾斜面sb1〜sb3の位置は、反射面S3、S4で互いに異ならせて形成されるので、超音波同士が干渉することはない。
In this case, the ultrasonic waves generated by the ultrasonic elements r1 and r2 of the second and third
前記各実施の形態においては、超音波発生器15及び第1の超音波発生器55が底壁waに取り付けられるようになっているが、貝類等を生きたまま殺菌する場合は、金属等の板に超音波素子を取り付けて振動板ユニットを形成し、該振動板ユニットを底壁waに取り付け、貝類の殻に直接超音波を照射することができる。
In each of the above-described embodiments, the
また、前記各実施の形態においては、被処理物として魚介類が処理されるようになっているが、被処理物として、生鮮食料品、レトルト食品等を袋等に入れた状態で処理することができる。その場合、前記超音波伝播媒体は、水eだけでなく、ジェル状体(ゲル状体)又はゾル状体(コロイド溶液)のものであってもよい。 Moreover, in each said embodiment, although seafood is processed as a to-be-processed object, processing in the state which put fresh food, retort food etc. in the bag etc. as a to-be-processed object. Can do. In this case, the ultrasonic propagation medium may be not only water e but also a gel (gel) or sol (colloid solution).
さらに、被処理物として、足、手等の人体の一部であってもよい。 Further, the object to be processed may be a part of a human body such as a foot or a hand.
次に、足を殺菌するための超音波殺菌装置11について説明する。 Next, the ultrasonic sterilizer 11 for sterilizing the foot will be described.
図7は本発明の第5の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。 FIG. 7 is a conceptual diagram of a propagation medium accommodation chamber according to the fifth embodiment of the present invention.
図において、14は、上部が開放された空間を形成する箱状の伝播媒体収容室であり、該伝播媒体収容室14は、超音波を被処理物である足に伝達するための超音波伝播媒体としての水eを収容する。前記伝播媒体収容室14の所定の壁、本実施の形態においては、側壁wbの下部に超音波発生器59が取り付けられ、底壁waに階段状の形状を有する反射部材としての反射板17が配設される。また、反射板17より上方の所定の箇所に、足を置くための網状の足置き61が配設される。前記超音波発生器59においては、複数の図示されない超音波素子が高さ方向における各位置に配設される。
In the figure,
前記反射板17の反射面S5は、側壁wb側から側壁wc側に向けて段階的に伝播媒体収容室14内の上方に向けて迫り出し、第1の面としての、水平方向に対して平行な水平面sa11〜sa15、及び各水平面sa11〜sa15間を結ぶ、第2の面としての傾斜面sb11〜sb14を有する。
The reflection surface S5 of the
前記構成の超音波殺菌装置11(図1)において、各超音波素子によって発生させられた超音波は、水平方向における側壁wcに向けて伝播され、反射面S5の各傾斜面sb11〜sb14で反射され、上方向に向けて伝播され、足を照射する。 In the ultrasonic sterilizer 11 (FIG. 1) configured as described above, the ultrasonic waves generated by the ultrasonic elements are propagated toward the side wall wc in the horizontal direction and reflected by the inclined surfaces sb11 to sb14 of the reflective surface S5. Is propagated upward and illuminates the foot.
前記超音波は、手や足に照射される場合、人体に影響のない出力、すなわち10〔mW/cm2 〕以上、かつ、28〔W/cm2 〕以下に調整することができる。 The ultrasonic wave can be adjusted to an output that does not affect the human body, that is, 10 [mW / cm 2 ] or more and 28 [W / cm 2 ] or less when irradiated to hands and feet.
各超音波素子のうちの所定の超音波素子の出力を大きくしたり、小さくしたりすることによって、足の各部位のうちの所定の部位を充填(てん)的に殺菌することができる。 By increasing or decreasing the output of a predetermined ultrasonic element of each ultrasonic element, it is possible to sterilize a predetermined part of each part of the foot.
この場合も、反射面S5の面積を変更したり、超音波発生器59を上下方向に移動させることによって、超音波の強さを変更し、前記ヒドロキシルラジカルの生成量を変更することができる。
Also in this case, by changing the area of the reflecting surface S5 or moving the
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。 The present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and they are not excluded from the scope of the present invention.
11 超音波殺菌装置
14 伝播媒体収容室
17 反射板
30 制御部
e 水
mi 超音波素子
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11
Claims (5)
(b)被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、
(c)前記超音波を反射させる反射部材とを有することを特徴とする超音波処理装置。 (A) an ultrasonic element that is driven to generate an ultrasonic wave;
(B) a propagation medium storage chamber that is disposed in contact with the object to be processed and the ultrasonic element, and stores an ultrasonic propagation medium for transmitting the ultrasonic waves to the object to be processed;
(C) An ultrasonic processing apparatus comprising a reflection member that reflects the ultrasonic waves.
Priority Applications (1)
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JP2006300032A JP2008114159A (en) | 2006-11-06 | 2006-11-06 | Ultrasonic treatment apparatus |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN106691347A (en) * | 2017-03-08 | 2017-05-24 | 苏州弗乐卡电器科技发展有限公司 | Food purifying basin type cleaning machine |
CN108975592A (en) * | 2018-08-10 | 2018-12-11 | 安徽碧云湖食品科技发展有限公司 | A kind of making apparatus and its application method of small-micelle water |
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2006
- 2006-11-06 JP JP2006300032A patent/JP2008114159A/en not_active Withdrawn
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