JP2017080656A - Purifier and purification method - Google Patents

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明宇 孫
Mingyu Sun
明宇 孫
丈敏 小板
Taketoshi Koita
丈敏 小板
稔也 郷内
Toshiya Gonai
稔也 郷内
晃久 阿部
Akihisa Abe
晃久 阿部
静竹 王
Jingzhu Wang
静竹 王
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a purifier and a purification method capable of purifying an object efficiently by using bubbles generated following a shock wave.SOLUTION: A purifier includes a separation part 3 for separating first liquid from second liquid, and a shock wave generation part 4 for generating a shock wave accompanied by generation of bubbles in the second liquid, which is a shock wave propagating from the first liquid to the second liquid through the separation part, in which the separation part 3 is constituted by using a material having a propagation characteristic selected based on a propagation characteristic of the shock wave in the second liquid.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、浄化装置及び浄化方法に関する。   The present invention relates to a purification device and a purification method.

液体中において、圧力差により短時間に複数の微小気泡の発生及び消滅が生じるキャビテーションと呼ばれる現象が知られている。   A phenomenon called cavitation in which a plurality of microbubbles are generated and disappeared in a short time due to a pressure difference in a liquid is known.

キャビテーションは、例えばアクリル製の薄型水槽に充填した水中での放電試験により観測することができる。薄型水槽を用いた放電試験では、放電により薄型水槽内を伝播する水中衝撃波の背後(後方)に複数の微小気泡が発生することが確認できる(例えば、非特許文献1参照)。   Cavitation can be observed by, for example, a discharge test in water filled in an acrylic thin water tank. In the discharge test using the thin water tank, it can be confirmed that a plurality of microbubbles are generated behind (backward) the underwater shock wave propagating in the thin water tank due to the discharge (for example, see Non-Patent Document 1).

T. Koita, K. Hayashi, M. Sun、Experimental Study of Underwater Shock Wave and Cavitation Generated by Underwater Electric Discharge in a Narrow Container、Proc. of 29th International Symposium on Shock Waves, Vol 2, pp 1505-1510、Madison, Wisconsin, U.S.A.、from July 14 to July 19, 2013T. Koita, K. Hayashi, M. Sun, Experimental Study of Underwater Shock Wave and Cavitation Generated by Underwater Electric Discharge in a Narrow Container, Proc. Of 29th International Symposium on Shock Waves, Vol 2, pp 1505-1510, Madison, Wisconsin, USA, from July 14 to July 19, 2013

キャビテーションにおいて発生する微小気泡については種々の用途が研究されている。微小気泡の用途の一つとして、殺菌又は洗浄等の浄化が挙げられる。   Various applications of microbubbles generated in cavitation have been studied. One of the uses of microbubbles is purification such as sterilization or washing.

1つの側面では、本発明は、衝撃波に伴い発生する気泡を用いて効率的に対象の浄化を行なう浄化装置及び浄化方法を提供することを目的とする。   In one aspect, an object of the present invention is to provide a purification device and a purification method for efficiently purifying an object using bubbles generated with a shock wave.

なお、前記目的に限らず、後述する発明を実施するための形態に示す各構成により導かれる作用効果であって、従来の技術によっては得られない作用効果を奏することも本発明の他の目的の1つとして位置付けることができる。   In addition, the present invention is not limited to the above-described object, and other effects of the present invention can be achieved by the functions and effects derived from the respective configurations shown in the embodiments for carrying out the invention which will be described later. It can be positioned as one of

1つの態様では、本件の浄化装置は、第1の液体と第2の液体とを隔離する隔離部と、前記第1の液体から前記隔離部を透過して前記第2の液体へ伝播する衝撃波であって、前記第2の液体中で気泡の発生を伴う前記衝撃波を発生する衝撃波発生部と、を備え、前記隔離部は、前記第2の液体における前記衝撃波の伝播特性に基づいて選定された伝播特性を有する材料を用いて構成される。   In one aspect, the purification device of the present application includes a separator that isolates the first liquid and the second liquid, and a shock wave that is transmitted from the first liquid to the second liquid through the separator. A shock wave generating unit that generates the shock wave accompanied by generation of bubbles in the second liquid, and the isolation unit is selected based on a propagation characteristic of the shock wave in the second liquid. It is constructed using a material having the propagation characteristics.

1つの態様では、本件の浄化方法は、第2の液体における衝撃波の伝播特性に基づいて選定された伝播特性を有する材料を用いて構成された隔離部により、第1の液体と前記第2の液体とを隔離し、前記第1の液体から前記隔離部を透過して前記第2の液体へ伝播する衝撃波であって、前記第2の液体中で気泡の発生を伴う前記衝撃波を発生させる。   In one aspect, the purification method of the present case includes the first liquid and the second liquid by the isolation part configured using the material having the propagation characteristic selected based on the propagation characteristic of the shock wave in the second liquid. A shock wave that isolates the liquid from the first liquid and propagates through the isolation portion to the second liquid and propagates to the second liquid is generated with the generation of bubbles in the second liquid.

1つの側面では、衝撃波に伴い発生する気泡を用いて効率的に対象の浄化を行なう浄化装置及び浄化方法を提供することができる。   In one aspect, it is possible to provide a purification device and a purification method that efficiently purify an object using bubbles generated with a shock wave.

一実施形態に係る殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which concerns on one Embodiment. 電極ユニットの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an electrode unit. 音響インピーダンスについて説明する図である。It is a figure explaining acoustic impedance. 音響インピーダンスとエネルギー透過率との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between acoustic impedance and energy transmittance. 音響インピーダンスとエネルギー透過率との関係の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the relationship between acoustic impedance and energy transmittance. 菌体容器のフィルム材料の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the film material of a microbial cell container. 放電後における水中衝撃波の伝播及びキャビテーションの生成を連続的に捉えた例を示す図である。It is a figure which shows the example which caught the propagation of the underwater shock wave and the production | generation of cavitation after discharge continuously. 最初の気泡リバウンド後の水中衝撃波の伝播及びキャビテーションの生成を連続的に捉えた例を示す図である。It is a figure which shows the example which caught the propagation of the underwater shock wave after the first bubble rebound, and the production | generation of cavitation continuously. 放電による水中衝撃波の圧力推移の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pressure transition of the underwater shock wave by discharge. 最初の気泡リバウンド後に現れる衝撃波の圧力推移の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the pressure transition of the shock wave which appears after the first bubble rebound. 水中衝撃波の伝播及びキャビテーションの生成を水槽の側面から連続的に捉えた例を示す図である。It is a figure which shows the example which caught the propagation of the underwater shock wave and the production | generation of cavitation continuously from the side surface of the water tank. 実験装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an experimental apparatus. 電極ユニットの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of an electrode unit. 放電電圧V=4.5kV及び3.3kVのそれぞれの実験条件を示す図である。It is a figure which shows each experimental condition of discharge voltage V = 4.5kV and 3.3kV. 4.5kVでの放電回数と生存細胞数との関係の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result of the relationship between the frequency | count of discharge in 4.5 kV, and the number of viable cells. 4.5kV及び3.3kVのそれぞれの場合における放電回数と生存細胞数との関係の実験結果を示す図である。It is a figure which shows the experimental result of the relationship between the frequency | count of discharge and the number of viable cells in each case of 4.5 kV and 3.3 kV. ユニット隔絶タイプの殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a unit isolation | separation type sterilizer. 浄化対象隔絶タイプの殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the purification object isolation | separation type sterilizer. 円筒形状を有する水槽をそなえる殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which provides the water tank which has a cylindrical shape. 円筒形状を有する水槽をそなえる殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which provides the water tank which has a cylindrical shape. 多重円筒形状を有する水槽をそなえる殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which provides the water tank which has a multiple cylinder shape. 多重円筒形状を有する水槽をそなえる殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which provides the water tank which has a multiple cylinder shape. 多重円筒形状を有する水槽をそなえる殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which provides the water tank which has a multiple cylinder shape. 多層型の水槽をそなえる殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which provides a multilayer type water tank. 隔膜独立型の水槽をそなえる殺菌装置の構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the sterilizer which provides a diaphragm independent water tank. 放電タイプの衝撃波発生ユニットの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a discharge type shock wave generation unit. レーザ照射タイプの衝撃波発生ユニットの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a laser irradiation type shock wave generation unit.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、あくまでも例示であり、以下に明示しない種々の変形や技術の適用を排除する意図はない。すなわち、本実施形態を、その趣旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。なお、以下実施形態で用いる図面において、同一符号を付した部分は、特に断らない限り、同一若しくは同様の部分を表す。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the embodiment described below is merely an example, and there is no intention to exclude various modifications and technical applications that are not explicitly described below. That is, the present embodiment can be implemented with various modifications without departing from the spirit of the present embodiment. In the drawings used in the following embodiments, the same reference numerals denote the same or similar parts unless otherwise specified.

〔1〕一実施形態
〔1−1〕キャビテーションにおいて発生する気泡を用いた浄化について
キャビテーションにおいて発生する気泡の用途の例として、気泡の崩壊による浄化対象、例えば液体又は固体の浄化が挙げられる。浄化には液体の殺菌や固体表面に付着した汚れの洗浄等が含まれてよい。以下、浄化対象の浄化として液体の殺菌を例に挙げて説明する。
[1] One Embodiment [1-1] About Purification Using Bubbles Generated in Cavitation Examples of uses of bubbles generated in cavitation include purification objects such as liquid or solid purification by bubble collapse. Purification may include sterilization of the liquid, cleaning of dirt attached to the solid surface, and the like. Hereinafter, liquid sterilization will be described as an example of purification to be purified.

例えば、海洋ビブリオ属細菌を用いた生物学的実験により、水中衝撃波によって誘発される微小気泡の崩壊の殺菌効果を観測することができる。海洋ビブリオ属細菌を用いた実験では、微小気泡の崩壊の衝撃による殺菌で、海洋バクテリアの不活化効果が確認できる。なお、微小気泡は数mm〜数nmのサイズであり、気泡内部は真空、液体に融解した気体、又は水蒸気によって満たされている。   For example, by a biological experiment using marine Vibrio bacteria, the bactericidal effect of the collapse of microbubbles induced by underwater shock waves can be observed. In experiments using marine Vibrio bacteria, the inactivation effect of marine bacteria can be confirmed by sterilization by impact of collapse of microbubbles. The microbubbles have a size of several mm to several nm, and the inside of the bubbles is filled with a vacuum, a gas melted into a liquid, or water vapor.

上述した気泡による液体の殺菌を簡素な構成で実現するために、例えば浄化対象の液体で満たされた水槽と、液体中で気泡の発生を伴う衝撃波を発生させる衝撃波発生ユニットとをそなえた浄化装置を用いることが考えられる。なお、衝撃波発生ユニットとしては、放電やレーザ照射等の種々の手法により液体中で衝撃波を発生させる装置が挙げられる。   In order to realize the above-described sterilization of the liquid using bubbles with a simple configuration, for example, a purification apparatus including a water tank filled with a liquid to be purified and a shock wave generation unit that generates a shock wave accompanied by the generation of bubbles in the liquid. Can be considered. Examples of the shock wave generating unit include a device that generates a shock wave in a liquid by various methods such as discharge and laser irradiation.

しかしながら、衝撃波発生ユニットが液体中で衝撃波を発生させる際に、液体の汚染が生じることがある。例えば衝撃波の発生の過程で生じる熱等のエネルギーにより液体自体が変質する場合がある。また、放電に用いる電極の融解又は破壊により、金属が液体中に溶け出したり、金属の破片が液体中に混入したりする場合もある。   However, when the shock wave generating unit generates a shock wave in the liquid, liquid contamination may occur. For example, the liquid itself may be altered by energy such as heat generated in the process of generating a shock wave. In some cases, melting or destruction of the electrode used for discharge may cause the metal to be dissolved in the liquid, or metal fragments to be mixed in the liquid.

浄化装置は、排水処理等の他に、電子工場における超純水又は精製水の殺菌処理や、食品工場での材料又は容器等の洗浄水又は冷却水の殺菌処理等、多岐に亘る用途で用いることができるため、浄化対象の液体が衝撃波の発生の過程で汚染されることは好ましくない。   In addition to wastewater treatment, purification devices are used in a wide variety of applications, such as sterilization of ultrapure water or purified water in electronic factories, and sterilization of cleaning water or cooling water for materials or containers in food factories. Therefore, it is not preferable that the liquid to be purified is contaminated in the process of generating the shock wave.

〔1−2〕一実施形態に係る浄化装置の構成例
そこで、一実施形態においては、浄化対象を衝撃波の発生によって汚染されることを抑止しつつ、効率的に浄化対象の浄化を行なうことのできる浄化装置について説明する。
[1-2] Configuration Example of Purification Device According to One Embodiment Therefore, in one embodiment, the purification target is efficiently purified while preventing the purification target from being contaminated by the generation of a shock wave. A possible purification device will be described.

図1は一実施形態に係る殺菌装置1の構成例を示す図であり、図1(a)は殺菌装置1を上面からみた平面図、図1(b)は殺菌装置1を正面又は背面からみた正面図を示す。図2は殺菌装置1の電極ユニット45の構成例を示す図であり、図2(a)は平面図、図2(b)は正面図を示す。   FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration example of a sterilizer 1 according to an embodiment. FIG. 1A is a plan view of the sterilizer 1 as viewed from above, and FIG. A front view is shown. 2A and 2B are diagrams showing a configuration example of the electrode unit 45 of the sterilizer 1, wherein FIG. 2A is a plan view and FIG. 2B is a front view.

殺菌装置1は、液体中で気体の発生を伴う衝撃波を発生させ、発生する気泡により浄化対象である液体の殺菌を行なう装置であり、浄化対象の浄化を行なう浄化装置の一例である。なお、以下の説明では、殺菌装置1が電極間の放電により衝撃波を発生するものとする。   The sterilization apparatus 1 is an apparatus that generates a shock wave that accompanies the generation of gas in a liquid and sterilizes the liquid to be purified by the generated bubbles, and is an example of a purification apparatus that purifies the purification target. In the following description, it is assumed that the sterilizer 1 generates a shock wave by discharging between the electrodes.

図1(b)の正面図に示すように、殺菌装置1は、例示的に、水槽2、菌体容器3、衝撃波発生ユニット4、及び電極支持部5をそなえる。 As shown in the front view of FIG. 1B, the sterilizer 1 includes, for example, a water tank 2, a bacterial cell container 3, a shock wave generating unit 4, and an electrode support portion 5.

水槽2は、衝撃波を伝播させる媒質である第1の液体により満たされる水槽であり、図1(b)に示す例では、高さ及び幅に対して奥行きのサイズが小さい直方体形状の薄型水槽である。一実施形態において、水槽2に満たされる第1の液体は蒸留水であるものとする。   The water tank 2 is a water tank that is filled with a first liquid that is a medium for propagating shock waves. In the example shown in FIG. 1B, the water tank 2 is a rectangular parallelepiped thin water tank having a small depth size with respect to the height and width. is there. In one embodiment, the first liquid filled in the water tank 2 is distilled water.

水槽2の材料としては、水密性及び耐衝撃性の高い種々の材料が用いられてよい。一例として、水槽2の固体壁21の材料としてステンレス部材等の金属、アクリル樹脂又はFRP(Fiber Reinforced Plastics)等の合成樹脂、又はこれらの組み合わせ等が挙げられる。   As the material of the water tank 2, various materials having high water tightness and impact resistance may be used. As an example, the material of the solid wall 21 of the water tank 2 includes a metal such as a stainless steel member, a synthetic resin such as an acrylic resin or FRP (Fiber Reinforced Plastics), or a combination thereof.

菌体容器3は、水槽2に満たされる第1の液体と浄化対象の第2の液体とを隔離する隔離部の一例である。一実施形態において、菌体容器3はシリコーンゴムフィルムを材料とした直方体形状の容器であり、水槽2の上部から挿入され水槽2内に設置される。   The microbial cell container 3 is an example of an isolation part that isolates the first liquid filled in the water tank 2 and the second liquid to be purified. In one embodiment, the bacterial cell container 3 is a rectangular parallelepiped container made of a silicone rubber film, and is inserted from the upper part of the water tank 2 and installed in the water tank 2.

菌体容器3には、殺菌対象の菌体を含む菌体溶液が第2の液体の一例として注入される。一実施形態においては、菌体として、毒性が無く取り扱いの容易な海洋ビブリオ属細菌が用いられ、この海洋ビブリオ属細菌を海水に加えてできた液体が、菌体溶液として用いられるものとする。   A bacterial cell solution containing the bacterial cells to be sterilized is injected into the bacterial cell container 3 as an example of the second liquid. In one embodiment, a marine Vibrio bacterium that is non-toxic and easy to handle is used as the bacterial cell, and a liquid obtained by adding the marine Vibrio bacterium to seawater is used as the bacterial cell solution.

衝撃波発生ユニット4は、第1の液体から菌体容器3を透過して第2の液体へ伝播し第2の液体中で気泡の発生を伴う衝撃波を発生する衝撃波発生部の一例である。衝撃波発生ユニット4は、例示的に、電圧源41、コンデンサ42、スパークトリガ43、ケーブル44、及び電極ユニット45をそなえる。   The shock wave generating unit 4 is an example of a shock wave generating unit that generates a shock wave that is transmitted from the first liquid through the fungus body container 3 to the second liquid and generates bubbles in the second liquid. The shock wave generating unit 4 includes, for example, a voltage source 41, a capacitor 42, a spark trigger 43, a cable 44, and an electrode unit 45.

電圧源41は出力電圧範囲の中から所望の値の直流電圧を出力する装置である。コンデンサ42は電圧源41と並列に接続され、電圧源41からの出力電圧に基づき放電のための電荷を蓄積する回路素子である。スパークトリガ43はコンデンサ42に蓄積された電荷の放電を行なうためのスイッチである。   The voltage source 41 is a device that outputs a DC voltage having a desired value from the output voltage range. The capacitor 42 is a circuit element that is connected in parallel with the voltage source 41 and accumulates electric charges for discharging based on the output voltage from the voltage source 41. The spark trigger 43 is a switch for discharging the charge accumulated in the capacitor 42.

換言すれば、電圧源41、コンデンサ42、及びスパークトリガ43は、放電のための電力供給を行なう放電ドライバ回路40として位置付けられる。   In other words, the voltage source 41, the capacitor 42, and the spark trigger 43 are positioned as a discharge driver circuit 40 that supplies power for discharging.

ケーブル44は放電ドライバ回路40から供給される電力を水槽2の近傍へ導く2本のケーブルである。電極ユニット45はケーブル44を介して供給される電力により水槽2内で衝撃波を発生させる放電電極である。   The cables 44 are two cables that guide the electric power supplied from the discharge driver circuit 40 to the vicinity of the water tank 2. The electrode unit 45 is a discharge electrode that generates a shock wave in the water tank 2 by electric power supplied via the cable 44.

図1(a)及び(b)並びに図2(a)及び(b)に例示するように、電極ユニット45は、ケーブル44に接続され絶縁体で被膜された2本の導線45aと、2本の導線45aの先端を導通させるように例えばハンダ接続されたワイヤ45bとをそなえる。導線45aは例えば銅線であってよく、ワイヤ45bは銅であってよい。なお、電極ユニット45の先端近傍(ワイヤ45b近傍)の導線45a間にパテ等の絶縁体を挟むことで、電極同士の接触によるショートを防いでもよい。   As illustrated in FIGS. 1A and 1B and FIGS. 2A and 2B, the electrode unit 45 includes two conductors 45a connected to the cable 44 and coated with an insulator, and two conductors 45a. For example, a soldered wire 45b is provided so as to make the leading end of the conductive wire 45a conductive. The conducting wire 45a may be a copper wire, for example, and the wire 45b may be copper. Note that a short circuit due to contact between the electrodes may be prevented by sandwiching an insulator such as a putty between the conductive wires 45a in the vicinity of the tip of the electrode unit 45 (near the wire 45b).

以上のように構成された衝撃波発生ユニット4によれば、スパークトリガ43のショートにより、電極ユニット45の電極間に誘起された高圧放電が銅線をプラズマ化し、水中衝撃波を発生させることができる。   According to the shock wave generating unit 4 configured as described above, the high voltage discharge induced between the electrodes of the electrode unit 45 due to the short circuit of the spark trigger 43 can turn the copper wire into plasma and generate an underwater shock wave.

なお、電極ユニット45の先端部は放電ごとに爆発し破壊されるが、電極ユニット45をケーブル44と接続可能に形成することで、電極ユニット45自体の交換により短時間で放電準備を整えることが可能となる。   Note that the tip of the electrode unit 45 explodes and breaks with each discharge, but by forming the electrode unit 45 so as to be connectable to the cable 44, it is possible to prepare for discharge in a short time by replacing the electrode unit 45 itself. It becomes possible.

電極支持部5は、水槽2の上面から水槽2内に挿入される電源ユニット45を支持するものである。電極支持部5の材質は少なくとも電源ユニット45と接触する部分が絶縁体であることが好ましい。   The electrode support part 5 supports the power supply unit 45 inserted into the water tank 2 from the upper surface of the water tank 2. As for the material of the electrode support part 5, it is preferable that the part which contacts the power supply unit 45 at least is an insulator.

次に、殺菌装置1がそなえる各構成の材質若しくは形状、又は構成間の配置関係について、詳細に説明する。   Next, the material or shape of each component provided in the sterilizer 1 or the arrangement relationship between components will be described in detail.

(菌体容器3の材料について)
図3に例示するように、衝撃波は、異なる物質間の界面に入射すると、一部は界面で反射し一部は界面を通過する。なお、図3において、Zは菌体容器3の隔膜の音響インピーダンス(単位[Pa・s/m])を表し、Zは水槽2内の液体(例えば蒸留水)の音響インピーダンスを表し、Zは菌体容器3内の液体(例えば菌体溶液)の音響インピーダンスを表す。
(About the material of the bacterial cell container 3)
As illustrated in FIG. 3, when a shock wave is incident on an interface between different substances, a part of the shock wave is reflected by the interface and a part of the shock wave passes through the interface. In FIG. 3, Z 0 represents the acoustic impedance (unit [Pa · s / m 3 ]) of the diaphragm of the bacterial cell container 3, and Z 1 represents the acoustic impedance of the liquid (for example, distilled water) in the water tank 2. , Z 2 represents the acoustic impedance of the liquid (e.g., bacteria solution) in the cell container 3.

音響インピーダンスは、媒質の密度又は媒質中の音速に関連する指標であり、媒質における衝撃波の伝播特性の一例である。   The acoustic impedance is an index related to the density of the medium or the speed of sound in the medium, and is an example of the propagation characteristic of the shock wave in the medium.

蒸留水における衝撃波を弾性波と近似すると、隔膜のエネルギー通過率Tは下記の式(1)で表される。   When a shock wave in distilled water is approximated to an elastic wave, the energy transmission rate T of the diaphragm is expressed by the following formula (1).

ここで、隔膜の音響インピーダンスZが衝撃波の進行方向前後の物質の音響インピーダンスZ及びZと等しい場合、エネルギー通過率Tは100%となる。従って、隔膜の音響インピーダンスZが下記の式(2)を満たす場合に、エネルギーの最大通過率が達成される。 Here, if the acoustic impedance Z 0 of the diaphragm is equal to the acoustic impedance Z 1 and Z 2 in the traveling direction before and after the material of the shock wave energy passing rate T is 100%. Thus, the acoustic impedance Z 0 of the diaphragm satisfies equation (2) below, the maximum passage rate of energy is achieved.

以上のことから、菌体容器3の材料としては、上記の式(2)を満たす材料が選定されることが好ましい。   From the above, it is preferable to select a material satisfying the above formula (2) as the material of the bacterial cell container 3.

例えば音響インピーダンスZ及びZの値が近い場合(Z≒Z)、隔膜のエネルギー通過率は図4及び図5に示す表で表される。図4及び図5に例示するように、菌体容器3の隔膜の音響インピーダンスZがZ及びZの0.2倍以上5倍以内であれば、通過率を30%以上確保することができる。また、菌体容器3の隔膜の音響インピーダンスZがZ及びZの0.5倍以上2倍以内であれば、通過率を70%以上確保することができる。さらに、菌体容器3の隔膜の音響インピーダンスZがZ及びZの0.667倍以上1.5倍以内であれば、通過率を90%以上確保することができる。 For example, when the values of the acoustic impedances Z 1 and Z 2 are close (Z 1 ≈Z 2 ), the energy transmission rate of the diaphragm is represented by the tables shown in FIGS. As illustrated in FIGS. 4 and 5, if the acoustic impedance Z 0 of the diaphragm of the bacterial cell container 3 is 0.2 to 5 times Z 1 and Z 2 , a passage rate of 30% or more should be secured. Can do. Moreover, if the acoustic impedance Z 0 of the diaphragm of the bacterial cell container 3 is 0.5 times or more and 2 times or less of Z 1 and Z 2 , a passage rate of 70% or more can be secured. Furthermore, if the acoustic impedance Z 0 of the diaphragm of the bacterial cell container 3 is 0.667 times or more and 1.5 times or less of Z 1 and Z 2 , a passage rate of 90% or more can be secured.

換言すれば、菌体容器3の材料が有する音響インピーダンスと、第2の液体における音響インピーダンスとの比率は、0.2以上5.0以下が好ましい。また、当該比率は、0.5以上2.0以下がより好ましく、0.667以上1.5以下がさらに好ましい。   In other words, the ratio between the acoustic impedance of the material of the bacterial cell container 3 and the acoustic impedance of the second liquid is preferably 0.2 or more and 5.0 or less. The ratio is more preferably 0.5 or more and 2.0 or less, and further preferably 0.667 or more and 1.5 or less.

なお、殺菌装置1の導入にあたっては、はじめに菌体容器3に注入する殺菌対象の液体が決定されるものと考えられる。このため、菌体容器3の材料及び水槽2に満たされる液体は、決定された殺菌対象の液体の音響インピーダンスに基づき選定された音響インピーダンスを有することが好ましい。換言すれば、菌体容器3は、第2の液体における衝撃波の伝播特性に基づいて選定された伝播特性を有する材料を用いて構成される。   In introducing the sterilizer 1, it is considered that the liquid to be sterilized to be injected into the microbial cell container 3 is determined first. For this reason, it is preferable that the liquid filled in the material of the microbial cell container 3 and the water tank 2 has an acoustic impedance selected based on the determined acoustic impedance of the liquid to be sterilized. In other words, the fungus body container 3 is configured using a material having propagation characteristics selected based on the propagation characteristics of the shock wave in the second liquid.

図1に示す殺菌装置1においては、菌体容器3内の菌体溶液の音響インピーダンスが1.5×10(Ns/m)である。このため、水槽2内には、海水の塩分濃度に依存する誤差が存在するものの実質的に同程度の音響インピーダンスを有する蒸留水が用いられ、菌体容器3の材料には1.2×10〜1.5×10(Ns/m)の音響インピーダンスを有するシリコーンフィルムが用いられる。 In the sterilizer 1 shown in FIG. 1, the acoustic impedance of the bacterial cell solution in the bacterial cell container 3 is 1.5 × 10 6 (Ns / m 3 ). For this reason, distilled water having substantially the same acoustic impedance is used in the water tank 2 although there is an error depending on the salinity of seawater, and the material of the cell container 3 is 1.2 × 10. A silicone film having an acoustic impedance of 6 to 1.5 × 10 6 (Ns / m 3 ) is used.

なお、菌体容器3の材料としては、シリコーンフィルム以外にも、菌体溶液と同程度の音響インピーダンスを有する図6に例示するフィルム材料が用いられてもよい。   In addition to the silicone film, the material of the microbial cell container 3 may be a film material illustrated in FIG. 6 having the same acoustic impedance as the microbial cell solution.

(水槽2の形状について)
水槽2の形状は、図1に示す薄型水槽のように、少なくとも1つの対向する内壁間の距離が所定の大きさ以下であることが好ましい。なお、対向する内壁間の距離が5mmの水槽を用いる場合、微小気泡群が放電点から10〜48mmの領域で観測されることが実験により明らかになっている。従って、内壁間距離の所定の大きさとしては、対向する内壁のそれぞれの厚みに応じて変化し得るが、例えば衝撃波発生ユニット4による微小気泡の発生領域の半径の10.4〜50%程度であってもよい。なお、水槽2の形状は薄型水槽に限定されるものではない。水槽2の形状のバリエーションについては後述する。
(About the shape of the tank 2)
As for the shape of the water tank 2, it is preferable that the distance between at least one opposing inner walls is not more than a predetermined size as in the thin water tank shown in FIG. In addition, when using the water tank whose distance between the inner walls which opposes is 5 mm, it is clear by experiment that a microbubble group is observed in the area | region 10-48 mm from a discharge point. Accordingly, the predetermined distance between the inner walls can vary depending on the thickness of the opposing inner walls, but is, for example, about 10.4 to 50% of the radius of the microbubble generation region by the shock wave generating unit 4. There may be. In addition, the shape of the water tank 2 is not limited to a thin water tank. Variations in the shape of the water tank 2 will be described later.

このような水槽2の形状が好ましい理由は、壁面又は水面で反射した水中衝撃波(反射波)により効率的に微小気泡を発生させるためである。以下、図7〜図11を参照して詳細に説明する。   The reason why such a shape of the water tank 2 is preferable is to generate microbubbles efficiently by the underwater shock wave (reflected wave) reflected on the wall surface or the water surface. Hereinafter, this will be described in detail with reference to FIGS.

図7(a)〜(h)及び図8(a)〜(d)に放電後における水中衝撃波の伝播及びキャビテーションの生成を連続的に捉えた様子を示す。なお、図7及び図8は、図1に示す水槽2と同様の形状であって正面及び背面がいずれもアクリル部材である薄型水槽において、水中衝撃波を水槽の正面又は背面から影写真法(Shadowgraph method)により撮影した図である。   FIGS. 7A to 7H and FIGS. 8A to 8D show a state in which propagation of underwater shock waves and generation of cavitation after discharge are continuously captured. 7 and 8 are the same shape as the aquarium 2 shown in FIG. 1, and in a thin aquarium where both the front and the back are acrylic members, underwater shock waves are projected from the front or back of the aquarium. method).

放電タイミングをt=0とすると、図7(b)に示すように、t=12.67μsにおいて弾性応力波(Elastic Stress wave;ES)の伝播と、水中衝撃波(Shock wave;SW)の伝播とが確認できる。また、図7(d)〜(h)に示すように、衝撃波の伝播方向の背後(後方)、換言すれば衝撃波の内側にキャビテーションの発生が確認できる。   Assuming that the discharge timing is t = 0, as shown in FIG. 7B, the propagation of an elastic stress wave (ES) and the propagation of an underwater shock wave (SW) at t = 12.67 μs. Can be confirmed. Further, as shown in FIGS. 7D to 7H, it is possible to confirm the occurrence of cavitation behind (backward) the propagation direction of the shock wave, in other words, inside the shock wave.

薄型水槽において最初の気泡リバウンド(bubble rebound)が起こると衝撃波が現れる。図8(a)〜(d)に示すように、薄型水槽において気泡リバウンド後にもキャビテーションが確認できる。   When the first bubble rebound occurs in a thin tank, a shock wave appears. As shown in FIGS. 8A to 8D, cavitation can be confirmed even after bubble rebound in the thin water tank.

なお、気泡リバウンドとは、微小気泡が崩壊した後に再び発生する現象である。図9及び図10に例示するように、最初の気泡リバウンド後に現れる衝撃波の圧力は、放電による水中衝撃波の圧力と比べておよそ半分程度である。   The bubble rebound is a phenomenon that occurs again after the microbubbles collapse. As illustrated in FIG. 9 and FIG. 10, the pressure of the shock wave that appears after the first bubble rebound is about half of the pressure of the underwater shock wave caused by the discharge.

水中衝撃波は、本来は衝撃の発生ポイントを中心として球状に半径方向に伝播する。しかし、薄型水槽では奥行きのサイズが小さいため、図7及び図8に示すように、水中衝撃波は円柱状に半径方向に伝播する。換言すれば1つの軸方向のサイズが小さい直方体の薄型水槽において、水中衝撃波は、薄型水槽における他の2軸上の平面と平行な方向(長手方向)にリング状に伝播する。   The underwater shock wave originally propagates in a spherical shape in a radial direction around the point of occurrence of the shock. However, since the depth of the thin water tank is small, the underwater shock wave propagates in the radial direction in a cylindrical shape as shown in FIGS. In other words, in a rectangular parallelepiped thin aquarium with a small size in one axial direction, underwater shock waves propagate in a ring shape in a direction (longitudinal direction) parallel to the plane on the other two axes in the thin aquarium.

図11(a)〜(d)に、図7及び図8と同様の条件で水中衝撃波を水槽の側面から撮影した様子を示す。図11(a)及び(b)に示すように、放電後、水中衝撃波は薄型水槽の正面及び背面(図11(a)又は(b)の紙面上で左右の側面)のアクリルガラスで反射され、反射された複数の波(反射波)は水中衝撃波の背後に観測される。また、キャビテーションがアクリルガラス近傍において複数の波の背後に発生する。同様に、図11(c)及び(d)に示すように、気泡リバウンド後についても、キャビテーションがアクリルガラス近傍において気泡リバウンド後に生じる。   11A to 11D show a state where an underwater shock wave is photographed from the side surface of the water tank under the same conditions as in FIGS. 7 and 8. As shown in FIGS. 11 (a) and 11 (b), after discharge, underwater shock waves are reflected by the acrylic glass on the front and back of the thin water tank (the left and right sides on the paper surface of FIG. 11 (a) or (b)). A plurality of reflected waves (reflected waves) are observed behind the underwater shock waves. Also, cavitation occurs behind the waves in the vicinity of the acrylic glass. Similarly, as shown in FIGS. 11C and 11D, also after bubble rebound, cavitation occurs after bubble rebound in the vicinity of acrylic glass.

このように、薄型水槽において水中衝撃波が発生すると、壁面近傍においてキャビテーションの発生を伴う複数の衝撃波(反射波)が現れる。換言すれば、菌体容器3の位置等の微小気泡を発生させたい位置に、反射波を効率的に集中させる(重ね合わせる)ことで、菌体容器3中で発生する微小気泡の数を増加させることができる。   Thus, when an underwater shock wave is generated in a thin water tank, a plurality of shock waves (reflected waves) accompanied by cavitation appear in the vicinity of the wall surface. In other words, the number of microbubbles generated in the bacterial cell container 3 is increased by efficiently concentrating (superimposing) the reflected waves on the position where the microbubbles are generated, such as the position of the bacterial cell container 3. Can be made.

従って、水槽2として少なくとも1つの対向する内壁間の距離が所定の大きさ以下である水槽を用いることで、効率的に微小気泡を発生させることができ、効率的な殺菌を行なうことができる。   Therefore, by using a water tank in which the distance between at least one opposing inner walls is equal to or less than a predetermined size as the water tank 2, microbubbles can be generated efficiently and efficient sterilization can be performed.

また、水槽2内で効率的に水中衝撃波を反射させるために、水槽2の外壁は気体、例えば大気等の空気に接することが好ましい。   Moreover, in order to reflect an underwater shock wave efficiently in the water tank 2, it is preferable that the outer wall of the water tank 2 contacts gas, for example, air, such as air | atmosphere.

上述したように、水槽2の内部の液体、例えば蒸留水の音響インピーダンスは約1.5×10(Ns/m)である。また、水槽2の固体壁21の一例としてステンレス部材の音響インピーダンスは約45.7×10(Ns/m)である。これに対し、空気の音響インピーダンスは約4.1×10(Ns/m)である。 As described above, the acoustic impedance of the liquid inside the aquarium 2, for example, distilled water, is about 1.5 × 10 6 (Ns / m 3 ). Moreover, the acoustic impedance of a stainless steel member as an example of the solid wall 21 of the water tank 2 is about 45.7 × 10 6 (Ns / m 3 ). On the other hand, the acoustic impedance of air is about 4.1 × 10 2 (Ns / m 3 ).

このように、水槽2の固体壁21の外部が気体である場合、水槽2内の液体を伝播する衝撃波が水槽2の固体壁21を通過したとしても、固体壁21と外部の気体との界面で衝撃波が実質的に全反射して水槽2内の液体を伝播することになる。   Thus, when the outside of the solid wall 21 of the water tank 2 is a gas, even if a shock wave propagating the liquid in the water tank 2 passes through the solid wall 21 of the water tank 2, the interface between the solid wall 21 and the external gas Thus, the shock wave is substantially totally reflected and propagates in the liquid in the water tank 2.

従って、水槽2の固体壁21の外部を気体とすることで、水中衝撃波(反射波)のロスを低減させることができ、効率的に微小気泡を発生させることができる。   Therefore, by making the outside of the solid wall 21 of the water tank 2 a gas, loss of underwater shock waves (reflected waves) can be reduced, and microbubbles can be generated efficiently.

(衝撃波発生ユニット4の設置位置について)
また、電極ユニット45の固定位置としては、先端部の爆発位置が水槽2及び菌体容器3の中心となることが好ましい。水中衝撃波は、水中放電を用いたワイヤ45bの線爆発により放電が行なわれた放電ポイントを中心として生成され、複数の微小気泡の殆どは放電ポイント周囲のリング状の領域内に現れるためである。
(Installation position of shock wave generating unit 4)
In addition, as the fixing position of the electrode unit 45, it is preferable that the explosion position at the tip is the center of the water tank 2 and the fungus body container 3. This is because the underwater shock wave is generated around a discharge point where discharge is performed by a wire explosion of the wire 45b using underwater discharge, and most of the plurality of microbubbles appear in a ring-shaped region around the discharge point.

さらに、微小気泡による殺菌効果を効率的に得るために、電極ユニット45の先端部は菌体容器3における殺菌効率の高い位置の近傍に設置されることが好ましい。   Furthermore, in order to efficiently obtain the sterilization effect by the microbubbles, it is preferable that the tip portion of the electrode unit 45 is installed in the vicinity of the high sterilization efficiency position in the bacterial cell container 3.

一実施形態においては、菌体容器3中の菌体は菌体容器3の底面側に沈殿する性質を持つ。このため、微小気泡による殺菌効果を効率的に得るために、電極ユニット45の先端部を菌体容器3の底面側に設置することが好ましい。   In one embodiment, the microbial cells in the microbial cell container 3 have a property of being precipitated on the bottom surface side of the microbial cell container 3. For this reason, in order to efficiently obtain the sterilizing effect by the microbubbles, it is preferable to install the tip of the electrode unit 45 on the bottom surface side of the bacterial cell container 3.

以上のように、浄化装置の一例としての殺菌装置1によれば、第2の液体中で衝撃波による気泡が発生するため、気泡による浄化作用により第2の液体の浄化を行なうことができる。   As described above, according to the sterilization device 1 as an example of the purification device, bubbles are generated by the shock wave in the second liquid, and therefore the second liquid can be purified by the purification action by the bubbles.

また、浄化装置の一例としての一例としての殺菌装置1によれば、菌体容器3により第1の液体と第2の液体とが隔離されるため、衝撃波の発生により第1の液体の汚染が生じたとしても第2の液体に汚染した液体が流入することを抑制できる。   In addition, according to the sterilization apparatus 1 as an example of the purification apparatus, the first liquid and the second liquid are isolated by the fungus body container 3, so that the first liquid is contaminated by the generation of the shock wave. Even if it occurs, the contaminated liquid can be prevented from flowing into the second liquid.

さらに、浄化装置の一例としての殺菌装置1によれば、菌体容器3が第2の液体における衝撃波の伝播特性に基づいて選定された伝播特性を有する材料を用いて構成される。これにより、衝撃波が菌体容器3を透過して第2の液体へ効率的に伝播するように菌体容器3の材料を選定することができ、効率的に気泡を発生させることができる。   Furthermore, according to the sterilization apparatus 1 as an example of the purification apparatus, the fungus body container 3 is configured using a material having propagation characteristics selected based on the propagation characteristics of shock waves in the second liquid. Thereby, the material of the microbial cell container 3 can be selected so that a shock wave can permeate | transmit the microbial cell container 3 and can be efficiently propagated to the 2nd liquid, and a bubble can be generated efficiently.

従って、殺菌装置1により、衝撃波に伴い発生する気泡を用いて効率的に対象の浄化を行なうことができる。   Therefore, the sterilization apparatus 1 can efficiently purify the target using the bubbles generated with the shock wave.

〔1−3〕実験例
発明者らは、衝撃波の入射による衝撃圧及びその背後に生成される気泡群の運動によって殺菌効果が得られるか否かを確認するために、薄型水槽を用いた菌体実験を実施した。
[1-3] Experimental Example In order to confirm whether the bactericidal effect can be obtained by the impact pressure due to the incidence of the shock wave and the movement of the bubbles generated behind the shock wave, the inventors used a thin-type water tank. A body experiment was conducted.

本実験では、海洋ビブリオ属細菌を使用して、(1)衝撃波背後に微小気泡群が発生する放電電圧4.5kVでの実験、及び(2)衝撃波背後に微小気泡群が発生しない放電電圧3.3kVでの実験を行なった。   In this experiment, using a marine Vibrio bacterium, (1) an experiment at a discharge voltage of 4.5 kV in which microbubbles are generated behind the shock wave, and (2) a discharge voltage 3 in which microbubbles are not generated behind the shockwave The experiment was conducted at 3 kV.

〔1−3−1〕実験装置及び実験手順
本実験で使用した薄型水槽の実験装置(殺菌装置1′)の構成例を図12に示す。図12(a)は平面図を示し、図12(b)は正面図を示す。図12(b)に示すように、殺菌装置1′は基本的に図1に示す殺菌装置1と同様の構成をそなえるため、重複した説明は省略する。なお、便宜上、殺菌装置1に対応する殺菌装置1′の構成には、符号に“′”(ダッシュ)を付す。
[1-3-1] Experimental Device and Experimental Procedure FIG. 12 shows a configuration example of a thin water tank experimental device (sterilization device 1 ′) used in this experiment. FIG. 12A shows a plan view, and FIG. 12B shows a front view. As shown in FIG. 12B, the sterilizing apparatus 1 ′ basically has the same configuration as the sterilizing apparatus 1 shown in FIG. For convenience, the configuration of the sterilization apparatus 1 ′ corresponding to the sterilization apparatus 1 is denoted by “′” (dash).

水槽2′の内寸は、高さ320mm、幅240mm、奥行5mmである。水槽2′の側壁及び底壁はステンレス製であり、厚さ10mmのアクリル製の正面壁でステンレス部材を挟んで作製された。水槽2′内には、厚さ0.1mm、硬度60度、透過率95%のシリコーンゴムフィルムで自作した高さ150mm、幅100mm、奥行4.5mmの直方体形状の菌体容器3′を上部から挿入し設置した。なお、シリコーンフィルムは冨田マテックス製のGFSC6000を用いた。   The internal dimensions of the water tank 2 'are 320 mm high, 240 mm wide, and 5 mm deep. The side wall and the bottom wall of the water tank 2 'are made of stainless steel, and are made by sandwiching a stainless steel member with an acrylic front wall having a thickness of 10 mm. Inside the aquarium 2 'is a cuboid container 3' of height 150mm, width 100mm, depth 4.5mm made of a silicone rubber film with a thickness of 0.1mm, hardness 60 degrees, and transmittance 95%. Inserted and installed. The silicone film used was GFSC6000 manufactured by Iwata Matex.

シリコーンフィルム製の菌体容器3内′には菌体を含む人工海水を注入し、水槽2′内において菌体容器3′の周囲を高杉製薬製の蒸留水で満たした。水槽2内′で発生させる水中衝撃波の壁面や水面による反射波の影響を考慮して、水槽2′内の蒸留水の水深を300mmとし、菌体容器3′内の水面も一致させた。このとき、菌体容器3内′の菌体溶液の容量は58.5mlであった。   Artificial seawater containing bacterial cells was injected into the bacterial cell container 3 ′ made of silicone film, and the periphery of the bacterial cell container 3 ′ was filled with distilled water made by Takasugi Pharmaceutical in the water tank 2 ′. In consideration of the influence of the wall surface of the underwater shock wave generated in the water tank 2 ′ and the reflected wave from the water surface, the depth of the distilled water in the water tank 2 ′ was set to 300 mm, and the water surface in the cell container 3 ′ was also matched. At this time, the volume of the bacterial cell solution in the bacterial cell container 3 was 58.5 ml.

水中衝撃波は、水中放電を用いた銅線(直径0.05mm、長さ1.8mm)の線爆発により生成され、爆発位置が水槽2′の中心となる様に交換式の電極ユニット45′が水槽2′の上部から挿入され配置された。   The underwater shock wave is generated by a wire explosion of copper wire (diameter 0.05 mm, length 1.8 mm) using underwater discharge, and the replaceable electrode unit 45 ′ is set so that the explosion position is at the center of the water tank 2 ′. It was inserted and arranged from the upper part of the water tank 2 '.

実験では、毒性が無く取り扱いの容易な洋ビブリオ属細菌(Vibrio sp.)を使用した。菌体溶液は、NaCl(400mM/l)、MgCl・6HO(53mM/l)、KCl(10mM/l)、NaSO(28mM/l)、CaCl・2H(10mM/l)を蒸留水に溶かして作成された人工海水1リットルに、海水から単離して準備された菌体原液1m(10cfu/mlの菌体数を含有)を加えて作成された。なお、cfuは菌体が形成するコロニーを示す単位である。 In the experiment, Vibrio sp., Which is non-toxic and easy to handle, was used. The bacterial cell solution was NaCl (400 mM / l), MgCl 2 .6H 2 O (53 mM / l), KCl (10 mM / l), Na 2 SO 4 (28 mM / l), CaCl 2 .2H 2 (10 mM / l). ) Was prepared by adding 1 m 3 of a bacterial cell stock solution (containing 10 9 cfu / ml of bacterial cells) prepared by isolating from sea water to 1 liter of artificial seawater prepared by dissolving water in distilled water. Note that cfu is a unit indicating a colony formed by cells.

菌体溶液は、上述したシリコーンフィルム製の菌体容器3′によって水槽2′内で放電電極部である電極ユニット45′と隔離されており、水中放電誘起のプラズマや電極からの溶融金属イオン等による殺菌への影響は排除される。   The bacterial cell solution is isolated from the electrode unit 45 ′, which is a discharge electrode part, in the water tank 2 ′ by the above-described silicone film-made bacterial cell container 3 ′. The effect on sterilization by is eliminated.

また、本実験で使用したシリコーンフィルム(ゴム)の音響インピーダンスは、蒸留水の音響インピーダンスと同じあるため、水中衝撃波は菌体容器3′の底面で反射せずに透過し、菌体溶液へ伝播する。水中衝撃波の伝播に伴って生じる微小気泡群の発生領域は、図12に例示するように電極を中心として半径50mmであることから、線爆発位置とシリコーン製の菌体容器3′の底面との間の距離をL=20mmとした。   In addition, since the acoustic impedance of the silicone film (rubber) used in this experiment is the same as that of distilled water, the underwater shock wave is transmitted without reflecting off the bottom surface of the bacterial cell container 3 'and propagates to the bacterial cell solution. To do. As shown in FIG. 12, the generation region of the microbubble group generated along with the propagation of the underwater shock wave is a radius of 50 mm with the electrode as the center, so that the line explosion position and the bottom surface of the silicone cell container 3 ′ are formed. The distance between them was L = 20 mm.

図12(b)に示すように、水中衝撃波生成のための放電システム(衝撃波発生ユニット4′)では、電圧源41′として松定プレシジョン製のHJPQ−10*3(出力電圧範囲0〜10kV、出力電流3mA)の高電圧源を用いた。また、コンデンサ42′としては、C=0.2μFの容量のコンデンサを用いた。   As shown in FIG. 12B, in the discharge system (shock wave generating unit 4 ′) for generating an underwater shock wave, HJPQ-10 * 3 (output voltage range 0 to 10 kV, manufactured by Matsusada Precision Co., Ltd.) is used as the voltage source 41 ′. A high voltage source with an output current of 3 mA) was used. In addition, a capacitor having a capacity of C = 0.2 μF was used as the capacitor 42 ′.

図13に放電電極としての電極ユニット45′の構成例を示す。図12(a)は平面図を示し、図12(b)は正面図を示す。図13(a)及び(b)に示すように、先端から2mmを残して外径1.7mmの絶縁体の熱収縮チューブ(絶縁性能20kV/mm)で被膜された2本の銅線(導線45a′;直径1.0mm)を幅4.5mmで平行に配置した。そして、当該2本の銅線の先端を、銅線(ワイヤ45b′;長さ1.8mm、直径0.05mm)でハンダ接続した電極ユニット45′を作製した。   FIG. 13 shows a configuration example of an electrode unit 45 ′ as a discharge electrode. FIG. 12A shows a plan view, and FIG. 12B shows a front view. As shown in FIGS. 13 (a) and 13 (b), two copper wires (conductive wires) coated with an insulating heat shrinkable tube (insulation performance 20 kV / mm) having an outer diameter of 1.7 mm leaving 2 mm from the tip. 45a ′; 1.0 mm in diameter) were arranged in parallel with a width of 4.5 mm. Then, an electrode unit 45 ′ in which the ends of the two copper wires were soldered with a copper wire (wire 45b ′; length 1.8 mm, diameter 0.05 mm) was produced.

なお、電極先端近くの銅線間にパテを挟むことで電極同士の接触によるショートを防ぐ工夫を施した。また、電極ユニット45′自体を交換できるようにし、短時間で放電準備を整えることを可能とした。   In addition, the device which prevents the short circuit by contact between electrodes by putting putty between the copper wires near the electrode tip was given. In addition, the electrode unit 45 ′ itself can be exchanged, and preparation for discharge can be made in a short time.

上述した構成の殺菌装置1′を用いて、スパークトリガ43′による手動トリガで放電を起動する。放電の起動により、電極間に誘起された高圧放電が銅線をプラズマ化し、水中衝撃波を発生させる。   Using the sterilizing apparatus 1 'having the above-described configuration, discharge is started by a manual trigger by the spark trigger 43'. When the discharge starts, the high-voltage discharge induced between the electrodes turns the copper wire into a plasma and generates an underwater shock wave.

水槽2′内で放電電圧V=4.5kVの条件で水中衝撃波を発生させる場合、衝撃波背後に微小気泡群が発生することが確認されている(例えば、非特許文献1参照)。また、V=3.3kVの条件では微小気泡群は発生しないことが確認されている(例えば、“小板丈敏, 孫明宇、薄型水槽内で放電による水中衝撃波誘起キャビテーションおよび発生電圧閾値に関する研究、日本混相流学会混相流シンポジウム2013, No. B133 (2013)”参照)。   When an underwater shock wave is generated in the water tank 2 ′ under the condition of a discharge voltage V = 4.5 kV, it has been confirmed that a microbubble group is generated behind the shock wave (see, for example, Non-Patent Document 1). In addition, it has been confirmed that microbubbles are not generated under the condition of V = 3.3 kV (for example, “Taketoshi Koda, Sonmei, research on underwater shock wave induced cavitation by discharge in a thin water tank and generated voltage threshold, (See Multiphase Flow Symposium 2013, No. B133 (2013) ”).

従って、V=4.5kVの菌体実験によって水中衝撃波及び微小気泡群による殺菌効果、並びに、V=3.3kVの実験によって水中衝撃波のみの殺菌効果を調査できると考えた。   Therefore, it was considered that the sterilization effect by the underwater shock wave and the microbubble group can be investigated by the bacterial cell experiment of V = 4.5 kV, and the sterilization effect of only the underwater shock wave by the experiment of V = 3.3 kV.

理論的な放電エネルギーEはE=1/2CVで計算され、V=4.5kV,3.3kVでの放電エネルギーEeは、それぞれ、Ee=2.025J,1.089Jである。また、放電電圧が下がると水中衝撃波のピーク圧力も下がることから、菌体容器3′の底面に入射する水中衝撃波のピーク圧力を一致させるために、V=3.3kVの実験の際の爆発位置をV=4.5kVの実験の際の爆発位置よりも菌体容器3′の底面側に近づけた。 The theoretical discharge energy E is calculated with E = 1/2 CV 2 , and the discharge energies Ee at V = 4.5 kV and 3.3 kV are Ee = 2.025 J and 1.089 J, respectively. In addition, since the peak pressure of the underwater shock wave is lowered when the discharge voltage is lowered, the explosion position in the experiment of V = 3.3 kV in order to make the peak pressure of the underwater shock wave incident on the bottom surface of the bacterial cell container 3 'coincide. Was brought closer to the bottom side of the bacterial cell container 3 ′ than the explosion position in the experiment of V = 4.5 kV.

〔1−3−2〕実験条件及び定性的な実験結果
図14に、放電電圧V=4.5kV及び3.3kVのそれぞれの実験条件を示す。殺菌装置1′を用いて図14に示す実験条件で実験を行ない、以下の結果が得られた。
[1-3-2] Experimental conditions and qualitative experimental results FIG. 14 shows the experimental conditions of the discharge voltages V = 4.5 kV and 3.3 kV, respectively. Experiments were performed using the sterilizer 1 'under the experimental conditions shown in FIG. 14, and the following results were obtained.

(i)キャビテーションが生成される条件であるV=4.5kVの場合、放電回数20以上で菌体の減少傾向が明確に得られた。   (I) In the case of V = 4.5 kV, which is a condition for generating cavitation, a tendency to decrease bacterial cells was clearly obtained when the number of discharges was 20 or more.

図15に、4.5kVでの放電回数と生存細胞数との関係の実験結果を示す。なお、図15では図14に示す2ndセットによる結果の他に、エラーによりcfuの値にエラーのある1stセットによる結果も含まれている。図15に示すように、10回を超える放電により、cfuの減少傾向が得られた。   FIG. 15 shows the experimental results of the relationship between the number of discharges at 4.5 kV and the number of viable cells. In addition to the result of the 2nd set shown in FIG. 14, FIG. 15 includes the result of the 1st set in which the cfu value has an error due to an error. As shown in FIG. 15, a tendency of decreasing cfu was obtained by discharging more than 10 times.

(ii)キャビテーションが生成されない条件であるV=3.3kVの場合、殺菌効果は得られなかった。   (Ii) When V = 3.3 kV, which is a condition in which cavitation is not generated, a bactericidal effect was not obtained.

図16に、4.5kV及び3.3kVのそれぞれの場合における放電回数と生存細胞数との関係の実験結果を示す。図16に示すように、4.5kVでの放電では15回以降の放電により、明確に生存細胞数の減少が見られた。一方、3.3kVの放電では生存細胞数は一定値付近を保った。なお、実験条件の誤差により、V=3.3kVの場合であっても実際には微量ながら微小気泡が発生した可能性もある。しかしながら、微小気泡の殺菌効果が微小気泡の数に依存することから、V=3.3kVの場合に発生した微小気泡による殺菌効果は、V=4.5kVの場合における殺菌効果と比して僅かであったと考えられる。   FIG. 16 shows the experimental results of the relationship between the number of discharges and the number of viable cells in each case of 4.5 kV and 3.3 kV. As shown in FIG. 16, in the discharge at 4.5 kV, the number of viable cells was clearly reduced by the discharge after 15 times. On the other hand, the number of viable cells maintained a constant value in the discharge of 3.3 kV. In addition, due to an error in experimental conditions, even if V = 3.3 kV, there is a possibility that microbubbles are actually generated in a small amount. However, since the bactericidal effect of microbubbles depends on the number of microbubbles, the bactericidal effect caused by microbubbles generated when V = 3.3 kV is slightly smaller than the bactericidal effect when V = 4.5 kV. It is thought that it was.

(iii)キャビテーションの有無による殺菌効果への影響を確認できた。この実験結果により、キャビテーションの生成は殺菌効果を得るための重要な条件であることが示唆される。   (Iii) The effect on the bactericidal effect due to the presence or absence of cavitation was confirmed. This experimental result suggests that the generation of cavitation is an important condition for obtaining a bactericidal effect.

以上のように、殺菌装置1′を用いた実験により、菌体容器3′中で水中衝撃波の背後に発生する微小気泡によって殺菌効果が得られることが分かった。   As described above, it was found from experiments using the sterilizer 1 ′ that the sterilizing effect can be obtained by the microbubbles generated behind the underwater shock wave in the microbial cell container 3 ′.

〔2〕浄化装置の他の構成例
ここまで、一実施形態に係る浄化装置の一例として、図1に示す殺菌装置1について説明したが、一実施形態に係る浄化装置は図1に例示する構成に限定されるものではない。以下、浄化装置の他の構成例について殺菌装置を例に挙げて説明する。
[2] Other Configuration Examples of the Purification Device So far, the sterilization device 1 illustrated in FIG. 1 has been described as an example of the purification device according to the embodiment, but the purification device according to the embodiment is configured as illustrated in FIG. 1. It is not limited to. Hereinafter, another example of the configuration of the purification device will be described using the sterilization device as an example.

〔2−1〕隔膜の配置のバリエーション
浄化装置は、第1の液体と第2の液体とを隔離する隔膜の配置手法により、以下の2つのタイプに分類することができる。
[2-1] Variations in Arrangement of Diaphragm Purification devices can be classified into the following two types according to the arrangement method of the diaphragm that separates the first liquid and the second liquid.

〔2−1−1〕衝撃波発生ユニットを浄化対象から隔絶する態様(ユニット隔絶タイプ)
図1に示す殺菌装置1では、浄化対象の菌体溶液を隔膜の一例としての菌体容器3中に充填したが、図17に例示する殺菌装置100のように、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部を隔膜300で覆ってもよい。
[2-1-1] A mode of isolating the shock wave generating unit from the purification target (unit isolation type)
In the sterilization apparatus 1 shown in FIG. 1, the microbial cell solution to be purified is filled in the microbial cell container 3 as an example of the diaphragm. However, as in the sterilization apparatus 100 illustrated in FIG. The part may be covered with a diaphragm 300.

図17に示す殺菌装置100では、隔膜300内部に衝撃波の伝播媒質である第1の液体が充填されるとともに、隔膜300内部に衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部(例えば電極ユニット。以下同様)が収容される。また、水槽200の内部には浄化対象である第2の液体が注入される。   In the sterilization apparatus 100 shown in FIG. 17, the diaphragm 300 is filled with a first liquid that is a shock wave propagation medium, and at least a part of the shock wave generating unit 400 (for example, an electrode unit; the same applies hereinafter) is filled in the diaphragm 300. Be contained. Further, the second liquid to be purified is injected into the water tank 200.

なお、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部を格納する隔膜300は水槽200内においていずれかの位置に設けられてもよく、衝撃波発生ユニット400の他の構成(例えば放電ドライバ回路等の装置。以下同様)は水槽200の外部に設けられてもよい。或いは、衝撃波発生ユニット400全体を小型化して隔膜300内に格納できるのであれば、衝撃波発生ユニット400全体を格納する隔膜300が水槽200内においていずれかの位置に設けられてもよい。   The diaphragm 300 for storing at least a part of the shock wave generating unit 400 may be provided at any position in the water tank 200, and other configurations of the shock wave generating unit 400 (for example, an apparatus such as a discharge driver circuit, etc.). ) May be provided outside the water tank 200. Alternatively, if the entire shock wave generating unit 400 can be reduced in size and stored in the diaphragm 300, the diaphragm 300 for storing the entire shock wave generating unit 400 may be provided at any position in the water tank 200.

このように、図17に示す殺菌装置100においても、衝撃波発生ユニット400が隔膜300の内部で発生させた衝撃波は、空気と水槽200との界面での反射を通じて第1の液体及び隔膜300を通過し、水槽200内の第2の液体中で微小気泡を発生させる。従って、微小気泡による第2の液体の殺菌を実現することができる。   As described above, also in the sterilizer 100 shown in FIG. 17, the shock wave generated by the shock wave generating unit 400 inside the diaphragm 300 passes through the first liquid and the diaphragm 300 through reflection at the interface between the air and the water tank 200. Then, microbubbles are generated in the second liquid in the water tank 200. Therefore, the sterilization of the second liquid with microbubbles can be realized.

また、図17に示す構成においては、水槽200内の第2の液体を流動させることもできる。例えば水槽200内で隔膜300の近傍を通過するように第2の液体を循環させるようにすれば、衝撃波発生ユニット400から定期的に衝撃波を発生させることにより、第2の液体を均一に殺菌することができる。   Moreover, in the structure shown in FIG. 17, the 2nd liquid in the water tank 200 can also be made to flow. For example, if the second liquid is circulated in the water tank 200 so as to pass through the vicinity of the diaphragm 300, the shock wave generating unit 400 periodically generates a shock wave to sterilize the second liquid uniformly. be able to.

なお、図17の例では、水槽200における隔膜300の近傍の領域を抽出して示しており、実際には固体壁210が水流方向及び/又は水流方向に直交する方向に延在してもよい。   In the example of FIG. 17, a region in the vicinity of the diaphragm 300 in the water tank 200 is extracted and shown, and the solid wall 210 may actually extend in the water flow direction and / or the direction orthogonal to the water flow direction. .

〔2−1−2〕浄化対象を衝撃波発生ユニットから隔絶する態様(浄化対象隔絶タイプ)
また、図18に例示する殺菌装置110のように、浄化対象を隔膜300で覆い、浄化対象を衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部から隔絶してもよい。図1に示す殺菌装置1は、図18に例示するタイプに分類される。
[2-1-2] Mode of isolating the purification target from the shock wave generating unit (Purification target isolation type)
Further, like the sterilization apparatus 110 illustrated in FIG. 18, the purification target may be covered with the diaphragm 300, and the purification target may be isolated from at least a part of the shock wave generation unit 400. The sterilizer 1 shown in FIG. 1 is classified into the type illustrated in FIG.

図18に示す殺菌装置110では、隔膜300内部に浄化対象である第2の液体が充填される。また、水槽200の内部には、衝撃波の伝播媒質である第1の液体が注入されるとともに、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部、例えば電極ユニットが設置される。   In the sterilizer 110 shown in FIG. 18, the diaphragm 300 is filled with the second liquid to be purified. In addition, a first liquid which is a shock wave propagation medium is injected into the water tank 200, and at least a part of the shock wave generating unit 400, for example, an electrode unit is installed.

なお、浄化対象を収容する隔膜300及び衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部は、それぞれ水槽200内においていずれかの位置に固定されてもよく、衝撃波発生ユニット400の他の構成、例えば放電ドライバ回路等の装置は水槽200の外部に設置されてもよい。或いは、衝撃波発生ユニット400全体を小型化して、衝撃波発生ユニット400全体が水槽200内においていずれかの位置に固定されてもよい。また、隔膜300については、水槽200内の第1の液体を流動させ、隔膜300を第1の液体の水流により移動可能としてもよい。   It should be noted that at least a part of the diaphragm 300 and the shock wave generating unit 400 that accommodates the purification target may be respectively fixed in any position in the water tank 200, and other configurations of the shock wave generating unit 400, such as a discharge driver circuit, etc. This device may be installed outside the water tank 200. Alternatively, the entire shock wave generating unit 400 may be downsized and the entire shock wave generating unit 400 may be fixed in any position in the water tank 200. Moreover, about the diaphragm 300, the 1st liquid in the water tank 200 may be flowed, and the diaphragm 300 may be movable by the water flow of the first liquid.

また、隔膜300は、図1に示す殺菌装置1のように第1の液体と第2の液体とが混合しない範囲で例えば上部に開口が設けられてもよいし、図18に示すように第2の液体を密閉してもよい。   Further, the diaphragm 300 may be provided with an opening, for example, in the upper portion in a range where the first liquid and the second liquid are not mixed as in the sterilization apparatus 1 shown in FIG. The two liquids may be sealed.

このように、図18に示す殺菌装置110においても、衝撃波発生ユニット400が第1の液体内且つ隔膜300外部で発生させた衝撃波は、空気と水槽200との界面での反射を通じて第1の液体及び隔膜300を通過して、隔膜300内の第2の液体中で微小気泡を発生させる。従って、微小気泡による第2の液体の殺菌を実現することができる。   As described above, also in the sterilization apparatus 110 shown in FIG. 18, the shock wave generated by the shock wave generating unit 400 inside the first liquid and outside the diaphragm 300 passes through the first liquid through reflection at the interface between the air and the water tank 200. And through the diaphragm 300, microbubbles are generated in the second liquid in the diaphragm 300. Therefore, the sterilization of the second liquid with microbubbles can be realized.

なお、図18の例では、水槽200における隔膜300の近傍の領域を抽出して示しており、実際には固体壁210が延在してもよい。   In the example of FIG. 18, an area in the vicinity of the diaphragm 300 in the water tank 200 is extracted and shown, and the solid wall 210 may actually extend.

また、図17及び図18に示す例において、隔膜300の材料は、図1の殺菌装置1と同様の手法によって選定される。   Moreover, in the example shown in FIG.17 and FIG.18, the material of the diaphragm 300 is selected by the method similar to the sterilizer 1 of FIG.

〔2−2〕水槽の形態のバリエーション
次に、図19〜図25を参照して、図17又は図18に示す殺菌装置100又は110における、水槽200の形態のバリエーションについて説明する。なお、以下の説明における水槽は、ユニット隔絶タイプ及び浄化対象隔絶タイプの双方の態様に適用可能である。また、以下の説明において、図19〜図25に表す衝撃波発生ユニット400は、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部を示す。また、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部が隔膜300によって覆われていてもよい。
[2-2] Variation of Form of Water Tank Next, a variation of the form of the water tank 200 in the sterilizer 100 or 110 shown in FIG. 17 or 18 will be described with reference to FIGS. In addition, the water tank in the following description is applicable to both aspects of the unit isolation type and the purification target isolation type. In the following description, the shock wave generating unit 400 shown in FIGS. 19 to 25 represents at least a part of the shock wave generating unit 400. Further, at least a part of the shock wave generating unit 400 may be covered with the diaphragm 300.

〔2−2−1〕円筒形状
図19〜図23に例示するように、殺菌装置1000a〜1000cは、円筒形状を有する水槽200a〜200cをそなえてもよい。
[2-2-1] Cylindrical shape As illustrated in FIGS. 19 to 23, the sterilizers 1000 a to 1000 c may include water tanks 200 a to 200 c having a cylindrical shape.

(第1のパターン)
図19(a)及び図20(a)に例示するように、殺菌装置1000aは水槽200aをそなえる。水槽200aは、内壁及び外壁の各々が中心軸を共通とした円筒形状を有する固体壁210aをそなえる。固体壁210aでは、中心軸に沿った液体の流路が内壁側の円筒形状空間に形成されるとともに、外壁側が気体に接する。
(First pattern)
As illustrated in FIGS. 19A and 20A, the sterilizer 1000a includes a water tank 200a. The water tank 200a includes a solid wall 210a having a cylindrical shape in which each of the inner wall and the outer wall has a common central axis. In the solid wall 210a, a liquid flow path along the central axis is formed in the cylindrical space on the inner wall side, and the outer wall side is in contact with the gas.

図19(b)及び図20(b)に、水槽200aの中心軸を通る平面上での断面図を示す。図19(b)及び図20(b)に示すように、水槽200aには、内壁側の円筒形状空間の液体の流路上に1以上の衝撃波発生ユニット400が配置されてよい。なお、水中衝撃波の反射波による微小気泡の生成効率を高めるために、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部は水槽200aの中心軸上に配置されることが好ましい。   FIG. 19B and FIG. 20B are cross-sectional views on a plane passing through the central axis of the water tank 200a. As shown in FIGS. 19B and 20B, in the water tank 200a, one or more shock wave generating units 400 may be arranged on the liquid flow path in the cylindrical space on the inner wall side. In order to increase the generation efficiency of microbubbles by the reflected wave of the underwater shock wave, at least a part of the shock wave generation unit 400 is preferably disposed on the central axis of the water tank 200a.

なお、図19及び図20に示すように、水槽200aに形成された流路を通過する液体は、衝撃波の伝播媒質である第1の液体(図20参照)、及び、浄化対象である第2の液体(図19参照)のいずれか一方である。この場合、隔膜300は、第1の液体及び第2の液体のいずれか他方を収容して、固体壁の内壁側の円筒形状空間に設けられればよい。   As shown in FIGS. 19 and 20, the liquid passing through the flow path formed in the water tank 200a is a first liquid (see FIG. 20) that is a shock wave propagation medium and a second that is a purification target. One of the liquids (see FIG. 19). In this case, the diaphragm 300 may be provided in the cylindrical space on the inner wall side of the solid wall, containing either the first liquid or the second liquid.

例えば、図19に示すように、水槽200aに形成された流路を通過する液体が第2の液体である場合、隔膜300は、第1の液体とともに衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部を収容して流路内に設けられる。これにより、水槽200aに形成された流路を通過する第2の液体が、複数設けられた隔膜300の近傍を通過する都度、第2の液体の殺菌が行なわれる。   For example, as shown in FIG. 19, when the liquid passing through the flow path formed in the water tank 200a is the second liquid, the diaphragm 300 accommodates at least a part of the shock wave generating unit 400 together with the first liquid. Provided in the flow path. Thereby, whenever the 2nd liquid which passes through the flow path formed in the water tank 200a passes through the vicinity of the plurality of diaphragms 300, the 2nd liquid is sterilized.

また、図20に示すように、水槽200aに形成された流路を通過する液体が第1の液体である場合、隔膜300は、第2の液体を収容して、流路内に移動可能に設けられる。この隔膜300は、円筒形状空間において第1の液体中を水流に沿って移動してもよい。これにより、水流に沿って移動する隔膜300が、複数設けられた衝撃波発生ユニット400の近傍を通過する都度、隔膜300内の第2の液体の殺菌が行なわれる。   As shown in FIG. 20, when the liquid passing through the flow path formed in the water tank 200a is the first liquid, the diaphragm 300 accommodates the second liquid and can move into the flow path. Provided. The diaphragm 300 may move along the water flow in the first liquid in the cylindrical space. As a result, the second liquid in the diaphragm 300 is sterilized each time the diaphragm 300 moving along the water flow passes in the vicinity of the plurality of shock wave generating units 400 provided.

なお、後述する図21〜図25の説明においても、水槽200b〜200e′に形成された流路を通過する液体は、第1の液体及び第2の液体のいずれか一方であり、隔膜300は、第1の液体及び第2の液体のいずれか他方を収容して、流路に設けられればよい。以下、図21〜図25の説明においては、流路を通過する液体が第2の液体である、換言すれば隔膜300がユニット隔絶タイプであるものとする。図21〜図25に示す例において、流路を通過する液体が第1の液体である、換言すれば浄化対象隔絶タイプである場合には、図20を参照して説明したように、隔膜300は第2の液体を収容して流路内に移動可能に設けられればよい。   In the description of FIGS. 21 to 25 described later, the liquid that passes through the flow paths formed in the water tanks 200b to 200e ′ is either the first liquid or the second liquid. Any one of the first liquid and the second liquid may be accommodated and provided in the flow path. Hereinafter, in the description of FIGS. 21 to 25, it is assumed that the liquid passing through the flow path is the second liquid, in other words, the diaphragm 300 is a unit isolation type. In the example shown in FIGS. 21 to 25, when the liquid passing through the flow path is the first liquid, in other words, the separation target isolation type, as described with reference to FIG. May be provided so as to accommodate the second liquid and be movable in the flow path.

(第2のパターン)
図21(a)に例示するように、殺菌装置1000bは多重円筒形状の水槽200bをそなえる。水槽200bは、内壁及び外壁の各々が中心軸を共通とした円筒形状を有する固体壁210b及び210b′を複数そなえる。複数の固体壁210b及び210b′の各々も中心軸を共通としており、内側の第1の固体壁210bは、内壁側が気体に接し、外側の第2の固体壁210b′は、外壁側が気体に接する。また、第1の固体壁210bの外壁と、第2の固体壁210b′の内壁との間の環状の筒形状空間に、中心軸に沿った液体の流路が形成される。
(Second pattern)
As illustrated in FIG. 21A, the sterilizer 1000b includes a multi-cylindrical water tank 200b. The water tank 200b includes a plurality of solid walls 210b and 210b ′ each having a cylindrical shape in which the inner wall and the outer wall each have a common central axis. Each of the plurality of solid walls 210b and 210b ′ also has a common central axis. The inner first solid wall 210b is in contact with the gas on the inner wall side, and the outer second solid wall 210b ′ is in contact with the gas on the outer wall side. . In addition, a liquid flow path along the central axis is formed in an annular cylindrical space between the outer wall of the first solid wall 210b and the inner wall of the second solid wall 210b ′.

図21(b)に、水槽200bの中心軸を通る平面上での断面図を示す。図21(b)に示すように、水槽200bには、液体の流路上に複数の衝撃波発生ユニット400が配置されてよい。なお、水中衝撃波の反射波による微小気泡の生成効率を高めるために、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部は水槽200bの液体の流路において第1の固体壁210b及び第2の固体壁210b′の中間位置に配置されることが好ましい。   FIG. 21B shows a cross-sectional view on a plane passing through the central axis of the water tank 200b. As shown in FIG. 21B, in the water tank 200b, a plurality of shock wave generating units 400 may be disposed on the liquid flow path. In order to increase the generation efficiency of the microbubbles by the reflected wave of the underwater shock wave, at least a part of the shock wave generation unit 400 is formed on the first solid wall 210b and the second solid wall 210b ′ in the liquid flow path of the water tank 200b. It is preferable to arrange at an intermediate position.

なお、水槽200bにおいては、第1及び第2の固体壁210b及び210b′を1組の固体壁とし、中心軸を共通とすると、気体層を挟んで複数組の固体壁が形成されてもよい。   In the water tank 200b, if the first and second solid walls 210b and 210b ′ are a pair of solid walls and the central axis is common, a plurality of sets of solid walls may be formed with a gas layer interposed therebetween. .

(第3のパターン)
図22(a)に例示するように、殺菌装置1000cは水槽200cをそなえる。水槽200cは、図21に示す水槽200bにおける第1の固体壁210bの内壁側に、図19に示す水槽200aを第3の固体壁210cとして配置した構成である。水槽200cでは、第1の固体壁210bの内壁と第3の固体壁210cの外壁とにより、気体層が形成される。このように、第1のパターンと第2のパターンとを組み合わせてもよい。
(Third pattern)
As illustrated in FIG. 22A, the sterilizer 1000c includes a water tank 200c. The water tank 200c has a configuration in which the water tank 200a shown in FIG. 19 is arranged as a third solid wall 210c on the inner wall side of the first solid wall 210b in the water tank 200b shown in FIG. In the water tank 200c, a gas layer is formed by the inner wall of the first solid wall 210b and the outer wall of the third solid wall 210c. Thus, you may combine a 1st pattern and a 2nd pattern.

(第1〜第3のパターンの変形例)
図23(a)に断面図として例示するように、図19に示す水槽200aに対して、液体の流路上流側に液体の合流路(“A”で示す範囲を参照)220aを形成又は接続し、液体の流路下流側に液体の分岐路(“B”で示す範囲を参照)230aを形成又は接続してもよい。なお、水槽200aに対して合流路220a及び分岐路230aのいずれか一方が設けられてもよい。
(Modifications of the first to third patterns)
As illustrated in FIG. 23A as a cross-sectional view, a liquid combined channel (see a range indicated by “A”) 220a is formed or connected to the upstream side of the liquid channel with respect to the water tank 200a illustrated in FIG. Then, a liquid branch path (see a range indicated by “B”) 230a may be formed or connected to the downstream side of the liquid flow path. In addition, any one of the combined flow path 220a and the branch path 230a may be provided with respect to the water tank 200a.

また、図23(b)に断面図として例示するように、図21に示す水槽200bに対して、液体の流路上流側に液体の分岐路(“A”で示す範囲を参照)220bを形成又は接続し、液体の流路下流側に液体の合流路(“B”で示す範囲を参照)230bを形成又は接続してもよい。なお、水槽200bに対して分岐路220b及び合流路230bのいずれか一方が設けられてもよい。   Further, as illustrated in FIG. 23B as a cross-sectional view, a liquid branching path (see a range indicated by “A”) 220b is formed on the upstream side of the liquid channel with respect to the water tank 200b illustrated in FIG. Alternatively, a liquid combined channel (see a range indicated by “B”) 230b may be formed or connected on the downstream side of the liquid channel. In addition, any one of the branched path 220b and the combined flow path 230b may be provided with respect to the water tank 200b.

なお、液体の分岐路及び合流路に対しても衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部が配置されてよい。   It should be noted that at least a part of the shock wave generating unit 400 may be arranged for the liquid branching path and the combined flow path.

また、図23(a)及び(b)の各々に示す分岐路及び合流路は、水槽200aと水槽200bとの接続部材として用いられてもよい。なお、接続部材としては、図23(a)及び(b)に例示するものに限定されるものではない。例えば水槽200a又は200bの流路上流側には、パイプやホース、水道の蛇口等を接続可能な部材が設けられてもよいし、流路下流側には、殺菌が行なわれた第2の液体の排出経路に適合した部材、例えばパイプやホース、蛇口やシャワーヘッド等を接続可能な部材が設けられてもよい。或いは、蛇口やシャワーヘッド自体が形成されてもよい。   Moreover, the branching path and the combined flow path shown in each of FIGS. 23A and 23B may be used as a connection member between the water tank 200a and the water tank 200b. In addition, as a connection member, it is not limited to what is illustrated to Fig.23 (a) and (b). For example, a member capable of connecting a pipe, a hose, a water tap or the like may be provided on the upstream side of the flow path of the water tank 200a or 200b, and the second liquid subjected to sterilization may be provided on the downstream side of the flow path. A member that can be connected to a discharge path such as a pipe, a hose, a faucet, a shower head, or the like may be provided. Alternatively, a faucet or shower head itself may be formed.

さらに、図19〜図23に示す殺菌装置1000a〜1000cにおいて、水槽200a〜200cの形状は円筒形状に限定されるものではなく、角筒形状であってもよく、少なくとも筒形状であればよい。   Furthermore, in the sterilizers 1000a to 1000c shown in FIGS. 19 to 23, the shape of the water tanks 200a to 200c is not limited to a cylindrical shape, and may be a rectangular tube shape, or at least a cylindrical shape.

〔2−2−2〕多層型
図24に例示するように、殺菌装置1000d又は1000d′は、多層型の水槽200d又は200d′をそなえてもよい。
[2-2-2] Multilayer Type As illustrated in FIG. 24, the sterilizer 1000d or 1000d 'may include a multilayer water tank 200d or 200d'.

図24(a)に例示するように、殺菌装置1000dは水槽200dをそなえる。水槽200dは、第1の固体壁210d及び第2の固体壁210d′をそなえる。この水槽200dでは、第1の固体壁210dの第1面と、第2の固体壁210d′の第1面との間の筒形状(例えば立方体形状等の角筒形状)空間に液体の流路が形成されるとともに、第1及び第2の固体壁210d及び210d′の各々において第1面と対向する第2面側が気体に接する。   As illustrated in FIG. 24A, the sterilizer 1000d includes a water tank 200d. The water tank 200d includes a first solid wall 210d and a second solid wall 210d ′. In this water tank 200d, a liquid flow path is provided in a cylindrical space (for example, a rectangular tube shape such as a cubic shape) between the first surface of the first solid wall 210d and the first surface of the second solid wall 210d ′. And the second surface facing the first surface of each of the first and second solid walls 210d and 210d ′ is in contact with the gas.

また、水槽200dには、図24(a)に示すように、第1及び第2の固体壁210d及び210d′の第1面側における液体の流路上に複数の衝撃波発生ユニット400が配置されてよい。なお、水中衝撃波の反射波による微小気泡の生成効率を高めるために、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部は液体の流路において第1及び第2の固体壁210d及び210d′の中間位置に配置されることが好ましい。   In the water tank 200d, as shown in FIG. 24A, a plurality of shock wave generating units 400 are arranged on the liquid flow path on the first surface side of the first and second solid walls 210d and 210d ′. Good. In order to increase the generation efficiency of microbubbles by the reflected wave of the underwater shock wave, at least a part of the shock wave generation unit 400 is disposed at an intermediate position between the first and second solid walls 210d and 210d ′ in the liquid flow path. It is preferable.

図24(b)に例示するように、殺菌装置1000d′は水槽200d′をそなえる。水槽200d′では、図24(a)に示す水槽200dの第1及び第2の固体壁210d及び210d′を1組の固体壁とし、気体層を挟んで複数組の固体壁が形成される。   As illustrated in FIG. 24B, the sterilizer 1000d 'includes a water tank 200d'. In the water tank 200d ′, the first and second solid walls 210d and 210d ′ of the water tank 200d shown in FIG. 24A are used as one set of solid walls, and a plurality of sets of solid walls are formed with a gas layer interposed therebetween.

図24に示す殺菌装置1000d又は1000d′によれば、水槽200d又は200d′を容易に多層化できるため、大量の浄化対象を浄化する比較的規模の大きい浄化システムに用いて好適である。   According to the sterilizer 1000d or 1000d 'shown in FIG. 24, since the water tank 200d or 200d' can be easily multilayered, it is suitable for use in a purification system having a relatively large scale for purifying a large amount of purification objects.

なお、図24に示す殺菌装置1000d又は1000d′において、水槽200d又は200d′の固体壁210d又は210d′は平面の形状に限定されるものではなく、曲面であってもよい。   24, the solid wall 210d or 210d ′ of the water tank 200d or 200d ′ is not limited to a planar shape, and may be a curved surface.

〔2−2−3〕隔膜独立型
図25に例示するように、殺菌装置1000e又は1000e′は、隔膜独立型の水槽200e又は200e′をそなえてもよい。
[2-2-3] Diaphragm independent type As illustrated in FIG. 25, the sterilizer 1000e or 1000e 'may include a diaphragm independent water tank 200e or 200e'.

図25(a)に例示するように、殺菌装置1000eは水槽200eをそなえる。水槽200eは、第1の固体壁210e及び第2の固体壁210e′をそなえる。この水槽200eでは、第1の固体壁210eの第1面と、第2の固体壁210e′の第1面との間の筒形状(例えば立方体形状等の角筒形状)空間に液体の流路が形成されるとともに、第1及び第2の固体壁210e及び210e′の各々において、第1面と対向する第2面側が気体に接する。また、第1及び第2の固体壁210e及び210e′と平行な2つの隔膜300で挟まれた衝撃波発生ユニット400が、液体の流路を2分するように、第1及び第2の固体壁210e及び210e′間に設置される。なお、図25(a)に示す液体としては、浄化対象である第2の液体が挙げられる。   As illustrated in FIG. 25A, the sterilizer 1000e includes a water tank 200e. The water tank 200e includes a first solid wall 210e and a second solid wall 210e ′. In this water tank 200e, a liquid flow path is formed in a cylindrical space (for example, a rectangular tube shape such as a cubic shape) between the first surface of the first solid wall 210e and the first surface of the second solid wall 210e ′. In each of the first and second solid walls 210e and 210e ', the second surface side facing the first surface is in contact with the gas. Further, the first and second solid walls are arranged so that the shock wave generating unit 400 sandwiched between the two diaphragms 300 parallel to the first and second solid walls 210e and 210e 'divides the liquid flow path into two. Installed between 210e and 210e '. Note that the liquid shown in FIG. 25A includes a second liquid to be purified.

換言すれば、隔壁300は、衝撃波発生ユニット400の少なくとも一部及び第1の液体を収容して、第1の固体壁210eの第1面と、第2の固体壁210e′の第1面との間の筒形状空間に設けられる。   In other words, the partition 300 contains at least a part of the shock wave generating unit 400 and the first liquid, and includes the first surface of the first solid wall 210e and the first surface of the second solid wall 210e ′. It is provided in the cylindrical space between.

水槽200eには、図25(a)に示すように、隔膜300間に1以上の衝撃波発生ユニット400が配置されてよい。なお、水中衝撃波の反射波による微小気泡の生成効率を高めるために、衝撃波発生ユニット400は液体の流路において第1及び第2の固体壁210e及び210′の中間位置に配置されることが好ましい。   One or more shock wave generating units 400 may be disposed between the diaphragms 300 in the water tank 200e as shown in FIG. In order to increase the generation efficiency of microbubbles by the reflected wave of the underwater shock wave, it is preferable that the shock wave generation unit 400 is disposed at an intermediate position between the first and second solid walls 210e and 210 ′ in the liquid flow path. .

図25(b)に例示するように、殺菌装置1000e′は水槽200e′をそなえる。水槽200e′では、図25(a)に示す水槽200eの第1及び第2の固体壁210e及び210e′を1組の固体壁とし、気体層を挟んで複数組の固体壁が形成される。   As illustrated in FIG. 25 (b), the sterilizer 1000e 'includes a water tank 200e'. In the water tank 200e ′, the first and second solid walls 210e and 210e ′ of the water tank 200e shown in FIG. 25A are used as one set of solid walls, and a plurality of sets of solid walls are formed with a gas layer interposed therebetween.

図25に示す殺菌装置1000e又は1000e′によれば、隔膜300及び衝撃波発生ユニット400が1つのユニットとして、液体の流路に設置される。従って、水槽200e又は200e′を容易に多層化できるため、大量の浄化対象を浄化する比較的規模の大きい浄化システムに用いて好適である。また、隔膜300及び衝撃波発生ユニット400を容易に交換することができるため、メンテナンスの作業効率を向上させることができる。   According to the sterilization apparatus 1000e or 1000e ′ shown in FIG. 25, the diaphragm 300 and the shock wave generating unit 400 are installed as one unit in the liquid flow path. Therefore, since the water tank 200e or 200e 'can be easily multi-layered, it is suitable for use in a purification system having a relatively large scale for purifying a large amount of objects to be purified. Moreover, since the diaphragm 300 and the shock wave generating unit 400 can be easily replaced, the work efficiency of maintenance can be improved.

なお、図25に示す殺菌装置1000e又は1000e′において、水槽200e又は200e′の固体壁210e又は210e′は平面の形状に限定されるものではなく、曲面であってもよい。   In the sterilizer 1000e or 1000e ′ shown in FIG. 25, the solid wall 210e or 210e ′ of the water tank 200e or 200e ′ is not limited to a planar shape, and may be a curved surface.

〔2−3〕衝撃波発生ユニットのバリエーション
次に、図17〜図25に示す隔膜300又は衝撃波発生ユニット400の内部の構成例について、衝撃波発生ユニット400による衝撃波の発生手法に着目して説明する。
[2-3] Variation of Shock Wave Generation Unit Next, an example of the internal configuration of the diaphragm 300 or the shock wave generation unit 400 shown in FIGS. 17 to 25 will be described by focusing on the shock wave generation method by the shock wave generation unit 400. FIG.

〔2−3−1〕衝撃波発生ユニットによる衝撃波の発生手法
衝撃波発生ユニット400による水中衝撃波の発生手法としては、放電、衝突、圧電素子、爆発、火薬、レーザ照射、電磁振動、衝撃波管、又は高圧ガス等が挙げられる。
[2-3-1] Method of generating shock wave by shock wave generating unit As a method of generating underwater shock wave by shock wave generating unit 400, discharge, collision, piezoelectric element, explosion, explosive, laser irradiation, electromagnetic vibration, shock tube, or high pressure Gas etc. are mentioned.

なお、放電による水中衝撃波の発生手法としては、ギャップ放電、ストリーマ放電、又は線爆発等が挙げられる。また、衝突による水中衝撃波の発生手法としては、ピストンを液体に衝突させる手法が挙げられる。なお、衝撃波管による水中衝撃波の発生では、管端部にシリコーンフィルムを装着した衝撃波管を用いればよい。   In addition, as a technique for generating an underwater shock wave by discharge, gap discharge, streamer discharge, linear explosion, or the like can be given. In addition, as a technique for generating an underwater shock wave by collision, a technique of causing a piston to collide with a liquid can be given. In the generation of underwater shock waves by the shock wave tube, a shock wave tube with a silicone film attached to the end of the tube may be used.

〔2−3−2〕放電タイプの一例
以下、放電タイプの衝撃波発生ユニット400について説明する。例えば図26に示すように、隔膜300内部には、衝撃波発生ユニット400のうちの電極ユニット450又は電極ユニット450′がそなえられてもよい。
[2-3-2] Example of Discharge Type Hereinafter, the discharge type shock wave generating unit 400 will be described. For example, as shown in FIG. 26, an electrode unit 450 or an electrode unit 450 ′ of the shock wave generating unit 400 may be provided inside the diaphragm 300.

図26(a)に示す例では、電極ユニット450は電極450aをそなえる。電極450aは、例えば銅線であり、図2に例示する導線45aのように少なくとも先端以外の部分が絶縁体により被膜されていてもよい。図26(a)に示す例では、2本の電極450aの先端が例えば50μm程度の間隔を空けて同軸上に対向して配置される。   In the example shown in FIG. 26A, the electrode unit 450 includes an electrode 450a. The electrode 450a is, for example, a copper wire, and at least a portion other than the tip may be coated with an insulator like a conducting wire 45a illustrated in FIG. In the example shown in FIG. 26A, the tips of the two electrodes 450a are arranged on the same axis and spaced apart with an interval of, for example, about 50 μm.

図26(a)に示す構成によれば、衝撃波発生ユニット400は電極450aに50V程度の低電圧を印加することで、放電により水中衝撃波を連続して発生させることができる。また、図2に示す電極ユニット45のようなワイヤ45bの線爆発ではなく、絶縁破壊による放電を用いて水中衝撃波を発生させるため、放電の都度、電極ユニット450を交換しなくてよい。   According to the configuration shown in FIG. 26A, the shock wave generation unit 400 can continuously generate underwater shock waves by discharging by applying a low voltage of about 50 V to the electrode 450a. In addition, since the underwater shock wave is generated using the discharge due to dielectric breakdown rather than the wire explosion of the wire 45b like the electrode unit 45 shown in FIG. 2, it is not necessary to replace the electrode unit 450 at each discharge.

一方、図26(b)に示す例では、電極ユニット450′は図26(a)と同様の電極450aに加えて、ワイヤ450bをそなえる。ワイヤ450bは、例えば銅であり、図2に例示するワイヤ45bのように、2本の導線450aの先端を導通させるようにハンダ接続されてよい。図26(b)に示す例では、2本の電極450aの先端が例えば0.5mm程度の間隔を空けて同軸上に対向して配置され、ワイヤ450bにより2本の電極450aの先端が接続される。   On the other hand, in the example shown in FIG. 26B, the electrode unit 450 ′ includes a wire 450b in addition to the same electrode 450a as in FIG. The wire 450b is made of copper, for example, and may be soldered so that the tips of the two conductive wires 450a are conducted like the wire 45b illustrated in FIG. In the example shown in FIG. 26 (b), the tips of the two electrodes 450a are coaxially opposed to each other with an interval of about 0.5 mm, for example, and the tips of the two electrodes 450a are connected by a wire 450b. The

図26(b)に示す構成によれば、2本の導線450a間でワイヤ450bを通じて放電が行なわれるために放電の制御が容易となり、安定した放電を行なうことができる。   According to the configuration shown in FIG. 26 (b), since the discharge is performed between the two conductive wires 450a through the wire 450b, the discharge can be easily controlled, and a stable discharge can be performed.

なお、図26(a)及び(b)において図示を省略しているが、衝撃波発生ユニット400は、図1に示す放電ドライバ回路40及びケーブル44と同様の構成をさらにそなえてもよい。   Although not shown in FIGS. 26A and 26B, the shock wave generating unit 400 may further have the same configuration as the discharge driver circuit 40 and the cable 44 shown in FIG.

〔2−3−3〕レーザ照射タイプの一例
次に、レーザ照射タイプの衝撃波発生ユニット400について説明する。例えば図27に示すように、隔膜300内部には、衝撃波発生ユニット400が有するレーザ照射ユニット460又は460′がそなえられてもよい。なお、図27(a)及び(b)において図示を省略しているが、衝撃波発生ユニット400は、レーザ光源をそなえてもよい。
[2-3-3] Example of Laser Irradiation Type Next, a laser irradiation type shock wave generating unit 400 will be described. For example, as shown in FIG. 27, a laser irradiation unit 460 or 460 ′ included in the shock wave generation unit 400 may be provided inside the diaphragm 300. In addition, although illustration is abbreviate | omitted in FIG. 27 (a) and (b), the shock wave generation unit 400 may provide a laser light source.

図27(a)に示す例では、レーザ照射ユニット460は集光レンズ460aをそなえる。集光レンズ460aは、レーザ光を衝撃波発生領域に集光させて衝撃波を発生させるレンズである。なお、例えば光ファイバケーブル等によって光源から集光レンズ460aへレーザ光を導いてよい。   In the example shown in FIG. 27A, the laser irradiation unit 460 includes a condenser lens 460a. The condensing lens 460a is a lens that condenses laser light in a shock wave generation region to generate a shock wave. For example, the laser beam may be guided from the light source to the condenser lens 460a by an optical fiber cable or the like.

図27(b)に示す例では、レーザ照射ユニット460は光ファイバケーブル460bをそなえる。光ファイバケーブル460bは、先端を半球状に丸める加工が施されている。これにより、先端に達したレーザ光を衝撃波発生領域に集光させることができるため、集光レンズ460aを省略することができる。例えば光ファイバケーブル460bの直径は0.3mm程度とすることができるため、レーザ照射ユニット460′を収容する隔膜300全体の大きさも1mm程度と小型化することができる。   In the example shown in FIG. 27B, the laser irradiation unit 460 includes an optical fiber cable 460b. The optical fiber cable 460b is processed to round the tip into a hemisphere. As a result, the laser beam reaching the tip can be condensed in the shock wave generation region, so that the condensing lens 460a can be omitted. For example, since the diameter of the optical fiber cable 460b can be about 0.3 mm, the overall size of the diaphragm 300 that accommodates the laser irradiation unit 460 ′ can be reduced to about 1 mm.

ここまで、衝撃波発生ユニット400の例として、放電又はレーザ照射により衝撃波を発生させる態様を説明したが、これに限定されるものではない。上述の如く例示した種々の手法を実現可能な衝撃波発生ユニット400が用いられてよい。   Up to this point, as an example of the shock wave generating unit 400, the aspect of generating a shock wave by discharge or laser irradiation has been described, but the present invention is not limited to this. The shock wave generating unit 400 capable of realizing the various methods exemplified as described above may be used.

〔2−4〕浄化装置を適用可能な場面
一実施形態に係る浄化装置は様々な場面で利用可能である。例えば水中衝撃波と微小気泡群とを用いた殺菌手法は、排水処理、工場等での各種殺菌処理等で使用される。
[2-4] Scenes to which the purification device can be applied The purification device according to an embodiment can be used in various situations. For example, a sterilization technique using an underwater shock wave and a group of microbubbles is used in wastewater treatment, various sterilization treatments in factories, and the like.

一例として、排水処理では、バラスト水の殺菌処理、海又は湖等への工業排水の終末殺菌処理、下水処理、貯水タンク水の殺菌処理等に用いることができる。   As an example, in wastewater treatment, it can be used for sterilization treatment of ballast water, terminal sterilization treatment of industrial wastewater to the sea or lake, sewage treatment, sterilization treatment of water storage tanks, and the like.

また、工場等での各種殺菌処理では、食品工場での材料又は容器の洗浄水又は冷却水の殺菌、電子工場における超純水又は精製水の殺菌、電子工場におけるクリーンルーム又は工場の洗浄水の殺菌等に用いることができる。さらに、養殖産業では、カキ又はホタテ等の貝類又は稚魚等の循環養殖水又は洗浄水の殺菌、殖排水の終末殺菌処理等に用いることができる。また、農業では、水根栽培用水の殺菌や、農業用溜池の殺菌で用いることができる。さらに、環境保護では、湖の細菌やプランクトンの殺菌等、湖又は海等の環境保護に対する殺菌に用いることができる。   Also, in various sterilization treatments at factories, etc., sterilization of cleaning water or cooling water of materials or containers at food factories, sterilization of ultrapure water or purified water at electronic factories, sterilization of clean water or factory cleaning water at electronic factories Etc. can be used. Furthermore, in the aquaculture industry, it can be used for sterilization of circulating aquaculture water or washing water such as shellfish such as oysters or scallops or fry, and terminal sterilization treatment of culture drainage. Moreover, in agriculture, it can be used for sterilization of water for water root cultivation and sterilization of agricultural ponds. Furthermore, in environmental protection, it can be used for sterilization of environmental protection of lakes or seas such as sterilization of lake bacteria and plankton.

なお、殺菌手法は、施設利用者の安全対策を行なった上で、例えば浴場の湯やプールの水の殺菌処理等に用いることもできる。   Note that the sterilization method can be used for sterilization of bath water or pool water after taking safety measures for facility users, for example.

ここまで、一実施形態に係る浄化装置の一例として、殺菌装置について説明したが、上述した殺菌装置1、1′、100、110、及び1000a〜1000e′の構成は、固体表面の洗浄を行なう洗浄装置に対しても同様に適用することができる。   So far, the sterilization apparatus has been described as an example of the purification apparatus according to the embodiment. However, the above-described configurations of the sterilization apparatuses 1, 1 ′, 100, 110, and 1000a to 1000e ′ perform cleaning for cleaning a solid surface. The same applies to the apparatus.

水中衝撃波及び微小気泡群を用いた高圧発生による洗浄では、水中衝撃波及び微小気泡群の発生領域に洗浄の対象物を、第2の液体の一例としての洗浄液を注入した容器3、3′、又は隔膜300で覆い、水槽2、2′、200、200′、又は200a〜200e′へ挿入すればよい。なお、洗浄対象とともに容器3、3′、又は隔膜300へ注入される洗浄液としては、例えば蒸留水、精製水、又は洗浄水等の、洗浄対象への影響が少ない(例えば変質させない)液体であることが好ましい。   In the cleaning by the generation of high pressure using the underwater shock wave and the microbubble group, the object to be cleaned is injected into the generation area of the underwater shock wave and the microbubble group, and the container 3, 3 ′ in which the cleaning liquid as an example of the second liquid is injected, or What is necessary is just to cover with the diaphragm 300 and insert into water tank 2, 2 ', 200, 200', or 200a-200e '. In addition, as a washing | cleaning liquid poured into the container 3, 3 'or the diaphragm 300 with a washing | cleaning target, it is a liquid with little influence on a washing | cleaning target (for example, it does not change in quality), such as distilled water, purified water, or washing water, for example. It is preferable.

〔3〕その他
上述した一実施形態に係る技術は、以下のように変形、変更して実施することができる。
[3] Others The technology according to the above-described embodiment can be implemented with modifications and changes as follows.

上述した菌体容器3又は隔膜300の数、衝撃波発生ユニット4又は400の数、水槽2、200a〜200e′における固体壁の数等は上述した数に限定されるものではなく、任意の数であってよい。   The number of the bacterial cell containers 3 or the diaphragm 300 described above, the number of the shock wave generating units 4 or 400, the number of the solid walls in the water tank 2, 200a to 200e ′, and the like are not limited to the above-described numbers, and may be any number. It may be.

また、微小気泡のサイズは、殺菌対象又は洗浄対象の菌体又は汚れによって適切なサイズが変化し得る。従って、衝撃波発生ユニット4又は400の調整等により適切なサイズの微小気泡を生成することが好ましい。   In addition, the size of the microbubbles can be appropriately changed depending on the bacteria or dirt to be sterilized or cleaned. Therefore, it is preferable to generate microbubbles of an appropriate size by adjusting the shock wave generating unit 4 or 400 or the like.

1、1′、100、110、1000a〜1000e′ 殺菌装置
2、2′、200、200′、200a〜200e′ 水槽
21、21′、210、210a〜210e′ 固体壁
220a、230b 合流路
220b、230a 分岐路
3、3′ 菌体容器
300 隔膜
4、4′、400 衝撃波発生ユニット
40′ 放電ドライバ回路
41、41′ 電圧源
42、42′ コンデンサ
43、43′ スパークトリガ
44、44′ ケーブル
45、45′、450 電極ユニット
45a、45a′ 導線
45b、45b′、450b ワイヤ
450a 電極
460、460′ レーザ照射ユニット
460a 集光レンズ
460b 光ファイバケーブル
5、5′ 電極支持部
1, 1 ', 100, 110, 1000a-1000e' Sterilizer 2, 2 ', 200, 200', 200a-200e 'Water tank 21, 21', 210, 210a-210e 'Solid wall 220a, 230b Combined flow path 220b, 230a Branch path 3, 3 'Cell container 300 Diaphragm 4, 4', 400 Shock wave generating unit 40 'Discharge driver circuit 41, 41' Voltage source 42, 42 'Capacitor 43, 43' Spark trigger 44, 44 'Cable 45, 45 ', 450 electrode unit 45a, 45a' conducting wire 45b, 45b ', 450b wire 450a electrode 460, 460' laser irradiation unit 460a condenser lens 460b optical fiber cable 5, 5 'electrode support

Claims (9)

第1の液体と第2の液体とを隔離する隔離部と、
前記第1の液体から前記隔離部を透過して前記第2の液体へ伝播する衝撃波であって、前記第2の液体中で気泡の発生を伴う前記衝撃波を発生する衝撃波発生部と、を備え、
前記隔離部は、
前記第2の液体における前記衝撃波の伝播特性に基づいて選定された伝播特性を有する材料を用いて構成された、
ことを特徴とする、浄化装置。
An isolator for isolating the first liquid and the second liquid;
A shock wave generating unit that generates a shock wave that propagates from the first liquid to the second liquid through the isolation part and is accompanied by generation of bubbles in the second liquid. ,
The isolation part is
The material having a propagation characteristic selected based on the propagation characteristic of the shock wave in the second liquid is configured.
A purification device characterized by that.
前記第2の液体における前記伝播特性及び前記隔離部の前記材料が有する前記伝播特性は、それぞれ音響インピーダンスである、
ことを特徴とする、請求項1記載の浄化装置。
The propagation characteristics of the second liquid and the propagation characteristics of the material of the isolation part are acoustic impedances, respectively.
The purification device according to claim 1, wherein
前記隔離部の前記材料が有する前記音響インピーダンスと、前記第2の液体における前記音響インピーダンスとの比率は、0.2以上5.0以下である、
ことを特徴とする、請求項2記載の浄化装置。
The ratio between the acoustic impedance of the material of the isolation part and the acoustic impedance of the second liquid is 0.2 or more and 5.0 or less.
The purification device according to claim 2, wherein
前記第1の液体における前記衝撃波の伝播特性は、前記第2の液体における前記衝撃波の伝播特性に基づいて選定された、
ことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項記載の浄化装置。
The propagation characteristics of the shock wave in the first liquid were selected based on the propagation characteristics of the shock wave in the second liquid,
The purification apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein
内壁及び外壁の各々が中心軸を共通とした筒形状を有する固体壁を備え、
前記固体壁において、前記中心軸に沿った前記第1の液体及び前記第2の液体のいずれか一方の流路が前記内壁側の筒形状空間に形成されるとともに、前記外壁側が気体に接し、
前記隔離部は、前記第1の液体及び前記第2の液体のいずれか他方を収容して前記固体壁の前記内壁側の前記筒形状空間に設けられる、
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の浄化装置。
Each of the inner wall and the outer wall comprises a solid wall having a cylindrical shape with a common central axis,
In the solid wall, the flow path of one of the first liquid and the second liquid along the central axis is formed in the cylindrical space on the inner wall side, and the outer wall side is in contact with the gas,
The isolation part accommodates either the first liquid or the second liquid and is provided in the cylindrical space on the inner wall side of the solid wall.
The purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the purification apparatus is characterized.
内壁及び外壁の各々が中心軸を共通とした筒形状を有する第1の固体壁及び第2の固体壁を備え、
前記第1及び前記第2の固体壁の各々は前記中心軸を共通とし、
前記第1の固体壁の内壁側、及び、前記第2の固体壁の外壁側は、それぞれ気体に接し、
前記第1の固体壁の外壁と、前記第2の固体壁の内壁との間の環状の筒形状空間に、前記中心軸に沿った前記第1の液体及び前記第2の液体のいずれか一方の流路が形成され、
前記隔離部は、前記第1の液体及び前記第2の液体のいずれか他方を収容して、前記第1の固体壁の前記外壁と、前記第2の固体壁の前記内壁との間の前記環状の筒形状空間に設けられる、
ことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか1項記載の浄化装置。
Each of the inner wall and the outer wall includes a first solid wall and a second solid wall having a cylindrical shape with a common central axis,
Each of the first and second solid walls has the central axis in common,
The inner wall side of the first solid wall and the outer wall side of the second solid wall are in contact with the gas, respectively.
One of the first liquid and the second liquid along the central axis in an annular cylindrical space between the outer wall of the first solid wall and the inner wall of the second solid wall Is formed,
The isolation portion accommodates one of the first liquid and the second liquid, and is disposed between the outer wall of the first solid wall and the inner wall of the second solid wall. Provided in an annular cylindrical space,
The purification device according to any one of claims 1 to 5, wherein
第1の固体壁及び第2の固体壁を備え、
前記第1の固体壁の第1面と、前記第2の固体壁の第1面との間の筒形状空間に前記第1の液体及び前記第2の液体のいずれか一方の流路が形成され、
前記第1及び前記第2の固体壁の各々において、前記第1面と対向する第2面側が気体に接し、
前記隔離部は、前記第1の液体及び前記第2の液体のいずれか他方を収容して、前記第1の固体壁の前記第1面と、前記第2の固体壁の前記第1面との間の前記筒形状空間に設けられる、
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の浄化装置。
Comprising a first solid wall and a second solid wall;
A flow path of one of the first liquid and the second liquid is formed in a cylindrical space between the first surface of the first solid wall and the first surface of the second solid wall. And
In each of the first and second solid walls, the second surface facing the first surface is in contact with the gas,
The isolation portion accommodates one of the first liquid and the second liquid, the first surface of the first solid wall, and the first surface of the second solid wall; Provided in the cylindrical space between,
The purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the purification apparatus is characterized.
第1の固体壁及び第2の固体壁を備え、
前記第1の固体壁の第1面と、前記第2の固体壁の第1面との間の筒形状空間に前記第2の液体の流路が形成され、
前記第1及び前記第2の固体壁の各々において、前記第1面と対向する第2面側が気体に接し、
前記隔離部は、前記衝撃波発生部の少なくとも一部及び前記第1の液体を収容して、前記第1の固体壁の前記第1面と、前記第2の固体壁の前記第1面との間の前記筒形状空間に設けられる、
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれか1項記載の浄化装置。
Comprising a first solid wall and a second solid wall;
A flow path for the second liquid is formed in a cylindrical space between the first surface of the first solid wall and the first surface of the second solid wall;
In each of the first and second solid walls, the second surface facing the first surface is in contact with the gas,
The isolation part accommodates at least a part of the shock wave generation part and the first liquid, and includes the first surface of the first solid wall and the first surface of the second solid wall. Provided in the cylindrical space between,
The purification apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the purification apparatus is characterized.
第2の液体における衝撃波の伝播特性に基づいて選定された伝播特性を有する材料を用いて構成された隔離部により、第1の液体と前記第2の液体とを隔離し、
前記第1の液体から前記隔離部を透過して前記第2の液体へ伝播する衝撃波であって、前記第2の液体中で気泡の発生を伴う前記衝撃波を発生させる、
ことを特徴とする、浄化方法。
The first liquid and the second liquid are isolated by an isolation part configured using a material having a propagation characteristic selected based on the propagation characteristic of the shock wave in the second liquid,
A shock wave propagating from the first liquid through the isolation part to the second liquid, and generating the shock wave accompanied by the generation of bubbles in the second liquid;
The purification method characterized by the above-mentioned.
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JP2011103796A (en) * 2009-11-16 2011-06-02 Kumamoto Univ Shock wave processing apparatus

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