WO2007069439A1

WO2007069439A1 - 超音波処理装置

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Publication number: WO2007069439A1
Application number: PCT/JP2006/323475
Authority: WO
Inventors: Haru Miyake; Takamura Miyake
Original assignee: Haru Miyake; Takamura Miyake
Priority date: 2005-12-13
Filing date: 2006-11-24
Publication date: 2007-06-21

Abstract

　被処理液中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができるようにした超音波処理装置を提供する。被処理液を収容し、供給口（１７）及び排出口（１８）を備えた筐（きょう）体（２０）と、筐体（２０）内に配設され、被処理液を滞留させる滞留部材と、筐体（２０）の所定の箇所に配設され、超音波を発生させ、滞留部材によって形成された照射領域（ＡＲ１）の被処理液に超音波を照射する超音波素子（ｍ１）とを有する。供給口（１７）から筐体（２０）内に供給された被処理液は、照射領域（ＡＲ１）を通過して排出口（１８）に送られ、排出口（１８）から排出される。供給口（１７）から筐体（２０）内に供給された被処理液は、照射領域（ＡＲ１）を通過して排出口（１８）に送られ、排出口（１８）から排出され、超音波の照射を受ける。

Description

明細書

超音波処理装置

技術分野

[0001] 本発明は、超音波処理装置に関するものである。

背景技術

[0002] 従来、超音波を発生させて被処理液としての水中で微生物が繁殖するのを防止するようにした超音波処理装置が提供されて!、る。

[0003] 該超音波処理装置にお!、ては、水を貯留するための貯水槽を備え、該貯水槽の側壁に超音波素子が取り付けられる。該超音波素子によって超音波を発生させて貯水槽内の水に照射すると、水が超音波によって分解され、その結果、水中で微生物は酸化され、分解され、殺菌され、繁殖するのが防止される (例えば、特許文献 1参照。

) o

特許文献 1 :特開 2004— 202321号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0004] しかしながら、前記従来の超音波処理装置においては、超音波を十分に水に照射することができず、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができな!/、。

[0005] 本発明は、前記従来の超音波処理装置の問題点を解決して、被処理液中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができるようにした超音波処理装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

[0006] そのために、本発明の超音波処理装置においては、被処理液を収容し、供給口及び排出口を備えた筐 (きょう）体と、該筐体内に配設され、被処理液を滞留させる滞留部材と、前記筐体の所定の箇所に配設され、超音波を発生させ、前記滞留部材によつて形成された照射領域の被処理液に超音波を照射する超音波素子とを有する。

[0007] そして、前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、該排出ロカ排出される。発明の効果

[0008] 本発明によれば、超音波処理装置においては、被処理液を収容し、供給口及び排出口を備えた筐 (きょう）体と、該筐体内に配設され、被処理液を滞留させる滞留部材と、前記筐体の所定の箇所に配設され、超音波を発生させ、前記滞留部材によって形成された照射領域の被処理液に超音波を照射する超音波素子とを有する。

[0009] そして、前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、排出ロカ排出される。

[0010] この場合、前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、排出ロカ排出されるので、被処理液は照射領域を通過する間に超音波の照射を受ける。

[0011] したがって、被処理液中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

図面の簡単な説明

[0012] [図 1]本発明の第 1の実施の形態における超音波処理装置の原理を示す図である。

[図 2]本発明の第 1の実施の形態における超音波処理装置の断面図である。

[図 3]本発明の第 1の実施の形態における超音波処理装置の制御回路を示す図である。

[図 4]本発明の第 1の実施の形態における発振回路を示す図である。

[図 5]本発明の第 2の実施の形態における超音波処理装置の断面図である。

[図 6]本発明の第 3の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[図 7]本発明の第 4の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[図 8]本発明の第 5の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[図 9]本発明の第 6の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[図 10]本発明の第 7の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[図 11]本発明の第 8の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

符号の説明

[0013] 12 底壁

13 側壁

15 スパイラル 17 供給口

18 排出口

20 筐体

55 ヒータ

65 環状プレート

75 筒状体

AR1 照射領域

mi、 ml、 m2 超音波素子

発明を実施するための最良の形態

[0014] 以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

[0015] 図 1は本発明の第 1の実施の形態における超音波処理装置の原理を示す図、図 2 は本発明の第 1の実施の形態における超音波処理装置の断面図、図 3は本発明の第 1の実施の形態における超音波処理装置の制御回路を示す図、図 4は本発明の第 1の実施の形態における発振回路を示す図である。

[0016] 図 1において、 81は処理槽であり、該処理槽 81は円筒形の形状を有する筐体 90 を備え、該筐体 90の内部に処理の対象となる被処理液としての図示されない水が収容される。前記筐体 90の下端の近傍に、筐体 90内に水を供給するための供給口 17 力筐体 90の上端の近傍に、筐体 90内の水を排出するための排出口 18が形成される。そして、超音波を発生させて筐体 90内の水に照射するために、前記処理槽 81の底壁 82に、超音波素子 mlが配設される。

[0017] 該超音波素子 mlが駆動されると、超音波が発生させられ、照射領域 AR11内の水に照射される。これに伴い、水が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成され、該水素原子が酸素又は水素ガスと反応して過酸化水素になる。その結果、水中で微生物は酸化され、分解され、殺菌される。

[0018] ところで、超音波素子 mlにおいては、周波数が高くなるほど指向性が高くなるので、前記超音波素子 mlが円形の形状を有する板状体によって形成される場合、照射領域 AR11は、前記筐体 90内において超音波素子 mlより上方に、円筒形の形状になるように形成される。そして、超音波素子 mlの直径を D1としたとき、照射領域 AR1 1は、直

径 D1より小さい直径 D2で形成される。したがって、図 1に示されるように、筐体 90の直径を D3としたとき、直径 D3が直径 D1より大きい場合は、筐体 90内における照射領域 AR11より外側に、超音波が照射されない非照射領域 AR12が形成される。

[0019] 該非照射領域 AR12におヽては、水が分解されず、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成されないので、過酸ィ匕水素が生成されず、水中で微生物を酸ィ匕したり、分解したり、殺菌したりすることができない。例えば、直径が25〜28〔111111〕の超音波素子 mlを使用して実験を行ったところ、直径が約 15〔mm〕の範囲より外側では、ヒド口キシルラジカル及び水素原子の生成が観測されなかった。

[0020] そこで、本実施の形態にぉヽては、前記非照射領域 AR12が形成されなヽように、筐体の寸法を超音波素子の寸法に対応させて設定するようにして、る。

[0021] 図 2において、 11は、上端及び下端が密閉された処理槽であり、該処理槽 11は、ステンレス鋼等の金属、強化ガラス等によって形成され、所定の形状、本実施の形態においては、円筒状の形状を有する筐体 20を備え、該筐体 20の内部に処理の対象となる被処理液としての図示されない水が収容される。前記筐体 20は、底壁 12、該底壁 12から立ち上げられた側壁 13及び頂壁 14から成り、前記筐体 20の下端の近傍に、筐体 20内に水を供給するための供給口 17が、筐体 20の上端の近傍に、筐体 20内の水を排出するための排出口 18が形成される。

[0022] そして、超音波を発生させて筐体 20内の水に照射するために、前記底壁 12に、例えば、セラミック振動子によって構成された超音波素子 mlが取り付けられる。そのために、前記底壁 12に、径方向外方に向けて突出させてフランジ部 fgが形成され、前記超音波素子 mlの外周縁とフランジ部 fgの外周縁とがー致させられる。

[0023] また、超音波素子 mlの直径を D1とし、超音波が照射される照射領域 AR1の直径を D2とし、筐体 20の直径を D3としたとき、直径 D3を直径 D1より小さくし、かつ、直径 D2と等しくする。したがって、筐体 20内の全体に、照射領域 AR1が形成されるので、筐体 20内における下端力上端までの水の全体に超音波を照射することができる。

[0024] 前記超音波素子 mlにお、て、超音波の周波数は、 950 [kHz]以上、かつ、 2 [M Hz〕以下の範囲で設定された所定の値にされ、駆動電圧、及び超音波の出力を表す強さ（振幅）は、 10〔mWZcm²〕以上、かつ、 200〔WZcm²〕以下の範囲にされ、必要となる処理能力に対応させて設定された所定の値にされる。

[0025] また、図 3に示されるように、前記側壁 13の所定の箇所、本実施の形態においては、筐体 20の下端の近傍には、水の温度を検出する温度検出部としての温度センサ 5 4が取り付けられる。なお、本実施の形態において、温度センサ 54は、筐体 20の下端の近傍に取り付けられるようになっているが、筐体 20の上端の近傍に取り付けたり、筐体 20の中央に取り付けたりすることができる。そして、前記側壁 13の所定の箇所、本実施の形態においては、筐体 20の下端の近傍には、筐体 20内の水を加熱するための加熱部材としてのヒータ 55が配設される。

[0026] また、 30は制御部、 21は超音波素子 mlを駆動するための駆動処理手段としてのドライブ回路であり、該ドライブ回路 21は図 4に示されるような発振回路を形成する。そして、 22は、超音波素子 mlの動作、すなわち、超音波素子 mlによって発生させられる超音波の強さを検出する動作検出処理手段としての動作検出回路、 23は前記筐体 20内の水の温度を制御するための温度制御処理手段としての温度コントロール回路、 24は

、前記ドライブ回路 21、動作検出回路 22及び温度コントロール回路 23に、 5〔V〕の制御用の電圧、及び超音波素子 mlの駆動用の所定の電圧を印加する電源回路である。

[0027] 前記ドライブ回路 21は、スイッチング素子としてのトランジスタ Trl、超音波の強さを検出するための被検出要素としてのコイル L1、超音波の強さを検出するための検出要素としてのコイル L2等を備え、トランジスタ Trlのコレクタに端子 tl力ェミッタにコィル L1を介して端子 t2が接続され、前記端子 tl、 t2が出力可変 (電圧可変）回路 35 を通して電源回路 24に接続される。また、前記コレクタとトランジスタ Trlのベースとの間に、超音波素子 ml及びコンデンサ C1から成り、 LC回路を構成する第 1の直列回路、並びにコンデンサ C2、 C3から成る第 2の直列回路が接続され、前記ェミッタとコンデンサ C2、 C3の中間点との間に前記コイル L1が接続される。該コイル L1と対向させて前記コイル L2が配設され、該コイル L2と前記動作検出回路 22とが接続される。

[0028] 前記発振回路は、コルピッツ発振回路の原理を利用したものであり、各発振回路の前記端子 tl、 t2間に、電源回路 24によって電圧が印加されると、ドライブ回路 21は駆動処理を行い、超音波素子 mlを駆動する。すなわち、発振回路において、トランジスタ Trlにノイズが入ると、該ノイズは、前記超音波素子 ml及びコンデンサ C1によつて増幅されて超音波素子 mlに駆動信号として送られる。そして、該駆動信号は、トランジスタ Trlにフィードバックされて更に増幅される。このように、前記動作が繰り返され、前記超音波素子 mlは、固有振動数で共振し、安定した超音波を発生させる。

[0029] また、前記構成の発振回路において、端子 tl、 t2間に印加される電圧を変化させると、超音波素子 mlによって発生させられる超音波の強さを変更することができる。すなわち、端子 tl、 t2間に印加される電圧が変化すると、トランジスタ Trlのスィッチングによって超音波が発生させられ、コイル L1を流れる電流の振幅が変化する。

[0030] そして、前記動作検出回路 22は、動作検出処理を行い、コイル L1に電流が流れるのに伴ってコイル L2に発生する電流を検出電流として読み込んで電圧に変換し、該電圧を超音波の強さとして検出する。そして、前記制御部 30の図示されない出力制御処理手段は、出力制御処理を行い、検出された超音波の強さと設定値とを比較して偏差を算出し、該偏差に基づいてフィードバック制御を行い、ドライブ回路 21に印加する電圧を変化させる。なお、前記コイル Ll、 L2によって電流検出部としての電流センサが構成される。

[0031] ところで、水道のカラン等の図示されない被処理液供給源から送られた水は、供給口 17を介して筐体 20内に供給され、筐体 20内を上方に向けて流れ、排出口 18を介して処理液となって排出され、図示されない処理液貯留部に送られる。そして、その間、超音波素子 mlによって発生させられた超音波は、筐体 20内の水の全体に照射される。これに伴い、水が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。この場合、該水素原子は酸素又は水素ガスと反応して過酸ィ匕水素になる。その結果、水中で微生物は酸化され、分解され、殺菌される。なお、前記ドライブ回路 21によってヒドロキシルラジカル生成処理手段が構成され、該ヒドロキシルラジカル生成処理手段は、ヒドロキシルラジカル生成処理を行い、超音波素子 ml を駆動することによって前記ヒドロキシルラジカルを生成する。

[0032] このように、筐体 20内の全体に照射領域 AR1が形成され、筐体 20内の水の全体に超音波が十分に照射されるので、水中で微生物を、確実に、酸化し、分解し、殺菌することができる。したがって、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

[0033] また、超音波素子 mlが筐体 20の下端に配設されるので、供給口 17に水が供給されると同時に超音波素子 mlが水に超音波を照射することができる。したがって、直ちに超音波素子 mlの駆動を開始することができる。

[0034] なお、ヒドロキシルラジカルは、超音波の周波数を 950 [kHz]以上、かつ、 2 [MHz 〕以下の範囲に収まるように設定したときに効率良く生成されることが実験結果によつて分かっていて、特に、 1600〔kHz〕以上、かつ、 1650〔kHz〕以下の範囲に収まるように設定すると、最も効率が良い。

[0035] また、前記ヒドロキシルラジカルの生成は、水の温度に依存し、温度が高くなるほど生成量が多くなり、殺菌能力が高くなるが、過度に生成量が多くなると、処理液の品質を低下させてしまう。そこで、適正な量のヒドロキシルラジカルを生成するために、水の温度が制御され、所定の範囲内の温度、本実施の形態においては、 35〜45〔 °C〕、好ましくは、 40〔で〕に維持される。そのために、前記温度コントロール回路 23 は、温度制御処理を行い、温度センサ 54によって検出された温度を検出温度として読み込み、該検出温度と設定値とを比較して偏差を算出し、該偏差によってフィードバック制御を行い、ヒータ 55の通電をオン'オフさせる。

[0036] 次に、筐体の直径を超音波素子の直径と等しくした本発明の第 2の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

[0037] 図 5は本発明の第 2の実施の形態における超音波処理装置の断面図である。

[0038] この場合、筐体 20の下端に、筐体 20内に被処理液としての図示されない水を供給するための供給口 17が、筐体 20の上端の近傍に、筐体 20内の水を排出するための排出口 18が形成される。また、超音波を発生させて筐体 20内の水に照射するために、前記底壁 12に超音波素子 mlが取り付けられ、該超音波素子 mlの外周縁と底壁 12の外周縁とがー致させられる。

[0039] ところで、前記超音波素子 mlの表面の近傍においては、照射領域 AR1より径方向外方においても、超音波が十分に水に照射され、下方ほど広ぐ上方ほど狭い環状の付加的な照射領域、すなわち、付加照射領域 AR2が形成される。そして、筐体

20内における照射領域 AR1及び付加照射領域 AR2以外の部分に、超音波が照射されなヽ非照射領域 AR3が形成される。

[0040] ところが、前述されたように、筐体 20の底壁 12に隣接させて供給口 17を形成すると

、供給口 17を介して筐体 20内に進入する水は、付加照射領域 AR2を通過するので

、超音波の照射を十分に受けることができる。

[0041] そして、超音波素子 mlの直径を D1とし、照射領域 AR1の直径を D2とし、筐体 20 の直径を D3としたとき、直径 D3を、直径 D1と等しぐかつ、直径 D2より大きくする。また、筐体 20を、照射領域 AR1及び付加照射領域 AR2に沿った形状にすることもできる。

[0042] 続いて、筐体 20の直径を超音波素子 mlの直径より大きくした本発明の第 3の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

[0043] 図 6は本発明の第 3の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[0044] この場合、筐体 20内には、螺旋状に形成され、被処理液としての図示されない水を案内する案内部材としての、かつ、筐体 20内に水を滞留させる滞留部材としてのスパイラル 15が、外周縁を筐体 20の内周面に接触させて配設され、スパイラル 15に沿って螺旋状の被処理液流路としての水流路 16が形成される。なお、スパイラル 15 はステンレス鋼等の金属によって形成される。

[0045] また、前記筐体 20の下端の近傍に、筐体 20内に水を供給するための供給口 17が、筐体 20の上端の近傍に、筐体 20内の水を排出するための排出口 18が形成され、前記底壁 12と水流路 16の入口との間に導入部 51が、前記頂壁 14と排出口 18との間に導出部 52が形成される。 [0046] そして、超音波を発生させて筐体 20内の水に照射するために、前記底壁 12の所定の箇所、本実施の形態においては、中央に超音波素子 mlが配設される。また、筐体 20内における下端から上端までの水に超音波を照射することができるように、前記スパイラル 15の中央部に、筐体 20の軸方向に貫通させて複数の穴 19が形成され、該各穴 19によって照射領域 AR1が形成される。

[0047] 本実施の形態においては、底壁 12の 1箇所に前記超音波素子 mlが配設されるようになつている力底壁 12の他の箇所、側壁 13、頂壁 14の所定の箇所等にも超音波素子を配設することができる。

[0048] 前記被処理液供給源から送られた水は、供給口 17を介して筐体 20内に供給され、導入部 51を介して水流路 16に供給され、該水流路 16に沿って螺旋状に流れるとともに、各穴 19を介して短絡して流れ、攪拌 (かくはん）されて上昇し、導出部 52に供給された後、排出口 18を介して処理液となって排出され、前記処理液貯留部に送られる。そして、その間、超音波素子 mlによって発生させられた超音波は、筐体 20内の水、主として照射領域 AR1内の水に照射される。これに伴い、水が超音波によつて分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。この場合、該水素原子は酸素又は水素ガスと反応して過酸ィ匕水素になる。その結果、水中で微生物は酸化し、分解し、殺菌される。

[0049] ところで、超音波は、周波数が高くなるほど指向性が高くなるので、所定の範囲、すなわち、超音波素子 mlの前方において、超音波素子 mlの直径の所定の範囲を外れると、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成されなくなってしまう。

[0050] そこで、前述されたように、前記照射領域 AR1によって筐体 20内における下端から上端までの水に超音波が照射されるようになっている。また、筐体 20内において、水は、水流路 16に沿って螺旋状に流れるとともに、穴 19を短絡して流れ、その間に、繰り返し照射領域 AR1を通過するので、超音波の照射を十分に受ける。したがって、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

[0051] また、水は水流路 16に沿って螺旋状に流れる分だけ筐体 20内において滞留させられるので、供給口 17に供給されて力排出口 18から排出されるまでの時間、すなわち、処理時間を長くすることができる。したがって、水に超音波を十分に照射することができるので、水中で微生物が繁殖するのを一層防止することができる。

[0052] 次に、本発明の第 4の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構

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

[0053] 図 7は本発明の第 4の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[0054] この場合、筐体 20内には、筐体 20内に被処理液としての図示されない水を滞留させる滞留部材としての複数の環状プレート 65が、外周縁を筐体 20の内周面に接触させて配設され、各環状プレート 65間に被処理液貯留部としての水貯留部 66が形成される。なお、環状プレート 65はステンレス鋼等の金属によって形成される。

[0055] また、前記筐体 20の下端の近傍に、筐体 20内に水を供給するための供給口 17が、筐体 20の上端の近傍に、筐体 20内の水を排出するための排出口 18が形成され、底壁 12と最下端の環状プレート 65との間に導入部 51が、頂壁 14と最上端の環状プレート 65との間に導出部 52が形成される。

[0056] そして、超音波を発生させて筐体 20内の水に照射するために、前記底壁 12の所定の箇所、本実施の形態においては、中央に超音波素子 mlが配設される。また、筐体 20内における下端から上端までの水に超音波を照射することができるように、前記各環状プレート 65の中央部に、筐体 20の軸方向に貫通させて複数の穴 69が形成され、該各穴 69によって照射領域 AR1が形成される。

[0057] なお、側壁 13の所定の箇所、本実施の形態においては、筐体 20の下端の近傍には温度検出部としての図示されな、温度センサが導入部 51に向けて取り付けられ、筐体 20内、本実施の形態においては、導入部 51内に、筐体 20内の水を加熱するための加熱部材としての図示されないヒータが配設される。

[0058] 前記被処理液供給源から送られた水は、供給口 17を介して筐体 20内に供給され、導入部 51及び各穴 69を介して各水貯留部 66に供給され、該各水貯留部 66内において攪拌されて上昇し、導出部 52に供給された後、排出口 18を介して処理液となつて排出され、前記処理液貯留部に送られる。そして、その間、超音波素子 mlによつて発生させられた超音波は、筐体 20内の水、主として照射領域 AR1内の水に照射される。これに伴い、水が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。その結果、水中で微生物は酸化され、分解され、殺菌される。

[0059] また、前述されたように、前記照射領域 AR1によって筐体 20内における下端から上端までの水に超音波が照射されるようになっている。そして、筐体 20内において、水は、水貯留部 66に供給されるごとに穴 69を流れ、その間に、繰り返し照射領域 A R1を通過するので、超音波の照射を十分に受ける。したがって、水中で微生物が繁殖するのを十分に防止することができる。

[0060] し力も、水は、各穴 69を介して水貯留部 66に供給される分だけ処理槽 11内において滞留させられるので、処理時間を長くすることができる。したがって、水に超音波を十分に照射することができるので、水中で微生物が繁殖するのを一層防止することができる。

[0061] なお、水に超音波が照射されることによって、水の温度が上昇するので、各水貯留部 66内において水は自然対流を起こす。したがって、各水貯留部 66内における水の攪拌を促進することができるので、水に超音波が均等に照射される。

[0062] 前記各実施の形態においては、筐体 20の下端の近傍に供給口 17が、筐体 20の上端

の近傍に排出口 18が配設されるようになつている力筐体 20の下端の近傍に排出口を、筐体 20の上端の近傍に供給口を配設することができる。

[0063] 次に、本発明の第 5の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

[0064] 図 8は本発明の第 5の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[0065] この場合、筐体 20内に、下端を底壁 12から所定の距離を置いて、上端部を頂壁 1 4を貫通させて、被処理液としての図示されな、水を滞留させる滞留部材としての筒状体 75が同心状に配設される。該筒状体 75の上端には排出口 18が接続される。なお、筒状体 75はステンレス鋼等の金属によって形成される。

[0066] そして、前記筐体 20の上端の近傍に供給口 17と隣接させて導入部 76が、前記筒状体 75の下端の近傍に反転部 77が、前記筒状体 75の上端より上方に排出口 18と隣接させて導出部 78が形成される。なお、本実施の形態においては、筐体 20及び筒状体 75をそれぞれ別体に形成した後、所定の固定部材によって固定するようになつているが、筐体 20及び筒状体 75を一体に形成することができる。

[0067] また、前記筐体 20と筒状体 75との間に第 1の流路 81が、筒状体 75内に第 2の流路 82が形成され、前記供給口 17に供給された水は、前記導入部 76に導入された後、第 1の流路 81を下方に移動させられ、反転部 77において反転させられた後、第 2 の流路 82を上方に移動させられ、導出部 78に導出され、排出口 18から処理液として排出される。

[0068] そして、超音波を発生させて筐体 20内の水に照射するために、前記底壁 12の下面における所定の箇所、本実施の形態においては、中央に超音波素子 mlが配設される。また、前記第 2の流路 82によって照射領域 AR1が形成され、該照射領域 AR1 内における下端から上端までの水の全体に超音波が照射される。

[0069] したがって、照射領域 AR1を通過するすべての水によってヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成させられる。なお、例えば、直径が 30〔mm〕の超音波素子 mlを使用して実験を行ったところ、直径が約 15〔mm〕の照射領域 AR1でヒドロキシルラジカル及び水素原子の生成が観測された。

[0070] また、単細胞真核生物のユーグレナ (E. gracilisZ)を使用し、細胞の増殖実験を行い、超音波を照射しない場合と、周波数が 1650〔kHz〕、強さが 30〔W〕の超音波を 5〔秒〕間照射した場合とについて比較したところ、 5日間の培養後の細胞数は、超音波を照射しない場合、 13 X 10⁵ [cells/ml]になったのに対して、照射した場合、 4. 3 X 10⁵ [cells/ml]であった。すなわち、超音波を 5〔秒〕間照射するだけで、細胞の増殖を約 1Z3に抑制することができる。

[0071] このように、筐体 20に供給された水は必ず照射領域 AR1を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。

[0072] なお、照射領域 AR1内の水に超音波が照射されるのに伴って、筒状体 75に超音波の振動が伝達され、筒状体 75の外側、すなわち、第 1の流路 81内においても、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。その結果、水中で微生物が繁殖するのを一層確実に防止することができる。

[0073] 本実施の形態においては、一つの超音波素子 mlを使用して、全長が 30〜60〔c m〕程度の筐体 20に適用することができる力超音波素子 mlの出力によっては 60〔 cm]以上の筐体 20に適用することもできる。

[0074] 次に、本発明の第 6の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

[0075] 図 9は本発明の第 6の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[0076] この場合、底壁 12の複数の位置に、本実施の形態においては、二つの位置に、超音波素子 ml、 m2が底壁 12に対して所定の角度で傾斜させて配設される。したがつて、各超音波素子 ml、 m2によって発生させられた超音波は、側壁 13において繰り返し反射させられて上方に伝達されるので、筐体 20内の広範囲にわたって照射領域を形成することができる。

[0077] その結果、筐体 20に供給された被処理液としての図示されな、水は、必ず照射領域を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。

[0078] なお、前記各超音波素子 ml、 m2が底壁 12に対して傾斜させられる角度は、等しくすることができるが、互いに異ならせることもできる。

[0079] 次に、本発明の第 7の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

[0080] 図 10は本発明の第 7の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[0081] この場合、底壁 12のほぼ全体にわたり、複数の位置に超音波素子 mi (i= l、 2、… )が配設される。したがって、筐体 20内の広範囲にわたって照射領域を形成することができる。その結果、筐体 20に供給された被処理液としての図示されない水は必ず照射領域を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。 [0082] 次に、本発明の第 8の実施の形態について説明する。なお、第 1の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与することによってその説明を省略し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。

[0083] 図 11は本発明の第 8の実施の形態における超音波処理装置の概念図である。

[0084] この場合、側壁 13の複数の位置に、下方から上方にかけて螺旋状に超音波素子 mi (1= 1, 2、…；)が配設される。したがって、筐体 20内の広範囲にわたって照射領域を形成することができる。その結果、筐体 20に供給された被処理液としての図示されない水は、必ず照射領域を通過するので、水中で微生物が繁殖するのを確実に防止することができる。

[0085] 前記各実施の形態においては、カラン等の被処理液供給源から送られた水を処理槽 11によって処理するようになっている力池、プール、浴槽、温泉等の被処理液供給源カゝら送られた水を処理槽 11によって処理することができる。その場合、被処理液供給源と処理槽 11との間に被処理液循環部材としてのポンプが配設される。

[0086] さらに、前記筐体 20を池、プール、浴槽、温泉等に浸漬させることができる。その場合、池、プール、浴槽、温泉等によって被処理液供給源及び被処理液貯留部が構成され、池、プール、浴槽、温泉等の水は直接供給口 17を介して筐体 20内に供給され、筐体 20内の水は排出口 18を介して直接、池、プール、浴槽、温泉等に排出される。なお、筐体 20内において、水は、超音波が照射されるのに伴って、温度が上昇し、筐体 20内を上方に移動するので、水を循環させるためにポンプを配設する必要はないが、補助的にポンプを配設することができる。また、この場合、複数の超音波素子 miを並べて配設するのが好まし!/、。

[0087] なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなぐ本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲力排除するものではない。

産業上の利用可能性

[0088] 本発明を、水中で微生物が繁殖するのを防止するための超音波処理装置に適用することができる。

Claims

請求の範囲

[1] (a)被処理液を収容し、供給口及び排出口を備えた筐体と、

(b)該筐体内に配設され、被処理液を滞留させる滞留部材と、

(c)前記筐体の所定の箇所に配設され、超音波を発生させ、前記滞留部材によって形成された照射領域の被処理液に超音波を照射する超音波素子とを有するとともに

(d)前記供給口から筐体内に供給された被処理液は、前記照射領域を通過して排出口に送られ、該排出口から排出されることを特徴とする超音波処理装置。

[2] 前記供給口又は排水口は超音波素子に隣接させて形成される請求項 1に記載の超音波処理装置。

[3] 前記照射領域は前記滞留部材を貫通して形成される請求項 1に記載の超音波処理装置。

[4] (a)前記滞留部材は筒状体であり、

(b)該筒状体内に前記照射領域が形成される請求項 2に記載の超音波処理装置。

[5] 前記超音波素子は複数配設される請求項 1〜4のいずれか 1項に記載の超音波処理装置。

[6] 前記各超音波素子は、底壁の複数の位置に、底壁に対して所定の角度で傾斜させて配設される請求項 5に記載の超音波処理装置。

[7] 前記各超音波素子は側壁の複数の位置に螺旋状に配設される請求項 5に記載の超音波処理装置。

[8] 前記筐体内に、被処理液を加熱する加熱部材が配設される請求項 1〜7のいずれ力 1項に記載の超音波処理装置。