(57)【要約】【課題】異なる周波数の超音波を順次または同時に照射できると共に、処理容器中でより均一な超音波音場を形成でき、液体処理の効率を向上できるようにした液体処理装置を提供する。【解決手段】  液体処理装置１００において、処理容器１１の中に、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する複数の棒状超音波放射体１２ａ，１２ｂが配置され、この複数の棒状超音波放射体１２ａ，１２ｂの中心線は、処理容器１１の中心線に平行し、所定の距離ｄ１，ｄ２を離れて配置され、超音波放射体１２ａ，１２ｂは、一端に超音波を発生する超音波振動子１３ａ，１３ｂが配置され、振動子１３ａ，１３ｂが配置された端は処理容器１１に固定され、液体を処理する際に、順次または同時に超音波を放射するようになされる。これにより、処理容器１１の中でより均一の音場を形成でき、化学反応の促進、乳化、廃水処理等の液体処理の効率を向上できる。【選択図】  図１
2005103530.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に超音波を照射し、超音波エネルギーを利用して上記液体を処理する液体処理装置において、
槽または管状の処理容器と、
上記処理容器内に配置された、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する複数の棒状超音波放射体とを備え、
上記棒状超音波放射体は、その中心線が上記処理容器の中心線に平行し、所定の距離を離れて配置される
ことを特徴とする液体処理装置。
【請求項２】
上記棒状超音波放射体は、少なくとも一端に超音波を発生する振動子が配置され、該振動子が配置された端は上記処理容器に固定され、
上記液体を処理する際に、順次または同時に超音波を放射する
ことを特徴とする請求項１に記載の液体処理装置。
【請求項３】
液体に超音波を照射し、超音波エネルギーを利用して上記液体を処理する液体処理装置において、
配管によって接続された複数の管状処理容器と、
上記複数の管状処理容器のそれぞれに配置され、異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する棒状超音波放射体と、
上記液体を上記複数の管状処理容器のそれぞれに順次通過させる送液手段とを備え、
上記棒状超音波放射体は、その中心線が上記管状処理容器の中心線に平行して配置される
ことを特徴とする液体処理装置。
【請求項４】
上記液体を処理する際に、上記液体は、周波数の低い棒状超音波放射体が配置された管状処理容器から周波数の高い棒状超音波放射体が配置された管状容器まで順次に通過するようになされる
ことを特徴とする請求項３に記載の液体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  この発明は、超音波エネルギーを利用して液体を処理する液体処理装置に関する。詳しくは、槽または管状の処理容器の中に、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する複数の棒状超音波放射体が配置され、この複数の棒状超音波放射体の中心線は、処理容器の中心線に平行し、所定の距離を離れて配置される。または、配管によって接続された複数の管状処理容器のそれぞれに、異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する棒状超音波放射体配置され、棒状超音波放射体の中心線は、管状処理容器の中心線に平行して配置され、複数の管状処理容器のそれぞれに液体を順次通過させる構成とすることによって、異なる周波数の超音波を順次または同時に照射できると共に、処理容器中でより均一な超音波音場を形成することできるため、液体処理の効率を向上することができるようにした液体処理装置に係るものである。
【背景技術】
【０００２】  従来、異なる周波数の超音波を反応溶液に照射することができる超音波反応装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
この超音波反応装置は、一つの反応容器と、該反応容器に配置された周波数の異なる超音波を発生することができる複数の振動子とを備えている。この場合、上述の複数の振動子は、反応容器の外壁、例えば反応容器の底面外部、または反応容器の側面外部に配置されるようになされている。【０００３】  また、この超音波反応装置は、配管によって接続された複数の反応容器と、これらの反応容器のそれぞれに配置された異なる周波数の超音波を付与する振動子と、反応溶液を複数の反応容器のそれぞれに順次通過させる手段とを備えている。この場合も、上述の複数の振動子は、反応容器の外壁、例えば反応容器の底面外部に配置されるようになされている。
【特許文献１】特開２００２−１４３６７３号公報（第３，４頁、第１，３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  上述したように、反応容器の外壁、例えば反応容器の底面外部、または反応容器の側面外部に振動子を配置する場合、振動子により発生した超音波を反応容器の底面、または反応容器の側面を介して反応容器内部の液体に照射するため、超音波エネルギーの利用効率が低い、特に大型の反応容器の場合、反応容器の底面または側面がある程度の厚さが必要とされ、これにより反応容器内部への超音波エネルギーの利用率が低下する問題があった。【０００５】  また、反応容器の底面外部、または反応容器の側面外部に振動子を配置する場合、反応容器内部において振動子が配置される側の超音波が強く、伝達距離が大きくなることにつれて超音波が弱くなり、反応容器内部の音場が不均一である問題があった。【０００６】  そこで、この発明は、異なる周波数の超音波を順次または同時に照射できると共に、処理容器中でより均一な超音波音場を形成でき、液体処理の効率を向上することができるようにした液体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】
【０００７】  この発明に係る液体処理装置は、液体に超音波を照射し、超音波エネルギーを利用して液体を処理する液体処理装置において、槽または管状の処理容器と、処理容器内に配置された、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する複数の棒状超音波放射体とを備え、棒状超音波放射体は、その中心線が処理容器の中心線に平行し、所定の距離を離れて配置されるものである。【０００８】  この発明においては、槽または管状の処理容器の中に、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する複数の棒状超音波放射体が配置され、この複数の棒状超音波放射体は、その中心線が処理容器の中心線に平行し、所定の距離を離れて配置される。例えば、棒状超音波放射体は、少なくとも一端に超音波を発生する振動子が配置され、該振動子が配置された端は上記処理容器に固定され、液体を処理する際に、順次または同時に超音波を放射するようになされる。これにより、超音波を効率よく液体に照射することが可能となる。また、処理容器中でより均一な超音波音場を形成することが可能となる。【０００９】  また、この発明に係る液体処理装置は、液体に超音波を照射し、超音波エネルギーを利用して上記液体を処理する液体処理装置において、配管によって接続された複数の管状処理容器と、複数の管状処理容器のそれぞれに配置され、異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する棒状超音波放射体と、液体を上記複数の管状処理容器のそれぞれに順次通過させる送液手段とを備え、棒状超音波放射体は、その中心線が管状処理容器の中心線に平行して配置されるものである。【００１０】  この発明においては、配管によって接続された複数の管状処理容器のそれぞれに、異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する棒状超音波放射体配置され、棒状超音波放射体は、その中心線が管状処理容器の中心線に平行して配置される。複数の管状処理容器のそれぞれに液体を順次通過させる。例えば液体を処理する際に、液体は、周波数の低い棒状超音波放射体が配置された管状処理容器から周波数の高い棒状超音波放射体が配置された管状容器まで順次に通過するようになされる。これにより、超音波を効率よく液体に照射することが可能となる。また、処理容器中でより均一な超音波音場を形成することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】  この発明によれば、槽または管状の処理容器の中に、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する複数の棒状超音波放射体が配置され、この複数の棒状超音波放射体は、その中心線が処理容器の中心線に平行し、所定の距離を離れて配置されるものである。【００１２】  また、この発明によれば、配管によって接続された複数の管状処理容器のそれぞれに、異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する棒状超音波放射体配置され、棒状超音波放射体は、その中心線が管状処理容器の中心線に平行して配置される。複数の管状処理容器のそれぞれに液体を順次通過させるものである。【００１３】  このような構成によって、異なる周波数の超音波を順次または同時に照射できると共に、処理容器中でより均一な超音波音場を形成でき、化学反応の促進、乳化、廃水処理等の液体処理の効率を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】  以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態の映像出力装置について説明する。
図１は、本発明の第１の実施の形態の液体処理装置１００の構成を示す図である。図１に示すように、液体処理装置１００は、処理容器１１と、超音波放射体１２ａ，１２ｂと、超音波振動子１３ａ，１３ｂと、超音波発振器１４ａ，１４ｂと、攪拌装置Ｍとを備えている。【００１５】  処理容器１１は、例えば被処理液１５の入口、出口を有する円筒状容器である。被処理液１５はこの処理容器中に装填され、またはこの処理容器１１を通過するようになされる。また、被処理液１５の温度を攪拌するための攪拌装置Ｍを配置している。なお、処理容器１１には、被処理液１５の温度をコントロールするためのジャケットを配置するようにしてもよい。【００１６】  超音波放射体１２ａ，１２ｂは、棒状、例えば円柱または円筒状に形成され、一端には超音波振動子１３ａ，１３ｂが配置される。超音波振動子１３ａ，１３ｂはそれぞれ超音波発振器１４ａ，１４ｂに接続される。超音波発振器１４ａ，１４ｂからの電気信号は超音波振動子１３ａ，１３ｂを駆動し、機械振動に変換され、超音波放射体１２ａ，１２ｂ介して液体に超音波を照射する。ここで、超音波放射体１２ａ，１２ｂは、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射することができるようになされる。即ち、超音波放射体１２ａ，１２ｂには、それぞれ異なる周波数の超音波を発生する超音波振動子１３ａ，１３ｂが配置され、超音波振動子１３ａ，１３ｂはそれぞれ異なる周波数の超音波発振器１４ａ，１４ｂに接続される。【００１７】  例えば、超音波振動子１３ａおよび超音波発振器１４ａは周波数２５ｋＨｚの超音波を発生でき、超音波振動子１３ｂおよび超音波発振器１４ｂは周波数４０ｋＨｚの超音波を発生できる。超音波放射体１２ａは、周波数２５ｋＨｚの超音波を放射するこき、超音波放射体１２ｂは、周波数４０ｋＨｚの超音波を放射することができるようになされる。【００１８】  また、超音波放射体１２ａ，１２ｂは、それぞれの中心線が処理容器１１の中心線に平行し、所定の距離ｄ１，ｄ２を離れた位置に配置される。また、超音波放射体１２ａ，１２ｂの超音波振動子１３ａ，１３ｂを有する端は、処理容器１１の蓋１６に固定される。固定方法としては、図２に示すような方法を用いてもよい。この場合、超音波振動子１３ａ，１３ｂは容器の外部に露出状態で配置されるため、被処理液１５の温度に影響され難く、より高い温度の処理過程に適用できる。【００１９】  なお、処理容器は、図３に示すように、円管状容器から構成されてもよい。図３は、本発明の第１の実施の形態の液体処理装置の他の構成例を示す図である。
この場合、液体処理装置１００Ａにおいて、超音波放射体１２ａは、処理容器１１Ａの下部に配置され、超音波放射体１２ｂは、処理容器１１Ａの上部に配置される。ここで、超音波放射体１２ａ，１２ｂは、それぞれの中心線Ｃ２ａ，Ｃ２ｂが処理容器１１Ａの中心線Ｃ１に平行し、所定の距離ｄ３，ｄ４を離れた位置に配置される。また、超音波放射体１２ａの超音波振動子１３ａを有する端は、処理容器１１Ａの下部フランジ１７ａに固定され、超音波放射体１２ｂの超音波振動子１３ｂを有する端は、処理容器１１Ａの上部フランジ１７ｂに固定される。【００２０】  また、被処理液１５はこの処理容器１１Ａを通過するようになされる。例えば、被処理液１５は処理容器１１Ａの下部から流入し、上部から流出するようになされる。これによって、被処理液１５は、先に周波数２５ｋＨｚの超音波で照射され、その後周波数４０ｋＨｚの超音波で照射される。【００２１】  このように本実施の形態においては、処理容器１１，１１Ａの中に、それぞれ異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する超音波放射体１２ａ，１２ｂが配置され、この超音波放射体１２ａ，１２ｂは、中心線Ｃ２ａ，Ｃ２ｂが処理容器１１，１１Ａの中心線Ｃ１に平行し、所定の距離ｄ１，ｄ２またはｄ３，ｄ４を離れて配置されるようになされる。【００２２】  これにより、液体処理装置１００において、異なる周波数の超音波を順次または同時に照射できると共に、処理容器１１，１１Ａの中でより均一な超音波音場を形成でき、化学反応の促進、乳化、廃水処理等の液体処理の効率を向上することができる。
また、超音波放射体１２ａ，１２ｂは、その中心線Ｃ２ａ，Ｃ２ｂが処理容器１１，１１Ａの中心線Ｃ１に平行し、所定の距離ｄ１，ｄ２またはｄ３，ｄ４を離れて配置されることで、処理容器１１，１１Ａによる反射波の影響を抑制でき、効率よく超音波エネルギーを放射することができる。【００２３】  次に、図面を参照しながら、この発明の第２の実施の形態の液体処理装置について説明する。第２の実施の形態の液体処理装置において、処理容器が複数の管状容器からなる以外、上述した第１の実施の形態の液体処理装置１００と同様な構成を有し、その詳細説明は省略する。【００２４】  図４は、本発明の第２の実施の形態の液体処理装置２００の構成を示す図である。図４に示すように、液体処理装置２００は、処理容器２１ａ，２１ｂと、超音波放射体１２ａ，１２ｂと、超音波振動子１３ａ，１３ｂと、超音波発振器１４ａ，１４ｂと、配管２３と、送液手段としての送液ポンプ２４とを備えている。【００２５】  処理容器２１ａ，２１ｂは、円管状容器から構成される。この処理容器２１ａ，２１ｂは、配管２３により接続されている。被処理液１５は送液ポンプ２４により処理容器２１ａ，２１ｂを通過するようになされる。なお、処理容器２１ａ，２１ｂには、被処理液１５の温度をコントロールするためのジャケットを配置するようにしてもよい。【００２６】  処理容器２１ａには，２１ｂには、超音波放射体１２ａが配置されている。また、処理容器２１ｂには、超音波放射体１２ｂが配置されている。超音波放射体１２ａ，１２ｂは、それぞれの中心線Ｃ２ａ，Ｃ２ｂが処理容器２１ａ，２１ｂの中心線Ｃ１ａ，Ｃ１ｂに平行し、所定の距離ｄ５，ｄ６を離れた位置に配置される。また、超音波放射体１２ａ，１２ｂの超音波振動子１３ａ，１３ｂを有する端は、処理容器２１ａ，２１ｂの上部フランジ２２ａ，２２ｂに固定される。固定方法としては、上述した図２に示すような方法を用いてもよい。この場合、超音波振動子１３ａ，１３ｂは容器の外部に露出状態で配置されるため、被処理液１５の温度に影響され難く、より高い温度の処理過程に適用できる。【００２７】  なお、超音波放射体１２ａ，１２ｂの超音波振動子１３ａ，１３ｂを有する端は、処理容器２１ａ，２１ｂの下部フランジに固定されるようにしてもよい。
この場合、例えば、超音波振動子１３ａおよび超音波発振器１４ａは２５ｋＨｚであり、超音波振動子１３ｂおよび超音波発振器１４ｂは４０ｋＨｚである。超音波放射体１２ａは、周波数２５ｋＨｚの超音波を放射するこき、超音波放射体１２ｂは、周波数４０ｋＨｚの超音波を放射することがきるようになされる。
液体処理を行う際に、被処理液１５は、周波数の低い超音波放射体１２ａが配置された処理容器２１ａから周波数の高い超音波放射体１２ｂが配置された処理容器２１ｂまで順次に通過するようになされる。【００２８】  このように本実施の形態においては、配管２３によって接続された管状処理容器２１ａ，２１ｂのそれぞれに、異なる周波数の超音波を表面から３６０度方向に放射する超音波放射体１２ａ，１２ｂが配置され、超音波放射体１２ａ，１２ｂは、その中心線Ｃ２ａ，Ｃ２ｂが処理容器２１ａ，２１ｂの中心線Ｃ１ａ，Ｃ１ｂに平行し、所定の距離ｄ５，ｄ６を離れて配置される。液体処理を行う際に、被処理液１５は、周波数の低い超音波放射体１２ａが配置された処理容器２１ａから周波数の高い超音波放射体１２ｂが配置された処理容器２１ｂまで順次に通過するようになされる。【００２９】  これにより、液体処理装置２００において、異なる周波数の超音波を順次に照射できると共に、処理容器２１ａ，２１ｂの中でより均一な超音波音場を形成でき、化学反応の促進、乳化、廃水処理等の液体処理の効率を向上することができる。【００３０】  また、超音波放射体１２ａ，１２ｂの中心線Ｃ２ａ，Ｃ２ｂは、処理容器２１ａ，２１ｂの中心線Ｃ１ａ，Ｃ１ｂに平行し、所定の距離ｄ５，ｄ６を離れて配置されることで、処理容器１１，１１Ａによる反射波の影響を抑制でき、効率よく超音波エネルギーを放射することができる。
また、被処理液１５は、先に周波数２５ｋＨｚの超音波で照射され、その後周波数４０ｋＨｚの超音波で照射されるため、低周波の強力超音波により処理した後に高周波の超音波により処理することで、より高い処理効果が得られる。【００３１】  なお、上述実施の形態においては、超音波放射体１２ａ，１２ｂが、一端に超音波を発生する振動子が配置されたものであるが、これに限定されるものではない。例えば超音波放射体１２ａ，１２ｂの両端に超音波を発生する振動子を配置するようにしてもよい。この場合、超音波放射体１２ａ，１２ｂが、少なくとも一端または両端を処理容器に固定するようになされる。超音波放射体１２ａ，１２ｂの両端に超音波を発生する振動子を配置することで、より強力の超音波を得ることが可能となる。【００３２】  また、上述実施の形態においては、超音波放射体として、２個の超音波放射体１２ａ，１２ｂ（２５ｋＨｚ、４０ｋＨｚ）を用いたものであるが、これに限定されるものではない。例えば、３以上のそれぞれ異なる周波数の超音波を放射する超音波放射体を用いてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】  以上のように、この発明に係る液体処理装置は、化学反応の促進、物質の分散、乳化、抽出、廃水処理等処理過程を強化する目的に適用でき、特に、工業化大量処理する場合に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】第１の実施の形態の液体処理装置の構成例を示す図である。
【図２】超音波放射体の固定方法例を示す図である。
【図３】第１の実施の形態の液体処理装置の他の構成例を示す図である。
【図４】第２の実施の形態の液体処理装置の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】  １１，１１Ａ，２１ａ，２１ｂ・・・処理容器、１２ａ，１２ｂ・・・超音波放射体、１３ａ，１３ｂ・・・超音波振動子、１４ａ，１４ｂ・・・超音波発振器、１５・・・被処理液、２３・・・配管、２４・・・送液ポンプ、１００、１００Ａ，２００・・・液体処理装置、Ｃ１，Ｃ１ａ，Ｃ１ｂ・・・処理容器の中心線、Ｃ２ａ，Ｃ２ｂ・・・超音波放射体の中心線
【図１】
2005103530.tif 000003
【図２】
2005103530.tif 000004
【図３】
2005103530.tif 000005
【図４】
2005103530.tif 000006