(57)【要約】【課題】  液体の流路に照射される超音波が、配管や周囲の設備への悪影響を抑制しつつ、大きなエネルギで細菌、微生物などの殺菌・分解に利用できる超音波殺菌分解装置を提供する。【解決手段】  超音波振動子３から発生される超音波１０をレンズ４により液体２の流路内で集束させる。配管１の材質、およびレンズ４と配管１との間の充填材６は、液体２とほぼ同程度の音響インピーダンスを持つ材質とし、超音波１０のエネルギ損失を極力抑制して集束させ、細菌、微生物などを殺菌・分解する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解する超音波殺菌分解装置において、上記流路の外周部に配設された超音波振動子と、該超音波振動子から照射される超音波を流路内に集束させる集束手段とを備えた超音波殺菌分解装置。
【請求項２】
上記超音波振動子と超音波が照射される上記液体の流路との間は、該液体の有する音響インピーダンスとほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質で構成することを特徴とする請求項１記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項３】
上記集束手段は、上記超音波振動子の振動面に密着して配された凹面レンズで構成され、該凹面レンズは表面が楕円形状の非球面レンズであることを特徴とする請求項１または２記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項４】
超音波振動子の裏面側に反射板を配設し、該超音波振動子と該反射板との間を、上記液体の有する音響インピーダンスとほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質で構成して、上記超音波振動子の裏面側から放出される超音波を上記反射板により反射させて上記流路内に集束させることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項５】
上記流路の外周部で上記超音波振動子と対向する位置に第２の反射板を配設し、該流路と該第２の反射板との間を、上記液体の有する音響インピーダンスとほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質で構成して、上記超音波振動子から照射された超音波を一旦集束させた後、上記第２の反射板により反射させて上記流路内に再度集束させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項６】
上記流路の外周部で上記超音波振動子と対向する位置に上記集束手段として第３の反射板を配設し、該流路と該第３の反射板との間を、上記液体の有する音響インピーダンスとほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質で構成して、上記超音波振動子から上記流路に対して垂直方向に照射された超音波を上記第３の反射板により反射させて上記流路内に集束させることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項７】
上記流路の外周囲を所定の幅で覆うように、上記超音波振動子を配設することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項８】
上記超音波振動子は上記液体の流路外周に沿って移動可能とすることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項９】
液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解する超音波殺菌分解装置において、上記液体はポンプにて吸い上げられ、該液体の吸い上げ口近傍に配設された超音波振動子と、該超音波振動子から照射される超音波を上記吸い上げ口の流路内に集束させる集束手段とを備えた超音波殺菌分解装置。
【請求項１０】
上記集束手段にて集束される集束超音波により、上記液体内の細菌、微生物などを殺菌・分解する、あるいは該液体の流路を形成する配管内の付着物を殺菌・分解して除去することを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項１１】
上記集束手段にて集束される集束超音波の焦点距離、集束径、あるいは照射角度を変化させることで集束位置を調整可能としたことを特徴とする請求項１０記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項１２】
上記液体の流路中の異物や上記配管内の付着物を検出する異物検出手段を備え、該異物検出情報を基に上記集束超音波の集束位置を調整することを特徴とする請求項１１記載の超音波殺菌分解装置。
【請求項１３】
液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解する超音波殺菌分解装置において、上記流路を形成する配管を先細り形状とし、該配管内で上記液体の流路の周囲を、所定の圧力で該液体と同方向に流れる気体流で覆い、該流路の上流から下流方向に超音波を照射する超音波振動子を備えて、該超音波振動子から照射された超音波を上記配管内の上記気体流により反射させて上記配管の先端部近傍で集束するように導き、該集束超音波を上記液体と共に上記先端部から放出することを特徴とする超音波殺菌分解装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、水などの液体が流れる配管内に超音波振動を与えることにより、液体の殺菌や配管内の目詰まり防止、あるいは超音波振動が与えられた液体による洗浄を可能にする超音波殺菌分解装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
配管内に流れる流体に超音波振動を与える従来の殺菌処理装置は、超音波送波器により水道管の一部に超音波を照射するものがある。飲料水は超音波照射領域を通過する途中で超音波照射により殺菌され、出路から飲用に供される。また、より細菌の破壊を効果的に行う構成としては、水道管の水流路がクランク状となるように構成し、このクランク部の横幅の広い部分を照射領域とし、該領域に超音波を照射して水の流れ方向と直行するように照射を行う。これにより、細菌が音圧の腹を通過するようになり、細菌が効果的に破壊できる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、超音波振動を利用して被洗浄物を洗浄する従来の超音波洗浄装置は、円錐台カバーの一端に超音波振動子を装着し、他端に超音波振動子の径よりも小さい液体噴出口を形成し、側面に液体導入口を設ける。そして、超音波振動子から発生して液体噴出口をストレートに通過する超音波と内面で反射して液体噴出口を通過する超音波とが液体噴出口の外側で集束するようにして、カバー内に液体導入口から洗浄液を供給して超音波が集束する部分に、液体噴出口に対向して被洗浄物を配設する（例えば、特許文献２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２６２７６２号公報
【特許文献２】特許第２５２１７３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のような従来の殺菌処理装置では、効果的な殺菌を行うために、照射される超音波にはある程度以上のエネルギが必要であるが、水の流れ方向に垂直に超音波を照射するために、配管側面が超音波に垂直に照射され、配管が損傷したり劣化することがあった。さらに、水道管の水流路がクランク状となるように構成する場合では、形状に制約があり、通常の配管に広く適用できないものであった。
【０００６】
また、上記従来の超音波洗浄装置では、超音波は壁面での反射を繰り返して、最終的に先端部に届く構造になっている。壁面は金属などで作られ、超音波が流体から壁面素材の界面で反射する際、例えば水と金属界面の場合、通常、半分程度のエネルギ減衰を伴うものである。このため、先端部に到達するまで数回の反射は必須であるため、多大なエネルギロスが発生するという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題点を改善するためになされたものであり、液体の流路に超音波を照射し、照射された超音波が大きなエネルギを有して効果的に細菌、微生物などの殺菌・分解に利用できると共に、配管や周囲の設備に超音波照射による悪影響を与えることが抑制できる超音波殺菌分解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】
【０００８】
この発明に係る超音波殺菌分解装置は、液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解するものであり、上記流路の外周部に配設された超音波振動子と、該超音波振動子から照射される超音波を流路内に集束させる集束手段とを備えたものである。
【０００９】
またこの発明に係る超音波殺菌分解装置は、液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解するものであり、上記液体はポンプにて吸い上げられ、該液体の吸い上げ口近傍に配設された超音波振動子と、該超音波振動子から照射される超音波を上記吸い上げ口の流路内に集束させる集束手段とを備えたものである。
【００１０】
またこの発明に係る超音波殺菌分解装置は、液体の流路に超音波を照射して細菌、微生物などを殺菌・分解するものであり、上記流路を形成する配管を先細り形状とし、該配管内で上記液体の流路の周囲を、所定の圧力で該液体と同方向に流れる気体流で覆い、該流路の上流から下流方向に超音波を照射する超音波振動子を備える。そして、該超音波振動子から照射された超音波を上記配管内の上記気体流により反射させて上記配管の先端部近傍で集束するように導き、該集束超音波を上記液体と共に上記先端部から放出するものである。
【発明の効果】
【００１１】
この発明による超音波殺菌分解装置は、流路の外周部に配設された超音波振動子から照射される超音波を流路内に集束させて用いるため、流路内に超音波集束場が形成され大きなエネルギにて細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる。また、集束される超音波は、配管に垂直に照射される成分が少ないため、配管や周囲の設備への超音波照射による悪影響を抑制できる。
【００１２】
またこの発明による超音波殺菌分解装置は、液体の吸い上げ口近傍に配設された超音波振動子から照射される超音波を上記吸い上げ口の流路内に集束させて用いるため、液体の吸い上げ口に超音波集束場が形成され大きなエネルギにて細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解でき、吸い上げ口の目詰まりを効果的に防止できる。
【００１３】
またこの発明による超音波殺菌分解装置は、流路を形成する配管を先細り形状とし、超音波振動子から下流方向に照射された超音波を上記配管内の流路を覆う気体流により反射させて配管先端部近傍で集束するように導くため、反射の際のエネルギロスを抑制して配管先端部近傍で超音波を大きなエネルギで集束させることができ、細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１による超音波殺菌分解装置を図について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
図に示すように、配管１内を水などの液体２が矢印の方向に流れて流路が形成されており、配管１の外周部に集束手段としての凹面レンズ４を介して超音波振動子３を配設し、レンズ４と配管１との間に充填材６を設けて超音波殺菌分解装置を構成する。
超音波振動子３で発生した超音波１０はレンズ４によって流路内で集束され、焦点５に集まる。この際、配管１の材質、およびレンズ４と配管１との間の充填材６は、流れる液体２とほぼ同程度の音響インピーダンスを持つ材質であり、例えば液体２が水の場合、配管１や充填材６の材質は、水やポリエチレンなど音響インピーダンスが１０６Ｎｓ／ｍ３オーダのものとする。
【００１５】
以上のように、この実施の形態では、超音波振動子３から発生される超音波１０をレンズ４により液体２の流路内で集束させて超音波集束場を形成する。これにより液体２に大きなエネルギの集束超音波１０が照射され、液体２にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、細菌、微生物などを殺菌・分解したり、配管の目詰まり物質を分解して破壊する。さらに、同様に気泡の破壊も可能とすることから、液体２中の脱気を実現することができる。
また上述したように、配管１の材質、およびレンズ４と配管１との間の充填材６は、液体２と同程度の音響インピーダンスを持つ材質とすることで、超音波振動子３から液体２までの材質の音響インピーダンスを、液体２の音響インピーダンスと同程度にする。これにより超音波１０のエネルギ損失を極力抑制して集束させることができ、液体２に大きなエネルギの集束超音波１０を効果的に照射でき、細菌、微生物などの殺菌・分解を促進できる。
【００１６】
また、集束超音波１０は配管１の壁面に対し垂直成分が少ないため、配管１や周囲の設備に対する超音波の照射に伴う損傷などの悪影響を防止できる。
また、配管１内壁に付着増殖した微生物が増粘多糖類を産出し、その増粘多糖類が配管１の目詰まり原因になるものであるが、集束超音波１０の照射により液体２にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、上記のような配管１内壁の付着物も、分解して除去できる。
【００１７】
なお、上記実施の形態１では、超音波の集束手段として凹面レンズ４を超音波振動子３に密着させて設けたが、超音波振動子３自身の振動面を球状に形成して集束手段を持たせても良い。また、平面状の超音波振動子を焦点を結ぶように円形あるいは球状に配列して集束手段を持たせても良い。
振動面が球状の超音波振動子を用いて集束超音波を用いた場合と、単に振動面が平面の超音波振動子を用いた場合とで、配管内壁に付着増殖した微生物に起因する増粘多糖類を模擬して固化させたゼラチンを水中に設置し、例えば３．４ＭＨｚ、２３Ｗの一定条件でゼラチンに対して超音波照射する比較実験を行った。この結果、振動面が平面の超音波振動子の場合には変化がなかったが、振動面が球状の超音波振動子による集束超音波を用いた場合には、瞬時にゼラチンが破壊された。このように、集束超音波によって効率的に配管の目詰まりが防止できることが確認された。
【００１８】
また、超音波１０が異なる物質界面を透過する際にはエネルギ損失が生じるが、図１に示すように、配管１の外周面に反射防止膜７を設置すると、超音波１０が界面を透過する際のエネルギ損失が低減でき、殺菌や分解の効率が良くなる。またこのような反射防止膜７は、配管１の外周面のみでなく、配管１の内側に反射防止コ−トとして形成しても良く、また全ての界面に設置しても良い。
【００１９】
また、上記実施の形態で示した超音波殺菌分解装置は、配管１に縦方向に複数個配列させて備えると、より効果的に細菌、微生物などの殺菌・分解処理が行える。さらに、配管の内径が特に細くなっているような箇所に超音波殺菌分解装置を配設すると、より効果的である。
【００２０】
実施の形態２．
次に、上記実施の形態１による超音波殺菌分解装置における集束手段であるレンズ４について詳細に説明する。
上述したように、超音波振動子３から発した超音波１０を液体２の流路内で局所的に集束させるため、超音波振動子３にレンズ４を密着させて設けるが、この凹面レンズ４の形状を求める考え方を記す。
図４において、ｙ＝ｙ0が振動面であり、上方向に振動が伝わる。集束点は、図中でＦ（０，Ｆ）とする。超音波を１点に集束させ、強め合わせるためには、同時間に同位相で１点に集まる。よって、図中の矢印点線で示す２つの音路２０を通る時間が同じになる。液体中音速、レンズ中音速が図中のようにそれぞれｃ1、ｃ2のとき、図中（ｘ0，ｙ0）で表される振動面から焦点Ｆに到着する時間と、振動面（ｘ，ｙ0）からレンズ面上（ｘ，ｙ）を通過してＦに到達する時間が等しいことから求める。
【００２１】
この凹面レンズ４は、集束焦点までの距離をＦとしたとき、例えば次式を満たすｘ、ｙで表される表面形状を持つレンズである。
x２/{F２*(1-μ)/(1+μ)} + {y-F/(1+μ)}２/{F２/(1+μ)２}=1
但し、（μ＝液体中音速/レンズ中音速）
上記式で表されるレンズ４は、楕円形状の非球面レンズとなる。またこのレンズ４は金属で作られ、機械的強度を持ち、エネルギ吸収率が低いため温度上昇が少ないという特徴をもつ。また共振周波数が出来るだけ高い超音波振動子３を用いて、焦点距離を小さくすると集束効果がより良くなる。
【００２２】
このような楕円形状を持つ非球面レンズを用意し、超音波振動子を底面にしてその上に楕円形状が上になるようこの非球面レンズを置き、焦点位置まで水を浸して超音波照射を行ない、球面レンズを用いた場合と比較実験を行った。結果、球面レンズを用いた場合は集束が悪く集束径が大きかったが、上記のような非球面レンズを用いた場合は水面の盛り上がりが中央部１箇所となり、ツノが立つような水面の隆起を見せた。このように球面レンズを用いた場合に比べ、上記式で表される楕円形状の非球面レンズを用いた場合には、より１点に超音波が集束することが確認された。
【００２３】
実施の形態３．
次に、この発明の実施の形態３による超音波殺菌分解装置を図について説明する。
図３はこの発明の実施の形態３による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
図に示すように、上記実施の形態１で示した超音波殺菌分解装置における超音波振動子３の裏面側に反射板９を配設し、超音波振動子３と反射板９との間に充填材８を充填する。超音波振動子３の裏面側の電極面にも絶縁処理を施し、充填材８として、例えば水を充填して流すあるいはレンズ状の金属を充填するなど、液体２とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質を用いる。
【００２４】
超音波振動子３は、電極の両面から超音波が照射されるものであるが、振動面から大気へのエネルギ透過率はゼロに近い。このため上述したように、超音波振動子３の裏面側に、裏面から出た超音波１０ａのエネルギ損失が少なくなるように充填材８を介して反射板９を設け、裏面側から放出される超音波１０ａを反射板９にて反射させて液体２の流路内に集束させる。
これにより、超音波振動子３の裏面側から放出される超音波１０ａも流路内に集束されて有効利用でき、液体２にさらに大きなエネルギの集束超音波１０、１０ａを効果的に照射でき、細菌、微生物などの殺菌・分解を一層促進できる。
【００２５】
なお、集束超音波１０（１０ａ）は、焦点５を通過した後、拡散するが、図４に示すように、配管１の外周部で超音波振動子３と対向する位置に第２の反射板１１を配設し、焦点５を通過した後に拡散した超音波を反射板１１を用いて、再度焦点５に集束させて利用することもできる。これにより一層効率良く超音波が利用でき、細菌、微生物などの殺菌・分解を一層促進できる。なお図４では、図３で示した超音波殺菌分解装置の構成要素３、４、６、８、９は便宜上省略した。また、図示は省略したが、この場合も反射板１１の内側には、配管１との間に液体２とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質を充填して、超音波１０のエネルギ損失が少なくなるようにする。また、反射板１１は配管１の壁面中に配設しても良い。
さらに、焦点５を通過した超音波を反射板１１を用いて再集束させて利用する図４の構成は、上記実施の形態１および実施の形態３の場合に、同様に適用できる。
【００２６】
実施の形態４．
上記実施の形態３では、超音波振動子３の裏面側に反射板９を配設して、裏面側から放出される超音波１０ａも有効利用したが、この実施の形態では、裏面側からの超音波１０ａを、焦点５とは異なる位置に集束させる。
図５に示すように、焦点５ａが焦点５よりも所定の距離で下方にずれるように、反射板９ａの表面形状を例えば放物線形状などに構成する。これにより、集束超音波１０、１０ａによる殺菌・分解処理の処理範囲を広げることができ、効率的な殺菌・分解処理ができる。
【００２７】
なお、反射板９ａの形状が、電子制御等によって可変としても良く、その場合、反射板９ａの形状変化によって、焦点５ａの位置をスキャンさせることができる。これにより集束超音波１０、１０ａによる殺菌・分解処理の処理範囲をさらに広げることができ、一層効率的な殺菌・分解処理ができる。
【００２８】
実施の形態５．
上記実施の形態１では超音波振動子３を配管１の外周部に配設したが、この実施の形態では図６に示すように、配管１の外周囲を所定の幅で覆うように、例えば、照射面が球状である超音波振動子を配管１周囲で回転させたような回転体形状を有する超音波振動子１２を用いる。または回転体形状のレンズを備えるものでも良い。これにより、超音波振動子１２の電極面積が増加し、より大きなエネルギで集束超音波１０を液体２に照射でき、液体２にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解する。このような構造の超音波振動子１２では、難分解性の対象物でも容易に分解可能となる。
【００２９】
実施の形態６．
超音波振動子３の裏面から放射された超音波エネルギを有効に使用する例を以下に示す。
超音波振動子３の両側の振動面に対して配管１を並列に配置し、超音波振動子１の両側の振動面にそれぞれ凹面レンズ４と充填材６とを配設する。これにより、超音波振動子３は１つでその両側に存在する流路内の液体２に対して集束超音波１０を照射でき、効率良く殺菌・分解処理ができる。
【００３０】
実施の形態７．
上記各実施の形態では、超音波振動子３から照射する超音波を集束させるものとしたが、この実施の形態では、図７に示すように、超音波振動子３から液体２の流路に対して垂直方向に照射された超音波１０ｂを、集束手段としての第３の反射板１１ａにより反射させて流路内に集束させる。反射板１１ａは、流路の外周部で超音波振動子３と対向する位置に配設するものであり、図７では配管１の壁面中に設けた。
この実施の形態においても、超音波振動子３から発生される超音波１０ｂを液体２の流路内で集束させて、液体２に大きなエネルギの集束超音波が照射できるため、上記実施の形態１と同様に、液体２にキャビテーションや超音波噴流を励起させて、細菌、微生物などを殺菌・分解し、配管の目詰まり物質を分解して破壊することができる。
【００３１】
なお、反射板１１ａは配管１の外周部に設けても良く、その場合、反射板１１ａの内側には、配管１との間に液体２とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質を充填して、超音波１０のエネルギ損失が少なくなるようにする。配管１の材質も液体２とほぼ同程度の音響インピーダンスを有する材質されているものとする。
【００３２】
実施の形態８．
次に、液体２がポンプにて配管１内に吸い上げられる場合に用いる超音波殺菌分解装置について説明する。
図８に示すように、液体２は矢印の方向に配管１内を吸い上げられ、液体２を吸い込む入口（吸い上げ口）の内部に焦点５ｂを作るように、集束手段を備えた超音波振動子３ａを設置し、集束超音波を照射する。超音波振動子３ａは吸い上げ口直下に配設するのが効果的であるが、吸い上げ口近傍の他の位置でも良い。
【００３３】
ポンプの吸い上げ口である配管１の先端部では、配管１中に生息する微生物の産出する増粘多糖類などが詰まり易く、ポンプ吸い上げの支障となるものであったが、上述したように、超音波殺菌分解装置により集束超音波を吸い上げ口の流路内に照射することにより、目詰まり物質１９を分解して除去することができる。また、目詰まり物質１９の原因となる細菌、微生物も殺菌・分解することができる。
【００３４】
実施の形態９．
次に、この発明の実施の形態９による超音波殺菌分解装置を図９について説明する。
図に示すように、配管１の外周部に集束手段を備えた、例えば振動面が球状の超音波振動子３ｂを配設し、配管１との間に図示しない充填材６を設ける。また、液体２の流路中の異物や配管１内壁の付着物を検出する異物検出手段として、例えば検出用超音波振動子２１とセンシング部２２とを備える。検出用超音波振動子２１は、超音波振動子３ｂよりも上流の配管１の外周部に配設される。さらに、センシング部２２に接続された制御部２３を備えて、超音波振動子３ｂからの超音波照射を制御する。
【００３５】
この実施の形態では、検出用超音波振動子２１およびセンシング部２２にて目詰まり物質等の異物１９ａを検出すると、その情報を基に、集束超音波１０が照射されるように超音波振動子３ｂからの超音波照射を制御する。これにより、効果的に異物１９ａを分解することができる。
【００３６】
なお、集束される集束超音波１０の焦点距離、集束径、あるいは照射角度を変化させることで集束位置を調整可能に構成すると、検出用超音波振動子２１およびセンシング部２２からの検出情報を基に、制御部２３が超音波照射の集束位置も制御し、確実に異物１９ａを分解することができる。また、検出用超音波振動子２１による異物検出位置と超音波振動子３ｂとの配設位置を適切に設定することで、配管１内壁の付着物を検出してその付着物に対して集束超音波１０を照射することもできる。
【００３７】
図１０は、焦点距離、集束径が可変となる超音波振動子３ｃを用いた場合を示す図である。図に示すように、超音波振動子３ｃは、複数の平板振動子が連結した構造で、照射面は側面形状が扇形であり、該照射面の形状が変化することにより、焦点距離が変化する。このため、図１０（ａ）に示すように、通常、流路内の中央の焦点５に超音波１０を集束させるが、図１０（ｂ）に示すように、流路内の端部の焦点５ｃに超音波１０を集束させるように制御できる。
【００３８】
実施の形態１０．
次に、この発明の実施の形態１０による超音波殺菌分解装置を図１１について説明する。
図に示すように、超音波殺菌分解装置を配管１に沿って移動可能に構成する。ここでは、配管１の周囲に密着して移動する所定の幅の円筒管から成る移動体２４を構成し、レール２５を配して配管１に沿って移動可能とし、この移動体２４の外周部に充填材６およびレンズ４を介して超音波振動子３を配設する。また、移動体２４は、液体２とほぼ同程度の音響インピーダンスを持つ材質で構成する。
【００３９】
この実施の形態では、超音波殺菌分解装置を配管１に沿って移動可能に構成したため、集束超音波１０による殺菌・分解処理の処理範囲を、移動範囲の配管全域に広げることができる。
また、上記実施の形態９で示した異物検出手段を備えて、検出された異物に集束超音波１０を照射するように移動体２４を移動させると、より効果的に集束超音波１０を照射することができる。
また、図１１で示した移動体２４は上下移動のみであるが、上下だけでなく、回転移動も可能にすると、集束超音波１０による殺菌・分解処理の処理範囲をさらに効果的に広でることができる。
【００４０】
実施の形態１１．
次に、この発明の実施の形態１１による超音波殺菌分解装置を図１２について説明する。
図に示すように、流路を形成する配管１４を先細り形状とし、配管１４内で液体２の流路の周囲を、所定の圧力で液体２と同方向に流れる気体流１５で覆い、流路の上流から下流方向に超音波を照射する超音波振動子１３を備える。超音波振動子１３は平面型振動子を１つあるいは複数個用いて構成する。気体流１５は空気や窒素ガスなどをエアーカーテンのように高圧ジェット流で流す。そして超音波振動子１３から照射された超音波１７を配管１４内の気体流１５により反射させて配管１４の先端部１６近傍で集束するように導き、この集束超音波を液体２と共に先端部１６から放出する。
【００４１】
この実施の形態では、超音波１７は配管壁面の内側の気体流１５での反射を繰り返して、最終的に先端部に届く構造になっているが、気体流１５での反射の際にはエネルギ損失が殆ど発生しないため、反射の際のエネルギ損失を抑制して超音波１７を大きなエネルギで集束させることができ、細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる。
これにより、液体２内や配管先端部１６に付着する細菌、微生物などを効果的に殺菌・分解できる、あるいは、被洗浄物に対して集束超音波を液体２と共に先端部１６から放出することにより、被洗浄物表面を効果的に洗浄することができる。
【００４２】
上記各実施の形態では、液体２に対し超音波のみを用いて殺菌・分解処理を行ったが、超音波によるキャビテーションや噴流が発生する反応場において、高電圧パルスや大出力光パルスによる反応場を組み合わせても良く、この相乗効果よって、より効果的な反応場を作り出し、さらに効率良い分解や殺菌が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】この発明の実施の形態１による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態２によるレンズによる超音波の集束を説明する図である。
【図３】この発明の実施の形態３による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３の別例による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態４による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態５による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態７による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態８による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態９による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態９の別例による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態１０による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態１１による超音波殺菌分解装置の構造を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  配管、２  液体、３，３ａ，３ｂ，３ｃ  超音波振動子、
４  集束手段としてのレンズ、５，５ａ，５ｂ，５ｃ  焦点、６，８  充填材、
９，９ａ  反射板  １０，１０ａ  超音波（集束超音波）、１０ｂ  超音波、
１１  第２の反射板、１１ａ  集束手段としての第３の反射板、１２  超音波振動子、
１３  超音波振動子、１４  配管、１５  気体流、１６  配管先端部、１７  超音波、
２１  異物検出手段としての検出用超音波振動子、２２  センシング部、２３  制御部、
２４  移動体。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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