超音波処理装置
【課題】超音波素子を駆動するためのエネルギーを小さくすることができ、超音波処理装置のコストを低くすることができるようにする。
【解決手段】駆動されて超音波を発生させる超音波素子ｍｉと、被処理物及び超音波素子ｍｉと接触させて配設され、超音波を被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室１４と、超音波を反射させる反射部材とを有する。被処理物及び超音波素子ｍｉと接触させて伝播媒体収容室１４が配設され、伝播媒体収容室１４に、超音波を被処理物に伝達するための超音波伝播媒体が収容されるので、超音波素子ｍｉを駆動するためのエネルギーを小さくすることができる。したがって、超音波処理装置のコストを低くすることができる。
【解決手段】駆動されて超音波を発生させる超音波素子ｍｉと、被処理物及び超音波素子ｍｉと接触させて配設され、超音波を被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室１４と、超音波を反射させる反射部材とを有する。被処理物及び超音波素子ｍｉと接触させて伝播媒体収容室１４が配設され、伝播媒体収容室１４に、超音波を被処理物に伝達するための超音波伝播媒体が収容されるので、超音波素子ｍｉを駆動するためのエネルギーを小さくすることができる。したがって、超音波処理装置のコストを低くすることができる。
【発明の詳細な説明】
【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、液体中の微生物を殺菌するための超音波処理装置、例えば、超音波殺菌装置においては、超音波素子を駆動することによって超音波を発生させ、該超音波によってキャビテーションを起こし、液体中の微生物を殺菌するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２８８３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の超音波殺菌装置においては、超音波によってキャビテーションを起こす必要があるので、超音波素子を駆動するためのエネルギーを十分に大きくし、超音波を液体に伝達する必要がある。したがって、超音波殺菌装置のコストが高くなってしまう。
【０００４】
本発明は、前記従来の超音波殺菌装置の問題点を解決して、超音波素子を駆動するためのエネルギーを小さくすることができ、コストを低くすることができる超音波処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのために、本発明の超音波処理装置においては、駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、前記超音波を反射させる反射部材とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、超音波処理装置においては、駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、前記超音波を反射させる反射部材とを有する。
【０００７】
この場合、被処理物及び超音波素子と接触させて伝播媒体収容室が配設され、該伝播媒体収容室に、超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体が収容されるので、超音波素子を駆動するためのエネルギーを小さくすることができる。したがって、超音波処理装置のコストを低くすることができる。
【０００８】
また、超音波素子によって発生させられた超音波を、超音波伝播媒体を介して被処理物に伝達することができるので、超音波素子に対する被処理物収容部の位置を設定する場合に、設計の自由度を高くすることができる。
【０００９】
さらに、前記超音波が反射部材によって反射されるので、伝播媒体収容室内の全体に超音波を照射し、被処理物の全体に超音波を照射することができる。したがって、被処理物を確実に殺菌することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、超音波処理装置としての超音波殺菌装置について説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の概念図である。
【００１２】
図において、１１は超音波殺菌装置、１２は殺菌処理部、１３は伝播媒体循環処理部である。前記殺菌処理部１２は、閉鎖された空間を形成し、超音波を図示されない被処理物に伝達するための超音波伝播媒体としての水ｅを収容する箱状の伝播媒体収容室１４、該伝播媒体収容室１４の所定の壁、本実施の形態においては、底壁ｗａの中央に取り付けられた超音波発生器１５、及び前記伝播媒体収容室１４内における所定の箇所、本実施の形態においては、側壁ｗｂ、ｗｃ（図における手前側及び奥側の側壁も含む）に取り付けられた反射部材としての反射板１７を備える。なお、本実施の形態において、被処理物は、成分として水分を有する魚介類である。
【００１３】
また、前記伝播媒体循環処理部１３は、前記伝播媒体収容室１４から供給された水ｅを収容し、ろ過するろ過槽２１、循環ポンプ２２、水ｅを冷却するクーラ２３等を備える。
【００１４】
前記ろ過槽２１内には、所定の箇所に区画壁２５が配設され、該区画壁２５によって第１、第２の室２６、２７が形成される。そして、第１の室２６に図示されないろ過剤が、第２の室２７に加熱部材としてのヒータ２８及び温度検出部としての温度センサ２９が配設される。
【００１５】
また、伝播媒体収容室１４と第１の室２６とが管路４１によって、第２の室２７と循環ポンプ２２とが管路４３によって、循環ポンプ２２とクーラ２３とが管路４５によって、クーラ２３と伝播媒体収容室１４とが管路４７によって接続される。前記管路４１は、一端が、伝播媒体収容室１４内における上端の近傍において開口し、他端が第１の室２６の上方において開口し、伝播媒体収容室１４内において管路４１を越えた水ｅが、管路４１内を落下し、第１の室２６に供給される。該第１の室２６に供給された水ｅは、ろ過剤によってろ過された後、区画壁２５を乗り越えて第２の室２７に供給され、該第２の室２７内において、必要に応じて、水ｅの温度が設定温度になるように、ヒータ２８によって加熱される。
【００１６】
そのために、温度コントローラ３３が配設され、該温度コントローラ３３は、温度センサ２９によって検出された水ｅの温度を読み込み、水ｅの温度が設定温度になるように、フィードバック制御を行う。
【００１７】
そして、第２の室２７内において設定温度になった水ｅは、管路４３を通り、循環ポンプ２２によって吸引され、循環ポンプ２２から吐出され、管路４５を通り、クーラ２３に供給される。該クーラ２３には、図示されない冷凍機械が配設され、必要に応じて、前記冷凍機械を稼働することによって水ｅが冷却される。
【００１８】
続いて、クーラ２３内の水ｅは、管路４７を通って伝播媒体収容室１４に供給される。なお、前記管路４７の一部は、管路４１内に配設され、二重管構造にされる。本実施の形態においては、二重管構造にされるようになっているが、二重管構造以外にすることもできる。
【００１９】
前記超音波発生器１５は、少なくとも一つ、本実施の形態においては、ｎ個の超音波素子ｍｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ−１、ｎ）を備える。該各超音波素子ｍｉにおいて、超音波の周波数は９５０〔ｋＨｚ〕以上、かつ、２〔ＭＨｚ〕以下の範囲にされ、出力は１０〔ｍＷ／ｃｍ2 〕以上、かつ、２００〔Ｗ／ｃｍ2 〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することのない値にされる。また、前記超音波発生器１５は、被処理物によって出力を調整することができ、必要に応じて超音波素子ｍｉを複数配設することによって、出力を大きくすることができる。
【００２０】
前記各超音波素子ｍｉは、例えば、セラミック振動子によって構成される。なお、本実施の形態において、超音波素子ｍｉは、底壁ｗａに取り付けられるようになっているが、側壁ｗｂ、ｗｃに取り付けることもできる。各超音波素子ｍｉによって発生させられた超音波は、伝播媒体収容室１４内の水ｅに照射される。
【００２１】
次に、前記構成の超音波殺菌装置１１の制御回路について説明する。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の制御回路を示す図である。
【００２３】
図において、３０は超音波殺菌装置１１（図１）の全体の制御を行う制御部、３１は各超音波素子ｍｉを駆動するためのドライブ回路、ＣＲｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ−１、ｎ）は各超音波素子ｍｉを共振させるための発振回路であり、各発振回路ＣＲｉは、超音波素子ｍｉの数だけ配設され、ドライブ回路３１に接続される。また、３３は温度コントローラ、３４は、制御部３０及びドライブ回路３１に、５〔Ｖ〕以上、かつ、６０〔Ｖ〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することのない値の電圧を印加する電源回路である。なお、被処理物によって電圧を調整することができる。
【００２４】
前記制御部３０は、演算装置としての図示されないＣＰＵ、記憶装置としての図示されないメモリ等を備え、前記ＣＰＵは、コンピュータとして機能し、メモリに記録されたプログラム、データ等に基づいて各種の処理を行う。
【００２５】
前記各発振回路ＣＲｉは、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１、超音波の強さを検出するための被検出要素としてのコイルＬ１、超音波の強さを検出するための検出要素としてのコイルＬ２等を備え、トランジスタＴｒ１のコレクタに端子ｔ１が、エミッタにコイルＬ１を介して端子ｔ２が接続され、端子ｔ１、ｔ２がドライブ回路３１に接続される。また、前記コレクタとベースとの間に、超音波素子ｍｉ及びコンデンサＣ１から成り、ＬＣ回路を構成する第１の直列回路、並びにコンデンサＣ２、Ｃ３から成る第２の直列回路が接続され、前記エミッタとコンデンサＣ２、Ｃ３の中間点との間に前記コイルＬ１が接続される。該コイルＬ１と対向させて前記コイルＬ２が配設され、該コイルＬ２と動作検出処理手段としての図示されない動作検出回路とが接続され、該動作検出回路によってドライブ回路３１の動作を検出することができる。
【００２６】
前記発振回路ＣＲｉは、コルピッツ発振回路の原理を利用したものであり、制御部３０の図示されない駆動処理手段が、駆動処理を行い、前記端子ｔ１、ｔ２間に、ドライブ回路３１によって所定の電圧を印加すると、超音波素子ｍｉが駆動され、超音波を発生させる。すなわち、発振回路ＣＲｉにおいて、トランジスタＴｒ１にノイズが入ると、該ノイズは、前記超音波素子ｍｉ及びコンデンサＣ１によって増幅されて超音波素子ｍｉに駆動信号として送られる。そして、該駆動信号は、トランジスタＴｒ１にフィードバックされて更に増幅される。このような動作が繰り返されると、前記超音波素子ｍｉは、固有振動数で共振し、安定した超音波を発生させる。
【００２７】
また、前記構成の発振回路ＣＲｉにおいて、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧を変化させると、トランジスタＴｒ１のスイッチングによって発生させられてコイルＬ１に供給される電流の振幅が変化する。したがって、超音波素子ｍｉの出力が変化し、超音波素子ｍｉによって発生させられる超音波の強さ（音圧）が変更される。
【００２８】
ところで、本実施の形態においては、被処理物の種類に応じて超音波の強さを変更することができるようになっている。そのために、操作部３５が配設され、操作者が操作部３５を操作してメニューの中から超音波殺菌装置１１の運転モードを選択すると、前記制御部３０の図示されない出力設定処理手段は、出力設定処理を行い、前記メモリに設定された出力テーブルを参照して、運転モードに対応する出力を読み出し、設定する。そのために、前記出力テーブルには、運転モードと、運転モードに適する出力とが対応させて記録される。
【００２９】
なお、前記運転モードは、被処理物の種類、大きさ、量等に基づいてあらかじめ設定される。また、操作者が操作部３５を操作してメニューの中から運転モードを選択する代わりに、操作者が操作部３５を操作して出力を直接選択することができる。
【００３０】
前記動作検出回路は、動作検出処理を行い、コイルＬ１に電流が供給されるのに伴ってコイルＬ２に発生する電流を検出電流として読み込んで電圧に変換し、該電圧を超音波の強さとして検出する。なお、前記コイルＬ１、Ｌ２によって電流検出部としての電流センサが構成される。
【００３１】
そして、前記前記制御部３０の図示されない出力制御処理手段は、出力制御処理を行い、前記出力設定処理において設定された電圧と、動作検出処理によって検出された電圧とを比較して偏差を算出し、該偏差に基づいてフィードバック制御を行い、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧を算出し、算出された電圧を端子ｔ１、ｔ２間に印加して、超音波素子ｍｉの出力を変化させる。その結果、超音波の強さを変更することができる。
【００３２】
ところで、水ｅは流動性材料から成り、水ｅと被処理物とが接触させられているので、水ｅに照射された超音波は、被処理物に伝達される。そして、水ｅ及び被処理物に含有される水分が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。したがって、水ｅ及び被処理物内の水分が殺菌されるので、被処理物を外側及び内側から殺菌することができる。
【００３３】
なお、ヒドロキシルラジカルは、超音波の周波数を９５０〔ｋＨｚ〕以上、かつ、２〔ＭＨｚ〕以下の範囲に収めたときに効率良く生成されることが実験結果によって分かっていて、特に、１６００〔ｋＨｚ〕以上、かつ、１６５０〔ｋＨｚ〕以下の範囲に収めると、最も効率が良く、更に超音波の強さを調整することによって、薬物、例えば、消毒薬等に強い微生物であっても、消毒薬を使用することなく、殺菌することができる。
【００３４】
ところで、本実施の形態においては、前述されたように、被処理物の種類に応じて運転モードが変更され、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧が変更され、超音波素子ｍｉの出力を変更し、超音波の強さを変更するようにしている。
【００３５】
ところが、各超音波素子ｍｉによって発生させられる超音波の周波数が一定であるので、前述されたように、出力制御処理において、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧を変更した場合、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができないことがある。例えば、印加される電圧が２０〔Ｖ〕より低い場合、１０００〔ｋＨｚ〕の近傍の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができるのに対して、他の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができない。
【００３６】
また、印加される電圧が２０〔Ｖ〕以上である場合、１６００〔ｋＨｚ〕の近傍の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができるのに対して、他の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができない。このように、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができる電圧は超音波素子ｍｉの周波数によって異なる。
【００３７】
そこで、本実施の形態においては、複数の超音波素子ｍｉをグループ分けし、各グループごとに異なる周波数で超音波を発生させることができるようになっている。そして、前述されたように、被処理物の種類に応じて、印加される電圧が設定されると、設定された電圧に対応させて超音波素子ｍｉのグループが選択されるようになっている。
【００３８】
そのために、前記メモリの周波数テーブルに、電圧と、該電圧に対してヒドロキシルラジカルを十分に生成することができる周波数とが対応させて記録される。そして、前記制御部３０の図示されない周波数算出処理手段は、周波数算出処理を行い、前記出力制御処理において算出された電圧を読み込み、前記周波数テーブルを参照し、電圧に対して最適な周波数を読み出すことによって算出する。
【００３９】
続いて、前記制御部３０の図示されない超音波素子選択処理手段は、超音波素子選択処理を行い、算出された周波数のグループを選択し、該グループに属する超音波素子ｍｉを駆動する。
【００４０】
このように、本実施の形態においては、水ｅ及び被処理物内の水分に超音波が照射されるのに伴ってヒドロキシルラジカルが生成され、該ヒドロキシルラジカルによって細菌等の微生物が殺菌されるので、超音波によってキャビテーションを起こす必要がない。したがって、超音波素子ｍｉを駆動するためのエネルギーを小さくすることができるので、超音波殺菌装置１１のコストを低くすることができる。
【００４１】
また、超音波素子ｍｉによって発生させた超音波を水ｅを介して被処理物に伝達することができるので、超音波素子ｍｉに対する被処理物の位置を設定する場合に、設計の自由度を高くすることができる。
【００４２】
ところで、前記ヒドロキシルラジカルの生成は、水ｅの温度、及び被処理物内の水分の温度に依存し、温度が高くなるほど生成量が多くなり、殺菌能力が高くなるが、過度に生成量が多くなると被処理物を破損してしまうことがある。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、前記制御部３０の図示されない温度制御処理手段は、温度制御処理を行い、設定温度を温度コントローラ３３に送り、水ｅの温度を設定温度になるように制御する。超音波殺菌装置１１の運転を開始する時点では、通常、水ｅの温度は低いので、ヒータ２８を通電して温度を上昇させ、水ｅが設定温度になるように、ヒータ２８の通電をオン・オフさせるようにしている。なお、超音波が水ｅに照射されるのに伴って、水ｅの温度が高くなるので、必要に応じて、クーラ２３の電源をオン・オフさせる。
【００４４】
なお、駆動処理手段、出力設定処理手段、出力制御処理手段、周波数算出処理手段、超音波素子選択処理手段等によってヒドロキシルラジカル生成処理手段が構成され、該ヒドロキシルラジカル生成処理手段は、ヒドロキシルラジカル生成処理を行い、超音波素子ｍｉを駆動することによって前記ヒドロキシルラジカルを生成する。
【００４５】
ところで、超音波の振動は、周波数（振動数）が高くなると指向性が強くなり、光の反射、回折等の現象と同様に扱うことができる。また、超音波素子ｍｉの中心を通り、超音波素子ｍｉの面に対して直交する方向に延びる線（以下「伝播線」という。）上において強さが大きいのに対して、伝播線から離れた周辺では強さが小さい。
【００４６】
そこで、前記各超音波素子ｍｉに対して所定の位置に反射板１７を配設し、各超音波素子ｍｉによって発生させられた超音波を反射板１７によって反射させ、伝播媒体収容室１４内の全体に超音波を照射し、被処理物の全体に超音波を照射するようにしている。したがって、被処理物を確実に殺菌することができる。
【００４７】
図３は本発明の第１の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００４８】
図において、１４は伝播媒体収容室であり、該伝播媒体収容室１４内に水ｅが収容される。前記伝播媒体収容室１４内において、前記超音波発生器１５の超音波素子ｍｉのうちの所定の超音波素子（例えば、超音波素子ｍ１、ｍ２等）は、超音波素子の面が上方に向けて水平になるように第１の支持部としての固定支持部１５ａに移動不能に取り付けられて配設され、他の超音波素子（例えば、超音波素子ｍ（ｎ− 1）、ｍｎ等）については、超音波素子の面が反射板１７に向けて傾斜させて、かつ、揺動自在に配設される。そのために、前記固定支持部１５ａに隣接させて、揺動自在に配設される超音波素子は、第２の支持部としての揺動支持部１５ｂに取り付けられる。そして、該揺動支持部１５ｂは、駆動部としての図示されないモータと連結され、該モータを駆動することによって矢印方向に揺動させられる。
【００４９】
前記固定支持部１５ａに取り付けられた超音波素子（以下「固定超音波素子」という。）によって発生させられた超音波は、上方に向けて伝播され、揺動支持部１５ｂに取り付けられた超音波素子（以下「傾斜超音波素子」という。）によって発生させられた超音波は、反射板１７に向けて伝播され、反射板１７において反射させられる。本実施の形態においては、傾斜超音波素子は、揺動自在に配設されるが、揺動させることなく、所定の角度で傾斜させることができる。
【００５０】
そして、反射板１７において反射させられた超音波が分散させられて伝播媒体収容室１４内の全体に伝播されるように、反射板１７の反射面が所定の形状を有するように設定される。本実施の形態において、反射板１７は、表面に凹凸が形成されるように、四角錐（すい）、円錐等の形状を有する複数の突起ｑｊ（ｊ＝１、２、…）を有する。
【００５１】
そして、傾斜超音波素子に対する各突起ｑｊの位置がそれぞれ異なるので、傾斜超音波素子に対する各突起ｑｊの反射面の角度もそれぞれ異なる。したがって、各反射面で反射された超音波は、伝播媒体収容室１４内において各方向に向けて分散させて伝播され、伝播媒体収容室１４内における超音波の強さを、どの位置においても、１０〔ｍＷ／ｃｍ2 〕以上、かつ、２００〔Ｗ／ｃｍ2 〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することがない値にされる。
【００５２】
ところで、反射板１７の反射面の面積を変えることによって、超音波の強さを変更し、前記ヒドロキシルラジカルの生成量を変更することができる。反射面の面積は、振動吸収材を貼（ちょう）着、印刷、一体生成等によって反射面上に形成することにより変更することができる。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５４】
図４は本発明の第２の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００５５】
この場合、反射部材としての各反射板１７の反射面Ｓ１は湾曲させられ、凹面鏡の構造を有する。この場合、傾斜超音波素子を揺動させた場合、反射板１７において反射された超音波は、反射面Ｓ１の焦点に近い方向に向けて伝播させられるので、揺動支持部１５ｂ及び傾斜超音波素子の揺動範囲が比較的大きく設定された場合に適する。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５７】
図５は本発明の第３の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００５８】
この場合、反射部材としての各反射板１７の反射面Ｓ２は湾曲させられ、凸面鏡の構造を有する。この場合、傾斜超音波素子を揺動させた場合、反射板１７において反射された超音波は、反射面Ｓ２の焦点から離れた方向に向けて伝播させられるので、揺動支持部１５ｂ及び傾斜超音波素子の揺動範囲が比較的小さく設定された場合に適する。
【００５９】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６０】
図６は本発明の第４の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００６１】
この場合、伝播媒体収容室１４の底壁ｗａに第１の超音波発生器５５が固定されて配設され、該第１の超音波発生器５５に超音波素子ｍｉ（ｉ＝１、２、…）が取り付けられ、伝播媒体収容室１４の頂壁ｗｄに第２、第３の超音波発生器５６、５７が矢印方向に移動自在に配設され、各第２、第３の超音波発生器５６、５７に超音波素子ｒ１、ｒ２が取り付けられる。
【００６２】
また、側壁ｗｂ、ｗｃには、階段状の形状を有する反射部材としての反射板１７が配設される。該反射板１７の反射面Ｓ３、Ｓ４は、頂壁ｗｄ側から底壁ｗａ側に向けて段階的に伝播媒体収容室１４内の中央に向けて迫り出し、第１の面としての、鉛直方向に対して平行な鉛直面ｓａ１〜ｓａ４、及び各鉛直面ｓａ１〜ｓａ４間を結ぶ、第２の面としての傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３を有する。なお、各傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３の位置は、反射面Ｓ３、Ｓ４で互いに異ならせて形成される。
【００６３】
前記構成の超音波殺菌装置１１（図１）において、前記第２、第３の超音波発生器５６、５７を矢印方向に移動させると、超音波素子ｒ１、ｒ２によって発生させられた超音波は、鉛直方向における下方に向けて伝播され、各反射面Ｓ３、Ｓ４の各傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３のうちの所定の傾斜面で反射され、水平方向に向けて伝播される。
【００６４】
したがって、前記第２、第３の超音波発生器５６、５７の位置をそれぞれ設定することによって、超音波が反射される傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３を選択することができるので、伝播媒体収容室１４内の各部位における超音波の強さを変更することができる。
【００６５】
この場合、第２、第３の超音波発生器５６、５７の各超音波素子ｒ１、ｒ２によって発生させられた超音波は、互いに水平方向に伝播されるが、各傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３の位置は、反射面Ｓ３、Ｓ４で互いに異ならせて形成されるので、超音波同士が干渉することはない。
【００６６】
前記各実施の形態においては、超音波発生器１５及び第１の超音波発生器５５が底壁ｗａに取り付けられるようになっているが、貝類等を生きたまま殺菌する場合は、金属等の板に超音波素子を取り付けて振動板ユニットを形成し、該振動板ユニットを底壁ｗａに取り付け、貝類の殻に直接超音波を照射することができる。
【００６７】
また、前記各実施の形態においては、被処理物として魚介類が処理されるようになっているが、被処理物として、生鮮食料品、レトルト食品等を袋等に入れた状態で処理することができる。その場合、前記超音波伝播媒体は、水ｅだけでなく、ジェル状体（ゲル状体）又はゾル状体（コロイド溶液）のものであってもよい。
【００６８】
さらに、被処理物として、足、手等の人体の一部であってもよい。
【００６９】
次に、足を殺菌するための超音波殺菌装置１１について説明する。
【００７０】
図７は本発明の第５の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００７１】
図において、１４は、上部が開放された空間を形成する箱状の伝播媒体収容室であり、該伝播媒体収容室１４は、超音波を被処理物である足に伝達するための超音波伝播媒体としての水ｅを収容する。前記伝播媒体収容室１４の所定の壁、本実施の形態においては、側壁ｗｂの下部に超音波発生器５９が取り付けられ、底壁ｗａに階段状の形状を有する反射部材としての反射板１７が配設される。また、反射板１７より上方の所定の箇所に、足を置くための網状の足置き６１が配設される。前記超音波発生器５９においては、複数の図示されない超音波素子が高さ方向における各位置に配設される。
【００７２】
前記反射板１７の反射面Ｓ５は、側壁ｗｂ側から側壁ｗｃ側に向けて段階的に伝播媒体収容室１４内の上方に向けて迫り出し、第１の面としての、水平方向に対して平行な水平面ｓａ１１〜ｓａ１５、及び各水平面ｓａ１１〜ｓａ１５間を結ぶ、第２の面としての傾斜面ｓｂ１１〜ｓｂ１４を有する。
【００７３】
前記構成の超音波殺菌装置１１（図１）において、各超音波素子によって発生させられた超音波は、水平方向における側壁ｗｃに向けて伝播され、反射面Ｓ５の各傾斜面ｓｂ１１〜ｓｂ１４で反射され、上方向に向けて伝播され、足を照射する。
【００７４】
前記超音波は、手や足に照射される場合、人体に影響のない出力、すなわち１０〔ｍＷ／ｃｍ2 〕以上、かつ、２８〔Ｗ／ｃｍ2 〕以下に調整することができる。
【００７５】
各超音波素子のうちの所定の超音波素子の出力を大きくしたり、小さくしたりすることによって、足の各部位のうちの所定の部位を充填（てん）的に殺菌することができる。
【００７６】
この場合も、反射面Ｓ５の面積を変更したり、超音波発生器５９を上下方向に移動させることによって、超音波の強さを変更し、前記ヒドロキシルラジカルの生成量を変更することができる。
【００７７】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の制御回路を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【符号の説明】
【００７９】
１１ 超音波殺菌装置
１４ 伝播媒体収容室
１７ 反射板
３０ 制御部
ｅ 水
ｍｉ 超音波素子
【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、液体中の微生物を殺菌するための超音波処理装置、例えば、超音波殺菌装置においては、超音波素子を駆動することによって超音波を発生させ、該超音波によってキャビテーションを起こし、液体中の微生物を殺菌するようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００５−２８８３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前記従来の超音波殺菌装置においては、超音波によってキャビテーションを起こす必要があるので、超音波素子を駆動するためのエネルギーを十分に大きくし、超音波を液体に伝達する必要がある。したがって、超音波殺菌装置のコストが高くなってしまう。
【０００４】
本発明は、前記従来の超音波殺菌装置の問題点を解決して、超音波素子を駆動するためのエネルギーを小さくすることができ、コストを低くすることができる超音波処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
そのために、本発明の超音波処理装置においては、駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、前記超音波を反射させる反射部材とを有する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、超音波処理装置においては、駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、前記超音波を反射させる反射部材とを有する。
【０００７】
この場合、被処理物及び超音波素子と接触させて伝播媒体収容室が配設され、該伝播媒体収容室に、超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体が収容されるので、超音波素子を駆動するためのエネルギーを小さくすることができる。したがって、超音波処理装置のコストを低くすることができる。
【０００８】
また、超音波素子によって発生させられた超音波を、超音波伝播媒体を介して被処理物に伝達することができるので、超音波素子に対する被処理物収容部の位置を設定する場合に、設計の自由度を高くすることができる。
【０００９】
さらに、前記超音波が反射部材によって反射されるので、伝播媒体収容室内の全体に超音波を照射し、被処理物の全体に超音波を照射することができる。したがって、被処理物を確実に殺菌することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、超音波処理装置としての超音波殺菌装置について説明する。
【００１１】
図１は本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の概念図である。
【００１２】
図において、１１は超音波殺菌装置、１２は殺菌処理部、１３は伝播媒体循環処理部である。前記殺菌処理部１２は、閉鎖された空間を形成し、超音波を図示されない被処理物に伝達するための超音波伝播媒体としての水ｅを収容する箱状の伝播媒体収容室１４、該伝播媒体収容室１４の所定の壁、本実施の形態においては、底壁ｗａの中央に取り付けられた超音波発生器１５、及び前記伝播媒体収容室１４内における所定の箇所、本実施の形態においては、側壁ｗｂ、ｗｃ（図における手前側及び奥側の側壁も含む）に取り付けられた反射部材としての反射板１７を備える。なお、本実施の形態において、被処理物は、成分として水分を有する魚介類である。
【００１３】
また、前記伝播媒体循環処理部１３は、前記伝播媒体収容室１４から供給された水ｅを収容し、ろ過するろ過槽２１、循環ポンプ２２、水ｅを冷却するクーラ２３等を備える。
【００１４】
前記ろ過槽２１内には、所定の箇所に区画壁２５が配設され、該区画壁２５によって第１、第２の室２６、２７が形成される。そして、第１の室２６に図示されないろ過剤が、第２の室２７に加熱部材としてのヒータ２８及び温度検出部としての温度センサ２９が配設される。
【００１５】
また、伝播媒体収容室１４と第１の室２６とが管路４１によって、第２の室２７と循環ポンプ２２とが管路４３によって、循環ポンプ２２とクーラ２３とが管路４５によって、クーラ２３と伝播媒体収容室１４とが管路４７によって接続される。前記管路４１は、一端が、伝播媒体収容室１４内における上端の近傍において開口し、他端が第１の室２６の上方において開口し、伝播媒体収容室１４内において管路４１を越えた水ｅが、管路４１内を落下し、第１の室２６に供給される。該第１の室２６に供給された水ｅは、ろ過剤によってろ過された後、区画壁２５を乗り越えて第２の室２７に供給され、該第２の室２７内において、必要に応じて、水ｅの温度が設定温度になるように、ヒータ２８によって加熱される。
【００１６】
そのために、温度コントローラ３３が配設され、該温度コントローラ３３は、温度センサ２９によって検出された水ｅの温度を読み込み、水ｅの温度が設定温度になるように、フィードバック制御を行う。
【００１７】
そして、第２の室２７内において設定温度になった水ｅは、管路４３を通り、循環ポンプ２２によって吸引され、循環ポンプ２２から吐出され、管路４５を通り、クーラ２３に供給される。該クーラ２３には、図示されない冷凍機械が配設され、必要に応じて、前記冷凍機械を稼働することによって水ｅが冷却される。
【００１８】
続いて、クーラ２３内の水ｅは、管路４７を通って伝播媒体収容室１４に供給される。なお、前記管路４７の一部は、管路４１内に配設され、二重管構造にされる。本実施の形態においては、二重管構造にされるようになっているが、二重管構造以外にすることもできる。
【００１９】
前記超音波発生器１５は、少なくとも一つ、本実施の形態においては、ｎ個の超音波素子ｍｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ−１、ｎ）を備える。該各超音波素子ｍｉにおいて、超音波の周波数は９５０〔ｋＨｚ〕以上、かつ、２〔ＭＨｚ〕以下の範囲にされ、出力は１０〔ｍＷ／ｃｍ2 〕以上、かつ、２００〔Ｗ／ｃｍ2 〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することのない値にされる。また、前記超音波発生器１５は、被処理物によって出力を調整することができ、必要に応じて超音波素子ｍｉを複数配設することによって、出力を大きくすることができる。
【００２０】
前記各超音波素子ｍｉは、例えば、セラミック振動子によって構成される。なお、本実施の形態において、超音波素子ｍｉは、底壁ｗａに取り付けられるようになっているが、側壁ｗｂ、ｗｃに取り付けることもできる。各超音波素子ｍｉによって発生させられた超音波は、伝播媒体収容室１４内の水ｅに照射される。
【００２１】
次に、前記構成の超音波殺菌装置１１の制御回路について説明する。
【００２２】
図２は本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の制御回路を示す図である。
【００２３】
図において、３０は超音波殺菌装置１１（図１）の全体の制御を行う制御部、３１は各超音波素子ｍｉを駆動するためのドライブ回路、ＣＲｉ（ｉ＝１、２、…、ｎ−１、ｎ）は各超音波素子ｍｉを共振させるための発振回路であり、各発振回路ＣＲｉは、超音波素子ｍｉの数だけ配設され、ドライブ回路３１に接続される。また、３３は温度コントローラ、３４は、制御部３０及びドライブ回路３１に、５〔Ｖ〕以上、かつ、６０〔Ｖ〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することのない値の電圧を印加する電源回路である。なお、被処理物によって電圧を調整することができる。
【００２４】
前記制御部３０は、演算装置としての図示されないＣＰＵ、記憶装置としての図示されないメモリ等を備え、前記ＣＰＵは、コンピュータとして機能し、メモリに記録されたプログラム、データ等に基づいて各種の処理を行う。
【００２５】
前記各発振回路ＣＲｉは、スイッチング素子としてのトランジスタＴｒ１、超音波の強さを検出するための被検出要素としてのコイルＬ１、超音波の強さを検出するための検出要素としてのコイルＬ２等を備え、トランジスタＴｒ１のコレクタに端子ｔ１が、エミッタにコイルＬ１を介して端子ｔ２が接続され、端子ｔ１、ｔ２がドライブ回路３１に接続される。また、前記コレクタとベースとの間に、超音波素子ｍｉ及びコンデンサＣ１から成り、ＬＣ回路を構成する第１の直列回路、並びにコンデンサＣ２、Ｃ３から成る第２の直列回路が接続され、前記エミッタとコンデンサＣ２、Ｃ３の中間点との間に前記コイルＬ１が接続される。該コイルＬ１と対向させて前記コイルＬ２が配設され、該コイルＬ２と動作検出処理手段としての図示されない動作検出回路とが接続され、該動作検出回路によってドライブ回路３１の動作を検出することができる。
【００２６】
前記発振回路ＣＲｉは、コルピッツ発振回路の原理を利用したものであり、制御部３０の図示されない駆動処理手段が、駆動処理を行い、前記端子ｔ１、ｔ２間に、ドライブ回路３１によって所定の電圧を印加すると、超音波素子ｍｉが駆動され、超音波を発生させる。すなわち、発振回路ＣＲｉにおいて、トランジスタＴｒ１にノイズが入ると、該ノイズは、前記超音波素子ｍｉ及びコンデンサＣ１によって増幅されて超音波素子ｍｉに駆動信号として送られる。そして、該駆動信号は、トランジスタＴｒ１にフィードバックされて更に増幅される。このような動作が繰り返されると、前記超音波素子ｍｉは、固有振動数で共振し、安定した超音波を発生させる。
【００２７】
また、前記構成の発振回路ＣＲｉにおいて、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧を変化させると、トランジスタＴｒ１のスイッチングによって発生させられてコイルＬ１に供給される電流の振幅が変化する。したがって、超音波素子ｍｉの出力が変化し、超音波素子ｍｉによって発生させられる超音波の強さ（音圧）が変更される。
【００２８】
ところで、本実施の形態においては、被処理物の種類に応じて超音波の強さを変更することができるようになっている。そのために、操作部３５が配設され、操作者が操作部３５を操作してメニューの中から超音波殺菌装置１１の運転モードを選択すると、前記制御部３０の図示されない出力設定処理手段は、出力設定処理を行い、前記メモリに設定された出力テーブルを参照して、運転モードに対応する出力を読み出し、設定する。そのために、前記出力テーブルには、運転モードと、運転モードに適する出力とが対応させて記録される。
【００２９】
なお、前記運転モードは、被処理物の種類、大きさ、量等に基づいてあらかじめ設定される。また、操作者が操作部３５を操作してメニューの中から運転モードを選択する代わりに、操作者が操作部３５を操作して出力を直接選択することができる。
【００３０】
前記動作検出回路は、動作検出処理を行い、コイルＬ１に電流が供給されるのに伴ってコイルＬ２に発生する電流を検出電流として読み込んで電圧に変換し、該電圧を超音波の強さとして検出する。なお、前記コイルＬ１、Ｌ２によって電流検出部としての電流センサが構成される。
【００３１】
そして、前記前記制御部３０の図示されない出力制御処理手段は、出力制御処理を行い、前記出力設定処理において設定された電圧と、動作検出処理によって検出された電圧とを比較して偏差を算出し、該偏差に基づいてフィードバック制御を行い、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧を算出し、算出された電圧を端子ｔ１、ｔ２間に印加して、超音波素子ｍｉの出力を変化させる。その結果、超音波の強さを変更することができる。
【００３２】
ところで、水ｅは流動性材料から成り、水ｅと被処理物とが接触させられているので、水ｅに照射された超音波は、被処理物に伝達される。そして、水ｅ及び被処理物に含有される水分が超音波によって分解され、ヒドロキシルラジカル及び水素原子が生成される。したがって、水ｅ及び被処理物内の水分が殺菌されるので、被処理物を外側及び内側から殺菌することができる。
【００３３】
なお、ヒドロキシルラジカルは、超音波の周波数を９５０〔ｋＨｚ〕以上、かつ、２〔ＭＨｚ〕以下の範囲に収めたときに効率良く生成されることが実験結果によって分かっていて、特に、１６００〔ｋＨｚ〕以上、かつ、１６５０〔ｋＨｚ〕以下の範囲に収めると、最も効率が良く、更に超音波の強さを調整することによって、薬物、例えば、消毒薬等に強い微生物であっても、消毒薬を使用することなく、殺菌することができる。
【００３４】
ところで、本実施の形態においては、前述されたように、被処理物の種類に応じて運転モードが変更され、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧が変更され、超音波素子ｍｉの出力を変更し、超音波の強さを変更するようにしている。
【００３５】
ところが、各超音波素子ｍｉによって発生させられる超音波の周波数が一定であるので、前述されたように、出力制御処理において、端子ｔ１、ｔ２間に印加される電圧を変更した場合、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができないことがある。例えば、印加される電圧が２０〔Ｖ〕より低い場合、１０００〔ｋＨｚ〕の近傍の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができるのに対して、他の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができない。
【００３６】
また、印加される電圧が２０〔Ｖ〕以上である場合、１６００〔ｋＨｚ〕の近傍の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができるのに対して、他の周波数で超音波を発生させると、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができない。このように、ヒドロキシルラジカルを十分に生成することができる電圧は超音波素子ｍｉの周波数によって異なる。
【００３７】
そこで、本実施の形態においては、複数の超音波素子ｍｉをグループ分けし、各グループごとに異なる周波数で超音波を発生させることができるようになっている。そして、前述されたように、被処理物の種類に応じて、印加される電圧が設定されると、設定された電圧に対応させて超音波素子ｍｉのグループが選択されるようになっている。
【００３８】
そのために、前記メモリの周波数テーブルに、電圧と、該電圧に対してヒドロキシルラジカルを十分に生成することができる周波数とが対応させて記録される。そして、前記制御部３０の図示されない周波数算出処理手段は、周波数算出処理を行い、前記出力制御処理において算出された電圧を読み込み、前記周波数テーブルを参照し、電圧に対して最適な周波数を読み出すことによって算出する。
【００３９】
続いて、前記制御部３０の図示されない超音波素子選択処理手段は、超音波素子選択処理を行い、算出された周波数のグループを選択し、該グループに属する超音波素子ｍｉを駆動する。
【００４０】
このように、本実施の形態においては、水ｅ及び被処理物内の水分に超音波が照射されるのに伴ってヒドロキシルラジカルが生成され、該ヒドロキシルラジカルによって細菌等の微生物が殺菌されるので、超音波によってキャビテーションを起こす必要がない。したがって、超音波素子ｍｉを駆動するためのエネルギーを小さくすることができるので、超音波殺菌装置１１のコストを低くすることができる。
【００４１】
また、超音波素子ｍｉによって発生させた超音波を水ｅを介して被処理物に伝達することができるので、超音波素子ｍｉに対する被処理物の位置を設定する場合に、設計の自由度を高くすることができる。
【００４２】
ところで、前記ヒドロキシルラジカルの生成は、水ｅの温度、及び被処理物内の水分の温度に依存し、温度が高くなるほど生成量が多くなり、殺菌能力が高くなるが、過度に生成量が多くなると被処理物を破損してしまうことがある。
【００４３】
そこで、本実施の形態においては、前記制御部３０の図示されない温度制御処理手段は、温度制御処理を行い、設定温度を温度コントローラ３３に送り、水ｅの温度を設定温度になるように制御する。超音波殺菌装置１１の運転を開始する時点では、通常、水ｅの温度は低いので、ヒータ２８を通電して温度を上昇させ、水ｅが設定温度になるように、ヒータ２８の通電をオン・オフさせるようにしている。なお、超音波が水ｅに照射されるのに伴って、水ｅの温度が高くなるので、必要に応じて、クーラ２３の電源をオン・オフさせる。
【００４４】
なお、駆動処理手段、出力設定処理手段、出力制御処理手段、周波数算出処理手段、超音波素子選択処理手段等によってヒドロキシルラジカル生成処理手段が構成され、該ヒドロキシルラジカル生成処理手段は、ヒドロキシルラジカル生成処理を行い、超音波素子ｍｉを駆動することによって前記ヒドロキシルラジカルを生成する。
【００４５】
ところで、超音波の振動は、周波数（振動数）が高くなると指向性が強くなり、光の反射、回折等の現象と同様に扱うことができる。また、超音波素子ｍｉの中心を通り、超音波素子ｍｉの面に対して直交する方向に延びる線（以下「伝播線」という。）上において強さが大きいのに対して、伝播線から離れた周辺では強さが小さい。
【００４６】
そこで、前記各超音波素子ｍｉに対して所定の位置に反射板１７を配設し、各超音波素子ｍｉによって発生させられた超音波を反射板１７によって反射させ、伝播媒体収容室１４内の全体に超音波を照射し、被処理物の全体に超音波を照射するようにしている。したがって、被処理物を確実に殺菌することができる。
【００４７】
図３は本発明の第１の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００４８】
図において、１４は伝播媒体収容室であり、該伝播媒体収容室１４内に水ｅが収容される。前記伝播媒体収容室１４内において、前記超音波発生器１５の超音波素子ｍｉのうちの所定の超音波素子（例えば、超音波素子ｍ１、ｍ２等）は、超音波素子の面が上方に向けて水平になるように第１の支持部としての固定支持部１５ａに移動不能に取り付けられて配設され、他の超音波素子（例えば、超音波素子ｍ（ｎ− 1）、ｍｎ等）については、超音波素子の面が反射板１７に向けて傾斜させて、かつ、揺動自在に配設される。そのために、前記固定支持部１５ａに隣接させて、揺動自在に配設される超音波素子は、第２の支持部としての揺動支持部１５ｂに取り付けられる。そして、該揺動支持部１５ｂは、駆動部としての図示されないモータと連結され、該モータを駆動することによって矢印方向に揺動させられる。
【００４９】
前記固定支持部１５ａに取り付けられた超音波素子（以下「固定超音波素子」という。）によって発生させられた超音波は、上方に向けて伝播され、揺動支持部１５ｂに取り付けられた超音波素子（以下「傾斜超音波素子」という。）によって発生させられた超音波は、反射板１７に向けて伝播され、反射板１７において反射させられる。本実施の形態においては、傾斜超音波素子は、揺動自在に配設されるが、揺動させることなく、所定の角度で傾斜させることができる。
【００５０】
そして、反射板１７において反射させられた超音波が分散させられて伝播媒体収容室１４内の全体に伝播されるように、反射板１７の反射面が所定の形状を有するように設定される。本実施の形態において、反射板１７は、表面に凹凸が形成されるように、四角錐（すい）、円錐等の形状を有する複数の突起ｑｊ（ｊ＝１、２、…）を有する。
【００５１】
そして、傾斜超音波素子に対する各突起ｑｊの位置がそれぞれ異なるので、傾斜超音波素子に対する各突起ｑｊの反射面の角度もそれぞれ異なる。したがって、各反射面で反射された超音波は、伝播媒体収容室１４内において各方向に向けて分散させて伝播され、伝播媒体収容室１４内における超音波の強さを、どの位置においても、１０〔ｍＷ／ｃｍ2 〕以上、かつ、２００〔Ｗ／ｃｍ2 〕以下の範囲の、被処理物の組織を破壊することがない値にされる。
【００５２】
ところで、反射板１７の反射面の面積を変えることによって、超音波の強さを変更し、前記ヒドロキシルラジカルの生成量を変更することができる。反射面の面積は、振動吸収材を貼（ちょう）着、印刷、一体生成等によって反射面上に形成することにより変更することができる。
【００５３】
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５４】
図４は本発明の第２の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００５５】
この場合、反射部材としての各反射板１７の反射面Ｓ１は湾曲させられ、凹面鏡の構造を有する。この場合、傾斜超音波素子を揺動させた場合、反射板１７において反射された超音波は、反射面Ｓ１の焦点に近い方向に向けて伝播させられるので、揺動支持部１５ｂ及び傾斜超音波素子の揺動範囲が比較的大きく設定された場合に適する。
【００５６】
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００５７】
図５は本発明の第３の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００５８】
この場合、反射部材としての各反射板１７の反射面Ｓ２は湾曲させられ、凸面鏡の構造を有する。この場合、傾斜超音波素子を揺動させた場合、反射板１７において反射された超音波は、反射面Ｓ２の焦点から離れた方向に向けて伝播させられるので、揺動支持部１５ｂ及び傾斜超音波素子の揺動範囲が比較的小さく設定された場合に適する。
【００５９】
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、第１の実施の形態と同じ構造を有するものについては、同じ符号を付与し、同じ構造を有することによる発明の効果については同実施の形態の効果を援用する。
【００６０】
図６は本発明の第４の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００６１】
この場合、伝播媒体収容室１４の底壁ｗａに第１の超音波発生器５５が固定されて配設され、該第１の超音波発生器５５に超音波素子ｍｉ（ｉ＝１、２、…）が取り付けられ、伝播媒体収容室１４の頂壁ｗｄに第２、第３の超音波発生器５６、５７が矢印方向に移動自在に配設され、各第２、第３の超音波発生器５６、５７に超音波素子ｒ１、ｒ２が取り付けられる。
【００６２】
また、側壁ｗｂ、ｗｃには、階段状の形状を有する反射部材としての反射板１７が配設される。該反射板１７の反射面Ｓ３、Ｓ４は、頂壁ｗｄ側から底壁ｗａ側に向けて段階的に伝播媒体収容室１４内の中央に向けて迫り出し、第１の面としての、鉛直方向に対して平行な鉛直面ｓａ１〜ｓａ４、及び各鉛直面ｓａ１〜ｓａ４間を結ぶ、第２の面としての傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３を有する。なお、各傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３の位置は、反射面Ｓ３、Ｓ４で互いに異ならせて形成される。
【００６３】
前記構成の超音波殺菌装置１１（図１）において、前記第２、第３の超音波発生器５６、５７を矢印方向に移動させると、超音波素子ｒ１、ｒ２によって発生させられた超音波は、鉛直方向における下方に向けて伝播され、各反射面Ｓ３、Ｓ４の各傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３のうちの所定の傾斜面で反射され、水平方向に向けて伝播される。
【００６４】
したがって、前記第２、第３の超音波発生器５６、５７の位置をそれぞれ設定することによって、超音波が反射される傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３を選択することができるので、伝播媒体収容室１４内の各部位における超音波の強さを変更することができる。
【００６５】
この場合、第２、第３の超音波発生器５６、５７の各超音波素子ｒ１、ｒ２によって発生させられた超音波は、互いに水平方向に伝播されるが、各傾斜面ｓｂ１〜ｓｂ３の位置は、反射面Ｓ３、Ｓ４で互いに異ならせて形成されるので、超音波同士が干渉することはない。
【００６６】
前記各実施の形態においては、超音波発生器１５及び第１の超音波発生器５５が底壁ｗａに取り付けられるようになっているが、貝類等を生きたまま殺菌する場合は、金属等の板に超音波素子を取り付けて振動板ユニットを形成し、該振動板ユニットを底壁ｗａに取り付け、貝類の殻に直接超音波を照射することができる。
【００６７】
また、前記各実施の形態においては、被処理物として魚介類が処理されるようになっているが、被処理物として、生鮮食料品、レトルト食品等を袋等に入れた状態で処理することができる。その場合、前記超音波伝播媒体は、水ｅだけでなく、ジェル状体（ゲル状体）又はゾル状体（コロイド溶液）のものであってもよい。
【００６８】
さらに、被処理物として、足、手等の人体の一部であってもよい。
【００６９】
次に、足を殺菌するための超音波殺菌装置１１について説明する。
【００７０】
図７は本発明の第５の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【００７１】
図において、１４は、上部が開放された空間を形成する箱状の伝播媒体収容室であり、該伝播媒体収容室１４は、超音波を被処理物である足に伝達するための超音波伝播媒体としての水ｅを収容する。前記伝播媒体収容室１４の所定の壁、本実施の形態においては、側壁ｗｂの下部に超音波発生器５９が取り付けられ、底壁ｗａに階段状の形状を有する反射部材としての反射板１７が配設される。また、反射板１７より上方の所定の箇所に、足を置くための網状の足置き６１が配設される。前記超音波発生器５９においては、複数の図示されない超音波素子が高さ方向における各位置に配設される。
【００７２】
前記反射板１７の反射面Ｓ５は、側壁ｗｂ側から側壁ｗｃ側に向けて段階的に伝播媒体収容室１４内の上方に向けて迫り出し、第１の面としての、水平方向に対して平行な水平面ｓａ１１〜ｓａ１５、及び各水平面ｓａ１１〜ｓａ１５間を結ぶ、第２の面としての傾斜面ｓｂ１１〜ｓｂ１４を有する。
【００７３】
前記構成の超音波殺菌装置１１（図１）において、各超音波素子によって発生させられた超音波は、水平方向における側壁ｗｃに向けて伝播され、反射面Ｓ５の各傾斜面ｓｂ１１〜ｓｂ１４で反射され、上方向に向けて伝播され、足を照射する。
【００７４】
前記超音波は、手や足に照射される場合、人体に影響のない出力、すなわち１０〔ｍＷ／ｃｍ2 〕以上、かつ、２８〔Ｗ／ｃｍ2 〕以下に調整することができる。
【００７５】
各超音波素子のうちの所定の超音波素子の出力を大きくしたり、小さくしたりすることによって、足の各部位のうちの所定の部位を充填（てん）的に殺菌することができる。
【００７６】
この場合も、反射面Ｓ５の面積を変更したり、超音波発生器５９を上下方向に移動させることによって、超音波の強さを変更し、前記ヒドロキシルラジカルの生成量を変更することができる。
【００７７】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の概念図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態における超音波殺菌装置の制御回路を示す図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【図７】本発明の第５の実施の形態における伝播媒体収容室の概念図である。
【符号の説明】
【００７９】
１１ 超音波殺菌装置
１４ 伝播媒体収容室
１７ 反射板
３０ 制御部
ｅ 水
ｍｉ 超音波素子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、
（ｂ）被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、
（ｃ）前記超音波を反射させる反射部材とを有することを特徴とする超音波処理装置。
【請求項２】
前記超音波素子のうちの所定の超音波素子は、揺動自在に配設される請求項１に記載の超音波処理装置。
【請求項３】
前記超音波素子は、反射部材に対して移動自在に配設される請求項１に記載の超音波処理装置。
【請求項４】
前記超音波素子を駆動して前記被処理物内にヒドロキシルラジカルを生成するヒドロキシルラジカル生成処理手段を有する請求項１に記載の超音波処理装置。
【請求項５】
前記ヒドロキシルラジカル生成処理手段は、超音波素子に印加される電圧に対応させて所定の周波数で超音波素子を駆動する請求項４に記載の超音波処理装置。
【請求項１】
（ａ）駆動されて超音波を発生させる超音波素子と、
（ｂ）被処理物及び超音波素子と接触させて配設され、前記超音波を前記被処理物に伝達するための超音波伝播媒体を収容する伝播媒体収容室と、
（ｃ）前記超音波を反射させる反射部材とを有することを特徴とする超音波処理装置。
【請求項２】
前記超音波素子のうちの所定の超音波素子は、揺動自在に配設される請求項１に記載の超音波処理装置。
【請求項３】
前記超音波素子は、反射部材に対して移動自在に配設される請求項１に記載の超音波処理装置。
【請求項４】
前記超音波素子を駆動して前記被処理物内にヒドロキシルラジカルを生成するヒドロキシルラジカル生成処理手段を有する請求項１に記載の超音波処理装置。
【請求項５】
前記ヒドロキシルラジカル生成処理手段は、超音波素子に印加される電圧に対応させて所定の周波数で超音波素子を駆動する請求項４に記載の超音波処理装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１１４１５９（Ｐ２００８−１１４１５９Ａ）
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３０００３２（Ｐ２００６−３０００３２）
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【出願人】（３９２００５１７１）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年５月２２日（２００８．５．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１１月６日（２００６．１１．６）
【出願人】（３９２００５１７１）
【Ｆターム（参考）】
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