超音波殺菌装置、及び超音波殺菌方法
【課題】超音波エネルギーを利用した殺菌を効率よく行うことができる超音波殺菌装置を提供する。
【解決手段】ベルトコンベア１１の搬送ベルト１９には被殺菌物２０が載置されている。駆動ローラ１８が回転すると、搬送ベルト１９により被殺菌物２０が搬送される。放水ノズル１３は、その後端に超音波振動子２３が設けられている。放水ノズル１３は、超音波振動子２３が発生した超音波を洗浄水Ｗに伝播させ、被殺菌物２０に向けて放水する。洗浄水Ｗ中には超音波のエネルギーによりキャビテーションが発生する。それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで、被殺菌物２０が殺菌される。
【解決手段】ベルトコンベア１１の搬送ベルト１９には被殺菌物２０が載置されている。駆動ローラ１８が回転すると、搬送ベルト１９により被殺菌物２０が搬送される。放水ノズル１３は、その後端に超音波振動子２３が設けられている。放水ノズル１３は、超音波振動子２３が発生した超音波を洗浄水Ｗに伝播させ、被殺菌物２０に向けて放水する。洗浄水Ｗ中には超音波のエネルギーによりキャビテーションが発生する。それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで、被殺菌物２０が殺菌される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に超音波を照射し、その超音波のエネルギーを利用して殺菌を行う超音波殺菌装置、及び超音波殺菌方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定周波数域の超音波を液体に照射すると、キャビテーションと呼ばれる気泡が発生することが知られている。近年では、その超音波のエネルギーを利用して殺菌を行う殺菌装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、所定温度に加熱した液体に低い周波数（具体的には、１５ｋＨｚ）の超音波を照射することで、液体の殺菌効率を向上させる超音波殺菌装置が開示されている。すなわち、この超音波殺菌装置では、低周波数で振幅の大きな超音波が作り出す圧力変動により液体中にキャビテーションを発生させ、細菌の殻を物理的に破壊することで、細菌を死滅させるようになっている。
【特許文献１】特開平９−２７６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の殺菌装置のように物理的作用で殺菌を行う場合、照射する超音波の周波数が低く大型の超音波振動子が必要となるため、装置サイズも大きくなってしまう。さらに、殺菌を確実に行うためには超音波の出力を高める必要がある。また、流水型の超音波殺菌装置に適用する場合、超音波振動子が大きくなることに加え、長い波長の超音波を放出するために放水ノズルの直径を大きくする必要がある。この場合、放水量が膨大な量となり、実用化するための障害となってしまう。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波エネルギーを利用した殺菌を効率よく行うことができる超音波殺菌装置、及び超音波殺菌方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を発生させるための超音波振動子を備え、前記超音波を液体に照射して殺菌を行う超音波殺菌装置であって、前記超音波の照射により前記液体中にキャビテーションを発生させて、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行う超音波殺菌装置をその要旨とする。
【０００７】
従って、請求項１に記載の発明によれば、超音波の照射により物理的に殺菌する従来の殺菌装置とは異なり、酸化反応で殺菌が行われる。従って、出力が弱く物理的作用の少ない超音波であっても、化学的作用で殺菌を効率よく行うことができる。また、従来の殺菌装置と比較して、使用する超音波の周波数が高くなり、超音波振動子のサイズを小さくすることができ、殺菌装置の小型化が可能となる。さらに、超音波の波長が短くなることから殺菌ムラがなく殺菌効率が向上する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、被殺菌物を搬送する搬送手段と、前記超音波振動子が設けられ、その超音波振動子が発生した超音波を流水に伝播させて前記被殺菌物に向けて放水する放水手段とを備えることをその要旨とする。
【０００９】
従って、請求項２に記載の発明によれば、被殺菌物を流水で洗浄しつつ超音波の照射により被殺菌物の殺菌を行うことができる。またこの場合、死滅した細菌を被殺菌物の表面から洗い流すことができるため、被殺菌物の洗浄と殺菌を効率よく行うことができる。また、超音波振動子のサイズを小さくすることができ、放水手段の放水量を低減することができる。
【００１０】
なお、本発明における被殺菌物としては特に限定されないが、例えば、肉、野菜、果物などの食材や、食器などを挙げることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、殺菌対象となる被処理液体が供給可能な殺菌槽を備え、前記殺菌槽は、その底部の外側に前記超音波振動子が設けられ、下方から超音波を照射して前記被処理液体の液面で反射させるものであることをその要旨とする。
【００１２】
従って、請求項３に記載の発明によれば、殺菌槽の下方から超音波を照射して被処理液体の液面でその超音波を反射させることにより、液面近傍では定在波によってキャビテーションが盛んに起こるため、被処理液体の殺菌を効率よく行うことができる。
【００１３】
この場合、前記殺菌槽には被処理液体を流通させるための通路を接続し、その殺菌槽に被処理液体を流しつつ殺菌処理を行うことが好ましい。このようにすると、被処理液体を大量に殺菌処理することができる。
なお、本発明における被処理液体としては、水耕栽培用の養液や浴槽水などを挙げることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記超音波振動子が発生する超音波の周波数は、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚであることをその要旨とする。
【００１５】
従って、請求項４に記載の発明のように、超音波振動子が発生する超音波の周波数を８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲とすると、液体中にフリーラジカルが多く生成されるため、殺菌効率を高めることができる。特に、超音波の周波数を２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲とすると、殺菌効率をより高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、液体中に８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの超音波を照射してキャビテーションを発生させ、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行うことを特徴とする超音波殺菌方法をその要旨とする。
【００１７】
従って、請求項５に記載の発明のように、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの超音波を液体中に照射すると、その液体中にフリーラジカルが多く生成されるため、酸化反応による殺菌を効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように請求項１乃至５に記載の発明によれば、超音波エネルギーを利用した殺菌を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
【００２０】
以下、本発明を流水型の超音波殺菌装置に具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に基づき説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の超音波殺菌装置１０は、搬送手段としてのベルトコンベア１１、給水装置１２、放水手段としての放水ノズル１３、発振回路１４、及び制御装置１５を備える。
【００２２】
ベルトコンベア１１は、駆動ローラ１８とその駆動ローラ１８に掛け回された搬送ベルト１９とを備え、その搬送ベルト１９の上に複数の被殺菌物２０が載置されている。なお、被殺菌物２０の一例としては、肉、野菜、果物などの食材や食器を挙げることができる。
【００２３】
給水装置１２は開閉バルブ１２ａを備える。また、給水装置１２は、水源（例えば、水道の蛇口や貯水タンクなど）に接続されており、開閉バルブ１２ａを開状態とすることにより、給水管２１を介して洗浄水Ｗを放水ノズル１３に供給する。
【００２４】
放水ノズル１３は略円柱形状をなし、その先端（下端）には洗浄水Ｗを放出するための放水口１３ａが設けられており、後端（上端）には超音波振動子２３が設けられている。具体的には、放水ノズル１３の先端は、放水口１３ａに向かって先細となっており、流水を収束させるよう内壁面がテーパー状に形成されている。なお、放水ノズル１３の放水口１３ａの内径はφ５程度であり、その放水口１３ａから搬送ベルト１９上の被殺菌物２０に向けて洗浄水Ｗが放水される。
【００２５】
本実施の形態の超音波振動子２３は、平板状の圧電セラミックスからなり、発振回路１４の発振信号に基づいて、周波数が５００ｋＨｚの超音波を発生する。この超音波振動子２３から発生された超音波は、放水ノズル１３内において洗浄水Ｗに伝播し、その洗浄水Ｗとともに放水ノズル１３の放水口１３ａから放出される。そして、その超音波が伝播された洗浄水Ｗは、搬送ベルト１９上の被殺菌物２０に放水される。
【００２６】
制御装置１５は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、入出力ポート（図示略）などからなる周知のマイクロコンピュータにより構成され、ベルトコンベア１１、給水装置１２、及び発振回路１４と電気的に接続されている。制御装置１５において、ＲＯＭ３２には制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵ３１はＲＡＭ３３を利用してその制御プログラムを実行する。その結果、制御装置１５は、各種の制御信号を出力して、超音波殺菌装置１０を統括的に制御する。
【００２７】
具体的には、制御装置１５は、ベルトコンベア１１に制御信号を出力して駆動ローラ１８を回転させ、搬送ベルト１９による被殺菌物２０の搬送を開始させる。その後、制御装置１５は、給水装置１２に制御信号を出力して開閉バルブ１２ａを開状態にすることにより放水ノズル１３への洗浄水Ｗの供給を開始する。またこのとき、制御装置１５は、発振回路１４に制御信号を出力してその発振回路１４から発振信号を出力させる。この発振信号に基づいて超音波振動子２３が振動することにより放水ノズル１３内の洗浄水Ｗに超音波が照射され、その洗浄水Ｗが放水ノズル１３から搬送ベルト１９上の被殺菌物２０に放水される。これにより、被殺菌物２０の洗浄と殺菌が同時に行われる。
【００２８】
洗浄水Ｗ中に超音波が照射されると、キャビテーションが発生し、その圧縮、崩壊過程を経て数千度、数千気圧の反応場が形成される。そのキャビテーションによる高温の反応場において水分子が水素ラジカル（・Ｈ）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）のフリーラジカルに分解される。このフリーラジカルを含んだ状態の洗浄水Ｗが被殺菌物２０に放水されることで、その被殺菌物２０が酸化作用により殺菌される。
【００２９】
本願発明者は、その殺菌効果を確認するために、所定数の大腸菌を含む溶液を実験用の殺菌槽に入れ、その溶液に５００ｋＨｚの超音波（出力は１２Ｗ）を照射して、照射時間に対する生菌数の割合を測定した。また、比較例として、大腸菌を含む溶液にラジカルスカベンジャー(具体的には、メタノール)を加えて５００ｋＨｚの超音波（出力は１２Ｗ）を照射した場合の生菌数の割合を測定した。
図２には、その測定結果である生菌数の割合ｌｏｇ（Ｎ／Ｎ０）が示されている。ここで、Ｎ０は照射開始前の大腸菌の数であり、Ｎは照射時間に対する生菌数である。
【００３０】
図２に示すように、ラジカルスカベンジャーを加えない場合（トラップなしの場合）には、細菌が死滅しやすくなる。このため、照射時間に応じて生菌数の割合が大幅に低下する。一方、ラジカルスカベンジャーを入れた場合（トラップありの場合）には、超音波の照射時に生成されるフリーラジカルがそのラジカルスカベンジャーによってトラップされる。このため、生菌数の割合の低下の度合いは、ラジカルスカベンジャーを加えない場合に比べて小さくなる。
【００３１】
このように、ラジカルスカベンジャーを入れてフリーラジカルをトラップすると殺菌効果がなくなるといった測定結果から、本実施形態の超音波殺菌装置１０では、主としてフリーラジカルによる酸化反応で殺菌が行われることが確認された。
【００３２】
また、本願発明者は、照射する超音波の周波数を変更し、その都度、フリーラジカルによる化学反応量を測定することで、その化学反応量の周波数依存性を確認した。
【００３３】
図３に示されるように、２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数範囲で化学反応量が最も多くなることが確認された。また、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの周波数範囲内では、ピーク値の１／２程度の化学反応量があることが確認された。これに対して、従来の超音波洗浄器で使用される低周波数域（２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度）では、上記ピーク値よりも化学反応量がワンオーダー低くなることがわかった。１０００ｋＨｚを超える高周波数域についても同様に化学反応量がワンオーダー低かった。
従って、本実施形態の超音波殺菌装置１０のように、５００ｋＨｚの超音波を洗浄水Ｗに伝播させると、フリーラジカルによる酸化反応が盛んに起こり、殺菌効率を高めることが可能となる。なお、超音波の周波数は５００ｋＨｚに限定されるものではなく、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲の周波数であれば、殺菌効率を十分に確保することが可能となる。
【００３４】
本実施の形態の超音波殺菌装置１０と同様に化学的な作用で殺菌するものとしては、紫外線を照射する殺菌装置や光触媒を用いた殺菌装置などが知られているが、紫外線は液体を伝播しにくく、透明な液体でないと紫外線が減衰して殺菌効果を得ることができない。これに対して、本発明の超音波殺菌装置１０は、洗浄水Ｗの透明度にかかわらず超音波が効率よく伝播するため、十分な殺菌効果を得ることが可能である。
【００３５】
さて、以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００３６】
（１）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、５００ｋＨｚの超音波を洗浄水Ｗ中に伝播させ、その洗浄水Ｗを被殺菌物２０に放水するようにした。このようにすれば、洗浄水Ｗによって被殺菌物２０が洗浄されるとともに、洗浄水Ｗ中に生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで被殺菌物２０が殺菌される。この場合、死滅した細菌を被殺菌物２０の表面から洗い流すことができるため、被殺菌物２０の洗浄と殺菌を効率よく行うことができる。また、出力が弱く物理的作用の少ない超音波であっても、化学的作用で殺菌を行うことができるため、被殺菌物２０の表面を傷つけることなく、殺菌を確実に行うことができる。
【００３７】
（２）本実施形態の超音波殺菌装置１０の場合、超音波振動子２３によって発生される超音波の周波数が５００ｋＨｚであるため、数十ｋＨｚという低周波域を使用した従来装置に比べて、超音波振動子２３のサイズを小さくすることができ、放水ノズル１３の小型化が可能となる。この場合、放水ノズル１３の放水口１３ａの内径を小さくして放水量を低減することができるため、流水型の超音波殺菌装置１０として実用化することができる。
【００３８】
（３）本実施形態の超音波殺菌装置１０の場合、超音波振動子２３によって発生される超音波の周波数が５００ｋＨｚであるため、洗浄水Ｗ中でフリーラジカルが効率よく発生して酸化反応が盛んに起こり、殺菌効率を高めることができる。また、超音波の波長が短くなることから、殺菌ムラがなく殺菌効率が向上する。さらに、５００ｋＨｚの超音波では、可聴音が発生せず騒音の問題も生じることがない。
【００３９】
（４）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、従来技術と比較して弱いパワーの超音波で被殺菌物２０を殺菌できることから、超音波振動子２３の耐久性を確保することができ、メンテナンス性も向上する。さらに、超音波殺菌装置１０の省電力化も図ることができる。
【００４０】
（５）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、殺菌用の薬剤を用いなくても被殺菌物２０を殺菌できるので、その薬剤の廃液処理などを行う必要がない。勿論、洗浄水Ｗとしてエタノールなどの洗浄液を含んでもよく、その場合には洗浄力を向上させることができる。
【００４１】
（６）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、制御装置１５により給水装置１２が制御されて洗浄水Ｗの供給が開始されるとともに発振回路１４が制御されて超音波振動子２３による超音波の照射が開始される。この構成によれば、洗浄水Ｗの供給を開始するタイミングに同期して超音波振動子２３から超音波を照射させることができ、超音波エネルギーを利用した殺菌を効率よく行うことができる。また、制御装置１５によってベルトコンベア１１が制御されるので、ベルトコンベア１１が被殺菌物２０を搬送しているとき、その被殺菌物２０に放水ノズル１３から的確に放水することができる。
［第２の実施の形態］
【００４２】
次に、本発明を流通型の超音波殺菌装置を備えた水耕栽培システムに具体化した第２の実施の形態を図４に基づき説明する。
【００４３】
図４に示すように、本実施の形態の水耕栽培システム４０は養液供給装置４１と水耕栽培装置４２と超音波殺菌装置４３とを備える。この水耕栽培システム４０において、各装置４１〜４３は配管４４〜４６を介して接続されており、養液供給装置４１→水耕栽培装置４２→超音波殺菌装置４３→養液供給装置４１の順に、被処理液体としての水耕栽培用の水（養液）Ｗ１が循環する。なお、この養液Ｗ１は、カリウム、カルシウム、マグネシウム、鉄などのミネラルを含む。
【００４４】
水耕栽培システム４０において、養液供給装置４１は養液タンク４８と循環ポンプ４９とを備え、水耕栽培装置４２は栽培ベッド５１を備える。また、超音波殺菌装置４３は殺菌槽５３と発振回路５４と制御装置５５とを備える。
【００４５】
養液供給装置４１は、循環ポンプ４９を駆動することにより、養液タンク４８に蓄えられている養液Ｗ１を配管４４を介して水耕栽培装置４２に供給する。水耕栽培装置４２では、養液Ｗ１が栽培ベッド５１に供給されることで野菜などの栽培が行われる。また、水耕栽培装置４２から排出された養液Ｗ１は配管４５を介して超音波殺菌装置４３の殺菌槽５３に供給される。
【００４６】
本実施の形態の殺菌槽５３は長方形の箱状をなし、その底部の外側に複数の超音波振動子５６が設けられている。殺菌槽５３の上部には空気が入っており、養液Ｗ１の上部に空気層Ａ１が形成されている。
【００４７】
本実施の形態の超音波振動子５６は、平板状の圧電セラミックスからなり、発振回路５４の発振信号に基づいて、周波数が５００ｋＨｚの超音波を発生する。この超音波は、殺菌槽５３の下方から上方に向けて照射される。そして、その超音波は養液Ｗ１中を伝播してその液面（空気層Ａ１と養液Ｗ１との界面）で反射する。
【００４８】
殺菌槽５３において超音波が照射されると、キャビテーションが発生し、その圧縮、崩壊過程を経て数千度、数千気圧の反応場が形成される。そして、そのキャビテーションによる高温の反応場において水分子が水素ラジカル（・Ｈ）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）のフリーラジカルに分解され、そのフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで養液Ｗ１の殺菌が行われる。殺菌槽５３において殺菌された養液Ｗ１は配管４６を介して養液供給装置４１の養液タンク４８に貯留される。
【００４９】
制御装置５５は、第１の実施の形態の制御装置１５と同様の構成であり、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３を備える。制御装置５５は、養液供給装置４１及び発振回路５４と電気的に接続されており、各種の制御信号を出力して養液供給装置４１及び発振回路５４を制御する。
【００５０】
具体的には、制御装置５５は、養液供給装置４１に制御信号を出力して循環ポンプ４９を駆動し水耕栽培装置４２への養液Ｗ１の供給を開始させる。すると、水耕栽培システム４０において養液Ｗ１の循環が始まり、水耕栽培装置４２から超音波殺菌装置４３の殺菌槽５３に養液Ｗ１が供給される。またこのとき、制御装置５５は発振回路５４に制御信号を出力してその発振回路５４から発振信号を出力させる。この発振信号に基づいて超音波振動子５６が振動することにより殺菌槽５３において超音波が養液Ｗ１に照射されその養液Ｗ１の殺菌が行われる。
【００５１】
さて、以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００５２】
（１）本実施形態の超音波殺菌装置４３の場合、５００ｋＨｚの超音波を殺菌槽５３の下方から照射して養液Ｗ１の液面で反射させることにより、液面近傍では定在波によってキャビテーションが盛んに起こるため、酸化反応による養液Ｗ１の殺菌を効率よく行うことができる。
【００５３】
（２）本実施形態の超音波殺菌装置４３の場合、養液Ｗ１の液面は超音波の音圧によって波長程度（３ｍｍ程度）の大きさで脈動をするため、その液面の近傍では超音波の反射による定在波が均一に発生する。その結果、養液Ｗ１の液面近傍における反応場が平均化されて、再現性のある反応場を容易に形成することができる。ここで、液面を脈動させてその近傍で定在波を均一に発生させるためには、超音波の周波数を２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚに設定することが好ましい。また、超音波の周波数を２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚに設定すると、液面近傍でヒドロキシラジカルが多く発生するため、養液Ｗ１の殺菌を行うのに実用上好ましいものとなる。
【００５４】
（３）本実施形態の超音波殺菌装置４３では、養液Ｗ１を流しながらその殺菌が行われるので、養液Ｗ１を大量に殺菌処理することができる。
【００５５】
（４）本実施形態の超音波殺菌装置４３では、養液Ｗ１中に殺菌用の薬剤を添加しなくても養液Ｗ１を殺菌できるので、野菜の栽培方法として極めて好ましい。
【００５６】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００５７】
・上記第１の実施の形態では、放水ノズル１３は放水口１３ａから所定ポイントに放水を行うポイントタイプのノズルであるが、図５に示すように、被殺菌物２０ａの幅が広い場合、ライン状に放水を行うラインタイプの放水ノズル６０を用いてもよい。具体的には、この放水ノズル６０の先端にスリット状の放水口６０ａが設けられており、その後端に長方形の板状の超音波振動子６１が設けられている。なおこの放水ノズル６０の後端には、１つの超音波振動子６１を設けているが、複数個の超音波振動子を設けてもよい。この放水ノズル６０を用いることにより、幅が広い被殺菌物２０ａの洗浄及び殺菌を確実に行うことができる。
【００５８】
・上記各実施の形態において、洗浄水Ｗや養液Ｗ１に殺菌用の薬剤を添加してその薬剤による殺菌と超音波の照射による殺菌とを併用してもよい。また、加熱装置を設け、超音波照射下で加熱を併用した殺菌を行ってもよい。このように構成すれば、殺菌効果をより高めることができる。
【００５９】
・上記第２の実施の形態では、水耕栽培用の養液Ｗ１を殺菌するための超音波殺菌装置４３に具体化したが、家庭用の浴槽水、温泉や銭湯の大型浴槽の浴槽水などを殺菌するための超音波殺菌装置に具体化してもよい。
【００６０】
・上記第２の実施の形態では、流通型の超音波殺菌装置４３に具体化したが、これ以外に、被処理液体を流通させるための配管を設けない密閉型の殺菌槽を備えた超音波殺菌装置、例えば、卓上型の超音波殺菌装置に具体化してもよい。
【００６１】
・上記第２の実施の形態では、殺菌槽５３の底部に超音波振動子５６を設け、下方から上方に向けて超音波を照射する超音波殺菌装置４３に具体化したが、これに限定されるものではない。例えば、超音波振動子を殺菌槽の上部や側壁部に設けた超音波殺菌装置に具体化してもよい。
【００６２】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００６３】
（１）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記超音波振動子が発生する超音波は、２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数であることを特徴とする超音波殺菌装置。
【００６４】
（２）請求項２において、前記被殺菌物は、食材または食器であることを特徴とする超音波殺菌装置。
【００６５】
（３）請求項３において、前記殺菌槽には前記被処理液体を流通させるための通路が接続され、前記殺菌槽に被処理液体を流しつつ殺菌処理を行うことを特徴する超音波殺菌装置。
【００６６】
（４）請求項３において、前記被処理液体は、水耕栽培用の養液であることを特徴とする記載の超音波殺菌装置。
【００６７】
（５）請求項３において、前記被処理液体は、浴槽水であることを特徴とする超音波殺菌装置。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施の形態の超音波殺菌装置を示す概略構成図。
【図２】超音波の照射時間に応じた生菌数の割合を示すグラフ。
【図３】化学反応量の周波数依存性を示すグラフ。
【図４】第２の実施の形態の水耕栽培システムを示す概略構成図。
【図５】別の実施形態の放水ノズルを示す正面図。
【符号の説明】
【００６９】
１０…超音波殺菌装置
１１…搬送手段としてのベルトコンベア
１３…放水手段としての放水ノズル
２０…被殺菌物
２３…超音波振動子
４３…超音波殺菌装置
５３…殺菌槽
５６…超音波振動子
６０…放水手段としての放水ノズル
Ｗ…流水としての洗浄水
Ｗ１…被処理液体としての養液
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体中に超音波を照射し、その超音波のエネルギーを利用して殺菌を行う超音波殺菌装置、及び超音波殺菌方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
所定周波数域の超音波を液体に照射すると、キャビテーションと呼ばれる気泡が発生することが知られている。近年では、その超音波のエネルギーを利用して殺菌を行う殺菌装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、所定温度に加熱した液体に低い周波数（具体的には、１５ｋＨｚ）の超音波を照射することで、液体の殺菌効率を向上させる超音波殺菌装置が開示されている。すなわち、この超音波殺菌装置では、低周波数で振幅の大きな超音波が作り出す圧力変動により液体中にキャビテーションを発生させ、細菌の殻を物理的に破壊することで、細菌を死滅させるようになっている。
【特許文献１】特開平９−２７６３７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記特許文献１の殺菌装置のように物理的作用で殺菌を行う場合、照射する超音波の周波数が低く大型の超音波振動子が必要となるため、装置サイズも大きくなってしまう。さらに、殺菌を確実に行うためには超音波の出力を高める必要がある。また、流水型の超音波殺菌装置に適用する場合、超音波振動子が大きくなることに加え、長い波長の超音波を放出するために放水ノズルの直径を大きくする必要がある。この場合、放水量が膨大な量となり、実用化するための障害となってしまう。
【０００５】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波エネルギーを利用した殺菌を効率よく行うことができる超音波殺菌装置、及び超音波殺菌方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、超音波を発生させるための超音波振動子を備え、前記超音波を液体に照射して殺菌を行う超音波殺菌装置であって、前記超音波の照射により前記液体中にキャビテーションを発生させて、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行う超音波殺菌装置をその要旨とする。
【０００７】
従って、請求項１に記載の発明によれば、超音波の照射により物理的に殺菌する従来の殺菌装置とは異なり、酸化反応で殺菌が行われる。従って、出力が弱く物理的作用の少ない超音波であっても、化学的作用で殺菌を効率よく行うことができる。また、従来の殺菌装置と比較して、使用する超音波の周波数が高くなり、超音波振動子のサイズを小さくすることができ、殺菌装置の小型化が可能となる。さらに、超音波の波長が短くなることから殺菌ムラがなく殺菌効率が向上する。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、被殺菌物を搬送する搬送手段と、前記超音波振動子が設けられ、その超音波振動子が発生した超音波を流水に伝播させて前記被殺菌物に向けて放水する放水手段とを備えることをその要旨とする。
【０００９】
従って、請求項２に記載の発明によれば、被殺菌物を流水で洗浄しつつ超音波の照射により被殺菌物の殺菌を行うことができる。またこの場合、死滅した細菌を被殺菌物の表面から洗い流すことができるため、被殺菌物の洗浄と殺菌を効率よく行うことができる。また、超音波振動子のサイズを小さくすることができ、放水手段の放水量を低減することができる。
【００１０】
なお、本発明における被殺菌物としては特に限定されないが、例えば、肉、野菜、果物などの食材や、食器などを挙げることができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１において、殺菌対象となる被処理液体が供給可能な殺菌槽を備え、前記殺菌槽は、その底部の外側に前記超音波振動子が設けられ、下方から超音波を照射して前記被処理液体の液面で反射させるものであることをその要旨とする。
【００１２】
従って、請求項３に記載の発明によれば、殺菌槽の下方から超音波を照射して被処理液体の液面でその超音波を反射させることにより、液面近傍では定在波によってキャビテーションが盛んに起こるため、被処理液体の殺菌を効率よく行うことができる。
【００１３】
この場合、前記殺菌槽には被処理液体を流通させるための通路を接続し、その殺菌槽に被処理液体を流しつつ殺菌処理を行うことが好ましい。このようにすると、被処理液体を大量に殺菌処理することができる。
なお、本発明における被処理液体としては、水耕栽培用の養液や浴槽水などを挙げることができる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１乃至３のいずれか１項において、前記超音波振動子が発生する超音波の周波数は、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚであることをその要旨とする。
【００１５】
従って、請求項４に記載の発明のように、超音波振動子が発生する超音波の周波数を８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲とすると、液体中にフリーラジカルが多く生成されるため、殺菌効率を高めることができる。特に、超音波の周波数を２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの範囲とすると、殺菌効率をより高めることができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、液体中に８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの超音波を照射してキャビテーションを発生させ、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行うことを特徴とする超音波殺菌方法をその要旨とする。
【００１７】
従って、請求項５に記載の発明のように、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの超音波を液体中に照射すると、その液体中にフリーラジカルが多く生成されるため、酸化反応による殺菌を効率よく行うことができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上詳述したように請求項１乃至５に記載の発明によれば、超音波エネルギーを利用した殺菌を効率よく行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
［第１の実施の形態］
【００２０】
以下、本発明を流水型の超音波殺菌装置に具体化した第１の実施の形態を図１〜図３に基づき説明する。
【００２１】
図１に示すように、本実施の形態の超音波殺菌装置１０は、搬送手段としてのベルトコンベア１１、給水装置１２、放水手段としての放水ノズル１３、発振回路１４、及び制御装置１５を備える。
【００２２】
ベルトコンベア１１は、駆動ローラ１８とその駆動ローラ１８に掛け回された搬送ベルト１９とを備え、その搬送ベルト１９の上に複数の被殺菌物２０が載置されている。なお、被殺菌物２０の一例としては、肉、野菜、果物などの食材や食器を挙げることができる。
【００２３】
給水装置１２は開閉バルブ１２ａを備える。また、給水装置１２は、水源（例えば、水道の蛇口や貯水タンクなど）に接続されており、開閉バルブ１２ａを開状態とすることにより、給水管２１を介して洗浄水Ｗを放水ノズル１３に供給する。
【００２４】
放水ノズル１３は略円柱形状をなし、その先端（下端）には洗浄水Ｗを放出するための放水口１３ａが設けられており、後端（上端）には超音波振動子２３が設けられている。具体的には、放水ノズル１３の先端は、放水口１３ａに向かって先細となっており、流水を収束させるよう内壁面がテーパー状に形成されている。なお、放水ノズル１３の放水口１３ａの内径はφ５程度であり、その放水口１３ａから搬送ベルト１９上の被殺菌物２０に向けて洗浄水Ｗが放水される。
【００２５】
本実施の形態の超音波振動子２３は、平板状の圧電セラミックスからなり、発振回路１４の発振信号に基づいて、周波数が５００ｋＨｚの超音波を発生する。この超音波振動子２３から発生された超音波は、放水ノズル１３内において洗浄水Ｗに伝播し、その洗浄水Ｗとともに放水ノズル１３の放水口１３ａから放出される。そして、その超音波が伝播された洗浄水Ｗは、搬送ベルト１９上の被殺菌物２０に放水される。
【００２６】
制御装置１５は、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３、入出力ポート（図示略）などからなる周知のマイクロコンピュータにより構成され、ベルトコンベア１１、給水装置１２、及び発振回路１４と電気的に接続されている。制御装置１５において、ＲＯＭ３２には制御プログラムが記憶されており、ＣＰＵ３１はＲＡＭ３３を利用してその制御プログラムを実行する。その結果、制御装置１５は、各種の制御信号を出力して、超音波殺菌装置１０を統括的に制御する。
【００２７】
具体的には、制御装置１５は、ベルトコンベア１１に制御信号を出力して駆動ローラ１８を回転させ、搬送ベルト１９による被殺菌物２０の搬送を開始させる。その後、制御装置１５は、給水装置１２に制御信号を出力して開閉バルブ１２ａを開状態にすることにより放水ノズル１３への洗浄水Ｗの供給を開始する。またこのとき、制御装置１５は、発振回路１４に制御信号を出力してその発振回路１４から発振信号を出力させる。この発振信号に基づいて超音波振動子２３が振動することにより放水ノズル１３内の洗浄水Ｗに超音波が照射され、その洗浄水Ｗが放水ノズル１３から搬送ベルト１９上の被殺菌物２０に放水される。これにより、被殺菌物２０の洗浄と殺菌が同時に行われる。
【００２８】
洗浄水Ｗ中に超音波が照射されると、キャビテーションが発生し、その圧縮、崩壊過程を経て数千度、数千気圧の反応場が形成される。そのキャビテーションによる高温の反応場において水分子が水素ラジカル（・Ｈ）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）のフリーラジカルに分解される。このフリーラジカルを含んだ状態の洗浄水Ｗが被殺菌物２０に放水されることで、その被殺菌物２０が酸化作用により殺菌される。
【００２９】
本願発明者は、その殺菌効果を確認するために、所定数の大腸菌を含む溶液を実験用の殺菌槽に入れ、その溶液に５００ｋＨｚの超音波（出力は１２Ｗ）を照射して、照射時間に対する生菌数の割合を測定した。また、比較例として、大腸菌を含む溶液にラジカルスカベンジャー(具体的には、メタノール)を加えて５００ｋＨｚの超音波（出力は１２Ｗ）を照射した場合の生菌数の割合を測定した。
図２には、その測定結果である生菌数の割合ｌｏｇ（Ｎ／Ｎ０）が示されている。ここで、Ｎ０は照射開始前の大腸菌の数であり、Ｎは照射時間に対する生菌数である。
【００３０】
図２に示すように、ラジカルスカベンジャーを加えない場合（トラップなしの場合）には、細菌が死滅しやすくなる。このため、照射時間に応じて生菌数の割合が大幅に低下する。一方、ラジカルスカベンジャーを入れた場合（トラップありの場合）には、超音波の照射時に生成されるフリーラジカルがそのラジカルスカベンジャーによってトラップされる。このため、生菌数の割合の低下の度合いは、ラジカルスカベンジャーを加えない場合に比べて小さくなる。
【００３１】
このように、ラジカルスカベンジャーを入れてフリーラジカルをトラップすると殺菌効果がなくなるといった測定結果から、本実施形態の超音波殺菌装置１０では、主としてフリーラジカルによる酸化反応で殺菌が行われることが確認された。
【００３２】
また、本願発明者は、照射する超音波の周波数を変更し、その都度、フリーラジカルによる化学反応量を測定することで、その化学反応量の周波数依存性を確認した。
【００３３】
図３に示されるように、２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数範囲で化学反応量が最も多くなることが確認された。また、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの周波数範囲内では、ピーク値の１／２程度の化学反応量があることが確認された。これに対して、従来の超音波洗浄器で使用される低周波数域（２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度）では、上記ピーク値よりも化学反応量がワンオーダー低くなることがわかった。１０００ｋＨｚを超える高周波数域についても同様に化学反応量がワンオーダー低かった。
従って、本実施形態の超音波殺菌装置１０のように、５００ｋＨｚの超音波を洗浄水Ｗに伝播させると、フリーラジカルによる酸化反応が盛んに起こり、殺菌効率を高めることが可能となる。なお、超音波の周波数は５００ｋＨｚに限定されるものではなく、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの範囲の周波数であれば、殺菌効率を十分に確保することが可能となる。
【００３４】
本実施の形態の超音波殺菌装置１０と同様に化学的な作用で殺菌するものとしては、紫外線を照射する殺菌装置や光触媒を用いた殺菌装置などが知られているが、紫外線は液体を伝播しにくく、透明な液体でないと紫外線が減衰して殺菌効果を得ることができない。これに対して、本発明の超音波殺菌装置１０は、洗浄水Ｗの透明度にかかわらず超音波が効率よく伝播するため、十分な殺菌効果を得ることが可能である。
【００３５】
さて、以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００３６】
（１）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、５００ｋＨｚの超音波を洗浄水Ｗ中に伝播させ、その洗浄水Ｗを被殺菌物２０に放水するようにした。このようにすれば、洗浄水Ｗによって被殺菌物２０が洗浄されるとともに、洗浄水Ｗ中に生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで被殺菌物２０が殺菌される。この場合、死滅した細菌を被殺菌物２０の表面から洗い流すことができるため、被殺菌物２０の洗浄と殺菌を効率よく行うことができる。また、出力が弱く物理的作用の少ない超音波であっても、化学的作用で殺菌を行うことができるため、被殺菌物２０の表面を傷つけることなく、殺菌を確実に行うことができる。
【００３７】
（２）本実施形態の超音波殺菌装置１０の場合、超音波振動子２３によって発生される超音波の周波数が５００ｋＨｚであるため、数十ｋＨｚという低周波域を使用した従来装置に比べて、超音波振動子２３のサイズを小さくすることができ、放水ノズル１３の小型化が可能となる。この場合、放水ノズル１３の放水口１３ａの内径を小さくして放水量を低減することができるため、流水型の超音波殺菌装置１０として実用化することができる。
【００３８】
（３）本実施形態の超音波殺菌装置１０の場合、超音波振動子２３によって発生される超音波の周波数が５００ｋＨｚであるため、洗浄水Ｗ中でフリーラジカルが効率よく発生して酸化反応が盛んに起こり、殺菌効率を高めることができる。また、超音波の波長が短くなることから、殺菌ムラがなく殺菌効率が向上する。さらに、５００ｋＨｚの超音波では、可聴音が発生せず騒音の問題も生じることがない。
【００３９】
（４）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、従来技術と比較して弱いパワーの超音波で被殺菌物２０を殺菌できることから、超音波振動子２３の耐久性を確保することができ、メンテナンス性も向上する。さらに、超音波殺菌装置１０の省電力化も図ることができる。
【００４０】
（５）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、殺菌用の薬剤を用いなくても被殺菌物２０を殺菌できるので、その薬剤の廃液処理などを行う必要がない。勿論、洗浄水Ｗとしてエタノールなどの洗浄液を含んでもよく、その場合には洗浄力を向上させることができる。
【００４１】
（６）本実施形態の超音波殺菌装置１０では、制御装置１５により給水装置１２が制御されて洗浄水Ｗの供給が開始されるとともに発振回路１４が制御されて超音波振動子２３による超音波の照射が開始される。この構成によれば、洗浄水Ｗの供給を開始するタイミングに同期して超音波振動子２３から超音波を照射させることができ、超音波エネルギーを利用した殺菌を効率よく行うことができる。また、制御装置１５によってベルトコンベア１１が制御されるので、ベルトコンベア１１が被殺菌物２０を搬送しているとき、その被殺菌物２０に放水ノズル１３から的確に放水することができる。
［第２の実施の形態］
【００４２】
次に、本発明を流通型の超音波殺菌装置を備えた水耕栽培システムに具体化した第２の実施の形態を図４に基づき説明する。
【００４３】
図４に示すように、本実施の形態の水耕栽培システム４０は養液供給装置４１と水耕栽培装置４２と超音波殺菌装置４３とを備える。この水耕栽培システム４０において、各装置４１〜４３は配管４４〜４６を介して接続されており、養液供給装置４１→水耕栽培装置４２→超音波殺菌装置４３→養液供給装置４１の順に、被処理液体としての水耕栽培用の水（養液）Ｗ１が循環する。なお、この養液Ｗ１は、カリウム、カルシウム、マグネシウム、鉄などのミネラルを含む。
【００４４】
水耕栽培システム４０において、養液供給装置４１は養液タンク４８と循環ポンプ４９とを備え、水耕栽培装置４２は栽培ベッド５１を備える。また、超音波殺菌装置４３は殺菌槽５３と発振回路５４と制御装置５５とを備える。
【００４５】
養液供給装置４１は、循環ポンプ４９を駆動することにより、養液タンク４８に蓄えられている養液Ｗ１を配管４４を介して水耕栽培装置４２に供給する。水耕栽培装置４２では、養液Ｗ１が栽培ベッド５１に供給されることで野菜などの栽培が行われる。また、水耕栽培装置４２から排出された養液Ｗ１は配管４５を介して超音波殺菌装置４３の殺菌槽５３に供給される。
【００４６】
本実施の形態の殺菌槽５３は長方形の箱状をなし、その底部の外側に複数の超音波振動子５６が設けられている。殺菌槽５３の上部には空気が入っており、養液Ｗ１の上部に空気層Ａ１が形成されている。
【００４７】
本実施の形態の超音波振動子５６は、平板状の圧電セラミックスからなり、発振回路５４の発振信号に基づいて、周波数が５００ｋＨｚの超音波を発生する。この超音波は、殺菌槽５３の下方から上方に向けて照射される。そして、その超音波は養液Ｗ１中を伝播してその液面（空気層Ａ１と養液Ｗ１との界面）で反射する。
【００４８】
殺菌槽５３において超音波が照射されると、キャビテーションが発生し、その圧縮、崩壊過程を経て数千度、数千気圧の反応場が形成される。そして、そのキャビテーションによる高温の反応場において水分子が水素ラジカル（・Ｈ）やヒドロキシラジカル（・ＯＨ）のフリーラジカルに分解され、そのフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで養液Ｗ１の殺菌が行われる。殺菌槽５３において殺菌された養液Ｗ１は配管４６を介して養液供給装置４１の養液タンク４８に貯留される。
【００４９】
制御装置５５は、第１の実施の形態の制御装置１５と同様の構成であり、ＣＰＵ３１、ＲＯＭ３２、ＲＡＭ３３を備える。制御装置５５は、養液供給装置４１及び発振回路５４と電気的に接続されており、各種の制御信号を出力して養液供給装置４１及び発振回路５４を制御する。
【００５０】
具体的には、制御装置５５は、養液供給装置４１に制御信号を出力して循環ポンプ４９を駆動し水耕栽培装置４２への養液Ｗ１の供給を開始させる。すると、水耕栽培システム４０において養液Ｗ１の循環が始まり、水耕栽培装置４２から超音波殺菌装置４３の殺菌槽５３に養液Ｗ１が供給される。またこのとき、制御装置５５は発振回路５４に制御信号を出力してその発振回路５４から発振信号を出力させる。この発振信号に基づいて超音波振動子５６が振動することにより殺菌槽５３において超音波が養液Ｗ１に照射されその養液Ｗ１の殺菌が行われる。
【００５１】
さて、以上詳述した本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００５２】
（１）本実施形態の超音波殺菌装置４３の場合、５００ｋＨｚの超音波を殺菌槽５３の下方から照射して養液Ｗ１の液面で反射させることにより、液面近傍では定在波によってキャビテーションが盛んに起こるため、酸化反応による養液Ｗ１の殺菌を効率よく行うことができる。
【００５３】
（２）本実施形態の超音波殺菌装置４３の場合、養液Ｗ１の液面は超音波の音圧によって波長程度（３ｍｍ程度）の大きさで脈動をするため、その液面の近傍では超音波の反射による定在波が均一に発生する。その結果、養液Ｗ１の液面近傍における反応場が平均化されて、再現性のある反応場を容易に形成することができる。ここで、液面を脈動させてその近傍で定在波を均一に発生させるためには、超音波の周波数を２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚに設定することが好ましい。また、超音波の周波数を２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚに設定すると、液面近傍でヒドロキシラジカルが多く発生するため、養液Ｗ１の殺菌を行うのに実用上好ましいものとなる。
【００５４】
（３）本実施形態の超音波殺菌装置４３では、養液Ｗ１を流しながらその殺菌が行われるので、養液Ｗ１を大量に殺菌処理することができる。
【００５５】
（４）本実施形態の超音波殺菌装置４３では、養液Ｗ１中に殺菌用の薬剤を添加しなくても養液Ｗ１を殺菌できるので、野菜の栽培方法として極めて好ましい。
【００５６】
なお、本発明の実施形態は以下のように変更してもよい。
【００５７】
・上記第１の実施の形態では、放水ノズル１３は放水口１３ａから所定ポイントに放水を行うポイントタイプのノズルであるが、図５に示すように、被殺菌物２０ａの幅が広い場合、ライン状に放水を行うラインタイプの放水ノズル６０を用いてもよい。具体的には、この放水ノズル６０の先端にスリット状の放水口６０ａが設けられており、その後端に長方形の板状の超音波振動子６１が設けられている。なおこの放水ノズル６０の後端には、１つの超音波振動子６１を設けているが、複数個の超音波振動子を設けてもよい。この放水ノズル６０を用いることにより、幅が広い被殺菌物２０ａの洗浄及び殺菌を確実に行うことができる。
【００５８】
・上記各実施の形態において、洗浄水Ｗや養液Ｗ１に殺菌用の薬剤を添加してその薬剤による殺菌と超音波の照射による殺菌とを併用してもよい。また、加熱装置を設け、超音波照射下で加熱を併用した殺菌を行ってもよい。このように構成すれば、殺菌効果をより高めることができる。
【００５９】
・上記第２の実施の形態では、水耕栽培用の養液Ｗ１を殺菌するための超音波殺菌装置４３に具体化したが、家庭用の浴槽水、温泉や銭湯の大型浴槽の浴槽水などを殺菌するための超音波殺菌装置に具体化してもよい。
【００６０】
・上記第２の実施の形態では、流通型の超音波殺菌装置４３に具体化したが、これ以外に、被処理液体を流通させるための配管を設けない密閉型の殺菌槽を備えた超音波殺菌装置、例えば、卓上型の超音波殺菌装置に具体化してもよい。
【００６１】
・上記第２の実施の形態では、殺菌槽５３の底部に超音波振動子５６を設け、下方から上方に向けて超音波を照射する超音波殺菌装置４３に具体化したが、これに限定されるものではない。例えば、超音波振動子を殺菌槽の上部や側壁部に設けた超音波殺菌装置に具体化してもよい。
【００６２】
次に、特許請求の範囲に記載された技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００６３】
（１）請求項１乃至３のいずれか１項において、前記超音波振動子が発生する超音波は、２００ｋＨｚ〜５００ｋＨｚの周波数であることを特徴とする超音波殺菌装置。
【００６４】
（２）請求項２において、前記被殺菌物は、食材または食器であることを特徴とする超音波殺菌装置。
【００６５】
（３）請求項３において、前記殺菌槽には前記被処理液体を流通させるための通路が接続され、前記殺菌槽に被処理液体を流しつつ殺菌処理を行うことを特徴する超音波殺菌装置。
【００６６】
（４）請求項３において、前記被処理液体は、水耕栽培用の養液であることを特徴とする記載の超音波殺菌装置。
【００６７】
（５）請求項３において、前記被処理液体は、浴槽水であることを特徴とする超音波殺菌装置。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】第１の実施の形態の超音波殺菌装置を示す概略構成図。
【図２】超音波の照射時間に応じた生菌数の割合を示すグラフ。
【図３】化学反応量の周波数依存性を示すグラフ。
【図４】第２の実施の形態の水耕栽培システムを示す概略構成図。
【図５】別の実施形態の放水ノズルを示す正面図。
【符号の説明】
【００６９】
１０…超音波殺菌装置
１１…搬送手段としてのベルトコンベア
１３…放水手段としての放水ノズル
２０…被殺菌物
２３…超音波振動子
４３…超音波殺菌装置
５３…殺菌槽
５６…超音波振動子
６０…放水手段としての放水ノズル
Ｗ…流水としての洗浄水
Ｗ１…被処理液体としての養液
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生させるための超音波振動子を備え、前記超音波を液体に照射して殺菌を行う超音波殺菌装置であって、
前記超音波の照射により前記液体中にキャビテーションを発生させて、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行う超音波殺菌装置。
【請求項２】
被殺菌物を搬送する搬送手段と、
前記超音波振動子が設けられ、その超音波振動子が発生した超音波を流水に伝播させて前記被殺菌物に向けて放水する放水手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波殺菌装置。
【請求項３】
殺菌対象となる被処理液体が供給可能な殺菌槽を備え、
前記殺菌槽は、その底部の外側に前記超音波振動子が設けられ、下方から超音波を照射して前記被処理液体の液面で反射させるものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波殺菌装置。
【請求項４】
前記超音波振動子が発生する超音波の周波数は、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波殺菌装置。
【請求項５】
液体中に８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの超音波を照射してキャビテーションを発生させ、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行うことを特徴とする超音波殺菌方法。
【請求項１】
超音波を発生させるための超音波振動子を備え、前記超音波を液体に照射して殺菌を行う超音波殺菌装置であって、
前記超音波の照射により前記液体中にキャビテーションを発生させて、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行う超音波殺菌装置。
【請求項２】
被殺菌物を搬送する搬送手段と、
前記超音波振動子が設けられ、その超音波振動子が発生した超音波を流水に伝播させて前記被殺菌物に向けて放水する放水手段と
を備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波殺菌装置。
【請求項３】
殺菌対象となる被処理液体が供給可能な殺菌槽を備え、
前記殺菌槽は、その底部の外側に前記超音波振動子が設けられ、下方から超音波を照射して前記被処理液体の液面で反射させるものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波殺菌装置。
【請求項４】
前記超音波振動子が発生する超音波の周波数は、８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超音波殺菌装置。
【請求項５】
液体中に８０ｋＨｚ〜８００ｋＨｚの超音波を照射してキャビテーションを発生させ、それにより生成されるフリーラジカルが酸化反応を引き起こすことで殺菌を行うことを特徴とする超音波殺菌方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２００６−１３６３５６（Ｐ２００６−１３６３５６Ａ）
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３２５９４４（Ｐ２００４−３２５９４４）
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（０００２４３３６４）本多電子株式会社 (255)
【出願人】（５０４４１６１３８）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年６月１日（２００６．６．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１１月１０日（２００４．１１．１０）
【出願人】（０００２４３３６４）本多電子株式会社 (255)
【出願人】（５０４４１６１３８）
【Ｆターム（参考）】
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