超音波洗浄装置
【課題】被洗浄物の洗浄および殺菌に適した超音波洗浄装置を提供する。
【解決手段】洗浄水９０を収容し、底壁部１３の外面１３ｂに超音波振動子１４が取り付けられる洗浄槽１０と、被洗浄物３０を底壁部１３から離れた状態で支持する多孔状の支持部材２３と、底壁部１３と支持部材２３との間に配置された少なくとも１つの散気管５０とを有する超音波洗浄装置１である。少なくとも１つの散気管５０は、洗浄水９０にオゾン８１を含む空気８０を吐出し、底壁部１３に対向するように配置される吐出孔５１を含む。
【解決手段】洗浄水９０を収容し、底壁部１３の外面１３ｂに超音波振動子１４が取り付けられる洗浄槽１０と、被洗浄物３０を底壁部１３から離れた状態で支持する多孔状の支持部材２３と、底壁部１３と支持部材２３との間に配置された少なくとも１つの散気管５０とを有する超音波洗浄装置１である。少なくとも１つの散気管５０は、洗浄水９０にオゾン８１を含む空気８０を吐出し、底壁部１３に対向するように配置される吐出孔５１を含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、農作物に付着した残留農薬を一般家庭や飲食店などにおいて、容易かつ確実に除去することができるようにした超音波洗浄流し台を提供することが記載されている。そのため、特許文献１には、底面に排水口が形成された一または二以上の貯水槽と、該貯水槽内に貯留された洗浄水を振動させる超音波発生手段と、前記貯水槽内に貯留された洗浄水に浸漬される蓋付きの容器とが備えられ、残留農薬が付着した農作物は、容器内に入れられ、貯水槽内に貯留された洗浄水に浸漬され、超音波発生手段が作動することによって洗浄されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１２０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被洗浄物（洗浄物、洗浄対象物）を効率よく洗浄することが要望されている。さらに、野菜や果物などの食材においては、被洗浄物に付着した汚れや農薬を効率よく洗浄できるとともに、殺菌効果が得られることも要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様の１つは、洗浄水を収容し、底壁部の外面に超音波振動子が取り付けられる洗浄槽と、被洗浄物を底壁部から離れた状態で支持する多孔状の支持部材と、底壁部と多孔状の支持部材との間に配置される散気管とを有する超音波洗浄装置である。散気管は、洗浄水にオゾンを含む空気を吐出し、底壁部に対向するように配置される吐出孔を含む。多孔状の支持部材は、被洗浄物を収容し洗浄槽の内部に配置される洗浄かごの網状の底部であってもよく、洗浄槽の底壁部を嵩上げするように設けられる多孔状のプレートなどであってもよい。
【０００６】
この超音波洗浄装置においては、底壁部と支持部材との間に配置された散気管の吐出孔からオゾンを含む空気が底壁部に向けて吐出される。したがって、底壁部と支持部材との間で、オゾンを含む空気は、被洗浄物に接触する前に底壁部に沿って広がり易い。さらに、底壁部と支持部材との間で、オゾンを含む空気は、被洗浄物に接触する前に、超音波振動に晒される。このため、この超音波洗浄装置においては、超音波と、空気と、オゾンとを被洗浄物に作用させて被洗浄物を洗浄するとともに、底壁部と支持部材との間で、オゾンを含む空気に超音波を作用させながら、オゾンを含む空気を底壁部に沿って洗浄槽全体に広げ、超音波を作用させられたオゾンを含む空気を含む洗浄水で被洗浄物をより効率的に洗浄できる。
【０００７】
オゾンを含む空気を底壁部に沿って分散させるためには、吐出孔と底壁部との距離が吐出孔と支持部材との距離よりも短いことが好ましい。さらに、オゾンを含む空気を底壁部に沿って分散させるためには、少なくとも１つの散気管は、底壁部に沿って延びており、複数の吐出孔を含むことが望ましい。散気管は直管であっても曲管であってもよく、２本以上であってもよい。オゾンを含む空気を底壁部に沿って分散させる手段の１つは、吐出孔の径を小さくして多数の吐出孔を設けることである。吐出孔の径を小さくすると、被洗浄物などからの汚れなどにより目詰まりしやすいが、この超音波洗浄装置においては吐出孔が底壁部の方向、すなわち下向きであり、目詰まりしにくい。したがって、散気管に比較的径の小さな吐出孔を多数設けることができる。また、散気管が底壁部の最も近くで超音波に晒され、常に超音波洗浄されている状態なので、吐出孔は目詰まりしにくい。
【０００８】
超音波洗浄装置は、さらに、オゾンを発生させるオゾン発生装置と、オゾン発生装置と少なくとも１つの散気管とを接続し、少なくとも１つの散気管に空気を供給する供給管とを有し、供給管は、洗浄槽のオーバーフローレベルよりも高い位置に配置された部分を含むことが望ましい。供給管が洗浄槽のオーバーフローレベル、たとえば、上部開口よりも高い位置を経由しているため、洗浄水が散気管から供給管を介してオゾン発生装置に逆流し、損傷を与えることを抑制できる。オゾンを含む空気は腐食性が強いが、逆止弁などの手段を用いずに逆流を抑制できる。供給管が洗浄槽の上部開口よりも高い位置を経由している場合は、その部分を洗浄槽の上部開口を覆う蓋と連結し、洗浄槽の内部で発生する気体を排出するダクトにより覆うことができる。
【０００９】
超音波洗浄装置は、さらに、洗浄槽の上部開口を覆う蓋と、蓋を介して洗浄槽の内部と連通したダクトと、ダクトを介して洗浄槽の内部から排気する排気ポンプとを有することが望ましい。洗浄槽の上部開口を蓋により覆い、ダクトおよび排気ポンプにより洗浄槽から排気することにより、オゾンを含む空気が漏れ出るのを抑制でき、オゾン特有の臭い（オゾン臭）が拡散するのを抑制できる。
【００１０】
さらに、洗浄槽のオーバーフローレベルまたはそれよりも上になる上部開口を覆う蓋を介して洗浄槽内を排気することにより、洗浄水がダクトを介して排気ポンプに浸入し、損傷を与えることを抑制できる。また、上部開口をオーバーフローレベルとしてオーバーフロー管を省略することにより、オーバーフロー管を介してオゾンを含む空気が漏れ出るのを防止できる。
【００１１】
超音波洗浄装置は、さらに、ダクトと排気ポンプとの間に活性炭フィルターを配置することが望ましい。洗浄槽の排気を活性炭フィルターを介して排出できるため、オゾン臭を含む臭気を活性炭により吸着でき、臭気が外部に拡散するのを抑制しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】超音波洗浄装置の外観を示す正面図。
【図２】超音波洗浄装置の外観を示す平面図。
【図３】超音波洗浄装置の外観を示す右側面図。
【図４】超音波洗浄装置の内部構造を模式的に示す正面図。
【図５】超音波洗浄装置の内部構造を模式的に示す平面図。
【図６】超音波洗浄装置の内部構造を模式的に示す右側面図。
【図７】洗浄かごを取り付けた状態の洗浄槽の様子を模式的に示す正面図。
【図８】洗浄かごを取り付けた状態の洗浄槽の様子を模式的に示す右側面図。
【図９】図７の点線部分を拡大して示す図。
【図１０】図８の点線部分を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、洗浄装置を正面方向から見た様子を示している。図２に、この洗浄装置を上方向から見た様子を示している。図３に、この洗浄装置を右方向から見た様子を示している。
【００１４】
この洗浄装置１は、全体として箱型の外形を有する超音波洗浄装置である。超音波洗浄装置１は、装置１の全体を覆う金属製（たとえば、ステンレススチール製）のハウジング１００と、ハウジング１００の内部に収納された洗浄槽１０（図４参照）と、洗浄槽１０の上部開口を覆う蓋６０と、蓋６０の側面に嵌め込まれた箱型のダクト６１とを有する。蓋６０およびダクト６１は、ハウジング１００の上部の天板１０１の上面１０１ａの上部に設けられている。天板１０１の上面１０１ａにダクト６１と蓋６０とが突出した状態になるが、これらはほとんど段差がない状態で繋がれている。このため、洗浄装置１の全体としてすっきりとした外観を構成できる。さらに、洗浄装置１は、ハウジング１００の前方を開閉可能な金属製（たとえば、ステンレススチール製）の扉１０２と、扉１０２に設けられた操作パネル１０３とを有する。
【００１５】
図４ないし図６に、超音波洗浄装置１の内部構造を模式的に示している。図４は、洗浄装置１を全体として透かして見た状態で示しており、図５は、超音波洗浄装置１の蓋を透かして洗浄槽１０の内部の配置を見た状態を示している。図６は、超音波洗浄装置１に洗浄かごと被洗浄物とをセットする様子を示している。
【００１６】
この超音波洗浄装置１は、ハウジング１００に収納された洗浄槽１０と、洗浄槽１０の内部に出し入れ可能な洗浄かご２０と、洗浄槽１０の内部であって洗浄かご２０の下方に配置された散気管５０（５０ａ、５０ｂ）とを備えている。洗浄槽１０は、ハウジング１００の天板１０１の上面１０１ａが上部開口１１となった金属製（たとえば、ステンレススチール製）の箱状体であり、側壁部１２と、底壁部１３とを含む。上部開口１１は、天板１０１の上面１０１ａに設けられた蓋６０により開閉可能になっている。洗浄槽１０の底壁部１３には、洗浄槽１０に収容された洗浄水９０を外部に排水するための排水管（不図示）に繋がる排水口１９が設けられている。
【００１７】
超音波洗浄装置１は、洗浄槽１０の底壁部１３の外面（下面、裏面）１３ｂに取り付けられた超音波振動子４０を有する。この超音波洗浄装置１は、超音波振動子４０としてランジバン振動子を採用している。洗浄槽１０の底壁部１３の外面１３ｂには１６個のランジバン振動子４０が、底壁部１３の長手方向に４個ずつ短手方向に位置をずらして、いわゆる千鳥状に配置されている。超音波洗浄装置１は、さらに、ランジバン振動子４０に駆動用の電力を供給する駆動装置４１を有し、駆動装置４１はハウジング１００の内部に収納されている。操作パネル１０３により駆動装置４１を操作し、底壁部１３をランジバン振動子４０により超音波振動させることができる。駆動装置４１は、１６個のランジバン振動子４０を個別に駆動させる機能、超音波振動の周波数を切り替える機能、ランジバン振動子４０の出力を多段階で調整する機能などを備えている。
【００１８】
なお、超音波振動子は、ランジバン振動子に限らず、ＰＺＴなど他の振動子ユニットを採用することも可能である。ランジバン振動子は、高出力のものが低コストで得やすいので、好適な振動子の一例である。本例の超音波洗浄装置１においては、１６個のランジバン振動子４０を配置しているが、振動子の個数は１６個に限らず、１７個以上あるいは１５個以下の振動子を千鳥状を含むさまざまな配置で取り付けることも可能である。
【００１９】
洗浄槽１０の内部に出し入れ可能な洗浄かご２０は、上部が開口２１となった金属製（たとえば、ステンレススチール製）で多孔性の箱型のかご（バスケット）であって、上部に設けられた取っ手２０ａと、網状に形成された側部２２および底部２３と、側部２２の下部から下方に延びた脚部２４とを含む。被洗浄物３０が収納された状態で洗浄かご２０が洗浄槽１０の内部に配置（収納）されると、被洗浄物３０は側部２２および底部２３により洗浄槽１０の内部で洗浄槽１０の底壁部１３に対して若干離れた状態で支持される。すなわち、この洗浄装置１においては、洗浄かご２０の底部２３が被洗浄物３０を底壁部１３から離れた状態で支持する多孔状の支持部材としての機能を果たす。
【００２０】
脚部２４は、フッ素樹脂製のカバーにより覆われており、洗浄かご２０を洗浄槽１０にセットしたときに、金属同士が接触しないようにしている。脚部２４を樹脂製にしてもよい。金属同士の接触を避けることにより超音波振動による騒音の発生を抑制できる。また、オゾン８１を含む空気は腐食性があるので金属疲労が発生しやすい条件を避けることが望ましい。洗浄かご２０は、全体が樹脂製（たとえば、プラスチック製）であってもよい。
【００２１】
図７および図８に洗浄槽１０を抜き出し、内部の構造を含めて拡大して示している。超音波洗浄装置１は、洗浄槽１０の側壁部１２を貫通するように取り付けられ、底壁部１３に沿って長手方向に伸びた２本の直管状の散気管５０ａおよび５０ｂを含む。これらの散気管５０ａおよび５０ｂは樹脂製（たとえば、プラスチック製）またはステンレススチール製であり、これらの散気管５０ａおよび５０ｂの底壁部１３に面した部分に一列に配置された複数の吐出孔５１を含む。これらの吐出孔５１からはオゾン８１を含む空気（気泡）８０が洗浄槽１０の底壁部１３に向かって吐出される。
【００２２】
図４に示すように、超音波洗浄装置１は、さらに、オゾンを発生させるオゾン発生装置（オゾナイザー）５４と、オゾン発生装置５４に酸素を供給するＰＳＡ（吸着）式の酸素濃縮器５５と、オゾン発生装置５４により生成されたオゾン８１と混合させる空気８２を供給するエアーポンプ５６と、オゾン発生装置５４から供給されるオゾン８１とエアーポンプ５６から供給される空気８２とを混合する混合管５３と、混合管５３から散気管５０ａにオゾン８１を含む空気８０を供給する供給管５２ａと、混合管５３から散気管５０ｂに空気８０を供給する供給管５２ｂとを含む。これらはハウジング１００の内部に収納されている。
【００２３】
混合管５３から分岐した供給管５２ａおよび５２ｂは、天板１０１の上面１０１ａの上部に若干突き出るように配置された逆Ｕ字型の継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂをそれぞれ含む。したがって、供給管５２ａおよび５２ｂは、混合管５３から、いったん、洗浄槽１０の上部開口１１よりも高い位置まで上がり、底壁部１３と網状の底部２３との間の高さまで下がり、散気管５０ａおよび５０ｂに接続されている。洗浄槽１０では洗浄水９０の水位が上部開口１１を超えると洗浄水９０があふれ出る。したがって、上部開口１１の位置が洗浄槽１０のオーバーフローレベルであり、供給管５２ａおよび５２ｂは、オーバーフローレベルよりも高い位置を経由している。このため、洗浄水９０が散気管５０から供給管５２を介して混合管５３に逆流することがない。さらに、洗浄水９０が混合管５３に繋がったオゾン発生装置５４、酸素濃縮器５５、エアーポンプ５６などに逆流し、損傷を与えることを抑制できる。
【００２４】
さらに、この超音波洗浄装置１においては、継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂは、天板１０１の上面１０１ａの上部に平面視Ｌ字型に配置された箱型のダクト６１の内部に現れるようにアレンジされている。したがって、継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂは、洗浄槽１０の上部開口１１よりも高い位置、すなわち、上部開口１１に対応する天板１０１の上面１０１ａよりも上側に突き出すように配置されているが、ダクト６１により側方および上方を覆われており、外部から直に見えないようになっている。このため、シンプルですっきりとしたデザインの超音波洗浄装置１を提供できる。また、天板１０１から突き出た継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂが作業などの邪魔になったり、継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂが損傷したりするのを未然に防止できる。
【００２５】
この超音波洗浄装置１に採用されているＰＳＡ式の酸素濃縮器５５は、安定した量のオゾン８１を発生できるものである。また、洗浄装置１においては、オゾン発生装置５４から供給されたオゾン８１と、エアーポンプ５６から供給された空気８２とを混合管５３において混合し、オゾン８１を含む空気８０として２本の供給管５２ａおよび５２ｂを介して散気管５０ａおよび５０ｂに供給し、散気管５０ａおよび５０ｂから底壁部１３に向かって洗浄水９０の中に吐出している。オゾン８１のみを底壁部１３に向けて放出するよりも、空気８２を搬送媒体としてオゾン８１を底壁部１３に向けて放出できるので、オゾン８１を底壁部１３に沿って拡散させやすい。また、空気８２自体も、後述するように洗浄効果を向上するのに効果がある。
【００２６】
オゾン８１を含む空気８０は、２本の散気管５０ａおよび５０ｂから均等に吐出される。この超音波洗浄装置１においては、２本の散気管５０ａおよび５０ｂから吐出される空気８０の量を等しくするために、２本の供給管５２ａおよび５２ｂの圧力水頭の損失（圧力損失）が同じになるように、供給管５２ａおよび５２ｂの長さや継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂの個数などを同じにしている。
【００２７】
混合管５３において生成するオゾン８１を含む空気８０のオゾン８１と空気８２との好適な比は、洗浄槽１０の大きさなどにより変化する。オゾン８１を含む空気８０のオゾン８１と空気８２との比は、１：１０〜１：１の範囲が好ましく、１：８〜１：２の範囲がさらに好ましく、１：７〜１：４の範囲がいっそう好ましい。オゾン８１を含む空気８０のオゾン８１と空気８２との比の好適な例は、１：６程度である。
【００２８】
なお、本例の超音波洗浄装置１においては、供給管５２が混合管５３から分岐された状態で、供給管５２ａおよび５２ｂがオーバーフローレベルよりも高い位置を経由しているが、混合管５３からオーバーフローレベルよりも高い位置を経由したあとで１本の供給管５２を２本の供給管５２ａおよび５２ｂに分岐させてもよい。
【００２９】
超音波洗浄装置１は、さらに、ダクト６１を介して洗浄槽１０の内部から排気する排気ポンプ６３と、ダクト６１と排気ポンプ６３とを接続する排気管（管路）６５と、排気管６５の途中に設けられた臭気処理装置６２とを有する。これらもハウジング１００に収納されている。臭気処理装置６２は活性炭フィルター６２ａを含み、ダクト６１を介して排出された気体８９は活性炭フィルター６２ａを通過してハウジング１００の外に排気される。
【００３０】
この超音波洗浄装置１においては、洗浄槽１０の上部開口１１を蓋６０で覆い（閉め）、排気ポンプ６３を作動させると、洗浄槽１０の内部は若干負圧になる。したがって、洗浄槽１０の上部に滞留している可能性があるオゾン８１を含む空気８０が蓋６０の隙間を通して外部に漏れるのを抑制できる。さらに、蓋６０およびダクト６１を介して洗浄槽１０の上部に滞留している可能性があるオゾン８１を含む空気８０を、臭気処理装置６２を介して排出できる。オゾン８１を含む空気８０は特有のオゾン臭を含むが、活性炭フィルター６２ａにより吸着できる。吸着されたオゾン８１は短時間のうちに分解する。このため、オゾン臭のない、あるいはオゾン臭をユーザーに殆ど感じさせない状態で超音波洗浄装置１を稼働できる。なお、本例の超音波洗浄装置１においては、臭気処理装置６２がハウジング１００の内部に収納されているが、ハウジング１００の外部に取り付けることも可能である。臭気処理装置６２を外付けすることにより、活性炭フィルター６２ａの交換を容易にできる。
【００３１】
図４ないし図６に示すように、蓋６０は天板１０１の上面１０１ａに、ヒンジ（蝶番）６９により洗浄槽１０の上部開口１１を開閉可能なように取り付けられている。蓋６０は、ヒンジ６９に取り付けられた側の側面部６０ａに形成された開口６０ｂを有する。Ｌ字型のダクト６１の開口は蓋６０の側面部６０ａの開口６０ｂに合致する位置に設けられており、蓋６０を閉めると、蓋６０の内部にダクト６１の開口が現れ、蓋６０を介して洗浄槽１０の内部を排気できる。一方、蓋６０を開けるときは、ダクト６１は蓋６０とは干渉せず、蓋６０は自由に開閉できる。
【００３２】
また、ダクト６１は、天板１０１の上面１０１ａの上部、すなわち洗浄槽１０のオーバーフローレベルである上部開口１１よりも高い位置に配置される蓋６０を介して洗浄槽１０の内部から吸気する。したがって、洗浄槽１０の洗浄水９０がダクト６１を介して臭気処理装置６２や排気ポンプ６３に浸入し、損傷を与えることを抑制できる。排気管６５の吸入口６５ａは天板１０１を貫通し、ダクト６１の内部に現れている。
【００３３】
このように、超音波洗浄装置１は、洗浄槽１０の上部開口１１がオーバーフローレベルとなるように設計されており、洗浄槽１０の側壁部１２の途中にオーバーフロー管を接続しなくてもよい。したがって、オーバーフロー管が不要なので低コストであり、さらに、オーバーフロー管を介してオゾン８１入りの空気８０や洗浄水９０が外界に漏れることを抑制できる。
【００３４】
この超音波洗浄装置１においては、洗浄するときは、図６に示すように、蓋６０を開けて、洗浄槽１０の内部に、上部開口１１から洗浄対象である野菜（被洗浄物）３０を収容した洗浄かご２０をセットする。洗浄かご２０は多孔性なので、洗浄かご２０の内部が洗浄水９０で満たされ、超音波振動が洗浄水９０を介して洗浄かご２０の内部の洗浄水９０に伝達され被洗浄物３０を洗浄できる。洗浄が終わった後は、蓋６０を開けて洗浄かご２０を引き上げることにより、被洗浄物３０の水切りが可能である。
【００３５】
洗浄かご２０に収容できる被洗浄物３０の一例は、野菜や果物を含む食材である。野菜の一例は、キャベツやレタスなどの葉菜類、ニンジンやダイコンなどの根菜類、ジャガイモやサトイモなどのイモ類、ナスやトマトなどの果菜類である。野菜や果物の他、鮮魚、冷凍魚介類、冷凍食肉などについても洗浄可能である。さらに、飲食用具や医療用器具などについても洗浄可能である。洗浄水９０の一例は水または塩水である。
【００３６】
図７および図８に示すように、洗浄かご２０が洗浄槽１０の内部にセットされると、洗浄かご２０の網状の底部２３は、洗浄槽１０の底壁部１３から離れた状態で底壁部１３に対向（対峙）して配置され、被洗浄物３０を洗浄槽１０の底壁部１３から離れた状態で支持する。洗浄中は、底壁部１３の内面（上面）１３ａと網状の底部（支持部材）２３との間の空間７０および洗浄かご２０の内部を含め、洗浄槽１０の内部が洗浄水９０で満たされる。
【００３７】
図７および図８に示すように、散気管５０ａおよび５０ｂは、洗浄槽１０の底壁部１３と洗浄かご２０の網状の底部２３との間の空間７０に配置されている。散気管５０ａおよび５０ｂには、底壁部１３と対向（対峙）するように、それぞれの散気管５０ａおよび５０ｂの下側、すなわち底壁部１３の側に直線状に１列に複数の吐出孔５１が形成されており、洗浄中は、底壁部１３に向けて、すなわち下向きにオゾン８１を含む空気（気泡）８０が吐出される。これらの吐出孔５１から下向きに吐出されたオゾン８１を含む気泡８０は、底壁部１３に沿って洗浄槽１０の全体に広がり、さらに、底壁部１３から供給される超音波振動４５の作用を受ける。
【００３８】
図９に、図７の点線部分１０７を拡大した図で示している。図１０に、図８の点線部分１０８を拡大した図で示している。それぞれの散気管５０ａおよび５０ｂに設けられた複数の吐出孔５１と底壁部１３との距離Ｗ１は、複数の吐出孔５１と網状の底部２３との距離Ｗ２よりも小さく、複数の吐出孔５１は網状の底部２３よりも底壁部１３の側に近接して配置されている。このため、複数の吐出孔５１から下向きに吐出されたオゾン８１を含む気泡８０は、まず、底壁部１３に沿って流れて広がり、その後、浮力により、洗浄かご２０に収納された被洗浄物３０に向かって拡散しながら上昇する。
【００３９】
オゾン８１は３つの酸素原子からなる酸素の同位体であり、それ自体、強力な酸化作用があり、殺菌、ウイルスの不活性化、脱臭、脱色、有機物の除去などに有効であることが知られている。さらに、水に対して酸化剤として働き、オゾン８１よりも酸化還元電位が高く、強い酸化力を有するＯＨ（ヒドロキシ）ラジカル８１ａを生成することが知られている。
【００４０】
また、超音波洗浄する際に、洗浄水９０に気泡８０を導入することにより、洗浄槽１０の内部の洗浄水９０の状態が攪拌または撹乱されるので、定在波が発生することを抑制でき、または、定在波の音圧分布を絶えず変化させることができる。したがって、定在波による洗浄ムラを防止できるとともに、定在波による被洗浄物３０の損傷を抑制できる。このため、野菜などの比較的やわらかい素材の被洗浄物３０を洗浄する際に適している。また、マイクロバブルの消滅により発生する衝撃波による洗浄効果も期待でき、超音波エネルギーとマイクロバブルの相乗効果による洗浄効果が期待できる。
【００４１】
さらに、空気（気泡）は、オゾン８１を洗浄槽１０の内部に搬送する媒体としても適している。しかしながら、オゾン８１を含む気泡８０を、単に洗浄水９０に導入しても、オゾン８１が空気８２により覆われている状態になるため、オゾン８１と被洗浄物３０との接触効率が低く、オゾン８１の殺菌効果が得られ難くなる。また、同様に、オゾン８１と洗浄水９０との接触効率も低くなり、より強力な殺菌効果が得られるＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）８１ａの生成効率も低く、ＯＨラジカル８１ａによる殺菌効果も得られ難くなる。
【００４２】
この超音波洗浄装置１においては、超音波の発生源となる底壁部１３と、被洗浄物３０の支持部材となる洗浄かご２０の網状の底部２３との間の領域（空間）７０に散気管５０ａおよび５０ｂが配置され、それらの散気管５０ａおよび５０ｂに設けられた多数の吐出孔５１からオゾン８１を含む空気８０が底壁部１３に向けて吐出される。領域７０には、被洗浄物３０が存在しない。したがって、多数の吐出孔５１から吐出されたオゾン８１を含む空気８０は、小さな気泡となり底壁部１３と網状の底部２３との間で、被洗浄物３０に接触する前に底壁部１３に沿って広がる。さらに、領域７０には被洗浄物３０が存在しないので底壁部１３から出力される超音波の音圧はオゾン８１を含む空気８０の気泡に効率よく作用する。したがって、オゾン８１を含む空気８０の気泡には、被洗浄物３０に接触する前に底壁部１３から伝播される超音波が効率よく作用する。
【００４３】
オゾン８１を含む空気８０の気泡に対する超音波の作用の典型的なものは、微細化と、攪拌とであると考えられている。まず、オゾン８１を含む空気８０の気泡が微細化されることにより、オゾン８１が洗浄水９０と接触する確率は向上する。したがって、微細化されたオゾン８１を含む空気（気泡）８０が洗浄槽１０の洗浄水９０に領域７０を介して分散することにより、洗浄槽１０内の全域にわたり、オゾン８１と被洗浄物３０との接触効率が向上し、オゾン８１の殺菌効果が得られる。さらに、洗浄槽１０内の全域にわたり、オゾン８１の酸化作用によりＯＨラジカル８１ａが順次生成され、ＯＨラジカル８１ａの殺菌作用も得られる。
【００４４】
特に、この超音波洗浄装置１においては、洗浄かご２０の網状の底部２３の下の領域７０で、オゾン８１を含む空気８０の気泡が底壁部１３に沿って広がる。したがって、最も被洗浄物３０が詰まっている洗浄かご２０の底部２３の近傍においても、オゾン８１を含む空気８０の微細な気泡が広がっており、洗浄かご２０の底部２３の近傍の被洗浄物３０も、むらなく、良好に洗浄および殺菌できる。また、マイクロバブルとなったオゾン８１を含む空気８０が洗浄かご２０の底部２３の全体を覆うので、マイクロバブルと超音波との相乗効果による洗浄力も得やすい。
【００４５】
さらに、底壁部１３に沿って拡散したオゾン８１を含む空気８０の微細な気泡は、洗浄かご２０の網状の底部２３の下の領域７０で超音波により効率的に攪拌され、この領域７０で洗浄水９０と予め反応しやすい。したがって、洗浄かご２０の網状の底部２３の下の領域７０が、ＯＨラジカル８１ａの効率的な生成領域となり、比較的高濃度のＯＨラジカル８１ａを含む洗浄水９０を生成できる。
【００４６】
洗浄水９０の中のオゾン８１およびＯＨラジカル８１ａは、短時間で酸素や水に分解されるが、数分から数十分は存続する。また、洗浄水９０の中のオゾン８１およびＯＨラジカル８１ａは、気泡とともに洗浄水９０の中を上昇し、排出される。したがって、洗浄水９０の中のオゾン８１および発生したＯＨラジカル８１ａの滞留時間を最大限に活用するためにも、洗浄槽１０の底壁部１３の近傍でオゾン８１を分散し、さらに、できるだけ大量のＯＨラジカル８１ａを予め生成することは殺菌作用を向上するために有効である。
【００４７】
このようにして洗浄水９０の中に吐出されたオゾン８１および／または生成されたＯＨラジカル８１ａは、超音波振動４５とともに洗浄かご２０の内部に入れられた被洗浄物３０およびその周囲の洗浄水９０にも効率よく伝播され、被洗浄物３０の隅々にまで行き届かせることができる。
【００４８】
したがって、この超音波洗浄装置１においては、超音波振動４５により被洗浄物３０を洗浄できる。それとともに、超音波洗浄により被洗浄物３０から取り除かれた細菌（たとえば、大腸菌やサルモネラ菌）や被洗浄物３０に付着したままの細菌を、オゾン８１および／またはＯＨラジカル８１ａにより効率よく殺菌できる。超音波振動４５とともに伝達されたオゾン８１および／またはＯＨラジカル８１ａは被洗浄物３０の脱臭にも効果的である。また、洗浄後の被洗浄物３０に付着したオゾン８１およびＯＨラジカル８１ａは、短時間で酸素や水に分解される。このため、洗浄後の被洗浄物３０には、オゾン８１の残留がなく、あるいはほとんどない。したがって、この超音波洗浄装置１においては、被洗浄物３０の濯ぎ洗浄を省略できるため、省エネである。また、洗浄水９０においても同様であり、洗浄水９０を排水した場合の環境負荷も軽減できる。
【００４９】
野菜や果物などの食材を被洗浄物３０として洗浄する場合、オゾン８１および／またはＯＨラジカル８１ａにより、野菜や果物に付着（残留）した農薬などを分解および除去しやすい。さらに、腐敗の原因となるエチレンガスを酸化分解できるので、野菜や果物の鮮度を保持しやすい。さらに、この超音波洗浄装置１においては、洗浄の際に洗剤や薬品を使用していない。このため、清潔かつ衛生的で鮮度の高い、安心で安全な食材を提供できる。さらに、公害を発生させる要因も除去できる。また、上述したようにマイクロバブルと超音波との相乗効果が得られるので、食材のような比較的やわらかく、さらに複雑な形状をした被洗浄物３０であっても被洗浄物３０に損傷をあたえず、また、むらなく洗浄できる。
【００５０】
さらに、この超音波洗浄装置１においては、散気管５０ａおよび５０ｂに設けられた多数の吐出孔５１は、オゾン８１を含む空気８０を底壁部１３に向けて放出するように、底壁部１３に対向するように、すなわち網状の底部２３ではなく底壁部１３の側を向くように下向きに配置されている。このため、超音波洗浄により被洗浄物３０から取り除かれた汚れが網状の底部２３を通過して流下した場合であっても、吐出孔５１の目詰まりの要因となることを抑制できるという効果も得られる。
【００５１】
さらに、この超音波洗浄装置１においては、底壁部１３の上に散気管５０ａおよび５０ｂを配置することにより、底壁部１３の外面１３ｂに取り付けられたランジバン振動子４０の配置にかかわらず、底壁部１３に沿って拡散されやすいように、オゾン８１を含む空気８０を吐出できる。したがって、ランジバン振動子４０は、超音波を洗浄槽１０に拡散しやすい配置を採用でき、散気管５０ａおよび５０ｂはオゾン８１を含む空気８０を底壁部１３に沿って拡散させやすい配置を採用できる。たとえば、散気管５０ａおよび５０ｂの数量や形状を被洗浄物３０により変更することも容易である。また、散気管５０ａおよび５０ｂの交換やメンテナンスも容易である。
【００５２】
このように、この超音波洗浄装置１は、汚れを効率よく落とすことができるだけではなく、オゾン８１やＯＨラジカル８１ａを被洗浄物３０に効率よく作用させ、殺菌効果などの効果を得ることができる。また、この超音波洗浄装置１は、オゾン臭が周囲に漏れ出すことも抑制できるので、使用する場所を選ばず、洗浄水９０の逆流なども効率よく防止できているので安全であり、様々なユーザーが手軽に利用できる超音波洗浄装置１を提供できる。
【００５３】
なお、上記においては食材、特に野菜を被洗浄物３０として洗浄する例を説明したが、この超音波洗浄装置１は、様々な物品の洗浄に使用できる。また、洗浄かご２０の代わりに、網または多孔板を嵩上げした状態で洗浄槽１０の底に設置して被洗浄物３０を支持し、散気管５０を設置してオゾン８１を含む空気８０を拡散させ、ＯＨラジカル８１ａを生成する領域７０を設けてもよい。また、散気管５０ａおよび５０ｂは２本に限らず、１本でも３本以上であってもよく、筒型（直管）に限らず、途中で枝分かれした管、ディスク（円盤）型や板型などであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 超音波洗浄装置
１０ 洗浄槽、 １１ 上部開口、 １３ 底壁部
２０ 洗浄かご、 ２３ 網状の底部
３０ 被洗浄物
４０ ランジバン（超音波）振動子、 ４５ 超音波振動
５０（５０ａ、５０ｂ） 散気管、 ５１ 吐出孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波洗浄装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、農作物に付着した残留農薬を一般家庭や飲食店などにおいて、容易かつ確実に除去することができるようにした超音波洗浄流し台を提供することが記載されている。そのため、特許文献１には、底面に排水口が形成された一または二以上の貯水槽と、該貯水槽内に貯留された洗浄水を振動させる超音波発生手段と、前記貯水槽内に貯留された洗浄水に浸漬される蓋付きの容器とが備えられ、残留農薬が付着した農作物は、容器内に入れられ、貯水槽内に貯留された洗浄水に浸漬され、超音波発生手段が作動することによって洗浄されることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２１２０７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
被洗浄物（洗浄物、洗浄対象物）を効率よく洗浄することが要望されている。さらに、野菜や果物などの食材においては、被洗浄物に付着した汚れや農薬を効率よく洗浄できるとともに、殺菌効果が得られることも要望されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の態様の１つは、洗浄水を収容し、底壁部の外面に超音波振動子が取り付けられる洗浄槽と、被洗浄物を底壁部から離れた状態で支持する多孔状の支持部材と、底壁部と多孔状の支持部材との間に配置される散気管とを有する超音波洗浄装置である。散気管は、洗浄水にオゾンを含む空気を吐出し、底壁部に対向するように配置される吐出孔を含む。多孔状の支持部材は、被洗浄物を収容し洗浄槽の内部に配置される洗浄かごの網状の底部であってもよく、洗浄槽の底壁部を嵩上げするように設けられる多孔状のプレートなどであってもよい。
【０００６】
この超音波洗浄装置においては、底壁部と支持部材との間に配置された散気管の吐出孔からオゾンを含む空気が底壁部に向けて吐出される。したがって、底壁部と支持部材との間で、オゾンを含む空気は、被洗浄物に接触する前に底壁部に沿って広がり易い。さらに、底壁部と支持部材との間で、オゾンを含む空気は、被洗浄物に接触する前に、超音波振動に晒される。このため、この超音波洗浄装置においては、超音波と、空気と、オゾンとを被洗浄物に作用させて被洗浄物を洗浄するとともに、底壁部と支持部材との間で、オゾンを含む空気に超音波を作用させながら、オゾンを含む空気を底壁部に沿って洗浄槽全体に広げ、超音波を作用させられたオゾンを含む空気を含む洗浄水で被洗浄物をより効率的に洗浄できる。
【０００７】
オゾンを含む空気を底壁部に沿って分散させるためには、吐出孔と底壁部との距離が吐出孔と支持部材との距離よりも短いことが好ましい。さらに、オゾンを含む空気を底壁部に沿って分散させるためには、少なくとも１つの散気管は、底壁部に沿って延びており、複数の吐出孔を含むことが望ましい。散気管は直管であっても曲管であってもよく、２本以上であってもよい。オゾンを含む空気を底壁部に沿って分散させる手段の１つは、吐出孔の径を小さくして多数の吐出孔を設けることである。吐出孔の径を小さくすると、被洗浄物などからの汚れなどにより目詰まりしやすいが、この超音波洗浄装置においては吐出孔が底壁部の方向、すなわち下向きであり、目詰まりしにくい。したがって、散気管に比較的径の小さな吐出孔を多数設けることができる。また、散気管が底壁部の最も近くで超音波に晒され、常に超音波洗浄されている状態なので、吐出孔は目詰まりしにくい。
【０００８】
超音波洗浄装置は、さらに、オゾンを発生させるオゾン発生装置と、オゾン発生装置と少なくとも１つの散気管とを接続し、少なくとも１つの散気管に空気を供給する供給管とを有し、供給管は、洗浄槽のオーバーフローレベルよりも高い位置に配置された部分を含むことが望ましい。供給管が洗浄槽のオーバーフローレベル、たとえば、上部開口よりも高い位置を経由しているため、洗浄水が散気管から供給管を介してオゾン発生装置に逆流し、損傷を与えることを抑制できる。オゾンを含む空気は腐食性が強いが、逆止弁などの手段を用いずに逆流を抑制できる。供給管が洗浄槽の上部開口よりも高い位置を経由している場合は、その部分を洗浄槽の上部開口を覆う蓋と連結し、洗浄槽の内部で発生する気体を排出するダクトにより覆うことができる。
【０００９】
超音波洗浄装置は、さらに、洗浄槽の上部開口を覆う蓋と、蓋を介して洗浄槽の内部と連通したダクトと、ダクトを介して洗浄槽の内部から排気する排気ポンプとを有することが望ましい。洗浄槽の上部開口を蓋により覆い、ダクトおよび排気ポンプにより洗浄槽から排気することにより、オゾンを含む空気が漏れ出るのを抑制でき、オゾン特有の臭い（オゾン臭）が拡散するのを抑制できる。
【００１０】
さらに、洗浄槽のオーバーフローレベルまたはそれよりも上になる上部開口を覆う蓋を介して洗浄槽内を排気することにより、洗浄水がダクトを介して排気ポンプに浸入し、損傷を与えることを抑制できる。また、上部開口をオーバーフローレベルとしてオーバーフロー管を省略することにより、オーバーフロー管を介してオゾンを含む空気が漏れ出るのを防止できる。
【００１１】
超音波洗浄装置は、さらに、ダクトと排気ポンプとの間に活性炭フィルターを配置することが望ましい。洗浄槽の排気を活性炭フィルターを介して排出できるため、オゾン臭を含む臭気を活性炭により吸着でき、臭気が外部に拡散するのを抑制しやすい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】超音波洗浄装置の外観を示す正面図。
【図２】超音波洗浄装置の外観を示す平面図。
【図３】超音波洗浄装置の外観を示す右側面図。
【図４】超音波洗浄装置の内部構造を模式的に示す正面図。
【図５】超音波洗浄装置の内部構造を模式的に示す平面図。
【図６】超音波洗浄装置の内部構造を模式的に示す右側面図。
【図７】洗浄かごを取り付けた状態の洗浄槽の様子を模式的に示す正面図。
【図８】洗浄かごを取り付けた状態の洗浄槽の様子を模式的に示す右側面図。
【図９】図７の点線部分を拡大して示す図。
【図１０】図８の点線部分を拡大して示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、洗浄装置を正面方向から見た様子を示している。図２に、この洗浄装置を上方向から見た様子を示している。図３に、この洗浄装置を右方向から見た様子を示している。
【００１４】
この洗浄装置１は、全体として箱型の外形を有する超音波洗浄装置である。超音波洗浄装置１は、装置１の全体を覆う金属製（たとえば、ステンレススチール製）のハウジング１００と、ハウジング１００の内部に収納された洗浄槽１０（図４参照）と、洗浄槽１０の上部開口を覆う蓋６０と、蓋６０の側面に嵌め込まれた箱型のダクト６１とを有する。蓋６０およびダクト６１は、ハウジング１００の上部の天板１０１の上面１０１ａの上部に設けられている。天板１０１の上面１０１ａにダクト６１と蓋６０とが突出した状態になるが、これらはほとんど段差がない状態で繋がれている。このため、洗浄装置１の全体としてすっきりとした外観を構成できる。さらに、洗浄装置１は、ハウジング１００の前方を開閉可能な金属製（たとえば、ステンレススチール製）の扉１０２と、扉１０２に設けられた操作パネル１０３とを有する。
【００１５】
図４ないし図６に、超音波洗浄装置１の内部構造を模式的に示している。図４は、洗浄装置１を全体として透かして見た状態で示しており、図５は、超音波洗浄装置１の蓋を透かして洗浄槽１０の内部の配置を見た状態を示している。図６は、超音波洗浄装置１に洗浄かごと被洗浄物とをセットする様子を示している。
【００１６】
この超音波洗浄装置１は、ハウジング１００に収納された洗浄槽１０と、洗浄槽１０の内部に出し入れ可能な洗浄かご２０と、洗浄槽１０の内部であって洗浄かご２０の下方に配置された散気管５０（５０ａ、５０ｂ）とを備えている。洗浄槽１０は、ハウジング１００の天板１０１の上面１０１ａが上部開口１１となった金属製（たとえば、ステンレススチール製）の箱状体であり、側壁部１２と、底壁部１３とを含む。上部開口１１は、天板１０１の上面１０１ａに設けられた蓋６０により開閉可能になっている。洗浄槽１０の底壁部１３には、洗浄槽１０に収容された洗浄水９０を外部に排水するための排水管（不図示）に繋がる排水口１９が設けられている。
【００１７】
超音波洗浄装置１は、洗浄槽１０の底壁部１３の外面（下面、裏面）１３ｂに取り付けられた超音波振動子４０を有する。この超音波洗浄装置１は、超音波振動子４０としてランジバン振動子を採用している。洗浄槽１０の底壁部１３の外面１３ｂには１６個のランジバン振動子４０が、底壁部１３の長手方向に４個ずつ短手方向に位置をずらして、いわゆる千鳥状に配置されている。超音波洗浄装置１は、さらに、ランジバン振動子４０に駆動用の電力を供給する駆動装置４１を有し、駆動装置４１はハウジング１００の内部に収納されている。操作パネル１０３により駆動装置４１を操作し、底壁部１３をランジバン振動子４０により超音波振動させることができる。駆動装置４１は、１６個のランジバン振動子４０を個別に駆動させる機能、超音波振動の周波数を切り替える機能、ランジバン振動子４０の出力を多段階で調整する機能などを備えている。
【００１８】
なお、超音波振動子は、ランジバン振動子に限らず、ＰＺＴなど他の振動子ユニットを採用することも可能である。ランジバン振動子は、高出力のものが低コストで得やすいので、好適な振動子の一例である。本例の超音波洗浄装置１においては、１６個のランジバン振動子４０を配置しているが、振動子の個数は１６個に限らず、１７個以上あるいは１５個以下の振動子を千鳥状を含むさまざまな配置で取り付けることも可能である。
【００１９】
洗浄槽１０の内部に出し入れ可能な洗浄かご２０は、上部が開口２１となった金属製（たとえば、ステンレススチール製）で多孔性の箱型のかご（バスケット）であって、上部に設けられた取っ手２０ａと、網状に形成された側部２２および底部２３と、側部２２の下部から下方に延びた脚部２４とを含む。被洗浄物３０が収納された状態で洗浄かご２０が洗浄槽１０の内部に配置（収納）されると、被洗浄物３０は側部２２および底部２３により洗浄槽１０の内部で洗浄槽１０の底壁部１３に対して若干離れた状態で支持される。すなわち、この洗浄装置１においては、洗浄かご２０の底部２３が被洗浄物３０を底壁部１３から離れた状態で支持する多孔状の支持部材としての機能を果たす。
【００２０】
脚部２４は、フッ素樹脂製のカバーにより覆われており、洗浄かご２０を洗浄槽１０にセットしたときに、金属同士が接触しないようにしている。脚部２４を樹脂製にしてもよい。金属同士の接触を避けることにより超音波振動による騒音の発生を抑制できる。また、オゾン８１を含む空気は腐食性があるので金属疲労が発生しやすい条件を避けることが望ましい。洗浄かご２０は、全体が樹脂製（たとえば、プラスチック製）であってもよい。
【００２１】
図７および図８に洗浄槽１０を抜き出し、内部の構造を含めて拡大して示している。超音波洗浄装置１は、洗浄槽１０の側壁部１２を貫通するように取り付けられ、底壁部１３に沿って長手方向に伸びた２本の直管状の散気管５０ａおよび５０ｂを含む。これらの散気管５０ａおよび５０ｂは樹脂製（たとえば、プラスチック製）またはステンレススチール製であり、これらの散気管５０ａおよび５０ｂの底壁部１３に面した部分に一列に配置された複数の吐出孔５１を含む。これらの吐出孔５１からはオゾン８１を含む空気（気泡）８０が洗浄槽１０の底壁部１３に向かって吐出される。
【００２２】
図４に示すように、超音波洗浄装置１は、さらに、オゾンを発生させるオゾン発生装置（オゾナイザー）５４と、オゾン発生装置５４に酸素を供給するＰＳＡ（吸着）式の酸素濃縮器５５と、オゾン発生装置５４により生成されたオゾン８１と混合させる空気８２を供給するエアーポンプ５６と、オゾン発生装置５４から供給されるオゾン８１とエアーポンプ５６から供給される空気８２とを混合する混合管５３と、混合管５３から散気管５０ａにオゾン８１を含む空気８０を供給する供給管５２ａと、混合管５３から散気管５０ｂに空気８０を供給する供給管５２ｂとを含む。これらはハウジング１００の内部に収納されている。
【００２３】
混合管５３から分岐した供給管５２ａおよび５２ｂは、天板１０１の上面１０１ａの上部に若干突き出るように配置された逆Ｕ字型の継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂをそれぞれ含む。したがって、供給管５２ａおよび５２ｂは、混合管５３から、いったん、洗浄槽１０の上部開口１１よりも高い位置まで上がり、底壁部１３と網状の底部２３との間の高さまで下がり、散気管５０ａおよび５０ｂに接続されている。洗浄槽１０では洗浄水９０の水位が上部開口１１を超えると洗浄水９０があふれ出る。したがって、上部開口１１の位置が洗浄槽１０のオーバーフローレベルであり、供給管５２ａおよび５２ｂは、オーバーフローレベルよりも高い位置を経由している。このため、洗浄水９０が散気管５０から供給管５２を介して混合管５３に逆流することがない。さらに、洗浄水９０が混合管５３に繋がったオゾン発生装置５４、酸素濃縮器５５、エアーポンプ５６などに逆流し、損傷を与えることを抑制できる。
【００２４】
さらに、この超音波洗浄装置１においては、継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂは、天板１０１の上面１０１ａの上部に平面視Ｌ字型に配置された箱型のダクト６１の内部に現れるようにアレンジされている。したがって、継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂは、洗浄槽１０の上部開口１１よりも高い位置、すなわち、上部開口１１に対応する天板１０１の上面１０１ａよりも上側に突き出すように配置されているが、ダクト６１により側方および上方を覆われており、外部から直に見えないようになっている。このため、シンプルですっきりとしたデザインの超音波洗浄装置１を提供できる。また、天板１０１から突き出た継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂが作業などの邪魔になったり、継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂが損傷したりするのを未然に防止できる。
【００２５】
この超音波洗浄装置１に採用されているＰＳＡ式の酸素濃縮器５５は、安定した量のオゾン８１を発生できるものである。また、洗浄装置１においては、オゾン発生装置５４から供給されたオゾン８１と、エアーポンプ５６から供給された空気８２とを混合管５３において混合し、オゾン８１を含む空気８０として２本の供給管５２ａおよび５２ｂを介して散気管５０ａおよび５０ｂに供給し、散気管５０ａおよび５０ｂから底壁部１３に向かって洗浄水９０の中に吐出している。オゾン８１のみを底壁部１３に向けて放出するよりも、空気８２を搬送媒体としてオゾン８１を底壁部１３に向けて放出できるので、オゾン８１を底壁部１３に沿って拡散させやすい。また、空気８２自体も、後述するように洗浄効果を向上するのに効果がある。
【００２６】
オゾン８１を含む空気８０は、２本の散気管５０ａおよび５０ｂから均等に吐出される。この超音波洗浄装置１においては、２本の散気管５０ａおよび５０ｂから吐出される空気８０の量を等しくするために、２本の供給管５２ａおよび５２ｂの圧力水頭の損失（圧力損失）が同じになるように、供給管５２ａおよび５２ｂの長さや継ぎ手部分５９ａおよび５９ｂの個数などを同じにしている。
【００２７】
混合管５３において生成するオゾン８１を含む空気８０のオゾン８１と空気８２との好適な比は、洗浄槽１０の大きさなどにより変化する。オゾン８１を含む空気８０のオゾン８１と空気８２との比は、１：１０〜１：１の範囲が好ましく、１：８〜１：２の範囲がさらに好ましく、１：７〜１：４の範囲がいっそう好ましい。オゾン８１を含む空気８０のオゾン８１と空気８２との比の好適な例は、１：６程度である。
【００２８】
なお、本例の超音波洗浄装置１においては、供給管５２が混合管５３から分岐された状態で、供給管５２ａおよび５２ｂがオーバーフローレベルよりも高い位置を経由しているが、混合管５３からオーバーフローレベルよりも高い位置を経由したあとで１本の供給管５２を２本の供給管５２ａおよび５２ｂに分岐させてもよい。
【００２９】
超音波洗浄装置１は、さらに、ダクト６１を介して洗浄槽１０の内部から排気する排気ポンプ６３と、ダクト６１と排気ポンプ６３とを接続する排気管（管路）６５と、排気管６５の途中に設けられた臭気処理装置６２とを有する。これらもハウジング１００に収納されている。臭気処理装置６２は活性炭フィルター６２ａを含み、ダクト６１を介して排出された気体８９は活性炭フィルター６２ａを通過してハウジング１００の外に排気される。
【００３０】
この超音波洗浄装置１においては、洗浄槽１０の上部開口１１を蓋６０で覆い（閉め）、排気ポンプ６３を作動させると、洗浄槽１０の内部は若干負圧になる。したがって、洗浄槽１０の上部に滞留している可能性があるオゾン８１を含む空気８０が蓋６０の隙間を通して外部に漏れるのを抑制できる。さらに、蓋６０およびダクト６１を介して洗浄槽１０の上部に滞留している可能性があるオゾン８１を含む空気８０を、臭気処理装置６２を介して排出できる。オゾン８１を含む空気８０は特有のオゾン臭を含むが、活性炭フィルター６２ａにより吸着できる。吸着されたオゾン８１は短時間のうちに分解する。このため、オゾン臭のない、あるいはオゾン臭をユーザーに殆ど感じさせない状態で超音波洗浄装置１を稼働できる。なお、本例の超音波洗浄装置１においては、臭気処理装置６２がハウジング１００の内部に収納されているが、ハウジング１００の外部に取り付けることも可能である。臭気処理装置６２を外付けすることにより、活性炭フィルター６２ａの交換を容易にできる。
【００３１】
図４ないし図６に示すように、蓋６０は天板１０１の上面１０１ａに、ヒンジ（蝶番）６９により洗浄槽１０の上部開口１１を開閉可能なように取り付けられている。蓋６０は、ヒンジ６９に取り付けられた側の側面部６０ａに形成された開口６０ｂを有する。Ｌ字型のダクト６１の開口は蓋６０の側面部６０ａの開口６０ｂに合致する位置に設けられており、蓋６０を閉めると、蓋６０の内部にダクト６１の開口が現れ、蓋６０を介して洗浄槽１０の内部を排気できる。一方、蓋６０を開けるときは、ダクト６１は蓋６０とは干渉せず、蓋６０は自由に開閉できる。
【００３２】
また、ダクト６１は、天板１０１の上面１０１ａの上部、すなわち洗浄槽１０のオーバーフローレベルである上部開口１１よりも高い位置に配置される蓋６０を介して洗浄槽１０の内部から吸気する。したがって、洗浄槽１０の洗浄水９０がダクト６１を介して臭気処理装置６２や排気ポンプ６３に浸入し、損傷を与えることを抑制できる。排気管６５の吸入口６５ａは天板１０１を貫通し、ダクト６１の内部に現れている。
【００３３】
このように、超音波洗浄装置１は、洗浄槽１０の上部開口１１がオーバーフローレベルとなるように設計されており、洗浄槽１０の側壁部１２の途中にオーバーフロー管を接続しなくてもよい。したがって、オーバーフロー管が不要なので低コストであり、さらに、オーバーフロー管を介してオゾン８１入りの空気８０や洗浄水９０が外界に漏れることを抑制できる。
【００３４】
この超音波洗浄装置１においては、洗浄するときは、図６に示すように、蓋６０を開けて、洗浄槽１０の内部に、上部開口１１から洗浄対象である野菜（被洗浄物）３０を収容した洗浄かご２０をセットする。洗浄かご２０は多孔性なので、洗浄かご２０の内部が洗浄水９０で満たされ、超音波振動が洗浄水９０を介して洗浄かご２０の内部の洗浄水９０に伝達され被洗浄物３０を洗浄できる。洗浄が終わった後は、蓋６０を開けて洗浄かご２０を引き上げることにより、被洗浄物３０の水切りが可能である。
【００３５】
洗浄かご２０に収容できる被洗浄物３０の一例は、野菜や果物を含む食材である。野菜の一例は、キャベツやレタスなどの葉菜類、ニンジンやダイコンなどの根菜類、ジャガイモやサトイモなどのイモ類、ナスやトマトなどの果菜類である。野菜や果物の他、鮮魚、冷凍魚介類、冷凍食肉などについても洗浄可能である。さらに、飲食用具や医療用器具などについても洗浄可能である。洗浄水９０の一例は水または塩水である。
【００３６】
図７および図８に示すように、洗浄かご２０が洗浄槽１０の内部にセットされると、洗浄かご２０の網状の底部２３は、洗浄槽１０の底壁部１３から離れた状態で底壁部１３に対向（対峙）して配置され、被洗浄物３０を洗浄槽１０の底壁部１３から離れた状態で支持する。洗浄中は、底壁部１３の内面（上面）１３ａと網状の底部（支持部材）２３との間の空間７０および洗浄かご２０の内部を含め、洗浄槽１０の内部が洗浄水９０で満たされる。
【００３７】
図７および図８に示すように、散気管５０ａおよび５０ｂは、洗浄槽１０の底壁部１３と洗浄かご２０の網状の底部２３との間の空間７０に配置されている。散気管５０ａおよび５０ｂには、底壁部１３と対向（対峙）するように、それぞれの散気管５０ａおよび５０ｂの下側、すなわち底壁部１３の側に直線状に１列に複数の吐出孔５１が形成されており、洗浄中は、底壁部１３に向けて、すなわち下向きにオゾン８１を含む空気（気泡）８０が吐出される。これらの吐出孔５１から下向きに吐出されたオゾン８１を含む気泡８０は、底壁部１３に沿って洗浄槽１０の全体に広がり、さらに、底壁部１３から供給される超音波振動４５の作用を受ける。
【００３８】
図９に、図７の点線部分１０７を拡大した図で示している。図１０に、図８の点線部分１０８を拡大した図で示している。それぞれの散気管５０ａおよび５０ｂに設けられた複数の吐出孔５１と底壁部１３との距離Ｗ１は、複数の吐出孔５１と網状の底部２３との距離Ｗ２よりも小さく、複数の吐出孔５１は網状の底部２３よりも底壁部１３の側に近接して配置されている。このため、複数の吐出孔５１から下向きに吐出されたオゾン８１を含む気泡８０は、まず、底壁部１３に沿って流れて広がり、その後、浮力により、洗浄かご２０に収納された被洗浄物３０に向かって拡散しながら上昇する。
【００３９】
オゾン８１は３つの酸素原子からなる酸素の同位体であり、それ自体、強力な酸化作用があり、殺菌、ウイルスの不活性化、脱臭、脱色、有機物の除去などに有効であることが知られている。さらに、水に対して酸化剤として働き、オゾン８１よりも酸化還元電位が高く、強い酸化力を有するＯＨ（ヒドロキシ）ラジカル８１ａを生成することが知られている。
【００４０】
また、超音波洗浄する際に、洗浄水９０に気泡８０を導入することにより、洗浄槽１０の内部の洗浄水９０の状態が攪拌または撹乱されるので、定在波が発生することを抑制でき、または、定在波の音圧分布を絶えず変化させることができる。したがって、定在波による洗浄ムラを防止できるとともに、定在波による被洗浄物３０の損傷を抑制できる。このため、野菜などの比較的やわらかい素材の被洗浄物３０を洗浄する際に適している。また、マイクロバブルの消滅により発生する衝撃波による洗浄効果も期待でき、超音波エネルギーとマイクロバブルの相乗効果による洗浄効果が期待できる。
【００４１】
さらに、空気（気泡）は、オゾン８１を洗浄槽１０の内部に搬送する媒体としても適している。しかしながら、オゾン８１を含む気泡８０を、単に洗浄水９０に導入しても、オゾン８１が空気８２により覆われている状態になるため、オゾン８１と被洗浄物３０との接触効率が低く、オゾン８１の殺菌効果が得られ難くなる。また、同様に、オゾン８１と洗浄水９０との接触効率も低くなり、より強力な殺菌効果が得られるＯＨラジカル（ヒドロキシラジカル）８１ａの生成効率も低く、ＯＨラジカル８１ａによる殺菌効果も得られ難くなる。
【００４２】
この超音波洗浄装置１においては、超音波の発生源となる底壁部１３と、被洗浄物３０の支持部材となる洗浄かご２０の網状の底部２３との間の領域（空間）７０に散気管５０ａおよび５０ｂが配置され、それらの散気管５０ａおよび５０ｂに設けられた多数の吐出孔５１からオゾン８１を含む空気８０が底壁部１３に向けて吐出される。領域７０には、被洗浄物３０が存在しない。したがって、多数の吐出孔５１から吐出されたオゾン８１を含む空気８０は、小さな気泡となり底壁部１３と網状の底部２３との間で、被洗浄物３０に接触する前に底壁部１３に沿って広がる。さらに、領域７０には被洗浄物３０が存在しないので底壁部１３から出力される超音波の音圧はオゾン８１を含む空気８０の気泡に効率よく作用する。したがって、オゾン８１を含む空気８０の気泡には、被洗浄物３０に接触する前に底壁部１３から伝播される超音波が効率よく作用する。
【００４３】
オゾン８１を含む空気８０の気泡に対する超音波の作用の典型的なものは、微細化と、攪拌とであると考えられている。まず、オゾン８１を含む空気８０の気泡が微細化されることにより、オゾン８１が洗浄水９０と接触する確率は向上する。したがって、微細化されたオゾン８１を含む空気（気泡）８０が洗浄槽１０の洗浄水９０に領域７０を介して分散することにより、洗浄槽１０内の全域にわたり、オゾン８１と被洗浄物３０との接触効率が向上し、オゾン８１の殺菌効果が得られる。さらに、洗浄槽１０内の全域にわたり、オゾン８１の酸化作用によりＯＨラジカル８１ａが順次生成され、ＯＨラジカル８１ａの殺菌作用も得られる。
【００４４】
特に、この超音波洗浄装置１においては、洗浄かご２０の網状の底部２３の下の領域７０で、オゾン８１を含む空気８０の気泡が底壁部１３に沿って広がる。したがって、最も被洗浄物３０が詰まっている洗浄かご２０の底部２３の近傍においても、オゾン８１を含む空気８０の微細な気泡が広がっており、洗浄かご２０の底部２３の近傍の被洗浄物３０も、むらなく、良好に洗浄および殺菌できる。また、マイクロバブルとなったオゾン８１を含む空気８０が洗浄かご２０の底部２３の全体を覆うので、マイクロバブルと超音波との相乗効果による洗浄力も得やすい。
【００４５】
さらに、底壁部１３に沿って拡散したオゾン８１を含む空気８０の微細な気泡は、洗浄かご２０の網状の底部２３の下の領域７０で超音波により効率的に攪拌され、この領域７０で洗浄水９０と予め反応しやすい。したがって、洗浄かご２０の網状の底部２３の下の領域７０が、ＯＨラジカル８１ａの効率的な生成領域となり、比較的高濃度のＯＨラジカル８１ａを含む洗浄水９０を生成できる。
【００４６】
洗浄水９０の中のオゾン８１およびＯＨラジカル８１ａは、短時間で酸素や水に分解されるが、数分から数十分は存続する。また、洗浄水９０の中のオゾン８１およびＯＨラジカル８１ａは、気泡とともに洗浄水９０の中を上昇し、排出される。したがって、洗浄水９０の中のオゾン８１および発生したＯＨラジカル８１ａの滞留時間を最大限に活用するためにも、洗浄槽１０の底壁部１３の近傍でオゾン８１を分散し、さらに、できるだけ大量のＯＨラジカル８１ａを予め生成することは殺菌作用を向上するために有効である。
【００４７】
このようにして洗浄水９０の中に吐出されたオゾン８１および／または生成されたＯＨラジカル８１ａは、超音波振動４５とともに洗浄かご２０の内部に入れられた被洗浄物３０およびその周囲の洗浄水９０にも効率よく伝播され、被洗浄物３０の隅々にまで行き届かせることができる。
【００４８】
したがって、この超音波洗浄装置１においては、超音波振動４５により被洗浄物３０を洗浄できる。それとともに、超音波洗浄により被洗浄物３０から取り除かれた細菌（たとえば、大腸菌やサルモネラ菌）や被洗浄物３０に付着したままの細菌を、オゾン８１および／またはＯＨラジカル８１ａにより効率よく殺菌できる。超音波振動４５とともに伝達されたオゾン８１および／またはＯＨラジカル８１ａは被洗浄物３０の脱臭にも効果的である。また、洗浄後の被洗浄物３０に付着したオゾン８１およびＯＨラジカル８１ａは、短時間で酸素や水に分解される。このため、洗浄後の被洗浄物３０には、オゾン８１の残留がなく、あるいはほとんどない。したがって、この超音波洗浄装置１においては、被洗浄物３０の濯ぎ洗浄を省略できるため、省エネである。また、洗浄水９０においても同様であり、洗浄水９０を排水した場合の環境負荷も軽減できる。
【００４９】
野菜や果物などの食材を被洗浄物３０として洗浄する場合、オゾン８１および／またはＯＨラジカル８１ａにより、野菜や果物に付着（残留）した農薬などを分解および除去しやすい。さらに、腐敗の原因となるエチレンガスを酸化分解できるので、野菜や果物の鮮度を保持しやすい。さらに、この超音波洗浄装置１においては、洗浄の際に洗剤や薬品を使用していない。このため、清潔かつ衛生的で鮮度の高い、安心で安全な食材を提供できる。さらに、公害を発生させる要因も除去できる。また、上述したようにマイクロバブルと超音波との相乗効果が得られるので、食材のような比較的やわらかく、さらに複雑な形状をした被洗浄物３０であっても被洗浄物３０に損傷をあたえず、また、むらなく洗浄できる。
【００５０】
さらに、この超音波洗浄装置１においては、散気管５０ａおよび５０ｂに設けられた多数の吐出孔５１は、オゾン８１を含む空気８０を底壁部１３に向けて放出するように、底壁部１３に対向するように、すなわち網状の底部２３ではなく底壁部１３の側を向くように下向きに配置されている。このため、超音波洗浄により被洗浄物３０から取り除かれた汚れが網状の底部２３を通過して流下した場合であっても、吐出孔５１の目詰まりの要因となることを抑制できるという効果も得られる。
【００５１】
さらに、この超音波洗浄装置１においては、底壁部１３の上に散気管５０ａおよび５０ｂを配置することにより、底壁部１３の外面１３ｂに取り付けられたランジバン振動子４０の配置にかかわらず、底壁部１３に沿って拡散されやすいように、オゾン８１を含む空気８０を吐出できる。したがって、ランジバン振動子４０は、超音波を洗浄槽１０に拡散しやすい配置を採用でき、散気管５０ａおよび５０ｂはオゾン８１を含む空気８０を底壁部１３に沿って拡散させやすい配置を採用できる。たとえば、散気管５０ａおよび５０ｂの数量や形状を被洗浄物３０により変更することも容易である。また、散気管５０ａおよび５０ｂの交換やメンテナンスも容易である。
【００５２】
このように、この超音波洗浄装置１は、汚れを効率よく落とすことができるだけではなく、オゾン８１やＯＨラジカル８１ａを被洗浄物３０に効率よく作用させ、殺菌効果などの効果を得ることができる。また、この超音波洗浄装置１は、オゾン臭が周囲に漏れ出すことも抑制できるので、使用する場所を選ばず、洗浄水９０の逆流なども効率よく防止できているので安全であり、様々なユーザーが手軽に利用できる超音波洗浄装置１を提供できる。
【００５３】
なお、上記においては食材、特に野菜を被洗浄物３０として洗浄する例を説明したが、この超音波洗浄装置１は、様々な物品の洗浄に使用できる。また、洗浄かご２０の代わりに、網または多孔板を嵩上げした状態で洗浄槽１０の底に設置して被洗浄物３０を支持し、散気管５０を設置してオゾン８１を含む空気８０を拡散させ、ＯＨラジカル８１ａを生成する領域７０を設けてもよい。また、散気管５０ａおよび５０ｂは２本に限らず、１本でも３本以上であってもよく、筒型（直管）に限らず、途中で枝分かれした管、ディスク（円盤）型や板型などであってもよい。
【符号の説明】
【００５４】
１ 超音波洗浄装置
１０ 洗浄槽、 １１ 上部開口、 １３ 底壁部
２０ 洗浄かご、 ２３ 網状の底部
３０ 被洗浄物
４０ ランジバン（超音波）振動子、 ４５ 超音波振動
５０（５０ａ、５０ｂ） 散気管、 ５１ 吐出孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
洗浄水を収容し、底壁部の外面に超音波振動子が取り付けられる洗浄槽と、
被洗浄物を前記底壁部から離れた状態で支持する多孔状の支持部材と、
前記底壁部と前記支持部材との間に配置された少なくとも１つの散気管とを有し、
前記少なくとも１つの散気管は、前記洗浄水にオゾンを含む空気を吐出し、前記底壁部に対向するように配置される吐出孔を含む、超音波洗浄装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記吐出孔と前記底壁部との距離が、前記吐出孔と前記支持部材との距離よりも短い、超音波洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記少なくとも１つの散気管は、前記底壁部に沿って延びており、複数の前記吐出孔を含む、超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記支持部材は、被洗浄物を収容し、網状の底部が前記底壁部から離れた状態で前記洗浄槽の内部に配置される洗浄かごの前記網状の底部である、超音波洗浄装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、さらに、
前記オゾンを発生させるオゾン発生装置と、
前記オゾン発生装置と前記少なくとも１つの散気管とを接続し、前記少なくとも１つの散気管に前記空気を供給する供給管とを有し、
前記供給管は、前記洗浄槽のオーバーフローレベルよりも高い位置に配置された部分を含む、超音波洗浄装置。
【請求項６】
請求項５において、さらに、
前記洗浄槽の上部開口を覆う蓋と、
前記蓋と連結し、前記洗浄槽の内部で発生する気体を排出するダクトとを有し、
前記供給管の少なくとも一部は、前記ダクトに覆われている、超音波洗浄装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、さらに、
前記洗浄槽の上部開口を覆う蓋と、
前記蓋を介して前記洗浄槽の内部と連通したダクトと、
前記ダクトを介して前記洗浄槽の内部から排気する排気ポンプとを有する、
超音波洗浄装置。
【請求項８】
請求項７において、さらに、
前記ダクトと前記排気ポンプとの間に配置された活性炭フィルターを有する、超音波洗浄装置。
【請求項１】
洗浄水を収容し、底壁部の外面に超音波振動子が取り付けられる洗浄槽と、
被洗浄物を前記底壁部から離れた状態で支持する多孔状の支持部材と、
前記底壁部と前記支持部材との間に配置された少なくとも１つの散気管とを有し、
前記少なくとも１つの散気管は、前記洗浄水にオゾンを含む空気を吐出し、前記底壁部に対向するように配置される吐出孔を含む、超音波洗浄装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記吐出孔と前記底壁部との距離が、前記吐出孔と前記支持部材との距離よりも短い、超音波洗浄装置。
【請求項３】
請求項１または２において、
前記少なくとも１つの散気管は、前記底壁部に沿って延びており、複数の前記吐出孔を含む、超音波洗浄装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれかにおいて、
前記支持部材は、被洗浄物を収容し、網状の底部が前記底壁部から離れた状態で前記洗浄槽の内部に配置される洗浄かごの前記網状の底部である、超音波洗浄装置。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれかにおいて、さらに、
前記オゾンを発生させるオゾン発生装置と、
前記オゾン発生装置と前記少なくとも１つの散気管とを接続し、前記少なくとも１つの散気管に前記空気を供給する供給管とを有し、
前記供給管は、前記洗浄槽のオーバーフローレベルよりも高い位置に配置された部分を含む、超音波洗浄装置。
【請求項６】
請求項５において、さらに、
前記洗浄槽の上部開口を覆う蓋と、
前記蓋と連結し、前記洗浄槽の内部で発生する気体を排出するダクトとを有し、
前記供給管の少なくとも一部は、前記ダクトに覆われている、超音波洗浄装置。
【請求項７】
請求項１ないし５のいずれかにおいて、さらに、
前記洗浄槽の上部開口を覆う蓋と、
前記蓋を介して前記洗浄槽の内部と連通したダクトと、
前記ダクトを介して前記洗浄槽の内部から排気する排気ポンプとを有する、
超音波洗浄装置。
【請求項８】
請求項７において、さらに、
前記ダクトと前記排気ポンプとの間に配置された活性炭フィルターを有する、超音波洗浄装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−２５５２７１（Ｐ２０１１−２５５２７１Ａ）
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１３０１５８（Ｐ２０１０−１３０１５８）
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（５９２０２２８５５）株式会社エスエヌディ (3)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１２月２２日（２０１１．１２．２２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年６月７日（２０１０．６．７）
【出願人】（５９２０２２８５５）株式会社エスエヌディ (3)
【Ｆターム（参考）】
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