JP5343196B2 - 衝撃波処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、電極間に電流を流す等の方法によって生じる衝撃波エネルギーを用いた食品、薬品、薬品の原材料、工業用原材料等の連続処理が可能な衝撃波処理装置に関する。

衝撃波は、火薬の爆発、放電、レーザー光の収束、高圧の解放、高速衝突、水蒸気爆発等の様々な原因によって発生する。この衝撃波を利用したものとして、例えば、岩石等の処理対象物を破砕する放電破砕装置を用いた放電破砕方法が知られている。この方法には、処理対象物に予め電解液充填孔を形成し、この電解液充填孔内に水等の電解液を充填してこの電解液中に放電破砕装置の電極を挿入し、この電極に電流パルスを印加して放電させるものがある。この放電エネルギーにより電解液が衝撃波を発生させ、この衝撃波で電解液充填孔の周囲を破砕することで処理対象物を破砕する。

放電破砕装置の例としては、大容量のコンデンサおよびスイッチを備えた回路で構成されたパルスパワー源と、コンデンサの一方の極に接続されるとともにコンデンサの他方の極にスイッチを介して接続された発電機等の電源部と、コンデンサの一方の極に接続された一方電極とコンデンサの他方の極にスイッチを介して接続された他方電極と、これら一方電極と他方電極とを絶縁する絶縁体とで形成された電極とを備えたものが知られている。

上記装置では電極間には金属細線が接続され、放電によって瞬時に前記金属細線が溶融・気化し、数万倍の金属蒸気体積に膨張することで衝撃波が発生する。
特開２００６−２０５１１７号公報

一方、衝撃波によって食品、薬品、薬品の原材料、工業用材料等について様々な処理をすることが提案されている。すなわち、衝撃波を利用すれば、栄養成分や有効成分を損なうことなく食品等に対して短時間で簡単に、軟化又は粉体化処理を行い、あるいはその他の加工を施すことができる。

ところが、例えば電極間の放電又は金属細線を気化させることで衝撃波を生じる放電装置を使用し、衝撃波を、電解液を介して直接食品に衝突させた場合、衝撃波と共に発生した電気イオンの作用によって、食品等に電気分解による酸化還元反応が生じる。その結果、食品であればその味、色、風味等が損なわれるという問題がある。食品に対する衝撃波処理は、非常に有用なものと期待されるが、上記のデメリットを回避することが強く望まれる。

同様に、処理対象物が食品以外の薬品、薬品の原材料や工業用材料の場合であっても、それらの品質を損なうような事態は回避しなければならない。

ところで上記のような処理では、衝撃波発生部からは衝撃波のみが被処理物に到達すればよく、食品等の被処理物について、衝撃波による処理に伴う副次的な意図しない処理がされることを排除することが必要である。

また、電極間に接続した金属細線を気化させて衝撃波を生じさせる放電装置を用いた場合は、１回の処理で電極部の金属細線が蒸発又は破断してしまうので、次に処理する際に
は、電極部に金属再線を再度取り付けるか、又は電極部全体を交換しなければならず、食品等の被処理物を連続的に処理して短時間に多数量を加工処理することができなかった。さらに、金属細線を用いずに電極間の放電によって衝撃波を発生させる装置であっても、電極の消耗による交換が必要であるので、交換作業が簡便に行えることが望ましい。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、衝撃波による処理に伴う副次的な意図しない処理がされることを抑制できる衝撃波処理装置を提供することを課題とする。

また、電気パルスにより衝撃波を発生させ、その衝撃波による食品等の軟化、粉末化等の処理を実施するような場合には、電気分解等による被処理物の品質低下が生じないようにした衝撃波処理方法および装置を提供することを課題とする。

さらに、衝撃波発生部である放電装置における金属細線の補充、消耗した電極の交換等を容易にして、連続的な衝撃波処理を可能にすることを課題とする。

上記の目的を達成するために、本発明は次のような構成とした。

すなわち、衝撃波発生部から生じた衝撃波によって被処理物に対する処理を実行する衝撃波処理装置において、衝撃波を発生させる一又は複数の衝撃波発生源を含む衝撃波発生部と、この衝撃波発生部に隣接し、前記被処理物を移動可能に収納する被処理物収納部と、前記被処理物収納部に前記被処理物を供給する供給部と、処理後の被処理物を被処理物収納部から排出する排出部と、被処理物を供給部から被処理物収納部を経て排出部へ順次移動させる移動手段と、を設け、前記衝撃波発生部と被処理物収納部との間に、衝撃波を通過させる一方で衝撃波の発生に伴って生じる物質を遮断する隔膜を配置し、前記隔膜を介して被処理物に前記衝撃波を到達させることを特徴とする。

この装置では、被処理物が移動し供給部から被処理物収納部に収納されたら衝撃波を発生させ、被処理物は排出部へ移動することで連続的な処理を実施できる。この場合、前記衝撃波発生源は、電極の他、例えば火薬の爆発、放電、レーザー光の収束、圧電素子、超磁歪素子等によって衝撃波を発生させる公知のものとすることができる。

衝撃波の発生に伴って生じる物質とは、火薬の燃焼に伴うガスや煤、電極の一部や金属細線が蒸発又は破断することに伴って生じる金属イオン、金属片等、種々のものがある。

また、衝撃波発生部は、衝撃波を一回のみ発生させるもの、又は複数回にわたり発生させることが可能なもの、のどちらであってもよい。

前記隔膜の材料は特に限定されないが、硬質なものは衝撃波で破壊されやすいので、例えば柔軟性のある合成樹脂により形成することが好ましい。例えば、シリコン樹脂、ポリプロピレン樹脂等で形成することができる。その厚みは、柔軟性を確保するため０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度が適切である。

また、衝撃波発生部と処理対象物の間は、例えば、液体、ゲル状の樹脂等の圧力の伝達媒体で満たされる必要がある。この伝達媒体は、液体などの圧縮性の低い流体が好適に使用できる。本発明では、隔膜の外側、すなわち被処理物が置かれる場所の周囲には、水等の液体等を充填することができる。なお、圧縮性の高い気体等は圧力の伝達が難しく不適である。

ここでは、水等は衝撃波を伝達させるためのもの（衝撃波伝達媒体）であり、換言すれば、衝撃波に伴う圧力を伝達させるためのもの（圧力伝達媒体）である。この伝達媒体としては、液体などの非圧縮性流体を使用することができ、水の他に広範囲の液体やゲル状物が含まれる。例えば、水以外では、液体窒素、液体二酸化炭素、その他沸点の低い液体等を使用することもできる。このような液体の使用は、０℃以下の環境や被処理物を０℃以下の低温に保持しなくてはならない場合等において有効である。

また、被処理物である果汁等の液体、固体、粉体そのものを伝達媒体とすることも可能である。例えば、被処理物収納部内に設けたパイプの中を、被処理物たる液体（例えば、リンゴジュース等の果汁やコーヒー抽出液）や粉体（例えば、コーヒー豆、穀物の粉等）が移動でき、被処理物収納部内の当該パイプの外側には水が満たされているような装置を用いることが考えられる。この場合、被処理物収納部内の、当該パイプの外側に満たされた水と、パイプの中を移動する被処理物たる液体や粉体そのものが、伝達媒体として衝撃波を伝達させることによって、当該被処理物が処理されるようにしてもよい。

このような場合は、被処理物の他に液体等の伝達媒体を用いる必要がなく実施が容易であり、さらには、実施に使用する装置の簡略化、省スペース化等によって効率的な処理が可能である。

別の態様として、被処理物が通過する管体を、伝達媒体が満たされた被処理物収納部内に配置し、前記管体を介して外部から被処理物収納部内に液体等を供給し、処理後にこれを回収するようにすることもできる。このような処理システムによっても効率的な処理が実現される。

本発明によれば、衝撃波による目的とする処理の他に、副次的な意図しない処理が被処理物に施されることが抑制できる。

前記移動手段は、被処理物収納部において衝撃波による処理が可能な位置に、連続的に被処理物を送り込み、処理が終了したものから順次、排出するためのものである。被処理物収納部に被処理物を送り込む際には、移動手段を停止させずに被処理物を連続的に移動させるような方法と、一旦移動手段を停止し、衝撃波による処理後に、再度移動手段を稼働するような方法のいずれを採用してもよい。被処理物が水等の液体中に置かれるのであれば、液体と被処理物が移動する移動通路を設け、このポンプ等によって、移動通路内で液体を被処理物と共に移動させることができる。なお、移動手段はポンプに限られず、例えばスクリュー、負圧装置なども含まれる。一方、被処理物が空気中に置かれるのであれば、一又は複数の被処理物を直列に順次移動させるコンベア装置等の連続搬送手段が使用できる。

さらに、傾斜を利用して被処理物をその自重により移動させる方法等を含み、ここで移動手段とは、被処理物を移動させることが可能なものであれば、いずれのものであってもよい。前記移動手段は、少なくとも被処理物収納部内にのみに設ければよい。

さらにまた、前記被処理物収納部内に、被処理物が移動する通路を設け、前記通路内に被処理物が存する状態で衝撃波による処理を実施するようにしてもよい。特に、前記被処理物が流動性を有するような場合などは、前記通路は管状体とすることが好適である。すなわち、この場合は、外部から被処理物収納部内に入り、被処理物収納部を通過して再び外部に至る管状体等からなる通路を設けてもよい。この通路内に被処理物を移動させ、被処理物が被処理物収納部内にあるときに、衝撃波を発生させて所定の処理を実施することが可能である。

前記通路を被処理物がその内部を移動する管状体等とした場合は、この管体の材料を、例えば合成樹脂等により形成して前記隔膜を兼ねるようにすることも可能である。

また本発明は、電極間での放電エネルギーを伝達媒体に付与して衝撃波を発生させ、この衝撃波によって被処理物を処理する衝撃波を利用した衝撃波処理装置において、衝撃波を発生させる一又は複数の前記電極を設けた衝撃波発生部と、この衝撃波発生部に隣接し、前記被処理物を移動可能に収納する被処理物収納部と、前記被処理物収納部に前記被処理物を供給する供給部と、処理後の被処理物を被処理物収納部から排出する排出部と、被処理物を供給部から被処理物収納部を経て排出部へ順次移動させる移動手段と、を設け、前記衝撃波発生部と被処理物収納部との間に、衝撃波を通過させる一方で衝撃波の発生に伴って生じる物質、例えば金属イオン等を遮断する隔膜を配置し、前記隔膜を介して被処理物に前記衝撃波を到達させることを特徴とする。

放電エネルギーは、例えば、コンデンサに充電した蓄積電荷エネルギーを瞬時に電極間で放電して発生させる。電極は、例えば、アルミニウム、ニッケル、銅、タングステン等の通常使用される材料で形成することができる。

また、正極と負極間に金属細線を接続した電極部を使用し、放電によって瞬時に前記金属細線が蒸発又は破断することで、数万倍の金属蒸気体積に膨張して衝撃波を発生させることができる。この金属細線としては、例えばアルミニウム、銅などからなる０．２mmから１mm程度の直径のものを使用することができる。

さらに、衝撃波の伝達媒体を充填した衝撃波伝達部を、例えば、袋状の別体として、衝撃波発生部と被処理物とに密着させ、衝撃波発生部と被処理物との間に介在させるようにしてもよい。前記衝撃波伝達部は被処理物の取り出しを考慮して、衝撃波を伝達しないときは被処理物から離れるように移動可能としてもよい。

上記のような構成によれば、装置全体の構造を簡略化することもできる。また、前記衝撃波伝達部が前記隔膜を兼ねるものであれば、衝撃波発生部を別個に隔膜で覆う必要がなくなる。例えば、前記袋状体を形成する外膜を、前記隔膜と同様な作用を生じる樹脂製としたような場合には、前記隔膜を別途設ける必要がない。

前記衝撃波発生部については、正極および負極を備える電極部と、この電極部を支持する電極支持部と、を備えた交換用カートリッジタイプとすることができる。前記電極部は、正負極間に金属細線を接続したものとしてもよい。

衝撃波発生部において用いられる交換用カートリッジは、種々の形態を含み、電極部が衝撃波発生部の被処理物収納部内に臨むように装着される。容易に新しいものと交換できる構造であることが望ましい。交換用カートリッジの他の例としては、電気パルスを発生させる電極部と、この電極部を支持する電極支持部の他、前記隔膜も備えたものであってもよい。このような場合は、衝撃波発生装置側に隔膜を設ける必要はなくなる。

上記のようにすれば、通電によって電極が消耗し交換が必要な場合であっても、衝撃波が発生した後、カートリッジ全体を取り除き、容易に新しいカートリッジと交換して新たな処理を実施することができる。また、電極間に金属細線を接続したタイプの電極部を用いる場合は、放電により衝撃波が発生して金属細線が気化した後、カートリッジ全体を素早く新しいものと交換し、新たな処理を実施することができる。なお、複数の衝撃波発生源を備えるときは、それらから同時に、又は順次衝撃波を発生させることがでる。

さらに、本発明において、前記衝撃波発生部は複数の電極（交換用カートリッジタイプ
のものを含む）のうち、未使用の電極を選択して衝撃波を発生させる制御回路を有する構成としてもよい。例えば、衝撃は発生部の電極に金属細線を備えた場合、放電によって金属細線が蒸発していないものがあれば、制御回路により、そのような使用可能な電極を選んで通電させてもよい。

このようにすれば、順次送られる被処理物に対して連続的な処理が可能となる。

本発明の装置における被処理物は、例えば軟化、粉体化又は多孔質化（破砕されやすいように内部に空間、微細な穴又はひび割れ等であり、広範囲に適用可能である。軟化を目的とする処理方法では、食品、薬品等の所定の形状を推持しつつ軟化させるようにしてもよい。このような処理に適した食品、薬品等としては、リンゴ、パイナップル、冬瓜、大根、ショウガ、ジャガイモ、ナガイモ、サツマイモ、ニンニク、トマト、ゆず、パッションフルーツ、ドラゴンフルーツ、ゴボウ、タケノコ、プルーン、サトウキビあるいは甜菜等が例示できる。また、果汁、コーヒー抽出液等の液体や、挽かれたコーヒーその他の粉体も処理の対象とすることができる。上記処理によって、食品の味や風味を変化させることが可能な場合があり、また、被処理物に対する殺菌効果も期待できる。

また、粉体化、多孔質化等を目的とする処理の対象となる食品、薬品等として、茶葉、小豆、コーヒーの生豆又は焙煎した豆、クルミ、米麦その他穀物、あるいはシイタケ等が例示できる。食品、薬品等の被処理物を収納部に収納する際、必要に応じてさらに別容器内に入れた状態で、これを収納部内に置くことも可能である。例えば、コーヒー豆をポリカーボネイト製容器に入れて処理する場合である。このようにすれば、収納部への被処理物の出し入れ作業が簡便になる等の利点がある。

さらに、衝撃波による破砕が終了した被処理物について、所定の寸法に破砕されていない等、再度の処理が必要な場合には、再びそれを被処理物収納部に戻すようにする構造を備えてもよい。例えば、被処理物収納部に送り込まれた被処理物に対して衝撃波による処理を加え、被処理物収納部から送出された後の通路にメッシュ等を利用した選別装置（ふるい）を置き、選別装置によって再処理を必要としないものとして次の工程の処理を行い、メッシュを通過できないものは、分岐した通路を介して被処理物収納部に戻されるようにしてもよい。

本発明によれば、移動手段による被処理物の移動に対応して衝撃波発生部により衝撃波を発生させることで、被処理物に対する加工を連続して行うことができる。
また、前記隔膜を設けることにより、被処理物への異物の混入、被処理物の電気分解等の弊害が抑制されるので、衝撃波処理を食品、薬品、薬品の原材料等にも好適に応用することができ、かつ、電極を外部から遮断された状態におくことができるため、不純物等の外部侵入物から電極を保護し、劣化等を抑制することができる。

さらに、電気パルスを利用した衝撃波による処理装置における衝撃波発生部をカートリッジタイプとすれば、電極部や金属細線の交換を容易に行えるので、効率的な処理が可能となる。

さらにまた、複数の電極等から衝撃波を発生させることにより、それぞれの電極等の負荷を少なくし、その消耗を減らすと共に、被処理物の移動に対応して好ましい程度の衝撃波によって処理することができる。

以下、本発明の衝撃波を利用した連続処理が可能な処理装置を図に基づいて詳細に説明
する。
（実施の形態１）
この連続処理装置１は、図１に示すように、衝撃波を発生させる衝撃波発生部２と、衝撃波により食物Ｆ等の被処理物を加工処理する被処理物収納部３と、食物Ｆ等の被処理物を被処理物収納部３に供給する供給部４と、を備えている。

また、加工処理した被処理物を被処理物収納部３から外部に排出する排出部７と、衝撃波加工処理をする際に、被処理物収納部３と供給部４との間を開閉自在とする供給側ゲート５と、被処理物収納部３と排出部７との間を開閉自在とする排出側ゲート６と、を備えている。

衝撃波発生部２は、発生部本体２ａと、この発生部本体２ａに一又は複数（図１では４個）装着された電気パルス発生部１５と、この電気パルス発生部１５に高電圧エネルギーを供給するチャージ回路１４と、を備えている。電気パルス発生部１５は被処理物の連続処理を可能にするため一又は複数設けられるが、その数は限定されない。

発生部本体２ａは、１面が開口した直方体状を有すると共に開口面側に鍔部２ｂを有し、この鍔部２ｂにより被処理物収納部３とボルトＢによりシリコン樹脂の隔膜８を介して固定されている。なお、発生部本体２ａは衝撃波に耐え得る材質のものであればよく、例えば金属で成形されている。

この例における電気パルス発生部１５は、図３に示すようなカートリッジタイプのものである。発生本体部２ａには、電気パルス発生部１５を装着するための装着穴１７（図１）が、電気パルス発生部１５の数に対応して設けられる。この例では、装着手段は、電気パルス発生部１５のねじ部１６aの螺合であるが、その他のものであっても差し支えない
。例えば、ねじ部１６aを設けずに、電極を構成する正極２０ａ、負極２０ｂを支持する
電極支持部１６の周囲を弾性素材で形成し、内側に向けて径小となるテーパ状の装着穴１７内に電気パルス発生部１５を挿入し、電極支持部１６が装着穴１７内に嵌合する構造であってもよい。すなわち、電気パルス発生部１５を装着穴１７に固定するねじ部等をカートリッジ側に設けることは必須ではなく、電気パルス発生部１５を装着穴に着脱自在に固定する構造として、様々なものが採用できる。

この例では、電気パルス発生部１５は、電気パルスを発生させる正極２０ａおよび負極２０ｂと、これら電極部２０を支持する電極支持部１６を備えるとともに、電極支持部１６に発生部本体２aに固定するためのねじ部１６aを有し、容易に交換できる構造としている。

電気パルス発生部１５は、電極部２０と円柱形状の電極支持部１６からなり、電極支持部１６は大径の円柱形状の上部と小径の円柱形状の下部とからなる段付きの形状を有し、小径の円柱形状の下部をねじ部１６aの構造として、ねじ部１６aにより発生部本体２ａの装着穴１７に螺合により固定されている。

チャージ回路１４は、図１及び図２に示すように、大容量（例えば約５００ｋＪ）のコンデンサ１３と、このコンデンサ１３の一方の極に接続されるとともに、コンデンサ１３の他方の極に切換装置１２を介して接続された電源装置１０とを備える。また、電気パルス発生部１５に電流を印加するスイッチを電気パルス発生部１５毎に有してこれらのスイッチを選択して切り替える切換装置１２と、切換装置１２を含む電気部品を制御する制御回路１１と、をさらに備える。これらの電気パルス発生部１５、切換装置１２、コンデンサ１３、および電源装置１０は、互いに電気的に接続されている。

電気パルス発生部１５に設けた正極２０ａ、負極２０ｂに高電圧を供給する電源装置１０は、高電圧エネルギーを供給可能とするため、チャージ回路１４とコンデンサ１３を含んで構成されている。そして、コンデンサ１３はチャージ回路１４の出力段に並列に接続される。

コンデンサ１３では、チャージ回路１４によって高電圧（例えば、１５KV）で所定量の電荷が蓄積され、コンデンサ１３の両端子は電源装置１０の出力端子となっている。そして、負の出力端子は電極の負極２０ｂに接続され、正の出力端子は電極の正極２０ａに接続されている。

切換手段１２は、正の出力端子と正極の電極の間に設けられている。この切換手段１２は制御回路１１により選択された１個の電気パルス発生部１５に高電圧の電流をスイッチングするもので、例えばサイリスタ等の半導体スイッチング素子によって構成される。

被処理物収納部３は、衝撃波に耐えうる素材、例えば、合成樹脂又は金属製の中空筒状物であり、その長手方向寸法は発生部本体２ａとほぼ同じである。そして、被処理物収納部３の両端には、供給部に連通した供給通路４、及び排出口に連通する排出通路７を連結するためのフランジ部が設けられている。また、被処理物収納部３は、図１に示す上側に開口部１ａを有している。

この開口部１ａを介して被処理物収納部３は衝撃波発生部２と連通しているが、被処理物の収納部３と衝撃波発生部２との境界には隔膜８が設けられている。この隔膜８はシリコン樹脂からなる柔軟なもので、その厚みは１ｍｍである。

供給部４は、被処理物の収納部３とほぼ同一の直径の中空筒状に形成され、被処理物の収納部３側の端部には、被処理物収納部側フランジ部３３と結合するためのフランジ部３２ が設けられている。そして、被処理物の収納部３と供給部４との間を開閉自在とする供給側ゲート５が設けられている。供給部４は、水と共に食品Ｆをポンプ、スクリュー、負圧装置等により被処理物の収納部３側に移送する機能を有する。また、被処理物の収納部３には、複数又は単数の被処理物を供給するが、例えば、供給側ゲート５を開けてバケット等に収納した被供給物を収納部３内に直接、投入するようにしてもよい。要するに、被処理物の収納部３に被処理物を供給する手段は、手動又は自動を問わず、結果として収納部３内に被処理物を供給することが可能であれば、いかなるものであってもよい。

供給側ゲート５は、被処理物の収納部３と供給部４との間を閉鎖可能とするゲート本体５ａと、ゲート本体５ａの開閉動作を与える駆動装置（モータ）５ｃと、駆動装置（モータ）５ｃの回転動作をゲート本体５ａの上下動作に変換するラック・ピニオン機構５ｂとを備えている。

排出部７は、被処理物の収納部３とほぼ同一の直径の中空筒状に形成されており、被処理物の収納部３側の端部には、被処理物の収納部３側のフランジ部３３と結合するためのフランジ部３２が設けられている。そして、被処理物の収納部３と排出部７との間を開閉自在とする排出側ゲート６が設けられている。

排出側ゲート６は、被処理物の収納部３と排出部７との間を閉鎖可能とするゲート本体６ａと、ゲート本体６ａの開閉動作を与える駆動装置（モータ）６ｃと、この駆動装置（モータ）６ｃの回転動作をゲート本体６ａの上下動作に変換するラック・ピニオン機構６ｂとを備えている。

供給側ゲート５は、水と共に食品Ｆを被処理物の収納部３側に移送する際に開放され、
移送が終了すると、閉鎖され、衝撃波加工終了後、再度、水と共に食品Ｆを移送する際に開放される。一方、排出側ゲート６は、水と共に食品Ｆが被処理物の収納部３側に移送される場合は閉鎖状態にあり、衝撃波加工終了後、食品Ｆを排出する際に開放される。これら供給側ゲート５および排出側ゲート６の開閉制御は制御回路１１にて行う。なお、図１に示すように、供給部４は床に対して平行に配置されているが、被処理物の収納部３と排出部７は水平な供給部４に対して排出側に傾斜して配置されている。そこで、排出側ゲート６は開くと、水と共に食品Ｆが自重により排出される。

次に、この実施の形態に係る発明の動作を説明する。

排出側ゲート６が閉鎖状態にあり、供給側ゲート５が開放状態にあるとき、例えば水と共に食品Ｆが被処理物の収納部３側に移送される。そして、移送が終了すると、供給側ゲート５が閉鎖される。供給側ゲート５から被処理物の収納部３内に供給される被処理物は複数単位でも単数単位でもよく、また、供給側ゲート５および排出側ゲート６の作動は手動としてもよい。

そして、電源装置１０のコンデンサ１３に高電圧で電荷が蓄積されたとき、制御回路１１の指令により切換手段１２がいずれかの１個のスイッチをオン（導通状態）にすれば、コンデンサ１３の蓄積された電流がスイッチを経由し、正極２０ａ及び負極２０ｂに流れる。また、正極２０ａと負極２０ｂ間に電極間電圧Ｖが生じて放電が生じるので、電極２０の周囲に衝撃波が発生する。このときの衝撃波エネルギーが被処理部（食品Ｆ）の表面に伝達され、被処理物について所定の処理が施される。

前記電気パルス発生部１５に換えて、図４に示すように、正極２０ａ及び負極２０ｂの間に金属細線２１を接続した電気パルス発生部２５を用いることができる。このような電気パルス発生部２５の場合は、電源装置１０から供給される電流は、正極２０ａ及び負極２０ｂおよび金属細線２１に流れる。このとき、正極２０ａ及び負極２０ｂ間に電極間電圧Ｖが生じて金属細線２１が瞬時に蒸発するので、電極２０の周囲に衝撃波が発生する。前記金属細線２１は、例えば直径が０．８mmであり、銅やアルミニウム等の金属で形成することができる。また、正極２０ａ及び負極２０ｂを一対以上設けて同時又は順次に衝撃波を発生させてもよく、その場合には各電極にそれぞれ金属細線２１が接続される。なお、一旦使用した電気パルス発生部２５は、金属細線２１がなくなっているので、そのまま再利用することはできない。そこで、例えば、電気パルス発生部２５を複数、発生部本体２ａに予め装着しておき、使用済みの電気パルス発生部２５を未使用のものと順次交換可能とすれば、連続的に衝撃波を発生させることができる。

また、衝撃波発生部２と被処理物の収納部３との間に設けられたシリコン樹脂からなる隔膜８は、衝撃波発生部２側に内包されている電解液３１ａと、衝撃波加工部側を食品Ｆと共に移動する水３１ｂとを分離する機能を有するものである。なお、衝撃波発生部２側で発生する衝撃波は、隔膜８を通過することができるが、電解液３１ａは隔膜８を通過することはない。

さらに、被処理物の収納部３内を食品Ｆ共に移動する水３１ｂは、食品Ｆを搬送するためのものであると共に、衝撃波を伝達させるためのもの（衝撃波伝達媒体）である。

衝撃波は、伝達媒体中において高速（音速を超える速度）で伝播する強い圧力変化の波であり、圧力、温度および密度などの物理的因子を瞬間的に急激に変化させる性質を有するものである。この衝撃波に伴う圧力、すなわち衝撃波を利用して食品Ｆに付与される圧力は自由に設定可能であるが、通常、例えば約5MPa〜500MPaの範囲で用いられる。

この場合、金属細線２１は蒸発し金属蒸気が発生するので、衝撃波と共に電解液である水中を被処理物に向けて金属イオンが移動する。水に溶解した金属イオンは水との加水分解や水酸化物イオン(ＯＨ-)との反応により水酸化物となり、金属イオンが被処理物に到
達すればいわゆる電気分解が生じて、被処理物に酸化還元反応が生じる。被処理物が食品であれば、これによって味、色、風味を損ねることになる。そこで、被処理物と電極部を隔てる隔膜であるシリコンの隔膜８によって衝撃波のみを被処理物に到達させる。

ここでは食品Ｆの例としてリンゴのように加工するために軟化するのが好ましいものを想定しているが、衝撃波が被処理物である食品Ｆに到達すると、衝撃波により食品Ｆが軟化する。食品Ｆが軟化する理由は、例えば、衝撃波に伴う急激な圧力変化に応じて食品Ｆ中の細胞又は組織において孔が圧縮されたのちに膨張するため、その食品Ｆ中の細胞膜又は細胞壁が破壊されるものと想定される。そして、食品Ｆを処理したのちには、さらに、必要に応じて処理後の食品Ｆを追加処理してもよい。ここでは、例えば、処理後の食品を圧搾する。これにより、果汁などの液体成分が抽出される。

なお、種々の食品、薬品等に対しては、同様に、これを破砕し、又は、ひび割れや多数の孔を形成する等、様々な処理を適宜施すことが可能である。

衝撃波加工終了後、排出側ゲート６が食品Ｆを排出する為に開放される。排出側ゲート６が開放されると、水と共に食品Ｆが自重により排出される。

さらに連続処理を行う場合は、排出側ゲート６を閉鎖状態とし、供給側ゲート５を開放状態として、水と共に食品Ｆを被処理物収納部３側に移送し、移送の終了後に供給側ゲート５を閉鎖する。

そして、制御回路１１は、切換装置１２により未使用の電気パルス発生部１５を選択し該当するスイッチをオン（導通状態）にすれば、コンデンサ１３の蓄積された電流がスイッチを経由して放電され、正極２０ａ及び負極２０ｂおよび金属細線２１に流れ、金属細線２１の周囲に衝撃波を発生させることができる。このように、本実施の形態によれば、食品等の被処理物を衝撃波によって処理した際に、被処理物の品質低下を防止すると共に、衝撃波による連続的に加工な処理が可能となる。そして、使用した電気パルス発生部１５は未使用の電気パルス発生部１５と交換することにより、複数回の連続処理が可能になる。

また、この実施の形態の連続処理装置１は、衝撃波発生部２、被処理物収納部３、供給部４、排出部７、供給側ゲート５、及び排出側ゲート６がそれぞれ分割可能に組み立てられているので、それぞれの部品が消耗した場合は新しい部品と交換可能である。

この例では、被処理物収納部３、供給部４、排出部７の間には、それぞれ供給側ゲート５及び排出側ゲート６を設けているが、衝撃波発生時に被処理物収納部３を密閉しなくても他部分への衝撃波による影響が問題にならない場合は、ゲートを設けることは必須ではない。この場合、被処理物を停止させることなく、被処理物の収納部３内を移動し、所定の場所に到達した被処理物に対して衝撃波を集中させ、次々に衝撃波による処理を行うようにすることもできる。

また、この例では、被処理物の収納部３が下側に設置され、その上部に衝撃波発生部２を設けた構造が示されているが、被処理物の収納部３と衝撃波発生部２との間に空気が入り込んで衝撃波の伝達効率が低下することを回避するため、被処理物収納部の下側に衝撃波発生部を配置することも考えられる。

図５は、被処理物が液体、粉体又は固体等である場合に、その移送通路を管状体とした例である。この場合は、一又は複数の電気パルス発生部１５が臨む被処理物収納部３内に、被処理物が内部を移動する移送管３０を設置している。移送管３０自体は、衝撃波が遮断されずに通過する材料（例えば、合成樹脂等）からなる。被処理物である液体等は、その供給部４から移送管３０内を移動して被処理物収納部３内に入り、被処理物収納部３を経て再び外部の処理済み液体等の排出部７に至る。被処理物である液体等が、例えば果汁やコーヒー抽出液等の場合、液体等が移送管３０を介して被処理物収納部３内にあるときに、衝撃波による処理を実施するようにすれば、他に伝達媒体を加えなくても被処理物自体が衝撃波を伝達することができるため、効率的な連続処理が可能となる。衝撃波は、電気パルス発生部１５の放電によって発生し、伝達媒体である水Wにより伝達され、移送管
３０を通過して被処理物である液体等に到達する。なお、衝撃波による処理を実施するのは、被処理物が移送管３０内を移動している状態、又は留まっている状態のいずれの場合でもよい。
（実施の形態２）
図６および図７に示す例について説明する。この例では、上部に複数の電気パルス発生部１５を設けた被処理物収納部３内に、ガイドレール４５に沿って矢印X方向に往復移動
可能な衝撃波伝達部４０が設けられている。この衝撃波伝達部４０は、図示しない駆動機構によって矢印X方向に往復移動可能で、かつ、柔軟性のある合成樹脂体からなる袋状で
あって、内部に衝撃波の伝達媒体である水Wが充填されている。さらに、この衝撃波伝達
部４０の外郭４０ａを形成する合成樹脂はシリコン樹脂であり、実施の形態１で示した隔膜を構成するものでもある。このように、水を充填した衝撃波伝達部４０を、電気パルス発生部１５と被処理物Fとの間に隙間無く介在させている。

また、ベルトコンベア４１は被処理物Ｆを載せて移動するが、被処理物Ｆは、被処理物収納部３の両側に設けたコンベア通過口４３を介して、被処理物収納部３内に搬入される。

図７に示す衝撃波の発生時には、被処理物Ｆを載せたベルトコンベア４１が停止する。そして衝撃波伝達部４０は、上端が電極と接触すると共に、その下端が被処理物Ｆと隙間なく接触する位置に保持される。この状態で衝撃波が発生するので、衝撃波は、ほぼ減衰することなく、効率的に電気パルス発生部１５から被処理物Ｆに到達する。被処理物Ｆに対する所定の処理が完了したら、衝撃波伝達部４０を図６に示す位置に戻し、ベルトコンベア４１をスタートさせ、被処理物Ｆを外部に排出する。

ここでは、隔膜８は衝撃波伝達部４０を形成する合成樹脂とした例を示したが、電極２０を合成樹脂で覆うことにより、前記隔膜として形成することも可能である。さらには、これと共に、前記衝撃波伝達部４０の外郭４０ａを形成する合成樹脂膜も、併せて隔膜の機能を有するものとして形成してもよい。

この実施の形態２に示す装置によれば、被処理物Ｆをそのまま、又は包装し、或いは容器内に入れてベルトコンベア等の搬送装置に載せて被処理物収納部３内に送り込めばよい。

また、この装置によれば、必ずしも、被処理物収納部３に、水等の衝撃波伝達媒体を充填する必要がない。それに加え、電極も上述したような隔膜で覆う必要がなくなる。なお、電極は、前述したカートリッジタイプのものが使用可能であることは勿論である。

また、必要に応じて衝撃波伝達部４０を交換すれば、隔膜の機能を維持することができる。

本発明に係わる連続処理装置１の概略構成を示す図である。 本発明に係わる連続処理装置１の概略構成を示す図であり、図１の平面図である。 本発明の衝撃波発生部の概略構成を示す図である。 金属細線を使用した衝撃波発生部の概略構成を示す図である。 移動手段を別の態様とした例を示す図である。 本発明の別の実施形態に係る装置の概略図である。 別の実施形態の装置において衝撃波伝達部を被処理物に接触させた状態を示す図である。

符号の説明

１…連続処理装置
１ａ…開口部
２…衝撃波発生部
２a…発生部本体
２b…鍔部
３…被処理物収納部
４…供給部
５…供給側ゲート
５ａ…ゲート本体
５ｂ…ラック・ピニオン機構
５ｃ…駆動装置（モータ）
６…排出側ゲート
６ａ…ゲート本体
６ｂ…ラック・ピニオン機構
６ｃ…駆動装置（モータ）
７…排出部
８…隔膜
１０…電源装置
１１…制御回路
１２…切換装置
１３…コンデンサ
１４…チャージ回路
１５、２５…電気パルス発生部
１６…電極支持部１６a…ねじ部１７…装着穴
２０…電極部
２０ａ…正極
２０ｂ…負極
２１…金属細線
３１ａ…電解液
３１ｂ…水
４０…衝撃波伝達部
４０ａ…外郭
４１…ベルトコンベア
４３…コンベア通過口
４５…ガイドレールＢ…ボルト
Ｆ…食品
Ｗ…水

Claims (16)

1. 衝撃波発生部から生じた衝撃波によって被処理物に対する処理を実行する衝撃波処理装置において、
   衝撃波を発生させる衝撃波発生部と、この衝撃波発生部に隣接し、前記被処理物を移動可能に収納する被処理物収納部と、前記被処理物収納部に前記被処理物を供給する供給部と、処理後の被処理物を被処理物収納部から排出する排出部と、被処理物を供給部から被処理物収納部を経て排出部へ順次移動させる移動手段と、を設け、前記衝撃波発生部と被処理物収納部との間に、衝撃波を通過させる一方で衝撃波の発生に伴って生じる物質を遮断する隔膜を配置し、前記隔膜を介して被処理物に前記衝撃波を到達させることを特徴とする衝撃波処理装置。
2. 電極間での放電エネルギーを伝達媒体に付与して衝撃波を発生させ、この衝撃波によって被処理物を処理する衝撃波を利用した衝撃波処理装置において、
   衝撃波を発生させる前記電極を設けた衝撃波発生部と、この衝撃波発生部に隣接し、前記被処理物を移動可能に収納する被処理物収納部と、前記被処理物収納部に前記被処理物を供給する供給部と、処理後の被処理物を被処理物収納部から排出する排出部と、被処理物を供給部から被処理物収納部を経て排出部へ順次移動させる移動手段と、を設け、前記衝撃波発生部と被処理物収納部との間に、衝撃波を通過させる一方で衝撃波の発生に伴って生じる物質のうち、少なくとも金属イオンを遮断する隔膜を配置し、前記隔膜を介して被処理物に前記衝撃波を到達させることを特徴とする衝撃波処理装置。
3. 前記移動手段は、伝達媒体を、被処理物と共に移動させるものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の衝撃波処理装置。
4. 正極および負極を備える電極部と、この電極部を支持する電極支持部と、を含む交換用カートリッジからなることを特徴とする請求項２又は３に記載の衝撃波処理装置。
5. 前記電極部は、正極および負極間に金属細線を接続したものであることを特徴とする請求項４に記載の衝撃波処理装置。
6. 未使用の前記電極を選択して衝撃波を発生させる制御回路を有することを特徴とする請
   求項５に記載の衝撃波を利用した衝撃波処理装置。
7. 前記被処理物収納部内に、被処理物が移動する通路を設け、前記通路内に被処理物が存する状態で衝撃波による処理を実施することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の衝撃波処理装置。
8. 前記通路は管状体であることを特徴とする請求項７に記載の衝撃波処理装置。
9. 被処理物が、食品、薬品、薬品の原材料、工業用材料であることを特徴とする請求項１から８のいずれかに記載の衝撃波処理装置。
10. 前記隔膜を設けて、前記衝撃波発生部を外部から遮断された状態におくことで、外部侵入物から前記衝撃波発生部を保護することを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の衝撃波処理装置。
11. 前記隔膜は、柔軟性のある合成樹脂膜であることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の衝撃波処理装置。
12. 前記衝撃波発生部において発生した衝撃波を、前記被処理物収納部内に収納した被処理物自体を伝達媒体として被処理物全体に伝達させることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の衝撃波処理装置。
13. 衝撃波の伝達媒体を充填した衝撃波伝達部を、被処理物に密着させ、衝撃波伝達部を衝撃波発生部と被処理物の間に介在させたことを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の衝撃波処理装置。
14. 請求項１から１３のいずれかに記載の衝撃波処理装置において使用され、少なくとも一対の正極および負極を備える電極部と、この電極部を支持する電極支持部と、を備え、前記電極部が衝撃波発生装置の被処理物収納部内に臨むように衝撃波処理装置に装着されることを特徴とする交換用カートリッジ。
15. 前記電極部が隔膜で覆われていることを特徴とする請求項１４に記載の交換用カートリッジ。
16. 前記電極部は、正極および負極間に金属細線を接続したものであることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の交換用カートリッジ。

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