液循環ポンプによる「音響流の制御システム」を開発

液循環ポンプによる 「音響流の制御システム」を開発

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超音波システム研究所は、

液循環ポンプを使用した

超音波＜実験・研究・開発・・・＞に適した

「音響流の制御システム」を開発しました。

この技術は、
　対象物や治工具（間接容器・・）の状態（形状・材質・表面・・）による
　「音響流」を目的（洗浄、攪拌、反応、改質、・・）に合わせて
　　制御して利用することを可能にしました。

複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する場合や
　各種材料（がらす、ステンレス、樹脂・・）の組み合わせにより、
　高調波による超音波の伝搬状態を
　効果的に利用（制御）することが可能になります

従って、（目的に対して）有効な超音波伝搬状態
　（パワースペクトルのダイナミック特性(注））が実現します。

注：音響流に対する、超音波システム研究所のオリジナルパラメータです

これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
　効果的な伝搬状態を検出・確認出来る、ということで大変有効です

さらに、定在波の制御と組み合わせることにより、
　キャビテーションと加速度の効果を
　目的に合わせて
　幅広い範囲で制御する方法に発展しました。

具体的には、
　超音波の各種設定・治工具・・の条件が明確になりました。

オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
　様々な事例について
　表面状態の「音響流による変化・・」による効果を多数確認しています。

■参考：技術の背景

流れとかたち
　コンストラクタル法則（constractal　law）
　Adrian　Bejan　＆　Ｊ.Peder　Zane　紀伊国屋書店　２０１３年

超音波洗浄機の「流れとかたち・コンストラクタル法則」
　http://ultrasonic-labo.com/?p=1779

■参考：動画

（２種類の液循環を採用しています
　液循環１：マグネットポンプ　流量：12リットル/min
　液循環２：ギアポンプ　流量：600-800cc/min　

http://youtu.be/8HiVFrK1x2g

http://youtu.be/-r6tzK_cvT8

http://youtu.be/n8aETJqeE8A

http://youtu.be/aeDB8TrhDnA

http://youtu.be/p9N5vebNnxg

http://youtu.be/n1n4iR5wOh4

http://youtu.be/NL1kwSQEzjQ

（１種類の液循環を採用しています
　液循環１：マグネットポンプ

　流量：10-12リットル/min）　

脱気マイクロバブル発生液循環システムとガラス容器・ステンレス容器

http://youtu.be/jCrJwm80yUs

http://youtu.be/8BGITz4-37g

http://youtu.be/R1fsXgprJTw

http://youtu.be/Gh3ovGlkfuo

http://youtu.be/qORFUwB64IU

http://youtu.be/6EJHuT5MNSw

http://youtu.be/2xT4znDY3I4

脱気マイクロバブル発生液循環システム

http://youtu.be/98tAs_aTN94

脱気マイクロバブル発生液循環システムとステンレス容器

http://youtu.be/2RQWIlKDZA0

http://youtu.be/bpSswxJoc5Y

http://youtu.be/nq8nxN1Caoc

http://youtu.be/Hv_X3C3LVRU

脱気マイクロバブル発生液循環システムとガラス容器

http://youtu.be/KWIzlBbYWgw

http://youtu.be/E9Lv0XDpofw

http://youtu.be/1wvIBwQfGxU

これは、新しい超音波解析技術であり、
　超音波のダイナミック特性による一般的な効果を含め
　新素材の開発、攪拌、分散、洗浄、化学反応実験・・・に、
　各種操作方法として＜利用・応用＞しています。

特に、ナノレベルの分散・攪拌への応用により
　付加価値の高い技術に発展しています。

なお、今回の方法ならびに技術ノウハウを
　コンサルティング事業として、対応しています。

超音波の代数モデルによる制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1311

「音色」を考慮した「超音波発振制御」技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1082

超音波システム研究所のコンサルティング対応
http://ultrasonic-labo.com/?p=1852

超音波水槽の新しい液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1271

現状の超音波装置を改善する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1323

http://youtu.be/ZXLZPevAwxk

http://youtu.be/M7FxD-mMXUA

http://youtu.be/zcbYnqyuNSc

－今回開発したシステムの応用事例－

音響流とキャビテーションのバランスによる超音波洗浄

音響流と加速度効果による超音波分散

音響流による伝搬周波数の変化による化学反応の制御

音響流とマイクロバブルによる表面改質

各種の洗浄・攪拌・改質・・・実験　・・・・・・・

■参考動画

http://youtu.be/_yEgESxaXso

http://youtu.be/U4Hppgac9vw

http://youtu.be/AotpDyIrMFA

http://youtu.be/RHlmktAnydo

http://youtu.be/O7k9Xi8RBT0

http://youtu.be/QyXvIqEAwYU

http://youtu.be/ejXevTclmlM

http://youtu.be/lvroyzILuDk

http://youtu.be/P7xTDIIL4AE

http://youtu.be/Qp2YJcO1H_8

http://youtu.be/S-ohecBj3oI

http://youtu.be/0wxcpnfsFZw

http://youtu.be/7PZ85Kzf7bk

http://youtu.be/OymrVpoXH84

「音響流の制御システム」は

中性洗剤、アルコール・・に対しても対応可能です。

現在利用している超音波洗浄液・・・に対しても

場合によっては利用することができます。

但し、各種の液体に対して、音響伝搬特性の測定解析を行い

適切な治工具や容器との組み合わせ・・・が必要になります。

「音響流の制御システム」による効果は

効率的な超音波照射を実現するとともに

ナノバブルの発生につながります。

http://youtu.be/dUwPPwFhFJ0

http://youtu.be/jTaLhO8-yI8

http://youtu.be/SEmBz-BIYww

http://youtu.be/1d1QGQqq1yk

さらに、一定時間の超音波照射により

ナノバブルの量がマイクロバブルの量より多くなます。

その結果、

非常に安定した音響流の制御を行うことができます。

（マイクロバブル・伝搬状態・・・の計測・解析により確認しています）

様々な応用事例が発展しています。

４０ｋＨｚの超音波を利用して

音響流の制御により１ＭＨzの伝搬状態を実現させることも可能です

あるいは　４０ｋＨｚの超音波を利用して

音響流の制御により１０ｋＨｚ以下の振動モードの発生により

高い音圧レベル（100-1000倍）の実現も可能です

ご希望の方はメールでお問い合わせください

コンサルティング（超音波システム研究所）として、　展開する予定です。

説明

液循環と音響流の最適化による、均一な超音波伝搬状態の事例です

超音波周波数　２８ｋＨｚ　４０ｋＨｚ　７２ｋＨｚ

出力合計　３５０－５５０Ｗ

参考

１）超音波洗浄器（基礎実験・確認）

超音波洗浄器の利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1318

超音波洗浄器の利用技術　Ｎｏ．２
http://ultrasonic-labo.com/?p=1060

超音波洗浄器(42kHz)による＜メガヘルツの超音波洗浄＞技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1879

２）超音波利用（応用技術・ノウハウ）

超音波振動子の設置方法による、超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1487

推奨する「超音波（発振機、振動子）」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1798

超音波専用水槽の設計・製造技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1439

超音波のダイナミック制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=2015

超音波洗浄システムを最適化する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=2710

「超音波の非線形現象」を利用する技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1328

３）超音波測定（音圧測定・解析・評価）

音圧測定装置（超音波テスター）の標準タイプ
http://ultrasonic-labo.com/?p=1722

音圧測定装置（超音波テスター）の特別タイプ
http://ultrasonic-labo.com/?p=1736

超音波計測の特別システムをオーダーメイド対応
http://ultrasonic-labo.com/?p=1972
http://ultrasonic-labo.com/?p=1962
http://ultrasonic-labo.com/?p=1953
http://ultrasonic-labo.com/?p=1915

超音波機器の＜計測・解析・評価＞（出張）サービス
http://ultrasonic-labo.com/?p=1934

超音波＜計測・解析＞事例
http://ultrasonic-labo.com/?p=1705

http://youtu.be/79q6cahktqI

http://youtu.be/uS0Xv3vgdt0

http://youtu.be/HH61VX9ogN0

http://youtu.be/CINg8gLNCoI

http://youtu.be/x2QyqoX7V6E

http://youtu.be/4EdeyporMXk

詳細な技術ノウハウについてはメールでお問い合わせください

http://youtu.be/Oc1PiM00Z9U

http://youtu.be/XyacKifLj5s

http://youtu.be/9TBMqqN6uYs

http://youtu.be/9ulD56DvOEE

http://youtu.be/EsNIMsdRb0s

http://youtu.be/WMnLWVvNWB4

http://youtu.be/tlBzGhjW8m0

http://youtu.be/JMaJxulfKk8

http://youtu.be/JcEBQV919OY

http://youtu.be/AtuuVNby6R0

http://youtu.be/vTdMxBWWaNE

http://youtu.be/-8UVZK7PnTs

http://youtu.be/hJMog3b429A

http://youtu.be/c7CnBqIU1vY

http://youtu.be/pHY5xuxBj5U

http://youtu.be/H-QNtGMr5cM

http://youtu.be/mBYaaijiRwg

http://youtu.be/8S5RSsR4K0I

http://youtu.be/WUP1lo5MQDQ

http://youtu.be/x9PTuebFNvI

http://youtu.be/2Mb7pYTfxbI

注：タイマーセットはワザワ製です

脱気・マイクロバブル発生液循環

http://youtu.be/cw9rOzU683k

http://youtu.be/-004zjYhtUQ

http://youtu.be/VCowXhcv-Vc

http://youtu.be/cW8Y5rcjd5k

http://youtu.be/PdonNWvQ6T8

http://youtu.be/g5Dc12ILA4I

http://youtu.be/D-0VMUP8UBA

http://youtu.be/UvH4SBzD-cU

http://youtu.be/MvJeLK6sje8

http://youtu.be/XQv5Th-N4zU

http://youtu.be/6bi7jcpBTbA

http://youtu.be/KDXCVkf547M

http://youtu.be/W5zOngXg1mU

http://youtu.be/EYOvNawh_-Y

http://youtu.be/ondeeqoq63E

http://youtu.be/7WVTNWdHNQo

http://youtu.be/nKbUhi-74Yo

http://youtu.be/1l2kmihTCpg

http://youtu.be/tC1YGFOlnvA

http://youtu.be/VKu27cc9MOM

http://youtu.be/wzZB-IBi0PU

http://youtu.be/yI-g21Cq3QE

http://youtu.be/yuwr3KlyJEo

http://youtu.be/4X0VLx5sOOE

http://youtu.be/IkYrCrZyulI

http://youtu.be/uX3aoEPcwwc

http://youtu.be/sLfcmJt0GWk

http://youtu.be/DkcOIL1PKfQ

参考技術

超音波制御装置（制御ＢＯＸ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=4906

「脱気・マイクロバブル発生装置」を利用した超音波制御システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1996

アルミ箔の超音波分散
http://ultrasonic-labo.com/?p=5550

複数の超音波プローブを利用した「測定・解析・評価」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3755

＜超音波の非線形現象：：超音波シャワー＞

http://youtu.be/F_liLQwqYvY

http://youtu.be/JoHppaHNq50

http://youtu.be/7YJKLRqUNmY

http://youtu.be/Km_GdngdxbY

http://youtu.be/HldBnWz3-l4

http://youtu.be/LO_4cXZ0D5c

http://youtu.be/YQ6MoyFcLzs

http://youtu.be/82mDLZB6J6E

http://youtu.be/_wjJj9EjVIw

http://youtu.be/DsxKGYiWgKg

http://youtu.be/u02Qe_-vRAk

http://youtu.be/h9XVGKhFrhY

http://youtu.be/wrlweJTY06w

http://youtu.be/1j9ut2V_32U

http://youtu.be/RJeDHdsZI9s

http://youtu.be/nygq8EBRme4

http://youtu.be/opozF4BGsBA

＜スライドショー：：音圧データ：：解析結果＞

http://youtu.be/CNu2gafqPvc

http://youtu.be/N3KbLQzwt00

http://youtu.be/UdXMUxrrBuk

http://youtu.be/3i1TQw_C8nw

http://youtu.be/6G-p6627rRE

http://youtu.be/eXjx0Mfd2fI

＜＜参考＞＞
「超音波の非線形現象」を利用する技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1328

超音波の「音響流」制御による「表面改質技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=2047

「超音波の非線形現象」を目的に合わせてコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2843

超音波の＜ダイナミック特性を利用した制御＞技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3735

超音波＜キャビテーション・音響流＞技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2950

「超音波の非線形現象」を利用した「超音波洗浄技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=2533

超音波洗浄に関する非線形制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1497

超音波の伝播現象における「音響流」を利用する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1410

「超音波の非線形特性」を利用した、検査技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1841

超音波制御装置（制御ＢＯＸ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=4906

シャノンのジャグリング定理を応用した
「超音波制御」方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1753

超音波専用水槽の設計・製造技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1439

超音波による金属・樹脂の表面改質技術
http://aeropres.net/release/html/3242

超音波の「音響流」制御による「表面改質技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=2047

「超音波の非線形現象」を目的に合わせてコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2843

＜脱気・マイクロバブル発生液循環システム＞

超音波システム研究所は、
目的に合わせた効果的な超音波のダイナミック制御を実現する、
＜脱気・マイクロバブル発生液循環システム＞に関して
各種の音響特性の測定解析に基づいた組み合わせを利用することで、
超音波をコントロールする技術を開発しました。

超音波液循環技術の説明

１）超音波専用水槽（オリジナル製造方法）を使用しています。
　　（材質は、樹脂・ステンレス・ガラス・・対応可能です）
２）水槽の設置は
　　１：専用部材を使用
　　２：固有振動と超音波周波数・出力の最適化を行っています。
　　（水槽の音響特性に合わせた対応を実施します）
３）超音波振動子は専用部材を利用して設置しています
　　（専用部材により、定在波、キャビテーション、音響流の
　　　利用状態を制限できます）
４）脱気・マイクロバブル発生装置を使用します。
　　　（標準的な、溶存酸素濃度は５－６ｍｇ／ｌ）
５）水槽と超音波振動子は表面改質を行っています。

上記の設定とマイクロバブルの拡散性により
均一な洗浄液の状態が実現します。

均一な液中を超音波が伝搬することで
安定した超音波の状態が発生します。

この状態から
目的の超音波の効果（伝搬状態）を実現するために
液循環制御を行います
（水槽内全体に均一な音圧分布を実現して、
超音波、脱気装置、液循環ポンプ、・・の運転制御がノウハウです）

目的の超音波状態確認は音圧測定解析（超音波テスター）で行います。

ポイントは
適切な超音波（周波数・出力）と液循環のバランスです
液循環の適切な流量・流速と超音波キャビテーションの設定により
超音波による音響流・加速度効果の状態をコントロールします。

マイクロバブルの効果で
均一に広がる超音波の伝搬状態を利用します。

液循環により、以下の自動対応が実現しています。

溶存気体は、水槽内に分布を発生させ
レンズ効果・・・の組み合わせにより、超音波が減衰します。

適切な液循環による効率の良い超音波照射時は、
大量の空気・・が水槽内に取り入れられても
大きな気泡となって、水槽の液面から出ていきます。

しかし、超音波照射を行っていない状態で
オーバーフロー・・により
液面から空気を取り込み続けると、超音波は大きく減衰します。

この空気を取り入れる操作は必要です
多数の研究報告・・がありますが
液循環の無い水槽で、長時間超音波照射を行い続け
溶存気体の濃度が低下すると
音圧も低下して、キャビテーションの効果も小さくなります。
（説明としては、キャビテーション核の必要性が空気を入れる理由です
液面が脱脂油や洗剤の泡・・・で覆われた場合も空気が遮断され
同様な現象になります）

さらに、
超音波照射により、脱気は行われ
溶存気体の濃度は低下して、分布が発生します
単純な液循環では、この濃度分布は解消できません。

この濃度分布の解決がマイクロバブルの効果です。

脱気・マイクロバブル発生液循環が有効な理由です。

注：
オリジナル装置（超音波測定解析システム：超音波テスター）による
音圧測定解析を行い
効果の確認を行っています。

上記の液循環状態に対して
超音波プローブによるメガヘルツの超音波発振制御を行うことで
超音波の非線形現象が幅広い周波数帯で発生するとともに
ダイナミックな超音波の変化を実現します。

気体の流量・流速分布・・・を適切に設定することで
目的に合わせた、非線形現象を発生させることができます。

＜＜動画＞＞

https://youtu.be/Gnft_sR88v0

https://youtu.be/EaSrl1yRYic

https://youtu.be/Z2DIC80JiIs

https://youtu.be/-m6EA6hQl0s

https://youtu.be/eCFck3WC3s0

https://youtu.be/Dm61RQJn6JI

https://youtu.be/oIT32bCTU7U

https://youtu.be/aA0bHsyWc9I

https://youtu.be/GDdJHUdVuXI

https://youtu.be/eAtrlL06GZI

https://youtu.be/JY7SYjO-ISM

https://youtu.be/VHbuXYJas9E

https://youtu.be/k5vosmhky-o

https://youtu.be/4j4oQhVs9as

https://youtu.be/kERK8byvHXU

https://youtu.be/sFhqK8jhQVE

https://youtu.be/HFEBtRAGv90

https://youtu.be/_SzuRTo2WsQ

https://youtu.be/o0fa55avsec

https://youtu.be/igdI6IVnlyY

＊＊＊

https://youtu.be/HOsRz9hoD-Y

https://youtu.be/QCpYp3gMglg

https://youtu.be/sKWBxCDd6PQ

https://youtu.be/SDhtQ29pHsY

https://youtu.be/_W_kq6JvzRg

https://youtu.be/xmMSUwDw4Sc

https://youtu.be/abldfdqiobA

https://youtu.be/Rjb6yaOeXLU

https://youtu.be/AcRJRvg7FqI

https://youtu.be/W86iG53eILY

https://youtu.be/cFo59cbZ6TY

https://youtu.be/R1BCiwW7n50

https://youtu.be/f-N8khCtvLI

https://youtu.be/8XqNlg3NWMQ

＊＊＊

https://youtu.be/_NaVltKK1iw

https://youtu.be/mb2U1f8wyoA

https://youtu.be/R-qqW9QPkew

https://youtu.be/Mt2nFbmW6uU

https://youtu.be/BIlJthzNNEY

https://youtu.be/nrQiP4jrdK0

https://youtu.be/Ibond4mtc2M

https://youtu.be/3mduvW6CR9k

https://youtu.be/FIH9rb7f4vY

https://youtu.be/16RxgN_zykA

https://youtu.be/SUBgX389LT0

＊＊＊

https://youtu.be/12rvdv5gRKY

https://youtu.be/Ii7QvpQ9yzI

https://youtu.be/zq9L0i6it4E

https://youtu.be/6w3IMmnPFdU

https://youtu.be/_Ksm-o6fgtk

https://youtu.be/9z1jeWetonY

https://youtu.be/MABtwKQOBZQ

https://youtu.be/kx_XV8nXu4A

https://youtu.be/Du7BKIYdqXw

https://youtu.be/ISPlFCQHgpQ

https://youtu.be/2yFOm7UMHzY

https://youtu.be/loc-9wAoY9g

https://youtu.be/zmSauisMhkQ

上記の技術に関して、
目的の超音波利用に合わせた
水槽の構造設計や液循環位置（ポンプへの吸い込み口、吐出口）は
非常に重要ですが
目的・サイズ・洗浄液・・によりトレードオフの関係が発生する場合があり、
一般的な設定はありません
（具体的な数値は、コンサルティング対応しています）

適切な設定が実現すると
マイクロバブルは超音波作用によりナノバブルに分散します
ナノバブルによる超音波の安定性は、マイクロバブルに比べて大きく
非線形現象の制御がより簡単になります
（具体的な制御は、音圧測定・・・コンサルティング対応しています
洗剤の使用や撹拌・・では、
通常の洗浄とは反対の設定を行う成功事例が多い傾向にあります）