キャビテーションと加速度・音響流の効果に関する新しい分類

キャビテーションと加速度・音響流の効果に関する新しい分類

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超音波システム研究所は、

超音波の伝搬状態を解析することで、

キャビテーションと加速度・音響流の効果に関する

新しい分類方法を開発しました。

今回開発した分類に関する方法は、

超音波の伝搬状態に関する

主要となる周波数(パワースペクトル)の

ダイナミック特性により

キャビテーションと加速度・音響流の効果を推定します。

これまでのデータぼ解析から

効果的な利用方法を

以下のような

3つのタイプに分類することができました。

 1:キャビテーション型

 2:加速度(音響流)型

 3:ミックス型

上記の各タイプについて

安定性・変化の状態・・・に関して

詳細な分類により、

目的と効果(伝搬状態)に対する、効率のよい制御が可能になりました。

特に、洗浄に関しては

汚れの特性やバラツキに関する情報が得られにくいため

このような分類をベースに実験確認することで

効果的な超音波制御(伝搬状態)を実現させています。

この分類の本質的なアイデアは、

超音波による定在波の特徴を、抽象代数学の

「導来関手」に適応させるということです。

抽象的ですが

超音波の伝搬状態を計測解析するなかで

定在波に関する的確な対応・制御事例から

時間経過とともに変化する状態を捉えるために

「導来関手」と

スペクトルシーケンスの関係を利用して分類することにしました。

なお、超音波システム研究所の「定在波の制御技術」は、

この方法による、具体的な技術として利用しています。

タイトル  超音波工学と応用技術 著者  ベ・ア・アグラナート [ほか]共著

著者 青山忠明, 遠藤敬一 訳 出版社  日ソ通信社  出版年 1991 より

応用技術として

今後、非線形性の相互作用に関する研究開発を進めています。

「超音波利用の最も大きな効果が、非線形状態の変化にある

と測定確認しています。

参考

http://youtu.be/X9Tx5iTKzBc

http://youtu.be/FHt2sKYuyvo

http://youtu.be/MwqDkH9q_ig

http://youtu.be/Q1Yq42hs5go

http://youtu.be/ISwxakXXmdI

http://youtu.be/B9xzrtzD4T8

http://youtu.be/5qNCxKC_8OE

http://youtu.be/e5oLg4_AMs8

http://youtu.be/tv2barRTVC8

http://youtu.be/HO6SIfaC9E4

http://youtu.be/8pTvp4Ozhe4

http://youtu.be/oLH4mHvDJ0Y

 

なお、今回の技術をコンサルティング事業として、 対応しています。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

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

新しい超音波
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/04f7d34712031a85107f74d7fd83a4cf.pdf

洗浄システム(推奨)
http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/52cc97c1a13fd294f53af526edd69990.pdf

 

http://youtu.be/8yvYOnUkdMw

http://youtu.be/sVboyzvNY-s

http://youtu.be/ev5LTW43VC0

 

 

http://youtu.be/FpyIOwwRcik

http://youtu.be/0McfnEJ8wPE

http://youtu.be/zcHC8EtRatE

 超音波の非線形現象を制御する
 「超音波の制御システム」

http://youtu.be/GRidjGtZe6Q

http://youtu.be/vluzn7SMYcA

http://youtu.be/6kv2g-9hH7g

http://youtu.be/NRSORbM6vgQ

http://youtu.be/RLnzxeHE-YM

 


<<音圧解析>>

https://youtu.be/YNmOBK_jV28

https://youtu.be/SJDVZ0oWMww

https://youtu.be/YbnlXJMRzsU

https://youtu.be/WxXT-VSwlCM

https://youtu.be/Q7zvp38sO-M

https://youtu.be/UAieyEiyWUE

https://youtu.be/Ir9zZkxIHPo

https://youtu.be/PY8QOIt2D4U

https://youtu.be/JrmABpa_-4M

https://youtu.be/xnXvzlHWXYU

https://youtu.be/S-UMkwWKNPY

https://youtu.be/cbJY1xCw_hw

https://youtu.be/QctFUm88QEY

https://youtu.be/ZlmfYErDHnY

https://youtu.be/SMkQpPXoGpk

https://youtu.be/LcLY91k8zTk

https://youtu.be/h1WaPSBhSj4

https://youtu.be/BoS8fnUnNEc

https://youtu.be/yPH9J9F52Z0

<脱気・マイクロバブル発生液循環システム>による非線形制御技術

<<キャビテーションのコントロール>>

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
メガヘルツの超音波発振制御とのくみあわせにより
超音波の非線形現象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。

<<参考動画>>

https://youtu.be/l2Y42lSuvxU

https://youtu.be/61_E57OEB4s

https://youtu.be/9GZYTuzREe0

https://youtu.be/mlX94XFEqqY

https://youtu.be/u9xWEb-B1EQ

https://youtu.be/5BDITNLcjCY

https://youtu.be/PI3dAnnQmXQ

https://youtu.be/2KzAYORuq4w

https://youtu.be/W0ZgpzB0hSI

https://youtu.be/xodhREWmBfY

https://youtu.be/bjiKx2OULko

https://youtu.be/ACt7-McUujM

https://youtu.be/v6ZMZs-m3p4

https://youtu.be/aJ455bNFa4g

https://youtu.be/_Z5A7dLiEJk

<<< キャビテーション・音響流 >>>

超音波キャビテーションの観察・制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=10013

間接容器と定在波による音響流とキャビテーションのコントロール
http://ultrasonic-labo.com/?p=2462

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

キャビテーションと加速度の効果に関する新しい分類
http://ultrasonic-labo.com/?p=1251

間接容器と定在波による、音響流とキャビテーションのコントロール
http://ultrasonic-labo.com/?p=1471


 参考
<<研究開発の方針・イメージ>>
ダイナミックな振動現象、相互作用・・・を、
西田哲学の、直観(連続性)と経験(空間)でとらえ、
超音波の自覚(非線形現象)で整理する

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