メガヘルツ超音波によるウルトラファインバブルの利用技術ーー化学反応の制御実験ーー

 この動画は

メガヘルツ超音波によるウルトラファインバブルの発生現象を利用して

化学反応の最適化を検討している様子です

メガヘルツ超音波の発振条件を検討することで

様々な現象が発生します

利用目的に合わせた最適なメガヘルツ超音波の発振条件がポイントです

基本的には、矩形波のスイープ発振を推奨します

可能であれば、

パルス発振との組み合わせを行うと、調整が簡単になります

相互作用（インパルス応答とパワー寄与率の解析）に基づいた超音波の発振制御技術

 この動画は

最大２５MHz（出力２０V）の発振ができる

ファンクションジェネレーターによる

メガヘルツ超音波の発振制御実験の様子です

ポイントは

グラフ青：容器内の液中音圧とグラフ赤：容器表面の音圧について

相互作用の解析確認です

相互作用の確認に基づいて

超音波プローブの発振条件を設定します

＜超音波による相互作用の分類＞

1：ゼロ型　　

2：低周波型　　

3：高周波型　　

4：ミックス型

この分類に基づいて、

超音波利用目的に合わせた各種対応（最適化・・）を実施します。

　

分類の詳細

１：ゼロ型（相互作用が無いタイプ）

　容器内の液体振動と容器表面の振動に、ほとんど相関が無い状態

　超音波利用に関しては、超音波制御が有効に作用する状態

対応１　音圧データの測定解析により効果的な超音波状態を明確にする

対応２　上記に基づいた各種制御設定（最適化）を行う

対応３　高い周波数の非線形現象が有効な場合は、

　　　　　超音波プローブ等による、メガヘルツの超音波制御を利用する

２：低周波型（低周波の相互作用があるタイプ）

　容器内の低周波液体振動が容器表面の振動に、影響している状態

　あるいは、容器表面の低周波振動が容器内の液体振動に、影響している状態

　超音波利用に関しては、超音波が低周波の共振現象で有効に利用できない状態

対策１　超音波出力を下げる

対策２　水槽の強度が向上する改善を行う

対策３　メガヘルツ超音波制御の利用

３：高周波型（高周波の相互作用があるタイプ）

　容器内の高周波液体振動が容器表面の振動に、影響している状態

　あるいは、容器表面の高周波振動が容器内の液体振動に、影響している状態

　超音波利用に関しては、高周波の非線形現象で音響流が有効に利用できる状態

対応１　音圧データの測定解析により効果的な超音波状態を明確にする

対応２　上記に基づいた各種制御設定（ダイナミック制御の実現）を行う

対応３　より高い周波数の非線形現象が有効な場合は、

　　　　　超音波プローブ等による、メガヘルツの超音波制御を利用する

４：ミックス型（各種の相互作用があるタイプ）

　容器内の液体振動と容器表面の振動が、複雑に相互作用している状態

　超音波利用に関しては、

　利用目的に合わせた、超音波のダイナミック制御の最適化が必要な状態

対策１　音圧データの測定解析により超音波の変化を把握にする

対策２　上記に基づいた各種制御設定（ダイナミック制御の最適化）を行う

対策３　より高い周波数の非線形現象が有効な場合は、

　　　　　超音波プローブ等による、メガヘルツの超音波制御を利用する

超音波洗浄機の音圧測定ーー脱気マイクロバブル発生液循環を利用した超音波制御ーー

この動画は、

2種類の超音波（２８ｋHzと７２ｋHz　各３００W）と

脱気マイクロバブル発生液循環システムによる

超音波のダイナミック制御実験の様子です

ポイントは

脱気マイクロバブル発生液循環ポンプと

各超音波のＯＮＯＦＦ制御です

水槽内の洗浄液の流れの状況により

利用目的（洗浄効果・・）に合わせて

ＯＮＯＦＦ時間の設定を行います

音圧レベルを上昇させることや

非線形現象により伝搬周波数を高くすることも可能です

そのために音圧測定確認を行っています

丁寧に観察すると

ＯＮＯＦＦ制御による各周波数の複雑な変化を確認することができます

（詳細は測定データの解析・確認に基づいて評価します）

 

ウルトラファインバブルを利用した超音波攪拌技術

 

ウルトラファインバブルを利用した超音波攪拌技術

この動画は

ガラス容器内のファインバブルの様子を観察しています

４０ｋHzの超音波により、ファインバブルが

以下の様に複雑な変化を起こします

１）消滅　２）結合　３）分散　４）その他

１）消滅時には非常に高いエネルギーを発生します

　　金属表面の残留応力の緩和処理を行う原理となっています

２）気泡が大きく、はっきり目に見えるようになりなり

　　脱気効果として液面から出ていきます

　　（液の流れや変化を発生し、洗浄・・のダイナミックな効果があります）

３）ファインバブルがウルトラファインバブルになります

　　（１００％ではありませんが、

　　　各種条件により５０％以上にできると推測しています）

４）その他

　　磁性や液体のイオン化・・・様々な影響・効果があります

　　利用目的に合わせて確認検討することが必要だと考えます

メガヘルツ超音波シャワー技術開発に関する基礎実験

 

均一な洗浄液の状態を実現する、脱気ファインバブル発生液循環技術

 

超音波洗浄器を利用したメガヘルツ超音波の音圧測定実験

この動画は

最大２５MHz（出力１０V）の発振ができる

ファンクションジェネレーターによる

メガヘルツ超音波の非線形現象をコントロールする実験の様子です

超音波洗浄器（４２ｋHz　３５W）を、

ステンレス容器タイプの超音波発振制御プローブの上に設置しています

超音波プローブの発振は

超音波洗浄器（４２ｋHz　３５W）の出力が小さいため

出力１V以下としていますが

この設定により、より高い周波数（１２０MHz）の伝搬状態が実現しています

詳細は、測定している音圧データの解析により確認しています

ポイントは

グラフ青：洗浄器の水槽内の液中音圧とグラフ赤：洗浄器表面の音圧について

非線形現象・相互作用・応答特性・・の解析確認です

この実験の

ファンクションジェネレーター・洗浄器・超音波プローブの組み合わせは

小さい出力で高い音圧レベルが実現することができます

（そのため、２００MHz以上の超音波伝搬状態を実現することが難しい組み合わせです）