超音波実験 Ultrasonic experiment no.４９５ （キャビテーション制御）

キャビテーション制御

この動画のベースとなる技術を紹介します

＜＜　超音波のジャグリング制御　＞＞

シャノンのジャグリング定理
(　F　+　D　)　＊　H　=　(　V　+　D　)　＊　N
F　：　ボールの滞空時間（Flight time）
D　：　手中にある時間（Dwelling time）
H　：　手の数（Hands）
V　：　手が空っぽの時間（Vacant time）
N　：　ボールの数（Number of balls）

応用
Ｆ　：　超音波の発振・出力時間
Ｄ　：　循環ポンプの運転時間
H　：　基本サイクル（キャビテーション・加速度のピークの発生する）
V　：　脱気装置の運転時間
N　：　超音波出力の異なる周波数の数

説明
各種データの時系列変化の様子を解析して、
時間で移動するボールのジャグリング状態に相当するサイクルと
影響範囲を見つけます
この関係性からボールＮ個のジャグリング状態を設定して制御を行うと、
自然なシステムの状態に適した制御となり、
効率の高い超音波システムとなります

Ｆ・Ｄ・Ｖの関係は時間の経過とともにトレードオフの関係になります、
そのために各種の運転として他の条件を停止させた状態で
運転する方法が必要になります

これまでにも、結果としては適切と思える状態が発生することがありましたが
数時間、数日、数ヶ月後には適切でなくなり、再調整することがありました
このような経験の中から適切なモデルを検討していましたが、
ジャグリングモデルは大変良く適合するとともに、
高い効率と安定性を示しました

超音波の目的（キャビテーションの効果、加速度の効果、　等）に対して、
装置の運転時間の調整で対応（最適化）することが可能です
但し、一般的な時間を提示できないのはシステムの系として
水槽やポンプの構造による影響が大きいため、
　そこに合わせる（音響特性を考慮した最適化の）必要があるためです

参考として、単純な応用例
　３００リットルの水槽で３０リットル毎分の循環ポンプと脱気装置の場合
　超音波１ 　　　　　　　　　　　　　------
　超音波２　　　　　　------　　　　　　　　　　　　　　　------
　脱気装置　　---　　　　　　---　　　　　　　---
　循環ポンプ　　　　　　---　　　　　　　---　　　　　　　---　．．．．
　超音波出力：２分　１００-２００ワット、　脱気装置　１分、　循環ポンプ　１分

ポイント
　システムを「時間で移動するボールのジャグリング状態」として
　捉えることが重要です
　トレードオフの関係にあるパラメータを
　適切にバランス運転することを可能にします

通信の理論を考えたシャノンが
　ジャグリングの理論を考えた理由もそこにあるように思います

各種の運転・停止時間の設定により
キャビテーションと加速度の効果を
調整することが可能です

オリジナルの音圧測定解析装置：超音波テスターにより
応答特性の確認を行い、提案・実施しています

特に、複数の同じタイプの超音波振動子を
一つの水槽に入れて利用している場合
この制御を行うことで
洗浄・攪拌・改質・・・・の効果を大きく改善できます

現状の超音波装置の対策としては
最も効果的で実用的です

但し、装置の振動系の測定解析を行う必要があります
装置の振動系の問題がある場合には
測定解析に時間がかかります

参考
　http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page036.html

超音波システム研究所
ホームページ　　http://ultrasonic-labo.com/
ホームページ　　http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/


超音波伝搬状態の最適化技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1010

この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください
省エネルギーにもなります、広く普及させたいと考えています
特許申請は行いません
（インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています）
　詳細については「　超音波システム研究所　」にお問い合わせください

単純ですが、個別の要因（水槽、伝搬対象物、・・）により適切な設定が必要です