脱気・マイクロバブル発生液循環システムについてお話できます
■ 具体的な経験の内容
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。
液循環の流量・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。
■ 実績や成果
マイクロバブル超音波洗浄制御装置
http://www.n-bareru.co.jp/main/mbus.html
超音波利用実績の公開
http://ultrasonic-labo.com/?p=13404
■ そのときの課題、その課題をどう乗り越えたか
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）
■その他
地域: 日本
役割: コンサルティング
規模: 従業員、数万人まで対応
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職歴
超音波システム研究所
- 代表 2008/8 - 現在
このエキスパートのトピック
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３ＭＨｚ～２０ＭＨｚのスイープ発振制御による表面処理について話せます
¥30,000~■背景 超音波システム研究所は、 超音波の測定解析が容易にできる 「超音波テスターＮＡ（推奨タイプ）」と 超音波の発振制御が容易にできる 「超音波発振システム（２０ＭＨｚ）」 をセットにしたシステムを製造販売しています。 オリジナル製品： システム概要（推奨システム） 超音波システム（音圧測定解析、発振制御 100MHzタイプ） システム概要（超音波テスターＮＡ） 内容 超音波洗浄機の音圧測定専用プローブ １本 超音波測定汎用プローブ １本 オシロスコープセット １式 解析ソフト・説明書・各種インストールセット １式（ＵＳＢメモリー） 特徴（標準的な仕様の場合） ＊測定（解析）周波数の範囲 仕様 ０．１Ｈｚ から １０ＭＨｚ（ １０ＭＨｚタイプ） 仕様 ０．１Ｈｚ から １００ＭＨｚ（１００ＭＨｚタイプ） ＊超音波発振 仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ（ １０ＭＨｚタイプ） 仕様 １Ｈｚ から １０００ｋＨｚ（１００ＭＨｚタイプ） ＊表面の振動計測が可能 ＊24時間の連続測定が可能 ＊任意の２点を同時測定 ＊測定結果をグラフで表示 ＊時系列データの解析ソフトを添付 システム概要（超音波発振システム（１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ）） 内容（２０ＭＨｚタイプ） 超音波発振プローブ ２本 ファンクションジェネレータ １式 操作説明書 １式（ＵＳＢメモリー） 特徴（２０ＭＨｚタイプ） ＊超音波発振周波数 仕様 ２０ｋＨｚ から ２５ＭＨｚ ■話せること ３ＭＨｚ～２０ＭＨｚのスイープ発振制御による表面処理 （表面残留応力の緩和・均一化技術） 超音波プローブの発振制御による表面弾性波を利用した、表面改質技術 超音波システム研究所は、 ２台のファンクションジェネレータを利用する 全く新しい超音波のダイナミック制御技術を開発しました。 ２種類の異なる波形による（スイープ）発振により、 超音波の非線形現象をコントロールする技術を実現します。 この技術を応用して、 部品の表面残留応力を緩和する具体的な方法を開発しました。 上記の技術について基本的な方法（注）を説明できます 注：超音波発振システム（２０ＭＨｚ）を利用した表面処理方法 利用に関する注意事項・・・他 詳細な製造ノウハウ・・・は、別途対応となります ■その他 自動車部品での成功事例（スキルの範囲） 保守・メンテナンスへの応用事例
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超音波の音圧測定解析システムの製造技術について話せます
¥30,000~■背景 2008年8月 ＊＊＊＊研究所 設立 2010年 超音波の音圧測定解析システムを開発 （コンサルティング対応において利用） 2012年 超音波の音圧測定解析システムの製造販売開始 2021年 継続して製造販売中 国立大学、研究機関、大手メーカーの研究部門、・・での超音波の研究に利用 工場・・での超音波機器の管理に利用 ■話せること 1）製造方法、製造ノウハウ 2）解析方法、解析ノウハウ 3）音圧測定方法、測定ノウハウ ■その他 現在、超音波機器の測定以外に 工作機械、乗り物、建物・・・各種振動の測定解析でも成果が増えています
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超音波美顔器の表面改質（表面残留応力緩和）技術について話せます
¥30,000~■背景 ２００８年８月～現在 超音波とマグネットポンプを利用したウルトラファインバブル発生装置について 製造・コンサルティング対応しています コンサルティング事例として 超音波美顔器の測定対応があります 50機種以上の測定経験から、 超音波とマイクロバブルによる表面付近の 1）残留応力を緩和する技術 2）ミクロなバリを除去する技術を 超音波美顔器に適応させる方法を開発（公開）しました。 ■話せること 超音波とマイクロバブルを利用した 表面処理（応力緩和）技術のコンサルティング対応として 以下の事項を提供します １：原理の説明 ２：具体的な装置の説明 ３：操作方法・作業ノウハウの説明 ４：新しい超音波利用技術の説明 ■その他 実績・事例 １：超音波水槽の表面改質 ２：超音波振動子の表面改質 ３：金属部品の表面改質 板金部品、ネジ、ボルト、ナット・・・ ４：樹脂部品の表面改質 レンズ、コーティング・塗装部品、・・ ５：ガラス・セラミック・樹脂部品の表面処理 ６：熱処理した部品の表面処理 溶接部品、鍛造部品、ダイキャスト部品・・・