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

エキスパート

氏名:開示前


■ 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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氏名:開示前

超音波(伝搬状態)発振・測定・解析に特化した
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超音波システム研究所は、
超音波制御により表面弾性波を利用した、
応用技術を開発しました。

超音波と表面弾性波の組み合わせにより
 ダイナミックな超音波伝搬制御を実現します。

ポイントは
 表面弾性波による非線形現象を
 目的に合わせて制御する各種の設定です。

上記の具体的な技術として
 水槽・治工具・・・と超音波の相互作用による
 非線形現象(バイスペクトル)を
 目的(洗浄、攪拌、応力緩和、検査・・)に合わせて制御する
 システム技術を開発しました。

超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、
 高調波の制御を実現していること
 非線形現象を調整できることを確認しています。

システムの音響特性を
 (測定・解析・評価)確認して対応することがノウハウです

2008. 8 超音波システム研究所 設立
・・・
2012. 1 超音波計測・解析システム(超音波テスターNA)製造販売開始
・・・・
2015. 3 超音波計測・発振・解析・制御装置開発
2016. 2 超音波とマイクロバブルによる「めっき処理対応技術」開発
2016. 8 めっき処理対応コンサルティング開始
2017. 1 もの作り(技術開発)に関するコンサルティング対応開始
2017. 6 超音波の応用に効果的な<樹脂>を公開
2018.10 メガヘルツの超音波発振プローブを開発
2019. 1 メガヘルツの超音波発振プローブのサンプル提供を開始
2019. 4 メガヘルツの超音波発振プローブの正式製造・販売を開始
2019. 9 超音波プローブを利用した「音響流」制御技術を開発
2020. 2 超音波発振制御(特許申請)
2020. 3 超音波溶接(特許申請)
2020. 4 超音波めっき(特許申請)
2020. 4 超音波加工(特許申請)
2020. 5 流水式超音波洗浄機(特許申請)
2020.11 超音波とファインバブルによる表面処理コンサルティング対応開始
2021. 3 超音波発振システム20MHzの製造販売開始
2021. 5 新しい超音波伝搬用具を開発
2021. 6 超音波システム(音圧測定解析・発振制御)の製造販売開始
2021. 7 超音波による音響特性テスト(超音波洗浄の適性確認)対応開始
2021. 9 複数の超音波をスイープ発振することによる、超音波伝搬制御技術開発
2021.11 各種溶剤への超音波システムのコンサルティング対応開始
2022. 1 超音波発振制御プローブの製造技術(超音波伝搬特性テスト)を公開
2022. 2 線材を利用した超音波伝搬制御技術を開発
2022. 5 超音波プローブの表面弾性波を利用した、表面改質技術を開発
 (新しい超音波プローブ、新しい超音波伝搬部材を開発)
2022. 7 表面弾性波の非線形現象を利用した、洗浄・攪拌技術を開発
2022.12 超音波の非線形現象を評価する技術を開発
2023. 1 共振現象と非線形現象の最適化技術を開発
2023. 2 超音波技術開発に関する西田幾多郎モデルを開発
2023. 6 超音波の非線形振動現象に基づいた最適化技術を開発
2023. 6 超音波プローブ(音圧測定・発振制御)の製造方法を開発
2023. 8 抽象数学における、スペクトル系列を利用した、超音波制御技術を開発
2023. 8 スイープ発振とパルス発振の組み合わせ技術を開発


職歴

超音波システム研究所

  • 代表 2008/8 - 現在

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