脱気マイクロバブル発生装置degassing microbubble generator
Using a small pump
Ultrasound 「Experimental Research」 for
Use Cases degassing microbubble generator
小型ポンプを使用した
超音波＜実験・研究・開発＞に適した
脱気・マイクロバブル発生装置の使用事例
超音波（伝搬状態）測定・解析に特化した、
＜＜ 超音波コンサルティング ＞＞を提供します
超音波の非線形性現象を認識して、
その効果を利用しています。
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超音波システム研究所
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
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超音波洗浄器（ 液循環ノウハウ ）
小型ポンプによる
「脱気・マイクロバブル発生装置」を開発
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超音波システム研究所は、
新しい小型ポンプを使用した
超音波＜実験・研究・開発＞に適した
脱気・マイクロバブル発生装置」を開発しました。
－今回開発したシステムの応用事例－
ガラス製の水槽を利用した化学反応実験
調理用機器を利用した表面改質実験
メガネの洗浄器による洗浄実験
各種の攪拌実験
・・・・・・・
■参考動画
http://youtu.be/Qjk6LNryWww
http://youtu.be/qjlPAKJ3Ksg
http://youtu.be/3BkLcbv5tGM
http://youtu.be/E74plQk6ErQ
「脱気・マイクロバブル発生装置」は
中性洗剤、アルコールに対しても利用可能です。
現在利用している超音波洗浄液・・・に対しても
場合によっては利用することができます。
「脱気・マイクロバブル発生装置」による効果は
効率的な超音波照射を実現するとともに
ナノバブルの発生につながります。
さらに、一定時間の超音波照射により
ナノバブルの量がマイクロバブルの量より多くなます。
その結果、
非常に安定した超音波照射制御を行うことができます。
（マイクロバブル・伝搬状態・・・の計測・解析により確認しています）
様々な応用事例が発展しています。
注意
２０リットル以上の水槽に対しては
具体的な水槽に合わせた
各種の設定が必要ですので
個別の対応となります。
１０００リットル以上の水槽に対しては
水槽構造に合わせた
ポンプのサイズ、数量、・・の設計・調整が必要です
５－２０リットル程度であれば
今回のポンプ製品で十分な効果があります。
Ultrasonic Sound Flow water effect ＮＯ．３６
Ultrasonic Cavitation Control.
超音波の非線形性現象を利用しています。
Ultrasonic Sound Flow water effect.
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波振動子の設置方法による、定在波の制御技術
超音波振動子の設置方法により
水槽内のキャビテーションによる、定在波の状態をコントロールする
新しい技術を開発しました
＜ガラス容器＞と＜液循環＞による超音波制御 No.６３
＜ガラス容器＞と＜液循環＞による超音波制御
ガラス容器の設定により、
超音波（キャビテーション）と
音響流を制御できます。
超音波振動子の設置方法による、
定在波の制御技術を応用しています。
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波
＜新しい超音波システムの制御技術＞ ジャグリング制御
動画の事例＜超音波振動子：1台の場合＞
ガラス容器の特徴を利用した設定により、
超音波（キャビテーション）と
音響流を確認することができます。
その結果として、超音波の状態を制御することができます。
＜＜超音波システム研究所＞＞
＜新しい超音波システムの制御 ！！＞
＜＜ シャノンのジャグリング定理の応用 ＞＞
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）
上記のシャノンの定理を超音波システムに応用（適用）します
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（注１）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
超音波の音圧サイクル、
超音波・循環ポンプ・脱気装置の関係性
システムの影響範囲 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、数日から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強さ、
加速度の強さ、 等）に対して、
各種の運転時間調整で対応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、
そこに合わせる必要があるためです
特に、水槽の強度バランスが悪い場合は適応できません
（理由は水槽自身に大きな振動の吸収
あるいは減衰する傾向があるためです）
参考として、単純な応用例を提示します
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
注１）情報量基準を用いた時系列データの
多変量自己回帰モデルによる解析
注２）新しい発想ですので、
特許による制約等はありません、自由に応用発展させてください
上記の脱気装置（ヒータによる液温管理）と
循環ポンプ（オーバーフロー水槽）は
水槽構造により不要になる場合もあります
その場合にもモデル化による設定と制御により
非常に高い効率が実現できます
１５００リットル以上の水槽でも、
２種類の周波数による５００ワット以下の１台の出力で
制御により安定した強い均一な状態を実現しました
簡単な実験で確認してください、
溶存酸素濃度の絶対値は問題でありません、
バランスをとればどの様な状態（天候や水槽等の環境）でも
水槽全体に超音波が広がります
超音波の状態を理解して検討するためには
流体力学（三次元非定常圧縮性粘性流れ・ソリトン・液体の状態）を
正しくイメージすることが重要だと思います
しかし、不思議なくらい再現性と安定性がありますので
実験で確認することを提案します
注３）強い振動が水槽全体に広がるので、
水槽の構造に弱い部分があると水漏れ等の問題が発生します
特に、角部での溶接は注意が必要です
注4）十分な解明は難しいとおもいますが、
効率は実際に製作することで上昇しつづけています
（ 水槽に黄金比を採用することは強度以外に
流体に対する影響が大きいように思います ）
超音波システムに関する、コンサルティングを行っています
超音波システムに関する、問い合わせや相談がある方は
メールでの連絡をお願いします
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名称 超音波システム研究所
業務内容 超音波システムに関するコンサルティング
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＜音響流＞を利用した超音波システムno.４０
超音波（キャビテーション）と
音響流を
適正に設定することで、
目的に合わせた超音波の状態が実現できます
＜＜超音波システム研究所＞＞
複数の超音波振動子を制御するシステム技術
目的に合わせた超音波の効果を
効率よく安定した状態で利用できる
（複数の異なる周波数の振動子を
同時に出力して使用する）
「超音波システム」として
ご提案（設計・製造・販売・コンサルティング）させていただきます
時系列データのフィードバック解析を利用した、
キャビテーションのダイナミック特性測定評価技術を開発いたしました。
これまでに、開発した制御技術（注）と組み合わせることで、
超音波洗浄・攪拌・表面改質・・・に用いた結果、
超音波の利用目的に合わせた、
最適なキャビテーションと加速度の状態設定（評価）が、可能となりました。
超音波美顔器（１ＭＨｚ）と小型振動子（４０ｋＨｚ）！！
超音波美顔器（１ＭＨｚ）と
小型振動子（４０ｋＨｚ）を利用した
組み合わせ超音波伝搬制御技術！！
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超音波システムの設計技術を開発
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超音波システム研究所は、
「太鼓の形と音に関する数学」と
「小型超音波振動子に関する基礎実験・解析」にもとづいて、
量子力学モデルを利用した
投げ込み式超音波振動子の
設計技術を開発しました。
この技術の基本的な応用として
目的に合わせた、
超音波システムの
合理的な設計技術を実現しました。
今回開発した技術は、
超音波の発振・伝搬状態を、量子力学の縮重関数に
適応させるというモデルを採用しています。
これまでの設計方法とは異なり、
水槽内での超音波伝搬状態に対する、
エネルギー順位（高調波の次数に対応）を
音響流や音（低周波の振動）・・
の摂動（バイスペクトル解析結果）としてとらえることで
振動子の設計条件を決めていきます。
なお、超音波システム研究所の「超音波機器の評価技術」により、
この方法による、具体的な効果を確認しています。
応用例として
「超音波伝搬状態について、
洗浄とリンスの区別、
攪拌状態の変化、・・に適応した
水槽・容器・治工具・・・の設計技術」
としても利用可能です。
参考資料
http://youtu.be/1m_GqPcYwMI
これは、最近のナノレベルの攪拌・分散を効率的に行うための
適切な超音波状態の検討から開発した技術です。
出力１０Ｗから出力１８００Ｗまでの超音波システムによる実施例で、
有効な結果が得られています。
なお、今回の技術は、表面改質技術と組み合わせることで
安定した再現性を確認しています。
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超音波システム研究所
ホームページ http://ultrasonic-labo.com/
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超音波＜ナノ物質・攪拌・分散＞技術-no.１６
ガラス容器と液循環と超音波の最適化により
目的に合わせた超音波の伝搬状態を実現させています
＜＜超音波システム研究所＞＞
