脱気ファインバブル発生液循環装置

脱気ファインバブル発生液循環装置 －－洗浄液の均一化と音響流制御技術－－ 2023.07.16 超音波システム研究所 超音波システム研究所は、 超音波の制御を効率良く行うことができる ＜＜脱気ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環装置＞＞の 製造・開発方法・・をコンサルティング対応しています。 ＜＜脱気ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環装置＞＞ １）ポンプの吸い込み側を絞ることで、キャビテーションを発生させます。 ２）キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生します。 上記が脱気液循環装置の状態です ３）溶存気体の濃度が低下すると キャビテーションによる溶存気体の気泡サイズが小さくなります。 ４）適切な液循環により、 20μ以下のファインバブル（マイクロバブル）が発生します。 上記が脱気マイクロバブル発生液循環装置の状態です。 ５）上記の脱気ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環装置に対して 超音波を照射すると ファインバブル（マイクロバブル）を超音波が分散・粉砕して ファインバブル（マイクロバブル）の測定を行うと ウルトラファインバブルの分布量がファインバブルの分布量より多くなります 上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態です。 1

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 利用状態を調整できます） ４）脱気・ファインバブル（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。 上記の設定とファインバブル（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。 2

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。 3

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。 ファインバブル（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、水槽の液面からすぐに出ていきます。 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） 4

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ファインバブル（マイクロバブル）の効果です。 脱気・ファインバブル（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。 5

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。 気体の流量・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。 ＜脱気・ファインバブル発生液循環システム＞による非線形制御技術 ＜＜キャビテーションのコントロール＞＞ 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 メガヘルツの超音波発振制御との組み合わせにより 超音波の非線形現象をコントロールする技術を開発しました。 6

＜音響流とキャビテーションのバランスを最適化する方法＞ １）洗浄液が淀まない洗浄水槽構造・液循環システムを採用する ２）強度について、特別に弱い部分のない洗浄水槽を設計・製造する ３）洗浄液の各種分布を均一にする（Ｄｏ濃度、液温、流速 等） 推奨：脱気ファインバブル発生液循環装置の採用 ４）振動子上面の洗浄液流れを調節（微弱な流れを設定）する （流量・流速・バラツキをコントロールする） ５）超音波の周波数と出力にあわせた液循環の構造・設定を行う 注：音圧測定解析に基づいた設定 ６）機械設計としての洗浄水槽の強度は超音波周波数に対して設定する 注：固有振動モードの測定と超音波伝搬状態の表面測定により 低周波の共振現象許容範囲内に設定する ７）洗浄水槽の製造方法（例 溶接位置・・）を明確にして、 超音波の水槽による減衰レベル・減衰周波数を設定・考慮する ８）液循環に対する洗浄水槽の特性を明確にする（例 コーナー部の設計） ９）超音波の周波数・出力に対する洗浄水槽の特性を明確にする （振動子・振動板の位置と水槽の関係を調整する 洗浄水槽の超音波伝搬特性：主要周波数・高調波の発生範囲を明確にする） １０）洗浄システムとしての制御構造などとの最適化を行う 例 超音波・液循環ポンプのＯＮＯＦＦ制御設定 以上のパラメータを念頭に超音波洗浄を検討する（あるいは、現状の洗浄を見直す） コメント 音響流とキャビテーションは相反する現象だと考えています しかし、どちらかをなくすことは大変難しいため バランスを調整し、最適化（サイクル化）することが重要だと考えています 7

＜＜参考動画＞＞ https://youtu.be/sqBeLqjn8Vc https://youtu.be/V75sqHnZHlw https://youtu.be/MmVFEyQ_q8k https://youtu.be/0z38etCnAa0 https://youtu.be/Yk7Pj9bwbAQ https://youtu.be/8R1utv5rHt0 https://youtu.be/ZLeq6VVy--4 https://youtu.be/t4Vxt9chGQ8 https://youtu.be/lo1j52FqvEY https://youtu.be/pyIeghwirOk https://youtu.be/HvupJgMZYDM https://youtu.be/jkJnlTUNnqw https://youtu.be/X7_lr7_f1Kk https://youtu.be/jtfLkpYk9dY https://youtu.be/vzaJNK_Ltd4 https://youtu.be/gu-b1h2y7go https://youtu.be/8kHBsAT6ASI https://youtu.be/OLuJU2_TPys https://youtu.be/5quyvz_LXZs 8

脱気マイクロバブル発生液循環装置 http://ultrasonic-labo.com/?p=14443 「脱気・マイクロバブル発生装置」を利用した超音波システム http://ultrasonic-labo.com/?p=1996 超音波洗浄器による＜メガヘルツの超音波洗浄＞技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=1879 9

脱気マイクロバブル発生液循環システム追加の出張サービス http://ultrasonic-labo.com/?p=2906 オリジナル技術（液循環） http://ultrasonic-labo.com/?p=7658 ＜超音波のダイナミックシステム：液循環制御技術＞ http://ultrasonic-labo.com/?p=7425 10

超音波水槽の新しい液循環システム http://ultrasonic-labo.com/?p=1271 現状の超音波装置を改善する方法 http://ultrasonic-labo.com/?p=1323 超音波装置の最適化技術をコンサルティング提供 http://ultrasonic-labo.com/?p=1401 【本件に関するお問合せ先】 超音波システム研究所 メールアドレス info@ultrasonic-labo.com ホームページ http://ultrasonic-labo.com/ 11

脱気ファインバブル発生液循環装置 ：：マグネットポンプ（イワキ マグネットポンプMDシリーズ MD-70RZ） ：：タイマー 推奨設定 ＯＮ ２１０－２３０秒 ＯＦＦ ３０－４５秒 12

その他（出張対応：納品・設置・操作説明・・・） コンサルティング費用 （出張条件・・・に合わせた見積もりを提案します） ＜＜コンサルティング対応＞＞ 13

メガヘルツ超音波の効果１ http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/adfb30ef89e6f5a76e9a04e70a0ca395.pdf メガヘルツ超音波の効果２ http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/513b007f36fc8fb58a2b9c1f558d289c.pdf 表面残留応力の緩和処理技術０ http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/03bb44a2f578d71fd8d08cdc0a55a3a7.pdf 表面残留応力の緩和処理技術１ http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/9331da789c89d57b60089985daf25223.pdf 表面残留応力の緩和処理技術２ http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/21dec0bb4d122601d2edf8428a70f36d.pdf 表面残留応力の緩和処理技術３ http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/58ef187250e6b810f299dc1bf7bb0bc6.pdf 以上 14