(57)【要約】  本発明は、熱交換器などの装置を清浄するためのシステムおよび方法に関する。本発明によると、装置の内部の既定の位置で、制御されたキャビテーションが創出される。キャビテーションは、トランスジューサによって生成される超音波などの機械的波動によって行われ、ここで波動は、装置構造の時間反転波形分析の出力に基づいている。
2019522173.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を保持するための装置の清浄用システムであって、
トランスジューサ制御用手段（１０１、２０１）と１つ以上、好ましくは少なくとも２つの第１のトランスジューサ（１０２ａ〜ｆ、２０２、１００２ａ〜ｄ、１１０２、１２０２、１３０２、１４０２、１５０２、２００２）とを含み、１つ以上の前記第１のトランスジューサが、前記装置の外部表面（１０３）上または該外部表面（１０３）の近傍に位置付けされ、前記装置内部の１つ以上の標的ポイント（１０４、１４０４）に向かって一連の機械的波動を発出するように適応されているシステムにおいて、
１つ以上の前記標的ポイントからのシミュレートされた時間反転波形データを含むエミッタ命令を含むこと、および前記トランスジューサ制御用手段は、前記機械的波動を生成するために１つ以上の前記第１のトランスジューサに対する前記エミッタ命令を実行するように適応されていること、を特徴とするシステム。
【請求項２】
シミュレートされた前記時間反転機械的波形データが、前記装置の幾何形状についてのデータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記装置の幾何形状についての前記データが、技術図面、コンピュータ援用設計データ、Ｘ線画像、機械的波動測定値のうちの１つ以上を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
機械的波形データを生成するために１つ以上の前記標的ポイントから機械的波動を受取り、該機械的波形データを前記トランスジューサ制御用手段に転送するように適応されている１つ以上の第２のトランスジューサ（１０５ａ〜ｃ、２０５）を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記トランスジューサ制御用手段が、シミュレートされた前記時間反転機械的波形データと前記機械的波形データを比較し、前記比較ステップに基づいて前記エミッタ命令を修正するように適応されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記装置の前記外部表面上または該外部表面の近傍で１つ以上の前記第１のトランスジューサを移動させるように適応された位置付け用システム（２０７）を含んでいる、請求項１〜５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記装置の前記外部表面上または該外部表面の近傍で１つ以上の前記第２のトランスジューサ、または１つ以上の前記第１のトランスジューサと１つ以上の前記第２のトランスジューサを移動させるように適応された位置付け用システム（２０７）を含んでいる、請求項４〜６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
１つ以上の前記第１のトランスジューサの少なくとも１つ（２００２）が、前記装置の外部表面上または該外部表面の近傍で位置付けされるように適応されたカオスキャビティ（２００４）を含む、請求項１〜７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
流体を保持する装置を清浄する方法において、
前記装置内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
前記装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍で１つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップと、
１つ以上の前記標的ポイントから１つ以上の前記第１のトランスジューサに向かう時間反転機械的波形をシミュレートするステップを含む、シミュレートされた時間反転機械的波形データを生成するステップと、
シミュレートされた前記時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成し、該エミッタ命令に基づいて、１つ以上の前記第１のトランスジューサに命令するステップと、
１つ以上の前記第１のトランスジューサが、前記命令ステップに基づいて、１つ以上の前記標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記装置の前記外部表面上または該外部表面の近傍で１つ以上の第２のトランスジューサを位置付けするステップであって、１つ以上の前記第２のトランスジューサが１つ以上の前記標的ポイントから発出された機械的波動を受取り、機械的波形データを生成する、ステップと、
前記機械的波形データをシミュレートされた前記時間反転機械的波形データと比較し、該比較に基づいて、前記エミッタ命令を修正するステップと、
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記修正するステップが、波形の形状を変更するステップ、フォーカスポイントを変更するステップ、波形持続時間を変更するステップ、波形強度を変更するステップのうちの１つ以上から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記装置の前記外部表面上または該外部表面の近傍で１つ以上の前記第１のトランスジューサを移動させるステップを含む、請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記装置の前記外部表面上またはこの外部表面の近傍で１つ以上の前記第２のトランスジューサを移動させるステップ、または１つ以上の前記第１のトランスジューサおよび１つ以上の前記第２のトランスジューサを移動させるステップを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
１つ以上の前記標的ポイントを移動させるステップを含む、請求項９〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
１つ以上の前記第１のトランスジューサを位置付けする前記ステップが、
１つ以上の前記標的ポイントから前記装置の前記外部表面に向かう時間反転波形をシミュレートするステップと、
時間反転波形が最強のフォーカスを生成する前記装置の前記外部表面上の１つ以上の位置を決定するステップと、
該１つ以上の位置上に１つ以上の前記第１のトランスジューサを位置付けするステップと、
を含む、請求項９〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
流体を保持する装置を清浄する方法であって、
前記装置が第１の部分と第２の部分とを含み、該方法が、
前記第１の部分の内部で１つ以上の仮想音波源を決定するステップと、
前記第１の部分の内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
前記装置の外部表面上または該外部表面の近傍で２つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップであって、前記外部表面が前記第２の部分の内部にある、ステップと、
１つ以上の前記標的ポイントから１つ以上の前記仮想音波源に向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートするステップ、および前記１つ以上の仮想音波源から２つ以上の前記第１のトランスジューサに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートするステップを含む、時間反転波形データを生成するステップと、
シミュレートされた前記時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成し、該エミッタ命令に基づいて、２つ以上の前記第１のトランスジューサに命令するステップと、
２つ以上の前記第１のトランスジューサが、前記命令ステップに基づいて、１つ以上の前記標的ポイントに向かって一連のフォーカスされた機械的波動を発出するステップと、
を含む方法。
【請求項１７】
前記機械的波形が、定常波動、後方伝搬波、漏洩波、螺旋伝搬型機械的波動の１つ以上から選択された波動を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記装置の前記外部表面上または該外部表面の近傍で１つ以上の第２のトランスジューサを位置付けするステップであって、前記外部表面が前記第２の部分の内部にある、ステップと、
１つ以上の前記第２のトランスジューサが、１つ以上の前記標的ポイントから発出された機械的波動を受取り、機械的波形データを生成する、ステップと、
前記機械的波形データを前記シミュレートされた時間反転機械的波形データと比較し、該比較に基づいて、前記エミッタ命令を修正するステップと、
をさらに含む、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
コンピュータ可読媒体上に記憶されたプログラムコード手段を含み、該プログラムコード手段は、プログラムがコンピュータなどの計算装置上で実行された場合に請求項９〜１８の何れか一項に記載のステップ全てを行なうように設定されていること、を特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項２０】
請求項１〜８の何れか一項に記載のシステムを含む装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱交換器などの装置を清浄するためのシステムおよび方法、詳細には、時間反転信号のコンピュータ援用シミュレーションを含むシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
汚れた熱交換器の清浄は、例えば化学、石油および食品プロセスのメンテナンスおよび運用にとって重要な課題である。プロセスおよびハードウェアの設計における汚染を最小限に抑えるための努力にも関わらず、ユニットを所要の効率まで回復させるためには最終的に交換器の複雑な内部表面を清浄する必要がある。
【０００３】
熱交換器は典型的に、交換器を取外し、汚染物質を除去するように高圧水を噴霧するためにユニットを洗浄パッド上に設置することによって、現場で清浄される。熱交換器を超音波浴中で清浄するには、交換機内部に音を結合させることができ、清浄に影響を及ぼすのに充分な流体を保持する能力を有し、かつ浸漬させた装置から汚染物質を容易に除去できるようにするための具体的設計を特色とする特別に設計された容器が必要となる。
【０００４】
特許文献１は、管板上に被着したスケールおよび／またはスラッジを除去するように構成されたセグメント形超音波清浄用器具を開示している。セグメント形超音波清浄器具は、蒸気発生器の内壁に沿って管板の頂部表面上でリング形に配設された複数のセグメント群を含み、ここで各セグメント群は、蒸気発生器の下位部分に位置設定された金属ワイヤにより互いに緩く連結された超音波要素セグメントとガイドレール支持体セグメントを含み、こうして、超音波要素セグメントの各々においてトランスジューサから放射された超音波は、フランジユニットのワイヤプーリを介して金属ワイヤを締付けることによりセグメント群がリング形状でしっかりと連結されている状態で、管板の表面に沿って走行するようになっている。
【０００５】
特許文献２は、熱交換表面内で振動を励起し熱交換表面に近接して流体内にせん断波動を生成するために、固定型熱交換器に対して機械的な力が適用されるプロセスによって、熱交換表面の汚染を軽減する方法を開示している。機械的な力は、熱交換構造に対する不利な効果を最小限に抑える制御された周波数および振幅で振動を生成するため、コントローラに結合された動的アクチュエータによって適用される。動的アクチュエータは、熱交換器に対し所定の場所で結合され、熱交換器がオンライン状態である間作動してよい。
【０００６】
特許文献３は、石油系液体が中を流れる管形熱交換器の内壁上の被着物形成を削減するための方法を開示している。この方法は、管形熱交換表面の内壁に隣接する粘性境界層の削減に影響を及ぼすように、交換器の管を通って流れる液体に対する流体圧力脈動および熱交換器に対する振動のうちの一方を適用するステップを含む。汚染および腐食は、交換器管の内壁表面上のコーティングを用いて、さらに削減された。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】米国特許出願公開第２０１２０５５５２１号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００７２６７１７６号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００８０７３０６３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
熱交換器の清浄のための技術的現状のシステムおよび装置はなお、熱交換器の内部構造の適切な清浄に関する課題に直面している。したがって、装置の超音波清浄のためのさらなるシステムおよび方法に対する必要性がなおも存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、熱交換器などの流体を保持するための装置の内部構造の清浄に関連する問題の少なくともいくつかが、装置内部の既定の位置において制御されたキャビテーションを創出することにより回避または少なくとも軽減され得るという観察事実に基づくものである。本発明によると、キャビテーションは、トランスジューサによって生成される超音波波動などの機械的波動によって創出され、ここで波動は装置の構造の時間反転分析の出力に基づいている。
【００１０】
したがって、本発明の目的は、流体を保持するための装置を清浄するためのシステムを提供することにある。このシステムは、トランスジューサ制御用手段と１つ以上、好ましくは少なくとも２つの第１のトランスジューサとを含み、１つ以上の第１のトランスジューサは、装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍に位置付けされ装置内部の１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出するように適応されている。本発明のシステムは、同様に、１つ以上の標的ポイントからのシミュレートされた時間反転波形データを含むエミッタ命令も含んでいる。本発明によると、トランスジューサ制御用手段は、機械的波動が生成されるように１つ以上の第１のトランスジューサに対するエミッタ命令を実行するように適応されている。
【００１１】
本発明の別の目的は、流体を保持する装置を清浄する方法において、
−  装置内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
−  装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍で１つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップと、
−  １つ以上の標的ポイントから１つ以上の第１のトランスジューサに向かう時間反転機械的波形をシミュレートするステップを含む、シミュレートされた時間反転機械的波形データを生成するステップと、
−  シミュレートされた時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成するステップと、
−  エミッタ命令に基づいて、１つ以上の第１のトランスジューサに命令するステップと、
−  １つ以上の第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出するステップと、
を含む方法を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに１つの目的は、流体を保持する装置を清浄する方法において、装置が第１の部分と第２の部分を含み、該方法が、
−  第１の部分の内部で１つ以上の仮想音波源を決定するステップと、
−  第１の部分の内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
−  装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍で２つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップであって、外部表面が第２の部分の内部にある、ステップと、
−  １つ以上の標的ポイントから１つ以上の仮想音波源に向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートするステップ、および１つ以上の仮想音波源から２つ以上の第１のトランスジューサに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートするステップを含む、時間反転波形データを生成するステップと、
−  シミュレートされた時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成するステップと、
−  エミッタ命令に基づいて、２つ以上の第１のトランスジューサに命令するステップと、
−  ２つ以上の第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連のフォーカスされた機械的波動を発出するステップと、
を含む方法を提供することにある。
【００１３】
本発明のさらに１つの目的は、本発明に係るシステムを含む装置を提供することにある。
【００１４】
本発明のさらに１つの目的は、コンピュータ可読媒体上に記憶されたプログラムコード手段を含み、このプログラムコード手段は、プログラムがコンピュータなどの計算装置上で実行された場合に請求項９ないし１８のいずれか１項に記載のステップ全てを行なうように配設されている、コンピュータプログラムプロダクトを提供することにある。
【００１５】
本発明のさらなる目的は、添付の従属クレーム中に記載されている。
【００１６】
構造および動作方法の両方に関する本発明の例示的かつ非限定的実施形態は、その追加の目的および利点と合わせて、添付図面と関連して以下の具体的な例示的実施形態の説明を読むことによって最も良く理解できる。
【００１７】
「〜を含む（ｔｏ  ｃｏｍｐｒｉｓｅ）」および「〜を含む（ｔｏ  ｉｎｃｌｕｄｅ）」なる動詞は、本明細書において、列挙されていない特徴の存在を排除も要求もしないオープンな制限として使用される。添付の従属クレーム中で列挙されている特徴は、別段の明示的記載の無いかぎり、互いに自由に組合せ可能である。さらに、本明細書全体を通した「ａ」または「ａｎ」、すなわち単数形態の使用は、複数を排除するものではない、ということを理解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の方法およびシステムの一般的原理を示し、星印は、キャビテーションが創出されるフォーカルポイントを標示する。
【図２】本発明の非限定的な例示的システムを示し、（ａ）はトランスジューサが熱交換器内に螺入またはボルト留めまたは接着されている統合アプローチ、（ｂ）はトランスジューサがクランプオン仕掛けを用いて取付けられる脱着アプローチ、（ｃ）はトランスジューサが位置付けシステム上に取付けられるアプローチ、および（ｄ）は非ガルバニック利用分野および苛酷な環境の利用分野向けのレーザ超音波トランスジューサを含むアプローチである。
【図３】本発明のシステムおよび方法を使用することにより装置の特定的内部構造をポイント毎に清浄するための非限定的な例示的実施形態を示す。
【図４】本発明のシステムおよび方法を使用することにより清浄効果を増強するための非限定的な例示的実施形態を示し、（ａ）は従来の単極励起（指向性無し）、（ｂ）は指向性を特色とする双極励起、および（ｃ）は４重極励起である。
【図５】前後に回転させられる双極を回転させることにより清浄を増強するための、残渣を拭い去るブラッシング作用を含む、本発明に係る非限定的な例示的方法を示す。
【図６】単極を急速かつ連続して起動させることによってボルテックスが創出される、本発明に係る非限定的な例示的方法を示す。
【図７】清浄プロセスが、音響ミラー（ａ）、平面ミラー（ｂ）、整形ミラー（ｃ）を使用することによって増強される、本発明の非限定的な例示的実施形態を示す。
【図８】本発明の非限定的な例示的タイミング図を示し、左側は１つの主要キャビテーション爆縮、中央は予備点火＋主要キャビテーション爆縮、右側は予備点火＋音響的並進運動＋主要キャビテーション爆縮である。
【図９】本発明の非限定的な例示的タイミング図を示し、左側は１つの主要キャビテーション爆縮、中央は予備点火＋主要キャビテーション爆縮、右側は予備点火＋音響的並進運動＋主要キャビテーション爆縮である。
【図１０】本発明のシステムおよび方法を使用した機械的波動のフォーカシングを可能にするためトランスジューサの取付けのための非限定的な例示的方法を示し、（ａ）は装置の端部からのフォーカシング、（ｂ）は装置の突出部からのフォーカシング、（ｃ）は装置のシェルからのフォーカシング、（ｄ）は装置内部のフランジの頂部上のシェルからのフォーカシングである。
【図１１】本発明の高度な使用のための、装置の第３の次元に沿った（例えば円筒形装置の長軸に沿った）機械的波動起動点（「仮想トランスジューサ」）を生成するための非限定的な例示的励起スキームを示す図１１〜図１７において、エンドプレートとフランジの間の内部管内の定常波動の最大限度を表わす。
【図１２】同様にして、シェルのエンドプレート間の定常波動を表わす。
【図１３】同様にして、漏洩被挟誘導波動によるフォーカシングを表わす。
【図１４】同様にして、フェーズドアレイ式励起によるフォーカシングを表わす。
【図１５】同様にして、ウェッジ励起によるフォーカシングを表わす。
【図１６】同様にして、後方伝搬する機械的波動を表わす。
【図１７】同様にして、螺旋伝搬する機械的波動を表わす。
【図１８】（ａ）は標的ポイントを駆動する短いガウス変調音バーストについての例示的コード波形を示し、（ｂ）はフォーカルポイントにおいて記録された圧力波形を示す。
【図１９】標的ポイントにおける１０サイクルの長チャープ変調励起により創出されたコード波形についてのフォーカルポイントにおいて記録された例示的圧力波形を示す。
【図２０】第１のトランスジューサの１つがカオスキャビティを含む、本発明に係る非限定的な例示的システムを示す。
【図２１】流体を保持するための装置を清浄するための本発明の非限定的な例示的方法の流れ図を示す。
【図２２】流体を保持するための装置を清浄するための本発明の非限定的な例示的方法の流れ図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
標的からの実際の反射に基づいて時間反転データが決定される場合、一定のタイプの清浄プロセスしか達成できない。本発明のシステムおよび方法は、実際のオンライン清浄の最適化およびさまざまな清浄プロセスの使用を可能にする。本発明のシステムおよび方法の原理は、図１に示されている。
【００２０】
一実施形態によると、本発明は、熱交換器などの、流体を保持する装置１００を清浄するためのシステムに関する。このシステムは、トランスジューサ制御用手段１０１と１つ以上、好ましくは少なくとも２つの第１のトランスジューサ１０２ａ〜ｆとを含む。１つ以上の第１のトランスジューサは、装置の外部表面１０３上またはこの外部表面の近傍に位置付けされ装置内部の１つ以上の標的ポイント１０４に向かって一連の機械的波動を発出するように適応されている。トランスジューサ制御用手段は、決定された波形を生成するために１つ以上の第１のトランスジューサに対するエミッタ命令を実行するように適応されている。エミッタ命令は、１つ以上の標的ポイントからの時間反転機械的波形をシミュレートすることにより得ることのできるデータを含む。本発明によると、システムは、１つ以上の標的ポイントからのシミュレートされた時間反転波形データを含むエミッタ命令を含む。
【００２１】
本明細書中で定義されているように、機械的波動とは、そのエネルギの伝達を発生させるために媒体を必要とする波動である。特に好適な機械的波動は、約２０ｋＨｚ〜２ＧＨｚの周波数を有する超音波波動である。
【００２２】
本明細書中で定義されているように、流体は、物質相のサブセットであり、液体、気体、プラズマそして一定程度、塑性固体または有機固体を含む。特定の流体は液体である。例示的液体は水および油である。
【００２３】
非限定的な例示的トランスジューサ設備が、図２に示されている。図２（ａ）において、第１のトランスジューサ２０２は、熱交換器２００上に螺入またはボルト留めまたは接着されている。図２（ｂ）は、例えば容易な設置を可能にするベルト構造２０６を用いて、クランプオン仕掛けで第１のトランスジューサ２０２が取付けられている一実施形態を開示する。図２（ｃ）は、装置２００の外部表面２０３の近傍でトランスジューサを移動させるための位置付けシステム２０７の上にトランスジューサが取付けられている実施形態を開示する。図２（ｃ）の（右）中の両矢印は、装置のＺ座標に沿った位置付け装置の移動を表わす。図２ｄは、超音波起動のためにレーザが使用される一実施形態を開示する。これは、ガルバニック絶縁が必要とされる利用分野または環境が苛酷である利用分野に特に好適である。図２（ｄ）に示されている例示的超音波トランスジューサが、フレーム２０８に取付けられ、光ファイバ２１２を通してレーザビーム２１１を生成する。レーザビームは、それ自体、装置の外部シェル上でレーザ・超音波または光・音響源２１３を生成するように適応されている。
【００２４】
例示的実施形態によると、１つ以上の第１のトランスジューサは、例えば熱交換器の外部表面などの装置の外部表面に対して電気的または物理的にインピーダンス整合させられるように適応された超音波ランジュバントランスジューサである。効率の良いコーディングされた波形が使用できるようにするのに充分な広帯域の伝送信号の伝送を可能にする上で、特別な注意が払われる。これは、当該技術分野において公知の広帯域の電気的および機械的整合技術を使用することによって行なうことができる。例えば、インピーダンス整合ＬＣ回路は、取付けられたトランスジューサの共鳴よりもわずかに高い共鳴を有するように設計されている。このことにより今度は、コード波形に充分な帯域幅（例えば、中心周波数との関係における１〜５０％の帯域幅）および高い超音波出力（１Ｗ／ｃｍ２超）が同時に可能になる。
【００２５】
別の実施形態によると、１つ以上の第１のトランスジューサは、清浄すべき装置の外部表面から近傍、典型的には１〜１０ｍｍのところに位置付けされるように適応されている。「近傍」なる用語は、装置の外部表面と常時物理的に接触しているようには適応されていないトランスジューサとして理解される。この実施形態によると、図２ｄに示されているように、レーザ超音波励起が適用される。レーザ超音波励起は、物理的に外部表面に接触することなくシステムを使用することを可能にする。したがって、外部表面に向かってフォーカスされて、光は吸収され、応力場を創出する。応力場は、上述の機械的波動と類似の形で標的内を伝搬する。レーザ超音波励起の原理は、当該技術分野において公知である。
【００２６】
本発明に係るシステムは、トランスジューサ制御用手段を含む。例示的トランスジューサ制御用手段は、１つ以上の第１のトランスジューサに対しエミッタ命令を実行するように適応されたコンピュータシステムである。本発明のシステムのエミッタ命令は、装置内部の１つ以上の標的ポイントからの時間反転機械的波動をシミュレートすることによって得ることのできるデータを含む。特定の実施形態によると、エミッタ命令は、例えば、装置内部の１つ以上の標的ポイントからの時間反転機械的波動をシミュレートすることによって得られたデータを含む。一実施形態によると、トランスジューサ制御用手段は、好ましくは同様にシミュレーションに基づいて励起波動の波形形状を決定し、１つ以上の第１のトランスジューサに対して決定された波形形状を転送する（すなわちコードを伝送する）ため、清浄すべき装置の内部の１つ以上の既定の標的ポイントからの時間反転機械的波動をシミュレートするように適応されている。別の実施形態によると、清浄すべき装置に関連するシミュレートされた時間反転機械的波形データは、コンピュータシステムのメモリ内に記憶される。この実施形態によると、シミュレーションは実際の清浄プロセスに先立って行われる。好ましい実施形態によると、トランスジューサ制御用手段は、清浄すべき１つ以上の装置に関連する時間反転機械的波動データの既定のライブラリを含む。別の実施形態によると、シミュレートされた時間反転機械的波形データは、清浄プロセスに先立ち、トランスジューサ制御用手段に入力される。
【００２７】
シミュレーションには、構造的データまたは、詳細には有限要素法（ＦＥＭ）を用いて装置構造上で行われる予備的な時間反転測定からのデータが利用される。例示的な幾何モデルは、技術図面、コンピュータ援用設計、Ｘ線画像および機械的波動測定のうちの１つ以上に基づくものである。例示的機械的波動測定は、超音波画像、詳細には超音波パルスエコー画像である。シミュレーションでは、入力として、望まれる圧力信号、すなわち、熱交換器などの清浄すべき装置の内側の時間の関数としての位置、サイクル数およびピーク負圧が使用されてよい。例えば、シミュレーションでは、トランスジューサ、摩耗プレート、交換器の外部構造、内部構造の材料の具体的詳細、外部および内部構造内の流体、材料およびトポロジー／幾何形状の詳細が考慮される。伝送システム全体の電気的帯域幅も、駆動コードを最適化する場合に考慮することができる。コード波形は、技術的現状のマイクロコントローラ、ＦＰＧＡカード、関数発生器およびシグマ−デルタ変調器を用いて生成可能である。インピーダンス整合は、当該技術分野で公知の通りに行われる。
【００２８】
好ましい実施形態によると、本発明のシステムは、機械的波動、詳細には１つ以上の標的ポイント１０４から発出された機械的波動エコー、例えば超音波波動エコーを受取り、トランスジューサ制御用手段１０１に対して情報を転送するように適応された１つ以上の第２のトランスジューサ１０５ａ〜ｃを含む。第２のトランスジューサを使用することにより、トランスジューサ制御用手段は、例えば、１つ以上の第２のトランスジューサから受取った機械的波動に基づいて、例えば波形形状、波動強度、波動持続時間および波動フォーカルポイントを修正することができる。
【００２９】
本明細書中で開示された実施形態は、別個の第１および第２のトランスジューサを示しているが、二機能性トランスジューサ、すなわち超音波波動を発出し受取るように適応されているトランスジューサを使用することも可能である。
【００３０】
別の実施形態によると、本発明のシステムは、清浄すべき装置の外部表面の近傍で１つ以上の第１のトランスジューサ２０２および／または１つ以上の第２のトランスジューサ２０５を移動させるように適応された位置付け用システム２０７を含む。非限定的な例示的位置付け用システム２０７が図２ｃに示されており、ここでは、前面図（左）および斜視図（右）が提示されている。システムは、清浄すべき１つ以上の標的位置との関係における所望の位置に、トランスジューサを位置付けする。このことは、熱交換器などの長い装置を清浄する場合に特に好ましい。図２ｃに示された例示的実施形態によると、位置付け用システムは、フレーム２０８を含み、ここで１つ以上の第１のトランスジューサ２０２と同様、好ましくは１つ以上の第２のトランスジューサ２０５も連結されている。第２のトランスジューサは図中に示されていない。この実施形態によると、位置付け用システムは、外部表面に沿って位置付け用システムの円滑な運動を補助するように適応された複数の操舵輪２０９および、外部表面からのトランスジューサの距離を調整するように適応された手段２１０を含む。特定の実施形態によると、外部表面に沿った位置付け用システムの運動は、同様に１つ以上の第１のトランスジューサ２０２も制御するトランスジューサ制御用手段２０１によって制御される。装置２００の外部表面２０３に沿った位置付け用システム２０７の運動は、斜視図中に水平方向の両矢印で例示されている。
【００３１】
別の実施形態によると、本発明は、流体を含んでいる装置を清浄する方法において、
−  装置内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
−  装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍で１つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップと、
−  １つ以上の標的ポイントから１つ以上の第１のトランスジューサに向かう時間反転機械的波形をシミュレートするステップを含む、シミュレートされた時間反転機械的波形データを生成するステップと、
−  シミュレートされた時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成するステップと、
−  エミッタ命令に基づいて、前記１つ以上の第１のトランスジューサに命令するステップと、
−  １つ以上の第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出するステップと、
を含む方法に関する。
【００３２】
例示的実施形態によると、該方法は、シミュレートされた時間反転機械的波形データをトランスジューサ制御用手段に入力するステップを含み、このトランスジューサ制御用手段は、エミッタ命令を生成し、１つ以上の第１のトランスジューサに命令を行なう。
【００３３】
別の実施形態によると、本発明は、流体を含んでいる装置を清浄する方法において、
−  装置内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
−  装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍で１つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップと、
−  １つ以上の標的ポイントから１つ以上の第１のトランスジューサに向かう時間反転機械的波形をシミュレートして、シミュレートされた時間反転機械的波形データが生成されるようにするステップと、
−  トランスジューサ制御用手段に対して、生成されたシミュレートされた時間反転機械的波形データを入力し、このトランスジューサ制御用手段が、このシミュレートされた時間反転機械的波形データに基づいて、１つ以上の第１のトランスジューサに命令するステップと、
−  １つ以上の第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出するステップと、
を含む方法に関する。
【００３４】
好ましい実施形態によると、該方法はさらに、装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍で１つ以上の第２のトランスジューサを位置付けするステップを含む。この実施形態によると、１つ以上の第２のトランスジューサは、機械的波動、例えば１つ以上の標的ポイントから発出された音響または超音波エコー波動を受取り、機械的波形データを生成する。この実施形態は同様に、機械的波形データをシミュレートされた時間反転機械的波形データと比較するステップおよび、この比較ステップに基づいてエミッタ命令ひいては命令ステップをも修正するステップも含んでいる。特定の実施形態によると、１つ以上の第２のトランスジューサにより受取られた機械的波形データは、トランスジューサ制御用手段に転送され、このトランスジューサ制御用手段は、機械的波形データをシミュレートされた時間反転機械的波形データと比較し、この比較ステップに基づいて、エミッタ命令ひいては命令ステップを修正する。
【００３５】
特定の実施形態によると、修正ステップは、波形の形状を変更するステップ、フォーカスポイントを変更するステップ、波形持続時間を変更するステップ、波形強度を変更するステップ、のうちの１つ以上から選択される。
【００３６】
別の実施形態によると、該方法は、装置の外部表面上またはこの外部表面の近傍で１つ以上の第１のトランスジューサおよび／または１つ以上の第２のトランスジューサを移動させるステップを含む。移動ステップは、図２（ｃ）に示されている位置付け用システム２０７を使用することによって行なうことができる。移動ステップの利点は、清浄が進められているときにトランスジューサの最適な位置付けを可能にするという点にある。典型的には、これには１つ以上の標的ポイントを移動させることも含まれる。
【００３７】
特定の実施形態によると、該方法は、１つ以上の第１のトランスジューサの位置付けステップを含む。この位置付けステップには、以下のステップが含まれる。すなわち、
−  １つ以上の標的ポイントから装置の外部表面に向かう時間反転波形をシミュレートするステップと、
−  時間反転波形が最強のフォーカスを生成する装置の外部表面上の１つ以上の位置を決定するステップ、および
−  １つ以上の位置上に１つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップ。
【００３８】
位置付けステップは、図２（ｃ）に示されている位置付けシステムを使用することによって行なうことができる。この実施形態の利点は、清浄プロセス全体にわたり、１つ以上のトランスジューサを最適な位置に保つことができるという点にある。
【００３９】
本発明は、液体などの流体を含む装置の内部の既定の位置での制御されたキャビテーションを可能にする。本発明によると、キャビテーションは、１つ以上の第１のトランスジューサ、好ましくは少なくとも２つの第１のトランスジューサにより生成される超音波信号などの機械的波動を使用することによって創出され、ここで、発出された機械的波動は、装置構造の時間反転分析の出力に基づいている。好ましい実施形態によると、本発明のシステムは、１つ以上の標的ポイントから発出された音響または超音波波動などの機械的波動を受取り、受取った波動情報をトランスジューサ制御用手段に転送するように適応された１つ以上の第２のトランスジューサを含む。第２のトランスジューサを使用することで、トランスジューサ制御用手段は、１つ以上の第２のトランスジューサから受取った情報に基づき、例えば波形形状、フォーカルポイント、波形持続時間および波形強度を修正することができる。したがって、第２のトランスジューサにより得ることのできるデータは、それ自体清浄ステップを最適化するために使用されるフィードバックを生成するために使用される。
【００４０】
本発明は、所望の清浄プロセスを提供するためのコーディングされた波形の調整を可能にする。液体などの流体を含む装置が、本明細書中で開示されているように超音波波動などの機械的波動に曝露された場合、波動は、それ自体キャビテーションを発生させる流体圧力脈動を創出する。本発明のシステムおよび方法を使用することによって得ることのできる例示的清浄プロセスが、図３〜１７に示されている。
【００４１】
図３は、本発明のシステムおよび方法を使用することによる装置３００の特定の内部構造の例示的なポイント毎の清浄ステップを示す。図３は、９個の内部構造を含む装置の前面図を示し、これらの内部構造のうちの１つに参照番号３１４が付されている。所望の内部構造３１４は、構造３１４の近傍で流体中の８つの既定のポイントに流体圧力脈動を創出する目的で超音波をフォーカスさせることによって清浄される。例示的実施形態によると、超音波を１０分間ポイント１にフォーカスさせ、その後１０分間ポイント２にフォーカスさせる。別の実施形態によると、その位置におけるスケールおよび／またはフラッジが除去されるまで、ポイント１に対しフォーカスが行われる。除去の成功は、１つ以上の第２のトランスジューサが受取った清浄位置からのエコーをシミュレーションデータと比較するトランスジューサ制御用手段によって決定される。標的とされるエコーはＦＥＭモデルを用いて導出される（汚染がエコーを改変する）。
【００４２】
図４は、本発明のシステムおよび方法を使用することにより清浄効果を増強させるためのさらなる非限定的な例示的実施形態を示す。円は、清浄すべき装置４００の内部構造を表わす。例示的内部構造には参照番号４１４が付されている。ここに示されている実施形態において、図４（ａ）は従来の単極励起を表わしている。この実施形態によると、波形には指向性が全くない。一方、図４（ｂ）に示された実施形態は、指向性を特色とする双極励起を示し、図４（ｃ）に示されている実施形態は４極励起を示す。多極励起は、コーナーまでしっかり清浄し、引っ込んだ場所および割目に到達する能力を増大させる。図４中の点線は、力線を表わす。
【００４３】
図４に示されている多極は、求められる互いの位相関係を用いて所要ポイントにおいて点音波源を創出するコードを使用することによって創出される。本発明によると、創出することが望まれている状況についてのＦＥＭシミュレーションを用いて、波形コードが導出される。
【００４４】
超音波撹拌などの機械的波動の使用に基づく撹拌を使用することによる熱交換器の清浄における１つの問題は、装置からのスラッジおよび／またはスケールの除去である。本発明によると、この問題は、図５に示されているように双極を前後に回転させることにより残渣を拭い去るブラッシング作用を含む波形を使用することによって解決または少なくとも軽減できる。図５に示されている点線は力線を表わしている。ブラッシング作用は、双極内の音波源の位置を切換えることによって達成される。これにより、双極の音響軸が改変される。ブラッシング作用を創出するための波動コードは、創出することが望まれている状態についてのシミュレーションを用いて創出される。
【００４５】
別の特定の実施形態によると、該システムおよび方法は、図６に示されているようにボルテックスを創出するために使用される。ボルテックスは、急速かつ連続して単極を起動させることによって創出される。ボルテックスは、音響スクリュドライバの概念に類似する円形パターンで点音波源を連続して起動させることによって創出される。ボルテックスのストリーミングは、或る種の表面トポロジー、例えば突出部「スパイクマット（ｓｐｉｋｅ  ｍａｔｓ）」の場またはコーナーを清浄する上で、前述のブラシ様の作用に比べさらに効率的であり得る。ボルテックスを生成するための波動コードは、本発明のシミュレーションを使用して創出される。
【００４６】
別の特定の実施形態によると、清浄プロセスは、音響ミラーを用いることによって増強される。それぞれ図７ｂおよび７ｃに示されているように、音響ミラーは平面のものまたは整形されたものであり得る。図７ａは、いかなる音響ミラーも使用されていない状況を示す。ミラーは、音圧を既定の清浄部位に向けてフォーカスさせる。フォーカスがより効果的になれば今度は、清浄部位で一定の圧力レベルを維持しながら所望される場合に、より出力の低い音響信号の使用が可能になる。音響ミラーに湾曲を誘発することにより、フォーカスが清浄強度を増加させる。
【００４７】
音響ミラーは、微小な気泡のラインまたは平面を創出することによって創出される。シミュレーション中に多数の同時または逐次開始の標的ポイントを導入することによって、所望のミラー形状に似たフォーカルパターンが、決定される。関連する逆進における多数のフォーカルポイントは、所望のミラー形状を示す。ミラー効果は、キャビテーション気泡に起因する気体を含むフォーカルパターンと周囲の液体との間の音響的不連続性によってひき起こされる。結果として、フォーカルパターンは、機械的波動パルスに対しほぼ完璧なミラーとして機能する。所望の音響ミラーを生成するための波動コードは、本発明のシミュレーションを使用することによって創出される。
【００４８】
図８は、フォーカルポイントにおけるピーク負圧振幅の非限定的な例示的タイミング図を示す。破線は、キャビテーション閾値を表わす。すなわち、この閾値を上回るピーク負圧振幅は、既定のフォーカルポイントにおけるキャビテーション爆縮を結果としてもたらす。左側の図は、いくつかの目的に好適な単一励起を示す。中央の図は、予備点火とそれに続く主要励起を含む２重励起を表わし、右側の図は、予備点火とそれに続く音波並進運動と主要励起を含む３重励起をそれぞれ表わしている。２重励起は、キャビテーションの決定論的位置付けを可能にし、一方３重励起は最適な清浄のためのキャビテーションの精確な位置付けを可能にする。
【００４９】
上述のタイミング図の効果は、図９に示されている。この図は、本発明のシステムおよび方法を使用することによって清浄すべき内部構造９１４を含む装置９００の前面図を示す。清浄ステップは、時間および空間の関数としてキャビテーションを制御することによって最適化される。図９（左）は、単一励起の結果としての位置トランスジューサ制御用手段における主要なキャビテーション爆縮を表わす。図９中央のシーケンスは、創出されつつある予備点火ポイント（Ｂ）（キャビテーションからの残渣）を示す。主要キャビテーション爆縮（Ａ）は、予備点火ポイントで発生する。図９右のシーケンスは、創出された後に清浄すべき表面から最適な距離まで音響放射力インパルス（Ｄ）によって並進運動させられている予備点火ポイント（Ｂ）を示す。主要キャビテーション爆縮（Ａ）は、清浄力を最大化するため、清浄すべき表面から最適な距離（Ｃ）のところで発生する。予備点火は、主要キャビテーション爆縮のためのキャビテーション核として機能する擾乱を受けた体積を残す小規模なキャビテーションを所望の位置において発生させる。予備点火ポイントおよび主要キャビテーション爆縮（位置および振幅の両方）を創出するためのコードは、本発明のシミュレーションを使用することによって創出される。
【００５０】
システムの非限定的な例示的実施形態において、図２（ｃ）に示されているように装置の第３の次元に沿って清浄ポイントを並進運動させるために、トランスジューサアセンブリの機械的並進運動が使用される。
【００５１】
装置、詳細には熱交換器の外部表面は、多くの場合、少なくとも部分的に、グラスウールなどの熱絶縁材料で被覆されている。機械的波動を用いた装置清浄に対抗する非反響熱絶縁材料は、トランスジューサの取付けには好適でない。
【００５２】
しかしながら、端部部分、詳細には、熱交換器のエンドカップは、典型的に熱絶縁材料によって被覆されておらず、したがって、これらの部分は、トランスジューサの取付けに好適である。
【００５３】
図１０は、トランスジューサの取付けを可能にする例示的位置を示す。記号Ｚでマーキングされた点線は、断熱材料の縁部を表わす。したがって、ここで示されている装置は、第１の部分、１０１５、および第２の部分１０１６を含む。第１の部分は、トランスジューサの取付けに好適ではない材料を含む。明確さのため、代表的な第１のトランスジューサおよび第１および第２の部分のみに、図中で参照番号が付されている。「Ｆ」というマーキングがなされた点線は、内部フランジを表わす。
【００５４】
図１０（ａ）において、第１のトランスジューサ１００２ａは、熱交換器の端部部分１０１７（エンドカップ）に取付けられているかまたはこれと接触しており、図１０（ｂ）において第１のトランスジューサ１００２ｂはフランジ部分（突出部）に取付けられているかまたはこれと接触しており、図１０（ｃ）において、第１のトランスジューサ１００２ｃは側壁に取付けられているかまたはこれと接触しており、図１０（ｄ）において、第１のトランスジューサ１００２ｄは、内部フランジＦの頂部上で側壁に取付けられているか、これと接触している。これらのトランスジューサ配設は全て、以下で論述されている通りの本発明に係る装置の清浄のためのシステムおよび方法における使用に好適である。
【００５５】
図１１は、装置のエンドカップ１１１７内に位置付けされた第１のトランスジューサ１１０２からの機械的波動をフォーカスさせることにより、流体を保持する装置１１００の内部構造を清浄するための非限定的な例示的実施形態を示す。図中のポイント「ｘ」は、第１の部分１１１６の内部、すなわちトランスジューサの取付けが不可能であるか行なうのが困難である場所で機械的コード波形を励起する「仮想音波源」を表わす。標的ポイントを「ｘ」で標示されたポイントを伴う同じ横断面ディスクのリム上に設置することができる。ポイント「ｘ」のいずれかを標的ポイントとして選択することもできる。断熱材料の縁部は「Ｚ」とマーキングされている。
【００５６】
この実施形態によると、清浄ステップは、
−  仮想音波源ｘを決定すること、
−  標的ポイントを決定すること、
−  装置の端部部分１１１７上またはこの端部部分の近傍で第１のトランスジューサ１１０２を位置付けすること、
−  標的ポイントからｘに向けて伝搬する定常時間反転機械的波形をシミュレートすること、およびポイントｘから第１のトランスジューサに向けて定常機械的波形をシミュレートすることを含む、シミュレートされた定常波形データを生成すること、
−  シミュレートされた時間反転定常機械的波形データを含むエミッタ命令を生成すること、
−  シミュレートされた定常時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成し、エミッタ命令に基づいて、２つ以上の第１のトランスジューサに命令すること、
−  ２つ以上の第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連のフォーカスされた機械的定常波動を発出すること、
によって行われる。
【００５７】
別の実施形態によると、清浄ステップは、
−  仮想音波源ｘを決定すること、
−  標的ポイントを決定すること、
−  装置の端部部分１１１７上またはこの端部部分の近傍で第１のトランスジューサ１１０２を位置付けすること、
−  標的ポイントからｘに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートし、ポイントｘから第１のトランスジューサに向けて定常機械的波動をシミュレートして、シミュレートされた時間反転機械的正常波形データが生成されるようにすること、
−  トランスジューサ制御用手段に対して、生成されシミュレートされた時間反転機械的定常波形データを入力し、このトランスジューサ制御用手段が、シミュレートステップに基づいて、２つ以上の第１のトランスジューサに命令すること、
−  第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的定常波動を発出すること、
によって行われる。
【００５８】
エミッタ命令がトランスジューサ制御用手段によって生成される場合、トランスジューサ制御用手段に対してエミッタ命令を入力することを含むステップを省略することができる。
【００５９】
本明細書中で定義されているように、仮想音波源（または仮想トランスジューサ）は、装置内部のフォーカルポイントまたは局在化した最大圧力である。その目的は、圧電トランスジューサなどの物理的トランスジューサを模倣することにより機械的波動（例えばコード波形）を伝送することにある。仮想音波源は、例えばコーティングされた装置シェルに起因して実際のトランスジューサが直接アクセスできない領域内でのコード波形の伝送を可能にする。仮想音波源は、アクセス可能な装置の場所の中に実際のトランスジューサを設置することによって創出される。本明細書中に開示されている方法を用いて、多数の仮想トランスジューサがコード波形を伝送し、清浄のためのフォーカルポイントを創出する。仮想トランスジューサは同様に、清浄ポイントそのものとしても作用できる。
【００６０】
図１１に示された実施形態によると、１〜３とマーキングされた３つの異なる定常波動が、清浄すべき内部構造の近傍の４つの既定の標的位置において起動を発生させるために使用される。定常波動は、図面からの構造的寸法および構造および流体の材料パラメータに基づいて、好適な周波数を選択することによって生成される。定常波動の効率は、消費電力を監視することによって増大させることができる。こうして、図面と実世界の状況との間の差異を補正することが可能になる。異なる定常波動順を使用することによって、長軸に沿って、最大限の清浄作用が並進運動させられる。最大限の清浄作用は、半径方向変位が最大である場所（定常波動の波腹）で起こる。
【００６１】
図１２は、装置のフランジと接触して位置付けされた第１のトランスジューサ１２０２からの機械的波動をフォーカスさせることにより、流体を保持する装置１２００の内部構造を清浄するための非限定的な例示的実施形態を示している。単に明確さのため、単一の第１のトランスジューサのみが提示されている。図中のポイント「ｘ」は、第１の部分の内部、すなわちトランスジューサの取付けが不可能であるかまたは行なうのが困難である場所で機械的コード波形を励起する仮想音波源を表わす。ポイント「ｘ」のいずれかを標的ポイントとして選択することもできるということを含め、標的ポイントを、「ｘ」により標示されたポイントを伴う同じ横断面ディスクのリム上に設置することができる。断熱材料の縁部は、「Ｚ」とマーキングされている。この実施形態によると、清浄ステップは、
−  仮想音波源ｘを決定すること、
−  標的ポイントを決定すること、
−  装置の第２の部分１２１６上またはこの第２の部分の近傍で第１のトランスジューサ１２０２を位置付けすること、
−  標的ポイントからｘに向けて伝搬する時間反転機械的定常波形をシミュレートすること、およびポイントｘから第１のトランスジューサに向けて定常機械的波形をシミュレートすること含む、シミュレートされた時間反転機械的定常波形データを生成すること、
−  シミュレートされた時間反転機械的定常波形データを含むエミッタ命令を生成し、エミッタ命令に基づいて、２つ以上の第１のトランスジューサに命令すること、
−  ２つ以上の第１のトランスジューサが、前記命令ステップに基づいて、前記１つ以上の標的ポイントに向かって一連のフォーカスされた定常機械的波動を発出すること、
によって行われる。
【００６２】
別の実施形態によると、清浄ステップは、
−  仮想音波源ｘを決定すること、
−  標的ポイントを決定すること、
−  装置の第２の部分１２１６上またはこの端部部分の近傍で第１のトランスジューサ１２０２を位置付けすること、
−  標的ポイントからｘに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートし、ポイントｘから第１のトランスジューサに向けて定常機械的波動をシミュレートして、シミュレートされた時間反転機械的正常波形データが生成されるようにすること、
−  トランスジューサ制御用手段に対して、生成されシミュレートされた時間反転機械的定常波形データを入力し、このトランスジューサ制御用手段が、シミュレートステップに基づいて、２つ以上の第１のトランスジューサに命令すること、
−  第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連のフォーカスされた機械的定常波動を発出すること、
によって行われる。
【００６３】
図１２に示されている実施形態によると、清浄すべき装置の外部表面の内部壁の近傍で４つの既定の標的位置における起動を発生させるために、１〜３とマーキングされた３つの異なる定常波動が使用される。
【００６４】
定常波動は、図１０に描かれているトランスジューサ位置付けスキームのいずれかによって開始されてよい。定常波動は、図面からの構造的寸法および構造および流体材料パラメータに基づいて、好適な周波数を選択することによって生成される。異なる定常波動順を使用することによって、長軸に沿って最大限の清浄作用が並進運動させられる。最大限の清浄作用は、半径方向変位が最大である横断平面、すなわち定常波動の波腹で起こる。波腹は、機械的波動の起動のための仮想音波源としてかまたは清浄ポイントそのものとして役立つ。このような仮想音波源は、シミュレーションを用いて創出される機械的波動コードを伝送することができる。このような仮想音波源の組合せが、清浄用のフォーカルポイントを創出できる。
【００６５】
図１３は、装置１３００のシェルに沿って起動ポイントを伝搬させるための漏洩波動の使用の非限定的な例示的実施形態を示す。「ｘ」とマーキングされた標的は、起動ゾーンを表わす。図中に示されたシステムは、装置の外部表面１３１６の第２の部分に取付けられたまたはこの第２の部分と接触している第１のトランスジューサ１３０２を含む。漏洩波動は、シェルの内部表面に沿って、すなわち第２の部分１３１６から第１の部分１３１５まで、内部構造の内部および外部表面に沿って、およびパイプに直交するフランジの表面に沿って、波動を伝搬する。
【００６６】
漏洩波動は、単点衝撃または多点フェーズドアレイ様の起動のいずれかによる開始によって生成されてよい。図１３において、漏洩波動は、シェルの内部表面に沿って、内部管の内部および外部表面に沿って、およびパイプに直交するフランジの表面に沿って機械的エネルギを伝搬する。図中の実線矢印は、装置のシェルおよび／またはパイプ上の誘導波動を表わす。好ましくは、大きな半径方向変位の条件が満たされる。構造に沿った伝搬距離の一関数としての誘導波動の減衰との関係における漏洩波動の半径方向変位、これは、分析的にまたはシミュレーションによって分析される。漏洩波動は加算され、漏洩波動の遅延および波形を制御することによって装置の第３の次元（例えばパイプの長軸）に沿って走行させることのできるフォーカスポイントを創出する。このフォーカルポイントは、超音波起動のための仮想音波源を創出するか、または清浄ポイントそのものとして作用する。このような仮想音波源は、本発明のシミュレーションを用いて創出される機械的波動コードを伝送することができる。仮想音波源の組合せが、清浄用のフォーカルポイントを創出できる。
【００６７】
図１４は、本発明の方法およびシステムを用いた非限定的な例示的フェーズアレイフォーカシングステップを示す。図中、標的ポイント１４０４に機械的波動をフォーカスするために、複数のフェーズアレイトランスジューサ１４０２が使用されている。フェーズドアレイは、超音波起動における仮想音波源としてかまたは清浄ポイントそのものとして役立つフォーカルポイントを形成するため、トランスジューサを移動させることなく音響軸を傾動させるのに使用される。仮想音波源は、シミュレーションを用いて創出される機械的波動コードを伝送することができる。仮想音波源の組合せが、清浄のためのフォーカルポイントを創出できる。フェーズドアレイは、フェーズアレイトランスジューサを使用することにより、図１０に示されている通りの装置のシェル上か端部上のいずれかに組付けることができる。フェーズドアレイは同様に、後方伝搬する形でも使用可能である。
【００６８】
図１５は、装置１５００を清浄するために本発明の方法およびシステムを使用する非限定的な例示的ウェッジフォーカスを示す。ウェッジトランスジューサ１５０２が、装置の第２の部分１５１６に取付けられる。これらのトランスジューサは、超音波起動における仮想音波源としてかまたは清浄ポイントそのものとして役立つフォーカルポイントを形成するため、トランスジューサを移動させることなく音響軸を傾動させるのに使用される。仮想音波源は、シミュレーションを用いて創出される機械的波動コードを伝送することができる。仮想音波源の組合せが、清浄のためのフォーカルポイントを創出できる。ウェッジは、図１０に示されている通りの装置のシェル上か端部上のいずれかに組付けることができる。ウェッジは同様に、後方伝搬する波動を開始するためにも使用可能である。
【００６９】
図１６は、トランスジューサの取付けに好適でない部品１６１５の内部における装置１６００の清浄のための本発明の方法およびシステムを利用する後方伝搬波動の非限定的な例示的使用を示す。後方伝搬波動は、例えば、図１０に描かれているトランスジューサ位置付けスキームのいずれかによって開始される。後方伝搬波動を用いて機械的波動起動のための仮想音波源として役立つように、空間的かつ時間的発生（設置面積、持続時間）を制限した状態で、最大干渉が創出される。シミュレーションにしたがって規定された適切な時間周波数コーディングによって、または時間的遅延が制御された状態で、シミュレーションにおいて規定された特性を有する２つの波動が開始される。図１６の上部には、起動ポイントａ、ｂ、ｃおよびｄが示されており、後方伝搬起動対は、ケース１すなわち（ａ、ｂ）またはケース２すなわち（ａ、ｃ）、（ｂ、ｃ）および（ｃ、ｄ）を使用することによって生成される。破線矢印は、フランジおよびエンドカップからの反射を標示している。このアプローチは、熱交換器の片端のみが到達可能である場合に機能する。図１６の下部、中央および右には、仮想トランスジューサがシェルの内部表面上かまたは一方の内部管の内部表面または外部表面上のいずれかにある長軸が示されている。仮想音波源は、シミュレーションを用いて創出される機械的波動コードを伝送することができる。仮想音波源の組合せが、清浄用のフォーカルポイントを創出できる。
【００７０】
図１７は、装置１７００を清浄するための本発明の方法およびシステムを利用する螺旋波動の非限定的な例示的使用を示す。上述の４つのケース（定常波動、漏洩波動、フェーズドアレイまたはウェッジによる音響軸の傾動、および後方伝搬波動）のいずれにおいても、装置の第３の次元（例えば円筒形装置の長軸）に沿って螺旋経路にしたがって音が伝搬するような形でトランスジューサを組付け、かつこのような形でトランスジューサに音を発射させることができる。このことは、大部分の熱交換器において広く行き渡っている（内部）フランジに対処する１つの方法として有益であり得る。
【００７１】
特定の一実施形態によると、トランスジューサを位置付けするかまたはトランスジューサの好ましい位置を推定するために、フィードバックおよび／またはシミュレーションモデルが使用される。以上で論述されているように、多極、ボルテックス、スワイプ作用および音響ミラーを用いてキャビテーション圧力場を導くことによって、清浄ステップを増強することができる。一実施形態によると、清浄ステップは、既定の要領でポイント毎に行われる。しかしながら、望まれる場合には、複数のポイントを同時に清浄することができる。当該技術分野において公知の通り、好適な電子装置が適用される。
【００７２】
例示的実施形態によると、オペレータは、清浄すべきポイントおよびこれらのポイントの時間的順序をラップトップスクリーンから選択する。オペレータは同様に、清浄ステップを最適化するためにフィードバックを使用するか否かも選択する。清浄ステップは、多極、ボルテックス、スワイプ作用および音響ミラーを用いてキャビテーション圧力場を導くことによって、清浄ステップを増強することができる。オペレータは、清浄ステップが、既定の要領でポイント毎に行われるか否かを決定してよい。望まれる場合には、複数のポイントを同時に清浄することができる。予備点火の概念を用いて、時間および空間的にキャビテーションを制御することができる。
【００７３】
特定の実施形態によると、清浄効果は、安定したキャビテーションまたは過渡的キャビテーションのいずれかを選択することによって調整される。このために、フォーカス内の高出力サイクルの最適な数がコンピュータにおいて、実世界の状況において、またはコンピュータと実世界の組合せにおいて決定される。選択は、最大限の清浄ステップ、最少エネルギおよび最小歪みに関して行われる。システムの別の実施形態によると、駆動コードは、生物様の材料などの有効な清浄および除去のためにフォーカルポイントにおける音ルミネッセンスを誘発するように調整される。この場合、近距離でのＵＶＣ曝露などの圧力およびプラズマ清浄を適用することができる。圧力と非電離放射線の組合せは、生体の除去、途絶、消毒および殺生用である。音ルミネッセンス発出のためのコード波形の最適化は、原則として、コンピュータにおいて、実世界において、または実世界とコンピュータのハイブリッドにおいて行なうことができる。実際には非常に優れたモデルが利用可能ではないかもしれないが、文献中で入手可能な経験的モデルが使用／適用される。その上、熱交換器の内部さらにはどのような種類の工業用容器においても、かすかな光を検出することが困難であり得る。
【００７４】
本明細書中で開示されている本発明の概念は、図１に記載の横断面幾何形状を示すモデル装置セットアップにおける試験的実験により証明されてきた。この目的で、円筒形のアクリル製シェル（直径３００ｍｍ、壁厚６ｍｍ、長さ３００ｍｍ）を一方の端部からアクリル板（厚み１０ｍｍ）で閉鎖し、エポキシ接着剤で封止する。このように形成された容器は、アクリル管アレイ（直径２５ｍｍ、壁厚２ｍｍ）を特色として有し、容器には水が満たされる。モデル装置の外部表面の周囲に沿って、ランジュバンタイプの圧電トランスジューサ（例えば６基のトランスジューサ、中心周波数２０ｋＨｚ）を組付ける。トランスジューサは、マイクロコントローラにより創出され、例えばチャネル１本あたり１５０ワットの２乗平均平方根出力を提供する駆動用電子装置により増幅された、シミュレートされたコード波形により命令される。
【００７５】
コード波形を、Ｃｏｍｓｏｌ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ（バージョン５．０）を用いて有限要素（ＦＥＭ）シミュレーションにより決定する。具体的には、過渡的音響モジュールを使用する。モデル装置幾何形状の図面をＣｏｍｓｏｌモデル内にインポートする。材料は、理想流体および固体としてモデリングする。好ましい標的ポイントの座標を選択し、標的ポイントにおいて圧力源を定義する。対応する実モデルのランジュバントランスジューサによりカバーされるセグメントの内部で、外部シェル表面において圧力波形を記録する。記録された圧力波形をＭａｔｌａｂ内にインポートし、その時間を反転させ、規模をスケーリングする。こうして創出された時間反転コード波形を次に実モデルの駆動用電子装置内にインポートする。
【００７６】
さらに、コード波形は、それらが例えば当初それぞれの順方向時間シミュレーションの中で記録された６つの外部シェルセグメントにおいてコード波形が今圧力源を駆動するという点において当初の（順方向時間）モデルと異なっている逆方向時間ＦＥＭモデル（Ｃｏｍｓｏｌ  Ｍｕｌｔｉｐｈｙｓｉｃｓ）の中にもインポートされる。逆方向時間シミュレーションは、コード波形が、それぞれの順方向時間シミュレーションにおいて定義された好ましい標的ポイントの座標と一貫性のあるフォーカルポイントにおいて圧力フォーカスを創出すること、を標示する。図１８ａは、標的ポイントを駆動する短いガウス変調された２０ｋＨｚのパルス音の結果として得られる（外部シェルにある８個のトランスジューサにより記録された）コード波形を示し、一方図１８ｂはフォーカルポイントにおいて記録された圧力波形を示す。反転時間伝送器は、現実のランジュバンタイプの圧電トランスジューサにとって現実的なものである１４０ｋＰａの圧力振幅で駆動され、結果として、２０ｋＨｚの周波数での水のキャビテーション限界をはるかに上回る、フォーカスにおける２５０ｋＰａの負のピーク圧力がもたらされた。安定したキャビテーションを創出するためには、長い波形が必要とされる。図１９は、標的ポイントにおけるチャープ（時間周波数）変調された励起によって生成されたコード波形を使用することで創出されるフォーカスにおける圧力波形を示す。例えば、チャープ変調されたコード波形は、結果として、移動可能なキャビテーションフォーカスおよび移動可能な清浄作用を実モデルセットアップにおいてもたらすことが示されてきた。ハイドロフォンが、フォーカルポイントにおける１００ｋＰａを超える負のピーク圧力振幅を記録した。
【００７７】
上述のＦＥＭシミュレーションは同様に、装置幾何形状を改変した状態および異なる材料の場合でも使用されてきた。詳細には、シミュレーションは、熱交換器に典型的である、例えば金属（例えば鋼）製の内側の装置幾何形状にフォーカスするために開示された本発明を使用することも同様に可能であるということを示唆している。さらに、本発明の方法およびシステムは、例えば流体中の汚れ粒子に向けて機械的波動をフォーカスすることによって、流体および懸濁液を清浄するために好適である。
【００７８】
時間反転技術を使用するには、多くの場合、システムのフォーカルスポットを既定の場所に正確に位置付けすることができるように多数のトランスジューサが必要である。フォーカルスポットにおいて高い出力を達成するため、高出力超音波トランスジューサを使用しなければならない場合があるが、これらのトランスジューサは帯域幅が制限されているために、このことには課題がある。トランスジューサの所要数を削減するため、多重散乱媒質を通した時間反転を利用することができ、これにより、時間反転フォーカスを得るのに必要とされるトランスジューサの数は減少することが示されている（Ｓａｒｖａｚｙａｎら、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｕｌｔｒａｓｏｎｉｃｓ、Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃｓ、ａｎｄ  Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌ、ｖｏｌ．５７、ｎｏ．４、２０１０、ｐｐ．８１２〜８１７）。その上、Ａｍａｌら、（Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ  １０１、２０１２、ｐｐ０６４１０４  １〜４）およびＲｏｂｉｎら、（Ｐｈｙｓ．Ｍｅｄ．Ｂｉｏｌ．６２、２０１７、ｐｐ、８１０〜８２４）によって使用されているものなどの時間反転キャビティは、トランスジューサを物理的に移動させることなく３Ｄでフォーカルスポットを操舵できるようにしながら、フォーカスにおける超音波波動振幅を増大させる（２ｋｗの入力電力で最高２０ＭＰａまで）ことが示されてきた。Ｌｕｏｎｇら、（Ｌｕｏｎｇら、Ｎａｔｕｒｅ、Ｓｃｉｅｎｔｉｆｉｃ  Ｒｅｐｏｒｔｓ  ｜６：３６０９６｜  ＤＯＩ：１０．１０３８／ｓｒｅｐ３６０９６、２０１６）は、トランスジューサ所要数をさらに削減するためのこのような時間反転キャビティとして、音響ディフューザを使用することができるということを示した。
【００７９】
本発明のシステムに好適な例示的カオスキャビティトランスジューサが図２０に示されている。トランスジューサ２００２は、カオス形状のキャビティ２００４に取付けられた圧電（ＰＺＴ）セラミック２００３の組合せを含む。ＰＺＴセラミックに対して適用された音波源信号が、キャビティ内で伝搬する波動を生成する。キャビティ内を伝搬する波動がキャビティと装置２０００の間の境界に到達する毎に、入射エネルギの一部が反射され、キャビティの他の境界上に多数の反射を生み出し続け、一方エネルギの他の部分は装置内で伝達される。システムは、カオスキャビティを含む１つ以上の第１のトランスジューサを含み得る。
【００８０】
本明細書中で定義されているように、超音波カオスキャビティは、考えられる対称性を破り、内部反射を介して時間反転のための仮想トランスジューサを生成する、例えばカオスビリヤードなどのカオス幾何形状を有する導波路である。
【００８１】
特定の一実施形態によると、本発明のシステムの第１のトランスジューサの１つ以上がカオスキャビティトランスジューサ２００２である。
【００８２】
図２１は、流体を保持するための装置を清浄するための例示的方法の流れ図を示す。方法２１００は、以下のアクションを含む。すなわち、
アクション２１０１：清浄すべき装置内部の１つ以上の標的ポイントを決定する、
アクション２１０２：装置の外部表面上またはその近傍で１つ以上の第１のトランスジューサを位置付けする、
アクション２１０３：１つ以上の標的ポイントから１つ以上の第１のトランスジューサに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートし、シミュレートされた時間反転機械的波形データを生成する、
アクション２１０４：シミュレートされた時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成する、
アクション２１０５：エミッタ命令に基づいて１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発生するように１つ以上の第１のトランスジューサに命令する、
アクション２１０６：命令ステップに基づいて、１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出する。
【００８３】
図２２は、本発明の例示的方法の別の流れ図を示す。図２２の方法は、装置がトランスジューサの位置付けを最適化できないようなものである場合に、特に好適である。例えば装置の外部表面の一部分が柔軟で厚みのある絶縁材料で被覆されている場合、最適化が制限され得る。方法２２００は以下のアクションを含む。すなわち、
アクション２２０１：装置の第１の部分の内部で１つ以上の仮想音波源を決定する、
アクション２２０２：装置の第１の部分の内部で１つ以上の標的ポイントを決定する、
アクション２２０３：装置の外部表面上またはその近傍で２つ以上の第１のトランスジューサを位置付けし、ここでこの外部表面は装置の第２の表面の内部にある、
アクション２２０４：１つ以上の標的ポイントから１つ以上の仮想音波源に向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートし、１つ以上の仮想音波源から２つ以上の第１のトランスジューサに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートし、シミュレートされた時間反転機械的波形データを生成する、
アクション２２０５：シミュレートされた時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成する、
アクション２２０６：エミッタ命令に基づいて、１つ以上の標的ポイントに向けて一連の機械的波動を発出するように１つ以上の第１のトランスジューサに命令する、
アクション２２０７：命令ステップに基づいて１つ以上の標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出する。
【００８４】
別の実施形態によると、第１および第２の部分を含む、流体を保持する装置を清浄するための方法は、以下のステップを含む：
−  第１の部分の内部で１つ以上の仮想音波源を決定するステップ、
−  第１の部分の内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップ、
−  装置の外部表面上またはその近傍で２つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップであって、ここで外部表面が第２の部分の内部にあるステップ、
−  １つ以上の標的ポイントから１つ以上の仮想ポイントに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートし、仮想音波源から２つ以上の第１のトランスジューサに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートするステップであって、ここで機械的波動が定常波動、後方伝搬波動、漏洩波動、螺旋伝搬する機械的波動のうちの１つ以上から選択される波動を含み、こうしてシミュレートされた時間反転機械的波形データが生成されるようになっている、ステップ、
−  生成されたシミュレートされた時間反転機械的波形データをトランスジューサ制御用手段に入力するステップであって、トランスジューサ制御用手段が、シミュレーションステップに基づいて２つ以上の第１のトランスジューサに命令するステップ、
−  ２つ以上の第１のトランスジューサが、命令ステップに基づいて１つ以上の標的ポイントに向かって一連のフォーカスされた機械的波動を発出するステップ。
【００８５】
特定の実施形態によると、方法はさらに以下のステップを含む：
−  装置の外部表面上またはその近傍で１つ以上の第２のトランスジューサを位置付けするステップであって、外部表面が第２の部分の内部にあり、１つ以上の第２のトランスジューサが１つ以上の標的ポイントから発出される機械的波動を受取り、機械的波動データを生成するステップ、
−  トランスジューサ制御用手段に対し機械的波動データを入力するステップ、
−  トランスジューサ制御用手段が機械的波動データをシミュレートされた時間反転機械的波形データと比較し、比較に基づいて命令ステップを修正するステップ。
【００８６】
以上で示した説明の中で提供されている具体的実施例は、添付のクレームの範囲および／または適用可能性を限定するものとみなされるべきではない。以上で示した説明の中で提供されている実施例のリストおよびグループは、別段の明示的記載のないかぎり、網羅的なものではない。
【図１】
2019522173.tif 000003
【図２ａ−ｃ】
2019522173.tif 000004
【図２ｄ】
2019522173.tif 000005
【図３】
2019522173.tif 000006
【図４ａ）】
2019522173.tif 000007
【図４ｂ）】
2019522173.tif 000008
【図４ｃ）】
2019522173.tif 000009
【図５】
2019522173.tif 000010
【図６】
2019522173.tif 000011
【図７】
2019522173.tif 000012
【図８】
2019522173.tif 000013
【図９】
2019522173.tif 000014
【図１０（ａ）】
2019522173.tif 000015
【図１０（ｂ）】
2019522173.tif 000016
【図１０（ｃ）】
2019522173.tif 000017
【図１０（ｄ）】
2019522173.tif 000018
【図１１】
2019522173.tif 000019
【図１２】
2019522173.tif 000020
【図１３】
2019522173.tif 000021
【図１４】
2019522173.tif 000022
【図１５】
2019522173.tif 000023
【図１６】
2019522173.tif 000024
【図１７】
2019522173.tif 000025
【図１８】
2019522173.tif 000026
【図１９】
2019522173.tif 000027
【図２０】
2019522173.tif 000028
【図２１】
2019522173.tif 000029
【図２２】
2019522173.tif 000030
【手続補正書】
【提出日】平成30年6月21日(2018.6.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を保持するための装置の清浄用システムであって、
トランスジューサ制御用手段（１０１、２０１）と１つ以上、好ましくは少なくとも２つの第１のトランスジューサ（１０２ａ〜ｆ、２０２、１００２ａ〜ｄ、１１０２、１２０２、１３０２、１４０２、１５０２、２００２）とを含み、１つ以上の前記第１のトランスジューサが、前記装置の外部表面（１０３）上に位置付けされるようにされているか、または１つ以上の前記第１のトランスジューサが前記装置の外部表面（１０３）上にレーザ超音波または光音響源（２１３）を生成するようにされ、かつ前記装置内部の１つ以上の標的ポイント（１０４、１４０４）に向かって一連の機械的波動を発出するように適応されているシステムにおいて、
１つ以上の前記標的ポイントからのシミュレートされた時間反転波形データを含むエミッタ命令を含むこと、および前記トランスジューサ制御用手段は、前記機械的波動を生成するために１つ以上の前記第１のトランスジューサに対する前記エミッタ命令を実行するように適応されていること、を特徴とするシステム。
【請求項２】
シミュレートされた前記時間反転機械的波形データが、前記装置の幾何形状についてのデータを含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記装置の幾何形状についての前記データが、技術図面、コンピュータ援用設計データ、Ｘ線画像、機械的波動測定値のうちの１つ以上を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
機械的波形データを生成するために１つ以上の前記標的ポイントから機械的波動を受取り、該機械的波形データを前記トランスジューサ制御用手段に転送するように適応されている１つ以上の第２のトランスジューサ（１０５ａ〜ｃ、２０５）を含む、請求項１〜３の何れか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記トランスジューサ制御用手段が、シミュレートされた前記時間反転機械的波形データと前記機械的波形データを比較し、前記比較ステップに基づいて前記エミッタ命令を修正するように適応されている、請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
前記装置の前記外部表面上または該外部表面の近傍で１つ以上の前記第１のトランスジューサを移動させるように適応された位置付け用システム（２０７）を含んでいる、請求項１〜５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記装置の前記外部表面上で１つ以上の前記第２のトランスジューサ、または１つ以上の前記第１のトランスジューサと１つ以上の前記第２のトランスジューサを移動させるように適応された位置付け用システム（２０７）を含んでいる、請求項４〜６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
１つ以上の前記第１のトランスジューサの少なくとも１つ（２００２）が、前記装置の外部表面上で位置付けされるように適応されたカオスキャビティ（２００４）を含む、請求項１〜７の何れか一項に記載のシステム。
【請求項９】
請求項１に記載のシステムで流体を保持する装置を清浄する方法において、
前記装置内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
前記装置の外部表面上で１つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップと、
１つ以上の前記標的ポイントから１つ以上の前記第１のトランスジューサに向かう時間反転機械的波形をシミュレートするステップを含む、シミュレートされた時間反転機械的波形データを生成するステップと、
シミュレートされた前記時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成し、該エミッタ命令に基づいて、１つ以上の前記第１のトランスジューサに命令するステップと、
１つ以上の前記第１のトランスジューサが、前記命令ステップに基づいて、１つ以上の前記標的ポイントに向かって一連の機械的波動を発出するステップと、
を含む方法。
【請求項１０】
前記装置の前記外部表面上で１つ以上の第２のトランスジューサを位置付けするステップであって、１つ以上の前記第２のトランスジューサが１つ以上の前記標的ポイントから発出された機械的波動を受取り、機械的波形データを生成する、ステップと、
前記機械的波形データをシミュレートされた前記時間反転機械的波形データと比較し、該比較に基づいて、前記エミッタ命令を修正するステップと、
をさらに含む請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記修正するステップが、波形の形状を変更するステップ、フォーカスポイントを変更するステップ、波形持続時間を変更するステップ、波形強度を変更するステップのうちの１つ以上から選択される、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記装置の前記外部表面上で１つ以上の前記第１のトランスジューサを移動させるステップを含む、請求項９〜１１の何れか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記装置の前記外部表面上で１つ以上の前記第２のトランスジューサを移動させるステップ、または１つ以上の前記第１のトランスジューサおよび１つ以上の前記第２のトランスジューサを移動させるステップを含む、請求項１０または１１に記載の方法。
【請求項１４】
１つ以上の前記標的ポイントを移動させるステップを含む、請求項９〜１３の何れか一項に記載の方法。
【請求項１５】
１つ以上の前記第１のトランスジューサを位置付けする前記ステップが、
１つ以上の前記標的ポイントから前記装置の前記外部表面に向かう時間反転波形をシミュレートするステップと、
時間反転波形が最強のフォーカスを生成する前記装置の前記外部表面上の１つ以上の位置を決定するステップと、
該１つ以上の位置上に１つ以上の前記第１のトランスジューサを位置付けするステップと、
を含む、請求項９〜１４の何れか一項に記載の方法。
【請求項１６】
流体を保持する装置を清浄する方法であって、
前記装置が第１の部分と第２の部分とを含み、該方法が、
前記第１の部分の内部で１つ以上の仮想音波源を決定するステップと、
前記第１の部分の内部で１つ以上の標的ポイントを決定するステップと、
前記装置の外部表面上で２つ以上の第１のトランスジューサを位置付けするステップであって、前記外部表面が前記第２の部分の内部にある、ステップと、
１つ以上の前記標的ポイントから１つ以上の前記仮想音波源に向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートするステップ、および前記１つ以上の仮想音波源から２つ以上の前記第１のトランスジューサに向けて伝搬する時間反転機械的波形をシミュレートするステップを含む、時間反転波形データを生成するステップと、
シミュレートされた前記時間反転機械的波形データを含むエミッタ命令を生成し、該エミッタ命令に基づいて、２つ以上の前記第１のトランスジューサに命令するステップと、
２つ以上の前記第１のトランスジューサが、前記命令ステップに基づいて、１つ以上の前記標的ポイントに向かって一連のフォーカスされた機械的波動を発出するステップと、
を含む請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
前記機械的波形が、定常波動、後方伝搬波、漏洩波、螺旋伝搬型機械的波動の１つ以上から選択された波動を含む、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記装置の前記外部表面上で１つ以上の第２のトランスジューサを位置付けするステップであって、前記外部表面が前記第２の部分の内部にある、ステップと、
１つ以上の前記第２のトランスジューサが、１つ以上の前記標的ポイントから発出された機械的波動を受取り、機械的波形データを生成する、ステップと、
前記機械的波形データを前記シミュレートされた時間反転機械的波形データと比較し、該比較に基づいて、前記エミッタ命令を修正するステップと、
をさらに含む、請求項１６または１７に記載の方法。
【請求項１９】
コンピュータ可読媒体上に記憶されたプログラムコード手段を含み、該プログラムコード手段は、プログラムがコンピュータなどの計算装置上で実行された場合に請求項９〜１８の何れか一項に記載のステップ全てを行なうように設定されていること、を特徴とするコンピュータプログラム製品。
【請求項２０】
請求項１〜８の何れか一項に記載のシステムを含む装置。
【国際調査報告】
2019522173.tif 000031
2019522173.tif 000032
2019522173.tif 000033