超音波システム

ＵｌｔｒａＳｏｎｉｃ Ｓｙｓｔｅｍ
ナノレベルの液体分散
簡易作業手順書

この資料は超音波を有効に利用していただくための参考資料です
各種の具体的なノウハウを紹介しています必要な時に再読して下さい。

超音波システム研究所

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目

次

１．操作準備＜電源コード＞

・・・・・・・・・・・・・・ ４

２．操作準備＜水槽に水をセット＞・・・・・・・・・・・ ５
３．操作＜液循環開始＞・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ６
４．操作＜超音波照射＞・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ７
５．操作＜分散準備＞・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・

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６．操作＜分散準備２＞・・・・・・・・・・・・・・・・・・ ９
７．分散作業・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２

８．注意

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１９

９．仕様

・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２１

注意
この資料は＊＊＊の水溶媒への分散手順について説明してあります
洗浄・乳化・分散・・の各種作業の手順として参考になりますので必要な時に利用方法に関するヒントとして参照してください2

システム外観写真

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１．操作準備＜電源コード＞
取扱説明書に基づいて初期セット（超音波システムを動作可能な状態にセットします）
１－１：排水バルブを閉める
１－２：超音波の接続確認（スイッチ：ＯＦＦ ボリューム：最小）
１－３：電源コード確認（オプションのタイマーを含む）
１－４：排水ホースの接続確認＜オプション＞
オムロン ソリッドステート・タイマ H3CR-F H3CR-F8 AC100-240（タイマー）
オムロン 共用ソケット P2CF-08

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２．操作準備＜水槽に水をセット＞
適正な液の量は（４０ｋHzの場合）
振動子の上面から液面の距離で １５ｃｍ １７ｃｍ １９ｃｍ（注） です
物を水槽に入れた場合は、ものに相当する液量を取り除いてください！！あくまでも原則としての値です、状況に応じた調整が必要です！！
注：１９ｃｍの液深さの場合（ゴム栓を利用してください）

１７ｃｍ（計測）
注：写真のように振動子に触れる面はシリコンなどで保護してください5

３．操作＜液循環開始＞

液循環開始時

１５分経過後6

４．操作＜超音波照射＞7５．操作＜分散準備＞

物を水槽に入れる場合は、ものに相当する液量を取り除いてください
注：１９ｃｍの液深さに設定する場合（ゴム栓を利用してください）

設定方法

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６．操作＜分散準備２＞＜装置の設置＞
超音波をＯＦＦにしてください
容器内の空気で液面と水平の確認を行いながら設置して下さい。
注：１９ｃｍの液深さの場合（ゴム栓を利用してください）
振動子の液深：振動子の上面から液面までも距離

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＜参考＞

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加速度

キャビテーションキャビテーション (Cavitation) は、液体の流れの中で圧力差により 短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象である。
空洞現象とも言われる。

液体に超音波を照射すると、液体分子が振動する。
この振動の速度変化のこと。
加速度で洗浄を行なっている。
＜ヒント＞
衝撃波 ： 超音速で伝播する大振幅の圧縮波

出典: フリー百科事典『ウィキペディア（Wikipedia）』

音響流
有限振幅の波が気体または液体内を伝搬するときに、音響流が発生する。
音響流は、大変複雑な現象であるが、音場内の対象（洗浄物・治具・液循環・・・）の近傍で生じる一定方向の定常流である。
＜ヒント＞
非線形音響 ： 有限振幅の変形波形の影響（ 高次の周波数が発生する ）音響流 物理化学的反応
音響流は、超音波伝搬プロセスの利用（洗浄、乾燥、乳化・分散、燃焼、抽出・・過程）でのもっとも重要な要因である。

物理作用・化学作用を著しく促進する。
音響流の作用効果は、速度の要因となる様々なパラメータにより大きく変化する。

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７．分散作業
超音波をＯＮにして、様子を確認します
液循環調整バルブと追加のガラス容器を利用して調整します

液循環調整バルブは絶対に閉め切らないでください
超音波のキャビテーションを主体に利用する場合はバルブを閉める方向で超音波の加速度を主体に利用する場合はバルブを開ける方向で調節してください

12液循環の修正

注：超音波をＯＦＦ状態にして水槽内の流れを観察して超音波照射時の水面の状態と比較して検討すると伝搬状態が推測できます13ガラス容器の水中位置の調節

注：２つの容器を近づけすぎると超音波を大きく減衰する場合があります14注：液面の状態を観察しながら、位置関係を適切に調整することが必要です15注：各種の組み合わせによる設定を行うと、液の深さの再調整が必要になります
上記の状態は１９．５ｃｍ（振動子の液深）が適切になっています

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＜ガラス容器1個の場合＞

注：キャビテーションの効果が高い状態で1時間以上連続照射するとガラスにダメージを発生させます（３０分に一度位置変更を行う、液循環量を多くして容器が揺れるようにする等の対処を行ってください）

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８．注意
超音波照射を１－２時間継続して行うと写真の青い○の部分が発熱します（標準的な条件で３０-３５℃程度です）
シリコン樹脂に超音波が吸収されることが原因ですが、性能に問題はありません

水面に浮かぶゴミについて数時間の超音波照射（あるいは液循環のみの場合も含む）を行った後で５－８時間放置しておくと液面にマイクロバブルの効果による汚れやごみが浮かんでいる状態になります（容器ですくい取り除去すると、よりきれいな状態で利用できます）
装置内部からのものではありません、問題ありません

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ガラス容器を中空で密封すると写真（下）のように危険です

必ず、水を入れる・あるいは密封しないで使用してください

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９．仕様
超音波システムの仕様は次のとおりです。

項目

主仕様

名称

533S 型超音波システム

公称流量

１２－３０Ｌ／ＭＩＮ

制御方式

バルブによる調節機構

ポンプ起動電流９．２／８．２Ａ（５０／６０Ｈｚ）

ポンプ定格電流３／４．２Ａ（５０／６０Ｈｚ）

ポンプ電源

商用電源 ＡＣ１００Ｖ
単相 ５０／６０Ｈｚ

超音波周波数４０ｋＨｚ

超音波最大出力

３００Ｗ

超音波電源

商用電源 ＡＣ１００Ｖ
単相 ５０Ｈｚ

液温範囲

10℃～70℃

対象液

水、イオン水適応ホース

内径φ１９ｍｍ

外形サイズ

６００＊６００＊８００(h)mm

振動子サイズ２６０＊１５０＊９０ｍｍ

発振機サイズ３２０＊４２０＊１４５ｍｍ

水槽サイズ

５００＊３１０＊３４０ｍｍ

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＜ガラス容器について＞

サントリー ソーダ 500ml
炭酸水に対応するガラスの強度と、赤い丸の部分のデザインにより音響特性が良好なことにより、超音波の分散が効率よく行えます
強度バランスの悪い容器の場合、高い音圧によりガラスが割れる場合があります
１）容器内に液体を十分（適切）に入れてください
２）水槽内で水中にしっかり（適切に）入れてください
３）容器に不必要な負荷をかけないでください（ゴムバンドできつく縛る など）

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ガラスが割れる心配のある場合は以下のような、ステンレス容器の利用を推奨します
低周波の振動モードの発生の少ない（強度の高い）容器を利用すると効果的です＊底面の平らな容器の強度のほうが効率的です＜ガラス容器との組み合わせ例です＞＊円形の構造は低周波の振動を発生しやすい状態になります
容器の固定方法は重要です（適切な工夫をしてください）

アルミ箔のナノ化に関するオリジナルノウハウ写真です、
この工程のあとでガラス瓶に入れ高周波による分散を行います

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参考
超音波を利用した、「ナノテクノロジー」の研究・開発装置
http://ultrasonic-labo.com/?p=2195
超音波システム研究所のコンサルティング
http://ultrasonic-labo.com/?p=2187「超音波の非線形現象」を目的に合わせてコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2843
超音波資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=1905
複数の異なる「超音波振動子」を同時に照射するシステム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1224
３種類の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3815
２種類の異なる「超音波振動子」を同時に照射するシステム
http://ultrasonic-labo.com/?p=2450
対象物の振動モードに合わせた、超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1131
超音波を利用した「振動計測技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=16046
オリジナル技術リスト
http://ultrasonic-labo.com/?p=10177

超音波システム研究所
住所：〒192-0046
東京都八王子市明神町２丁目 25-3
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http://ultrasonic-labo.com/

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