JP2003200042A

JP2003200042A - 反応装置

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Publication number: JP2003200042A
Application number: JP2001403215A
Authority: JP
Inventors: Michiteru Nakahara; 理暉中原
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2001-12-31
Filing date: 2001-12-31
Publication date: 2003-07-15
Anticipated expiration: 2021-12-31
Also published as: JP4088938B2

Abstract

(57)【要約】【課題】超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音
波エネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射すること
ができ、実用化に適した反応装置を提供する。【解決手段】反応装置１００は、有底円筒状の反応槽
４と、超音波発振器１と、振動子２と、超音波エネルギ
ーを放射する放射体３とから構成されている。放射体３
は、例えば円柱形とされる。放射体３の一端は超音波を
発振する振動子２が取り付けられている。円筒形反応槽
４の中に径方向に超音波エネルギーを放射する放射体３
を配置することによって、超音波エネルギーの放射面積
が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応槽４の中の
反応物を照射することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、超音波を用いた
化学反応装置に関する。詳しくは、球状または筒状反応
槽の中に超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒
状の放射体を配置することによって、超音波エネルギー
の放射面積が大きくし、超音波エネルギーが均一に反応
槽中の反応物を照射することができ、実用化に適した反
応装置に係るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、超音波振動を用いた反応装置は、
超音波洗浄器のように、反応槽の底面に超音波振動子を
配置し、反応槽底面の振動により超音波を放射する超音
波反応装置を用いられている。また、反応槽の側面に超
音波振動子を配置し、振動子の放射面から超音波を放射
する構成を有する反応装置が提案されている（特開２０
００−２０２２７７号公報参照）。化学反応の過程中、
振動子から超音波エネルギーを放射し、化学反応を促進
する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たように、反応槽の底面または側面の外側から数個の超
音波振動子を取り付ける場合、超音波エネルギーの放射
面積が小さいため、反応槽内の反応物を均一に照射する
ことができない、反応装置の大型化が困難である。そこ
で、この発明は、超音波エネルギーが均一に反応槽中の
反応物を照射することができ、実用化に適した反応装置
を提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】この発明に係る反応装置
は、球状または筒状反応槽と、超音波エネルギーを放射
する円柱状または円筒状の放射体とを備え、放射体の一
端に少なくとも１つの周波数の超音波振動を発生する振
動子が設けられ、放射体を反応槽の中に配置するよう
に、放射体の振動子が設置された端を反応槽に固定し、
放射体の側面、又は他端および側面が放射面として反応
槽内へ超音波を放射するものである。例えば、反応槽の
中部に、攪拌用プロペラを有する攪拌装置が設置され、
該攪拌装置の周りに所定間隔に複数の放射体が配置され
る。

【０００５】この発明においては、反応槽内に円柱また
は円筒状、例えば長さが少なくとも１つの超音波振動の
周波数に対して、該超音波振動の半波長の整数倍に設定
されている超音波放射体を１個以上配置することによっ
て、超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エ
ネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射することが可
能となる。また、反応槽の中部に、攪拌用プロペラを有
する攪拌装置を設置することで反応物を攪拌することで
き、超音波エネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射
することが可能となる。

【０００６】また、この発明に係る反応装置は、球状ま
たは筒状反応槽と、超音波エネルギーを放射する円柱状
または円筒状の放射体とを備え、放射体の一端に少なく
とも１つの周波数の超音波振動を発生する振動子が設け
られ、放射体の他端に回転自由のプロペラが設けられ、
放射体を反応槽の中に配置するように、放射体の上記振
動子が設置された端を反応槽に固定し、放射体の側面、
又は他端および側面が放射面として上記反応槽内へ超音
波を放射し、放射体の他端から放射された超音波により
プロペラが駆動され、反応槽内の反応物を攪拌するもの
である。

【０００７】この発明においては、反応槽内に、攪拌用
プロペラを有する円柱または円筒状、例えば長さが少な
くとも１つの超音波振動の周波数に対して、該超音波振
動の半波長の整数倍に設定されている超音波放射体を配
置することによって、超音波エネルギーの放射面積が大
きくすると共に、超音波による発生した直進流でプロペ
ラを回転させ、攪拌を行い、超音波エネルギーが均一に
反応槽中の反応物を照射することが可能となる。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１は、第１の実施の形態の反応
装置１００の構成を示している。この反応装置１００
は、有底円筒状の反応槽４と、超音波発振器１と、振動
子２と、超音波エネルギーを放射する放射体３とから構
成されている。反応槽４は、外側に反応温度を制御する
循環液用ジャケット５が設けられている。ジャケット５
には循環液入口９と循環液出口１０が配置されている。
また、反応槽４の上部側面には反応物入口７が設けられ
ている。反応槽４の下部には反応物出口８が設けられて
いる。反応槽４の上部は、フランジを用い、超音波の放
射体３を固定すると共に、反応槽を密封させる。

【０００９】振動子２は、超音波発振器１からの電気信
号を機械振動に変換するものである。本実施の形態にお
いては、振動子２の発振周波数は２０ｋＨｚとされる。
放射体３は、例えば円柱形とされる。放射体３の一端は
超音波を発振する振動子２が取り付けられている。な
お、放射体３は円筒形にしてもよい。図２は、放射体３
の構成を示している。図２（ａ）は、円柱形放射体３の
構成、図２（ｂ）は、円筒形放射体３ａの構成である。
図２に示すように、放射体３の長手方向の長さＬは、超
音波振動子の発振周波数に対応する波長λである場合、
λ／２の整数倍とされる。放射体３の直径ｄはλ／３〜
λ／４とされる。

【００１０】なお、振動子２は複数の周波数、例えば２
０ｋＨｚと４０ｋＨｚを発生することができるものを用
いる場合、２０ｋＨｚの周波数に対応する波長がλ_２０
であり、４０ｋＨｚの周波数に対応する波長がλ_４０で
ある時、放射体３の長手方向の長さＬは、λ_２０／２の
整数倍とλ_４０／２の整数倍との公倍数とされる。この
ように本実施の形態においては、円筒形反応槽４の中に
径方向に超音波エネルギーを放射する放射体３を配置す
ることによって、超音波エネルギーの放射面積が大きく
し、超音波エネルギーが均一に反応槽４の中の反応物を
照射することができる。なお、反応槽４の容積が大きな
場合、円筒形反応槽４の所定半径の位置に均等に複数、
例えば２〜８個の放射体を配置してもよい。この場合、
図３に示すように、反応装置２００の反応槽４の中部に
攪拌装置を設けてもよい。

【００１１】次に、第２の実施の形態の反応装置３００
について説明する。図４は、第２の実施の形態の反応装
置３００の構成を示している。この反応装置２００は、
有底円筒状の反応槽４と、超音波発振器１と、振動子２
と、超音波エネルギーを放射する放射体３と、放射体３
の先端に配置された反応物を攪拌するプロペラ１３とか
ら構成されている。反応槽４は、外側に反応温度を制御
する循環液用ジャケット５が設けられている。ジャケッ
ト５には循環液入口９と循環液出口１０が配置されてい
る。また、反応槽４の上部側面には反応物入口７が設け
られている。また、反応物出口８が設けられている。反
応槽４の上部は、フランジを用い、超音波の放射体３を
固定すると共に、反応槽４を密封させる。

【００１２】放射体３は、例えば円柱形とされる（図２
（ａ）参照）。この放射体３の一端は超音波を発振する
振動子２が取り付けられている。図２に示すように、放
射体３ａの長手方向の長さＬは、超音波振動子の発振周
波数に対応する波長λである場合、λ／２の整数倍とさ
れる。放射体３ａの直径ｄはλ／３〜λ／４とされる。
なお、放射体３は、図２（ｂ）に示すように円筒形にし
てもよい。振動子２は、超音波発振器１からの電気信号
を機械振動に変換するものである。本実施の形態におい
ては、振動子２の発振周波数は２０ｋＨｚとされる。プ
ロペラ１３は、回転自由に放射体３の先端に装着され
る。放射体３の先端から放射された超音波がプロペラ１
３に当たって反射されると共にプロペラ１３を回転させ
る。プロペラ１３の回転することによって、反応物が攪
拌される。このように本実施の形態においては、円筒形
反応槽４の軸上に径方向に先端にプロペラ１３装着され
た放射体３を配置することによって、超音波エネルギー
を均一に反応槽４中に放射することができると共に、反
応槽４の中の反応物を攪拌することができる。

【００１３】

【発明の効果】この発明によれば、反応槽内に円柱また
は円筒状の超音波放射体を配置するすることによって、
超音波エネルギーの放射面積が大きくし、超音波エネル
ギーが均一に反応槽中の反応物を照射することができ
る。また、振動子は複数の周波数を発生することができ
るものを用いる場合、異なる周波数で反応物を照射する
ことができ、多種の反応物に適する。また、この発明に
よれば、反応槽内に、攪拌用プロペラを有する円柱また
は円筒状の超音波放射体を配置することによって、超音
波エネルギーの放射面積が大きくすると共に、超音波に
よる発生した直進流でプロペラを回転させ、攪拌を行
い、超音波エネルギーが均一に反応槽中の反応物を照射
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の反応装置の構成を示す図で
ある。

【図２】放射体の構成を示す図である。

【図３】第１に実施の形態の反応装置の構成の他の例を
示す図である。

【図４】第２に実施の形態の反応装置の構成を示す図で
ある。

【符号の説明】

１・・・超音波発振器、２・・・振動子、３，３ａ・・
・放射体、４・・・反応槽、５・・・ジャケット、６・
・・フランジ、７・・・反応物入口、８・・・反応物出
口、９・・・循環液入口、１０・・・循環液出口、１１
・・・止め具、１２・・・ケース、１３・・・プロペ
ラ、２０，１００，２００・・・反応装置、

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】球状または筒状反応槽と、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射
体とを備え、上記放射体の一端に少なくとも１つの周波数の超音波振
動を発生する振動子が設けられ、上記放射体を上記反応槽の中に配置するように、上記放
射体の上記振動子が設置された端を上記反応槽に固定
し、上記放射体の側面、又は他端および側面が放射面として
上記反応槽内へ超音波を放射することを特徴とする反応
装置。
【請求項２】上記反応槽の中部に、攪拌用プロペラを
有する攪拌装置が設置され、該攪拌装置の周りに所定間
隔に複数の上記放射体が配置されることを特徴とする請
求項１に記載の反応装置。
【請求項３】球状または筒状反応槽と、超音波エネルギーを放射する円柱状または円筒状の放射
体とを備え、上記放射体の一端に少なくとも１つの周波数の超音波振
動を発生する振動子が設けられ、上記放射体の他端に回転自由のプロペラが設けられ、上記放射体を上記反応槽の中に配置するように、上記放
射体の上記振動子が設置された端を上記反応槽に固定
し、上記放射体の側面、又は他端および側面が放射面として
上記反応槽内へ超音波を放射し、上記放射体の他端から放射された超音波により上記プロ
ペラが駆動され、上記反応槽内の反応物を攪拌すること
を特徴とする反応装置。