JP3164155U - 超音波反応装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】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と共に、反応装置の大型化を図ることができる超音波反応装置を提供する。【解決手段】超音波反応装置100は、蓋11を有する反応容器10と、反応容器内に配置され、所定周波数の超音波を放射する棒状超音波放射体20a,20bとを備え、棒状超音波放射体20a,20bは、先端が円錐または円錐台状に形成された円柱または円筒状の放射部21a,21bを有し、該放射部21a,21bの他端に少なくとも1つの周波数の超音波振動を発生する振動子22a,22bが設けられ、放射部21a、21bの先端および側面が超音波エネルギーを放射する放射面として超音波を放射し、放射部21a,21bは、振動子22a,22bの発振周波数に対応する波長λである場合、長さがλ/2の整数倍とされ、かつ直径がλ/2〜λ/6とされる。【選択図】図1
Description
本考案は、超音波を用いて分散、乳化、化学反応の促進等の処理過程を行うことができる超音波反応装置に関する。
従来、超音波を用いて化学反応を促進する場合は、超音波洗浄器のような槽式超音波発生装置を用い、反応容器を槽式超音波発生装置の中に設置し、槽中の液体を介して反応容器の下から超音波を照射し、反応を行う(特許文献1参照)。
しかしながら、特許文献1の場合、超音波が反応容器の下から照射するため、比較的に大きい反応容器を用いて大量処理の場合、反応容器内の反応液の深さが増え、そのため、液面に近い部分の超音波が弱くなる傾向があるため、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、この考案は、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ると共に、反応装置の大型化を図ることができる超音波反応装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するため、本考案に係る超音波反応装置は、液体に超音波を照射し、超音波エネルギーを利用して上記液体を処理する超音波反応装置において、蓋を有する反応容器と、前記反応容器内に配置され、所定周波数の超音波を放射する棒状超音波放射体とを備え、前記棒状超音波放射体は、先端が円錐または円錐台状に形成された円柱または円筒状の放射部を有し、該放射部の他端に少なくとも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、放射部の先端および側面が超音波エネルギーを放射する放射面として超音波を放射し、前記放射部は、前記振動子の発振周波数に対応する波長λである場合、長さがλ/2の整数倍とされ、かつ直径がλ/2〜λ/6とされることを特徴とするものである。
例えば、前記反応容器内に複数の棒状超音波放射体が配置され、前記複数の棒状超音波放射体は、前記放射部を反応液内に位置するように所定高さ、かつ所定の間隔で前記蓋に装着される。
また例えば、前記反応容器は、下部の小径部と、上部の大径部とを有し、小径部と大径部とはテーパ部を介して連結され、前記棒状超音波放射体の振動子側には、取り付け用フランジが設けられ、該取り付け用フランジを介して前記蓋に設けられた取付部に装着されることを特徴とする。
本考案によれば、棒状超音波放射体が反応容器の内部に設置されて超音波を照射することで、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と共に、反応装置の大型化を図ることができることができる。
また、棒状超音波放射体は、先端が円錐または円錐台状に形成された円柱または円筒状の放射部を有し、該放射部の他端に少なくとも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、放射部の先端および側面が超音波エネルギーを放射する放射面として超音波を放射することによって、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容器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ことができる。
また、放射部は、振動子の発振周波数に対応する波長λである場合、長さがλ/2の整数倍とされ、かつ直径がλ/2〜λ/6とされることで、電気音声変換率を向上することができる。
また、複数の棒状超音波放射体は、所定高さ、所定の間隔で前記蓋に装着されることで、超音波エネルギーの利用効率を向上することができる。
さらに、反応溶液が少ない場合、または処理する反応溶液の量が変化する場合、反応容器は、下部の小径部と、上部の大径部とを有し、小径部と大径部とはテーパ部を介して連結され、かつ棒状超音波放射体の振動子側には、取り付け用フランジが設けられ、該取り付け用フランジを介して蓋に設けられた取付部に装着される構成にすることで、反応溶液の量に合わせて反応装置を変更する必要がなく、効率よく反応物を照射することができる。
本考案に係る超音波反応装置を実施するための最良の形態を、図を参照して説明する。図1は本考案に係る第1の実施の形態の超音波反応装置100の構成を示す図である。図2は、超音波反応装置100の構成を示す蓋の平面図である。
図1および図2に示すように、超音波反応装置100は、反応容器10と、棒状超音波放射体20a,20bと、超音波発振器30a,30bと、攪拌機40とから構成されている。
反応容器10は、円筒形で、底部に排出口が設けられている。排出口にはバルブ10aが接続されている。また、反応容器10の上部の開口部には、蓋11がクランプ11aを介して装着されている。蓋11には、投入口12、排気口13、給水口14、薬品注入口15,16が設けられている。また、棒状超音波放射体20を装着するための取付部17が設けられている。ここで、取付部17は、所定に間隔に設けられた貫通穴である。棒状超音波放射体20が取付部17にねじ止めで反応容器10に装着される。この例において、2本の棒状超音波放射体20が設けられている。この2本の棒状超音波放射体20の中心軸間の距離が100〜1000mmとする。
また、棒状超音波放射体20a,20bは、先端が円錐または円錐台状に形成された円柱または円筒状の放射部21a,21bを有し、放射体21a,21b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22a,22bが設けられ、放射体21a,21bの先端および側面が放射面として超音波を放射する。先端と側面からバランスよく超音波放射するために、放射部21の円錐または円錐台状先端の頂角は、30〜120度が好ましい。頂角が30度より小さい場合、先端から照射される超音波が少なくなる。一方、頂角が120度より大きい場合、側面から照射される超音波が少なくなる。
振動子22a,22bは、超音波発振器30a,30bからの高周波電力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22aの発振周波数は25kHzとされ、振動子22bの発振周波数は40kHzとされる。なお、放射体21a,21bの長手方向の長さは、振動子22a,22bの発振周波数によって所定の長さとされる。例えば、振動子22a,22b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21a,21bの直径はλ/2〜λ/6とされる。直径がλ/2より大きい、またはλ/6より小さい場合、放射体21a,21bと振動子22a,22bからなる振動系の高周波電力を機械振動に変換する効率が低くなる。なお、振動子22a,22bはそれぞれ複数の周波数を発生することができるものを用いるようにしてもよい。
超音波発振器30a,30bは、高周波電力を振動子22a,22bに印加するものである。攪拌機40は、1段または2段の攪拌羽根を有するものである。
このように本実施の形態においては、超音波反応装置100は、蓋11を有する反応容器10と、反応容器内に配置され、所定周波数の超音波を放射する棒状超音波放射体20a,20bとを備え、棒状超音波放射体20a,20bは、先端が円錐または円錐台状に形成された円柱または円筒状の放射部21a,21bを有し、該放射部21a,21bの他端に少なくとも1つの周波数の超音波振動を発生する振動子22a,22bが設けられ、放射部21a,21bの先端および側面が超音波エネルギーを放射する放射面として超音波を放射し、放射部21a,21bは、振動子22a,22bの発振周波数に対応する波長λである場合、長さがλ/2の整数倍とされ、かつ直径がλ/2〜λ/6とされる。
これにより、棒状超音波放射体20a,20bが反応容器10の内部に設置されて超音波を照射することで、超音波エネルギーが均一に反応容器中の反応物を照射することができると共に、反応装置の大型化を図ることができることができる。また、電気音声変換率を向上することができる。
また、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容器中の反応物を照射することができる。また、振動子22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ことができる。
また、複数の棒状超音波放射体20a,20bは、所定高さ、所定の間隔で蓋11に装着されることで、超音波エネルギーの利用効率を向上することができる。
図3は本考案に係る第2の実施の形態の超音波反応装置200の構成を示す図である。図4は、超音波反応装置200の構成を示す蓋の平面図である。
図3および図4に示すように、超音波反応装置200は、反応容器10Aと、2本の棒状超音波放射体20と、2つの超音波発振器30と、攪拌機40とから構成されている。この例において、反応容器10Aおよび取り付け用フランジ23以外に上述した超音波反応装置100の構成と同じである。その詳細な説明を省略する。
反応装置200は、反応容器10Aと、2本の棒状超音波放射体20と、2つの超音波発振器30と、攪拌機40とから構成されている。
反応容器10Aは、下部の小径部と、上部の大径部とを有し、小径部と大径部とはテーパ部を介して連結され、底部には、排出口が設けられている。排出口にはバルブ10aが接続されている。また、反応容器10Aの上部の開口部には、蓋11Aがねじで装着されている。蓋11Aには、投入口12、排気口13、給水口14、薬品注入口15,16が設けられている。また、棒状超音波放射体20を装着するための取付部17Aが設けられている。ここで、取付部17Aは、所定に間隔に設けられたフランジを有する筒状のものである。
また、棒状超音波放射体20の振動子側には、取り付け用フランジ23が設けられる。該取り付け用フランジ23をクランプ等介して蓋11Aに設けられた取付部17Aに取り付けることで、棒状超音波放射体20が反応容器10Aに装着される。
このように本実施の形態においては、超音波反応装置200は、蓋11Aを有する反応容器10Aと、反応容器内に配置され、所定周波数の超音波を放射する棒状超音波放射体20とを備え、棒状超音波放射体20は、先端が円錐または円錐台状に形成された円柱または円筒状の放射部21を有し、該放射部21の他端に少なくとも1つの周波数の超音波振動を発生する振動子22が設けられ、放射部21の先端および側面が超音波エネルギーを放射する放射面として超音波を放射し、放射部21は、振動子22の発振周波数に対応する波長λである場合、長さがλ/2の整数倍とされ、かつ直径がλ/2〜λ/6とされる。
これにより、棒状超音波放射体20が反応容器10の内部に設置されて超音波を照射することで、超音波エネルギーが均一に反応容器中の反応物を照射することができると共に、反応装置の大型化を図ることができることができる。また、電気音声変換率を向上することができる。
また、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容器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ことができる。
また、複数の棒状超音波放射体20は、所定高さ、所定の間隔で蓋に装着されることで、超音波エネルギーの利用効率を向上することができる。
さらに、反応溶液が少ない場合、または処理する反応溶液の量が変化する場合、反応容器10は、下部の小径部と、上部の大径部とを有し、小径部と大径部とはテーパ部を介して連結され、かつ棒状超音波放射体20の振動子側には、取り付け用フランジ23が設けられ、該取り付け用フランジ23をクランプ等介して蓋11Aに設けられた取付部17Aに取り付けることで、棒状超音波放射体20が反応容器に装着される構成にすることで、反応溶液の量に合わせて反応装置を変更する必要がなく、効率よく反応物を照射することができる。
なお、上述実施の形態においては、棒状超音波放射体を2本用いたものについて説明したが、これに限定されるものではない。反応容器10,10Aの容量に合わせて3本以上の棒状超音波放射体を用いてもよい。
また、上述実施の形態においては、反応容器10Aは、下部の小径部と、上部の大径部とを有し、小径部と大径部とはテーパ部を介して連結されるものについて説明したが、これに限定されるものではない。下部の大径部と、上部の小径部とを有し、大径部と小径部とはテーパ部を介して連結される反応容器にしてもよい。
この考案は、バッチ式反応装置または流通タイプの反応容器を有する反応装置利用できる。
10,10A 反応容器
11,11A 蓋
12 投入口
13 排気口
14 給水口
15,16 薬品注入口
17,17A 取付部
20、20a,20b 棒状超音波放射体
21,21a,21b 放射体
22,22a,22b 振動子
23 取り付け用フランジ
30,30a,30b 超音波発振器
40 攪拌機
100,200 超音波反応装置
11,11A 蓋
12 投入口
13 排気口
14 給水口
15,16 薬品注入口
17,17A 取付部
20、20a,20b 棒状超音波放射体
21,21a,21b 放射体
22,22a,22b 振動子
23 取り付け用フランジ
30,30a,30b 超音波発振器
40 攪拌機
100,200 超音波反応装置
Claims (3)
- 液体に超音波を照射し、超音波エネルギーを利用して上記液体を処理する超音波反応装置において、
蓋を有する反応容器と、前記反応容器内に配置され、所定周波数の超音波を放射する棒状超音波放射体とを備え、
前記棒状超音波放射体は、先端が円錐または円錐台状に形成された円柱または円筒状の放射部を有し、該放射部の他端に少なくとも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、放射部の先端および側面が超音波エネルギーを放射する放射面として超音波を放射し、
前記放射部は、前記振動子の発振周波数に対応する波長λである場合、長さがλ/2の整数倍とされ、かつ直径がλ/2〜λ/6とされることを特徴とする超音波反応装置。 - 前記反応容器内に複数の棒状超音波放射体が配置され、前記複数の棒状超音波放射体は、前記放射部を反応液内に位置するように所定高さ、かつ所定の間隔で前記蓋に装着されることを特徴とする請求項1に記載の超音波反応装置。
- 前記反応容器は、下部の小径部と、上部の大径部とを有し、小径部と大径部とはテーパ部を介して連結され、
前記棒状超音波放射体の振動子側には、取り付け用フランジが設けられ、該取り付け用フランジを介して前記蓋に設けられた取付部に装着されることを特徴とする請求項1または2に記載の超音波反応装置。
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---|---|---|---|
JP2010005574U JP3164155U (ja) | 2010-08-03 | 2010-08-03 | 超音波反応装置 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107252658A (zh) * | 2017-08-07 | 2017-10-17 | 东莞市剑牌超声波科技有限公司 | 一种槽式超声波液体处理装置 |
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2010
- 2010-08-03 JP JP2010005574U patent/JP3164155U/ja not_active Expired - Fee Related
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