JPH0398634A - 超音波分散乳化方法 - Google Patents
超音波分散乳化方法Info
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- JPH0398634A JPH0398634A JP1237754A JP23775489A JPH0398634A JP H0398634 A JPH0398634 A JP H0398634A JP 1237754 A JP1237754 A JP 1237754A JP 23775489 A JP23775489 A JP 23775489A JP H0398634 A JPH0398634 A JP H0398634A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、例えば水と油のように互いに混合しない２種
以上の液体の混合液に超音波振動を与え、超音波キャビ
テーションの分散作用によって、２種以上の液体を混合
させる超音波分散乳化方法に関する． 〔従来の技術〕 従来、この種の超音波分散乳化方法としては、大振幅で
超音波振動する固体振動面上に生じる超音波キャビテー
ションの作用により固体振動面と液相とが激しく衝突し
て瞬時に分散し乳化を行うものが知られている．この超
音波分散乳化方法に使用される超音波分散乳化装置の一
例を第６図に示す．この超音波分散乳化装置は、磁歪振
動子５０と、振幅拡大用ホーン５１と、ケース５２とを
主要構威部品としている．振幅拡大用ホーン５１は衝突
効果に必要な大振幅を得るために設けられており、接触
衝突回数を大きくするためその先端が円Ｆｉ５１Ａとな
っている．ケース５２の中央下面にＡ液とＢ液の混合液
の噴射口５２Ａが円板５１Ａに対向して開口し、この円
仮５１Ａに噴出する混合液が確実に接触衝突するように
、間隔Ｌを設けると共に円４７ｉ５１Ａを囲繞する円筒
５２Ｂが設けられている．このような、超音波分散乳化
装置にあっては、まず、Ａ液とＢ液は噴射口５２Ａで粗
く乳化され、大振幅で超音波振動する固体振動面である
円板５１Ａ上に生起される超音波キャビテーションに基
づく液相と円板５１Ａとの衝突効果で一瞬に分散乳化さ
れ、出口５２Ｃから送り出される． 〔発明が解決しようとする課題〕 前述した超音波分散乳化方法においては、大振幅で超音
波振動する固体振動面が必要となり、振幅拡大用ホーン
５１等が用いられるため、超音波分散乳化装置が大型化
するという問題点があった。
以上の液体の混合液に超音波振動を与え、超音波キャビ
テーションの分散作用によって、２種以上の液体を混合
させる超音波分散乳化方法に関する． 〔従来の技術〕 従来、この種の超音波分散乳化方法としては、大振幅で
超音波振動する固体振動面上に生じる超音波キャビテー
ションの作用により固体振動面と液相とが激しく衝突し
て瞬時に分散し乳化を行うものが知られている．この超
音波分散乳化方法に使用される超音波分散乳化装置の一
例を第６図に示す．この超音波分散乳化装置は、磁歪振
動子５０と、振幅拡大用ホーン５１と、ケース５２とを
主要構威部品としている．振幅拡大用ホーン５１は衝突
効果に必要な大振幅を得るために設けられており、接触
衝突回数を大きくするためその先端が円Ｆｉ５１Ａとな
っている．ケース５２の中央下面にＡ液とＢ液の混合液
の噴射口５２Ａが円板５１Ａに対向して開口し、この円
仮５１Ａに噴出する混合液が確実に接触衝突するように
、間隔Ｌを設けると共に円４７ｉ５１Ａを囲繞する円筒
５２Ｂが設けられている．このような、超音波分散乳化
装置にあっては、まず、Ａ液とＢ液は噴射口５２Ａで粗
く乳化され、大振幅で超音波振動する固体振動面である
円板５１Ａ上に生起される超音波キャビテーションに基
づく液相と円板５１Ａとの衝突効果で一瞬に分散乳化さ
れ、出口５２Ｃから送り出される． 〔発明が解決しようとする課題〕 前述した超音波分散乳化方法においては、大振幅で超音
波振動する固体振動面が必要となり、振幅拡大用ホーン
５１等が用いられるため、超音波分散乳化装置が大型化
するという問題点があった。
また、固体振動面との衝突を確保するため、混合液は狭
い間隔Ｌや円筒５２Ｂの隙間を通っていくので、流量抵
抗が大きくなり配管経路も複雑になるという問題点を有
していた． 本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、装置
の小型軽量化が可能であり流量抵抗も少なくなる超音波
分散乳化方法を提供することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明における超音波分散
乳化方法は、一方向に延びる円環状通路を形成する超音
波振動子の該通路に互いに混じらない２種以上の液体の
混合液を流し、該通路内面からの超音波放射で前記混合
液に超音波キャビテーシランを発生させると共に、該通
路内の定在波を分散し、前記混合液を分散乳化する方法
である．そして、定在波の分散方法として、超音波波振
動子は分極方向が異なる円環状振動子の組み合わせ又は
軸方向に厚みが異なる円環状振動子であり、軸方向の異
周波数駆動で定在波を分散する方法がある． また、超音波振動子は２以上の周方向分割振動子を円環
状に組み合わせたものであり、隣接する該分割振動子を
逆分極にするか又はこれらに対し逆位相電圧を印加して
定在波を分散する方法もある． また、超音波振動子は２以上の円環状通路が並設された
メッシュ状振動子を含むものであり、この円環状通路の
組み合わせで軸方向の定在波を分散する方法もある。
い間隔Ｌや円筒５２Ｂの隙間を通っていくので、流量抵
抗が大きくなり配管経路も複雑になるという問題点を有
していた． 本発明は、従来の技術の有するこのような問題点に鑑み
てなされたものであり、その目的とするところは、装置
の小型軽量化が可能であり流量抵抗も少なくなる超音波
分散乳化方法を提供することを目的とする． 〔課題を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明における超音波分散
乳化方法は、一方向に延びる円環状通路を形成する超音
波振動子の該通路に互いに混じらない２種以上の液体の
混合液を流し、該通路内面からの超音波放射で前記混合
液に超音波キャビテーシランを発生させると共に、該通
路内の定在波を分散し、前記混合液を分散乳化する方法
である．そして、定在波の分散方法として、超音波波振
動子は分極方向が異なる円環状振動子の組み合わせ又は
軸方向に厚みが異なる円環状振動子であり、軸方向の異
周波数駆動で定在波を分散する方法がある． また、超音波振動子は２以上の周方向分割振動子を円環
状に組み合わせたものであり、隣接する該分割振動子を
逆分極にするか又はこれらに対し逆位相電圧を印加して
定在波を分散する方法もある． また、超音波振動子は２以上の円環状通路が並設された
メッシュ状振動子を含むものであり、この円環状通路の
組み合わせで軸方向の定在波を分散する方法もある。
円環状通路内面からの超音波放射は内方に向かって集束
され、混合液に超音波キャビテーションが発生し、混合
液の分散混合が起こる．しかも、定在波が分散されてい
るので、この分散混合は均一となる。さらに、一方向に
延びる円環状通路に混合液を流すものであり、流量抵抗
が少なく装置構或も簡素化される． そして、定在波の分敗方法は、何れも、流路に対する超
音波放射を変化させるという音響的方法により、定在波
を分散させる． 〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する． 第１図は超音波分散乳化方法を示す図、第２図は超音波
振動子の構造と作動を示す図、第３図乃至第５図は定在
波の分散方法を示す図である。
され、混合液に超音波キャビテーションが発生し、混合
液の分散混合が起こる．しかも、定在波が分散されてい
るので、この分散混合は均一となる。さらに、一方向に
延びる円環状通路に混合液を流すものであり、流量抵抗
が少なく装置構或も簡素化される． そして、定在波の分敗方法は、何れも、流路に対する超
音波放射を変化させるという音響的方法により、定在波
を分散させる． 〔実施例〕 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する． 第１図は超音波分散乳化方法を示す図、第２図は超音波
振動子の構造と作動を示す図、第３図乃至第５図は定在
波の分散方法を示す図である。
まず、第１図と第２図により超音波分散乳化装置の構造
を説明し、ついで超音波分敗乳化方法を説明する． 第ｌ図において、超音波分散乳化装置は、混合室１と排
出口２との間に、ストレートな円環状通路１０を形成す
る超音波振動子３を接続した簡単な横或である．混合室
１にはＡ液タンク４とＢ液タンク５とが流量調整バルブ
６．７を介して接続されており、ノズル８．９でＡ液と
Ｂ液の粗い乳化液（混合液）がこの混合室１内に形成さ
れる。
を説明し、ついで超音波分敗乳化方法を説明する． 第ｌ図において、超音波分散乳化装置は、混合室１と排
出口２との間に、ストレートな円環状通路１０を形成す
る超音波振動子３を接続した簡単な横或である．混合室
１にはＡ液タンク４とＢ液タンク５とが流量調整バルブ
６．７を介して接続されており、ノズル８．９でＡ液と
Ｂ液の粗い乳化液（混合液）がこの混合室１内に形成さ
れる。
この混合液は超音波振動子３の円環状通路１０を通過す
る間に分散乳化され、排出口２に至るようになっている
。
る間に分散乳化され、排出口２に至るようになっている
。
この超音波振動子３の典型例を第２図（ａ）で説明する
．超音波振動子３は分散乳化に必要な数（図示例では５
つ）の円環状振動子ｌ１を直列配置し、その間を接着剤
等で接続したものである。
．超音波振動子３は分散乳化に必要な数（図示例では５
つ）の円環状振動子ｌ１を直列配置し、その間を接着剤
等で接続したものである。
この円環状振動子１ｌは内部電極１１Ａと外部電極１１
Ｂを有する圧電振動子であり、振動モードには厚み振動
、長さ振動、呼吸振動モードがあり、そのモードに応じ
て超音波放射を行う．なお、１１Ｃは内外電極を区分す
る絶縁体である．また、第２図（ｂ）図示のように、円
環状振動子ｌ１の内面にセラミソクやガラス１２をコー
ティングしてエロージョンによる電極腐食を防止する．
このコーティングに代わり、ステンレスの薄青を内張リ
し、トータル共振を起こさせると共に電極腐食を防止す
ることもできる． 上述した装置による超音波分散乳化方法は以下の通りで
ある．混合液ｌ３は、超音波振動子３の円環状通路１０
に入ると超音波が放射され、超音波キャビテーションの
分散作用によって分散乳化される。円環状通路１０は一
方向に延びる単純なものであり、流ｔ損失も少なく、簡
単な構戒である。しかしながら、第２図（ａ）図示のよ
うな同じ円環状振動子ｌ１を単に接続しただけであれば
、第２図（ｃ）図示のように、定在波ｌ４が同し場所に
存在する．この定在波ｌ４によって音圧のピークが局部
的に発生し、この場所に沿って流れる混合液の分散乳化
に不均一が発生する．そこで、音響的にこの定在波ｌ４
を分散させる必要があり、この分散の方法について以下
に説明する．第３図（ａ）は円環状振動子１５Ａ−Ｈの
分極方向が相違するものを組み合わせたものである．例
えば、１５Ａ，Ｃ，Ｈの分極方向を厚み方向とし、１５
Ｂ，Ｄの分極方向を長さ方向とするものである．これに
より、通路内に異周波の超音波が放射されることになり
、定在波ｌ４は軸方向に分散する．なお、各円環状振動
子１５Ａ−Ｅ間には音響的結合を防止するためにクッシ
ョン材１６が介装されている。また、駆動方法として時
分割駆動を採用して、個別に駆動することもできる．第
３図（ｂ）は円環状振動子１７Ａ−Ｅの内径が相違する
ものを組み合わせたものである。また、第３図（ｃ）は
円環状振動子１８Ａ−Ｅの外径が相違するものを組み合
わせたものである。何れの場合も、共振周波数が異なり
、通路内に異周波の超音波が放射され、定在波１４は軸
方向に分散する．なお、第３図（ｄ）のように、一つの
円環状振動子１９で厚みを徐々に変化させたものとする
こともできる。また、通路の中心が最大超音波場となり
、この部分に超音波キャビテーションが強く発生するの
で、第３図（ｅ）のように、混合液が中心に向かうガイ
ド仮２０を要所に設けることもできる．このガイド板２
０によって、混合液が乱れ、均一な分散乳化の助けにも
なる。
Ｂを有する圧電振動子であり、振動モードには厚み振動
、長さ振動、呼吸振動モードがあり、そのモードに応じ
て超音波放射を行う．なお、１１Ｃは内外電極を区分す
る絶縁体である．また、第２図（ｂ）図示のように、円
環状振動子ｌ１の内面にセラミソクやガラス１２をコー
ティングしてエロージョンによる電極腐食を防止する．
このコーティングに代わり、ステンレスの薄青を内張リ
し、トータル共振を起こさせると共に電極腐食を防止す
ることもできる． 上述した装置による超音波分散乳化方法は以下の通りで
ある．混合液ｌ３は、超音波振動子３の円環状通路１０
に入ると超音波が放射され、超音波キャビテーションの
分散作用によって分散乳化される。円環状通路１０は一
方向に延びる単純なものであり、流ｔ損失も少なく、簡
単な構戒である。しかしながら、第２図（ａ）図示のよ
うな同じ円環状振動子ｌ１を単に接続しただけであれば
、第２図（ｃ）図示のように、定在波ｌ４が同し場所に
存在する．この定在波ｌ４によって音圧のピークが局部
的に発生し、この場所に沿って流れる混合液の分散乳化
に不均一が発生する．そこで、音響的にこの定在波ｌ４
を分散させる必要があり、この分散の方法について以下
に説明する．第３図（ａ）は円環状振動子１５Ａ−Ｈの
分極方向が相違するものを組み合わせたものである．例
えば、１５Ａ，Ｃ，Ｈの分極方向を厚み方向とし、１５
Ｂ，Ｄの分極方向を長さ方向とするものである．これに
より、通路内に異周波の超音波が放射されることになり
、定在波ｌ４は軸方向に分散する．なお、各円環状振動
子１５Ａ−Ｅ間には音響的結合を防止するためにクッシ
ョン材１６が介装されている。また、駆動方法として時
分割駆動を採用して、個別に駆動することもできる．第
３図（ｂ）は円環状振動子１７Ａ−Ｅの内径が相違する
ものを組み合わせたものである。また、第３図（ｃ）は
円環状振動子１８Ａ−Ｅの外径が相違するものを組み合
わせたものである。何れの場合も、共振周波数が異なり
、通路内に異周波の超音波が放射され、定在波１４は軸
方向に分散する．なお、第３図（ｄ）のように、一つの
円環状振動子１９で厚みを徐々に変化させたものとする
こともできる。また、通路の中心が最大超音波場となり
、この部分に超音波キャビテーションが強く発生するの
で、第３図（ｅ）のように、混合液が中心に向かうガイ
ド仮２０を要所に設けることもできる．このガイド板２
０によって、混合液が乱れ、均一な分散乳化の助けにも
なる。
第４図は定在波の他の分散方法を示す。第４図（ａ）は
２つの周方向分割振動子２１Ａ，Ｂを組み合わせて円環
状振動子としたものである．第４図（ｂ）は多数（図示
例では１６個）の周方向分割振動子２２Ａ−Ｐを組み合
わせて円環状振動子としたものである．何れの場合も、
隣接する分極を逆にしている．或いは、分極を同じ方向
にし、１８０゜位相が逆である電圧を印加することでも
よい．このような方法によって、定在波は面内で分散さ
せることができる。
２つの周方向分割振動子２１Ａ，Ｂを組み合わせて円環
状振動子としたものである．第４図（ｂ）は多数（図示
例では１６個）の周方向分割振動子２２Ａ−Ｐを組み合
わせて円環状振動子としたものである．何れの場合も、
隣接する分極を逆にしている．或いは、分極を同じ方向
にし、１８０゜位相が逆である電圧を印加することでも
よい．このような方法によって、定在波は面内で分散さ
せることができる。
第５図は定在波の他の分散方法を示す．通常の円環状振
動子２３の間に、２以上の円環状通路２４（図示例では
７個）を有するメッシュ状振動子２５を接続したもので
ある．このメッシュ状振動子２５における円環状通路２
４内は、定在波は分敞しており、メッシュ状振動子２５
の配置により軸方向の定在波が分散したことになる。ま
た、混合流が乱れて、均一な分散乳化の助けにもなる．
しかしながら、このメッシュ状振動子２５は流量抵抗が
大きいので、部分として使用すると効果が上がる． 〔発明の効果〕 本発明は上述した構或をしているので、以下に記載する
効果を奏する． 請求項１記載の発明は、一方向に延びる円環状通路を形
成する超音波振動子の該通路に互いに混じらない２種以
上の液体の混合液を流し、該通路内面からの超音波放射
で前記混合液に超音波キャビテーシタンを発生させると
共に、該通路内の定在波を分散し、前記混合液を分散乳
化する方法であり、均一な分散乳化を一方向に延びる円
環状通路で行うので、装置の小型軽量化が可能となり、
流量抵抗も少なく既設ラインにも適用可能な方法である
。
動子２３の間に、２以上の円環状通路２４（図示例では
７個）を有するメッシュ状振動子２５を接続したもので
ある．このメッシュ状振動子２５における円環状通路２
４内は、定在波は分敞しており、メッシュ状振動子２５
の配置により軸方向の定在波が分散したことになる。ま
た、混合流が乱れて、均一な分散乳化の助けにもなる．
しかしながら、このメッシュ状振動子２５は流量抵抗が
大きいので、部分として使用すると効果が上がる． 〔発明の効果〕 本発明は上述した構或をしているので、以下に記載する
効果を奏する． 請求項１記載の発明は、一方向に延びる円環状通路を形
成する超音波振動子の該通路に互いに混じらない２種以
上の液体の混合液を流し、該通路内面からの超音波放射
で前記混合液に超音波キャビテーシタンを発生させると
共に、該通路内の定在波を分散し、前記混合液を分散乳
化する方法であり、均一な分散乳化を一方向に延びる円
環状通路で行うので、装置の小型軽量化が可能となり、
流量抵抗も少なく既設ラインにも適用可能な方法である
。
そして、請求項２乃至４記載の定在波の分散方法によれ
ば、音響的方法であるので、簡単に定在波を分散でき、
何れも流路の簡素化に大きな影響を与えず、均一な分散
乳化を確保できる。
ば、音響的方法であるので、簡単に定在波を分散でき、
何れも流路の簡素化に大きな影響を与えず、均一な分散
乳化を確保できる。
第１図は超音波分散乳化方法を示す図、第２図は超音波
振動子の構造と作動を示す図、第３図乃至第５図は定在
波の分敗方法を示す図、第６図は従来の超音波分散乳化
装置を示す図である．３・・・超音波振動子、 ＩＯ・・・円環状通路、 １５Ａ・−Ｅ， １ ７Ａ−Ｅ， ｌ ８Ａ−Ｅ，
ｌ ９・・・円環状振動子、 ２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ・一・Ｐ ・・・周方向分割振動子、 ２５・・・メッシュ状振動子．
振動子の構造と作動を示す図、第３図乃至第５図は定在
波の分敗方法を示す図、第６図は従来の超音波分散乳化
装置を示す図である．３・・・超音波振動子、 ＩＯ・・・円環状通路、 １５Ａ・−Ｅ， １ ７Ａ−Ｅ， ｌ ８Ａ−Ｅ，
ｌ ９・・・円環状振動子、 ２１Ａ，２１Ｂ，２２Ａ・一・Ｐ ・・・周方向分割振動子、 ２５・・・メッシュ状振動子．
Claims (4)
- （１）一方向に延びる円環状通路を形成する超音波振動
子の該通路に互いに混じらない２種以上の液体の混合液
を流し、該通路内面からの超音波放射で前記混合液に超
音波キャビテーションを発生させると共に、該通路内の
定在波を分散し、前記混合液を分散乳化することを特徴
とする超音波分散乳化方法。 - （２）前記超音波振動子は分極方向が異なる円環状振動
子の組み合わせ又は軸方向に厚みが異なる円環状振動子
であり、軸方向の異周波数駆動で定在波を分散する請求
項１記載の超音波分散乳化方法。 - （３）前記超音波振動子は２以上の周方向分割振動子の
円環状組み合わせであり、隣接する該分割振動子を逆分
極にするか又はこれらに対し逆位相電圧を印加して定在
波を分散する請求項１記載の超音波分散乳化方法。 - （４）前記超音波振動子は２以上の円環状通路が並設さ
れたメッシュ状振動子を含むものであり、この円環状通
路の組み合わせで軸方向の定在波を分散する請求項１記
載の超音波分散乳化方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1237754A JPH0398634A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 超音波分散乳化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1237754A JPH0398634A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 超音波分散乳化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0398634A true JPH0398634A (ja) | 1991-04-24 |
Family
ID=17019967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1237754A Pending JPH0398634A (ja) | 1989-09-13 | 1989-09-13 | 超音波分散乳化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0398634A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002248328A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-03 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 乳化分散装置 |
| WO2011058881A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 国立大学法人岡山大学 | 超微小液滴調製装置 |
| US8109215B2 (en) | 2006-11-09 | 2012-02-07 | Okamura Corporation | Desk top panel and a desk with the same |
| CN102872748A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 宋艳 | 粉料连续式超声波补液降温分散设备 |
| CN107694449A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-16 | 碧爱姆沃克斯株式会社 | 超声波能量集束系统 |
| RU2708050C1 (ru) * | 2019-03-12 | 2019-12-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Акопласт" | Установка для смешивания и диспергирования различных компонентов в жидких средах |
-
1989
- 1989-09-13 JP JP1237754A patent/JPH0398634A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002248328A (ja) * | 2001-02-26 | 2002-09-03 | Sumitomo Bakelite Co Ltd | 乳化分散装置 |
| US8109215B2 (en) | 2006-11-09 | 2012-02-07 | Okamura Corporation | Desk top panel and a desk with the same |
| WO2011058881A1 (ja) * | 2009-11-13 | 2011-05-19 | 国立大学法人岡山大学 | 超微小液滴調製装置 |
| CN102872748A (zh) * | 2012-10-24 | 2013-01-16 | 宋艳 | 粉料连续式超声波补液降温分散设备 |
| CN102872748B (zh) * | 2012-10-24 | 2014-04-30 | 宋艳 | 粉料连续式超声波补液降温分散设备 |
| CN107694449A (zh) * | 2017-10-30 | 2018-02-16 | 碧爱姆沃克斯株式会社 | 超声波能量集束系统 |
| RU2708050C1 (ru) * | 2019-03-12 | 2019-12-03 | Общество с ограниченной ответственностью "Акопласт" | Установка для смешивания и диспергирования различных компонентов в жидких средах |
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