Vertical Vertical Horizontal0
2
4
6
8
10
SE ×
10-1
0 [m
ol·J
-1]
Irradiation direction
without reflector with reflector
1. 円筒型反応器を使用して、水平照射と垂直照射の反応分布と効率を求めた。
2. 水平照射、垂直照射共に反射板または水面近傍で、ルミノール発光と大きな温度上昇が観測された。
3. 水平照射と垂直照射は、実験誤差内でほぼ同じ効率であった。
背景、目的ソノケミストリーの応用
研究の目的超音波を水平と垂直に照射した場合の反応場の評価と効率を求める
実験1.化学作用の定量化 0.1 mol·dm-3 KI 水溶液 吸光度計 (U-best30 、 V-530 、日
本分光 .)2.熱量測定 熱電対( T 型 φ0.127mm 、 Omega
) 温度計( NR-500 、 NR-TH08 、キ
ーエンス)3.サーモグラフィー 赤外線サーモグラフィー( TVS-
110 、日本アビオニクス )4.ルミノール発光 0.1 g ルミノール +5 g 炭酸ナトリウ
ム +1 L 水 デジタルカメラ 4 分露光( D70 、ニ
コン)5.溶存酸素量 25℃ 、 28℃ 、 31℃ で1時間バブ
リングした蒸留水 溶存酸素計( DO-55G 、東亜 DKK)
円筒型超音波反応器のソノケミカル反応効率 (本多電子、名大院・工)○朝倉 義幸 (名大院・工) 前林 正弘 松岡 辰郎 香
田 忍
スケールアップ
高効率
反応場の制御
反応場の評価
ソノリアクターFrequency:490 kHzIrradiation time:15 min
500 mm
Power amplifier
Signal generator
Thermometer
Oscilloscope
Thermocouple
Reflector
Transducer
Acrylic pipeDiameter:70 mm
Sampling solution
Transducer
z
Reflector
xy
(5) ルミノール発光
(4) ルミノール発光
(1) I3- 濃度の分布
0 100 200 300 400 5000
2
4
6
8
10
12
14
16
Con
cent
rati
on o
f I 3- ×
10-6
[m
ol·d
m-3
]
z [mm]
Average
(2) 溶存酸素量依存
7.3 7.4 7.5 7.6 7.7 7.8 7.9 8.00
5
10
15
20
Con
cent
rati
on o
f I 3- ×
10-6
[m
ol·d
m-3
]
DO value before irradiation [mg·L-1]
z = 450 mm z = 50 mm Average
3 6 9 12 15 minIrradiation time
No reflector
Transducer
(4) サーモグラフィー
(3) 温度上昇率の分布
0 100 200 300 400 5000
2
4
6
8
T/
t ×10
-3 [
K·s
-1]
z [mm]
Average
結果1 水平照射(1) I3- 濃度分布
0 100 200 300 400 5000
2
4
6
8
10
12
14
Con
cent
ratio
n of
I3- ×
10-6 [
mol
·dm
-3]
z [mm]
Average
-30 -20 -10 0 10 20 3002
46
810
1214
16
Con
cent
rati
on o
f I 3- ×
10-6
[m
ol·d
m-3
]
y [mm]
Average
15
Reflector
12
9
6
3
Transducer
Irra
diat
ion
tim
e [m
in]
z [mm]0 100 200 300 400 500 mm
(3) サーモグラフィー
(2) 温度上昇率の分布
0 100 200 300 400 5000
2
4
6
8
T/
t ×10
-3 [
K·s
-1]
z [mm]
Average
(b) 高さ方向(a) 水平方向
結果2 垂直照射
結果3 照射方向の比較(1) SE 値
4. 反射板がある場合と反射板がない場合で効率は同じであった。5. 垂直照射の場合は下部より上部のほうが I3- 濃度が高いが、水平照
射の場合は I3- 濃度が均一化していた。
6. 溶存酸素量 7.4 mg ・ L-1 から 8.0 mg ・ L-1 で、 I3- の生成量は同じであった。
まとめ
円筒型超音波反応器実物大
25 30 35 40 45 50 550
10
20
30
40
50
0
5
10
15
20
Pow
er (
calo
rim
etry
) [W
]
Power (electric) [W]
Horizontal Vertical
Con
cent
rati
on o
f I 3- ×
10-6
[m
ol·d
m-3
]
25 30 35 40 45 50 550
2
4
6
8
10 Horizontal Vertical
SE
×10
-10 [
mol
·J-1
]
Power (electric) [W]
(2) 入力パワー依存性
( a ) カロリメトリーとI3- 濃度
( b ) SE 値
工業レベル工業的に実用化されている例が
ほとんどない実験室レベル
殺菌
分解
合成
その他周波数: 100 kHz – 1 MHz
実験室レベル 実用化レベル
振動子
反射板
反射板
振動子