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