JPH05133683A - Drying device utilizing ultrasonic wave - Google Patents
Drying device utilizing ultrasonic waveInfo
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- JPH05133683A JPH05133683A JP29400491A JP29400491A JPH05133683A JP H05133683 A JPH05133683 A JP H05133683A JP 29400491 A JP29400491 A JP 29400491A JP 29400491 A JP29400491 A JP 29400491A JP H05133683 A JPH05133683 A JP H05133683A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、水分等を含む試料から
この水分等を除去して乾燥、脱水を行う超音波を用いた
乾燥装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a drying apparatus using ultrasonic waves for removing moisture and the like from a sample containing the moisture and performing drying and dehydration.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、水分等を含んだ試料からこの水分
等を除去して乾燥、脱水を行う方法としては、ヒーター
等により試料に熱を加えて水分等を蒸発させる、送風機
等により試料に気流を当てて水分等を蒸発し、あるいは
水分等を飛散させる、試料を乾燥した外気中に露出す
る、あるいは、遠心分離機、振動機等により水分等を強
制的に分離するような方法があった。一般の乾燥炉はこ
れらの方法を併用しており、すなわち、ヒーターで加熱
した空気を送風機により試料に当てて水分等を蒸発さ
せ、かつ、この試料に振動、回転攪拌等の力を加えて乾
燥を促進させている。2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for removing moisture and the like from a sample containing moisture and drying and dehydrating the sample, heat is applied to the sample by a heater or the like to evaporate the moisture or the like, and the sample is blown by a blower or the like. There are methods such as applying a stream of air to evaporate water, etc., or to scatter water, exposing the sample to dry outside air, or forcibly separating water with a centrifuge or vibrator. It was A general drying oven uses these methods together, that is, air heated by a heater is applied to a sample by a blower to evaporate water and the like, and the sample is dried by applying force such as vibration and rotary stirring. Are being promoted.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の乾燥炉は加熱、送風、運動のためのエネルギー
が必要であるとともに、これらエネルギーが必ずしも試
料に含まれた水分等の乾燥に有効に利用されておらず、
所定の乾燥効率を得るためのエネルギーが大量に必要と
なってランニングコストが嵩む、という問題があった。
また、加熱された空気は試料からの水分等の蒸発も加わ
って高温・多湿状態となっているため、速やかに試料近
傍から除去せねばならないが、除去された空気は単に室
外に排出されるのみで熱エネルギー等の再利用も図られ
ておらず、この面からもランニングコストを上昇させる
要因となっていた。However, the above-described conventional drying furnace requires energy for heating, blowing, and exercising, and these energy is effectively used for drying water and the like contained in the sample. Not done,
There has been a problem that a large amount of energy is required to obtain a predetermined drying efficiency and running costs increase.
Also, the heated air is in a high temperature and high humidity state due to the evaporation of moisture from the sample, so it must be quickly removed from the vicinity of the sample, but the removed air is simply discharged to the outside of the room. Therefore, the reuse of heat energy has not been attempted, and this has also been a factor in raising running costs.
【0004】さらに、試料の性質によっては、加熱によ
る試料自体の変形、状態変化、あるいは送風・振動によ
る試料自体の変形が不可避であり、従って、試料の変形
等の影響を極力抑制するために加熱量、送風量等を緩や
かにせざるを得ない場合がある。例えば、氷温に近い低
温で貯蔵すべき生鮮品の乾燥を行う場合には、温度上昇
が腐敗温度を上回らないように注意深く加熱する必要が
ある。しかしながら、加熱量、送風量等を緩やかにすれ
ばその分乾燥効率も低下するため、乾燥時間が長時間必
要となる、という問題もあった。Further, depending on the properties of the sample, it is inevitable that the sample itself will be deformed by heating, its state will be changed, or the sample itself will be deformed by blowing air or vibration. In some cases, there is no choice but to loosen the amount of air and the amount of air blown. For example, when performing drying of perishables to be stored at a low temperature close to ice temperature, it is necessary to carefully heat the product so that the temperature rise does not exceed the spoilage temperature. However, if the amount of heating, the amount of air blown, etc. are made gentle, the drying efficiency will decrease correspondingly, and there has been a problem that a long drying time is required.
【0005】本発明の目的は、常温かつ短時間で試料に
含まれた水分等を効率良く除去して乾燥作業を行うこと
の可能な超音波を用いた乾燥装置を提供することにあ
る。An object of the present invention is to provide a drying device using ultrasonic waves, which is capable of efficiently removing moisture and the like contained in a sample at room temperature and in a short time and performing a drying operation.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】一実施例を示す図1に対
応付けて説明すると、本発明は、乾燥すべき試料1に含
まれた水分を除去して乾燥させるための乾燥装置に適用
される。そして、請求項1の発明は、前記試料1から蒸
発する水分を排出するための気流を発生させる送風機
と、長方形状の振動板2と、前記振動板2をその長手方
向に曲げ振動が起るように駆動して、この振動板2から
超音波を放射させる超音波駆動源3、4と、前記振動板
2の両面から放射された超音波を前記試料1に向けて反
射する反射部材8とを設けることにより上述の目的を達
成している。また、請求項2の発明は、請求項1に記載
の乾燥装置において、互いの面が平行となるように前記
振動板2を複数枚配置したものである。To explain the present invention in association with FIG. 1 showing an embodiment, the present invention is applied to a drying device for removing water contained in a sample 1 to be dried and drying. It In the invention of claim 1, a blower for generating an air flow for discharging the water vaporized from the sample 1, a rectangular diaphragm 2, and the diaphragm 2 undergoes bending vibration in a longitudinal direction thereof. The ultrasonic driving sources 3 and 4 which are driven so as to radiate ultrasonic waves from the diaphragm 2, and the reflecting member 8 which reflects the ultrasonic waves radiated from both surfaces of the diaphragm 2 toward the sample 1. The above-mentioned object is achieved by providing. The invention according to claim 2 is the drying device according to claim 1, in which a plurality of the vibration plates 2 are arranged such that their surfaces are parallel to each other.
【0007】[0007]
【作用】超音波駆動源3、4により長手方向に曲げ振動
が起るように駆動された振動板2は、その周囲に超音波
を放射する。振動板2から放射された超音波の一部は試
料1に向かって直接進行し、また、一部は反射板8で反
射されて試料1に向かって進行する。試料1近傍まで伝
播された超音波はこの試料1の表面近傍の空気を振動さ
せ、試料1表層の飽和状態にある湿り空気を強制的に乾
燥空気と交換して蒸発・乾燥が促進される。また、超音
波の高音圧は試料1の内部にも影響し、内部の水分を表
面近傍に移動させ、乾燥を促進させる作用がある。そし
て、蒸発させられた水分等の蒸気は、送風機による気流
により試料1近傍から直ちに除去され、排出される。The vibrating plate 2, which is driven by the ultrasonic driving sources 3 and 4 so as to cause bending vibration in the longitudinal direction, radiates ultrasonic waves to the surroundings. Part of the ultrasonic waves emitted from the diaphragm 2 travels directly toward the sample 1, and part of the ultrasonic waves is reflected by the reflector 8 and travels toward the sample 1. The ultrasonic waves propagated to the vicinity of the sample 1 vibrate the air near the surface of the sample 1 and forcibly replace the moist air in the saturated state of the surface layer of the sample 1 with the dry air to promote evaporation / drying. Further, the high sound pressure of the ultrasonic wave also affects the inside of the sample 1, and has the effect of moving moisture inside the sample to the vicinity of the surface and promoting drying. Then, the vapor such as the evaporated water is immediately removed from the vicinity of the sample 1 by the air flow of the blower and is discharged.
【0008】なお、本発明の構成を説明する上記課題を
解決するための手段と作用の項では、本発明を分かり易
くするために実施例の図を用いたが、これにより本発明
が実施例に限定されるものではない。Incidentally, in the section of means and action for solving the above-mentioned problems for explaining the constitution of the present invention, the drawings of the embodiments are used to make the present invention easy to understand. It is not limited to.
【0009】[0009]
【実施例】以下、図面を参照して、本発明の実施例につ
いて詳細に説明する。図1〜図2は本発明による超音波
を用いた乾燥装置の一実施例を示す図であって、図1は
平面図、図2は斜視図である。Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. 1 and 2 are views showing an embodiment of a drying apparatus using ultrasonic waves according to the present invention, FIG. 1 is a plan view and FIG. 2 is a perspective view.
【0010】これらの図において、1は水分等が含まれ
た乾燥すべき試料、2はこの試料1の近傍に配置された
長方形状の振動板であり、本実施例では、その面が互い
に平行となるように2枚の振動板2が設けられている。
3は超音波振動を発生する超音波振動子(ドライバ
ー)、4はこの超音波振動子からの超音波振動を振動板
2に伝達するホーンであり、このホーン4は一方の振動
板2の中央部に固着されている。5は2枚の振動板2を
その中心が振動振幅の最大位置において振動されるよう
に連結するためのジョイント金具である。In these drawings, 1 is a sample to be dried containing water and the like, and 2 is a rectangular vibration plate arranged in the vicinity of the sample 1. In this embodiment, their surfaces are parallel to each other. The two diaphragms 2 are provided so that
Reference numeral 3 is an ultrasonic oscillator (driver) that generates ultrasonic vibrations, and 4 is a horn that transmits ultrasonic vibrations from the ultrasonic oscillators to the diaphragm 2. The horn 4 is the center of one of the diaphragms 2. It is fixed to the part. Reference numeral 5 is a joint fitting for connecting the two diaphragms 2 so that the center thereof vibrates at the position of maximum vibration amplitude.
【0011】これら超音波振動子3、ホーン4およびジ
ョイント金具5は、振動板2の長手方向に曲げ振動が優
勢に起るようにこの振動板2を駆動して、振動板2から
所定周波数(共振周波数)の超音波を放射させるもので
あり、この観点からホーン4、ジョイント金具5の形状
・材質、振動板2の形状・材質、ホーン4、ジョイント
金具5の固着位置、および振動板2間の距離等が定めら
れている。このような振動板2、振動子3、ホーン4お
よびジョイント金具5は縞モード矩形振動板型超音波音
源と呼ばれ、大容量、高効率の超音波音源として本発明
者等により発明されたものである(例えば日本音響学会
誌,23,3・4合併号,pp.83〜91(昭42)ほか参照)。な
お、本実施例では、振動板2、ホーン4、ジョイント金
具5ともに疲労強度が大きく、損失の少ないアルミニウ
ム合金(ジュラルミンなど)やチタン合金で形成されて
いる。The ultrasonic oscillator 3, the horn 4, and the joint fitting 5 drive the vibrating plate 2 so that bending vibration predominantly occurs in the longitudinal direction of the vibrating plate 2, and the vibrating plate 2 outputs a predetermined frequency ( Resonance frequency) ultrasonic waves are emitted, and from this viewpoint, the shape and material of the horn 4, the joint fitting 5, the shape and material of the diaphragm 2, the fixing position of the horn 4 and the joint fitting 5, and between the diaphragms 2. The distance, etc. are defined. Such a diaphragm 2, a vibrator 3, a horn 4 and a joint fitting 5 are called a stripe mode rectangular diaphragm type ultrasonic sound source, which was invented by the present inventors as an ultrasonic sound source of large capacity and high efficiency. (See, for example, The Acoustical Society of Japan, 23 , 3/4 merger, pp.83-91 (Sho 42) et al.). In this embodiment, the diaphragm 2, the horn 4, and the joint fitting 5 are made of aluminum alloy (duralumin, etc.) or titanium alloy, which has high fatigue strength and low loss.
【0012】ここで、曲げ振動とは、弾性体の板が伸縮
の生じない面を持ち、かつ、その面が屈曲するように変
形する振動をいい、たわみ振動とも呼ばれる。曲げ振動
は、曲げ波が一定方向に伝播することにより生じ、本実
施例では、この曲げ波が振動板2の長手方向に伝播す
る。曲げ波は、棒状や板状などの弾性体に生じる曲げの
変形が伝わる波であり、板状の物体では面と垂直な方向
に変位が生じる横波の一種である。図3に、振動板が長
方形の場合の曲げ振動、曲げ波を模式的に表したものを
示す。Here, the bending vibration is a vibration in which a plate of an elastic body has a surface on which expansion and contraction does not occur and which is deformed so as to bend, and is also called flexural vibration. The bending vibration is generated by the bending wave propagating in a certain direction, and in the present embodiment, the bending wave propagates in the longitudinal direction of the diaphragm 2. A bending wave is a wave that propagates a bending deformation that occurs in a rod-shaped or plate-shaped elastic body, and is a kind of transverse wave in which a plate-shaped object is displaced in a direction perpendicular to a plane. FIG. 3 schematically shows bending vibrations and bending waves when the diaphragm is rectangular.
【0013】6は超音波振動子3を駆動するジェネレー
タであり、振動板2が予め定められた共振周波数で振動
するように超音波振動子3を駆動する。この際、周囲温
度の変化により、超音波振動子3、ホーン4、振動板
2、およびジョイント金具5を含めた共振周波数が変動
するので、ジェネレータ6はホーン4から振動周波数を
フィードバックしてこれを一定範囲内に収める周波数制
御機能を備えている。なお、本実施例では、振動板2か
ら放射される超音波の周波数は20[kHz]±500[H
z]とした。7はアンプであり、ジェネレータ6からの
駆動信号を増幅する。アンプ7の出力は振動板2の大き
さとの関係で定まり、本実施例ではおよそ500[W]
〜1000[W]程度の出力である。Reference numeral 6 is a generator for driving the ultrasonic vibrator 3, and drives the ultrasonic vibrator 3 so that the diaphragm 2 vibrates at a predetermined resonance frequency. At this time, since the resonance frequency including the ultrasonic transducer 3, the horn 4, the diaphragm 2, and the joint fitting 5 is changed due to the change of the ambient temperature, the generator 6 feeds back the vibration frequency from the horn 4 and outputs it. It has a frequency control function to keep it within a certain range. In this embodiment, the frequency of the ultrasonic wave radiated from the diaphragm 2 is 20 [kHz] ± 500 [H
z]. An amplifier 7 amplifies the drive signal from the generator 6. The output of the amplifier 7 is determined in relation to the size of the diaphragm 2, and is about 500 [W] in this embodiment.
Output is about 1000 [W].
【0014】8は音響反射板であり、振動板2を挾んで
試料1の反対側に設けられている。この反射板8は、振
動板2から放射される周波数の超音波に対して良好な反
射率を有する材質から形成されている。また、この反射
板8の形状は、各反射板8上において振動板2から放射
される超音波が同位相となり、かつ、この超音波が試料
1に向かって有効に反射されるように定められている。
また、本実施例の乾燥装置には不図示の送風機が付設さ
れ、この送風機は、試料1表面において図1に矢印で示
す方向に蒸発水分を排出させるに足る、低速の気流を発
生させている。Reference numeral 8 is an acoustic reflector, which is provided on the opposite side of the sample 1 with the diaphragm 2 in between. The reflecting plate 8 is made of a material having a good reflectance with respect to ultrasonic waves of a frequency emitted from the diaphragm 2. Further, the shape of the reflecting plate 8 is determined so that the ultrasonic waves emitted from the vibrating plate 2 have the same phase on each reflecting plate 8 and the ultrasonic waves are effectively reflected toward the sample 1. ing.
Further, the drying device of the present embodiment is provided with a blower (not shown), and this blower generates a low-speed airflow sufficient to discharge evaporated water in the direction of the arrow in FIG. 1 on the surface of the sample 1. ..
【0015】なお、請求の範囲と実施例との対応におい
て、音響反射板8は反射部材を構成している。In the correspondence between the claims and the embodiments, the acoustic reflector 8 constitutes a reflecting member.
【0016】以上のような構成において、ジェネレータ
6、アンプ7を介して超音波振動子3を駆動し、この振
動子3が発生する超音波振動をホーン4、ジョイント金
具5を介して振動板2に伝達すれば、振動板2の長手方
向に曲げ振動が優勢に起るようにこの振動板2が駆動さ
れ、超音波が放射される。この際、本実施例では振動板
2が長方形状に形成されているので、この振動板2によ
る超音波音場は、本発明者等の研究結果によれば図4に
示すようなものになる(例えば日本音響学会誌,32,
2,pp.83〜91(昭51)参照)。また、このときの振動板
2の振幅は、振動板2の板厚が1〜5[mm]程度であれば、
振動板2がアルミニウム合金で約20[μm]、チタン合金
で約30[μm]である。なお、本実施例の振動板2によれ
ば、図12に示すような寸法の振動板によって150[dB]
以上の音圧を発生できることが実験により確認されてい
る。参考までに、音圧レベルと粒子速度の実効値との関
係を図13に示す。In the configuration described above, the ultrasonic vibrator 3 is driven via the generator 6 and the amplifier 7, and the ultrasonic vibration generated by the vibrator 3 is passed through the horn 4 and the joint fitting 5 to the diaphragm 2. Is transmitted to the diaphragm 2, the diaphragm 2 is driven so that bending vibration is predominantly generated in the longitudinal direction of the diaphragm 2, and ultrasonic waves are emitted. At this time, since the diaphragm 2 is formed in a rectangular shape in this embodiment, the ultrasonic sound field generated by the diaphragm 2 is as shown in FIG. 4 according to the research results of the present inventors. (For example, Journal of Acoustical Society of Japan, 32 ,
2, pp.83-91 (Sho 51)). Further, the amplitude of the diaphragm 2 at this time is as long as the thickness of the diaphragm 2 is about 1 to 5 [mm].
The vibration plate 2 is about 20 [μm] of aluminum alloy and about 30 [μm] of titanium alloy. According to the diaphragm 2 of this embodiment, the diaphragm having a size as shown in FIG.
It has been confirmed by experiments that the above sound pressure can be generated. For reference, the relationship between the sound pressure level and the effective value of the particle velocity is shown in FIG.
【0017】振動板2から放射された超音波の一部は試
料1に向かって直接進行し、また、一部は反射板8で反
射されて試料1に向かって進行する。試料1近傍まで伝
播された超音波は、この試料1近傍の空気を(および試
料1が多孔質物質であれば試料1内部の空気も)5[m/
s](音圧レベル160[dB]の場合)の粒子速度で振動さ
せ、試料1表層の飽和状態にある空気を乾燥空気と交換
して蒸発・乾燥が行われる。この際、試料1内部の温度
上昇はほとんどないことが本発明者等の実験結果から明
らかになっている。そして、蒸発させられた水分等の蒸
気は、送風機による気流により試料1近傍から直ちに除
去され、排出される。Part of the ultrasonic waves emitted from the diaphragm 2 travels directly toward the sample 1, and part of the ultrasonic waves is reflected by the reflector 8 and travels toward the sample 1. The ultrasonic waves propagated up to the vicinity of the sample 1 are 5 [m / m of the air near the sample 1 (and the air inside the sample 1 if the sample 1 is a porous material).
s] (when the sound pressure level is 160 [dB]) is vibrated at a particle velocity, and the saturated air in the surface layer of Sample 1 is replaced with dry air to evaporate and dry. At this time, it is clear from the experimental results by the present inventors that the temperature inside the sample 1 hardly increases. Then, the vapor such as the evaporated water is immediately removed from the vicinity of the sample 1 by the air flow of the blower and is discharged.
【0018】従って、本実施例によれば、超音波により
試料1近傍の空気を5[m/s](音圧レベル160[dB]の場
合)の粒子速度で振動させ、試料1表層の飽和状態にあ
る空気を乾燥空気と交換して試料1を乾燥させているの
で、従来の乾燥炉に比較して効率良く水分等の除去、乾
燥を行うことができる。すなわち、図5〜図7は本発明
者による実験結果を示す図であり、図5に示すように、
常温の空気を送風した場合の水分の除去割合に比較して
超音波乾燥を付加した場合の水分の除去割合が顕著に向
上していることが理解できる。この超音波乾燥の能率
は、図6に示すように、常温での比較で1/4に乾燥時
間が短縮でき、また図7に示すように加温気流を使用す
ることによって、さらに短縮できる。Therefore, according to the present embodiment, the air in the vicinity of the sample 1 is vibrated at a particle velocity of 5 [m / s] (when the sound pressure level is 160 [dB]) by the ultrasonic wave to saturate the surface layer of the sample 1. Since the sample 1 is dried by exchanging the air in the state with dry air, it is possible to remove water and the like more efficiently and dry the sample 1 as compared with the conventional drying furnace. That is, FIGS. 5 to 7 are diagrams showing the results of experiments by the present inventor, and as shown in FIG.
It can be understood that the removal rate of water when ultrasonic drying is added is significantly improved compared to the removal rate of water when air at room temperature is blown. As shown in FIG. 6, the efficiency of this ultrasonic drying can be shortened to 1/4 as compared with that at room temperature, and can be further shortened by using a warm air flow as shown in FIG.
【0019】さらに、送風機による送風は試料1近傍に
存在する湿度の高い空気を除去することが主目的であ
り、送風速度を大きくとる必要もないので、ランニング
コストの低減を図ることもできる。加えて、試料1に振
動、回転攪拌力を加えずとも十分な乾燥効果を得ること
ができるため、この面からもランニングコストの低減を
図ることもできる。Further, the main purpose of air blowing by the air blower is to remove air with high humidity existing in the vicinity of the sample 1, and since it is not necessary to increase the air blowing speed, it is possible to reduce the running cost. In addition, a sufficient drying effect can be obtained without applying vibration or rotary stirring force to the sample 1, so that running cost can be reduced also from this aspect.
【0020】しかも、上述のごとく超音波乾燥は試料内
部の温度上昇を招くこともないため、常温のままで試料
1の乾燥を行うことが可能である、という優れた効果も
ある。これにより、高温により変質してしまう生鮮品や
医薬品の乾燥又、綿繊維等の多孔質材料等の空気の通り
にくい材料についての乾燥について変質を招くことなく
短時間で効率良く行うことが可能となる。Moreover, as described above, ultrasonic drying does not cause a rise in the temperature inside the sample, so that there is an excellent effect that the sample 1 can be dried at room temperature. As a result, it is possible to efficiently perform drying in a short time without causing deterioration in the drying of perishables and pharmaceuticals that are deteriorated by high temperature and in drying of materials that do not allow air to pass easily such as porous materials such as cotton fibers. Become.
【0021】特に、本実施例では、振動板2から放射さ
れる超音波を直接、あるいは反射板8により反射させて
試料1に向けて伝播させ、この超音波により試料1の乾
燥を行っているので、放射された超音波のほとんどが試
料1の乾燥のために用いられ、この面からも効率の良い
乾燥作業を行うことができる。さらに、本実施例で使用
した振動板2等は上述の縞モード矩形振動板型超音波音
源であり、この種の超音波音源は大容量、高効率な超音
波音源であるので、この面からも効率の良い乾燥を行う
ことができる。In particular, in this embodiment, the ultrasonic wave radiated from the diaphragm 2 is propagated toward the sample 1 directly or by being reflected by the reflector 8 and the sample 1 is dried by this ultrasonic wave. Therefore, most of the radiated ultrasonic waves are used for drying the sample 1, and efficient drying operation can be performed from this aspect as well. Further, the diaphragm 2 and the like used in the present embodiment is the above-mentioned striped mode rectangular diaphragm type ultrasonic sound source, and since this kind of ultrasonic sound source is a large capacity and highly efficient ultrasonic sound source, from this aspect Can also perform efficient drying.
【0022】なお、本発明の超音波を用いた乾燥装置
は、その細部が上述の一実施例に限定されず、種々の変
形が可能である。一例として、一実施例では2枚の振動
板2を用いていたが、振動板2の枚数に限定はなく、例
えば、図8に示すように3枚、4枚の振動板2を設けて
もよい。本発明の振動板2は共振周波数の関係からその
寸法等に所定の条件があり、必要以上に広くすることが
できない。そこで、振動板2を広くするかわりに振動板
2の枚数を増やすことで、乾燥できる範囲を広くとるこ
とが可能になる。The details of the drying apparatus using ultrasonic waves of the present invention are not limited to the above-mentioned one embodiment, and various modifications can be made. As an example, the two diaphragms 2 are used in the embodiment, but the number of the diaphragms 2 is not limited, and for example, three or four diaphragms 2 may be provided as shown in FIG. Good. The diaphragm 2 of the present invention has certain conditions such as its dimensions due to the relationship of the resonance frequency, and cannot be unnecessarily widened. Therefore, by increasing the number of the diaphragms 2 instead of widening the diaphragm 2, it is possible to widen the drying range.
【0023】この際、振動板2間を連結するジョイント
金具5も、共振周波数の関係から一定の制約を受ける
が、図13に示すように、ジョイント金具5の中央部に
凸または凹の段を設けることで、振動板2間の距離を任
意に調整することが可能である。すなわち、図14(a)
のような断面形状が一様なジョイント金具5の場合、こ
のジョイント金具5の長さL0はAt this time, the joint metal fitting 5 connecting the diaphragms 2 is also subject to certain restrictions due to the relationship of the resonance frequency, but as shown in FIG. 13, a convex or concave step is formed in the central portion of the joint metal fitting 5. By providing it, the distance between the diaphragms 2 can be arbitrarily adjusted. That is, FIG. 14 (a)
In the case of a joint metal fitting 5 having a uniform cross-sectional shape such as, the length L 0 of the joint metal fitting 5 is
【数1】 なる関係式で規定され、fおよびcにより一意的に決定
されてしまう。さらに、複数の振動板2から発生される
超音波が互いに干渉してその強度を強め合うように振動
板2間を連結するという条件より、振動板2間の距離も
定まる。この距離は、振動板2の短辺の長さのおよそ2
倍とされる。[Equation 1] And is uniquely determined by f and c. Further, the distance between the diaphragms 2 is determined by the condition that the diaphragms 2 are connected so that the ultrasonic waves generated from the plurality of diaphragms 2 interfere with each other to strengthen each other. This distance is about 2 of the length of the short side of the diaphragm 2.
To be doubled.
【0024】実際に、このジョイント金具5をジュラル
ミンで構成する場合、ジュラルミンの音速c=5.0×105
[cm/s]であり、また、ジェネレータ6が発生する超音波
の周波数をf=20[kHz]とすれば、1本のジョイント金
具5の長さL0はActually, when the joint fitting 5 is made of duralumin, the sound velocity of duralumin c = 5.0 × 10 5
[cm / s], and assuming that the frequency of the ultrasonic wave generated by the generator 6 is f = 20 [kHz], the length L 0 of one joint fitting 5 is
【数2】 となる。また、振動板2間を連結するために必要なジョ
イント金具5の本数は、上述の図12に示した振動板の
値を代入すれば、[Equation 2] Becomes Further, the number of joint fittings 5 required for connecting the diaphragms 2 can be calculated by substituting the values of the diaphragm shown in FIG.
【数3】 となる。しかしながら、厳密に考えると、振動板2の短
辺の長さが16.88[cm]の場合には長さ12.5[cm]のジョイ
ント金具5を3本連結しても3.7[cm]不足し、逆に、短
辺の長さが19.31[cm]の場合には長さ12.5[cm]のジョイ
ント金具5を3本連結すると1.1[cm]余ってしまう、と
いう不都合が生じる。従って、振動板2間の距離に応じ
てジョイント金具5の長さLを任意に定めうることが好
ましい。[Equation 3] Becomes However, strictly speaking, when the length of the short side of the diaphragm 2 is 16.88 [cm], 3.7 [cm] is insufficient even if three joint fittings 5 having a length of 12.5 [cm] are connected. In addition, when the length of the short side is 19.31 [cm], connecting three joint metal fittings 5 having a length of 12.5 [cm] results in an extra 1.1 [cm]. Therefore, it is preferable that the length L of the joint fitting 5 can be arbitrarily set according to the distance between the diaphragms 2.
【0025】図14(b)、(c)に示すように、ジョイン
ト金具5の直径を2段(D1、D2)にすればその長さL
を任意に定めることができ、この場合、まず一方の直径
D1を定め、As shown in FIGS. 14 (b) and 14 (c), if the diameter of the joint metal fitting 5 is two steps (D 1 , D 2 ), its length L
Can be arbitrarily determined, and in this case, first, one diameter D 1 is determined,
【数4】 を満足するようにD2および各段部の長さ(の半分)
l1、l2を定めればよい。例えば、断面一様の場合の長
さL0より長くする場合(L>L0)、図14(b)に示す
ように中央部を凸の段とすればよい。一方、断面一様の
場合の長さL0より短くする場合(L<L0)、図14
(c)に示すように中央部を凹の段とすればよい。[Equation 4] To satisfy D 2 and the length of each step (half)
It suffices to determine l 1 and l 2 . For example, when the length is made longer than the length L 0 in the case of a uniform cross section (L> L 0 ), the central portion may be a convex step as shown in FIG. On the other hand, when the length is made shorter than the length L 0 in the case of a uniform cross section (L <L 0 ), FIG.
As shown in (c), the central portion may be a concave step.
【0026】また、本発明の乾燥装置に用いられる振動
板2は矩形に限定されず、例えば図9に示すように振動
板2を円筒形に形成してもよい。図9の場合は、振動板
2の中心に音場が集束するので、この中心部に試料1を
配置すればよい。また、反射板8の形状も一実施例に限
定されず、例えば、図10に示すように円弧状の反射板
8を設けてもよく、あるいは、図11に示すように角度
の異なる複数の山形の反射板8を設けてもよい。Further, the diaphragm 2 used in the drying apparatus of the present invention is not limited to a rectangular shape, and the diaphragm 2 may be formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 9, for example. In the case of FIG. 9, since the sound field is focused on the center of the diaphragm 2, the sample 1 may be placed at this center. Further, the shape of the reflection plate 8 is not limited to the embodiment, and for example, an arc-shaped reflection plate 8 may be provided as shown in FIG. 10, or a plurality of mountain shapes with different angles as shown in FIG. The reflection plate 8 may be provided.
【0027】[0027]
【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明によ
れば、振動板から放射されて直接試料に向けられ、およ
び反射板により反射されて試料に向けられた超音波によ
り試料近傍の空気を振動させ、試料表層の飽和状態にあ
る湿り空気を強制的に乾燥空気と交換して水分の蒸発を
促進させているので、従来の乾燥炉に比較して効率良く
水分等の除去、乾燥を行うことができるとともに、ラン
ニングコストの低減を図ることもできる。しかも、超音
波乾燥は試料内部の温度上昇を招くこともないため、常
温のままで試料の乾燥を行うことが可能である。よっ
て、本発明によれば、常温かつ短時間で試料に含まれた
水分等を効率良く除去して乾燥作業を行うことの可能な
超音波を用いた乾燥装置を実現することができる。As described above in detail, according to the present invention, the air near the sample is radiated by the ultrasonic waves emitted from the vibrating plate and directly directed to the sample, and reflected by the reflecting plate and directed toward the sample. The moisture in the saturated surface layer of the sample is forcibly exchanged with dry air to accelerate the evaporation of water, so that the removal and drying of water etc. can be performed more efficiently than with a conventional drying oven. In addition to being able to carry out, the running cost can be reduced. Moreover, since ultrasonic drying does not cause the temperature inside the sample to rise, it is possible to dry the sample at room temperature. Therefore, according to the present invention, it is possible to realize a drying apparatus using an ultrasonic wave capable of efficiently removing moisture and the like contained in a sample at room temperature and in a short time and performing a drying operation.
【図1】本発明の一実施例である超音波を用いた乾燥装
置を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing a drying device using ultrasonic waves according to an embodiment of the present invention.
【図2】同一実施例の斜視図である。FIG. 2 is a perspective view of the same embodiment.
【図3】縞モード矩形振動板の振動モードと変位分布を
示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a vibration mode and a displacement distribution of a striped mode rectangular diaphragm.
【図4】縞モード矩形振動板の超音波音場の角度依存性
を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the angle dependence of an ultrasonic sound field of a striped mode rectangular diaphragm.
【図5】除去された水の重量と経過時間との関係を示す
図である。FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the weight of removed water and the elapsed time.
【図6】試料の含水率と経過時間との関係を示す図であ
る。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between water content of a sample and elapsed time.
【図7】図6と同様の図である。FIG. 7 is a view similar to FIG.
【図8】振動板の変形例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a modification of the diaphragm.
【図9】図8と同様の図である。FIG. 9 is a view similar to FIG.
【図10】反射板の変形例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a modified example of the reflection plate.
【図11】図10と同様の図である。11 is a view similar to FIG.
【図12】振動板の寸法の一例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of dimensions of a diaphragm.
【図13】音圧と粒子速度の実効値との関係を示す図で
ある。FIG. 13 is a diagram showing a relationship between sound pressure and an effective value of particle velocity.
【図14】ジョイント金具の例を示す図である。FIG. 14 is a diagram showing an example of a joint fitting.
1 試料 2 振動板 3 超音波振動子 4 ホーン 5 ジョイント金具 6 ジェネレータ 7 アンプ 8 反射板 1 sample 2 diaphragm 3 ultrasonic transducer 4 horn 5 joint fitting 6 generator 7 amplifier 8 reflector
Claims (2)
するための気流を発生させる送風機と、 少なくとも互いに平行な2辺を有する振動板と、 前記振動板をその長手方向に曲げ振動が起るように駆動
して、この振動板から超音波を放射させる超音波駆動源
と、 前記振動板から放射された超音波を前記試料に向けて反
射する反射部材とを備えたことを特徴とする超音波を用
いた乾燥装置。1. A blower for generating an air flow for discharging water vaporized from a sample to be dried, a diaphragm having at least two sides parallel to each other, and bending vibration in the longitudinal direction of the diaphragm. And an ultrasonic wave drive source that emits ultrasonic waves from the diaphragm, and a reflecting member that reflects the ultrasonic waves emitted from the diaphragm toward the sample. Drying device using sound waves.
されていることを特徴とする超音波を用いた乾燥装置。2. The drying device according to claim 1, wherein a plurality of the vibration plates are arranged so that their surfaces are parallel to each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29400491A JPH05133683A (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Drying device utilizing ultrasonic wave |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29400491A JPH05133683A (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Drying device utilizing ultrasonic wave |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05133683A true JPH05133683A (en) | 1993-05-28 |
Family
ID=17802001
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29400491A Pending JPH05133683A (en) | 1991-11-11 | 1991-11-11 | Drying device utilizing ultrasonic wave |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05133683A (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2010090690A1 (en) | 2009-02-09 | 2010-08-12 | Heat Technologies, Inc. | Ultrasonic drying system and method |
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-
1991
- 1991-11-11 JP JP29400491A patent/JPH05133683A/en active Pending
Patent Citations (1)
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