超音波の発振制御システム ultrasonic-labo
超音波専用水槽の設計・製造技術を開発
超音波システム研究所は、
超音波の伝搬状態に関する計測・解析技術を応用して、
超音波専用水槽の設計・製造技術を開発しました。
今回開発した技術により
３ｃｍ～４５０ｃｍの超音波容器・水槽に対して、
超音波洗浄や表面改質・・・に適した
超音波の利用効率、キャビテーション、加速度変化、
対象物への伝搬状態・・・を簡単に制御出来るようになりました。
従来の水槽（あるいは振動子）設計や製造においては
音響特性に対する考慮が十分でないために、
振動の干渉・減衰による不均一な事象により
超音波の寿命・水槽のトラブル・・・が起きやすい傾向があります。
この技術は、
現状の水槽・振動子・・に対しても
問題点を検出し
改善・改良を行うことができます。
適切な設計による効果は
適切な使用により、
ステンレスや樹脂・・・の表面が最適化され
小さい出力で高い音圧や幅広い超音波の周波数の伝搬を実現します。
■参考
http://youtu.be/rqLU6sNY4I8
http://youtu.be/iRXFpIRGwlw
http://youtu.be/cfDh2nQsMUY
http://youtu.be/hkhkfZif7JU
http://youtu.be/KyoYQUzWtBs
http://youtu.be/cMwXC8Ac6TQ
http://youtu.be/-lByssYU3z8
http://youtu.be/YsAejpmMdNE
http://youtu.be/ZDDcJ3d0UKw
http://youtu.be/oalzeRZs0DU
これは、新しい水槽の設計・製造技術(注）と表面処理技術であり、
非常に大きな成果であることが、
超音波の効率（出力と音圧・・・の関係）を
測定・解析することで、確認しています。
注：有限会社 共伸テクニカル様のオリジナル製造方法です
http://www.kyo-tec.com/
超音波システム研究所は、
超音波の伝搬状態に関する計測・解析技術を応用して、
超音波専用水槽の設計・製造技術を開発しました。
今回開発した技術により
３ｃｍ～４５０ｃｍの超音波容器・水槽に対して、
超音波洗浄や表面改質・・・に適した
超音波の利用効率、キャビテーション、加速度変化、
対象物への伝搬状態・・・を簡単に制御出来るようになりました。
従来の水槽（あるいは振動子）設計や製造においては
音響特性に対する考慮が十分でないために、
振動の干渉・減衰による不均一な事象により
超音波の寿命・水槽のトラブル・・・が起きやすい傾向があります。
この技術は、
現状の水槽・振動子・・に対しても
問題点を検出し
改善・改良を行うことができます。
適切な設計による効果は
適切な使用により、
ステンレスや樹脂・・・の表面が最適化され
小さい出力で高い音圧や幅広い超音波の周波数の伝搬を実現します。
■参考
http://youtu.be/rqLU6sNY4I8
http://youtu.be/iRXFpIRGwlw
http://youtu.be/cfDh2nQsMUY
http://youtu.be/hkhkfZif7JU
http://youtu.be/KyoYQUzWtBs
http://youtu.be/cMwXC8Ac6TQ
http://youtu.be/-lByssYU3z8
http://youtu.be/YsAejpmMdNE
http://youtu.be/ZDDcJ3d0UKw
http://youtu.be/oalzeRZs0DU
これは、新しい水槽の設計・製造技術(注）と表面処理技術であり、
非常に大きな成果であることが、
超音波の効率（出力と音圧・・・の関係）を
測定・解析することで、確認しています。
注：有限会社 共伸テクニカル様のオリジナル製造方法です
http://www.kyo-tec.com/
＜＜ 超音波の非線形現象 ＞＞
超音波洗浄効果の高い装置は、キャビテーションを考慮した洗浄水槽を使用して
音響流の効果を最適化した振動子・振動板を設置します。
普通の超音波洗浄機は、洗浄物により
様々な、キャビテーション・音響流が発生します。
どうしても、目に見える、あるいは聞こえる範囲での状態評価に集中します。
ところが、ソ連の超音波に関する書籍
「超音波工学と応用技術」ベ.ア.アグラナート/[他]共著には、
「超音波洗浄について、最も重要（効果的）な要因は、音響流である」
と言うことが記載されています。
音響流に関して以下のような説明がありますが、
測定・解析・評価については、はっきりしません。
一般概念
有限振幅の波が、気体または液体内を伝播するときは、音響流が発生する。
音響流は、
波のパルスの粘性損失の結果、自由不均一場内で生じるか、
または音場内の障害物（洗浄物・治具・液循環）の近傍か
あるいは振動物体の近傍で、
慣性損失によって生じる物質の一方性定常流である。
音響流は、
大多数の超音波加工工程、浄化、乾燥、乳化、燃焼、抽出・・・過程での
重要な強化因子であり、媒体内の熱交換と物質交換を著しく促進する。
加工工程での音響流の作用効果は、それらの速度と寸法因子によって決まる。
こうなると、キャビテーションと音響流の議論になり、対応が難しくなります。
そこで、キャビテーション・音響流の影響として
複雑な超音波の音圧変化を統計解析することを考えます。
簡単な実験として、
超音波洗浄器で、液循環がある場合と無い場合の違いを調べます。
ここで、液循環量の変化に合わせて、超音波による音圧変化の様子を観察・測定します。
測定した、音圧データを検討・解析（自己相関・バイスペクトル）することで
超音波における非線形現象をはっきり確認できます。
「超音波工学と応用技術」ベ.ア.アグラナート/[他]共著には、
「流体が振動する現象は非線型理論の集積です」と指摘しています。
従って、超音波の音圧測定・解析・評価により、非線形現象を確認することは
超音波の効果的な利用に発展できることになります。
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
小型ポンプによる液循環により
超音波（音響流）の伝搬状態をダイナミックに制御する
「流水式超音波（音響流制御）システム」を開発しました。
超音波テスターによる
流れの変化と超音波の変化を
水槽・液体（マイクロバブル）・超音波振動子・・・
の相互作用を含めた音圧解析により
目的に合わせた
音響流の変化を利用可能にするシステム技術です。
実用的には、
現状の液循環装置の
ＯＮ／ＯＦＦ制御（あるいは流量・流速・・・の制御）を
装置の設置状態を含めた、構造・強度による
低周波の振動モードを最適化する方法です。
より発展的には
「流水式超音波システム」として
メガヘルツまでの周波数変化を含めた「超音波シャワー」や
低出力の超音波による１０ｍサイズの水槽への超音波刺激・・・
様々な応用が可能です。
－今回開発したシステムの応用実施事例－
ガラス・レンズ部品の精密洗浄（超音波シャワー技術）
複雑な形状・線材・真空部品・・・の表面改質（共振現象の制御技術）
溶剤・洗剤・・・・の化学反応（超音波と流れによる攪拌）
ナノレベルの粉末・塗料・触媒・・・攪拌・分散（表面弾性波の制御技術）
・・・・・・・
上記の技術は、音圧（非線形現象）測定・解析に基づいた、
有限な場合の、表面弾性波と流体の流れに関して
経験データからの解釈・応用としての新しい方法です。
興味のある方は、メールでお問い合わせください
■参考動画
音圧測定１
音圧解析１
音圧測定２
様々な、組み合わせと
使用（制御）方法を提案しています
ポイントは
超音波の正確な発振周波数の測定・解析・確認と
解析と超音波利用目的に基づいて、
対象物・装置・治工具・・・の音響特性を考慮した
超音波伝搬状態を実現させる
以下の技術です
１）マイクロバブルを利用した、専用水槽内の「液体」の均一化
２）超音波の非線形現象（音響流）制御としての「液循環」
３）超音波の発振制御（注）
注）シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1753
治工具と各種の制御により、超音波照射状態を適正に設定することで、
キャビテーションと加速度（音響流）の効果を、
目的に合わせた状態にコントロールできます。
－システムの応用事例－
ガラス製の水槽を利用した精密洗浄
間接容器を利用した表面改質
ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕
各種の化学反応処理
メッキ液・コーティング液の開発
ナノ粒子の製造
複雑な形状へのコーティング・・表面処理
表面の残留応力の緩和処理
水の改質（ラジカル化）
表面弾性波を利用した目的のサイズの霧化
・・・・・・・
補足
２種類の超音波振動子を利用するかわりに
１台の超音波振動子の発振制御、
あるいは液循環制御との組み合わせにより
１台の超音波でも対応可能ですが、
調整・制御は難しくなります
参考動画
超音波プローブによる＜超音波発振制御＞技術
The ultrasonic oscillation control of the ultrasonic probe
超音波振動子の評価技術による「推奨超音波」
超音波システム研究所は（2011年3月に）、
量子力学モデルを超音波伝搬周波数の特性設定に利用した
超音波振動子の設計技術を開発しました。
2011年11月、上記の設計技術に
超音波伝搬状態の測定・解析技術を組み合わせることで
新しい、超音波振動子の設計・評価技術に発展しました。
今回（2013年5月26日）、上記の評価方法による
推奨超音波を公開しました。
カイジョー 投込振動子型超音波洗浄機 200G
●コード長さ:2m
●電流:2A
●発振周波数(kHz):38
●高周波出力(W):150
●電源(V):単相100
●質量(kg):4.5
セット内容
●発振器
●投込振動子
メーカー希望
小売価格（1台）
210,000円（200,000円）
インターネット販売
http://www.orange-book.com/
超音波システム研究所で購入し、動作確認を行っています
大変素晴らしい特性を確認しています
これまでにない新しいタイプの超音波装置です
測定解析を行うことで
非線形性に関する特徴が明確になります
目的に合わせた
「音響流」の制御を非常に簡単に実現できます
詳細は、コンサルティング対応します
参照 ： このページの最後 「超音波振動子の設計・評価技術」
http://youtu.be/TzHkzjRrfQk
http://youtu.be/k27OKem_rP8
http://youtu.be/c4ibvpShOyw
http://youtu.be/Cwaq-HgT0gU
http://youtu.be/yPHetxQe4H8
超音波計測・解析技術の応用事例（ノウハウ）
http://youtu.be/qa-8hFY71ag
http://youtu.be/eAAkWMVpHao
超音波実験 Ultrasonic experiment 超音波コンサルティング
http://youtu.be/k_vVio0Izno
http://youtu.be/2RAL71i1BP8
超音波測定システム Ultrasonic measurement System
http://youtu.be/8pnr4rAkNpo
http://youtu.be/yKfIZ_RHIbo
http://youtu.be/KBqsKfjl5oA
http://youtu.be/cRlrVBo9cRQ
超音波の測定・解析に基づいた制御システム
超音波システム研究所は、
超音波水槽内の液体に伝搬する
超音波の状態を測定・解析する技術を応用して、
水槽の構造・強度・製造条件・・・による影響と
液循環の状態を
目的に合わせた超音波の伝搬状態に
設定・制御する技術を開発しました。
この技術は、
複雑な超音波振動のダイナミック特性（注）を
各種の関係性について解析・評価することで、
循環ポンプの設定方法により、
キャビテーションと加速度の効果を
目的に合わせて設定する技術です。
注：超音波システム研究所のオリジナル技術
超音波専用水槽の設計・製造技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1439
超音波振動子の設置方法による、超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1487
推奨する「超音波（発振機、振動子）」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1798
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
「超音波振動子の設計・評価技術」
この技術は、
超音波の発振・伝搬状態を、量子力学の縮重関数に
適応させるというモデルを
実際の測定・解析データで確認するというものです。
これまでの設計・評価方法とは異なり、
水槽内での超音波伝搬状態に対する、エネルギー順位（高調波の次数に対応）を
音響流や音（低周波の振動）・・の摂動としてとらえることで
振動子の設計・評価条件を決めて、測定確認します。
なお、超音波システム研究所の「超音波テスターの応用」により、
この方法による、具体的な効果として
複数の振動子の相互作用や
振動子表面の疲労状態・・・の確認を実現しています。
特に、超音波振動子の表面状態の計測解析により
疲労状態を確認することで、
一つの水槽内に、複数の超音波振動子を入れて使用する場合の
問題点（改善案）・・・を多数検出することができます。
応用事例として
「超音波利用（洗浄・攪拌・表面改質）に対する
超音波振動子の特徴に合わせた
水槽・間接容器・治工具・・・の設計技術」
としてコンサルティング対応しています。
参考
http://youtu.be/7-87Dy2od3Y
http://youtu.be/WbuPOeFbE68
http://youtu.be/dH6sWgaeCkI
これは、最近のナノレベルの攪拌・分散を効率的に行うための
適切な超音波振動子の必要性から開発した技術です。
なお、この技術ノウハウをコンサルティング事業として、
以下の対応を行っています。
１：超音波振動子の設計評価
２：超音波振動子の設計アドバイス（ノウハウ提供）
３：超音波装置に取り付けられた超音波振動子の測定評価
４：超音波装置に使用されている超音波振動子の特徴に合わせた
使用（各種設定・・）方法に関する提案（ノウハウ提供）
５：その他・・・・
超音波システム研究所は（2011年3月に）、
量子力学モデルを超音波伝搬周波数の特性設定に利用した
超音波振動子の設計技術を開発しました。
2011年11月、上記の設計技術に
超音波伝搬状態の測定・解析技術を組み合わせることで
新しい、超音波振動子の設計・評価技術に発展しました。
今回（2013年5月26日）、上記の評価方法による
推奨超音波を公開しました。
カイジョー 投込振動子型超音波洗浄機 200G
●コード長さ:2m
●電流:2A
●発振周波数(kHz):38
●高周波出力(W):150
●電源(V):単相100
●質量(kg):4.5
セット内容
●発振器
●投込振動子
メーカー希望
小売価格（1台）
210,000円（200,000円）
インターネット販売
http://www.orange-book.com/
超音波システム研究所で購入し、動作確認を行っています
大変素晴らしい特性を確認しています
これまでにない新しいタイプの超音波装置です
測定解析を行うことで
非線形性に関する特徴が明確になります
目的に合わせた
「音響流」の制御を非常に簡単に実現できます
詳細は、コンサルティング対応します
参照 ： このページの最後 「超音波振動子の設計・評価技術」
http://youtu.be/TzHkzjRrfQk
http://youtu.be/k27OKem_rP8
http://youtu.be/c4ibvpShOyw
http://youtu.be/Cwaq-HgT0gU
http://youtu.be/yPHetxQe4H8
超音波計測・解析技術の応用事例（ノウハウ）
http://youtu.be/qa-8hFY71ag
http://youtu.be/eAAkWMVpHao
超音波実験 Ultrasonic experiment 超音波コンサルティング
http://youtu.be/k_vVio0Izno
http://youtu.be/2RAL71i1BP8
超音波測定システム Ultrasonic measurement System
http://youtu.be/8pnr4rAkNpo
http://youtu.be/yKfIZ_RHIbo
http://youtu.be/KBqsKfjl5oA
http://youtu.be/cRlrVBo9cRQ
超音波の測定・解析に基づいた制御システム
超音波システム研究所は、
超音波水槽内の液体に伝搬する
超音波の状態を測定・解析する技術を応用して、
水槽の構造・強度・製造条件・・・による影響と
液循環の状態を
目的に合わせた超音波の伝搬状態に
設定・制御する技術を開発しました。
この技術は、
複雑な超音波振動のダイナミック特性（注）を
各種の関係性について解析・評価することで、
循環ポンプの設定方法により、
キャビテーションと加速度の効果を
目的に合わせて設定する技術です。
注：超音波システム研究所のオリジナル技術
超音波専用水槽の設計・製造技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1439
超音波振動子の設置方法による、超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1487
推奨する「超音波（発振機、振動子）」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1798
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
「超音波振動子の設計・評価技術」
この技術は、
超音波の発振・伝搬状態を、量子力学の縮重関数に
適応させるというモデルを
実際の測定・解析データで確認するというものです。
これまでの設計・評価方法とは異なり、
水槽内での超音波伝搬状態に対する、エネルギー順位（高調波の次数に対応）を
音響流や音（低周波の振動）・・の摂動としてとらえることで
振動子の設計・評価条件を決めて、測定確認します。
なお、超音波システム研究所の「超音波テスターの応用」により、
この方法による、具体的な効果として
複数の振動子の相互作用や
振動子表面の疲労状態・・・の確認を実現しています。
特に、超音波振動子の表面状態の計測解析により
疲労状態を確認することで、
一つの水槽内に、複数の超音波振動子を入れて使用する場合の
問題点（改善案）・・・を多数検出することができます。
応用事例として
「超音波利用（洗浄・攪拌・表面改質）に対する
超音波振動子の特徴に合わせた
水槽・間接容器・治工具・・・の設計技術」
としてコンサルティング対応しています。
参考
http://youtu.be/7-87Dy2od3Y
http://youtu.be/WbuPOeFbE68
http://youtu.be/dH6sWgaeCkI
これは、最近のナノレベルの攪拌・分散を効率的に行うための
適切な超音波振動子の必要性から開発した技術です。
なお、この技術ノウハウをコンサルティング事業として、
以下の対応を行っています。
１：超音波振動子の設計評価
２：超音波振動子の設計アドバイス（ノウハウ提供）
３：超音波装置に取り付けられた超音波振動子の測定評価
４：超音波装置に使用されている超音波振動子の特徴に合わせた
使用（各種設定・・）方法に関する提案（ノウハウ提供）
５：その他・・・・
