超音波システム研究所＜理念＞
「われわれの最も平凡な日常の生活が何であるかを
最も深くつかむことによって
最も深い哲学が生まれるのである
学問はひっきょうLIFEのためなり。
LIFEが第一等のことなり。LIFEなき学問は無用なり。」
西田幾多郎
深い哲学に基づいた
実験（物として物を観察すること）により
超音波の有効利用を広めていきたいと考えています
超音波システム研究所＜理念Ⅱ＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=3865
「群れない、慣れない、頼らない」
堀文子
冬枯れの萩の姿
超音波システム研究所＜理念＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=1985
深い哲学に基づいた
実験（物として物を観察すること）により
超音波の有効利用を広めていきたいと考えています
超音波の非線形振動
非線形振動（発振制御、音、音響流、相互作用・・・）に含まれる
低周波の振動エネルギー対応（工夫）により
超音波の非線形現象をコントロール可能にしています。
各種の実施結果（注）から
様々な組み合わせによる幅広い対応を提案・実施しています。
注：
１）ナノレベルの乳化・分散
２）溶剤を利用した超音波洗浄
３）超音波霧化サイズの制御
４）化学反応制御実験
５）ナノレベルの触媒の攪拌・乳化・分散
６）均一な粒子製造への応用
７）金属の表面処理
８）メガヘルツの超音波伝搬
９）精密洗浄
１０）アルミダイキャストの均一化
１１）各種溶剤・・・の均一化
１２）その他・・・
この技術（詳細なノウハウ・・）を
コンサルティング事業として、提供（対応）しています。
ポイントは
表面弾性波の利用方法です、
対象物の条件・・・により
超音波の伝搬特性を確認することで、
オリジナル非線形共振現象（注１、２）として
対処することが重要です
注１：オリジナル非線形共振現象
オリジナル発振制御により発生する高調波の発生を
共振現象により高い振幅に実現させたことで起こる
超音波振動の共振現象
注２：過渡超音応力波
変化する系における、ダイナミック加振と応答特性の確認
時間経過による、減衰特性、相互作用の変化を確認
上記に基づいた、過渡超音応力波の解析評価
物の動きを読む＜統計的な考え方＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
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
各種データの時系列変化の様子を解析・評価して、
時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する
超音波伝搬現象の「サイクル」と、「影響範囲」を見つけます
この関係性からボールＮ個のジャグリング状態を設定して制御を行うと、
自然なシステムの状態に適した制御となり、効率の高い超音波システムとなります
＜＜ 超音波のジャグリング制御 ＞＞
制御できると超音波システムは 大変便利な道具（装置）になります
超音波照射による現象を 安定して効率よく利用するためには
超音波発振機や振動子以外の条件（注）に関する 検討や開発も必要です
注：水槽、洗浄液、装置の固定方法、治工具、液循環・・・
水槽や液循環・・・の影響も大きいのですが
現在使用中の超音波を効率用利用するための
単純ですが大きな改善が可能な
アイデアと方法を紹介します
（ 具体例や実績は多数あります
２０ｃｃ－１８００リットルまで対応実績があります ）
＊＊ 超音波システムの制御 ＊＊
この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください
省エネルギーにもなります、広く普及させたいと考えています 特許申請は行いません
（インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています）
詳細については「 超音波システム研究所 」にお問い合わせください
単純ですが、個別の要因（水槽、伝搬対象物、・・）により適切な設定が必要です
新しい超音波システムの制御
＜＜ シャノンのジャグリング定理の応用 ＞＞
注：JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon
of the Massachusetts Institute of Technology
is schematically represented for the three-ball cascade.
（ http://www2.bc.edu/~lewbel/jugweb/science-1.html より）
シャノンのジャグリング定理
( F + D ) ＊ H = ( V + D ) ＊ N
F ： ボールの滞空時間（Flight time）
D ： 手中にある時間（Dwelling time）
H ： 手の数（Hands）
V ： 手が空っぽの時間（Vacant time）
N ： ボールの数（Number of balls）
＜＜ 応用 ＞＞
Ｆ ： 超音波の発振・出力時間
Ｄ ： 循環ポンプの運転時間
H ： 基本サイクル（キャビテーション・加速度のピークの発生する）
V ： 脱気装置の運転時間
N ： 超音波（発振）周波数の異なる振動子の数
説明
各種データの時系列変化の様子を解析（応答特性・・・）して、
時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する
サイクルと影響範囲を見つけます
この関係性からボールＮ個のジャグリング状態を設定して制御を行うと、
自然なシステムの状態に適した制御となり、
効率の高い超音波システムとなります
Ｆ・Ｄ・Ｖの関係は時間の経過とともにトレードオフの関係になります、
そのために各種の運転として他の条件を停止させた状態で
運転する方法が必要になります
これまでにも、結果としては適切と思える状態が発生することがありましたが
数時間、数日、数ヶ月後には適切でなくなり、
再調整することがありました
このような経験の中から適切なモデルを検討していましたが、
ジャグリングモデルは大変良く適合するとともに、
高い効率と安定性を示しました
超音波の目的（キャビテーションの効果、加速度の効果、 等）に対して、
装置の運転時間の調整で対応（最適化）することが可能です
但し、一般的な時間を提示できないのはシステムの系として
水槽やポンプの構造による影響が大きいため、
そこに合わせる（音響特性を考慮した最適化の）必要があるためです
参考動画
http://youtu.be/z9U_zAqYbME http://youtu.be/4qllXYFuqBM
http://youtu.be/OVWyXfQY2Uk http://youtu.be/83dDoHXLu5Y
http://youtu.be/az0kxOEKVHE http://youtu.be/WGXBGfy3W1w
http://youtu.be/h6YM0HD7W8o http://youtu.be/lyjmlQLUP48
参考として、単純な応用例
３００リットルの水槽で３０リットル毎分の循環ポンプと脱気装置の場合
超音波１ ——
超音波２ —— ——
脱気装置 — — —
循環ポンプ — — — ．．．．
超音波出力：２分 １００-２００ワット、 脱気装置 １分、 循環ポンプ １分
ポイント
システムを「時間で移動するボールのジャグリング状態」として
捉えることが重要です
トレードオフの関係にあるパラメータを
適切にバランス運転することを可能にします
通信の理論を考えたシャノンが
ジャグリングの理論を考えた理由もそこにあるように思います
各種の運転・停止時間の設定により
キャビテーションと加速度の効果を 調整することが可能です
オリジナルの音圧測定解析装置：超音波テスターにより
応答特性の確認を行い、提案・実施しています
特に、複数の同じタイプの超音波振動子を
一つの水槽に入れて利用している場合
この制御を行うことで 洗浄・攪拌・改質・・・・の効果を大きく改善できます
現状の超音波装置の対策としては 最も効果的で実用的です
但し、装置の振動系の測定解析を行う必要があります
装置の振動系の問題がある場合には 測定解析に時間がかかります
興味のある方はメールでお問い合わせください
＜ダイナミック特性を利用した制御＞
http://ultrasonic-labo.com/?p=1299
超音波伝搬状態の最適化技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1010
物の動きを読む数理（音圧・液温・Ｄｏ濃度）
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
インフォメーション http://ultrasonic-labo.com/blog
参考
１）超音波洗浄器（基礎実験・確認）
超音波洗浄器の利用技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1318
超音波洗浄器の利用技術 Ｎｏ．２
http://ultrasonic-labo.com/?p=1060
超音波洗浄器(42kHz)による＜メガヘルツの超音波洗浄＞技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1879
２）超音波利用（応用技術・ノウハウ）
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
超音波専用水槽の設計・製造技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1439
超音波のダイナミック制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=2015
超音波に関する、オリジナル技術により、
超音波コンサルティング対応します。
http://youtu.be/Jj3H1bk7uLE 表面改質
http://youtu.be/F8et0LUGzgw キャビテーション制御
http://youtu.be/DP_UvugccJA 樹脂容器の利用
http://youtu.be/tfR9-rp7Gyk 表面弾性波
http://youtu.be/jJZUMaDhUo4 超音波の伝搬現象
http://youtu.be/0-G-CYRN3j0 表面改質
http://youtu.be/Y30oQ9i7Xi4 液循環システム
http://youtu.be/-O92v_toyx0 超音波制御（最適化）
http://youtu.be/N8ZeQm_IXGI 音圧測定解析
http://youtu.be/AgAzsDhaf_8 超音波データ
http://youtu.be/-kd-Y-GD6MM 超音波データ
http://youtu.be/yGFRFIC8908 超音波実験（スライドショー）
http://youtu.be/7j8xp0qtLQU 表面処理
http://youtu.be/aOEUqS2YDPE 流水式超音波
http://youtu.be/fRNG0EEHbbY ガラス容器の利用
http://youtu.be/mlX94XFEqqY キャビテーション制御
http://youtu.be/UvMYo7P2Ylw 超音波シャワー
http://youtu.be/VxDHwu4H7NQ アルミ箔の超音波分散
http://youtu.be/pBVwmh924G0 高分子ポリマーの攪拌（乳化・分散）
http://youtu.be/mR1O890hltA 超音波シミュレーション
http://youtu.be/nLusu3wAyxQ 表面検査
http://youtu.be/yct_sOOPenA 金属部品のエッジ処理
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
超音波洗浄ラインの超音波伝搬特性を解析・評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2878
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2433
「流水式超音波システム」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1258
超音波を利用した「分散」技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1066
超音波の「音響流」制御による「表面改質技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=2047
「超音波の非線形現象」を目的に合わせてコントロールする技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2843
デジタルカメラによる キャビテーションの写真を利用した超音波制御技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1461
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
超音波システム（超音波洗浄機）のカスタム対応
http://ultrasonic-labo.com/?p=2149
超音波の発振・制御・解析技術による部品検査技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2104
超音波美顔器を利用した、 組み合わせ「超音波伝搬制御技術」
http://ultrasonic-labo.com/?p=1205
超音波システム研究所のオリジナル技術資料
http://ultrasonic-labo.com/?p=2098
小型超音波振動子による「超音波伝播制御」技術を開発
超音波システム研究所は、
小型超音波振動子（ ４０ｋＨｚ ５０Ｗ ）を使用した
超音波＜実験・研究・開発＞に適した
超音波「超音波伝播制御」技術を開発しました。
この技術は、これまでに開発した
液体・気体・固体（弾性体）に関する
超音波の相互作用を研究した
以下の技術の組み合わせにより実現しました
＊複数の異なる周波数の振動子の「同時照射」技術
＊間接容器の利用に関する「弾性波動」の応用技術
＊振動子の固定方法による「定在波の制御」技術
＊「超音波の非線形現象」を利用する技術
＊時系列データのフィードバック解析による「超音波測定・解析」技術
＊液循環に関する「ダイナミックシステム」の統計処理技術
＊対象物の接合状態に合わせた、超音波溶着技術
＊空中超音波の伝搬状態を評価する技術
＊通信の数学的理論を応用した超音波制御技術
＊「もの」の表面を伝搬する超音波の応用技術
上記の技術を （2011年12月06日に開発した）
超音波のＭｏｎｏｉｄ（モノイドの圏）モデル(注）
として整理・発展させています。
＜注＞：
基本的な超音波発振による現象全体をＲｉｎｇ（環の圏）として、
キャビテーション・・による（発振周波数を主体とした）現象を
「アーベル群の圏」
加速度・・による（周波数の変化を主体とした）現象を
「Ｍｏｎｏｉｄ（０元をもつ乗法の一元体）」
とするモデルを開発しました。
水中以外への対応のため
表面弾性波を含めた、振動現象全体にモデルを拡張しています。
－今回開発したシステムの応用事例－
ガラス製の水槽を利用した化学反応実験に適した治工具の開発
調理用機器を利用した表面改質専用用具の開発
「揺動ユニット」と組み合わせて利用するための専用部品の開発
各種の超音波攪拌専用用具の開発 ・・・・・・・
■参考動画
