対象物の振動モードに合わせた、超音波制御技術 ultrasonic-labo
コストを下げて品質を改善した洗浄機の事例
高価な機械ほど、適切な利用状態を追及する必要がありますが、同じ洗浄機械を使用していても非常に良い表面改質を実現できる会社とそうでない会社があります。今回は、コストを下げて品質を改善した洗浄機の事例です。
1. 超音波洗浄機の出力を下げることで、水槽と洗浄液が最適化され、洗浄効果が高くなる事例（コスト：消費電力）
水槽の強度と超音波出力のバランスが悪いと、低周波の振動モード（音の発生）により超音波の減衰とともに洗浄効果が低下します。水槽の強度に合わせた超音波出力を設定すると、高調波の発生とともに洗浄効果の主要因である、音響流が流れ・変化を起こすことで、洗浄効果が改善されます。
2. 洗剤の濃度を下げる、洗浄液の液温を下げる、液循環制御（ON／OFF）設定により最適な相互作用が洗浄効果を改善します（コスト：洗剤の使用量、ヒータの電力）
超音波と洗剤はトレードオフの関係にあります。（超音波は洗剤成分、界面活性剤）を分解します。超音波を利用する場合には、洗剤の濃度は2～3％以下が推奨値となります。
（0.3～0.5％程度の利用実勢が多い状況です）
（0.3～0.5％程度の利用実勢が多い状況です）
洗剤は、洗浄物に接触することが必要です。そのために、超音波と液循環が重要になります。単調な液循環では、同じ洗浄液が同じように動くため洗浄効果が低下します。
3. 一つの水槽に、複数の超音波振動子を入れている場合、超音波振動子の使用数量を減らす、あるいは出力OFFの振動子を組み合わせる
事例 30台→台、10台→3台、5台→2台、水槽構造に合わせた振動子の設置方法により超音波の使用数量は減らすことができます。
単調な振動現象（同じ振動子の同じような発振状態）は、低周波振動の原因になります。
ON／OFF制御は有効ですが、ONの時間とOFFの時間が同じだとONOFFモードの発生になり逆効果です。（数学的な非線形制御を行う方法、あるいは、経験で判断することが必要です）
4. 5-6万円のマグネットポンプの追加で超音波の使用を中止して、洗浄効果を改善した事例があります。
マグネットポンプによるマイクロバブル発生液循環設定で均一な洗浄レベルを実現しました。マイクロバブルの洗浄効果は確かにあります。除去した汚れが再付着をしないように、適切な液循環を実現すると実現します。水槽・洗浄物に合わせた、高いレベルの最適化が必要です。
散歩 東京都 八王子市 小宮公園 ultrasonic-labo
「超音波の非線形現象」を利用した「超音波洗浄技術」
超音波システム研究所は、
オリジナル装置：超音波テスターにより
新しい「超音波洗浄技術」を開発しました。
今回開発した技術により
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する場合、
「超音波の非線形現象」による
超音波のダイナミックな変化をコントロールする
明確な「指標」を確認（設定）することが可能になりました。
特に、
高調波に関する超音波の伝搬状態の特徴を検出・把握することで
精密洗浄に対する効果的な
制御（液循環、治工具、洗浄物の固定方法、・・・）が明確になります。
従って、適切・あるいは有効な
超音波周波数の選択や
異なる周波数の振動子の組み合わせ・・を決定できます。
これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
目的に合わせた 効果的な超音波利用技術です。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
以下の事項について
実験確認を続けた結果として、このような方法を開発しました。
１）超音波の非線形現象と、洗浄効果の関係
２）洗剤・溶剤・・・洗浄液による超音波の非線形現象の変化
各種部品・・・に対して効果的な実績を増やしています。
超音波プローブ
超音波の音圧測定に関する「精密測定プローブ」を開発 Ｎｏ．２
超音波システム研究所は、
超音波の非線形性に関する「統計解析」技術、
超音波のダイナミック特性を「コントロール」する技術、
超音波「キャビテーション」「音響流」の制御技術、
「金属部品のエッジ処理」技術、
上記の技術を応用・発展させ
２０１３年８月に、
超音波の音圧測定に関する
「精密測定プローブの製作」技術を開発しました。
この技術による製品化は、
製品価格が高価になるため行いませんでした。
今回、上記の技術を実現させる簡単な方法を開発しました。
精密測定の必要性に応じて
精密測定プローブの製造販売、
精密測定プローブによる音圧測定、
・・・・
超音波測定に関する技術として
コンサルティング対応します。
参考
