超音波洗浄器水槽の表面処理（２００ＭＨｚ以上の高調波による超音波伝搬効率の改善処理）

超音波洗浄器水槽の表面処理（２００ＭＨｚ以上の高調波による超音波伝搬効率の改善処理）

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・制御技術を、
対象物の音響特性として解析・応用することで、
超音波洗浄機・超音波攪拌装置・超音波反応装置・・・の
水槽表面を改質（応力緩和・均一化）する技術を公開しています。

＜＜コンサルティング対応＞＞

メガヘルツの超音波発振制御技術を利用した
表面処理技術のコンサルティング対応として
以下の事項を提供

１：原理の説明
２：具体的な装置の提供：製造販売
（必要であればオーダーメードの超音波発振制御プローブの開発製造）
３：操作方法・作業ノウハウの説明
４：新しい超音波利用技術（応用方法・・）の説明

実績・事例
１：超音波水槽の表面改質
２：超音波振動子の表面改質
３：超音波めっき処理（化学反応のコントロール）
４：超音波加工・溶接・・（超音波による熱伝導効率の改善）
５：各種部品の表面改質（２００ＭＨｚ以上の超音波刺激：金属組織への刺激）

超音波発振制御実験（超音波システム研究所）

超音波発振制御実験（超音波システム研究所）

超音波の音圧測定解析（自己相関、パワースペクトル、バイスペクトル）

超音波の音圧測定解析（自己相関、パワースペクトル、バイスペクトル）

超音波発振制御実験（メガヘルツの超音波プローブ） ultrasonic-labo

超音波発振制御実験（メガヘルツの超音波プローブ）　ultrasonic-labo

＜樹脂の音響特性＞を利用した超音波伝搬制御実験

＜樹脂の音響特性＞を利用した超音波伝搬制御実験

超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
　＜樹脂の音響特性＞を利用した
　メガヘルツの超音波伝搬制御技術を開発しました。
　具体的な利用に関してコンサルティング対応しています。

樹脂（テフロン、塩ビ、ＬＣＰ、・・）の特性は
　一般的に超音波を減衰すると考えられています。
　材質・形状・・の超音波伝搬特性に合わせた各種の設定により、
　メガヘルツの超音波を効率よく伝搬制御することが可能になります。
　詳細は、具体的な対象により異なる設定になるため
　単純に説明できませんが
　樹脂とメガヘルツの超音波による
　洗浄・加工・化学反応・攪拌・・・による
　新しい成果が増えています。

これは、新しい方法および技術です、
　これまでの実施結果（注）から
　樹脂の様々な音響特性は、
　金属・ガラス・・では難しい超音波の非線形伝搬現象を実現しています。

　注：
　　１）超音波シャワーを利用した乳化・分散
　　２）溶剤への流水式超音波洗浄
　　３）樹脂の表面弾性波を利用した超音波霧化制御
　　４）非線形伝搬現象による化学反応制御
　　５）ナノレベルの攪拌・乳化・分散、表面改質
　　６）治工具の超音波特性を利用した均一な粒子製造への応用
　　７）脱気と曝気によるナノレベルのバリ取り技術
　　８）めっき液・塗料・・の製造
　　・・・・

　樹脂形状（容器、棒状、板状、シート状・・）に関して
　　材質・形状・サイズ・製造方法・・・により
　　超音波の伝搬状態が大きく異なります。
　　目的に合わせて、
　　音響特性の測定解析に基づいた
　　適切な超音波制御設定がポイントです。

上記の技術について
「超音波コンサルティング」対応します

２種類のスイープ発振による超音波実験

２種類のスイープ発振による超音波実験

低周波の共振現象と、高周波の非線形現象をコントロールする技術 ultrasonic-labo

低周波の共振現象と、高周波の非線形現象をコントロールする技術　ultrasonic-labo

脱気ファインバブル発生液循環装置を利用した超音波洗浄機（超音波システム研究所）

脱気ファインバブル発生液循環装置を利用した超音波洗浄機（超音波システム研究所）

＜＜脱気ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環装置＞＞

１）ポンプの吸い込み側を絞ることで、キャビテーションを発生させます。
２）キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生します。
上記が脱気液循環装置の状態です

３）溶存気体の濃度が低下すると
キャビテーションによる溶存気体の気泡サイズが小さくなります。
４）適切な液循環により、
20μ以下のファインバブル（マイクロバブル）が発生します。
上記が脱気ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環装置の状態です。

５）上記の脱気ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環装置に対して
超音波を照射すると
ファインバブル（マイクロバブル）を超音波が分散・粉砕して
ファインバブル（マイクロバブル）の測定を行うと
ウルトラファインバブルの分布量がファインバブルの分布量より多くなります
上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態です。


超音波液循環技術の説明

１）超音波専用水槽（オリジナル製造方法）を使用しています。
　　（材質は、樹脂・ステンレス・ガラス・・対応可能です）
２）水槽の設置は
　　１：専用部材を使用
　　２：固有振動と超音波周波数・出力の最適化を行っています。
　　（水槽の音響特性に合わせた対応を実施します）
３）超音波振動子は専用部材を利用して設置しています
　　（専用部材により、定在波、キャビテーション、音響流の
　　　利用状態を制限できます）
４）脱気・ファインバブル（マイクロバブル）発生装置を使用します。
　　　（標準的な、溶存酸素濃度は５－６ｍｇ／ｌ）
５）水槽と超音波振動子は表面改質を行っています。

上記の設定とファインバブル（マイクロバブル）の拡散性により
均一な洗浄液の状態が実現します。

均一な液中を超音波が伝搬することで
安定した超音波の状態が発生します。

この状態から
目的の超音波の効果（伝搬状態）を実現するために
液循環制御を行います
（水槽内全体に均一な音圧分布を実現して、
　超音波、脱気装置、液循環ポンプ、・・の制御設定がノウハウです）

目的の超音波状態確認は音圧測定解析（超音波テスター）で行います。


ポイントは
適切な超音波（周波数・出力）と液循環のバランスです
液循環の適切な流量・流速と超音波キャビテーションの設定により
超音波による音響流（非線形現象）の状態をコントロールします。

ファインバブル（マイクロバブル）の効果で
均一に広がる超音波の伝搬状態を利用します。

オリジナル製品を利用した超音波実験（超音波システム研究所）

オリジナル製品を利用した超音波実験（超音波システム研究所）

超音波プローブを小型ポンプのホースに取り付けた超音波実験（ultrasonic-labo）

超音波プローブを小型ポンプのホースに取り付けた超音波実験（ultrasonic-labo）

－－小型ポンプの流水と超音波プローブによる非線形発振制御技術－－

超音波システム研究所は、
　脱気ファインバブル発生液循環装置と
　超音波プローブによるメガヘルツの発振制御により
「超音波の非線形現象（音響流）を制御する技術」を開発しました。

この技術は
　変化する超音波の音圧データの非線形解析に基づいて
　超音波（キャビテーション・音響流）のダイナミック特性を制御します。

具体的な対象物の構造・材質・音響特性に合わせ、
　効果的な超音波（キャビテーション・音響流）伝搬状態を、
　超音波・対象物・水槽・治具・洗浄液・・・の相互作用を測定確認して、
　目的に合わせた最適な超音波制御条件を実現します。

特に、
　音響流制御による、高調波のダイナミック特性により
　ナノレベルの対応（乳化・分散、洗浄、加工・・）が実現しています。

金属粉末をナノサイズに分散する事例から応用発展させました。

超音波装置固有の
　定在波やキャビテーションのダイナミック特性に基づいた
　適切なキャビテーションと音響流のバランスを最適化する技術として
　複数の超音波プローブによるメガヘルツの超音波発振条件により、
　様々な具体的な事例で実現しています。

これまでは、各種溶剤の効果と超音波の効果・・・・
　様々な、トレードオフの関係にある場合が多かったのですが
　この技術により、適切な相互作用による相乗効果として、
　１０次以上の高調波を含んだ、
　音響流のダイナミック制御が可能になりました。

オリジナル超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
　音響流の評価・・・・多数のノウハウ・・・を
　コンサルティング対応しています。


＜＜ 超音波の音圧データ解析 ＞＞

１）時系列データに関して、
　多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析により
　測定データの統計的な性質（超音波の安定性・変化）について
　解析評価します

２）超音波発振による、発振部が発振による影響を
　インパルス応答特性・自己相関の解析により
　対象物の表面状態・・に関して
　超音波振動現象の応答特性として解析評価します

３）発振と対象物（洗浄物、洗浄液、水槽・・）の相互作用を
　パワー寄与率の解析により評価します

４）超音波の利用（洗浄・加工・攪拌・・）に関して
　超音波効果の主要因である対象物（表面弾性波の伝搬）
　あるいは対象液に伝搬する超音波の
　非線形（バイスペクトル解析結果）現象により
　超音波のダイナミック特性を解析評価します

この解析方法は、
　複雑な超音波振動のダイナミック特性を
　時系列データの解析手法により、
　超音波の測定データに適応させる
　これまでの経験と実績に基づいて実現しています。

注：解析には下記ツールを利用します
注：OML(Open Market License)
　　　https://www.ism.ac.jp/ismlib/jpn/ismlib/license.html
注：TIMSAC(TIMe Series Analysis and Control program)
　　　https://jasp.ism.ac.jp/ism/timsac/
注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境
　　　https://cran.ism.ac.jp/