音響流の制御実験（超音波洗浄器・超音波プローブ・小型ポンプの組み合わせ技術）
（超音波の測定・解析に基づいた制御システムを開発）
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・制御するシステムを開発しました。
＜超音波のダイナミックシステム＞
超音波水槽内の液循環をシステムとしてとらえ、解析と制御を行う
多くの超音波（水槽）利用の目的は、
水槽内の液体の音圧変化の予測あるいは制御にあります。
しかし、多くの実施例で
理論と実際の違いによる問題が多数指摘されています。
この様な事例に対して
１）障害を除去するものは
統計的データの解析方法の利用である
＜超音波伝搬状態の計測・解析技術＞
２）対象に関するデータの解析の結果に基づいて
対象の特性を確認する
＜洗浄対象物、攪拌対象物、治工具・・・の音響特性検出技術＞
３）特性の確認により
制御の実現に進む
＜キャビテーションのコントロール技術＞
といった方法により
超音波を効率的な利用状態に改善し
目的とする超音波の利用を実現した
液循環効果の利用例が多数あります
なお、今回の技術を
超音波システムの液循環方法の改良技術として
コンサルティング対応します。
超音波水槽の構造・大きさと
超音波（周波数、出力、台数・・）に合わせた
＜超音波＞と＜水槽＞と＜液循環＞のバランスによる
超音波の最適な伝搬状態を測定・解析データとともに
提案・改良・報告します。
本来は、水槽の新規製作、新規設置、新規超音波の固定、・・・
が最もよいのですが、
現実的には、現状の改良として
液循環ポンプの追加改良で実現させることが
これまでの事例から
費用と効果の最適化になると判断して
提案しています。
必要性と要望により
新規設計・開発にも対応します。
参考
http://youtu.be/spNAfaFWAU4
http://youtu.be/wbN9j6McST0
http://youtu.be/v5-4I42r5Hk
http://youtu.be/zw5RAJYAwEg
http://youtu.be/fybEq3iEXPs
http://youtu.be/8nmCWIa3S3I
http://youtu.be/fa4vgyRhyCY
http://youtu.be/crO48Z0ZBxM
http://youtu.be/ADdQ_4UPRng
http://youtu.be/oKd7CMOSp-s
http://youtu.be/2bv-J7DPEjM
http://youtu.be/wUOCGeJSXdM
http://youtu.be/4TADfF5SMaU
http://youtu.be/6z5hcbj_6SA
http://youtu.be/td0Cm1zHvog
http://youtu.be/WMjMqgziswM
http://youtu.be/fKmfVtNmES8
http://youtu.be/ZXX6oQy06lg
http://youtu.be/AHGk5gByH7I
http://youtu.be/rdQ3kr_27W4
http://youtu.be/miYkj-XG7XQ
http://youtu.be/iMXel-KvHc8
http://youtu.be/WdFrcW4SKbE
http://youtu.be/3FGvlhZKhsU
http://youtu.be/ujVA27jOVIE
水槽の表面検査
http://youtu.be/2hLFlFBFD_o
http://youtu.be/hG3WIxl4d60
http://youtu.be/ybiu6AQ2FwE
http://youtu.be/du9tP_PVqN0
超音波の伝播現象における「音響流」を利用する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1410
超音波装置の最適化技術をコンサルティング提供
http://ultrasonic-labo.com/?p=1401
超音波水槽の新しい液循環システム
http://ultrasonic-labo.com/?p=1271
現状の超音波装置を改善する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=1323
超音波のダイナミック制御技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=2015
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=2433
超音波の＜ダイナミック特性を利用した制御＞技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=3735
超音波洗浄システムを最適化する方法
http://ultrasonic-labo.com/?p=2710
超音波の非線形現象を利用する技術を開発
http://ultrasonic-labo.com/?p=1328
超音波の統計解析（音圧・液温・Ｄｏ濃度）
http://ultrasonic-labo.com/?p=1074
超音波伝搬状態の最適化技術
http://ultrasonic-labo.com/?p=1179
超音波制御装置（制御ＢＯＸ）
http://ultrasonic-labo.com/?p=4906
超音波とファインバブルによるショットレスピーニング処理－－表面残留応力緩和・均一化処理－－超音波洗浄器への応用
超音波システム研究所は、
超音波とファインバブルを水槽内で制御する技術を応用して、
各種材料・部品表面をメガヘルツの音響流で刺激する技術を開発した。
特に、残留応力の緩和・均一化は、多くの成果に発展している。
＜＜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る。
２）キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生する。
上記が脱気液循環装置の状態。
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る。
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）が発生する。
上記が脱気マイクロバブル発生液循環装置の状態。
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る
上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態。
６）超音波を安定して制御可能な状態に対して
オリジナル製品：メガヘルツの超音波発振制御プローブにより
メガヘルツ（１－２０ＭＨｚ）の超音波を発振制御する。
音圧レベルの制御方法は、液循環とメガヘルツの超音波の
オリジナル非線形共振現象（注１）をコントロールすることで
効果的なダイナミック状態に設定・制御する。
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
超音波とファインバブルを水槽内で制御する技術を応用して、
各種材料・部品表面をメガヘルツの音響流で刺激する技術を開発した。
特に、残留応力の緩和・均一化は、多くの成果に発展している。
＜＜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る。
２）キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生する。
上記が脱気液循環装置の状態。
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る。
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）が発生する。
上記が脱気マイクロバブル発生液循環装置の状態。
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る
上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態。
６）超音波を安定して制御可能な状態に対して
オリジナル製品：メガヘルツの超音波発振制御プローブにより
メガヘルツ（１－２０ＭＨｚ）の超音波を発振制御する。
音圧レベルの制御方法は、液循環とメガヘルツの超音波の
オリジナル非線形共振現象（注１）をコントロールすることで
効果的なダイナミック状態に設定・制御する。
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
ウルトラファインバブルとメガヘルツの音響流制御実験（超音波システム研究所）
超音波システム研究所は、
超音波とファインバブルを水槽内で制御する技術を応用して、
各種材料・部品表面をメガヘルツの音響流で刺激する技術を開発した。
特に、残留応力の緩和・均一化は、多くの成果に発展している。
＜＜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る。
２）キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生する。
上記が脱気液循環装置の状態。
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る。
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）が発生する。
上記が脱気マイクロバブル発生液循環装置の状態。
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る
上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態。
６）超音波を安定して制御可能な状態に対して
オリジナル製品：メガヘルツの超音波発振制御プローブにより
メガヘルツ（１－２０ＭＨｚ）の超音波を発振制御する。
音圧レベルの制御方法は、液循環とメガヘルツの超音波の
オリジナル非線形共振現象（注１）をコントロールすることで
効果的なダイナミック状態に設定・制御する。
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
超音波とファインバブルを水槽内で制御する技術を応用して、
各種材料・部品表面をメガヘルツの音響流で刺激する技術を開発した。
特に、残留応力の緩和・均一化は、多くの成果に発展している。
＜＜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る。
２）キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生する。
上記が脱気液循環装置の状態。
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る。
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）が発生する。
上記が脱気マイクロバブル発生液循環装置の状態。
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る
上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態。
６）超音波を安定して制御可能な状態に対して
オリジナル製品：メガヘルツの超音波発振制御プローブにより
メガヘルツ（１－２０ＭＨｚ）の超音波を発振制御する。
音圧レベルの制御方法は、液循環とメガヘルツの超音波の
オリジナル非線形共振現象（注１）をコントロールすることで
効果的なダイナミック状態に設定・制御する。
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
ファインバブルと超音波の最適化実験（脱気ファインバブル発生液循環装置）
超音波の伝搬制御技術開発に関する基礎実験ーー伝搬特性（自己相関・バイスペクトル・パワー寄与率・インパルス応答）の評価技術ーー（超音波システム研究所）
超音波洗浄器にメガヘルツ超音波を追加する技術 ーー超音波の音圧・振動データから、超音波のダイナミック制御を実現するーー（超音波システム研究所）
オリジナル超音波実験の公開ーー脱気ファインバブル発生液循環装置を利用した超音波システムーー（超音波システム研究所）
超音波システム研究所は、
超音波に関する実験写真を公開しています。
超音波実験 Ultrasonic experiment
１：キャビテーションと音響流（非線形現象）の制御技術
２：超音波専用水槽の表面改質処理（表面残留応力の緩和処理）技術
３：超音波の伝搬特性に基づいた、間接容器・治工具の開発・応用技術
４：脱気ファインバブル発生液循環システムの開発技術
５：超音波のダイナミック制御技術
６：超音波システム（音圧測定・解析、発振制御）の開発技術
７：超音波素子表面の表面弾性波を調整する技術
上記に関する「超音波実験」写真を公開しています。
＜超音波伝搬特性（音響特性）の分類＞
1：線形型
2：非線形型
3：ミックス型
4：ダイナミック変動型
（ 4－1：線形変動型 4－2：非線形変動型 4－3：ミックス変動型 ）
この分類を、超音波利用目的に合わせて
発振制御条件（スイープ発振条件）として設定します。
環境・条件・・により
複数の発振を組み合わせる場合も同様ですが
相互作用に対する測定確認が不十分だと
ダイナミックな非線形現象は発生しません。
分類の詳細
１：線形型（キャビテーション主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・３倍）の範囲で
若干の変化がある状態
注：低調波（発振周波数の１／８）以下の場合
低周波の共振状態により、不安定な共振と干渉が発生し
安定した状態が実現しない傾向になります
２：非線形型（音響流主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
高調波（発振周波数１０倍以上）の範囲で
若干の変化がある状態
注：高調波は、超音波振動子、発振プローブ・・の
表面状態の工夫（特願２０２０－３１０１７ 超音波制御）により
発振周波数の１００倍を実現することも可能です
３：ミックス型（キャビテーションと音響流の組み合わせ型）
超音波発振部材の設置方法や接触部材・・・の相互作用により
発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／８，１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・１０倍）の範囲で
自然に発生する、大きな変化がある状態
コメント
上記の１，２，３は、基本的な伝搬状態ですが
振動現象が、安定して長時間同じ現象を続けるためには、各種制御・・工夫が必要です
上記の１，２，３は、単調な発振状態を継続すると
周波数の低下や超音波の減衰現象が発生し
超音波の利用効果は小さく、無くなっていきます
そのために、実用的には、変動型を利用することが必要です
４：変動型（各種制御による変化を利用するタイプ）
４－１：線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／８～１０倍程度）で
制御可能にした状態
４－２：非線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／２～５０倍程度）で
制御可能にした状態
４－３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
複数の超音波発振部材や発振制御・・の
音響特性や相互作用の確認に基づいて
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／１６～１００倍程度）で
制御可能にした状態
超音波に関する実験写真を公開しています。
超音波実験 Ultrasonic experiment
１：キャビテーションと音響流（非線形現象）の制御技術
２：超音波専用水槽の表面改質処理（表面残留応力の緩和処理）技術
３：超音波の伝搬特性に基づいた、間接容器・治工具の開発・応用技術
４：脱気ファインバブル発生液循環システムの開発技術
５：超音波のダイナミック制御技術
６：超音波システム（音圧測定・解析、発振制御）の開発技術
７：超音波素子表面の表面弾性波を調整する技術
上記に関する「超音波実験」写真を公開しています。
＜超音波伝搬特性（音響特性）の分類＞
1：線形型
2：非線形型
3：ミックス型
4：ダイナミック変動型
（ 4－1：線形変動型 4－2：非線形変動型 4－3：ミックス変動型 ）
この分類を、超音波利用目的に合わせて
発振制御条件（スイープ発振条件）として設定します。
環境・条件・・により
複数の発振を組み合わせる場合も同様ですが
相互作用に対する測定確認が不十分だと
ダイナミックな非線形現象は発生しません。
分類の詳細
１：線形型（キャビテーション主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・３倍）の範囲で
若干の変化がある状態
注：低調波（発振周波数の１／８）以下の場合
低周波の共振状態により、不安定な共振と干渉が発生し
安定した状態が実現しない傾向になります
２：非線形型（音響流主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
高調波（発振周波数１０倍以上）の範囲で
若干の変化がある状態
注：高調波は、超音波振動子、発振プローブ・・の
表面状態の工夫（特願２０２０－３１０１７ 超音波制御）により
発振周波数の１００倍を実現することも可能です
３：ミックス型（キャビテーションと音響流の組み合わせ型）
超音波発振部材の設置方法や接触部材・・・の相互作用により
発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／８，１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・１０倍）の範囲で
自然に発生する、大きな変化がある状態
コメント
上記の１，２，３は、基本的な伝搬状態ですが
振動現象が、安定して長時間同じ現象を続けるためには、各種制御・・工夫が必要です
上記の１，２，３は、単調な発振状態を継続すると
周波数の低下や超音波の減衰現象が発生し
超音波の利用効果は小さく、無くなっていきます
そのために、実用的には、変動型を利用することが必要です
４：変動型（各種制御による変化を利用するタイプ）
４－１：線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／８～１０倍程度）で
制御可能にした状態
４－２：非線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／２～５０倍程度）で
制御可能にした状態
４－３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
複数の超音波発振部材や発振制御・・の
音響特性や相互作用の確認に基づいて
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／１６～１００倍程度）で
制御可能にした状態
