２種類の超音波プローブによる２種類の発振を利用した超音波洗浄システム

コメント メガヘルツ超音波による共振現象は 非常に高い音圧レベルを実現します 循環ポンプの振動レベルに合わせると ファンクションジェネレーターの出力は３００ｍV程度になります 現状の超音波利用に関して 新しい技術に発展できると考えています  

超音波を利用した、「ナノテクノロジー」の研究・開発装置

 超音波を利用した、「ナノテクノロジー」の研究・開発装置

超音波システム研究所は、

　これまでに開発した

　「超音波による攪拌・分散・乳化・破砕・・」の技術を応用して

　効率良く「ナノテクノロジー」研究・開発に利用できる

　超音波システムを開発・対応しています。

このシステムは

　以下の装置と技術の組み合わせにより実現します。

＜＜装置＞＞

洗浄システム（推奨）

http://ultrasonic-labo.com/wp-content/uploads/52cc97c1a13fd294f53af526edd69990.pdf

＜＜技術＞＞

　＊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

　＊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

　＊超音波の「非線形現象に関する」制御技術

　＊超音波とマイクロバブルによる「表面改質技術」

　＊超音波の「音圧測定・解析技術」

　＊揺動ユニットによる

　超音波（キャビテーション・加速度・音響流）制御技術

　＊オリジナル超音波システムの開発技術

　＊超音波プローブの「発振・制御」技術

　＊超音波を利用した「表面弾性波の計測技術」

　＊・・・・・

上記を、目的（サイズ、価格、性能・・・）に合わせた、

　オリジナルシステムとして提案・提供します。

このシステムによる具体的な応用事例

１）カーボンナノチューブ、銀粉、鉄粉、銅粉、

　アルミニウム粉、・・・

　のナノレベルの分散

　

２）各種ポリマーの水溶媒・・・への溶解・乳化

３）高調波による化学反応の促進

４）各種粉末への表面処理

　（超音波特有の新しい表面処理効果を実現しました。）

５）機械加工・研磨・表面処理・・・への利用

　（鋼材・・・への超音波（高調波）伝搬）

特に、

　超音波の発振周波数に対して、

　対象物への伝搬周波数（キャビテーションと音響流の効果）を

　明確に制御することで、安定した超音波の効果を実現します。

非常に単純な事項が多いのですが

　個別の音響特性に対する対処・設定・・が異なるため

　具体的な事項は

　ノウハウとしてコンサルティング対応します。

現状の超音波装置を利用する場合は

　発振の順序・方法、出力変化の方法、

　水槽内の液面の振動・・に関する

　各種（時間の経過による特性の変化・・）の

　特性・特徴を測定確認する必要があります。

　特に、水槽・液体・装置・治工具・・設置方法・・・に関する

　＜相互作用の影響＞を数値・グラフ化により、

　全体的に、超音波の状態を把握することが重要です。

その結果

　４０ｋＨｚの超音波振動子を使用した

　１００ｋＨｚ－３ＭＨｚの超音波（高調波）による

　非線形性（キャビテーションや音響流）の効果を利用できます。

　この、高い周波数と高い音圧レベルの実現により

　ナノレベルの研究開発への利用が、可能となります。

これは、超音波に対する新しい視点です、

　これまでの実施結果・・から

　対象物と超音波振動子の周波数の関係よりも

　システム全体として

　各種の超音波振動による相互作用の影響が

　大変大きいことを確認しています。

　超音波の伝搬状態を有効に利用するためには

　相互作用による伝搬周波数の状態を検出して

　最適化（制御）することが必要です。

コンサルティングを含め推奨システムとしては、

　２種類の超音波振動子の同時照射を

　目的に合わせて制御・利用する方法が

　（超音波の利用範囲、制御の簡易性・・から）

　最も効率的だと考えています。

この技術・装置（システム）は

　間接容器の利用を行うため、

　具体的な対象物の構造・材質に合わせた、

　様々な、洗剤・溶剤・・・各種媒体に対して、

　化学反応・・・による現象を含めた利用が、可能です。

必要な場合は

　空中超音波、あるいは

　超音波素子による直接伝播・・・

　簡易実験装置といったことにも対応します。

　（このようなタイプによる実績はあります）

これまでは、対象物・・の音響特性と超音波の効果は、

　トレードオフの関係にあることが多かったのですが

　様々な相互作用の組み合わせ技術により

　装置全体に対する

　各種の音響特性を目的に合わせて

　最適化することが可能になりました。

　大変効率的で応用範囲の広い、研究開発システムです。

オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、

　実績を含め、ナレベルの効果を確認しています。

原理の論理的な説明と

　具体的な方法（技術）について

　コンサルティング対応します。

超音波（伝搬状態）測定・解析に特化した ＜＜ 超音波技術コンサルティング ＞＞

 超音波（伝搬状態）測定・解析に特化した

　＜＜　超音波技術コンサルティング　＞＞

超音波技術コンサルティング

現在、超音波は幅広く利用されていますが、

　多数の問題があります。

最大の問題は、

　適切な測定方法がないために

　超音波利用の適切な状態が

　明確になっていないことです。

偶然(対象物、冶具、環境、気候の変化　等)に

　左右されているのが実状です。

この問題を、

　機械設計・装置開発の経験に基づいた

　「超音波の測定技術」と

　制御システム開発の経験を利用した

　「統計数理による解析技術」を

　組み合わせることで

　解決する技術・製品を開発しました。

このオリジナル製品（超音波テスター）を利用して

　コンサルティング対応します

オリジナル製品：超音波テスター標準タイプの特徴

　＊測定（解析）周波数の範囲　０．１Ｈｚ　から　１０ＭＨｚ

　＊24時間の連続測定が可能

　＊任意の２点を同時測定

　＊測定結果をグラフで表示

　＊時系列データの解析ソフトを添付

反秀才論より

 秀才の方法

「『既存の最先端理論』や『既存の最先端研究』の成果を捜し出して、
それをもとに自分の問題に当てはめようとする」だろう。
そして、こういった「ひな形（＝教科書的事例）」がない場合には、この方法は決してうまく行かない。

反秀才の方法

自分で実験してみた経験から出る、
　「反秀才」の神憑かり的な直観力が物を言うのだろう。

日本の反秀才の方法（石井孝雄（日本オイルシールNOK総合技術研究所）

１）本を読むことではなく、
　実験装置を作ることでもなく、シールにたずさわったことのある人を求めて
　内外を問わず接近し、現場の職人たち（頭でなく、
　いわば皮膚感覚でオイルシートを知っている人たち）の言に耳を傾け、
　それを収録してまわった。

２）これら多くの真実らしき断片を見据えて、
　その奥にある統一的メカニズムを描像することだった。

基本となった考え方
　「『要はまじめに働けばよいのだ。
　日本人だって煎じつめるとそれだけではないか。
　そして環境さえ醸成すればどんな人種でも特に貧しい人なら必ず、
　　まじめに働くのだ。』という彼の発見した法則は普遍的である。

秀才と反秀才の違いは
　「ロゴス（論理）」と「パトス（情念）」で見極められる。
　つまり、秀才に共通するもの「知能」の高さであり、
　反秀才に共通するものが「情熱」の大きさである。

われわれ理論研究においても、歴史は、
大学や国立の研究所以外のごく民間人が大貢献してきたのである。
フェルマーの定理のフェルマーは法律家であった。
ニュートンですら一地方公務員であるときに素晴らしい業績を残している。
ルベーグは高校の先生、グリーンの定理のグリーンは学外の独学者であった。
もちろん、アインシュタインは特許局員にすぎなかった。
フェルマーの定理を証明したワイルス博士も
その証明の時には、一種の在宅研究者であった。

こういう人々は非常に多い。
確かに教育は大学、大学院で受けることもあるが、
基礎研究は結局その人個人個人の『情熱』に依存しているからである。

この意味では、理論研究であったとしても、
基本的には、実験研究や開発と同じで、私設研究所、
個人研究所が非常に大きな役割を果している、ということである。


反秀才論: NASAの研究生活の中から
柘植 俊一 (著) 　出版社 ‏ : ‎ 読売新聞社　発売日 ‏ : ‎ 1990/3/1

石井孝雄様の言葉
「あなたが　自分で導き出した研究成果で、
　＜自分が幸せになり、研究を利用させてやった相手も幸せになり、
　　そして、世の中の人すべてが幸せになる＞　ように、

　研究発見の結果に、タフな生命を吹き込むには、
　ベンチャーを育てあげた経験のある立派な見識をもった人を探し出して、
　その人から体験を聴きなさい。
　御指導を仰ぎなさい。と、感じていたんです。」

超音波利用に関する、照射対象物の固定技術を開発

 超音波システム研究所は、

超音波洗浄に関して、洗浄水槽内で対象物の設置・固定技術を開発しました

洗浄目的に合わせた超音波周波数が効率良く伝搬するための

設置・固定方法に関する、治具・・・関連技術を開発しました。

これまでに、開発した

超音波振動子の設置技術による

キャビテーションと音響流の効果を制御する方法を

洗浄対象物・治工具・・・を含めた配置・固定・設置方法として、

再付着・・・の起きない効果的な技術にまとめました。

使用する水槽や超音波（周波数、出力・・）、

洗浄対象物の特徴・材質・個数・治工具・・・により

個別の具体的な技術になります。

水中での対象物の超音波伝搬に関する

測定解析により、非線形性に関する特徴を検出することで

この方法を開発しました。

超音波プローブ製造技術（超音波伝搬特性を測定・解析・評価する技術）

 超音波システム研究所は、

＜超音波伝搬特性（音響特性）の分類＞に基づいた、

５００Ｈｚから２００ＭＨｚの音圧測定技術により

５００Ｈｚから９００ＭＨｚの超音波伝搬状態を制御可能にする

超音波プローブの製造・評価技術を開発しました。

目的に合わせた、

　オリジナル超音波発振制御プローブの製造開発が可能です。

この技術を、コンサルティング提供しています

　興味のある方はメールでお問い合わせください

現状では、以下の範囲について対応可能となっています。

超音波プローブ：概略仕様

　測定範囲　０．０１Ｈｚ～２００ＭＨｚ

　発振範囲　１．０ｋＨｚ～２５ＭＨｚ

　伝搬範囲　０．５ｋＨｚ～９００ＭＨｚ以上（解析確認）

　材質　ステンレス、ＬＣＰ樹脂、シリコン、テフロン、ガラス・・・

　発振機器　例　ファンクションジェネレータ

　計測機器　例　オシロスコープ

各種対象（水槽、振動子、プローブ、治具、対象物・・・）について

基本的な超音波の音響特性（応答特性、伝搬特性）を確認することで、

利用目的に合わせた、超音波伝搬状態を、発振条件により実現します。

超音波プローブの伝搬特性

１）振動モードの検出（自己相関の変化）

２）非線形現象の検出（バイスペクトルの変化）

３）応答特性の検出（インパルス応答特性の解析）

４）相互作用の検出（発振電圧と受信電圧の相互作用：パワー寄与率を解析）

注：「R」フリーな統計処理言語かつ環境

　autcor：自己相関の解析関数

　bispec：バイスペクトルの解析関数

　mulmar：インパルス応答の解析関数

　mulnos：パワー寄与率の解析関数

脱気・マイクロバブル発生液循環システム

 

超音波システム研究所は、

　目的に合わせた効果的な超音波制御を実現するために、

　＜脱気・マイクロバブル発生液循環システム＞を利用しています。

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

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

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・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、・・の運転制御がノウハウです）

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・加速度効果の状態をコントロールします

脱気・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

液循環により、以下の自動対応が実現しています

溶存気体は、水槽内に分布を発生させ

レンズ効果・・・の組み合わせにより、超音波が減衰します

もうひとつは

適切な液循環による効率の良い超音波照射時は、

大量の空気・・が水槽内に取り入れられても

大きな気泡となって、水槽の液面から出ていきます

しかし、超音波照射を行っていない状態で

オーバーフロー・・により

液面から空気を取り込み続けると、超音波は大きく減衰します。

この空気を入れる操作は必要です

多数の研究報告・・がありますが

液循環の無い水槽で、長時間超音波照射を行い続け

溶存気体の濃度が低下すると

音圧も低下して、キャビテーションの効果も小さくなります

（説明としては、キャビテーション核の必要性が空気を入れる理由です

　液面が脱脂油や洗剤の泡・・・で覆われた場合も空気が遮断され

　同様な現象になります）

さらに、

超音波照射により、脱気は行われ

溶存気体の濃度は低下して、分布が発生します

単純な液循環では、この濃度分布は解消できません

この濃度分布の解決がマイクロバブルの効果です

脱気・マイクロバブル発生液循環が有効な理由です