2011年8月31日水曜日
超音波＜攪拌＞技術
■「超音波攪拌技術の基礎と応用」
対 象： 関連部門若手担当者
開催予定日時：
２０１１ 年 １０月 １１日 (火)
１０：３０～１７：３０
会 場：研修室
（東京・西新宿：小田急新宿第一生命ビル２２Ｆ）
定 員：２５名 （研修室）
主催： 株式会社日本テクノセンター
このセミナーで
「超音波振動子の設置方法による、
定在波の制御ノウハウ」を公開します
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page011.html
http://www.j-techno.co.jp/
■プログラム
１）超音波の基礎１
ａ．水中の超音波
ｂ．空中の超音波
ｃ．弾性体の超音波
２）超音波の基礎２
ａ．キャビテーション効果
ｂ．加速度（音響流）効果
３）デモンストレーション１
（超音波洗浄器とデジタルカメラによる）
ａ．キャビテーションの観察
ｂ．キャビテーション効果の確認
４）超音波攪拌のメカニズム１
ａ．超音波伝搬現象の概要
ｂ．超音波照射
ｃ．攪拌・乳化・分散の方法
５）超音波攪拌のメカニズム２
ａ．現状の問題
ｂ．問題の整理
ｃ．対処方法について
６）超音波攪拌のメカニズム３
ａ．超音波制御による攪拌
ｂ．超音波攪拌の論理モデル
ｃ．超音波伝搬状態の解析
７）デモンストレーション２
（超音波洗浄器とデジタルオシロスコープによる）
ａ．加速度（音響流）の確認
ｂ．加速度（音響流）効果の解析
８）具体的な応用例
ａ．超音波装置
ｂ．対象物と攪拌容器
ｃ．冶工具と音響流
９）新しい超音波＜攪拌・乳化・分散＞制御
ａ．ガラス容器の音響特性を利用した非線形超音波技術
ｂ．食品・医療分野への応用（細胞、血液、・・・）
ｃ．新素材開発への応用（カーボン（ＣＮＴ）や鉄粉の分散・・）
ｄ．化学研究開発への応用（発光現象の利用・・）
１０）複数の超音波（周波数）を利用した攪拌システム
ａ．ロシアの金属材料製造事例の紹介
（間接容器の組み合わせ技術による分散技術
これは、本セミナーで初めて説明します
ロシアの技術を応用発展させたオリジナル方法です）
ｂ．ノウハウを含めた応用例を紹介します
（ナノレベルの分散事例、表面均一化（改質）の事例、・・）
１１）超音波導入における注意点
ａ．超音波の効果（キャビテーション、加速度）
に対する超音波装置の発振周波数と出力について
ｂ．水槽の構造・設置方法の問題
ｃ．環境と液循環の問題
ｄ．超音波の取り扱いに関する問題（保守・メンテナンス）
■講師の言葉：
超音波を利用した攪拌は、幅広く利用されていますが、多数の問題があります。
ナノレベルの攪拌に対する、最大の問題は、
対象物の物性に合わせた適切なキャビテーションの
制御（超音波照射）を行うことが、難しいことです。
対象物の物性に合わせて
キャビテーションをコントロールすることと
加速度の効果により全体に攪拌効果を広げることを
超音波の伝搬現象として適切に行うためには、
目的とする超音波の適切な状態を
明確にして制御する必要があります。
これまでに、
超音波の伝搬状態を、
対象物に対する弾性波動としてとらえることで
計測・解析してきました。
その結果、
超音波の特性を利用した、
攪拌対象物に合わせた超音波制御技術による
攪拌に成功しました。
具体的な技術として、本セミナーでは
超音波の特性と攪拌に対する
安定した再現性のある超音波攪拌が実現できる
技術について、超音波の基礎から説明します。
今回特に、超音波分散に必要な、
「間接容器の組み合わせ技術」
について、初めて説明します。
・講義で得られる知識を実務に活かせる、分野、部門等について
研究開発部門
新素材の開発（攪拌・乳化・分散技術の利用、不純物の除去、・・）
触媒の開発（化学反応の促進技術の利用、発光現象の利用、・・）
コーティング、塗料・・の表面処理（均一な表面の利用・・）
医薬品・食品に対する新しい攪拌システム
製造部門
攪拌（均一な攪拌技術、目的に合わせた超音波の検討・設定方法）
洗浄・表面改質（ナノレベルの洗浄、均一な表面・残留応力の緩和、・・）
省エネ（ＡＣ１００Ｖ電源で１００Ｗ以下の電力による効果的な超音波利用・・）
加工油（オリジナル油の製造、分散したＣＮＴの添加・・・）
洗剤（オリジナル洗剤の製造、添加材の乳化・・・）
粉末の分散（表面積の拡大・・・）
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.２１８
Ultra Sonic wave System Institute
Ultrasonic Cavitation Control.
Ultrasonic Sound Flow water effect.
Ultrasonic measurement and analysis techniques．
脱気マイクロバブル発生装置
音響流制御
キャビテーション制御
超音波伝搬状態の計測・解析
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.２１７
Ultra Sonic wave System Institute
Ultrasonic Cavitation Control.
Ultrasonic Sound Flow water effect.
Ultrasonic measurement and analysis techniques．
脱気マイクロバブル発生装置
音響流制御
キャビテーション制御
超音波伝搬状態の計測・解析
2011年8月30日火曜日
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.２１６
超音波技術＜音響流制御＞
間接容器と液循環制御により、
超音波（キャビテーション）と
音響流を「適正に設定・制御」できます。
その結果、
目的に合わせた超音波の状態が実現できます。
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波の「相互作用」を利用した制御技術を応用発展
超音波の「相互作用」を利用した制御技術を応用発展
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市）は、
＊複数の異なる周波数の振動子の
「同時照射」技術
＊代数モデルを利用した
「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
上記の技術を組み合わせることで
超音波の相互作用を利用した制御技術を開発しました。
さらに、「相互作用」を応用発展させ、
１００ｋHz以下の超音波振動子による
３００－８００ｋHzの高周波伝搬状態を実現させる
超音波制御技術を開発しました。
今回開発した技術の応用事例として、
超音波振動子の発振周波数に対する、
対象物への伝搬周波数の範囲を
幅広く制御できるようになりました。
その結果
４０ｋHzの超音波振動子を使用した
１００－８００ｋHzの超音波利用が簡単になり
洗浄・改質・攪拌・・・様々な実績につながっています。
これは、超音波に対する新しい視点です、
今回の実施結果から
対象物と超音波振動子の周波数の関係よりも
システムの超音波振動による相互作用の影響と
対象物の音響特性の確認が
大変重要である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、
対象物に合わせた、
相互作用による伝搬周波数の効果的な利用が
必要だと考えます。
なお、今回の技術を
２種類の超音波振動子の同時照射に適応すると
金属部品に対しては
大変簡単に伝搬周波数の制御範囲を
数メガヘルツにまで広げることが可能です。
コンサルティング事業としては、
超音波システムとしての展開を考えています。
追記
周波数４０ｋＨｚ、出力５０Ｗの超音波照射で、
1ミクロンの分散効果が実現出来ることに関して、
原因を追求することが開発のヒントとなりました。
超音波専用水槽の測定解析技術
超音波専用水槽の測定解析技術
超音波専用水槽の測定解析技術による
＜＜コンサルティング＞＞
＜＜コメント＞＞
現状では、多くの場合、超音波「発振機・振動子」よりも
超音波水槽と液循環の見直しで、
超音波の利用状態を大きく改善できます
超音波メーカの違いを効果的に利用するためには
測定解析により、振動子の特徴を明確にする必要があります
キャビテーション・加速度に関する超音波効果を
目的に合わせて利用することが大切です
超音波振動子の特徴（注）に合わせた
液循環・冶工具・対象物
のバランス・最適化が重要になります
注：振動素子のタイプによる、
超音波振動の違いは論理的にはないのですが
実際には、設計・製造・・条件から異なる特徴により
キャビテーション・加速度の状態・変化が異なります
電気ひずみ、磁気ひずみ、水晶発振・・・の特徴を
＜測定・解析＞することで、
キャビテーション・加速度を調整・制御できます
具体的な事例があります
詳細は超音波システム研究所にメールでお問い合わせください
上記の技術による
コンサルティング（具体的な設計・製造を含む）をさせていただきます
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波システム研究所
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波「システム技術」
超音波「システム技術」
１：専用水槽の開発技術
２：超音波振動子の改良技術
３：超音波伝搬状態の測定技術
４：超音波（音響流）制御技術
上記の技術により、
効率的な定在波の制御・・・を行っています
超音波システム研究所
ホームページ：
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
＜超音波システム研究所＞が超音波を取り扱う際の課題と対策について
１）何が問題か？
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し、
対象に最適な超音波の利用を広めたいと思います
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
２）どのようにして解決するのか？
超音波システム研究所の技術
2-1)超音波伝搬状態の測定による、
目的に対する適正な超音波利用技術
＜超音波伝搬状態の測定＞
振動子（XXＭＨｚ）と
デジタルオシロスコープ（XXXＭＨｚ）を使用して
統計処理（多変量自己回帰モデル解析）により
超音波の伝搬状態・利用効率を測定します
2-2)水槽の改良による超音波の利用効率の改善技術
水槽に合わせて個別対応で改良します
2-3)広域超音波の利用技術
改良水槽を使用することで、
広域の周波数を利用することが可能になります
2-4)超音波による（金属・樹脂）の表面改質技術
適切な超音波の制御により可能になります
2-5)複数の超音波を目的に対して適切に利用する技術
非常に効率の高い超音波利用を可能にします
2-6）その他
以上の技術を基礎として
超音波に関するコンサルティングをさせていただきます
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
３）どうして超音波システム研究所なのか？
超音波システム研究所の特徴
機械設計技術
（材料力学、流体力学、熱力学、加工工学、振動工学、・・）
制御設計技術
（自動制御工学、システム工学、統計学、プログラミング・・）
上記により、
現状では誰も検出・解決できない
超音波伝搬状態の最適化問題を解決します
＜例＞
水槽の条件（最適化する）を変えると、
超音波の制御範囲が大きく広がります、
このことにより
目的に対する適正な超音波利用が可能になります
超音波システム技術
＊ 超音波専用水槽
＊ 液循環システム
＊ 超音波発振機・超音波振動子
に関する「システム技術」をごｔしています。
目的に合わせた超音波の制御を可能にする技術です。
＜超音波振動子改良技術ノウハウ・・・
を提供させていただきます＞
＜超音波水槽の技術ノウハウ・・・
を提供させていただきます＞
＜超音波伝搬状態の測定技術ノウハウ・・・
を提供させていただきます＞
＜超音波（音響流）の制御技術ノウハウ・・・
を提供させていただきます＞
詳細は「超音波システム研究所」にメールでお問い合わせください
2011年8月29日月曜日
超音波システムにおける＜ 液循環のノウハウ資料 ＞
超音波システムにおける＜ 液循環のノウハウ資料 ＞
超音波システムにおける
＜ 液循環のノウハウ資料 ＞
＜ダイナミックシステムとして＞
１：超音波（水槽液循環）システムの解析と制御（６５頁）
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
理論と実際との間の距離の著しさも指摘されています。
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
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
３）特性の確認により制御の実現に進む
といった道程により良い結果の実施例があります
超音波（水槽）システムにおいても同様な方法を進めてきました
具体的な説明を通して、
上記の統計モデルを利用した効果てきな事例を提示します
目次
１ 何が問題か ２
２ 困難の実例 ３
３ 基礎的な準備 ３０
４ 成功の実例 ３３
５ 計算プログラム ３６
６ まとめ ３８
参考（具体例） ３９－６５
具体的なノウハウ・・・を紹介しています
２：液循環に関する資料（ ６４頁 ）
液循環のノウハウ
―― テキスト＆ヒント集 ――
この資料は以下の内容です
１）「超音波」を有効に利用するための液循環に関する資料
２）「洗浄システム」を検討するための液循環に関する資料
３）「装置」を設計するための液循環に関する資料
上記１）２）３）についての 参考データ・資料を羅列してあります
必要と感じる部分を利用してください
これまでに、説明していない
大変貴重で重要な内容と写真を含んでいます
是非、要点をつかんで発展させてください
３：液循環に関する動画（ ５５０ＭＢｙｔｅ ）
４：超音波洗浄技術セミナー資料（ １０２頁 ）
上記資料をCDで販売させていただくとにしました
購入希望の方は、超音波システム研究所に連絡してください
価格 ３００００円 （送料含む）
初版 ２００８年１１月１１日
改定 ２０１０年０５月２３日
利用（購入）方法や各種相談に関してはメールでお問い合わせください
*****************************************
超音波システム研究所
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
*****************************************
超音波洗浄に関する
超音波洗浄に関する
＜統計的な考え方＞を利用した
「評価方法」に関する技術
上記の技術を
さらに発展・応用して
複数の超音波振動子の
伝搬状態の関係性と
各周波数におけるキャビテーションの効果を
時系列データの統計システムで
処理することで推定します
そのデータに基づいて
超音波振動子の出力を制御して
最適化状態を設定します
結果としては
出力を下げながら
超音波の効果を向上させるようにして
調節していきます
大変、有効で効果的な方法です
興味のある方は
メールでお問い合わせください
＜統計的な考え方について＞
統計数理には、抽象的な性格と具体的な性格の二面があり、
具体的なものとの接触を通じて
抽象的な考えあるいは方法が発展させられていく、
これが統計数理の特質である
【本件に関するお問合せ先】
超音波システム研究所
URL：http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
「脱気・マイクロバブル発生装置」を利用した超音波システム
「脱気・マイクロバブル発生装置」を利用した超音波システム
超音波システム研究所は、
小型ポンプを使用した
超音波＜実験・研究・開発＞のための
低価格で簡易的な
「脱気・マイクロバブル制御による
超音波システム」を開発しました。
－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
調理用機器を利用した表面改質実験
間接容器による洗浄実験
各種の攪拌実験
大型水槽での組み合わせ利用
・・・・・・・
「脱気・マイクロバブル発生装置」は
中性洗剤、アルコールに対しても利用可能です。
現在利用している超音波洗浄液・・・に対しても
場合によっては利用することができます。
「脱気・マイクロバブル発生装置」による効果は
効率的な超音波照射を実現するとともに
ナノバブルの発生につながります。
さらに、一定時間の超音波照射により
ナノバブルの量がマイクロバブルの量より多くなます。
その結果、
非常に安定した超音波照射制御を行うことができます。
（マイクロバブル・伝搬状態・・・
の計測・解析により確認しています）
様々な応用事例が発展しています。
定在波の制御技術
定在波の制御技術
超音波システム研究所（所在地：神奈川県相模原市、代表：斉木）は、
超音波振動子の設置方法により
水槽内のキャビテーションによる、定在波の状態をコントロールする
新しい技術を開発しました
上記の技術により、大きなエネルギーを必要とする
攪拌・霧化・洗浄・改質・・・が可能となります
－今回開発した技術の応用事例－
複数の汚れによる、付着力の異なる洗浄対象に対して
あるいは、形状の複雑な部品の表面改質に対して
効率良く超音波の効果（伝搬周波数）を
実現（制御）させることが可能となりました
これは、新しい方法および技術です、
今回の解析結果から
様々な応用事例(注）が発展しています。
注：
１）乳化・分散に関する、パルスジェットの利用
２）化学反応促進に関する、媒体への伝搬周波数制御
３）表面改質に関する、高速処理
４）金属アドマイジング処理
小型超音波振動子による「超音波システム」を開発
小型超音波振動子による「超音波システム」を開発
超音波システム研究所は、
新しい小型超音波振動子を使用した
超音波＜実験・研究・開発＞に適した
超音波システムを開発しました。
超音波振動子：４０ｋＨｚ ５０Ｗ
－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
調理用機器を利用した表面改質実験
「揺動ユニット」と組み合わせて利用した洗浄実験
各種の攪拌実験
・・・・・・・
小型超音波振動子は
各種の実験容器に直接入れることが可能になります。
現在利用している超音波装置に対しても
場合によっては追加投入することができます。
これらの組み合わせによる効果は
伝搬状態の計測・解析により確認しています。
様々な応用事例が発展しています。
３種類の超音波技術
３種類の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術を開発
３種類の超音波を適正に設定することで、
キャビテーションと音響流を、
目的に合わせた状態にコントロールできます
（ ２８ｋＨｚ 、 ４０ｋＨｚ、 ７２ｋＨｚ ）
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波システム研究所は、
３種類複数の異なる周波数の
「超音波振動子」を利用する技術を発展させました。
今回開発した技術は
定在波の制御技術に加え、
各超音波振動子の出力を調整することで、
キャビテーションと加速度の非線形効果を
目的に合わせて変化させるという技術です。
周波数４０ｋＨｚ、出力５０Ｗの超音波振動子を利用して、
１ミリの金属を1ミクロンの分散状態にすることも、
ダメージを発生させずに洗浄することも可能です。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
振動子の固有の特徴に合わせた、
超音波利用技術として、各種を確認しています。
これは、新しい超音波技術であり、
超音波のダイナミック特性による一般的な効果を含め
新素材の開発、攪拌、分散、洗浄、化学反応実験・・・
に大きな特徴的な固有の操作技術として、
利用・発展できると考えています。
なお、今回の方法ならびに技術ノウハウを
コンサルティング事業として、展開しています。
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させていただいています。
Ultrasonic Cavitation Control.
Ultrasonic Cavitation Control.
超音波の非線形性現象を利用しています。
＜＜超音波システム研究所＞＞
１：専用水槽の開発技術
２：超音波振動子の改良・設置技術
３：超音波伝搬状態の測定技術
４：超音波（音響流）制御技術
━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システムの設計技術を開発
━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所は、
「太鼓の形と音に関する数学」と
「小型超音波振動子に関する基礎実験・解析」にもとづいて、
量子力学モデルを利用した
投げ込み式超音波振動子の設計技術を開発しました。
この技術の基本的な応用として
目的に合わせた、
超音波システムの合理的な設計技術を実現しました。
今回開発した技術は、
超音波の発振・伝搬状態を、量子力学の縮重関数に
適応させるというモデルを採用しています。
これまでの設計方法とは異なり、
水槽内での超音波伝搬状態に対する、
エネルギー順位（高調波の次数に対応）を
音響流や音（低周波の振動）・・
の摂動（バイスペクトル解析結果）としてとらえることで
振動子の設計条件を決めていきます。
なお、超音波システム研究所の「超音波機器の評価技術」により、
この方法による、具体的な効果を確認しています。
応用例として
「超音波伝搬状態について、
洗浄とリンスの区別、
攪拌状態の変化、・・に適応した
水槽・容器・治工具・・・の設計技術」
としても利用可能です。
これは、最近のナノレベルの攪拌・分散を効率的に行うための
適切な超音波状態の検討から開発した技術です。
出力１０Ｗから出力１８００Ｗまでの超音波システムによる実施例で、
有効な結果が得られています。
なお、今回の技術は、表面改質技術と組み合わせることで
安定した再現性を確認しています。
【本件に関するお問合せ先】
超音波システム研究所
URL：http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
超音波伝搬状態の測定技術
超音波伝搬状態の測定・解析技術
時系列データのフィードバック解析を利用した、
キャビテーションのダイナミック特性測定評価技術を開発いたしました。
これまでに、開発した制御技術と組み合わせることで、
超音波洗浄や表面改質・・・に用いた結果、
超音波の利用目的に合わせた、
最適なキャビテーションと加速度の状態設定（評価）が、可能となりました
複雑に変化する超音波のキャビテーションを、
音圧や周波数だけで評価しないで
非線形性の「音色」を考慮した解析で、評価・応用しています
＜＜超音波システム研究所＞＞
Use of ultrasound conditions varying complexity,
Do not just evaluate the frequency and sound pressure
"tone" to consider,
Autoregressive model to analyze time series data
Assessment and Application to
超音波キャビテーションの測定評価技術を開発
超音波キャビテーションの測定評価技術を開発
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所は、
時系列データのフィードバック解析を利用した、
キャビテーションの
ダイナミック特性測定評価技術を開発いたしました。
これまでに、開発した制御技術と組み合わせることで、
超音波洗浄・攪拌・表面改質・・・に用いた結果、
超音波の利用目的に合わせた、
最適なキャビテーションと
加速度の状態設定（評価）が、可能となりました。
複雑に変化する超音波のキャビテーションを、
音圧や周波数だけで評価しないで
非線形性の「音色」を考慮した解析が有効だと考えています。
現在、洗浄液の乱流現象に関するカオスについて
応用技術を研究・開発しています。
なお、技術ノウハウの具体的な対応・・・を
コンサルティング事業として、展開しています。
【本件に関するお問合せ先】
超音波システム研究所
URL：http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波照射実験 no.３４
マイクロバブルを発生させる
液循環システムを利用した超音波実験
超音波と液循環の設定・変化・変動を利用しています。
対象に合わせた、超音波・液循環制御により、
超音波の伝搬状態をコントロールしています。
＜ 超音波システム研究所 ＞
2011年8月28日日曜日
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.２１４
金属粉末に対する超音波照射技術
超音波洗浄に関した、対象物から除去した汚れの、対処技術を応用して
細かい金属粉末・・・に対する
超音波を利用した「取扱い技術」を開発しました。
これまでに、開発した
超音波制御技術と計測・解析技術により
対象となる粉末に合わせた
対象物・治工具の超音波伝搬状態を最適化することで、
ナノレベルの粉末処理を実現させました。
複雑に変化する超音波の状態について、
非線形性の解析技術によるダイナミック特性の制御により
各種粉末の攪拌・分散・移動・・に対処します。
対象物の特徴・材質・数量・治工具・・・により
個別の具体的な技術になります。
この技術は、洗浄液の乱流現象に関するカオスについて
１／ｆ揺らぎの解析データを検討する中で開発しました。
なお、技術ノウハウの具体的な対応・・・を
コンサルティング事業として、展開しています。
超音波美顔器を利用した「応用技術」
超音波美顔器を利用した「応用技術」を開発
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所、
超音波による＜表面の計測・解析技術＞・・・を応用して、
超音波美顔器を利用した「応用技術」を開発いたしました。
【本件に関するお問合せ先】
超音波システム研究所
URL：http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
＜＜超音波伝搬受信信号波形＞＞
＜＜超音波伝搬受信信号波形＞＞
様々な超音波伝搬受信信号波形を紹介します
弾性体の超音波伝搬に関する現象は大変複雑です
単純に資料を読んで把握するだけでは
有効な結果を出すことは難しいと思います
したがって、
実験と論理的な学習をつみかさめる必要があります
参考例として
超音波伝搬信号の測定データの受信波形
がさまざまに変化する事例を紹介します
新しい超音波計測のシステム技術です。
測定したデータについて、弾性波動を考慮した解析で、
各種の振動状態（モード）として検出します。
複雑に変化する超音波の利用状態を、
音圧や周波数だけで評価しないで
「音色」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルにより解析して
評価・応用しています
目的に応じた利用方法が可能です
例1：超音波水槽内の音圧管理
例2：超音波洗浄機の超音波周波数の確認
例3：洗浄対象物（材質、数量、治工具・・）
による超音波の伝搬状態の確認
例4：超音波攪拌における超音波条件の設定
・・・・・・・・・
新しい超音波実験(Ultrasonic Experiment)
＜新しい超音波実験 ７２ｋＨｚ ２２０Ｗ＞
ステンレスの容器を組み合わせた設定状態により、
新しい超音波の効果を確認した実験です。
＜ 超音波システム研究所 ＞
超音波利用に関する
面白い状態について
発展する可能性がありますので
紹介します
気体と液体と固体（金属とガラス）の超音波伝搬について
固体（弾性体）の金属とガラスを
音響特性により区別することで、
個別の特性の利用と
組み合わせによる効果的な利用が
伝搬状態の測定・制御により可能になりました
詳細については
「超音波システム研究所」にメールでお願いします
超音波水槽の固定方法
超音波水槽の固定方法
水槽の固定方法は超音波に対して大きな影響があります
特に、固定方法により超音波を減衰させる場合は
キャビテーションの効果を著しく小さくする傾向にあります
参考となる解析結果の例を紹介します
注：水槽のセット方法により傾向は大きく変わります
液循環による流体の応力が関係するため
複雑な問題になります
目的に合わせた超音波の効果を
効率よく安定した状態で利用できる
（複数の異なる周波数の振動子を
同時に出力して使用する）
「超音波システム」として
ご提案（設計・製造・販売・コンサルティング）させていただきます
時系列データのフィードバック解析を利用した、
キャビテーションのダイナミック特性測定評価技術を開発いたしました。
これまでに、開発した制御技術（注）と組み合わせることで、
超音波洗浄・攪拌・表面改質・・・に用いた結果、
超音波の利用目的に合わせた、
最適なキャビテーションと加速度の状態設定（評価）が、可能となりました。
（注）
１：バイスペクトル解析による、
「超音波の（高調波に関する）非線形現象」を利用する分析技術。
２：超音波の相互作用を利用した制御技術。
＊複数の異なる周波数の振動子の「同時照射」技術
＊代数モデルを利用した「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
＜ガラス容器＞と＜超音波＞
＜新しい超音波システムの制御技術＞ ジャグリング制御
動画の事例＜超音波振動子：1台の場合＞
ガラス容器の特徴を利用した設定により、
超音波（キャビテーション）と
音響流を確認することができます。
その結果として、超音波の状態を制御することができます。
＜＜超音波システム研究所＞＞
＜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 ＞＞
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）
上記のシャノンの定理を超音波システムに応用（適用）します
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 ： 超音波出力の異なる周波数の数
説明
各種データの時系列変化の様子を解析（注１）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
超音波の音圧サイクル、
超音波・循環ポンプ・脱気装置の関係性
システムの影響範囲 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、数日から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強さ、
加速度の強さ、 等）に対して、
各種の運転時間調整で対応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、
そこに合わせる必要があるためです
特に、水槽の強度バランスが悪い場合は適応できません
（理由は水槽自身に大きな振動の吸収
あるいは減衰する傾向があるためです）
参考として、単純な応用例を提示します
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
注１）情報量基準を用いた時系列データの
多変量自己回帰モデルによる解析
注２）新しい発想ですので、
特許による制約等はありません、自由に応用発展させてください
上記の脱気装置（ヒータによる液温管理）と
循環ポンプ（オーバーフロー水槽）は
水槽構造により不要になる場合もあります
その場合にもモデル化による設定と制御により
非常に高い効率が実現できます
１５００リットル以上の水槽でも、
２種類の周波数による５００ワット以下の１台の出力で
制御により安定した強い均一な状態を実現しました
簡単な実験で確認してください、
溶存酸素濃度の絶対値は問題でありません、
バランスをとればどの様な状態（天候や水槽等の環境）でも
水槽全体に超音波が広がります
超音波の状態を理解して検討するためには
流体力学（三次元非定常圧縮性粘性流れ・ソリトン・液体の状態）を
正しくイメージすることが重要だと思います
しかし、不思議なくらい再現性と安定性がありますので
実験で確認することを提案します
注３）強い振動が水槽全体に広がるので、
水槽の構造に弱い部分があると水漏れ等の問題が発生します
特に、角部での溶接は注意が必要です
注4）十分な解明は難しいとおもいますが、
効率は実際に製作することで上昇しつづけています
（ 水槽に黄金比を採用することは強度以外に
流体に対する影響が大きいように思います ）
超音波システムに関する、コンサルティングを行っています
超音波システムに関する、問い合わせや相談がある方は
メールでの連絡をお願いします
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
名称 超音波システム研究所
URL: http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page013.html
設立年月 2008年8月
業務内容 超音波システムに関するコンサルティング
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超音波測定技術ＮＯ．３８
超音波の騒音対策
複雑に変化する超音波の利用状態を、
音圧や周波数だけで評価しないで
「音色」を考慮するために、
時系列データの自己回帰モデルにより解析して
評価・応用しています
＜＜超音波システム研究所＞＞
＊＊＊超音波の騒音対策＊＊＊
１）原因の特定のために、
水槽・冶具・対象物・・の伝搬状態を測定します
２）測定データを解析し、
騒音の原因と関連を検出します
３）対策を実施します
４）確認します
要点
水槽構造と超音波のバランスの悪さによる騒音発生
液循環構造と超音波のバランスの悪さによる騒音発生
環境・作業・冶具による騒音発生
・・・
上記について、伝搬状態の測定により確認することができます
その部分に対処することで騒音と
超音波の音圧（周波数）を調整することができます
注：この対応は比較的やさしいので
資料としてまとめてみたいと考えています
問い合わせは「超音波システム研究所」にお願いします
超音波＜霧化＞実験no.２６
超音波カッターと注射器による霧化方法を実験・検討・確認しました
液量の制御により的確なサイズの霧化を可能にします
（ 風に乗って移動できるサイズに調整すると
部屋全体に広がります ）
注：霧化した液が結合しない工夫と
注射針に耐久性を持たせる方法
については省略します
注：流体・機械構造・材料特性・システムプログラム
・・等の複合した技術により実現しました
今後、本格的な応用を検討したいと考えています
注：現状は小型ポンプを利用して
１分間に１ｍｌ－４００ｍｌの霧化を実現させています
＜＜ コメント ＞＞
統計モデルを作成し、実験で確認・修正しました
その結果、超音波伝搬状態を
制御・考慮した霧化技術が実現しました
「 統計数理解析 」の有効性を示す事例です
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超音波システム研究所
ホームページ：
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
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Technology of supersonic wave system
The cavitation and the sound flow can be controlled by properly setting two kinds of
supersonic waves in the state matched to the purpose.
cavitation sound supersonic wave
The cavitation and the sound flow can be controlled by properly setting of
supersonic wave in the state matched to the purpose.
目的に合わせた超音波の効果を
効率よく安定した状態で利用できる
（複数の異なる周波数の振動子を
同時に出力して使用する）
「超音波システム」を
ご提案（設計・製造・販売・コンサルティング）させていただきます
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.１５４
技術講座「振動と騒音」
これまでの設計において
最も重要な影響を受けた
振動に関する技術を
技術講座「振動と騒音」として紹介します
技術講座「振動と騒音」資料
振動とはなにかーなぜ起こり、どう克服するか
リチャード・ビジョップ著
（ブルーバックスＢ－４７１）
序
工学者は、物をつくり、
それを正しく機能させることで満足してきたのである
そして、工学者はずさんな考えが生む危険と、
一方では正確なほぞ穴に見られるよ
うな科学的厳密さを追求すると言うみちを歩んでいる。
機械工学の重要な一分野のほとんどすべてを、
この小冊子で記述してみようと思っている
１）振動・それは敵か味方か
トマス・ヤング「・・・難解で複雑な方法で取り扱われ、
音楽などに関連して常に単なる娯楽と結びついていた」
「機械的」振動に限る
1）技術的手法、
２）音・騒音・生理学的面での振動、
３）詳細な説明 を省略する
タコマ峡の吊り橋
石油用のはしけ
真っ二つに破壊したタンカー
ナットー部品のわずかの幾何学的不正確さが、振動を引き起こす
疲労破壊、応力集中、
大企業は良く調べられた振動問題の見本を多く持っている
有能な工学者は、よく振動のことを知っている
振動の性質
Ｈｚ「ヘルツ」 調和分析 正弦波 位相
きれいな曲線の組み合わせで、複雑な波形が作られる
位相差 うなり現象
流体の中の物体が金魚の尾のように左右に振れる
運動に直面した物体の能力についてある程度知っておくべきであろう
振動のもっとも重要な性質に「振動数」がある
振動に対する金属の抵抗
変動応力 静的荷重 疲労
剛体の振動
物体の組み合わせられたものの重心が振動しているならば、
ニュートンの法則により、
何らかの作用によりこの系に変動する力が加わっていると言うことになる
軸の重心は正確には中心軸上にはないー変動力
ようどうを止める為、
回転体はつりあい試験機でつりあいをとらなければならない
＊重心軸と図心軸ようどう運動は単純である＊
機械振動はもっと複雑である
変形を無視できるとは限らない
まとめ 複雑であるが、身近で、面白味がある（興味と関心の問題）
２）自由振動とはなにか
外乱が加わった後に、自分自身で自由に振動する
物体だけが振動する自由振動は工学で関心が持たれていないが
間接的に非常に重要である
自由振動をする系によって示された挙動は、ある種の個性を示し、
系の動的個性はあらゆる状況下での挙動を決定する
ハンマーでたたかれたピアノの弦は自由振動をする
１）質量を持つ運動エネルギー、
２）位置の移動によるエネルギーを保存する
系の質量や剛性に関する十分な知識があれば
その振動数を計算することが可能であろう
チェーンの例
チェーンはそれぞれ振動数に対応した一連の振動波形を有する
この波形は「モード」、モードは振動数と運動の減衰率に関係している
物体が変形したときにエネルギーを貯える
（温度上昇 モード形、振動数を変える）
減衰のない想像上の系を考えると、
系の質量と剛性の分布量は主モードと固有振動数とを決める
系が持っている動特性はその主モード、固有振動数、
減衰などによりはっきりと決まる
まとめ 最も単純な自由振動で固有振動数（モード）
を把握する（基礎力の問題）
３）強制された振動
ある種の脈動する力を振動系に与えられたときに生ずるー強制振動
変動している力はそれと同じ振動数を持つ振動を引き起こす
対策 振動系を同調させない、減衰を高める
回転体はバランスさせて防ぐ
計算の前に、系を正確に定義し系とその周囲との境界で生ずると思われる
条件を決定することが重要である
不規則な運動、平均か、エルゴード的、統計手段
不規則な変動荷重の金属破壊は解明されていない
まとめ 強制振動の理解には
力の状態と解析手法（＊）の前提条件を正しくしておく
（努力の問題）
＊：モーダル解析、有限要素法解析、時系列データ解析 等
４）自分で成長する振動
自励振動、半円形円筒付近の空気の流れー正確さのための面倒な理論より
簡単な近似理論を学んだほうが良い
フラッタ解析者は物理学者としてまた数学者、
工学者としても重大な決断をしなければならないのである
ヨーイング（摩擦力による複雑な例・・・・）
自励振動はすべての注意を必要とする
個別的な現象の莫大な収集物に関連している
例 ポットのお湯 stick-slip きさげ（油たまり）
、鉄と樹脂の摩擦抵抗：＋ 鉄と鉄：ー
まとめ 自励振動は、
あらゆる振動現象に含まれると考慮して考察する
（研究開発の問題）
５）衝撃と波動の正体
規則正しくは繰り返さない加振力による系
（地震等・衝撃・過渡振動・変形の伝播・波動）
急激な荷重に関しては別の視点が必要（長崎の原爆と煙突の例）
ドロップハンマーは地面をゆするのみでなく
空中に自由音波を放つ強制振動と言うとき
ある外乱によって引き起こされた振動のことを言うのだが、
その外乱は運動を起こさせるもののみをさしているのではない
ことを覚えておきたい
超音波は鍛造物の均一性の調査に役立つ
非保存系の過渡荷重は「ゆっくりしている」とも
「急激である」とも言えない、単純化は役に立たない
過渡パルスは分離した振動数によるのではなく
すべての振動数に関係している
まとめ 衝撃と波動が考えられる場合には、
理論とともに事例や経験を大切にする（応用の問題）
６）複雑な振動の世界
断面が一様でないガラス棒の振動
乾燥した軸受け内を回転する軸
初期の自励は制限過程により調整され修正されるー鉄道車両、
リミットサイクル
例 剛性：ボルトの締め付け 位置 形状
例 精度を出す為（機能）の構造と製造するための構造：にげ
結論
変化する特性を持った系の振動は広範で複雑である
Ａ）変位に依存する剛性を持ったもの
Ｂ）変位に依存する減衰を持ったもの
Ｃ）時間に依存する剛性を持ったもの
これらは問題の表面をかじったにすぎない、
もっと風変わりな現象もたくさある
工学者は自然界における振動にも目をむけ
その振動系がすばらしく複雑であるか理解しなくてはならない（例 心臓）
どのような物理現象も
観測すればするほど複雑な様相を呈することは明らかである、
工学者の技術は
どこで眺めるのをやめ手をつけ始めるかを知ることである
以上
補足 上記の本はロイヤル・インスティテューション
１３３回「振動」を文章にしたものです
コメント
現象を見逃さずに自分で追求する事が必要
設計において、振動や騒音の配慮が行なえる人は少ないので、
振動の知恵を持つことは価値がある
（ある種の機械の事象は世界でそこにしかない事象であるから、
参考資料は参考でしかない）
＜＜騒音問題、振動対策に対してのコメント＞＞
機械や装置の騒音・振動に関する業務経験から、
音や振動に関心を持っています
そこで最近読み返した本に次のような事が書かれていました
「この２，３０年間に学んだ最も大切な教訓だと思われることは、
建物の設計に関わる
いろいろな個人的、心理的要因は、
純粋に技術的、科学的な要因とまったく同じくらい重要だ
ということです」
騒音などの対策で苦労していると驚くようなことではありませんが、
はっきりと同等レベルであるという表現に驚きました
特に、私は表現の「建物」を「製品」としても良いと考えます
そこで現在騒音問題や振動対策に対して、より良い対策のために
１：個人的、心理的要因の検討を行なったらどうか
２：音楽や楽器についての方向からの検討を行なったらどうか
と言う提案をしたいと思います
追加事項：騒音や振動は経験的な事項が大変重要です、
私の経験が直接役に立つか解りませんが、
質問のある人は相談してください
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
超音波システム研究所
ホームページ：
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
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超音波の解析シミュレーションを紹介しますno.３
ものの表面を伝搬する弾性波に関しての
実験に対する事前検討シミュレーションです
この結果をもとに、実験・解析を行っています
＜＜超音波システム研究所＞＞
各種の実験データを解析する場合の「解析手法の有効性検証」を行います
添付の図（シミュレーション）は
以下のような「解析手法の有効性」を
確認するために行っているものです
１）ベイズモデル（情報量基準）を用いた
経時変化に対応できる統計手法
２）超音波モデルに適応した
「窓関数」・「ウェーブレット関数」を採用した
連続データの解析手法
３）高次スペクトル解析（高次の統計量を考慮した解析手法） 等
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興味のある方は、連絡してください
超音波システム研究所
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超音波美顔器で超音波照射（１ＭＨｚ）した様子です
ガラスを取り付けた
超音波美顔器で超音波照射（１ＭＨｚ）した様子です
超音波とガラスと水のバランスにより
効率のよい超音波伝搬状態を実現させた様子です
2011年8月27日土曜日
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.２１２
Ultra Sonic wave System Institute
Ultrasonic Cavitation Control.
Ultrasonic Sound Flow water effect.
Ultrasonic measurement and analysis techniques．
脱気マイクロバブル発生装置
音響流制御
キャビテーション制御
超音波伝搬状態の計測・解析
超音波技術＜ガラス容器＞
間接容器と液循環制御により、
超音波（キャビテーション）と音響流を「適正に設定・制御」できます。
その結果、目的に合わせた超音波の状態が実現できます。
ポイント１
各種容器の音響特性の計測による特徴の確認がノウハウです。
ポイント２
容器と循環液と空気の境界の設定がノウハウです。
＜＜超音波システム研究所＞＞
超音波のジャグリング制御技術
超音波のジャグリング制御技術を利用できる
超音波照射システム（洗浄装置 など）を設計させていただきます
水槽の製造、改良については相談の上、対応させていただきます
超音波システム研究所の
機械工学とシステム工学の組み合わせから生まれた
シャノンのジャグリング理論を応用した
超音波のジャグリング制御を
適切に利用できるシステムの設計を行います
超音波のジャグリング制御
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page036.html
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超音波システム研究所
ホームページ：http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/
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「太鼓の形を聴く」と言う問題を紹介します
「太鼓の形を聴く」と言う問題を紹介します
音（振動）は難しいのですが、
太鼓の音ということを一つのモデルケースとして
考え続けられている問題があります
音波の解析に応用できると思います
特に、これからの
超音波の洗浄技術・応用技術の基礎事項として
これらの研究成果は役立つと考えています
超音波システム研究所の技術は
超音波の「音の形」を研究する
という方法を続けていきたいと考えます
*************************************************
カルノー・サイクルの経緯のように
*************************************************
技術の進歩が科学の進歩を促進する。
（科学と技術の工学的な関係）
こういった関係が「超音波の利用」には必要(注）な気がします
注：実用や応用には多くのパラメータの適切なバランス感覚が必要
特に、設計を考慮に入れた観察が行えるようになるための
経験と直感の訓練により
本質的な発見やアイデアが生まれると思います
コメント：
実用と言う制約と、興味深い現象の中から、
適切な開発・設計を行うことは
開発者の人間性によるところが大変大きいと思います
諦めずに、粘り強く努力する根拠には、「困難を乗り越える喜び」と
それを理解してくれる
「第三者（歴史的、あるいは競合者、理解者」があると考えています
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
ワットの蒸気機関の改良のように
＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊＊
１） 原理的事柄を研究する
（超音波の原理を研究する）
２） ニューコメンの機関を参考に、改良して効率を上げる
（プラントの制御を参考にする）
３） 弁の開閉をピストンに連動させて交互に蒸気を供給する
（ジャグリングのような連動を検討する）
４） 遊星歯車機構を実用化する
（新しい脱気マイクロバブル構造を検討する）
５） 速度調整を行う
（実験と調整を繰り返す）
コメント：
この経過には大変深い検討と試行錯誤の背景を感じます
実用を目的としているため、
幅広く・確実に効果を出すための方法になっていると思います
現在では各分野の研究を幅広く理解することが難しいので、
経験に基づいた直感と共同研究が大変重要だと思います
今後、超音波の利用が進み
大きな発展が実現するために検討を続けたいとおもいます
＊＊参考＊＊
超音波伝搬に関するノウハウ
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/indexggg.html
ポアンカレ予想の解決から考えたこと
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page017.html
超音波を利用するための新しいアイデア
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page037.html
これからの研究開発のベースとなるアイデアを紹介します
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page081.html
参考２：研修会資料
「シャノンの第一定理に関する経験談」
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page068.html
超音波の制御システム(Cavitation Control)
液循環制御システム
超音波を利用するための
液循環制御システムを開発しました
使用目的に合わせた対応が可能です
液循環による、
超音波（キャビテーション）の制御技術です
各種容器と循環液と空気の境界の設定がノウハウです
＜＜超音波システム研究所＞＞
＜＜超音波による洗浄・攪拌技術＞＞
超音波による攪拌技術について
容器（弾性体）と液体（水槽内と容器内）の状態に対して、
１）容器の音響特性の確認
２）水槽内の超音波伝搬状態の制御
３）攪拌対象物への弾性波動の影響
を考慮することが重要だと考えています。
目的に合わせた
適切な超音波の伝搬状態を実現させることに
ご協力（ご提案）させていただきます。
参考
http://www.green.dti.ne.jp/aabccdx/page053.html
超音波システム研究所 Ultra Sonic wave System Institute no.２１１
超音波による
＜キャビテーションの観察・制御＞技術を公開
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所は、
超音波よる＜乳化・分散＞技術を利用した
全く新しい、オリジナル技術による、
キャビテーションの
ダイナミック特性観察・制御技術を
開発いたしました。
これまでに、開発した制御技術を、
超音波洗浄や表面改質・・・に用いた
結果、超音波の利用目的に合わせた、
最適なキャビテーションと
加速度の状態設定（評価）が、
可能となりました。
複数の振動子を利用した超音波照射no.１６
超音波と＜オーバーフローによる＞
液循環制御技術を利用して、
超音波の伝搬状態をコントロールしています。
Ultrasonic Cavitation Control.
超音波の非線形性現象を利用しています。
Ultrasonic Sound Flow water effect.
＜ 超音波システム研究所 ＞
超音波システムの設計技術を開発
━━━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所は、
「太鼓の形と音に関する数学」と
「小型超音波振動子に関する基礎実験・解析」にもとづいて、
量子力学モデルを利用した
投げ込み式超音波振動子の設計技術を開発しました。
この技術の基本的な応用として
目的に合わせた、超音波システムの合理的な設計技術を実現しました。
今回開発した技術は、
超音波の発振・伝搬状態を、量子力学の縮重関数に
適応させるというモデルを採用しています。
これまでの設計方法とは異なり、
水槽内での超音波伝搬状態に対する、
エネルギー順位（高調波の次数に対応）を
音響流や音（低周波の振動）・・
の摂動（バイスペクトル解析結果）としてとらえることで
振動子の設計条件を決めていきます。
なお、超音波システム研究所の「超音波機器の評価技術」により、
この方法による、具体的な効果を確認しています。
応用例として
「超音波伝搬状態について、
洗浄とリンスの区別、
攪拌状態の変化、・・に適応した
水槽・容器・治工具・・・の設計技術」
としても利用可能です。
これは、最近のナノレベルの攪拌・分散を効率的に行うための
適切な超音波状態の検討から開発した技術です。
出力１０Ｗから出力１８００Ｗまでの超音波システムによる実施例で、
有効な結果が得られています。
なお、今回の技術は、表面改質技術と組み合わせることで
安定した再現性を確認しています。
３種類(複数)の異なる周波数の「超音波振動子」
３種類の超音波を同時に照射しています
合計出力 ３２０－４５０Ｗ の状態
超音波出力と液循環の設定により
キャビテーションと音響流を、
目的に合わせた状態にコントロールできます
目的に合わせた超音波の効果を
効率よく安定した状態で利用できる「超音波システム」
（超音波周波数 ２８ ４０ ７２ ｋＨｚ ）
各種の超音波技術を応用した
「攪拌・霧化・洗浄・表面状態・・・技術」を開発
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所は、
＊複数の異なる周波数の振動子を同時照射・制御技術
＊超音波を利用した表面状態の計測・解析技術
＊超音波とマイクロバブルによる表面改質技術
上記の技術を組み合わせることで
超音波を応用した
攪拌・霧化・洗浄・改質・・・技術を開発しました
今回開発した技術の応用事例として、
各種部品・材料の
洗浄・改質・検査を伝搬する超音波技術により、
効率良く実現させることが可能となりました。
■超音波技術
http://www.youtube.com/watch?v=634ktu-E_6c
http://www.youtube.com/watch?v=88H5-P3QRtY
http://www.youtube.com/watch?v=mMxFVrO4aqg
http://www.youtube.com/watch?v=R5CqkxPBs8M
http://www.youtube.com/watch?v=nQcscSLDuik
http://www.youtube.com/watch?v=TdzXlT7G248
これは、新しい方法および技術です、
今回の解析結果から
様々な応用事例(注）が発展しています。
注：
１）超音波洗浄における洗浄物の表面状態の測定・評価・改質
２）表面改質（処理）における残留応力の測定
（応力除去・改善・・）
３）超音波攪拌における攪拌容器・治工具の振動測定・最適設計
４）大型部品の欠陥検出・表面改質
５）超音波照射状態の計測・評価・改善
６）化学反応促進に最適な超音波状態の設定
７）新素材開発の新しいツールとしての利用
８）医療用検査ツールの処理
９）金属アドマイジング技術への利用
１０）・・・・
2011年8月26日金曜日
＜間接容器＞＜専用水槽＞＜液循環＞と超音波no.45
超音波の「相互作用」を利用した制御技術を開発
━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━
超音波システム研究所は、
＊複数の異なる周波数の振動子の
「同時照射」技術
＊代数モデルを利用した
「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
上記の技術を組み合わせることで
超音波の相互作用を利用した制御技術を開発しました。
今回開発した技術の応用事例として、
超音波の発振周波数に対する、
対象物への伝搬周波数の関係を明確に制御できるようになりました。
特に、複数の超音波振動子を利用する場合には
発振の順序、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・・）の問題に、
＜相互作用の影響＞をグラフとして、把握が可能になりました。
その結果
４０ｋHzの超音波振動子を使用した
２００－３００ｋHzの超音波利用が簡単になり
洗浄・改質・攪拌・・・様々な実績につながっています。
これは、超音波に対する新しい視点です、
今回の実施結果から
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することが
重要だと考えています。
なお、今回の技術を
２種類の超音波振動子の同時照射に適応すると
大変簡単に伝搬周波数の制御が実施できます。
コンサルティング事業としては、
２種類の超音波振動子の同時照射を使用するシステムを
主体として展開しています。
追記
周波数２８ｋＨｚ、出力２００Ｗの超音波照射で、
1ミクロンの分散効果を実現させることも
ダメージを発生させずに洗浄することも可能である。
この原因を追求することにより開発しました。
超音波「システム技術」
１：専用水槽の開発技術
２：超音波振動子の改良技術
３：超音波伝搬状態の測定技術
４：超音波（音響流）制御技術
上記に関する「システム技術」を販売しています。
目的に合わせた超音波の制御を可能にする技術です。
＜超音波振動子改良技術ノウハウ・・・＞
＜超音波水槽の設計技術ノウハウ・・・＞
＜超音波伝搬状態の測定技術ノウハウ・・・＞
＜超音波（音響流）の制御技術ノウハウ・・・＞
Supersonic wave to propagate the surface
ものの表面を伝搬する弾性波に関しての
実験・検討を行っています
測定データを弾性波動を考慮した解析で、
各種の振動状態として検出します。
＜ 超音波システム研究所 ＞
Supersonic wave to propagate the surface
About the elastic wave to propagate the surface of the things
I perform an experiment, examination
By the analysis that considered an elastic wave in measurement data,
I detect it as a various vibration state.
金属粉末に対する超音波照射技術
超音波洗浄に関した、対象物から除去した汚れの、対処技術を応用して
細かい金属粉末・・・に対する
超音波を利用した「取扱い技術」を開発しました。
これまでに、開発した
超音波制御技術と計測・解析技術により
対象となる粉末に合わせた
対象物・治工具の超音波伝搬状態を最適化することで、
ナノレベルの粉末処理を実現させました。
複雑に変化する超音波の状態について、
非線形性の解析技術によるダイナミック特性の制御により
各種粉末の攪拌・分散・移動・・に対処します。
対象物の特徴・材質・数量・治工具・・・により
個別の具体的な技術になります。
この技術は、洗浄液の乱流現象に関するカオスについて
１／ｆ揺らぎの解析データを検討する中で開発しました。
2011年8月25日木曜日
Experiment concerning water tank only for supersonic wave
It is an experiment on the water tank that can efficiently control the acoustical property of the container and the effect of the liquid circulation.
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