2016年11月30日水曜日
超音波実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考にした
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術を応用して、
「超音波の応答特性を利用した、表面検査技術」を開発しました。
超音波テスターを利用したこれまでの
計測・解析結果（注）を時系列に整理することで
目的に適した超音波の状態を示す
新しいパラメータになることを確認しました。
注：
非線形特性
応答特性
ゆらぎの特性
相互作用による影響
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考に
対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した
オリジナル手法を開発することで
詳細な各種効果の関係性について
新しい理解を深めています。
その結果、
超音波の伝搬状態と対象物の表面について
新しい非線形パラメータが大変有効である事例を確認しています。
特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・
良好な確認に基づいた、制御・改善・・・が実現しています。
超音波とマイクロバブルによる表面改質（応力緩和）技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
－－超音波とマイクロバブルによる表面改質（応力緩和）技術 －－
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超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
超音波とマイクロバブルによる表面付近の残留応力を緩和する技術を
超音波振動子に適応させる方法を開発（公開）しました。
超音波とマイクロバブルによる、残留応力を緩和する技術により
金属疲労・・に対する疲れ強さの改善を行うことが
超音波振動子の表面の均一化と超音波発振の効率化につながることで
超音波の使用状況が大きく変わることを経験してきました。
特に、洗剤や溶剤を利用した超音波洗浄においては
超音波が対象物の音響特性に合わせて
条件設定により、効果的な反射・屈折・透過を起こすことで
目的に合わせた超音波制御が実現しました。
この技術を
コンサルティング対応として提供します
これは、新しい超音波による表面処理技術であり、
音響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。
超音波とマイクロバブルを利用した
表面処理（応力緩和）技術をコンサルティング対応として
以下の事項を提供します
１：原理の説明
２：具体的な装置の説明（必要であれば設計・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：金属部品の表面改質
板金部品、ネジやボルト、・・・
４：樹脂部品の表面改質
レンズ、コーティング・塗装部品、・・
2016年11月29日火曜日
超音波システムの技術（超音波振動子の設置技術 液循環技術 音響流制御 ・・）
超音波振動子の設置方法による、定在波の制御技術を発展させ、
キャビテーションと加速度（音響流）の効果を
目的に合わせてコントロールする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
３００－２０００リットルの液体に対して
攪拌・霧化・洗浄・改質・加工・表面処理・・が可能となります。
＜統計的な考え方＞を利用した「超音波技術」 Ultrasonic experiment
超音波システム研究所は、
超音波利用に関して、
＜統計的な考え方＞を利用した
効果的な「測定・解析・評価方法」に関する技術を開発しています。
＜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
超音波の研究について
「キャビテーションの効果を安定させるには統計的な見方が不可欠」
＜モデルについて＞
モデルは対象に関する理解、予測、制御等を
効果的に進めることを目的として構築されます。
正確なモデルの構築は難しく、
常に対象の複雑さを適当に"丸めた"形の表現で検討を進めます。
その意味で、
モデルの構成あるいは構築の過程は統計的思考が必要です。
＜モデルと現状のシステムとの関係性について＞
( 考察する場合の注意事項 )
１）先入観や経験は正しくないことがあると考える必要があります
２）モデルの本質を考えるためには、
圏論（注）を利用することが有効だと考えています
（実際に応用化学や量子論などで積極的に利用されています）
注：圏論は、数学的構造とその間の関係を抽象的に扱う数学理論
＜論理モデルの作成について＞
（情報量基準を利用して）
１）各種の基礎技術（注）に基づいて、対象に関する、
D1=客観的知識（学術的論理に裏付けられた理論）
D2=経験的知識（これまでの結果）
D3=観測データ（現実の状態）
からなる 「情報データ群 」、DS＝(D1,D2,D3) を明確に認識し
その組織的利用から複数のモデル案を作成する
２）統計的思考法を、
情報データ群（DS）の構成と、
それに基づくモデルの提案と検証の繰り返し
によって情報獲得を実現する思考法と捉える
３） AIC の利用により、
様々なモデルの比較を行い、最適なモデルを決定する
４） 作成したモデルに基づいて
超音波装置・システムを構築する
５） 時間と効率を考え、
以下のように対応することを提案しています
５－１）「論理モデル作成事項」を考慮して
「直感によるモデル」を作成し複数の人が検討する
５－２）実状のデータや新たな情報によりモデルを修正・検討する
５－３）検討メンバーが合意できるモデルにより
装置やシステムの具体的打ち合わせに入る
上記の参考資料
ダイナミックシステムの統計的解析と制御
：赤池弘次/共著 中川東一郎/共著：サイエンス社
生体のゆらぎとリズム コンピュータ解析入門
：和田孝雄/著：講談社
超音波の非線形現象 Technology of supersonic wave system
超音波システム研究所は、
物の表面を伝搬する超音波の「測定・解析・制御」技術により、
対象物（水槽・振動子・治工具・樹脂容器・・・）の
音響特性を効果的に利用して
洗浄・表面改質・加工・化学反応・・・を行う技術を開発しました。
2016年11月28日月曜日
超音波実験 Ultrasonic experiment
超音波システム研究に関する、各種技術の紹介
洗浄・攪拌・表面改質・化学反応促進・・・
空中超音波・シミュレーション・計測装置・・・
・・・実験・研究・開発・システム・・・・
・・・・・・・
各種の動画・スライドショーを
YouTubeに投稿しています。
超音波テスター(ultrasonic tester)
複数の超音波プローブを利用した計測・解析・評価により
各種の関係性・応答特性（注）を検討することで
相互作用の検出により、目的に合わせた
１：水槽・振動子の設置方法
２：液循環制御方法
３：治工具の設置・改善方法
４：その他（超音波制御、超音波振動子の変更・・・）
を提案・実施により、改善を実現しています。
注：パワースペクトル、自己相関、パワー寄与率、インパルス応答・・・
超音波の測定・解析に関して
測定方法（各種条件：サンプリング時間・・・）の設定は
オリジナルのシミュレーション技術を利用しています
実際の環境により
低周波の振動モードについて、
各メーカー、工場、建物・・・により、固有の特性があるために
状況に応じた対応が必要です。
特に、２４時間稼働の工場の場合、
低周波の振動測定は超音波装置を安定して利用するために
非常に重要ですが、あまり行われていません。
（超音波が不安定だといわれる大きな要因だと考えています）
2016年11月27日日曜日
対象物に伝搬する超音波振動の測定・解析 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル超音波プローブの発振制御により、
対象物に伝搬する超音波振動の、
非線形現象をコントロールする技術を開発しました。
音圧測定解析システム（超音波テスター）と
ファンクションジェネレータによる発振制御を
対象物の音響特性に合わせて、
発振出力、波形、変化・・・させることで、
超音波の伝搬状態をコントロールします。
注：対象物の音響特性と
超音波の発振制御で、
相互作用による振動現象を利用した
超音波のダイナミック制御・・・・を行います
（超音波テスターで、音圧の測定・解析・確認を行っています）
注：音圧の測定・解析
非線形特性
応答特性
ゆらぎの特性
相互作用による影響
この技術を、
精密洗浄や化学反応実験・・・に用いた結果、
ナノレベルの効率の高い超音波システムとして
応用（洗浄・改質・反応制御・・）することが可能となりました。
これは、従来では干渉や共振により減衰すると考えられた状態について
大きな可能性を示した結果だと考えます。
今後、超音波による非線形現象はますます可能性炉広げていくと考え
研究開発を含め、実用的な提案をしていきます。
以下の動画は、上記の技術に関する
表面検査技術への応用を示す基礎実験の様子です。
＜＜超音波の音圧測定・解析＞＞
１）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
超音波伝搬状態の安定性・変化について解析評価します
２）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・・に関する解析評価を行います
３）パワー寄与率の解析により
超音波（周波数・出力）、形状、材質、測定条件・・
データの最適化に関する解析評価を行います
４）その他（表面弾性波の伝搬）の
非線形（バイスペクトル）解析により
対象物の振動モードに関する
ダイナミック特性の解析評価を行います
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とで実現しています。
超音波システムの開発技術（音響流の利用技術）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
小型のギアポンプによる
脱気・マイクロバブル発生装置を利用した
超音波の非線形現象（音響流）をコントロールする技術を開発しました。
－この技術による応用事例－
音響流とキャビテーションの最適化による超音波洗浄
音響流制御による超音波攪拌（乳化、分散、粉砕）
音響流による伝搬周波数の変化を利用した化学反応の制御
音響流とマイクロバブルによる表面改質（残留応力の緩和）
音響流を利用した加工液による加工装置への応用
音響流によるメガヘルツのシャワー効果
音響流によるメッキ液の改良
・・・・・・・
ガラス製の水槽を利用したソノケミカル反応実験
ナノ粒子の製造実験
霧化サイズのコントロールによるコーティング実験
各種材料の攪拌実験
・・・・・・・
ガラス部品の精密洗浄実験
複雑な形状・線材・・の表面改質実験
溶剤・・の化学反応実験
・・・・・・
＜＜音響流の利用技術＞＞
１）２種類の超音波を利用した洗浄
２）流水式超音波洗浄（超音波シャワー）
３）表面を伝搬する高調波（１ＭＨz以上）の利用
４）ガラス・樹脂・ステンレス・・各種容器の音響特性を利用
５）キャビテーションと定在波の最適化（音圧測定解析）を利用
６）その他（非線形現象、相互作用・・）
流れる水に超音波を伝搬させ、
シャワー状にして洗浄対象を洗浄する・・・
超音波とサイバネティクス（流れの観察）
（超音波テスターによる＜測定・解析・制御＞の応用技術）
超音波システム研究所は、
流れとかたちに関する「コンストラクタル法則」を利用した、
「流水式超音波システム」技術を応用しています。
－流水式超音波システムの応用事例－
特殊レンズ・ガラス部品の精密洗浄
洗浄液、攪拌液、・・水質改善（洗浄、分子のナノ化）
複雑な形状・線材・粉末・・・の表面処理（応力緩和）
溶剤・洗剤・貴金属・ポリマー・・・・の化学反応制御
ナノレベルの攪拌・分散・洗浄・加工・・
フィルム形状、大型パイプ形状、・・
・・これまでは、難しかった材料・部品の表面改質
・・・・・・・
2016年11月26日土曜日
ガラス容器を利用した超音波実験 ultrasonic-labo
くりかえし
超音波と
流体の変化（流れ、渦、波・・）を
観察して
イメージを修正しながら
音響流に関する論理モデルを考え続けます
1年ぐらい経過してくると
渦の動きが見えてきます
そこから
ぼんやりと、洗浄物に対する
音響流の影響がわかります
流れとかたち・コンストラクタル法則 Flow and form constructorle law
動画のような、川の流れを観察しています
超音波利用に関して
流れの観察経験により
音響流を直感的に
とらえられると考えています
音響流＜一般概念＞
有限振幅の波が
気体または液体内を伝播するときに、
音響流が発生する。
音響流は、
波のパルスの粘性損失の結果、
自由不均一場内で生じるか、
または
音場内の
障害物（洗浄物・治具・液循環）の近傍か
あるいは
振動物体の近傍で
慣性損失によって生じる
物質の一方性定常流である。
シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法を開発し
コンサルティング提案・実施対応を行っています。
超音波照射による現象を 安定して効率よく利用するためには
超音波発振機や振動子以外の条件に関する 検討や開発も必要です
水槽や液循環・・・の影響も大きいのですが
現在使用中の超音波を効率用利用するための
単純ですが大きな改善が可能な
アイデアと方法を紹介します
（ 具体例や実績は多数あります
２０ｃｃ－２５００リットルまで対応実績があります ）
この制御は簡単で、非常に効率が高いので是非利用してください
省エネルギーにもなります、
広く普及させたいと考えています 特許申請は行いません
（インターネットで公開し類似の特許が登録されないようにしています）
詳細については「 超音波システム研究所 」にお問い合わせください
単純ですが、個別の要因（水槽、伝搬対象物、・・）により適切な設定が必要です
＜制御について＞
各種データの時系列変化の様子を解析・評価して、
時間で移動するボールのジャグリング状態に相当する
超音波伝搬現象の「サイクル」と、「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、
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
＜＜ シャノンのジャグリング定理の応用 ＞＞
注：JUGGLING THEOREM proposed by Claude E. Shannon
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）
＜＜ 応用 ＞＞
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（マイクロバブル発生液循環）装置の運転時間
N ： 超音波（発振）周波数の異なる振動子の数
ポイント（ノウハウ）は、非線形現象の発生状態を
対象物による相互作用を考慮した
測定解析評価に基づいて、コントロールすることです。
超音波システム （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
オリジナルの超音波発振測定解析装置（超音波テスター）による、
音響特性を利用した、
超音波制御技術による、超音波システムを開発しました。
新しい超音波の応用技術です。
各種対象物の音響特性を利用することで
安価なシステムで、
高い音圧や高い周波数の超音波伝搬状態を実現します。
変動する振動状態（モード）を利用する
ダイナミックシステムとしての、
応用装置（洗浄、加工、攪拌・・システム）開発も可能です。
ポイントとしては、
複雑に変化する超音波振動の伝搬状態を、
時系列データの自己回帰モデルで、
フィードバック解析することにより、
超音波効果の主要因である
非線形現象をグラフ化・評価・応用することです。
超音波システム （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
オリジナルの超音波発振測定解析装置（超音波テスター）による、
音響特性を利用した、
超音波制御技術による、超音波システムを開発しました。
新しい超音波の応用技術です。
各種対象物の音響特性を利用することで
安価なシステムで、
高い音圧や高い周波数の超音波伝搬状態を実現します。
変動する振動状態（モード）を利用する
ダイナミックシステムとしての、
応用装置（洗浄、加工、攪拌・・システム）開発も可能です。
ポイントとしては、
複雑に変化する超音波振動の伝搬状態を、
時系列データの自己回帰モデルで、
フィードバック解析することにより、
超音波効果の主要因である
非線形現象をグラフ化・評価・応用することです。
超音波洗浄器（６００ｃｃ ４２ｋHz ３５W） Ultrasonic Cleaner
超音波の伝搬状態について
音圧レベル・主要周波数（キャビテーション）を
音響流（非線形現象）との相互作用が判断できる、
数値化・グラフ化を可能にしました。
解析結果に基づいた、
各種（水槽、振動子、治工具・・・）の組み合わせにより
目的に合わせた超音波利用状態の最適化が、可能になりました。
高調波による超音波の伝搬状態や
共振現象による低周波の発生状況を検出・把握することで
目視や音圧レベルだけでは再現性・相互作用による変化・・・・
対応・評価が難しい状態についても
非線形現象に関する
解析評価結果に基づいて、十分な対応（制御）が可能になります。
従って、
適切・あるいは有効な
超音波伝搬状態（周波数、音圧、変化・・）を確認したうえで、
超音波のダイナミック特性を目的に合わせて制御できます。
これは、洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して、大変有効です。
さらに、定在波の制御により、キャビテーションと加速度の効果を
目的に合わせて変化させる状態について、詳細な分析が可能になります。
これは、加工、改質、攪拌・・・に対して、大変有効です。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
効果的な事例・実績を多数確認しています。
超音波の非線形性現象（測定・解析・制御）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
オリジンサル製品：超音波テスターのバイスペクトル解析技術を利用して、
「超音波の（高調波に関する）非線形現象」 をコントロールする、
新しい超音波制御技術を開発しました。
対象物の音響特性を測定する技術 Acoustic properties of the object
音圧測定装置：超音波テスターの特徴（標準的な仕様の場合）
＊測定（解析）周波数の範囲
仕様 ０．１Ｈｚ から １０ＭＨｚ
＊超音波発振
仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ
＊表面の振動計測が可能
＊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
超音波プローブによる測定・解析システムです。
超音波プローブを対象物に取り付けて発振・測定を行います。
測定したデータについて、
位置や状態と、弾性波動を考慮した解析で、
各種の音響性能として検出します。
2016年11月25日金曜日
超音波実験写真 Ultrasonic experiment photo （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
YouTubeに投稿した、
超音波に関する動画・スライドの数が、５６０００に達しました。
超音波システム研究に関する、各種技術の紹介
洗浄・攪拌・表面改質・化学反応促進・・・
空中超音波・シミュレーション・計測装置・・・
・・・実験・研究・開発・システム・・・・
・・・・・・・
各種の動画・スライドショーを
YouTubeに投稿しています。
2016年11月24日木曜日
超音波の発振制御システム （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル超音波プローブの発振制御により、
対象物に伝搬する超音波振動の、
非線形現象をコントロールする技術を開発しました。
音圧測定解析システム（超音波テスター）と
ファンクションジェネレータによる発振制御を
対象物の音響特性に合わせて、
発振出力、波形、変化・・・させることで、
超音波の伝搬状態をコントロールします。
注：対象物の音響特性と
超音波の発振制御で、
相互作用による振動現象を利用した
超音波のダイナミック制御・・・・を行います
（超音波テスターで、音圧の測定・解析・確認を行っています）
この技術を、
精密洗浄や化学反応実験・・・に用いた結果、
ナノレベルの効率の高い超音波システムとして
応用（洗浄・改質・反応制御・・）することが可能となりました。
これは、従来では干渉や共振により減衰すると考えられた状態について
大きな可能性を示した結果だと考えます。
今後、超音波による非線形現象はますます可能性炉広げていくと考え
研究開発を含め、実用的な提案をしていきます。
超音波実験 Ultrasonic experiment ＜超音波システム研究所 ultrasonic-labo＞
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のダイナミック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
注：
オリジナル装置（超音波測定解析システム：超音波テスター）による
音圧測定解析を行い
効果の確認を行っています
超音波発振計測解析システム（超音波テスター Ultrasonic tester）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市、代表：斉木）は、
「音の形と変化に関する数学（抽象代数）モデル」と
「超音波振動子の利用に関するコンサルティング実績」にもとづいて、
超音波振動子を利用した超音波システムの実用化方法を開発しました。
超音波に関する、各種の基礎理論・技術を利用して
応用システムを開発する場合、様々な振動現象により
目的とは異なる、状況になることがほとんどだと経験しています。
この、基礎理論と現実の振動現象を
実際の具体的な時系列データ（解析）を通して
ダイナミックな特性を最優先で対処（最適化）することで
システムの改善が効率的に行える方法を
経験を通して開発してきました。
今回、この技術を、
超音波を利用する様々な関係者の方に
広く普及させたいと考え
コンサルティング、セミナー・・・により
公開・説明していくことにしました。
これまでの超音波関連技術に加え
超音波の変化を、抽象代数の圏論やコホモロジーの
スペクトルシーケンスに適応させるといった
オリジナル方法を利用して表現するために
論理的な説明はできませんが、
各種の具体的な相談に対して
具体的な技術をアドバイス・コンサルティングします。
これは、超音波システム研究所の「超音波テスター」による、
音圧測定解析の有効性を示す典型的な事項だと考えています。
2016年11月20日日曜日
超音波＜攪拌・乳化・分散・粉砕＞（ナノテクノロジー）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）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
ダイナミック特性を観察・制御・評価する技術を開発しました。
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（音響流）の状態設定（評価）が、可能となりました。
超音波洗浄器＜キャビテーションの観察＞技術 no.３ Ultrasonic Cleaner
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）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
ダイナミック特性を観察・制御・評価する技術を開発しました。
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（音響流）の状態設定（評価）が、可能となりました。
超音波を利用した、表面検査実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考にした
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術を応用して、
「超音波の応答特性を利用した、表面検査技術」を開発しました。
超音波テスターを利用したこれまでの
計測・解析結果（注）を時系列に整理することで
目的に適した超音波の状態を示す
新しいパラメータになることを確認しました。
注：
非線形特性
応答特性
ゆらぎの特性
相互作用による影響
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考に
対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した
オリジナル手法を開発することで
詳細な各種効果の関係性について
新しい理解を深めています。
その結果、
超音波の伝搬状態と対象物の表面について
新しい非線形パラメータが大変有効である事例を確認しています。
特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・
良好な確認に基づいた、制御・改善・・・が実現しています。
2016年11月19日土曜日
オゾンとマイクロバブルと超音波 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オゾンとマイクロバブルと超音波を
洗浄目的に対して、効果的に利用する技術を開発しました。
＜脱気・マイクロバブル発生液循環システム＞に関して
オゾン（気体）をバブリングすることで
超音波の物理的な非線形現象とオゾンの化学反応を
安全にコントロールする技術を開発しました。
＜＜基礎となる技術：：超音波液循環技術＞＞
１）超音波とマイクロバブルによる表面処理を行った、
各種容器（水槽、超音波洗浄器・・・）を使用します。
２）水槽・超音波洗浄器の設置は
低周波の振動モードに対して利用可能な範囲になるよう
干渉材・・を使用します。
３）脱気・マイクロバブル発生液循環装置を使用します。
（設定のノウハウ）
ポンプの吸い込み側のホース位置は、
渦の発生がない範囲で液面上部にセットします
ポンプの吐き出し側のホース位置は、
効果的に液面までの流れが発生するように容器底面にセットします
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
（脱気：溶存酸素濃度 ４－５ｍｇ／ｌ程度）の状態が実現します。
＜＜オゾン利用について＞＞
上記の洗浄液の状態に対して
オゾン発生装置によりオゾン（気体）をバブリングすることで
マイクロバブルの分散効果と脱気による効果で
オゾンが効率よく液体に溶解します。
気体の流量・流速分布・・・を適切に設定することで
目的に合わせた、オゾンによる化学反応を発生させることができます。
補足：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。
2016年11月18日金曜日
２種類の超音波振動子（３８ｋＨｚ，７２ｋＨｚ)を利用した実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
２種類の異なる周波数の超音波（振動子）による
目的に合わせた超音波の非線形現象（音響流）制御を実現する
推奨超音波システム（洗浄、加工、撹拌・・）技術を開発しました。
推奨システム概要
１：２種類の超音波振動子（標準タイプ ３８ｋＨｚ，７２ｋＨｚ)
２：超音波専用水槽(標準タイプ 内側寸法：500*310*340mm)
３：脱気・マイクロバブル発生液循環システム
４：制御ＢＯＸによる、超音波出力と液循環の最適化制御システム
５：超音波テスターによる、音圧管理システム
超音波
MIRAE ULTRASONIC TECH. CO
１）精密洗浄シリーズ（72KHz 300W）
株式会社カイジョー
２）投込振動子型超音波洗浄機 ２００G （38kHz 150W)
注意：水槽については、エージング処理により
通常の水槽でも調整対応可能です
超音波＜発振制御＞実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル製品：音圧測定解析システム（超音波テスター）による、
超音波（音圧・振動)のダイナミック特性の測定・解析を応用した、
対象物への超音波伝搬状態を発振制御する技術を開発しました。
具体的な方法については、コンサルティング対応を行っています。
新しい超音波発振制御技術です。
発振・測定・解析・制御に基づいて、
超音波の伝搬状態をコントロールします。
特に、発振・受信・解析評価により
応答特性を考慮した、非線形現象を有効に利用することで、
部品の表面状態・結合状態・・検査や精密洗浄に関して、
超音波振動の新しい利用が可能になる発振制御技術です。
液体と弾性体に伝搬する超音波のダイナミック特性を
測定・解析・確認することで
超音波の伝搬特性を、
発振波形や複数の異なる超音波の発振制御でコントロールします。
対象物の強度・形状・サイズ・・目的に対して
超音波の発振方式と発振条件（周波数、波形、変化・・）を
論理モデル（注）に基づいて最適化します。
注：論理モデル
超音波の洗浄・攪拌・加工に関する「論理モデル」
2016年11月17日木曜日
オリジナル超音波プローブの「発振・制御」技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル製品：超音波テスターの利用実績から
部品検査、精密洗浄・・・に関して、
超音波の伝搬状態に関する
音響特性を考慮した
超音波プローブの製造技術を開発しました。
超音波プローブ開発に関する新しい技術です。
測定・発振・制御に合わせた、
超音波（の伝搬状態）が利用できます。
特に、発振・受信の組み合わせによる
応答特性を利用した
部品検査や小さい部品の精密洗浄に関して、
超音波振動の新しい利用実績が増えています。
概略仕様
測定範囲 ０．０１Ｈｚ～２０ＭＨｚ
発振範囲 １ｋＨｚ～５ＭＨｚ
コード長さ ３０ｃｍ～
超音波＜攪拌＞
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
＊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」
＊磁性・磁気と超音波の組み合わせ技術
＊超音波による「金属部品のエッジ処理」技術
上記の技術を組み合わせることで
対象物に合わせた、超音波攪拌技術（注）を開発しました。
注：超音波とマイクロバブルにより
攪拌とともに
対象粉末・・の表面応力を緩和・均一化する処理が行われます
超音波システムの開発技術
超音波システム研究所は、
超音波洗浄機の音圧測定システムを、
製造・販売しています。
＜＜ 超音波発振計測解析システム（超音波テスター）＞＞
システム概要
１．価格 １５万円（最少構成の仕様）～
２．内容
１）パソコンへのインストールセット ＵＳＢメモリー 1個
（音圧測定マニュアル、解析ソフト、説明書・・・）
２）超音波プローブ １本
３）デジタルオシロスコープ ２ｃｈ 1台
注：パソコンに各種ソフトをインストールして使用します
３．特徴（標準的な仕様）
＊測定（解析）周波数の範囲
仕様 ０．１Ｈｚ から １０ＭＨｚ
＊超音波発振
仕様 １Ｈｚ から １００ｋＨｚ
＊表面の振動計測が可能
＊24時間の連続測定が可能
＊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
超音波プローブによる測定システムです。
超音波プローブを対象物に取り付けて発振・測定を行います。
測定したデータについて、
位置や状態と、弾性波動を考慮した解析で、
各種の音響性能として検出します。
超音波洗浄器による＜メガヘルツの超音波＞技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
超音波洗浄器に関して、
超音波伝搬状態の測定・解析・評価・技術を応用した、
１－１０ＭＨｚの超音波伝搬状態を利用可能にする
超音波制御技術を開発しました。
超音波を利用した
精密洗浄・加工・攪拌・・・への新しい応用技術です。
各種材料の音響特性（表面弾性波）の利用により
２０Ｗ以下の出力で、１００リッター程度の水槽でも、
対象物への超音波刺激は制御可能です。
弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と
抽象代数学の超音波モデルにより
非線形現象の応用方法として開発しました。
ポイントは
超音波洗浄器の設置方法です
設置条件により
超音波の減衰を
音圧測定・解析確認に基づいて
オリジナル非線形共振現象として
対処することが重要です
注：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
様々な分野への利用が可能になると考え
各種コンサルティングにおいて提案しています。
2016年11月16日水曜日
超音波実験写真 Ultrasonic experiment photo （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
超音波に関する実験写真・スライドショーを公開しています。
超音波実験 Ultrasonic experiment
１：キャビテーションと音響流の制御技術
２：超音波専用水槽の製造、液循環制御技術
３：間接容器・治工具の設計・応用技術
４：マイクロバブル・ナノバブルの応用技術
５：超音波の測定・解析・評価技術
上記に関する「超音波実験」写真・スライドショーを公開しています。
音と超音波の組み合わせを利用した超音波制御技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
＊超音波システムの設計・製造技術
＊キャビテーション・音響流の制御技術
＊超音波の計測・解析・評価技術・・・・
上記の技術を応用して
＜音と超音波の組み合わせ＞を利用した
超音波伝搬状態（非線形共振現象）の制御技術を開発しました。
注：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
今回開発した技術の応用事例として、
各種部品・材料の状態（空中、水中、弾性体との接触・・）
に合わせた、超音波の効果的（洗浄・改質・攪拌・化学反応促進・・・）
な利用を実現させることが可能となりました。
2016年11月13日日曜日
超音波実験 Ultrasonic experiment ＜超音波システム研究所 ultrasonic-labo＞
－－超音波の非線形現象を制御する技術による
ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕技術－－
超音波システム研究所は、
「超音波の非線形現象（音響流）を制御する技術」を利用した
効果的な攪拌（乳化・分散・粉砕）技術を開発しました。
この技術は
表面検査によるガラス容器の特徴（解析結果）を利用（評価）して
超音波の伝搬状態（キャビテーション・音響流）を制御します。
さらに、
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、
ガラス容器との相互作用に合わせて、超音波出力制御により実現します。
特に、
音響流による、高調波の刺激により
ナノレベルの対応が実現しています
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。
超音波に対する
定在波やキャビテーションの制御技術をはじめ
間接容器に対する伝播制御技術・・・により
適切なキャビテーションと音響流による攪拌を行います。
これまでは、各種溶剤の効果と超音波の効果が
トレードオフの関係にあることが多かったのですが
この技術により
溶剤と超音波の効果を
適切な相互作用により相乗効果を含めて
大変効率的に利用（超音波制御）可能になりました。
オリジナルの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・・・を確認しています。
超音波実験 Ultrasonic experiment ＜超音波システム研究所 ultrasonic-labo＞
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のダイナミック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
注：
オリジナル装置（超音波測定解析システム：超音波テスター）による
音圧測定解析を行い
効果の確認を行っています
この動画は
マイクロバブル発生液循環装置による
超音波のダイナミック制御を実現させています
超音波洗浄機実験 Ultrasonic cleaning machine experiment
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市、代表：斉木）は、
複数の異なる周波数の「超音波振動子」を利用する技術について、
「音色」に関する解析・評価を応用した「超音波発振制御」技術を開発。
今回開発した応用技術は
定在波の制御や、キャビテーション・音響流の効果を
具体的な伝搬周波数のスペクトル変化として制御する技術について、
水の振動モードと、弾性体の振動モードによる相互作用を
非線形現象をパラメータとして最適化制御する方法を追加しています。
超音波の効果について
伝搬状態のスペクトルに関する、時系列変化を
音色として評価・分析することで
洗浄効果・表面改質・化学反の制御・・・
システムとして利用可能にした技術です
従来の、音圧や伝搬周波数による評価とは異なり
音色（音の振動モード、変化、・・）を考慮することで
幅広い超音波の効果について
目的に合わせた新しい利用を可能にしました
特に、マイクロ・ナノ・のレベルの物質に対する
超音波の影響は、音色による制御が有効です
周波数４０ｋＨｚの超音波装置で
洗浄液に対して、１ＭＨｚ以上の伝搬状態を実現させることも、
周波数７２ｋＨｚの超音波照射で、
均一な金属粉末の分散と、分散対象物の表面改質を行うことも可能です。
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
「音色」による超音波の効果（評価技術）と
パワースペクトル、バイスペクトルの関係を確認しています。
流れとかたち・コンストラクタル法則 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
流れとかたちに関する「コンストラクタル法則」を利用した、
超音波利用（非線形現象の制御）技術を開発しました。
この動画のような、川の流れの観察をヒントに開発しました。
超音波利用に関して
流れの観察経験により
音響流を直感的に
とらえられると考えています。
音響流＜一般概念＞
有限振幅の波が
気体または液体内を伝播するときに、
音響流が発生する。
音響流は、
波のパルスの粘性損失の結果、
自由不均一場内で生じるか、
または
音場内の
障害物（洗浄物・治具・液循環）の近傍か
あるいは
振動物体の近傍で
慣性損失によって生じる
物質の一方性定常流である。
2016年11月12日土曜日
超音波システムの発振制御技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル製品：超音波テスター専用プローブに関する、
超音波＜発振制御＞技術を応用した、
非線形伝搬制御技術を開発しました。
超音波を利用した
洗浄、加工、表面処理、検査、・・・への新しい基礎技術です。
弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と
抽象代数学の超音波モデルにより
基礎実験の確認から、効果的な超音波加工方法として開発しました。
様々な分野への応用・利用が可能になると考えています
超音波による＜キャビテーションの観察・制御＞技術
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）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
ダイナミック特性を観察・制御・評価する技術を開発しました。
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（音響流）の状態設定（評価）が、可能となりました。
超音波実験 Ultrasonic experiment ＜超音波システム研究所 ultrasonic-labo＞
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
オリジナルの超音波発振測定解析装置（超音波テスター）による、
音響特性を利用した、
超音波制御技術による、超音波システムを開発しました。
新しい超音波の応用技術です。
各種対象物の音響特性を利用することで
安価なシステムで、
高い音圧や高い周波数の超音波伝搬状態を実現します。
変動する振動状態（モード）を利用する
ダイナミックシステムとしての、
応用装置（洗浄、加工、攪拌・・システム）開発も可能です。
ポイントとしては、
複雑に変化する超音波振動の伝搬状態を、
時系列データの自己回帰モデルで、
フィードバック解析することにより、
超音波効果の主要因である
非線形現象をグラフ化・評価・応用することです。
この技術について
「製品化」
「音圧測定解析」
・・・・
「超音波制御」
・・・・・ コンサルティング対応します
超音波実験 Ultrasonic experiment ＜超音波システム研究所 ultrasonic-labo＞
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のダイナミック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
注：
オリジナル装置（超音波測定解析システム：超音波テスター）による
音圧測定解析を行い
効果の確認を行っています
「超音波制御技術」を開発
超音波システム研究所は、
超音波（定在波）の制御技術を応用して、
間接容器を利用した、新しい超音波制御技術を開発しました。
「間接容器と定在波による音響流とキャビテーションのコントロール」
今回開発した技術は、
超音波の定在波を利用して、
間接容器の音響特性と組み合わせることで、
超音波機器の発振周波数とは異なる、
幅広い超音波伝搬周波数の特性を利用可能にした技術です。
特に、容器（材質・構造）の音響特性を考慮することで
音響流による効果をコントロール可能にしました。
具体例
４０ｋＨｚの超音波振動子とガラス容器を使用して、
１００－２００ｋＨｚの超音波洗浄
４０ｋＨｚの超音波振動子とステンレス容器を使用して、
６００－１２００ｋＨｚの超音波分散
・・・の実施例があります。
なお、超音波システム研究所の
（オリジナル製品：超音波テスターによる）
「超音波機器の音圧測定・解析・評価技術」により、
具体的な効果を＜数値化・グラフ化＞することで
間接容器（各種治工具）の伝搬特性・・・を確認しています。
超音波技術の説明＜液循環について＞
（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（音響流・キャビテーション）の伝搬状態に
設定・制御する技術を開発しました。
この技術は、
複雑な超音波振動のダイナミック特性を
各種の関係性について解析・評価することで、
循環ポンプの設定方法により、
超音波による物理的な刺激、化学反応・・の効果を
目的に合わせて設定する技術です。
超音波装置の設置技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
超音波の音圧測定に関する「精密測定プローブ」を利用した
各種装置・機器の振動計測・解析により
超音波装置の設置方法に関する最適化技術を開発しました。
この技術は
「精密測定プローブ」による低周波（１Ｈｚ以下）の
振動測定により実現しました。（注）
注：低周波の振動現象を正確に計測することは
大変難しく、今回の測定は、
低周波の共振・うねりを抑制する、
特別な方法を採用しています。
その結果、
超音波に関しては、高次の超音波伝搬を実現します。
これまでの事例から
超音波洗浄器に対する、設置テーブルの影響を考慮した
設置方法は大きな成果につながっています。
この技術は
機械加工や化学実験・・・においても
考慮されにくい低周波の振動現象に対処できるので
今後、大きく発展できると考えます。
低周波の振動モードをコントロールする技術については
装置・機器の振動測定に関する技術として
コンサルティング対応します。
2016年11月11日金曜日
オリジナル超音波システムの開発技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究に関する、各種技術の紹介
洗浄・攪拌・表面改質・化学反応促進・・・
空中超音波・シミュレーション・計測装置・・・
・・・実験・研究・開発・システム・・・・
・・・・・・・
各種の動画・スライドショーを
YouTubeに投稿しています。
超音波実験 （マイクロバブル ナノバブル）
報道関係各位
2016年08月27日
超音波システム研究所
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超音波洗浄器(42kHz)による＜メガヘルツの超音波＞技術を開発 No.2
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超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
超音波洗浄器（４２－５０ｋＨｚ １０－３５Ｗ）に関して、
超音波伝搬状態の測定・解析・評価・技術を応用した、
１－１０ＭＨｚの超音波伝搬状態を利用可能にする
超音波制御技術を開発しました。
超音波を利用した
精密洗浄・加工・攪拌・・・への新しい応用技術です。
各種材料の音響特性（表面弾性波）の利用により
２０Ｗ以下の出力で、１００リッター程度の水槽でも、
対象物への超音波刺激は制御可能です。
弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と
抽象代数学の超音波モデルにより
非線形現象の応用方法として開発しました。
ポイントは
超音波洗浄器の設置方法です
設置条件により
超音波の減衰を
音圧測定・解析確認に基づいて
オリジナル非線形共振現象として
対処することが重要です
注：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
様々な分野への利用が可能になると考え
各種コンサルティングにおいて提案しています。
超音波実験 Ultrasonic experiment
超音波システム研究所は、
超音波とマイクロバブルを利用した、
表面改質技術を各種治工具・・・に適応させることで、
超音波の相互作用を考慮した、
超音波洗浄器の利用技術を開発しました。
超音波とマイクロバブルによる表面改質効果により
高い音圧レベルによるキャビテーション効果や
液循環による加速度効果（音響流）を制御して
効率の高い超音波の利用を可能にします。
上記の具体的な技術として
各種治工具（設置台の条件・・）と超音波の相互作用による
超音波の非線形現象（バイスペクトル）を
目的に合わせて制御する技術を開発しました。
超音波の伝搬状態の測定・解析技術を利用した結果、
高調波の制御を実現していること
非線形現象を調整できることを確認しています。
システムの音響特性を確認して対応することがノウハウです
超音波の発振制御実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル製品：超音波プローブの「発振・制御」技術を利用した
部品検査、精密洗浄、ナノ分散、化学反応実験・・・・に関して、
新しい「超音波＜発振・制御＞システム」を開発しました。
目的に合わせたオリジナル超音波プローブによる応用技術です。
超音波の音圧データを測定・解析・評価することで
効果的な超音波の発振・制御が実現できるシステムです。
特に、複数の発振・制御を組み合わせにることで
高い音圧レベルや、非線形現象による高い周波数について
コントロールできます。
部品の接続状態や表面についての検査や
非常に小さい部品の精密洗浄・・・に関して、
超音波振動の新しい利用方法として提案しています。
2016年11月10日木曜日
超音波システムの技術（脱気・マイクロバブル発生液循環）
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
ナノレベルの物質への超音波処理
音響流の応用実験
樹脂の表面改質実験
粉末の超音波洗浄
薄い材料（板材、線材・・）の表面処理
・・・・・・・
＜充電式超音波洗浄機＞との組み合わせ
＜５０ｋHz １０Ｗ ＞
樹脂容器を利用した洗浄装置
陶器を利用した攪拌装置
ガラスコップを利用した表面処理装置
・・・
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考にした
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術を応用して、
「超音波の応答特性を利用した、表面検査技術」を開発しました。
超音波テスターを利用したこれまでの
計測・解析結果（注）を時系列に整理することで
目的に適した超音波の状態を示す
新しいパラメータになることを確認しました。
注：
非線形特性
応答特性
ゆらぎの特性
相互作用による影響
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考に
対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した
オリジナル手法を開発することで
詳細な各種効果の関係性について
新しい理解を深めています。
その結果、
超音波の伝搬状態と対象物の表面について
新しい非線形パラメータが大変有効である事例を確認しています。
特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・
良好な確認に基づいた、制御・改善・・・が実現しています。
＜参考＞
以下のプログラムを参考にして開発・作成した
オリジナルソフト（解析システム）を
オープンソースの統計解析システム 「 Ｒ 」 で
実行・解析を行っています
生体のゆらぎとリズム コンピュータ解析入門：和田孝雄/著：講談社
赤池モデルを臨床にいかす画期的な解説書。
１／ｆゆらぎ解析に必須かつ難解な赤池モデルと、臨床への応用を懇切丁寧に解説。
生体のダイナミクスに関心をもち臨床デ－タ解析に携わる医学者・工学者待望の書
内容（「MARC」データベースより）
〈CD-ROM付き〉生体のゆらぎとリズムの時系列解析への入門。
第一線の研究者である著者が、経験した者だけが知る様々な困難点について、
他に類例のないユニークな視点から細部の議論を展開する。
生体のゆらぎとリズム 和田孝雄著
添付されたプログラムの使用方法
*.exe 実行ファイル
*.for フォートランのソースファイル
*.dat データファイル（解析するデータはこのファイル名で設定する）
ＡＲモデル解析
ARBG.EXE SPECTRM.DAT BURG法によるスペクトル解析
ARYW.EXE SPECTRM.DAT YULE-WALKER法によるスペクトル解析
ARHH.EXE SPECTRM.DAT HOUSEHOLDER法によるスペクトル解析
FFTGTZL.EXE SPECTRM.DAT GOERTZEL法によるスペクトル解析
インパルス応答（時間領域での伝達特性
ラプラス変換するとＳ領域での伝達特性）
周波数伝達関数（周波数領域での伝達特性）
AIRCV2.EXE ARV2.DAT ２変数のインパルス応答
AIRCV3.EXE ARV3.DAT ３変数のインパルス応答
多変量自己解析モデルによるフィードバック解析
ARPCV2.EXE ARV2.DAT ２変数のパワー寄与率
ARPCV3.EXE ARV3.DAT ３変数のパワー寄与率
DETRND2.EXE ARV2.DAT ２変数のトレンド除去
DETRND3.EXE ARV3.DAT ３変数のトレンド除去
その他
COSINOR.EXE SIMAMOTO.DAT コサイナー法
DET8PT.EXE DEFT8PT.DAT 離散フーリエ変換
F1YURAGI.EXE データ無し １／Ｆゆらぎ
実行方法
＊.EXEファイルを実行すると
＊.DATファイルのデータを解析して
＊.TXTファイルに結果を出力する
注意：繰り返す場合には＊.TXTファイルは削除すること
データを変更する場合は、＊.DATファイルのデータを変更する
*.for フォートランのソースファイルを修正して、
実行ファイルを作成すると、連続解析が可能になります
＜＜超音波の音圧測定・解析＞＞
１）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
超音波伝搬状態の安定性・変化について解析評価します
２）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・・に関する解析評価を行います
３）パワー寄与率の解析により
超音波（周波数・出力）、形状、材質、測定条件・・
データの最適化に関する解析評価を行います
４）その他（表面弾性波の伝搬）の
非線形（バイスペクトル）解析により
対象物の振動モードに関する
ダイナミック特性の解析評価を行います
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とで実現しています。
超音波の応答特性を利用した、表面検査技術 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考にした
超音波のダイナミック特性を解析・評価する技術を応用して、
「超音波の応答特性を利用した、表面検査技術」を開発しました。
超音波テスターを利用したこれまでの
計測・解析結果（注）を時系列に整理することで
目的に適した超音波の状態を示す
新しいパラメータになることを確認しました。
注：
非線形特性
応答特性
ゆらぎの特性
相互作用による影響
最大エントロピースペクトルアレイ法(MESAM)を参考に
対象物の音響特性・表面弾性波を考慮した
オリジナル手法を開発することで
詳細な各種効果の関係性について
新しい理解を深めています。
その結果、
超音波の伝搬状態と対象物の表面について
新しい非線形パラメータが大変有効である事例を確認しています。
特に、洗浄・加工・表面処理効果に関する評価事例・・
良好な確認に基づいた、制御・改善・・・が実現しています。
＜＜超音波の音圧測定・解析＞＞
１）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
超音波伝搬状態の安定性・変化について解析評価します
２）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・・に関する解析評価を行います
３）パワー寄与率の解析により
超音波（周波数・出力）、形状、材質、測定条件・・
データの最適化に関する解析評価を行います
４）その他（表面弾性波の伝搬）の
非線形（バイスペクトル）解析により
対象物の振動モードに関する
ダイナミック特性の解析評価を行います
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とで実現しています。
2016年11月6日日曜日
超音波の発振制御実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル製品：超音波プローブの「発振・制御」技術を利用した
部品検査、精密洗浄、ナノ分散、化学反応実験・・・・に関して、
新しい「超音波＜発振・制御＞システム」を開発しました。
目的に合わせたオリジナル超音波プローブによる応用技術です。
超音波の音圧データを測定・解析・評価することで
効果的な超音波の発振・制御が実現できるシステムです。
特に、複数の発振・制御を組み合わせにることで
高い音圧レベルや、非線形現象による高い周波数について
コントロールできます。
部品の接続状態や表面についての検査や
非常に小さい部品の精密洗浄・・・に関して、
超音波振動の新しい利用方法として提案しています。
2016年11月5日土曜日
小型超音波振動子によるメガヘルツの超音波制御 ultrasonic-labo
超音波システム研究所は、
小型超音波振動子（４０ｋＨｚ ５０Ｗ）に関して、
超音波＜制御＞技術を応用した、
１－１５ＭＨｚの
超音波伝搬状態を利用可能にする 超音波技術を開発しました。
小型超音波振動子の音響特性を
樹脂材料の取り付けにより調整することで
メガヘルツの超音波制御・・・を可能にした新しい技術です。
表面弾性波の利用により、
超音波の伝搬状態が複雑になりますが、
洗浄・加工・攪拌・・・対象物は、
水槽よりも大きなサイズでも対応可能です。
弾性波動に関する工学的（実験・技術）な視点と
流れや変化を取り入れた、新しい超音波モデルにより
応用技術（注）として開発しました。
注：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
様々な分野への利用が可能になると考えています
各種コンサルティングにおいて提案対応しています。
コメント
超音波現象は大変複雑です
解明されていない多数の事項があります、技術としての利用においては
大局的な把握が必要です
簡易的な実験により
具体的な各種の事項を、実感しながら、超音波をとらえることを推奨します
各種の文献・・には書かれていない、具体的な事項に直接対処することで
超音波現象の本質に関係するオリジナル技術を発展させることが可能になります
特に、樹脂の材質、構造による超音波の音響特性は
ほとんど研究されていないため
一般論で考えがちですが、具体的な各種の容器・治工具・・には
表面弾性波や振動のダイナミック特性について、固有の特徴があります
（適切な利用は新しい可能性を広げています）
超音波（発振制御）プローブ （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
オリジナル製品：超音波テスターの利用実績から
部品検査、精密洗浄・・・に関して、
超音波の伝搬状態に関する
音響特性を考慮した
超音波プローブの製造技術を開発しました。
超音波プローブ開発に関する新しい技術です。
測定・発振・制御に合わせた、
超音波（の伝搬状態）が利用できます。
特に、発振・受信の組み合わせによる
応答特性を利用した
部品検査や小さい部品の精密洗浄に関して、
超音波振動の新しい利用実績が増えています。
概略仕様
測定範囲 ０．０１Ｈｚ～２０ＭＨｚ
発振範囲 １ｋＨｚ～５ＭＨｚ
コード長さ ３０ｃｍ～
オリジナル製品：超音波テスターの利用実績から
部品検査、精密洗浄・・・に関して、
超音波の伝搬状態に関する
音響特性を考慮した
超音波プローブの製造技術を開発しました。
超音波プローブ開発に関する新しい技術です。
測定・発振・制御に合わせた、
超音波（の伝搬状態）が利用できます。
特に、発振・受信の組み合わせによる
応答特性を利用した
部品検査や小さい部品の精密洗浄に関して、
超音波振動の新しい利用実績が増えています。
概略仕様
測定範囲 ０．０１Ｈｚ～２０ＭＨｚ
発振範囲 １ｋＨｚ～５ＭＨｚ
コード長さ ３０ｃｍ～
Ultrasonic experiment ＜樹脂容器の音響特性＞を利用した超音波システム
超音波システム研究所は、
＊超音波振動子の設置による制御技術
＊定在波の制御技術
＊音響流の計測技術 ・・・を応用して
＜樹脂容器の音響特性＞を利用した
超音波システムを開発しました。
＊超音波振動子の設置による制御技術
＊定在波の制御技術
＊音響流の計測技術 ・・・を応用して
＜樹脂容器の音響特性＞を利用した
超音波システムを開発しました。
超音波＜攪拌＞
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
＊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」
＊磁性・磁気と超音波の組み合わせ技術
＊超音波による「金属部品のエッジ処理」技術
上記の技術を組み合わせることで
対象物に合わせた、超音波攪拌技術（注）を開発しました。
注：超音波とマイクロバブルにより
攪拌とともに
対象粉末・・の表面応力を緩和・均一化する処理が行われます
2016年11月4日金曜日
超音波発振計測解析システム（超音波テスター ultrasonic tester）
オリジナル超音波システムの開発技術
超音波システム研究所は、
オリジナルの超音波発振測定解析装置（超音波テスター）による、
音響特性を利用した、
超音波制御技術による、超音波システムの製作技術を開発しました。
新しい超音波の応用技術です。
各種対象物の音響特性を利用することで
安価なシステムで、
高い音圧や高い周波数の超音波伝搬状態を実現します。
変動する振動状態（モード）を利用する
ダイナミックシステムとしての、
応用装置（洗浄、加工、攪拌・・システム）開発も可能です。
ポイントとしては、
複雑に変化する超音波振動の伝搬状態を、
時系列データの自己回帰モデルで、
フィードバック解析することにより、
超音波効果の主要因である
非線形現象をグラフ化・評価・応用することです。
超音波システム研究所は、
オリジナルの超音波発振測定解析装置（超音波テスター）による、
音響特性を利用した、
超音波制御技術による、超音波システムの製作技術を開発しました。
新しい超音波の応用技術です。
各種対象物の音響特性を利用することで
安価なシステムで、
高い音圧や高い周波数の超音波伝搬状態を実現します。
変動する振動状態（モード）を利用する
ダイナミックシステムとしての、
応用装置（洗浄、加工、攪拌・・システム）開発も可能です。
ポイントとしては、
複雑に変化する超音波振動の伝搬状態を、
時系列データの自己回帰モデルで、
フィードバック解析することにより、
超音波効果の主要因である
非線形現象をグラフ化・評価・応用することです。
2016年11月3日木曜日
２種類の超音波振動子（３８ｋＨｚ，７２ｋＨｚ)を利用した実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
－システムの応用事例－
ガラス製の水槽を利用した精密洗浄
間接容器を利用した表面改質
ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕
各種の化学反応処理
メッキ液・コーティング液の開発
ナノ粒子の製造
複雑な形状へのコーティング・・表面処理
表面の残留応力の緩和処理
水の改質（ラジカル化）
表面弾性波を利用した目的のサイズの霧化
・・・・・・・
２種類の超音波振動子（３８ｋＨｚ，７２ｋＨｚ)を利用した実験 （超音波システム研究所 ultrasonic-labo）
超音波システム研究所は、
２種類の異なる周波数の超音波（振動子）による
目的に合わせた超音波の非線形現象（音響流）制御を実現する
推奨超音波システム（洗浄、加工、撹拌・・）技術を開発しました。
推奨システム概要
１：２種類の超音波振動子（標準タイプ ３８ｋＨｚ，７２ｋＨｚ)
２：超音波専用水槽(標準タイプ 内側寸法：500*310*340mm)
３：脱気・マイクロバブル発生液循環システム
４：制御ＢＯＸによる、超音波出力と液循環の最適化制御システム
５：超音波テスターによる、音圧管理システム
超音波
MIRAE ULTRASONIC TECH. CO
１）精密洗浄シリーズ（72KHz 300W）
株式会社カイジョー
２）投込振動子型超音波洗浄機 ２００G （38kHz 150W)
注意：水槽については、エージング処理により
通常の水槽でも調整対応可能です
＊特徴
超音波専用水槽による効果的な装置です
効率の高い超音波利用により
通常の水槽では強度・耐久性が不十分です
洗浄・攪拌・表面改質・・・対象と目的により
２種類の超音波（振動子）を組み合わせて制御します
推奨タイプの組み合わせは
３８ｋHz、７２ｋHzの状態です
（主要周波数の実測値事例 ３３．７ｋHz ７１．４ｋHz
水槽により数値は大きく変化します）
ポイントは
超音波の正確な発振周波数の測定・解析・確認と
解析と超音波利用目的に基づいた
超音波伝搬状態を実現させる
以下の技術です
１）マイクロバブルを利用した、専用水槽内の「液体」の均一化
２）超音波の非線形現象（音響流）制御としての「液循環」
３）超音波の発振制御（注）
注）シャノンのジャグリング定理を応用した「超音波制御」方法
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