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超音波の非線形現象（音響流、高調波の発生、・・）を利用した、ナノレベルの乳化・分散・粉砕・・・処理技術の応用
－－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 表面検査による間接容器、超音波水槽、その他事項具・・の 超音波伝搬特徴（解析結果）を利用（評価）して 超音波（キャビテーション・音響流）を制御します。 超音波の伝搬特性 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（インパルス応答の解析） ４）相互作用の検出（パワー寄与率の解析） 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
市販のファンクションジェネレータと超音波発振プローブを利用した、超音波の発振制御システム
超音波システム研究所は、 超音波の発振制御が容易にできる 「超音波発振システム（１ＭＨｚ）」について、 タイマー制御により応用する方法を公開しました。 具体例 １）機械加工油へ、夜間に超音波照射で加工油の劣化防止 ２）ＮＣマシンへの超音波照射による、品質の改善 ３）金属、樹脂・・部品を保管している棚への超音波照射（表面改質） ４）めっき液、洗浄液、溶剤、・・への超音波照射で、 流動性、濃度の均一化・・の改善 ５）溶接機械への超音波照射で、溶接品質の改善 ６）ろう付け装置、曲げ加工装置への超音波照射で、表面残留応力の緩和 ７）超音波洗浄機への超音波照射で洗浄レベルの改善 ・・・・ ・・・ １９）その他 １：各種振動（例 モータ・・）との組み合わせ利用 ２：休日（２-３時間）の超音波照射による、保守メンテナンス ３：超音波照射による、エージング処理 ・・・・・ ・・・・・ ファインバブルとの組み合わせ利用 複数の超音波の組み合わせ発振制御 超音波伝搬用具の利用
音と超音波の組み合わせ技術ーー低周波の共振現象と高周波の非線形現象を最適化する技術ーー
超音波システム研究所は、 ＊超音波の発振制御技術（オリジナル製品：超音波発振制御プローブ） ＊超音波伝搬状態の測定技術（オリジナル製品：超音波テスター） ＊超音波伝搬状態の解析技術（時系列データの非線形解析システム） ＊超音波伝搬状態の最適化技術（音と超音波の最適化処理） ＊超音波発振プローブ・伝搬用具の開発製造技術 ＊システムの表面弾性波をコントロールする技術 ・・・・ 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（非線形共振現象）の制御技術を開発・応用しています。 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（高調波１０次以上）の共振現象 この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、 超音波の効果的な利用（洗浄・表面改質・攪拌・化学反応促進・・・ 各種システムの振動制御）を実現させています。
－－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 表面検査による間接容器、超音波水槽、その他事項具・・の 超音波伝搬特徴（解析結果）を利用（評価）して 超音波（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・超音波・対象物・・の相互作用に合わせて、 超音波の発振制御により実現します。 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。 ２０２３．１１ 非線形現象を制御する超音波発振制御技術を開発 ２０２４． １ 超音波振動の相互作用を測定解析評価する技術を開発 ２０２４． ２ メガヘルツ超音波による表面処理技術を開発 ２０２４． ４ 共振現象と非線形現象の最適化技術を開発
－－超音波の非線形現象（音響流）を制御する、ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕技術の応用－－
－－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－－ 超音波処理1：：「粉末のナノ化」 超音波処理2：：「液体の均一化・流動性改善」 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 「超音波による液体の均一化・流動性改善技術」を開発しました。 この技術は 表面検査による間接容器、超音波水槽、その他事項具・・の 超音波伝搬特徴（解析結果）を利用（評価）して 超音波（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・超音波・対象物・・の相互作用に合わせて、 超音波の発振制御により実現します。 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 ナノレベルの対応が実現しています 超音波の伝搬特性 １）振動モード（自己相関） ２）非線形現象（バイスペクトル） ３）応答特性（インパルス応答） ４）相互作用（パワー寄与率）
－－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－－
超音波処理1：：「粉末のナノ化」 超音波処理2：：「液体の均一化・流動性改善」 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 「超音波による液体の均一化・流動性改善技術」を開発しました。 この技術は 表面検査による間接容器、超音波水槽、その他事項具・・の 超音波伝搬特徴（解析結果）を利用（評価）して 超音波（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・超音波・対象物・・の相互作用に合わせて、 超音波の発振制御により実現します。 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。
超音波システム研究所のコンサルティング対応
超音波システム研究所は、 下記の通り、オンライン個別コンサルティングを行います。 参加者 1社（Microsoft Teams meeting 参加可能範囲） 費用 ３万円（税込み 33000円） 時間 １５０分（例 9：30－12：00、 13：00－15：30） 日程 調整 その他 1）PCをご利用ください 2）Zoom利用、Microsoft Teams meeting利用 ＜開催主旨＞ ■はじめに 受講者一社（あるいはMicrosoft Teams meeting 参加可能範囲）に対して オンラインコンサルティングを行います 超音波利用について、 経験と実績に基づいた 具体的なノウハウ説明とディスカッションを行います 興味のある方はメールで連絡してください。 希望テーマに対するコンサルティングについて提案させて頂きます。
超音波とファインバブル（マイクロバブル）による洗浄のポイントと利用目的への最適化
プログラム 1）．超音波・ファインバブル（マイクロバブル）に関する基礎知識と発生メカニズム １．超音波の基礎 ２．超音波振動の伝搬現象 ３．ファインバブル（マイクロバブル） 2）．超音波・ファインバブル（マイクロバブル）による洗浄方法とそのメリット １．洗浄の基礎 ２．物理作用・化学作用・相互作用 ３．ファインバブルのメリット 3）．超音波洗浄装置の考え方と導入・開発・改善ノウハウ １．水槽・振動子の設置方法 ２．マイクロバブル発生液循環システム 4）．洗浄の具体的適用例と、 洗浄効果実績のある超音波洗浄装置の具体例
超音波洗浄機のダイナミック制御技術
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、 超音波洗浄技術を開発しました。 ＜参考＞ １）振動について ロイヤル・インスティテューション １３３回「振動」より 機械工学の重要な一分野のほとんどすべてを、 ここに記述してみようと思っている 【著者】リチャード・ビジョップ 【訳者】中山秀太郎 講談社（1981年 Ｂ－４７１） ２）流れとかたち すべてのかたちの進化は 流れをよくするという「コンストラクタル法則」が支配している! 【著者】 Adrian Bejan J. Peder Zane 【訳者】 柴田裕之 【解説者】 木村繁男 紀伊國屋書店 (2013年) ３）サイバネティクスはいかにしてうまれたか 【著者】 ノーバート・ウィナー 【訳者】 鎮目恭夫 みすず書房（1956年） 上記を参考・ヒントにして 超音波伝播現象における 「非線形効果」を測定・利用する技術を 流れをよくするという「コンストラクタル法則」で 整理することで、超音波洗浄技術にまとめています。
超音波の非線形現象をコントロールする技術
超音波システム研究所は、 ファンクションジェネレータの一つの発振チャンネルから 同時に２種類の超音波プローブを発振することで発生する 相互作用を利用して 超音波の非線形現象（注）をコントロールする技術を開発しました。 注：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 各種部材の超音波伝搬特性を目的に合わせて最適化することで 効率の高い超音波発振制御が可能になります。 超音波テスターの音圧データの測定解析により 表面弾性波のダイナミックな変化を、 利用目的に合わせて、コントロールするシステム技術です。 実用的には、 複数（２種類）の超音波プローブによる 複数（２種類）の発振（スイープ発振、パルス発振）が 複雑な振動現象（オリジナル非線形共振現象）を発生させることで 高い音圧で高い周波数の伝搬状態、あるいは、 目的の固有振動数に合わせた 低い周波数の高い音圧レベルの伝搬状態を実現します。
超音波と水槽の相互作用をコントロールする技術を応用
超音波システム研究所は、 ポータブル超音波洗浄器と 超音波プローブによるメガヘルツの発振制御の組み合わせにより 「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（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プローブの発振条件（注）を設定します。 注：発振波形、発振出力、制御条件、・・・・ （例 矩形波 duty47％ 13V スイープ発振 3－18MHｚ・・・） 特に、 音響流制御により発生する、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 材料開発、化学反応のコントロールシステム、・・・実用化しています。
球形サイズで 20μｍ以下の、ファインバブルを安定して利用する技術ーー超音波の音響流をコントロールするナノレベルの洗浄方法ーー
超音波システム研究所は、 超音波の伝搬現象に関する測定・解析・評価技術に基づいて、 超音波加工、攪拌、化学反応・・にも利用可能な、 ファインバブルを利用した超音波洗浄機を開発しました。 推奨システム概要 １：超音波とファインバブルによる表面改質処理を行った 超音波振動子 ２：超音波とファインバブルによる表面改質処理を行った 超音波専用水槽 ３：脱気・ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環システム ４：制御装置による、超音波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 注意：水槽・振動子・治工具については、エージング処理により 音響特性の調整対応が可能です ＊特徴 超音波専用水槽による効果的な洗浄装置です 効率の高い超音波利用により 通常の水槽では強度・耐久性が不十分となります （通常の水槽を、超音波とファインバブルで表面改質対応します） 洗浄・攪拌・表面改質・・・対象と目的により 超音波（キャビテーション・音響流）を制御します
新しい超音波のダイナミック制御技術
超音波システム研究所は、 ２台のファンクションジェネレータを利用する 全く新しい超音波のダイナミック制御技術を開発しました。 ２種類の異なる波形による、異なるタイプの（スイープ）発振により、 超音波の非線形現象と共振現象をコントロールする技術を実現します。 この技術を応用して、 部品の表面残留応力を緩和する、実用的な方法、・・・ 様々な応用技術を開発し、コンサルティング対応しています。 標準設定 １）３ＭＨｚ～２０ＭＨｚのスイープ発振制御１ ２）６０ｋＨｚ～１３ＭＨｚのスイープ発振制御２ ３）４２ｋＨｚ ３５Ｗ（超音波洗浄器） による、超音波のダイナミック制御 （ダイナミック変動型の超音波伝搬制御を実現） 注：超音波洗浄器の水槽表面に関して、 超音波発振制御プローブと 脱気ファインバブル発生液循環装置により 表面残留応力緩和・均一化処理を行っています。 均一化の効果として、 ２００ＭＨｚ以上の高調波による超音波制御が実現しています。
オリジナル超音波システムの開発技術ーー超音波の非線形現象をコントロールする技術ーー
超音波システム研究所は、 超音波プローブによる スイープ発振による超音波の伝搬制御技術を開発しました。 超音波発振制御プローブの伝搬特性により、 利用目的と相互作用に合わせた、 各超音波プローブ毎に、スイープ発振の条件設定を行います。 対象物や装置・水槽、治工具・・の振動モードを考慮することで、 システムの振動系に合わせた、スイープ発振条件により、 低周波の共振現象を制御することが、可能になります。 ３０Ｗ程度の出力でも ３０００－５０００リットルの水槽内に 高い音圧・周波数の超音波振動を伝搬制御することが可能になります。 ＜＜具体例＞＞ ダイナミックな変化として、低周波の共振現象と同時に、 超音波プローブの１～１０ＭＭＨｚのスイープ発振条件により、 １０次、３０次、１００次・・・高調波の発生を実現が、 精密洗浄やナノレベルの分散・・に応用出来ます。 ポイントは、音圧データの測定・解析に基づいた システムのダイナミックな振動特性を解析・評価することです。 超音波の伝搬特性 １）振動モード ２）非線形現象 ３）応答特性 ４）相互作用
超音波伝搬現象の分類に基づいた、超音波の非線形スイープ発振制御技術
超音波システム研究所は、 超音波振動が伝搬する現象に関する分類方法を開発しました。 この分類に基づいて、非線形共振型超音波発振プローブを利用した、 超音波の非線形スイープ発振制御技術を開発しました。 この超音波のスイープ発振制御技術方法は、 超音波の伝搬状態に関する 主要となる周波数（パワースペクトル）の ダイナミック特性（非線形現象の変化）により 線形・非線形の共振効果を目的に合わせてコントロールします。 これまでの実験・データ測定解析から 効果的な利用方法を 以下のような ４つの推奨制御に分類することができました。 １：２種類のスイープ発振制御（線形型） ２：３種類のスイープ発振制御（非線形型） ３：４種類のスイープ発振制御（ミックス型） ４：上記の組み合わせによるダイナミック制御（変動型） さらに変動型は、スイープ発振条件により、以下のような ３つの制御タイプに分類することができました。 １：線形変動制御型 ２：非線形変動制御型 ３：ミックス変動制御型（ダイナミック変動型）
