粉体・粉末と超音波 （ナノテクノロジー）
超音波プローブの伝搬特性テスト－－ダイナミック特性を評価する実験ーー（超音波システム研究所）
超音波について
＜＜＜ キャビテーションと音響流の論理モデル ＞＞＞
理想的には、
高い音圧のキャビテーションが、高い周波数（高調波）の音響流を発生させる
と言うことが考えられるのですが、
通常では考えられない状態のような気がします。
ところが、均一で強度バランスの良い水槽を製造して
設置による音圧の減衰を押さえる工夫を実施すると、
超音波によるエージング効果・・により
一定期間の使用が経過すると、
高い音圧のキャビテーションと高い周波数の音響流が生み出されるのです。
さて、超音波洗浄に関して
各種制御による、超音波のコントロールが重要である
という説明を読んだ記憶があります。
確かに、安定した音響流の発生が実現できるように思えます。
超音波洗浄器で簡単な実験を行って見ます。
（超音波のＯＮ／ＯＦＦ制御、あるいは液循環のＯＮ／ＯＦＦ制御）
そこで、音圧データを解析（非線形現象の解析：バイスペクトル）しながら
超音波の出力・ＯＮ／ＯＦＦ、液循環・流量ＯＮ／ＯＦＦ制御設定を
（洗浄効果の評価に基づいて）最適化することで、
高い音圧レベルによる
高い周波数（高調波）の
超音波伝搬状態が実現できました。
洗浄効果（目的）に合わせた
非線形現象を発生させる
制御条件を考えられる、論理モデルが重要だということになります。
超音波洗浄技術としては、
「流体が振動する非線型現象をコントロールする」と言うことになります
詳細は、うまく説明できないのですが、
超音波システム研究所は、
抽象代数学のコホモロジーと圏論を利用して
キャビテーションと音響流の論理モデルを考え、
コンサルティング対応時に使用しています。
超音波実験 no.1
間接水槽（サイズ ５２ｃｍ＊３３ｃｍ＊２４ｃｍ）を利用した超音波実験
超音波と容器の設定・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 ＞
超音波洗浄システム（推奨）
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（音響流・キャビテーション）制御を実現する
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
１：２種類の超音波振動子（標準タイプ ２８ｋＨｚ，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：超音波出力と液循環量の最適化制御システム
超音波：MIRAE ULTRASONIC TECH. CO
１）パワー洗浄シリーズ（28KHz 300W）
２）精密洗浄シリーズ（72KHz 300W）
推奨システム概要２
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：超音波出力と液循環量の最適化制御システム
超音波１：株式会社カイジョー
投込振動子型超音波洗浄機 ２００G （38kHz 150W)
超音波２：MIRAE ULTRASONIC TECH. CO
精密洗浄シリーズ（72KHz 300W）
＊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
＜組み合わせ事例＞
１：３８ｋHz、７０ｋHz
２：２５ｋHz、３８ｋHz
３：２４ｋHz、６８ｋHz
４：３３ｋHz、２８ｋHz
５：３３ｋHz、４０ｋHz
６：３３ｋHz、７１ｋHz
・・・・・
様々な、組み合わせと
使用（制御）方法を提案しています
標準タイプの組み合わせは
２８ｋHz、７２ｋHzの状態です
（実測値事例 ２５．７ｋHz ７１．４ｋHz）
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
http://ultrasonic-labo.com/?p=1753
治工具と各種の制御により、超音波照射状態を適正に設定することで、
キャビテーションと加速度（音響流）の効果を、
目的に合わせた状態にコントロールできます。
－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
・・・・・・・
表面残留応力緩和・均一化処理を行った超音波洗浄器による、メガヘルツ超音波の発振制御実験（超音波システム研究所）
超音波機器の音圧測定実験ーーオリジナル超音波システムの開発技術ーー（超音波システム研究所）
超音波の伝搬状態を測定・解析・評価する技術ーー超音波の音圧データ解析：自己相関・バイスペクトルーー（超音波システム研究所）
