カイジョー 投込振動子型超音波洗浄機 ２００G
超音波の送受信テスト（オリジナル超音波発振制御プローブの製造技術 ultrasonic-labo）
メガヘルツの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、
超音波伝搬現象の分類に基づいた、
５００Ｈｚから１００ＭＨｚ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を製造開発が可能です。
ポイントは、超音波プローブの超音波伝搬特性の確認です。
超音波のダイナミックな変化に対する、応答特性が最も重要です。
この特性により、高調波の発生可能範囲が決定します。
現状では、以下の範囲に対して、製造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～３００ＭＨｚ
発振範囲 ０．５ｋＨｚ～１００ＭＨｚ
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
＜材質・形状・構造・・・による音響特性＞を
把握（測定・解析・評価）することで、
目的に合わせた超音波の伝搬状態を実現します
超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、
精密洗浄・加工・攪拌・検査・・への応用実績により、
この技術を公開することにしました。
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください
各種部材（ガラス容器・・）の音響特性（表面弾性波）の利用により
２０Ｗ以下の超音波出力で、５０００リッターの水槽でも、
数トンの構造物、工作機械、各種製造ライン・・・・への
超音波刺激による効果を確認しています。
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
非線形現象のコントロール・応用方法として開発しました。
ポイントは
超音波素子表面の表面弾性波利用技術です、
対象物の条件（材質・形状・構造・サイズ・数量・・）・・により
超音波の伝搬特性を確認（注１）することで、
オリジナル非線形共振現象（注２、３）として
対処することが重要です
注１：超音波の伝搬特性
非線形特性（バイスペクトル解析）
応答特性（インパルス応答解析）
ゆらぎの特性（１／ｆ解析）
相互作用による影響（パワー寄与率の解析）
注２：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
注３：過渡超音応力波
変化する系における、ダイナミック加振と応答特性の確認
時間経過による、減衰特性、相互作用の変化を確認
上記に基づいた、過渡超音応力波の解析評価
＜＜特許申請＞＞
特開2021-125866 超音波制御（超音波発振制御プローブ）
特開2021-159990 超音波溶接
特開2021-161532 超音波めっき
特開2021-171909 超音波加工
特開2021-175568 流水式超音波洗浄
超音波発振制御プローブの製造技術の一部は
特開2021-125866 に記載しています
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください
超音波伝搬現象の分類に基づいた、
５００Ｈｚから１００ＭＨｚ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を製造開発が可能です。
ポイントは、超音波プローブの超音波伝搬特性の確認です。
超音波のダイナミックな変化に対する、応答特性が最も重要です。
この特性により、高調波の発生可能範囲が決定します。
現状では、以下の範囲に対して、製造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～３００ＭＨｚ
発振範囲 ０．５ｋＨｚ～１００ＭＨｚ
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
＜材質・形状・構造・・・による音響特性＞を
把握（測定・解析・評価）することで、
目的に合わせた超音波の伝搬状態を実現します
超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、
精密洗浄・加工・攪拌・検査・・への応用実績により、
この技術を公開することにしました。
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください
各種部材（ガラス容器・・）の音響特性（表面弾性波）の利用により
２０Ｗ以下の超音波出力で、５０００リッターの水槽でも、
数トンの構造物、工作機械、各種製造ライン・・・・への
超音波刺激による効果を確認しています。
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
非線形現象のコントロール・応用方法として開発しました。
ポイントは
超音波素子表面の表面弾性波利用技術です、
対象物の条件（材質・形状・構造・サイズ・数量・・）・・により
超音波の伝搬特性を確認（注１）することで、
オリジナル非線形共振現象（注２、３）として
対処することが重要です
注１：超音波の伝搬特性
非線形特性（バイスペクトル解析）
応答特性（インパルス応答解析）
ゆらぎの特性（１／ｆ解析）
相互作用による影響（パワー寄与率の解析）
注２：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
注３：過渡超音応力波
変化する系における、ダイナミック加振と応答特性の確認
時間経過による、減衰特性、相互作用の変化を確認
上記に基づいた、過渡超音応力波の解析評価
＜＜特許申請＞＞
特開2021-125866 超音波制御（超音波発振制御プローブ）
特開2021-159990 超音波溶接
特開2021-161532 超音波めっき
特開2021-171909 超音波加工
特開2021-175568 流水式超音波洗浄
超音波発振制御プローブの製造技術の一部は
特開2021-125866 に記載しています
この技術を、コンサルティング提供します
興味のある方はメールでお問い合わせください
超音波の音圧測定解析
超音波システム研究所は、
音圧測定解析装置（超音波テスター）による
超音波の相互作用を測定解析する技術を利用して、
「超音波の相互作用をコントロールする技術」を開発しました。
今回開発した技術により
「超音波の発振（発振機・振動子・・）」による
対象物・超音波機器・治工具・・・を含めた、
各種の相互作用を測定解析データに基づいて、
目的に合わせた、超音波の相互作用を
ダイナミックにコントロールすることが、可能になりました。
注：自己相関、バイスペクトル、パワー寄与率、インパルス応答
特に、
高調波に関する超音波と対象物の相互作用を検出・確認することで
複雑な形状や、精密部品の洗浄に対する効果的な
制御（液循環、治工具、洗浄物の固定方法、・・・）が明確になります。
従って、適切な
超音波周波数の選択や
異なる超音波周波数の振動子の組み合わせ・・
対象物に合わせた制御方法が決定できます。
これは、加工・洗浄・表面改質・化学反応の促進・・・に対して
目的に合わせた
効果的な超音波利用技術です。
間接容器や治工具
対象物の数量・・に対する相互作用もあり
相互作用の解析は、複雑ですが
超音波周波数の変化に対する制御が可能になります
オリジナルの超音波伝搬状態の測定・解析技術により、
以下の事項について
実験確認を続けた結果として、このような方法を開発しました。
１）超音波の非線形現象と、
洗浄・加工・攪拌・溶接・めっき効果の解析
２）洗剤・溶剤・・・洗浄液による超音波の非線形現象の解析
３）流水式超音波の効果について超音波の効果を解析
４）超音波による、部品の表面検査技術の開発
５）超音波伝搬現象に関する、代数モデルの研究
各種の応用に対して効果的な実績が増えています。
超音波プローブの超音波伝搬特性を確認する実験（圧電素子の表面調整技術 ultrasonic-labo）
超音波システム（音圧測定解析、発振制御） ultrasonic-labo
＜超音波伝搬特性（音響特性）の分類＞
1：線形型
2：非線形型
3：ミックス型
4：ダイナミック変動型
（ 4－1：線形変動型 4－2：非線形変動型 4－3：ミックス変動型 ）
この分類を、超音波利用目的に合わせて
発振制御条件（スイープ発振条件）として設定します。
環境・条件・・により
複数の発振を組み合わせる場合も同様ですが
相互作用に対する測定確認が不十分だと
ダイナミックな非線形現象は発生しません。
分類の詳細
１：線形型（キャビテーション主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・３倍）の範囲で
若干の変化がある状態
注：低調波（発振周波数の１／８）以下の場合
低周波の共振状態により、不安定な共振と干渉が発生し
安定した状態が実現しない傾向になります
２：非線形型（音響流主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
高調波（発振周波数１０倍以上）の範囲で
若干の変化がある状態
注：高調波は、超音波振動子、発振プローブ・・の
表面状態の工夫（特願２０２０－３１０１７ 超音波制御）により
発振周波数の１００倍を実現することも可能です
３：ミックス型（キャビテーションと音響流の組み合わせ型）
超音波発振部材の設置方法や接触部材・・・の相互作用により
発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／８，１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・１０倍）の範囲で
自然に発生する、大きな変化がある状態
コメント
上記の１，２，３は、基本的な伝搬状態ですが
振動現象が、安定して長時間同じ現象を続けるためには、各種制御・・工夫が必要です
上記の１，２，３は、単調な発振状態を継続すると
周波数の低下や超音波の減衰現象が発生し
超音波の利用効果は小さく、無くなっていきます
そのために、実用的には、変動型を利用することが必要です
４：変動型（各種制御による変化を利用するタイプ）
４－１：線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／８～１０倍程度）で
制御可能にした状態
４－２：非線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／２～５０倍程度）で
制御可能にした状態
４－３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
複数の超音波発振部材や発振制御・・の
音響特性や相互作用の確認に基づいて
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／１６～１００倍程度）で
制御可能にした状態
1：線形型
2：非線形型
3：ミックス型
4：ダイナミック変動型
（ 4－1：線形変動型 4－2：非線形変動型 4－3：ミックス変動型 ）
この分類を、超音波利用目的に合わせて
発振制御条件（スイープ発振条件）として設定します。
環境・条件・・により
複数の発振を組み合わせる場合も同様ですが
相互作用に対する測定確認が不十分だと
ダイナミックな非線形現象は発生しません。
分類の詳細
１：線形型（キャビテーション主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・３倍）の範囲で
若干の変化がある状態
注：低調波（発振周波数の１／８）以下の場合
低周波の共振状態により、不安定な共振と干渉が発生し
安定した状態が実現しない傾向になります
２：非線形型（音響流主体型）
超音波の発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
高調波（発振周波数１０倍以上）の範囲で
若干の変化がある状態
注：高調波は、超音波振動子、発振プローブ・・の
表面状態の工夫（特願２０２０－３１０１７ 超音波制御）により
発振周波数の１００倍を実現することも可能です
３：ミックス型（キャビテーションと音響流の組み合わせ型）
超音波発振部材の設置方法や接触部材・・・の相互作用により
発振周波数に対して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波（発振周波数の１／８，１／４、あるいは１／２）
から高調波（発振周波数の１倍、・・１０倍）の範囲で
自然に発生する、大きな変化がある状態
コメント
上記の１，２，３は、基本的な伝搬状態ですが
振動現象が、安定して長時間同じ現象を続けるためには、各種制御・・工夫が必要です
上記の１，２，３は、単調な発振状態を継続すると
周波数の低下や超音波の減衰現象が発生し
超音波の利用効果は小さく、無くなっていきます
そのために、実用的には、変動型を利用することが必要です
４：変動型（各種制御による変化を利用するタイプ）
４－１：線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／８～１０倍程度）で
制御可能にした状態
４－２：非線形変動型
複数の超音波発振部材や発振制御・・を利用して
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／２～５０倍程度）で
制御可能にした状態
４－３：ミックス変動型（ダイナミック変動型）
複数の超音波発振部材や発振制御・・の
音響特性や相互作用の確認に基づいて
伝搬状態の主要（最大エネルギー）周波数が
低調波から高調波を、
目的の範囲（発振周波数の１／１６～１００倍程度）で
制御可能にした状態
超音波システム（音圧測定解析、発振制御） ultrasonic-labo
超音波の測定解析と発振制御が容易にできる、超音波システム（音圧測定解析、発振制御） ultrasonic-labo
超音波プローブの発振制御による表面弾性波を利用した、表面改質技術
