超音波伝搬状態の解析・評価（超音波システム研究所）
超音波による、ナノレベルの攪拌・乳化・分散・粉砕技術 Ultrasonic-labo
超音波プローブによる、スイープ発振制御システム（超音波システム研究所）
オリジナル超音波実験－－－超音波の最適化技術－－－超音波システム研究所
＜脱気・マイクロバブル発生液循環システム＞ ultrasonic-labo
超音波システム研究所（所在地：東京都八王子市）は、
超音波伝搬状態の測定データを
バイスペクトル解析することで、
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。
今回開発した分類に関する方法は、
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推定します。
これまでのデータ解析から
効果的な利用方法を
以下のような
４つのタイプに分類することができました。
１：線形型
２：非線形型
３：ミックス型
４：変動型
上記の各タイプに基づいた装置開発・制御設定・・・
成功事例が多数あります。
特に、
安定性・変化の状態・・・に関して
周波数成分による詳細な分類により、
目的と効果に対する、効率のよい
各種条件の設定・調整が可能になりました。
さらに、洗浄に関しては
汚れの特性やバラツキに関する情報が得られにくいため
このような分類をベースに実験確認することで
効果的な超音波制御が、実現します。
その他の応用事例
超音波洗浄機の評価、超音波振動子の評価、・・・
超音波加工・溶接・曲げ・・・振動現象の制御
超音波による化学反応促進・抑制（例 めっき）処理
表面を伝搬する超音波振動の特性による表面検査・表面処理
液体・気体・弾性体（粉末・・）に対する
超音波（攪拌・乳化・分散・粉砕・表面の均一化・・・・）処理
その他
この分類の本質的なアイデアは、
超音波による定在波の特徴を、抽象代数学の
「導来関手」に適応させるということです。
抽象的ですが
超音波の伝搬状態を計測解析するなかで
定在波に関する的確な対応・制御事例から
時間経過とともに変化する状態を捉えるために
「導来関手」とスペクトルシーケンスの関係を
線形・非線形の共振効果に対応した
複体の変化により分類することにしました。
なお、超音波システム研究所の「非線形制御技術」は、
この方法による、
具体的な技術（例 超音波制御システム）として対応しています。
応用技術として
非線形性の発生状態に関する研究開発を進めています。
「超音波利用の最も大きな効果が、非線形状態の変化にある」
という考え方が一歩進んだと考えています。
小型ポンプによる「音響流の制御技術」
超音波システム研究所は、
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
「音響流の制御技術」を開発しました。
－今回開発したシステムの応用事例－
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分散
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
音響流を利用した金属加工への応用技術
音響流によるメガヘルツのシャワー洗浄
・・・・・・・
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
・・・・・・
■参考動画
小型ポンプによる「音響流の制御システム」
＜＜脱気ファインバブル（マイクロバブル）発生液循環装置＞＞（超音波システム研究所）
超音波システム研究所は、
小型ポンプを利用した脱気ファインバブル発生液循環装置により
超音波（音響流）の伝搬状態をダイナミックに制御する
「流水式超音波（音響流）制御システム」を開発しました。
超音波の音圧測定解析に基づいて
流れと超音波の複雑な変化を、
利用目的に合わせて（音響流の変化）として
コントロール（最適化）するシステム技術です。
実用的には、
脱気ファインバブル発生液循環装置について
ＯＮ／ＯＦＦ制御（あるいは流量・流速・・・の制御）を
超音波・容器・溶液・・各種装置の設置状態、
対象物を含めた表面弾性波の伝搬状態を考慮して
相互作用・振動モードを最適化する方法です。
特に、ポンプの特性を利用して、
液体と気体を交互に循環させる非線形現象・・・により
新しい超音波・ファインバブル（マイクロバブル）
の効果を実現しています。
ナノレベルの応用では、
「流水式超音波システム」として
１００メガヘルツまでの周波数変化を含めた
「超音波シャワー」による
効率の高い超音波利用が実現しています。
－開発したシステムの応用実施事例－
オゾンと超音波の組み合わせ技術
低出力（５０Ｗ以下）による５ｍサイズの水槽への超音波伝搬
ガラス・レンズ部品の精密洗浄（超音波シャワー技術）
複雑な形状・線材・真空部品・・・の表面改質（共振現象の制御技術）
溶剤・洗剤・・・・の化学反応（超音波と流れによる攪拌）
ナノレベルの粉末・塗料・触媒・・・攪拌・分散（表面弾性波の制御技術）
マイクロレベルの金属エッジ部のバリ取り
めっき・コーティング・表面処理・・・
パイプ・チューブの内面洗浄
食品・薬品・溶剤・・・の均一化（流動性改善）処理
金属の表面弾性波の緩和処理
工作機械・・・各種製造装置の（スムーズな動作にする）微細振動処理
１０ｍ以上の大型材料の表面処理
・・・・・・・
上記の技術は、音圧（非線形現象）測定・解析に基づいて、
表面弾性波と流体の流れに関して
ダイナミック制御を実現させる
新しい超音波システムの開発方法です。
小型ポンプを利用した脱気ファインバブル発生液循環装置により
超音波（音響流）の伝搬状態をダイナミックに制御する
「流水式超音波（音響流）制御システム」を開発しました。
超音波の音圧測定解析に基づいて
流れと超音波の複雑な変化を、
利用目的に合わせて（音響流の変化）として
コントロール（最適化）するシステム技術です。
実用的には、
脱気ファインバブル発生液循環装置について
ＯＮ／ＯＦＦ制御（あるいは流量・流速・・・の制御）を
超音波・容器・溶液・・各種装置の設置状態、
対象物を含めた表面弾性波の伝搬状態を考慮して
相互作用・振動モードを最適化する方法です。
特に、ポンプの特性を利用して、
液体と気体を交互に循環させる非線形現象・・・により
新しい超音波・ファインバブル（マイクロバブル）
の効果を実現しています。
ナノレベルの応用では、
「流水式超音波システム」として
１００メガヘルツまでの周波数変化を含めた
「超音波シャワー」による
効率の高い超音波利用が実現しています。
－開発したシステムの応用実施事例－
オゾンと超音波の組み合わせ技術
低出力（５０Ｗ以下）による５ｍサイズの水槽への超音波伝搬
ガラス・レンズ部品の精密洗浄（超音波シャワー技術）
複雑な形状・線材・真空部品・・・の表面改質（共振現象の制御技術）
溶剤・洗剤・・・・の化学反応（超音波と流れによる攪拌）
ナノレベルの粉末・塗料・触媒・・・攪拌・分散（表面弾性波の制御技術）
マイクロレベルの金属エッジ部のバリ取り
めっき・コーティング・表面処理・・・
パイプ・チューブの内面洗浄
食品・薬品・溶剤・・・の均一化（流動性改善）処理
金属の表面弾性波の緩和処理
工作機械・・・各種製造装置の（スムーズな動作にする）微細振動処理
１０ｍ以上の大型材料の表面処理
・・・・・・・
上記の技術は、音圧（非線形現象）測定・解析に基づいて、
表面弾性波と流体の流れに関して
ダイナミック制御を実現させる
新しい超音波システムの開発方法です。
メガヘルツ超音波による、水槽の表面改質処理ーー表面残留応力の緩和・均一化処理ーー（超音波システム研究所）
