超音波とファインバブルによる、樹脂・金属の表面改質技術1.00

超音波システム研究所は、
５００Ｈｚから１００ＭＨｚの超音波伝搬状態を制御可能にする
超音波プローブを、利用目的に合わせて製造する技術を開発しました。

超音波プローブ：概略仕様
　測定範囲　０．０１Ｈｚ～１００ＭＨｚ
　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

＜金属・樹脂・ガラス・・・の音響特性＞を把握することで
　発振制御により、音圧レベル、周波数、ダイナミック特性について
　目的に合わせた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・・への新しい基礎技術です。

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、３０００リッターの水槽でも、
　数トンの構造物、工作機械、・・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。

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＜＜脱気ファインバブル発生液循環装置＞＞

１）ポンプの吸い込み側を絞ることで、キャビテーションを発生させる。
２）キャビテーションにより溶存気体の気泡が発生する。
上記が脱気液循環装置の状態。

３）溶存気体の濃度が低下すると
キャビテーションによる溶存気体の気泡サイズが小さくなる。
４）適切な液循環により、
20μ以下のファインバブルが発生する。
上記が脱気マイクロバブル発生液循環装置の状態。

５）上記の脱気ファインバブル発生液循環装置に対して
超音波を照射すると
ファインバブルを超音波が分散・粉砕して
ファインバブルの測定を行うと
ウルトラファインバブルの分布量がファインバブルの分布量より多くなる
上記の状態が、超音波を安定して制御可能にした状態。

６）超音波を安定して制御可能な状態に対して
オリジナル製品：メガヘルツの超音波発振制御プローブにより
メガヘルツ（１－２０ＭＨｚ）の超音波を発振制御する。
音圧レベルの制御方法は、液循環とメガヘルツの超音波の
オリジナル非線形共振現象をコントロールすることで
効果的なダイナミック状態に設定・制御する。
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超音波伝搬状態の測定・解析・評価技術に基づいた、
　オリジナル非線形共振現象（注１）の制御技術です。

精密洗浄・加工・攪拌・検査・表面処理・・・への新しい応用技術です。

注１：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

各種材料の音響特性（表面弾性波）を効率よく利用するため、
　表面の残留応力分布の緩和処理が簡単に実現できます。

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
　非線形現象の応用方法として
　オリジナル発振制御方法（注２）を応用発展しました。

注２：オリジナル発振制御方法
　２種類の超音波発振を行います
　一つは、スイープ発振制御を行います
　もう一つは、パルス発振制御を行います
　詳細な設定は、目的・対象物・治工具・・
　システムとしての振動系から論理モデルに基づいて設定します
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超音波システム研究所は、
　オリジナル超音波システム（音圧測定解析、発振制御）により、
　対象物に伝搬する表面弾性波（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。

＜＜超音波の非線形現象をコントロールする技術＞＞

１）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・・・させる制御設定技術

２）超音波発振電圧の変化を、制御可能にする
　超音波発振制御プローブの、発振面の調整を含めた製造技術

３）１００メガヘルツの超音波振動変化を、計測可能にする
　超音波測定プローブの、発振面の調整を含めた製造技術

４）スイープ発振条件の最適化技術

上記の技術を利用して
　目的に合わせた
　超音波の伝搬状態をコントロール（最適化）します。

注：対象物の音響特性と超音波の発振制御による相互作用について
　非線形現象に関する音圧データの解析評価に基づいて
　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・評価を行っています）

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超音波システム研究所は、
超音波の伝搬状態に関する、計測・解析・制御技術を、
対象物の音響特性として解析・応用することで、
超音波の非線形伝搬状態を制御可能にしました。
その結果、効率良く、
部品の表面残留応力を緩和して、表面全体を均一化する技術を開発しました。

この表面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とともに
各種表面処理の均一化が実現しています。
特に、超音波の伝搬状態を
対象物のガイド波（表面弾性波・・）を考慮した設定・制御により、
対象物への効果的なダイナミックに変化する
非線形現象を含んだ一定の範囲の刺激として実現させる
制御方法・治工具・システム開発・・・具体的な方法・技術を開発しました。

金属部品、樹脂部品、粉体部材、・・・の各種の表面に対して
幅広い効果を確認しています。

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、提案・実施しています。

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