超音波の非線形制御技術

超音波の非線形制御技術 2023．5．21 超音波システム研究所 １．はじめに 超音波に関して、音響流の効果を利用する技術を紹介します 超音波洗浄について、 「最も重要（効果的）な要因は、音響流です」 ２．音響流とは 超音波洗浄機に入れた洗浄物の表面付近に流れが発生する この流れが音響流です。

３．課題と対策 超音波洗浄において、キャビテーションによる説明・解説が行われています。 精密洗浄において、キャビテーションの制御では洗浄効果に結び付かない事例 が多数あります。 半導体、レンズ、・・・音響流のコントロールによる成功例が多数あります。 音響流は、非線形現象であるため、理解しにくいのですが、利用方法は簡単です。 理解・数値化には、音圧（時系列）データの解析が必要なため、普及が遅れてい ます。（音圧測定に基づいた音響流制御による洗浄効果は、 ナノレベルの洗浄で、大きな成果となり、確実に実績が増えています） 音響流の利用方法は簡単です。 流れに超音波を伝搬させる方法です。 脱気ファインバブル発生液循環装置による、 均一な洗浄液に、超音波を照射すると 水槽内の液体全体に、効率よく超音波が伝搬します。 上記の状態に対して、液面から洗浄液を流すことで 流水に超音波が伝搬する状態が実現します。 流水に超音波が伝搬した状態の刺激は効果的で 音響流の制御により、洗浄・攪拌・加工・表面処理・・・を実現しています

音響流の制御：流量変化、ＯＮ／ＯＦＦ、・・シャワー状態・・ 追記 キャビテーションで超音波の効果を理解して、改善を進めることは 非効率であるだけでなく、主要要因を無視している点で 大きな問題だと考えられます。 ポイントは、 キャビテーションと音響流の変化するプロセスのコントロール技術です （音圧測定解析に基づいた、装置・超音波・液循環の最適化制御を行います）

４．音響流の制御事例写真

５．結論 汚れを除去するという場合、除去した汚れを再付着させないことも重要です。 非線形現象・・・による複雑な相互作用による洗浄効果は、流水シャワーを利用 することで、再付着の防止として有効です。（洗浄物の表面を流れる、液の流れ に関する理解・各種工夫・ノウハウ・・・・が必要です） 現状の超音波洗浄機において、脱気ファインバブル発生液循環装置とシャワー ポンプの追加による洗浄レベルの改善を提案・推奨しています。

追記：超音波シャワーは、洗浄レベルの向上とともに 洗浄以上にリンスとしての利用が効果的です

６．参考文献 超音波工学と応用技術 ベ．ア．アグラナート エヌ．エス．ハフスキー 他 著・邦訳 発行年月：１９９１ 出版社： 日ソ通信社 A4判・296頁 その他 超音波の音圧測定・解析・発振制御システム http://ultrasonic-labo.com/?p=1546 超音波発振システム（１ＭＨｚ、２０ＭＨｚ） http://ultrasonic-labo.com/?p=18817 超音波システム（音圧測定解析、発振制御） http://ultrasonic-labo.com/?p=19422 超音波の非線形現象を評価する技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=13919 二種類の超音波プローブを発振制御する技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=14350 超音波プローブの発振制御による振動評価技術 http://ultrasonic-labo.com/?p=15285 超音波技術：多変量自己回帰モデルによるフィードバック解析 http://ultrasonic-labo.com/?p=15785 統計的な考え方を利用した超音波 http://ultrasonic-labo.com/?p=12202 以上

参考写真（音響流の観察）