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超音波洗浄機

超音波洗浄機といっても、メガネや貴金属を洗浄する家庭用のコンパクトな小型洗浄器(卓上型)、業務用の大きな浴槽タイプ、また高周波の超音波を流水にのせてノズルから噴霧する洗浄機と、様々なタイプのものがある。
用途においても、製薬工業、化学工業、自動車工業、機会工業、電子工業、医療関係など多種多様である。
洗浄を目的として使用されることが多いが、環境・理化学関係の分析や研究機関では、洗浄の他に、試薬の調製(溶解・混和)、溶離液の脱気などの目的で使用される。
そこで超音波洗浄の原理をちょいと調べたので報告する。

超音波洗浄を行う物理的な力を発揮するものには、大きくわけて2種類ある。
①キャビテーションによる洗浄
②水分子を加速させる超音波洗浄
ただ2種類といっても、どうやらキャビテーションによる洗浄効果がほとんどらしい。

①キャビテーションによる洗浄とは、超音波によって引き起こされた泡(空洞:Cavity)のはじける時の衝撃波(キャビテーション)によって、洗浄物の異物を剥離させる方法である。
液中には、無数の気体分子が存在し、20kHz~100kHzほどの強力な超音波が液中に照射された時に、正・負の圧力がその気体分子に交互にかかる。正の圧力で圧縮された気体分子は、次の瞬間には負の圧力により激しく膨張する。この繰り返しにより気体分子は非常に高い圧力を持ち、その限界ではじけて消滅して汚れを落とす。
キャビテーション強度は周波数が低いほど大きくなり、強固な固形物の剥離などの粗洗浄に適している。しかしその反面、洗浄物への物理的衝撃も大きくなるので、気を付けなければならない。

②水分子を加速させる超音波洗浄とは、水分子が加速され洗浄物にぶつかり、その衝撃によりワークから異物を剥離させる方法である。
この場合、高い周波数の方が効果あり、付着力の弱い非常に微細な汚れ異物の剥離に有効である。

環境分析にとって、超音波洗浄の原理まで知っておく必要はないかもしれないけど、ご参考ということで。

実際、環境・理化学関係の分析機関レベルでの超音波洗浄機を使用するのか否かは、洗浄物の材質、汚れの種類・程度、洗剤の種類・成分把握、洗浄の要求度などを理解しつつ、当然、コスト面、廃液など環境負荷、安全性などを考慮してどうか、ということになるのであろう。
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Water

Author:Water
Waterといいます。
環境測定、主に水質調査分析に携わってました。
2008年の春、不景気の荒波に飲み込まれ会社が倒産。
一度は業界から去ろうと考えたものの、転職、奮起再起し、現在は燃料電池の部材分析・評価に携わってます。
将来、国境を越えた技術コンサルタントを目指してます。
まずは、技術士(環境部門-環境測定)を目指して、古今奮闘中!!

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