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超音波洗浄技術


超音波は、人間の可聴範囲を超える20kHz以上の周波数の音波です。超音波の伝播は弾性媒体を必要とし、伝播する際に弾性媒体中の粒子が振動し、超音波の伝播方向に沿ってエネルギーが伝達されます。この波は縦波と横波に分類されます。固体中では両方が伝播できますが、気体と液体中では縦波のみが伝播できます。超音波は質点の振動を引き起こし、質点振動の加速度は超音波周波数の2乗に比例します。そのため、数十kHzの超音波は非常に大きな作用力を生み出し、強超音波は液体中を伝播する際に非線形作用により、音響空洞化を生じます。空洞化気泡が突然閉合する際に発生する衝撃波は、周囲に数千気圧の圧力を発生させ、汚れ層に直接繰り返し衝撃を与えます。これは、汚れと洗浄物表面の吸着を破壊する一方、汚れ層の破壊を引き起こし、洗浄物表面から剥離して洗浄液中に分散させます。気泡の振動は固体表面を洗浄する効果もあります。気泡は亀裂に「侵入」して振動し、汚れを剥がします。油脂性の汚れの場合、超音波空洞化作用により、2種類の液体が界面で急速に分散して乳化し、固体粒子が油汚れに包まれて洗浄物表面に付着している場合、油が乳化され、固体粒子が剥離します。空洞化気泡は振動過程中、液体自体に環流、いわゆる音響流を生じさせます。これは、振動気泡表面に非常に高い速度勾配と粘性応力を生じさせ、洗浄物表面の汚れの破壊と剥離を促進します。超音波空洞化によって固体と液体表面に発生する高速微小噴流は、境界汚れ層を除去または弱め、固体表面を腐食し、攪拌作用を高め、可溶性汚れの溶解を促進し、化学洗浄剤の洗浄作用を強化します。さらに、超音波振動は洗浄液中で質点の非常に大きな振動速度と加速度を引き起こし、洗浄物表面の汚れに頻繁で激しい衝撃を与えます。


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