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超音波洗浄技術資料　２０１１年２月１２日

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超音波システム研究所
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超音波洗浄技術の基礎と応用

超音波洗浄技術資料　２０１１年２月１２日
超音波洗浄技術の基礎と応用

このカタログについて

ドキュメント名 超音波洗浄技術資料　２０１１年２月１２日
ドキュメント種別 その他
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このカタログの内容

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超音波システム研究所
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洗浄とは、洗浄物から汚れを除去すること  ＜洗浄＞  定義１（一般的な洗浄）  洗浄とは、洗浄対象にたいする作用により、 発生する現象で洗浄物から汚れを除去すること
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 洗浄とは、洗浄物から汚れを除去すること  ＜洗浄＞  定義２（理想的な洗浄）  洗浄とは、汚れが除去された被着体の 表面性が満足される状態になるようにすること
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 洗浄とは、洗浄物から汚れを除去すること  ＜洗浄＞  定義３（洗浄の原理）  洗浄には、物理作用と化学作用による2種類の要素がある 、物 理作用は各種の物理力（キャビテーション、水の流速、・・）によ り洗浄を行うこと、化学作用は水や洗浄液の化学反応により洗 浄を行うこと  注：現実は複合作用
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 ＜超音波洗浄＞  定義１（一般的な超音波洗浄）  超音波洗浄とは、洗浄液中に超音波を照射し、発生する衝撃波で 洗浄物から汚れを除去すること  定義２（理想的な超音波洗浄）  超音波洗浄とは、汚れが除去された被着体の表面性が満足される 状態になるようにすること  定義３（超音波洗浄の原理）  超音波洗浄には、物理作用と化学作用による2種類の要素がある  物理作用は、 キャビテーションあるいは水の流速（加速度）により洗浄を行うこと  化学作用は、 水や洗浄液の化学反応を促進させることで洗浄を行うこと
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効果のある洗浄の条件  効果のある洗浄とは  （洗浄物に付着した）汚れの界面擬集エネルギーに 打ち勝つエネルギーを界面に与えることで 汚れが除去されること  汚れのない洗浄物の表面擬集エネルギーよりも 小さいエネルギーを界面に与えることで 洗浄物にダメージを与えないこと 各種の変化による 洗浄効果の変化を最小限にすること
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超音波の性質 音の速さ 空中： ３４０ｍ／ｓ 水中：１５００ｍ／ｓ 波の長さ（波長） 空中： １００ｋＨzの場合 ３４０／１０００００＝０．３４ｍｍ 水中： １００ｋＨzの場合 １５００／１０００００＝１５ｍｍ 波の時間（周期） １００ｋＨzの場合 １／１０００００＝１０μ ｓ（マイクロ秒） ４０ｋHｚの場合 １／４００００＝２５μ ｓ（マイクロ秒） 音の強さ（ １０ｌｏｇ ） 強さ ＝ パワー（出力） ／ 面積 音圧（ ２０ｌｏｇ ） 圧力 ＝ 力 ／ 面積 音圧は強さの平方根に比例する 基準について 空中音響では人が聞こえる音 ２０μ Pa 水中音響では物理的基準 １μ Pa
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付着力 ＜ 洗浄エネルギー 洗浄エネルギー ＜ 表面
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衝撃力（ジェット噴流・・） 化学反応（ＥＥＭ・洗剤・溶剤・・・） 振動（超音波・・） ・・・・ ＜上記の複合作用＞ 水流 OHラジカル反応 キャビテーション  EEM：微粒子と加工物表面の化学反応を利用した加工
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 １） 洗浄条件（洗浄物や汚れ）と目的の問題  ２） 装置設計（構造・システム）の問題  ３） 製造方法・材料 等の技術進歩による問題  （ 洗浄対象が変化していくこと・・・）  ４） ＩＴ技術に対する取り組みの問題  例  固有技術が特殊材料技術の場合  問題は洗剤や洗浄エネルギーに対する効果が不明であること  固有技術がオリジナル加工液の場合  問題は表面の化学反応の影響が不明であること  固有技術が高いレベルの機械加工技術の場合  問題は高い加工レベルにより汚れの付着力が強くなる傾向にあ ること 
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 １） 洗浄条件（洗浄物や汚れ）の分析と目的の問題  ２） 超音波メーカ・セットメーカの設計技術の問題  ３） 製造方法・材料 等の技術進歩による問題  ４） ＩＴ技術に対する取り組みの問題  例  固有技術が特殊研磨技術の場合  固有技術がオリジナル洗剤の場合  固有技術が高いレベルの特殊加工装置の場合   問題は  複雑な超音波の伝搬状態に関する技術・知識を充実させる  超音波のダイナミック特性としての 制御技術・知識をレベルアップする 
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システムとしての検討が必要！  洗浄プロセス  再付着  リンス・乾燥 汚れの＜流れ・動き＞
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洗浄と洗浄システム （部分と全体の問題） 対象物の変化・移動 （変化・変動の問題） 安定した洗浄（目的の問題）
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 洗浄物から汚れを除去できるエネルギーを安定（注）して発生し 続けられなければ超音波洗浄の効果について言及できない   一定の超音波の音圧を実現し、制御による音圧変化を行うこと が出来る洗浄システムの場合、目的とする洗浄効果について検 討することが可能になります  注：安定と言うことは一定と言う場合もありますが、 変化することで洗浄エネルギーが安定している場合もあります  注：環境変化（洗浄液の変化、洗浄水槽の形状、材質、気温、湿 度 等）、時間変化に対して安定した洗浄力をコントロールして いる超音波洗浄装置は少ない状況です  注：超音波と洗浄力の関係をキャビテーションのみ、 あるいは加速度のみで扱うとトラブルを起こしやすい
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変化する要因 データの解析