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-  脱気装置を使用した場合としない場合の違い  -

洗浄液の脱気が唱われていますが、
実際にどれだけの違いがあるのでしょうか?

このページでは、脱気の効果について詳しく説明致します。

-  脱気とは  -

水中の中には、通常様々な大きさの気泡が含まれています。超音波洗浄は、水中のある一定の大きさの気泡(共振気泡)を超音波によって共振させ、その圧壊現象によって発生したキャビテーションエネルギーで、汚れを落とす洗浄方法なのですが、共振気泡以外の大きな気泡は、圧壊現象を吸収したり、妨げたりしてしまいます。
そこで、共振気泡以外の気泡を取り除いてやろうというのが、超音波洗浄でいう脱気という事なのです。



図1.水中に含まれる気泡のイメージ

-  脱気の効果  -

脱気することによって、洗浄力が3~5倍となるといわれますが、正確には超音波の強度が3~5倍にアップするということです。超音波の強度と洗浄力は比例しておりますので、一般的に「脱気すると洗浄力が3~5倍になる」といわれるのです。
上記の「脱気とは」で述べたように、共振気泡以外を取り除いたので、超音波洗浄本来の洗浄力が発揮できるわけですが、脱気の効果はそれでけではありません。
洗浄槽内の洗浄液の気泡を一定にすることにより、超音波が均一に伝える事ができるため、槽内の音圧のバラツキが少なくなり、均一の洗浄効果が発揮されます。

図2.100kHzの音圧分布
気泡飽和水は全体的に音圧が低く、振動子上部が少し
高くなっていますが、脱気水は均等に強い音圧です。

-  超音波洗浄槽の波立ち現象  -

超音波洗浄機が最高の力を引き出しているかは、目視でわかります。水面がスプラッシュ(水が跳ねている)するほど波立ちが起こり、上から覗くと振動子が見えなくなるほどです。このような状況であれば、超音波洗浄機は最大限の力を発揮しています。
大きな気泡は圧壊現象を起さず、衝撃波を吸収してしまい洗浄力を弱めるのです。

写真1.飽和気泡水と脱気水の水面状況。

-  音圧の均一化  -

音圧アップのさることながら、脱気によって大きく違ってくるのは、その均一性です。超音波の伝達がスムーズに行われることによって、槽内各部の音圧にバラツキが少なくなり、均一洗浄が可能となります。この状態は超音波振動子の照射面から外れていても同様で、槽内が全体的に均一・強音圧になります。

図3.脱気前と脱気後の各部の音圧比較。

-  正しい脱気方法  -

上記のように超音波洗浄に必要不可欠な脱気装置ですが。正しい脱気をしないと反対に洗浄力が下がってしまいます。先に記載したように超音波洗浄は、共振気泡を圧壊させ、キャビテーションエネルギーで洗浄するものなので、気泡すべてを取り除いてしまうと、キャビテーションが発生出来なくなり、洗浄できなくなるのです。
そこで、必要な気泡だけを残した脱気をする必要が求められるのですが、オタリ独自の循環脱気が最も良い脱気方法と考えられます。水を循環させることにより、溶存酸素量を安定させることができますので、超音波洗浄に適した気泡をキープさせることができるのです。

図4.溶存酸素濃度と音圧の関係。

①脱気のしすぎ
DO=1.2mg/l
②適切な脱気
DO=3.9mg/l
③脱気無し
DO=7.8mg/l
×
写真2.曇りガラスに油性マジックを塗布して市水で洗浄
①脱気しすぎると、圧壊する気泡が少なくなり、超音波
が弱くなる。
②DO値2mg/l~4mg/lの範囲が洗浄効果が良い状態。
③飽和状態では洗浄効果が薄い。

脱気は超音波洗浄をするにあたって、重要な要素となります。
脱気によって洗浄力の違いが目に見えて現れますので、
是非とも導入をご検討下さい。


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