周知のとおり、人が耳にする音は、周波数が20Hzから20,000Hzの範囲にある音波信号です。20,000Hzを超える周波数の音波は超音波と呼ばれます。音波は正弦波の形で縦方向に伝播し、伝播するにつれて強弱が交互に現れます。弱い音波信号が液体に作用すると、液体内部に一定の負圧が発生し、無数の小さな気泡が形成されます。一方、強い音波信号は液体に正圧をかけ、これらの小さな気泡を崩壊させます。研究によると、超音波が液体に作用すると、各気泡の崩壊によって非常に強力な衝撃波が発生し、瞬間的に数千気圧にも達する高温と高圧が生じます。この現象は「キャビテーション効果」として知られています。超音波洗浄液体中の気泡が破裂する際に発生する衝撃波を利用して、加工物の内部および外部表面を洗浄・研磨する。
超音波は、超低周波音、音波、超音波の3種類に分類できます。超低周波音の周波数は20Hz以下、音波の周波数は20Hzから20kHzの範囲、超音波の周波数は20kHz以上です。一般的に、人間の耳は超低周波音と超音波を感知できません。超音波は、その高い周波数と短い波長のおかげで、優れた指向性伝搬性と高い透過能力を備えています。
超音波洗浄機の動作原理は以下のとおりです。トランスデューサーは、高出力超音波周波数源からの音響エネルギーを機械的振動に変換します。この振動は洗浄槽の壁を通して伝達され、槽内の洗浄液に超音波を放射します。超音波の照射により、液体中の微細な気泡は音波の影響を受けて振動し続けます。
音圧または音の強度が一定のレベルに達すると、気泡は急速に膨張し、その後急激に崩壊します。気泡が崩壊する瞬間に衝撃波が発生し、10から¹²Paから10¹³気泡の周囲にPaの圧力が発生します。超音波キャビテーションによって発生する途方もない圧力は、不溶性の汚染物質を分解し、溶液中に分散させます。
一方、超音波は汚染物質と洗浄対象物の表面との接着を破壊します。他方、汚染物質層の疲労破壊を引き起こし、剥離させます。気泡の振動は固体表面をこすり洗いします。汚染物質層に亀裂が生じると、気泡が隙間に入り込み、振動して汚れを剥離させます。キャビテーションは、2つの液体の界面での迅速な分散と乳化も可能にします。油でコーティングされた固体粒子が洗浄対象物の表面に付着すると、油は乳化そして固体粒子は自然に剥離します。超音波が洗浄液中を伝わる際、正負の音圧が交互に発生し、洗浄対象物に衝突するジェット流を形成します。同時に、非線形効果により音響流と微小音響流が発生し、超音波キャビテーションによって固体と液体の界面に高速の微小ジェット流が生成されます。これらの効果により、汚染物質の分解、表面の汚れ層の除去または弱体化、攪拌と拡散の促進、可溶性汚れの溶解促進、化学洗剤の洗浄性能向上などが実現します。
液体が到達可能で音場が存在する場所であればどこでも洗浄が行われると結論づけることができる。この技術は、極めて複雑な表面形状を持つ部品の洗浄に特に適している。さらに、この技術を適用することで化学溶剤の使用量を削減でき、環境汚染を大幅に軽減できる。
超音波洗浄機の使用上の注意
超音波洗浄機および電気ヒーターの電源装置には、信頼性の高い接地装置を装備する必要があります。
洗浄液が入っていない状態で超音波洗浄機を操作しないでください。洗浄槽に十分な量の洗浄液が入っていない場合は、絶対に超音波洗浄機のスイッチを入れないでください。
加熱装置を備えた洗浄機器の場合、内部に液体が入っていないときは加熱スイッチを作動させてはいけません。
トランスデューサーのチップが損傷する恐れがありますので、鉄片などの重い物で洗浄槽の底を叩かないでください。
超音波発生器は、2000W以上の定格電圧を持つ電圧安定器を備えた、独立した220V/50Hzの電源回路に接続しなければならない。
過剰なゴミや汚れの蓄積を防ぐため、洗浄タンクの底を定期的にすすいでください。
洗浄液を交換する際は、洗浄対象物をタンクに入れる前に、まず超音波洗浄システムを起動してください。
投稿日時：2026年6月12日