memorandums

日々のメモです。

超音波洗浄について調べたこと

超音波で洗浄できることは知っていますよね? 昔から眼鏡屋にいくと綺麗にしてもらえるジーってなる装置とか。

身近なものでもいろいろあります。

私のシェーバーには超音波モード?があって何気なく使っています。

先日、購入したソニッケアも超音波。

そして今日行ってきた歯医者での歯石とりも超音波洗浄です。

超音波って何?

Wikipediaによると以下の通り。なるほどです。その名の通りですが、周波数がとても高い音なんだということがわかります。

超音波とは人間の耳には聞こえない高い振動数をもつ弾性振動波(音波)である。(略)超音波の周波数の下限に関する定義はいくつかあるが、1つは20kHz以上の音波とするものであり、例えば広辞苑では『超音波は振動数が毎秒2万ヘルツ以上で定常音として耳に感じない音』と定義されている。

超音波 - Wikipedia


で、次は、その音はどうやって発生するのか?ということです。本多電子さんのページに解説がありました。なるほどです。要はスピーカーですね。スピーカーは可聴域の音を再生するので超音波専用のスピーカーという理解でいいのかと。

圧電セラミックスに電極を付けて交流電圧を印加すると、圧電効果により振動し、音が発生します。発生する音の周波数は、印加する交流電圧の周波数によって決まり、周波数を20kHz以上にすると超音波が発生します。

超音波を出すには<超音波ってどうやって出すの?>|超音波ハンドブック|本多電子株式会社

ちなみに超音波発生装置を自作している人がいました。いや、すごい。時間があったらぜひ作ってみたいです。
超音波発生装置の自作 ”ニャンコロリ”の製作 | 制作事例 | 臨床工学技士の為の電子工作

で、本題です。

その超音波と超音波発生装置でなぜ汚れが落ちるのか?これも本多電子さんのページに解説がありました。一般人が理解するには十分です。

液体中には無数の気体分子が存在し、20kHzから100kHzほどの強力な超音波が液中に照射されたときに、正・負の圧力がその気体分子に交互にかかりま す。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します。この繰り返しによって圧縮時に気体分子は非常に高い圧力を持ち、その 限界で弾けて消滅します。この非常に大きな衝撃的圧力の発生を「キャビテーション現象」といい、泡が弾ける時の衝撃波がワークに作用して、異物を剥離させる作用を「キャビテーション効果」といいます。

|超音波洗浄機の原理|製品情報|本多電子株式会社

キャビテーションってなんだ?またまたwikipediaさんに尋ねますと以下の通りです。

キャビテーション(英: cavitation)は、液体の流れの中で圧力差により短時間に泡の発生と消滅が起きる物理現象である。

キャビテーション - Wikipedia

超音波洗浄とは、水を20kHz以上で振動させると空気の泡が発生し、その泡が消滅するときに発生する衝撃波により、洗浄したいものに付着している汚れが分離して結果的に洗浄できる

。。。という感じの理解でいいのかと思います。

なんとなくすっきりしました。

実際に目で見てみないとなんともですが。。。ぜひ超音波洗浄機を作って確かめてみたいですね。春休みにやってみたいなぁ。

ちなみにもっと専門的な解説(プレゼンスライドですが)がここ(PDF)に公開されていました。この資料によると、洗浄できるのは単なる汚れだけでなく、他の化学物質も分解できるようです。奥が深いなぁ。。。

超音波関係の研究会もありますし、年一のシンポジウムもあるようです。