Development of novel environmentally conscious cleaning method with microbubble and ultrasonic vibration

开发新型环保微泡和超声波振动清洁方法

基本信息

批准号：
20K12230
负责人：
池田宏
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K12230/
关键词：
マイクロバブル超音波振動環境調和型機械部品洗浄法

项目摘要

本研究は，機械部品の洗浄において，マイクロバブルと超音波振動を活用することにより，洗浄水の汚染低減を行う環境調和型の洗浄法を開発し，この併用した場合の洗浄方法のメカニズムを解明することを目的としている．2年目までは，穴や溝のある機械部品や実際の精密機械部品を用いた洗浄実験による検証を中心に精力的に行ってきた．初年度までの測定では，使用するステンレス平板の形状については平面試料のみであったが，2年目は機械部品を想定した立体試料についても洗浄速度の測定を行った.　具体的には，立体試料の狭隘部が洗浄効果に及ぼす影響を確認し，超音波洗浄，マイクロバブル充満洗浄，超音波を併用したマイクロバブル充満洗浄の比較を行った.　その結果，立体試料において超音波を併用したマイクロバブル充満洗浄を行うと洗浄による残留油分量の変化では超音波洗浄より残留油分量が多くなるが，洗浄後の試料表面の観察では全体的に偏りなく洗浄できることが明らかとなった.　そこで3年目以降は，実際の精密機械部品を用いた洗浄実験による検証を行うため，さらに洗浄に最適な条件を検討することにした．洗浄効果をより高めるために環境に影響を及ぼさない程度の少量の界面活性剤を用いた場合の洗浄効果を明らかにすることにした.　この実験により，臨界ミセル濃度の界面活性剤を溶解した洗浄液にマイクロバブルを充満させ洗浄実験を行ったところ，立体試料においては，ある特定の界面活性剤を併用すると平面試料と比べ洗浄効果が低いという結果が得られた．今後は，シュミレーションによる理論的な解析やより複雑な機械部品を用いた洗浄実験も行うことでその洗浄過程におけるメカニズムを解明する一助としたい.

在这项研究中，我们开发了一种环保的清洁方法，在清洁机械零件时利用微气泡和超声波振动来减少清洁水的污染，并阐明了该清洁方法联合使用时的机理。直到第二年，我们重点通过使用带有孔和凹槽的机械零件以及实际的精密机械零件进行清洁实验来进行验证。在第一年之前的测量中，仅使用不锈钢平板，但在第二年，还对假定为机械零件的三维样品进行了清洁速度的测量，我们确认了狭窄部分的影响。研究了样品对清洗效果的影响，并比较了超声波清洗、微气泡填充清洗和使用超声波的微气泡填充清洗。当使用超声波对样品进行微泡填充清洗时，与超声波清洗相比，由于清洗而产生的残留油量发生变化，但通过观察清洗后的样品表面可知，总体上可以无偏差地进行清洗。因此，从第三年开始，我们决定进一步研究最佳的清洗条件，并通过实际精密机械零件的清洗实验进行验证。为了进一步增强清洁效果，我们决定澄清使用少量不影响环境的表面活性剂时的清洁效果，通过这个实验，我们发现使用含有临界胶束浓度的表面活性剂的清洁溶液。通过在三维样品中填充微气泡进行清洗实验，结果表明，当某种表面活性剂与三维样品结合使用时，清洗效果低于平面样品。未来，我们希望通过使用更复杂的机械零件进行模拟和清洁实验进行理论分析，帮助阐明清洁过程的机制。