2020 Fiscal Year Research-status Report
Development of novel environmentally conscious cleaning method with microbubble and ultrasonic vibration
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20K12230
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan College of Industrial Technology |
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Principal Investigator |
池田 宏 東京都立産業技術高等専門学校, ものづくり工学科, 教授 (50332002)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | マイクロバブル / 超音波振動 / 環境調和型 / 機械部品 / 洗浄法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
工業製品の洗浄において環境に配慮した洗浄法の開発が望まれており，マイクロバブルが汚水の浄化に用いられてきた．近年，超音波洗浄とマイクロバブル洗浄の欠点を補えるような新しい洗浄技術の一つとして，マイクロバブルと超音波を併用した超音波音場でのマイクロバブルによる洗浄法の有効性の一部が国内外の学会で報告されているが，新規な洗浄法の開発までには至っていない．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．
初年度は，超音波振動とマイクロバブルを併用した洗浄実験と洗浄水の濁りの測定法の確立を中心に進めてきた．機械部品の洗浄実験では，金属平板の表面に切削油を塗布し，残量がなくなり洗浄が終了した時点での水の透明度に着目した．透明度はフーリエ変換赤外分光光度計（FT-IR）による表面洗浄度の評価を行う計画であったが，測定を進めるうちに超音波振動が確実に伝わっているか検証することが重要となったため，計画を変更し超音波音圧計を用いての測定を先に行った．さらに，周波数変化に伴う超音波振動とマイクロバブルを併用した場合の洗浄効果について検討を進めたところ,マイクロバブルは超音波洗浄で不足する洗浄効果を補うこと,さらには超音波の周波数が低いほど洗浄効果が高いことが明らかになった.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2020年度は，超音波振動とマイクロバブルを併用した洗浄実験と洗浄水の濁りの測定法の確立を中心に進めることができた．機械部品の洗浄実験では，当初の計画を変更し，複数の超音波振動が確実に伝わっているか検証するために，超音波音圧計を用いて測定することを優先し，最適化条件を決定した．新規に超音波音圧計を導入するため，経費の計上が変更となったが，次年度以降も使用するため問題はなかった．複数の超音波振動における測定では，27.4 kHz，37.4 kHz，59.5 kHzの超音波振動とマイクロバブルを併用した場合の洗浄効果について，一定の成果が得られた．
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度以降は，機械部品洗浄後の金属板の確認と洗浄水の繰返し利用実験を中心に進める．確立した測定法を用いて，洗浄水の濁りと油分除去量を比較し，表面洗浄度の評価から判断する．最初に，油分除去量・水の濁り・洗浄時間を測定し，油分除去量がゼロになっていれば繰返しの洗浄が可能とする．さらに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行う．
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| Causes of Carryover |
当初の計画を変更し，複数の超音波振動が確実に伝わっているか検証するために，超音波音圧計の購入を優先したため，想定より物品費が減少した．また初年度に予定していた国際会議の開催がコロナ禍のため延期となったため旅費についても次年度へ繰り越した．さらに既存のマイクロバブル発生装置が故障したため新規に購入する必要がある．このため，想定以上の費用が必要となるため，次年度へ繰り越した．
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