SAWストリーミングを用いた新しいアクチュエータの研究

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03650144
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: 塩川 祥子 静岡大学, 工学部, 教授 (50016599)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 森泉 豊栄 東京工業大学, 工学部, 教授 (80016534)
• Keywords: SAWストリーミング / 弾性表面波 / アコースティック・ストリーミング / IDTモータ / IDTポンプ / 超音波非線形現象 / 微小流体アクチュエータ

Research Abstract

弾性表面波は伝搬面上の微小な水を流動させたり、飛翔させたりすることがわかり、それらの水の動きをSAWストリーミングと名付けた。本研究の目的は、このSAWストリーミング現象の解明を行うこと、及び電気的制御が簡単な微小流体素子としての特徴を有しているため、チューブのない流体ガイドや、ポンプ、ノズルのないインクジェット素子などの液体輸送機能を持ったアクチュエータへの応用について基礎的な研究を行うことである。得られた成果をまとめると以下の通りである。
1.本現象を説明する最も基本的な式をアコースティックストリーミングの理論を利用して導出する事ができた。
2.水を流動させたり、飛翔させたりする力をSAWストリーミング力と名付け、1.で得られた理論を用いて計算を行った。その結果、流体に作用する力が非常に大きいことが分かった。また、実験結果ともよく一致した。同時に存在するその反力の測定により理論の検証を行った。
3.SAWストリーミングが示すさまざまな水の動きを、(1)基板の表面状態(親水性、疎水性)、(2)電気的入力パワー、(3)周波数、パルス周期、パルス長、(4)水の量などをパラメータとして観測を中心とした測定を行った。また、可視化の実験を行った。
4.これらの理論及び実験結果よりSAWデバイスを用いた流体素子の可能性が明確になった。1つの応用例として超音波モータ(IDTモータと名付けた)を試作した。また、ジェット機能を利用した新しいポンプの提案を行った。

Research Products

• [Publications] 上田 年彦,鈴木 孝幸,塩川 祥子: "圧電セラミック基板を用いたSAWストリーミング現象とその応用" 日本音響学会講演論文集. 春季. 721-722 (1991)
• [Publications] 松井 義和,塩川 祥子,成瀬 力平: "SAWストリーミング現象を用いた超音波モータ" 日本音響学会講演論文集. 春季. 667-668 (1991)
• [Publications] 鈴木 孝幸,塩川 祥子,松井 義和: "SAWストリーミングを用いた微小ポンプの研究" 日本音響学会講演論文集. 秋季. 1051-52 (1991)
• [Publications] 鈴木 孝幸,松井 義和,木下 靖彦,塩川 祥子: "SAWストリーミングジェットの飛翔軌跡とその噴出力" 第39回応用物理学関係連合講演会. 春季. 364- (1991)