2013 Fiscal Year Annual Research Report
複雑形状管内の非接触駆動研磨除染方式の考案と装置の開発に関する研究
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24656094
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| Research Institution | Ibaraki University |
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Principal Investigator |
周 立波 茨城大学, 工学部, 教授 (90235705)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
清水 淳 茨城大学, 工学部, 教授 (40292479)
小貫 哲平 茨城大学, 工学部, 准教授 (70400447)
尾嶌 裕隆 茨城大学, 工学部, 講師 (90375361)
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| Keywords | 音響浮揚 / 定在波 / ツイン振動子 / 砥粒加工 / 分級 / 除染・洗浄 |
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| Research Abstract |
本研究は，音響浮揚(Acoustic Levitation)の原理に基づいて，音波をエネルギ源にして，非接触で粒状除染剤を駆動し，制御可能な運動を与えて複雑形状の管内の研磨・除染および分離・分級を行なう方法の考案及び装置の開発を目指す．
本年度前半では，まず音響浮揚に関する理論式を見直し，定在波の生成条件及び浮揚力を高精度で計算できるようになった．次に昨年度に開発したツイン振動子からなる第2世代音響浮揚システムが生成した音響場における音圧及び粒子速度を計測し，音響場の可視化を行った．その結果，従来の単振動子音響浮揚システムに比較して，1）音波減衰に影響されにくく，良質の定在波が形成できること，2）多重反射による音響の強度が1/(1-β)「β＜１：減衰率」に比例して大きくなることを明らかにした．この装置を使って，直径3.0㎜，密度2.6g/cm^3のガラス玉を浮揚させることができた．
管内の研磨・除染において，汚染物質を高精度で分離・分級することが求められている．本年度後半では，開発したツイン振動子音響浮揚装置を微粒子の分級に応用した．1)振動子出力(振幅、周波数)，2)微粒子のサイズ，3)微粒子の密度，4）微粒子の初期位置と速度が音響場における微粒子の運動軌跡に与える影響を理論的，実験的に明らかにした．
最後に，実験を通して，50μmまでの微粒子について粒径にかかわらず，物質の密度（種類）のみによる分級を連続的に行うことを実証した．
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