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半導体産業等の多くの分野で問題となっている粒子状物質の除去操作に対して高速気流による除去法の検討を行ってきた結果、強制的に特定周波数の変動を高速気流に与えることにより、分離が促進されることがわかった。そこで、この気流変動による分離促進機構の解明を目的として、実験的検討を行った。本研究では、振動ノズルを新たに設計・試作した。このノズルには振動板があり、この振動板材質および板厚さを変えることにより振動特性を変えることができる。実験では、振動特性が粒子分離力に与える影響に着目し、平滑表面(ほう珪酸ガラス)上に単分散球形粒子を付着させ、種々の振動特性を持つ高速振動気流を吹き付ける除去操作を行い、気流噴射前後での粒子数差から、振動特性による除去効率の変化を求めた。
実験結果から、振動気流から粒子に働く分離力は、気流速度に影響するノズルでの空気圧力よりも気流振動特性に主に依存することがわかった。本実験範囲での低圧空気を用いると、単位時間当たり分離できる粒子数は振動周波数の増加とともに増加する。この時には、気流噴射時間の増加とともに分離された単調に増加する。このことから、低圧時の粒子の分離力は圧力変動回数に依存すると考えられる。一方、ノズル内圧力が高いときには、分離力の周波数依存性は見られなくなり、振動波形によって分離力は異なり、最適な振動波形が存在することがわかった。この時には、気流噴射時間を長くすると分離される粒子数は最大値に達する。
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