• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2018 年度 実績報告書

超音波浮揚を用いた液滴の空中非接触混合と非接触分析・分注

研究課題

研究課題/領域番号 26289054
研究機関東京工業大学

研究代表者

中村 健太郎  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (20242315)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2019-03-31
キーワード超音波 / 超音波浮揚 / 音響放射力 / 非接触 / 液滴 / 搬送 / 混合 / 滴下
研究実績の概要

超音波浮揚させた小物体への液体塗布の実験を平成29年度に行ったが、その過程で、超音波浮揚の安定度を保つためのフィードバック系を考案している。浮揚空間にさまざまな物体を、操作の都合上、挿入することがあるが、その物体が定在波音場を乱し、音場の共振条件からずれるという問題を解決するためである。反射面に設置した薄型圧電素子で音圧を検出し、それを振動子駆動回路に正帰還する方法であるが、広い範囲で安定に動作させるには振動系のQ値を下げる必要があることが明らかになった。
研究期間を延長した本年度は、動作周波数範囲が比較的広く、十分な振動振幅が空気中で得られる振動系について検討した。このために、従来の金属を用いた振動系にかわり、振動特性がよいプラスチック材料で作った超音波振動子を検討した。ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂は大振動振幅下でもある程度のQ値をもつことを研究代表者は別の研究課題において見い出しており、このPPS樹脂を本研究の振動系に用いることを試みた。PPS樹脂によってもランジュバン振動子などが作れること、適度なQ値を有することなどがわかった。また、PPS樹脂はヤング率と密度が金属よりも大幅に小さいため、比較的大きな振動速度が得られた。一方で、小さな機械的負荷でも振動振幅が低下してしまうことが明らかになった。しかし、本研究のような空気中での利用では、機械的ないし音響的負荷は小さいので、この欠点はあまり問題にならないと考えられた。また、樹脂材料なので、金属を腐食する性質をもつ液体の操作にも有効であると考えられる。
また、上下に平行な振動板を用いて液滴や小物体を浮揚させるため、2つの振動板の横方向位置を半波長ずらし、振動の時間位相を90度ずらすことで、2つの振動板間に横方向の進行波音場を起こすことを考案し、実験により動作を確認した。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (1件)

すべて 2018

すべて 学会発表 (1件)

  • [学会発表] 平行振動板の同時加振による小物体の非接触な捕捉と移動2018

    • 著者名/発表者名
      大澤康一, 水野洋輔, 中村健太郎
    • 学会等名
      日本音響学会2018年秋季研究発表会,

URL: 

公開日: 2019-12-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi