| 研究課題/領域番号 |
26630076
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| 研究機関 | 室蘭工業大学 |
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研究代表者 |
青柳 学 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80231786)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| キーワード | 音響アクチュエータ / 音響流 / 音波浮揚 / アクチュエータ / 空気ポンプ / 音響放射圧 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は近距離音場の音響放射圧・音響流を利用した物体の非接触搬送において，搬送力となる音響流の発生と制御および動力への変換を行い新たな高出力音響アクチュエータを実現することである。本年度の研究実績は次の通りである。
１．有限要素法解析により，2つの振動板に挟まれた空間に浮揚物体が存在する場合の音場解析および浮揚物体に働く力の線形解析を行った。振動板と浮揚物体の距離および振動板の振動位相差により，浮揚物体に働く力に変化が生じることを明らかにした。非線形性により発生する音響流の解析は搬送力（保持力）の発生の把握に必要であるがまだ解析に課題がある。実験的検討において，対抗する振動板の距離を小さくすると保持力が増大し，逆位相励振の場合に浮揚距離は小さくなるが保持力は増大することを明らかにした。したがって，2つの振動板で浮揚物体を挟み込む構成は音響アクチュエータの高出力化に有効であることを明らかにした。
２．回転型音響アクチュエータの製作を行った。扇形振動板を円周上に配置し，2つの板状ロータを回転軸に連結し，狭い間隔で振動板に対抗させた構成を試みた。近距離音場浮揚時に生じる音響流の発生を利用し，ロータの回転・移送を試みたが連続した動作は実現できなかった。原因は十分な音響流が発生しなかったこと，回転軸の摩擦損失が推力に比べて大きすぎたことなどが考えられる。また，2次元浮揚搬送装置の製作を行った。正方形振動板を2次元に配置させ，励振する振動板を切り替えて，正方形浮揚物体の直線型および回転型のステップ搬送を実現した。
３．振動板と浮揚物体の位置のずれを補正するような向きに両者間の空間に発生する音響流を利用して無弁音響ポンプ（空気ポンプ）を製作した。試作実験により最大0.07m/s程度の風速が観察されたが，吐出口では風速が得られない場所もあり，空気の流れの詳細な把握が必要である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
音響アクチュエータの推力発生の要素の一つである音響流の解析が予定通りに進んでいない。音響流は強力音場中の非線形性により発生するが，非線形を考慮した音場解析においてはまだ解析結果に問題が多く，実験と良く合致する音響流の解析が実現できていない。その他は概ね研究実施計画通りであるため，やや遅れているとの達成度判断をした。
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| 今後の研究の推進方策 |
音響ポンプでは想定外の空気の流れが生じている可能性があることが実験により把握できたため，音響流の解析を進めるとともに，音響流の観察，計測の充実を図る。
また，回転型では十分な搬送力が得られなかったため，振動系を単純化し再検討を行う。
他は概ね研究実施計画通りに進める。
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