(57)【要約】【課題】キャビテーション泡を含んだ噴流を案内材によってほぼ直交する方向またはこれに近い傾斜角度で曲げることにより、高周波振動用ホーンを通常姿勢状態下で、筒状被処理物の内周面表面処理等を施す。【解決手段】被処理物２０の少なくとも孔の内周面側に液を満たした状態で、ホーン１５の先端を被処理物の孔２９の一端開口部側に液流通用の間隔をあけて挿入する一方、被処理物の孔の他端側開口部に噴流案内材５５を挿入してホーンと噴流案内材とを対向させ、ホーンの高周波振動により発生するキャビテーション泡を含んだ噴流ｆを噴流案内材により誘導して被処理物の孔の内周面に向う方向に変える。【選択図】  図１
2008221375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液中において高周波振動用ホーンをその周囲に液が流動し得る状態下で前記ホーンの軸方向に振動させることにより、前記ホーンの先端面からその中心線に沿って前記液中に微細気泡が緻密に集合する細長いキャビテーション泡を含んだ噴流を発生させ、このキャビテーション泡を含んだ噴流を噴出方向と交差する方向に曲げ、筒状被処理物の孔の内周面に衝突させて残留圧縮応力を生じさせる筒状被処理物の内面改質方法であって、改質処理対象を両端が開口する孔が形成された筒状被処理物とし、この被処理物の少なくとも孔の内周面側に液を満たした状態で、前記ホーンの先端を前記被処理物の孔の一端開口部側に液流通用の間隔をあけて挿入する一方、前記被処理物の孔の他端側開口部に噴流案内材を挿入して前記ホーンと前記噴流案内材とを対向させ、前記ホーンの高周波振動により発生するキャビテーション泡を含んだ噴流を前記噴流案内材により誘導して前記被処理物の孔の内周面に向う方向に変えることにより、前記ホーンから発生したキャビテーション泡を含んだ噴流を前記筒状被処理物の孔の内周面に衝突させ、これにより前記処理物の孔の内周面の改質処理を行いつつ、前記ホーンおよび噴流案内材と前記被処理物とを前記孔の軸方向に沿って相対移動させ、前記被処理物の内面改質処理を前記孔の軸方向に進行させることを特徴とする筒状被処理物の内面改質方法。
【請求項２】
前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流を、前記噴流案内材により前記被処理物の孔の周方向全体に亘って連続する円盤状の流れ、または前記被処理物の孔の周方向に沿う一部の角度範囲に亘る拡がりをもつ部分円盤状の旋回流れとする請求項１記載の筒状被処理物の内面改質方法。
【請求項３】
前記キャビテーション泡を含んだ噴流の噴出方向と対向する方向、または前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流に沿う方向に流れを与え、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の流れを孔の内周面方向に誘導させる請求項１または２記載の筒状被処理物の内面改質方法。
【請求項４】
前記キャビテーション泡を含んだ噴流の流れを孔の内周面方向に誘導させる工程は、前記噴流案内材の中心部または周囲部の少なくともいずれか一方から前記キャビテーション泡を含んだ噴流に向う液を供給することにより、前記キャビテーション泡を含んだ噴流にその噴出方向と対向する方向に対向噴流を与える工程、または前記噴流案内材を回転させて前記キャビテーション泡を含んだ噴流に遠心力の作用を与える工程とする請求項３記載の筒状被処理物の内面改質方法。
【請求項５】
両端が開口する孔を有する筒状被処理物の前記孔の内周面をキャビテーション泡を含んだ噴流により改質する筒状被処理物の内面改質装置であって、液を収容する処理槽と、この処理槽に設けられ前記被処理物を前記処理槽内に保持する被処理物保持機構と、前記被処理物の孔の軸方向一端側開口部に先端をその周囲に液流通用の間隔をあけて挿入可能な高周波振動用ホーンと、このホーンを駆動する高周波振動アクチュエータと、前記被処理物の孔の軸方向他端側開口部に配置され、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の向きを前記被処理物の孔の内周面側に変える噴流案内材と、前記ホーンおよび前記噴流案内材と前記被処理物とを孔の軸方向に沿って相対移動させ、前記被処理物の内面改質処理を進行させる移動手段とを備えたことを特徴とする筒状被処理物の内面改質装置。
【請求項６】
前記噴流案内材は、前記被処理物の孔に挿入された棒状体であり、この棒状体の先端面の形状は中心部が突出する円錐形、末広がり円錐形、ドーム形、片辺部が突出する片傾斜形、または先端面が平坦な平坦形のいずれかである請求項５記載の筒状被処理物の内面改質装置。
【請求項７】
前記噴流案内材は、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の噴出方向と対向する方向、または前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流に沿う方向に流れを与え、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の流れを孔の内周面方向に誘導させる誘導手段を構成する請求項５または６記載の筒状被処理物の内面改質装置。
【請求項８】
前記誘導手段は、前記棒状体の外周部と前記被処理物の孔の内面との間に形成された液通路および前記棒状体の中心部に形成された液通路の少なくともいずれか一の液通路と、前記通路の少なくともいずれか一の通路に、前記キャビテーション泡を含んだ噴流に対向する方向に液を供給する液供給手段である請求項７記載の筒状被処理物の内面改質装置。
【請求項９】
前記誘導手段は、前記棒状体をその芯を中心として回転させることにより前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流に遠心力の作用を与える回転手段である請求項７記載の筒状被処理物の内面改質装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は金属または非金属材料により構成される筒体その他両端が開口する孔を有する各種部材（以下、「筒状被処理物」という。）の孔内面に対して残留圧縮応力付与等の改質を行う筒状被処理物の内面改質方法および内面改質装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、金属等の表面材料に残留圧縮応力を形成させ、あるいは材料表面の応力を緩和する表面改質手法として、キャビテーション泡を含んだ噴流を適用することが多数提案されている。例えば、処理対象となるワークに対し、水中でノズルから高圧水を噴射し、キャビテーションを伴う水中水噴流を加工対象面に衝突させ、加工対象面の応力改善を行うウォータジェット表面改質方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかし、この方法では、ノズルの傾斜角が予め１つの加工対象面に対して最適角度で固定されているため、加工対象面が複雑な曲面に変化しているものに対してはキャビテーションの発生がしにくく、十分な応力改善効果を行うことができなかった。
【０００４】
一方、本願の出願人においては、金属または非金属からなる物質により構成された被改質材の表面に液体を介在させて振動体を近接配置し、振動体を高周波振動させることによって発生するキャビテーション作用により被改質材にピーニング効果を付与する技術等を提案している（例えば、特許文献２参照）。
【０００５】
この技術では、振動体の高周波振動により液体にキャビテーション気泡を発生させ、その気泡の発生・崩壊による衝撃波を利用してピーニングを行わせることにより、特別のピーニング材を使用する必要なく、金属等の材料表面に従来技術と同等の残留圧縮応力を形成することができる。（例えば、特許文献２等参照）。
【０００６】
一方、近年では上流側に予備キャビテーション発生器を設け、その下流路に渦発生器を設けておき、予備キャビテーション発生器で発生した予備キャビテーション気泡を圧潰させた後に、渦発生器に流入して大きな渦キャビテーションを発生させ、これを金属材料や半導体材料に当て、強い衝撃力により表面改質を行う技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特許第３３７３９３８号公報
【特許文献２】特開２００３−２２０５２３号公報
【特許文献３】特開２００６−２５５８６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、耐腐食性や高硬度が要求される各種機器の部品である筒状部材についても残留引張応力の蓄積等による内周面の脆化防止のため、残留圧縮応力付与等の表面改質が求められる場合がある。この場合における、従来のキャビテーション改質装置による課題を図１２を参照して説明する。
【０００８】
図１２は、振動方向が軸方向ａに設定された高周波振動用ホーン１を使用して、筒状部品２の孔３の内周面３ａにキャビテーション泡を含んだ噴流ｂを衝突させ、筒状部品２の孔３の内周面３ａに表面改質部を形成する状態を示している。この場合、ホーン１の振動方向がホーン１の軸方向ａであるため、処理を効率よく行うためにはホーン１を筒状部品２の孔３の内周面３ａに対して直交する方向に配置することが望ましい。
【０００９】
しかし、筒状部品２の孔３の内周面３ａが例えば小径孔の内周面であるような場合には、筒状部品２の平坦な厚さ方向表面側からホーン１を接近させる際に孔３の奥側への処理を進めようとすると、ホーン１の傾斜角度θを次第に小さくせざるを得ない。このため、ホーン１の軸は孔３の内周面に対して次第に平行な方向に近づくことになり、したがって高圧水流やキャビテーション泡を含んだ噴流を十分に吹付けられない部位が生じ、必ずしも求める残留圧縮応力が形成されない場合がある。
【００１０】
ホーン１の先端形状を適宜に孔形状に対応して変更することにより対処することは可能であるが、煩雑化を招く。しかも、キャビテーション泡を含んだ噴流によって発生する衝撃圧は距離に応じて拡散するため、孔の深い位置等に対しては形状変更のみでは十分に衝撃圧を維持することができない。
【００１１】
一方、本願の発明者によるキャビテーション泡を含んだ噴流についての各種試験、観察等の結果、高周波振動用ホーン先端部でのキャビテーション泡を含んだ噴流の発生形態の特徴を利用することに着目した。すなわち、高周波振動用ホーンによる衝撃波を利用する場合、従来ではホーン先端と被処理物表面との間の空間を１０ｍｍ以下の狭い空間とし、この狭い空間にキャビテーション気泡を高密度で発生させることを前提としていた。そして、一定の広範囲を高密度領域とするために、気泡発生領域を他の領域から閉鎖し、余分な液を流入しない構成を適用していた。
【００１２】
これに対し、液（例えば清水）中において高周波振動用ホーンの周囲に液が自由に流動できる開放状態の環境下において、φ１９ｍｍのホーンを例えば２０ＫＨｚで高周波振動させた場合、ホーン先端部の中心位置から液中に微細気泡が緻密に集合する細長いキャビテーション泡を含んだ噴流（φ５ｍｍ）を発生させる現象が見られた。このキャビテーション泡を含んだ噴流の長さは１０〜１５ｍｍの長さに達した。このようなキャビテーション泡を含んだ噴流であれば、自由流動状態の液中においてキャビテーション泡を含んだ噴流を発生させ、その噴流の途中部分を流れの進行方向と交差する方向等に種々変える余裕がある。
【００１３】
この着眼から、発明者においてはキャビテーション泡を含んだ噴流の進行方向を案内材の配置によって変更させることに想到した。すなわち、キャビテーション泡を含んだ噴流を案内材によってほぼ直交する方向またはこれに近い傾斜角度で曲げることにより、高周波振動用ホーンの軸心を筒状体の内周面および小径孔の内周面と平行な配置のままで、これらの内周面に衝突させることが可能となる。
【００１４】
本発明は以上の知見に基いてなされたものであり、キャビテーション泡を含んだ噴流を案内材によってほぼ直交する方向またはこれに近い傾斜角度で曲げることにより、高周波振動用ホーンを通常姿勢状態下で、筒状被処理物の内周面の軸方向長さ方向に移動させつつ深部まで容易、迅速に、かつ確実に表面処理等を施すことができ、しかも十分な衝撃圧を維持して高品質の処理が行え、構成も比較的簡易なものとして実施することができる筒状被処理物の内面改質方法および同改質装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するために、本発明に係る筒状被処理物の内面改質方法は、液中において高周波振動用ホーンをその周囲に液が流動し得る状態下で前記ホーンの軸方向に振動させることにより、前記ホーンの先端面からその中心線に沿って前記液中に微細気泡が緻密に集合する細長いキャビテーション泡を含んだ噴流を発生させ、このキャビテーション泡を含んだ噴流を噴出方向と交差する方向に曲げ、筒状被処理物の孔の内周面に衝突させて残留圧縮応力を生じさせる筒状被処理物の内面改質方法であって、改質処理対象を両端が開口する孔が形成された筒状被処理物とし、この被処理物の少なくとも孔の内周面側に液を満たした状態で、前記ホーンの先端を前記被処理物の孔の一端開口部側に液流通用の間隔をあけて挿入する一方、前記被処理物の孔の他端側開口部に噴流案内材を挿入して前記ホーンと前記噴流案内材とを対向させ、前記ホーンの高周波振動により発生するキャビテーション泡を含んだ噴流を前記噴流案内材により誘導して前記被処理物の孔の内周面に向う方向に変えることにより、前記ホーンから発生したキャビテーション泡を含んだ噴流を前記筒状被処理物の孔の内周面に衝突させ、これにより前記処理物の孔の内周面の改質処理を行いつつ、前記ホーンおよび噴流案内材と前記被処理物とを前記孔の軸方向に沿って相対移動させ、前記被処理物の内面改質処理を前記孔の軸方向に進行させることを特徴とする。
【００１６】
本発明において望ましくは、前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流を、前記噴流案内材により前記被処理物の孔の周方向全体に亘って連続する円盤状の流れ、または前記被処理物の孔の周方向に沿う一部の角度範囲に亘る拡がりをもつ部分円盤状の旋回流れとする。
【００１７】
また、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の噴出方向と対向する方向、または前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流に沿う方向に流れを与え、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の流れを孔の内周面方向に誘導させる。
【００１８】
また、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の流れを孔の内周面方向に誘導させる工程は、前記噴流案内材の中心部または周囲部の少なくともいずれか一方から前記キャビテーション泡を含んだ噴流に向う液を供給することにより、前記キャビテーション泡を含んだ噴流にその噴出方向と対向する方向に対向噴流を与える工程、または前記噴流案内材を回転させて前記キャビテーション泡を含んだ噴流に遠心力の作用を与える。
【００１９】
また、本発明に係る筒状被処理物の内面改質装置は、両端が開口する孔を有する筒状被処理物の前記孔の内周面をキャビテーション泡を含んだ噴流により改質する筒状被処理物の内面改質装置であって、液を収容する処理槽と、この処理槽に設けられ前記被処理物を前記処理槽内に保持する被処理物保持機構と、前記被処理物の孔の軸方向一端側開口部に先端をその周囲に液流通用の間隔をあけて挿入可能な高周波振動用ホーンと、このホーンを駆動する高周波振動アクチュエータと、前記被処理物の孔の軸方向他端側開口部に配置され、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の向きを前記被処理物の孔の内周面側に変える噴流案内材と、前記ホーンおよび前記噴流案内材と前記被処理物とを孔の軸方向に沿って相対移動させ、前記被処理物の内面改質処理を進行させる移動手段とを備えたことを特徴とする。
【００２０】
本発明において望ましくは、前記噴流案内材は、前記被処理物の孔に挿入された棒状体であり、この棒状体の先端面の形状は中心部が突出する円錐形、末広がり円錐形、ドーム形、片辺部が突出する片傾斜形、または先端面が平坦な平坦形のいずれかとする。
【００２１】
また、前記噴流案内材は、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の噴出方向と対向する方向、または前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流に沿う方向に流れを与え、前記キャビテーション泡を含んだ噴流の流れを孔の内周面方向に誘導させ、誘導手段を構成する。
【００２２】
また、前記誘導手段は、前記棒状体の外周部と前記被処理物の孔の内面との間に形成された液通路および前記棒状体の中心部に形成された液通路の少なくともいずれか一の液通路と、前記通路の少なくともいずれか一の通路に、前記キャビテーション泡を含んだ噴流に対向する方向に液を供給する液供給手段とする。
【００２３】
また、前記誘導手段は、前記棒状体をその芯を中心として回転させることにより前記被処理物の孔の内周面に向きを変えたキャビテーション泡を含んだ噴流に遠心力の作用を与える回転手段とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、キャビテーション泡を含んだ噴流を案内材によってほぼ直交する方向に曲げることができ、高周波振動用ホーンの軸を筒状体の孔の内周面と平行な配置のままで、孔の内周面にキャビテーション泡を含んだ噴流を衝突させることにより、高周波振動用ホーンを通常姿勢状態下で、筒状被処理物の内周面の軸方向長さ方向に移動させて孔の内周面全体を容易、迅速に、かつ確実に改質処理を施すことができ、しかも十分な衝撃圧を維持して高品質の処理が行え、構成も比較的簡易なものとして実施することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明に係る筒状被処理物の内面改質方法および内面改質装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の実施形態において筒状被処理物には、各種形状の板、ブロック体その他各種機器、構造物で両端が開口する貫通孔を有するものを含むものとする。
【００２６】
［第１実施形態（図１〜図４）］
図１は、本発明の第１実施形態による筒状被処理物の内面改質装置を示す構成図である。この図１に示すように、本実施形態の内面改質装置１１は箱形の処理槽１２を備えており、この処理槽１２の内部に液（例えば清水）１３を収容してある。処理槽１２は例えば上面が開口した本体部１２ａと、この本体部１２ａの上面開口部を塞ぐ蓋部１２ｂとからなっており、蓋部１２ｂの中央位置にはホーン挿入孔１４が設けられている。ホーン挿入孔１４の上方には高周波振動用ホーン１５が垂直に配置してあり、このホーン１５の先端が下向きに設定され、この先端部分は一定長さに亘って同一径となっている。このホーン１５の先端部分がホーン挿入孔１４を貫通して、処理槽１２内の液１３中に挿入される。
【００２７】
ホーン１５の基端部（上端部）は処理槽１２の上方に設けられた高周波振動アクチュエータ１６に連結してあり、ホーン１５はこの高周波振動アクチュエータ１６により発生する高周波振動により上下方向（軸方向ｙ）に高周波振動する。高周波振動アクチュエータ１６は高周波発生電源１７に接続してあり、高周波発生電源１７は制御装置１８により制御される。
【００２８】
処理槽１２の内部には、処理対象となる筒状被処理物（以下、「被処理物」という。）２０が被処理物保持機構２１に保持されて、液１３中に浸漬された状態でホーン１５の下方位置に固定保持されている。被処理物保持機構２１は被処理物２０を処理槽１２内の改質処理位置に保持するものであり、テーブル状の架台２２と、この架台２２に搭載されたクランプ機構２３とにより構成されている。
【００２９】
架台２２は処理槽１２の底部中央位置、すなわちホーン１５の軸心と一致する位置から立上る円筒状の中空柱２４と、この中空柱２４の上端に連結された水平なテーブル板２５とを有する。このテーブル板２５の上面にクランプ機構２３が搭載されている。クランプ機構２３は被処理物２０を着脱可能に保持して水平に配置するものであり、被処理物２０の側面の一定範囲を保持する縦形の側面保持板２６と、被処理物２０の上下面の略全体を保持する上下１対の水平な挟持板２７，２８とを有している。これらの上下１対の各挟持板２７，２８には、それぞれ被処理物２０の孔２９と同軸位置にこの孔２９よりも大径な孔３０，３１が穿設されており、上部側の挟持板２７の孔３０を介してホーン１５の先端が被処理物２０の孔２９に挿入できるようになっている。
【００３０】
このホーン１５の挿入状態において、被処理物２０の孔２９と上部側の挟持板２７の孔３０にはホーン１５の周囲に液１３が自由に流動し得る一定の隙間が設定されている。すなわち、被処理物２０の孔２９の軸方向一端側である上部側の開口部にホーン１５の先端がその周囲に液流通用の間隔をあけて挿入可能となっており、ホーン１５の先端部周囲と先端面との間に亘って液１３が回り込む形で円滑に上下方向に流動できるようになっている。
【００３１】
このように被処理物２０を支持するクランプ機構２３が、ナット３４を介して縦長なボールねじ３５に螺合支持されている。ボールねじ３５は架台２２のテーブル板２５から立上るブラケット２５ａに支持され、処理槽１２の蓋部１２ｂの上方に突出してモータ３９に連結されている。モータ３９は制御装置１８により回転制御される。クランプ機構２３ひいては被処理物２０の上下位置は蓋部１２ｂに設けられた変位センサ３８により検出され、制御装置１８を介してモータ３９を駆動することにより制御される。この制御によりボールねじ３５が回転し、クランプ機構２３とともに被処理物２０が後述の内面処理時に上下方向所定の方向に所定速度で昇降動作することができる。
【００３２】
一方、処理槽１２内の下部に設けられた架台２２の中空柱２４は、ホーン１５の高周波振動により発生するキャビテーション泡を含んだ噴流ｆを誘導して、噴流を被処理物２０の孔２９の内周面に向う方向に変える要素部材を兼用する構成となっている。すなわち、中空柱２４は上述したように処理槽１２の底部中央位置から立上り、この中空柱２４の軸心はホーン１５の軸心と一致する配置となっている。そして、この中空柱２４の上端は開口しており、この開口部４１は被処理物２０の孔２９の下面側の開口部４２に連通するとともに、開口部４１の径は被処理物２０の孔２９の径より僅かに大径となっている。
【００３３】
また、中空柱２４の下端は水平なフランジ４３と下向きの環状リブ４４を介して処理槽１２の底部に固定されており、この中空柱２４の内側下部にはフランジ４３上に位置してシールリング４５が設けられるとともに、環状リブ４４の内周部にはベアリング４６が設けられている。フランジ４３の中央には円形孔４７が開けてある。さらに、中空柱２４の周壁の下側位置には貫通孔４８が開けてあり、この貫通孔４８には上向きのエルボ４９が連結されている。エルボ４９には、処理槽１２の外部に設けられたポンプ５０の吐出部から出口管５３を介して液が供給される。
【００３４】
ポンプ５０の入口管５１は処理槽１２の内側上部にフィルタ５２を介して接続されている。具体的には、入口管５１の吸入端およびフィルタ５２が被処理物２０近傍の上方位置に配置されている。これにより、処理槽１２内の液１３はポンプ５０により入口管５１から吸引された後、エルボ４９側の出口管５３を介して中空柱２４内に吐出される。そして、液１３は中空柱２４内を上昇して被処理物２０の孔２９を通り、この孔２９とホーン１５の下端部周辺の空間を経てフィルタ５２部分から入口管５１を介してポンプ５０に戻される循環をする。すなわち、中空柱２４は液１３をホーン１５から発生したキャビテーション泡を含んだ噴流ｆの噴出方向と対向する方向に流動するようになっている。なお、ポンプ５０は制御装置１８によって制御される。
【００３５】
また、中空柱２４の内部の軸心位置には、例えば円柱状の棒状体５５が挿入されている。この棒状体５５は中空柱２４よりも長く、下端部が処理槽１２の底部を貫通して外部に突出するとともに、上端部が架台２２のテーブル板２５よりも高い位置に設定されている。そして、棒状体５５の下端部はベアリングに４６より回転自在に支持されるとともに、シールリング４５によりフランジ４３の孔４７からシールされている。棒状体５５の最下端部の突出部にはこれと一体回転する従動用プーリ５６が設けられ、このプーリ５６は処理槽１２の外部に設けられた駆動用プーリ５７にベルト５８を介して連結されている。駆動用プーリ５７はモータ５９によって回転駆動され、モータ５９は制御装置１８により制御される。棒状体５５の上端側の部分は、他の下方部分よりも大径な円柱状の頭部６０となっており、これらの境界部である段差部のくびれ部６１から上方部位ではその周囲の空間（中空柱２４との隙間）が下方部位の空間よりも狭くなり、この空間内を上昇する液１３には絞り効果が生じるようになっている。すなわち、中空柱２４はノズル管としての機能部品になっている。
【００３６】
さらに、棒状体５５の上端の大径な円柱状の頭部６０の先端面（上端面）６０ａの形状は中心部が上方に突出する円錐形となっている。この円錐形の棒状体５５の先端面（上端面）６０ａは、被処理物２０が最大限降下した位置において、被処理物２０の厚さ方向すなわち上下方向の略中間高さ位置となる。すなわち、被処理物２０の孔２９の範囲でホーン１５の先端部と対峙する。ホーン１５の先端部と棒状体５５の先端面（上端面）６０ａとの間の距離は１５ｍｍ以内に設定されている。これにより、後述するように、ホーン１５から発生するキャビテーション泡を含んだ噴流ｆは棒状体５５に接することができ、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆをその初期噴出方向ｙから交差する方向ｘに曲げることができる。
【００３７】
次に、上記構成により被処理物２０の内面改質を行う方法について図２も参照して説明する。図２は、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆが被処理物２０の孔２９の内周面２９ａに衝突する状態を拡大して示す模式図である。
【００３８】
図１および図２に示すように、本実施形態では、処理槽１２に収容した液１３中において、ホーン１５の先端部（下端部）の周囲と被処理物２０の孔２９の内周面２９ａとの間に一定の空間が形成されており、この空間では液１３が自由に流動し得る状態となっている。そこで、この状態下でホーン１５をその軸方向（上下方向（ｙ方向））に例えば２０ｋＨｚで高周波振動させると、ホーン１５の先端面からその中心線に沿って液１３中に微細気泡ａが緻密に集合した長さ１０〜１５ｍｍの細長いキャビテーション泡を含んだ噴流ｆが自然発生する。
【００３９】
この時、本実施形態では架台２２の中空柱２４の軸心位置に挿入した棒状体５５の頂部、すなわち棒状体５５の上端頭部６０の円錐形（先端面６０ａ）の部分と、ホーン１５の先端面との間の距離を、上述したように１０〜１５ｍｍ以内に設定してある。このため、棒状体５５の上端部表面がキャビテーション泡を含んだ噴流ｆを受ける噴流案内材として機能する。すなわち、円錐状の傾斜面状となった棒状体５５の先端面（上端面）６０ａにキャビテーション泡を含んだ噴流ｆが当り、この噴流ｆは棒状体５５の周囲全方向に向きを変え、被処理物２０の孔２９の周方向全体に亘って連続する円盤状の流れとなる。このように、ホーン１５の高周波振動により発生した下向きのキャビテーション泡を含んだ噴流ｆが棒状体５５の上端の円錐形部分で横向きに誘導され、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの初期噴出方向と交差する方向に曲り、被処理物２０の孔２９の内周面に衝突するようになる。
【００４０】
また、棒状体５５がその中心軸位置に収納されている架台２２の中空柱２４の内部には円筒状の空間が形成されており、この空間にポンプ５０から供給された液１３ａがエルボ４９を介して導入された後、上昇流となって棒状体５５の周囲を経て被処理物２０の孔２９の内部に流入する。このため、噴流案内材となる棒状体５５の周囲部からキャビテーション泡を含んだ噴流ｆに向う液１３ａが供給され、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆにその噴出方向と対向する方向に対向噴流が与えられ、被処理物２０の孔２９の内周面２９ａに衝突させることにより、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆを内周面２９ａで集束させることができる。また、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆに上向き推力も発生する。
【００４１】
しかも、この場合の液１３ａの上昇流は、棒状体５５の上端部分の大径な円柱状頭部６０の段差部のくびれ部６１において、液１３ａに絞り効果が生じているので、ノズル効果が加わり、噴流の上昇が一層高まる。
【００４２】
さらに、噴流案内材としての棒状体５５は、モータ５９、プーリ５６，５７およびベルト５８により軸心回りに回転する。したがって、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆに対して遠心力が作用して、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆを内周面２９ａで集束させることができる。
【００４３】
本実施形態では、以上に述べた被処理物２０の孔２９の内周面の改質処理を行いつつ、ボールねじ３５の回転により、クランプ機構２３とともに被処理物２０を上下方向所定の方向に所定速度で昇降動作させ、これによりホーン１５および棒状体５５と被処理物２０とを相対移動させ、被処理物２０の内面改質処理を被処理物２０の孔２９の軸方向に沿って進行させ、孔全体に亘って改質処理を施すことができる。
【００４４】
図３（ａ），（ｂ）は、本実施形態の変形例を示している。この例は棒状体５５の先端面６０ｂの形状を、片辺部が突出する片傾斜形としたものである。図３（ａ）は棒状体５５の軸心回りの回転時において、傾斜面６０ｂが図示左方向に向いた状態を示している。また、図３（ｂ）は棒状体５５の軸心回りの回転時において、図３（ａ）の位置から１８０°回転し、傾斜面６０ｂが図示右方向に向いた状態を示している。その他の構成については図１および図２に示したものと同様である。
【００４５】
この図３（ａ），（ｂ）に示した例によれば、棒状体５５の先端面６０ｂを片傾斜形としたことにより、棒状体５５の軸心回りの回転時において、被処理物２０の孔２９の周方向に沿う一部の角度範囲に亘る拡がりをもつ部分円盤状の流れが、被処理物２０の孔２９の周方向に沿って移動する旋回流れとなる。この場合には、被処理物２０の孔２９の内周面に作用する、回転による流れが孔２９の内周面の各所について断続的に作用する。ただし、各作用時においては、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆが集中的に高まる。したがって、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆによる衝撃力が低いような場合には、必要に応じて流れを与えるものとして実施することができる。
【００４６】
図４（ａ），（ｂ），（ｃ）には、本実施形態のさらに異なる変形例を示している。図４（ａ）に示した例は、棒状体５５の先端面の形状を末広がり円錐形としたものである。この例によれば、棒状体５５の先端面６０ｃが凹面鏡の状態であるため、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの曲げ角度を大きくとることができ、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆを初期の噴出方向から直角となる方向に曲げ易くなる。
【００４７】
図４（ｂ）に示した例は、棒状体５５の先端面の形状をドーム形としたものである。この例によれば、図４（ａ）の場合と逆に、棒状体５５の先端面が凸面鏡の状態であるため、反射方向が分散する。この形状の場合には、被処理物２０のキャビテーション泡を含んだ噴流の流れが過度に高い場合に均等な分散効果を得ることができる。
【００４８】
図４（ｃ）に示した例は、棒状体５５の先端面の形状を先端面が平坦な平坦形としたものである。この例によれば、棒状体５５の先端面が平面鏡の状態であるため、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの曲げ角度が最大となる。
【００４９】
以上の第１実施形態によれば、高周波振動に基いて自然発生するキャビテーション泡を含んだ噴流を利用し、高周波振動用ホーン１５の軸を被処理物２０の孔２９の内周面と平行に配置したままで、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆを初期噴出方向から交差させる方向に曲げて被処理物２０の孔２９の内周面２９ａに衝突させることにより、高周波振動用ホーン１５を通常姿勢状態下で、筒状被処理物２０の孔２９の内周面２９ａの軸方向に移動させ、孔２９ａの内周面全体に対して容易、迅速に、かつ確実に改質処理を施すことができる。また、十分な衝撃圧を維持して高品質の処理が行え、構成も比較的簡易なものとして実施することができる。
【００５０】
また、棒状体５５の周囲部からキャビテーションｆの噴流に向う液１３ａを供給し、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆにその噴出方向と対向する方向に対向噴流を与えて被処理物２０の孔２９の内周面２９ａに衝突させることにより、噴流の流れを強めることができる。また、棒状体５５の上端部分の大径な円柱状頭部の段差部６０のくびれ部６１において液１３ａに絞り効果を生じさせ、ノズル効果を加えて噴流の流れを強めることができる。さらに、噴流案内材としての棒状体５５はモータ５９およびプーリ５６等を介して軸心回りに回転することにより、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆに対して遠心力を作用させることができ、噴流の流れを一層強めることができる。
【００５１】
［第２実施形態（図５〜図７）］
図５は、本発明の第２実施形態による筒状被処理物の内面改質装置を示す構成図であり、図６は、キャビテーション泡を含んだ噴流が被処理物の孔の内周面に衝突する状態を拡大して示す模式図である。図７（ａ）〜（ｄ）は、棒状体の先端面の形状についての変形例を示す部分拡大図である。
【００５２】
本実施形態が第１実施形態と異なる点は、キャビテーション泡を含んだ噴流の流れを強める手段について、第１実施形態では棒状体の外周部と被処理物の孔の内面との間に形成された液通路に、キャビテーション泡を含んだ噴流に対向する方向に液を供給する構成としたのに対し、本実施形態では、上記の流れを強める手段として液通路を棒状体の中心部に形成した点にある。
【００５３】
図５および図６に示すように、本実施形態の内面改質装置１１では、棒状体５５の芯部となる中心位置に軸方向全体に亘って液通路７２が穿設されている。この液通路７２は棒状体５５の下端面部に液導入口７３を有し、上端部に液噴出口７４を有している。この棒状体５５の上端部の外形は第１実施形態と同様である。すなわち、棒状体５５の上端の大径な円柱状の頭部６０の先端面（上端面）６０ａの形状は中心部が上方に突出する円錐形となっている。この円錐形の棒状体５５の先端面（上端面）６０ａは、被処理物２０が最大限降下した位置において、被処理物２０の厚さ方向すなわち上下方向の略中間高さ位置となる。すなわち、被処理物２０の孔２９の範囲でホーン１５の先端部と対峙する。ホーン１５の先端部と棒状体５５の先端面（上端面）６０ａとの間の距離は１５ｍｍ以内に設定されている。これにより、後述するように、ホーン１５から発生するキャビテーション泡を含んだ噴流は棒状体５５に接することができ、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆをその初期噴出方向ｙから交差する方向ｘに曲げることができる。
【００５４】
棒状体５５の下端側の軸受構造、シール構造、液導入構成については、液通路７２が棒状体５５の中心部を貫通し、液導入口７３が下向きに開口しているため第１実施形態とは異なっている。すなわち、本実施形態では棒状体５５の下端面に、この棒状体５５の中心部の通水路７２にポンプ５０の出口管５３を接続するための流路７０ａを有する台座７０および同通路７１ａを有する継手７１が設けられている。
【００５５】
この構成において、ポンプ５０から供給される液１３ａは、出口管５３に接続された台座７０の流路７０ａおよび継手７１の流路７１ａを介して棒状体５５の液通路７２に入り、液通路７２内を上昇して上端部の噴出口７４から上向きに噴出される。その他の構成は第１実施形態とほぼ同様であるから説明を省略する。
【００５６】
図６は、棒状体５５の噴出口７４から噴出される液１３ｂの挙動を示す模式図である。この図６においては、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆが被処理物２０の孔２９の内周面２９ａに衝突する状態を拡大して示している。まず、液１３ｂは棒状体５５の中心位置に設けられた噴出口７４から上向きに噴出する。この時、微細気泡ａが緻密に集合したキャビテーション泡を含んだ噴流ｆもホーン１５の中心位置に収束して細長く噴出してくるので、棒状体５５から噴出する液１３ｂはキャビテーション泡を含んだ噴流ｆと真正面から直接衝突することになる。したがって、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆは案内材としての棒状体５５の上端に接触する前に、液１３ｂと接触して分流を始めることになる。そして、分流したキャビテーション泡を含んだ噴流ｆが、棒状体５５の先端面６０ｂに誘導される形でキャビテーション泡を含んだ噴流ｆの初期噴出方向と交差する方向に曲り、被処理物２０の孔２９の内面２９ａに衝突することになる。
【００５７】
本実施形態によれば、棒状体５５から噴出する液１３ｂがキャビテーション泡を含んだ噴流ｆを分岐させる機能と、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆをこれに対向する方向から流れを付与する機能とが発揮され、被処理物２０の孔２９の内面２９ｃに衝突する噴流の流れも強まる。
【００５８】
なお、本実施形態においても、噴流案内材としての棒状体５５はモータ５９、プーリ５６，５７およびベルト５８により軸心回りに回転する。したがって、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆに対して流れを付与することができ、被処理物２０の孔２９の内面２９ｃへの流れをさらに強調することができる。
【００５９】
図７（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）には、本実施形態の変形例を示している。図７（ａ）に示した例は、棒状体５５の先端面の形状を末広がり円錐形とし、中心部に通水路７２および噴出口７４を形成したものである。この例によれば、棒状体５５の先端面６０ｃが凹面鏡の状態であるため、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの曲げ角度を大きくとることができ、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆを初期の噴出方向から直角となる方向に曲げ易くなる。
【００６０】
図７（ｂ）に示した例は、棒状体５５の先端面の形状をドーム形とし、中心部に通水路７２および噴出口７４を形成したものである。この例によれば、図７（ａ）の場合と逆に、棒状体５５の先端面が凸面鏡の状態であるため、反射方向が分散する。この形状の場合には、被処理物２０のキャビテーション泡を含んだ噴流の流れが過度に高い場合に均等な分散効果を得ることができる。
【００６１】
図７（ｃ）に示した例は、棒状体５５の先端面６０ｂの形状を、片辺部が突出する片傾斜形とし、中心部に通水路７２および噴出口７４を形成したものである。この例によれば、棒状体５５の先端面６０ｂを片傾斜形としたことにより、棒状体５５の軸心回りの回転時において、被処理物２０の孔２９の周方向に沿う一部の角度範囲に亘る拡がりをもつ部分円盤状の流れが、被処理物２０の孔２９の周方向に沿って移動する旋回流れとなる。この場合には、被処理物２０の孔２９の内周面に作用する、回転による流れが孔２９の内周面の各所について断続的に作用する。ただし、各作用時においては、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの集束作用が集中的に高まる。したがって、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆによる衝撃力が低いような場合には、必要に応じて強い流れを与えるものとして実施することができる。
【００６２】
図７（ｄ）に示した例は、棒状体５５の先端面の形状を先端面が平坦な平坦形とし、中心部に通水路７２および噴出口７４を形成したものである。この例によれば、棒状体５５の先端面が平面鏡の状態であるため、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの曲げ角度が最大となる。
【００６３】
以上の第２実施形態によっても、高周波振動に基いて自然発生するキャビテーション泡を含んだ噴流を利用し、高周波振動用ホーン１５の軸を被処理物２０の孔２９の内周面と平行に配置したままで、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆを初期噴出方向から交差させる方向に曲げて被処理物２０の孔２９の内周面２９ａに衝突させることにより、高周波振動用ホーン１５を通常姿勢状態下で、筒状被処理物２０の孔２９の内周面２９ａの軸方向に移動させ、孔２９ａの内周面全体に対して容易、迅速に、かつ確実に改質処理を施すことができる。また、十分な衝撃圧を維持して高品質の処理が行え、構成も比較的簡易なものとして実施することができる。
【００６４】
［第３実施形態（図８〜図１０）］
図８は、本発明の第３実施形態による筒状被処理物の内面改質装置を示す構成図である。本実施形態は第１実施形態および第２実施形態の両構成要素を有するものである。ただし、機能および作用効果は第１実施形態および第２実施形態による機能が単に加わるだけではなく、さらに作用効果を向上させるものである。
【００６５】
図８に示すように、本実施形態の内面改質装置１１は箱形の処理槽１２を備えており、この処理槽１２の内部に液（例えば清水）１３を収容してある。処理槽１２は例えば上面が開口した本体部１２ａと、この本体部１２ａの上面開口部を塞ぐ蓋部１２ｂとからなっており、蓋部１２ｂの中央位置にはホーン挿入孔１４が設けられている。ホーン挿入孔１４の上方には高周波振動用ホーン１５が垂直に配置してあり、このホーン１５の先端が下向きに設定され、この先端部分は一定長さに亘って同一径となっている。このホーン１５の先端部分がホーン挿入孔１４を貫通して、処理槽１２内の液１３中に挿入される。
【００６６】
ホーン１５の基端部（上端部）は処理槽１２の上方に設けられた高周波振動アクチュエータ１６に連結してあり、ホーン１５はこの高周波振動アクチュエータ１６により発生する高周波振動により上下方向（軸方向ｙ）に高周波振動する。高周波振動アクチュエータ１６は高周波発生電源１７に接続してあり、高周波発生電源１７は制御装置１８により制御される。
【００６７】
処理槽１２の内部には、処理対象となる被処理物２０が被処理物保持機構２１に保持されて、液１３中に浸漬された状態でホーン１５の下方位置に固定保持されている。被処理物保持機構２１は被処理物２０を処理槽１２内の改質処理位置に保持するものであり、テーブル状の架台２２と、この架台２２に搭載されたクランプ機構２３とにより構成されている。
【００６８】
架台２２は処理槽１２の底部中央位置、すなわちホーン１５の軸心と一致する位置から立上る円筒状の中空柱２４と、この中空柱２４の上端に連結された水平なテーブル板２５とを有する。このテーブル板２５の上面にクランプ機構２３が搭載されている。クランプ機構２３は被処理物２０を着脱可能に保持して水平に配置するものであり、被処理物２０の側面の一定範囲を保持する縦形の側面保持板２６と、被処理物２０の上下面の略全体を保持する上下１対の水平な挟持板２７，２８とを有している。これらの上下１対の各挟持板２７，２８には、それぞれ被処理物２０の孔２９と同軸位置にこの孔２９よりも大径な孔３０，３１が穿設されており、上部側の挟持板２７の孔３０を介してホーン１５の先端が被処理物２０の孔２９に挿入できるようになっている。
【００６９】
このホーン１５の挿入状態において、被処理物２０の孔２９と上部側の挟持板２７の孔３０にはホーン１５の周囲に液１３が自由に流動し得る一定の隙間が設定されている。すなわち、被処理物２０の孔２９の軸方向一端側である上部側の開口部にホーン１５の先端がその周囲に液流通用の間隔をあけて挿入可能となっており、ホーン１５の先端部周囲と先端面との間に亘って液１３が回り込む形で円滑に上下方向に流動できるようになっている。
【００７０】
このように被処理物２０を支持するクランプ機構２３が、ナット３４を介して縦長なボールねじ３５に螺合支持されている。ボールねじ３５は架台２２のテーブル板２５から立上るブラケット２５ａに支持され、処理槽１２の蓋部１２ｂの上方に突出してモータ３９に連結されている。モータ３９は制御装置１８により回転制御される。クランプ機構２３ひいては被処理物２０の上下位置は蓋部１２ｂに設けられた変位センサ３８により検出され、制御装置１８を介してモータ３９を駆動することにより制御される。この制御により、ボールねじ３５の回転によりクランプ機構２３とともに被処理物２０は後述の内面処理時において、上下方向所定の方向に所定速度で昇降動作することができる。
【００７１】
一方、処理槽１２内の下部に設けられた架台２２の中空柱２４は、ホーン１５の高周波振動により発生するキャビテーション泡を含んだ噴流を誘導して、噴流ｆを被処理物２０の孔２９の内周面に向う方向に変える要素部材を兼用する構成となっている。すなわち、中空柱２４は上述したように処理槽１２の底部中央位置から立上り、この中空柱２４の軸心はホーン１５の軸心と一致する配置となっている。そして、この中空柱２４の上端は開口しており、この開口部４１は被処理物２０の孔２９の下面側の開口部４２に連通するとともに、開口部４１の径は被処理物２０の孔２９の径より僅かに大径となっている。
【００７２】
また、中空柱２４の下端は水平なフランジ４３と下向きの環状リブ４４を介して処理槽１２の底部に固定されており、この中空柱２４の内側下部にはフランジ４３上に位置してシールリング４５が設けられるとともに、環状リブ４４の内周部にはベアリング４６が設けられている。フランジ４３の中央には円形孔４７が開けてある。さらに、中空柱２４の周壁の下側位置には貫通孔４８が開けてあり、この貫通孔４８には上向きのエルボ４９が連結されている。エルボ４９には、処理槽１２の外部に設けられたポンプ５０の吐出部から出口管５３を介して液が供給される。
【００７３】
ポンプ５０の入口管５１は処理槽１２の内側上部にフィルタ５２を介して接続されている。具体的には、入口管５１の吸入端およびフィルタ５２が被処理物２０近傍の上方位置に配置されている。これにより、処理槽１２内の液１３はポンプ５０により入口管５１から吸引された後、エルボ４９側の出口管５３ａを介して中空柱２４内に吐出される。そして、液１３ｂは中空柱２４内を上昇して被処理物２０の孔２９を通り、この孔２９とホーン１５の下端部周辺の空間を経てフィルタ５２部分から入口管５１を介してポンプ５０に戻される循環をする。すなわち、中空柱２４は液１３をホーン１５から発生したキャビテーション泡を含んだ噴流ｆの噴出方向と対向する方向に流動させるようになっている。なお、ポンプ５０は制御装置１８によって制御される。
【００７４】
また、中空柱２４の内部の軸心位置には、例えば円柱状の棒状体５５が挿入されている。この棒状体５５は中空柱２４よりも長く、下端部が処理槽１２の底部を貫通して外部に突出するとともに、上端部が架台２２のテーブル板２５よりも高い位置に設定されている。そして、棒状体５５の下端部はベアリングに４６より回転自在に支持されるとともに、シールリング４５によりフランジ４３の孔４７からシールされている。棒状体５５の最下端部の突出部にはこれと一体回転する従動用プーリ５６が設けられ、このプーリ５６は処理槽１２の外部に設けられた駆動用プーリ５７にベルト５８を介して連結されている。駆動用プーリ５７はモータ５９によって回転駆動され、モータ５９は制御装置１８により制御される。棒状体５５の上端側の部分は、他の下方部分よりも大径な円柱状の頭部６０となっており、これらの境界部である段差部のくびれ部６１から上方部位ではその周囲の空間（中空柱２４との隙間）が下方部位の空間よりも狭くなり、この空間内を上昇する液１３ｂには絞り効果が生じるようになっている。すなわち、中空柱２４はノズル管としての機能部品になっている。
【００７５】
さらに、棒状体５５の上端の大径な円柱状の頭部６０の先端面（上端面）６０ａの形状は中心部が上方に突出する円錐形となっている。この円錐形の棒状体５５の先端面（上端面）６０ａは、被処理物２０が最大限降下した位置において、被処理物２０の厚さ方向すなわち上下方向の略中間高さ位置となる。すなわち、被処理物２０の孔２９の範囲でホーン１５の先端部と対峙する。ホーン１５の先端部と棒状体５５の先端面（上端面）６０ａとの間の距離は１５ｍｍ以内に設定されている。これにより、ホーン１５から発生するキャビテーション泡を含んだ噴流は棒状体５５に接することができ、キャビテーション泡を含んだ噴流をその初期噴出方向ｙから交差する方向ｘに曲げることができる。
【００７６】
また、本実施形態の内面改質装置１１では、棒状体５５の芯部となる中心位置に軸方向全体に亘って液通路７２が穿設されている。この液通路７２は棒状体５５の下端面部に液導入口７３を有し、上端部に液噴出口７４を有している。棒状体５５の下端面には、この棒状体５５の中心部の通水路７２にポンプ５０の出口管５３ｂを接続するための流路７０ａを有する台座７０および同通路７１ａを有する継手７１が設けられている。
【００７７】
そして、ポンプ５０の出口管５３を二手に分岐して分岐出口管５３ｂが設けられ、この分岐出口管５３ｂが台座７０の流路７０ａに接続され、ポンプ５０から供給される液１３ｂは、分岐出口管５３ａに接続された台座７０の流路７０ａおよび継手７１の流路７１ａを介して棒状体５５の液通路７２に入り、液通路７２内を上昇して上端部の噴出口７４から上向きに噴出される。
【００７８】
次に、上記構成により被処理物２０の内面改質を行う方法について図９も参照して説明する。図９は、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆが被処理物２０の孔２９の内周面２９ａに衝突する状態を拡大して示す模式図である。
【００７９】
図９に示すように、本実施形態では、処理槽１２に収容した液１３中において、ホーン１５の先端部（下端部）の周囲と被処理物２０の孔２９の内周面２９ａとの間に一定の空間が形成されており、この空間では液１３が自由に流動し得る状態となっている。そこで、この状態下でホーン１５をその軸方向（上下方向（ｙ方向））に例えば２０ｋＨｚで高周波振動させると、ホーン１５の先端面からその中心線に沿って液１３中に微細気泡ａが緻密に集合した長さ１０〜１５ｍｍの細長いキャビテーション泡を含んだ噴流ｆが自然発生する。
【００８０】
一方、架台２２の中空柱２４の内部には円筒状の空間が形成されており、この空間にポンプ５０から供給された液１３ａがエルボ４９を介して導入された後、上昇流となって棒状体５５の周囲を経て被処理物２０の孔２９の内部に流入すると同時に、棒状体５５の中心位置の噴出口７４から液１３ｂが上方に向って噴出する。
【００８１】
この時、図９に示すように、液１３ｂは棒状体５５の中心位置に設けられた噴出口７４から上向きに噴出するとともに、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆもホーン１５の中心位置に収束して細長く噴出してくるので、棒状体５５から噴出する液１３ｂは、まずキャビテーション泡を含んだ噴流ｆと真正面から直接衝突することになり、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆは案内材としての棒状体５５の上端に接触する前に、液１３ｂと接触して分流を始めることになる。そして、分流したキャビテーション泡を含んだ噴流ｆが、棒状体５５の先端面６０ｂに誘導される形でキャビテーション泡を含んだ噴流ｆの初期噴出方向と交差する方向に曲り、被処理物２０の孔２９の内面２９ａに向う流れとなる。
【００８２】
一方、棒状体５５の周囲においても、上昇流となったキャビテーション泡を含んだ噴流ｆに向う液１３ａが同時に供給される。この液１３ａの供給により、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆにその噴出方向と対向する方向に流れが与えられる。したがって、被処理物２０の孔２９の内面２９ａに向うキャビテーション泡を含んだ噴流ｆには、被処理物２０の孔２９の内面に衝突する噴流の流れが強まるとともに、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆへの上向き推力も高まる。このため、被処理物２０の孔２９の内面２９ａに向った流れは、棒状体５５の先端面６０ｂの位置よりもホーン１５側に向かう、より強い流れとなり、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの初期噴出方向に対して、より直交する方向に設定することができる。
【００８３】
このように、本実施形態においては、発生初期のキャビテーション泡を含んだ噴流ｆが棒状体５５の中心位置から噴出する液１３ｂにより棒状体５５に接する位置よりもホーン２０に近い位置で曲がり始め、さらに棒状体５５の周囲から噴出する液１３ａの推力等を受ける結果、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆのロスも低減させ、第１実施形態および第２実施形態の各機能を加えた以上の機能を発揮することが可能となる。
【００８４】
図１０は、本実施形態の変形例を示している。この例は棒状体５５の先端面６０ａの形状を末広がり円錐形とし、中心部に通水路７２および噴出口７４を形成したものである。この例によれば、棒状体５５の先端面６０ｃが凹面鏡の状態であるため、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆの曲げ角度を大きくとることができ、キャビテーション泡を含んだ噴流ｆを初期の噴出方向から直角となる方向に曲げ易くなる。
【００８５】
［第４実施形態（図１１）］
図４は本発明の第４実施形態を示す構成図である。
【００８６】
この図４に示すように、本実施形態では１対の高周波振動用ホーン１５，１５を相互に対向させた構成としている。このような構成によっても前記実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。なお、前記各実施形態と同一部分に対しては同一符号を付し、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００８７】
【図１】本発明の第１実施形態を示す構成図。
【図２】本発明の第１実施形態を示す作用説明図。
【図３】（ａ），（ｂ）は本発明の第１実施形態の変形例を示す説明図。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の第１実施形態の他の変形例を示す説明図。
【図５】本発明の第２実施形態を示す構成図。
【図６】本発明の第２実施形態を示す作用説明図。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２実施形態の変形例を示す説明図。
【図８】本発明の第３実施形態を示す構成図。
【図９】本発明の第３実施形態を示す作用説明図。
【図１０】本発明の第３実施形態の変形例を示す構成図。
【図１１】本発明の第４実施形態を示す構成図。
【図１２】従来例の説明図。
【符号の説明】
【００８８】
１１‥内面改質装置、１２‥箱形の処理槽、１３‥液（例えば清水）、１２ａ‥本体部、１２ｂ‥蓋部、１４‥ホーン挿入孔、１５‥ホーン、１６‥高周波発生電源、１７‥高周波振動アクチュエータ、１８‥制御装置、２１‥被処理物保持機構、２０‥被処理物、２２‥架台、２３‥クランプ機構、２５‥テーブル板、２６‥側面保持板、２７，２８‥挟持板、２９‥孔、３０，３１‥孔、クランプ機構、２３‥クランプ機構、３４‥ナット、３５‥ボールねじ、３９‥モータ、３８‥変位センサ、３９‥モータ、４２‥開口部、５３‥出口管、１３ｂ‥液、６０ｃ‥先端面、６０‥頭部、６０ａ‥先端面、６０ｃ‥先端面（上端面）、７２‥液通路、７４‥液噴出口、７０‥台座、７２‥通水路、ａ‥微細気泡、ｆ‥キャビテーション泡を含んだ噴流。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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