磁気浮上攪拌翼を用いた混合ユニット直列結合型振動式混合装置の開発

2016 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 15K05867
• Research Institution: University of Miyazaki
• Principal Investigator: 岡部 匡 宮崎大学, 工学部, 教授 (00185464)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小園 茂平 宮崎大学, 工学部, 教授 (10169302) ; 長田 尚一郎 宮崎大学, 工学部, 助教 (20218001)
• Project Period (FY): 2015 – 2017
• Keywords: 磁気浮上攪拌翼 / 振動型ミキサー / 電磁加振 / ハルバッハ配列 / 周波数応答 / 共振 / 有限要素法 / 完全非接触攪拌

Outline of Annual Research Achievements

本研究は, 攪拌槽内で永久磁石の磁気力によって浮上する磁気浮上攪拌翼を用いた振動型混合装置の開発を目的とする. 開発が成功すれば攪拌槽内部の液体や粉体を周囲環境から完全に分離した状態で混合処理を行うことができ, 従来の機械駆動式振動型混合装置が持つ, 混合液への不純物混入などの問題を克服することができる.
本年度は攪拌翼の磁気浮上機構の検討を行った. 本研究では攪拌翼を磁気浮上させる方法として, 角型の永久磁石を放射状に配置し, さらにその磁石の配列にハルバッハ配列を採用した. 磁気力測定実験及び磁気力の解析により, この磁石の配列を用いることで磁気浮上部に強い磁気力を作用させることができることを確認した.
さらに, 水中における攪拌翼の振動特性を確認し, 本混合装置で採用した磁気浮上機構において, 攪拌翼を十分な加振周波数と振幅で振動させることが可能であることを確認した. 攪拌・混合対象となる物質の特性に合わせ, 攪拌翼の固有振動数を調整した上で, 共振点近傍の周波数域で混合装置を運転することによって, 効率的に攪拌・混合処理を行えるものと期待できる. 本実験から, 本研究で試作した混合装置を用いて従来の機械駆動式振動型混合装置とほぼ同等の攪拌翼の運動が実現できることを確認した.
しかしながら, 最終的にはセンターシャフトの完全遮断が目的であり, 永久磁石同士の磁気反発力を利用し振動・制御させる必要がある. 今後は攪拌翼の完全非接触での磁気浮上を目指し, 磁気浮上機構の改良を行っていく必要がある.

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

平成27年度(研究計画初年度)に振動型ミキサーの試作を行った. 平成28年度は, この試作機を使用した磁気力測定実験及び計算機ソフト(有限要素法3次元電磁界解析ソフト(μテック))による磁気力の数値解析により, (1)この磁石の配列を用いることで磁気浮上部に強い磁気力を作用できること, (2)水中における攪拌翼の振動特性を調べ, 本混合装置で採用した磁気浮上機構において, 攪拌翼を十分な加振周波数と振幅で振動させることが可能であることを確認した. しかるに, 研究代表者の諸事情により研究を廃止することとなった.

Strategy for Future Research Activity

本研究で試作した混合装置を用いて従来の機械駆動式振動型混合装置とほぼ同等の攪拌翼の運動が実現できることを確認したが, 最終的にはセンターシャフトの完全遮断が目的であり, 永久磁石同士の磁気反発力を利用し振動・制御させる必要がある. 本研究課題は研究代表者の諸事情により廃止するが, 研究分担者が研究を引き継ぐ. 今後は得られた成果を基に攪拌翼の完全非接触での磁気浮上を目指し, 磁気浮上機構の改良を行っていく.

Causes of Carryover

研究代表者の諸事情により, 本年度購入予定であった物品の購入を見送ったため.

Expenditure Plan for Carryover Budget

次年度の予算と合わせて, 物品費に充当する予定である.