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

2017 Fiscal Year Annual Research 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.