2009 Fiscal Year Annual Research Report
磁気浮上型フィンの非線形共振を利用した振動式混合装置の開発
| Project/Area Number |
21560246
|
|---|
| Research Institution | University of Miyazaki |
|---|
Principal Investigator |
岡部 匡 University of Miyazaki, 工学部, 准教授 (00185464)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
菊地 正憲 宮崎大学, 工学部, 教授 (80091677)
長田 尚一郎 宮崎大学, 工学部, 助教 (20218001)
|
|---|
| Keywords | 機械力学・制御 / 非線形振動 / 攪拌 / 磁気ばね / 振動低減 / 混合装置 |
|---|
| Research Abstract |
本研究は,液体と液体,あるいは液体と粉体の混合・攪拌工程の効率化をはかるため,攪拌槽内で往復運動する攪拌フィンを利用した振動型混合装置の開発を行うことを目的とする.本研究で使用する攪拌フィンは,磁気反発力により攪拌槽内で浮上し,外部からの周期変動する磁場を励振源として往復運動を行う.磁気浮上攪拌フィンの励振方法として,攪拌槽外に設置した永久磁石の周期運動を利用する簡単な機構を採用した.本年度の研究では,液体中で振動する攪拌フィンの減衰能を把握するため,位相法による減衰能同定実験を実施した.この結果,液中で振動する攪拌フィンの減衰能は振動数に依存して大きく変化することが確認できた.次に,振動型混合装置を設計・製作し,攪拌フィンの振動特性を確認するための基礎実験を行った.その結果,高振動数域では,フィン周囲の流体から作用する減衰力が急激に小さくなるため,攪拌フィンの大振幅振動が実現できた.さらに,基礎実験の結果を踏まえシューティング法による攪拌フィンの運動の数値解析を実施した.その結果,定性的に数値計算結果と実験結果は,定性的にほぼ一致することを確認した.実験及び解析の結果から,液中で振動する攪拌フィンは,共振振動数より高振動数域において大振幅の振動を容易に実現できることが確認できた.このフィンの振動特性は,高効率攪拌装置の開発及び実用化において有効に利用できるものである.
さらに,本研究で試作した混合装置は,外部励振用磁石の駆動機構にスライダークランク機構を採用した.この駆動機構の不つり合い慣性力に起因した振動が混合装置フレーム部に発生する.その対策として,その有害振動を除去する振動低減方法を開発した.この振動低減装置の開発により振動式混合装置の高速運転が可能となった,
|
