2014 Fiscal Year Annual Research Report
磁気励振攪拌フィンを利用した高速・高性能振動型ミキサーの開発
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24560266
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| Research Institution | University of Miyazaki |
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Principal Investigator |
岡部 匡 宮崎大学, 工学部, 教授 (00185464)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 機械力学・制御 / 非線形振動 / 攪拌 / 振動利用 / 磁気ばね |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究で開発する振動型ミキサーは，磁気反発力により浮上した攪拌フィンを円筒状攪拌槽内において振動させ，各種物質の攪拌・混合工程の効率化をはかるものである．本研究で開発するミキサーは，攪拌フィンの励振として，攪拌フィンに固定された磁石に作用する周期変動磁気力を利用するものである．このため，本ミキサーにおいては，攪拌槽内の攪拌フィンを駆動するための機械的部材が必要なく，攪拌槽内を周囲環境から完全に遮断できる．このため，従来の混合装置で深刻な問題となっていた混合液への外部からの不純物の混入の問題なども解決できる．また，機械系では避けるべき共振現象を攪拌フィンの運動に積極的に利用することも特徴の一つである．
本研究では，攪拌フィンの駆動方式として，1)攪拌槽外部に設置した永久磁石を内蔵した円板の回転運動を利用したもの，2)攪拌槽外部に設置したコイルで発生する交流磁場を利用したものの２方式の加振機構を開発した．1)の方式では，非常に強い磁気反発力を発生でき，励振振動数の調整を円板駆動用モータの運転振動数の変更のみで行えるといいシンプルな構造である．両方式とも，十分な混合に利用できる振動数と振幅で攪拌フィンの共振を発生でき，本混合装置の実用化につながる多くの技術的成果を得ることができた．また，液中で振動するフィンまわりの複雑な流体運動を解明するため，粒子法（SPH法）の計算理論に基づいた流体解析プログラムを開発した．種々の物理モデルで計算を実行し，解析プログラムの有効性を確認した．このプログラムの利用により，振動フィンまわりの液体運動を解析でき，複雑な攪拌・混合メカニズムを明らかにすることが可能となった．
さらに攪拌フィンの加振装置で発生する有害振動を除去する振動低減装置や固液（粉と液体）混合操作に対して本ミキサーを利用する際に必要となる高精度連続式粉体供給装置についても開発を行った．
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