工業晶析装置内の混相流と溶液状態に着目した現象モデルの開発

• 研究課題/領域番号: 25420108
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 流体工学
• 研究機関: 横浜国立大学
• 研究代表者: 三角 隆太 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 特別研究教員 (40334635)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
• キーワード: 撹拌・混合 / 晶析 / CFD / 固液撹拌 / 核発生 / 結晶摩耗 / 結晶凝集 / スケールアップ / Mixing / Crystallization / Attrition fragments / Crystal abrasion / Crystal aggregation / Secondary nucleation / PBM / ＣＦＤ / 二次核発生 / ポピュレーションバランス / 固液混相流 / 微粒子 / Crystal Attrition / Secondary Nucleation / Population Balance / Multi-phase flow / fine particle / 撹拌 / Population Balance解析 / エロージョン

研究成果の概要

(i)粒子のラグランジアン解析を組み込んだ数値流動解析にもとづいて、撹拌羽根への粒子の衝突位置、衝突速度を定量化し、羽根の表と裏での衝突現象の違いを明らかにした。
(ii)貧溶媒中で結晶粒子の衝突により生成される摩耗微結晶の粒径分布と個数を計測する手法を構築した。摩耗微結晶はおもに母結晶の角から生成され、摩耗微結晶の生成速度は母結晶の摩滅比率と相関することを明らかにした。
(iii)結晶粒子の凝集現象の経時的な変化を、画像解析する手法を構築した。カリミョウバンをモデルケースとして、「一次粒子」、「二次粒子(凝集粒子)」、および「二次粒子を構成する一次粒子」を区別して定量化することが可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] 撹拌槽の中の流動・混合の計測方法 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三角 隆太, 上ノ山 周
  • 雑誌名: 分離技術 巻: 47 ページ: 14-18
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 撹拌型晶析装置内での結晶粒子の浮遊挙動とスケールアップ (2015)
  • 著者名/発表者名: 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 雑誌名: 分離技術 巻: 45(1) ページ: 1-5
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 撹拌槽の中の固液の流れ (2014)
  • 著者名/発表者名: 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 雑誌名: 混相流 巻: 28 号: 4 ページ: 437-443
  • DOI: 10.3811/jjmf.28.437
  • NAID: 130004846057
  • ISSN: 0914-2843, 1881-5790
  • 謝辞記載あり
• [学会発表] 撹拌羽根への結晶粒子の衝突に伴う摩耗現象に対する結晶種類の影響 (2017)
  • 著者名/発表者名: 朝比奈 英里, 宮内 翔大, 三角 隆太, 上ノ山 周
  • 学会等名: 日本海水学会若手会第8回学生研究発表会
  • 発表場所: 海峡メッセ下関(山口県下関市)
• [学会発表] 回転する撹拌羽根前後の吐出流速分布のPIV計測 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三角 隆太, 田辺 仁, 新井 一輝, 上ノ山 周
  • 学会等名: 化学工学会第82年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学(東京江東区)
• [学会発表] 撹拌羽根への結晶粒子の衝突に伴う微結晶発生量に対する翼回転数と装置サイズの影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮内翔大，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • 学会等名: 日本海水学会若手会第7回学生研究発表会
  • 発表場所: 小田原市
  • 年月日: 2016-03-03
• [学会発表] 晶析装置内における凝集結晶の粒径分布の画像解析による算出方法の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 葉月, 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 学会等名: 日本海水学会第67年会
  • 発表場所: 登別グランドホテル(北海道登別市)
• [学会発表] 撹拌羽根へのカリミョウバン結晶の衝突に伴う微結晶発生量に対する翼回転数と槽径の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮内 翔大, 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 学会等名: 日本海水学会第67年会
  • 発表場所: 登別グランドホテル(北海道登別市)
• [学会発表] 撹拌羽根への固体粒子衝突の直接測定による撹拌操作条件の影響の検討 (2016)
  • 著者名/発表者名: 三角 隆太, 戸村 俊, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 学会等名: 日本海水学会第67年会
  • 発表場所: 登別グランドホテル(北海道登別市)
• [学会発表] 回分式冷却晶析における結晶粒径分布と凝集状態の経時変化の画像解析による算出法 (2016)
  • 著者名/発表者名: 林 葉月, 三角 隆太, 上ノ山 周, 仁志 和彦, ハルジョ ベニー
  • 学会等名: 化学工学会第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
• [学会発表] 撹拌羽根への結晶衝突に伴う微結晶発生量に対する翼回転数と槽径および結晶形状の影響 (2016)
  • 著者名/発表者名: 宮内 翔大, 三角 隆太, 上ノ山 周, 仁志 和彦
  • 学会等名: 化学工学会第48回秋季大会
  • 発表場所: 徳島大学(徳島市)
• [学会発表] 固液撹拌槽内での撹拌羽根への粒子衝突現象に及ぼす翼回転数と装置サイズの影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戸村 俊，三角隆太，仁志和彦，上ノ山 周
  • 学会等名: 化学工学会群馬大会2015(関東支部大会)
  • 発表場所: 桐生市
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] Measurement Method of Size and Total Number of Attrition Crystal Fragments in Anti-Solvent Caused by Crystal Particle Collisions with Impeller Blade (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Misumi, K. Kato, T. Higashiguchi, K. Nishi, M.Kaminoyama
  • 学会等名: 22nd International Workshop on Industrial Crystallization (BIWIC 2015)
  • 発表場所: Daejeon (South Korea)
  • 年月日: 2015-09-09
  • 国際学会
• [学会発表] Challenge to Prediction of Secondary Nucleation Rate Generated by Crystal Collisions with Impeller Blade Based on Lagrangian Simulation of Crystal Motion (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Misumi, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • 学会等名: The 3rd International Symposium on Process Chemistry (ISPC 2015)
  • 発表場所: Kyoto (Japan)
  • 年月日: 2015-07-13
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of Particle Property on Particle Collision with Impeller Blade (2015)
  • 著者名/発表者名: R. Misumi, H. Iijima, S. Tomura, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • 学会等名: 15th European Conference on Mixing (ECOM15)
  • 発表場所: Saint-Petersburg (Russia)
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] High-Speed Video Camera System Synchronized with Impeller Rotation for Direct Measurement of Particle Collisions with Impeller Blade (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Tomura, R. Misumi, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • 学会等名: 15th European Conference on Mixing (ECOM15)
  • 発表場所: Saint-Petersburg (Russia)
  • 年月日: 2015-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 撹拌羽根の回転に同期した高速動画撮影法による羽根への粒子衝突現象の直接計測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 戸村俊，三角隆太，仁志和彦，上ノ山 周
  • 学会等名: 日本海水学会第66年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2015-06-04
• [学会発表] 撹拌羽根への結晶粒子の衝突現象に対する粒子の大きさ・比重の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三角隆太，戸村俊，飯島広成，仁志和彦，上ノ山 周
  • 学会等名: 日本海水学会第66年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2015-06-04
• [学会発表] 撹拌羽根への固体粒子の衝突現象に対する粒子特性の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 三角 隆太, 飯島 広成, 戸村 俊, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 学会等名: 化学工学会第80年会
  • 発表場所: 芝浦工業大学(東京都江東区)
  • 年月日: 2015-03-19 – 2015-03-21
• [学会発表] 貧溶媒中におけるカリミョウバン結晶の撹拌羽根への衝突にともなう微結晶発生量の定量化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤 小夏, 東口 貴幸, 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山周
  • 学会等名: 日本海水学会若手会第6回学生研究発表会
  • 発表場所: 登別グランドホテル(北海道登別市)
  • 年月日: 2015-03-10
• [学会発表] 粒子径および粒子密度が撹拌羽根への粒子衝突現象に及ぼす影響の定量化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 飯島 広成, 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 回転同期・高速動画撮影法による固液撹拌槽内での撹拌羽根への粒子衝突現象の直接計測 (2014)
  • 著者名/発表者名: 戸村 俊, 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] 溶液過飽和度の経時変化を考慮した種晶添加冷却晶析のポピュレーションバランス解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 東口 貴幸, 三角 隆太, 仁志 和彦, 上ノ山 周
  • 学会等名: 化学工学会第46回秋季大会
  • 発表場所: 九州大学(福岡市)
  • 年月日: 2014-09-17 – 2014-09-19
• [学会発表] Relation between Particle Collisions and Paint Erosion on Impeller Blades (2014)
  • 著者名/発表者名: Misumi R., Kato H., Iijima H., Nishi K., Kaminoyama M.
  • 学会等名: International Symposium on Mixing in Industrial Processes 8
  • 発表場所: Melbourne (Australia)
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-17
• [学会発表] Effects of Impeller Height and Particle Properties on the Particle Collision Phenomena in a Solid-liquid Stirred Vessel (2014)
  • 著者名/発表者名: Iijima H., Misumi R., Nishi K., Kaminoyama M.
  • 学会等名: International Symposium on Mixing in Industrial Processes 8
  • 発表場所: Melbourne (Australia)
  • 年月日: 2014-09-14 – 2014-09-17
• [学会発表] Population Balance Simulation of Cooling Crystallization Reflecting Time Evolution of Supersaturation (2014)
  • 著者名/発表者名: Higashiguchi T., Misumi R., Nishi K., Kaminoyama M.
  • 学会等名: Asian Crystallization Technology Symposium-2014
  • 発表場所: Nara (Japan)
  • 年月日: 2014-06-17 – 2014-06-20
• [学会発表] CFDによる撹拌羽根への粒子衝突現象の定量化と羽根塗膜の摩耗過程の予測手法の検討
  • 著者名/発表者名: 加藤勇人，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • 学会等名: 化学工学会第79年会
  • 発表場所: 岐阜大学
• [学会発表] 回転同期・高速撮影による固液撹拌槽内における撹拌羽根への粒子衝突現象の直接計測
  • 著者名/発表者名: 戸村俊, 三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • 学会等名: 日本海水学会若手会第5回学生研究発表会
  • 発表場所: 日本大学軽井沢研修所
• [学会発表] 撹拌羽根近傍と槽底近傍での固体粒子の運動のラグラジアン解析
  • 著者名/発表者名: 三角隆太
  • 学会等名: 化学工学会 粒子・流体プロセス部会 ミキシング技術分科会 東日本地区ミキシングサロン
  • 発表場所: 東京理科大学神楽坂キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Quantification of Particle Collision on Impeller Blades in a Stirred Vessel
  • 著者名/発表者名: R. Misumi, H. Kato, H. Iijima, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • 学会等名: 4th Asian Conference on Mixing (ACOM 2013)
  • 発表場所: Beijing (China)
• [学会発表] 固液撹拌槽における翼高さと粒子条件が粒子衝突現象に及ぼす影響のCFDによる検討
  • 著者名/発表者名: 飯島広成，加藤勇人，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • 学会等名: 化学工学会第45回秋季大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] Population Balance Simulation of Crystallization Including the Crystal Attrition Phenomenon Caused by Particle Collisions with Impeller Blades
  • 著者名/発表者名: R. Misumi, S. Ibe, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • 学会等名: 9th World Congress of Chemical Engineering
  • 発表場所: Seoul (Korea)
• [学会発表] Quantification of Particle Collisions with Impeller Blades in a Stirred–type Crystallizer based on CFD
  • 著者名/発表者名: H. Kato, R. Misumi, K. Nishi, M. Kaminoyama
  • 学会等名: 9th World Congress of Chemical Engineering
  • 発表場所: Seoul (Korea)
• [学会発表] カリミョウバン冷却晶析の溶液過飽和度を考慮したポピュレーションバランス解析
  • 著者名/発表者名: 東口貴幸，三角隆太，仁志和彦，上ノ山周
  • 学会等名: 化学工学会盛岡大会(３支部合同大会)
  • 発表場所: 岩手大学
• [図書] 第3章 固液撹拌槽内の諸現象の定量化「多様化するニーズに応えて進化するミキシング」 (2017)
  • 著者名/発表者名: 三角 隆太, 上ノ山 周
  • 総ページ数: 14
  • 出版者: 三恵社
• [図書] 晶析工学は、どこまで進歩したか (最近の化学工学64) (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保田徳昭, 前田光治, 滝山博志, 大嶋寛, 平沢泉, 三上貴司, 三角隆太, 入谷英司, 高須賀正博, 須田英希, 島村和彰, 小針昌則, 高井浩希, 渡邉裕之, 大田原健太郎, 三木秀雄, 浅谷治生
  • 総ページ数: 208
  • 出版者: 三恵社
• [備考] 横浜国立大学 上ノ山・仁志研究室
  • URL: http://www.kaminoyamalab.ynu.ac.jp/
• [備考] 横浜国立大学大学院工学研究院 上ノ山・仁志研究室ホームページ
  • URL: http://www.kaminoyamalab.ynu.ac.jp/
• [備考] 横浜国立大学 上ノ山・仁志研究室ＷＥＢサイト
  • URL: http://www.kaminoyamalab.ynu.ac.jp/