| 研究概要 |
本研究では,液体と液体または液体と粉体の攪拌・混合・融解プロセスの高効率化をはかるため,攪拌漕内で往復運動する攪拌フィンの運動に非線形振動系の共振現象及びカオスを利用した新たなる振動型混合装置を開発した.本研究では,ネオジム磁石の磁気反発力により浮上する攪拌フィンを使用し,攪拌フィンの加振力として周期変動する磁力を用いた非接触加振方式を採用した。
本研究では,2つのタイプの混合装置(I型,II型)を製作した.混合装置I型は,軽量型攪拌フィンを使用し,非線形振動系の共振を利用して,攪拌フィンを大振幅かつ高振動数域で振動させるものである.混合装置II型は,強力な磁気ばねにより比較的重量の大きい攪拌フィンを浮上させ,その系に発生するカオスを攪拌に利用するものである.攪拌フィンの運動を支配する運動方程式を構築し,数値シミュレーションを行うとともに,試作機による攪拌フィンの振動実験を実施した.さらに,攪拌槽内の液体の運動の可視化実験を行い,攪拌槽内の液体の運動について検討を行った.数値解析及び実験の結果から,次の結論を得た.
(1)混合装置I型では,攪拌フィンの大振幅かつ高速の往復運動を容易に実現でき,技術的に実用化も十分可能であるとの見通しを得ることができた。
(2)混合装置II型では,広い周波数領域で攪拌フィンの運動にカオスを発生でき,このカオスを攪拌操作に利用できることを確認した.
(3)混合装置を高振動数域で運転した場合,装置全体に激しい振動が発生した.このため,この振動の原因である攪拌フィンの加振用スライダ-クランク機構の不つり合い慣性力を除去する新たな振動除去装置を開発した.
今後この振動除去装置を混合装置I型に設置して,実用化に向けた詳細な実験を行っていく計画である.
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