超音波振動による粉粒体-壁面間摩擦低減効果の要因解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05129
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分27010:移動現象および単位操作関連
• 研究機関: 日本大学
• 研究代表者: 河府 賢治 日本大学, 理工学部, 准教授 (10424748)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 超音波振動 / 粉粒体 / 摩擦低減効果 / 粒子径 / 振動板サイズ

研究成果の概要

超音波振動による粒子-壁面間の摩擦低減効果に及ぼす要因を明らかにするため，はじめに粉粒体の代わりに立方体を用いて，超音波振動による摩擦低減量を測定した。その結果，いずれの条件においても振動振幅が大きくなるほど低減するが，立方体材料により変化し，さらに立方体サイズが小さく，振動板サイズが大きいと低減量が大きくなることが分かった。またレーザードップラー振動計により，立方体材料の変形量を測定した結果，摩擦低減効果が大きい条件ほど変形量も大きくなり，摩擦低減効果の主要因は粒子変形であることを明らかにした。さらに音響流による影響を調べた結果，流速が極めて小さく，摩擦低減効果も小さいことが分かった。

自由記述の分野

粉体工学

研究成果の学術的意義や社会的意義

レアメタルなど製品に使用されている材料をリサイクルする必要があり，既に幾つかその方法が研究され，提案されている。しかし，既存手法では単一の物性差を利用するため，近い粒子同士の分離は困難である。本研究テーマに関係する超音波法は複数の物性値が影響するため，既存手法で困難であった組合せの粒子群に対して活用できる可能性がある。また，流動化法など既存手法と組み合わせることで，例えば最小流動化速度の低減による省エネ化や分離精度向上に貢献できる可能性がある。