超音波振動毛細管によるサブミクロン粒子の微量定量供給法の開発

点击翻译按钮获取中文摘要

振動毛細管(内径0.58〜1.26mm)を用いて,微粉体を定量供給するための装置を試作し実験的検討を行った。20kHzのピエゾ振動子で毛細管の外部から加振した結果,重力よりも付着力が支配的なミクロンおよびサブミクロンの中位径を有する微粉体を定常的に排出することができた。微粉体が毛細管内を通過するときのメカニズムとして次のことが分かった。(1)毛細管内壁近傍の一次粒子あるいは微小凝集粒子が超音波振動を受けると高速で微小ランダム運動する。(2)内部粉体の流動性は改善されないが,壁近傍のランダム運動粒子層が潤滑剤の役割を果して壁面摩擦力を著しく減少されるので,内部粉体層は自重だけで毛細管内を通過できる。(3)毛細管内の微粉体はゆっくりと(1mm/s以下でも)プログフローとして連続的に移動し続ける。また,毛細管径と超音波出力の条件を変化させて得られた粉体流量,移動速度,充てん率を用いて解析した結果,毛細管からの粒子の排出特性をひとつにまとめられることが分かった。すなわち,壁面近傍のランダム運動粒子層に対してニュートン流体の境界層と同様の解析手法を適用することにより,粘度と同じ次元を有する特性値で整理できた。さらに,本装置の排出安定性を評価するために,0.4〜2μmの中位径を有する異なる微粉体を用いて連続運転(各2時間以上)を行った結果,毎秒数ミリグラムという微小流量でも安定して定量供給できることが分かった。