Wireless Electrical resistance detector (WERD)

遠心分離機内部における粒子体積分率の
無線リアルタイム計測装置(WERD)の開発
研究背景
遠心分離機の回転数[rpm]と，処理物質の供給量[m3/s]
を最適化制御するために，遠心分離機内部の粒子体積
分率のリアルタイム測定装置が求められている
測定装置
課題
遠心分離機は高速回転しているために，
• 電気配線ができない
• 大型の測定装置は搭載できない
目的
無線化小型化された
粒子体積分率測定装置(WERD)の開発
回転ドラム
Fig.1 Centrifuges
Wireless Electrical resistance detector (WERD) の開発
（1）WERDの構成
WERDは電流生成装置, 電圧測定装置,
無線通信装置から構成される
（2）粒子体積分率の算出方法
Vx (測定電圧)
WERD
2 ∙ 𝑅𝑐 𝑉𝑥
𝑅𝑥 =
𝑉𝑐 − 𝑉𝑥
Rx (測定抵抗)
1
σx (導電率)
α
𝑥
(粒子体積分率)
Fig.2 Circuit diagram of WERD
𝐿
σx = 𝑅 ∙ 𝐴
𝜎
1 − 𝜎𝑥
1
𝛼=𝜎
𝜎𝑥
𝑥
−
𝜎2 𝜎1
Rx [Ω] : 測定抵抗
Rc [Ω] : 固定抵抗
Vx [V] : 測定電圧
Vc [V] : 印加電圧
σx [S/m] : 測定導電率
L [m] : 電極間距離
A [m2] : 電極面積
α [-] : 粒子体積分率
σ1 [S/m] : 連続相導電率
σ2 [S/m] : 分散相導電率
Wang et al. , Materials Science and Engineering R, (2008)
実験
Fig.3 Experimental setup
Fig.4 Relationship between zm and α
 実験概要遠心分離機を模擬した実験装置にWERDを搭載し粒子体積分率αを測定する．
 実験条件測定対象：塩化ナトリウム水溶液+ポリマー粒子
回転数ω＝160rpm 粒子供給量hp＝70mm 測定断面位置Zm＝35, 70, 105mm
 実験結果測定断面位置の上昇とともに粒子体積分率は減少した．

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