イージーオーダーしてもリーズナブル ナックルフィンミキサー
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日頃、撹拌機の設計製造に取り組む中で思った事や、PRしたい事等を書き込んでいきたいと思います。
※このページは思った事を気軽に書き込んでいますので、中には技術的根拠の無い内容もありますが、ご了承願います。
@ 発想を転換した撹拌ノウハウ=ニチゼンの撹拌ノウハウ
弊社の撹拌ノウハウは 発想を転換した撹拌ノウハウです。
高度な撹拌技術⇒わかり易い撹拌ノウハウ へ発想転換
以前は 大手撹拌機メーカーの高度な撹拌技術に 弊社が技術で対抗するのは難しいと考えていました。
しかし、実務に取り組む中でお客様は高度な技術だけでなく、わかり易い技術も必要としていることに気付きました。
そこで、弊社は高度な技術ではなく、わかり易い撹拌ノウハウの確立を目指すようになりました。
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わかり易い撹拌ノウハウ≒シンプルな撹拌ノウハウ
わかり易い撹拌ノウハウとはどのような撹拌ノウハウなのだろうと、撹拌機の設計製造に取り組みながら、日々摸索していたところ わかり易い撹拌ノウハウとはシンプルな撹拌ノウハウだと思い付きました。
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多種類の撹拌性能指標⇒最低限の撹拌性能指標 へ発想転換
他撹拌機メーカーや大学等の研究機関では 撹拌レイノルズ数・撹拌フルード数・撹拌動力数他、多種類の撹拌性能指標を活用していますので、以前は 弊社も同様に多種類の撹拌性能指標を活用していましたが、お客様と撹拌機の仕様詳細について 相談し難しい状況でした。
そこで、弊社は撹拌性能指標を Pv値 ・ 翼周速度 ・翼径/槽径比 の最小限に絞ることで、撹拌ノウハウをシンプルにしてわかり易くしました。
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多種類の撹拌翼のメリット⇒1種類の撹拌翼のメリッ へ発想転換
以前は 撹拌翼の種類が多くあれば多くあるほど、技術が高度で多くのメリットがあると弊社も考えていました。
しかし、ナックルフィン翼を含む汎用翼の数種類でテストを実施した際、傾向が把握し難かったり、費用と時間がかかってしまうデメリットがあることに気付きました。
そこで、弊社は 1種類の撹拌翼をイージーオーダーすることで、1種類の撹拌翼のメリットを拡大しようと考えました。
弊社は発想を転換して 弊社独自の撹拌ノウハウの確立したいと考えています。

ただし 2010年代頃から価格面重視のお客様には安価な汎用翼も販売するようになり、実状は1種類ではありません。
現在は 性能面と価格面のバランスを考慮して、撹拌翼の種類は最小数に留めるように心掛けています。
A シンプルで実践的な撹拌ノウハウを目指します!
撹拌機の技術は ポンプと違い 各撹拌機メーカーによっても、大学等の研究機関によっても 若干異なっていますので、戸惑うことが多いです。
又、書店や図書館へ探しに行っても、撹拌に関する専門書は置いていないことが多いです。
そのような事情もあり、撹拌の知識に乏しいお客様が多いように思いますので、割り切って 撹拌性能指標を最小限の3つに絞り、できる限りシンプルに考えようと思いました。
撹拌レイノルズ数等も 撹拌性能指標にしている他撹拌機メーカーや大学等の研究機関もあるようですので、最小限の撹拌性能指標で 問題が無いか?と問われると 少し自信はありませんが、弊社はお客様に撹拌の評価をお願いしているので、評価するお客様にとって わかり易い方が良いのでは?と考えました。
今後は 最小限の撹拌性能指標で お客様と相談しながら 撹拌力の向上に取り組み、シンプルで実践的な撹拌ノウハウを確立したいと思います。
B 撹拌効率アップ ⇔ ”シンプルな”撹拌性能指標の最適化
撹拌機と同じ流体機器のポンプの場合、流量と揚程(圧力)を測定すれば、ポンプ性能を評価でき、実動力(仕事)も算出できます。
電動機動力(≒消費電力≒電流値)を測定すれば、ポンプ効率を算出できます。(ポンプ効率=ポンプの実動力÷電動機動力)
撹拌機の場合は目的や使用条件がポンプのように単一的ではなく、反応・分散・溶解等 目的が多様で、その結果の評価方法も各々異なるために、撹拌効率の定義(計算式)は定められていないようです。
又、撹拌力(性能)を評価する場合は”撹拌動力”と”吐出力(Q)と剪断力(H)の配分比”を指標として、撹拌翼形状(種類・外形寸法)を選定することで、吐出力(Q)と剪断力(H)の配分比を設定することが一般的なようです。
撹拌力は吐出力(Q)と剪断力(H)との2つの大きな作用に分けられており、撹拌動力(P)とは、P ∝ H ・ Qの関係にあります。
吐出力(Q)と剪断力(H)とは、一定の撹拌動力内で相反する関係にあり、目的に合わせて、吐出力(Q)と剪断力(H)の配分比を設定し吐出力(Q)と剪断力(H)の配分比が最適であれば、撹拌効率が高くなると一般的に考えられているようです。
しかし、撹拌機の吐出量(力)はポンプとは違い、流量計で簡単に測定できないのが実状です。
そこで、弊社は 翼径/槽径比を吐出力(Q)の指標翼周速度を 剪断力(H)の指標として、大雑把ですがシンプルに考えることにしました。
大雑把なので疑問を感じるかもしれませんが、、具体的でわかり易い数値の指標の方が、お客様と撹拌機メーカーが相談し易いメリットもあり、長年の経験から特に問題ないと確信しています。
弊社ではシンプルな撹拌性能指標を最適化すれば、撹拌効率がアップすると考えています。
C 1種類の撹拌翼でも撹拌性能に自信あり!
50種類以上の撹拌翼をラインアップしている撹拌機メーカーもありますので、1種類の撹拌翼で大丈夫なのか?と思われるお客様もおられますが、心配ありません。
分散用と混練用では 撹拌翼の形状は似通っていますが、かなり形状は異なります。(同翼径で3パターン以上有り)
一般的に ” 剪断力と吐出力の配分比の最適化 ⇒ 撹拌効率アップ ”と考えられており、多くの撹拌機メーカーは 撹拌翼の選定によって、剪断力と吐出力の配分比の最適化を図っています。
弊社は 剪断力と吐出力の配分比を、さらに細やかに調整すれば、さらに撹拌効率が上がると考え、剪断力と吐出力の配分比の調整にポイントを置き、ナックルフィン翼のプロファイルを改良しています。
長年 弊社は翼プロファイルをイージーオーダーし、剪断力と吐出力の配分比を、さらに 細やかに調整することで、撹拌力(撹拌性能)をアップさせた実績を、多く積み上げてきました。
弊社は
過去の実績から経験的に 剪断力と吐出力の配分比を、さらに細やかに調整すれば、さらに撹拌効率が上がると確信しています。
今後はお客様に弊社が推奨する撹拌性能指標を理解して頂き、お客様と相談しながら、翼プロファイルをイージーオーダーすることで、撹拌力(撹拌性能)のさらなるカイゼンに取り組んでいきたいと考えています。
是非一度 イージーオーダー撹拌機 ナックルフィンミキサーで撹拌カイゼンしてみませんか?
※テストを実施する際 撹拌翼の種類が多ければ、テスト回数が増えたり、傾向が把握し難しいデメリットが生じます。
  1種類の撹拌翼で細やかに調整できることはテストにおいてもメリットがあります。
D 撹拌翼だけでは撹拌力はアップしません!
撹拌力(性能)は撹拌翼だけが重要だと考えておられる方が多いようですが、弊社は長年 難易度の高い撹拌に取り組んでいる経験から、撹拌翼のプロファイルだけでなく、ワイドな回転数範囲の駆動部 も重要だと確信しています。
なお、撹拌翼のプロファイル と ワイドな回転数範囲の駆動部 が、お客様の要求する 撹拌性能指標 と フィット していなくてはなりません。
又、タンク形状・寸法等の様々な条件も、撹拌力(性能)に影響することも 難易度の高い撹拌に取り組む中で 実感しています。
そのために 弊社はヒアリングを徹底し、より詳細にお客様のニーズを把握し、より細やかな設計を心掛けています。
撹拌翼を交換すれば撹拌力(性能)は向上すると、簡単に考えておられるお客様が多く、仕様の打合せを面倒臭がる方もおられますが、できる限り情報を提供願います。
E 多品種少量生産+在庫レス化 撹拌容量決定の重要性アップ

2000年頃から 多品種少量化と在庫レス化(≒ジャストインタイム) がかなり進んできていますので、撹拌容量決定の重要性が高くなっています
大量生産時代に購入した設備(≒大容量撹拌タンク)は 多品種少量生産+在庫レスの時代に合わなくなってきており、稼働率の低下や低い液面(≒タンク容量と比較して少ない撹拌容量)での稼動等の状況をお客様から聞くことが多くなりました。
2010年04月の新聞記事(見出し:容器から物流改革)によれば、大量生産時代は10〜20トンだった物流単位が 多品種少量化が進み1〜2トンになり 1000Lコンテナの需要が拡大しているとのことでした。
2012年頃からは200Lドラム缶も需要が増えつつあるようです。
新規撹拌タンクを購入検討されるお客様の多くは 安易に既設撹拌タンクと同容量を検討する方が多いですが、購入を機会に撹拌容量の見直しを検討して頂くことを推奨しています。
撹拌容量を検討する際は 10年前と現在の物流単位を比較して将来(3年後程度)も予想して頂き、さらに 物流単位だけでなく、1日あるいは1ヶ月の生産量も考慮して 撹拌容量を決定することを推奨しています。
総生産量や商品数(種類)は大きく増減していなくても、商品の”グレード数”(≒お客様各々に合わせた微妙に成分が異なる製品)が増えていると、お客様からよくお聞きしますので、少なめに撹拌容量を決定して 適度なのかもしれません。
是非 新規撹拌タンクを購入検討される際は 今後の新製品も考慮して、多品種に対応でき かつ 少量生産でも採算の取れる撹拌容量の設備を検討されることをご推奨致します。

F 多品種少量撹拌+撹拌容量(≒生産量)変動大+難易度の高い撹拌
                              
⇒ タンク形状・寸法の重要性アップ

弊社では2010年代頃から多品種少量生産の要望に加え、撹拌容量(≒生産量)の大きな変動に対する対応の要望が増えています。
タンクが交換可能であればタンクを交換して対応し必要に応じて撹拌翼サイズを使い分ければ対応できます。
ジャケット式や圧力容器のようなタンクに撹拌機をボルト固定してしまう場合は、タンクと撹拌翼の形状・寸法のバランスが重要になります。
製品が完成した後でも 撹拌翼は交換あるいは改造することが可能ですので、タンクの形状・寸法が特に重要になります。
以前なら 多品種少量撹拌+撹拌容量変動大の対応は 撹拌翼の形状・寸法で対応すれば十分と考えていましたが、2010年頃から撹拌難易度が高いケースが増えたこともあり、撹拌翼の形状・寸法だけでは対応が難しいと判断し、お客様とタンクの形状・寸法の打合せに時間を費やすことが多くなりました。
大量生産の時代から 多品種少量生産の時代へ さらに 生産量(≒撹拌容量)が大きく変動する時代へ と変わりつつある現状を、業務に取り組む中で実感しています。
※例えば 1台の撹拌機で最小20L〜最大200Lを撹拌できるようにしてほしいといった要望が増えています。
※上記の在庫レス化(≒ジャストインタイム)も、撹拌容量(≒生産量)の大きな変動に影響しているのだと予想します。

G 軸振れ抑制のため 撹拌機は意外と納期がかかります!
撹拌機はシンプルな構造なので、簡単に製造できると思われがちですが、撹拌機は軸長が長いため軸振れし易く、軸振れを抑制するために、撹拌機は意外と納期がかかります。
軸振れが大きいと、高速運転の場合 軸が曲がってしまうこともあり、撹拌機にとって軸振れは大きな問題です。
弊社では 軸振れを抑制するために、回転数・撹拌翼の外形寸法・軸長等によって、構造や機械加工方法を工夫しています。
組立後でも 軸振れが大きい場合は、加工し直す場合も有り、撹拌機は意外と納期がかかることをご理解下さい。
H 撹拌機の軸振れ抑制機械加工精度軸径(構造の剛性)
撹拌機の軸振れを抑制するには 軸径を太くして、機械加工精度を高くすれば、撹拌機の軸振れは抑制できます。
加工精度の高い工作機械で加工すれば 機械加工精度は高くなりますが、機械加工費も高くなってしまう場合が多いようです。
一般的な加工精度の工作機械でも 軸振れ抑制可能なレベルの加工精度で加工できるものの、不良率を高く見込む場合が多く、機械加工費は割高になってしまうようです。
当然 加工精度が低い原因で 軸振れした場合は 軸振れを修正することはできません。
上記 理由のため 高い加工精度を要求し、しかも少量注文の場合は 機械加工費は想像以上に高額になってしまう場合が多いようです。
撹拌機の軸振れは加工精度だけでなく、撹拌軸(軸径)を含めた構造の剛性に影響を受けるので、弊社は撹拌翼径・回転数等の撹拌機仕様に応じて 3レベルの剛性高さの構造を使い分けています。
(弊社製品は量産品メーカーが販売している空運転を禁止している製品とは 構造の剛性・加工精度のレベルが異なります。)
弊社は剛性の高い構造に設計し、軸振れ抑制可能な加工精度のレベルをできる限り低くして、かつ 加工し易い構造に設計して、機械加工の外注(加工精度の高い工作機械)を避け、自社で機械加工(一般的な加工精度の工作機械)することで、機械加工費をコストダウンしています。
ただし、撹拌機の構造の剛性を高くすると 材料・部品費が高くなってしまうので、加工精度と構造の剛性のバランスを考慮して、撹拌機の構造を設計するように心掛けています。
撹拌機の軸振れを抑制することは コストさえかければ難しくありませんが、近年 撹拌機業界は価格競争が激化しているため 撹拌機の軸振れ抑制は 技術的に難しいのではなく、価格的に難しいのが実状です。
弊社は撹拌性能アップのためには 撹拌翼のプロファイルだけでなく、ワイドな回転数範囲(≒ 高速運転)も重要と考えており、弊社は できる限り 軸振れを抑制して、できる限り 大きな撹拌翼を、できる限り 高速回転できる撹拌機を、できる限り 安く設計製造することに力を入れています。
I 昇降装置のフレーム剛性撹拌機の軸振れ
撹拌機程度の重量物を昇降させることは 設計的には難しくないと思いますが、撹拌機は軸長が長く、オーバーハングした構造なので、軸振れし易く、撹拌機用昇降装置は軸振れに伴う振動が発生する恐れがあります。
撹拌機の場合は回転機器特有の危険回転数(共振)の問題があり、撹拌機用昇降装置の設計は振動対策に注意が必要です。
昇降装置の場合は タンクや架台に据え付ける場合と比較して、共振し易い傾向に有り、弊社は振動対策に苦労しています。
軸振れは最初は小さくても、そのままの状態で使用し続けていると、軸振れが大きくなる恐れがあり、軸振れが大きくなると、共振も起き易くなります。
昇降装置の振動の有無が 目視で明らかに判断できる程度の振動になると、撹拌軸等の部品に繰り返し負荷がかかり、亀裂が生じて進展し、突然破断する 疲労破壊 を起こす恐れがあり、昇降装置の耐久性に影響します。
対策としては昇降装置のフレーム剛性と部品の加工精度を高くしておけば良いのですが、製造コストが高くなってしまいます。
又 危険回転数(共振点)を算出する計算式はあるものの、実際には加工精度等の様々な要因に影響を受けるので、危険回転数を予想して、設計段階で回避することは難しいです。
低い回転数で運転しておけば、共振することは回避できますが、撹拌性能が低くなる恐れがあります。
弊社は長年の撹拌機製造実績を元に軸振れの程度を予想して、昇降装置のフレーム剛性を 軸振れの程度に合わせて設計するように心掛けています。
又、軸振れを抑制することができれば、昇降装置のフレーム剛性を低くすることができるので、 弊社は回転数・撹拌翼サイズに合せて、撹拌機の構造を設計し、機械加工方法も工夫して、軸振れを抑制するように心掛けています。
弊社は軸振れとフレーム剛性のバランスを考慮した設計を心掛けることにより、昇降装置のコストダウンを図っています。

危険回転数・・・振子等の振動する物体に外から周期的な力を加える時その振動数が物体の固有振動数(固有振動)に近い
          ほど、外力のする仕事が有効に吸収されて物体の振動が激しくなる現象を共振と呼びます。
          撹拌機の場合 撹拌軸の回転(軸振れ)に起因する振動数が、撹拌機自身が持っている固有振動数と一致す
          るか 又は近い場合 共振を起し、撹拌機が大きな振幅をもって振動(軸振れ)することがあります。
          この振動数(共振点)を危険回転数と呼びます。
          回転数が高い場合や架台のフレーム剛性が低い場合は共振し易いので注意が必要です。