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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ニチゼン式攪拌性能指標について説明致します。
弊社はシンプルで実践的な攪拌ノウハウの確立を目指しており、お客様にわかりやすく説明するために、攪拌性能指標を最小限の3つに絞り込みました。
下記には一概に言えない内容もありますが、ご了承願います。※斜体文字の内容が一概に言えない内容です。
攪拌性能(力)は吐出力(Q)と剪断力(H)との配分比により決まります。
また 要求される攪拌性能(力)は撹拌目的によって、吐出力と剪断力のどちらを優先的に配分するかによって異なります。
弊社では最小限の3つに絞り込んだ攪拌性能指標を活用し、お客様と相談して、最適な吐出力と剪断力との配分比に調整し、最適な駆動部を選定しています。
@ Pv値攪拌強度の指標 ≒ モータ出力 攪拌時間 攪拌機の価格
Pv値は単位体積当たりの動力(kW/m3 )のことです。 (その他名称:P/V値 or PV値 or 〃容量〃 )
攪拌強度の指標になり、この数値が高いと攪拌強度が高いことを示します。
攪拌強度が高いと攪拌時間を短くできますが、攪拌機の価格はモータ出力のクラスによって大きく変わりますので、費用対効果を考え、Pv値を決定されることを推奨致します。
A 翼径/槽径比 吐出力(Q)の指標 流動性の指標
基本的に粘度が増加すると翼径/槽径比を大きくする場合が多く、翼径/槽径比を大きくすれば流動性が向上すると、シンプルに考えてもらっても良いと思います。
又 限定した条件においては、翼径/槽径比を大きくすると吐出力も高くなると、シンプルに考えてもらっても良いと思います。

但し、攪拌翼の種類によって適した翼径/槽径比の範囲があり、その範囲から外れてしまいますと、攪拌力が低下してしまうこともあるので注意して下さい。
基本的に 翼径は攪拌翼の種類と目的等の攪拌条件を考慮して、翼径/槽径比を決定し算出します。
基本的に 翼径/槽径比を幾何学的相似に保つことをスケールアップ(またはダウン)の条件としており、翼径/槽径比は攪拌力(≒吐出力≒流動性)に大きく影響します。
B 翼周速度 ≒ 剪断力(H)の指標 ≒ 分散力の指標 被攪拌物の品質
V=π×Di×N÷60  V:翼周速度(m/s),Di:翼径(m),N:回転数(rpm)π:円周率(≒3.14)
剪断力(≒ 分散力)の指標になり、この数値が高いと剪断力が高いこと示します。 (その他名称: 翼外周速度,翼先端速度)
顔料の分散のような高い剪断力が要求される場合は、例えPv値が高くても翼周速度が低いと品質をクリアできず、逆にPv値が低くても翼周速度が高いと、時間が経てば品質をクリアできることに注意して下さい。
攪拌性能評価 ≒ 被攪拌物の品質評価 * 攪拌時間
攪拌性能(力)の評価方法は、目的・被攪拌物の物性等によって異なるため、弊社はお客様に被攪拌物の品質を評価して頂き、その評価に攪拌時間を考慮した総合的な評価を攪拌性能の評価としています。
弊社は上記の攪拌性能指標を活用して、下記のような攪拌性能向上を実現しています。
攪拌時間短縮 多品種少量攪拌 攪拌カイゼン
攪拌槽内の流動形態(フローパターン)
輻流(放射流) 旋回流 軸流(上下循環流対流
軸と垂直方向の流れ ⇒ 剪断力(H) 撹拌軸と同一方向に槽内を回転する流れ。
撹拌効果は低い。
軸に平行な方向の流れ。
吐出力(Q)
攪拌槽内の流動形態は、上図の三形態が基本になります。
弊社のナックルフィン翼は三つの流動形態の合成流(輻流・旋回流・軸流)を形成できます。
ナックルフィン翼で細やかな攪拌性能指標最適化を実現
ナックルフィン翼は攪拌性能指標(≒吐出力と剪断力との配分比)の最適化(調整)にポイントを置き、改良を重ねている攪拌翼です。
ナックルフィン翼は、
板金プレス工法により3次元に近い形状 2.5次元翼 に製造することで、汎用翼のような 2次元翼 と比較して、多彩な形状を実現できます。
長年 難易度の高い攪拌に取り組む実践の中で、微妙に調整し易い形状に改良し、様々な被攪拌物の物性や目的に対応でき、攪拌性能指標(≒吐出力と剪断力との配分比)の細やかな最適化(調整)が可能です。(適応範囲は下図参照のこと)
エッジドタービン翼 タービン翼 プロペラ翼 パドル翼 アンカー翼
剪断力(H)  ←          ←              ⇔            →          →   吐出力(Q)
エッジドタービン翼 ナックルフィン翼 の適応範囲 アンカー翼
上写真のような一般的によく使用されている攪拌翼のことを汎用翼と呼ばれています。
ナックルフィン翼の適応範囲は広いですが、全てに適応できる訳ではないので、上図のようにエッジドタービン翼とアンカー翼をイージーオーダーすることでカバーしています。
ワイドな回転数範囲を実現
弊社は駆動部のメーカー・シリーズを限定していないので、バリエーション豊富なギア比(回転数)から選定が可能です。
さらに 弊社は構造設計や機械加工方法を工夫することで、条件にもよりますが、 1000rpm以上高速タイプの駆動部を選定することが可能です。(条件にもよりますが翼径φ450以上でも可能です。)

※軸振れの問題があり、小さい撹拌翼を高速で運転することは容易ですが、撹拌翼が大きくなるにつれて難易度は増します。
ナックルフィン翼*ワイドな回転数範囲 ⇒ 難易度の高い攪拌性能指標を実現
弊社はギア比(回転数)の細やかな選定と、構造設計や機械加工方法の工夫で、ワイドな回転数範囲を実現しており、かつ 攪拌性能指標を細やかに最適化(≒調整)できるナックルフィン翼を採用することで、他メーカーでは実現することが難しい難易度の高い攪拌性能指標であっても、弊社は実現することが可能です。
攪拌性能は攪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 難易度の高い攪拌に取り組んでいる経験から、攪拌翼のプロファイルだけでなく、ワイドな変速範囲の駆動部も重要だと確信しています。
※弊社は軸振れ抑制のために 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。