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◆ホモゲナイザーの脈動とピストン本数

圧力式ホモゲナイザー(ホモジナイザー)は、圧力が高く定量製が求められるため、通常ピストンポンプが使用されます。三和のホモジナイザーは、そのほとんどが「モーター」にてクランクを回し、クランクの回転運動を往復運動に変換してピストンを動かします。従って、下記に述べるように理論上流量変動(脈動)が発生します。この流量変動はピストンの本数により異なります。三和のホモゲナイザー(ホモジナイザー)がピストン本数を、3本や5本を採用する理由は、この時の流量変動が比較的少ないからです。

それではここで、ホモゲナイザー(ホモジナイザー)を、簡単におさらいしてみましょう。

圧力式ホモゲナイザー(ホモジナイザー)は、流体に高い圧力を加えて非常に狭いオリフィス(隙間)を高速で通過させて乳化分散を行います。三和のホモゲナイザー(ホモジナイザー)は、このオリフィスが変動オリフィスですので、流量に合わせて変動し、流量変動を吸収して圧力が安定します。一方、固定オリフィスの場合は、流量変動の2乗で圧力が変動します。そのため、例えば標準の3連のホモゲナイザー(ホモジナイザー)に、固定オリフィスのチャンバー等を取付けた場合は、理論上流量変動は13.4%ですが、圧力変動は25%となります。更に高圧の場合は、この流量変動は大きくなります。

では、実際にピストンの本数別による流量の変動を見ていきましょう。

1.ピストン1本(1連)の場合

L100型(クランク式)の流量曲線

L01の流量曲線

(固定オリフィス接続可能です)

2.ピストン2本(2連)の場合

クランク式の場合の流量曲線

クランク1回転中に各ピストンを180°の位相差で運転します。
理論上の流量変動は100%です。

等速カムや油圧シリンダー等を利用した場合の流量曲線。

(理論的には無脈動となりますが、完全無脈動の制御は困難且つ高価で、三和には2連の機種は有りません)

3.ピストン3本(3連)の場合

H11型〜H100型標準タイプ。

クランク1回転中に各ピストンを120°の位相差で運転します。

理論上の流量変動は13.4%です。

4.ピストン4本(4連)の場合

クランク1回転中に各ピストンを90°の位相差で運転します。
3連より理論上の流量変動は大きく30.3%となります。
従って4連は存在しません。

5.ピストン5本(5連)の場合

H120型及びH150型の大流量タイプに採用されています。
クランク1回転中に各ピストンを72°の位相差で運転します。
理論上の流量変動は5.1%と非常に安定しています。

6.ピストン6本(6連)の場合

クランク1回転中に各ピストンを60°の位相差で運転します。3連と同じ流量変動13.4%となります。(次数はピストン本数と同じ6次の流量変動です。)

3連のピストンにおいても6次の流量変動になります。

更に、6連の場合は3連を2つに分け、分けた3連を30°の位相差を設けて運転しますと、流量変動は3.4%(12次)となります。
7.ピストン7本(7連)の場合

クランク1回転中に各ピストンを51.42°の位相差で運転します。

理論上流量変動2.5%と非常に小さくなります。

以上のように4連を除き、ピストン本数が多くなるほど流量変動は少なくなります。ピストン本数が3本以上は、奇数ピストンの場合は2倍の次数の流量変動が有ります。偶数ピストンを同じ位相差で運転しますと本数と同じ次数の流量変動となり変動率は大きくなります。三和のホモゲナイザー(ホモジナイザー)は、1連(卓上機)、3連(1.5〜75kW)、5連(75〜250kW)のラインナップとなっております。







ホモゲナイザーとは テスト室 デリテス



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