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◆省エネホモバルブについて

◆均質化の原理

高圧式ホモゲナイザーは、流路の間隔調整が可能(可変オリフィス)なホモバルブを備えたプランジャーポンプです。3連または5連のプランジャーポンプは、高圧の定量ポンプですのでホモバルブの隙間(オリフィス)を狭くしますと液体の圧力とホモバルブを通過する速度が上がります。
(これはエネルギー保存の法則であるベルヌーイの定理として知られています。)
つまりホモゲナイザーは液体に圧力を加え、圧力を速度に変換し、剪断、衝突、キャビテーション等の作用によって乳化分散を行う装置です。

◆省エネ化への取り組み

上記の乳化分散作用を例に話を進めますと・・・。
まず、キャビテーション作用。この作用は『諸刃の剣』です。キャビテーションの発生は、ホモバルブの損傷(減耗)を短時間で発生させ、ホモバルブの寿命を短くしている要因となっております。
また、キャビテーションは、圧力、温度、溶存酸素、ホモバルブ形状等により影響の度合いが変化する為、機器への負担の度合いも把握が難しいとされています。この為、キャビテーションは基本的に発生を押さえることが必要です。
次に、ブレーカーリングへの衝突作用です。この作用は粒子にある程度の重さがある場合は効果的ですが、 牛乳の脂肪球の様に『軽い粒子』に対しては、あまり大きな効果が望めません。
従いまして、高圧ホモゲナイザーで均質効果に一番影響を及ぼすのは剪断力であると考えられます。その為、ホモバルブを通過する液体全体に効率良く剪断力が加わるホモバルブ形状にすれば、均質圧力を下げても、通常のホモバルブ同等の均質効果を得る事が可能と推測します。このホモバルブのことを弊社では『省エネホモバルブ』と呼びます。

弊社の最終的な省エネ目標は『25%電気量のダウン』と考えております。
しかし、均質圧力を下げることのみでこの目標値を達成しようとしますと、均質圧力を30%以上下げなくてはなりません。従いまして、弊社では総合的に目標値を達成することをご提案しております。
総合的な内容としまして、弊社ホモゲナイザーはピストン往復数が比較的低く自給能力高いため、サクション側配管の押し込み圧力を低く設定する事ができます。このことは押し込みポンプ能力を下げ、結果電力消費量の低下に寄与します。また、予備乳化装置を設ければ更に均質圧力を下られる可能性があります。

◆「省エネホモバルブ」についての説明

省エネホモバルブにつきましては下記2つの手法があります。

ホモバルブ交換のみの場合
ホモゲナイザー本体改造を必要とする場合

現在弊社では、『ホモバルブ交換のみの場合』の実証テストを実施し、下記A・Bとも同等の均質効果であるという検証結果を得ております。

A:
通常ホモバルブ 第1均質圧力:15MPa 第2均質圧力:5MPa
B:
省エネホモバルブ 第1均質圧力:11MPa 第2均質圧力:2MPa

このことは、37kWモーターを搭載したホモゲナイザーにおいて電力量で約19%の省エネになった事を意味します。

◆今後の展望

弊社H100型以上のホモゲナイザーの場合は、現状のホモバルブでもある程度高効率なホモバルブが取り付けられておりますが、改造が必要となることも考えられます。今後はH100型以上の大流量ホモゲナイザーでの検証テストを、早期に実施していく予定です。

こちらのページでも近々に良い結果報告ができることでしょう・・・。





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