容積充填率(ようせきじゅうてんりつ)とは
容積充填率を左右する2つのメカニズム
1. 安息角による「デッドスペース」の発生
粉体を中心から落下させると、粉体固有の「安息角」に従って円錐状の山が形成されます。
レベルセンサー等が山の頂点を検知して「満量」と判断した時点でも、山の斜面とホッパー側壁、あるいは上部の角には必ず無効空間(デッドスペース)が残ります。(右図参照)
流動性が悪い粉体ほど無効空間は増大し、ホッパーの容積充填率は低下する傾向にあります。
2. 落下圧による「局所的な」密度の変化
ホッパー内部をミクロな視点で見ると、形成された山の中で粒子同士の密度は均一ではありません。
「転がり偏析」を誘発するだけでなく、場所によって排出時の体積あたりの重量が変動することによって、供給精度のばらつきに直結します。
中心部(落下点)
連続して落下してくる粉の衝撃(落下圧)によって締め固められ、局所的に空気が抜けることで、充填率が高くなります。
周辺部(裾野)
粉が斜面を転がり落ちてふんわりと堆積するため、空気を多く含んだ、充填率の低い状態になります。
容積充填率の目安と装置設計への影響
容積充填率課題に対するアルファの対策
アルファの粉体計量・供給装置では、対象となる粉体の安息角や流動性を事前に詳細にテストし、デッドスペースを最小限に抑えるホッパー角度の選定や、落下圧による密度変化を考慮した設計に努めています。
また、密度変化が避けられない粉体に対しては、独自の供給機構(ゼロバランサー等)やブリッジブレーカーを組み合わせることで、常に安定した高精度な計量を実現しています。
※ブリッジブレーカーの種類は複数あります
