粉体機器設計・製造・提案

圧縮度

粉体講座

圧縮度(あっしゅくど)とは

圧縮度とは、粉体の「流動性」を評価するための重要な指標の一つです。
粉体がかさ比重の変化に対して、どれくらい体積を減少させるかを数値化し、ホッパー内での詰まりやすさや、排出の安定性を予測することを可能にします。
粒子間に空気を多く含み、振動や圧力によって体積が大きく変わる粉体ほど圧縮度の数値は高くなり、流動性が悪い(付着・凝集しやすい)と判断されます。 一方で、粒子が重く、振動を与えても体積がほとんど変わらない粉体は数値が低く、さらさらとした良好な流動性を持つ傾向にあります。

算出の仕方

圧縮度(%) = (きつめかさ比重 - 緩めかさ比重) ÷ きつめかさ比重 × 100

◆緩めかさ比重が 0.5、

きつめかさ比重が 0.8 の粉体の場合

(0.8 – 0.5) ÷ 0.8 × 100 = 37.5% 

「37.5%」という結果から、非常に流動性が悪く、
排出トラブルのリスクが高い粉体であると判定できます。
(右表参照)

 

圧縮度(%)

流動性の判定

粉体の状態とハンドリングの傾向
5 ~ 15 非常に良い さらさらしており、重力だけでスムーズに流れる。
16 ~ 20 良好 比較的扱いやすいが、供給精度には注意が必要。
21 ~ 25 やや悪い 付着性が現れ始め、ブリッジ等の予兆が見られる。
26 ~ 35 悪い 凝集性が強く、排出には機械的なアシストが必要。
36以上 非常に悪い 非常に詰まりやすく、強力な排出対策が不可欠。

圧縮度によって発生する問題

圧縮度が高い粉体(流動性が低い粉体)を標準的なホッパーやフィーダーで扱うと、以下のような致命的なトラブルに直結します。

排出量の不均衡

体積が変化しやすいため、フィーダーから切り出される重量が一定にならず、計量精度が著しく低下します。

フラッシングの誘発

圧縮度が高い微粉体は、一度崩れると蓄えていた空気を一気に放出し、液体のようになって流れ出すため、「フラッシング現象」を引き起こす危険性があります。

ブリッジ現象・ラットホール現象の発生

ブリッジ現象
 ホッパー内で粉体同士が強く結合し、
出口付近でアーチ状に固まる現象

ラットホール現象
粉体の中央部だけが抜けて周囲が残留し、
排出不良を起こす現象

圧縮度によるリスク管理・対策

機械的な対策
  • ブリッジブレーカーの設置(物理的な切り崩しによる流動化)
    ホッパー壁面に振動を与えるバイブレーターや、内部を強制的に撹拌するアジテーターなどの機器を導入し、粉体同士の結合を物理的に切り崩し、流動状態を維持します。
  • ホッパー角度の最適化(自重による滑落の促進)
    粉体の安息角や圧縮度のデータに基づき、ホッパー壁面の傾斜をより鋭角に設計することで、粉体が内部に滞留せず自重でスムーズに滑り落ちる構造にします。
制御的な対策
  • 間欠運転プログラムの構築(過度な締め固まりの防止)
    PLC制御により、常時振動を与えるのではなく、粉体の状態に合わせた最適な間隔でバイブレーターを間欠駆動させるプログラムを設定し、粉体が押し固められるのを防ぎます。
  • 排出速度の多段制御(体積変化に伴う計量誤差の抑制)
    圧縮度が高く排出量が不安定になりやすい粉体に対し、目標重量の手前で動作を自動で切り替える制御システムを構築し、精度の高い計量を実現します。

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