JOT 2026 – 回転霧化装置のスプレーモニタリングと液滴軌跡測定

JOT Journal für Oberflächentechnik / Springer Professionalに新しい論文が掲載されました。「Neues optisches Messverfahren für Rotationszerstäuber」（回転霧化装置のための新しい光学測定法）と題したこの論文では、回転霧化装置で生成されるスプレーにおける液滴軌跡と軌跡分布を求めるための新しい光学測定手法を紹介しています。

Schäfer, W. Neues optisches Messverfahren für Rotationszerstäuber. JOT Journal für Oberflächentechnik 66, 52–53 (2026). https://doi.org/10.1007/s35144-026-3895-3

https://link.springer.com/article/10.1007/s35144-026-3895-3#citeas

回転霧化装置は、現代の塗装・コーティングプロセスにおいて中心的な役割を担っています。高速で微細な液滴を生成し、塗装品質、材料効率、プロセスの安定性に大きな影響を与えます。そのため、回転霧化装置のスプレーモニタリングは、産業用コーティングプロセスを理解し制御するうえで重要です。

微粒化後の液滴の運動は、多くのパラメータに依存します。これには、ベル回転数、ベル形状、塗料流量、シェーピングエア、塗料の材料特性などが含まれます。新しい光学測定法により、この液滴の運動を直接測定できるようになります。この手法は、傾きの異なる複数の光ラインを用いることで液滴軌跡測定を可能にします。

液滴がこれらの光場を通過すると、時間分解された光散乱信号が生じます。これらの信号には、液滴の運動、軌跡の方向、スプレーの挙動に関する情報が含まれています。その結果、この手法はスプレー内の個々の液滴軌跡や統計的な軌跡分布の決定に役立ちます。

従来の光学的スプレー測定では、多くの場合1本の光ラインを使用します。しかし、1つの光散乱信号が液滴の実際の移動方向を示すとは限りません。信号幅と信号形状は、液滴速度と交差角度に依存するためです。

新しい手法では、少なくとも2本の傾斜した光ラインを使用します。液滴は向きの異なるこれらの光場を通過し、複数の光散乱シグネチャを生成します。信号幅、信号形状、振幅、積分信号強度を比較することで、システムは液滴軌跡測定と回転霧化装置のスプレーモニタリングを支援できます。

この手法は2つの測定構成に対応しています。

第1の構成では、複数の傾斜した光ラインが1つの共通の測定体積を共有します。この場合、1つの液滴が互いに関連する複数の光散乱信号を生成します。これにより、システムは個々の液滴の軌跡を決定、または絞り込むことができます。

第2の構成では、互いに離れた複数の測定体積がスプレーを取り囲むか、スプレーに沿って配置されます。信号が同じ液滴から得られる必要はありません。代わりに、システムは平均信号幅、信号分布、振幅、積分強度などの統計値を比較します。このコンセプトは、回転霧化装置のスプレーにおける液滴群のモニタリングに特に有用です。

回転霧化装置のスプレーモニタリングは、コーティング用途において大きな可能性を秘めています。回転するベルを離れた直後、液滴は統計的な集団の中で似た経路をたどることが多くあります。これらの経路の変化は、プロセスの変化を示している可能性があります。

例えば、軌跡分布の変化は、ベル回転数、シェーピングエア、塗料流量、ベル形状、材料特性の変動を示唆している場合があります。また、この手法は運転中のドリフト、プロセスの不安定性、位置ずれの検出にも役立ちます。

したがって、このアプローチはプロセスモニタリング、品質管理、材料特性評価、さらに将来的なコーティングプロセスのクローズドループ制御を支援します。特に、複雑な塗装材料、懸濁液、塗料混合物、粒子を含む液体において重要です。

この手法は光学的かつ非接触で動作します。液滴を機械的に乱すことがなく、スプレープロセスの稼働中にも使用できます。測定信号を参照状態と比較することで、プロセスの変化を早期に検出できます。

これにより、回転霧化装置のリアルタイムスプレーモニタリングに新たな可能性が開かれます。自動塗装システムでは、こうした測定データがプロセスパラメータの調整、材料変化の検出、プロセスの透明性向上、不良品の削減に役立ちます。

この技術は、産業用塗装・コーティング用途における光学的スプレー診断、回転霧化装置の特性評価、液滴軌跡測定、AI支援によるプロセスモニタリングに新たな道を切り開きます。