JP2010149049A - 攪拌・脱泡装置及び攪拌・脱泡方法 - Google Patents

Abstract

【課題】容器に収容した被処理物を確実に攪拌・脱泡することができる攪拌・脱泡装置及び攪拌・脱泡方法を提供する。
【解決手段】公転軸線Ｃ１回りに回転可能に構成され、自転軸線Ｃ２が設けられたテーブル２と、被処理物を収容可能に構成され、前記テーブル２に設置されて自転軸線Ｃ２回りに自転可能になると共にテーブル２の公転軸線Ｃ１回りの回転によって公転する容器３とを備え、自転軸線Ｃ２は、公転軸線Ｃ１に対してねじれの位置にあることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、容器に収容した被処理物を攪拌・脱泡することができる攪拌・脱泡装置及び攪拌・脱泡方法に関する。

従来、この種の攪拌・脱泡装置として、公転軸線回りに回転可能に構成され、自転軸線が設けられたテーブルと、被処理物を収容可能に構成され、前記テーブルに設置されて自転軸線回りに自転可能になると共にテーブルの公転軸線回りの回転によって公転する容器とを備え、自転軸線が、公転軸線に対して交差するように所定の角度に傾いているものが知られている（下記特許文献１参照）。

かかる攪拌・脱泡装置は、容器を公転軸線回りに公転させることにより、容器内の被処理物を脱泡することができ、また、攪拌・脱泡方法として容器を公転軸線回りに公転させながら該公転軸線に対して交差するように傾いた自転軸線回りに自転させることにより、容器内の被処理物を攪拌・脱泡することができるものであり、種々の被処理物を短時間で攪拌・脱泡することができるものである。
特許第２７１１９６４号公報

しかしながら、上記従来の攪拌・脱泡装置及び攪拌・脱泡方法にあっては、自転軸線が公転軸線に対して交差するように所定の角度に傾いているので、容器に収容された被処理物に作用する公転による遠心力が、主として、自転軸線と公転軸線とで形成される面上で作用することとなる。このため、被処理物を収容した容器を公転させながら自転させても、容器内の所定箇所（例えば、容器底部の自転軸線近傍箇所）において、被処理物が掻き混ぜられずに残存する結果、攪拌が不十分となる場合があり、改善の余地があった。

そこで、本発明は、上記改善点に鑑みてなされ、容器に収容した被処理物を確実に攪拌・脱泡することができる攪拌・脱泡装置及び攪拌・脱泡方法を提供することを課題とする。

本発明は、上記課題を解決すべくなされたものであり、本発明に係る攪拌・脱泡装置は、公転軸線回りに回転可能に構成され、自転軸線が設けられたテーブルと、被処理物を収容可能に構成され、前記テーブルに設置されて自転軸線回りに自転可能になると共にテーブルの公転軸線回りの回転によって公転する容器とを備え、自転軸線は、公転軸線に対してねじれの位置にあることを特徴とする。

該構成の攪拌・脱泡装置にあっては、被処理物を収容した容器をテーブルに設置して公転軸線回りに公転させることにより、容器内の被処理物を脱泡することができ、また、当該容器を公転させながら自転軸線回りに自転させることにより、容器内の被処理物を攪拌・脱泡することができる。

ここで、自転軸線は、公転軸線に対してねじれの位置にあるので、容器に収容された被処理物に作用する公転による遠心力は、主として、自転軸線を通り且つ公転軸線に平行な基準面に対して交差する方向に作用することとなる。よって、被処理物を収容した容器を公転させながら自転させると、容器に収容された被処理物は、前記基準面に交差する方向に作用する公転による遠心力と自転による遠心力とによって、全体的に掻き混ぜられる。従って、容器に収容した被処理物を確実に攪拌・脱泡することができる。

尚、自転軸線が公転軸線に対してねじれの位置であるとは、自転軸線と公転軸線とが平行でなく且つ交わっていない位置関係である、即ち、自転軸線と公転軸線とが同一平面状に乗らない位置関係であることを意味する。

特に、前記容器は、中心軸線方向の少なくとも一端部が閉塞されており、前記中心軸線が前記自転軸線と一致し、中心軸線方向の他端部が前記一端部よりも前記公転軸線に近くなるように、前記テーブルに設置されることが好ましい。

また、本発明に係る攪拌・脱泡方法は、被処理物を収容した容器を、公転軸線回りに公転させると共に、前記公転軸線に対してねじれの位置にある自転軸線回りに自転させることによって、被処理物を攪拌・脱泡処理することを特徴とする。

このように、本発明に係る攪拌・脱泡装置及び攪拌・脱泡方法にあっては、自転軸線が公転軸線に対してねじれの位置にあるので、被処理物を収容した容器を公転させながら自転させると、容器に収容された被処理物が、前記基準面に交差する方向に作用する公転による遠心力と自転による遠心力とによって、全体的に掻き混ぜられる結果、被処理物を確実に攪拌・脱泡することができるという効果を奏する。

以下、本発明に係る攪拌・脱泡装置及び攪拌・脱泡方法の一実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１及び２に、本実施形態における攪拌・脱泡装置１が示されている。該攪拌・脱泡装置１は、複数の材料からなる被処理物を攪拌・脱泡処理することができる装置である。尚、被処理物は、例えば、医薬用材料や電子部品材料、液晶用材料などの気泡を嫌う被攪拌材料である。

該攪拌・脱泡装置１は、公転軸線Ｃ１回りに回転可能に構成され、自転軸線Ｃ２が設けられたテーブル２と、被処理物を収容可能に構成され、前記テーブル２に設置されて自転軸線Ｃ２回りに自転可能になると共にテーブル２の公転軸線Ｃ１回りの回転によって公転する容器３とを備える。

尚、容器３を公転・自転させるための駆動手段としては、本実施形態では図示しないが、様々な構成のものを採用することができる。例えば、テーブル２を公転軸線Ｃ１回りに回転させる公転用のモータと、容器３を自転軸線Ｃ２回りに回転させる自転用のモータとを備える駆動手段を採用することができる。或いは、テーブル２を公転軸線Ｃ１回りに回転させるモータと、容器３を自転軸線Ｃ２回りに自転させるべく前記モータの駆動力を伝達する伝達手段とを備える駆動手段を採用することも可能である。尚、伝達手段は、例えば、プーリとベルト、或いはギアの組み合わせなどによって構成することができ、また、カットベアリングを用いて公転と自転とを独立させる構成とすることもでき、更に、例えばパウダーブレーキ等を用いることによって自転の回転数を可変にすることもできる。

テーブル２は、公転軸線Ｃ１と自転軸線Ｃ２とが設けられ、公転軸線Ｃ１回りに回転可能な回転式テーブルであり、その厚み方向（上下方向）に沿って延設される公転軸線Ｃ１回りに回転可能なベース部２１（公転方向矢印Ｒ１）と、該ベース部２１上に設けられ、自転軸線Ｃ２回りに回転可能な受部２２（自転方向矢印Ｒ２）とを備える。

ベース部２１は、上面の中央部分を垂直に通過するように設けられた公転軸線Ｃ１回りに回転可能に構成されており、上面の周縁部の一部が傾斜面２１１とされている。この傾斜面２１１は、公転軸線Ｃ１に直交する平面である基礎面Ｐ１に対して所定角度傾斜した平面であり、公転軸線Ｃ１に近いほど下方となるよう下向きに傾斜している。尚、傾斜面２１１は、公転軸線Ｃ１に対して対称となるように一対設けられている。

受部２２は、有底円筒状に形成されており、その中心軸線を自転軸線Ｃ２として該自転軸線Ｃ２回りに回転可能に構成されている。この受部２２は、自転軸線Ｃ２がベース部２１の傾斜面２１１に垂直となるように該傾斜面２１１上に設けられており、公転軸線Ｃ１に対して対称となるように一対設けられている。従って、自転軸線Ｃ２は、公転軸線Ｃ１に対して対称となるように一対設けられている。

ここで、公転軸線Ｃ１と自転軸線Ｃ２との位置関係について詳細に説明する。公転軸線Ｃ１と自転軸線Ｃ２とは、平行でなく且つ交わっていない位置関係、換言すると、同一平面状に乗らない位置関係であり、所謂ねじれの位置の関係にある。

具体的には、図１及び２に示すように、自転軸線Ｃ２は、公転軸線Ｃ１に直交する平面である基礎面Ｐ１に対して所定角度θ傾き、且つ、自転軸線Ｃ２を通り公転軸線Ｃ１に平行な平面である基準面Ｐ２と公転軸線Ｃ１との間の離間距離が所定距離Ｘとなるように、公転軸線Ｃ１に対して非交差で設けられている。尚、基礎面Ｐ１に対する自転軸線Ｃ２の角度θは、１０°乃至８０°とすることができ、本実施形態では、５０°となっている。また、公転軸線Ｃ１と基準面Ｐ２との間の離間距離Ｘ（即ち、公転軸線Ｃ１と自転軸線Ｃ２との離間距離）は、容器３の半径に等しい距離、或いは、容器３の半径よりも若干小さい距離となっている。故に、公転軸線Ｃ１に対して対称に一対設けられている自転軸線Ｃ２同士の離間距離は、容器３の直径に等しい又は該直径よりも若干小さい距離となっている。

容器３は、中心軸線方向の少なくとも一端部３ａが閉塞された筒状体である。具体的には、容器３は、中心軸線方向の一端部３ａが開放できないように密閉されており、他端部３ｂが攪拌・脱泡処理済みの被処理物を取り出すことができるように開放可能に密閉された筒状体である。より詳細には、容器３は、一端部が閉塞され他端部が開口した有底円筒状の容器本体３１と、該容器本体３１の他端部開口を密閉することができる蓋部３２とを備える。尚、容器３は、受部２２の数に対応した数だけ準備されており、本実施形態では２つ準備されている。

この容器３は、テーブル２上に設置されて自転軸線Ｃ２回りに自転可能となる。具体的には、容器３は、その中心軸線が受部２２の中心軸線である自転軸線Ｃ２と一致するように受部２２に嵌め込まれてテーブル２に設置される。従って、容器３は、テーブル２の公転軸線Ｃ１回りの回転によって該公転軸線Ｃ１回りに公転（公転方向矢印Ｒ１）し、受部２２の自転軸線Ｃ２回りの回転によって該自転軸線Ｃ２回りに自転（自転方向矢印Ｒ２）することとなる。尚、本実施形態では、容器３は、開放可能な他端部３ｂ（蓋部３２側）が公転方向下流側となり、開放不能に密閉された一端部３ａ（底部側）が公転方向上流側となるように設置されている。

また、本実施形態では、容器３の自転軸線Ｃ２方向の長さは、該容器３をテーブル２に設置した状態で、公転軸線Ｃ１を通り基準面Ｐ２に直交する平面である境面Ｐ３よりも公転方向上流側に容器３全体が位置するような長さに設定されている。即ち、容器３は、テーブル２に設置した際に他端部３ｂが一端部３ａよりも公転軸線Ｃ１に近くなるように構成されている。

以上のような構成の攪拌・脱泡装置１にあっては、被処理物を収容した容器３をテーブル２の受部２２に装着し、該テーブル２を公転軸線Ｃ１回りに回転させて容器３を公転させると、公転による遠心力が被処理物に作用し、該被処理物を容器３の内面に押し付けて被処理物に内在する気泡を被処理物の表面に向けて移動させて取り出すことができ、被処理物を脱泡することができる（脱泡工程）。

また、当該容器３を公転させながら自転軸線Ｃ２回りに自転させると、公転による遠心力と自転による遠心力とが被処理物に作用し、該被処理物を容器３の内面に押し付けながら自転によって掻き混ぜることができ、被処理物を攪拌・脱泡することができる（攪拌・脱泡工程）。尚、本実施形態では、容器３の公転方向Ｒ１と自転方向Ｒ２とが逆方向となるように設定されている、具体的には、容器３の公転方向Ｒ１が公転軸線方向上側から見て時計回りの方向となり、自転方向Ｒ２が自転軸線方向他端部側から見て反時計回りの方向となるように設定されているが、これに限らず、公転方向Ｒ１と自転方向Ｒ２とが同じ方向となるように設定することも可能である。

ここで、本実施形態にかかる攪拌・脱泡装置１による攪拌・脱泡方法の作用を、図３（Ａ）乃至（Ｄ）に示すように、従来の攪拌・脱泡装置１００による攪拌・脱泡方法の作用と比較して更に詳細に説明する。尚、図３は、（Ａ）及び（Ｂ）が従来の攪拌・脱泡装置１００を示し、（Ｃ）及び（Ｄ）が本実施形態に係る攪拌・脱泡装置を示しており、各図は説明の都合上簡略化して模式的に記載している。

従来の攪拌・脱泡装置１００は、自転軸線Ｃ２００が公転軸線Ｃ１００に直交する基礎面に対して所定角度傾き、且つ、公転軸線Ｃ１００と交差するように構成されているので、基準面Ｐ２００となる平面には公転軸線Ｃ１００が乗る、つまり、自転軸線Ｃ２００と公転軸線Ｃ１００とで形成される平面が基準面Ｐ２００となる。従って、容器３００を公転させた際に作用する遠心力は、主として基準面Ｐ２００に沿って作用することとなる（矢印Ｆ１００）。例えば、公転による遠心力のうち容器３００の底部と自転軸線Ｃ２００とが交差する点に作用する遠心力は、基準面Ｐ２００に沿って作用する。よって、従来の攪拌・脱泡装置１００による攪拌・脱泡方法は、容器３００を公転軸線Ｃ１００回りに公転させながら該公転軸線Ｃ１００に対して交差するように傾いた自転軸線Ｃ２００回りに自転させるといった方法であり、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、容器３００に収容された被処理物は、基準面Ｐ２００に沿った公転径方向外向き（矢印Ｆ１００）で容器３００の内面に押し付けられながら自転による遠心力を受けて掻き混ぜられる。そうすると、例えば容器３００の底部の自転軸線Ｃ２００近傍の被処理物が十分に掻き混ぜられない場合があり、結果的に攪拌が不十分となってしまう場合がある。

一方、本実施形態にかかる攪拌・脱泡装置１にあっては、自転軸線Ｃ２が公転軸線Ｃ１に対してねじれの位置となっているので、基準面Ｐ２となる平面は公転軸線Ｃ１に対して所定距離Ｘ離間して平行となっている。従って、容器３を公転させた際に作用する遠心力は、主として基準面Ｐ２に交差する方向に作用することとなる（矢印Ｆ１）。例えば、公転による遠心力のうち容器３底部と自転軸線Ｃ２とが交差する点に作用する遠心力は、基準面Ｐ２に交差する方向に作用する。よって、本実施形態にかかる攪拌・脱泡装置１による攪拌・脱泡方法は、被処理物を収容した容器３を、公転軸線Ｃ１回りに公転させると共に前記公転軸線Ｃ１に対してねじれの位置にある自転軸線Ｃ２回りに自転させるといった方法であり、図３（Ｃ）及び（Ｄ）に示すように、容器３に収容された被処理物は、基準面Ｐ２に交差する公転径方向外向き（矢印Ｆ１）で容器３内面に押し付けられながら自転による遠心力を受け、その全体が隈なく掻き混ぜられて確実に攪拌される。

尚、図３（Ａ）及び（Ｃ）に示すように、本実施形態にかかる攪拌・脱泡装置１による攪拌・脱泡工程中の被処理物は、従来の攪拌・脱泡装置１００による攪拌・脱泡工程中の被処理物よりも、容器３の中心軸線方向に押し広げられた状態、具体的には、容器３の蓋部３２により近い部分まで押し広げられた状態となる。従って、本実施形態にかかる攪拌・脱泡工程中の被処理物は、従来の攪拌・脱泡工程中の被処理物よりも、容器３の内面に多く接触する。

尚、本実施形態では、一対の自転軸線Ｃ２同士の離間距離が容器３の直径に等しい又は若干小さい場合について説明したが、これに限らず、容器３の直径よりも大きい場合であってもよい。例えば、図４及び５に示すように、公転軸線Ｃ１と基準面Ｐ２との間の距離を容器３の半径よりも大きく設定することで、公転軸線Ｃ１に対して対称となるように一対設けられた自転軸線Ｃ２同士の離間距離を容器３の直径よりも大きくすることができる。このような構成にすると、容器３の中心軸線方向の長さが長い場合、具体的には、容器３を受部２２に設置した状態において、他端部３ｂの少なくとも一部が境面Ｐ３よりも公転方向下流側まで達し、一端部３ａが境面Ｐ３よりも公転方向上流側となるような長さである場合であっても、一対の受部２２各々に容器３を設置すると、該容器３同士は、接触することなく立体交差する配置となる。従って、攪拌・脱泡装置１の大型化を回避してコンパクト化を図ることができる。

また、本実施形態では、一対の容器３を公転軸線Ｃ１に対して対称となるよう配置する場合について説明したが、これに限らず、例えば、双方の自転軸線Ｃ２同士が平行或いは交差するように配置することもできる。

更に、本実施形態では、容器３が、その他端部３ｂが一端部３ａよりも公転軸線Ｃ１に近くなるようにテーブル２に設置される場合について説明したが、これに限らず、例えば、一端部３ａが他端部３ｂよりも公転軸線Ｃ１に近くなるように設置してもよい。或いは、一端部３ａと他端部３ｂとが公転軸線Ｃ１に対して等しい離間距離となるように設置することもできる。

また更に、本実施形態では、容器３を２つ設ける場合について説明したが、これに限らず、例えば、１つのみ又は３つ以上設けてもよい。

更に、本実施形態では、容器３が筒状体である場合について説明したが、これに限らず、例えば、略半球形状の椀状体であってもよく、この場合、開口部の中心と底部の中心を通る軸線が中心軸線となる。

また、本実施形態では、容器３が円筒形状である場合について説明したが、これに限らず、例えば、多角形の筒形状であってもよい。

また更に、本実施形態では、容器３が、その中心軸線方向の一端部３ａが開放できないように密閉されており、他端部３ｂが開放可能に閉塞されている場合について説明したが、これに限らず、両端部３ａ，３ｂが開放可能に閉塞される場合や、一端部３ａが開放可能又は開放不能に閉塞され、他端部３ｂが開放している場合であってもよい。尚、両端部３ａ，３ｂが開放可能に閉塞される容器として、例えばシリンジを例示することができる。

更に、本実施形態では、容器３をテーブル２の上面側に設置する場合について説明したが、これに限らず、例えば容器３の下面側に設置する場合であってもよい。

また更に、本実施形態では、公転軸線Ｃ１が上下方向に沿って形成される場合について説明したが、これに限らず、例えば、左右方向に沿って形成される場合であってもよい。

本発明に係る攪拌・脱泡装置の一実施形態を示す概略平面図。 同攪拌・脱泡装置を示す概略正面図。 攪拌・脱泡工程の様子を示す概略図であり、（Ａ）は従来の攪拌・脱泡装置による攪拌・脱泡工程の様子を示す概略正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＰ−Ｐ線断面図、（Ｃ）は本発明に係る攪拌・脱泡装置による攪拌・脱泡工程の様子を示す概略正面図、（Ｄ）は（Ｃ）のＱ−Ｑ線断面図。 本発明に係る攪拌・脱泡装置の他の実施形態を示す概略平面図。 図４の概略正面図。

符号の説明

１…攪拌・脱泡装置、２…テーブル、３…容器、２１…ベース部、２２…受部、Ｃ１…公転軸線、Ｃ２…自転軸線、Ｐ１…基礎面、Ｐ２…基準面、Ｐ３…境面

Claims (3)

1. 公転軸線回りに回転可能に構成され、自転軸線が設けられたテーブルと、被処理物を収容可能に構成され、前記テーブルに設置されて自転軸線回りに自転可能になると共にテーブルの公転軸線回りの回転によって公転する容器とを備え、自転軸線は、公転軸線に対してねじれの位置にあることを特徴とする攪拌・脱泡装置。
2. 前記容器は、中心軸線方向の少なくとも一端部が閉塞されており、前記中心軸線が前記自転軸線と一致し、中心軸線方向の他端部が前記一端部よりも前記公転軸線に近くなるように、前記テーブルに設置されることを特徴とする請求項１に記載の攪拌・脱泡装置。
3. 被処理物を収容した容器を、公転軸線回りに公転させると共に、前記公転軸線に対してねじれの位置にある自転軸線回りに自転させることによって、被処理物を攪拌・脱泡処理することを特徴とする攪拌・脱泡方法。

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