JP2011045873A - 公転・自転撹拌機 - Google Patents

Abstract

【課題】撹拌容器が高速で回転する公転・自転撹拌機において、撹拌容器内の混合物の温度を簡単な構成で且つ使い勝手良く正確に制御することができるとともに、撹拌・混合しながら混合材料を少しずつ供給する。
【解決手段】基体に軸支した公転軸に固着されて水平面内で回転する回転体と、回転体の回転中心から半径方向に距離を隔てた位置に回転体の回転中心方向に傾斜した自転軸を中心に自転する撹拌容器を挿入保持する容器ホルダーを備えた公転・自転撹拌機において、容器ホルダーの上端よりも上方位置に配置した水平面と平行な第２の基板に、上端に供給物質の送入口を有するとともに公転軸と同心に且つ公転軸と同期して回転可能に軸着されて下方に容器ホルダーに向けて開口する供給口部が連設された容器ホルダー内に供給物質を駆動状態で供給する物質供給管を備えさせた。
【選択図】図1

Description

本発明は、撹拌容器を公転および自転させることによる複合遠心力を用いた公転・自転撹拌機に関するものである。

従来、撹拌容器を収容した容器ホルダーを、公転させながらその公転軌道上で遊星歯車や伝動ベルトにより自転させることにより混合撹拌や脱泡を行う公転・自転撹拌機が知られており、例えば特開昭６１−２９０９４６号公報、特開平１０−４３５６７号公報などに提示されている。

前記公転・自転撹拌機は、撹拌容器に公転と自転による合成遠心力により撹拌能力に優れていることから、通常の撹拌機では混合し難い混合物や脱泡し難い混合などに用いられている。

ところで、前記撹拌機において撹拌容器内の撹拌材料の混合は例えば常温では粘度が高すぎて撹拌が困難であったり、撹拌により生じる摩擦熱による温度の上昇による分離や分解などが生じたりする場合があり、撹拌容器内の撹拌材料の温度制御が重要な課題となっているが、高速で回転する撹拌容器に直接加熱装置や冷却装置を付設することは構造的な面や安全性の面からきわめて困難であり、従来、例えば特公表２００５−２５７１７号公報などに提示されているように装置全体を覆うケース（チャンバー）内の雰囲気を制御するもの、特開２００７−１３６８６８号公報などに提示されているような撹拌容器ホルダーを二重にして別に冷却しておいた保冷剤を収容するもの、特開２００６−３０５５１２号公報に提示されているように公転や自転の速度を制御するものなどが知られている。

しかしながら、前記ケース内の雰囲気温度を制御する場合には所定の温度に設定するまでに時間が掛かるとともにエネルギーの無駄となるばかりか撹拌容器を直接温度制御するものでなく迅速な対応が困難である。また、撹拌容器ホルダーを二重にして保冷剤などを収容するものにあっては一々、別に冷却しておいた保冷剤などを装着することから手間が掛かるとともに所望の温度に制御することができない、更にまた、公転や自転の回転を変化させるものにあっては混合時の摩擦による温度の上昇には対処することができるが、反面、混合能力の低下を招くことになり効率が良くないなどの問題がある。

また、従来の公転・自転撹拌機は撹拌容器に混合物を収容した後に、回転駆動して撹拌・混合するものであるが、例えば撹拌容器内に流体と粉黛を一度に入れて混合すると、継粉や二次凝集が発生し易いという問題もある。

特開昭６１−２９０９４６号公報 特開平１０−４３５６７号公報 特公表２００５−２５７１７号公報 特開２００７−１３６８６８号公報 特開２００６−３０５５１２号公報

本発明は、撹拌容器が高速で回転する公転・自転撹拌機において、撹拌容器内の混合物
の温度を簡単な構成で且つ使い勝手良く正確に制御することができるものであり、また、撹拌・混合しながら混合材料を少しずつ供給することもできる。

前記課題を解決するために成された本発明である公転・自転撹拌機は、基体に軸支した公転軸に固着されて水平面内で回転する回転体と、前記回転体の回転中心から半径方向に距離を隔てた位置に前記回転体の回転中心方向に傾斜した自転軸を中心に自転する撹拌容器を挿入保持する容器ホルダーを備えた公転・自転撹拌機において、前記容器ホルダーの上端よりも上方位置に配置した前記水平面と平行な第２の基板に、上端に供給物質の送入口を有するとともに前記公転軸と同心に且つ前記公転軸と同期して回転可能に軸着されて下方に前記容器ホルダーに向けて開口する供給口部が連設された前記容器ホルダー内に供給物質を駆動状態で供給する物質供給管を備えたことを特徴とする。

公転軸と同心に且つ前記公転軸と同期して回転可能な物質供給管から加熱空気、冷却空気である供給物質を容器ホルダーまたは容器ホルダーに収容した撹拌容器に供給することにより混合物の温度制御を行う、また、供給物質として混合材料を供給することにより混合材料を少しずつ供給することもできる。

また、本発明において、物質供給管を公転軸と同期させるには、第２の基板に設置した電動機により同期させる場合、或いは、前記容器ホルダーに嵌挿される撹拌容器が蓋体を有しているとともに前記蓋体に形成された挿通孔に前記物質供給管の供給口部が差し込まれるとともに前記蓋体と供給口部とにそれぞれ配置した磁石の吸着力または反発力により同期させることができる。

特に、基体に軸支した公転軸に固着されて水平面内で回転する回転体と、前記回転体の回転中心から半径方向に距離を隔てた位置に前記回転体の回転中心方向に傾斜した自転軸を中心に自転する撹拌容器を挿入保持する容器ホルダーを備えた公転・自転撹拌機において、前記容器ホルダーの開口部の少なくとも一部が前記公転軸と同心に配置されているとともにこの容器ホルダーの上端よりも上方位置に配置した前記水平面と平行な第２の基板に、上端に供給物質の送入口を有するとともに前記公転軸と同心に配置されて下方に前記容器ホルダーに向けて開口する供給口部が連設された前記容器ホルダー内に供給物質を駆動状態で供給する物質供給管を備えたことにすれば、供給物質管を回転駆動させることなく固定した状態とすることができるので更に簡単な構成で且つ廉価に実施することができる。

更に、前記各容器ホルダーに嵌装される撹拌容器が蓋体を有しているとともに前記蓋体に前記容器ホルダー内の空気を排出するための通孔が形成されている場合には、容器ホルダー内に供給した加熱空気や冷却空気が容器ホルダー内を循環して容器ホルダー内の温度を効率よく且つ正確に制御することができる。

更にまた、前記各発明において、前記容器ホルダーが内側に撹拌容器を保持するとともに前記容器ホルダーとの間に空隙を形成する中間ホルダーを有している場合には、撹拌容器に加えられた過熱空気により供給される熱が容器ホルダーに伝わり容器ホルダーを軸着している軸受などが過過熱されて劣化、損傷するのを防止するばかりか、空隙に保冷剤や加熱剤を充填して更に効率のよい温度制御をすることもできる。

加えて、前記供給口部が少なくとも先端が前記容器ホルダーとほぼ同経であって先端面の中央には前記容器ホルダー内への第１の送風口が形成されているともに周囲には前記容器ホルダーと中間ホルダーとの間に形成される空隙へ送風する多数の小孔からなる第２の送風口が形成されている場合には容器ホルダー全体を均一な温度に迅速に且つ効率良く保
つことができるばかりか、使用目的に応じて送風手段を選択することもできる。

特に、前記第２の基板に、前記物質供給管を構成する供給管本体の上端に形成される供給物質の供給口に送出口を接続した加熱空気または冷却空気の製造器或いは物質排出機が設置されている場合には、第２の基板を前記機器と一緒に取り外すことにより上方部分が開放されるので混合容器の着脱作業をきわめて容易に行うことができる。

本発明の好ましい実施の形態を示す説明図。 図１に示した実施の形態の使用状態を示す説明図。 図１に示した実施の形態に用いる容器ホルダー等の詳細を示す説明図。 本発明に使用する物質導入管の実施の形態を示す説明図。 本発明の異なる実施の形態を示す説明図。 本発明の異なる実施の形態を示す説明図。 本発明の異なる実施の形態を示す説明図。 本発明の異なる実施の形態を示す説明図。

図１は本発明の好ましい実施の形態を示すものであり、公転・自転撹拌機１は、全体が上面を開口した筒状の基体２の内部に配置した基板２１に公転軸３が軸受３１により貫通して軸着されている。特に本実施の形態では前記公転軸３は基体２の底板２２上に配置された電動機３２の電動機軸を兼ねており、上部には水平面内で回転する回転体３３が固着されている。

また、前記回転体３３は、その回転中心である公転軸３から半径方向に距離を隔てた位置に回転体３３の回転中心方向に傾斜した自転軸３４，３４が軸受３５，３５により軸着されており、その上端に撹拌容器５１を挿入保持する容器ホルダー５２，５２が備えられている。

そして、本実施の形態も従来の公転・自転撹拌機と同様に電動機３２の回転を従来周知の遊星機構や伝動ベルトなどを用いて前記容器ホルダー５２，５２が公転軸３を中心として回転するとともに自転軸３４を中心として自転するものであるが、それらの機構については図示ならびに説明を省略する。

特に、本実施の形態では、前記容器ホルダー５２は、図３に示すように内側に撹拌容器５１を保持するとともに容器ホルダー５２との間に空隙５３を形成するための中間ホルダー５４を有しており、撹拌容器５１は、図１に示すように開口部５５の周縁に立設したフランジ部５６が立設されていて、必要な場合には中央部に開口部５７を有する蓋体５８を被せることも可能であり、特に、本実施の形態では蓋体５８はその周壁に撹拌容器５１内の空気を排出するための多数の通孔５９が形成されている。従って、物質供給管から連続的に供給される加熱空気または冷却空気が撹拌容器５１の内面や混合物に衝って撹拌容器から排出される際に前記通孔５９が通り道となって風の循環をきわめて効率よく行うことができる。

また、本実施の形態では、前記容器ホルダー５２の上端よりも上方位置である基体２の上面の開口部に蓋体を兼ねる板状の第２の基体６が開閉可能、または取り外し可能に配置されており、この第２の基体６は前記回転体３３が公転する水平面と平行であるとともに前記公転軸３と同心位置に容器ホルダー５２内に保持される撹拌容器５１に供給物質を駆動状態で供給する物質供給管７が軸受７１を介して軸着されている。

特に、物質供給管７は、前記第２の基体６から突出した上端に供給物質の送入口７２の外周にプーリ７３が固着されており、第２の基体６上に配置された電動機７４に固着されたプーリ７５位巻回させたベルト７６を介して公転軸３と同心に且つ公転軸３と同期して回転可能とされている。

更に、物質供給管７は、下方に容器ホルダー５２の自転軸３４に向けて開口する供給口部７７が連設されており、物質供給管７の前記送入口７２には第２の基体６上に配置された加熱空気または冷却空気の製造器７の送出口８１が物質供給管７を回転可能な状態に差し込み接続されている。

本実施の形態では、加熱空気または冷却空気の製造器８は、前記送出口８１に加熱用のヒーター８２、冷却用のベルチェ素子８３、送風ファン８４を有しており、加熱用のヒーター８２または冷却用のベルチェ素子８３により加熱空気または冷却空気をファン８４により送出口８１から吐出させて物質供給管７の前記送入口７２に供給する。

尚、図面中、符号８５は容器ホルダー５２内に保持される撹拌容器５１内に収容される混合物の温度を感知する赤外線式の温度センサー、符号８６は排気ファン、符号８７は先部を基体２の外部へ挿出させた排気管であり使用時に基体２内の過熱または過冷空気を外部へ排出するために設置されている。

次に、本実施の形態である公転・自転撹拌機１の使用方法について説明すると、先ず、図２に示すように、基体２を覆っている蓋を兼ねる第２の基体６を外し、基体２を開口して少なくとも容器ホルダー５２，５２を露出させ、従来のものと同様に、所定の混合物（図示せず）を収容した撹拌容器５１，５１を挿着する。勿論、撹拌容器５１，５１を挿着してから混合物を収容してもよい。

そして、次に、図１に示すように第２の基体６を元に戻す。このとき、物質供給管７の前記供給口部７７，７７をそれぞれ容器ホルダー５２，５２の中心に位置する回転位置に合致させる位置に停止させておくとともに、前記加熱空気または冷却空気の製造器８に配置したヒーター８２、またはベルチェ素子８３に通電して混合物に好適な混合雰囲気を作成するための加熱空気または冷却空気をファン８４により供給口８１から吐出させて物質供給管７へと供給しておく、尚、本実施の形態では混合物の温度を感知する温度センサー８５が配置されているのでそのセンサー信号を利用して混合物が常に所定の雰囲気温度にあるように制御装置（図示せず）により自動的に制御することもできる。

次に、従来の公転・自転撹拌機と同様に容器ホルダー５２，５２を公転・自転させて撹拌・混合を行うことになるが、本実施の形態では、公転軸３を回転させる電動機３２と物質供給管７を回転させる電動機６４の回転を制御して公転軸３と物質供給管７とが同軸で且つ回転を同期させるように制御する。

従って、物質供給管７の各供給口部７７，７７が撹拌容器５１（容器ホルダー５２）の開口中央に位置したままの状態を保持して撹拌容器５１（容器ホルダー５２）が公転ならびに自転するので撹拌容器５１内の混合物が所望の温度で撹拌・混合される。従って、確実且つ迅速に混合や脱泡などの作業を行うことができる。

特に、本実施の形態では物質供給管７に赤外線式のセンサー８５が備えられているので撹拌容器５１内の混合物の温度変化に応じて加熱空気または冷却空気の製造器８に配置したヒーター８２、またはベルチェ素子８３の能力を自動的に変化させることもできる。

また、作業が終わったら図２に示すように再び基体６を取り外して撹拌容器５１を取り
出せばよく、殊に、基体６は基体２と機械的接続や電気的な接続がないので開閉ならびに保守なども簡単に行うことができる。

また、本実施の形態では、図３に示すように容器ホルダー５２と撹拌容器５１との間に空隙５３を形成するための中間ホルダー５４を有しており、撹拌容器５１が容器ホルダー５２に対して断熱されるので熱効率よく作業を行うことができる。

尚、本実施の形態では、撹拌容器５１に蓋体５８を用いない場合を示したが図３に示すように蓋体５８を用いた場合には撹拌容器５１内がより疲弊されてさらに精度のよい温度制御をすることができる。

図４は本発明において用いられる物質供給管７の実施の形態を示すものであり、図４(
ａ)に示したものは先部の供給口部７７がほぼそのままの状態で開口しているものであっ
て、図１に示した撹拌容器５１の中央部分に過熱空気や冷却空気の供給物質を供給する際に適したもの、図４(ｂ)に示したものは先部の供給口部７７が狭められており撹拌容器５１の中心部分に集中して過熱空気や冷却空気の供給物質を供給する際に適したもの、図４(ｃ)に示したものは先部の供給口部７７が拡げられており撹拌容器５１の全体に過熱空気や冷却空気の供給物質を供給する際に適したもの、図４(ｄ)に示したものは先部の供給口部７７が容器ホルダー５２とほぼ同経に拡げられて中央に撹拌容器５１への第１の送風口７８が形成されているとともに周囲に容器ホルダー５２と中間ホルダー５４との間に形成される空隙５３に過熱空気や冷却空気の供給物質を供給する多数の小孔からなる第２の送風口７９が形成されており、第１の送風口７８から撹拌容器５１内に過熱空気や冷却空気の供給物質を直接、供給することができるとともに、第２の送風口７９から空隙５３へも過熱空気や冷却空気の供給物質を供給することにより撹拌容器５１自身を外側から過熱または冷却することにより迅速且つ安定した温度制御を可能にするものである。

図５は本発明の異なる実施の形態を示すものであり、全体の構成は前記図１に示した実施の形態とほぼ同様であるが、公転軸３と物質供給管７との回転を同期させる手段が異なる。即ち、本実施の形態では、容器ホルダー５２に嵌挿される撹拌容器５１が蓋体５９を有しているとともに蓋体５９に形成された挿通孔５７に物質供給管７の供給口部７７が差し込まれるとともに蓋体５９と供給口部７７とにそれぞれ配置した磁石９１，９２の吸着力により容器ホルダー５１が自転可能且つ公転軸３と同期して回転可能としたものである。

本実施の形態によれば、図１に示した電動機７４やこれらを制御する電機機器類が不要であり、きわめて簡易に実施をすることができる。また、図６は図５に示した実施の形態と同じく磁石９１，９２を用いたものであるが、前記図１に示した実施の形態が吸着力を利用しているのに対して、反発力を利用して物質供給管７を回転同期させるものである。

更に、図７は本発明の更に異なる実施の形態を示すものであり、全体の構成は前記図５に示した実施の形態とほぼ同様であるが、加熱空気または冷却空気の製造器８の送出口８１の上方が開口しており、この開口部１０１に第２の基体６に設置された混合材料の少なくとも一部を収容した収容部１０２を備えた物質排出機１０の排出口１０３が配置されている。

本実施の形態によれば、前記図５に示した実施の形態と同様に公転ならびに自転している撹拌容器５１に過熱空気や冷却空気を供給することができることはいうまでもなく、公転ならびに自転した状態の撹拌容器５１に物質供給管７を介して混合材料或いは混合材料の一方を排出口１０３および物質供給管７を介して少しずつ供給することができるものである。従って、例えば撹拌容器５１内に流体と粉黛を一度に入れて混合すると、継粉や二
次凝集が発生し易いという問題も解消することができる。

尚、本実施の形態では公転軸３と物質供給管７との回転を同期させるのに図５に示したと同じく磁石９１，９２を用いたが、図１に示したような電動機７４を用いたものであってもよく、また、特に温度制御を要しない場合には加熱空気または冷却空気の製造器８を設置する必要もない（図示せず）。

図８は本願発明における異なる実施の形態の一例を示すものであり、公転・自転撹拌機１についての全体の構成は前記図１等に示した実施の形態とほぼ同様であるが、前記回転体３３に軸着された容器ホルダ５２が、前記前記回転体３３の一端に１つだけ配置されているとともに容器ホルダ５２に被せられた蓋体５８の開口部５７の少なくとも一部が前記回転体３３における公転軸と同心に配置されている点ならびに回転体３３の他端には前記容器ホルダ５２との重量バランスの均衡を図って回転体３３を円滑に回転させるための錘装置１１１が配置されている点が異なる。

また、本実施の形態では、前記各実施の形態と異なり、容器ホルダー５２の上端よりも上方位置に配置した第２の基板に配置した、前記公転軸と同心に配置されて下方に容器ホルダー５２に向けて開口する供給口部７７が連設された容器ホルダー５２内に供給物質を供給する物質供給管７を回転させることなく配置すればよく、簡単な構成で且つ廉価に本発明を実施することができる。

尚、本実施の形態では錘装置１１１は回転体３３に固着されたケース体１１２に架設された調節ねじ杆１１３に螺着された錘本体１１４を調節ねじ杆１１３を回転させることにより回転体３３の半径方向に移動させて容器ホルダー５２および内部に収容する所定の混合物を収容した撹拌容器５１の重量との回転軸３（公転軸）を中心とした半径方向の重量バランスを調整して高速での円滑な回転を確保するものである。

１ 公転・自転撹拌機、２ 基体、３ 公転軸、６ 第２の基体、７ 物質供給管、８ 加熱空気または冷却空気の製造器、１０ 物質排出機、３３ 回転体、３４ 自転軸、５１ 撹拌容器、５２ 容器ホルダー、５３ 空隙、５４ 中間ホルダー、５８ 蓋体、５９ 通孔、７７ 供給口部、７８ 第１の送風口、７９ 第２の送風口、８１ 供給口、７４ 電動機、９１，９２ 磁石

Claims (10)

1. 基体に軸支した公転軸に固着されて水平面内で回転する回転体と、前記回転体の回転中心から半径方向に距離を隔てた位置に前記回転体の回転中心方向に傾斜した自転軸を中心に自転する撹拌容器を挿入保持する容器ホルダーを備えた公転・自転撹拌機において、
   前記容器ホルダーの上端よりも上方位置に配置した前記水平面と平行な第２の基板に、上端に供給物質の送入口を有するとともに前記公転軸と同心に且つ前記公転軸と同期して回転可能に軸着されて下方に前記容器ホルダーに向けて開口する供給口部が連設された前記容器ホルダー内に供給物質を駆動状態で供給する物質供給管を備えたことを特徴とする公転・自転撹拌機。
2. 前記物質供給管が前記第２の基板に配置した電動機により公転軸と同期して回転可能である請求項１に記載の公転・自転撹拌機。
3. 前記容器ホルダーに嵌挿される撹拌容器が蓋体を有しているとともに前記蓋体に形成された挿通孔に前記物質供給管の供給口部が差し込まれるとともに前記蓋体と供給口部とにそれぞれ配置した磁石の吸着力または反発力により前記容器ホルダーが自転可能且つ前記公転軸と同期して回転可能であることを特徴とする請求項１または２に記載の公転・自転撹拌機。
4. 基体に軸支した公転軸に固着されて水平面内で回転する回転体と、前記回転体の回転中心から半径方向に距離を隔てた位置に前記回転体の回転中心方向に傾斜した自転軸を中心に自転する撹拌容器を挿入保持する容器ホルダーを備えた公転・自転撹拌機において、
   前記容器ホルダーの開口部の少なくとも一部が前記公転軸と同心に配置されているとともにこの容器ホルダーの上端よりも上方位置に配置した前記水平面と平行な第２の基板に、上端に供給物質の送入口を有するとともに前記公転軸と同心に配置されて下方に前記容器ホルダーに向けて開口する供給口部が連設された前記容器ホルダー内に供給物質を駆動状態で供給する物質供給管を備えたことを特徴とする公転・自転撹拌機。
5. 前記供給物質が加熱空気、冷却空気または混合物の少なくとも１つであることを特徴とする請求項１，２，３または４に記載の公転・自転撹拌機。
6. 前記容器ホルダーに嵌装される撹拌容器が蓋体を有しているとともに前記蓋体に前記容器ホルダー内の空気を排出するための通孔が形成されていることを特徴とする請求項１，２，３，４または５に記載の公転・自転撹拌機。
7. 前記容器ホルダーが内側に撹拌容器を保持するとともに前記容器ホルダーとの間に空隙を形成する中間ホルダーを有していることを特徴とする請求項１，２，３，４，５または６に記載の公転・自転撹拌機。
8. 前記供給口部が少なくとも先端が前記容器ホルダーとほぼ同経であって先端面の中央には前記容器ホルダー内への第１の送風口が形成されているともに周囲には前記容器ホルダーと中間ホルダーとの間に形成される空隙へ送風する多数の小孔からなる第２の送風口が形成されていることを特徴とする請求項７に記載の公転・自転撹拌機。
9. 前記第２の基板に、前記物質供給管を構成する供給管本体の上端に形成される供給物質の供給口に送出口を接続した加熱空気または冷却空気の製造器或いは物質排出機が設置されていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７または８に記載の公転・自転撹拌機。
10. 前記第２の基板が取り外し可能であることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，６，７，８または９に記載の公転・自転撹拌機。
    
    

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