JP2013237041A

JP2013237041A - 遠心機、及び収納部材

Info

Publication number: JP2013237041A
Application number: JP2013080909A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Oikawa; 正宏笈川
Original assignee: Thinky Corp
Current assignee: Thinky Corp
Priority date: 2012-04-17
Filing date: 2013-04-09
Publication date: 2013-11-28
Also published as: JP2013237038A; JP6081154B2

Abstract

【課題】簡便な作業にて収納部材内で収納容器を固定できる遠心機を提供する。
【解決手段】遠心機１は、公転軸線Ｌ１を中心に回転可能な公転体２０と、被処理材料Ｍを収納した収納容器１００を保持し、公転体２０に保持されて自転軸線Ｌ２を中心に回転可能な収納部材６０と、収納部材６０に設けられて、収納容器１００の一端と当接する支持部８０と、収納部材６０に設けられて、自転軸線Ｌ２に沿って移動可能に構成されて、収納容器１００の他端に当接可能な錘部９０と、公転体２０と、収納部材６０とを回転させることで、被処理材料Ｍを処理すると共に、錘部９０に遠心力を作用させることで、支持部８０と錘部９０との間で収納容器１００を挟持固定する駆動機構５０と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、被処理材料を公転させながら自転させることによって処理する遠心機に関する。併せて、本発明は、遠心機に適用される収納部材に関する。

収納容器を公転させながら自転させることによって、当該収納容器に収納された被処理材料を処理する遠心機（自転公転式の遠心機）が知られている。この遠心機は、例えば特許文献１にあるように、被処理材料の撹拌処理と脱泡処理とを同時に行う撹拌脱泡装置として利用される。又、この遠心機は、被処理材料を粉砕するボールミル（特許文献２参照）、更には被処理材料を乳化する乳化装置（特許文献３参照）等として利用される。

ここで、この遠心機では、必要に応じて多様な形状、サイズの収納容器を使用する。そのため、この遠心機においては、例えば特許文献３にあるように、収納容器に適合する収納部材（例えば、アダプタ）を介して、当該収納容器を装着する手法がとられる。

特許第4084493号公報特開2002-143706号公報特開2010-194470号公報

ここで、被処理材料に対し、自転、及び公転による力を適切に付与するためには、収納部材内で、収納容器を適切に固定する必要がある。この固定には、複雑な作業を要することがある。

本発明は、上記事情を鑑みなされたものであって、簡便な作業にて収納容器を固定できる遠心機用の収納部材を提供することを目的とする。併せて、本発明は、前記収納部材を使用した遠心機を提供することを目的とする。

本発明の一つの実施態様は、公転軸線を中心に回転可能な公転体と、被処理材料を収納した収納容器を保持し、前記公転体に保持されて自転軸線を中心に回転可能な収納部材と、前記収納部材に設けられて、前記収納容器の一端と当接する支持部と、前記収納部材に設けられて、前記自転軸線に沿って移動可能に構成されて、前記収納容器の他端に当接可能な錘部と、前記公転体と、前記収納部材とを回転させることで、前記被処理材料を処理する駆動部と、を備え、前記公転軸線と前記自転軸線とは、交点にて交差しており、前記錘部、前記収納容器、及び前記支持部は、前記交点から見て、順次遠くなるように配置されており、前記駆動部により、前記公転体が回転させられることで、前記錘部に遠心力が作用して、前記支持部と前記錘部との間に前記収納容器が挟持固定される遠心機を提供する。

この実施態様によると、本発明の遠心機は、駆動部が公転体を回転させることにより生ずる遠心力にて、支持部と錘部との間に被処理材料を収納した収納容器を挟持固定できる。これにより、本遠心機では、複雑な作業を伴うことなく、収納部材内で収納容器を固定できる。

尚、本願において、「自転軸線に沿って移動」とは、数学的厳密に、自転軸線に沿って移動することに限定されない。即ち、本願における「自転軸線に沿って移動」とは、自転軸線対し、±２０度の範囲内で誤差を有した方向に移動することも含む。

この遠心機において、前記支持部は、他端に比べ大径に開口するようにテーパーがつけられた孔部の一端より前記収納容器の一端を受け入れてもよい。

この遠心機において、前記錘部は、弾性変形可能な材料にて構成された当接部にて、前記収納容器の他端に当接してもよい。

この遠心機において、前記当接部には、前記収納容器の他端と当接する面に窪み又は貫通孔が形成されてもよい。

本発明の別の実施態様は、被処理材料を収納した収納容器を、公転軸線を中心に回転させつつ、前記公転軸線と交点にて交差する自転軸線を中心に回転させることで、前記被処理材料を処理する遠心機に用いられる収納部材であって、前記収納容器の一端と当接する支持部と、前記自転軸線に沿って移動可能に構成されて、前記収納容器の他端に当接可能な錘部と、を備え、前記公転軸線を中心に回転可能な公転体に保持されて、前記自転軸線を中心に回転可能であると共に、前記錘部、前記収納容器、及び前記支持部が、前記交点から見て、順次遠くなるように配置されており、前記公転体が回転させられることで、前記錘部に遠心力が作用して、前記支持部と前記錘部との間で前記収納容器を挟持固定する収納部材を提供する。

この実施態様によると、本発明の収納部材は、公転体が回転させられることにより生ずる遠心力にて、支持部と錘部との間に被処理材料を収納した収納容器を挟持固定できる。これにより、本収納部材では、複雑な作業を伴うことなく、収納部材内で収納容器を固定できる。

本発明によれば、簡便な作業にて収納容器を固定できる遠心機用の収納部材、前記収納部材を使用した遠心機を提供することができる。

本実施の形態に係る遠心機の概略断面図。収納部材の正面図。収納部材の平面図。支持部の正面図。支持部の平面図。錘部の正面図。錘部の平面図。収納容器の正面図。変形例に係る収納部材の正面図。変形例に係る補助部材の正面図。変形例に係る補助部材の平面図。変形例に係る錘部の正面図。変形例に係る錘部の平面図。

以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以下の実施の形態で説明するすべての構成が本発明にとって必須であるとは限らない。又、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたもの、又、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更を加えたものを含む。

（１）遠心機１の構成
以下、本実施の形態に係る遠心機１の構成について、図面を参照して説明する。遠心機１は、図１に示すように、回転軸１０と、該回転軸１０に固定された公転体２０と、該公転体２０に取り付けられる自転体３０、及びバランス錘４０と、公転体２０と自転体３０を回転させる駆動機構５０と、自転体３０に装着される収納部材６０とを備える。又、遠心機１は、該駆動機構５０等を支持する支持基板７０、図示しない筐体等を備え、更に、支持基板７０を支持し、その振動を防止する図示しない防振手段（防振ワイヤや防振バネ等）を備えるように構成してもよい。この遠心機１は、収納部材６０を公転させながら自転させることによって、収納部材６０が支持する収納容器１００内に収納された被処理材料Ｍを処理するものであって、例えば被処理材料Ｍを、撹拌と同時に脱泡したり、粉砕したり、乳化したりする。

回転軸１０は、図１に示すように、仮想の直線である公転軸線Ｌ１を中心に回転するように構成される。尚、回転軸１０は、図示するように鉛直に伸びる公転軸線Ｌ１を中心に回転するように構成してよい。ただし、回転軸１０は、これに限定されるものでなく、例えば、水平に伸びる公転軸線Ｌ１を中心に回転するように構成してもよい。

公転体２０は、図１に示すように、回転軸１０に固定されて、該回転軸１０と共に公転軸線Ｌ１を中心に回転する。公転体２０は、公転軸線Ｌ１に対し直交する一方向に延び、途中に屈曲部２１が形成された自転体３０を取り付けるための第１アーム２２と、該第１アーム２２と逆方向に延びてバランス錘４０を取り付けるための第２アーム２４とを備える。

自転体３０は、図１に示すように、有底形状で、一端側が開口した自転体本体３２と、該自転体本体３２の底部に取り付けられた自転軸３４とを備える。自転体３０は、自転軸３４がベアリング３６を介して、公転体２０の第１アーム２２に、より具体的には、屈曲部２１を介して公転軸線Ｌ１から所定距離離れた位置に取り付けられる。これにより、自転体３０は、公転体２０の回転に伴って、公転軸線Ｌ１を中心に公転することになる。併せて、自転体３０は、公転体２０に対して、該公転体２０を通る仮想の直線である自転軸線Ｌ２を中心に回転、即ち自転可能となる。

尚、自転体３０は、公転体２０が屈曲部２１を有していることに基づき、その自転中心である自転軸線Ｌ２が公転軸線Ｌ１に対し所定の角度で斜めに交差する。この角度は限定されるものではないが、例えば、図示するように４５度としてよい。

バランス錘４０は、図１に示すように、公転体２０の第２アーム２４に、公転軸線Ｌ１からの距離が変更可能に取り付けられている。このバランス錘４０は、公転体２０のバランスを調整するものであり、公転軸線Ｌ１からの距離を適宜調整することにより、遠心機１を安定して動作させることができる。

駆動機構５０は、図１に示すように、公転体２０と自転体３０とを回転させることで、収納容器１００を、公転軸線Ｌ１を中心として公転させながら、自転軸線Ｌ２を中心として自転させるものであり、モータ５１と、自転駆動機構５２とを備える。モータ５１は、支持基板７０に固定されており、回転軸１０に回転力を付与して公転体２０を回転させることで、公転軸線Ｌ１を中心に自転体３０を公転させる。

自転駆動機構５２は、自転体３０の自転軸３４に固定された自転プーリー５４と、回転軸１０と同心となるように支持基板７０に固定された自転力付与プーリー５６と、公転体２０の屈曲部２１に固定されたアイドラプーリー５７と、アイドラプーリー５７により屈曲した状態で、自転プーリー５４、及び自転力付与プーリー５６に掛け回されるベルト５８とを備える。

上記構成を有することにより、自転駆動機構５２は、ベルト５８によって、自転プーリー５４、及び自転力付与プーリー５６の回転角速度が関連付けされるため、自転プーリー５４、及び自転力付与プーリー５６が遊星歯車機構と同様の挙動を示す。従って、自転駆動機構５２は、モータ５１を駆動させて公転体２０を回転させることで、自転プーリー５４が回転し、自転体３０を自転させることができる。

収納部材６０は、図１〜図３に示すように、支持部８０と、錘部９０とを備える。

支持部８０は、図４、及び図５に示すように、自転体本体３２に保持された際、その中心を通る仮想の直線である中心軸線ＬＣ１が自転軸線Ｌ２と重なる円柱状の基部８１と、基部８１の一方の端面に立設される棒状の第１棒状部８２、及び第２棒状部８３と、基部８１の一方の端面側に形成される空間部８４とを備える。この支持部８０は、自転体本体３２と共に、公転軸線Ｌ１を中心に公転可能、且つ、自転軸線Ｌ２を中心に自転可能である。尚、支持部８０は、より確実に、自転体本体３２と共に公転、及び自転できるように、当該自転体本体３２に対し固定するための図示しない固定機構を備えてもよい。

基部８１には、中心軸線ＬＣ１を中心とした孔部８５が設けられている。

孔部８５は、中心軸線ＬＣ１を中心に配設されて、一方の端面に大径に開口すると共に、他方の端面に小径に開口し、テーパーがつけられた貫通孔として形成される。ただし、孔部８５は、他方の端面にて、開口しない孔として形成してもよい。又、孔部８５は、中心軸線ＬＣ１を中心としない位置に配設することも想定される。この孔部８５は、収納容器１００の一端（一端面。例えば、図２に示すように収納容器１００の本体部１０１の底部。）と当接可能に構成されている。

第１棒状部８２と第２棒状部８３とは、中心軸線ＬＣ１を中心として、基部８１の一方の端面の対称な位置から、中心軸線ＬＣ１と平行に伸びて、空間部８４内に配設される。第１棒状部８２、及び第２棒状部８３は、上記要件を満たすことを条件に、基部８１上の任意の位置に配設されてよいが、空間部８４を広く利用できるように、基部８１の周縁付近に配設することが好ましい。尚、第１棒状部８２、及び第２棒状部８３に加え、図示しない棒状部が更に設けられることも想定され得る。

錘部９０は、図６、及び図７に示すように、円柱状部材を基本形状として構成され、適切な重さとなるように樹脂、金属等の材料を適宜選択して構成された本体部９１と、本体部９１の一方の面に露出し、弾性変形可能な材料から構成される当接部９２と、図４、及び図５に示す支持部８０の第１棒状部８２を受け入れる第１受入部９３と、支持部８０の第２棒状部８３を受け入れる第２受入部９４とを備える。錘部９０は、第１受入部９３と第２受入部９４とが、夫々第１棒状部８２と第２棒状部８３とを受け入れた状態にて、中心軸線ＬＣ１に沿って移動可能とされる。又、錘部９０は、公転体２０を駆動機構５０により回転させた際に働く遠心力により、当該錘部９０と支持部８０の孔部８５との間で、収納容器１００を挟持固定できる重さであり、具体的な重さは例えば実験的手法により設定できる。

当接部９２は本体部９１の一方の面に形成された窪みに配設される。この当接部９２は、ゴム等の弾性変形可能な部材により構成されて、本体部９１の前記くぼみに対応した形状（例えば、図示するように円板状）である。又、当接部９２は、収納容器１００の他端（他端面。例えば、図２に示すように収納容器１００の蓋部１０２の端面。）と当接可能である。

第１受入部９３、及び第２受入部９４は、本体部９１の中心を介して対称な位置に設けられたものであり、これらは、円柱状である本体部９１を構成する基本形状の部材を側面側から一部削ることで形成可能である。尚、第１棒状部８２、及び第２棒状部８３に加え、図示しない棒状部を更に備える場合において、それに対応すべく、第１受入部９３、及び第２受入部９４に加え、図示しない受入部が更に設けられる。

収納容器１００は、図８に示すように、被処理材料Ｍを収納する役割を果たす有底形状の本体部１０１と、該本体部１０１の開口端を塞ぐ蓋部１０２とにより構成される。

（２）被処理材料Ｍ
本実施の形態に適用可能な被処理材料Ｍは、流体として挙動するものであればよく、その組成や用途は特に限定されるものではない。被処理材料Ｍとして、流体成分（樹脂等）のみを含む材料や、流体成分のほかに粒状成分（粉状成分）を含む材料などを適用することができる。被処理材料Ｍとして、例えば、接着剤、シーラント剤、液晶材料、ＬＥＤの蛍光体と樹脂とを含む混合材料、半田ペースト、歯科用印象材料、歯科用セメント（穴埋め剤等）、液状の薬剤等の種々の材料を適用することができる。又、被処理材料Ｍとして、粒状（粉状）材料と、これを粉砕するためのメディア（例えばジルコニアボール）を適用することも可能である。あるいは、被処理材料Ｍとして、乳化処理の対象となる流体を適用することも可能である。

（３）収納部材６０の組み立て方法
まず、支持部８０には、被処理材料Ｍを適量封入した収納容器１００を搭載する。これは、大径に開口した孔部８５の開口端より、本体部１０１を底部から挿入して、孔部８５に本体部１０１の底部を当接させる。ただし、変形例として、大径に開口した孔部８５の開口端より、蓋部１０２を挿入して、孔部８５に蓋部１０２を当接させてもよい。

次に、上記状態の支持部８０に錘部９０を取り付ける。この取り付けは、錘部９０の当接部９２が支持部８０と対向する状態にて、第１受入部９３、及び第２受入部９４に、夫々、支持部８０の第１棒状部８２、及び第２棒状部８３を受け入れさせる。そして、錘部９０を中心軸線ＬＣ１に沿って支持部８０側に移動させる。これにより、当接部９２は収納容器１００に当接する。尚、当接部９２は、孔部８５に本体部１０１の底部を当接させた場合において、収納容器１００の蓋部１０２と当接する。又、当接部９２は、孔部８５に蓋部１０２を当接させた場合において、本体部１０１の底部と当接する。以上で、図２、及び図３に示すように、収納部材６０の組み立てが完了する。

組み立てられた収納部材６０は、図１に示す自転体本体３２に装着して使用される。この際、自転軸線Ｌ２と中心軸線ＬＣ１とは重なった状態となる。又、自転軸線Ｌ２の公転軸線Ｌ１との交点から見て、錘部９０、収納容器１００、支持部８０の順に遠くなるように並ぶことになる。そして、収納容器１００は、駆動機構５０により公転体２０を回転させることで、錘部９０に支持部８０方向への遠心力が作用するので、当接部９２と孔部８５との間に挟持固定される。これにより、収納容器１００は、収納部材６０（自転体３０）と共に、公転軸線Ｌ１を中心に公転すると共に、自転軸線Ｌ２を中心に自転する。

又、収納部材６０は、遠心機１による被処理材料Ｍの処理終了後、自転体本体３２から取り外され、その後、錘部９０が中心軸線ＬＣ１に沿って支持部８０と逆方向に移動されて取り外されることで、収納容器１００を回収される。

（４）作用効果
以下、本実施の形態に係る遠心機１が奏する作用効果について説明する。

本実施の形態に係る遠心機１は、駆動機構５０が公転体２０を回転させることにより生じる遠心力を利用して、被処理材料Ｍを収納した収納容器１００を、錘部９０と、支持部８０との間に挟持固定する。従って、遠心機１は、複雑な作業を伴うことなく、収納部材６０内で収納容器１００を固定できる。

又、本実施の形態に係る遠心機１では、支持部８０の孔部８５にテーパーがつけられたており、孔部８５が大径な開口端から収納容器１００を受け入れる。そのため、遠心機１では、収納容器１００の径が所定範囲で変更された場合であっても、当該収納容器１００の中心と孔部８５の中心とを容易に一致させることができる。従って、遠心機１では、中心軸線ＬＣ１を中心として孔部８５を設けることで、自転体本体３２に収納部材６０を装着した際に、自転軸線Ｌ２と収納容器１００の中心とを容易に一致させることができる。

又、本実施の形態に係る遠心機１では、錘部９０に、弾性変形可能な材料にて構成される当接部９２が設けられており、この当接部９２が収納容器１００と当接する。そのため、遠心機１では、がたつき等を生じることなく、収納容器１００を一層良好に固定できる。

（５−１）変形例１
本変形例に係る遠心機１は、収納部材６０の支持部８０が、図９に示すように、上記に加え補助部材１１０を備える。補助部材１１０は、図１０、及び図１１に示すように、円板状の基部１１１と、該基部１１１の一方の面から、その中心と同心に、かつ、円形に突出する突出部１１２とを備える。この補助部材１１０は、少なくとも突出部１１２の端面近傍が弾性変形可能な材料により構成されている。又、補助部材１１０は、図９に示すように、突出部１１２が支持部８０の小径に開口した孔部８５の開口端より挿入される。これにより、補助部材１１０は、突出部１１２の端面を、収納容器１００の一端（一端面。例えば、図９に示すように収納容器１００の本体部１０１の底部。）に当接させる。

以上に基づき、本変形例に係る遠心機１では、弾性変形可能な部材にて構成される当接部９２、及び突出部１１２が、収納容器１００と当接する。これにより、本変形例に係る遠心機１では、収納容器１００の固定に際し、がたつき等を生じることを一層確実に防止できる。

（５−２）変形例２
本変形例に係る遠心機１は、収納部材６０が錘部９０にかわり、図１２、及び図１３に示す錘部１９０を備える。錘部１９０は、錘部９０において当接部９２が当接部１９２に変更されたものである。この当接部１９２は、収納容器１００の他端と当接する面に、窪み１９４が設けられる点で、当接部９２と異なる。

窪み１９４は、所謂吸盤として作用する。即ち、窪み１９４を含む当接部９２の面と、収納容器１００の他端面とが当接することで、収納容器１００が当接部９２に吸着する。これにより、本変形例に係る遠心機１では、収納容器１００を一層確実に固定することができる。尚、当接部１９２には、窪み１９４を複数設けてもよく、窪み１９４に代わり、図示しない貫通孔を設けることも想定される。

（５-３）その他変形例
その他、遠心機１は、自転体３０の自転体本体３２を省略して、収納部材６０を公転体２０の第１アーム２２に自転軸線Ｌ２を中心に自転可能に装着できるように構成してもよい。即ち、この場合において、支持部８０が自転体本体として機能する。又、この場合にも、支持部８０の中心軸線ＬＣ１が自転軸線Ｌ２と重なるように取付けを行う。

又、遠心機１は、自転駆動機構５２を、プーリーとベルトを利用して構成することに限定されず、歯車等の動力伝達要素を利用して構成することも可能である。

又、遠心機１は、大径な開口端から、小径な開口端にかけて、傾斜が段階的に、又は連続的に緩やかになるものとして、孔部８５を構成してもよい。これにより、遠心機１では、径の異なる各種収納容器１００であっても、より好適に当該収納容器１００を孔部８５に当接させ、支持することができる。

又、遠心機１は、第１棒状部８２、及び第２棒状部８３の基部８１と反対側の端部にも図示しない基部を有するように構成してもよい。この場合において、錘部９０は、予め第１受入部９３、及び第２受入部９４が、夫々、第１棒状部８２、及び第２棒状部８３を受け入れているように構成してよい。

又、遠心機１は、本体部９１に、窪みにかわり図示しない貫通孔をもうけて、当該貫通孔に当接部９２、又は当接部１９２を挿入し、固定するように構成してもよい。

１…遠心機、１０…回転軸、２０…公転体、２１…屈曲部、２２…第１アーム、２４…第２アーム、３０…自転体、３２…自転体本体、３４…自転軸、３６…ベアリング、４０…バランス錘、５０…駆動機構、５１…モータ、５２…自転駆動機構、５４…自転プーリー、５６…自転力付与プーリー、５７…アイドラプーリー、５８…ベルト、６０…収納部材、７０…支持基板、８０…支持部、８１…基部、８２…第１棒状部、８３…第２棒状部、８４…空間部、８５…孔部、９０…錘部、９１…本体部、９２…当接部、９３…第１受入部、９４…第２受入部、１００…収納容器、１０１…本体部、１０２…蓋部、１１０…補助部材、１１１…基部、１１２…突出部１９０…錘部、１９２…当接部、１９４…窪み、Ｌ１…公転軸線、Ｌ２…自転軸線、ＬＣ１…中心軸線、Ｍ…被処理材料

Claims

公転軸線を中心に回転可能な公転体と、
被処理材料を収納した収納容器を保持し、前記公転体に保持されて自転軸線を中心に回転可能な収納部材と、
前記収納部材に設けられて、前記収納容器の一端と当接する支持部と、
前記収納部材に設けられて、前記自転軸線に沿って移動可能に構成されて、前記収納容器の他端に当接可能な錘部と、
前記公転体と、前記収納部材とを回転させることで、前記被処理材料を処理する駆動部と、
を備え、
前記公転軸線と前記自転軸線とは、交点にて交差しており、
前記錘部、前記収納容器、及び前記支持部は、前記交点から見て、順次遠くなるように配置されており、
前記駆動部により、前記公転体が回転させられることで、前記錘部に遠心力が作用して、前記支持部と前記錘部との間に前記収納容器が挟持固定される遠心機。
前記支持部は、他端に比べ大径に開口するようにテーパーがつけられた孔部の一端より前記収納容器の一端を受け入れる請求項１記載の遠心機。
前記錘部は、弾性変形可能な材料にて構成された当接部にて、前記収納容器の他端に当接する請求項１又は２記載の遠心機。
前記当接部には、前記収納容器の他端と当接する面に窪み又は貫通孔が形成される請求項３記載の遠心機。
被処理材料を収納した収納容器を、公転軸線を中心に回転させつつ、前記公転軸線と交点にて交差する自転軸線を中心に回転させることで、前記被処理材料を処理する遠心機に用いられる収納部材であって、
前記収納容器の一端と当接する支持部と、
前記自転軸線に沿って移動可能に構成されて、前記収納容器の他端に当接可能な錘部と、
を備え、
前記公転軸線を中心に回転可能な公転体に保持されて、前記自転軸線を中心に回転可能であると共に、前記錘部、前記収納容器、及び前記支持部が、前記交点から見て、順次遠くなるように配置されており、前記公転体が回転させられることで、前記錘部に遠心力が作用して、前記支持部と前記錘部との間で前記収納容器を挟持固定する収納部材。