JP2023067766A

JP2023067766A - 撹拌脱泡機

Info

Publication number: JP2023067766A
Application number: JP2022152567A
Authority: JP
Inventors: 道夫沼尾; Michio Numao; 拓自早川; Takuji Hayakawa
Original assignee: Kyoritsu Seiki Corp
Current assignee: Kyoritsu Seiki Corp
Priority date: 2021-10-29
Filing date: 2022-09-26
Publication date: 2023-05-16

Abstract

【課題】被混練物を撹拌又は脱泡する際の環境条件を変更可能とすることによって、被混練物の効率的な撹拌又は脱泡を可能にした撹拌脱泡機を提供する。【解決手段】容器アダプタ１０に内蔵され、この容器アダプタ１０と共に自転軸Ｙを中心に回転可能であって自転軸Ｙの方向に揺動可能に構成されたピストン１１と、このピストン１１と容器アダプタ１０との間に形成された容積室１２と、ピストン１１を自転軸Ｙの方向に揺動させる揺動機構と、ピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用して容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、撹拌脱泡機に関し、更に詳しくは、被混練物を撹拌又は脱泡する際の環境条件を変更可能とすることによって、被混練物の効率的な撹拌又は脱泡を可能にした撹拌脱泡機に関する。

自転公転式の撹拌脱泡機において、自転、公転を利用して被混練物の撹拌や脱泡を行っている。しかしながら、被混練物の種類によっては時間が掛かったり、撹拌や脱泡が十分に行えていない場合がある。また、被混練物の撹拌や脱泡を促進するために、容器内部を減圧することが行われている。容器内を減圧して真空状態にするため、撹拌脱泡機に真空ポンプを取り付けることが提案されている（例えば、特許文献１，２参照）。しかしながら、真空ポンプを取り付けるにあたって設置場所を確保する必要があるため、撹拌脱泡機の装置全体が大型化することや装置全体を大幅に改変せざるを得ないという問題がある。

特許第４４２２６８３号公報特許第３８９６４４９号公報

本発明の目的は、被混練物を撹拌又は脱泡する際の環境条件を変更可能とすることによって、被混練物の効率的な撹拌又は脱泡を可能にした撹拌脱泡機を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明の撹拌脱泡機は、支持体と、この支持体に対して回転可能に支持されたロータと、このロータを駆動する駆動モータと、前記ロータの公転軸に対して傾斜した自転軸で前記ロータに対して回転可能に支持された有底筒状の容器アダプタと、この容器アダプタに収容される容器とを備えた撹拌脱泡機において、前記容器アダプタに内蔵され、この容器アダプタと共に前記自転軸を中心に回転可能であって前記自転軸方向に揺動可能に構成されたピストンと、このピストンと前記容器アダプタとの間に形成された容積室と、前記ピストンを前記自転軸方向に揺動させる揺動機構と、前記ピストンの揺動に伴う前記容積室の体積変化を利用して前記容器アダプタの内部の圧力を変化させる変圧機構とを有することを特徴とするものである。

本発明の撹拌脱泡機では、容器アダプタの回転に応じて、ピストンは自転軸を中心に回転しながら自転軸方向に所定区間で揺動（往復運動）し、変圧機構がピストンの揺動に伴う容積室の体積変化を利用して容器アダプタの内部の圧力を変化させる。例えば、容積室の体積変化を利用して容器アダプタの内部から外部に空気を排出することにより、容器アダプタの内部を減圧して真空状態にすることができる。また、容積室の体積変化を利用して容器アダプタの外部から内部に空気を送り込むことにより、容器アダプタの内部を加圧することができる。これにより、被混練物を撹拌又は脱泡する際の圧力条件を最適化し、被混練物を効率的に撹拌又は脱泡することができる。また、従来の撹拌脱泡機から大幅に改変せずに、容器アダプタ周辺の機構を変更するだけで済むので、省スペースかつ低コストで導入することができる。

本発明の撹拌脱泡機において、揺動機構は、ピストンを支持体側に向かって付勢する弾性部材と、ピストンの支持体側の端部に形成された起伏面と、この起伏面と当接するように配設されたベアリングからなることが好ましい。或いは、揺動機構は、ピストンの外周面に形成された溝部と、この溝部に嵌合するピンからなることが好ましい。いずかの構造を有する揺動機構を用いることで、変圧機構が、円滑に、ピストンの揺動に伴う容積室の体積変化を利用し、容器アダプタの内部の圧力を変化させることができる。

容積室と容器アダプタの内部とを連通させる第１流路と、容積室と容器アダプタの外部とを連通させる第２流路とを有し、第１流路は容積室への流入のみを許容する第１逆止弁を備え、第２流路は容積室からの流出のみを許容する第２逆止弁を備えているとよい。或いは、容積室と容器アダプタの内部とを連通させる第１流路と、容積室と容器アダプタの外部とを連通させる第２流路とを有し、第２流路は容積室への流入のみを許容する第１逆止弁を備え、第１流路は容積室からの流出のみを許容する第２逆止弁を備えているとよい。

ピストンの自転軸方向の揺動の有無を切り替える揺動切替機構を有することが好ましい。これにより、ピストンの揺動運動を任意に停止させた状態で、被混練物の撹拌又は脱泡を行うことができる。

容器アダプタは容器とピストンとを互いに連結する連結機構を有することが好ましい。これにより、ピストンと容器が一体的に揺動し、より効率的に被混練物を脱泡又は撹拌することができる。

撹拌脱泡機の実施形態を例示した説明図である。図１の撹拌脱泡機の容器アダプタを拡大して示す断面図である。図２の容器アダプタのピストンを拡大して示し、図３（Ａ）は断面図であり、図３（Ｂ）は斜視図である。撹拌脱泡機の容器アダプタの他の実施形態を例示した断面図である。撹拌脱泡機の容器アダプタの他の実施形態を例示した断面図である。撹拌脱泡機の容器アダプタの他の実施形態を例示した断面図である。撹拌脱泡機の容器アダプタの他の実施形態を例示した断面図である。図７の容器アダプタのピストンを拡大して示し、図８（Ａ）は断面図であり、図８（Ｂ）は斜視図である。撹拌脱泡機の容器アダプタの他の実施形態を例示した断面図である。撹拌脱泡機の容器アダプタの他の実施形態を例示した断面図である。撹拌脱泡機の容器アダプタの他の実施形態を例示した断面図である。（Ａ）～（Ｄ）はそれぞれ容器アダプタの内外と容積室を連通させるための流路を示した説明図である。

以下、本発明の撹拌脱泡機の実施形態を添付の図面を参照しながら詳細に説明する。図１は、本発明の撹拌脱泡機の内部の基本構造を例示したものである。図２～６の各々は、図１の基本構造を有する撹拌脱泡機であって、第１の揺動機構を備える実施形態であり、図７～１１の各々は、図１の基本構造を有する撹拌脱泡機であって、第２の揺動機構を備える実施形態である。

（第１の揺動機構を備える実施形態）
図１に例示するように、撹拌脱泡機（以下、装置１という）は、有底筒状に形成された架台フレーム２と、その上部に開閉自在に構成された蓋部３とを備えている。この架台フレーム２の内部には、支持体４が水平に保持されている。この支持体４には、ロータ５がその中心軸を鉛直方向にして回転可能に支持され、少なくとも１つ（図１では２つ）の駆動モータ６，７が取り付けられている。駆動モータ６は公転駆動用であり、駆動モータ７は自転駆動用である。

この駆動モータ６，７の駆動力は、プーリやベルト、歯車、チェーン等を適宜組み合わせてなる動力伝達機構を介して、ロータ５及び少なくとも１つ（図１では１つ）の容器アダプタ１０に伝達される。これにより、ロータ５が中心軸（公転軸Ｘ）の廻りに回転し、容器アダプタ１０が中心軸（自転軸Ｙ）の廻りに回転する。容器アダプタ１０の自転軸Ｙは、ロータ５の公転軸Ｘに対して傾斜している。

ロータ５の外縁部にはアダプタ支持部５１が固定されており、このアダプタ支持部５１に対して容器アダプタ１０が回転自在に支持されている。アダプタ支持部５１と容器アダプタ１０との間には、円環状のベアリング５３が配置されている。アダプタ支持部５１の支持体４側の端部を覆うようにカバー部５２が配設されている。

容器アダプタ１０は、有底筒状に形成されたアダプタ本体１０ａと、その上部において開閉自在に構成された蓋部１０ｅとを備えている。容器アダプタ１０の内部には有底筒状の容器８が収容され、この容器８の内部には被混練物が投入される。容器８は蓋を備えておらず、容器アダプタ１０に収容された容器８は、その開口部が蓋部１０ｅにより封止されるが、完全に密閉されるのではなく、僅かな隙間があり、空気が流通することは可能である。更に、アダプタ本体１０ａは、容器８と当接する最内層１０ｂと、この最内層１０ｂを覆う中間層１０ｃと、この中間層１０ｃを覆う最外層１０ｄとを含んでいる。最内層１０ｂと中間層１０ｃの間及び中間層１０ｃと最外層１０ｄの間には、それぞれ僅かな隙間があり、シール部材により封止されていない限り、この隙間が空気の流路となる。

なお、上述した装置１の内部構造は撹拌脱泡機における一般的な例を示すものであり、これに限定されるものではない。そのため、装置１の動力伝達機構は、駆動モータの駆動力をロータ及び容器アダプタに伝達するものであれば種々の形態を採用することができる。また、駆動モータや容器アダプタの台数は特に限定されるものではなく、動力伝達機構の構成を適宜変更することにより、１台の駆動モータを用いることができ、複数台の容器アダプタを用いることもできる。

本発明に係る撹拌脱泡機によれば、被混練物を撹拌又は脱泡する際の環境条件を変更することができる。撹拌時又は脱泡時の環境条件として、以下では減圧する場合、加圧する場合、減圧しながら容器アダプタを揺動させる場合、加圧しながら容器アダプタを揺動させる場合を例示する。

撹拌時又は脱泡時に減圧する場合、図２に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。この装置１は、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構を有している。容器アダプタ１０に内蔵されたピストン１１は、容器アダプタ１０と共に自転軸Ｙを中心に回転し、かつ自転軸Ｙ方向に揺動することができる。変圧機構は、このピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用するものである。この容積室１２は、ピストン１１と容器アダプタ１０（最外層１０ｄ）との間に形成されている。容積室１２は、空気が内包された略円筒状の密閉空間であり、ピストン１１の揺動により容積が可変するようになっている。

図３（Ａ），（Ｂ）に例示するように、ピストン１１は、自転軸Ｙ方向に延びる円柱状の軸部１１ａと、この軸部１１ａの一方側の端部に形成された円柱状の拡張部１１ｂからなる。また、ピストン１１の軸部１１ａには、他方側（支持体４側）の端部に起伏面１１ｘが形成されている。この起伏面とは、自転軸Ｙに直交する平坦な面ではなく、自転軸Ｙに直交する面に対して起伏を有することを意味する。図３（Ａ），（Ｂ）において、起伏面１１ｘは、自転軸Ｙに直交する面に対して傾斜した傾斜面を有している。或いは、起伏面１１ｘとして周方向に局所的に突起を形成してもよい。なお、図３（Ａ）に示すように、軸部１１ａの他方側（支持体４側）の端部において、突出量が最大となる端点１１ｙと突出量が最小となる端点１１ｚの間の距離ｄは、ピストン１１の自転軸Ｙ方向の揺動ストローク量に相当する。

ピストン１１は、弾性部材１３により自転軸Ｙ方向に支持体４側に向かって付勢されている。この弾性部材１３として、例えば皿バネを用いることができる。ピストン１１の起伏面１１ｘとカバー部５２との間には、ピストン１１の起伏面１１ｘと当接するようにベアリング１４が配設されている。このベアリング１４により、ピストン１１は自転軸Ｙを中心に円滑に回転することができる。ベアリング１４として、例えばボールベアリングを用いることができる。なお、ピストン１１に起伏面１１ｘとして局所的に突起が形成された場合、この突起と当接するようにベアリング１４は配置される。

このように第１の揺動機構として、ピストン１１を支持体４側に向かって付勢する弾性部材１３と、ピストン１１の支持体４側の端部に形成された起伏面１１ｘと、この起伏面１１ｘと当接するように配設されたベアリング１４とを有することで、ピストン１１は回転に応じて上下移動する。より具体的には、ピストン１１が回転してベアリング１４との当接位置が端点１１ｙから端点１１ｚに移動するにつれてピストン１１が下方に移動し、端点１１ｚから端点１１ｙに移動するにつれてピストン１１が上方に移動する。つまり、ピストン１１は１回転するごとに上下に１往復する。

なお、起伏面１１ｘの形状は、上述した形状に限定されるものではなく、例えば、ピストン１１の１／４周（９０°）の回転でピストン１１が下死点から上死点に変位するように起伏面１１ｘを形成してもよい。この場合には、ピストン１１の周上において端点１１ｙ，１１ｚが交互に２箇所ずつ形成されることになり、ピストン１１は１回転するごとに上下に２往復する。

ピストン１１の拡張部１１ｂには揺動切替機構２０が配設されている。この揺動切替機構２０は、ピストン１１の自転軸Ｙ方向の揺動の有無を切り替える機能を有している。揺動切替機構２０として、例えば、ピストン１１の拡張部１１ｂに設けられ、自転軸Ｙ方向に沿って移動可能に構成されたボルトを用いることができる。このボルトを容積室１２側に突き出すことにより、ボルトが最外層１０ｄに対する突っ張り部材として機能し、ピストン１１が上方に位置した状態で保持することができる。これにより、ピストン１１の揺動を任意に停止させることができる。

ピストン１１の軸部１１ａには回転抑制機構２５が配設されている。この回転抑制機構２５は、ピストン１１の相対的な回転を抑制する機能を有している。回転抑制機構２５として、例えば、ピストン１１の軸部１１ａの外周面に形成され、自転軸Ｙ方向に延在する溝部と、この溝部に嵌合する嵌合部材とを組み合わせて構成することができる。これにより、ピストン１１の容器アダプタ１０に対する回転時の滑りを抑制し、両者を一体的に回転させることができる。更に、溝部の長さを適宜調整することで、ピストン１１の揺動の変位量を制限する機能を付加することもできる。

ピストン１１の軸部１１ａの外周には、ピストン１１を自転軸Ｙ方向に摺動可能に支持する円筒状の軸受部材１５が配設されている。軸受部材１５として、例えば滑り軸受を用いることができる。また、ピストン１１の軸部１１ａ及び拡張部１１ｂの各々の外周には、容積室１２の空気を封止するための円環状のシール部材１６が配設されている。シール部材１６として、例えばＯリングを用いることができる。また、他にも空気を封止するための円環状のシール部材１７が配設されている。

容器アダプタ１０は、容積室１２と容器アダプタ１０の内部とを連通させる流路の中途位置に第１逆止弁４１を有すると共に、容積室１２と容器アダプタ１０の外部とを連通させる流路の中途位置に第２逆止弁４２を有している。第１逆止弁４１は容積室１２への流入のみを許容し、第２逆止弁４２は容積室１２からの流出のみを許容する。これら第１逆止弁４１及び第２逆止弁４２として、例えば、基端部がボルト等によりピストン１１に固定され、かつ先端部が自由端とされて片持ち状に支持される薄膜の弁を用いることができる。また、ピストン１１の拡張部１１ｂの容積室１２側の端面に凹部が形成され、この凹部において拡張部１１ｂを厚さ方向に貫通するように通気路４３が設けられ、通気路４３の一方側の端部は第１逆止弁４１により封止されている。また、容積室１２と容器アダプタ１０の中間層１０ｃとの間に通気路４４が設けられ、通気路４４の一方側の端部は第２逆止弁４２により封止されている。更に、容器アダプタ１０の側面には通気口１０ｘが設けられ、容器アダプタ１０の底面の中央部において中間層１０ｃを厚さ方向に貫通するように通気口１０ｙが設けられている。

上述した装置１において、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構は、容積室１２の体積変化に寄与するピストン１１とピストン１１の起伏面１１ｘと弾性部材１３とベアリング１４と、容積室１２を密閉するための第１逆止弁４１と第２逆止弁４２とシール部材１６と、容積室１２への空気の流路を確保するための通気口１０ｘ，１０ｙと通気路４３，４４とを含んでいる。なお、ピストン１１は、図３（Ａ），（Ｂ）に例示する内部構造を有している。

撹拌時に加圧する場合、図４に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。この装置１の実施形態において、容器アダプタ１０の中間層１０ｃの底面には、径方向の縁部から中央部に向かって延びる通気路４５が設けられている。この通気路４５の一方側の端部は通気路４３の近傍に開口している。また、容器アダプタ１０の中間層１０ｃを厚さ方向に貫通するように通気路４６が設けられている。この通気路４６は、通気路４４に隣接して配置されている。なお、ピストン１１は、図３（Ａ），（Ｂ）に例示する内部構造を有している。

上述した装置１において、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構は、容積室１２の体積変化に寄与するピストン１１とピストン１１の起伏面１１ｘと弾性部材１３とベアリング１４と、容積室１２を密閉するための第１逆止弁４１と第２逆止弁４２とシール部材１６と、容積室１２への空気の流路を確保するための通気口１０ｘと通気路４３，４４，４５，４６とを含んでいる。

撹拌時又は脱泡時に減圧しながら容器アダプタを揺動させる場合、図５に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。この装置１の実施形態において、容器アダプタ１０は、容器８とピストン１１とを互いに連結する連結機構を有している。具体的には、ピストン１１と容器アダプタ１０の最内層１０ｂとが互いに連結されている。容器アダプタ１０の最内層１０ｂの底面の中央部がピストン１１側に突出しており、この突出部分において最内層１０ｂとピストン１１の拡張部１１ｂとが複数本のボルト３１により連結されている。更に、ボルト３１を覆うように、円環状のシール部材３３を含むカバー３２が配設され、最内層１０ｂの底面が平坦になるように形成されている。連結機構は、容器アダプタ１０の最内層１０ｂとボルト３１とカバー３２とシール部材３３とを含むものである。また、容器アダプタ１０の中間層１０ｃには、中間層１０ｃを貫通するように通気口１０ｙが設けられている。この通気口１０ｙの直径は、最内層１０ｂの底面の突出部分の直径よりも大きく、通気口１０ｙを介して通気可能である。なお、ピストン１１は、図３（Ａ），（Ｂ）に例示する内部構造を有している。

上述した装置１において、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構は、容積室１２の体積変化に寄与するピストン１１とピストン１１の起伏面１１ｘと弾性部材１３とベアリング１４と、容積室１２を密閉するための第１逆止弁４１と第２逆止弁４２とシール部材１６と、容積室１２への空気の流路を確保するための通気口１０ｘ，１０ｙと通気路４３，４４とを含んでいる。

撹拌時に加圧しながら容器アダプタを揺動させる場合、図６に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。この装置１の実施形態において、容器アダプタ１０は、容器８とピストン１１とを互いに連結する連結機構を有している。具体的には、ピストン１１と容器アダプタ１０の最内層１０ｂとが互いに連結されている。容器アダプタ１０の最内層１０ｂの底面の中央部がピストン１１側に突出しており、この突出した部分において最内層１０ｂとピストン１１の拡張部１１ｂとが複数本のボルト３１により連結されている。更に、ボルト３１を覆うように、円環状のシール部材３３を含むカバー３２が配設され、最内層１０ｂの底面が平坦になるように形成されている。連結機構は、容器アダプタ１０の最内層１０ｂとボルト３１とカバー３２とシール部材３３とを含むものである。また、容器アダプタ１０の中間層１０ｃの底面には、径方向の縁部から中央部に向かって延びる通気路４５が設けられている。この通気路４５の一方側の端部は通気路４３の近傍に開口している。更に、容器アダプタ１０の中間層１０ｃを厚さ方向に貫通するように通気路４６が設けられている。この通気路４６は、通気路４４に隣接して配置されている。なお、ピストン１１は、図３（Ａ），（Ｂ）に例示する内部構造を有している。

（第２の揺動機構を備える実施形態）
図７～１１に例示する容器アダプタ１０を備える装置１は、図１～６に例示する容器アダプタ１０を備える装置１と、主にピストン１１の構造が異なっている。なお、図７～１１において、図１～６と同一物には同一符号を付してその部分の詳細な説明は省略する。

撹拌時又は脱泡時に減圧する場合、図７に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。最内層１０ｂの底部と中間層１０ｃの底部との間には嵩上げ部１０ｆが挿入されている。

図８（Ａ），（Ｂ）に例示するように、ピストン１１の軸部１１ａの外周面には、他方側（支持体４側）の端部に所定の深さを有する溝部２１ｘが形成されている。図８（Ａ），（Ｂ）において、溝部２１ｘは、軸部１１ａの全周にわたって他方側（支持体４側）の端部からの距離ｈを徐々に変化させながら連続的に形成されている。この距離ｈの最大値と最小値との差は、ピストン１１の自転軸Ｙ方向の揺動ストローク量に相当する。図８（Ａ），（Ｂ）では、ピストン１１の１／２周（１８０°）の回転でピストン１１が下死点から上死点に変位するように溝部２１ｘが形成されている。この溝部２１ｘにおいて、距離ｈが最小となる部位は端点２１ｙであり、距離ｈが最大となる部位は端点２１ｚである。

溝部２１ｘにはピン２２が嵌合している。このピン２２は、自転軸Ｙに対して直交する方向に延びている。ピン２２は、カバー部５２を貫通する孔に挿通され、カバー部５２に対して固定されており、ピン２２の先端部が溝部２１ｘと嵌合するように配置されている。このようなピン２２として、ピン２２の先端部と溝部２１ｘの壁面との摩擦を低減してピストン１１の回転をより滑らかにするために、ボールベアリングを含むベアリングピンを用いることができる。

このように第２の揺動機構として、ピストン１１の外周面に形成された溝部２１ｘと、この溝部２１ｘに嵌合するピン２２とを有することで、ピストン１１は回転に応じて上下移動する。より具体的には、ピストン１１が回転してピン２２との当接位置が端点２１ｙから端点２１ｚに移動するにつれてピストン１１が下方に移動し、端点２１ｚから端点２１ｙに移動するにつれてピストン１１が上方に移動する。つまり、ピストン１１は１回転するごとに上下に１往復する。

なお、溝部２１ｘの形状は、上述した形状に限定されるものではなく、例えば、ピストン１１の１／４周（９０°）の回転でピストン１１が下死点から上死点に変位するように溝部２１ｘを形成してもよい。この場合には、ピストン１１の周上において端点２１ｙ，２１ｚが交互に２箇所ずつ形成されることになり、ピストン１１は１回転するごとに上下に２往復する。

容器アダプタ１０は、容積室１２と容器アダプタ１０の内部とを連通させる流路の中途位置に第１逆止弁４１を有すると共に、容積室１２と容器アダプタ１０の外部とを連通させる流路の中途位置に第２逆止弁４２を有している。第１逆止弁４１は容積室１２への流入のみを許容し、第２逆止弁４２は容積室１２からの流出のみを許容する。これら第１逆止弁４１及び第２逆止弁４２として、例えば、ダックビルバルブを用いることができる。このダックビルバルブは、フランジ（基部）から延びる突出部が先端に向かうにつれて先細り、先端部にスリットを有することで、一方向のみに流れを抑制することができる。ダックビルバルブは遠心力の影響を受けにくいため、ダックビルバルブを用いた場合には公転による遠心力の変化に際して空気が逆流しにくい。また、ピストン１１の拡張部１１ｂの厚さ方向に貫通するように通気路４３が設けられ、通気路４３の一方側の端部は第１逆止弁４１により封止されている。また、容積室１２と容器アダプタ１０の中間層１０ｃとの間に通気路４４が設けられ、通気路４４の一方側の端部は第２逆止弁４２により封止されている。更に、容器アダプタ１０の側面には通気口１０ｘが設けられ、容器アダプタ１０の底面の中央部において中間層１０ｃを厚さ方向に貫通するように通気口１０ｙが設けられている。

上述した装置１において、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構は、容積室１２の体積変化に寄与するピストン１１と溝部２１ｘとピン２２と、容積室１２を密閉するための第１逆止弁４１と第２逆止弁４２とシール部材１６と、容積室１２への空気の流路を確保するための通気口１０ｘ，１０ｙと通気路４３，４４とシール部材１７とを含んでいる。

撹拌時に加圧する場合、図９に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。最内層１０ｂの底部と中間層１０ｃの底部との間には、嵩上げ部１０ｆが挿入されている。この装置１の実施形態において、容器アダプタ１０の中間層１０ｃの底面には、径方向の縁部から中央部に向かって延びる通気路４５が設けられている。この通気路４５の一方側の端部は通気路４３の近傍に開口している。また、容器アダプタ１０の中間層１０ｃを厚さ方向に貫通するように通気路４６が設けられている。この通気路４６は、通気路４４に隣接して配置されている。なお、ピストン１１は、図８（Ａ），（Ｂ）に例示する内部構造を有している。

上述した装置１において、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構は、容積室１２の体積変化に寄与するピストン１１と溝部２１ｘとピン２２と、容積室１２を密閉するための第１逆止弁４１と第２逆止弁４２とシール部材１６と、容積室１２への空気の流路を確保するための通気口１０ｘと通気路４３，４４，４５，４６とシール部材１７とを含んでいる。

撹拌時又は脱泡時に減圧しながら容器アダプタを揺動させる場合、図１０に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。この装置１の実施形態において、容器アダプタ１０は、容器８とピストン１１とを互いに連結する連結機構を有している。具体的には、ピストン１１と容器アダプタ１０の最内層１０ｂとが互いに連結されている。容器アダプタ１０の最内層１０ｂの底面の中央部がピストン１１側に突出しており、この突出部分において最内層１０ｂとピストン１１の拡張部１１ｂとが複数本のボルト３１により連結されている。更に、ボルト３１を覆うように、円環状のシール部材３３を含むカバー３２が配設され、最内層１０ｂの底面が平坦になるように形成されている。連結機構は、容器アダプタ１０の最内層１０ｂとボルト３１とカバー３２とシール部材３３とを含むものである。また、容器アダプタ１０の中間層１０ｃには、中間層１０ｃを貫通するように通気口１０ｙが設けられている。この通気口１０ｙの直径は、最内層１０ｂの底面の突出部分の直径よりも大きく、通気口１０ｙを介して通気可能である。なお、ピストン１１は、図８（Ａ），（Ｂ）に例示する内部構造を有している。

撹拌時に加圧しながら容器アダプタを揺動させる場合、図１１に例示する容器アダプタ１０を備えた装置１が用いられる。この装置１の実施形態において、容器アダプタ１０は、容器８とピストン１１とを互いに連結する連結機構を有している。具体的には、ピストン１１と容器アダプタ１０の最内層１０ｂとが互いに連結されている。容器アダプタ１０の最内層１０ｂの底面の中央部がピストン１１側に突出しており、この突出した部分において最内層１０ｂとピストン１１の拡張部１１ｂとが複数本のボルト３１により連結されている。更に、ボルト３１を覆うように、円環状のシール部材３３を含むカバー３２が配設され、最内層１０ｂの底面が平坦になるように形成されている。連結機構は、容器アダプタ１０の最内層１０ｂとボルト３１とカバー３２とシール部材３３とを含むものである。また、容器アダプタ１０の中間層１０ｃの底面には、径方向の縁部から中央部に向かって延びる通気路４５が設けられている。この通気路４５の一方側の端部は通気路４３の近傍に開口している。更に、容器アダプタ１０の中間層１０ｃを厚さ方向に貫通するように通気路４６が設けられている。この通気路４６は、通気路４４に隣接して配置されている。なお、ピストン１１は、図８（Ａ），（Ｂ）に例示する内部構造を有している。

上述した装置１において、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる変圧機構は、容積室１２の体積変化に寄与するピストン１１と溝部２１ｘとピン２２と、容積室１２を密閉するための第１逆止弁４１と第２逆止弁４２とシール部材１６と、容積室１２への空気の流路を確保するための通気口１０ｘと通気路４３，４４，４５，４６とを含んでいる。

次に、被混練物を撹拌及び脱泡する際の装置１の動作について説明する。図２又は図７に例示した容器アダプタ１０を備えた装置１を用いた場合、予め容器アダプタ１０内に、被混練物を投入した容器８を収容しておく。そして、駆動モータ６を駆動し、駆動モータ６の回転がロータ５に伝達され、ロータ５が回転（公転）する。それと同時に、駆動モータ７を駆動し、駆動モータ７の回転が容器アダプタ１０に伝達され、容器アダプタ１０が回転（自転）する。

この容器アダプタ１０の回転に応じて、ピストン１１が自転軸Ｙ方向に所定区間で揺動（往復運動）する。その際、ピストン１１が上方に移動することで容積室１２の容積が増加し、ピストン１１が下方に移動することで容積室１２の容積が減少する。ここで、ピストン１１が上方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が低下していき、容器８の内部の空気が吸引され、その吸引された空気は第１逆止弁４１を通って容積室１２に流入する。そして、ピストン１１が下方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が増大していき、容積室１２の一部の空気は第２逆止弁４２を通って容器アダプタ１０の外部に排出される。この一連の動作が繰り返されることにより、空気が容器アダプタ１０の内部から外部に徐々に排出され、容器８の内部の圧力が低下して真空状態に近づいていく。このようにピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用し、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させて、容器アダプタ１０の内部から外部に空気を排出することができる。

上述したピストン１１の揺動によって生じる空気の流路は、図１２（Ａ）に例示するように、容積室１２と容器アダプタ１０の内部とを連通させる第１流路Ｒ１（図の一点鎖線の矢印）と、容積室１２と容器アダプタ１０の外部とを連通させる第２流路Ｒ２（図の実線の矢印）である。容積室１２への流入のみを許容する第１逆止弁４１を備えた第１流路Ｒ１と、容積室１２からの流出のみを許容する第２逆止弁４２を備えた第２流路Ｒ２により、容器アダプタ１０における空気の流れは全体として一方向に限定されている。

図４又は図９に例示した容器アダプタ１０を備えた装置１を用いた場合、容器アダプタ１０の回転に応じて、ピストン１１が自転軸Ｙ方向に所定区間で揺動（往復運動）する。その際、ピストン１１が上方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が低下していき、容器アダプタ１０の外部から空気が吸引され、その吸引された空気は第１逆止弁４１を通って容積室１２に流入する。そして、ピストン１１が下方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が増大していき、容積室１２の一部の空気は第２逆止弁４２を通って容器アダプタ１０の内部に排出される。この一連の動作が繰り返されることにより、空気が容器アダプタ１０の外部から内部に徐々に取り込まれ、容器８の内部の圧力が高まっていく。このようにピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用し、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させて、容器アダプタ１０の外部から内部に空気を導入することができる。

上述したピストン１１の揺動によって生じる空気の流路は、図１２（Ｂ）に例示するように、容積室１２と容器アダプタ１０の内部とを連通させる第１流路Ｒ１（図の一点鎖線の矢印）と、容積室１２と容器アダプタ１０の外部とを連通させる第２流路Ｒ２（図の実線の矢印）である。容積室１２への流入のみを許容する第１逆止弁４１を備えた第２流路Ｒ２と、容積室１２からの流出のみを許容する第２逆止弁４２を備えた第１流路Ｒ１により、容器アダプタ１０における空気の流れは全体として一方向に限定されている。

図５又は図１０に例示した容器アダプタ１０を備えた装置１を用いた場合、容器アダプタ１０の回転に応じて、ピストン１１が自転軸Ｙ方向に所定区間で揺動（往復運動）し、連結された最内層１０ｂも揺動する。その際、ピストン１１が上方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が低下していき、容器８の内部の空気が吸引され、その吸引された空気は第１逆止弁４１を通って容積室１２に流入する。そして、ピストン１１が下方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が増大していき、容積室１２の一部の空気は第２逆止弁４２を通って容器アダプタ１０の外部に排出される。この一連の動作が繰り返されることにより、空気が容器アダプタ１０の内部から外部に徐々に排出され、容器８の内部の圧力が低下して真空状態に近づいていく。このようにピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用し、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させて、容器アダプタ１０の内部から外部に空気を排出することができる。

上述したピストン１１の揺動によって生じる空気の流路は、図１２（Ｃ）に例示するように、容積室１２と容器アダプタ１０の内部とを連通させる第１流路Ｒ１（図の一点鎖線の矢印）と、容積室１２と容器アダプタ１０の外部とを連通させる第２流路Ｒ２（図の実線の矢印）である。容積室１２への流入のみを許容する第１逆止弁４１を備えた第１流路Ｒ１と、容積室１２からの流出のみを許容する第２逆止弁４２を備えた第２流路Ｒ２により、容器アダプタ１０における空気の流れは全体として一方向に限定される。

図６又は図１１に例示した容器アダプタ１０を備えた装置１を用いた場合、容器アダプタ１０の回転に応じて、ピストン１１が自転軸Ｙ方向に所定区間で揺動（往復運動）し、連結された最内層１０ｂもする。その際、ピストン１１が上方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が低下していき、容器アダプタ１０の外部から空気が吸引され、その吸引された空気は第１逆止弁４１を通って容積室１２に流入する。そして、ピストン１１が下方に移動するにつれて、容積室１２の圧力が増大していき、容積室１２の一部の空気は第２逆止弁４２を通って容器アダプタ１０の内部に排出される。この一連の動作が繰り返されることにより、空気が容器アダプタ１０の外部から内部に徐々に取り込まれ、容器８の内部の圧力が高まっていく。このようにピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用し、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させて、容器アダプタ１０の外部から内部に空気を導入することができる。

上述したピストン１１の揺動によって生じる空気の流路は、図１２（Ｄ）に例示するように、容積室１２と容器アダプタ１０の内部とを連通させる第１流路Ｒ１（図の一点鎖線の矢印）と、容積室１２と容器アダプタ１０の外部とを連通させる第２流路Ｒ２（図の実線の矢印）である。容積室１２への流入のみを許容する第１逆止弁４１を備えた第２流路Ｒ２と、容積室１２からの流出のみを許容する第２逆止弁４２を備えた第１流路Ｒ１により、容器アダプタ１０における空気の流れは全体として一方向に限定される。

上述した撹拌脱泡機では、容器アダプタ１０の回転に応じて、ピストン１１は自転軸Ｙを中心に回転しながら自転軸Ｙ方向に所定区間で揺動（往復運動）し、変圧機構がピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用して容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させる。例えば、容積室１２の体積変化を利用して容器アダプタ１０の内部から外部に空気を排出することにより、容器アダプタ１０の内部を減圧して真空状態にすることができる。また、容積室１２の体積変化を利用して容器アダプタ１０の外部から内部に空気を送り込むことにより、容器アダプタ１０の内部を加圧することができる。これにより、被混練物を撹拌又は脱泡する際の圧力条件を最適化し、被混練物を効率的に撹拌又は脱泡することができる。

このように容器アダプタ１０の構成を適宜選択することにより、被混練物に適した撹拌や脱泡を行うことができる。例えば、図２又は図７に例示した容器アダプタ１０を用いることで、容器８内を真空状態にしながら被混練物の脱泡を行うことで脱泡能力を向上できる。また、図４又は図９に例示した容器アダプタ１０を用いることで、容器８内を加圧しながら被混練物の撹拌を行うことで撹拌能力を向上できる。更に、図５又は図１０に例示した容器アダプタ１０を用いることで、容器８内を真空状態にしつつ揺動させながら撹拌や脱泡を行うことができる。また、図６又は図１１に例示した容器アダプタ１０を用いることで、容器８内を加圧状態にしつつ揺動させながら撹拌や脱泡を行うことができる。このように本発明では、容器アダプタ１０を含む装置の一部を交換するだけで容器８内を真空状態又は加圧状態にできる機構を付加できるので、従来の装置を大幅に改変することなく導入できる点で、非常に有益である。

従来の撹拌脱泡機では、被混練物の脱泡を真空状態で行うのに、例えば、真空ポンプを搭載して容器内を真空状態にすることや、回転機構全体をチャンバーで囲ってチャンバー内を真空状態にすること、ロータリージョイント等を用いて容器内を真空状態にすること等が行われていたが、これらの場合には設置スペースが必要になるので、装置全体が大型化する傾向がある。これに対して、本発明では、容器アダプタ周辺の機構を変更するのみで済むので、省スペースであって低コストで実現することができる。

上記撹拌脱泡機において、揺動機構は、ピストン１１を支持体４側に向かって付勢する弾性部材１３と、ピストン１１の支持体４側の端部に形成された起伏面１１ｘと、この起伏面１１ｘと当接するように配設されたベアリング１３からなることが好ましい。或いは、揺動機構は、ピストンの外周面に形成された溝部２１ｘと、この溝部に嵌合するピン２２からなることが好ましい。いずかの構造を有する揺動機構を用いることで、変圧機構が、円滑に、ピストン１１の揺動に伴う容積室１２の体積変化を利用し、容器アダプタ１０の内部の圧力を変化させることができる。

更に、ピストン１１の自転軸Ｙ方向の揺動の有無を切り替える揺動切替機構２０を有することで、ピストン１１の揺動を任意に停止させた状態で、被混練物の撹拌又は脱泡を行うことができる。被混練物の種類に応じて、ピストン１１を揺動させない方が撹拌又は脱泡に適している場合などに用いる。

また、容器アダプタ１０がピストン１１と容器８とを互いに連結する連結機構を有することで、ピストン１１と容器８が一体的に揺動し、より効率的に被混練物を脱泡又は撹拌することができる。

上述した実施形態では、容器アダプタ１０のアダプタ本体が３層からなる例を示したが、これに限定されるものではなく、例えば、アダプタ本体を１層又は２層で構成し、アダプタ本体の内部に空気の流路を適宜設けるようにしてもよい。

また、上述した実施形態では、容器アダプタ１０において、蓋部１０ｅを取り付けた状態で撹拌又は脱泡を行ったが、蓋部１０ｅを取り外した状態で撹拌又は脱泡を行うことも可能である。即ち、容器アダプタ１０は密閉されないため、容器８内は真空状態又は加圧状態にならない。この場合の容器アダプタ１０は、図５、図６、図１０又は図１１に示した容器アダプタ１０と構造的には上部に蓋部１０ｅが取り付けられていない点で異なる。このように蓋部１０ｅが取り付けられていない場合には、容器アダプタ１０に内蔵されたピストン１１が容器アダプタ１０と共に自転軸Ｙを中心に回転し、かつ自転軸Ｙ方向に揺動する。即ち、ピストン１１に連結された容器アダプタ１０の最内層１０ｂが自転軸Ｙ方向に揺動するので、容器８が揺動運動する。このような撹拌脱泡機では、容器アダプタ１０の回転に応じて、ピストン１１は自転軸Ｙを中心に回転しながら自転軸Ｙ方向に所定区間で揺動（往復運動）するので、従来の公転運動及び自転運動に揺動運動を付加することができ、被混練物を効率的に撹拌又は脱泡することができる。つまり、容器８内を真空状態又は加圧状態にせずに、揺動運動を付加するだけでも従来の機構に対して撹拌又は脱泡の効果が期待できる。

なお、蓋部１０ｅが取り付けられていない場合、ピストン１１が自転軸Ｙ方向に揺動すれば良いので、必要に応じて、容器８内の減圧や加圧に寄与する部材（例えば、逆止弁やバルブ、シール部材など）の設置や空気の流路の形成を省略することもできる。また、その場合、ピストン１１は、図３（Ａ），（Ｂ）又は図８（Ａ），（Ｂ）に例示した形状に限定されるものではなく、例えば、単一の円柱状を有していても良い。

１撹拌脱泡機
２架台フレーム
３蓋部
４支持体
５ロータ
６，７駆動モータ
８容器
１０容器アダプタ
１１ピストン
１１ｘ起伏面
１２容積室
１３弾性部材
１４ベアリング
２０揺動切替機構
２１ｘ溝部
２２ピン
４１第１逆止弁
４２第２逆止弁
Ｒ１第１流路
Ｒ２第２流路
Ｘ公転軸
Ｙ自転軸

Claims

支持体と、この支持体に対して回転可能に支持されたロータと、このロータを駆動する駆動モータと、前記ロータの公転軸に対して傾斜した自転軸で前記ロータに対して回転可能に支持された有底筒状の容器アダプタと、この容器アダプタに収容される容器とを備えた撹拌脱泡機において、
前記容器アダプタに内蔵され、この容器アダプタと共に前記自転軸を中心に回転可能であって前記自転軸方向に揺動可能に構成されたピストンと、このピストンと前記容器アダプタとの間に形成された容積室と、前記ピストンを前記自転軸方向に揺動させる揺動機構と、前記ピストンの揺動に伴う前記容積室の体積変化を利用して前記容器アダプタの内部の圧力を変化させる変圧機構とを有することを特徴とする撹拌脱泡機。
前記揺動機構が、前記ピストンを前記支持体側に向かって付勢する弾性部材と、前記ピストンの前記支持体側の端部に形成された起伏面と、この起伏面と当接するように配設されたベアリングからなることを特徴とする請求項１に記載の撹拌脱泡機。
前記揺動機構が、前記ピストンの外周面に形成された溝部と、この溝部に嵌合するピンからなることを特徴とする請求項１に記載の撹拌脱泡機。
前記容積室と前記容器アダプタの内部とを連通させる第１流路と、前記容積室と前記容器アダプタの外部とを連通させる第２流路とを有し、前記第１流路が前記容積室への流入のみを許容する第１逆止弁を備え、前記第２流路が前記容積室からの流出のみを許容する第２逆止弁を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の撹拌脱泡機。
前記容積室と前記容器アダプタの内部とを連通させる第１流路と、前記容積室と前記容器アダプタの外部とを連通させる第２流路とを有し、前記第２流路が前記容積室への流入のみを許容する第１逆止弁を備え、前記第１流路が前記容積室からの流出のみを許容する第２逆止弁を備えることを特徴とする請求項２又は３に記載の撹拌脱泡機。
前記ピストンの前記自転軸方向の揺動の有無を切り替える揺動切替機構を有することを特徴とする請求項２に記載の撹拌脱泡機。
前記容器アダプタが前記容器と前記ピストンとを互いに連結する連結機構を有することを特徴とする請求項２又は３に記載の撹拌脱泡機。