JP4072733B2 - 被攪拌材の攪拌・脱泡方法とその装置 - Google Patents

Description

本発明は、被攪拌材の攪拌作業と、脱泡作業とに用いる被攪拌材の攪拌・脱泡方法とその装置に関し、特に攪拌脱泡作業時に容器に収納された被攪拌材の温度の上昇を防ぐための被攪拌材の攪拌・脱泡方法とその装置に関するものである。

技術の背景

本発明の対象となる被攪拌材は、医薬用、電子部品関連材料及び液晶用の材料等の気泡を嫌う被攪拌材であり、これら被攪拌材を製造する場合は、一般的に遊星式攪拌脱泡装置が使用されている。

上記遊星式攪拌脱泡装置としては、近年種々の装置が開発されているが、そのもととなる装置として、特許第２７１１９６４号（特開平６−７１１１０号）に記載の装置が知られている。この装置の基本的な構成は、容器を装着する容器受けの設けられたアーム体を伝達手段（公転・自転カットベアリング等）を介して公転する駆動源と、アーム体に設けられた容器受けを伝達手段（公転・自転カットベアリング等）を介して自転する駆動源との２個の駆動源が設けられた二軸の構成で、各駆動源によりアーム体の公転数及び容器の自転数をそれぞれ独立制御しながら容器内の被攪拌材を攪拌・脱泡する装置である。

また、上記装置の基本構成（公転・自転カットベアリング等の伝達手段による二軸の構成）をもとに、１個の駆動源でアーム体の公転数に対して、容器の自転数を独立して制御する装置（特許第３２１３７３５号（特開平７−２８９８７３号））が提案されている。

これらの装置は、アーム体の容器受けに設けられた容器を自転及び公転することで、容器内の被攪拌材に縦方向の対流を与えて被攪拌材を攪拌するとともに被攪拌材を容器への遠心力により容器の側壁に押圧して内在する気泡を押し出して脱泡することで、精度の高い被攪拌材をえるように使用する。

また、被攪拌材の使用目的（例えば、半導体用等）によって数十ミクロン以下の精度の脱泡度を必要とする場合は、攪拌、脱泡作業時に真空圧をかけるべく装置全体を真空チャンバ内に配置し、又は容器内のみを真空にする装置が考えられた。特に、高粘液中の脱泡作用は真空度を制御しながら真空引きして排除する方法が考えられた。

発明が解決しようとする課題

しかしながら、上記各装置による攪拌作業及び脱泡作業時においてアーム体及び容器はそれぞれ回転数を独立して制御しているもの高速で回転しているために、装置本体の設けられたチャンバ内及び／又は容器内は温度の急激な上昇が起こり、熱による影響を受けやすい（変質等する場合）被攪拌材においてはこの温度上昇が大きな問題点となっている。
特に、チャンバ内を真空又は容器内を真空した場合のアーム体及び容器の高速回転は大気圧中に比しさらに急激に温度上昇が起こり、被攪拌材は熱による影響を受けやすいという欠点がある。

また、温度上昇に対応すべく自転及び公転の回転数を制御することも考えられるが、容器の自転及びアーム体の公転による各回転数は攪拌作業と脱泡作業において重要な要素であり、回転数の制御だけでは温度の上昇に十分に対応することができない。

そこで、本発明は、容器内の温度上昇を押さえ、熱による影響を受けやすい被攪拌材であっても、最適な状態で攪拌、脱泡することのできる被攪拌材の攪拌・脱泡方法とその装置を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

即ち、本発明は上記のような課題を解決するために、第１の解決手段として請求項１に記載のように、被攪拌材の収納された容器を嵌入する容器受けを回転することで容器を自転し、該容器受けの設けられたアーム体を公転することで容器に収納された被攪拌材を攪拌・脱泡する被攪拌材の攪拌・脱泡方法であって、容器受けには保冷剤を外周側面及び底面部分に別々に収納すべく凹状空間部の形成されたアダプターを介して容器を嵌入することで容器の外周側面及び底面部分の広い部分に渡って保冷剤を密着させて容器内での被攪拌材の上下の対流が発生する攪拌時、及び遠心力により被攪拌材を内壁に押圧する脱泡時に温度調整しながら攪拌・脱泡することを特徴とする。

具体的な構成としての装置は、請求項２に記載のように、被攪拌材の収納された容器と、該容器の嵌入された容器受けと、該容器受けを端部側に設けたアーム体と、容器受けを伝達手段を介して自転及びアーム体を伝達手段を介して公転するための駆動源とから構成された装置本体と、該装置本体を収納するためのチャンバとから構成された被攪拌材の攪拌・脱泡装置において、チャンバには真空ポンプを連結し、容器受けには保冷剤を外周側面及び底面部分に別々に収納するための凹状空間部の形成されたアダプターが設けられ、容器受けにアダプターを介して容器を嵌入することで容器の外周側面及び底面部分の広い部分に渡って保冷剤を密着させて温度調整しながら真空下で攪拌・脱泡することを特徴とする。

発明の作用及び効果

次に、上記のような構成からなる攪拌・脱泡方法及び装置の作用効果について説明する。

先ず、容器内に所定の被攪拌材を収納した後該容器をチャンバを開放して装置本体（容器と容器受けとアーム体と駆動源とから構成）のアーム体に設けられた容器受けに装着する。そして、チャンバを閉塞し駆動源を作動し該駆動源の回転駆動力を伝達手段を介して容器受けの設けられたアーム体に伝達してアーム体を公転駆動するとともに、前記駆動源の回転駆動力を他の伝達手段を介してアーム体に設けられた容器受けに伝達して容器を自転駆動する。

その後、容器受けの自転数及びアーム体の公転数を被攪拌材の種類に応じてそれぞれ独立して制御し、容器内の被攪拌材に最適な縦方向の対流を与えて被攪拌材を攪拌するとともに被攪拌材を容器への遠心力により容器の側壁に押圧して内在する気泡を押し出して脱泡することで、被攪拌材を攪拌、脱泡する。この際、チャンバ内及び容器内は容器受け及びアーム体の高速の回転駆動に伴って温度上昇がおこり、容器内の被攪拌材が熱の影響を受けやすい材料である場合は、容器受けにアダプターを介して形成された保冷剤を収納した凹状空間部により容器の外周側面、底面部分の広い部分に渡って保冷剤を密着させて温度調整し容器内の被攪拌材は熱の影響なく高速で攪拌作業・脱泡作業を連続して行うことができる。

攪拌作業・脱泡作業の精度を上げるべく真空下で各作業を行う場合があり、この場合温度上昇が大気圧中より高くなるために容器内の被攪拌材はより熱の影響を受けることとなる。従って、アダプターを介して形成された保冷剤を収納した凹状空間部により容器の外周側面、底面部分の広い部分に渡って保冷剤を密着させて容器を直接的に冷却して容器内の被攪拌材の温度の上昇を抑える（温度を所望の温度に制御することを含む）ことで、被攪拌材は真空下でも熱の影響を受けることなく最適な状態で攪拌及び脱泡されることとなる。

このように、本発明は、容器受け及びアーム体の高速の回転駆動に発生する温度上昇を温度調整手段により所望の温度に調整することができるために、熱の影響を受けやすい被攪拌材であっても変質することなく攪拌作業・脱泡作業を行うことができる。

また、真空下での攪拌脱泡時においては、温度上昇が大気圧中より高くなるためにより有効に利用することができる。

好ましい実施の態様

以下、本発明の実施の態様を、図面に従って説明する。図１は、本発明の一実施例である攪拌・脱泡装置を示す概略説明断面図である。

本発明の攪拌・脱泡装置１は、下端側に設けられた公転用の駆動モーター２に連動されて公転駆動する逆アーチ状（両端側が公転軸側に所定の角度で傾斜して形成）のアーム体３と、該アーム体３の両端側近傍に回転自在に設けられた一対の容器受け４と、該容器受け４に載置する上部開口で略円筒状の容器５とから構成された装置本体６と、該装置本体６を内装するチャンバ７とから構成されている。

前記駆動モーター２とアーム体３との伝達手段は、アーム体３の下端縁部に設けられた歯車と、モーター軸に設けられた歯車との螺合で動力を伝達する方法や、モーター軸に直接アーム体３を取り付けることも可能であり、またモーター軸とアーム体３とをベルトを介して伝動することも可能である。

前記アーム体３は、アーム体３を歯車の設けられたドラム部分８と、内側に折曲されたアーチ状で容器受け４の設けられた取付部分９とから形成されている。

前記容器受け４は、アーム体３の取付部分９に回転自在に設けられた支軸１０に固定されている。

前記容器受け４の伝達手段は、前記支軸１０の下方側で外嵌固定されたプーリー１１と、ドラム部８に固着された歯車の上方でベアリング（公転・自転カットベアリイグ機構）を介して回転自在に外嵌された中継プーリー１２とをベルト１３を介して伝達されている。

前記チャンバ７は装置本体６のアーム体３及び容器受け４部分（駆動モータ２等の駆動部以外）を内置するように設けられ、チャンバ７には温度調整手段が設けられている。温度調整手段としては、チャンバ７内に所定の温度の冷気を挿入してチャンバ７内を冷却する方法や、チャンバ７自体を所定の温度へ冷却する方法（空冷、水冷）等通常考えられる冷却方法をもちいる構成とすることが考えられる。また、チャンバ７内に、温度センサー（図示せず）を設けることで、温度センサーでチャンバ７内の温度を感知しチャンバ７内の温度が一定の温度以上に達した場合に、自動的に温度調整手段が作動すべく制御盤（図示せず）にプログラムすべきことも可能である。

次に、上記構成の脱泡・攪拌装置１を使用して、熱による影響を受けやすい被攪拌材料（例えば、熱硬化性樹脂等）を攪拌、脱泡する場合について説明する。

先ず、攪拌・脱泡する溶剤の種類等に応じて自転数、及び公転数（必要に応してチャンバ７内の適切温度を設定）を制御盤（図示せず）に入力し、容器５内に被攪拌材を収納した後、該容器５をチャンバ７を開放して装置本体６のアーム体３に設けられた容器受け４に装着する。そして、チャンバ７を閉塞し駆動モーター２を作動し該駆動モーター２の回転駆動力を伝達手段を介して容器受け４の設けられたアーム体３に伝達してアーム体３を公転駆動するとともに、前記駆動モーター２の回転駆動力を他の伝達手段を介してアーム体３に設けられた容器受け４を自転駆動する。

この状態で、容器５の自転及びアーム体３の公転の各回転数はそれぞれ制御された状態で回転駆動することとなる。

これにより、容器５内の被攪拌材は容器５が公転軸側に所定の角度傾斜していることと該容器の自転により容器５内で上下の対流が発生し、この対流により攪拌されるとともに、アーム体３の公転により容器５に遠心力が働き、該遠心力により容器５内の被攪拌材は容器３の内壁に押圧されることとなり内在する気泡を外側に押し出して脱泡されることとなる。

この際、アーム体３及び容器５は高速で回転駆動するためにチャンバ７内及び容器５内は温度が上昇し、容器５内の被攪拌材は熱による影響を受けることとなる。従って、チャンバ７内の温度の上昇又は容器５内の温度の上昇を温度センサーで感知し設定された温度に達すると温度調整手段が作動して温度の上昇を抑える。このため容器５内の被攪拌材は熱による影響を受けることなく最適な攪拌作用・脱泡作用が行われることとなる。

このように、本発明は、脱泡・攪拌装置１に温度調整手段が設けられているためにあらゆる種類の被攪拌材を適切に攪拌脱泡することができる。

尚、上記実施例では、チャンバ７内及び容器５内を区別することなく温度調整を行ったが、本発明の脱泡・攪拌装置１は上記実施例に限定されるものでない。他の実施例として容器５のみを冷却する温度調整手段について説明する。この方法は、真空中での使用に対応する場合に特に利用しやすい構成である。先ず図２は温度調整手段が設けられた容器受けを示す説明斜視図であり、図３は図２のＡ−Ａ線断面図であり、図４は図２のＢ−Ｂ線断面図であり、図５は容器受けに温度調整手段としての保冷剤が設けられた状態を示す説明断面図であり、図６は容器受けに温度調整手段としての水が設けられた状態を示す説明断面図であり、図７はアダプターを介して容器を設けた容器受けを示す概略断面図である。

上部開放の円筒状容器受け４には、その内底面部分に上部開放の凹状空間部４ａと、内側面部分に横方向開放の凹状空間部４ｂとが形成されている。

上記横方向開放の凹状空間部４ｂの形成は、内側全域に円筒状に形成され、側面全体より容器５を保冷すべく構成されている。尚、凹状空間部４ｂの形状はこれに限定されるものでなく、例えば、凹状空間部４ｂを側面に複数の縦長の溝状に形成することも可能であり、また、凹状空間部４ｂに網目等の蓋を設け、温度調整手段である保冷剤を収納し易く構成することも可能である。

容器受け４内には被攪拌材の収納された容器５が装着され、該容器５の外周側面５ａ、底面部分５ｂの広い部分に渡って温度調整手段が密着すべく設けられている。

温度調整手段としての保冷剤は、保冷用媒体（水溶性高分子を水に溶解したゲル状物、水あるいは水を主体とした混合溶媒を吸収した吸水性樹脂のゲル状物、又はこれらに氷点降下物質を添付したゲル状物、又はこれらと水溶解時に吸熱する物質とからなるゲル状物、及び吸水性樹脂と水溶性高分子と水と親水性アルコールからなるゲル状物等）を封入（不透水性のフィルムであれば特に制限がないが、合成樹脂製フィルム、金属製フィルム等が使用される）して構成されている。

先ず、攪拌・脱泡する溶剤の種類等に応じて容器５の自転数及びアーム体３の公転数、真空度を制御盤（図示せず）に入力する。そして、容器５内に被攪拌材を収納し、該容器５をチャンバ７を開放して装置本体６のアーム体３に設けられた容器受け４に装着する。そして、チャンバ７を閉塞し駆動モーター２を作動し該駆動モーター２の回転駆動力を伝達手段を介して容器受け４の設けられたアーム体３に伝達してアーム体３を公転駆動するとともに、前記駆動モーター２の回転駆動力を他の伝達手段を介してアーム体３に設けられた容器受け４を自転駆動する。

この状態で、容器５の自転及びアーム体３の公転の各回転数はそれぞれ制御された状態で回転駆動することとなる。これにより、容器５内の被攪拌材は容器５が公転軸側に所定の角度傾斜していることと該容器の自転により容器５内で上下の対流が発生し、この対流により攪拌されるとともに、アーム体３の公転により容器５に遠心力が働き、該遠心力により容器５内の被攪拌材は容器３の内壁に押圧されることとなり内在する気泡を外側に押し出して脱泡されることとなる。

この際、アーム体３及び容器５は高速で回転駆動するためにチャンバ７内及び容器５内は温度が上昇するが、該容器５には容器受け４の凹状空間部４ａ、４ｂにそれぞれに設けられた温度調整手段が密着すべく設けられているために、容器５内の被攪拌材は熱による影響を受けることなく最適な攪拌作用・脱泡作用が行われることとなる。

尚、チャンバ７に真空ポンプ（図示せず）を配管（図示せず）を介して連結し、チャンバ７内を真空にして攪拌、脱泡する場合でも、容器５のみを冷却しているために、大気圧より高い温度で加熱しやすい真空下に曝されても被攪拌材が熱による変質等をおこすことなく攪拌、脱泡を行うことができる。

尚、上記実施例では、容器受け４の凹状空間部４ａ、４ｂにそれぞれ温度調整手段としての保冷剤を設けたが、温度調整手段はこれに限定されるものでなく、凹状空間部４ａに水やエチレングリコール水溶液等の冷却能力に優れた冷媒を設けることも可能である。この場合は、容器５内に発生する熱を水等が気化し熱をうばって蒸発することで放熱する作用を利用する。このため、例えば、凹状空間部４ａのみに水等を設けるのではなく、凹状空間部４ｂにも水を所望の形状等に封入して設けることで放熱面積を増やすように構成することも可能である。さらに、凹状空間部４ｂには保冷剤を設け凹状空間部４ａには水等を設けるように構成することも可能である。

又、上記実施例では、容器受け４に直接凹状空間部４ａ、４ｂを形成したが、凹状空間部４ａ、４ｂの形成されたアダプター１４を介して容器５を嵌入するように構成することも可能である。

図１は、本発明の一実施例である攪拌・脱泡装置を示す概略説明断面図である。 本発明の他実施例である容器の収納された容器受けを示す説明斜視図である。 図１のＡ−Ａ線断面図である。 図１のＢ−Ｂ線断面図である。 容器受けに冷却手段としての保冷剤が設けられた状態を示す説明断面図である。 本発明の他実施例であり容器受けに冷却手段としての水等が設けられた状態を示す説明断面図である。 容器受けの他実施例を示す概略断面図である。

符号の説明

３…アーム体、４…容器受け、５…容器、６…装置本体、７…チャンバ

Claims (2)

1. 被攪拌材の収納された容器を嵌入する容器受けを回転することで容器を自転し、該容器受けの設けられたアーム体を公転することで容器に収納された被攪拌材を攪拌・脱泡する被攪拌材の攪拌・脱泡方法であって、容器受けには保冷剤を外周側面及び底面部分に別々に収納すべく凹状空間部の形成されたアダプターを介して容器を嵌入することで容器の外周側面及び底面部分の広い部分に渡って保冷剤を密着させて容器内での被攪拌材の上下の対流が発生する攪拌時、及び遠心力により被攪拌材を内壁に押圧する脱泡時に温度調整しながら攪拌・脱泡することを特徴とする被攪拌材の攪拌・脱泡方法。
2. 被攪拌材の収納された容器と、該容器の嵌入された容器受けと、該容器受けを端部側に設けたアーム体と、容器受けを伝達手段を介して自転及びアーム体を伝達手段を介して公転するための駆動源とから構成された装置本体と、該装置本体を収納するためのチャンバとから構成された被攪拌材の攪拌・脱泡装置において、チャンバには真空ポンプを連結し、容器受けには保冷剤を外周側面 及び底面部分に別々に収納するための凹状空間部の形成されたアダプターが設けられ、容器受けにアダプターを介して容器を嵌入することで容器の外周側面及び底面部分の広い部分に渡って保冷剤を密着させて温度調整しながら真空下で攪拌・脱泡することを特徴とする被攪拌材の攪拌・脱泡装置。

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