JP4422683B2

JP4422683B2 - 撹拌脱泡装置

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Publication number: JP4422683B2
Application number: JP2005513818A
Authority: JP
Inventors: 弘重石井
Original assignee: Thinky Corp
Current assignee: Thinky Corp
Priority date: 2003-09-11
Filing date: 2004-07-05
Publication date: 2010-02-24
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Description

本発明は、例えば半田ペースト、歯科用印象材料、液晶材料等のような流動性を有する粘性材料（以下「被混練物」という）を収容した容器を公転させながら自転させることにより、被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置に関し、特に、自転する容器と外部機器とが配線または配管を経由して接続される撹拌脱泡装置に関するものである。

従来より、被混練物を収容した容器を公転させながら公転軌道上で自転させるように構成した撹拌脱泡装置が知られている。
この種の撹拌脱泡装置においては、容器の公転によって働く遠心力により容器の内壁に被混練物を押し付けて、被混練物に内在する気泡を外部に放出（脱泡）すると共に、容器の自転運動によってこの被混練物を撹拌するようになっている。そして、被混練物の脱泡および撹拌の向上など、所望の効果を得ることを目的として、回転する容器に配線または配管を介して外部機器を接続する場合がある。
第６図は、外部機器を撹拌脱泡装置１０１の容器１０９に接続した場合を例示する図であって、外部機器として、この容器内を減圧する減圧手段１２０を接続した場合を示す図である。ここで、容器１０９は、気密性を有しておりその内部に、試料ホルダ１０９ｄに収納された被混練物Ｋを封入している。そして、上蓋１０９ｂの中央に開口した固定取付部１０９ｅには、中空のフレキシブルホースである吸引管１０８の先端が固定されている。また、容器本体１０９ａの底部の中心には、図示しない自転手段の回転軸が接続され、容器１０９が自転軸Ｙ２を中心に回転するようになっている。さらに、この自転手段は、図示しない公転手段に載置され、容器１０９が公転軸Ｙ１を中心に公転軌道Ｘを周回するようになっている。
そして、真空ポンプ１２２と容器１０９とは、ロータリージョイント１０８ａを介して吸引管１０８と真空吸引ホース１２１とが相対的に回転自在となるようにして接続されている（例えば、特開平１１−２９０６６８号公報：段落００３０〜００３５、第３図参照）。このロータリージョイント１０８ａは、相互に軸回転する配管を接合し、この配管の内部が減圧された状態にあっても、外部の気体が大気圧によりジョイント部から内部へ侵入する事を防止する機能を有するものである。
このように、従来においては、回転する容器１０９に外部機器（ここでは、減圧手段１２０）を連結させる場合は、吸引管１０８の途中にロータリージョイント１０８ａのような、両端に接続される配管が相対的に回転可能となる部材を配置していた。
しかし、連結手段の中間に標準的なロータリージョイント１０８ａを用いると、被混練物Ｋが封入された容器１０９内を減圧しようとする場合、到達する真空レベルが低いという問題がある（数ｔｏｒｒ程度が限界）。これは、ロータリージョイント１０８ａの摺動回転する部分に、気密性を保持する為のシールを施していたとしても、吸引管１０８の内部への大気ガスのリークを完全に排除しきれていないことによる。磁性流体方式などの特殊な構造を有するロータリージョイントを用いれば、さらなる高真空下で撹拌・脱泡を行うこともできるが、価格や大きさの面から適用は難しい。
また、回転する容器１０９の内部にセンサ等を配置し、混練中の被混練物Ｋの物性を検出し外部機器で観察するような技術分野への適用を想定した場合、センサで検出した微弱なアナログ信号は、ロータリージョイント１０８ａの内部で摺動接点を経由して外部機器に伝達される。しかし、この摺動接点においてノイズが混入し検出される信号のＳＮ比が低下するという問題がある。
そこで、本発明では、前記した問題を解決し、容器と外部装置とを連結する配管（配線）が、容器が回転しても捩れることがない脱泡撹拌装置を提供することを課題とする。

本発明の一側面における撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した密閉可能な容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置において、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器内を減圧する為の真空ポンプと、前記真空ポンプと前記容器とを連結する吸引管と、を備え、前記吸引管は、前記支持部材に対して相対回転しないように中間部分が固定され、かつ前記容器の自転を拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする。
かかる構成によれば、公転テーブルが回転すると、容器が公転軌道を周回し、収容される被混練物に遠心力が付加される。そして、被混練物に介在する気泡は、この遠心力と反対方向（公転軸方向）に浮力を受けることになる。この浮力を受けた気泡は被混練物の粘性に対抗して公転軸方向に移動し、被混練物の表面に至るにおよんで気泡が脱泡される事になる。一方、容器は、連結している吸引管の捩れ剛性が高いことにより、公転テーブルの回転にかかわらず支持部材に対して回転が拘束されている。しかし、容器は支持部材に対する回転速度がゼロであっても、回転している公転テーブルを基準とすると、自転軸を中心に、公転の回転速度と同一の回転速度で回転していることになる。即ち、容器が公転軌道を一周する間に、容器も自転軸を中心に公転テーブル上を一回転することとなる。そして、容器に収容されている被混練物に着目すると、容器の回転に伴い被混練物は容器の内壁を相対的に移動し、被混練物の撹拌が行われることになる。この撹拌により二成分以上の混合物からなる被混練物は、均一に混ざり合うこととなり、また粉末が添加されている場合はこの粉末が高粘性のマトリックス中に均一に分散されることになる。
真空ポンプが動作すると、容器内部を減圧し、被混練物に内包する気泡が膨張し、気泡の受ける浮力が増大する。これにより、被混練物の粘性に対抗して気泡が公転軸方向に移動する速度が増加し脱泡が促進され短時間で脱泡を完了させることができる。また、吸引管は公転軸の延長線上で中間部分が固定されていることで、容器が公転する回転中心がこの固定部分になり、公転に伴うストレスがホースの長さ方向に発生しない。なお、この固定部分は厳密に公転軸の延長線上である必要はなく設計上の許容範囲において多少ずれていても構わない。
本発明の別の側面による撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置において、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器に一端が連結され、他端が前記公転軸の延長線近傍において、前記支持部材に対し相対回転しないように固定される連結部材と、前記容器へ被混練物を供給する供給装置と、前記容器から被混練物を回収する回収装置と、前記容器と前記供給装置とを連結する供給管と、前記容器と前記回収装置とを連結する回収管と、を備え、前記連結部材は、前記容器の自転を拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする。
かかる構成によれば、連結部材の作用により、容器は公転テーブルに対して回転し被混練物の撹拌脱泡を行うが、支持部材に対して容器が回転しない状態になる。従って、供給装置および回収装置等の外部装置からそれぞれ可撓性を有する供給管および回収管が容器内部に挿入され、この状態で装置を駆動させても二本の管が互いに捩れることがない。これにより、混練される前の二種以上の材料が含まれる被混練物を供給装置から供給管を経て容器に注入し、装置を動作させて混練した後、混練後の被混練物を容器から回収管により吸引し回収装置に回収することができる。このような動作を繰り返すことにより、容器の上蓋を取り外すことなく被混練物の出し入れが可能となり、混練作業を連続して行うことができる。
本発明のさらに別の側面による撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置において、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器に一端が連結され、他端が前記公転軸の延長線近傍において、前記支持部材に対し相対回転しないように固定される連結部材と、前記容器自体に形成されまたは前記容器に密着して設けられた、熱交換媒体を循環させる媒体通路と、前記媒体通路内に前記熱交換媒体を循環させる媒体循環器と、前記媒体循環器と前記媒体通路とを連結する媒体配送管と、を備え、前記連結部材は、前記容器の自転を拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする。
かかる構成によれば、連結部材の作用により、容器は公転テーブルに対して回転し被混練物の撹拌脱泡を行うが、支持部材に対して容器が回転しない状態になる。従って、外部に設置された媒体循環器から可撓性を有する二本の媒体配送管が、容器に設けられた媒体通路に連結された状態で、装置を駆動させても二本の媒体配送管が互いに捩れることがない。これにより、撹拌・脱泡作業を行いながら温度調節された熱交換媒体を容器に循環させることにより、被混練物の温度を一定に保つことができる。そして、この媒体循環器を、循環媒体の温度調節が可能なものとすれば、被混練物の混練作業温度を任意に設定することが可能となる。
本発明のさらに別の側面による撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置において、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器に一端が連結され、他端が前記公転軸の延長線近傍において、前記支持部材に対し相対回転しないように固定される連結部材と、前記容器に一端が連結され、他端が外部機器に接続される一または二以上の配送手段と、備え前記連結部材は、前記容器の自転を拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする。
かかる構成によれば、連結部材の作用により、容器は公転テーブルに対して回転し被混練物の撹拌脱泡を行うが、支持部材に対して容器が回転しない状態になる。従って、外部に設置された外部機器から可撓性を有する一または二以上の配送手段を容器に連結させた状態で、装置を駆動させても二本の媒体配送管が互いに捩れることがない。ここで、配送手段とは、配送される媒体として気体や液体に限られず、電気や光など媒介を通じて伝達されうるものすべてを配送しうる手段であって、一般には配線（導線、光ファイバ）や配管などが挙げられる。
本発明のさらに別の側面による撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した密閉可能な容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置において、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、前記容器内を減圧する為の真空ポンプと、前記真空ポンプと前記容器とを連結する吸引管と、を備えたことを特徴とする。
かかる構成により、第１の回転駆動機構により回転している公転テーブルに対して、容器は、第２の回転駆動機構により公転テーブルの回転速度と同じ大きさの回転速度でかつ回転方向が逆回転となるように回転する。これにより、容器は支持部材に対して相対回転することがなく、容器と真空ポンプとを連結する吸引管が捩れることがない。従って、吸引管の途中にロータリージョイント等を介在させる必要がないので被混練物の雰囲気を高真空に保つことができる。さらに、減圧させる容積が、容器の内容積のみの限定された狭い空間となるので、減圧を開始してから高真空に到達するまでの時間を短縮させることができる。
本発明のさらに別の側面による撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、前記容器へ被混練物を供給する供給装置と、前記容器から被混練物を回収する回収装置と、前記容器と前記供給装置とを連結する供給管と、前記容器と前記回収装置とを連結する回収管と、を備えたことを特徴とする。
かかる構成により、第１の回転駆動機構により回転している公転テーブルに対して、容器を第２の回転駆動機構により公転テーブルの回転速度と同じ大きさの回転速度でかつ回転方向が逆回転となるように回転させることになる。従って、容器は支持部材に対して相対回転することがなく、容器ならびに供給装置および回収装置をそれぞれ連結する供給管および回収管が捩れることがない。これにより、これら供給管および回収管を容器に取り付けたまま被混練物の混練作業が実行でき、容器の上蓋を取り外すことなく被混練物の出し入れが可能となり、混練作業を連続して行える。
本発明のさらに別の側面による撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、前記容器自体に形成されまたは前記容器に密着して設けられた、熱交換媒体を循環させる媒体通路と、前記媒体通路内に前記熱交換媒体を循環させる媒体循環器と、前記媒体循環器と前記媒体通路とを連結する媒体配送管と、を備えたことを特徴とする。
かかる構成により、第１の回転駆動機構により回転している公転テーブルに対して、容器を第２の回転駆動機構により公転テーブルの回転速度と同じ大きさの回転速度でかつ回転方向が逆回転となるように回転させることになる。従って、容器は支持部材に対して相対回転することがなく、容器に配置した媒体通路の始端および末端と媒体循環器とを連結する二本の媒体配送管が捩れることがない。これにより、これら媒体配送管を容器に取り付けたまま被混練物の混練作業が実行でき、容器の周りに熱交換媒体を循環させながら、即ち被混練物の温度コントロールを実施しながら混練作業を継続することができる。
本発明のさらに別の側面による撹拌脱泡装置は、被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置において、前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する公転テーブルと、前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、前記容器に一端が連結され、他端が外部機器に接続される一または二以上の配送手段と、を備えたことを特徴とする。
かかる構成により、第１の回転駆動機構により回転している公転テーブルに対して、容器を第２の回転駆動機構により公転テーブルの回転速度と同じ大きさの回転速度でかつ回転方向が逆回転となるように回転させることになる。従って、容器は支持部材に対して相対回転することがなく、容器と外部機器とを連結する一または二以上の配送手段が捩れることがない。
前記撹拌脱泡装置において、好ましくは、前記容器は、外周面に放熱フィンを有するものとしてよい。かかる構成により、被混練物を混練することにより発生した熱が、放熱フィンを介して即座に容器外に発散されるので、被混練物の温度上昇を抑えることができる。
また、前記撹拌脱泡装置は、好ましくは、前記容器の近傍雰囲気温度を調節する温調装置を備えるものとすることができる。かかる構成により、容器周辺の雰囲気温度を温調手段により調節することが可能となる。これにより、容器の雰囲気温度を低めに設定しておけば、被混練物の混練により発生した熱が放熱フィンを経由して外部に放出されやすくなる。また、温調装置を送風ファンで構成し、大気を循環させることにより放熱フィンからの放熱を促す場合もある。
本発明の他の特徴および効果は、添付の図面を参照して説明する実施形態の記載から明らかになるであろう。

第１図は、第一の実施の形態における減圧可能な撹拌脱泡装置の構成を示す縦断面図である。
第２図は、本発明にかかる撹拌脱泡装置の平面模式図で、被混練物を収納した容器の動作を説明する為の図である。
第３Ａ図は、被混練物の撹拌脱泡動作を説明する模式図である。
第３Ｂ図は、容器の部分拡大平面図で被混練物に作用する応力を説明する為の図である。
第４図は、第二の実施の形態における減圧可能な撹拌脱泡装置の構成を示す縦断面図である。
第５図は、第三の実施の形態における被混練物の供給／回収を可能とする撹拌脱泡装置の構成を示す縦断面図である。
第６図は、従来の減圧可能な撹拌脱泡装置の構成を示す縦断面図である。

（第一の実施の形態）
次に、本発明の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。第１図は、第一の実施の形態における撹拌脱泡装置の構成を示す縦断面図である。
第１図に示すように、撹拌脱泡装置１Ａは、筐体２、支持部材３、モータ５（第１の回転駆動機構）、公転テーブル７、吸引管８、容器９および減圧手段２０を有し、容器９を所定軌道上で公転運動させつつ自転運動させ、試料ホルダ９ｄを介して容器９の内部に収容された被混練物Ｋを撹拌脱泡するものである。
支持部材３の上部には、モータ５が固定され、回転軸５ａが支持部材３の貫通孔５ｂを貫通して支持部材３の下面に突出している。そして回転軸５ａの先端には、プーリＰ１が固定され回転軸５ａに同期して回転する。このプーリＰ１の外半周部には、ベルトＶ１が掛け渡されモータ５の回転を後記する公転テーブル７に伝達する。
さらに、支持部材３に形成された突起３ａの中心軸に設けられた孔部３ｂには、回転ベアリング３ｃを介して公転テーブル７が回転自在に軸支されている（この回転軸を以下、「公転軸Ｙ１」とする）。なお、この突起３ａの上部外周部には、後記する断面円形の丸ベルトＶ２が掛け渡される丸ベルト溝３ｄが形成されている。一方、公転テーブル７の支持部材３の下面に突出した部分には、公転テーブル７に同期して回転するプーリＰ２が固定されている。そして、このプーリＰ２の外半周部には、前記したベルトＶ１が掛け渡され、モータ５の回転がプーリＰ１、Ｐ２を経由して公転テーブル７に伝達されることとなる。
そして、支持部材３は、複数のばね４を介して筐体２に弾性的に保持されている。これら複数のばね４の作用により、モータ５、公転テーブル７および容器９の回転に伴う励起振動が吸収され筐体２に伝達されない。この筐体２の上部には、公転軸Ｙ１の延長線上においてホース引出孔８ａが形成され、吸引管８の一端が外部に引き出されるように固定されている。
公転テーブル７における支持部材３の上面側には、容器９、案内プーリＰ４およびバランス錘取付部１０が配置されている。
容器９は、容器本体９ａ、上蓋９ｂおよび試料ホルダ９ｄから構成されている。
容器本体９ａは上部が開口した有底円筒形状を有し、その底面中央部には、支軸９ｅが軸心を容器９の主軸に一致させて突出して設けられている。そして、支軸９ｅは、公転テーブル７の外周部近傍に設けられた貫通孔７ｂに、回転ベアリング７ｃを介して回転自在となっている。これにより、容器９は公転テーブル７に対して回転自在に軸支されることになる（この回転軸を以下、「自転軸Ｙ２」とする）。なお、貫通孔７ｂは公転軸Ｙ１と自転軸Ｙ２との延長線同士が上方で交差するように設けられているものとする。これにより、公転テーブル７が公転軸Ｙ１を中心に回転することで形成される容器９の公転面に対し、容器９は常に公転軸Ｙ１に対して一定角度で内傾することになる。
容器本体９ａの開口部の縁には溝が形成されており、この溝にはＯリング９ｃが配置されている。
上蓋９ｂは、容器本体９ａの開口する上部を閉蓋するものである。上蓋９ｂの下面周縁部と容器本体９ａの開口方向の端面とは、Ｏリング９ｃを挟むように接し、図示しない押圧手段により、圧接されることにより継合部分がシールされる。これにより、容器９における内部の密閉状態が保たれる。そして、上蓋９ｂの自転軸Ｙ２上の位置には貫通孔が形成され、この貫通孔には吸引管８の一端が連結されている。
試料ホルダ９ｄは、内部に被混練物Ｋを収納するもので、容器本体９ａに対して自転軸Ｙ２周りの相対回転をしないようにかつ嵌脱自在となるように容器本体９ａの内部に配設されている。撹拌脱泡装置１Ａによる混練作業終了後、被混練物Ｋは、試料ホルダ９ｄごと容器本体９ａから取出され、回収される。そして、一回使用した試料ホルダ９ｄは、洗浄して繰返し使用される場合もあるし、使い捨てされる場合もある。
自転軸Ｙ２が内傾していることにより、容器９の公転により第１図に示すように被混練物Ｋの液面がせり上がっても、試料ホルダ９ｄからはみ出し、容器本体９ａと上蓋９ｂとの継合部分を汚染することがない。
なお、第一の実施形態においては、本発明の「第２の回転駆動機構」は、丸ベルト溝３ｄと案内プーリＰ４とプーリＰ３と丸ベルトＶ２とから構成される。
公転テーブル７の下面から突出している支軸９ｅの先端には、プーリＰ３が固定され、容器９と同期回転する。プーリＰ３の外半周部には、丸ベルトＶ２が掛け渡され、公転テーブル７に対して相対回転する突起３ａの回転がプーリＰ３に伝達される。
案内プーリＰ４は、回動自在に公転テーブル７の側面に軸支され、その外周部がプーリＰ３と丸ベルト溝３ｄとの間に掛け渡されている丸ベルトＶ２の軌道を案内している。なお、案内プーリＰ４は、第１図中、一つのみ記載されているが、背面の対称位置にも対になるように配設されている。
ところで、プーリＰ３と丸ベルト溝３ｄとの回転比は１：１となるように構成されている。これにより、公転テーブル７が例えば回転速度ｘで回転すると、丸ベルト溝３ｄが公転テーブル７に対して回転速度ｘで相対的に回転することになる。さらに、丸ベルト溝３ｄの回転は、容器９を公転テーブル７に対し回転速度ｘで公転方向とは逆方向に回転させることになる。即ち、容器９は、公転テーブル７の支持部材３に対する回転速度と同じ回転速度でかつ回転方向が逆回転となるように、公転テーブル７に対して回転する。また、後に詳述するが、この容器９の自転は、支持部材３を基準とすれば、回転速度がゼロである。
前記したように、第一の実施形態における、「第２の回転駆動機構」は、回転駆動源としてモータ５（第１の回転駆動機構）を利用するものであった。一方、特に図示しないが、第２の回転駆動機構の駆動源は、第１の回転駆動機構から独立して支持部材３上または公転テーブル７上に設けたものであってもよい。
バランス錘取付部１０は、公転テーブル７の上面の容器９と公転軸Ｙ１に対称位置に設けられている。バランス錘取付部１０は、公転テーブル７の径方向に沿って設けられたネジ部材１０ａとネジ部材１０ａに螺合したバランス錘１０ｂとから構成され、両者の螺子動作により重心位置を径方向に沿って移動させ公転テーブル７の回転バランスを安定させるものである。
減圧手段２０は、接続管２１、真空ポンプ２２、真空計２３、遮断弁２４ａおよびリーク弁２４ｂから構成されている。そして、接続管２１の一端が、吸引管８に接続し、真空ポンプ２２の吸引動作により容器９の内部が減圧される。
次に、第１図および第２図を用いて本発明にかかる撹拌脱泡装置の動作について説明する。
第２図は、本発明にかかる撹拌脱泡装置の平面模式図で、被混練物を収納した容器の動作を説明する為の図である。
まず、モータ５が駆動してプーリＰ１が回転すると、この回転は、ベルトＶ１を介してプーリＰ２に伝達され公転テーブル７を回転させる。この、公転テーブル７の回転により、公転テーブル７を基準とすれば、支持部材３および突起３ａが相対回転する。この突起３ａの相対回転は、丸ベルトＶ２を介してプーリＰ３に伝達され容器９を回転させる。ここで、丸ベルト溝３ｄとプーリＰ３との回転比が１：１であることから、この容器９の公転テーブル７を基準とする回転は、支持部材３を基準とする公転テーブル７の回転速度と同一でかつ方向が逆回転となる。
第２図に示す、容器９_０、９_１、・・・、９_７は、それぞれ公転テーブル７の回転周期の八分の一間隔おきの時間（ｔ_０、ｔ_１・・・、ｔ_７）における容器９の位置を示したものである。ここで、ｔ_０を基準としてｔ_１経過後は、公転テーブル７は支持部材３に対して角度φ_１だけ回転する（図中、右方向回転）。この時、容器９_１は公転テーブル７に対して、逆向き、かつ同じ回転速度で回転しているので、同様に角度φ_１だけ反対方向に回転する（図中、左方向回転）。
次に、ｔ_０を基準としてｔ_２経過後は、公転テーブル７は支持部材３に対して角度φ_２だけ回転する（図中、右方向回転）。そして、容器９_２は公転テーブル７に対して、反対方向に角度φ_２だけ回転する（図中、左方向回転）。以下、ｔ_３、ｔ_４においても同様に回転が進行していく。ここで、容器９の一点に付したマークＭに着目すると、容器９は、支持部材３を基準にすると回転していない。これより、容器９に一端が連結して、他端が外部の減圧手段２０に接続された吸引管８は、撹拌脱泡装置１Ａの混練動作中であっても捩れる事がない。
次に、被混練物Ｋの撹拌脱泡動作について第３図を参照して説明を行う（適宜、第１図参照）。第３Ａ図は、被混練物Ｋの撹拌脱泡動作を説明する模式図である。第３Ｂ図は、容器の部分拡大平面図で被混練物Ｋに作用する応力を説明する為の図である。
まず、撹拌について説明する。ここで、公転テーブル７は等速回転運動をしており、簡単のため容器９の自転による遠心力は無視して差し支えないとすると、被混練物Ｋの水平面方向に付加される力は、公転による遠心力のみとみなせる。
さて、ｔ_１において被混練物Ｋが位置Ａに存在しているとする。第３Ｂ図に示すように、位置Ａの被混練物Ｋには、容器９の公転速度の二乗に比例する遠心力ｆ_ａが付加される。この遠心力ｆ_ａは、円周接線方向の分力ｆ_ｂと、接線垂直方向の分力ｆ_ｃとに分解される。この分力ｆ_ｃは、容器９の内壁からの抗力により打ち消されるが、分力ｆ_ｂは、被混練物Ｋが容器９の内周面を周方向に移動するように作用する。そして、位置Ａ上の被混練物Ｋは、Ｙ１とＹ２を結ぶ延長線上で分力ｆ_ｂがゼロとなる位置Ｂに到達するまで、回転するように内周面を移動する。
この被混練物Ｋの回転移動は、以降ｔ_２、ｔ_３・・・においても連続的に継続し、被混練物Ｋは、それぞれ位置Ｃ、Ｄ…と転がるように移動することとなる。この過程において、被混練物Ｋの撹拌が進行することとなる。
次に、脱泡について説明する。第３Ｂ図に示すように、気泡Ｈには、気泡Ｈの体積が押しのけた容量分の被混練物Ｋに付加する遠心力に相当する応力が、浮力ｆ_ｄとして遠心力ｆ_ａの反対方向に作用する。そして、気泡Ｈは、この浮力ｆ_ｄにより、被混練物Ｋの粘性に対抗して公転軸Ｙ１方向に移動し、被混練物Ｋの表面に至るにおよんで気泡が脱泡される事になる。
次に、真空ポンプ２２が動作して、容器９の内部が減圧されると、気泡Ｈの体積は圧力に反比例して膨張して体積を増す（ボイルの法則）。すると、体積を増した気泡Ｈに付加される浮力ｆ_ｄも増加する為、気泡Ｈの表面への移動速度が増し脱泡効果が促進される。
（第二の実施の形態）
次に第４図を参照して、本発明の第二の実施の形態について説明する。第４図は、第二の実施の形態における撹拌脱泡装置の構成を示す縦断面図である。第二の実施形態における撹拌脱泡装置１Ｂの、第一の実施形態における同１Ａとの相違点は、第１図において容器９の自転を付与する機構としてのプーリＰ３、丸ベルト溝３ｄおよび案内プーリＰ４にかわり、第４図に示すように、自転用ギアＧ４、自転力付与軸２１および自転力伝達軸２２を備えている。なお、第４図において第１図と同一の構成要素は同一の符号を付して詳細な説明を以下省略することとする。
なお、第二の実施形態において、本発明の「第２の回転駆動機構」は、自転力付与軸２１と自転力伝達軸２２と自転用ギアＧ１、Ｇ２、Ｇ３、Ｇ４とから構成される。
自転力付与軸２１は、公転テーブル７の公転軸Ｙ１を貫くように設けられた貫通孔７ａを貫通し、一端が筐体２に固定され他端には傘歯車である自転用ギアＧ１が取り付けられている。そして、自転力付与軸２１と貫通孔７ａとは、互いに回転自在となるように回転ベアリングにより軸承されている。
自転力伝達軸２２は、自転力付与軸２１と支軸９ｅとの間に、支軸９ｅに平行になるように、公転テーブル７に対して回転自在に配設されている。この自転力伝達軸２２の下端部には自転用ギアＧ４と同じ歯数の自転用ギアＧ３が、上端部には傘歯車である自転用ギアＧ２が設けられている。そして、この自転用ギアＧ２と同Ｇ１とは噛み合い、公転テーブル７が支持部材３に対して一定の回転速度ｘで回転すると、自転力伝達軸２２は、公転テーブル７に対し回転速度ｘでかつ同方向となるように回転する。
自転用ギアＧ３は、支軸９ｅの下端部に設けられた同じ歯数の自転用ギアＧ４に噛合して回転を容器９に伝達する。この容器９の回転は、自転力伝達軸２２と回転速度が同一でかつ方向が逆方向となる、そして、結果的に容器９は、公転テーブル７の支持部材３に対する回転速度と同じ回転速度でかつ回転方向が逆方向となるように、公転テーブル７に対して回転する。この為、第２図を用いて説明したように、撹拌脱泡装置１Ｂが動作しても、容器９は支持部材３および筐体２に対して相対回転しないので、容器９に取り付けられた吸引管８が捩れることがない。
以上のように本実施形態は本発明を説明するための一例であり、本発明は前記した実施形態に限定されるものでなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形が可能である。第一および第二の実施形態においては、容器９に連結される外部機器は、真空ポンプ２２であって容器９の内部の減圧を目的とするものであった。しかし、本発明は、被混練物Ｋを撹拌脱泡させる際、容器９と外部装置とを連結する配管（配線）が捩れないことを利用してさまざまな用途が考えられる。
例えば、冷却水等の熱交換媒体が循環できる螺旋状の配管（媒体通路）（図示せず）を容器９の内周面または外周面に設け、この媒体通路の両端が可撓性を有する媒体配送管（図示せず）を経由して外部装置（媒体循環器）に接続する。これによれば、被混練物Ｋの混練に伴う発生熱を冷却させたり、媒体循環器が温度調節機構を有していれば温度制御しながら被混練物を混練したりすることができる。また、媒体通路は、容器９自体の内部に形成される場合もある。
また、容器９に各種センサ（例えば温度センサ、ＣＣＤカメラ等）（図示せず）を取付け、センサの引出線（配送手段）（図示せず）を外部に配置した検出器（外部装置）（図示せず）に接続してもこの引出線が捩れることがない。よって、配送手段の途中にロータリージョイントを配する必要もなく信号のＳＮ比が低下することもない。これにより、混練中の被混練物Ｋを観察したり各種物性を計測したりするのに好適である。
（第三の実施の形態）
次に第５図を参照して、第三の実施形態について説明する。第５図は、第三の実施の形態における撹拌脱泡装置の構成を示す縦断面図である。なお、第５図において第１図と実質的に同一の部位はシンボル「′」（ダッシュ）を付加した同一符号を付して詳細な説明を以下省略することとする。
第三の実施形態における撹拌脱泡装置１Ｃは、容器９′を支軸９ｅまわりに回転自在に回転ベアリング７ｃにより軸支する公転テーブル７′、この公転テーブル７′を回転駆動するモータ５′（第１の回転駆動機構）、供給装置４５、回収装置４６、連結部材４２および温調装置４７を備えている。係る構成により、容器９′の上蓋（図示せず）を着脱することなしに容器９′の内部へ被混練物Ｋの供給および回収が可能となる。
連結部材４２は、一端が自転軸Ｙ２上で容器９′に連結され、他端が公転軸Ｙ１上で筐体２′に連結している。そして、連結部材４２は、公転テーブル７′が公転軸Ｙ１周りに回転しても、容器９′が筐体２′（支持部材３′と一体化している）に対して回転しないように容器９′の自転を拘束する十分な捩れ剛性を有している。この作用により、容器９′は支持部材２に対しても回転が抑止されることとなり、公転テーブル７′の公転に対し、回転速度が同一で方向が逆方向となる容器９′の回転が実現される。
供給装置４５は、二成分以上からなる混練前の原料状態にある被混練物Ｋを押し出して容器９′に供給するものである。供給装置４５から押し出された被混練物Ｋは、先端が容器９′の内部に配置された供給管４３を経由して、容器９′に供給される。
回収装置４６は、混練が終了した被混練物Ｋを容器９′から吸引して回収するものである。この回収装置４６に末端が接続され、先端が容器９′の内部に配置され被混練物Ｋに浸漬する回収管４４により被混練物Ｋが吸引される。
供給管４３および回収管４４は、第５図中、途中経路が連結部材４２の内部に拘束されて配設されているが、特に連結部材４２に一体化して拘束されている必要はなく独立に配設されていてもよい。何れにしても、容器９′に連結されている供給管４２および回収管４４は、連結部分が支持部材２に対して相対的に回転していない為、互いに捩れることがない。
容器９′の外周部には、放熱フィン４１が配置され、混練により生じた被混練物Ｋの熱は、この放熱フィン４１を経由して容器９′外に放出される。
温調装置４７は、放熱フィン４１による放熱が効率よくなされるために、容器９′の近傍雰囲気の温度を低下させるものである。温調装置４７は、図示するように、螺旋状の配管に冷却媒体を循環させることにより容器９′の近傍温度を調整するものであってもよいし、また図示しないファンにより構成し放熱フィン４１に送風して容器９′からの放熱を促すものであってもよい。
次に第５図を参照して、第三の実施形態にかかる撹拌脱泡装置１Ｃの動作について説明する。まず、混練前の状態の被混練物Ｋを容器９′に収納し、モータ５′を駆動させ公転テーブル７′を回転させると、容器９′は公転し、被混練物Ｋの脱泡が進行することになる。この容器９′の上部は、捩れ剛性の高い連結部材４２により筐体２′の上部に連結されているので、容器９′は公転しつつも、支持部材３に対して相対回転しないことになる。すなわち、公転テーブル７′を基準とすれば、容器９′は、公転の回転速度と同一でかつ逆方向の自転をしていることとなり、被混練物Ｋの撹拌が進行していることになる。
被混練物Ｋが十分に混練されると、回収装置４６が動作して回収管４４の先端から被混練物Ｋが吸引される。混練終了後の被混練物Ｋが吸引された後は、供給装置４５が動作して、混練前の原料状態にある被混練物Ｋが容器９′に供給される。その後、この供給された被混練物Ｋは、撹拌・脱泡され、回収装置４６に回収されるといった、前記したルーチンを繰り返すこととなる。
ところで、被混練物Ｋが撹拌されると熱が発生し、混練作業が継続するとこの熱が蓄積し容器９′の温度が上昇する。しかし、この熱は、放熱フィン４１により容器９′外に放出され、この外界も温調装置４７により一定温度に保たれるので、被混練物Ｋの混練作業が長時間に渡っても容器９′や筐体２′内の温度が高温になることがない。
以上述べた構成により、第三の実施形態にかかる撹拌脱泡装置１Ｃでは、容器９′の上蓋（図示せず）を着脱することなしに被混練物Ｋの供給および回収ができるため、混練の連続作業が可能となり、被混練物Ｋの生産性が向上する。また、混練作業が連続することで容器９′に熱が蓄積されることが懸念されるが、放熱フィン４１および温調装置４７の作用によりこの発熱を抑えることができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はその範囲を逸脱することなく様々な修正および変更が可能である。
本発明に係る撹拌脱泡装置よれば以下に示す優れた効果を奏する。
（１）真空ポンプを容器に連結した構成おいて、真空ポンプの固定面に対する容器の相対回転をゼロとした状態で、容器を公転させ、さらに公転面に対して容器を相対回転させることができる。よって、被混練物の撹拌・脱泡を行いつつ真空ホースを容器に連結して内部を減圧させ脱泡効果をさらに高めることができる。また、取り付けた真空ホースは、捩れることがないので途中にロータリージョイントを配置する必要がなく、容器内部の高真空状態を短時間で実現することができる。
（２）供給装置及び回収装置を容器に連結した構成において、供給管および回収管の容器から引き出される部分が容器の回転により捩れることがない。このため被混練物の容器内への供給および排出が容器の上蓋を外すことなく実施できるので、混練の連続操業が可能となる。
（３）熱交換媒体が循環する媒体通路を容器に連結しても、媒体通路の両端の引き出し部分である媒体配送管が容器の回転により捩れることがない。これにより、混練物の温度コントロールを行う場合、被混練物が収容された容器の限られた極小部分のみが温度の制御対象となるので、温度制御性ならびにエネルギ効率の面において優れる。
（４）撹拌・脱泡動作中の容器に連結される連結手段は、撹拌脱泡装置が設置される設置面に対して相対的に軸回転していない。このため、例えば、公転する容器にセンサ等を取り付け、このセンサの微弱なアナログ信号を配線に経由させ外部の検出装置に送信することが可能となる。また、この配線は捩れることがないので、回転継手を配置することもなく、信号のＳＮ比が低下することもない。
（５）放熱フィンを有する構成においては、混練に伴う、被混練物の発熱を容器外にいち早く発散することが可能になる。

本発明は、例えば半田ペースト、歯科用印象材料、液晶材料等のような流動性を有する粘性材料を収容した容器を、公転させながら自転させることにより、撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置（自転・公転ミキサー）に適用することができる。特に、自転する容器と外部機器とが配線または配管を経由して接続される撹拌脱泡装置に適用することにより従来の課題を解決する優れた効果を奏するものとなる。

Claims

被混練物を収容した密閉可能な容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器内を減圧する為の真空ポンプと、
前記真空ポンプと前記容器とを連結する吸引管と、
を備え、前記吸引管は、前記支持部材に対して相対回転しないように中間部分が固定され、かつ前記支持部材に対する前記容器の向きが回転しないように拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする撹拌脱泡装置。
被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器に一端が連結され、他端が前記公転軸の延長線近傍において、前記支持部材に対し相対回転しないように固定される連結部材と、
前記容器へ被混練物を供給する供給装置と、
前記容器から被混練物を回収する回収装置と、
前記容器と前記供給装置とを連結する供給管と、
前記容器と前記回収装置とを連結する回収管と、
を備え、前記連結部材は、前記支持部材に対する前記容器の向きが回転しないように拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする撹拌脱泡装置。
被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器に一端が連結され、他端が前記公転軸の延長線近傍において、前記支持部材に対し相対回転しないように固定される連結部材と、
前記容器自体に形成されまたは前記容器に密着して設けられた、熱交換媒体を循環させる媒体通路と、
前記媒体通路内に前記熱交換媒体を循環させる媒体循環器と、
前記媒体循環器と前記媒体通路とを連結する媒体配送管と、
を備え、前記連結部材は、前記支持部材に対する前記容器の向きが回転しないように拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする撹拌脱泡装置。
被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器に一端が連結され、他端が前記公転軸の延長線近傍において、前記支持部材に対し相対回転しないように固定される連結部材と、
前記容器に一端が連結され、他端が外部機器に接続される一または二以上の配送手段と、
を備え、前記連結部材は、前記支持部材に対する前記容器の向きが回転しないように拘束するのに十分な捩れ剛性を有していることを特徴とする撹拌脱泡装置。
被混練物を収容した密閉可能な容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ大きさの回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、
前記容器内を減圧する為の真空ポンプと、
前記真空ポンプと前記容器とを連結する吸引管と、
を備えたことを特徴とする撹拌脱泡装置。
被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ大きさの回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、
前記容器へ被混練物を供給する供給装置と、
前記容器から被混練物を回収する回収装置と、
前記容器と前記供給装置とを連結する供給管と、
前記容器と前記回収装置とを連結する回収管と、
を備えたことを特徴とする撹拌脱泡装置。
被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ大きさの回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、
前記容器自体に形成されまたは前記容器に密着して設けられた、熱交換媒体を循環させる媒体通路と、
前記媒体通路内に前記熱交換媒体を循環させる媒体循環器と、
前記媒体循環器と前記媒体通路とを連結する媒体配送管と、
を備えたことを特徴とする撹拌脱泡装置。
被混練物を収容した容器を、この容器の自転軸を中心に公転テーブルに対して自転させつつ公転軸を中心に公転させることにより前記被混練物の撹拌および脱泡を行う撹拌脱泡装置であって、
前記容器を前記自転軸まわりに回転自在に軸支する前記公転テーブルと、
前記公転テーブルを前記公転軸まわりに回転自在に支持する支持部材と、
前記公転テーブルを回転駆動する第１の回転駆動機構と、
前記容器を前記公転テーブルに対して、逆向き、かつ同じ大きさの回転速度で回転させる第２の回転駆動機構と、
前記容器に一端が連結され、他端が外部機器に接続される一または二以上の配送手段と、
を備えたことを特徴とする撹拌脱泡装置。
前記容器は、外周面に放熱フィンを有することを特徴とする請求の範囲第１項から第８項の何れか１項に記載の撹拌脱泡装置。
前記容器の近傍雰囲気温度を調節する温調装置を備えたことを特徴とする請求の範囲第１項から第９項の何れか１項に記載の撹拌脱泡装置。