JP5731570B2 - 攪拌装置および攪拌装置によって混合する方法 - Google Patents
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Description
振動性の装置の状態を提唱するのもこの開発が推奨する具体例の目的です。この装置は液体を(気体−液体、気体−液体−固体システムおよびこれらのシステムの組み合わせ)実験装置容器に高レベルの気体−液体集合体の塊のを運搬し、なおかつ混合させ、ほぼ完全で永続的な音波、軸流パターンを確立させる共鳴混合状態を展開させる周波数と変位数の調整ができます。
他にも推奨する具体化例は、本発明は以下の混合構成物の方法をとることが望まれる:つまりここで公開された装置を使用、逆方向回転と同じ面にある軸の周りを、同回転スピードで偏心部分にて回転させる。こうした混合の方式は、本発明では他の具体化の場合にも以下のように構成されることをのぞむ:ここに公開された装置を使用すること、次に混合される内容物を混合槽内で注入し、混合を準備すること、さらに本質的に同じ回転スピードで逆方向に回転することで偏心集合部分を回転させる段階がある。
本発明で推奨されるその他の具体例として、本発明は以下の混合の方式がある。1番目の直線方向に第一の振動可能な集合体システムで周期的な力をかけるか、ベースに関して逆方向の直線方向に前述の第一集合体システムの上の第二の力をかける。記載されたこの第一の振動可能な集合体システムが前述の1番目の直線方向と、前述の逆の直線方向に移動される:第一の振動可能集合体システムの動きが第二の振動可能集合体システムの動きを引き起こす。前述の第二可動集合体システムは第一振動可能集合体システムと同じ方向に動くことが可能である。第一の振動可能集合体システムに第一の弾力性結合方法により振動可能なように接続されている。ベースにも第二の弾力性のある結合方法により振動可能なように接続され、第一の振動の動き可能集合体システムや第二の振動の動き可能集合体システムの動きが、第三の振動の動き可能集合体システムの動きを引き起こす。第三の振動可能集合体システムが第一の振動の動き可能集合体システムと同じ方向に振動することが可能になり、第二の振動の動き可能集合体システムに3番目の弾力性結合方法で振動可能になるよう接続されている、またベースには4番目の弾力性結合方法で振動の動きが可能なように接続されている。
ー38と同一の偏心体56を追加することにより、全ての作用力を相殺することが出
来る。これは全てのモーター軸をお互いに平行になるように配置し、2個のモーターを右回りに、また2個のモーターを左回りに回転させることによって達成できる。対になって互いに逆方向に回転するモーターに対して、偏心体56を位相角を180度に設定し、全ての作用力を運転開始時に相殺できるような物を選択するのが好ましい。モーター回転の振動数が求められる値に達したら偏心体56の位相を外すようにし、衝撃波を引き起こす。この位相角の動きは、2つのモーターを回転数の何分の1かのわずかな量だけ減速させた後、偏心体56が対向しないように指定された回転周波数を回復することにより達成できる。
同方向であり、モーター平面と垂直である。4分の3旋回した段階では集合体平面は再
びモーター平面と同位置となるが、それぞれのシャフト57の偏心体56は互いに離れた位置に配置される。ここでまた、偏心体56により形成された遠心力はモーター平面に転換される。同様にこの遠心力は同等の大きさではあるが、それぞれのシャフト57とは逆方向である。これは事実上モーターの平面にかかる作用力を相殺する。ちょうど1回転目の時点では集合体平面は再びモーター平面と直角であり、偏心器56は全てモーター平面の上部に位置する。各シャフト57に作用する遠心力は同じ方向であり、モーター平面に垂直である。モーター平面に直角に作用している作用力は接続されたスプリングより中間集合体11を通じて垂直方向に転換される。リニアガイドと中間集合体11のスプリングより荷重体13へ、更なる力の転換が達成される。スプリング土台24・25・26・27を含むスプリングは、中間集合体11から荷重集合体13への最大の力が転換されるよう、また支えている構造物37と周辺への力へ伝達が最小にするために選択される。
されたときに、はじめて達成される。
kx=スプリングxのスプリング定数
cx=ダッシュポット(緩衝器)の減衰係数x
xx=体xの位置
vx=体xの速度
ax=体xの加速
F=加えた力
上記方程式を同時に解くことによって、本発明の好適な実施の形態のための、体の適切な重量と、スプリングの適切な定数、また減衰係数を選択することも出来る。該当技術分野の一般的知識を有するものであればその他の本発明の実施の形態用に似たような方程式を立てることも出来るであろう。
10...装置、機器
11...中間集合体
12...振動集合体
13...荷重体、荷重集合体
24...対接地用荷重体スプリング
25...対中間集合体用振動器スプリング
26...対中間体用荷重集合体スプリング
27...対地面接地位置調整用中間集合体スプリング
30...止め具
37...接地フレーム、ベース、頑強な構造物
38...振動ドライバー装置、サーボモーター、力変換器
39...対地面接地位置調整用荷重体の支柱
40...固定装置
41...施錠用ナット
43...対中間集合体用振動装置支柱
53...対地面接地位置調整用中間集合体支柱
55...対中間集合体用荷重体支柱
56...偏心体、偏心分銅、偏心器
57...モーター軸、シャフト
60...混合槽
70...共振装置
72...ベース組み立て
74...荷重組み立て
76...ドライバー組み立て
78...反応体組み立て
80...ベース脚
82...脚接続組み立て結合
84...底部スプリングサポート材
86...最上部スプリングサポート材
88...ベース脚底部
100...スパン
102...垂直材
104...重さ調整
106...ベース接続材
108...対ベーススプリング反応体
110...対荷重スプリング反応体
120...モーターブロック・組み立て
122...ドライバーシャフト取付台
124...ドライバースプリングシャフト
126...最上部スプリングフランジ
128...対荷重用、ドライバースプリング
130...荷重垂直サポート材
132...荷重最上部プレート
134...荷重底部プレート
136...荷重底部スプリング
138...ドライバースプリングシャフト穴
140...モーター組み立て
142...モーター用金具
144...熱用シンク
146...電源コネクタ
148...フィードバック・コネクタ
150...アクセスホール
160...モーター始動収納部
162...自動調整軸受け
164...波形スプリング
166...モーター始動
168...モーター回転子
170...モーター軸
172...キー
174...バランス用重し
176...バランス用重し収納部
178...尖塔のある玉軸受け
180...分解・還元用回転子
182...モーター重量収納部
184...分解・還元用始動装置
190...止め輪
Claims (35)
- 混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第1の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第1の直線方向および当該第1の直線方向と反対方向である第2の直線方向に移動自在なものである、前記第1の可動体と、
重心を有する偏心体を回転させる2つの回転手段であって、この2つの回転手段の各々は、前記第1の可動体に固着され且つ当該偏心体が取り付けられたシャフトを有し、前記第1および第2の直線方向の軌道が存在する第1の平面と平行な第2の平面上に当該偏心体の重心が位置するように当該偏心体を回転させるものである、前記2つの回転手段と、
第2の可動体であって、当該第2の可動体を前記第1の可動体に移動自在に連結する第1の弾性手段と、当該第2の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第2の弾性手段とを有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第2の可動体と、
第3の可動体であって、当該第3の可動体を前記第2の可動体に移動自在に連結する第3の弾性手段と、当該第3の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第4の弾性手段とを有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第3の可動体と
を有し、
前記偏心体は実質的に同一の重量および慣性特性を有し、且つ実質的に同一の速度で相反する回転方向に、互いに平行に配置された前記2つの回転手段の各シャフトの回転軸を中心として回転自在であり、さらに、この偏心体は、回転中、前記第1の可動体に対して、前記第1の直線方向に第1の力を発生させ、且つ前記第2の直線方向に第2の力を発生させるものであり、前記第1の可動体に対して実質的に当該第1および第2の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。 - 請求項1記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第2の可動体に固着されるものである攪拌装置。
- 請求項1記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第3の可動体に固着されるものである攪拌装置。
- 請求項1記載の攪拌装置において、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体が周期的に前記第1および前記第2の直線方向に移動する振動数および/または、前記第2の可動体または前記第3の可動体が周期的に前記第1および前記第2の直線方向に移動する際の変位を制御する第1の電子手段または第1の電気機械手段を有するものである攪拌装置。 - 請求項1記載の攪拌装置において、さらに、
前記第2の可動体または前記第1の可動体が周期的に前記第1および前記第2の直線方向に移動する振動数および/または、前記第1の可動体が周期的に前記第1および前記第2の直線方向に移動する際の変位を制御する第2の電子手段または第2の電気機械手段を有するものである攪拌装置。 - 請求項1記載の攪拌装置において、前記第1〜第4の弾性手段は調節可能なバネ定数を有するものである攪拌装置。
- 請求項1記載の攪拌装置において、さらに、
前記第1〜第4の弾性手段の特性、力の大きさ、および力が加えられる際の振動数を自動的に調節する電子手段または電気機械手段を有し、当該手段により、被混合物の振動数または変位が制御され、前記攪拌装置の一貫し且つ制御された動作が可能となるものである攪拌装置。 - 請求項1記載の攪拌装置において、前記第1〜第4の弾性手段の少なくともいくつかは、コイルバネ、板バネ、防振ゴム、圧電可変、および空気可変バネで構成される群より選択されるものである攪拌装置。
- 請求項1記載の攪拌装置において、前記第2の可動体は、複数の追加可動体を有し、前記複数の可動体の各々は、追加弾性手段によって前記第3の可動体に連結されているものである攪拌装置。
- 請求項1記載の攪拌装置において、前記第3の可動体は、複数の追加可動体を有し、前記複数の可動体の各々は、追加弾性手段によって前記第2の可動体に連結されているものである攪拌装置。
- 混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第1の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第1の直線方向および当該第1の直線方向と反対方向である第2の直線方向に移動自在なものである、前記第1の可動体と、
前記第1の可動体に固着され、前記第1の可動体に対して、前記第1および第2の直線方向に力を周期的に加える複数の手段と、
第2の可動体であって、当該第2の可動体を前記第1の可動体に移動自在に連結する第1の弾性手段と、当該第2の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第2の弾性手段とを有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第2の可動体と、
第3の可動体であって、当該第3の可動体を前記第2の可動体に移動自在に連結する第3の弾性手段と、当該第3の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第4の弾性手段とを有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第3の可動体と
を有し、
前記複数の手段の各々は、前記第1の可動体に対して前記第1の直線方向に第1の力を発生させ、且つ前記第2の直線方向に第2の力を発生させるように構成されており、前記第1の可動体に対して実質的に当該第1および第2の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。 - 請求項11記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第2の可動体に固着されるものである攪拌装置。
- 請求項11記載の攪拌装置において、前記混合槽は、前記第3の可動体に固着されるものである攪拌装置。
- 混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第1の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第1の直線方向および当該第1の直線方向と反対方向である第2の直線方向に移動自在なものである、前記第1の可動体と、
前記第1の可動体に固着され、前記第1の可動体に対して、前記第1および第2の直線方向に力を周期的に加える駆動部と、
第2の可動体であって、当該第2の可動体を前記第1の可動体に移動自在に連結する第1の弾性手段と、当該第2の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第2の弾性手段とを有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第2の可動体と、
第3の可動体であって、当該第3の可動体を前記第2の可動体に移動自在に連結する第3の弾性手段と、当該第3の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第4の弾性手段とを有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第3の可動体と
を有し、
前記駆動部は、前記第1の可動体に対して前記第1の直線方向に第1の力を発生させ、且つ前記第2の直線方向に第2の力を発生させるように構成されており、前記第1の可動体に対して実質的に当該第1および第2の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。 - 請求項14記載の攪拌装置において、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の振動力、振動振幅、および/または振動数を制御するように調整できる、4若しくはそれ以上の独立した、調節・制御可能な駆動部を有するものである攪拌装置。 - 混合槽を備え、当該混合槽内に配置される内容物を加工処理する攪拌装置であって、
底部を有するベース部と、
前記ベース部の底部より上方に配置された第1の可動体であって、前記ベース部に対して直角方向である第1の直線方向および当該第1の直線方向と反対方向である第2の直線方向に移動自在なものである、前記第1の可動体と、
重心を有する偏心体を回転させる2つの回転手段であって、この2つの回転手段の各々は、前記第1の可動体に固着され且つ当該偏心体が取り付けられたシャフトを有し、前記第1および第2の直線方向の軌道が存在する第1の平面と平行な第2の平面上に当該偏心体の重心が位置するように当該偏心体を回転させるものである、前記2つの回転手段と、
第2の可動体であって、当該第2の可動体を前記第1の可動体に移動自在に連結する第1の弾性手段と、当該第2の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第2の弾性手段とを有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第2の可動体と、
第3の可動体であって、当該第3の可動体を前記第2の可動体に移動自在に連結する第3の弾性手段を有し、これにより、前記第1の可動体と同一の方向に移動自在なものである、前記第3の可動体と
を有し、
前記偏心体は実質的に同一の重量および慣性特性を有し、且つ実質的に同一の速度で相反する回転方向に、互に平行に配置された前記2つの回転手段の各シャフトの回転軸を中心として回転自在であり、さらに、この偏心体は、回転中、前記第1の可動体に対して前記第1の直線方向に第1の力を発生させ、且つ前記第2の直線方向に第2の力を発生させるものであり、前記第1の可動体に対して実質的に当該第1および第2の力以外の力は発生しないものである
攪拌装置。 - 請求項16記載の攪拌装置において、さらに、
前記第3の可動体は、前記第3の可動体を前記ベース部に移動自在に連結する第4の弾性手段を有するものである攪拌装置。 - 混合する方法であって、
請求項1記載の装置を提供する工程と、
前記偏心体を前記互いに平行に配置された前記各シャフトの回転軸を中心として実質的に同一の速度で相反する回転方向に回転させる工程と
を有する方法。 - 混合する方法であって、
請求項2記載の装置を提供する工程と、
前記混合槽内に混合される組成物を配置する工程と、
前記偏心体を前記互いに平行に配置された前記各シャフトの回転軸を中心として実質的に同一の速度で相反する回転方向に回転させる工程と
を有する方法。 - 混合する方法であって、
請求項3記載の装置を提供する工程と、
前記混合槽内に混合される組成物を配置する工程と、
前記偏心体を前記互いに平行に配置された前記各シャフトの回転軸を中心として実質的に同一の速度で相反する回転方向に回転させる工程と
を有する方法。 - 請求項1、11、14、16のいずれか1つに記載の攪拌装置により、混合槽内に配置される組成物を混合する方法であって、
第1の可動体に対して周期的に、ベース部に対して直角方向である第1の直線方向に第1の力を加えるとともに、当該第1の直線方向と反対方向である第2の直線方向に第2の力を加える工程と、
前記第1の可動体の運動により、第2の可動体を前記第1の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第1の可動体の運動または前記第2の可動体の運動により、第3の可動体を前記第1の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動により、前記組成物を混合する工程と
を有する方法。 - 請求項21記載の方法において、前記組成物は複数の液体を含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記組成物を、15Hz〜1,000Hzの振動数および0.02インチ(0.508mm)〜0.5インチ(12.7mm)の振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記組成物中に、サイズおよび分散が実質的に均等な液滴を有する、10ミクロン〜100ミクロンの範囲の気泡の生成を伴う前記組成物の微小混合を実現するものである方法。 - 請求項21記載の方法において、前記組成物は液体と気体とを含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記組成物を、10Hz〜100Hzの振動数および0.025インチ(0.635mm)より小さい振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、液体と気体の分離を実現するするものである方法。 - 請求項21記載の方法において、前記組成物は複数の反応物質を含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記反応物質を、10Hz〜100Hzの振動数および0.025インチ(0.635mm)より小さい振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記反応物質への熱伝達または前記反応物質からの熱伝達、前記反応物質中での物質移動、または前記反応物質の懸濁を増加させるものである方法。 - 請求項21記載の方法において、前記組成物は、第2の液体中に混入された第1の液体または気体と、境界層を有する多孔質固体媒質とを含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記多孔質固体媒質および前記第2の液体中に混入された前記第1の液体または気体を5Hz〜1,000Hzの振動数および0.02インチ(0.508mm)〜0.5インチ(12.7mm)の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記境界層を破壊し、強制的に前記第2の液体中に混入された前記第1の液体または気体を前記多孔質固体媒質内に流入させ、流出させて前記多孔質固体媒質を通過させるものである方法。 - 請求項21記載の方法において、前記組成物は培養液と微生物とを有する培養物を含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記培養物を、5Hz〜1,000Hzの振動数および0.01インチ(0.254mm)〜0.2インチ(5.08mm)の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものであり、
これにより、前記組成物の低剪断混合を実現するものである方法。 - 請求項21記載の方法において、前記組成物は固体と液体とを含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記固体および前記気体を、15Hz〜1,000Hzの振動数および0.02インチ(0.508mm)〜0.5インチ(12.7mm)の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有し、前記振動環境は所定数の部分を含む体積を有するものであり、
前記曝す工程により、前記体積の全部分を、当該全部分と実質的に同量の音響エネルギー下に、実質的に同時に置いて前記固体を前記液体に混合するものである方法。 - 請求項1、11、14、16のいずれか1つに記載の攪拌装置により、混合槽内に配置される組成物を混合する方法であって、
第1の可動体に対して周期的に、ベース部に対して直角方向である第1の直線方向に第1の力を加える、若しくは当該第1の直線方向と反対方向である第2の直線方向に第2の力を加える工程と、
前記第1の可動体の運動により、第2の可動体を前記第1の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第1の可動体の運動または前記第2の可動体の運動により、第3の可動体を前記第1の可動体と同一の方向に運動させる工程と、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動により、前記組成物を混合する工程と
を有する方法。 - 請求項28記載の方法において、前記第2の可動体または前記第3の可動体は、第3の調和振動数で振動し、力を相殺する効果を生じさせるように構成されているものであり、これにより、周囲環境へ伝播する力を低減または除去して混合効率を増加させるものである方法。
- 請求項28記載の方法において、前記組成物は複数の液体を含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記組成物を、15Hz〜1,000Hzの振動数および0.02インチ(0.508mm)〜0.5インチ(12.7mm)の振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。 - 請求項28記載の方法において、前記組成物は液体と気体とを含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記組成物を、10Hz〜100Hzの振動数および0.025インチ(0.635mm)より小さい振幅で振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。 - 請求項28記載の方法において、前記組成物は複数の反応物質を含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記反応物質を、10Hz〜100Hzの振動数および0.025インチ(0.635mm)より小さい振幅で前記組成物振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。 - 請求項28記載の方法において、第2の液体中に混入された第1の液体または気体と、境界層を有する多孔質固体媒質とを含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記多孔質固体媒質および前記第2の液体中に混入された前記第1の液体または気体を、5Hz〜1,000Hzの振動数および0.02インチ(0.508mm)〜0.5インチ(12.7mm)の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。 - 請求項28記載の方法において、前記組成物は培養液と微生物とを有する培養物を含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記培養物を、5Hz〜1,000Hzの振動数および0.01インチ(0.254mm)〜0.2インチ(5.08mm)の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有するものである方法。 - 請求項28記載の方法において、
前記組成物は固体と液体とを含み、さらに、
前記第2の可動体または前記第3の可動体の運動を利用して、前記固体および前記気体を、15Hz〜1,000Hzの振動数および0.02インチ(0.508mm)〜0.5インチ(12.7mm)の振幅で前記組成物を振動させる振動環境に曝す工程を有し、前記振動環境は所定数の部分を含む体積を有するものである方法。
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