KR20120059420A - 원심기 - Google Patents

Abstract

재료의 온도를 조정할 수 있는 원심기를 제공한다. 원심기(1)는 용기(100)를 공전시키면서 자전시킴으로써 용기에 수납된 수납물(M)에 원심력을 작용시키는 자전공전식 원심기로서, 회전축선(회전축선 L1)을 중심으로 회전가능하게 구성된 회전체(30)와, 회전체의 회전축선으로부터 소정 간격을 둔 위치에 회전체에 대해서 회전가능하게 장착되어 있는 용기를 보유하는 용기 홀더(40)와, 회전체가 회전하는 영역을 포함하는 공간을 구획하는 구획체(20)와, 구획체의 내면으로부터 회전체가 회전하는 영역을 향해서 돌출되는 하나 또는 복수의 볼록형체(50)와, 구획체의 온도를 조정하는 온도 조정기(80)를 갖는다.

Description

원심기{CENTRIFUGE}

본 발명은 재료에 원심력을 작용시키는 원심기, 특히 재료를 수납한 용기를 공전시키면서 자전시킴으로써 재료에 원심력을 작용시키는 원심기에 관한 것이다.

재료를 수납한 용기를 공전시키면서 자전시킴으로써 재료에 원심력을 작용시키는 원심기(자전공전식 원심기)가 알려져 있다. 이 원심기는 예컨대 일본 특허 제4084493호 공보에 개시한 바와 같이, 재료의 교반처리와 탈포처리를 동시에 행하는 교반탈포장치로서 이용되는 경우가 있었다. 또는, 이 원심기는 재료를 분쇄하는 볼밀(일본 특개2002-143706호 공보 참조)이나 재료를 유화하는 유화장치(일본 특개2010-194470호 공보 참조)로서 이용되는 경우가 있었다.

특허 제4084493호 공보 특개2002-143706호 공보 특개2010-194470호 공보

그러나, 최근에 재료의 고기능화에 따라서 재료의 온도관리에 대한 요청이 높아지고 있다. 자전공전식 원심기에 있어서도, 재료의 온도를 관리할 수 있으면 보다 적합한 조건에서 재료를 처리할 수 있게 된다.

본 발명의 하나의 양태는 재료의 온도를 조정할 수 있는 원심기를 제공하는 것을 목적으로 한다.

(1) 본 발명의 하나의 실시양태는, 용기를 공전시키면서 자전시킴으로써 상기 용기에 수납된 수납물에 원심력을 작용시키는 자전공전식 원심기로서, 소정의 회전축선을 중심으로 회전가능하게 구성된 회전체와, 상기 회전체의 상기 회전축선으로부터 소정 간격을 둔 위치에 상기 회전체에 대해서 회전가능하게 장착되어 있는, 상기 용기를 보유하는 용기 홀더와, 상기 회전체가 회전하는 영역을 포함하는 공간을 구획하는 구획체와, 상기 구획체의 내면으로부터 상기 영역을 향해서 돌출되는 하나 또는 복수의 볼록형체와, 상기 구획체의 온도를 조정하는 온도 조정기를 갖는 원심기를 제공한다.

상기 실시양태에 의하면, 온도를 조정하면서, 용기에 수납된 수납물에 원심력을 작용시키는 처리를 행할 수 있는 원심기를 제공할 수 있다.

(2) 이 원심기에 있어서, 상기 회전체는 그 회전방향을 향해서 상기 공간 내의 공기를 누르는 압압부를 가지고 있어도 된다.

(3) 이 원심기에 있어서, 상기 볼록형체는 상기 회전축선을 중심으로 하는 원주와 교차하도록 연장되는 형상으로 되어 있어도 된다.

(4) 이 원심기에 있어서, 상기 볼록형체는 상기 공간의 외주 근방에 배치되어도 된다.

(5) 이 원심기에 있어서, 상기 볼록형체는 상기 영역에 근접해 있어도 된다.

(6) 이 원심기에 있어서, 상기 용기 홀더의 측면에는 관통공이 형성되어 있어도 된다.

(7) 이 원심기에 있어서, 상기 용기 홀더는 상기 용기의 바닥면이 상기 용기 홀더의 내부 바닥면과 간격을 두고 배치되도록 상기 용기를 지지하는 용기 지지부를 갖고, 상기 용기 홀더의 상기 관통공은 상기 용기의 상기 바닥면과 상기 용기 홀더의 내부 바닥면 사이를 노출시키도록 구성되어 있어도 된다.

(8) 이 원심기에 있어서, 상기 용기 지지부는 상기 용기 홀더의 상단이어도 된다.

본 발명에 의하면, 재료의 온도를 조정할 수 있는 원심기를 제공할 수 있다.

도 1은 본 실시형태에 따른 원심기에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 2는 본 실시형태에 따른 원심기에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 실시형태에 따른 원심기에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 원심기에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 본 실시형태에 적용가능한 용기에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 본 실시형태에 적용가능한 용기에 대해서 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 실시형태에 따른 수납물의 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8은 본 실시형태에 따른 수납물의 처리상태를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 실시형태의 작용효과를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 본 실시형태의 작용효과를 설명하기 위한 도면이다.

이하, 본 발명을 적용한 실시형태에 대해서 도면을 참조하여 설명한다. 단 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 즉, 이하의 실시형태에서 설명하는 모든 구성이 본 발명에 있어서 필수적이라고는 말할 수 없다. 또한 본 발명은 이하의 내용을 자유롭게 조합시킨 것을 포함한다.

(1) 원심기(1)의 구성

이하, 본 실시형태에 따른 원심기(1)의 구성에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 설명한다. 또한 원심기(1)는 용기(100)를 공전시키면서 자전시킴으로써 용기(100)에 수납된 수납물(M)(재료)에 원심력을 작용시키는 장치이며, 예컨대 수납물(M)을 교반·탈포, 분쇄, 유화하는 장치로서 실현된다.

(a) 케이스(10)

원심기(1)는 도 1에 도시하는 바와 같이 케이스(10)를 갖는다. 케이스(10)는 원심기(1)의 외형을 구성하는 부재이며, 그 내부에 후술하는 다양한 기구가 수납된다. 케이스(10)는 제1 지지기판(12) 및 제2 지지기판(14)을 갖는다. 제1 지지기판(12)은 후술하는 구획체(20)를 지지하는 역할을 한다. 또한 제1 지지기판(12)에는 후술하는 회전체(30)의 회전축(32)을 보유하기 위한 보유부재(16)가 고정되어 있다. 그리고 제2 지지기판(14)은 제1 지지기판(12) 및 모터(62)(상세한 것은 후술함)를 지지하는 역할을 한다. 또한 본 실시형태에서는 제1 지지기판(12)은 지지체(13)를 통해서 제2 지지기판(14)에 지지되어 있다. 또한 제2 지지기판(14)은 지지체(15)를 통해서 케이스(10)(그 바닥면)에 지지되어 있다.

(b) 구획체(20)

원심기(1)는 도 1에 도시하는 바와 같이 구획체(20)를 갖는다. 구획체(20)는 회전체(30)가 회전하는 영역을 포함하는 공간을 구획하는 부재이다. 구획체(20)는 개폐가능하게 구성된 덮개(22)를 갖고, 덮개(22)를 열면 용기 홀더(40)가 노출되어, 용기 홀더(40)에 용기(100)를 탈착할 수 있게 된다. 또한 구획체(20)는 후술하는 온도 조정기에 의해 온도가 조정된다. 그렇기 때문에, 구획체(20)는 열전도율이 높은 재료로 구성하는 것이 바람직하다.

(c) 회전체(30)

원심기(1)는 도 1에 도시하는 바와 같이 회전체(30)를 갖는다. 회전체(30)는 회전축선(L1)을 중심으로 케이스(10)(제1 및 제2 지지기판(12, 14))에 대해서 회전가능하게 구성되어 있다. 구체적으로 원심기(1)에서는 회전체(30)에는 회전축(32)이 고정되어 있으며, 회전축(32)이 베어링을 통해서 보유부재(16)에 보유되어 있다. 이에 의해, 회전체(30)를 케이스(10)에 대해서 회전 가능하게 할 수 있다.

회전체(30)는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전체(30)의 회전방향을 향해서 구획체(20) 내의 공기를 누르는 압압부(35)를 갖는다. 본 실시형태에서는 회전체(30)는 도 2 및 도 3에 도시하는 바와 같이, 회전축선(L1) 및 자전축선(L2)(후술함)을 포함하는 가상평면(또는 자전축선(L2)을 포함하고, 회전축선(L1)과 평행하게 연장되는 가상평면)과 평행하게 연장되는 판형부재(34)를 갖는다. 그리고 이 판형부재(34) 중 회전체(30)의 회전방향을 향하는 면에 의해 압압부(35)가 실현되어 있다. 즉, 도 3에 있어서, 회전체(30)의 회전방향은 시계방향이 된다. 본 실시형태에서는 압압부(35)는 후술하는 용기 홀더(40)의 바로 앞에 배치된다.

회전체(30)에는 도 1에 도시하는 바와 같이, 추(37) 및 조정추(38)가 장착되어 있다. 추(37)의 중량 및 조정추(38)의 위치를 조정함으로써, 회전체(30)를 안정되게 회전시킬 수 있게 된다.

(d) 용기 홀더(40)

원심기(1)는 도 1~도 3에 도시하는 바와 같이 용기 홀더(40)를 포함한다. 용기 홀더(40)는 후술하는 용기(100)를 보유하는 역할을 한다. 용기 홀더(40)는 회전체(30)의 회전축선(L1)으로부터 소정간격 떨어진 위치에 장착되어 있다. 이에 의해, 용기 홀더(40)는 회전체(30)의 회전에 따라서 회전축선(L1)을 중심으로 공전하게 된다.

용기 홀더(40)는 회전체(30)에 대해서 자전(회전) 가능하게 장착되어 있다. 구체적으로 원심기(1)에서는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 용기 홀더(40)는 베어링을 통해서 회전체(30)에 보유된 구성으로 되어 있다. 이에 의해, 용기 홀더(40)가 회전체(30)에 대해서 자전 가능하게 된다.

또한 본 실시형태에서는, 용기 홀더(40)는 그 자전축선(L2)이 회전축선(L1)(공전축선)과 비스듬하게 교차하도록 구성되어 있다. 구체적으로 원심기(1)는 자전축선(L2)이 회전축선(L1)과 45도의 각도로 교차하도록 구성되어 있다. 단, 회전축선(L1)과 자전축선(L2)의 교차각은 45도에 한정되는 것이 아니며, 수납물(M)의 성질에 맞추어서 적절히 설정할 수 있다.

용기 홀더(40)는 용기 지지부(44)를 갖는다. 용기 지지부(44)는 용기(100)를 지지하는 역할을 한다. 본 실시형태에서는, 용기 지지부(44)는 용기 홀더(40)의 상단에 의해 실현되고 있다(도 6(A) 및 도 8 참조). 또한, 본 실시형태에서는 용기 지지부(44)는 용기(100)의 바닥면이 용기 홀더(40)의 내부 바닥면과 간격을 두고 배치되도록 용기(100)를 지지한다(도 8 참조). 다시 말하면, 용기 홀더(40)는 상단(용기 지지부(44))로부터 내부 바닥면까지의 거리가 용기(100)의 볼록부(130)(볼록부(130)의 하면)로부터 용기(100)의 바닥면까지의 거리보다 길어지도록 구성되어 있다고 말할 수 있다.

본 실시형태에서는 도 1~도 3에 도시하는 바와 같이, 용기 홀더(40)는 3개의 볼록부(46)가 장착된 구성으로 되어 있다. 볼록부(46)에 의해, 용기 홀더(40)의 내부에서 용기(100)가 헛도는 것을 방지할 수 있다. 단, 용기 홀더(40)는 볼록부(46)를 가지지 않는 구성으로 하는 것도 가능하다(도시하지 않음).

본 실시형태에서는 도 1~도 3에 도시하는 바와 같이, 용기 홀더(40)는 측면에 관통공(48)이 뚫린 구성으로 되어 있다. 관통공(48)은 용기 홀더(40)의 측면의 하단부 근방에 배치된다. 이에 의해, 관통공(48)으로부터 용기(100)의 바닥면과 용기 홀더(40)의 내부 바닥면 사이의 공간을 노출시킬 수 있다(도 8 참조). 단, 변형례로서, 용기 홀더(40)를, 관통공(48)을 갖지 않는 형상으로 하는 것도 가능하다(도시하지 않음).

(e) 볼록형체(50)

원심기(1)는 볼록형체(50)를 갖는다. 볼록형체(50)는 구획체(20)의 내면으로부터 회전체(30)(회전체(30)가 회전하는 영역)를 향해서 돌출되는 부재이다. 볼록형체(50)는 회전체(30)(회전체(30)가 회전하는 영역)에 근접하도록 마련되어 있다. 볼록형체(50)는 회전축선(L1)을 중심으로 하는 원주와 교차하도록 연장되는 형상으로 되어 있다. 본 실시형태에서는, 볼록형체(50)는 회전축선(L1)을 중심으로 하는 원주와 직교하도록 연장되는 형상으로 되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 볼록형체(50)는 구획체(20)의 바닥면을 따라서 연장되는 바닥면부(52)와, 구획체(20)의 측면을 따라서 연장되는 측면부(54)를 포함한다. 즉 볼록형체(50)는 정면으로부터 봤을 때 L자 형상의 판형체에 의해 실현되어 있다(도 3 참조). 또한 본 실시형태에서는, 볼록형체(50)는 위에서 본 도면에 있어서 구획체(20)(구획체(20)가 구획하는 공간)의 외주 근방을 포함하는 영역에 배치되어 있다고 말할 수 있다. 또한 본 실시형태에서는 4개의 볼록형체(50)가 구획체(20) 내에 등간격으로 배치되어 있다.

단, 볼록형체(50)의 형상, 배치, 수량은 이에 한정되는 것이 아니다. 볼록형체(50)는 구획체(20) 내에 하나만 배치되어 있어도 되고, 2개 이상의 복수개 배치되어 있어도 된다. 또한 볼록형체(50)는 구획체(20)의 바닥면을 따라서 연장되는 바닥면부만으로 구성하는 것이나, 구획체(20)의 측면을 따라서 연장되는 측면부만으로 구성하는 것도 가능하다. 또는 볼록형체(50)는 구획체(20)의 상면(예컨대 덮개(22))에 마련하는 것도 가능하다. 또한 볼록형체(50)는 회전축선(L1)을 중심으로 하는 원주와 비스듬하게 교차하도록 연장되는 형상으로 하는 것도 가능하다.

(f) 구동기구

원심기(1)는 용기 홀더(40)(용기(100))를 공전시키면서 자전시키는 구동기구를 포함한다. 이하 구동기구의 구성에 대해서 설명한다.

구동기구는 모터(62)를 갖는다. 모터(62)는 회전체(30)(회전축(32))을 회전시키는 역할을 한다. 모터(62)는 풀리(64, 66) 및 벨트(68)를 통해서 회전축(32)(회전체(30))을 회전시키도록 구성되어 있다. 본 실시형태에서는 회전체(30)가 회전하면, 용기 홀더(40)(용기(100))가 공전하게 된다. 그렇기 때문에, 모터(62)를, 용기 홀더(40)(용기(100))를 공전시키기 위한 공전 구동기구라고 칭할 수 있다. 또한 모터(62)로서는 인덕션 모터나 서보 모터, 또는 PM 모터 등 이미 공지되어 있는 어느 하나의 모터를 이용할 수 있다.

또한 구동기구는 자전력 부여기구를 갖는다. 본 실시형태에서는, 자전력 부여기구는 용기 홀더(40)의 공전에 따라서(회전체(30)의 회전에 따라서) 용기 홀더(40)에 자전력을 부여하도록 구성되어 있다. 이하, 자전력 부여기구에 대해서 설명한다.

자전력 부여기구는 자전 기어(72)를 갖는다. 자전 기어(72)는 용기 홀더(40)에 고정되어 있으며, 용기 홀더(40)와 일체로 거동한다. 또한 자전력 부여기구는 자전력 부여 기어(74)를 갖는다. 자전력 부여 기어(74)는 회전축(32)과 동심으로 마련되어 있다. 또한 본 실시형태에서는, 자전력 부여 기어(74)는 케이스(10)에 대해서 고정되어 있다. 그리고 자전력 부여기구는 자전 기어(72)와 자전력 부여 기어(74) 사이에서 동력을 전달하는 자전동력 전달기구(76)를 갖는다. 본 실시형태에서는, 자전동력 전달기구(76)는 회전체(30)에 회전가능하게 장착된 제1 중계 기어 및 제2 중계 기어에 의해 실현되고 있다. 또한 제1 중계 기어 및 제2 중계 기어는 고정되어 있으며, 동일한 회전수로 회전하게 된다.

이 자전력 부여기구에 의하면, 자전동력 전달기구(76)에 의해 자전 기어(72)의 거동과 자전력 부여 기어(74)의 거동이 관련지어지게 되어 자전 기어(72)와 자전력 부여 기어(74)가 유성기어기구와 동일한 거동을 나타내게 된다. 그리고, 본 실시형태에서는 자전 기어(72)가 케이스(10)에 대해서 고정되어 있으므로, 회전체(30)를 회전시키면, 자전 기어(72)는 회전축선(L1)을 중심으로 공전하면서, 자전축선(L2)을 중심으로 자전하게 된다. 즉, 원심기(1)에서는 모터(62)로 회전체(30)를 회전시키면, 자전 기어(72)는 공전하면서 자전하고, 자전 기어(72)에 고정된 용기 홀더(40)가 공전하면서 자전하게 된다.

또한 변형례로서, 구동기구를, 자전력 부여 기어(74)를 케이스(10)에 대해서 회전가능하게 구성하고, 자전력 부여 기어(74)를 원하는 회전수로 회전시키기 위한 조절기구를 더 구비한 구성으로 하는 것도 가능하다(도시하지 않음). 앞서 설명한 바와 같이, 구동기구에서는 자전 기어(72)의 회전수와 자전력 부여 기어(74)의 회전수가 자전동력 전달기구(76)에 의해 관련지어진다. 그렇기 때문에, 자전 기어(72)를 공전시키면서(회전체(30)를 회전시키면서) 자전력 부여 기어(74)의 회전수를 조정함으로써 자전 기어(72)의 자전수를 제어할 수 있게 된다. 또한 이 조절기구는 예컨대 모터나 브레이크 등 이미 공지되어 있는 어느 하나의 기구에 의해 실현할 수 있다.

또한 다른 변형례로서, 동력 전달요소에 풀리 및 벨트를 이용할 수도 있다(도시하지 않음).

(g) 온도 조정기(80)

원심기(1)는 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이 온도 조정기(80)를 갖는다. 온도 조정기(80)는 구획체(20)의 온도를 조정하는 역할을 한다.

본 실시형태에서는, 온도 조정기(80)는 관(82)을 갖는다. 관(82)은 열매체(가열용 열매체·냉각용 열매체)의 유로를 구성하는 부재이며, 구획체(20)의 외주에 감아 돌려진 열교환부(84)를 갖는다. 또한 온도 조정기(80)는 열매체의 온도를 조정하는 온도 조정부(86)와, 열매체를 유동(순환)시키는 펌프(88)를 갖는다. 온도 조정기(80)에서는 온도 조정부(86)에서 온도 조정된 열매체가 펌프(88)에 의해 열교환부(84)로 보내진다. 열매체는 열교환부(84) 내로 흐르면서 구획체(20)와 열교환하고, 구획체(20)의 온도를 조정한다. 열교환을 종료한 열매체는 다시 온도 조정부(86)에서 온도 조정되고, 펌프(88)에 의해 열교환부(84)로 보내져서 구획체(20)와 열교환을 행한다. 이것을 반복함으로써, 구획체(20)를 원하는 온도로 조정할 수 있게 된다. 또한 본 실시형태에서는, 온도 조정기(80)로서 냉각기 및 가열기 중 어느 하나를 이용할 수도 있다.

(h) 제어수단(90)

원심기(1)는 도 4에 도시하는 바와 같이 제어수단(90)을 갖는다. 제어수단(90)는 원심기(1)의 동작을 통괄 제어하는 역할을 한다. 이하, 제어수단(90)에 대해서 설명한다.

제어수단(90)은 마이크로프로세서(CPU(92))와, 구동기구(모터(62))의 동작을 제어하는 구동제어부(94)와, 온도 조정기(80)의 동작을 제어하는 온도 조정기 제어부(95)를 포함한다. 그리고 CPU(92)는 운전 데이터(예컨대 수납물(M)의 처리조건에 맞추어서 사용자가 입력한 데이터)에 기초하여 구동제어부(94) 및 온도 조정기 제어부(95)에 각종 신호를 출력함으로써 원심기(1)의 동작을 제어한다.

전술한 바와 같이, 원심기(1)에서는, 용기 홀더(40)가 회전체(30)의 회전에 따라서 공전하는 것으로 인해 모터(62)의 출력을 제어함으로써 용기 홀더(40)의 공전수가 제어된다. 즉 모터(62)의 출력을 제어함으로써, 용기 홀더(40)를 원하는 공전수로 공전시킬 수 있게 된다.

예컨대, 모터(62)로서 인덕션 모터를 채용하는 경우에는, 구동제어부(94)는 인버터의 동작을 제어하고 모터(62)에 공급되는 교류전력의 주파수를 소정 값으로 하기 위한 인버터 제어부에 의해 실현할 수 있다. 또는 모터(62)로서 서보 모터를 채용하는 경우에는, 구동제어부(94)는 전용 드라이버 및 하드웨어에 의해 실현되고, 모터(62)를 원하는 회전수로 동작시키기 위한 각종 처리를 행한다. 또한 구동제어부(94)를 회전 센서(96)에서 검출된 용기 홀더(40)의 회전수정보를 취득(예컨대 CPU(92)를 통해서 취득)하고 이 회전수정보에 기초하여 회전체(30)의 회전수를 조정하기 위한 다양한 처리를 행하도록 구성할 수도 있다.

또한, 원심기(1)에서 온도 조정기(80)는 온도 조정부(86) 및 펌프(88)의 동작을 제어함으로써 그 동작이 결정된다. 즉, 온도 조정부(86)의 설정온도 및 펌프의 동작을 제어함으로써, 온도 조정기(80)에 원하는 동작을 시키는 것이 가능해진다. 이로 인해, 본 실시형태에서는, 온도 조정기 제어부(95)를 온도 조정부(86)의 동작을 제어하여 설정온도를 조정하는 온도제어부와, 펌프의 동작을 제어하는 펌프 제어부를 갖는 구성으로 할 수 있다.

그리고 CPU(92)는 소정의 타이밍으로 구동제어부(94) 및 온도 조정기 제어부(95)에 각종 신호(용기 홀더(40)의 목표 회전수 데이터·구획체(20)의 목표온도 데이터 등)를 송신하는 처리를 행한다. 이에 의해, 용기 홀더(40)를 원하는 회전수로 회전시키면서, 구획체(20)를 원하는 온도로 조정할 수 있다.

또한 본 실시형태에서는, CPU(92)는 회전센서(96)를 통해서 회전체(30)의 회전수 정보(용기 홀더(40)의 회전수 정보)를 취득할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 CPU(92)는 이 회전수 정보를 경과시간과 관련지어서 도시하지 않은 기억부에 저장하는 처리를 행할 수도 있다. 또한 CPU(92)를 회전체(30)의 회전수 정보에 기초하여 용기 홀더(40)의 자전수 정보를 연산 처리하도록 구성할 수도 있다. 즉, 원심기(1)에서는 자전력 부여 기어(74)는 회전 불가능하게 구성되어 있기 때문에, 회전체(30)의 회전수가 명백해지면, 동력전달기구의 각 요소(동력전달요소)의 사이즈 데이터로부터 도출되는 계수를 이용하여 용기 홀더(40)의 자전수를 연산할 수 있게 된다.

또한 CPU(92)는 온도센서(97)를 통해서 구획체(20)의 온도 정보를 취득할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 CPU(92)는 이 온도 정보를 경과시간과 관련지어서 도시하지 않은 기억부에 저장하는 처리를 행할 수도 있다. 또한 CPU(92)는 구획체(20)의 온도 정보와 설정 온도 정보에 기초하여, 온도 조정기 제어부(95)에 송신하는 데이터를 도출하는 연산처리를 행하도록 구성할 수도 있다. 또한 온도센서(97)는 구획체(20)의 온도정보가 아니라, 용기 홀더(40) 또는 수납물(M)의 온도정보를 취득하도록 구성할 수도 있다.

또한 CPU(92)는 조작부(98)로부터 입력된 동작 데이터를 받아서, 도시하지 않은 기억부에 저장하는 처리나, 표시부(99)에 각종 정보(조작부(98)로부터 입력된 동작 데이터나 원심기(1)의 운전상황 등)를 표시시키기 위한 처리를 행한다.

(2) 용기(100)

다음에 본 실시형태에 적용가능한 용기(100)에 대해서 도 5(A)~도 6(B)를 참조하여 설명한다. 여기서, 도 5(A)는 용기(100)의 측면도이며, 도 5(B)는 도 5(A)의 VB-VB선 단면도이며, 도 5(C)는 도 5(A)의 VC-VC선 단면도이다. 또한 도 6(A)는 용기(100)가 용기 홀더(40)에 보유된 상태의 측면의 일부 확대도이며, 도 6(B)는 도 6(A)의 VIB-VIB선 단면도이다.

용기(100)는 용기 본체(110)와 덮개체(120)를 갖는다. 용기 본체(110)는 내부에 수납물(M)을 수납하는 역할을 한다. 용기 본체(110)의 재질은 특별히 한정되지 않으며, 용도에 맞추어서 적절히 선택할 수 있다. 용기 본체(110)로서는 예컨대 수지나 금속, 유리, 지르코니아 등 이미 공지되어 있는 어느 하나의 용기를 적용할 수 있다. 또한 덮개체(120)는 용기 본체(110)의 개구를 막는 역할을 하고, 본 실시형태에서는 내부 덮개(122) 및 외부 덮개(124)를 포함하여 구성되어 있다. 또한, 변형례로서 덮개체(120)를 이용하지 않고 수납물(M)의 처리를 행할 수도 있다.(도시하지 않음).

용기(100)는 볼록부(130)를 갖는다. 볼록부(130)는 용기 본체(110)의 외측면으로부터 돌출되도록 구성되어 있다. 볼록부(130)는 도 6(A)에 도시하는 바와 같이, 용기(100)가 용기 홀더(40)에 보유되었을 때에 용기 홀더(40)의 용기 지지부(44)와 접촉된다. 즉, 용기(100)는 볼록부(130)에 의해 용기 홀더(40)에 지지되는 구성으로 되어 있다.

용기(100)는 헛돔 방지기구를 갖는다. 헛돔 방지기구는 용기(100)가 용기 홀더(40) 내에서 헛도는 것을 방지하는 역할을 한다. 즉, 헛돔 방지기구에 의해서, 용기(100)는 용기 홀더(40)에 보유되고, 용기 홀더(40)와 일체로 거동할 있게 된다. 본 실시형태에서는, 헛돔 방지기구는 도 5(A) 및 도 5(C)에 도시하는 바와 같이, 볼록부(130)의 외주에 마련된 오목부(132)에 의해 실현되고 있다. 즉, 본 실시형태에서는, 도 6(A) 및 도 6(B)에 도시하는 바와 같이, 오목부(132)에 용기 홀더(40)의 볼록부(46)를 끼워 맞춤으로써, 용기 홀더(40) 내에서 용기(100)가 헛도는 것을 방지할 수 있게 된다.

(3) 수납물(M)

본 실시형태에 적용가능한 수납물(M)은 유체로서 거동하는 것이면 되고, 그 조성이나 용도는 특별히 한정되지 않는다. 수납물(M)로서, 유체성분(수지 등)만을 포함하는 재료나, 유체성분 외에 입상 성분(분상 성분)을 포함하는 재료 등을 적용할 수 있다. 수납물(M)로서, 예컨대 접착제, 실런트제, 액정재료, LED의 형광체와 수지를 포함하는 혼합재료, 납땜 페이스트, 치과용 인상재료, 치과용 시멘트(충진제 등), 액상의 약제 등 다양한 재료를 적용할 수 있다. 또한 수납물(M)로서 입상(분상)재료와, 이것을 분쇄하기 위한 미디어(예컨대 지르코니아 볼)를 적용할 수도 있다. 또는, 수납물(M)로서 유화처리의 대상이 되는 유체를 적용할 수도 있다.

(4) 수납물(M)의 처리 방법

다음에 본 실시형태에 따른 수납물(M)의 처리 방법에 대해서 도 7을 참조하여 설명한다. 즉, 도 7은 수납물(M)의 처리 방법을 설명하기 위한 플로우차트이다.

본 실시형태에 따른 수납물(M)의 처리 방법은, 도 7에 도시하는 바와 같이, 수납물(M)이 수납된 용기(100)를 용기 홀더(40)에 보유시키는 공정(스텝 S110)과, 구획체(20)를 원하는 온도로 조정하는 공정(스텝 S120)과, 용기 홀더(40)(용기(100))를 공전시키면서 자전시켜서 수납물(M)에 원심력을 작용시키는 공정(스텝 S130)을 포함한다. 이에 의해, 용기(100)에 수납된 수납물(M)에 원심력이 작용하여, 수납물(M)이 처리(교반, 탈포, 분쇄, 유화 등)된다. 도 8에 수납물(M)을 처리하고 있는 상황을 모식적으로 도시한다.

본 실시형태에서는, 구획체(20)를 원하는 온도로 조정하는 공정(스텝 S120)은 회전체(30)를 정지시킨 상태에서 행해도 되고, 회전체(30)를 회전시키면서 행해도 된다. 구획체(20)의 설정온도는 수납물(M)의 처리조건이나 목적에 맞추어 적절히 설정하나, 그 구체적인 값은 예컨대 실험에 의해 도출할 수 있다.

또한 수납물(M)에 원심력을 작용시키는 공정(스텝 S130)에서는, 용기(100)의 회전수(회전체(30)의 회전수) 및 운전시간은 수납물(M)의 처리조건이나 목적에 맞추어서 적절히 설정한다. 구체적인 값은 실험에 의해 도출할 수 있으나, 예컨대 회전체(30)의 회전수를 2000rpm 정도로 운전시간을 수 분 내지 수 십분 정도로 설정할 수 있다.

(5) 작용효과

이하, 본 실시형태에 따른 원심기(1)가 이루는 작용효과에 대해서 설명한다.

원심기(1)에 의하면, 구획체(20)의 온도를 조정함으로써 회전체(30)의 회전시에 수납물(M)의 온도를 효율 좋게 조정할 수 있게 된다. 이하, 이 작용에 대해서 상세히 설명한다. 또한 도 9 및 도 10은 이 작용효과를 설명하기 위한 도면이다.

구획체(20) 내에서 회전체(30)가 회전하면, 구획체(20) 내의 공기는 회전체(30)의 회전에 따라서 회전축선(L1)을 중심으로 회전한다. 회전하는 공기에는 원심력이 작용하기 때문에, 구획체(20) 내의 공기는 회전축선(L1)을 중심으로 하는 원의 원주방향으로 이동하면서 회전축선(L1)에서 구획체(20)의 외주로 향하는 방향(도 9에 있어서의 화살표 Y1가 나타내는 방향)으로 이동하게 된다. 즉, 원심기(1)가 볼록형체(50)를 갖지 않는 경우에는, 구획체(20)의 내부에 있어서의 구획체(20)의 지름방향(상세하게는 회전축선(L1)을 중심으로 하는 원의 지름방향)으로의 공기의 이동은 회전축선(L1)으로부터 멀어지는 방향으로만 이루어지게 된다.

그러나, 본 실시형태에서는, 온도 조정기(80)는 구획체(20)의 온도를 조정하기 때문에, 구획체(20) 내의 공기 중 구획체(20) 근방에 존재하는 공기만이 온도 조정된다. 구획체(20) 내의 공기의 지름방향으로의 이동이 회전축선(L1)으로부터 멀어지는 방향으로만 이루어지는 경우(도 9에 있어서의 화살표 Y1의 흐름만 있는 경우), 구획체(20) 근방에서 온도 조정된 공기는 구획체(20)의 내측(회전축선(L1))을 향해서 이동할 수 없어 구획체(20)의 외주 근방에 머무르기 때문에, 용기(100) 내의 수납물(M)의 온도를 효율 좋게 조정하는 것은 어려웠다.

이에 반해, 본 실시형태에서는, 원심기(1)는 볼록형체(50)를 가지고 있으며, 이에 의해 용기(100) 내의 수납물(M)의 온도를 효율 좋게 조정할 수 있게 된다.

즉, 본 실시형태에서는, 구획체(20) 내의 공기는 회전체(30)의 회전에 따라서 유동하고 볼록형체(50)에 충돌한다. 볼록형체(50)에 충돌한 공기는 회전체(30)의 회전방향으로의 이동이 저해되기 때문에, 도 10에 도시하는 바와 같이, 볼록형체(50)에 따라서 구획체(20)의 내측(회전축선(L1))을 향해서 이동하게 된다. 즉, 볼록형체(50) 근방(특히 볼록형체(50)의 회전체(30)의 회전방향과 반대방향을 향하는 면의 근방)에서는 회전축선(L1)을 향해서 이동하는 공기의 흐름이 발생한다(도 9의 화살표 Y2). 그리고 회전축선(L1) 근방까지 이동해온 공기는 회전체(30)의 회전에 따른 유동을 개시하고, 구획체(20)의 외주로 향하는 이동을 개시한다. 또한 구획체(20)의 외주 근방에서는 볼록형체(50) 근방의 압력이 작아지므로(부압이 되므로), 구획체(20)의 내측면에 따라서 볼록형체(50)를 향해서 이동하는 공기의 흐름이 발생한다. 이들 현상이 연속적으로 발생하는 결과, 도 9에 모식적으로 도시하는 바와 같이, 구획체(20)의 내부에는 회전축선(L1)으로부터 구획체(20)의 외주로 향하는 흐름(화살표 Y1)과, 구획체(20)의 외주로부터 회전축선(L1)으로 향하는 흐름(화살표 Y2)이 함께 존재하는 대류가 발생한다. 즉 원심기(1)에 의하면, 회전체(30)를 회전시킴으로써 구획체(20) 내의 공기가 구획체(20)의 지름방향으로 이동하게 된다. 이에 의해, 구획체(20)의 온도를, 공기를 통해서 구획체(20)가 구획하는 공간의 내부(용기(100))에 전할 수 있게 되고, 이에 따라 용기(100) 내의 수납물(M)의 온도를 효율 좋게 조정할 수 있게 된다.

특히, 본 실시형태에서는, 원심기(1)의 용기 홀더(40)는, 용기(100)의 바닥면이 용기 홀더(40)의 내부 바닥면과 간격을 두고 배치되도록 용기(100)를 지지하고, 또한 용기 홀더(40)의 측면에는 용기(100)의 바닥면과 용기 홀더(40)의 내부 바닥면 사이의 공기를 노출시키는 관통공(48)이 형성되어 있다(도 8 참조). 이에 의해, 구획체(20) 내의 공기(구획체(20)에 의해 온도 조정된 공기)와 용기(100)와의 접촉빈도를 높일 수 있고, 용기(100)(수납물(M))의 온도를 효율 좋게 조정할 수 있게 된다.

또한 본 실시형태에서는, 원심기(1)의 회전체(30)는 구획체(20) 내에서 공기를 누르는 압압부(35)를 갖는 구성으로 되어 있다. 그렇기 때문에, 구획체(20) 내에서 공기를 효율 좋게 회전체(30)의 회전방향으로 유동시킬 수 있고, 구획체(20) 내의 공기의 온도조정효율을 높일 수 있다.

(6) 효과의 확인

본 발명의 효과를 확인하기 위해서, NP-100(주식회사 싱키 제품)을 이용하여, 볼록형체(50)를 구비하고 있는 경우와 볼록형체(50)를 구비하고 있지 않은 경우에 대해서 재료처리 전후의 재료 및 구획체(20)의 온도를 측정했다. 또한 본 실험에서는 도 1 및 도 3에 도시하는 바와 같이 4개의 볼록형체(50)를 등간격으로 배열했다. 또한 본 실험에서는 온도 조정기(80)로서 냉각기를 이용했다. 측정결과를 표 1에 도시한다.

		처리전 온도	처리후 온도	온도차
볼록형체(50) 없음	재료	24.3	21.2	-3.1
	구획체	-17.3	-17.2	0.1
복록형체(50) 있음	재료	20.9	13.5	-7.4
	구획체	-21.3	-19.2	2.1

2개의 측정결과를 보면, 볼록형체(50)를 구비하고 있지 않은 경우에는 처리 전후에서 재료온도가 3.1도 저하되어 있는 것에 반해, 볼록형체(50)를 구비하고 있는 경우에는 재료온도가 7.4도 저하되어 있는 것을 알 수 있다. 이로 인해, 볼록형체(50)을 구비하고 있는 경우에, 재료온도를 저하시키는 효과가 우수함을 알 수 있다. 또한, 2개의 측정결과를 보면, 볼록형체(50)를 구비하고 있지 않은 경우에는 처리 전후에서 구획체(20)의 온도가 0.1도 상승하고 있는 것에 반해, 볼록형체(50)를 구비하고 있는 경우에는 구획체(20)의 온도가 2.1도 상승되어 있는 것을 알 수 있다. 이로 인해, 볼록형체(50)를 구비하고 있는 경우, 구획체(20)와 공기 사이에서 열교환이 효율 좋게 행해지고 있는 것을 알 수 있다.

1 : 원심기 10 : 케이스
12 : 제1 지지기판 13 : 지지체
14 : 제2 지지기판 15 : 지지체
16 : 보유부재 20 : 구획체
30 : 회전체 32 : 회전축
34 : 판형부재 35 : 압압부
37 : 추 38 : 조정추
40 : 용기 홀더 44 : 용기 지지부
46 : 볼록부 48 : 관통공
50 : 볼록형체 52 : 바닥면부
54 : 측면부 62 : 모터
64 : 풀리 66 : 풀리
68 : 벨트 72 : 자전 기어
74 : 자전력 부여 기어 76 : 자전동력 전달기구
80 : 온도 조정기 82 : 관
84 : 열교환부 86 : 온도 조정부
88 : 펌프 90 : 제어수단
92 : CPU 94 : 구동제어부
95 : 온도 조정기 제어부 96 : 회전센서
97 : 온도센서 98 : 조작부
99 : 표시부 100 : 용기
110 : 용기 본체 120 : 덮개체
122 : 내부덮개 124 : 외부덮개
130 : 볼록부 132 : 오목부
L1 : 회전축선 L2 : 자전축선
M : 수납물

Claims (8)

1. 용기를 공전시키면서 자전시킴으로써 상기 용기에 수납된 수납물에 원심력을 작용시키는 자전공전식 원심기로서,
   소정의 회전축선을 중심으로 회전가능하게 구성된 회전체;
   상기 회전체의 상기 회전축선으로부터 소정 간격을 둔 위치에 상기 회전체에 대해서 회전가능하게 장착되어 있는 상기 용기를 보유하는 용기 홀더;
   상기 회전체가 회전하는 영역을 포함하는 공간을 구획하는 구획체;
   상기 구획체의 내면으로부터 상기 영역을 향해서 돌출되는 하나 또는 복수의 볼록형체;및
   상기 구획체의 온도를 조정하는 온도 조정기를 갖는 원심기.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 회전체는 그 회전방향을 향해서 상기 공간 내의 공기를 누르는 압압부를 가지는 원심기.
   
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 볼록형체는 상기 회전축선을 중심으로 하는 원주와 교차하도록 연장되는 형상으로 되어 있는 원심기.
   
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 볼록형체는 상기 공간의 외주 근방에 배치되는 원심기.
   
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 볼록형체는 상기 영역에 근접해 있는 원심기.
   
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 용기 홀더의 측면에는 관통공이 형성되어 있는 원심기.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 용기 홀더는 상기 용기의 바닥면이 상기 용기 홀더의 내부 바닥면과 간격을 두고 배치되도록 상기 용기를 지지하는 용기 지지부를 갖고,
   상기 용기 홀더의 상기 관통공은 상기 용기의 상기 바닥면과 상기 용기 홀더의 내부 바닥면 사이를 노출시키도록 구성되어 있는 원심기.
   
8. 제7항에 있어서,
   상기 용기 지지부는 상기 용기 홀더의 상단인 원심기.

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