KR20220110195A

KR20220110195A - 교반·탈포 장치

Info

Publication number: KR20220110195A
Application number: KR1020227017832A
Authority: KR
Inventors: 요시아키 카네코
Original assignee: 미츠보시 고교 가부시키가이샤
Priority date: 2019-12-16
Filing date: 2020-12-08
Publication date: 2022-08-05
Also published as: US20230049238A1; JP7489085B2; CN114845800A; WO2021124976A1; TW202130413A; JP2021094512A

Abstract

자전 속도를 조정할 수 있고, 점도가 높은 재료라도 교반·탈포 시의 재료의 온도 상승을 억제할 수 있는 교반·탈포 장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 해결 수단으로서 이 교반·탈포 장치(1)는 용기(2)를 각각 유지하는 복수의 용기 홀더(11)와, 각 용기 홀더(11)를 자전 가능하게 지지함과 함께 제1 회전축(12a)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 각 용기 홀더(11)를 제1 회전축(12a)의 주위로 공전시키는 공전 부재(12)와, 공전 부재(12)를 회전 구동하는 제1 구동 수단(16)과, 구동 제어를 행하는 제어부와, 각 용기 홀더(11)의 외주부와 당접하도록 용기 홀더(11)를 둘러싸서 배설(配設)되는 환형상의 아우터 링(13)과, 공전 부재(12)와 중심축을 일치시켜서 아우터 링(13)을 회전시키는 아우터 링 회전 수단(30)을 구비한다.

Description

교반·탈포 장치

본 발명은 교반·탈포 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 용기를 자전시키는 수단 및 공전시키는 수단을 구비하고, 그 용기를 회전시켜서 그 용기 내에 수용된 재료의 교반 및 탈포의 적어도 일방을 행하는 교반·탈포 장치에 관한 것이다.

종래부터 용기를 자전시키는 수단 및 공전시키는 수단을 구비하여 용기 내에 수용된 단일 재료, 혼합 재료에 대해 교반 또는 탈포를 행하는 교반·탈포 장치가 실용화되어 있다. 당해 재료의 예로서는 의약품, 화학 재료, 식료품, 도료, 반도체 장치 재료 등의 분야에서의 단일한 또는 혼합된 액체(유동체를 포함한다) 재료, 또는 액체 재료와 분체 재료의 혼합 재료 등(이하, 단지 「재료」라고 한다)을 들 수 있다.

여기서, 종래의 교반·탈포 장치의 한 예로서 특허 문헌 1 기재의 교반·탈포 장치가 제안되어 있다(특허 문헌 1: 일본 특개평 8-332367호 공보 참조).

특허 문헌 1: 일본 특개평 8-332367호 공보

여기서, 특허 문헌 1에 예시되는 교반·탈포 장치에서는 공전 속도가 고속이 되면, 그에 따라 자전 속도가 또한 고속이 된다. 그때, 특히 점도가 높은 재료 등에서 재료에 작용하는 마찰력·전단력 등에 기인하여 재료가 발열하여 과도한 온도 상승이 일어나 재료의 변질이나 열화가 생기고 또한, 교반 작용도 저하된다는 과제가 생길 수 있다.

본 발명은 상기 사정을 감안하여 이루어지고, 공전 속도 일정하에서 자전 속도를 조정할 수 있는 기구를 실현함에 의해 점도가 높은 재료라도 교반·탈포 시의 재료의 온도 상승을 억제하여 재료의 변질이나 열화를 방지할 수 있음과 함께 확실한 교반·탈포 작용을 얻을 수 있는 교반·탈포 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 이하에 기재하는 해결 수단에 의해 상기 과제를 해결한다.

이 교반·탈포 장치는 용기를 자전시키는 수단 및 공전시키는 수단을 구비하고, 상기 용기를 회전시켜서 상기 용기 내에 수용된 재료의 교반 및 탈포의 적어도 일방을 행하는 교반·탈포 장치에 있어서, 상기 용기를 각각 유지하는 복수의 용기 홀더와, 상기 각 용기 홀더를 자전 가능하게 지지함과 함께 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 상기 각 용기 홀더를 상기 제1 회전축의 주위로 공전시키는 공전 부재와, 상기 공전 부재를 회전 구동하는 제1 구동 수단과, 내주부가 모든 상기 용기 홀더의 외주부와 당접하도록 상기 용기 홀더를 둘러싸서 배설된 환형상의 아우터 링과, 밀폐 가능하게 형성되고, 적어도 상기 용기, 상기 용기 홀더, 상기 공전 부재 및 상기 아우터 링이 배설되는 케이스와, 구동 제어를 행하는 제어부를 구비하고, 상기 용기 홀더와 상기 아우터 링은 상기 용기 홀더의 외주부에 환형상으로 마련된 당접부와, 상기 아우터 링의 내주부에 마련된 당접면이 당접하도록 배설되고, 상기 용기 홀더는 상기 공전 부재의 공전에 의해 상기 제1 회전축의 주위로 공전하고 또한 상기 아우터 링으로부터 받는 마찰력에 의해 자전하는 구성을 가지고, 상기 공전 부재와 중심축을 일치시켜서 상기 아우터 링을 회전시키는 아우터 링 회전 수단을 또한 구비하는 것을 요건으로 한다.

본 발명에 의하면, 용기의 공전 작용 및 자전 작용이 얻어지고, 또한, 아우터 링을 회전하는 구성이 실현되어 공전 속도 일정한 채로 자전 속도를 가변으로 조정하는 것이 가능해진다. 이에 의해 상대적으로 점도가 높은 재료에 대해서는 자전 속도를 저속으로 조정할 수 있어 재료에 작용하는 마찰력·전단력 등에 기인하는 재료의 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에 재료의 변질이나 열화를 방지할 수 있고, 또한, 교반 작용의 저하를 방지할 수 있다. 한편, 상대적으로 점도가 낮은 재료에 대해서는 자전 속도를 고속으로 조정할 수 있어 교반 작용을 한층 높일 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 교반·탈포 장치의 예를 도시하는 사시도.
도 2는 도 1의 교반·탈포 장치의 A부에서의 사시 단면도.
도 3은 도 1의 교반·탈포 장치의 예를 도시하는 개략도로서 도 3A는 B-B선 단면도, 도 3B는 정면 단면도.
도 4는 도 1의 교반·탈포 장치의 용기 홀더의 예를 도시하는 정면도(부분 단면도).
도 5는 도 1의 교반·탈포 장치의 용기의 예를 도시하는 사시 단면도.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 관해 상세히 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 교반·탈포 장치(1)의 예를 도시하는 사시도(개략도)이고, 도 2는 그 A부에서의 사시 단면도(개략도)이다. 또한, 도 3A는 B-B선 단면도, 도 3B는 정면 단면도이다. 또한, 각 실시 형태를 설명하기 위한 전도(全圖)에서 동일한 기능을 갖는 부재에는 동일한 부호를 붙이고, 그 반복의 설명은 생략하는 경우가 있다. 또한, 도면의 간소화를 위해 일부의 볼트·너트류에 관해서는 도시를 생략하고 있다.

이 교반·탈포 장치(1)는 용기(2)를 자전시키는 수단 및 공전시키는 수단을 구비하고, 당해 용기(2)를 자전 및 공전시킴에 의해 당해 용기(2) 내에 수용된 단일 재료·혼합 재료의 교반 및 탈포의 적어도 일방(이하, 단지 「교반·탈포」라고 기재한다)을 행하기 위한 장치이다.

본 실시 형태에 관한 교반·탈포 장치(1)는 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이 교반·탈포되는 각종 재료를 수용 가능한 복수의 용기(2)와, 용기(2)를 각각 유지하는 복수의 용기 홀더(11)와, 각 용기 홀더(11)를 자전 가능하게 지지함과 함께 제1 회전축(12a)을 중심으로 회전 가능하게 마련되어 각 용기 홀더(11)를 제1 회전축(12a)의 주위로 공전시키는 공전 부재(12)와, 내주부의 당접면(13a)이 모든 용기 홀더(11)의 외주부의 당접부(11a)와 당접하도록 모든 용기 홀더(11)를 둘러싸서 공전 부재(12)의 공전면과 평행하게 배설된 환형상의 아우터 링(13)과, 공전 부재(12)를 회전 구동하는 제1 구동 수단(본 실시 형태에서는 전기 모터)(16)과, 제1 구동 수단(16)이나 제2 구동 수단(18)(후술) 등의 구동 제어를 행하는 제어부(도시 생략)를 구비하고 있다.

본 실시 형태에서는 용기 홀더(11)와 당해 용기 홀더(11)에 유지된 용기(2), 공전 부재(12) 및 아우터 링(13)이 케이스(20)의 내부에 배설된다. 여기서, 이들 구성 요소의 형성 재료로서는 금속 재료, 수지 재료로 이루어지는 일반 구조 재료가 이용되고, 특히 한정되는 것이 아니다(다른 구성에 관해서도 마찬가지). 또한, 강도 부재로는 두랄루민 등이 알맞게 이용된다.

우선, 케이스(20)는 본체부(21)와 당해 본체부(21)의 상부에 배설되는 덮개부(22)를 구비하여 구성된다. 또한, 덮개부(22)는 힌지(23)를 이용하여 개폐 가능하도록 본체부(21)에 고정됨과 함께 본체부(21)에 밀착 가능한 구조로 형성됨에 의해 케이스(20) 내가 밀폐 가능해지는 구조로 형성되어 있다. 또한, 케이스(20) 내를 진공으로 하는 진공 펌프(10)를 구비하고 있다. 당해 진공 펌프(10)에 의한 진공도는 적절히 설정할 수 있고, 한 예로서 케이스(20) 내가 대기압∼10[㎩] 정도의 진공 상태로 할 수 있다.

이에 의하면, 덮개부(22)를 엶에 의해 용기 홀더(11)에의 용기(2)의 착탈이 가능해진다. 한편, 덮개부(22)를 닫음에 의해 케이스(20) 내를 기밀 상태로 할 수 있고, 그 상태에서 용기(2)를 자전 및 공전시켜서 용기(2) 내의 재료의 교반·탈포를 행하는 것이 가능해진다. 특히 케이스(20) 내를 진공 상태로 하여 교반·탈포를 행함으로써, 보다 한층 탈포 작용을 높이는 것이 가능해진다. 또한, 한 예로서 덮개부(22)는 투명한 수지 재료를 이용하여 형성된다.

다음으로, 공전 부재(12)는 도 1에 도시하는 바와 같이 케이스(20)의 본체부(21)를 관통하는 제1 회전축(12a)을 가지고, 당해 제1 회전축(12a)은 케이스(20) 내의 진공 유지가 가능해지는 축받이(예를 들면, 자성 유체 축받이)(44)를 통하여 케이스(20)의 본체부(21)에 회전 가능하게 유지 고정되어 있다. 여기서, 공전 부재(12)의 형상은 원판형상, 암형상, 또는 그것들의 조합 등으로 하는 구조가 생각된다. 본 실시 형태에서는 용기 홀더(11)를 공전면(공전축 즉 제1 회전축(12a)의 중심축(S)과 직교하는 면)에 대해 소정의 경사각(θ)(상세는 후술)으로 기울여서 자전 가능하게 지지하기 위해 공전 부재(12)는 지름 방향의 도중에 곡절부(12b)를 가지고 있다. 공전 부재(12)는 회전(공전)에 의해 용기 홀더(11)(및 용기(2))에 원심력이 작용하면, 특히 곡절부(12b)가 공전면과 평행한 상태에 근접하도록 휘는 작용이 생긴다. 따라서, 공전 부재(12)는 두랄루민 등의 고강도로 경량의 재료를 이용하여 형성하는 것이 알맞다. 단, 이것으로 한정되는 것이 아니다.

또한, 제1 회전축(12a)과, 제1 구동 수단(16)의 구동축(16a)이 구동력 전달 수단을 통하여 연결되어 있다. 또한, 본 실시 형태에서는 구동력 전달 수단으로서 제3 풀리(24), 제4 풀리(26) 및 전달 부재(한 예로서 타이밍 벨트)(28)를 이용하여 구성하고 있는데 이것으로 한정되는 것이 아니고 체인, 치차 등을 이용하여 구성해도 좋다.

또한, 본 실시 형태에서는 4개의 용기 홀더(11)를 둘레 방향으로 등간격으로(즉 제1 회전축(12a)을 중심으로 하는 십자형상으로) 구비하여 4개의 용기(2)를 유지할 수 있는 구조로 하고 있는데 이것으로 한정되는 것이 아니다.

여기서, 용기 홀더(11)는 도 4에 도시하는 바와 같이 내부에 용기(2)를 유지 가능한 유저(有底)의 원통형상으로 형성되어 있고, 외주부에 환형상으로 마련된 당접부(11a)를 가지고 있다. 이 당접부(11a)는 용기 홀더(11)의 외주부로부터 지름 방향으로 연출하여 마련된 차양형상 부재(11A)의 지름 방향의 선단부에 마련되어 있다.

본 실시 형태에 관한 당접부(11a)는 차양형상 부재(11A)의 지름 방향의 선단부에서 둘레 방향을 따라 환형상으로 마련된 지름 방향 단면의 형상이 오목형상인 오목형상 홈(14)을 가지고 있다. 또한 당해 오목형상 홈(14) 내에 당접용의 탄성체로서 수지 탄성 링(15)이 감설(嵌設)되어 있다. 예를 들면, 수지 탄성 링(15)으로서 고무 재료(한 예로서 경도 50의 실리콘 고무가 알맞다)로 이루어지는 O 링이 이용되고, 미끄러짐·휨·느슨해짐 등의 발생을 억제하기 위해 축경(縮徑)하는 방향으로 소정의 장력을 발생시킨 상태로 오목형상 홈(14) 내에 감설되어 있다.

한편, 용기 홀더(11)에 자전을 발생시키기 위한 환형상의 아우터 링(13)이 케이스(20) 내에 배설되어 있다. 한 예로서 스테인리스재 등을 이용하여 형성되어 있는데 그 외의 금속 재료 또는 수지 재료를 이용하여 형성해도 좋다. 보다 구체적인 구성으로서 본 실시 형태에 관한 아우터 링(13)은 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이 내주부에서 둘레 방향을 따라 환형상으로 마련된 당접면(13a)을 가지고 있다. 이 당접면(13a)은 내주부를 따른 곡면(원추 내면) 형상으로 형성되어 있고, 용기 홀더(11)의 외주부에 마련된 당접부(11a)(여기서는 수지 탄성 링(15))와의 당접면이 된다. 당해 당접면(13a)은 공전 부재(12)의 공전면과 평행하게 마련된 아우터 링(13)의 배설면에 대해 소정의 각도(한 예로서 전술한 θ와 동일 각도 또는 같은 정도의 각도로 설정하고 있다)를 갖도록 형성되어 있다.

이상과 같이 구성된 용기 홀더(11)와 아우터 링(13)은 당접부(11a)(여기서는 수지 탄성 링(15))와 당접면(13a)이 당접하도록 배설된다.

다음으로, 용기(2)는 도 5에 도시하는 바와 같이 상부에 개구부(2a)가 마련된 유저 원통형상의 본체부(2A)와, 개구부(2a)에 감합되는 속덮개(中蓋)(2B)와, 그 외방으로부터 개구부(2a)에 나합(羅合)되는 겉덮개(外蓋)(2C)를 구비하여 구성된다. 사용례로서 교반·탈포를 행하는 대상물이 되는 재료는 속덮개(2B) 및 겉덮개(2C)를 떼낸 상태에서 개구부(2a)로부터 본체부(2A)에 넣어져서, 그 후 본체부(2A)에 속덮개(2B) 및 겉덮개(2C)가 감합 및 나합된다. 또한, 본 실시 형태에서는 속덮개(2B) 및 겉덮개(2C)에는 각각 통기 구멍(2b 및 2c)이 마련되어 있는데 적절히 당해 통기 구멍(2b, 2c)을 생략하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 적절히 속덮개(2B), 겉덮개(2C)를 생략하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 재료의 교반을 촉진하기 위해 본체부(2A)의 내벽면에 볼록형상부를 마련하는 구성으로 해도 좋다(도시 생략).

용기(2)는 도 1∼도 3에 도시하는 바와 같이 상부가 컵형상으로 형성된 용기 홀더(11)의 개구부에 저면(底面)측부터 진입시켜서 감입됨에 의해 당해 용기 홀더(11)에 유지된다. 그때, 용기(2)의 본체부(2A)의 외주부에 마련되어 있는 돌기(2d)(본 실시 형태에서는 2개소)가, 용기 홀더(11)에 마련되는 홈(11b)에 계합된다. 이에 의하면, 용기 홀더(11)가 회전(자전)할 때에 용기 홀더(11)에 대해 용기(2)가 둘레 방향으로 회동하는 것이 방지되고, 용기 홀더(11)의 회전력이 용기(2)에 전달되어 당해 용기(2)를 회전(자전)시키는 작용을 얻을 수 있다.

상기 구성에 의하면, 제1 구동 수단(16)이 작동하고, 그 회전 구동력이 구동력 전달 수단을 통하여 제1 회전축(12a)에 전달되고, 제1 회전축(12a)이 회전하면, 이에 따라 공전 부재(12)가 둘레 방향으로 회전한다. 따라서, 공전 부재(12)에 고정된 용기 홀더(11) 및 용기 홀더(11)에 유지된 용기(2)는 당해 제1 회전축(12a)의 중심축(S)을 회전 중심으로 하는 동일 평면 내의 일정 궤도상을 주회한다(공전한다). 또한, 공전 부재(12)가 공전하면, 용기 홀더(11)의 외주부의 당접부(11a)(여기서는 수지 탄성 링(15))와 아우터 링(13)의 내주부의 당접면(13a) 사이의 당접에 의해 생기는 마찰력에 의해 용기 홀더(11)가 자전한다. 따라서, 용기 홀더(11) 및 당해 용기 홀더(11)에 유지된 용기(2)가 공전하고 또한 자전하는 작용이 얻어진다. 이에 의해 용기(2) 내에 수용된 재료를 효과적으로 교반·탈포 하는 것이 가능해진다. 또한, 그때의 공전 속도 및 자전 속도는 재료에 응하여 적절히 설정된다.

본 실시 형태에서는 공전 부재(12)의 공전 방향 즉 용기 홀더(11) 및 당해 용기 홀더(11)에 유지된 용기(2)의 공전 방향과, 용기 홀더(11) 및 당해 용기 홀더(11)에 유지된 용기(2)의 자전 방향을 역방향으로 하는 것이 가능해진다. 그 결과, 용기 홀더(11)(용기(2))의 공전 방향과 자전 방향이 같은 방향인 경우와 비교하여 용기(2) 내의 재료의 교반 작용을 현격하게 향상시키는 것이 가능해진다. 또한, 이 효과는 그리스 등의 고점도 교반 재료를 이용한 비교 실험의 결과 실증된 것이다.

또한, 본 실시 형태에서는 용기 홀더(11)가, 그 자전축(R)이 공전 부재(12)의 공전면과 평행하게 마련된 아우터 링(13)의 배설면에 대해 소정의 각도(θ)를 이루도록 배설되어 있다. 한 예로서 40[°]≤θ≤ 60[°]로 설정되어 있다. 이와 같이 용기(2)를 소정 각도 경사시킨 상태로 유지하여 자전 및 공전을 행함에 의해 용기(2) 내 재료의 교반·탈포 작용을 보다 한층 높일 수 있다.

여기서, 본 실시 형태에서는 아우터 링(13)의 당접면(13a)의 전체 길이(즉 당접면(13a)의 둘레 방향 길이)가, 용기 홀더(11)의 당접부(11a)의 수지 탄성 링(15)의 전체 길이(즉 당접부(11a)의 둘레 방향 길이)보다도 길어지도록 형성하고 있다. 이에 의하면, 공전 속도(회전 속도[rpm])에 대해 자전 속도(회전 속도[rpm])를 고속화하는 것이 가능해저서, 교반 작용을 높일 수 있다. 한 예로서 아우터 링(13)의 당접면(13a)의 전체 길이를, 용기 홀더(11)의 수지 탄성 링(15)의 전체 길이의 2배로 설정하고 있다. 따라서, 공전 속도가 800[rpm]으로 설정된 경우, 당접면(13a)의 전체 길이와 수지 탄성 링(15)의 전체 길이의 비(여기서는 2:1)에 응하여 자전 속도가 1600[rpm]으로 설정되게 된다. 또한, 당해 공전 속도 및 자전 속도는 상한이 아니라 더한층의 고속화도 이룰 수 있는 것이다.

그 한편으로, 본원 발명자가 열심히 연구한 결과, 공전 속도 및 자전 속도가 고속화되면, 이하의 과제가 생기는 것을 구명하였다. 구체적으로는 공전 속도가 고속이 되면, 그에 따라 자전 속도가 더욱 고속이 된다(상기 예에서는 자전 속도가 공전 속도의 2배). 표준적인 재료라면, 교반 능력이 높아진다는 우수한 작용 효과가 얻어진다. 그렇지만 점도가 높은 재료인 경우에는 재료에 작용하는 마찰력·전단력 등에 기인하여 재료가 발열하여 과도한 온도 상승이 생긴다. 이것에 기인하여 재료 자체의 변질이나 열화(구체적으로는 재료 조직의 파괴, 열에 의한 변성 등)가 생기고 또한, 교반 작용도 저하된다는 과제가 표면화한다.

당해 과제의 해결을 도모하기 위해 본 실시 형태에서는 공전 부재(12)와 중심축을 일치시켜서(즉, 회전의 중심이 되는 축이 공전 부재(12)의 제1 회전축(12a)의 중심축(S)과 동축이 되도록) 아우터 링(13)을 회전시키는 아우터 링 회전 수단(30)이 마련되어 있다. 보다 상세하게는 아우터 링 회전 수단(30)은 케이스(20) 내에 배설되어 아우터 링(13)을 회전 가능하게 지지하는 축받이 부재(32)와, 아우터 링(13)과 중심축을 일치시켜서(즉, 회전의 중심이 되는 축이 아우터 링(13)의 중심축(S)과 동축이 되도록) 당해 아우터 링(13)에 고정되는 환형상의 제1 풀리(34)와, 케이스(20) 밖에 배설되는 제2 구동 수단(본 실시 형태에서는 전기 모터)(18)의 구동축(18a)에 일단이 접속됨과 함께 타단이 케이스(20) 내에 위치하도록 삽통되어 회전하는 제2 회전축(38)과, 제2 회전축(38)과 중심축을 일치시켜서(즉, 회전의 중심이 되는 축이 제2 회전축(38)의 중심축(T)과 동축이 되도록) 당해 제2 회전축(38)에 고정되는 제2 풀리(36)와, 제1 풀리(34)와 제2 풀리(36) 사이에 놓여지는 전달 부재(42)를 구비하여 구성되어 있다. 한 예로서 전달 부재(42)는 타이밍 벨트를 이용하여 구성되어 있는데 이것으로 한정되는 것이 아니고 체인, 치차 등을 이용하여 구성해도 좋다. 또한, 제2 회전축(38)은 케이스(20) 내의 진공 유지가 가능해지는 축받이(예를 들면, 자성 유체 축받이)(46)를 통하여 케이스(20)의 본체부(21)에 회전 가능하게 지지 고정되어 있다. 또한, 아우터 링(13) 및 당해 아우터 링(13)에 연결되는 제1 풀리(34)의 양방이 환형상의 구성을 구비하고 있기 때문에 중심의 개구 공간을 통과시켜서 용기(2)를 용기 홀더(11)에 착탈하는 작업이 문제 없이 행하여진다.

상기 구성에 의하면, 아우터 링(13)을 공전 부재(12)의 중심축(S)과 동축상을 회전 중심으로 하여 회전시키는 구조를 실현할 수 있다. 따라서, 종래와 마찬가지로 용기(2)의 공전 작용 및 자전 작용이 얻어진 다음, 아우터 링(13)을 회전하는 구성을 실현할 수 있고, 공전 부재(12)의 공전 속도 일정한 채로 용기(2)의 자전 속도를 가변으로 조정하는 것이 가능해진다.

여기서, 제어부는 공전 부재(12)의 공전 방향과 동방향 및 역방향 중에서 설정된 소정 방향으로 아우터 링(13)을 회전시키는 구동력을 제2 구동 수단(18)에서 발생시키는 제어를 행하도록 구성되어 있다. 또한, 아우터 링(13)의 회전 방향은 재료의 성질, 요구되는 작용(교반, 탈포) 등에 응하여 오퍼레이터가 적절히 설정을 행한다.

또한, 제어부는 아우터 링(13)을 공전 부재(12)의 공전 방향과 「동방향」으로 회전시키는 경우에 당해 아우터 링(13)의 회전 수를 0[rpm]부터 공전 부재(12)의 회전 수와 같은 회전 수(전술한 예에서는 800[rpm])까지의 범위에서 임의로 설정하는 제어가 가능해지도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 아우터 링(13)을 공전 부재(12)의 공전 방향과 동방향으로 회전시키는 경우에 이하의 작용 효과가 얻어진다. 우선, 아우터 링(13)의 회전 수를 0[rpm]으로 하면, 용기 홀더(11) 및 용기(2)의 자전 속도를 고속으로(전술한 예에서는 공전 속도의 2배로) 설정할 수 있기 때문에 전술한 바와 같이 높은 교반 작용을 얻을 수 있다. 다음으로, 아우터 링(13)의 회전 수를 0이 아닌 소정 회전 수[rpm]으로 적절히 설정하면, 당해 회전 수에 응하여 용기 홀더(11) 및 용기(2)의 자전 속도를 적절히 저속화할 수 있다(아우터 링(13)의 회전 수를 높게 할수록, 용기 홀더(11), 용기(2)의 자전 속도는 낮아진다). 따라서, 특히 점도가 높은 재료인 경우에 재료에 작용하는 마찰력·전단력 등에 기인하여 재료가 발열함에 의한 온도 상승을 억제할 수 있다. 그 결과, 재료의 발열(과도한 온도 상승)에 기인하는 재료 자체의 변질이나 열화 및 교반 작용의 저하라는 과제의 해결이 가능해진다. 또한, 아우터 링(13)의 회전 수를 공전 부재(12)의 회전 수와 같은 회전 수(전술한 예에서는 800[rpm])로 설정하면, 용기 홀더(11) 및 용기(2)의 자전 속도를 0[rpm]으로 할 수 있다. 이 실시 형태는 본 장치(교반·탈포 장치(1))를 원심 분리기로서도 이용할 수 있는 것을 의미한다. 따라서, 재료에 대한 교반 작용은 저하되지만 원심 분리 작용에 의한 높은 탈포 작용을 얻을 수 있다.

한편, 제어부는 아우터 링(13)을 공전 부재(12)의 공전 방향과 「역방향」으로 회전시키는 경우에도, 당해 아우터 링(13)의 회전 수를 0[rpm]부터 소정의 회전 수(한 예로서 수백[rpm] 정도)까지의 범위에서 임의로 설정하는 제어가 가능해지도록 구성되어 있다.

이 구성에 의하면, 아우터 링(13)을 공전 부재(12)의 공전 방향과 역방향으로 회전시키는 경우에 이하의 작용 효과가 얻어진다. 구체적으로, 아우터 링(13)의 회전 수를 0이 아닌 소정 회전 수[rpm]로 적절히 설정하면, 당해 회전 수에 응하여 용기 홀더(11) 및 용기(2)의 자전 속도를 더욱 고속화할 수 있다(아우터 링(13)의 회전 수를 높게 할수록, 용기 홀더(11), 용기(2)의 자전 속도는 높아진다). 따라서, 용기 홀더(11) 및 용기(2)의 자전 속도를 보다 한층 고속으로 설정할 수 있기 때문에 발열의 문제가 현저하게 생기지 않는 재료에 적용함으로써 교반 작용을 보다 한층 높이는 것이 가능해진다.

그런데 상기 구성에 의하면, 아우터 링(13)을 공전 부재(12)의 중심축(S)과 동축으로 회전시키는 구조를 실현할 수 있다. 그러나 아우터 링(13)이 회전 가능하게 지지되어 있기 때문에 공전 부재(12)를 공전시켰을 때에 이에 따라 공전하는 용기 홀더(11)(구체적으로는 당접부(11a)의 수지 탄성 링(15))으로부터 받는 마찰력에 의해 아우터 링(13)이 함께 돌아 버린다는 새로운 과제가 생길 수 있다.

상기 과제의 해결을 도모하기 위해 본 실시 형태에 관한 교반·탈포 장치(1)는 이하의 특징적인 구성을 구비하고 있다. 구체적으로, 케이스(20)에 대해 아우터 링(13)이 정지 상태가 되도록 당해 아우터 링(13)의 회전을 규제하는 회전 규제 수단을 구비하고 있다. 이에 의하면, 아우터 링(13)의 함께 도는 것을 방지하여 용기 홀더(11)에 마찰력을 부여하여 용기 홀더(11) 및 용기(2)의 자전 작용을 얻는 것이 가능해진다.

회전 규제 수단의 한 예로서 공전 부재(12)의 공전에 따라 공전하는 용기 홀더(11)로부터 받는 마찰력에 의해 아우터 링(13)이 함께 돌아 회전하는 방향과 역방향으로 제1 풀리(34)를 회전시키는 구동력을 제2 구동 수단(18)에서 발생시키는 제어를 제어부가 행함에 의해 케이스(20)에 대해 아우터 링(13)이 정지 상태가 되도록 당해 아우터 링(13)의 회전을 규제하는 구성이 생각된다. 예를 들면, 제2 구동 수단(18)에 접속되는 제2 회전축(38)의 회전 수가 0[rpm]일 때에 상기 정지 상태가 되기 때문에 제2 회전축(38)의 회전각 센서 등을 마련하여 검출 및 제어를 행하는 구성 등이 생각된다.

또는 회전 규제 수단의 다른 예로서 케이스(20)와 아우터 링(13)에 계지시켜서, 기계적으로 아우터 링(13)의 회전을 규제하는 스토퍼(도시 생략)를 마련하는 구성으로 해도 좋다.

이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 관한 교반·탈포 장치에 의하면, 용기의 공전 작용 및 자전 작용이 얻어지고, 또한, 아우터 링을 회전하는 구성이 실현되어 공전 속도 일정한 채로 자전 속도를 가변으로 조정하는 것이 가능해진다. 이에 따라 상대적으로 점도가 높은 재료에 대해서는 자전 속도를 저속으로 조정할 수 있고, 재료에 작용하는 마찰력·전단력 등에 기인하는 재료의 온도 상승을 억제할 수 있기 때문에 재료의 변질이나 열화를 방지할 수 있고, 또한, 교반 작용의 저하를 방지할 수 있다. 한편, 상대적으로 점도가 낮은 재료에 대해서는 자전 속도를 고속으로 조정할 수 있어 교반 작용을 한층 높일 수 있다.

또한, 본 발명은 이상 설명한 실시례로 한정되는 일 없이 본 발명을 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 변경 가능하다. 예를 들면, 본 출원인의 개발에 관한 교반·탈포 장치(특허 제5711425호)에 개시된 특징적 기구(냉기 발생기, 건조 공기 발생기 등)를 적절히 병설하는 구성으로 해도 좋다.

Claims

용기를 자전시키는 수단 및 공전시키는 수단을 구비하고, 상기 용기를 회전시켜서 상기 용기 내에 수용된 재료의 교반 및 탈포의 적어도 일방을 행하는 교반·탈포 장치에 있어서,
상기 용기를 각각 유지하는 복수의 용기 홀더와,
상기 각 용기 홀더를 자전 가능하게 지지함과 함께 제1 회전축을 중심으로 회전 가능하게 마련하여 상기 각 용기 홀더를 상기 제1 회전축의 주위로 공전시키는 공전 부재와,
상기 공전 부재를 회전 구동하는 제1 구동 수단과,
내주부가 모든 상기 용기 홀더의 외주부와 당접하도록 상기 용기 홀더를 둘러싸서 배설된 환형상의 아우터 링과,
밀폐 가능하게 형성되고, 적어도 상기 용기, 상기 용기 홀더, 상기 공전 부재 및 상기 아우터 링이 배설되는 케이스와,
구동 제어를 행하는 제어부를 구비하고,
상기 용기 홀더와 상기 아우터 링은 상기 용기 홀더의 외주부에 환형상으로 마련된 당접부와, 상기 아우터 링의 내주부에 마련된 당접면이 당접하도록 배설되고,
상기 용기 홀더는 상기 공전 부재의 공전에 의해 상기 제1 회전축의 주위로 공전하고 또한 상기 아우터 링으로부터 받는 마찰력에 의해 자전하는 구성을 가지고,
상기 공전 부재와 중심축을 일치시켜서 상기 아우터 링을 회전시키는 아우터 링 회전 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 교반·탈포 장치.
제1항에 있어서,
상기 아우터 링 회전 수단은 상기 케이스 내에 배설되어 상기 아우터 링을 회전 가능하게 지지하는 축받이 부재와, 상기 아우터 링과 중심축을 일치시켜서 상기 아우터 링에 고정되는 환형상의 제1 풀리와, 상기 케이스 밖에 배설되는 제2 구동 수단의 구동축에 일단이 접속됨과 함께 타단이 상기 케이스 내에 위치하도록 삽통되어 회전하는 제2 회전축과, 상기 제2 회전축과 중심축을 일치시켜서 상기 제2 회전축에 고정되는 제2 풀리와, 상기 제1 풀리와 상기 제2 풀리 사이에 놓여지는 전달 부재를 가지고 있는 것을 특징으로 하는 교반·탈포 장치.
제2항에 있어서,
상기 제어부는 상기 아우터 링을 상기 공전 부재의 공전 방향과 동방향 및 역방향으로 회전시키는 구동력을 상기 제2 구동 수단에서 발생시키는 제어를 행하는 구성이고, 또한, 상기 공전 방향과 동방향으로 회전시키는 경우에 상기 아우터 링의 회전 수를 0회전부터 상기 공전 부재의 회전 수와 동회전 수까지의 범위에서 제어를 행하는 구성인 것을 특징으로 하는 교반·탈포 장치.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 케이스에 대해 상기 아우터 링이 정지 상태가 되도록 상기 아우터 링의 회전을 규제하는 회전 규제 수단을 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 교반·탈포 장치.
제4항에 있어서,
상기 회전 규제 수단은 상기 공전 부재의 공전에 따라 공전하는 상기 용기 홀더로부터 받는 마찰력에 의해 상기 아우터 링이 함께 돌아 회전하는 방향과 역방향으로 상기 제1 풀리를 회전시키는 구동력을 상기 제2 구동 수단에서 발생시키는 제어를 상기 제어부가 행함에 의해 상기 케이스에 대해 상기 아우터 링이 정지 상태가 되도록 상기 아우터 링의 회전을 규제하는 구성인 것을 특징으로 하는 교반·탈포 장치.