JP6317712B2

JP6317712B2 - 撹拌装置

Info

Publication number: JP6317712B2
Application number: JP2015155310A
Authority: JP
Inventors: 善仁野辺
Original assignee: 株式会社大洋技研
Priority date: 2015-08-05
Filing date: 2015-08-05
Publication date: 2018-04-25
Anticipated expiration: 2035-08-05
Also published as: JP2017029956A

Description

本発明は、混練容器内に撹拌すべき液体状、粉体状、ゲル状等の工業材料や培養液を収容し、回転に伴う混練容器の傾斜角を任意に可変しながら撹拌を行い得る撹拌装置に関するものである。

本出願人は特許文献１のように、１個の電動機により、混練容器を公転運動させると共に、蓋部に混練容器を直接又は間接的に接触させることにより、混練容器を自転させながら遊星運動を行う撹拌装置を提案している。

この撹拌装置は、高速の公転運動による遠心力により混練容器が傾斜し、所定の傾斜角に達すると、撹拌装置の蓋部に混練容器が接し、混練容器が自転運動をする。そして、混練容器の撹拌中の傾斜角は設定した蓋部の高さに応じて定められる。

特開２００７−２４５０００号公報

特許文献１では、混練容器の傾きが所定の角度に達し、蓋部に接触し自転運動を始めたとしても、公転速度をそれ以上に高速にすると自転速度も追従して高速となるものの、混練容器の傾斜角は設定された蓋部の高さにより規制されて一定のままである。つまり、公転、自転運動中の混練容器の傾斜角は常に一定であり、傾斜角を変えながら撹拌することはできない。

しかし、撹拌する対象物によっては、撹拌中に撹拌容器の傾斜角を適切な大きさにしたり、例えば周期的に変化させることが好ましい場合がある。

本発明の目的は、上述の課題を解決し、撹拌中に混練容器の傾斜角を任意に変化させることができる撹拌装置を提供することにある。

上記目的を達成するための本発明に係る撹拌装置は、駆動モータにより鉛直方向の公転軸を中心に回転駆動する回転保持器と、該回転保持器に設けた水平の傾斜用回動軸を中心に回動自在に取り付けた円筒状の容器保持具と、該容器保持具に対し直接又は容器ホルダを介して前記傾斜用回動軸と直交する自転軸方向に回転自在に挿着可能な円筒状の混練容器と、前記容器保持具の上方に配置すると共に上下動可能に支持され、自重による下方への負荷を持つ蓋体とを備え、前記回転保持器を前記駆動モータによって回転することにより公転運動する前記混練容器又は前記容器ホルダの一部を前記蓋体の下面に接触させ前記混練容器に自転による回転を加えると共に、前記公転軸の回転速度を変えることにより前記混練容器に加わる遠心力を変化させ前記蓋体を上下動させて前記傾斜用回動軸を中心に前記混練容器の傾斜角を変化させることを特徴とする。

本発明に係る撹拌装置によれば、撹拌中において、撹拌容器を公転、自転させ得ると共に、撹拌容器の傾斜角も任意に変化させることができる。

静止中の撹拌装置の正面図である。実施例の回転中の撹拌装置の正面図である。蓋体の図示を省略した回転中の撹拌装置の斜視図である。容器保持具及び混練容器の分解斜視図である。

本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は静止中の撹拌装置の正面図、図２は実施例の撹拌中の撹拌装置の正面図、図３は蓋体の図示を省略した撹拌中の撹拌装置の斜視図を示している。

基台１上には駆動モータ２が載置され、この駆動モータ２に連結され鉛直方向を向く公転軸３の上端には、上部を開口した断面コ字形状の回転保持器４が固定されている。この回転保持器４の両側の立ち上り部間には水平方向を向き、公転軸３と直交する方向に傾斜用回動軸４ａが配置され、回転保持器４内において、両側の２個の容器保持具５が傾斜用回動軸４ａに回動自在に取り付けられている。

図４に示すように、容器保持具５の本体部５ａは円筒状とされているが、付設された軸受部５ｂは金属板が断面コ字形に折曲され、両側の軸受部５ｂの孔部に傾斜用回動軸４ａが回動自在に挿通している。２組の軸受部５ｂは回転保持器４内において、傾斜用回動軸４ａの軸方向に互いに重なり合うように配置されており、２個の容器保持具５はそれぞれ独立して傾斜用回動軸４ａに対し回動し得るようにされている。

容器保持具５の本体部５ａには、それぞれ円筒状の容器ホルダ６が回転ベアリング７を介して回転自在に装入し得るようにされている。容器保持具５の下部は小径部５ｃとされ、容器ホルダ６の上端の周縁にはフランジ部６ａが設けられ、回転ベアリング７は小径部５ｃとフランジ部６ａの間に介在され、容器ホルダ６が容器保持具５に対してその中心を自転軸として円滑に回転し得るようにされている。

フランジ部６ａには、容器ホルダ６を自転させるためのゴムリング等から成る摩擦環６ｂが周設されている。なお、摩擦環６ｂは後述する摩擦板に種々の角度で接触するので、角度が変化しても十分な滑り抵抗が得られるように、予め丸く面取りをしておくことが好ましい。容器ホルダ６には、筒状の混練容器８が挿着可能とされており、混練容器８の入口部には螺合により開閉自在のキャップ８ａが設けられている。

なお、混練容器８を含む容器ホルダ６の重心は、傾斜用回動軸４ａよりも十分に下方にあるため、静止時には図１に示すように、容器ホルダ６等は傾斜用回動軸４ａにより吊り下げられている。しかし、容器ホルダ６等に公転による遠心力が加わると、容器ホルダ６等の下部は傾斜用回動軸４ａを中心に持ち上がり、図２、図３に示すように傾斜する。

基台１の四隅には、それぞれ支柱１１ａ〜１１ｄが立設され、それぞれの支柱１１ａ〜１１ｄの中位部には、位置規制部材１２ａ〜１２ｄがそれぞれ固定され、この位置規制部材１２ａ〜１２ｄ上の支柱１１ａ〜１１ｄには、コイルばね等から成る付勢手段１３ａ〜１３ｄが配置されている。

更に、４本の支柱１１ａ〜１１ｄの上端部には、それぞれの支柱１１ａ〜１１ｄに対し上下動し易くするためのスライドベアリング１４ａ〜１４ｄを介して比較的重量がある蓋体１５が積み重ねられている。蓋体１５はその自重と付勢手段１３ａ〜１３ｄにより下方への付勢力による負荷を有している。また、蓋体１５の下面には容器ホルダ６を摩擦により自転させるために、耐摩耗性を有するゴム板等から成る摩擦板１６が貼り付けられている。

本実施例の撹拌装置を使用する際には、図１に示す状態において蓋体１５を外し、混練容器８内にそれぞれ撹拌すべき材料を入れて、キャップ８ａにより密封し、容器ホルダ６に挿着する。その後に、支柱１１ａ〜１１ｄに蓋体１５を載置する。この状態において、蓋体１５は十分に下降しており、摩擦板１６は公転により傾斜する容器ホルダ６に近接している。

駆動モータ２を回転駆動すると、公転軸３を介して回転保持器４が回転する。これにより、容器ホルダ６は公転運動をすると共に、容器ホルダ６、混練容器８に加わる遠心力により、容器ホルダ６は混練容器８と共に傾斜用回動軸４ａを中心に下方が持ち上がるように傾斜を始める。この傾斜により、容器ホルダ６の摩擦環６ｂが摩擦板１６に接触し、公転運動による摩擦抵抗により、混練容器８を挿着した容器ホルダ６に、これらの中心線を通る自転軸を中心に自転運動を開始させる。このとき、容器保持具５と容器ホルダ６の間には回転ベアリング７が介在しているので、容器ホルダ６と混練容器８の自転連動は円滑になされる。

本実施例における撹拌装置においては、公転軸３の回転速度による遠心力を大きくして混練容器８の傾斜角が増すと、蓋体１５を負荷に抗して上方に押し上げ、遠心力と蓋体１５の負荷が釣り合った状態で蓋体１５の上下動が停止し、傾斜角が定まる。また、公転速度が低下すると遠心力が弱まり、蓋体１５が下降して容器ホルダ６の傾斜角が小さくなるが、公転速度が低下しても容器ホルダ６の摩擦環６ｂが摩擦板１６に接するようにしておけば、速度は遅いながらも自転運動は継続される。

このように、混練容器８が公転と共に自転する遊星運動をすることにより、混練容器８の内部の材料には、公転による遠心力と自転による遠心力とが作用し、材料の撹拌による混練がなされると共に、材料に内在する気泡の混練容器８の空間内への放出が促進される。

更に、公転による遠心力の大きさにより、混練容器８の傾斜角が変化するので、駆動モータ２による公転速度を手動又は自動で変化させることにより、自転速度、傾斜角は変化する。本実施例では、撹拌中においても駆動モータ２の回転数を変えて混練容器８に作用する公転による遠心力を変化させることができ、これに伴う蓋体１５の上下動に伴って混練容器８の傾斜角を変化させることができる。

特許文献１の撹拌装置における遊星運動では、撹拌に先立ち、蓋部の設定高さを変えて傾斜角を変え得るとしても、撹拌中の傾斜角は一定である。これに対し、本実施例の撹拌装置では、撹拌中に公転速度を変えることにより、蓋体１５の上下動を可能としたので、撹拌中においても混練容器８の傾斜角を変化させることができ、例えば密度差の大きな物質等を撹拌する場合などにおいて極めて有効である。

撹拌装置の停止に際しては、駆動モータ２への電源を断にすると、公転速度が小さくなるにつれ、容器ホルダ６に加わる遠心力も小さくなって容器ホルダ６の傾斜が戻り、最終的に図１に示すように容器ホルダ６、混練容器８は傾斜用回動軸４ａにより吊り下げられた状態に復帰する。そこで、蓋体１５を取り外して、容器ホルダ６から混練容器８を取り外せばよい。

なお、本実施例における撹拌装置は支柱１１ａ〜１１ｄに、コイルばねから成る付勢手段１３ａ〜１３ｄを配置したが、これらの付勢手段１３ａ〜１３ｄは蓋体１５の上方側に設けることもできる。或いは、付勢手段１３ａ〜１３ｄを省略し、蓋体１５自体の重量のみによる負荷によっても、公転速度を変化して遠心力を変化させると、蓋体１５は容器ホルダ６により上下方向の位置が変化し、同様に混練容器８の傾斜角を変化させることが可能である。この場合には、位置規制部材１２ａ〜１２ｄの位置により静止時の蓋体１５の上下位置を決めておけばよい。

また実施例では、混練容器８を容器ホルダ６を介して容器保持具５に取り付けたが、容器ホルダ６を使用せずに、混練容器８を直接、容器保持具５に回転ベアリング７を介して回転自在に取り付けてもよい。この場合には、混練容器８の一部に容器ホルダ６のフランジ部６ａと同様の機能を有し、摩擦板１６に接するフランジ部を設けることが好ましい。

更に実施例では、２個の混練容器８について説明したが、混練容器８の数は２個に限ることはない。また、傾斜用回動軸４ａを２本として、それぞれの傾斜用回動軸４ａに１個又は複数個の容器保持具５を取り付けてもよいし、更に回転保持器４の形状を工夫して、傾斜用回動軸４ａを四方に配置し、容器保持具５を四方に取り付けることが考えられる。或いは、支柱１１は３本とし、３方向に混練容器８を配置することもできる。

また、容器ホルダ６には混練容器８内の材料を加温するための加熱装置、或いは冷却するための冷却装置を取り付けたり、撹拌装置を筐体内に収容し、加熱装置、冷却装置を設けることもできる。更に、混練容器８に弁を取り付けて内圧を調整することにより、内部を減圧状態にして材料の発泡を促進したり、加圧状態で混練容器８を撹拌することも可能である。また、撹拌装置を収容した筐体を密閉構造とし、筐体内を真空ポンプにより減圧し、混練容器８に設けた弁や孔を介して、混練容器８内を減圧することもできる。

１基台
２駆動モータ
３公転軸
４回転保持器
４ａ傾斜用回動軸
５容器保持具
６容器ホルダ
６ａフランジ部
６ｂ摩擦環
７回転ベアリング
８混練容器
８ａキャップ
１１支柱
１２位置規制部材
１３付勢手段
１４スライドベアリング
１５蓋体
１６摩擦板

Claims

駆動モータにより鉛直方向の公転軸を中心に回転駆動する回転保持器と、該回転保持器に設けた水平の傾斜用回動軸を中心に回動自在に取り付けた円筒状の容器保持具と、該容器保持具に対し直接又は容器ホルダを介して前記傾斜用回動軸と直交する自転軸方向に回転自在に挿着可能な円筒状の混練容器と、前記容器保持具の上方に配置すると共に上下動可能に支持され、自重による下方への負荷を持つ蓋体とを備え、
前記回転保持器を前記駆動モータによって回転することにより公転運動する前記混練容器又は前記容器ホルダの一部を前記蓋体の下面に接触させ前記混練容器に自転による回転を加えると共に、前記公転軸の回転速度を変えることにより前記混練容器に加わる遠心力を変化させ前記蓋体を上下動させて前記傾斜用回動軸を中心に前記混練容器の傾斜角を変化させることを特徴とする撹拌装置。
前記混練容器の傾斜角は、前記公転軸の回転速度と前記蓋体の下方への負荷により定まることを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置。
前記蓋体は自重による負荷を有することを特徴とする請求項２に記載の撹拌装置。
前記蓋体は自重及びコイルばねの付勢力による負荷を有することを特徴とする請求項２に記載の撹拌装置。
前記蓋体の下面には、前記混練容器又は前記容器ホルダの一部を接触させて自転させるための摩擦抵抗の大きな摩擦板を設けたことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の撹拌装置。
前記混練容器又は前記容器ホルダの一部には前記蓋体の下面の摩擦板に接触する摩擦環を取り付けたことを特徴とする請求項５に記載の撹拌装置。