搅拌脱泡装置的制作方法

1.本发明涉及一种搅拌脱泡装置，更详细而言，涉及一种具备使容器自转的部件和使容器公转的部件，使该容器旋转而对收纳于该容器内的材料进行搅拌和脱泡中的至少一者的搅拌脱泡装置。


背景技术：

2.以往以来，具备使容器自转的部件和使容器公转的部件，并对收纳于容器内的单一材料、混合材料进行搅拌或者脱泡的搅拌脱泡装置被实用化。作为该材料的例子，列举有医药品、化学材料、食品、涂料、半导体装置材料等领域中的单一的或混合的液体(包含流动体)材料、或者液体材料与粉体材料的混合材料等(以下，简称为“材料”)。
3.在此，作为以往的搅拌脱泡装置的一个例子，提案有一种专利文献1记载的搅拌脱泡装置(参照专利文献1：日本特开平8－332367号公报)。
4.现有技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开平8－332367号公报


技术实现要素：

7.发明要解决的问题
8.在此，在专利文献1所例示的搅拌脱泡装置中，当公转速度成为高速时，相伴于此，自转速度进一步成为高速。此时，特别是在粘度较高的材料等中，在作用于材料的摩擦力、剪切力等的作用下使材料发热而引起温度过度上升，产生材料的变质、劣化，另外，可能产生搅拌作用也降低这样的课题。
9.用于解决问题的方案
10.本发明鉴于上述情况，其目的在于通过实现在公转速度一定的条件下能够调整自转速度的结构，从而即使是粘度较高的材料，也能够抑制搅拌脱泡时材料的温度上升而防止材料的变质、劣化，并且能够得到可靠的搅拌脱泡作用的搅拌脱泡装置。
11.本发明利用以下所记载的解决方式来解决所述课题。
12.本搅拌脱泡装置的要求在于，其具备使容器自转的部件和使容器公转的部件，通过使所述容器旋转而对收纳于所述容器内的材料进行搅拌和脱泡中的至少一者，其中，该搅拌脱泡装置具备：多个容器保持件，其分别保持所述容器；公转构件，其以各所述容器保持件能够自转的方式支承各所述容器保持件，并且被设为能够以第1旋转轴为中心旋转，而使各所述容器保持件绕所述第1旋转轴公转；第1驱动部件，其对所述公转构件进行旋转驱动；环状的外环，其以内周部与全部所述容器保持件的外周部抵接的方式包围所述容器保持件地配设；壳体，其形成为能够密闭，至少配设有所述容器、所述容器保持件、所述公转构件以及所述外环；以及控制部，其进行驱动控制，所述容器保持件和所述外环以在所述容器保持件的外周部呈环状设置的抵接部与在所述外环的内周部设置的抵接面抵接的方式配
设，所述容器保持件具有利用所述公转构件的公转绕所述第1旋转轴公转并且在自所述外环承受的摩擦力的作用下进行自转的结构，该搅拌脱泡装置还具备外环旋转部件，该外环旋转部件以所述外环的中心轴线与所述公转构件的中心轴线一致的方式使所述外环旋转。
13.发明的效果
14.根据本发明，能够得到容器的公转作用和自转作用，并且通过实现使外环旋转的结构而能够在公转速度一定的状态下可变地调整自转速度。由此，对于粘度相对较高的材料而言，能够将自转速度调整为低速，能够抑制在作用于材料的摩擦力、剪切力等的作用下引起材料的温度上升，因此能够防止材料的变质、劣化，并且能够防止搅拌作用的降低。另一方面，对粘度相对较低的材料而言，能够将自转速度调整为高速，能够进一步提高搅拌作用。
附图说明
15.图1是表示本发明的实施方式的搅拌脱泡装置的例子的立体图。
16.图2是图1的搅拌脱泡装置的a部的立体剖视图。
17.图3是表示图1的搅拌脱泡装置的例子的概略图，图3a是b－b线的剖视图，图3b是主视剖视图。
18.图4是表示图1的搅拌脱泡装置的容器保持件的例子的主视图(局部剖视图)。
19.图5是表示图1的搅拌脱泡装置的容器的例子的立体剖视图。
具体实施方式
20.以下参照附图详细地说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式的搅拌脱泡装置1的例子的立体图(概略图)，图2是图1的搅拌脱泡装置的a部的立体剖视图(概略图)。另外，图3a是b－b线剖视图，图3b是主视剖视图。此外，在用于说明各实施方式的所有图中，有时对具有相同功能的构件标注相同的附图标记，并省略其重复的说明。另外，为了简化附图，省略了一部分的螺栓、螺母类的图示。
21.该搅拌脱泡装置1为如下所述的装置：其具备使容器2自转的部件和使容器2公转的部件，用于通过使该容器2自转和公转来对收纳于该容器2内的单一材料/混合材料进行搅拌和脱泡中的至少一者(以下，仅记载为“搅拌脱泡”)。
22.如图1～图3所示，本实施方式的搅拌脱泡装置1具备：多个容器2，其能够收纳被搅拌脱泡的各种材料；多个容器保持件11，其分别保持容器2；公转构件12，其以各容器保持件11能够自转的方式支承各容器保持件11，并且被设为能够以第1旋转轴12a为中心旋转，而使各容器保持件11绕第1旋转轴12a公转；环状的外环13，其以内周部的抵接面13a与全部容器保持件11的外周部的抵接部11a抵接的方式包围全部容器保持件11并配设为与公转构件12的公转面平行；第1驱动部件(在本实施方式中为电动马达)16，其对公转构件12进行旋转驱动；以及控制部(未图示)，其对第1驱动部件16、第2驱动部件18(后述)等进行驱动控制。
23.在本实施方式中，容器保持件11、被该容器保持件11保持的容器2、公转构件12以及外环13配设于壳体20的内部。在此，作为这些构成要素的形成材料，使用由金属材料、树脂材料构成的一般结构材料，并没有特别限定(关于其他结构也同样)。此外，强度构件优选使用硬铝等。
24.首先，壳体20构成为具备主体部21和配设于该主体部21的上部的盖部22。另外，盖部22利用铰链23以能够开闭的方式固定于主体部21，并且形成为能够与主体部21紧贴的构造，由此形成为使壳体20内能够密闭的构造。而且，具备能够使壳体20内真空的真空泵10。该真空泵10的真空度能够适当设定，作为一个例子，能够使壳体20内成为大气压～10[pa]左右的真空状态。
[0025]
由此，通过打开盖部22，能够进行容器2的相对于容器保持件11的拆装。另一方面，通过关闭盖部22，能够使壳体20内成为气密状态，在该状态下，能够使容器2自转和公转来对容器2内的材料进行搅拌脱泡。特别是，通过使壳体20内成为真空状态，并进行搅拌脱泡，能够更进一步提高脱泡作用。此外，作为一个例子，使用透明的树脂材料来形成盖部22。
[0026]
接着，如图1所示，公转构件12具有贯通壳体20的主体部21的第1旋转轴12a，该第1旋转轴12a经由能够对壳体20内进行真空保持的轴承(例如，磁性流体轴承)44以能够旋转的方式支承固定于壳体20的主体部21。在此，公转构件12的形状可以考虑设为圆板状、臂状、或者它们的组合等的构造。在本实施方式中，为了将容器保持件11支承为能够相对于公转面(与公转轴、即第1旋转轴12a的中心轴线s正交的面)以规定的倾斜角θ(详细后述)倾斜地自转，公转构件12在径向的中途具有弯曲部12b。对于公转构件12而言，在由于旋转(公转)而对容器保持件11(和容器2)作用有离心力时，尤其是弯曲部12b会以向与公转面平行的状态接近的方式发生挠曲作用。因而，优选使用硬铝等高强度且轻量的材料形成公转构件12。但是，并不限定于此。
[0027]
另外，第1旋转轴12a和第1驱动部件16的驱动轴16a经由驱动力传递部件连结。此外，在本实施方式中，作为驱动力传递部件，使用第3带轮24、第4带轮26以及传递构件(作为一个例子为同步带)28而构成，但并不限定于此，还可以使用链条、齿轮等而构成。
[0028]
另外，在本实施方式中，在周向上以等间隔(即以第1旋转轴12a为中心的十字状)具备四个容器保持件11，而设为能够保持四个容器2的构造，但并不限定于此。
[0029]
在此，如图4所示，容器保持件11形成为在内部能够保持容器2的有底的圆筒状，并在外周部具有设为环状的抵接部11a。该抵接部11a设于自容器保持件11的外周部沿径向伸出设置的凸缘状构件11a的径向上的前端部。
[0030]
本实施方式的抵接部11a具有凹状槽14，该凹状槽14在凸缘状构件11a的径向上的前端部沿着周向设为环状，且径向截面的形状呈凹状。而且，在该凹状槽14内嵌入设置有树脂弹性环15作为抵接用的弹性体。例如，作为树脂弹性环15，使用由橡胶材料(作为一个例子，优选硬度为50的硅橡胶)构成的o型环，并将树脂弹性环15以在缩径的方向上产生了规定的张力的状态嵌入设置于凹状槽14内，以抑制滑动、挠曲、松动等的产生。
[0031]
另一方面，用于使容器保持件11产生自转的环状的外环13配设于壳体20内。作为一个例子，使用不锈钢材料等形成外环13，但也可以使用其他的金属材料或者树脂材料形成外环13。作为更具体的结构，如图1～图3所示，本实施方式的外环13具有在内周部沿着周向设为环状的抵接面13a。该抵接面13a形成为沿着内周部的曲面(圆锥内表面)形状，成为与在容器保持件11的外周部设置的抵接部11a(在此为树脂弹性环15)抵接的抵接面。该抵接面13a形成为相对于外环13的与公转构件12的公转面平行地设置的配设面具有规定的角度(作为一个例子，设定为与上述的θ相同的角度或者相同程度的角度)。
[0032]
以上这样构成的容器保持件11和外环13以抵接部11a(在此，树脂弹性环15)与抵
接面13a抵接的方式配设。
[0033]
接着，如图5所示，容器2构成为具备在上部设有开口部2a的有底圆筒状的主体部2a、与开口部2a嵌合的中盖2b、自开口部2a的外方与开口部2a螺纹结合的外盖2c。作为使用例，在拆除了中盖2b和外盖2c的状态下，将成为进行搅拌脱泡的对象物的材料自开口部2a放入主体部2a，之后在主体部2a嵌合中盖2b并且螺纹结合外盖2c。此外，在本实施方式中，在中盖2b和外盖2c分别设有通气孔2b和2c，但也可以设为适当省略该通气孔2b、2c的结构。而且，还可以设为适当省略中盖2b、外盖2c的结构。另外，为了促进材料的搅拌，也可以设为在主体部2a的内壁面设置凸状部的结构(未图示)。
[0034]
如图1～图3所示，将容器2自底面侧进入并嵌入于上部形成为杯状的容器保持件11的开口部，从而保持于该容器保持件11。此时，设于容器2的主体部2a的外周部的突起2d(在本实施方式中为两个部位)与设于容器保持件11的槽11b卡合。由此，在容器保持件11旋转(自转)时，防止容器2相对于容器保持件11在周向上转动，容器保持件11的旋转力被传递到容器2，而能够得到使该容器2旋转(自转)的作用。
[0035]
根据上述的结构，第1驱动部件16工作，其旋转驱动力经由驱动力传递部件向第1旋转轴12a传递，当第1旋转轴12a旋转时，相伴于此，公转构件12在周向上旋转。因而，固定于公转构件12的容器保持件11和保持于容器保持件11的容器2在以该第1旋转轴12a的中心轴线s为旋转中心的同一平面内的一定轨道上环绕(公转)。而且，当公转构件12公转时，利用由容器保持件11的外周部的抵接部11a(在此，树脂弹性环15)与外环13的内周部的抵接面13a之间的抵接产生的摩擦力，容器保持件11自转。因而，得到容器保持件11和保持于该容器保持件11的容器2公转且自转的作用。由此，能够对收纳于容器2内的材料有效地进行搅拌脱泡。此外，此时的公转速度和自转速度能够根据材料适当设定。
[0036]
在本实施方式中，能够将公转构件12的公转方向、即容器保持件11和保持于该容器保持件11的容器2的公转方向与容器保持件11和保持于该容器保持件11的容器2的自转方向设为相反方向。其结果，与容器保持件11(容器2)的公转方向和自转方向为相同方向的情况相比，能够使容器2内的材料的搅拌作用显著提高。此外，该效果根据使用润滑脂等高粘度搅拌材料的比较实验的结果而得到了证实。
[0037]
另外，在本实施方式中，容器保持件11以其自转轴r相对于外环13的与公转构件12的公转面平行地设置的配设面成为规定的角度θ的方式配设。作为一个例子，设定为40[
°
]≤θ≤60[
°
]。如此，通过将容器2保持为倾斜了规定角度的状态而进行自转和公转，能够进一步提高容器2内材料的搅拌脱泡作用。
[0038]
在此，在本实施方式中，外环13的抵接面13a的全长(即抵接面13a的周向长度)形成为长于容器保持件11的抵接部11a的树脂弹性环15的全长(即抵接部11a的周向长度)。由此，相对于公转速度(旋转速度[rpm])，能够使自转速度(旋转速度[rpm])高速化，能够提高搅拌作用。作为一个例子，将外环13的抵接面13a的全长设定为容器保持件11的树脂弹性环15的全长的2倍。因而，在公转速度被设定为800[rpm]的情况下，根据抵接面13a的全长与树脂弹性环15的全长之比(在此为2：1)，自转速度被设定为1600[rpm]。此外，该公转速度和自转速度并不是上限，也能够实现进一步的高速化。
[0039]
另一方面，本技术发明人进行了深入研究，结果查明了若公转速度和自转速度高速化，则产生以下的课题。具体而言，当公转速度成为高速时，伴随于此，自转速度进一步成
为高速(在上述的例子中，自转速度为公转速度的2倍)。只要是标准的材料，就能够得到搅拌能力提高这样优异的作用效果。然而，在粘度较高的材料的情况下，由作用于材料的摩擦力、剪切力等引起材料发热而产生温度过度上升。由此，产生材料自身的变质、劣化(具体而言，材料组织的破坏、由热引起的变性等)，另外，搅拌作用也降低这样的课题明显化。
[0040]
为了谋求解决该课题，在本实施方式中，设有以外环13的中心轴线与公转构件12的中心轴线一致的方式(即，以成为旋转的中心的轴线与公转构件12的第1旋转轴12a的中心轴线s同轴的方式)使外环13旋转的外环旋转部件30。更详细而言，外环旋转部件30构成为具备：轴承构件32，其配设于壳体20内并以外环13能够旋转的方式支承外环13；环状的第1带轮34，其以中心轴线与外环13的中心轴线一致的方式(即，以成为旋转的中心的轴线与外环13的中心轴线s同轴的方式)固定于该外环13；第2旋转轴38，其一端与配设于壳体20外的第2驱动部件(在本实施方式中为电动马达)18的驱动轴18a连接，并且另一端以位于壳体20内的方式贯穿于壳体20并旋转；第2带轮36，其以中心轴线与第2旋转轴38一致的方式(即，成为旋转的中心的轴线与第2旋转轴38的中心轴线t同轴的方式)固定于该第2旋转轴38；以及传递构件42，其架设于第1带轮34与第2带轮36之间。作为一个例子，传递构件42构成为使用同步带，但并不限定于此，也可以构成为使用链条、齿轮等。另外，第2旋转轴38经由能够进行壳体20内的真空保持的轴承(例如，磁性流体轴承)46以能够旋转的方式支承固定于壳体20的主体部21。此外，外环13和与该外环13连结的第1带轮34这两者具备环状的结构，因此能够没有问题地进行通过中心的开口空间而将容器2相对于容器保持件11拆卸的作业。
[0041]
根据上述结构，能够实现使外环13以与公转部件12的中心轴线s同轴的轴为旋转中心进行旋转的结构。因而，能够在与以往同样地得到容器2的公转作用和自转作用的基础上，实现使外环13旋转的结构，能够在公转部件12的公转速度恒定的状态下可变地调整容器2的自转速度。
[0042]
在此，控制部构成为进行以下控制：在第2驱动部件18产生使外环13向在与公转构件12的公转方向相同的方向和相反的方向中设定的规定方向旋转的驱动力。此外，操作人员根据材料的性质、所要求的作用(搅拌、脱泡)等适当地对外环13的旋转方向进行设定。
[0043]
而且，控制部构成为能够进行以下控制：在使外环13向与公转构件12的公转方向“相同的方向”旋转的情况下，在自0[rpm]到与公转构件12的转速相同的转速(在上述的例子中，为800[rpm])的范围内任意地设定该外环13的转速。
[0044]
根据该结构，在使外环13向与公转构件12的公转方向相同的方向旋转的情况下，能够得到以下的作用效果。首先，在将外环13的转速设为0[rpm]时，能够将容器保持件11和容器2的自转速度设定为高速(在上述的例子中，设定为公转速度的2倍)，因此，能够如上所述地得到搅拌作用。接着，在将外环13的转速适当地设定为非0的规定转速[rpm]时，能够根据该转速使容器保持件11和容器2的自转速度适当地低速化(越提高外环13的转速，则容器保持件11、容器2的自转速度越低)。因而，特别是在粘度较高的材料的情况下，能够抑制由作用于材料的摩擦力、剪切力等引起材料发热而导致的温度上升。其结果，能够解决由材料的发热(温度过度上升)引起的材料自身的变质、劣化以及搅拌作用的降低的课题。而且，在将外环13的转速设定为与公转构件12的转速相同的转速(在上述的例子中，800[rpm])时，能够将容器保持件11和容器2的自转速度设为0[rpm]。该实施方式意味着也能够将本装置
(搅拌脱泡装置1)用作离心分离机。因而，虽然对材料而言的搅拌作用降低，但能够得到由离心分离作用产生的较高的脱泡作用。
[0045]
另一方面，控制部构成为能够进行以下控制：即使在使外环13向与公转构件12的公转方向“相反的方向”旋转的情况下，也在0[rpm]到规定的转速(作为一个例子，几百[rpm]左右)的范围内任意地设定该外环13的转速。
[0046]
根据该结构，在使外环13向与公转构件12的公转方向相反的方向旋转的情况下，能够得到以下的作用效果。具体而言，若将外环13的转速适当设定为非0的规定转速[rpm]，则能够根据该转速使容器保持件11和容器2的自转速度进一步高速化(越提高外环13的转速，则容器保持件11、容器2的自转速度越高)。因而，能够将容器保持件11和容器2的自转速度更进一步设定为高速，因此通过应用于不会明显地产生发热的问题的材料，能够更进一步提高搅拌作用。
[0047]
而且，根据上述结构，能够实现使外环13与公转部件12的中心轴线s同轴地旋转的结构。但是，由于外环13被支承为能够旋转，因此在使公转构件12公转时，可能产生在自伴随公转部件12的公转而公转的容器保持件11(具体而言，抵接部11a的树脂弹性环15)承受的摩擦力的作用下导致外环13共转这样的新的课题。
[0048]
为了谋求解决上述课题，本实施方式的搅拌脱泡装置1具备以下的特征性的结构。具体而言，搅拌脱泡装置1具备限制该外环13的旋转而使外环13相对于壳体20成为静止状态的旋转限制部件。由此，能够防止外环13的共转，对容器保持件11赋予摩擦力，而得到容器保持件11和容器2的自转作用。
[0049]
作为旋转限制部件的一个例子，考虑如下结构：控制部进行在第2驱动部件18中产生驱动力的控制，从而限制该外环13的旋转，以使外环13相对于壳体20成为静止状态，其中，该驱动力使第1带轮34在自伴随公转构件12的公转而公转的容器保持架11承受的摩擦力的作用下向与外环13共转旋转的方向相反的方向旋转。例如，由于在与第2驱动部件18连接的第2旋转轴38的转速为0[rpm]时成为上述的静止状态，因此考虑设置第2旋转轴38的旋转角传感器等来进行检测和控制的结构等。
[0050]
或者，作为旋转限制部件的其他例子，也可以构成为设置与壳体20和外环13卡定而机械地限制外环13的旋转的止动件(未图示)。
[0051]
如以上说明的那样，根据本发明的搅拌脱泡装置，能够得到容器的公转作用和自转作用，并且实现使外环旋转的结构，能够在公转速度恒定的状态下可变地调整自转速度。由此，对于粘度相对较高的材料，能够将自转速度调整为低速，能够抑制由作用于材料的摩擦力、剪切力等引起的材料的温度上升，因此能够防止材料的变质、劣化，并且能够防止搅拌作用的降低。另一方面，对于粘度相对较低的材料，能够将自转速度调整为高速，能够进一步提高搅拌作用。
[0052]
此外，本发明并不限定于以上说明的实施例，能够在不脱离本发明的范围内进行各种变更。例如，也可以设为适当地同时设置本技术人研发的搅拌脱泡装置(日本专利第5711425号)所公开的特征性机构(冷气产生器、干燥空气产生器等)的结构。