JP2006289254A - Planetary movement type vacuum agitating and defoaming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、2種類又は2種類以上の物質を収容した容器を、あたかも宇宙の遊星のように、公転させると共に自転させる運動を、真空雰囲気中で行うことにより、撹拌し、前記物質を均一混合すると共に脱泡させるようにした遊星運動式真空撹拌脱泡装置に関する。 In the present invention, a container containing two or more kinds of substances is revolved and revolved in a vacuum atmosphere as if it were a planet in the universe. The present invention relates to a planetary motion type vacuum agitation and deaeration device that is configured to deaerate.
従来、遊星運動を利用した脱泡撹拌装置は、特許第2711964号(特開平6−71110号)、特許第3213735号(特開平7−289873号)などに示されるように、数多くの装置が市販されているが、いずれも撹拌、脱泡処理が大気圧下で行われるため、例えば、医薬用、半導体用等の使用目的によって、数ミクロン以下の精度の脱泡度を必要とする場合には十分に対応することができないことが知られている。そこで、撹拌、脱泡処理時に真空圧をかけて行うことが考えられ、この種の装置が出現したが、この遊星運動式真空撹拌脱泡装置は、図11に示すように、ケース1内に設けた真空圧チャンバー2内に、公転用アーム3と、公転用アーム3上に設けた自転用容器ホルダ4と、容器ホルダ4を自転させるための歯車伝動装置5を設け、隔壁6を介して設けた大気圧チャンバー7内に、磁性流体シール8a及び8bによりそれぞれ軸封して真空圧チャンバー2内の公転用アーム3の回転軸及び歯車伝動装置5の回転軸にそれぞれ直結する公転用電動機9a及び自転用電動機9bにより回転させると共に、大型の真空ポンプ9cをケース1外に設置して真空圧チャンバー2内を真空吸引していたが、公知の磁性流体シール8a及び8bは、真空圧に対する耐圧度が低いので、たとえ真空ポンプ2を真空度0.1トール程度の高性能のもので、かつ、大型のものを使用しても、リーク量が大きく、真空圧チャンバー1内の真空度を約10トール乃至約5トール程度に下げて維持しなければならない欠点があった。
そこで、本発明者は、鋭意研究の結果、ケース内の真空圧チャンバーと、大気圧チャンバーを、隔壁で完全に遮断して、真空圧チャンバー内に公転用フレームを回転軸を介して回転可能に軸支すると共に、その回転軸下端に隔壁に近接した磁石体を取りつけ、ケース内の大気圧チャンバーに公転用電動機を設けると共に、その電動機軸上端に隔壁に近接した磁石体を取りつけ、真空圧チャンバー内の公転用フレームの回転軸の下端の磁石体と、大気圧チャンバー内の公転用電動機軸の上端の磁石体とを、真空圧チャンバーと大気圧チャンバーの隔壁をへだてて、公転用電動機軸上端の磁石体が回転又は停止すれば公転用フレーム軸下端の磁石体も無接触で従動できるようにし、また、真空圧チャンバー内の自転用容器ホルダの回転軸を伝動するための伝動装置の駆動回転軸下端と大気圧チャンバー内の自転用電動機軸上端とに、それぞれ磁石体を設け、真空圧チャンバーと大気圧チャンバーとの隔壁をへだてて、自転用電動機の回転又は停止に応じて伝動装置の駆動回転軸も無接触で従動できるようにすれば、真空圧チャンバー内の公転用フレームと容器ホルダは、大気圧チャンバーと完全に隔離した真空圧チャンバー中でそれぞれ公転及び自転させることができ、真空圧チャンバー内の真空度は真空ポンプの能力どおりに維持でき、また、真空ポンプの小型化ができることを見出し、本発明を完成した。
Therefore, as a result of earnest research, the present inventor completely shuts off the vacuum pressure chamber and the atmospheric pressure chamber in the case with a partition wall so that the revolving frame can be rotated in the vacuum pressure chamber via the rotating shaft. A magnet body close to the partition wall is attached to the lower end of the rotating shaft, a revolving motor is provided in the atmospheric pressure chamber in the case, and a magnet body close to the partition wall is attached to the upper end of the motor shaft to support the shaft. The magnet body at the lower end of the rotating shaft of the revolving frame in the inside and the magnet body at the upper end of the revolving motor shaft in the atmospheric pressure chamber are protruded from the partition wall of the vacuum pressure chamber and the atmospheric pressure chamber, and the upper end of the revolving motor shaft If the magnet body rotates or stops, the magnet body at the lower end of the revolving frame shaft can be driven without contact, and the rotating shaft of the container holder for rotation in the vacuum chamber is transmitted. Magnets are respectively provided at the lower end of the drive rotation shaft of the transmission device and the upper end of the motor shaft for rotation in the atmospheric pressure chamber, and the partition between the vacuum pressure chamber and the atmospheric pressure chamber is exposed to rotate or stop the motor for rotation. Accordingly, if the drive rotation shaft of the transmission can be driven without contact, the revolving frame and the container holder in the vacuum pressure chamber are respectively rotated and rotated in a vacuum pressure chamber completely separated from the atmospheric pressure chamber. It has been found that the degree of vacuum in the vacuum pressure chamber can be maintained in accordance with the capacity of the vacuum pump, and the vacuum pump can be miniaturized, and the present invention has been completed.
本発明は、大気圧チャンバーと完全に隔離した真空圧チャンバー内で、容器に対する公転と、容器に対する自転とが、それぞれ独立的に運転できるようにして、真空雰囲気中における被撹拌脱泡物質の撹拌脱泡能力を大きく向上させた遊星運動式真空撹拌脱泡装置を提供するものである。
また、本発明は、小型の真空ポンプを使用して高真空度の真空圧チャンバーを維持して被撹拌脱泡物質の撹拌及び脱泡ができるようにした遊星運動式真空撹拌脱泡装置を提供するものである。
また、本発明は、機構簡単で故障少なく、取扱容易で安価に製作できる遊星運動式真空撹拌脱泡装置を提供するものである。
さらに、本発明は、真空ポンプや自転用電動機の電力消費量を少なくしてエネルギーの節減をはかった遊星運動式真空撹拌脱泡装置を提供するものである。
In the present invention, the revolution of the container and the rotation of the container can be independently operated in a vacuum chamber completely separated from the atmospheric pressure chamber, thereby stirring the deaerated substance to be stirred in a vacuum atmosphere. The present invention provides a planetary motion type vacuum agitation and deaeration device having greatly improved deaeration capability.
In addition, the present invention provides a planetary motion type vacuum stirring and defoaming device that can maintain a high vacuum degree vacuum pressure chamber using a small vacuum pump and can stir and defoam a substance to be stirred. To do.
The present invention also provides a planetary motion type vacuum stirring and defoaming device that is simple in mechanism, has few failures, is easy to handle and can be manufactured at low cost.
Furthermore, the present invention provides a planetary motion type vacuum stirring and defoaming device that saves energy by reducing the power consumption of a vacuum pump and an electric motor for rotation.
本発明遊星運動式真空撹拌脱泡装置は、上記課題を達成するため、図示するように、2種類又は2種類以上の物質を収容した容器61A又は61Bを、あたかも宇宙の遊星のように、公転させると共に自転させる運動を、真空雰囲気中で行うことにより、撹拌し、前記物質を均一混合すると共に脱泡できるようにした遊星運動式真空撹拌脱泡装置であって、ケース70A又は70B内を隔壁75A又は75Bを介して真空圧チャンバー701A又は701Bと大気圧チャンバー702A又は702Bに隔離して、真空圧チャンバー701A又は701B内には、支持フレーム76A又は76B、77A又は77Bを設けて回転可能に回転軸21A又は21Bを軸支し、前記回転軸21A又は21Bに回転フレーム20A又は20Bを固着し、回転フレーム20A又は20B上に容器ホルダ60A又は60Bを回転軸601A又は601Bにより回転可能に軸支し、容器ホルダ60A又は60B内に着脱可能に嵌合又は係着する容器61A又は61Bを設け、回転フレーム20A又は20Bの回転軸21A又は21B下端に隔壁75A又は75Bに近接した磁石体211A又は211Bを固着し、容器ホルダ60A又は60Bの回転軸601A又は601Bに歯車41A又は41Bを固着して回転フレーム20A又は20Bの回転軸21A又は21Bに回転可能に遊嵌した回転筒210A又は210Bに固着した歯車42A又は42Bと歯車連動させ、回転筒210A又は210Bに固着した歯車43A又は43Bを、支持フレーム77A又は77Bに回転可能に軸支した自転用駆動回転軸31A又は31Bに固着した歯車45A又は45Bと歯車連動させ、自転用駆動回転軸31A又は31Bの下端に隔壁75A又は75Bに近接した磁石体311A又は311Bを固着させた機構を備え、大気圧チャンバー702A又は702B内には、公転用電動機10A又は10Bと自転用電動機30A又は30Bとを設け、公転用電動機10A又は10Bの回転軸11A又は11B上端に、回転フレーム20A又は20Bの回転軸21A又は21B下端の磁石体211A又は211Bと対向する磁石体12A又は12Bを隔壁75A又は75Bに近接して固着して、公転用電動機10A又は10Bの回転軸11A又は11B上端の磁石体12A又は12Bの回転又は停止に従って回転フレーム20A又は20Bの回転軸21A又は21B下端の磁石体211A又は211Bが回転又は停止できるようにし、自転用電動機30A又は30Bの回転軸301A又は301B上端に磁石体302A又は302Bを隔壁75A又は75Bに近接して固着して、自転用電動機30A又は30Bの回転軸301A又は301B上端の磁石体302A又は302Bの回転又は停止に従って自転用駆動回転軸31A又は31B下端の磁石体311A又は311Bが回転又は停止できるようにした機構を備えているものである。
また、本発明遊星運動式真空撹拌脱泡装置は、上記課題を達成するため、図示するように、上記本発明装置において、歯車41A又は41Bと歯車42A又は42Bとを歯車連動させる機構と歯車45A又は45Bと歯車43A又は43Bとを歯車連動させる機構との各歯車が自己潤滑性樹脂歯車からなるものである。
本発明において、公転用電動機は、直流電動機、交流電動機いずれも使用でき、これらの電動機の回転数は公知の電動機回転速度制御装置で可変でき、また、ブレーキ付電動機を使用できる。
また、自転用電動機は、直流電動機、交流電動機いずれも使用でき、これらの電動機の回転数は公知の電動機回転速度制御装置で可変でき、また、ブレーキ付電動機を使用できる。
また、本発明において、公転用電動機の電動機回転軸、自転用電動機の電動機回転軸、回転フレームの回転軸及び自転用駆動回転軸にそれぞれ取りつけられる磁石体は、デイスク状、シリンダ状、モーター状などの非接触駆動できるマグネツトカツプリングが使用される。
さらに、本発明において、歯車連動機構に使用される歯車は、各容器に充填される被撹拌脱泡物質が比較的少量で軽量なため、ポリアセタール、強化ポリアミド等の自己潤滑性軽量樹脂製品が使用される。
In order to achieve the above-mentioned object, the planetary motion type vacuum agitation deaerator of the present invention revolves a
Further, in order to achieve the above object, the planetary motion type vacuum agitation / deaeration device of the present invention includes a mechanism for interlocking the
In the present invention, the revolution motor can be either a DC motor or an AC motor, and the rotation speed of these motors can be varied by a known motor rotation speed control device, and a motor with a brake can be used.
Further, as the motor for rotation, either a DC motor or an AC motor can be used, and the rotation speed of these motors can be changed by a known motor rotation speed control device, and a motor with a brake can be used.
Further, in the present invention, the motor rotating shaft of the revolving motor, the rotating shaft of the rotating motor, the rotating body of the rotating frame, and the magnet body attached to the rotating driving rotating shaft are a disk shape, a cylinder shape, a motor shape, etc. A magnet coupling that can be driven in a non-contact manner is used.
Furthermore, in the present invention, since the gear used for the gear interlocking mechanism is light with a relatively small amount of agitated and defoamed material filled in each container, self-lubricating lightweight resin products such as polyacetal and reinforced polyamide are used. Is done.
本発明装置は、ケース内の真空圧チャンバー内における被撹拌脱泡物質を収容した容器の公転及び自転の駆動が、真空圧チャンバーと大気圧チャンバーの隔壁を隔てて完全に隔離した公転用電動機と自転用電動機により、磁力により、無接触に行われるので、真空圧チャンバー内は、高真空度を維持でき、また、小型の真空ポンプで高真空度の維持ができ、被脱泡撹拌物質を高精度に撹拌脱泡させることができるようになった。
また、本発明装置は、容器の公転及び自転に、複雑な機構を使用していないので、故障が少なく、また取扱が容易で、安価に製作できる利点がある。
さらに、本発明装置は、真空ポンプが小型で済み、また、自転用電動機も自己潤滑性の軽量樹脂製歯車伝動で済むので、消費電力量が小さく、エネルギーの節減をはかることができる。
The apparatus of the present invention comprises a revolving electric motor in which the revolution and rotation of a container containing a substance to be stirred in a vacuum pressure chamber in a case are completely isolated by separating a partition between the vacuum pressure chamber and the atmospheric pressure chamber. Since the rotation motor is magnetically contactless, it can maintain a high degree of vacuum in the vacuum chamber, and can maintain a high degree of vacuum with a small vacuum pump. It became possible to stir and deaerate accurately.
In addition, the device of the present invention does not use a complicated mechanism for the revolution and rotation of the container, and therefore has the advantage that it has few failures, is easy to handle, and can be manufactured at low cost.
Furthermore, the device according to the present invention requires only a small vacuum pump and a self-lubricating lightweight resin gear transmission for the motor for rotation. Therefore, the power consumption is small and energy can be saved.
本発明装置は、ケース内を隔壁を介して真空圧チャンバーと大気圧チャンバーとに完全に隔離していること、真空圧チャンバー内に回転フレームを軸で回転可能に支持すると共に、軸下端に隔壁に近接して磁石体を取りつけていること、回転フレームに1対又は複数対の容器ホルダの回転軸が回転可能に軸支されていること、容器ホルダの回転軸に伝動装置が取りつけられ、その駆動回転軸下端に隔壁に近接して磁石体が取りつけられていること、大気圧チャンバー内に公転用電動機を設けると共に、公転用電動機軸上端に隔壁に近接して磁石体が設けられていること、また、大気圧チャンバー内に自転用電動機が設けられると共に、自転用電動機軸上端に隔壁に近接して磁石体が設けられていることである。 The device of the present invention has a case in which the inside of the case is completely separated into a vacuum pressure chamber and an atmospheric pressure chamber via a partition wall, and a rotary frame is rotatably supported by the shaft in the vacuum pressure chamber, and a partition wall is provided at the lower end of the shaft. Close to the magnet body, the rotation frame of one or more pairs of container holders is rotatably supported on the rotating frame, and the transmission device is attached to the rotation axis of the container holder. A magnet body is attached to the lower end of the drive rotation shaft in the vicinity of the partition wall, a revolution motor is provided in the atmospheric pressure chamber, and a magnet body is provided in the upper end of the revolution motor shaft in the vicinity of the partition wall. In addition, a rotation motor is provided in the atmospheric pressure chamber, and a magnet body is provided at the upper end of the rotation motor shaft in the vicinity of the partition wall.
本発明装置の実施例1が図1乃至図5に示されている。本発明実施例1の遊星運動式真空撹拌脱泡装置は、ケース70A内を隔壁75Aを介して真空圧チャンバー701Aと大気圧チャンバー702Aに完全に隔離している。真空圧チャンバー701A内には、対向する1対の傾斜板201A及び対向する2対の水平板202A及び203Aからなる回転フレーム20A、回転フレーム20Aを固着して回転可能に支持フレーム76A及び77Aに軸支した回転軸21A、支持フレーム77Aに回転可能に軸支した自転用駆動回転軸31A、回転フレーム20Aの1対の傾斜板201Aに回転軸601Aを回転可能に軸支した容器ホルダ60A、容器ホルダ60Aに着脱可能に嵌着又は係着する容器60A、容器ホルダ60Aの回転軸601Aに無潤滑ユニバーサルジヨイント32Aを介して連結されると共に、回転フレーム20Aの2対の水平板202A及び203Aに回転可能に軸支した回転軸410Aに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車41A、回転軸21Aに回動可能に遊嵌する回転円筒210Aに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車42A、回転フレーム20Aの2対の水平板202A及び203Aに回転可能に軸支した回転軸510Aに固着すると共に、平歯車41Aに噛合して回転する自己潤滑性樹脂製平歯車511A、回転軸510Aと同軸に固着した自己潤滑性樹脂製平歯車512A、回転軸21Aに回転可能に遊嵌する回転円筒210Aに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車43A、支持フレーム77Aに回転可能に軸支した駆動用回転軸31Aに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車45A、支持フレーム77Aに回転可能に軸支した回転軸520Aに固着すると共に、平歯車43A及び平歯車45Aと噛合して回転する自己潤滑性樹脂製平歯車52A、回転軸21A下端に固着し隔壁75Aに近接したデイスク形の磁石板211A、自転用駆動回転軸31A下端に固着し隔壁75Aに近接したデイスク形の磁石板301Aを備えている。
なお、真空圧チャンバー701A内の軸受は、公知の真空用軸受が使用される。
大気圧チャンバー702Aには、公転用電動機(ブレーキ付き)10A、自転用電動機(ブレーキ付き)30A、公転用電動機10Aの回転軸11A上端に固着し、回転軸21A下端の磁石板211Aと対向して、隔壁75Aに近接したデイスク形の磁石板12A、自転用電動機30Aの回転軸301Aの上端に固着し、自転用駆動回転軸31A下端の磁石板311Aと対向して、隔壁75Aに近接したデイスク形の磁石板302A、公転用電動機の回転数の制御等を行う制御板13A、自転用電動機の回転数の制御等を行う制御板34A、真空圧チャンバー701Aを吸引管81Aを介して真空吸引する真空ポンプ80Aを備えている。
従って、ケース70Aのフタ74Aを開けて被撹拌脱泡物質を入れた容器61Aを容器ホルダ60Aに嵌着又は係着したのちフタ74Aを閉め、真空ポンプを所定真空度に合わせて起動し、公転用電動機10A及び自転用電動機30Aを所定回転数に合わせて起動すれば、通常2分前後で真空撹拌脱泡が終了する。
A first embodiment of the apparatus of the present invention is shown in FIGS. In the planetary motion type vacuum stirring and degassing apparatus according to the first embodiment of the present invention, the inside of the
A known vacuum bearing is used as the bearing in the
In the
Therefore, after opening the
本発明実施例装置と従来例装置とを使用して、同一被撹拌脱泡物質の同一量(300g×2カップ)を2分間撹拌脱泡した場合の比較は次のとおりである。 The comparison when the same amount (300 g × 2 cups) of the same stirred defoamed substance is stirred and defoamed for 2 minutes using the apparatus of the present invention and the conventional apparatus is as follows.
本発明装置の実施例2が図8乃至図10に示されている。本発明実施例2の遊星運動式真空撹拌脱泡装置は、実施例1の遊星運動式真空撹拌脱泡装置と比較して歯車連動機構の歯車配置と磁石体211B、12B、311B、301Bの構成とが異なるが、他の構成は実施例1と同様であるので詳細説明は省略する。
歯車連動機構は、図8に示すように、容器ホルダ60Bの回転軸601Bに無潤滑ユニバーサルジヨイント32Bを介して連結されると共に、回転フレーム20Bの2対の水平板202B及び203Bに回転可能に軸支した回転軸410Bに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車41B、回転軸21Bに回動可能に遊嵌する回転円筒210Bに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車42B、回転フレーム20Bの2対の水平板202B及び203Bに回転可能に軸支した回転軸510Bに固着すると共に、平歯車41B及び平歯車42Bに噛合して回転する自己潤滑性樹脂製平歯車511B、回転軸21Bに回転可能に遊嵌する回転円筒210Bに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車43B、支持フレーム77Bに回転可能に軸支した駆動用回転軸31Bに固着した自己潤滑性樹脂製平歯車45B、支持フレーム77Bに回転可能に軸支した回転軸520Bに固着すると共に、平歯車43B及び平歯車45Bと噛合して回転する自己潤滑性樹脂製平歯車52Bからなる。
磁石板211B及び12Bの詳細は、図9に示すように、回転軸21Bに固着した円柱状保持体210B外周面に、軸線方向に埋設された複数個の長手板状磁石211B、及び、円柱状保持体210Bに近接して隔壁75に支持された、非磁性金属製コツプ状隔壁750Bに近接して、公転用電動機10Bの回転軸11Bに固着した、中空円柱状保持体120Bの内周面に、軸線方向に埋設された複数個の長手板状磁石12Bである。
図10に示す磁石体311B及び302Bの詳細は、上述の磁石体211B及び12Bの場合と同様であるので、詳細説明を省略する。
A second embodiment of the apparatus of the present invention is shown in FIGS. The planetary movement type vacuum agitation / deaeration apparatus of Example 2 of the present invention is compared with the planetary movement type vacuum agitation / deaeration apparatus of Example 1, and the gear arrangement of the gear interlocking mechanism and the configuration of the
As shown in FIG. 8, the gear interlocking mechanism is connected to the
For details of the
Details of the
本発明装置は、構造簡単で製作しやすく量産可能である。 The device of the present invention has a simple structure, is easy to manufacture, and can be mass-produced.
10A、10B 公転用電動機
11A、11B 公転用電動機の回転軸
12A、12B 磁石体
13A、13B 公転用電動機の回転速度等の制御板
20A、20B 回転フレーム
201A、201B 回転フレームの傾斜板
202A、202B 回転フレームの水平板
203A、203B 回転フレームの水平板
21A、21B 回転フレームの回転軸
210A、210B 回転円筒
211A、211B 磁石体
30A、30B 自転用電動機
301A、301B 自転用電動機の回転軸
302A、302B 磁石体
31A、31B 自転用駆動回転軸
311A、311B 磁石体
32A、32B ユニバーサルジヨイント
34A、34B 自転用電動機の回転速度等の制御板
41A、41B 平歯車
42A、42B 平歯車
43A、43B 平歯車
45A、45B 平歯車
511A、511B 平歯車
52A、52B 平歯車
60A、60B 容器ホルダ
601A、601B 容器ホルダの回転軸
61A、61B 容器
70A、70B ケース
74A、74B ケースの密封蓋
701A、701B 真空圧チャンバー
702A、701B 大気圧チャンバー
75A、75B 隔壁
76A、76B 支持フレーム
77A、77B 支持フレーム
80A、80B 真空ポンプ
81A、81B 真空吸引管
10A,
Claims (2)
The gears of the mechanism for interlocking the gear 41A or 41B and the gear 42A or 42B and the mechanism for interlocking the gear 45A or 45B and the gear 43A or 43B are self-lubricating resin gears. The planetary motion type vacuum stirring deaerator according to claim 1.
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