JP6570003B1 - Vibration agitator - Google Patents
Vibration agitator Download PDFInfo
- Publication number
- JP6570003B1 JP6570003B1 JP2019016941A JP2019016941A JP6570003B1 JP 6570003 B1 JP6570003 B1 JP 6570003B1 JP 2019016941 A JP2019016941 A JP 2019016941A JP 2019016941 A JP2019016941 A JP 2019016941A JP 6570003 B1 JP6570003 B1 JP 6570003B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- vibration
- fluid
- power
- stirring
- blade
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Mixers With Rotating Receptacles And Mixers With Vibration Mechanisms (AREA)
- Accessories For Mixers (AREA)
Abstract
【課題】流体の撹拌状態に応じて運転を制御することができる振動撹拌装置を提供する。【解決手段】電動モータ３を有する振動発生装置２と、振動発生装置２からの振動が伝達される振動軸８と、振動軸８に固定されている振動羽根９と、電動モータ３の仕事率Ｐを算出する負荷検出装置１１と、電動モータ３を制御する制御装置１２と、具備する振動撹拌装置１であって、制御装置１２は、振動羽根９の空気中での共振周波数Ｒと撹拌する流体Ｌの物性とに基づいて定められる目標共振周波数Ｒｔの振動を振動発生装置２で発生させて流体Ｌ中の振動羽根９に伝達し、負荷検出装置１１が算出する電動モータ３の仕事率Ｐが所定の値に到達すると流体Ｌが振動羽根９によって特定の状態に撹拌されたと判断する。【選択図】図２A vibration stirring device capable of controlling operation according to a stirring state of a fluid is provided. A vibration generator 2 having an electric motor 3, a vibration shaft 8 to which vibration from the vibration generator 2 is transmitted, a vibration blade 9 fixed to the vibration shaft 8, and a power of the electric motor 3. The load detection device 11 that calculates P, the control device 12 that controls the electric motor 3, and the vibration agitation device 1 that includes the vibration blade 9 are agitated with the resonance frequency R in the air. The vibration generator 2 generates a vibration having a target resonance frequency Rt determined based on the physical properties of the fluid L, transmits the vibration to the vibration blade 9 in the fluid L, and calculates the power P of the electric motor 3 calculated by the load detector 11. Reaches a predetermined value, it is determined that the fluid L has been stirred into a specific state by the vibrating blades 9. [Selection] Figure 2
Description
本発明は、振動攪拌装置に関する。 The present invention relates to a vibration stirrer.
従来、液体、粉末またはこれらの混合物である流体を混合、分散、反応、乳化等を行うために振動撹拌装置が用いられている。振動撹拌装置は、流体中において振動羽根を所定の周波数で振動させることで、三次元の乱流を発生させて流体を撹拌するものである。振動撹拌装置は、複数の振動羽根が設けられた振動軸が振動モータに接続されている。振動撹拌装置は、振動モータで発生させた所定の周波数の振動を振動軸に伝達し、振動羽根を共振させることで流体に乱流を発生させる。しかし、撹拌によって流体の粘度が変化した場合、所定の周波数の振動では振動羽根が共振しない場合があった。そこで、流体の粘度が変化しても振動羽根が共振するように振動の周波数を自動制御する振動装置が知られている。例えば特許文献１の如くである。 Conventionally, a vibration stirrer is used to mix, disperse, react, emulsify, and the like a fluid that is liquid, powder, or a mixture thereof. The vibration agitation device agitates a fluid by generating a three-dimensional turbulent flow by vibrating a vibration blade at a predetermined frequency in the fluid. In the vibration stirring device, a vibration shaft provided with a plurality of vibration blades is connected to a vibration motor. The vibration stirrer transmits vibration of a predetermined frequency generated by a vibration motor to a vibration shaft, and resonates a vibration blade to generate turbulent flow in the fluid. However, when the viscosity of the fluid changes due to agitation, the vibration blade may not resonate due to vibration at a predetermined frequency. Therefore, a vibration device that automatically controls the vibration frequency so that the vibration blades resonate even when the viscosity of the fluid changes is known. For example, it is like patent document 1.
特許文献１に記載の振動装置（振動撹拌装置）は、振動羽根の状態を検出する電気的手段として振動モータの入力電流センサを備えている。振動装置の振動羽根の振幅の大きさは、入力電流の大きさに比例する。振動装置は、入力電流センサが検出する値が最大値になるように、インバータの周波数を制御する。このように構成することで、振動装置は、常に振動羽根先端の振幅が最大になるように制御することができる。しかし、特許文献１に記載の振動装置は、振動羽根の振動状態を最適にすることで振動装置の作業効率を高めているが、流体が所望する撹拌状態になるように制御するものではない。従って、特許文献１に記載の振動装置では、目視等による確認や撹拌時間によって流体の撹拌状態を判断するしかなく、流体が所望する状態に撹拌されているかどうか正確に判断できない点で不利であった。 The vibration device (vibration stirring device) described in Patent Document 1 includes an input current sensor of a vibration motor as an electric means for detecting the state of the vibration blade. The magnitude of the amplitude of the vibration blade of the vibration device is proportional to the magnitude of the input current. The vibration device controls the frequency of the inverter so that the value detected by the input current sensor becomes the maximum value. With this configuration, the vibration device can be controlled so that the amplitude of the tip of the vibration blade is always maximized. However, the vibration device described in Patent Document 1 improves the working efficiency of the vibration device by optimizing the vibration state of the vibration blades, but does not control the fluid so as to obtain a desired stirring state. Therefore, the vibration device described in Patent Document 1 is disadvantageous in that it can only determine the stirring state of the fluid based on visual confirmation and the stirring time, and cannot accurately determine whether the fluid is stirred in a desired state. It was.
本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、流体の撹拌状態に応じて運転を制御することができる振動撹拌装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above situation, and an object of the present invention is to provide a vibration agitation apparatus capable of controlling the operation in accordance with a fluid agitation state.
即ち、第一の発明は、モータを有する振動発生装置と、前記振動発生装置からの振動が伝達される振動軸と、振動軸に固定されている振動羽根と、前記モータの仕事率を算出する負荷検出装置と、前記モータを制御する制御装置と、具備する振動撹拌装置であって、前記制御装置は、前記振動羽根の空気中での共振周波数と撹拌する流体の物性とに基づいて定められる目標共振周波数の振動を前記振動発生装置で発生させて前記流体中の前記振動羽根に伝達し、前記負荷検出装置が算出する前記モータの仕事率が所定の値に到達すると前記流体が前記振動羽根によって特定の状態に撹拌されたと判断するものである。 In other words, the first invention calculates a vibration generating device having a motor, a vibration shaft to which vibration from the vibration generating device is transmitted, a vibration blade fixed to the vibration shaft, and a power of the motor. A load detecting device, a control device for controlling the motor, and a vibration agitating device provided, wherein the control device is determined based on a resonance frequency in the air of the vibration blade and a physical property of the fluid to be agitated. A vibration having a target resonance frequency is generated by the vibration generator and transmitted to the vibration blade in the fluid. When the power of the motor calculated by the load detection device reaches a predetermined value, the fluid is moved to the vibration blade. It is determined that the mixture is stirred in a specific state.
第二の発明は、前記制御装置は、前記目標共振周波数の振動を前記振動発生装置で発生させて前記流体中の前記振動羽根に伝達した状態で単位撹拌時間毎に測定した前記モータの仕事率と前記流体の粘度とから構成されるデータベースを有し、撹拌前の前記流体を撹拌する際、単位撹拌時間毎の前記モータの仕事率を測定し、前記データベースと比較することで前記流体の粘度を推定するものである。 According to a second aspect of the present invention, the control device causes the power of the motor to be measured every unit agitation time in a state where the vibration of the target resonance frequency is generated by the vibration generator and transmitted to the vibration blade in the fluid. And the viscosity of the fluid by measuring the power of the motor per unit stirring time and comparing it with the database. Is estimated.
第三の発明は、前記制御装置は、単位撹拌時間毎の前記モータの仕事率と前記データベースにおける対応する撹拌時間の仕事率とが一致していない場合、正常に撹拌されていないと判断するものである。 In a third aspect of the invention, the control device determines that the stirring is not normally performed when the power of the motor per unit stirring time does not match the power of the corresponding stirring time in the database. It is.
第四の発明は、前記振動軸にヒーターが設けられ、前記制御装置が、前記流体の撹拌時の温度に応じて、前記ヒーターによって前記振動軸を加熱するものである。 According to a fourth aspect of the present invention, a heater is provided on the vibration shaft, and the control device heats the vibration shaft by the heater in accordance with a temperature during stirring of the fluid.
本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。 As effects of the present invention, the following effects can be obtained.
第一の発明から第三の発明においては、流体の状態が振動羽根の振動周波数に影響を及ぼすため、振動羽根が共振している状態においてモータの仕事量が最大になる特性から、モータの仕事率Ｐを介して流体の状態が把握される。これにより、振動撹拌装置は、流体の撹拌状態に応じて運転を制御することができる。 In the first to third aspects of the invention, since the fluid state affects the vibration frequency of the vibration blade, the motor work amount is maximized when the vibration blade is resonating. The state of the fluid is grasped via the rate P. Thereby, the vibration stirring apparatus can control operation according to the stirring state of the fluid.
第四の発明においては、振動軸および振動羽根の温度と流体との温度差による流体の撹拌状態の変動が抑制される。これにより、振動撹拌装置は、流体の撹拌状態に応じて運転を制御することができる。 In the fourth invention, fluctuations in the stirring state of the fluid due to the temperature difference between the temperature of the vibration shaft and the vibration blade and the fluid are suppressed. Thereby, the vibration stirring apparatus can control operation according to the stirring state of the fluid.
初めに、図１を用いて、本発明に係る振動撹拌装置の第一実施形態である振動撹拌装置１について説明する。 First, the vibration stirring apparatus 1 which is 1st embodiment of the vibration stirring apparatus which concerns on this invention is demonstrated using FIG.
図１に示すように、振動撹拌装置１は、容器Ｃに貯溜される流体Ｌ（液体、気体、またはこれらの混合物等）を所定の撹拌状態まで撹拌する装置である。振動撹拌装置１は、流体Ｌが貯留されている容器Ｃの上部架台Ｃａに設けられている。振動撹拌装置１は、振動発生装置２、吸振台４、振動軸８、振動羽根９、負荷検出装置１１、インバータ１０、制御装置１２を備えている。
As shown in FIG. 1, the vibration stirring device 1 is a device that stirs a fluid L (liquid, gas, or a mixture thereof) stored in a container C to a predetermined stirring state. The vibration agitation device 1 is provided on the upper frame Ca of the container C in which the fluid L is stored. The vibration agitation device 1 includes a vibration generator 2, a vibration absorber 4, a
振動発生装置２は、任意の周波数の振動を発生させる装置である。振動発生装置２は、吸振台４に設けられている。振動発生装置２は、振動を発生させる電動モータ３を有している。電動モータ３には、インバータ１０で任意の周波数に変換された交流電流が入力される。振動発生装置２は、電動モータ３に任意の周波数の交流電流が入力されることで交流電流の周波数に基づく周波数の振動を発生させる。
The vibration generator 2 is a device that generates vibrations having an arbitrary frequency. The vibration generator 2 is provided on the vibration absorption table 4. The vibration generator 2 has an
吸振台４は、振動発生装置２を支持するとともに、振動発生装置２が発生させる振動の容器Ｃへの伝達を抑制する設置台である。吸振台４は、設置板５、複数の案内軸６および複数の圧縮バネ７を具備する。設置板５には、複数の案内軸６が板面に対して垂直になるように設けられている。案内軸６は、設置板５に対して軸方向に移動自在に支持されている。また、案内軸６には、設置板５に軸方向の力を加える圧縮バネ７が設けられている。案内軸６の一側端部は、容器Ｃの上部架台Ｃａに固定されている。これにより、吸振台４は、案内軸６の軸方向に移動自在に設けられている設置板５が圧縮バネ７によって支持される。設置板５には、振動発生装置２が設置されている。吸振台４は、振動を発生させている振動発生装置２自体の振動を圧縮バネ７の伸縮によって吸収する。
The vibration absorber 4 is an installation base that supports the vibration generator 2 and suppresses transmission of vibrations generated by the vibration generator 2 to the container C. The vibration absorption table 4 includes an installation plate 5, a plurality of
振動軸８は、振動を振動羽根９に伝達する部材である。振動軸８は、ステンレス等の耐食性が高い金属から形成されている。振動軸８は、振動発生装置２に接続され、振動発生装置２が発生させる任意の周波数の振動が伝達するように構成されている。振動軸８は、振動発生装置２から容器Ｃの内部に向かって延びるように配置されている。つまり、振動軸８は、容器Ｃ内に貯留されている流体Ｌに浸かるように配置されている。
The
振動羽根９は、流体Ｌを撹拌する部材である、振動羽根９は、ステンレス等の耐食性が高い金属から形成されている。振動羽根９は、略長方形状の板材から形成されている。振動羽根９は、振動軸８に固定されている。振動羽根９は、振動軸８の軸方向に対して板面が略垂直になるように配置されている。振動軸８には、撹拌する流体Ｌの量や撹拌時間に応じて複数の振動羽根９が所定の間隔で設けられている。振動羽根９は、振動軸８を介して振動発生装置２が発生させた任意の周波数の振動が伝達される。振動羽根９は、伝達される振動によって、固有の振動モードで振動する。なお、本実施形態において、振動羽根９の形状は略長方形状であるがこれに限定するものではなく、円形や多角形でもよい。また、振動羽根９は、固有の振動モードで振動するように振動軸８に固定されていればよい。
The
図２に示すように、インバータ１０は、交流電流の周波数を変更する装置である。インバータ１０には、交流電源が接続されている。また、インバータ１０は、振動発生装置２の電動モータ３に接続されている。インバータ１０は、交流電流の周波数を任意の周波数に変更して電動モータ３に供給する。インバータ１０は、制御装置１２と一体に構成されていてもよい。
As shown in FIG. 2, the
負荷検出装置１１は、振動発生装置２の電動モータ３の負荷を検出する装置である。負荷検出装置１１は、電動モータ３とインバータ１０とを接続する電力線に接続されている。負荷検出装置１１は、電動モータ３にかかる電圧と電動モータ３に流れる電流と電動モータ３に供給される交流電流の力率を検出する。さらに、負荷検出装置１１は、検出した電圧、電流、力率から電動モータ３の仕事率Ｐをリアルタイムで算出することができる。負荷検出装置１１は、算出した電動モータ３の仕事率Ｐを制御装置１２に送信するように構成されている。
The
制御装置１２は、振動発生装置２を制御する装置である。制御装置１２は、実体的には、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。制御装置１２は、振動発生装置２の電動モータ３等の動作を制御するために種々のプログラムや各流体における電動モータ３の仕事率Ｐと粘度Ｖの関係についてのデータが格納されている。
The
制御装置１２は、インバータ１０に接続され、インバータ１０に制御信号を伝達することができる。
The
制御装置１２は、負荷検出装置１１に接続され、負荷検出装置１１から電動モータ３の仕事率Ｐを取得することができる。
The
制御装置１２は、入力装置１３に接続され、入力装置１３から、撹拌する流体Ｌの物性、振動羽根９が流体Ｌ中で共振する周波数（以下、単に「共振周波数Ｒ」と記す）と流体Ｌの粘度Ｖとの関係、電動モータ３の仕事率Ｐと共振周波数Ｒとの関係および流体Ｌの目標粘度Ｖｔを取得することができる。
The
このように構成される振動撹拌装置１は、振動羽根９の空気中での共振周波数Ｒである基準共振周波数Ｒｂと流体Ｌの物性等に基づいて定められた共振周波数Ｒで振動羽根９が振動するように、制御装置１２からの制御信号によってインバータ１０を作動させる。振動発生装置２の電動モータ３は、インバータ１０から入力される任意の周波数の交流電流によって振動を発生させて、振動軸８を振動させる（図１黒塗矢印参照）。振動撹拌装置１は、振動発生装置２から容器Ｃに伝わる振動を吸振台４によって吸収しつつ、振動軸８を介して振動羽根９に振動を伝達する（図１二点鎖線参照）。振動撹拌装置１は、電動モータ３の仕事率Ｐを負荷検出装置１１で算出しつつ、振動羽根９を共振させて流体Ｌに三次元の乱流を発生させる。
In the vibration agitating device 1 configured as described above, the
次に、図３を用いて、振動羽根９の共振周波数Ｒと流体Ｌの粘度Ｖとの関係について説明する。
Next, the relationship between the resonance frequency R of the vibrating
図３に示すように、振動羽根９の共振周波数Ｒは、振動羽根９に接触している流体Ｌの粘度Ｖによって変動する。流体Ｌの粘度Ｖが高くなることで振動羽根９の共振周波数Ｒは低くなり、流体Ｌの粘度Ｖが低くなることで振動羽根９の共振周波数Ｒは高くなる（基準共振周波数Ｒｂに近づく）。一方、流体Ｌは、複数種類の流体を撹拌することによる化学変化によって粘度Ｖが変動したり、一種類の流体を撹拌することで粘度Ｖが変動したりする（チキソトロピー・レオペクシー）。従って、振動撹拌装置１は、流体Ｌの粘度Ｖが変動することにより振動羽根９の共振周波数Ｒと振動発生装置２から伝達されている振動の周波数との差が小さくなると振動羽根９に共振が発生し、振動羽根９の共振周波数Ｒと振動発生装置２から伝達されている振動の周波数との差が大きくなると振動羽根９に共振が発生しない。
As shown in FIG. 3, the resonance frequency R of the
次に、図４を用いて、周波数と電動モータ３の仕事率Ｐとの関係について説明する。
Next, the relationship between the frequency and the power P of the
図４に示すように、振動発生装置２の電動モータ３の仕事率Ｐは、振動軸８の振幅が一定の場合、振動羽根９が共振周波数Ｒで振動（共振）している状態において最大の仕事率Ｐである最大仕事率Ｐｍになる。電動モータ３の仕事率Ｐは、振動羽根９が単位時間当たりに外力（電動モータ３）から吸収するエネルギーにほぼ等しい。また、振動羽根９の振動時の振幅は、外力から吸収するエネルギーに比例して大きくなる。従って、電動モータ３の仕事率Ｐは、振動軸８の振幅が一定の場合、振動している振動羽根９の周波数が共振周波数Ｒに近づくにつれて増大し、共振時に最大仕事率Ｐｍとなる。
As shown in FIG. 4, the power P of the
次に、図５を用いて、振動撹拌装置１の制御装置１２における流体Ｌの撹拌状態を表す粘度Ｖに基づく撹拌制御について説明する。なお、振動撹拌装置１の制御装置１２には、流体Ｌの物性、振動羽根９の共振周波数Ｒと流体Ｌの粘度Ｖとの関係（図３参照）についてのデータベースが格納されているものとする。
Next, the stirring control based on the viscosity V representing the stirring state of the fluid L in the
振動撹拌装置１の制御装置１２（図２参照）は、撹拌によって達成したい流体Ｌの粘度Ｖである目標粘度Ｖｔを入力装置１３（図２参照）から取得すると、目標粘度Ｖｔの流体Ｌ中における振動羽根９の共振周波数Ｒである目標共振周波数Ｒｔを算出する（図３参照）。制御装置１２は、振動発生装置２によって目標共振周波数Ｒｔの振動を発生させる。目標共振周波数Ｒｔの振動は、振動軸８を介して振動羽根９に伝達される。制御装置１２は、負荷検出装置１１によって振動発生装置２の電動モータ３の仕事率Ｐを単位撹拌時間毎に算出する。
When the control device 12 (see FIG. 2) of the vibration stirring device 1 acquires the target viscosity Vt, which is the viscosity V of the fluid L desired to be achieved by stirring, from the input device 13 (see FIG. 2), the control device 12 (see FIG. 2) A target resonance frequency Rt which is the resonance frequency R of the
図５に示すように、振動軸８の振幅が一定の場合、電動モータ３の仕事率Ｐは、流体Ｌの現在の粘度Ｖが目標粘度Ｖｔに近づくにつれて増大していく。振動羽根９は、流体Ｌの現在の粘度Ｖが目標粘度Ｖｔに一致すると、目標共振周波数Ｒｔで共振する。つまり、電動モータ３の仕事率Ｐは、流体Ｌの現在の粘度Ｖが目標粘度Ｖｔに一致した時点で共振する振動羽根９の影響により最大仕事率Ｐｍとなる。また、電動モータ３は、振動羽根９が共振している間、最大仕事率Ｐｍの状態で運転を継続する。従って、制御装置１２は、電動モータ３の仕事率Ｐの変動幅が所定値ΔＰ以下になった場合、電動モータ３の仕事率Ｐが最大仕事率Ｐｍに到達したと判断する。すなわち、制御装置１２は、流体Ｌの現在の粘度Ｖが目標粘度Ｖｔに到達し、特定の状態に撹拌されたと判断する。
As shown in FIG. 5, when the amplitude of the
図６に示すように、ステップＳ１１０において、振動撹拌装置１の制御装置１２は、入力装置１３から目標粘度Ｖｔを取得し、ステップをステップＳ１２０に移行させる。
As shown in FIG. 6, in step S110, the
ステップＳ１２０において、制御装置１２は、目標粘度Ｖｔから目標共振周波数Ｒｔを算出し、ステップをステップＳ１３０に移行させる。
In step S120, the
ステップＳ１３０において、制御装置１２は、振動発生装置２によって目標共振周波数Ｒｔの振動を発生させる開始信号をインバータ１０に送信して、ステップをステップＳ１４０に移行させる。
In step S130, the
ステップＳ１４０において、制御装置１２は、単位撹拌時間毎に負荷検出装置１１が算出した電動モータ３の仕事率Ｐを取得し、ステップをステップＳ１５０に移行させる。
In step S140, the
ステップＳ１５０において、制御装置１２は、電動モータ３の仕事率Ｐの変動幅を算出し、ステップをステップＳ１６０に移行させる。
In step S150, the
ステップＳ１６０において、制御装置１２は、仕事率Ｐの変動幅が所定値ΔＰ以下か否か判定する。
その結果、仕事率Ｐの変動幅が所定値ΔＰ以下の場合、制御装置１２はステップをステップＳ１７０に移行させる。
一方、仕事率Ｐの変動幅が所定値ΔＰよりも大きい場合、制御装置１２はステップをステップＳ１４０に移行させる。
In step S160, the
As a result, when the fluctuation range of the work rate P is equal to or less than the predetermined value ΔP, the
On the other hand, when the fluctuation range of the work rate P is larger than the predetermined value ΔP, the
ステップＳ１７０において、制御装置１２は、流体Ｌの現在の粘度Ｖが目標粘度Ｖｔに到達したと判断してインバータに振動を停止させる停止信号を送信し、ステップを終了する。
In step S170, the
このように、振動撹拌装置１は、振動羽根９の基準共振周波数Ｒｂと撹拌する流体Ｌの量および流体Ｌの物性に基づいて、流体Ｌの目標粘度Ｖｔに対応する目標共振周波数Ｒｔで振動羽根９を振動させる。振動撹拌装置１は、電動モータ３の仕事率Ｐが最大仕事率Ｐｍになった時点で、流体Ｌが目標粘度Ｖｔになる特定の状態まで撹拌されたと判断する。このように、流体Ｌの状態を表す物性値である粘度Ｖが振動羽根９の共振周波数Ｒに影響を及ぼすため、電動モータ３の仕事率Ｐから流体Ｌの状態が把握される。これにより、振動撹拌装置１は、流体Ｌの撹拌状態に応じて運転を制御することができる。
As described above, the vibration agitating device 1 is configured to vibrate at the target resonance frequency Rt corresponding to the target viscosity Vt of the fluid L based on the reference resonance frequency Rb of the
なお、本実施形態において、振動撹拌装置１は、目標粘度Ｖｔにおける流体Ｌ中での振動羽根９の共振周波数Ｒを目標共振周波数Ｒｔとしているが、撹拌前の流体Ｌ中での振動羽根９の共振周波数Ｒの振動を目標共振周波数Ｒｔとしてもよい。つまり、振動撹拌装置１は、撹拌前の流体Ｌ中での目標共振周波数Ｒｔの振動を振動羽根９に伝達して、電動モータ３の仕事率Ｐが所定の仕事率Ｐ（目標仕事率）になった時点で流体Ｌが目標粘度Ｖｔになる特定の状態まで撹拌されたと判断する構成でもよい。
In the present embodiment, the vibration agitating apparatus 1 sets the resonance frequency R of the
次に、図７と図８を用いて、本発明に係る振動撹拌装置の第二実施形態である振動撹拌装置１４について説明する。なお、以下の実施形態に係る振動撹拌装置１４は、図１から図６に示す振動撹拌装置１において、振動撹拌装置１に替えて適用されるものとして、その説明で用いた名称、図番、符号を用いることで、同じものを指すこととし、以下の実施形態において、既に説明した実施形態と同様の点に関してはその具体的説明を省略し、相違する部分を中心に説明する。 Next, the vibration stirring apparatus 14 which is 2nd embodiment of the vibration stirring apparatus based on this invention is demonstrated using FIG. 7 and FIG. It should be noted that the vibration agitation device 14 according to the following embodiment is applied in place of the vibration agitation device 1 in the vibration agitation device 1 shown in FIG. 1 to FIG. The same reference numerals are used to indicate the same parts, and in the following embodiments, specific description of the same points as those of the already described embodiments will be omitted, and differences will be mainly described.
撹拌時間Ｔと流体Ｌの粘度Ｖの変動について説明する。 The fluctuation of the stirring time T and the viscosity V of the fluid L will be described.
振動撹拌装置１４で撹拌される流体Ｌは、振動撹拌装置１４による撹拌時間Ｔの経過に伴って現在の粘度Ｖが変動する。また、振動撹拌装置１４は、流体Ｌの粘度Ｖの変動に伴って流体Ｌ中での振動羽根９の共振周波数Ｒが変動するので、振動軸８の振幅が一定の場合、撹拌時間Ｔの経過に伴って振動発生装置２の電動モータ３の仕事率Ｐが変動する。つまり、振動撹拌装置１４は、所定の条件において適切に流体Ｌを撹拌する場合、撹拌時間Ｔから流体Ｌの現在の粘度Ｖに対応する電動モータ３の仕事率Ｐが推定される。
The current viscosity V of the fluid L stirred by the vibration stirring device 14 varies as the stirring time T by the vibration stirring device 14 elapses. Further, in the vibration agitator 14, the resonance frequency R of the
図７に示すように、振動撹拌装置１４は、撹拌によって流体Ｌの粘度Ｖが安定した（変動しない）状態の粘度である安定粘度Ｖｓに到達するまでに必要な安定撹拌時間Ｔｓと、安定粘度Ｖｓの流体Ｌ中での振動羽根９の共振周波数Ｒである安定共振周波数Ｒｓと、安定共振周波数Ｒｓで振動羽根９を振動させた際の電動モータ３の最大仕事率Ｐｍと、を予め測定する。さらに、振動撹拌装置１４は、単位撹拌時間毎に安定共振周波数Ｒｓの振動を振動羽根９に伝達している際の電動モータ３の仕事率Ｐを予め測定した基準仕事率Ｐｏと、単位撹拌時間毎に流体Ｌの粘度Ｖを予め測定した基準粘度Ｖｏとをデータベースとして保持している。これにより、振動撹拌装置は、振動軸８の振幅が一定の場合、基準仕事率Ｐｏと基準粘度Ｖｏに基づいて、任意の撹拌時間Ｔにおける電動モータ３の仕事率Ｐから流体Ｌの粘度Ｖを推定することができる。つまり、振動撹拌装置１４は、流体Ｌを所定の条件で撹拌する場合、撹拌時間Ｔとその時点での電動モータ３の仕事率Ｐとデータベースの基準仕事率Ｐｏとを比較することで流体Ｌが推定される粘度Ｖに撹拌されているか判断することができる。
As shown in FIG. 7, the vibration agitator 14 has a stable agitation time Ts necessary for the viscosity V of the fluid L to reach a stable viscosity Vs, which is a stable (non-fluctuating) viscosity, and a stable viscosity. A stable resonance frequency Rs, which is a resonance frequency R of the
振動撹拌装置１４は、単位撹拌時間毎に電動モータ３の仕事率Ｐを測定する。振動撹拌装置１４は、任意の撹拌時間Ｔ１での電動モータ３の仕事率Ｐが、基準仕事率Ｐｏにおいて対応する撹拌時間Ｔでの仕事率Ｐ１を中心とする所定の範囲内（許容範囲内）に含まれている場合、流体Ｌが適切に撹拌されていると判断する。また、振動撹拌装置１４は、その時点での流体Ｌの粘度Ｖを基準粘度Ｖｏから粘度Ｖ１であると判断することができる。一方、振動撹拌装置１４は、任意の撹拌時間Ｔ１での電動モータ３の仕事率Ｐが基準仕事率Ｐｏにおいて対応する撹拌時間Ｔでの仕事率Ｐ１の許容範囲内に含まれていない仕事率Ｐ２である場合（黒点参照）、流体Ｌが適切に撹拌されていない、または、流体Ｌの物性（流体の混合割合や含有成分）が適正でないと判断する。
The vibration stirring device 14 measures the power P of the
図８に示すように、ステップＳ２３０において、振動撹拌装置１４の制御装置１２は、振動発生装置２によって目標共振周波数Ｒｔの振動を発生させる開始信号をインバータ１０に送信するとともに、撹拌時間Ｔの測定を開始して、ステップをステップＳ１４０に移行させる。
As shown in FIG. 8, in step S230, the
ステップＳ１４０において、制御装置１２は、単位撹拌時間毎に負荷検出装置１１が算出した電動モータ３の仕事率Ｐを取得し、ステップをステップＳ２５０に移行させる。
In step S140, the
ステップＳ２５０において、制御装置１２は、取得した仕事率Ｐが撹拌時間Ｔにおける基準仕事率Ｐｏを基準とする許容範囲内に含まれているか否か判定する。
その結果、取得した仕事率Ｐが撹拌時間Ｔにおける基準仕事率Ｐｏを基準とする許容範囲内に含まれている場合、制御装置１２はステップをステップＳ２６０に移行させる。
一方、取得した仕事率Ｐが撹拌時間Ｔにおける基準仕事率Ｐｏを基準とする許容範囲内に含まれていない場合、制御装置１２はステップをステップＳ２７０に移行させる。
In step S250, the
As a result, when the acquired power P is included in an allowable range based on the reference power Po in the stirring time T, the
On the other hand, when the acquired power P is not included in the allowable range based on the reference power Po in the stirring time T, the
ステップＳ２６０において、制御装置１２は、流体Ｌが正常に撹拌されていると判断し、取得した仕事率Ｐに対応する基準粘度Ｖｏを流体Ｌの撹拌時間Ｔにおける粘度Ｖと推定し、ステップをステップＳ１１０に移行させる。
In step S260, the
ステップＳ２７０において、制御装置１２は、流体Ｌが正常に撹拌されていないと判断し、インバータ１０に停止信号を送信し、ステップを終了する。
In step S270, the
このように、振動撹拌装置１４は、予め単位撹拌時間毎に測定した基準仕事率Ｐｏと基準粘度Ｖｏから構成されるデータベースに基づいて、撹拌時間Ｔと電動モータ３の仕事率Ｐとから流体Ｌの粘度Ｖを推定する。また、振動撹拌装置１４は、測定した仕事率Ｐと基準仕事率Ｐｏとの比較によって流体Ｌの状態を判断する。これにより、振動撹拌装置１４は、流体Ｌの撹拌状態に応じて運転を制御することができる。
As described above, the vibration agitating device 14 determines the fluid L from the agitation time T and the power P of the
次に、図９を用いて、本発明に係る振動撹拌装置の第三実施形態である振動撹拌装置１５について説明する。
Next, the
図９に示すように、振動撹拌装置１５は、振動羽根９、振動軸１６を備えている。
As shown in FIG. 9, the
振動軸１６は、振動を振動羽根９に伝達する部材である。振動軸１６は、ステンレス等の耐食性が高い金属から形成されている。振動軸１６は、有底中空状に形成されている。振動軸１６の内部には、カートリッジヒーターであるヒーター１７が設けられている（薄墨部分参照）。振動軸１６および振動軸１６に固定されている振動羽根９は、振動軸１６内のヒーター１７によって加熱されるように構成されている。本実施形態において、ヒーター１７は、カートリッジヒーターとして構成されているが、振動羽根９と振動軸１６とを加熱できるヒーターであれば特に限定しない。
The
このように構成することで、振動撹拌装置１５は、流体Ｌに接触している振動軸１６および振動羽根９の温度を流体Ｌの温度に応じた温度に調節することができる。例えば、流体Ｌが温度低下によって硬化する溶融金属や軟化状態の熱可塑性樹脂等である場合、振動撹拌装置１５は、振動軸１６と振動羽根９とを流体Ｌの溶融温度以上に加熱することで流体Ｌの硬化を防ぐことができる。つまり、振動撹拌装置１５で撹拌される流体Ｌは、振動軸１６および振動羽根９との温度差による撹拌状態の変動が抑制される。また、振動撹拌装置１５は、振動軸８および振動軸１６への流体Ｌの固着を防止することができる。これにより、振動撹拌装置１５は、流体Ｌの撹拌状態に応じて運転を制御することができる。
With this configuration, the
なお、上述の各実施形態において、振動撹拌装置１・１４・１５による撹拌には、単一種類の流体の撹拌だけでなく、複数種類の流体の撹拌や異なる相の流体の撹拌が含まれる。例えば、水分と油分を界面活性剤で乳化させるような、複数種類の流体同士の混合、溶融金属中に気体を混合するような、気相と液相とからなる流体同士の混合などが含まれる。
In each of the above-described embodiments, the stirring by the
上述の実施形態は、代表的な形態を示したに過ぎず、一実施形態の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。さらに種々なる形態で実施し得ることは勿論のことであり、本発明の範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲に記載の均等の意味、および範囲内のすべての変更を含む。 The above-described embodiments are merely representative, and various modifications can be made without departing from the scope of one embodiment. It goes without saying that the present invention can be embodied in various forms, and the scope of the present invention is indicated by the description of the scope of claims, and the equivalent meanings of the scope of claims, and all the scopes within the scope of the claims. Includes changes.
１ 振動撹拌装置
２ 振動発生装置
３ 電動モータ
８ 振動軸
９ 振動羽根
１１ 負荷算出装置
１２ 制御装置
Ｒｔ 目標共振周波数
Ｐ 仕事率
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vibration stirring apparatus 2
Claims (4)
前記制御装置は、前記振動羽根の空気中での共振周波数と撹拌する流体の物性とに基づいて定められる目標共振周波数の振動を前記振動発生装置で発生させて前記流体中の前記振動羽根に伝達し、前記負荷検出装置が算出する前記モータの仕事率が所定の値に到達すると前記流体が前記振動羽根によって特定の状態に撹拌されたと判断する振動撹拌装置。 A vibration generator having a motor, a vibration shaft to which vibration from the vibration generator is transmitted, a vibration blade fixed to the vibration shaft, a load detection device for calculating a power of the motor, and the motor A control device for controlling the vibration, and a vibration stirring device provided,
The control device generates a vibration of a target resonance frequency determined based on a resonance frequency of the vibration blade in the air and a physical property of the fluid to be stirred, and transmits the vibration to the vibration blade in the fluid. And a vibration agitation device that determines that the fluid has been agitated to a specific state by the vibration blades when the power of the motor calculated by the load detection device reaches a predetermined value.
撹拌前の前記流体を撹拌する際、単位撹拌時間毎の前記モータの仕事率を測定し、前記データベースと比較することで前記流体の粘度を推定する請求項１に記載の振動撹拌装置。 The control device generates the vibration of the target resonance frequency by the vibration generator and transmits the vibration to the vibrating blades in the fluid, and measures the power of the motor and the viscosity of the fluid measured every unit stirring time. Has a database consisting of
2. The vibration agitation device according to claim 1, wherein when the fluid before agitation is agitated, the viscosity of the fluid is estimated by measuring the power of the motor per unit agitation time and comparing the measured power with the database.
前記制御装置が、前記流体の撹拌時の温度に応じて、前記ヒーターによって前記振動軸を加熱する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の振動撹拌装置。 A heater is provided on the vibration shaft;
The vibration agitation device according to any one of claims 1 to 3, wherein the control device heats the vibration shaft by the heater according to a temperature at the time of stirring the fluid.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019016941A JP6570003B1 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Vibration agitator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2019016941A JP6570003B1 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Vibration agitator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP6570003B1 true JP6570003B1 (en) | 2019-09-04 |
| JP2020124652A JP2020124652A (en) | 2020-08-20 |
Family
ID=67844867
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2019016941A Expired - Fee Related JP6570003B1 (en) | 2019-02-01 | 2019-02-01 | Vibration agitator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP6570003B1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113385090A (en) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 河南科技大学第一附属医院 | Otolaryngology branch of academic or vocational study clinical medicine treatment device that spouts |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB8312071D0 (en) * | 1983-05-03 | 1983-06-08 | British Hydromechanics | Process control |
| JPS60115531U (en) * | 1984-01-11 | 1985-08-05 | 三菱重工業株式会社 | Moisture regulator |
| JPS60170741A (en) * | 1984-02-16 | 1985-09-04 | Fuji Elelctrochem Co Ltd | Viscosity sensor |
| JP2829370B2 (en) * | 1989-11-20 | 1998-11-25 | 住友金属工業株式会社 | Viscosity measuring device |
| JPH03202748A (en) * | 1989-12-29 | 1991-09-04 | Sumitomo Metal Ind Ltd | Vibrating-reed type viscosity measuring method |
| JP2000167373A (en) * | 1998-12-04 | 2000-06-20 | Nippon Paint Co Ltd | Method and device for controlling operation of vibration stirring tank |
| JP2000176270A (en) * | 1998-12-17 | 2000-06-27 | Mitsubishi Electric Corp | Vibrating device executing mixing by agitation and fluid transportation or the like |
| CA2451600C (en) * | 2001-06-25 | 2010-01-19 | Japan Techno Co., Ltd. | Vibratingly stirring apparatus, and device and method for processing using the stirring apparatus |
| JP4925134B2 (en) * | 2008-02-13 | 2012-04-25 | 株式会社イズミフードマシナリ | Stirrer stirring power control method |
| JP5922003B2 (en) * | 2011-11-11 | 2016-05-24 | 本田技研工業株式会社 | Method for treating lignocellulosic biomass |
-
2019
- 2019-02-01 JP JP2019016941A patent/JP6570003B1/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113385090A (en) * | 2021-06-11 | 2021-09-14 | 河南科技大学第一附属医院 | Otolaryngology branch of academic or vocational study clinical medicine treatment device that spouts |
| CN113385090B (en) * | 2021-06-11 | 2022-08-30 | 河南科技大学第一附属医院 | Otolaryngology branch of academic or vocational study clinical medicine treatment device that spouts |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2020124652A (en) | 2020-08-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN109477751B (en) | Electronic vibration sensor | |
| JP3135605B2 (en) | Stir bar | |
| JP5826929B2 (en) | Vibrating meter and method for determining resonant frequency | |
| US8905624B1 (en) | Control of vibratory/oscillatory mixers | |
| JP6570003B1 (en) | Vibration agitator | |
| CN107278267A (en) | Vibrating sensor | |
| JP4112228B2 (en) | Automatic analyzer | |
| CN104541136B (en) | Method for operating resonance measurement system | |
| US20120046765A1 (en) | System and method for ultrasonic transducer control | |
| KR20150060908A (en) | Method and device for measuring fluid body physical properties | |
| WO2014087538A1 (en) | Ultrasonic fatigue testing device and ultrasonic fatigue testing method | |
| KR20190029798A (en) | Vibratory sensor and method of varying vibration in a vibratory sensor | |
| CN113906272A (en) | Measuring device for determining the density, mass flow and/or viscosity of a gas-filled liquid, processing system having such a measuring device, and method for monitoring a gas-filled liquid | |
| JP4925134B2 (en) | Stirrer stirring power control method | |
| CN110945342B (en) | Apparatus for measuring viscosity | |
| CN104930666A (en) | Method and device for start control of DC fan in air conditioner indoor unit | |
| US8893544B2 (en) | Viscosity measuring device and viscosity measuring method | |
| JP2006214842A (en) | Liquid physical property value measuring instrument and liquid physical property value measuring method | |
| JP2013116068A (en) | Thawing container | |
| JP6616382B2 (en) | Powder surface flattening method and powder resin coating apparatus | |
| JPWO2005114156A1 (en) | Specific heat measuring method and apparatus | |
| US6334356B1 (en) | Method for deciding the viscosity in the density measurement | |
| US9473070B2 (en) | Apparatus for determining and/or monitoring at least one process variable | |
| Cherno et al. | Energy efficiency of the vibratory device electromagnetic drive system | |
| US7689372B2 (en) | Process for operating a measurement device of the vibration type |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190221 |
|
| A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20190221 |
|
| A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20190308 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20190625 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20190702 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190729 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6570003 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |