特許 6535306 撹拌装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6535306

(24)【登録日】2019年6月7日

(45)【発行日】2019年6月26日

(54)【発明の名称】撹拌装置

(51)【国際特許分類】

   B01F 15/00 20060101AFI20190617BHJP

   B01F 11/00 20060101ALI20190617BHJP

【ＦＩ】

   B01F15/00 A

   B01F11/00 A

【請求項の数】4

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2016-183390(P2016-183390)

(22)【出願日】2016年9月20日

(65)【公開番号】特開2018-47413(P2018-47413A)

(43)【公開日】2018年3月29日

【審査請求日】2018年4月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000192590

【氏名又は名称】株式会社神鋼環境ソリューション

(74)【代理人】

【識別番号】110000556

【氏名又は名称】特許業務法人 有古特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 智宏

【審査官】 増田 健司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−８５２１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−８１９３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭４８−２７３５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−１６６０２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開昭６０−１１５５３２（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第４０５７２２６（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ０１Ｆ １５／００

Ｂ０１Ｆ １１／００

Ｂ０１Ｆ ７／０２

Ｆ１６Ｊ １５／５２

Ｆ１６Ｃ １９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

軸挿通口が形成された撹拌槽と、
前記軸挿通口と連通される中空空間を有し、一端部にて前記撹拌槽に固定される撓み保持部と、
基端部を前記撹拌槽および前記撓み保持部の外部に突出させるように前記軸挿通口および前記中空空間に挿通され、前記撓み保持部の他端部に固定される撹拌軸と、
前記撹拌軸を支持する軸受部材と、を備え、
前記撹拌軸は、支点よりも上方部位が前記支点を頂点として前記撹拌軸の軸線を母線とする逆円錐の側面を撫でるように運動し、前記支点よりも下方部位が前記支点を頂点として前記撹拌軸の軸線を母線とする円錐の側面を撫でるように運動する、首振り運動を行うように構成され、
前記首振り運動の前記支点が、前記撓み保持部の前記中空空間内に設定され、前記軸受部材が、第１軸受および第２軸受を含み、前記第１軸受および前記第２軸受が、前記撓み保持部の外部に配置されている、撹拌装置。

【請求項2】

前記首振り運動を行わせるための動力を前記撹拌軸に伝達する伝達部材を更に備え、
前記伝達部材は、自転駆動される伝達軸と、前記撹拌軸の前記基端部を保持して前記伝達軸と一体に回転するホルダとを含み、
前記第１軸受が、前記撹拌軸の前記基端部と前記ホルダとの間に介在し、前記第２軸受が前記伝達軸に装着されている、請求項１に記載の撹拌装置。

【請求項3】

前記第１軸受および前記第２軸受のうち少なくともいずれか一方が、複数の転動体群を軸方向に並べた転がり軸受によって構成されている、請求項１または２に記載の撹拌装置。

【請求項4】

前記第１軸受および前記第２軸受のうち少なくともいずれか一方が、接触角を有する２つの転がり軸受を背面合わせで組み合わせることによって構成されている、請求項１ないし３のいずれか１項に記載の撹拌装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、撹拌軸に首振り運動を行わせる撹拌装置に関する。

【背景技術】

【0002】

図５に示す撹拌装置９０は、一端部で撹拌槽９１に固定される筒状の撓み保持部９２を備えており、撓み保持部９２の中空空間は、撹拌槽９１の上蓋９１ａに形成された軸挿通口９１ｂと連通されている。撹拌軸９３が、軸挿通口９１ｂおよび撓み保持部９２に挿通され、撓み保持部９２の他端部に固定されている。撹拌軸９３の軸線Ｂは、撹拌槽９１の中心線Ａに対して傾斜している。撹拌軸９３の上端部は、撓み保持部９２から上方に突出し、アクチュエータ９４と連結されている。

【0003】

アクチュエータ９４が作動すると、撹拌軸９３の上端部が、撹拌槽９１の中心線Ａに直交する平面上で円周を描くようにして円運動を行う。この円運動により、撹拌軸９３は、軸線方向中間部を支点Ｃとして、いわゆる首振り運動を行う。つまり、撹拌軸９３は、支点Ｃを頂点として自身の軸線Ｂを母線とする円錐の側面を撫でるように運動する（ただし、撹拌軸９３は自転しない）。撓み保持部９２は、撹拌軸９３の首振り運動に応じて撓み変形可能になっている。

【0004】

撓み保持部９２の撓み量（変形量）を抑制するため、支点Ｃは、撓み保持部９２の中空空間内に位置付けられている。撹拌軸９３の挙動を安定化するため、撹拌軸９３は、軸受中心を支点Ｃと一致させるように配置された球面軸受９５によって支持されている。球面軸受９５は、撹拌軸９３の外周面に固定された内輪９５ａと、内輪９５ａを受容する外輪９５ｂとによって構成される。撹拌槽９１の上蓋９１ａにはハウジング９６が固定され、ハウジング９６は、撓み保持部９２よりも上方に配置された取付部材９６ａを有し、取付部材９６ａに、筒状の取付部材９６ｂが固定されている。取付部材９６ｂは、取付部材９６ａから下方に延び、撓み保持部９２の中空空間に上から進入しており、この取付部材９６ｂの下端部に外輪９５ｂが設けられている。

【0005】

撓み保持部９２の他端部は、撹拌槽９１の内部を装置外と連通させないよう閉塞されている。この閉塞のため、撹拌軸９３には筒部９３ａが設けられている。筒部９３ａは、撹拌軸９３の外周面のうち内輪９５ａよりも下位置から上方に延び、撹拌軸９３の本体および球面軸受９５を外囲し、撓み保持部９２の他端部に固定されている。これにより、球面軸受９５を撓み保持部９２の中空空間内に配置して軸受中心を支点Ｃと一致させつつ、球面軸受９５を撹拌槽９１の内部から隔絶された空間に配置できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５−８５２１８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上記従来例では、撓み保持部９２内に位置付けた支点Ｃを軸受中心と一致させつつ撓み保持部９２の他端部を閉塞するために、撓み保持部９２の内部に、複雑な構造が設けられている。具体的にいえば、撹拌軸９３の本体、球面軸受９５の内輪９５ａ、球面軸受９５の外輪９５ｂ（取付部材９６ｂ）、および撹拌軸９３の筒部９３ｂが、半径方向に四重に並べられている。

【0008】

このため、撹拌軸９３の本体が、撓み保持部９２のサイズに比して小径とならざるを得ない。撹拌軸９３が細ければ、大容量の撹拌に使用することが難しくなる。撹拌軸９３を太くすれば、撓み保持部９２も大型化する。すると、撹拌装置９０の稼働中の撓み保持部９２の撓み量が大きくなるので、撓み保持部９２の耐久性が悪化する。

【0009】

撓み量の抑制ひいては耐久性の良化を図ろうとして、取付部材９６ｂを長尺化して球面軸受９５を撓み保持部９２のより奥深くに配置し、支点Ｃを撓み保持部９２の中心に近付けることも考えられる。しかし、その場合は、取付部材９６ｂの上端部周辺で撹拌軸９３の運動半径が大きくなるので、取付部材９６ｂの上端部の大径化を要する。撹拌軸９３の本体は細いままであるのに、上記した四重構造は大型化し、撓み保持部９２は益々大型化する。よって、球面軸受９５をより奥深く配置しても、撓み保持部９２の耐久性の良化は難しい。

【0010】

そこで本発明は、首振り運動の支点を撓み保持部の中心に近付けることと、撓み保持部の小型化とを両立することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の一態様に係る撹拌装置は、軸挿通口が形成された撹拌槽と、前記軸挿通口と連通される中空空間を有し、一端部にて前記撹拌槽に固定される撓み保持部と、基端部を前記撹拌槽および前記撓み保持部の外部に突出させるように前記軸挿通口および前記中空空間に挿通され、前記撓み保持部の他端部に固定される撹拌軸と、前記撹拌軸を支持する軸受部材と、を備え、前記首振り運動の支点が、前記撓み保持部の前記中空空間内に設定され、前記軸受部材が、第１軸受および第２軸受を含み、前記第１軸受および前記第２軸受が、前記撓み保持部の外部に配置されている。

【0012】

前記構成によれば、従来例のような四重構造を要しない。従来例では、構造大型化回避の制約で、支点を撓み保持部の奥深くに位置付けることが困難であったが、前記構成にはそのような制約がない。よって、支点をより奥深く、例えば、撓み保持部の中心付近に配置することが容易であり、撹拌装置の稼働中における撓み保持部の撓み量を抑制できる。

【0013】

複雑な四重構造を要しないので、撓み保持部のサイズを従来例と同等に維持しつつ、撹拌軸の本体を従来例よりも太くすることができる。この場合、撹拌軸は大容量の撹拌にも耐えられるようになるので、撹拌槽を大型化可能となる。

【0014】

逆に、撹拌軸の本体の径を従来例と同等に維持しつつ、撓み保持部のサイズを従来例よりも小さくすることができる。この場合、撹拌装置の稼働中における撓み保持部の撓み量を抑制できる。また、撓み保持部の表面積減少および水平断面方向の直径減少に伴って耐圧性が向上し、撓み保持部は高圧下での撹拌処理にも耐えられるようになる。

【0015】

軸受部材は撓み保持部の外部に配置された第１および第２軸受を含んでいる。これら第１および第２軸受により、撹拌軸の基端部に作用する負荷を受け止めることができる。よって、軸受中心を支点と一致させた球面軸受が省略されても、首振り運動中の支点位置は安定する。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、首振り運動の支点を撓み保持部の中心に近付けることと、撓み保持部の小型化とを両立できる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】第１実施形態に係る撹拌装置を正面から見た一部断面図である。

【図2】図１に示す撹拌装置の上部断面図である。

【図3】図３Ａが第１軸受周辺を示す断面図、図３Ｂが第２軸受周辺を示す断面図である。

【図4】第２実施形態に係る撹拌装置の上部断面図である。

【図5】従来例に係る撹拌装置の上部断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、図面を参照して実施形態について説明する。なお、全図を通じて同一のまたは対応する要素には同一の符号を付して重複説明を省略する。

【0019】

［第１実施形態］
（構成）
図１に示す撹拌装置１は、主に医薬または化学分野の生産プロセスにおいて、液またはスラリーの混合、溶解、晶析、濃縮、スラリー懸濁および気液接触などの撹拌処理に用いられる。

【0020】

撹拌装置１は、撹拌槽２を備えている。撹拌槽２は円筒状に形成され、撹拌槽２の中心線Ａは上下方向に向けられている。軸挿通口３は、撹拌槽２の上蓋４（一例として、その中心部）に形成されている。上蓋４には、例えば原料投入、明かり窓、マンホールに利用されるノズル５が形成され、撹拌槽２の底壁には、撹拌処理によって得られた製品を撹拌槽２から排出するための排出口６が設けられている。上蓋４の外上面には、ハウジング７が取り付けられる。ハウジング７は、上蓋４から上方に突出するマウント部４ａに締結されたベース７ａ、ベース７ａから上方に延びる支柱７ｂ、および支柱７ｂの上端に固定された上板７ｃを備えている。上板７ｃは、軸挿通口３よりも上方で略水平に配置される。

【0021】

撹拌装置１は、撹拌軸８を備えている。撹拌軸８は、軸挿通口３に挿通されている。基端部（上端部）は、撹拌槽２の外部（上方）に突出してハウジング７内に位置づけられる。先端部（下端部）は、撹拌槽２の内部に位置付けられる。撹拌軸８の先端部には撹拌翼９が設けられてもよく、撹拌翼９の形式は特に限定されない。撹拌軸８の軸線Ｂは、撹拌槽２の中心線Ａに対して傾斜する。本実施形態では、一例として、軸線Ｂが中心線Ａと交差しており、撹拌軸８は、線Ａ，Ｂの交点を支点Ｃとして、いわゆる首振り運動を行い、それにより撹拌槽２内の物質を撹拌する。

【0022】

撹拌装置１は、アクチュエータ１０および伝達部材１１を備えている。アクチュエータ１０は、撹拌軸８に首振り運動を行わせるための動力の発生源であり、例えば電気モータである。伝達部材１１は、撹拌軸８に首振り運動を行わせるための動力（すなわち、アクチュエータ１０で発生された動力）を撹拌軸８に伝達する部材であり、アクチュエータ１０の出力軸と撹拌軸８の基端部との間に介在している。伝達部材１１は、アクチュエータ１０の出力軸から動力を伝達される伝達軸１２、および伝達軸１２に固定されて撹拌軸８の基端部を保持するホルダ１３を備えている。アクチュエータ１０が作動すると、伝達軸１２は自身の軸線周り（中心線Ａ周り）に自転駆動され、ホルダ１３は伝達軸１２と一体に回転する。

【0023】

配置の一例として、電気モータたるアクチュエータ１０は、上板７ｃの上面に取り付けられ、アクチュエータ１０の出力軸は、先端を下に向けて撹拌槽２の中心線Ａと同軸上に配されている。伝達軸１２は、アクチュエータ１０の出力軸と直結され、撹拌軸２の中心線Ａと同軸上に配されている。ホルダ１３は、下に開放された筒状に形成されており、撹拌軸８の基端部はホルダ１３に下から嵌め込まれている。

【0024】

撹拌装置１は、撓み保持部１４を備えている。撓み保持部１４は、両端を開放した筒状である。撓み保持部１４は、撹拌槽２の外部に配置され、ハウジング７内に収容され、上下方向において上蓋４と伝達部材１１との間に配置される。撓み保持部１４は、一端部（下端部）にて撹拌槽２に固定される。撓み保持部１４の中空空間１５は、軸挿通口３ひいては撹拌槽２の内部と連通する。撹拌軸８は中空空間１５にも挿通されている。撹拌軸８の基端部は、撓み保持部１４の外部（上方）に突出し、伝達部材１１のホルダ１３に保持されている。撹拌軸８は、撓み保持部１４の他端部（上端部）に固定され、撓み保持部１４を介して撹拌槽２に弾性支持されている。撓み保持部１４の一端開口は開放されて軸挿通口３と繋がる一方、他端開口は閉塞される（構造の詳細は後述）。これにより、撹拌槽２の内部は、ノズル５および排出口６を閉じている間（例えば、撹拌処理中）、外部から隔絶される。

【0025】

首振り運動の支点Ｃは、撓み保持部１４の中空空間１５内に設定されている。その一方で、本実施形態の撹拌装置１は、図５に示す従来例とは異なり、支点Ｃと軸受中心を一致させた球面軸受を備えておらず、また、撓み保持部１４はそのような球面軸受を収容していない。代わりに、撹拌装置１は、撹拌軸８を支持する軸受部材１６として、第１軸受１７および第２軸受１８を備えている。第１軸受１７も第２軸受１８も、撓み保持部１４の外部（特に、撹拌槽２とは反対側の外部）に配置されている。第１軸受１７は、撹拌軸８の基端部と伝達部材１１のホルダ１３との間に介在する。第２軸受１８は、伝達軸１２に装着されている。

【0026】

図２に示すように、撓み保持部１４は、弾性体からなる筒状部２１、筒状部２１の一端部（下端部）に設けられた一端フランジ２２、および筒状部２１の他端部（上端部）に設けられた他端フランジ２３を含む。筒状部２１は、例えばエチレンプロピレンジエンゴムのような弾性材で製造され、フランジ２２，２３は、例えば一般構造用圧延鋼材のような剛性材で製造されている。筒状部２１は、円筒状の基本形状を有し、中空空間１５は筒状部２１の内側に形成されている。フランジ２２，２３は、中心に円形孔を有したリング状に形成されている。筒状部２１の一端部は、一端フランジ２２の円形孔を下に抜け、一端フランジ２２の端面に折り返され、当該端面に接合されている。筒状部２１の他端部も、他端フランジ２３の円形孔を上に抜け、他端フランジ２３の端面に折り返され、当該端面に接合されている。撓み保持部１４は、軸方向中間部において径方向に膨出した膨出部２４を有している。膨出部２４は、Ｕ状の断面を有している。本実施形態では、膨出部２４は１段であるが、撓み保持部１４が軸線方向に並ぶ複数段の膨出部を有していてもよい。

【0027】

一端フランジ２２は、軸挿通口３の上端面に設置されたリング状の取付部材２５に上下方向に挿し通されるボルトで結合される。取付部材２５は、軸挿通口３に設置された取付フランジ２６に上下方向に挿し通されるボルトで結合されており、撓み保持部１４は取付部材２５および取付フランジ２６を介して撹拌槽２（上蓋４）に固定される。

【0028】

撹拌軸８には、外周面から径方向外側に突出する鍔部材２７が取り付けられている。鍔部材２７の外縁部は、他端フランジ２３の外縁部と重ねられ、両外縁部は、クリップ２８で挟持されている。これにより、撹拌軸８が撓み保持部１４の他端部に固定される。

【0029】

ハット状のスペーサ２９が、筒状部２１の他端部に内嵌され、かつ、撹拌軸８の外周面に外嵌されている。スペーサ２９のフランジ部位は、他端フランジ２３と鍔部材２７とで挟持されており、スペーサ２９の円筒部位は、筒状部２１の内周面と撹拌軸８の外周面との間に介在している。当該円筒部位の外周面には、筒状部２１の内周面との間のクリアランスを封止するシールが設けられ、当該円筒部位の内周面には、撹拌軸８の外周面との間のクリアランスを封止するシールが設けられている。これにより、中空空間１５ひいては撹拌槽２の内部が閉塞される。第１および第２軸受１７，１８は、鍔部材２７よりも上方、すなわち、撹拌槽２の内部から隔絶された空間に配置されている。

【0030】

撹拌軸８は、長尺軸状の本体部３１、および本体部３１の基端部（上端部）に外嵌されるキャップ部３２を含む。キャップ部３２は、一端が開放された筒状に形成されている。キャップ部３２に本体部３１を嵌め込んだ状態で、キャップ部３２は軸線Ｂの方向に挿し込まれたボルトで本体部３１と結合される。キャップ部３２の先端は本体部３１に形成された段差、もしくは鍔部材２７に突き当てられる。鍔部材２７およびスペーサ２９は本体部３１に取り付けられている。

【0031】

ハウジング７の上板７ｃには軸受ホルダ３３が固定されている。軸受ホルダ３３は椀状に形成されている。伝達部材１１の伝達軸１２は、軸受ホルダ３３に挿入され、軸受ホルダ３３から下に突出する。伝達部材１１のホルダ１３は、伝達軸１２の下端に設けられた天板部１３ａ、および天板部１３ａから下方に延びる筒部１３ｂを有する。本実施形態では、伝達軸１２が天板部１３ａと一体に形成され、天板部１３ａが筒部１３ｂとボルトで結合されているが、この構造は一例である。本構造例においては、筒部１３ｂと撹拌軸８との組付けを終えた後に、伝達軸１２と一体の天板部１３ａが、撹拌軸８付きの筒部１３ｂと結合される。天板部１３ａは、伝達部材１１に垂直に配され、水平に延びている。天板部１３ａは伝達軸１２の軸方向（中心線Ａの延在方向）に見て円形であるが、伝達軸１２の軸線（中心線Ａ）に対して偏心している。筒部１３ｂの中心線は、伝達軸１２の軸線（中心線Ａ）に対して傾斜している。筒部１３ｂの内周面は、筒部１３ｂの中心線に垂直な断面をとると、円形である。撹拌軸８の基端部は、この筒部１３ｂに下から嵌め込まれており、撹拌軸８の軸線Ｂは筒部１３ｂの中心線と同軸上に配され、それにより軸線Ｂは中心線Ａに対して傾斜する。

【0032】

第１軸受１７は、撹拌軸８のキャップ部３２の外周面に装着され、ホルダ１３の筒部１３ｂに保持されている。第２軸受１８は、伝達軸１２の外周面に装着され、軸受ホルダ３３に保持されている。本実施形態では、第１軸受１７も第２軸受１８も、複数の転動体群を軸方向に並べた転がり軸受機構によって構成されている。

【0033】

図３Ａに示すように、第１軸受１７においては、転がり軸受機構が、２つの円錐ころ軸受４１，４２によって構成されている。本実施形態では、円錐ころ軸受４１，４２がどちらも単列式である。円錐ころ軸受４１は、撹拌軸８（キャップ部３２）の外周面に外嵌密着する内輪４１ａと、ホルダ１３（筒部１３ｂ）の内周面に内嵌密着する外輪４１ｂと、内輪４１ａおよび外輪４１ｂの軌道面上で転動可能な転動体群４１ｃとを有する。転動体群４１ｃは、複数の円錐ころで構成される。円錐ころ軸受４２も同様に、内輪４２ａ、外輪４２ｂおよび転動体群４２ｃを有する。円錐ころ軸受４１の接触角α４１は、円錐ころ軸受４２の接触角α４２と同じである。

【0034】

第１軸受１７は、２つの円錐ころ軸受４１，４２を背面合わせで組み合わせることによって構成されている。なお、図示例では、単列式の円錐ころ軸受４１，４２が軸方向に直接的に密着しているが、軸受４１，４２間に間座を設けてもよい。背面合わせで組み合わせているため、円錐ころ軸受４１の作用点Ｐ４１と円錐ころ軸受４２の作用点Ｐ４２とが互いに離れ、作用点Ｐ４１，Ｐ４２間の距離が大きくなる。

【0035】

円錐ころ軸受４１がキャップ部３２に外嵌され、円錐ころ軸受４２がその上からキャップ部３２に外嵌される。キャップ部３２は、円錐ころ軸受４１の内輪４１ａが軸方向に突き当たる段差面３２ａを有し、それにより、第１軸受１７が撹拌軸８に対して軸方向に位置決めされる。キャップ部３２の外周面には、円錐ころ軸受４１，４２の内輪４１ａ，４２ａと密着する部位よりも基端側にてネジが切られており、そこにナット４３が螺合される。ナット４３を締め付けることで、円錐ころ軸受４１，４２が撹拌軸８に固定され、また、円錐ころ軸受４１，４２に予圧を付与できる。次いで、第１軸受１７を装着した状態で撹拌軸８をホルダ１３に挿入する。ホルダ１３の筒部１３ｂは、取外し可能な底蓋１３ｃを有しており、撹拌軸８の挿入時には底蓋１３ｃは取り外されている。筒部１３ｂには円錐ころ軸受４２の外輪４２ｂが軸方向に突き当たる段差面１３ｄを有し、それにより、撹拌軸８および第１軸受１７が伝達部材１１に対して撹拌軸８の軸線Ｂの方向に位置決めされる。その後、底蓋１３ｃを取り付けることで、円錐ころ軸受４１，４２の外輪４１ｂ，４２ｂが底蓋１３ｃと段差面１３ｃとで挟持され、第１軸受１７が伝達部材１１（ホルダ１３）に固定される。

【0036】

図３Ｂに示すように、第２軸受１８においても、転がり軸受機構が、２つの円錐ころ軸受４６，４７によって構成されている。円錐ころ軸受４６は、伝達軸１２の外周面に外嵌密着する内輪４６ａと、軸受ホルダ３３の内周面に密着する外輪４６ｂと、内輪４６ａおよび外輪４６ｂの軌道面上で転動可能な転動体群４６ｃとを有し、転動体群４６ｃは複数の円錐ころで構成される。円錐ころ軸受４７も同様に、内輪４７ａ、外輪４７ｂおよび転動体群４７ｃを有する。円錐ころ軸受４６の接触角α４６は、円錐ころ軸受４７の接触角α４７と同じであり、第２軸受１８も、２つの円錐ころ軸受４６，４７を背面合わせで組み合わせることによって構成されている。参照符号Ｐ４６，Ｐ４７は、円錐ころ軸受４６，４７それぞれの作用点である。

【0037】

第２軸受１８の組み方も第１軸受１７のものと同様である。円錐ころ軸受４６，４７が伝達軸１２の段差面１２ａに突き当てられ、伝達軸１２の外周面に形成されたネジにナット４８が螺合される。それにより、円錐ころ軸受４６，４７が伝達軸１２に固定される。次いで、第２軸受１８を装着した状態で伝達軸１２を軸受ホルダ３３に挿入する。円錐ころ軸受４６，４７の外輪４６ｂ，４７ｂは、軸受ホルダ３３の段差面３３ａ，３３ｂで軸方向に挟持される。それにより、伝達軸１２および第２軸受１８が、軸受ホルダ３３に対して中心線Ａの方向に位置決めされ、軸受ホルダ３３に固定される。

【0038】

（作用）
アクチュエータ１０が作動すると、伝達軸１２が中心線Ａ周りに自転駆動され、ホルダ１３が伝達軸１２と一体になって回転する。ホルダ１３に保持された撹拌軸８は、中心線Ａ周りに、自身の軸線Ｂと中心線Ａとの交点を支点Ｃとして、首振り運動を行う。より詳細には、撹拌軸８は、中心線Ａに直交する平面上で中心線Ａを中心とした円周を描くように運動する。撹拌軸８の支点Ｃよりも上方部位は、支点Ｃを頂点として撹拌軸８の軸線Ｂを母線とする逆円錐の側面を撫でるように運動し、支点Ｃよりも下方部位は、支点Ｃを頂点として撹拌軸８の軸線Ｂを母線とする円錐の側面を撫でるように運動する。この撹拌軸８の運動と一体となって、撓み保持部１４が繰返し撓み変形すると共に、撹拌翼９が撹拌槽２内で回される。この撹拌軸８および撹拌翼９の運動によって、撹拌槽２内の物質が撹拌される。この撹拌処理中、撹拌軸８には、主としてモーメント荷重、更にはラジアル荷重が作用する。この荷重支持のため、従来例のような球面軸受は省略され、撹拌装置１は、撓み保持部１４の外部（上方）に配置された第１軸受１７および第２軸受１８を備えている。

【0039】

球面軸受を省略したことで、従来例（図５を参照）のような多重構造を撓み保持部内に設ける必要性がなくなる。従来例では、この多重構造の大型化を回避する制約上、支点Ｃを撓み保持部の奥深くに位置付けることが困難であったが、本実施形態では、そのような制約がなくなる。よって、支点Ｃを従来例よりも奥深く、図示のとおり、撓み保持部１４の中心付近に配置することが容易である。そのため、撹拌装置１の稼働中における撓み保持部１４の撓み量を抑制できる。

【0040】

複雑な多重構造を要さず、撹拌軸８に本体部３１を外囲する筒部を設ける必要がなくなる。したがって、図２に示すように、撓み保持部１４のサイズを従来例と同等に維持しつつ、撹拌軸８の本体部３１を従来例よりも太くすることができる。この場合、撹拌軸８は大容量の撹拌にも耐えられるようになるので、撹拌槽２を大型化可能となる。

【0041】

逆に、撹拌軸８の本体部３１の径を従来例と同等に維持しつつ、撓み保持部１４のサイズ（特に、径方向寸法）を従来例よりも小さくすることができる。この場合、撹拌装置１の稼働中における撓み保持部１４の撓み量を抑制できる。また、高圧下での撹拌処理を実行中には、撹拌槽２内の高圧が撓み保持部１４の筒状部２１の内周面に付加される。撓み保持部１４が小型化されると、撓み保持部１４の表面積減少および水平断面方向の直径減少に伴って撓み保持部１４の耐圧性が向上する。撓み保持部１４は高圧下での撹拌処理にも耐えられるようになる。

【0042】

球面軸受を支持する取付部材９６ａ（図５を参照）も省略できるので、撹拌軸８の軸長（特に、撓み保持部１４から突出した部分の軸長）が短縮される。よって、撹拌装置１の軸方向小型化に資する。

【0043】

球面軸受を廃する代わりに、撹拌装置１は、撹拌軸８を支持する軸受部材１６として、撓み保持部１４の外部に配置された第１軸受１７および第２軸受１８を備えている。第１軸受１７は、撹拌軸８とその基端部を保持するホルダ１３との間に介在し、第２軸受１８は、伝達軸１２に装着されている。これら２つの軸受１７，１８を設けることで、軸受中心を支点と一致させた球面軸受が省略されても、首振り運動中の支点位置を安定させることができる。特に、第１軸受１７および第２軸受１８のどちらも、複数の転動体群を軸方向に並べた転がり軸受機構によって構成されているので、負荷容量が大きく、撹拌軸８を基端部で支持するのみであっても、撹拌軸８の挙動を安定化できる。

【0044】

撹拌処理中は、撹拌翼９が物質を押す際の反力で、撹拌軸８に大きなモーメント荷重が作用する。特に、支点Ｃから撹拌軸８の基端部（特に、ホルダ１３に受容されている部分）までの距離は支点Ｃから撹拌翼９までの距離よりも短く、撹拌軸８の基端部には梃子原理によって大きなモーメント荷重が作用しやすい。第１軸受１７は２つの円錐ころ軸受４１，４２を背面合わせで組み合わせることによって構成されており、第２軸受１８も２つの円錐ころ軸受４６，４７を背面合わせで組み合わせることによって構成されている。そのため、第１軸受１７において作用点Ｐ４１，Ｐ４２間の距離を大きくすることができ、第１軸受１７で大きなモーメント荷重を支持できる。第２軸受１８においても作用点Ｐ４６，Ｐ４７間の距離を大きくすることができ、第２軸受１８においても大きなモーメント荷重を支持できる。また、第１軸受１７および第２軸受１８のどちらも、ラジアル荷重もアキシャル荷重も負荷できる。第１軸受１７および第２軸受１８にこのような構成を採用することで、撹拌軸８の挙動を安定化できる。

【0045】

［第２実施形態］
図４は第２実施形態に係る撹拌装置５１の上部断面図である。第２実施形態は、撓み保持部６４がベローズで実現、構成されている点、撓み保持部６４が撹拌槽５２の内部に配置されている点で第１実施形態と相違する。以下、この相違を中心にして、第２実施形態について説明する。

【0046】

図４に示すように、撓み保持部６４は、一端部（上端部）および下端部（下端部）で下開口する筒状に形成されると共に、その周壁部位が繰返し凹凸している。撓み保持部６４がこのようなベローズで実現される場合、撓み保持部６４の材質には、ＰＴＦＥやＰＰ等の樹脂やゴム、金属などを用いることができる。

【0047】

撓み保持部６４は、一端部（上端部）にて撹拌槽５２に固定され、撓み保持部６４の他端部（下端部）は撹拌槽５２内に位置付けられている。撹拌軸５８は撓み保持部６４の中空空間６５に挿通され、撹拌軸５８の基端部は、撓み保持部６４の外部（上方）に突出し、伝達部材１１のホルダ１３に保持されている。撹拌軸５８は、撓み保持部６４の他端部（下端部）に固定され、撓み保持部６４を介して撹拌槽５２に弾性支持されている。撓み保持部６４の一端開口（上端開口）は開放されて軸挿通口５３と繋がる一方、他端開口（下端開口）は閉塞されている。撓み保持部６４の中空空間６５は、撹拌槽５２の軸挿通口５３、ひいては撹拌槽５２の外部（上方）と連通する。撓み保持部６４の一端部はシールを介して撹拌槽５２に密着し、撓み保持部６４の他端部はシールを介して撹拌軸５８に密着する。これにより、撓み保持部６４の他端開口が閉塞され、撓み保持部６４の中空空間６４は撹拌槽５２の内部と隔絶される。なお、シールは、例えばＯリングやガスケットを適用できる。撓み保持部６４の一端部を撹拌槽５２に固定する方法、撓み保持部６４の他端部を撹拌軸５８に固定する方法は、特に限定されず、例えばねじ止めが用いられてもよい。また、詳細図示を省略するが、撹拌軸５８の首振り運動時に撓み保持部６４が撹拌軸６４に対して回転するのを抑止する廻り止め機構が設けられ、これにより撓み保持部６４の負担が軽減される。

【0048】

本実施形態においても、首振り運動の支点Ｃは、撓み保持部６４内の中空空間６５内に設定されている。撹拌装置５１は、支点Ｃと軸受中心を一致させた球面軸受を備えず、代わりに、第１実施形態と同様にして撹拌軸５８を支持する軸受部材１６（第１軸受１７および第２軸受１８）を備えている。このため、第１実施形態と同様の作用効果を得ることができる。なお、本実施形態では、支点Ｃが撹拌槽５２内に位置付けられるので、支点Ｃから軸受部材１６までの距離が長くなる。そのため、撹拌軸５８の基端部に作用するモーメント荷重が低減され、軸受部材１６およびこれを保持するホルダの小型化に資する。

【0049】

［変形例］
これまで実施形態について説明したが、上記構成は本発明の範囲内で追加、変更または削除可能である。

【0050】

例えば、第１軸受１７は、背面合わせに組み合わせられた２つの円錐ころ軸受４１，４２によって構成されたが、正面合わせに組み合わされてもよく、円錐ころ軸受に代えてアンギュラ玉軸受によって構成されてもよい。第１軸受１７において、円錐ころ軸受４１の接触角α４１と円錐ころ軸受４２の接触角α４２を同じにしているが、それぞれ異なる大きさの円錐ころ軸受を利用して接触角を変えてもよい。第１軸受１７は、２つの転動体群４１ｃ，４２ｃを軸方向に並べた円錐ころ軸受４１，４２によって構成されたが、軸方向に並ぶ転動体群数は３以上でもよい。第１軸受１７は、単列式の２つの円錐ころ軸受４１，４２によって構成されたが、軸方向に２つの転動体群が並ぶ複列式の円錐ころ軸受、複列式のアンギュラ玉軸受、もしくは玉軸受によって構成されてもよい。以上の第１軸受１７の変形は、第２軸受１８でも同様に適用できる。第１軸受１７および第２軸受１８のうち一方のみが、複数の転動体を軸方向に並べた転がり軸受によって構成されてもよい。また、撹拌軸８の軸線Ｂは撹拌槽２の中心線Ａと交差していなくてもよく、そのため、首振り運動の支点Ｃは、線Ａ，Ｂの交点に限定されず、線Ｂ上に位置付けられていればよい。第１実施形態に係る形状を有した撓み保持部が、第２実施形態のように撹拌槽の内部に配置されていてもよく、第２実施形態に係る形状を有した撓み保持部が、第１実施形態のように撹拌槽の外部に配置されていてもよい。

【符号の説明】

【0051】

１ 撹拌装置
２ 撹拌槽
３ 軸挿通口
８ 撹拌軸
１１ 伝達部材
１２ 伝達軸
１３ ホルダ
１４ 撓み保持部
１５ 中空空間
１６ 軸受部材
１７ 第１軸受
１８ 第２軸受
４１，４２，４６，４７ 円錐ころ軸受
４１ｃ，４２ｃ，４６ｃ，４７ｃ 転動体群
α４１，α４２，α４６，α４７ 接触角
Ａ 撹拌槽の中心線、伝達軸の軸線
Ｂ 撹拌軸の軸線
Ｃ 首振り運動の支点

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】