特開 2024-40924 撹拌・脱泡処理システム及び撹拌・脱泡処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024040924

(43)【公開日】2024-03-26

(54)【発明の名称】撹拌・脱泡処理システム及び撹拌・脱泡処理方法

(51)【国際特許分類】

   B01F 29/10 20220101AFI20240318BHJP

   B01D 19/00 20060101ALI20240318BHJP

   B01F 35/213 20220101ALI20240318BHJP

   B01F 35/214 20220101ALI20240318BHJP

   B01F 35/222 20220101ALI20240318BHJP

   B01F 35/50 20220101ALI20240318BHJP

【ＦＩ】

B01F29/10

B01D19/00 102

B01F35/213

B01F35/214

B01F35/222

B01F35/50

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022145587

(22)【出願日】2022-09-13

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り １．掲載物名 化学工学会第５３回秋季大会講演要旨 掲載日 令和４年８月３１日 掲載アドレス ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ３．ｓｃｅｊ．ｏｒｇ／ｍｅｅｔｉｎｇ／５３ｆ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ３．ｓｃｅｊ．ｏｒｇ／ｍｅｅｔｉｎｇ／５３ｆ／ｐｒｏｇ／ｓｅｓｓｉｏｎ＿ＳＹ－５４．ｈｔｍｌ ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ３．ｓｃｅｊ．ｏｒｇ／ｍｅｅｔｉｎｇ／５３ｆ／ａｂｓｔ／ＡＣ３１９．ｐｄｆ

(71)【出願人】

【識別番号】504150450

【氏名又は名称】国立大学法人神戸大学

(71)【出願人】

【識別番号】000145286

【氏名又は名称】株式会社写真化学

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】菰田 悦之

(72)【発明者】

【氏名】高岡 文彦

(72)【発明者】

【氏名】中村 友紀

【テーマコード（参考）】

4D011

4G036

4G037

【Ｆターム（参考）】

4D011AA06

4D011AB06

4D011AC08

4D011AD06

4G036AA26

4G037DA27

4G037EA05

(57)【要約】

【課題】特別な機器を設けることなく、被処理物の状態を検出可能な撹拌・脱泡処理システムを提供する。
【解決手段】被処理物５を収容する容器１を公転及び自転させて、被処理物５に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理装置を備える撹拌・脱泡処理システムであって、容器１の開口部を塞ぐ蓋１０と、容器１に収容される被処理物５の温度を測定する第１温度センサ２と、容器１の内部に含まれる内部気体１１の温度を測定する第２温度センサ３と、演算部とを備え、演算部は、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物５に蓄積される熱、被処理物５と内部気体１１との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、第１温度センサ２及び第２温度センサ３で測定される温度とに基づいて、被処理物５に作用する代表せん断速度を導出する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理装置を備える撹拌・脱泡処理システムであって、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１温度センサと、
前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２温度センサと、
演算部とを備え、
前記演算部は、前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサで測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する撹拌・脱泡処理システム。

【請求項2】

前記第１温度センサは、前記被処理物から放射される赤外線を検出する第１検出部を有する請求項１に記載の撹拌・脱泡処理システム。

【請求項3】

前記第２温度センサは、前記内部気体と接触する第２検出部を有する請求項１に記載の撹拌・脱泡処理システム。

【請求項4】

前記容器は断熱層を有する断熱容器である請求項１～３の何れか一項に記載の撹拌・脱泡処理システム。

【請求項5】

前記容器は、前記被処理物を収容する内側容器と、前記内側容器の側面及び底面に非接触で前記内側容器を収容する外側容器と、を備え、
前記断熱層は、前記内側容器と前記外側容器との間の空気層である請求項４に記載の撹拌・脱泡処理システム。

【請求項6】

被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理装置を備える撹拌・脱泡処理システムであって、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記容器を収容して公転及び自転する容器ホルダと、
前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１温度センサと、
前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２温度センサと、
前記容器又は前記容器ホルダの外面の温度を測定する第３温度センサと、
演算部とを備え、
前記演算部は、前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、前記容器又は前記容器ホルダの外面を通じた前記被処理物と容器外部との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１温度センサ、前記第２温度センサ及び前記第３温度センサで測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する撹拌・脱泡処理システム。

【請求項7】

前記第３温度センサは、第１温度検出部及び第２温度検出部を含み、前記第１温度検出部は前記容器の底部の外面を測定し、前記第２温度検出部は前記容器又は前記容器ホルダの側部の外面を測定する請求項６に記載の撹拌・脱泡処理システム。

【請求項8】

前記撹拌・脱泡処理装置は前記容器を公転させる公転体を備え、
前記第３温度センサは、前記公転体に固定されて自転することなく公転しつつ前記容器ホルダの外面から放射される赤外線を検出する温度検出部を有する請求項６に記載の撹拌・脱泡処理システム。

【請求項9】

前記第３温度センサは、前記容器ホルダに固定され公転及び自転しつつ前記容器の外面から放射される赤外線を検出する温度検出部を有する請求項６に記載の撹拌・脱泡処理システム。

【請求項10】

被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理方法であって、
第１温度センサで、前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１測定工程と、
第２温度センサで、前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２測定工程と、
前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１測定工程及び前記第２測定工程で測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する導出工程と、
を含む撹拌・脱泡処理方法。

【請求項11】

被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理方法であって、
第１温度センサで、前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１測定工程と、
第２温度センサで、前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２測定工程と、
第３温度センサで、前記容器又は前記容器を収容して公転及び自転する容器ホルダの外面の温度を測定する第３測定工程と、
前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、前記容器又は前記容器ホルダの外面を通じた前記被処理物と容器外部との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１測定工程、前記第２測定工程及び前記第３測定工程で測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する導出工程と、
を含む撹拌・脱泡処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理装置を備える撹拌・脱泡処理システム及び撹拌・脱泡処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、その被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う場合、被処理物の流動状態を知ることができれば好ましい。但し、被処理物を収容する容器は公転及び自転しているため、その内部での被処理物の流動状態を観察することは困難である。

【0003】

特許文献１（特開２０２１－０４３００１号公報）には、処理中の被処理物の状態を測定することを目的とする測定システム、例えば、被処理物に作用するせん断応力を測定する測定システムが記載されている。この測定システムは、被処理物に作用するせん断応力を検知する検知面が、容器に収納された被処理物に直接当接可能に配置される測定部を備える。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－０４３００１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に記載の測定システムでは、被処理物に作用するせん断応力を測定するための測定部のように、特別な機器が必要になる。

【0006】

本開示は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、特別な機器を設けることなく、被処理物の状態を検出可能な撹拌・脱泡処理システム及び撹拌・脱泡処理方法に関する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の一実施形態に係る撹拌・脱泡処理システムの構成は、被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理装置を備える撹拌・脱泡処理システムであって、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１温度センサと、
前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２温度センサと、
演算部とを備え、
前記演算部は、前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１温度センサ及び前記第２温度センサで測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する。

【0008】

上記構成によれば、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物に蓄積される熱、被処理物と内部気体との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、被処理物の温度を測定する第１温度センサの測定結果と、内部気体の温度を測定する第２温度センサの測定結果とを用いて、被処理物に作用する代表せん断速度を導出できる。つまり、被処理物に作用するせん断応力を測定する測定部のような特別な機器を設けなくても、被処理物の状態を検出可能な撹拌・脱泡処理システムを提供できる。

【0009】

本開示に係る撹拌・脱泡処理システムの別の構成は、前記第１温度センサは、前記被処理物から放射される赤外線を検出する第１検出部を有する。

【0010】

上記構成によれば、第１検出部を用いることで、撹拌・脱泡処理によって容器の内部で流動する被処理物の温度を非接触で検出できる。

【0011】

本開示に係る撹拌・脱泡処理システムの別の構成は、前記第２温度センサは、前記内部気体と接触する第２検出部を有する。

【0012】

上記構成によれば、内部気体と接触する第２検出部を用いることで、内部気体の温度を正確に検出できる。

【0013】

本開示に係る撹拌・脱泡処理システムの別の構成は、前記容器は断熱層を有する断熱容器である。

【0014】

上記構成によれば、断熱容器を用いることで、その断熱容器の内部に収容される被処理物と断熱容器の外部との間の伝熱量を小さくすることができる。つまり、熱収支式では、伝熱に関し、容器の内部での伝熱、即ち、被処理物と内部気体との間の熱収支を考慮するだけでよくなる。その結果、被処理物の温度を測定する第１温度センサの測定結果と、内部気体の温度を測定する第２温度センサの測定結果とを用いることで、十分に正確な被処理物に作用する代表せん断速度を導出できる。

【0015】

本開示に係る撹拌・脱泡処理システムの別の構成は、前記容器は、前記被処理物を収容する内側容器と、前記内側容器の側面及び底面に非接触で前記内側容器を収容する外側容器と、を備え、
前記断熱層は、前記内側容器と前記外側容器との間の空気層である。

【0016】

上記構成によれば、容器を、内側容器及び外側容器を有する二重構造とし、それらの間に断熱層としての空気層を挟むことで、容器の内部に収容される被処理物と容器の外部との間の伝熱量を小さくすることができる。つまり、空気層により、容易かつ効果的に断熱することができる。

【0017】

本開示の一実施形態に係る撹拌・脱泡処理システムの構成は、被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理装置を備える撹拌・脱泡処理システムであって、
前記容器の開口部を塞ぐ蓋と、
前記容器を収容して公転及び自転する容器ホルダと、
前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１温度センサと、
前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２温度センサと、
前記容器又は前記容器ホルダの外面の温度を測定する第３温度センサと、
演算部とを備え、
前記演算部は、前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、前記容器又は前記容器ホルダの外面を通じた前記被処理物と容器外部との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１温度センサ、前記第２温度センサ及び前記第３温度センサで測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する。

【0018】

上記構成によれば、被処理物に作用する代表せん断速度が規定された熱収支式と、被処理物の温度を測定する第１温度センサの測定結果と、内部気体の温度を測定する第２温度センサの測定結果と、容器又は容器ホルダの外面の温度を測定する第３温度センサの測定結果とを用いて、被処理物に作用する代表せん断速度を導出できる。つまり、被処理物に作用するせん断応力を測定する測定部のような特別な機器を設けなくても、被処理物の状態を検出可能な撹拌・脱泡処理システムを提供できる。

【0019】

本開示に係る撹拌・脱泡処理システムの別の構成は、前記第３温度センサは、第１温度検出部及び第２温度検出部を含み、第１温度検出部は前記容器の底部の外面を測定し、第２温度検出部は前記容器又は前記容器ホルダの側部の外面を測定する。

【0020】

上記構成によれば、第３温度センサの第１温度検出部を用いて、被処理物と容器の底部との間の伝熱量を検出でき、且つ、第３温度センサの第２温度検出部を用いて、被処理物と容器又は容器ホルダの側部の外面との間の伝熱量を検出できる。

【0021】

本開示に係る撹拌・脱泡処理システムの別の構成は、前記撹拌・脱泡処理装置は前記容器を公転させる公転体を備え、
前記第３温度センサは、前記公転体に固定されて自転することなく公転しつつ前記容器ホルダの外面から放射される赤外線を検出する温度検出部を有する。

【0022】

上記構成によれば、第３温度センサが有する温度検出部には、自転による遠心力が作用しない。その結果、温度検出部に故障や誤動作などが発生し難くなる。

【0023】

本開示に係る撹拌・脱泡処理システムの別の構成は、前記第３温度センサは、前記容器ホルダに固定され公転及び自転しつつ前記容器の外面から放射される赤外線を検出する温度検出部を有する。

【0024】

上記構成によれば、第３温度センサの温度検出部を用いることで、容器ホルダの外面の温度を非接触で検出できる。

【0025】

本開示の一実施形態に係る撹拌・脱泡処理方法の構成は、被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理方法であって、第１温度センサで、前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１測定工程と、第２温度センサで、前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２測定工程と、前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１測定工程及び前記第２測定工程で測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する導出工程と、を含む。

【0026】

上記構成によれば、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物に蓄積される熱、被処理物と内部気体との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、被処理物の温度を測定する第１測定工程の測定結果と、内部気体の温度を測定する第２測定工程の測定結果とを用いて、被処理物に作用する代表せん断速度を導出できる。つまり、被処理物に作用するせん断応力を測定する測定部のような特別な機器を設けなくても、被処理物の状態を検出可能な撹拌・脱泡処理方法を提供できる。

【0027】

本開示の一実施形態に係る撹拌・脱泡処理方法の構成は、被処理物を収容する容器を公転及び自転させて、前記被処理物に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理方法であって、第１温度センサで、前記容器に収容される前記被処理物の温度を測定する第１測定工程と、第２温度センサで、前記容器の内部に含まれる内部気体の温度を測定する第２測定工程と、第３温度センサで、前記容器又は前記容器を収容して公転及び自転する容器ホルダの外面の温度を測定する第３測定工程と、前記撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも前記被処理物に蓄積される熱、前記被処理物と前記内部気体との間の熱収支、前記容器又は前記容器ホルダの外面を通じた前記被処理物と容器外部との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、前記第１測定工程、前記第２測定工程及び前記第３測定工程で測定される温度とに基づいて、前記被処理物に作用する代表せん断速度を導出する導出工程と、を含む。

【0028】

上記構成によれば、被処理物に作用する代表せん断速度が規定された熱収支式と、被処理物の温度を測定する第１測定工程の測定結果と、内部気体の温度を測定する第２測定工程の測定結果と、容器又は容器ホルダの外面の温度を測定する第３測定工程の測定結果とを用いて、被処理物に作用する代表せん断速度を導出できる。つまり、被処理物に作用するせん断応力を測定する測定部のような特別な機器を設けなくても、被処理物の状態を検出可能な撹拌・脱泡処理方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】撹拌・脱泡処理装置を示す図である。

【図2】第１実施形態の撹拌・脱泡処理システムを示す図である。

【図3】第１実施形態の容器及びその周辺の構造の例を示す図である。

【図4】第１実施形態の容器及びその周辺の構造の例を示す図である。

【図5】容器の開口部を覆う蓋の構造の例を示す図である。

【図6】被処理物の各接触界面における熱収支のモデルを示す図である。

【図7】伝熱面積を示す図である。

【図8】被処理物と内部気体との間の伝熱を説明するモデルである。

【図9】被処理物と容器の側面及び容器ホルダとの間の伝熱を説明するモデルである。

【図10】被処理物と容器の底面との間の伝熱を説明するモデルである。

【図11】第２実施形態の撹拌・脱泡処理システムを示す図である。

【図12】第２実施形態の容器の構造の例を示す図である。

【図13】被処理物及び内部気体の温度の時間的な変化の測定結果を示すグラフである。

【図14】被処理物での熱の蓄積項、被処理物と内部気体との間の伝熱項、被処理物の粘性消散項、及び代表せん断速度の時間的な変化を示すグラフである。

【図15】公転速度と代表せん断速度との関係を示すグラフである。

【図16】無次元せん断速度とＵｔの関係を示すグラフである。

【図17】第３実施形態の容器及びその周辺の構造の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0030】

＜第１実施形態＞
以下に図面を参照して第１実施形態に係る撹拌・脱泡処理システム及び撹拌・脱泡処理方法について説明する。図１は、撹拌・脱泡処理装置１００の例を示す構成図である。図２は、第１実施形態の撹拌・脱泡処理システムを示す図である。図３及び図４は、第１実施形態の容器１Ａ（１）及びその周辺の構造の例を示す図である。図５は、容器１Ａの開口部を覆う蓋１０の構造の例を示す図である。

【0031】

撹拌・脱泡処理システムは、被処理物５を収容する容器１Ａを公転及び自転させて、被処理物５に対する撹拌・脱泡処理を行う撹拌・脱泡処理装置１００を備える。図１に示すように、撹拌・脱泡処理装置１００は、被処理物５を内部に収容する容器１Ａと、容器１Ａが搭載される容器ホルダ１０６と、容器ホルダ１０６を自転軸心Ｘ１周りに自転させ且つ自転軸心Ｘ１を公転させる駆動機構Ｄとを備える。図１には、撹拌・脱泡処理装置１００に二つの容器ホルダ１０６が設けられる例を示しているが、容器ホルダ１０６の数は変更可能である。例えば、撹拌・脱泡処理装置１００に一つの容器ホルダ１０６が設けられる場合、撹拌・脱泡処理装置１００は、回転時のバランスを取るための錘を備えてもよい。

【0032】

図１に示す本実施形態の駆動機構Ｄは、公転歯車１０１、回転ドラム１０２、公転軸１０３、駆動モータ１０４、公転テーブル１０５、自転歯車１０８、中間歯車１０９、太陽歯車１１０、歯車１１１、歯車１１２、及び、歯車１１３を備える。

【0033】

駆動機構Ｄにおいて、公転歯車１０１を有する回転ドラム１０２は、軸受を介して固定軸である公転軸１０３に対して回転自在に支持されている。駆動モータ１０４による回転運動が、公転歯車１０１を介して回転ドラム１０２に伝達され、回転ドラム１０２は、公転軸１０３の公転軸心Ｘ２を中心に回転する。公転体としての公転テーブル１０５は、回転ドラム１０２に連結されて固定されており、回転ドラム１０２と共に回転することで、容器ホルダ１０６に装着された容器１Ａを公転させる。容器ホルダ１０６は、公転テーブル１０５に対してその自転軸心Ｘ１を中心に回転自在に支持されている。そのため、容器ホルダ１０６は、公転テーブル１０５の回転により、公転軸１０３の公転軸心Ｘ２を中心に回転、即ち、公転する。

【0034】

容器ホルダ１０６は、自転歯車１０８と共に回転するように自転歯車１０８に接続されている。自転歯車１０８は、軸受を介して公転テーブル１０５に回転自在に支持されている中間歯車１０９と噛合する。中間歯車１０９は、太陽歯車１１０と噛合する。太陽歯車１１０は、回転ドラム１０２の外側に配置されており、回転ドラム１０２に対して、軸受を介して回転自在に支持されている。

【0035】

太陽歯車１１０は、歯車１１１に噛合する。歯車１１１には、互いに噛合する歯車１１２及び歯車１１３を介して、パウダーブレーキ等の制動装置１１４の制動力が伝達される。

【0036】

太陽歯車１１０は、制動装置１１４により加えられる制動力が無い場合、即ち、制動力が０の場合、回転ドラム１０２に従動して回転する。

【0037】

制動装置１１４の制動力が歯車１１１を介して太陽歯車１１０に伝達された場合、太陽歯車１１０の回転速度が回転ドラム１０２の回転速度に比べて減少し、太陽歯車１１０の回転速度と回転ドラム１０２に連結されている公転テーブル１０５の回転速度との間に差が生じる。その結果、太陽歯車１１０に対して、中間歯車１０９が相対的に回転する。中間歯車１０９は、自転歯車１０８と噛合するため、自転歯車１０８が回転し、容器ホルダ１０６は、自転軸心Ｘ１を中心に回転、即ち、自転する。

【0038】

上記撹拌・脱泡処理装置１００は、１つの駆動モータ１０４により容器ホルダ１０６を公転及び自転させる構成例であるが、撹拌・脱泡処理装置１００の構成は図１の例に限定するものではない。例えば、撹拌・脱泡処理装置１００は、制動装置１１４を用いる構成に代えて、公転用駆動モータと自転用駆動モータを別々に備え、容器ホルダ１０６を公転及び自転させる構成であってもよく、他の構成であってもよい。公転用駆動モータと自転用駆動モータとを別々に備える場合、公転とは独立して自転単独での駆動を行うことができる。自転用駆動モータは公転体（例えば公転テーブル１０５）に固定して設けてもよいし、公転体と分離して設けてもよい。制動装置１１４を用いる場合であっても公転用駆動モータ及び自転用駆動モータを用いる場合であっても、撹拌・脱泡処理装置１００の容器１Ａの自転の回転速度及び公転の回転速度は、適宜設定できる。

【0039】

撹拌・脱泡処理システムは、撹拌・脱泡処理装置１００と、容器１Ａの開口部を塞ぐ蓋１０と、容器１Ａを収容して公転及び自転する容器ホルダ１０６と、第１温度センサ２と、第２温度センサ３と、第３温度センサ４と、制御部６とを備える。加えて、本実施形態の撹拌・脱泡処理システムは、入力受付部８と、情報出力部９と、記憶部７とを備える。

【0040】

制御部６は、撹拌・脱泡処理装置１００の動作を制御する。加えて、制御部６は、演算処理機能、即ち、本開示の演算部６ａの機能を有している。図中では、制御部６を撹拌・脱泡処理装置１００の外に描いているが、制御部６は撹拌・脱泡処理装置１００の内部に設けてもよい。

【0041】

記憶部７は、撹拌・脱泡処理システムで取り扱われる情報を記憶する。

【0042】

入力受付部８は、各種のスイッチやボタンなどを用いて実現される。入力受付部８は撹拌・脱泡処理装置１００に搭載されている各種のスイッチやボタンなどであってもよい。

【0043】

情報出力部９は、文字情報や画像情報などを表示可能な表示部、光の点灯及び消灯により情報を表示可能なランプなどを用いて実現できる。情報出力部９は撹拌・脱泡処理装置１００に搭載されている表示部やランプなどであってもよい。或いは、情報出力部９は、情報通信可能に接続される他の装置に情報を出力してもよい。

【0044】

制御部６が撹拌・脱泡処理装置１００とは別の装置に設けられる場合、制御部６は例えばコンピュータ装置を用いて実現することができる。その場合、そのコンピュータ装置が、情報の演算処理機能（演算部６ａ）、情報の入出力機能（入力受付部８、情報出力部９）、情報の記憶機能（記憶部７）などを備えていてもよい。

【0045】

蓋１０は、中蓋及び外蓋を含み、中蓋と外蓋とを組み合わせることにより、中蓋と外蓋との間に内部空間が形成されるものであってもよい。また、蓋１０は、内部空間を有しない一体形成されたものであってもよい。蓋１０が内部空間を有する場合、蓋１０の中蓋は、容器１Ａの内部空間から容器１Ａの内部空間に通じる１つ又は複数の開口を有してもよい。

【0046】

第１温度センサ２は、容器１Ａに収容される被処理物５の温度を測定する（第１温度測定工程）。図３に示すように、第１温度センサ２は、容器１Ａ又は蓋１０の内部空間の何れかに、或いは容器１Ａの内部空間から蓋１０の内部空間にわたって設けられた第１検出部１２を有する。具体的には、第１検出部１２は、容器１Ａに収容される被処理物５から放射される赤外線を検出できる。第１検出部１２は、蓋１０の下面（容器１Ａの内部空間側の面）に設けられてもよいし、赤外線の受光部１２ａが蓋１０の中蓋の開口に向くように蓋１０の内部空間に設けられてもよい。第１温度センサ２は、第１検出部１２から出力される信号を変換して温度を算出し、その算出した温度を制御部６に送信できる。或いは、第１温度センサ２の第１検出部１２から出力される信号、即ち、被処理物５の温度に対応する信号を演算部６ａに送信し、演算部６ａがその信号を変換して温度を決定してもよい。

【0047】

第２温度センサ３は、容器１Ａの内部に含まれる内部気体１１の温度を測定する（第２温度測定工程）。図３に示すように、第２温度センサ３は、内部気体１１と接触する第２検出部１３を有してもよい。例えば、第２検出部１３は、容器１Ａの内部空間に設けられた熱電対を有する。図５に示す例では、熱電対を構成する２本の金属線１３ａ、１３ｂの先端部及びそれら金属線１３ａ、１３ｂの接点１３ｃが、ポリイミドなどの樹脂製のフィルム１３ｄで覆われている。フィルム１３ｄは、蓋１０の内面に固定される一対のクランプ部１４で固定されていてもよい。その結果、容器１Ａ及び蓋１０が自転及び公転した場合のフィルム１３ｄへの遠心力の影響を低減することができる。第２温度センサ３は、例えば、熱電対に接続された本体部を有してもよい。本体部は、蓋１０の内部空間に設けられ、蓋１０の中蓋の開口を介して熱電対に接続されていてもよい。この本体部は、熱電対の検出結果から温度を算出し、その算出した温度を演算部６ａに送信できる。或いは、本体部は、内部気体１１の温度に対応する信号を演算部６ａに送信し、演算部６ａがその信号を変換して温度を決定してもよい。

【0048】

第１検出部１２は自転軸上に配置される。第２検出部１３は自転軸の近傍に配置される。つまり、第２検出部１３は自転軸の近傍に配置されるため、第２検出部１３に加わる自転の遠心力は小さくなる。そのため、第２検出部１３に故障や誤動作などが発生し難くなる。

【0049】

第３温度センサ４は、容器１Ａ又は容器ホルダ１０６の外面の温度を測定する（第３温度測定工程）。第３温度センサ４は、第１温度検出部１６及び第２温度検出部１５を含み、第１温度検出部１６は容器１Ａの底部の外面を測定し、第２温度検出部１５は容器１Ａ又は容器ホルダ１０６の側部の外面を測定する。

【0050】

第１温度検出部１６は容器１Ａの底面に接触して、容器１Ａの温度を測定する。第１温度検出部１６は、容器ホルダ１０６に固定されて容器１Ａと共に公転及び自転する部位に設置されている。例えば、容器ホルダ１０６の底部には自転軸心Ｘ１を中心とする空間が設けられており、その空間の内部に第１温度検出部１６が配置されている。第１温度検出部１６は、例えば、図５に示した熱電対を用いて実現できる。その場合、上述したフィルム１３ｄが容器１Ａの底面に接するように第１温度検出部１６が設置される。

【0051】

第２温度検出部１５は容器１Ａの側面から放射される赤外線を検出する。第２温度検出部１５は、公転テーブル１０５に固定されて自転することなく公転しつつ容器ホルダ１０６の外面から放射される赤外線を検出する。

【0052】

図３は、第２温度検出部１５が、容器１Ａから見て公転軸心Ｘ２に近い側に配置された場合の図である。図４は、第２温度検出部１５が、容器１Ａから見て公転軸心Ｘ２から遠い側に配置された場合の図である。第２温度検出部１５が公転軸心Ｘ２から近い側に配置されるほど、第２温度検出部１５に加わる公転による遠心力は小さくなる。尚、図示は省略するが、容器１Ａから見て公転軸心Ｘ２に近い側と、容器１Ａから見て公転軸心Ｘ２から遠い側との両方に、第２温度検出部１５を設けてもよい。図３、４には記載していないが、容器１Ａの自転により、容器１Ａ内の公転軸心Ｘ２に近い側に、被処理物５の薄膜が形成される。容器１Ａから見て公転軸心Ｘ２に近い側の第２温度検出部１５は、この薄膜部分から容器１Ａの側面に伝わる熱を検出する。

【0053】

第３温度センサ４は、第１温度検出部１６及び第２温度検出部１５から出力される信号を変換して温度を算出し、その算出した温度を演算部６ａに送信できる。或いは、第３温度センサ４の第１温度検出部１６及び第２温度検出部１５から出力される信号、即ち、容器ホルダ１０６の外面及び容器１Ａの底面に対応する信号を演算部６ａに送信し、演算部６ａがその信号を変換して温度を決定してもよい。

【0054】

そして、演算部６ａは、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物５に蓄積される熱、被処理物５と内部気体１１との間の熱収支、容器１Ａ又は容器ホルダ１０６の外面を通じた被処理物５と容器１Ａ外部との間の熱収支、及び粘性消散との関係を示す熱収支式と、第１温度センサ２、第２温度センサ３及び第３温度センサ４で測定される温度とに基づいて、被処理物５に作用する代表せん断速度を導出する（導出工程）。粘性消散は、粘性（即ち、分子レベルの摩擦）に起因する発熱に相当する。尚、本実施形態では、被処理物５は、撹拌・脱泡処理中に化学反応による発熱及び吸熱を生じない材料であるとする。

【0055】

このように、本実施形態の撹拌・脱泡処理方法は、第１温度センサ２で、容器１Ａに収容される被処理物５の温度を測定する第１測定工程と、第２温度センサ３で、容器１Ａの内部に含まれる内部気体１１の温度を測定する第２測定工程と、第３温度センサ４で、容器１Ａ又は容器１Ａを収容して公転及び自転する容器ホルダ１０６の外面の温度を測定する第３測定工程と、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物５に蓄積される熱、被処理物５と内部気体１１との間の熱収支、容器１又は容器ホルダ１０６の外面を通じた被処理物５と容器外部との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、第１測定工程、第２測定工程及び第３測定工程で測定される温度とに基づいて、被処理物５に作用する代表せん断速度を導出する導出工程とを含む。例えば、上記撹拌・脱泡処理方法の各工程を実行させるためのプログラムを記憶部７に予め記憶させておき、そのプログラムが実行されることで上記撹拌・脱泡処理方法が実施される。

【0056】

以下に、熱収支式と、第１温度センサ２及び第２温度センサ３及び第３温度センサ４で測定される温度とに基づいて、被処理物５に作用する代表せん断速度を導出する手法について説明する。

【0057】

図６は、被処理物５の各接触界面における熱収支のモデルを示す図である。図示するように、容器１は容器ホルダ１０６に保持されている。そして、被処理物５と内部気体１１との間の伝熱と、被処理物５と容器１の外面のうちの側面との間の伝熱と、被処理物５と容器１の外面のうちの底面との間の伝熱とを考慮する。尚、被処理物５と容器１の側面との間の伝熱は、金属製の容器ホルダ１０６の外面に設けられた第３検出部で検出する温度に基づいて推定している。

【0058】

熱収支式は、以下の式（１）で表される。式（１）の左辺は被処理物５での熱の蓄積を表し、右辺の第１項は被処理物５と内部気体１１及び容器１（又は容器ホルダ１０６）の外面との間の伝熱を表し、右辺の第２項は被処理物５の粘性消散を表す。右辺の第１項で示される、被処理物５と内部気体１１及び容器１の外面との間の伝熱については式（２）に示す。

【0059】

【数1】

【0060】

式（２）において、右辺の第１項の「Ｕ_ａＡ_ａ（Ｔ_ａ－Ｔ）」は、被処理物５と内部気体１１との間の伝熱を表し、右辺の第２項の「Ｕ_ｓＡ_ｓ（Ｔ_ｓ－Ｔ）」は、被処理物５と容器１の外面のうちの側面との間の伝熱を表し、右辺の第３項の「Ｕ_ｂＡ_ｂ（Ｔ_ｂ－Ｔ）」は、被処理物５と容器１の外面のうちの底面との間の伝熱を表す。

【0061】

Ｔは第１温度センサ２で測定される被処理物５の温度（Ｋ）、Ｔ_ａは第２温度センサ３で測定される内部気体１１の温度（Ｋ）、Ｔ_ｓは第３温度センサ４で測定される容器ホルダ１０６の側面の温度（Ｋ）、Ｔ_ｂは第３温度センサ４で測定される容器１の底面の温度（Ｋ）である。ρは被処理物５の密度（ｋｇ／ｍ^３）、Ｃ_Ｐは被処理物５の比熱容量（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、Ｖは被処理物５の体積（ｍ^３）、ηは被処理物５の粘度（Ｐａ・ｓ）である。γドットは、容器１内の被処理物５の代表せん断速度（１／ｓ）である。

【0062】

Ａ_ａは被処理物５と内部気体１１との間の伝熱面積（ｍ^２）、Ａ_ｓは被処理物５と容器１の側面との間の伝熱面積（ｍ^２）、Ａ_ｂは被処理物５と容器１の底面との間の伝熱面積（ｍ^２）である。伝熱面積Ａ_ａ、Ａ_ｓ、Ａ_ｂは、図７をモデルにして以下の式（３）～式（５）で表される。尚、ａは容器１の内径（ｍ）であり、Ｈは容器１の内部での被処理物５の撹拌・脱泡処理中の液面の最大高さ（ｍ）であり、ｘは被処理物５と容器１の底面との最大接触長さ（ｍ）である。尚、伝熱面積Ａ_ｓは、容器１Ａに形成される被処理物５の薄膜の面積を除いたものであってもよい。

【0063】

【数2】

【0064】

【数3】

【0065】

【数4】

【0066】

式（２）のＵ_ａは被処理物５と内部気体１１との間の総括伝熱係数（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））であり、Ｕ_ｓは被処理物５と容器１の側面及び容器ホルダ１０６との間の総括伝熱係数（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））であり、Ｕ_ｂは被処理物５と容器１の底面との間の総括伝熱係数（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））である。Ｕ_ａ、Ｕ_ｓ、Ｕ_ｂについては以下に説明する。

【0067】

〔総括伝熱係数Ｕ_ａ〕
図８は、被処理物５と内部気体１１との間の伝熱を説明するモデルである。図示するように、第１温度センサ２で測定される被処理物５の温度（Ｋ）をＴとし、第２温度センサ３で測定される内部気体１１の温度（Ｋ）をＴ_ａとし、被処理物５と内部気体１１との界面の温度をＴ^*とする。被処理物５と内部気体１１との間には図示するような温度勾配が発生していると仮定する。被処理物５と内部気体１１との間の界面の内部気体１１側の伝熱係数を気相側境膜伝熱係数ｈ_Ｇ（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））とし、被処理物５と内部気体１１との間の界面の被処理物５側の伝熱係数を液相側境膜伝熱係数ｈ_Ｌ（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））とする。

【0068】

被処理物５と内部気体１１との間の界面の両側で対流伝熱によってやり取りされる熱流束ｑ_ａは互いに等しいので、以下の式（６）及び式（７）が成立する。

【0069】

【数5】

【0070】

式（６）及び式（７）から以下の式（８）が成立する。

【0071】

【数6】

【0072】

また、被処理物５と内部気体１１との全体で見ると以下の式（９）が成立する。

【0073】

【数7】

【0074】

従って、式（８）及び式（９）に基づいて、総括伝熱係数Ｕ_ａは以下の式（１０）で表される。

【0075】

【数8】

【0076】

〔総括伝熱係数Ｕ_ｓ〕
図９は、被処理物５と容器１の側面及び容器ホルダ１０６との間の伝熱を説明するモデルである。図示するように、第１温度センサ２で測定される被処理物５の温度（Ｋ）をＴとし、被処理物５と容器１との間の界面の温度（Ｋ）と容器１内での被処理物５の温度Ｔ（Ｋ）との温度差をΔＴ_Ｌとし、第３温度センサ４で測定される容器１の外側（この例では、容器ホルダ１０６の外側）の温度（Ｋ）をＴ_ｓとする。また、容器１、容器１と容器ホルダ１０６との間の隙間、容器ホルダ１０６の各媒体の厚さをｄ_ｉ（ｄ_１、ｄ_２、ｄ_３）（ｍ）で示し、各媒体の熱伝導度をｋ_ｉ（ｋ_１、ｋ_２、ｋ_３）（Ｗ／（ｍ・Ｋ））で示し、各媒体の内面側と外面側との間の温度差（Ｋ）をΔＴ_ｉで示す。被処理物５と容器１との間の界面の被処理物５側の伝熱係数を液相側境膜伝熱係数ｈ_Ｌ（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））とする。この場合、以下の式（１１）～式（１３）が成立する。尚、後述する実施の形態３の様に容器１の側面の温度を直接測定する場合は、ｋ_１、ｋ_２は不要となる。

【0077】

【数9】

【0078】

従って、式（１１）～式（１３）に基づいて、総括伝熱係数Ｕ_ｓは、以下の式（１４）で表される。

【0079】

【数10】

【0080】

〔総括伝熱係数Ｕ_ｂ〕
図１０は、被処理物５と容器１の底面との間の伝熱を説明するモデルである。図示するように、第１温度センサ２で測定される被処理物５の温度（Ｋ）をＴとし、被処理物５と容器１との間の界面の温度と容器１内での被処理物５の温度Ｔとの温度差（Ｋ）をΔＴ_Ｌとし、第３温度センサ４で測定される容器１の外側の底面の温度（Ｋ）をＴ_ｂとする。また、容器１の厚さをｄ_ｉ（ｄ_３）（ｍ）で示し、各媒体の熱伝導度をｋ_ｉ（ｋ_３）（Ｗ／（ｍ・Ｋ））で示し、各媒体の内面側と外面側との間の温度差（Ｋ）をΔＴ_ｉで示す。被処理物５と容器１との間の界面の被処理物５側の伝熱係数を液相側境膜伝熱係数ｈ_Ｌ（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））とする。この場合、以下の式（１５）～式（１７）が成立する。

【0081】

【数11】

【0082】

従って、式（１５）～式（１７）に基づいて、総括伝熱係数Ｕ_ｂは、以下の式（１８）で表される。

【0083】

【数12】

【0084】

尚、境膜伝熱係数については、内部気体１１側は物性値が変化しないのでｈ_Ｇは３１（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））で一定とし、ｈ_Ｌ（Ｗ／（ｍ^２・Ｋ））は被処理物５の物性値の影響を考慮し、熱伝導度ｋ（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を用いて以下の式（１９）から推定した。

【0085】

【数13】

【0086】

そして、第１温度センサ２で測定される温度Ｔ、第２温度センサ３で測定される温度Ｔ_ａ、第３温度センサ４で測定される温度Ｔ_ｓ、Ｔ_ｂを時間的に連続して測定する。また、被処理物５の液量と液面最大高さとから、各伝熱面積Ａ_ａ、Ａ_ｓ、Ａ_ｂを導出する。容器１の厚み及び熱伝導度と容器ホルダ１０６の厚み及び熱伝導度とを考慮して、総括伝熱係数Ｕ_ａ、Ｕ_ｓ、Ｕ_ｂを導出する。例えば、撹拌・脱泡処理システムの操作者が、入力受付部８を用いて予めＡ_ａ、Ａ_ｓ、Ａ_ｂ、Ｕ_ａ、Ｕ_ｓ、Ｕ_ｂの各数値を入力して、記憶部７に記憶させておくことができる。そして、演算部６ａは、測定されたＴ、Ｔ_ａ、Ｔ_ｓ、Ｔ_ｂの各数値と、記憶部７に記憶されている上記情報と、式（１）及び式（２）とに基づいて、代表せん断速度γドットを決定する。演算部６ａは、このようにして導出した代表せん断速度γドットを、例えば、記憶部７に記憶すること、情報出力部９から出力すること、他の演算処理に用いること等を行ってもよい。

【0087】

以上のように、本実施形態の撹拌・脱泡処理システムは、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物５に蓄積される熱、被処理物５と内部気体１１との間の熱収支、容器１Ａ又は容器ホルダ１０６の外面を通じた被処理物５と容器外部との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、被処理物５の温度を測定する第１温度センサ２の測定結果と、内部気体１１の温度を測定する第２温度センサ３の測定結果と、容器１Ａ又は容器ホルダ１０６の外面の温度を測定する第３温度センサ４の測定結果とを用いて、被処理物５の代表せん断速度を導出できる。

【0088】

＜第２実施形態＞
第２実施形態の撹拌・脱泡処理システムは、容器１の構成が上記実施形態と異なる。以下に第２実施形態の撹拌・脱泡処理システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

【0089】

図１１は、第２実施形態の撹拌・脱泡処理システムを示す図である。図１２は、第２実施形態の容器１Ｂ（１）の構造の例を示す図である。撹拌・脱泡処理システムは、撹拌・脱泡処理装置１００と、容器１Ｂの開口部を塞ぐ蓋１０と、第１温度センサ２と、第２温度センサ３と、制御部６とを備える。制御部６は、演算処理機能、即ち、本開示の演算部６ａの機能を有している。加えて、本実施形態の撹拌・脱泡処理システムは、入力受付部８と、情報出力部９と、記憶部７とを備える。そして、第１温度センサ２は容器１Ｂに収容される被処理物５の温度を測定し（第１温度測定工程）、第２温度センサ３は容器１Ｂの内部に含まれる内部気体１１の温度を測定する（第２温度測定工程）。

【0090】

容器１Ｂは、断熱層１ｃを有する断熱容器である。例えば、容器１Ｂは、被処理物５を収容する内側容器１ａと、内側容器１ａの側面及び底面に非接触で内側容器１ａを収容する外側容器１ｂと、内側容器１ａと外側容器１ｂとの間に設けられる断熱層１ｃを有する。この断熱層１ｃは例えば空気層である。或いは、断熱層１ｃは、例えば減圧された層や、断熱材等が充填された層であってもよい。このような構成により、容器１Ｂの内側と外側との間では熱が伝達し難くなっている。つまり、被処理物５の熱は、容器１Ｂの内部気体１１には伝達されるが、容器１Ｂの外側にはほとんど伝達しないと考えてよい。従って、本実施形態では、容器１Ｂ又は容器ホルダ１０６の外面の温度を測定する第３温度センサ４を設けていない。

【0091】

容器１Ｂの内側容器１ａと外側容器１ｂは、一体形成されていてもよいし、別体で使用時に組み合わせられるようになっていてもよい。容器１Ｂは、内側容器１ａと外側容器１ｂの間に設けられるスペーサ部材１７を有するものであってもよい。この場合、内側容器１ａと外側容器１ｂとの間の、スペーサ部材１７が存在しない部分は空間、即ち、空気層になっている。蓋１０は、例えば、内側容器１ａ及び外側容器１ｂの両方を上側から支持するような構造になっている。スペーサ部材１７なしで内側容器１ａの側面及び底面が外側容器１ｂに接触しない様に蓋１０が内側容器１ａを吊り下げて支持してもよい。内側容器１ａ及び外側容器１ｂの関係は適宜変更可能である。例えば、内側容器１ａの開口外側に鍔を設け、その鍔が外側容器１ｂに係って内側容器１ａが外側容器１ｂに支持される構造であってもよい。或いは、外側容器１ｂの開口内側に鍔があり、その鍔が内側容器１ａに係って内側容器１ａが支持される構造であってもよい。また或いは、内側容器１ａ及び外側容器１ｂの両方に鍔があり、これらの鍔が係って内側容器１ａが支持される構造であってもよい。

【0092】

演算部６ａは、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物５に蓄積される熱、被処理物５と内部気体１１との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、第１温度センサ２及び第２温度センサ３で測定される温度とに基づいて、被処理物５に作用する代表せん断速度を導出する（導出工程）。演算部６ａは、このようにして導出した代表せん断速度γドットを、例えば、記憶部７に記憶すること、情報出力部９から出力すること、他の演算処理に用いること等を行ってもよい。

【0093】

このように、本実施形態の撹拌・脱泡処理方法は、第１温度センサ２で、容器１に収容される被処理物５の温度を測定する第１測定工程と、第２温度センサ３で、容器１の内部に含まれる内部気体１１の温度を測定する第２測定工程と、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物５に蓄積される熱、被処理物５と内部気体１１との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、第１測定工程及び第２測定工程で測定される温度とに基づいて、被処理物５に作用する代表せん断速度を導出する導出工程とを含む。例えば、上記撹拌・脱泡処理方法の各工程を実行させるためのプログラムを記憶部７に予め記憶させておき、そのプログラムが実行されることで上記撹拌・脱泡処理方法が実施される。

【0094】

以下に、熱収支式と、第１温度センサ２及び第２温度センサ３で測定される温度とに基づいて、被処理物５に作用する代表せん断速度を導出する手法について説明する。

【0095】

先ず、被処理物５の熱は、容器１Ｂの外側にはほとんど伝達しないと考えてよいため、上記実施形態で説明した式（２）において、右辺の第２項に記載した被処理物５と容器１Ｂの外面のうちの側面との間の伝熱を表す「Ｕ_ｓＡ_ｓ（Ｔ_ｓ－Ｔ）」と、右辺の第３項に記載した被処理物５と容器１Ｂの外面のうちの底面との間の伝熱を表す「Ｕ_ｂＡ_ｂ（Ｔ_ｂ－Ｔ）」は本実施形態ではゼロと見なす。従って、以下の式（２０）が成立する。

【0096】

【数14】

【0097】

図１３は、撹拌・脱泡処理を行っている間に第１温度センサ２で測定される被処理物５の温度と第２温度センサ３で測定される内部気体１１の温度との時間的な変化を測定した結果を示すグラフである。図１４は、この測定結果に基づいて導出した、式（２０）の「被処理物５での熱の蓄積項（即ち、液相の蓄積項）」、「被処理物５と内部気体１１との間の伝熱項（即ち、気液伝熱項）」、「被処理物５の粘性消散項」、及び「代表せん断速度」の時間的な変化を示すグラフである。尚、図１４の縦軸では、「被処理物５での熱の蓄積項（即ち、液相の蓄積項）」、「被処理物５と内部気体１１との間の伝熱項（即ち、気液伝熱項）」、及び「被処理物５の粘性消散項」を、熱流束と記載している。

【0098】

図１３に示すように、撹拌・脱泡処理中は時間経過と共に被処理物５及び内部気体１１の温度が次第に上昇している。また、図１４に示すように、代表せん断速度は時間経過に関わらず、ほぼ一定の値になっている。

【0099】

次に、公転速度と代表せん断速度との関係を図１５に示す。撹拌・脱泡処理装置１００には、株式会社写真化学からＳＫ－３００ＳＩＩの名称で販売されている装置、及び、株式会社写真化学からＳＫ－４００ＴＲの名称で販売されている装置を使用した。ＳＫ－３００ＳＩＩは公転半径Ｒが０．０５８（ｍ）であり、ＳＫ－４００ＴＲは公転半径Ｒが０．０８７（ｍ）である。被処理物５はシリコーンオイルであり、液量は５０（ｍＬ）、粘度ηは３（Ｐａ・ｓ）及び３０（Ｐａ・ｓ）の２通りである。公転速度は１０００（ｒｐｍ）～２０００（ｒｐｍ）である。自転速度／公転速度で計算される公転自転速度比は０．４である。

【0100】

図１５に示すように、何れの粘度及び公転半径でも、代表せん断速度は公転速度に比例する関係が現れた。粘度が低い場合には、代表せん断速度と公転速度との関係には公転半径の影響が見られず、原点を通過した。即ち、公転速度に応じた流動が引き起こされたことがわかる。ところが、粘度が増大すると、公転半径が大きい方が代表せん断速度は大きくなり、公転速度が小さい場合はせん断速度が実質的にゼロとなることが予想された。実際に、このとき被処理物５が容器１Ｂ内で固体的に回転していることを観察により確認した。

【0101】

次に、同撹拌方法では遠心力と粘性力が流動状態を支配すると考え、自転及び公転に起因する遠心力の和と自転する容器１Ｂの内壁に作用する粘性力の比である無次元数Ｕｔを以下の式（２１）で定義し、被処理物５の粘度、公転半径、公転速度、自転半径、公転自転速度比と流動状態の関係を系統的に理解することを試みた。即ち、Ｕｔ＝遠心力／粘性力である。

【0102】

【数15】

【0103】

ここで、ωは公転角速度（ｒａｄ／ｓ）、αは公転自転速度比、ｒ、Ｒは自転半径（ｍ）及び公転半径（ｍ）、ｍは被処理物５の質量（ｋｇ）、Ａ_ｓは撹拌・脱泡処理中の被処理物５と容器側面との間の伝熱面積（ｍ^２）であり、ここにせん断応力が作用すると考える。また、代表せん断速度は自転速度に比例すると考え、無次元せん断速度γドットチルダを以下の式（２２）で定義した。

【0104】

【数16】

【0105】

図１６に、無次元せん断速度γドットチルダとＵｔとの関係を表す。具体的には、被処理物５が、粘度が１（Ｐａ・ｓ）、３（Ｐａ・ｓ）、１０（Ｐａ・ｓ）、１３（Ｐａ・ｓ）、３０（Ｐａ・ｓ）、１００（Ｐａ・ｓ）、３００（Ｐａ・ｓ）であるシリコーンオイルである場合、被処理物５がエポキシ樹脂である場合、撹拌・脱泡処理に用いた撹拌・脱泡処理装置１００が上述したＳＫ－３００ＳＩＩである場合、撹拌・脱泡処理に用いた撹拌・脱泡処理装置１００が上述したＳＫ－４００ＴＲである場合、公転自転速度比が１である場合、公転自転速度比が０．８である場合、公転自転速度比が０．６である場合など、様々な条件で測定した結果から得られた無次元せん断速度γドットチルダとＵｔとの関係を表す。

【0106】

図示するように、無次元せん断速度はＵｔの関数となり、Ｕｔの依存性から三領域に分類できることがわかった。すなわち、Ｕｔ＜５の領域Ｉでは、遠心力より大きな粘性力が被処理物５には作用するので、遠心力を増加させることで著しく無次元せん断速度を増大させることができる。一方、Ｕｔ≧７０の領域ＩＩＩでは、粘性力より大きな遠心力が被処理物５には作用しており、遠心力の増大によって無次元せん断速度の増加は期待できない。この間にある領域ＩＩでは、無次元せん断速度に対するＵｔの依存性が領域Ｉに比べて小さく、中間領域であると考えられる。

【0107】

以上のように、本実施形態の撹拌・脱泡処理システムは、撹拌・脱泡処理を行った場合での少なくとも被処理物５に蓄積される熱、被処理物５と内部気体１１との間の熱収支、及び粘性消散の関係を示す熱収支式と、被処理物５の温度を測定する第１温度センサ２の測定結果と、内部気体１１の温度を測定する第２温度センサ３の測定結果とを用いて、被処理物５の代表せん断速度を導出できる。

【0108】

＜第３実施形態＞
第３実施形態の容器１の構造が上記実施形態と異なる。以下に第３実施形態の撹拌・脱泡処理システムについて説明するが、上記実施形態と同様の構成については説明を省略する。

【0109】

図１７は、第３実施形態の容器１Ｃ（１）及びその周辺の構造を示す図である。

【0110】

本実施形態では、第３温度センサ４の第２温度検出部１５が容器ホルダ１０６の内面側（即ち、容器１Ｃと相対する側）に設けられる。この場合、第３温度センサ４の第２温度検出部１５は、容器ホルダ１０６に固定され公転及び自転しつつ容器１Ｃの外面から放射される赤外線を検出する温度検出部である。また、第３温度センサ４の第１温度検出部１６は、容器ホルダ１０６の底部に設けられる空間に配置されている。この場合、第３温度センサ４の第１温度検出部１６は、容器ホルダ１０６に固定され公転及び自転しつつ容器１Ｃの外面から放射される赤外線を検出する温度検出部である。

【0111】

＜別実施形態＞
＜１＞
上記実施形態では、撹拌・脱泡処理システムの構成について具体例を挙げて説明したが、その構成は適宜変更可能である。例えば、撹拌・脱泡処理装置１００の構成や、容器１の構成などは適宜変更可能である。

【0112】

＜２＞
上記実施形態において、被処理物５は上述した材料に限定されず、様々な材料を用いることができる。
また、上記実施形態では、被処理物５が撹拌・脱泡処理中に化学反応による発熱及び吸熱を生じない材料である場合を説明したが、化学反応による発熱及び吸熱を生じる被処理物５を用いてもよい。その場合、上述した熱収支式において、撹拌・脱泡処理中の被処理物５の化学反応による発熱及び吸熱を考慮すればよい。

【0113】

＜３＞
上記実施形態では、第１温度センサ２及び第２温度センサ３及び第３温度センサ４が、測定対象物に接触してその温度を測定するタイプ（例えば熱電対など）である場合や、測定対象物とは非接触でその温度を測定するタイプ（例えば放射される赤外線を検出するタイプ等）である場合などを説明したが、どのタイプの温度検出部を用いるのかは適宜変更可能である。

【0114】

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本開示の実施形態はこれに限定されず、本開示の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0115】

本開示は、特別な機器を設けることなく、被処理物の状態を検出可能な撹拌・脱泡処理システム及び撹拌・脱泡処理方法に利用できる。

【符号の説明】

【0116】

１（１Ａ、１Ｂ、１Ｃ） 容器
１ａ 内側容器
１ｂ 外側容器
１ｃ 断熱層
２ 第１温度センサ
３ 第２温度センサ
４ 第３温度センサ
５ 被処理物
６ａ 演算部
１０ 蓋
１１ 内部気体
１２ 第１検出部
１３ 第２検出部
１５ 第２温度検出部
１６ 第１温度検出部
１００ 撹拌・脱泡処理装置
１０５ 公転テーブル（公転体）
１０６ 容器ホルダ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】