遠心機
【課題】材料の温度を調整することが可能な遠心機を提供する。
【解決手段】遠心機１は、容器１００を公転させながら自転させることによって、容器に収納された収納物Ｍに遠心力を作用させる自転公転式の遠心機であって、回転軸線（回転軸線Ｌ１）を中心に回転可能に構成された回転体３０と、回転体の回転軸線から所定の間隔をあけた位置に、回転体に対して回転可能に取り付けられている、容器を保持する容器ホルダ４０と、回転体が回転する領域を含む空間を区画する区画体２０と、区画体の内面から回転体が回転する領域に向かって突出する、一又は複数の凸状体５０と、区画体の温度を調整する温調機８０と、を有する。
【解決手段】遠心機１は、容器１００を公転させながら自転させることによって、容器に収納された収納物Ｍに遠心力を作用させる自転公転式の遠心機であって、回転軸線（回転軸線Ｌ１）を中心に回転可能に構成された回転体３０と、回転体の回転軸線から所定の間隔をあけた位置に、回転体に対して回転可能に取り付けられている、容器を保持する容器ホルダ４０と、回転体が回転する領域を含む空間を区画する区画体２０と、区画体の内面から回転体が回転する領域に向かって突出する、一又は複数の凸状体５０と、区画体の温度を調整する温調機８０と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料に遠心力を作用させる遠心機、特に、材料を収納した容器を公転させながら自転させることによって、材料に遠心力を作用させる遠心機に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料を収納した容器を公転させながら自転させることによって、材料に遠心力を作用させる遠心機（自転公転式の遠心機）が知られている。この遠心機は、例えば特許文献１にあるように、材料の撹拌処理と脱泡処理とを同時に行う、撹拌脱泡装置として利用されることがあった。あるいはこの遠心機は、材料を粉砕するボールミル（特許文献２参照）や、材料を乳化する乳化装置（特許文献３参照）として利用されることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第4084493号公報
【特許文献２】特開2002-143706号公報
【特許文献３】特開2010-194470号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、材料の高機能化に伴って、材料の温度管理の要請が高まっている。自転公転式の遠心機においても、材料の温度を管理することができれば、より適した条件で材料の処理を行うことが可能になる。
【０００５】
本発明の一つの態様は、材料の温度を調整することが可能な遠心機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一つの実施態様は、
容器を公転させながら自転させることによって、前記容器に収納された収納物に遠心力を作用させる自転公転式の遠心機であって、
所定の回転軸線を中心に回転可能に構成された回転体と、
前記回転体の前記回転軸線から所定の間隔をあけた位置に、前記回転体に対して回転可能に取り付けられている、前記容器を保持する容器ホルダと、
前記回転体が回転する領域を含む空間を区画する区画体と、
前記区画体の内面から前記領域に向かって突出する、一又は複数の凸状体と、
前記区画体の温度を調整する温調機と、
を有する遠心機を提供する。
【０００７】
この実施態様によると、温度を調整しながら、容器に収納された収納物に遠心力を作用させる処理を行うことが可能な遠心機を提供することができる。
【０００８】
（２）この遠心機において、
前記回転体は、その回転方向に向かって前記空間内の空気を押圧する押圧部を有してもよい。
【０００９】
（３）この遠心機において、
前記凸状体は、前記回転軸線を中心とする円周と交差するように延びる形状となっていてもよい。
【００１０】
（４）この遠心機において、
前記凸状体は、前記空間の外周近傍に配置されてもよい。
【００１１】
（５）この遠心機において、
前記凸状体は、前記領域に近接していてもよい。
【００１２】
（６）この遠心機において、
前記容器ホルダの側面には貫通穴が形成されていてもよい。
【００１３】
（７）この遠心機において、
前記容器ホルダは、前記容器の底面が前記容器ホルダの内底面と間隔をあけて配置されるように前記容器を支持する、容器支持部を有し、
前記容器ホルダの前記貫通穴は、前記容器の前記底面と前記容器ホルダの内底面との間の空間を露出させるように構成されていてもよい。
【００１４】
（８）この遠心機において、
前記容器支持部は、前記容器ホルダの上端であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図２】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図３】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図４】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図５】本実施の形態に適用可能な容器について説明するための図。
【図６】本実施の形態に適用可能な容器について説明するための図。
【図７】本実施の形態に係る収納物の処理方法を説明するための図。
【図８】本実施の形態に係る収納物の処理状態を説明するための図。
【図９】本実施の形態の作用効果を説明するための図。
【図１０】本実施の形態の作用効果を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以下の実施の形態で説明するすべての構成が本発明にとって必須であるとは限らない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含む。
【００１７】
（１）遠心機１の構成
以下、本実施の形態に係る遠心機１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。なお、遠心機１は、容器１００を公転させながら自転させることによって、容器１００に収納された収納物Ｍ（材料）に遠心力を作用させる装置であって、例えば収納物Ｍを、撹拌・脱泡、粉砕、乳化する装置として実現される。
【００１８】
（a）筐体１０
遠心機１は、図１に示すように、筐体１０を有する。筐体１０は遠心機１の外形を形作る部材であって、その内部に、後述する種々の機構が収納される。筐体１０は、第１の支持基板１２及び第２の支持基板１４を有する。第１の支持基板１２は、後述する区画体２０を支持する役割を果たす。また、第１の支持基板１２には、後述する回転体３０の回転軸３２を保持するための保持部材１６が固定されている。そして、第２の支持基板１４は、第１の支持基板１２及びモータ６２（詳細は後述）を支持する役割を果たす。なお、本実施の形態では、第１の支持基板１２は、支持体１３を介して、第２の支持基板１４に支持されている。また、第２の支持基板１４は、支持体１５を介して、筐体１０（その底面）に支持されている。
【００１９】
（ｂ）区画体２０
遠心機１は、図１に示すように、区画体２０を有する。区画体２０は、回転体３０が回転する領域を含む空間を区画する部材である。区画体２０は、開閉可能に構成された蓋２２を有し、蓋２２をあけると容器ホルダ４０が露出して、容器ホルダ４０に容器１００を着脱することが可能になる。なお、区画体２０は、後述する温調機によって温度が調整される。そのため、熱伝導率の高い材料で構成することが好ましい。
【００２０】
（ｃ）回転体３０
遠心機１は、図１に示すように、回転体３０を有する。回転体３０は、回転軸線Ｌ１を中心に、筐体１０（第１及び第２の支持基板１２，１４）に対して回転可能に構成されている。具体的には、遠心機１では、回転体３０には回転軸３２が固定されており、回転軸３２がベアリングを介して保持部材１６に保持されている。これにより、回転体３０を、筐体１０に対して回転可能とすることができる。
【００２１】
回転体３０は、図２及び図３に示すように、回転体３０の回転方向に向かって区画体２０内の空気を押圧する押圧部３５を有する。本実施の形態では、回転体３０は、図２及び図３に示すように、回転軸線Ｌ１及び自転軸線Ｌ２（後述）を含む仮想平面（あるいは、自転軸線Ｌ２を含み、回転軸線Ｌ１と平行に延びる仮想平面）と平行に延びる板状部材３４を有する。そして、この板状部材３４のうち、回転体３０の回転方向を向く面によって、押圧部３５が実現されている。すなわち、図３において、回転体３０の回転方向は時計方向となる。本実施の形態では、押圧部３５は、後述する容器ホルダ４０の直前に配置される。
【００２２】
回転体３０には、図１に示すように、錘体３７及び調整錘３８が取り付けられている。錘体３７の重量、及び、調整錘３８の位置を調整することにより、回転体３０を安定して回転させることが可能になる。
【００２３】
（ｄ）容器ホルダ４０
遠心機１は、図１〜図３に示すように、容器ホルダ４０を含む。容器ホルダ４０は、後述する容器１００を保持する役割を果たす。容器ホルダ４０は、回転体３０の、回転軸線Ｌ１から所定間隔離れた位置に取り付けられている。これにより、容器ホルダ４０は、回転体３０の回転に伴って、回転軸線Ｌ１を中心に公転することとなる。
【００２４】
容器ホルダ４０は、回転体３０に対して自転（回転）可能に取り付けられている。具体的には、遠心機１では、図１に示すように、容器ホルダ４０は、ベアリングを介して回転体３０に保持された構成となっている。これにより、容器ホルダ４０が、回転体３０に対して自転可能となる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、容器ホルダ４０は、その自転軸線Ｌ２が、回転軸線Ｌ１（公転軸線）と斜めに交差するように構成されている。具体的には、遠心機１は、自転軸線Ｌ２が回転軸線Ｌ１と４５度の角度で交差するように構成されている。ただし、回転軸線Ｌ１と自転軸線Ｌ２との交差角は４５度に限定されるものではなく、収納物Ｍの性質に合わせて適宜設定することができる。
【００２６】
容器ホルダ４０は、容器支持部４４を有する。容器支持部４４は、容器１００を支持する役割を果たす。本実施の形態では、容器支持部４４は、容器ホルダ４０の上端によって実現されている（図６（Ａ）及び図８参照）。なお、本実施の形態では、容器支持部４４は、容器１００の底面が容器ホルダ４０の内底面と間隔をあけて配置されるように、容器１００を支持する（図８参照）。言い換えると、容器ホルダ４０は、上端（容器支持部４４）から内底面までの距離が、容器１００の凸部１３０（凸部１３０の下面）から容器１００の底面までの距離よりも長くなるように構成されていると言える。
【００２７】
本実施の形態では、図１〜図３に示すように、容器ホルダ４０は、３個の凸部４６が取り付けられた構成となっている。凸部４６によって、容器ホルダ４０の内部で容器１００が空回りすることを防止することができる。ただし、容器ホルダ４０は、凸部４６を有しない構成とすることも可能である（図示せず）。
【００２８】
本実施の形態では、図１〜図３に示すように、容器ホルダ４０は、側面に貫通穴４８があいた構成となっている。貫通穴４８は、容器ホルダ４０の側面の下端部近傍に配置される。これによって、貫通穴４８から、容器１００の底面と容器ホルダ４０の内底面との間の空間を露出させることができる（図８参照）。ただし変形例として、容器ホルダ４０を、貫通穴４８を有しない形状とすることも可能である（図示せず）。
【００２９】
（ｅ）凸状体５０
遠心機１は、凸状体５０を有する。凸状体５０は、区画体２０の内面から回転体３０（回転体３０が回転する領域）に向かって突出する部材である。凸状体５０は、回転体３０（回転体３０が回転する領域）に近接するように設けられている。凸状体５０は、回転軸線Ｌ１を中心とする円周と交差するように延びる形状となっている。本実施の形態では、凸状体５０は、回転軸線Ｌ１を中心とする円周と直交するように延びる形状となっている。また、本実施の形態では、凸状体５０は、区画体２０の底面に沿って延びる底面部５２と、区画体２０の側面に沿って延びる側面部５４とを含む。すなわち、凸状体５０は、正面から見てＬ字状の板状体によって実現されている（図３参照）。また、本実施の形態では、凸状体５０は、上視図において、区画体２０（区画体２０が区画する空間）の外周近傍を含む領域に配置されているといえる。また、本実施の形態では、四個の凸状体５０が、区画体２０内に等間隔に配置されている。
【００３０】
ただし、凸状体５０の形状、配置、数量はこれに限られるものではない。凸状体５０は、区画体２０内に一つのみ配置されていてもよく、二個以上の複数個配置されていてもよい。また、凸状体５０は、区画体２０の底面に沿って延びる底面部のみで構成することや、区画体２０の側面に沿って延びる側面部のみで構成することも可能である。あるいは、凸状体５０は、区画体２０の上面（例えば蓋２２）に設けることも可能である。また、凸状体５０は、回転軸線Ｌ１を中心とする円周と斜めに交差するように延びる形状とすることも可能である。
【００３１】
（ｆ）駆動機構
遠心機１は、容器ホルダ４０（容器１００）を公転させながら自転させる駆動機構を含む。以下、駆動機構の構成について説明する。
【００３２】
駆動機構は、モータ６２を有する。モータ６２は、回転体３０（回転軸３２）を回転させる役割を果たす。モータ６２は、プーリ６４及びプーリ６６、並びに、ベルト６８を介して、回転軸３２（回転体３０）を回転させるように構成されている。本実施の形態では、回転体３０が回転すると、容器ホルダ４０（容器１００）が公転することになる。そのため、モータ６２を、容器ホルダ４０（容器１００）を公転させるための公転駆動機構と称することができる。なお、モータ６２は、インダクションモータやサーボモータ、あるいはＰＭモータなど、既に公知となっているいずれかのモータを利用することが可能である。
【００３３】
駆動機構は、また、自転力付与機構を有する。本実施の形態では、自転力付与機構は、容器ホルダ４０の公転に伴って（回転体３０の回転に伴って）、容器ホルダ４０に自転力を付与するように構成されている。以下、自転力付与機構について説明する。
【００３４】
自転力付与機構は、自転歯車７２を有する。自転歯車７２は、容器ホルダ４０に固定されており、容器ホルダ４０と一体的に挙動する。また、自転力付与機構は、自転力付与歯車７４を有する。自転力付与歯車７４は、回転軸３２と同心に設けられている。なお、本実施の形態では、自転力付与歯車７４は、筐体１０に対して固定されている。そして、自転力付与機構は、自転歯車７２と自転力付与歯車７４との間で動力を伝達する自転動力伝達機構７６を有する。本実施の形態では、自転動力伝達機構７６は、回転体３０に回転可能に取り付けられた、第１中継歯車及び第２中継歯車によって実現されている。なお、第１中継歯車及び第２中継歯車は固定されており、同じ回転数で回転することになる。
【００３５】
この自転力付与機構によると、自転動力伝達機構７６によって、自転歯車７２の挙動と、自転力付与歯車７４の挙動とが関連付けられ、自転歯車７２と自転力付与歯車７４とが、遊星歯車機構と同様の挙動を示すことになる。そして、本実施の形態では、自転歯車７２が筐体１０に対して固定されていることから、回転体３０を回転させると、自転歯車７２は、回転軸線Ｌ１を中心に公転しながら、自転軸線Ｌ２を中心に自転することになる。すなわち遠心機１では、モータ６２で回転体３０を回転させると、自転歯車７２は公転しながら自転し、自転歯車７２に固定された容器ホルダ４０が、公転しながら自転することになる。
【００３６】
なお、変形例として、駆動機構を、自転力付与歯車７４を筐体１０に対して回転可能に構成し、自転力付与歯車７４を所望の回転数で回転させるための調整機構をさらに備えた構成とすることも可能である（図示せず）。先に説明したとおり、駆動機構では、自転歯車７２の回転数と自転力付与歯車７４の回転数とが、自転動力伝達機構７６によって関連付けられる。そのため、自転歯車７２を公転させながら（回転体３０を回転させながら）、自転力付与歯車７４の回転数を調整することにより、自転歯車７２の自転数を制御することが可能になる。なお、この調整機構は、例えばモータやブレーキなど、既に公知となっているいずれかの機構によって実現することができる。
【００３７】
また、他の変形例として、動力伝達要素に、プーリ及びベルトを利用することも可能である（図示せず）。
【００３８】
（ｇ）温調機８０
遠心機１は、図１及び図３に示すように、温調機８０を有する。温調機８０は、区画体２０の温度を調整する役割を果たす。
【００３９】
本実施の形態では、温調機８０は、管８２を有する。管８２は、熱媒体（加熱用熱媒体・冷却用熱媒体）の流路を構成する部材であり、区画体２０の外周に巻き回された熱交換部８４を有する。温調機８０は、また、熱媒体の温度を調整する温調部８６と、熱媒体を流動（循環）させるポンプ８８とを有する。温調機８０では、温調部８６で温調された熱媒体がポンプ８８によって熱交換部８４に送られる。熱媒体は、熱交換部８４内を流れながら区画体２０と熱交換し、区画体２０の温度を調整する。熱交換を終えた熱媒体は、再度温調部８６で温調され、ポンプ８８によって熱交換部８４に送られて区画体２０と熱交換を行う。これを繰り返すことによって、区画体２０を所望の温度に調整することが可能になる。なお、本実施の形態では、温調機８０として、冷却機及び加熱機のいずれを利用することも可能である。
【００４０】
（ｈ）制御手段９０
遠心機１は、図４に示すように、制御手段９０を有する。制御手段９０は、遠心機１の動作を統括制御する役割を果たす。以下、制御手段９０について説明する。
【００４１】
制御手段９０は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ９２）と、駆動機構（モータ６２）の動作を制御する駆動制御部９４と、温調機８０の動作を制御する温調機制御部９５とを含む。そして、ＣＰＵ９２は、運転データ（例えば、収納物Ｍの処理条件に合わせてユーザが入力したデータ）に基づいて駆動制御部９４及び温調機制御部９５に各種の信号を出力することにより、遠心機１の動作を制御する。
【００４２】
先述したように、遠心機１では、容器ホルダ４０は回転体３０の回転に伴って公転することから、モータ６２の出力を制御することによって、容器ホルダ４０の公転数が制御される。すなわち、モータ６２の出力を制御することにより、容器ホルダ４０を所望の公転数で公転させることが可能になる。
【００４３】
例えばモータ６２としてインダクションモータを採用する場合には、駆動制御部９４は、インバータの動作を制御し、モータ６２に供給される交流電力の周波数を所定値とするためのインバータ制御部によって実現することができる。あるいは、モータ６２としてサーボモータを採用する場合には、駆動制御部９４は、専用のドライバ及びハードウェアによって実現され、モータ６２を所望の回転数で動作させるための各種処理を行う。また、駆動制御部９４を、回転センサ９６で検出された容器ホルダ４０の回転数情報を取得し（例えばＣＰＵ９２を介して取得し）、当該回転数情報に基づいて、回転体３０の回転数を調整するための種々の処理を行うように構成することも可能である。
【００４４】
また、遠心機１では、温調機８０は、温調部８６、及び、ポンプ８８の動作を制御することにより、その動作が決定される。すなわち、温調部８６の設定温度及びポンプの動作を制御することにより、温調機８０に所望の動作をさせることが可能になる。このことから本実施の形態では、温調機制御部９５を、温調部８６の動作を制御して設定温度を調整する温度制御部と、ポンプの動作を制御するポンプ制御部とを有する構成とすることができる。
【００４５】
そして、ＣＰＵ９２は、所定のタイミングで、駆動制御部９４及び温調機制御部９５に各種の信号（容器ホルダ４０の目標回転数データ・区画体２０の目標温度データ等）を送信する処理を行う。これにより、容器ホルダ４０を所望の回転数で回転させつつ、区画体２０を所望の温度に調整することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ＣＰＵ９２は、回転センサ９６を介して、回転体３０の回転数情報（容器ホルダ４０の回転数情報）を取得することが可能に構成されている。そして、ＣＰＵ９２は、この回転数情報を、経過時間と関連付けて図示しない記憶部に格納する処理を行うことも可能である。また、ＣＰＵ９２を、回転体３０の回転数情報に基づいて容器ホルダ４０の自転数情報を演算処理するように構成することも可能である。すなわち、遠心機１では、自転力付与歯車７４は回転不能に構成されているため、回転体３０の回転数が明らかになれば、動力伝達機構の各要素（動力伝達要素）のサイズデータから導出される係数を利用して、容器ホルダ４０の自転数を演算することが可能になる。
【００４７】
また、ＣＰＵ９２は、温度センサ９７を介して、区画体２０の温度情報を取得することが可能に構成されている。そして、ＣＰＵ９２は、この温度情報を、経過時間と関連付けて図示しない記憶部に格納する処理を行うことも可能である。また、ＣＰＵ９２は、区画体２０の温度情報と、設定温度情報とに基づいて、温調機制御部９５に送信するデータを導出する演算処理を行うように構成することも可能である。なお、温度センサ９７は、区画体２０の温度情報ではなく、容器ホルダ４０又は収納物Ｍの温度情報を取得するように構成することも可能である。
【００４８】
さらに、ＣＰＵ９２は、操作部９８から入力された動作データを受け付けて、図示しない記憶部に格納する処理や、表示部９９に各種情報（操作部９８から入力された動作データや、遠心機１の運転状況等）を表示させるための処理を行う。
【００４９】
（２）容器１００
次に、本実施の形態に適用可能な容器１００について、図５（Ａ）〜図６（Ｂ）を参照して説明する。ここで、図５（Ａ）は容器１００の側面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のVB−VB線断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のVC−VC線断面図である。また、図６（Ａ）は容器１００が容器ホルダ４０に保持された状態の側面の一部拡大図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のVIB−VIB線断面図である。
【００５０】
容器１００は、容器本体１１０と、蓋体１２０とを有する。容器本体１１０は、内部に収納物Ｍを収納する役割を果たす。容器本体１１０の材質は特に限定されるものではなく、用途に合わせて適宜選択することができる。容器本体１１０は、例えば樹脂や、金属、ガラス、ジルコニア等、既に公知となっているいずれかの容器を適用することができる。また、蓋体１２０は、容器本体１１０の開口をふさぐ役割を果たし、本実施の形態では、内蓋１２２及び外蓋１２４を含んで構成されている。なお変形例として、蓋体１２０を利用しないで、収納物Ｍの処理を行うことも可能である（図示せず）。
【００５１】
容器１００は、凸部１３０を有する。凸部１３０は、容器本体１１０の外側面から突出するように構成されている。凸部１３０は、図６（Ａ）に示すように、容器１００が容器ホルダ４０に保持されたときに、容器ホルダ４０の容器支持部４４と接触する。すなわち、容器１００は、凸部１３０によって、容器ホルダ４０に支持される構成となっている。
【００５２】
容器１００は、空回り防止機構を有する。空回り防止機構は、容器１００が、容器ホルダ４０内で空回りすることを防止する役割を果たす。すなわち、空回り防止機構によって、容器１００は、容器ホルダ４０に保持されて、容器ホルダ４０と一体的に挙動することが可能になる。本実施の形態では、空回り防止機構は、図５（Ａ）及び図５（Ｃ）に示すように、凸部１３０の外周に設けられた凹部１３２によって実現されている。すなわち本実施の形態では、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、凹部１３２に、容器ホルダ４０の凸部４６をはめ合わせることで、容器ホルダ４０内で容器１００が空回りすることを防止することが可能になる。
【００５３】
（３）収納物Ｍ
本実施の形態に適用可能な収納物Ｍは、流体として挙動するものであればよく、その組成や用途は特に限定されるものではない。収納物Ｍとして、流体成分（樹脂等）のみを含む材料や、流体成分のほかに粒状成分（粉状成分）を含む材料などを適用することができる。収納物Ｍとして、例えば、接着剤、シーラント剤、液晶材料、ＬＥＤの蛍光体と樹脂とを含む混合材料、半田ペースト、歯科用印象材料、歯科用セメント（穴埋め剤等）、液状の薬剤等の種々の材料を適用することができる。また、収納物Ｍとして、粒状（粉状）材料と、これを粉砕するためのメディア（例えばジルコニアボール）を適用することも可能である。あるいは、収納物Ｍとして、乳化処理の対象となる流体を適用することも可能である。
【００５４】
（４）収納物Ｍの処理方法
次に、本実施の形態に係る収納物Ｍの処理方法について、図７を参照して説明する。なお、図７は、収納物Ｍの処理方法を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
本実施の形態に係る収納物Ｍの処理方法は、図７に示すように、収納物Ｍが収納された容器１００を容器ホルダ４０に保持させる工程（ステップＳ１１０）と、区画体２０を所望の温度に調整する工程（ステップＳ１２０）と、容器ホルダ４０（容器１００）を公転させながら自転させて収納物Ｍに遠心力を作用させる工程（ステップＳ１３０）とを含む。これにより、容器１００に収納された収納物Ｍに遠心力が作用し、収納物Ｍが処理（撹拌、脱泡、粉砕、乳化等）される。図８に、収納物Ｍを処理している状況を、模式的に示す。
【００５６】
本実施の形態では、区画体２０を所望の温度に調整する工程（ステップＳ１２０）は、回転体３０を停止した状態で行ってもよく、回転体３０を回転させながら行ってもよい。区画体２０の設定温度は、収納物Ｍの処理条件や目的に合わせて適宜設定するが、その具体的な値は、例えば実験によって導出することができる。
【００５７】
また、収納物Ｍに遠心力を作用させる工程（ステップＳ１３０）では、容器１００の回転数（回転体３０の回転数）、及び、運転時間は、収納物Ｍの処理条件や目的に合わせて適宜設定する。具体的な値は実験によって導出することができるが、例えば回転体３０の回転数を２０００ｒｐｍ程度に、運転時間を数分〜数十分程度に設定することができる。
【００５８】
（５）作用効果
以下、本実施の形態に係る遠心機１が奏する作用効果について説明する。
【００５９】
遠心機１によると、区画体２０を温調することにより、回転体３０の回転時に、収納物Ｍの温度を効率よく調整することが可能になる。以下、この作用について詳述する。なお、図９及び図１０は、この作用効果を説明するための図である。
【００６０】
区画体２０内で回転体３０が回転すると、区画体２０内の空気は、回転体３０の回転に伴って、回転軸線Ｌ１を中心に回転する。回転する空気には遠心力が作用するため、区画体２０内の空気は、回転軸線Ｌ１を中心とする円の円周方向に移動しながら、回転軸線Ｌ１から区画体２０の外周に向かう方向（図９における矢印Ｙ１が示す方向）に移動することになる。すなわち、遠心機１が凸状体５０を有しない場合には、区画体２０の内部における区画体２０の径方向（詳しくは、回転軸線Ｌ１を中心とする円の径方向）への空気の移動は、回転軸線Ｌ１から離れる方向への移動のみとなる。
【００６１】
ところで、本実施の形態では、温調機８０は区画体２０の温度を調整するため、区画体２０内の空気のうち、区画体２０の近傍に存在する空気のみが温調される。区画体８０内の空気の径方向への移動が回転軸線Ｌ１から離れる方向のみとなっている場合（図９における矢印Ｙ１の流れしかない場合）、区画体２０の近傍で温調された空気は、区画体２０の内側（回転軸線Ｌ１）に向かって移動することができずに区画体２０の外周近傍に留まるため、容器１００内の収納物Ｍの温度を効率よく調整することは難しかった。
【００６２】
これに対して本実施の形態では、遠心機１は凸状体５０を有しており、これにより、容器１００内の収納物Ｍの温度を効率よく調整することが可能になる。
【００６３】
すなわち、本実施の形態では、区画体２０内の空気は、回転体３０の回転に伴って流動し、凸状体５０に衝突する。凸状体５０に衝突した空気は、回転体３０の回転方向への移動が阻害されるため、図１０に示すように、凸状体５０に沿って区画体２０の内側（回転軸線Ｌ１）に向かって移動することになる。すなわち、凸状体５０の近傍（特に、凸状体５０の回転体３０の回転方向とは反対方向を向く面の近傍）では、回転軸線Ｌ１に向かって移動する空気の流れが発生する（図９の矢印Ｙ２）。そして、回転軸線Ｌ１の近傍まで移動してきた空気は、回転体３０の回転に伴う流動を開始し、区画体２０の外周に向かう移動を開始する。また、区画体２０の外周近傍では、凸状体５０の近傍の圧力が小さくなる（負圧になる）ことから、区画体２０の内側面に沿って凸状体５０に向かって移動する空気の流れが発生する。これらの現象が連続的に発生する結果、図９に模式的に示すように、区画体２０の内部には、回転軸線Ｌ１から区画体２０の外周に向かう流れ（矢印Ｙ１）と、区画体２０の外周から回転軸線Ｌ１に向かう流れ（矢印Ｙ２）が併存した対流が発生する。すなわち、遠心機１によると、回転体３０を回転させることによって、区画体２０内の空気が、区画体２０の径方向に移動することになる。これにより、区画体２０の温度を、空気を介して区画体２０が区画する空間の内部（容器１００）に伝えることができるようになり、そのため、容器１００内の収納物Ｍの温度を、効率よく調整することが可能になる。
【００６４】
特に、本実施の形態では、遠心機１の容器ホルダ４０は、容器１００の底面が容器ホルダ４０の内底面と間隔をあけて配置されるように容器１００を支持し、かつ、容器ホルダ４０の側面には容器１００の底面と容器ホルダ４０の内底面との間の空間を露出させる貫通穴４８が形成されている（図８参照）。これにより、区画体２０内の空気（区画体２０によって温調された空気）と、容器１００との接触頻度を高めることができ、容器１００（収納物Ｍ）の温度を、効率よく調整することが可能になる。
【００６５】
また、本実施の形態では、遠心機１の回転体３０は、区画体２０内で空気を押圧する押圧部３５を有する構成となっている。そのため、区画体２０内で、空気を、効率よく回転体３０の回転方向に流動させることができ、区画体２０内の空気の温調効率を高めることができる。
【００６６】
（６）効果の確認
本発明の効果を確認するため、株式会社シンキー社製NP-100を利用して、凸状体５０を備えている場合と、凸状体５０を備えていない場合について、材料処理の前後の材料及び区画体２０の温度を測定した。なお、本実験では、図１及び図３に示すように、四個の凸状体５０を、等間隔に配列した。また、本実験では、温調機８０として冷却機を利用した。測定結果を、表１に示す。
【表１】
【００６７】
二つの測定結果を見ると、凸状体５０を備えていない場合には、処理前後で材料温度が3.1度低下しているのに対して、凸状体５０を備えている場合には材料温度が7.4度低下していることがわかる。このことから、凸状体５０を備えている場合の方が、材料温度を低下させる効果に優れていることがわかる。また、二つの測定結果を見ると、凸状体５０を備えていない場合には、処理前後で区画体２０の温度が0.1度上昇しているのに対して、凸状体５０を備えている場合には区画体２０の温度が2.1度上昇していることがわかる。このことから、凸状体５０を備えている場合の方が、区画体２０と空気との間で熱交換が効率よく行われていることがわかる。
【符号の説明】
【００６８】
１…遠心機、 １０…筐体、 １２…第１の支持基板、 １３…支持体、 １４…第２の支持基板、 １５…支持体、 １６…保持部材、 ２０…区画体、 ３０…回転体、 ３２…回転軸、 ３４…板状部材、 ３５…押圧部、 ３７…錘体、 ３８…調整錘、 ４０…容器ホルダ、 ４４…容器支持部、 ４６…凸部、 ４８…貫通穴、 ５０…凸状体、 ５２…底面部、 ５４…側面部、 ６２…モータ、 ６４…プーリ、 ６６…プーリ、 ６８…ベルト、 ７２…自転歯車、 ７４…自転力付与歯車、 ７６…自転動力伝達機構、 ８０…温調機、 ８２…管、 ８４…熱交換部、 ８６…温調部、 ８８…ポンプ、 ９０…制御手段、 ９２…ＣＰＵ、 ９４…駆動制御部、 ９５…温調機制御部、 ９６…回転センサ、 ９７…温度センサ、 ９８…操作部、 ９９…表示部、 １００…容器、 １１０…容器本体、 １２０…蓋体、 １２２…内蓋、 １２４…外蓋、 １３０…凸部、 １３２…凹部、 Ｌ１…回転軸線、 Ｌ２…自転軸線、 Ｍ…収納物
【技術分野】
【０００１】
本発明は、材料に遠心力を作用させる遠心機、特に、材料を収納した容器を公転させながら自転させることによって、材料に遠心力を作用させる遠心機に関する。
【背景技術】
【０００２】
材料を収納した容器を公転させながら自転させることによって、材料に遠心力を作用させる遠心機（自転公転式の遠心機）が知られている。この遠心機は、例えば特許文献１にあるように、材料の撹拌処理と脱泡処理とを同時に行う、撹拌脱泡装置として利用されることがあった。あるいはこの遠心機は、材料を粉砕するボールミル（特許文献２参照）や、材料を乳化する乳化装置（特許文献３参照）として利用されることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第4084493号公報
【特許文献２】特開2002-143706号公報
【特許文献３】特開2010-194470号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、材料の高機能化に伴って、材料の温度管理の要請が高まっている。自転公転式の遠心機においても、材料の温度を管理することができれば、より適した条件で材料の処理を行うことが可能になる。
【０００５】
本発明の一つの態様は、材料の温度を調整することが可能な遠心機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
（１）本発明の一つの実施態様は、
容器を公転させながら自転させることによって、前記容器に収納された収納物に遠心力を作用させる自転公転式の遠心機であって、
所定の回転軸線を中心に回転可能に構成された回転体と、
前記回転体の前記回転軸線から所定の間隔をあけた位置に、前記回転体に対して回転可能に取り付けられている、前記容器を保持する容器ホルダと、
前記回転体が回転する領域を含む空間を区画する区画体と、
前記区画体の内面から前記領域に向かって突出する、一又は複数の凸状体と、
前記区画体の温度を調整する温調機と、
を有する遠心機を提供する。
【０００７】
この実施態様によると、温度を調整しながら、容器に収納された収納物に遠心力を作用させる処理を行うことが可能な遠心機を提供することができる。
【０００８】
（２）この遠心機において、
前記回転体は、その回転方向に向かって前記空間内の空気を押圧する押圧部を有してもよい。
【０００９】
（３）この遠心機において、
前記凸状体は、前記回転軸線を中心とする円周と交差するように延びる形状となっていてもよい。
【００１０】
（４）この遠心機において、
前記凸状体は、前記空間の外周近傍に配置されてもよい。
【００１１】
（５）この遠心機において、
前記凸状体は、前記領域に近接していてもよい。
【００１２】
（６）この遠心機において、
前記容器ホルダの側面には貫通穴が形成されていてもよい。
【００１３】
（７）この遠心機において、
前記容器ホルダは、前記容器の底面が前記容器ホルダの内底面と間隔をあけて配置されるように前記容器を支持する、容器支持部を有し、
前記容器ホルダの前記貫通穴は、前記容器の前記底面と前記容器ホルダの内底面との間の空間を露出させるように構成されていてもよい。
【００１４】
（８）この遠心機において、
前記容器支持部は、前記容器ホルダの上端であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図２】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図３】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図４】本実施の形態に係る遠心機について説明するための図。
【図５】本実施の形態に適用可能な容器について説明するための図。
【図６】本実施の形態に適用可能な容器について説明するための図。
【図７】本実施の形態に係る収納物の処理方法を説明するための図。
【図８】本実施の形態に係る収納物の処理状態を説明するための図。
【図９】本実施の形態の作用効果を説明するための図。
【図１０】本実施の形態の作用効果を説明するための図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は以下の実施の形態に限定されるものではない。すなわち、以下の実施の形態で説明するすべての構成が本発明にとって必須であるとは限らない。また、本発明は、以下の内容を自由に組み合わせたものを含む。
【００１７】
（１）遠心機１の構成
以下、本実施の形態に係る遠心機１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。なお、遠心機１は、容器１００を公転させながら自転させることによって、容器１００に収納された収納物Ｍ（材料）に遠心力を作用させる装置であって、例えば収納物Ｍを、撹拌・脱泡、粉砕、乳化する装置として実現される。
【００１８】
（a）筐体１０
遠心機１は、図１に示すように、筐体１０を有する。筐体１０は遠心機１の外形を形作る部材であって、その内部に、後述する種々の機構が収納される。筐体１０は、第１の支持基板１２及び第２の支持基板１４を有する。第１の支持基板１２は、後述する区画体２０を支持する役割を果たす。また、第１の支持基板１２には、後述する回転体３０の回転軸３２を保持するための保持部材１６が固定されている。そして、第２の支持基板１４は、第１の支持基板１２及びモータ６２（詳細は後述）を支持する役割を果たす。なお、本実施の形態では、第１の支持基板１２は、支持体１３を介して、第２の支持基板１４に支持されている。また、第２の支持基板１４は、支持体１５を介して、筐体１０（その底面）に支持されている。
【００１９】
（ｂ）区画体２０
遠心機１は、図１に示すように、区画体２０を有する。区画体２０は、回転体３０が回転する領域を含む空間を区画する部材である。区画体２０は、開閉可能に構成された蓋２２を有し、蓋２２をあけると容器ホルダ４０が露出して、容器ホルダ４０に容器１００を着脱することが可能になる。なお、区画体２０は、後述する温調機によって温度が調整される。そのため、熱伝導率の高い材料で構成することが好ましい。
【００２０】
（ｃ）回転体３０
遠心機１は、図１に示すように、回転体３０を有する。回転体３０は、回転軸線Ｌ１を中心に、筐体１０（第１及び第２の支持基板１２，１４）に対して回転可能に構成されている。具体的には、遠心機１では、回転体３０には回転軸３２が固定されており、回転軸３２がベアリングを介して保持部材１６に保持されている。これにより、回転体３０を、筐体１０に対して回転可能とすることができる。
【００２１】
回転体３０は、図２及び図３に示すように、回転体３０の回転方向に向かって区画体２０内の空気を押圧する押圧部３５を有する。本実施の形態では、回転体３０は、図２及び図３に示すように、回転軸線Ｌ１及び自転軸線Ｌ２（後述）を含む仮想平面（あるいは、自転軸線Ｌ２を含み、回転軸線Ｌ１と平行に延びる仮想平面）と平行に延びる板状部材３４を有する。そして、この板状部材３４のうち、回転体３０の回転方向を向く面によって、押圧部３５が実現されている。すなわち、図３において、回転体３０の回転方向は時計方向となる。本実施の形態では、押圧部３５は、後述する容器ホルダ４０の直前に配置される。
【００２２】
回転体３０には、図１に示すように、錘体３７及び調整錘３８が取り付けられている。錘体３７の重量、及び、調整錘３８の位置を調整することにより、回転体３０を安定して回転させることが可能になる。
【００２３】
（ｄ）容器ホルダ４０
遠心機１は、図１〜図３に示すように、容器ホルダ４０を含む。容器ホルダ４０は、後述する容器１００を保持する役割を果たす。容器ホルダ４０は、回転体３０の、回転軸線Ｌ１から所定間隔離れた位置に取り付けられている。これにより、容器ホルダ４０は、回転体３０の回転に伴って、回転軸線Ｌ１を中心に公転することとなる。
【００２４】
容器ホルダ４０は、回転体３０に対して自転（回転）可能に取り付けられている。具体的には、遠心機１では、図１に示すように、容器ホルダ４０は、ベアリングを介して回転体３０に保持された構成となっている。これにより、容器ホルダ４０が、回転体３０に対して自転可能となる。
【００２５】
なお、本実施の形態では、容器ホルダ４０は、その自転軸線Ｌ２が、回転軸線Ｌ１（公転軸線）と斜めに交差するように構成されている。具体的には、遠心機１は、自転軸線Ｌ２が回転軸線Ｌ１と４５度の角度で交差するように構成されている。ただし、回転軸線Ｌ１と自転軸線Ｌ２との交差角は４５度に限定されるものではなく、収納物Ｍの性質に合わせて適宜設定することができる。
【００２６】
容器ホルダ４０は、容器支持部４４を有する。容器支持部４４は、容器１００を支持する役割を果たす。本実施の形態では、容器支持部４４は、容器ホルダ４０の上端によって実現されている（図６（Ａ）及び図８参照）。なお、本実施の形態では、容器支持部４４は、容器１００の底面が容器ホルダ４０の内底面と間隔をあけて配置されるように、容器１００を支持する（図８参照）。言い換えると、容器ホルダ４０は、上端（容器支持部４４）から内底面までの距離が、容器１００の凸部１３０（凸部１３０の下面）から容器１００の底面までの距離よりも長くなるように構成されていると言える。
【００２７】
本実施の形態では、図１〜図３に示すように、容器ホルダ４０は、３個の凸部４６が取り付けられた構成となっている。凸部４６によって、容器ホルダ４０の内部で容器１００が空回りすることを防止することができる。ただし、容器ホルダ４０は、凸部４６を有しない構成とすることも可能である（図示せず）。
【００２８】
本実施の形態では、図１〜図３に示すように、容器ホルダ４０は、側面に貫通穴４８があいた構成となっている。貫通穴４８は、容器ホルダ４０の側面の下端部近傍に配置される。これによって、貫通穴４８から、容器１００の底面と容器ホルダ４０の内底面との間の空間を露出させることができる（図８参照）。ただし変形例として、容器ホルダ４０を、貫通穴４８を有しない形状とすることも可能である（図示せず）。
【００２９】
（ｅ）凸状体５０
遠心機１は、凸状体５０を有する。凸状体５０は、区画体２０の内面から回転体３０（回転体３０が回転する領域）に向かって突出する部材である。凸状体５０は、回転体３０（回転体３０が回転する領域）に近接するように設けられている。凸状体５０は、回転軸線Ｌ１を中心とする円周と交差するように延びる形状となっている。本実施の形態では、凸状体５０は、回転軸線Ｌ１を中心とする円周と直交するように延びる形状となっている。また、本実施の形態では、凸状体５０は、区画体２０の底面に沿って延びる底面部５２と、区画体２０の側面に沿って延びる側面部５４とを含む。すなわち、凸状体５０は、正面から見てＬ字状の板状体によって実現されている（図３参照）。また、本実施の形態では、凸状体５０は、上視図において、区画体２０（区画体２０が区画する空間）の外周近傍を含む領域に配置されているといえる。また、本実施の形態では、四個の凸状体５０が、区画体２０内に等間隔に配置されている。
【００３０】
ただし、凸状体５０の形状、配置、数量はこれに限られるものではない。凸状体５０は、区画体２０内に一つのみ配置されていてもよく、二個以上の複数個配置されていてもよい。また、凸状体５０は、区画体２０の底面に沿って延びる底面部のみで構成することや、区画体２０の側面に沿って延びる側面部のみで構成することも可能である。あるいは、凸状体５０は、区画体２０の上面（例えば蓋２２）に設けることも可能である。また、凸状体５０は、回転軸線Ｌ１を中心とする円周と斜めに交差するように延びる形状とすることも可能である。
【００３１】
（ｆ）駆動機構
遠心機１は、容器ホルダ４０（容器１００）を公転させながら自転させる駆動機構を含む。以下、駆動機構の構成について説明する。
【００３２】
駆動機構は、モータ６２を有する。モータ６２は、回転体３０（回転軸３２）を回転させる役割を果たす。モータ６２は、プーリ６４及びプーリ６６、並びに、ベルト６８を介して、回転軸３２（回転体３０）を回転させるように構成されている。本実施の形態では、回転体３０が回転すると、容器ホルダ４０（容器１００）が公転することになる。そのため、モータ６２を、容器ホルダ４０（容器１００）を公転させるための公転駆動機構と称することができる。なお、モータ６２は、インダクションモータやサーボモータ、あるいはＰＭモータなど、既に公知となっているいずれかのモータを利用することが可能である。
【００３３】
駆動機構は、また、自転力付与機構を有する。本実施の形態では、自転力付与機構は、容器ホルダ４０の公転に伴って（回転体３０の回転に伴って）、容器ホルダ４０に自転力を付与するように構成されている。以下、自転力付与機構について説明する。
【００３４】
自転力付与機構は、自転歯車７２を有する。自転歯車７２は、容器ホルダ４０に固定されており、容器ホルダ４０と一体的に挙動する。また、自転力付与機構は、自転力付与歯車７４を有する。自転力付与歯車７４は、回転軸３２と同心に設けられている。なお、本実施の形態では、自転力付与歯車７４は、筐体１０に対して固定されている。そして、自転力付与機構は、自転歯車７２と自転力付与歯車７４との間で動力を伝達する自転動力伝達機構７６を有する。本実施の形態では、自転動力伝達機構７６は、回転体３０に回転可能に取り付けられた、第１中継歯車及び第２中継歯車によって実現されている。なお、第１中継歯車及び第２中継歯車は固定されており、同じ回転数で回転することになる。
【００３５】
この自転力付与機構によると、自転動力伝達機構７６によって、自転歯車７２の挙動と、自転力付与歯車７４の挙動とが関連付けられ、自転歯車７２と自転力付与歯車７４とが、遊星歯車機構と同様の挙動を示すことになる。そして、本実施の形態では、自転歯車７２が筐体１０に対して固定されていることから、回転体３０を回転させると、自転歯車７２は、回転軸線Ｌ１を中心に公転しながら、自転軸線Ｌ２を中心に自転することになる。すなわち遠心機１では、モータ６２で回転体３０を回転させると、自転歯車７２は公転しながら自転し、自転歯車７２に固定された容器ホルダ４０が、公転しながら自転することになる。
【００３６】
なお、変形例として、駆動機構を、自転力付与歯車７４を筐体１０に対して回転可能に構成し、自転力付与歯車７４を所望の回転数で回転させるための調整機構をさらに備えた構成とすることも可能である（図示せず）。先に説明したとおり、駆動機構では、自転歯車７２の回転数と自転力付与歯車７４の回転数とが、自転動力伝達機構７６によって関連付けられる。そのため、自転歯車７２を公転させながら（回転体３０を回転させながら）、自転力付与歯車７４の回転数を調整することにより、自転歯車７２の自転数を制御することが可能になる。なお、この調整機構は、例えばモータやブレーキなど、既に公知となっているいずれかの機構によって実現することができる。
【００３７】
また、他の変形例として、動力伝達要素に、プーリ及びベルトを利用することも可能である（図示せず）。
【００３８】
（ｇ）温調機８０
遠心機１は、図１及び図３に示すように、温調機８０を有する。温調機８０は、区画体２０の温度を調整する役割を果たす。
【００３９】
本実施の形態では、温調機８０は、管８２を有する。管８２は、熱媒体（加熱用熱媒体・冷却用熱媒体）の流路を構成する部材であり、区画体２０の外周に巻き回された熱交換部８４を有する。温調機８０は、また、熱媒体の温度を調整する温調部８６と、熱媒体を流動（循環）させるポンプ８８とを有する。温調機８０では、温調部８６で温調された熱媒体がポンプ８８によって熱交換部８４に送られる。熱媒体は、熱交換部８４内を流れながら区画体２０と熱交換し、区画体２０の温度を調整する。熱交換を終えた熱媒体は、再度温調部８６で温調され、ポンプ８８によって熱交換部８４に送られて区画体２０と熱交換を行う。これを繰り返すことによって、区画体２０を所望の温度に調整することが可能になる。なお、本実施の形態では、温調機８０として、冷却機及び加熱機のいずれを利用することも可能である。
【００４０】
（ｈ）制御手段９０
遠心機１は、図４に示すように、制御手段９０を有する。制御手段９０は、遠心機１の動作を統括制御する役割を果たす。以下、制御手段９０について説明する。
【００４１】
制御手段９０は、マイクロプロセッサ（ＣＰＵ９２）と、駆動機構（モータ６２）の動作を制御する駆動制御部９４と、温調機８０の動作を制御する温調機制御部９５とを含む。そして、ＣＰＵ９２は、運転データ（例えば、収納物Ｍの処理条件に合わせてユーザが入力したデータ）に基づいて駆動制御部９４及び温調機制御部９５に各種の信号を出力することにより、遠心機１の動作を制御する。
【００４２】
先述したように、遠心機１では、容器ホルダ４０は回転体３０の回転に伴って公転することから、モータ６２の出力を制御することによって、容器ホルダ４０の公転数が制御される。すなわち、モータ６２の出力を制御することにより、容器ホルダ４０を所望の公転数で公転させることが可能になる。
【００４３】
例えばモータ６２としてインダクションモータを採用する場合には、駆動制御部９４は、インバータの動作を制御し、モータ６２に供給される交流電力の周波数を所定値とするためのインバータ制御部によって実現することができる。あるいは、モータ６２としてサーボモータを採用する場合には、駆動制御部９４は、専用のドライバ及びハードウェアによって実現され、モータ６２を所望の回転数で動作させるための各種処理を行う。また、駆動制御部９４を、回転センサ９６で検出された容器ホルダ４０の回転数情報を取得し（例えばＣＰＵ９２を介して取得し）、当該回転数情報に基づいて、回転体３０の回転数を調整するための種々の処理を行うように構成することも可能である。
【００４４】
また、遠心機１では、温調機８０は、温調部８６、及び、ポンプ８８の動作を制御することにより、その動作が決定される。すなわち、温調部８６の設定温度及びポンプの動作を制御することにより、温調機８０に所望の動作をさせることが可能になる。このことから本実施の形態では、温調機制御部９５を、温調部８６の動作を制御して設定温度を調整する温度制御部と、ポンプの動作を制御するポンプ制御部とを有する構成とすることができる。
【００４５】
そして、ＣＰＵ９２は、所定のタイミングで、駆動制御部９４及び温調機制御部９５に各種の信号（容器ホルダ４０の目標回転数データ・区画体２０の目標温度データ等）を送信する処理を行う。これにより、容器ホルダ４０を所望の回転数で回転させつつ、区画体２０を所望の温度に調整することができる。
【００４６】
なお、本実施の形態では、ＣＰＵ９２は、回転センサ９６を介して、回転体３０の回転数情報（容器ホルダ４０の回転数情報）を取得することが可能に構成されている。そして、ＣＰＵ９２は、この回転数情報を、経過時間と関連付けて図示しない記憶部に格納する処理を行うことも可能である。また、ＣＰＵ９２を、回転体３０の回転数情報に基づいて容器ホルダ４０の自転数情報を演算処理するように構成することも可能である。すなわち、遠心機１では、自転力付与歯車７４は回転不能に構成されているため、回転体３０の回転数が明らかになれば、動力伝達機構の各要素（動力伝達要素）のサイズデータから導出される係数を利用して、容器ホルダ４０の自転数を演算することが可能になる。
【００４７】
また、ＣＰＵ９２は、温度センサ９７を介して、区画体２０の温度情報を取得することが可能に構成されている。そして、ＣＰＵ９２は、この温度情報を、経過時間と関連付けて図示しない記憶部に格納する処理を行うことも可能である。また、ＣＰＵ９２は、区画体２０の温度情報と、設定温度情報とに基づいて、温調機制御部９５に送信するデータを導出する演算処理を行うように構成することも可能である。なお、温度センサ９７は、区画体２０の温度情報ではなく、容器ホルダ４０又は収納物Ｍの温度情報を取得するように構成することも可能である。
【００４８】
さらに、ＣＰＵ９２は、操作部９８から入力された動作データを受け付けて、図示しない記憶部に格納する処理や、表示部９９に各種情報（操作部９８から入力された動作データや、遠心機１の運転状況等）を表示させるための処理を行う。
【００４９】
（２）容器１００
次に、本実施の形態に適用可能な容器１００について、図５（Ａ）〜図６（Ｂ）を参照して説明する。ここで、図５（Ａ）は容器１００の側面図であり、図５（Ｂ）は図５（Ａ）のVB−VB線断面図であり、図５（Ｃ）は図５（Ａ）のVC−VC線断面図である。また、図６（Ａ）は容器１００が容器ホルダ４０に保持された状態の側面の一部拡大図であり、図６（Ｂ）は図６（Ａ）のVIB−VIB線断面図である。
【００５０】
容器１００は、容器本体１１０と、蓋体１２０とを有する。容器本体１１０は、内部に収納物Ｍを収納する役割を果たす。容器本体１１０の材質は特に限定されるものではなく、用途に合わせて適宜選択することができる。容器本体１１０は、例えば樹脂や、金属、ガラス、ジルコニア等、既に公知となっているいずれかの容器を適用することができる。また、蓋体１２０は、容器本体１１０の開口をふさぐ役割を果たし、本実施の形態では、内蓋１２２及び外蓋１２４を含んで構成されている。なお変形例として、蓋体１２０を利用しないで、収納物Ｍの処理を行うことも可能である（図示せず）。
【００５１】
容器１００は、凸部１３０を有する。凸部１３０は、容器本体１１０の外側面から突出するように構成されている。凸部１３０は、図６（Ａ）に示すように、容器１００が容器ホルダ４０に保持されたときに、容器ホルダ４０の容器支持部４４と接触する。すなわち、容器１００は、凸部１３０によって、容器ホルダ４０に支持される構成となっている。
【００５２】
容器１００は、空回り防止機構を有する。空回り防止機構は、容器１００が、容器ホルダ４０内で空回りすることを防止する役割を果たす。すなわち、空回り防止機構によって、容器１００は、容器ホルダ４０に保持されて、容器ホルダ４０と一体的に挙動することが可能になる。本実施の形態では、空回り防止機構は、図５（Ａ）及び図５（Ｃ）に示すように、凸部１３０の外周に設けられた凹部１３２によって実現されている。すなわち本実施の形態では、図６（Ａ）及び図６（Ｂ）に示すように、凹部１３２に、容器ホルダ４０の凸部４６をはめ合わせることで、容器ホルダ４０内で容器１００が空回りすることを防止することが可能になる。
【００５３】
（３）収納物Ｍ
本実施の形態に適用可能な収納物Ｍは、流体として挙動するものであればよく、その組成や用途は特に限定されるものではない。収納物Ｍとして、流体成分（樹脂等）のみを含む材料や、流体成分のほかに粒状成分（粉状成分）を含む材料などを適用することができる。収納物Ｍとして、例えば、接着剤、シーラント剤、液晶材料、ＬＥＤの蛍光体と樹脂とを含む混合材料、半田ペースト、歯科用印象材料、歯科用セメント（穴埋め剤等）、液状の薬剤等の種々の材料を適用することができる。また、収納物Ｍとして、粒状（粉状）材料と、これを粉砕するためのメディア（例えばジルコニアボール）を適用することも可能である。あるいは、収納物Ｍとして、乳化処理の対象となる流体を適用することも可能である。
【００５４】
（４）収納物Ｍの処理方法
次に、本実施の形態に係る収納物Ｍの処理方法について、図７を参照して説明する。なお、図７は、収納物Ｍの処理方法を説明するためのフローチャートである。
【００５５】
本実施の形態に係る収納物Ｍの処理方法は、図７に示すように、収納物Ｍが収納された容器１００を容器ホルダ４０に保持させる工程（ステップＳ１１０）と、区画体２０を所望の温度に調整する工程（ステップＳ１２０）と、容器ホルダ４０（容器１００）を公転させながら自転させて収納物Ｍに遠心力を作用させる工程（ステップＳ１３０）とを含む。これにより、容器１００に収納された収納物Ｍに遠心力が作用し、収納物Ｍが処理（撹拌、脱泡、粉砕、乳化等）される。図８に、収納物Ｍを処理している状況を、模式的に示す。
【００５６】
本実施の形態では、区画体２０を所望の温度に調整する工程（ステップＳ１２０）は、回転体３０を停止した状態で行ってもよく、回転体３０を回転させながら行ってもよい。区画体２０の設定温度は、収納物Ｍの処理条件や目的に合わせて適宜設定するが、その具体的な値は、例えば実験によって導出することができる。
【００５７】
また、収納物Ｍに遠心力を作用させる工程（ステップＳ１３０）では、容器１００の回転数（回転体３０の回転数）、及び、運転時間は、収納物Ｍの処理条件や目的に合わせて適宜設定する。具体的な値は実験によって導出することができるが、例えば回転体３０の回転数を２０００ｒｐｍ程度に、運転時間を数分〜数十分程度に設定することができる。
【００５８】
（５）作用効果
以下、本実施の形態に係る遠心機１が奏する作用効果について説明する。
【００５９】
遠心機１によると、区画体２０を温調することにより、回転体３０の回転時に、収納物Ｍの温度を効率よく調整することが可能になる。以下、この作用について詳述する。なお、図９及び図１０は、この作用効果を説明するための図である。
【００６０】
区画体２０内で回転体３０が回転すると、区画体２０内の空気は、回転体３０の回転に伴って、回転軸線Ｌ１を中心に回転する。回転する空気には遠心力が作用するため、区画体２０内の空気は、回転軸線Ｌ１を中心とする円の円周方向に移動しながら、回転軸線Ｌ１から区画体２０の外周に向かう方向（図９における矢印Ｙ１が示す方向）に移動することになる。すなわち、遠心機１が凸状体５０を有しない場合には、区画体２０の内部における区画体２０の径方向（詳しくは、回転軸線Ｌ１を中心とする円の径方向）への空気の移動は、回転軸線Ｌ１から離れる方向への移動のみとなる。
【００６１】
ところで、本実施の形態では、温調機８０は区画体２０の温度を調整するため、区画体２０内の空気のうち、区画体２０の近傍に存在する空気のみが温調される。区画体８０内の空気の径方向への移動が回転軸線Ｌ１から離れる方向のみとなっている場合（図９における矢印Ｙ１の流れしかない場合）、区画体２０の近傍で温調された空気は、区画体２０の内側（回転軸線Ｌ１）に向かって移動することができずに区画体２０の外周近傍に留まるため、容器１００内の収納物Ｍの温度を効率よく調整することは難しかった。
【００６２】
これに対して本実施の形態では、遠心機１は凸状体５０を有しており、これにより、容器１００内の収納物Ｍの温度を効率よく調整することが可能になる。
【００６３】
すなわち、本実施の形態では、区画体２０内の空気は、回転体３０の回転に伴って流動し、凸状体５０に衝突する。凸状体５０に衝突した空気は、回転体３０の回転方向への移動が阻害されるため、図１０に示すように、凸状体５０に沿って区画体２０の内側（回転軸線Ｌ１）に向かって移動することになる。すなわち、凸状体５０の近傍（特に、凸状体５０の回転体３０の回転方向とは反対方向を向く面の近傍）では、回転軸線Ｌ１に向かって移動する空気の流れが発生する（図９の矢印Ｙ２）。そして、回転軸線Ｌ１の近傍まで移動してきた空気は、回転体３０の回転に伴う流動を開始し、区画体２０の外周に向かう移動を開始する。また、区画体２０の外周近傍では、凸状体５０の近傍の圧力が小さくなる（負圧になる）ことから、区画体２０の内側面に沿って凸状体５０に向かって移動する空気の流れが発生する。これらの現象が連続的に発生する結果、図９に模式的に示すように、区画体２０の内部には、回転軸線Ｌ１から区画体２０の外周に向かう流れ（矢印Ｙ１）と、区画体２０の外周から回転軸線Ｌ１に向かう流れ（矢印Ｙ２）が併存した対流が発生する。すなわち、遠心機１によると、回転体３０を回転させることによって、区画体２０内の空気が、区画体２０の径方向に移動することになる。これにより、区画体２０の温度を、空気を介して区画体２０が区画する空間の内部（容器１００）に伝えることができるようになり、そのため、容器１００内の収納物Ｍの温度を、効率よく調整することが可能になる。
【００６４】
特に、本実施の形態では、遠心機１の容器ホルダ４０は、容器１００の底面が容器ホルダ４０の内底面と間隔をあけて配置されるように容器１００を支持し、かつ、容器ホルダ４０の側面には容器１００の底面と容器ホルダ４０の内底面との間の空間を露出させる貫通穴４８が形成されている（図８参照）。これにより、区画体２０内の空気（区画体２０によって温調された空気）と、容器１００との接触頻度を高めることができ、容器１００（収納物Ｍ）の温度を、効率よく調整することが可能になる。
【００６５】
また、本実施の形態では、遠心機１の回転体３０は、区画体２０内で空気を押圧する押圧部３５を有する構成となっている。そのため、区画体２０内で、空気を、効率よく回転体３０の回転方向に流動させることができ、区画体２０内の空気の温調効率を高めることができる。
【００６６】
（６）効果の確認
本発明の効果を確認するため、株式会社シンキー社製NP-100を利用して、凸状体５０を備えている場合と、凸状体５０を備えていない場合について、材料処理の前後の材料及び区画体２０の温度を測定した。なお、本実験では、図１及び図３に示すように、四個の凸状体５０を、等間隔に配列した。また、本実験では、温調機８０として冷却機を利用した。測定結果を、表１に示す。
【表１】
【００６７】
二つの測定結果を見ると、凸状体５０を備えていない場合には、処理前後で材料温度が3.1度低下しているのに対して、凸状体５０を備えている場合には材料温度が7.4度低下していることがわかる。このことから、凸状体５０を備えている場合の方が、材料温度を低下させる効果に優れていることがわかる。また、二つの測定結果を見ると、凸状体５０を備えていない場合には、処理前後で区画体２０の温度が0.1度上昇しているのに対して、凸状体５０を備えている場合には区画体２０の温度が2.1度上昇していることがわかる。このことから、凸状体５０を備えている場合の方が、区画体２０と空気との間で熱交換が効率よく行われていることがわかる。
【符号の説明】
【００６８】
１…遠心機、 １０…筐体、 １２…第１の支持基板、 １３…支持体、 １４…第２の支持基板、 １５…支持体、 １６…保持部材、 ２０…区画体、 ３０…回転体、 ３２…回転軸、 ３４…板状部材、 ３５…押圧部、 ３７…錘体、 ３８…調整錘、 ４０…容器ホルダ、 ４４…容器支持部、 ４６…凸部、 ４８…貫通穴、 ５０…凸状体、 ５２…底面部、 ５４…側面部、 ６２…モータ、 ６４…プーリ、 ６６…プーリ、 ６８…ベルト、 ７２…自転歯車、 ７４…自転力付与歯車、 ７６…自転動力伝達機構、 ８０…温調機、 ８２…管、 ８４…熱交換部、 ８６…温調部、 ８８…ポンプ、 ９０…制御手段、 ９２…ＣＰＵ、 ９４…駆動制御部、 ９５…温調機制御部、 ９６…回転センサ、 ９７…温度センサ、 ９８…操作部、 ９９…表示部、 １００…容器、 １１０…容器本体、 １２０…蓋体、 １２２…内蓋、 １２４…外蓋、 １３０…凸部、 １３２…凹部、 Ｌ１…回転軸線、 Ｌ２…自転軸線、 Ｍ…収納物
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を公転させながら自転させることによって、前記容器に収納された収納物に遠心力を作用させる自転公転式の遠心機であって、
所定の回転軸線を中心に回転可能に構成された回転体と、
前記回転体の前記回転軸線から所定の間隔をあけた位置に、前記回転体に対して回転可能に取り付けられている、前記容器を保持する容器ホルダと、
前記回転体が回転する領域を含む空間を区画する区画体と、
前記区画体の内面から前記領域に向かって突出する、一又は複数の凸状体と、
前記区画体の温度を調整する温調機と、
を有する遠心機。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心機において、
前記回転体は、その回転方向に向かって前記空間内の空気を押圧する押圧部を有する遠心機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の遠心機において、
前記凸状体は、前記回転軸線を中心とする円周と交差するように延びる形状となっている遠心機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心機において、
前記凸状体は、前記空間の外周近傍に配置される遠心機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心機において、
前記凸状体は、前記領域に近接している遠心機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の遠心機において、
前記容器ホルダの側面には貫通穴が形成されている遠心機。
【請求項７】
請求項６に記載の遠心機において、
前記容器ホルダは、前記容器の底面が前記容器ホルダの内底面と間隔をあけて配置されるように前記容器を支持する、容器支持部を有し、
前記容器ホルダの前記貫通穴は、前記容器の前記底面と前記容器ホルダの内底面との間の空間を露出させるように構成されている遠心機。
【請求項８】
請求項７に記載の遠心機において、
前記容器支持部は、前記容器ホルダの上端である遠心機。
【請求項１】
容器を公転させながら自転させることによって、前記容器に収納された収納物に遠心力を作用させる自転公転式の遠心機であって、
所定の回転軸線を中心に回転可能に構成された回転体と、
前記回転体の前記回転軸線から所定の間隔をあけた位置に、前記回転体に対して回転可能に取り付けられている、前記容器を保持する容器ホルダと、
前記回転体が回転する領域を含む空間を区画する区画体と、
前記区画体の内面から前記領域に向かって突出する、一又は複数の凸状体と、
前記区画体の温度を調整する温調機と、
を有する遠心機。
【請求項２】
請求項１に記載の遠心機において、
前記回転体は、その回転方向に向かって前記空間内の空気を押圧する押圧部を有する遠心機。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の遠心機において、
前記凸状体は、前記回転軸線を中心とする円周と交差するように延びる形状となっている遠心機。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の遠心機において、
前記凸状体は、前記空間の外周近傍に配置される遠心機。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の遠心機において、
前記凸状体は、前記領域に近接している遠心機。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の遠心機において、
前記容器ホルダの側面には貫通穴が形成されている遠心機。
【請求項７】
請求項６に記載の遠心機において、
前記容器ホルダは、前記容器の底面が前記容器ホルダの内底面と間隔をあけて配置されるように前記容器を支持する、容器支持部を有し、
前記容器ホルダの前記貫通穴は、前記容器の前記底面と前記容器ホルダの内底面との間の空間を露出させるように構成されている遠心機。
【請求項８】
請求項７に記載の遠心機において、
前記容器支持部は、前記容器ホルダの上端である遠心機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１２−１１５７５７（Ｐ２０１２−１１５７５７Ａ）
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２６７２６９（Ｐ２０１０−２６７２６９）
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（３９３０３０４０８）株式会社シンキー (34)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年６月２１日（２０１２．６．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月３０日（２０１０．１１．３０）
【出願人】（３９３０３０４０８）株式会社シンキー (34)
【Ｆターム（参考）】
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