(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、該回転軸の軸方向に沿って設けられた第１、第２の撹拌翼と、を有する撹拌体と、
前記回転軸と軸心が一致しない第１、第２の駆動軸と、
前記第１の駆動軸を前記回転軸の前記第１の撹拌翼側に連結する第１の軸継手と、
前記第２の駆動軸を前記回転軸の前記第２の撹拌翼側に連結する第２の軸継手と、
前記第１、第２の駆動軸を回転駆動する駆動部と、
を備えた撹拌装置であって、
前記駆動部は、
前記第１の駆動軸に駆動力を間欠的に伝達する第１の欠歯歯車、前記第２の駆動軸に駆動力を間欠的に伝達する第２の欠歯歯車、および、前記第１の欠歯歯車と前記第２の欠歯歯車に駆動力を伝達する動力側歯車を有し、
前記第１歯車の歯車部と欠歯部との境界が前記動力側歯車に対向する回転位置で前記第１歯車の歯車部と前記動力側歯車とを遊びなく対向させ、前記第２歯車の歯車部と欠歯部との境界が前記動力側歯車に対向する回転位置で、前記第２歯車の歯車部と前記動力側歯車とを遊びなく対向させる規制部材を備えたことを特徴とする撹拌装置。
【請求項２】
前記規制部材は、前記第１歯車の回転位置が、前記歯車部と欠歯部との境界が前記動力側歯車に対向する位置から離れるに従って、前記第１歯車の歯車部と前記動力側歯車との遊びを大きくし、前記第２歯車の回転位置が、前記歯車部と欠歯部との境界が前記動力側歯車に対向する位置から離れるに従って、前記第２歯車の歯車部と前記動力側歯車との遊びを大きくする請求項１に記載の撹拌装置。
【請求項３】
前記第１の撹拌翼は、第１撹拌面を有し、前記第２の撹拌翼は、前記第１撹拌面と異なる向きの第２撹拌面を有し、
前記駆動部は、
前記第１撹拌翼が前記第１撹拌面方向に揺動しているとき、前記第１の欠歯歯車の歯車部が前記動力側歯車と噛合し、前記第２の欠歯歯車の欠歯部が前記動力側歯車に対向して、前記第１の駆動軸を回転駆動し、
前記第２撹拌翼が前記第２撹拌面方向に揺動しているとき、前記第２の欠歯歯車の歯車部が前記動力側歯車と噛合し、前記第１の欠歯歯車の欠歯部が前記動力側歯車に対向して、前記第２の駆動軸を回転駆動し、前記第１、第２の駆動軸の回転駆動は、排他的にいずれか一方のみ行うことを特徴とする請求項１または２に記載の撹拌装置。
【請求項４】
前記撹拌体は、前記回転軸上に所定の間隔で中心を有し、前記中心軸方向の投影像が互いに直交する２つの同径の円板からなるツーサークルローラの凸包体である請求項１乃至３のいずれかに記載の撹拌装置。
【請求項５】
前記所定の間隔は、前記円板の半径の√２倍の間隔である請求項４に記載の撹拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、液体を撹拌する撹拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１、２に示すように、撹拌体を回転揺動運動させて液体を撹拌する装置が提案されている。この形態の撹拌装置は、撹拌体が複雑な回転揺動運動をして液体を撹拌するため、小さい電力で効率的に液体を撹拌することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−７４９６２号公報
【０００４】
【特許文献２】特開２００２−１４３６６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の撹拌装置は、撹拌体の左右両側をそれぞれ自在継手で支持し、左右の駆動軸の回転を左右の自在継手を介して撹拌体に伝達することによって、撹拌体を回転揺動運動させるものである。一般に自在継手は、駆動軸から被駆動軸に回転を伝達するとき、周期的な角度ずれを生じさせるものである。したがって、左右２本の駆動軸を同じ回転数（角速度）で回転させようとすると、上記の回転角度のずれによって機構に無理な力が掛かり、正常に回転しないばかりか、装置を壊してしまうことになる。【０００６】
このため、特許文献１の装置では、液圧モータで駆動することにより、液体の流動性で回転角度のずれを解消しており、特許文献２の装置では、駆動軸そのものをモータとし、ステータと電磁的に結合させる非接触とすることで、回転角度のずれを解消している。しかし、これらの機構は複雑であるとともに、メカニカルな直接的な動力の伝達でないために効率が低下するという問題点があった。【０００７】
この発明は、簡略な構造で無理な力を加えることなく撹拌体を駆動することのできる撹拌装置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】
【０００８】
この発明の撹拌装置は、撹拌体と、第１、第２の駆動軸と、第１、第２の軸継手と、駆動部とを備える。撹拌体は、回転軸と、回転軸の軸方向に沿って設けられた第１、第２の撹拌翼とを有する。第１、第２の駆動軸は、回転軸と軸心が一致しない。第１の軸継手は、第１の駆動軸を回転軸の第１の撹拌翼側に連結する。第２の軸継手は、第２の駆動軸を回転軸の第２の撹拌翼側に連結する。駆動部は、第１、第２の駆動軸を回転駆動する。【０００９】
駆動部は、第１の駆動軸に駆動力を間欠的に伝達する第１の欠歯歯車、第２の駆動軸に駆動力を間欠的に伝達する第２の欠歯歯車、および、第１の欠歯歯車と第２の欠歯歯車に駆動力を伝達する動力側歯車を有する。さらに、駆動部は、第１歯車の歯車部と欠歯部との境界が動力側歯車に対向する回転位置で第１歯車の歯車部と動力側歯車とを遊びなく対向させ、第２歯車の歯車部と欠歯部との境界が動力側歯車に対向する回転位置で、第２歯車の歯車部と動力側歯車とを遊びなく対向させる規制部材を備えている。【００１０】
規制部材は、第１歯車の回転位置が、歯車部と欠歯部との境界が動力側歯車に対向する位置から離れるに従って、第１歯車の歯車部と動力側歯車との遊びを大きくし、第２歯車の回転位置が、歯車部と欠歯部との境界が動力側歯車に対向する位置から離れるに従って、第２歯車の歯車部と動力側歯車との遊びを大きくするようにして、対向と解放がスムーズに行われるようにしてもよい。【００１１】
また、本発明は、以下のように構成してもよい。第１の撹拌翼が第１撹拌面を持ち、第２の撹拌翼が第１撹拌面と異なる向きの第２撹拌面を持つように構成する。駆動部では、第１撹拌翼が第１撹拌面方向に揺動しているとき、第１の欠歯歯車の歯車部が動力側歯車と噛合して第１の駆動軸を回転駆動し、第２の欠歯歯車は、欠歯部が動力側歯車に対向する。第２撹拌翼が第２撹拌面方向に揺動しているとき、第２の欠歯歯車の歯車部が動力側歯車と噛合して第２の駆動軸を回転駆動し、第１の欠歯歯車は、欠歯部が前記動力側歯車に対向する。この第１、第２の駆動軸による回転駆動は、排他的にいずれか一方のみ行が行われる。【００１２】
また、本発明の撹拌体を、回転軸上に所定の間隔で中心を有し、中心軸方向の投影像が互いに直交する２つの同径の円板からなるツーサークルローラの凸包体としてもよい。【００１３】
また、撹拌体の所定の間隔を、円板の半径の√２倍の間隔としてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
この発明によれば、簡略な構造で無理な力を加えることなく撹拌体を駆動することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、この発明の実施形態である撹拌装置の正面図である。
【図２】図２は、撹拌体の基本構造であるツーサークルローラを示す図である。
【図３】図３は、撹拌体の姿勢が変化した状態の撹拌装置の正面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図４Ｄ】図４Ｄは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図５Ａ】図５Ａは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図６】図６は、撹拌体の押し出し行程および復帰行程を説明する図である。
【図７Ａ】図７Ａは、撹拌体の押し出し行程および復帰行程を説明する図である。
【図７Ｂ】図７Ｂは、撹拌体の押し出し行程および復帰行程を説明する図である。
【図８Ａ】図８Ａは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図８Ｄ】図８Ｄは、撹拌体の姿勢変化を説明する図である。
【図９】図９は、駆動機構の構成図である。
【図１０】図１０は、撹拌体の回転角度と駆動軸の回転角度の関係を示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、左右の駆動軸の駆動角度範囲を説明する図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、左右の駆動軸の駆動角度範囲を説明する図である。
【図１２Ａ】図１２Ａは、２つの欠歯歯車の位相関係を説明する図である。
【図１２Ｂ】図１２Ｂは、２つの欠歯歯車の位相関係を説明する図である。
【図１２Ｃ】図１２Ｃは、２つの欠歯歯車の位相関係を説明する図である。
【図１２Ｄ】図１２Ｄは、２つの欠歯歯車の位相関係を説明する図である。
【図１３】図１３は、欠歯歯車の歯の構成例を示す図である。
【図１４】図１４は、駆動機構の欠歯歯車と動力側の歯車に回転ガイドを設けた構成例を示す図である。
【図１５Ａ】図１５Ａは、駆動機構の欠歯歯車と動力側の歯車の異なる回転位置の例を示す図である。
【図１５Ｂ】図１５Ｂは、駆動機構の欠歯歯車と動力側の歯車の異なる回転位置の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照してこの発明の実施形態である撹拌装置について説明する。図１は撹拌装置の正面図である。撹拌装置１は、液中に設置される装置であり、撹拌体１０、支持台１１、自在継手１２Ｌ，１２Ｒ、および支持台１１に内蔵された駆動機構３０を有している。
【００１７】
なお、以下の説明において、図１に示した撹拌装置１における上、下、左、右を、それぞれ上、下、左、右と呼び、紙面の裏方向を奥、紙面の表方向を手前と呼ぶ。
【００１８】
撹拌体１０は、支持台１１上に自在継手１２Ｌ，１２Ｒによって支持された滑らかな立体であり、図２に示すツーサークルローラの凸包立体（接地点を結ぶ線分で囲んだ立体)である。この撹拌体１０が駆動機構３０および自在継手１２Ｌ，１２Ｒによる駆動で回転揺動運動することにより、液体が撹拌される。
【００１９】
ここで、図２に示すツーサークルローラは、一例として、半径ｒの２つの円板１００Ｌ，１００Ｒを√２ｒの中心間距離で設け、これらの中心軸を互いに９０度ねじったものである。２つの円板１００Ｌ，１００Ｒの中心を通る直線が撹拌体（ツーサークルローラ）１０の回転軸１０１である。図１に示す形状の撹拌体１０は、このツーサークルローラの凸包立体であるため、内部に仮想の円板１００Ｌ，１００Ｒおよび回転軸１０１を内包している。
【００２０】
なお、以下の説明で用いる撹拌体１０（回転軸１０１）の回転角度は、図１の状態、すなわち、左ホーク１４Ｌが正面を向き、右ホーク１４Ｒが側面を向いた状態で、右の仮想の円板１００Ｒが垂直になっている状態を０度とし、駆動軸３５Ｌ，３５Ｒがそれぞれ左回り、右回りしたときの撹拌体１０の回転方向（左から見て右回り）を正転とした角度である。
【００２１】
撹拌体１０は、仮想の円板１００Ｌ，１００Ｒの中心軸を通る支持軸１５Ｌ，１５Ｒで自在継手１２Ｌ，１２Ｒに接続されている。支持軸１５Ｌ，１５Ｒは、仮想の円板１００Ｌ，１００Ｒの中心軸周りに回転自在である。自在継手１２Ｌ，１２Ｒは、上記の支持軸１５Ｌ，１５Ｒ、ホーク１４Ｌ，１４Ｒおよびヒンジ１３Ｌ，１３Ｒを有している。ヒンジ１３Ｌ，１３Ｒは、駆動機構３０（図９参照）から支持台１１上に突出した駆動軸３５Ｌ，３５Ｒの上端に固着されており、ホーク１４Ｌ，１４Ｒを揺動軸１３０Ｌ，１３０Ｒに垂直な平面内で揺動自在に支持する。ホーク１４Ｌ，１４Ｒは、ヒンジ１３Ｌ，１３Ｒによって揺動自在に支持され、支持軸１５Ｌ，１５Ｒの両端を回転自在に軸支する。
【００２２】
駆動軸３５Ｌ，３５Ｒは、後述する駆動機構３０により、それぞれ反対回りに回転する。たとえば、駆動軸３５Ｌが（上から見て（以下同じ））左回り（反時計回り）、駆動軸３５Ｒが右回り（時計回り）に回転する。ヒンジ１３Ｌ，１３Ｒは、駆動軸３５Ｌ，３５Ｒに固着されているため、駆動軸３５Ｌ，３５Ｒの回転に合わせて回転する。ホーク１４Ｌ，１４Ｒも、駆動軸３５Ｌ，３５Ｒの回転に合わせて水平方向に回転するが、支持軸１５Ｌ，１５Ｒで撹拌体１０を支持しつつ、ヒンジ１３Ｌ，１３Ｒの揺動軸１３０Ｌ，１３０Ｒを中心に揺動軸１３０Ｌ，１３０Ｒに垂直な平面内で揺動する。このホーク１４Ｌ，１４Ｒの回転および揺動に合わせて、撹拌体１０が回転揺動運動を行い、液体を撹拌する。
【００２３】
図３は撹拌装置１の撹拌体１０が、回転角度４５度へ回転したとき、すなわち、図１に示す姿勢（回転角度０度）から回転軸が４５度回転したときの撹拌体１０およびホーク１４Ｌ，１４Ｒの状態を示す図である。この図では、回転角度が０度の図１に比べて、左側のホーク１４Ｌが左回りに回転して撹拌体１０の左側（仮想の円板１００Ｌ）を図１の状態よりも上に持ち上げているとともに、右側のホーク１４Ｒが右回りに回転して、撹拌体１０の右側（仮想の円板１００Ｒ）を手前方向に倒れるように揺動させている。このように、撹拌体１０は単に回転軸１０１を中心として回転するのみでなく、ホーク１４Ｌ，１４Ｒの揺動によって上下、前後、左右に揺動する。
【００２４】
図４Ａ〜図８Ｄを参照して、撹拌体１０の回転揺動動作、すなわち撹拌動作について説明する。以下の説明では、説明および理解を容易にするため、撹拌体１０をツーサークルローラの形状で表して説明する。また、主として撹拌体１０の左側、すなわち円板１００Ｌの動作について説明する。撹拌体１０は、円板１００Ｌおよび円板１００Ｒを含む面に対してそれぞれ面対称であり、円板１００Ｌ，１００Ｒは表面、裏面で同様の動作をする。したがって、撹拌体１０の動作は１８０度で１サイクルであり、１回転（３６０度回転）する間に２サイクルの撹拌動作を行う。
【００２５】
図４Ａ〜図４Ｄの右側の図は、図１、図３に示した図と同じように、撹拌体１０を撹拌装置１の正面から見た図である。図４Ａ〜図４Ｄの左側の図は、撹拌体１０を撹拌装置１の左側から見た図である。図４Ａは、回転角度が４５度のときの撹拌体（ツーサークルローラ）１０の姿勢を示している。図４Ｂは、回転角度が９０度のときの撹拌体１０の姿勢を示している。図４Ｃは、回転角度が１３５度のときの撹拌体１０の姿勢を示している。図４Ｄは、回転角度が１８０度（０度）のときの撹拌体１０の姿勢を示している。駆動軸３５Ｌが左回り、駆動軸３５Ｒが右回りに回転することにより、撹拌体１０は、図４Ａ→図４Ｂ→図４Ｃ→図４Ｄ→図４Ａ・・・の順に姿勢を変化させる。なお、図８Ａ〜図８Ｄは、図４Ａ〜図４Ｄにおいてツーサークルローラの形状で示した撹拌体１０を、図１に図示したような凸包体形状で示した図である。
【００２６】
図４Ａにおいて、回転角度が４５度のとき、ホーク１４Ｌ，１４Ｒの前後方向の揺動により、撹拌体１０は左側が奥方向に右側が手前方向に移動したねじれた状態になっている。この状態を分かりやすくするために、図５Ａに回転角度が４５度のときの撹拌体１０の三面図を示す。この図の平面図で分かるように、左の円板１００Ｌは円板面を手前上方向に向けてやや奥に位置している。逆に、右の円板１００Ｒは円板の周縁を奥下方向に向けてやや手前に位置している。
【００２７】
この状態から、９０度、１３５度と回転するにしたがって、図４Ｂ、図４Ｃに示すように、左円板１００Ｌは上側が大きく手前方向に揺動するとともに、撹拌体１０の左側も奥から手前方向へ揺動する。なお、回転角度１３５度の状態では４５度の状態と同じように撹拌体１０が前後方向に捩じれているため、この状態を分かりやすくするために、図５Ｂに回転角度が１３５度のときの撹拌体１０の三面図を示しておく。
【００２８】
撹拌体１０の図４Ａ→図４Ｂ→図４Ｃに示した動作時における左円板１００Ｌの姿勢の変化を図６および図７Ａに示す。図６は左円板１００Ｌ（撹拌体１０）の姿勢の変化を上から見た図、図７Ａは左円板１００Ｌの姿勢の変化を左側から見た図である。図６、図７に示すように、左円板１００Ｌは、斜め上向きの姿勢から上部が大きく手前方向に揺動して垂直になり、次いで斜め下向きの状態まで揺動する。このとき同時に撹拌体１０の回転軸１０１も左が奥、右が手前の状態から、左が手前、右が奥の状態へ揺動する。この一連の「押し出し行程」の動作により、円板１００Ｌは手前側の円板面で水を手前方向に押し出す。例えれば、団扇であおぐような動作である。この押し出し行程では、液体を大きく押し出すため、このときの左円板１００Ｌに対する負荷は大きい。
【００２９】
上述したように図４Ｃおよび図５Ｂにおいて、回転角度が１３５度のとき、ホーク１４Ｌ，１４Ｒの前後方向の揺動により、撹拌体１０は４５度回転したときとは逆に左側が手前方向に右側が奥方向に移動したねじれた状態になっている。図５Ｂの平面図で分かるように、左円板１００Ｌは周縁を奥下方向に向けてやや手前に位置している。逆に、右円板１００Ｒは円板面を手前上方向に向けてやや奥に位置している。すなわち、図４Ａおよび図５Ａに示した回転角度４５度のときとは左右逆の姿勢になっている。
【００３０】
この状態から、１８０度（０度）、４５度と回転するにしたがって、左円板１００Ｌは奥側の周縁を先頭にして奥方向に揺動してゆき図４Ａに示す４５度の姿勢に復帰する。なお、図４Ｂに示した回転角度９０度の姿勢を挟んで左円板１００Ｌの上下面が逆転しているため、上述の同図４Ａの姿勢に復帰したときの左円板１００Ｌの表裏は逆転している。
【００３１】
撹拌体１０の図４Ｃ→図４Ｄ→図４Ａに示した動作時における左円板１００Ｌの左側から見た姿勢の変化を図７Ｂに示す。図示のように、左円板１００Ｌは、周縁方向に滑るように揺動して一旦水平になり（図４Ｄ）、斜め上向きの図４Ａの姿勢に復帰する。この一連の「復帰行程」の動作では、円板面方向への揺動が殆どないため、水を掻くことがなく負荷が殆どかからない。例えれば、金魚すくいの道具を水中で動かすような動作である。なお、図６の右円板１００Ｒの姿勢変化は左右逆であるが、このときの左円板１００Ｌの動作と同様である。
【００３２】
図４Ａ→図４Ｂ→図４Ｃ→図４Ｄ→図４Ａの動作時で１サイクルが終了し、図４Ａの姿勢からまた次のサイクル（押し出し行程）が開始される。
【００３３】
一方、撹拌体１０の右側に位置する円板１００Ｒは、左円板１００Ｌと左右対称の位置で、左円板１００Ｌとは逆の（９０度ずれた）動作をする。すなわち、図４Ａ→図４Ｂ→図４Ｃの期間では、左円板１００Ｌの図４Ｃ→図４Ｄ→図４Ａの期間と同様に復帰行程を行う。図４Ｃ→図４Ｄ→図４Ａの期間では、左円板１００Ｌの図４Ａ→図４Ｂ→図４Ｃの期間と同様に押し出し行程を行う。したがって、右円板１００Ｒには、図４Ｃ→図４Ｄ→図４Ａの期間に大きな負荷が掛かり、図４Ａ→図４Ｂ→図４Ｃの期間には殆ど負荷が掛からない。
【００３４】
次に、図９を参照して駆動機構３０について説明する。駆動機構３０は、モータ３１、モータ３１の回転軸に固定されている第１歯車３２、第１歯車と噛み合う（噛合する）右第２歯車３３Ｒ、右第２歯車３３Ｒと噛み合う左第２歯車３３Ｌ、および、左右の第２歯車３３Ｌ，３３Ｒとそれぞれ噛み合い上述の駆動軸３５Ｌ，３５Ｒをそれぞれ回転駆動する左右の第３歯車３４Ｌ，３４Ｒを有している。なお、図示のように、左右の第３歯車３４Ｌ，３４Ｒは欠歯歯車である。左右の第３歯車３４Ｌ，３４Ｒの欠歯の角度等については後述する。
【００３５】
図９において、第１歯車３２（モータ３１）が図中の矢印のように（上から見て（以下同じ））右回りに回転すると、右第２歯車３３Ｒは左回りに回転し、左第２歯車３３Ｌは右回りに回転する。このため、左右の第３歯車３４Ｌ，３４Ｒすなわち駆動軸３５Ｌ，３５Ｒは、それぞれ左回り、右回りに回転する。
【００３６】
ここで、一般に駆動軸と被駆動軸とが角度を有する場合、自在継手による回転の伝達には速度変化が生じ、駆動軸と被駆動軸の間に周期的な角度差が生じる。本実施形態の自在継手１２Ｌ，１２Ｒも同様であり、図１０に示すように、撹拌体１０の回転軸１０１の回転角度と駆動軸３５Ｌ，３５Ｒの回転角度は、一致しておらず１８０度の周期で変動している。また、図１に示すように、左右の自在継手１２Ｌ，１２Ｒの支持軸１５Ｌ，１５Ｒが撹拌体１０（回転軸１０１）に交差する角度は、互いに９０度ずれているので、回転軸１０１の回転角度と駆動軸３５Ｌ，３５Ｒの回転角度の変動周期は、図１０に示すように、９０度ずれている。そのため、左右の駆動軸３５Ｌ，３５Ｒを同じ速度（角速度）で同時に回転させると、撹拌体１０の円板１００Ｌ側を駆動する角速度と円板１００Ｒ側を駆動する角速度が異なってしまい、駆動機構３０、自在継手１２Ｌ，１２Ｒおよび撹拌体１０に無理な力が掛かり、撹拌体１０は正常に回転しない。
【００３７】
そこで、図９に示した駆動機構３０では、円板１００Ｌ，１００Ｒのうち、負荷の掛かる側、すなわち、図７Ａに示した「押し出し行程」の動作をする円板側のみを駆動し、負荷の掛からない側、すなわち、図７Ｂに示した「復帰行程」の動作をする円板側を駆動しないで従動させるようにすることによって、左右の駆動軸３５Ｌ，３５Ｒの回転角度に対する回転軸１０１の回転角度のずれを解消している。これにより、駆動機構３０、自在継手１２Ｌ，１２Ｒおよび撹拌体１０に無理な力が掛からず、且つ、十分な力で液体を撹拌することができるようにしている。
【００３８】
この実施形態の場合、図１１Ａに太い実線で示す駆動期間で判るように、駆動軸３５Ｌは、撹拌体１０（回転軸１０１）の回転角度が４５度〜１３５度の期間、モータ３１の駆動力によって回転させて撹拌体１０を駆動する（回転揺動させる）。また、駆動軸３５Ｒは、撹拌体１０の回転角度が０度〜４５度の期間と１３５度〜１８０度の期間、モータ３１の駆動力によって回転させて撹拌体１０を駆動する。また、図１１Ｂは、左右の回転軸３５Ｌ，３５Ｒ相互間の回転角度の関係、すなわち、左回転軸３５Ｌの回転角度の変化に対する右回転軸３５Ｒの回転角度の変化の関係を示す図である。この図に示すように、回転軸の駆動期間は、空転期間である相手の回転軸に対して大きい角速度で回転し、撹拌体１０に対して効率良く駆動力を伝達している。
【００３９】
なお、撹拌体１０の１回転（３６０度）においては、撹拌体１０の回転角度が、４５度〜１３５度および２２５度〜３１５度の期間、駆動軸３５Ｌにモータ３１の駆動力を伝達して回転させ、１３５度〜２２５度および３１５度〜４５度の期間、駆動軸３５Ｒにモータ３１の駆動力を伝達して回転させる。したがって、逆に、撹拌体１０の回転角度が、１３５度〜２２５度および３１５度〜４５度の期間、駆動軸３５Ｌにはモータ３１の駆動力を伝達せず、４５度〜１３５度および２２５度〜３１５度の期間、駆動軸３５Ｒにはモータ３１の駆動力を伝達しない。
【００４０】
以上のように、駆動軸３５Ｌ，３５Ｒと同軸の第３歯車３４Ｌ，３４Ｒを欠歯歯車とすることで、駆動軸３５Ｌ，３５Ｒにモータ３１の駆動力を伝達する／伝達しないの切り換えを行っている。
【００４１】
図１１Ａに示すように、撹拌体１０を４５度から１３５度まで回転させようとすれば、駆動軸３５Ｌを略１１０度回転させる必要がある。撹拌体１０の回転角度が０度のときの駆動軸３５Ｌ（第３歯車３４Ｌ）の角度を０度とすると、略３５度から略１４５度まで回転させる必要がある。したがって、第３歯車３４Ｌは、略３５度から略１４５度の範囲に歯を設け、０度〜略３５度、略１４５度〜１８０度の範囲を欠歯とする。１回転・３６０度の範囲では、略３５度〜略１４５度の範囲、および、略２１５度〜略３２５度の範囲に歯を設け、略１４５度〜略２１５度の範囲、および、略３２５度〜略３５度の範囲を欠歯とすればよい。
【００４２】
また、前記のように撹拌体１０の動作は１８０度で１サイクルであり、撹拌体１０を１３５度から４５度まで回転させようとすれば、駆動軸３５Ｒを略１１０度回転させる必要がある。撹拌体１０の回転角度が０度のときの駆動軸３５Ｒ（第３歯車３４Ｒ）の角度を０度とすると、略１２５度から略５５度まで回転させる必要がある。したがって、第３歯車３４Ｒは、略１２５度〜略５５度の範囲に歯を設け、略５５度〜略１２５度の範囲を欠歯とする。１回転・３６０度の範囲では、略１２５度〜略２３５度の範囲、および、略３０５度から略５５度の範囲に歯を設け、略５５度〜略１２５度の範囲、および、略２３５度〜略３０５度の範囲を欠歯とすればよい。
図９に示した第３歯車３４Ｌ，３４Ｒは、上に述べた角度範囲で歯を欠いた欠歯歯車となっている。
【００４３】
図１２は、欠歯歯車である左右第３歯車３４Ｌ，３４Ｒと左右第２歯車３３Ｌ，３３Ｒとの噛み合い角度を説明する図である。なお、この図では理解を容易にするために、図９の構造図とは異なるが、左第２歯車３３Ｌと左第３歯車３４Ｌと、右第２歯車３３Ｒと右第３歯車３４Ｒとを並行に配置したように記載している。この図１２Ａ〜図１２Ｄの各図が、図４Ａ〜図４Ｄの各図に対応している。
【００４４】
図１２Ａにおいて、撹拌体１０の回転角度が４５度のとき、左第３歯車３４Ｌは歯車部が左第２歯車３３Ｌと対向して噛み合い始め、右第３歯車３４Ｒは欠歯部が右第２歯車３３Ｒと対向して噛み合いが外れ始める。図１２Ｂにおいて、撹拌体１０の回転角度が９０度のとき、左第３歯車３４Ｌは歯車部が左第２歯車３３Ｌと対向して噛み合っており、右第３歯車３４Ｒは欠歯部が右第２歯車３３Ｒと対向して噛み合いが外れている。このとき、右駆動軸３５Ｒおよび右第３歯車３４Ｒは、撹拌体１０の回転揺動に伴う自在継手１２Ｒの回転によって従動している。
【００４５】
図１２Ｃにおいて、撹拌体１０の回転角度が１３５度のとき、左第３歯車３４Ｌは欠歯部が左第２歯車３３Ｌと対向して噛み合いが外れ始め、右第３歯車３４Ｒは歯車部が右第２歯車３３Ｒと対向して噛み合い始める。図１２Ｄにおいて、撹拌体１０の回転角度が１８０度（０度）のとき、左第３歯車３４Ｌは欠歯部が左第２歯車３３Ｌと対向して噛み合いが外れており、右第３歯車３４Ｒは歯車部が右第２歯車３３Ｒと対向して噛み合っている。このとき、左駆動軸３５Ｌおよび左第３歯車３４Ｌは、撹拌体１０の回転揺動に伴う自在継手１２Ｌの回転によって従動している。
【００４６】
図１０および図１１に示したグラフは、図１に示した形状の撹拌装置１における一例であり、撹拌体１０や自在継手１２Ｌ，１２Ｒの形状、および、駆動軸３５Ｌ，３５Ｒの間隔等に基づき、演算や実験で求められるものである。したがって、本発明は、図１０、図１１Ａ，Ｂのグラフの数値に限定されるものではない。
【００４７】
左右第３歯車３４Ｌ，３４Ｒの欠歯の角度は歯車全体の歯数で調節可能な範囲で決定すればよい。また、モータ３０の駆動力の伝達／解除するための構造は、欠歯歯車に限定されない。たとえば、駆動力を中継する歯車をアーム上に軸支し、回転角度に応じてアームを移動させることによって、駆動力の伝達／解除を制御するようにしてもよい。
【００４８】
また、左第３歯車３４Ｌの歯車部端部の左第２歯車３３Ｌに対する噛合、および、右第３歯車３４Ｒの歯車部端部の右第２歯車３３Ｒに対する噛合が滑らか行われるように、以下のように構成するとよい。
【００４９】
例えば、左右の回転軸３５Ｌ，３５Ｒを図１１Ａに示す駆動期間よりも若干長く駆動して、左右の駆動をオーバーラップさせてもよい。また、左右の第３歯車３４Ｌ，３４Ｒは、歯車部の端部（オーバーラップ付近）、すなわち、噛み始めと噛み終わりの区間の歯を、図１３に示すように削って噛み合わせに遊びを設けてもよい。この場合、歯の噛み終わりのときに第２歯車と当たる側を削ればよい。
【００５０】
また、図９に示した駆動機構３０にさらに、正確な噛合をガイドする回転ガイドを設けてもよい。図１４に、回転ガイドを設けた駆動機構３００の一例を示す。この駆動機構３００では、左第３歯車３４Ｌの側面の歯車部と欠歯部の境界部分４箇所に、歯車の外周から突出する歯車部の歯先よりも大きな凸部３４１Ｌ〜３４４Ｌを設け、右第３歯車３４Ｒの側面の歯車部と欠歯部の境界部分４箇所に、歯車の外周から突出する歯車部の歯先よりも大きな凸部３４Ｒ１〜３４Ｒ４を設ける。また、左右第２歯車３３Ｌ，３３Ｒの側面には、第２歯車の回転軸に対して対称の位置の２箇所に、回転ガイドとして、歯車部の歯底よりも大きな凹部３３１Ｌ，３３２Ｌ、凹部３３１Ｒ，３３２Ｒをそれぞれ設ける。なお、この駆動機構３００では、左右第３歯車３４Ｌ、３４Ｒの歯車部の歯数と左右第２歯車３３Ｌ，３３Ｒの歯数は同じにされている。すなわち、左右第３歯車３４Ｌ、３４Ｒの一方の歯車部の歯数と左右第２歯車３３Ｌ，３３Ｒの半回転分の歯数が同じである。
【００５１】
凸部３４１Ｌ〜３４４Ｌ、凸部３４１Ｒ〜３４４Ｒは、先端部が半円形（弧状）になるように構成する。凹部３３１Ｌ，３３２Ｌ、凹部３３１Ｒ，３３２Ｒは、底部が上記凸部３４１Ｌ〜３４４Ｌ、３４１Ｒ〜３４４Ｒよりも大きな径の半円形（弧状）で、開口角度が例えば９０度となるように構成する。
【００５２】
そして、図１４に示すように、凹部３３１Ｌと凸部３４１Ｌとが係合し、凹部３３１Ｒと凸部３４１Ｒとが対向して係合するように、左第２歯車３３Ｌの歯車部と左第３歯車３４Ｌの歯車部、右第２歯車３３Ｒの歯車部と右第３歯車３４Ｒの歯車部を噛合させる。
【００５３】
凸部３４１Ｌ〜３４４Ｌに対する凹部３３１Ｌ，３３２Ｌの遊びは、凹部３３１Ｌ，３３２Ｌの中心では無く、凹部３３１Ｌ，３３２Ｌの中心から角度が離れるにつれて大きくなる。同様に、凸部３４１Ｒ〜３４４Ｒに対する凹部３３１Ｒ，３３２Ｒの遊びは、凹部３３１Ｒ，３３２Ｒの中心では無く、凹部３３１Ｒ，３３２Ｒの中心から角度が離れるにつれて大きくなる。これにより、左右の第３歯車３４Ｌ，３４Ｒの回転角度が多少ずれても、歯車部の先端部で噛合位置を調整することができ、左第３歯車３４Ｌの歯車部端部の左第２歯車３３Ｌに対する噛合、および、右第３歯車３４Ｒの歯車部端部の右第２歯車３３Ｒに対する噛合が滑らか行われる
【００５４】
図１４には、凸部３４１Ｌと凹部３３１Ｌ、凸部３４４Ｒと凹部３３２Ｒが正面に対向している状態、すなわち０度の状態を示している。すなわち、左第３歯車３４Ｌの左第２歯車３３Ｌに対向する位置が欠歯部から歯車部に切り替わる瞬間の状態を示している。
【００５５】
図１５Ａは、図１４の４度前の状態を示す図である。図示のように回転角度が４度変わると、凹部３３１Ｌの開口幅である遊びが大きいため、凸部３４１Ｌの係合を滑らかに開始させることができる。また、図１５Ｂは、図１４の４度後の状態を示す図である。図示のように回転角度が４度変わると、凹部３３１Ｌの開口幅である遊びが大きくなるため、凸部３４１Ｌの係合を滑らかに解放することができる。
【００５６】
図１４において、回転ガイドである凸部３４１Ｌと凹部３３１Ｌとが遊びなく係合して、左第３歯車３４Ｌの歯車部の先端が左第２歯車３３Ｌの歯車にずれなく噛合するように位置が調整される。これにより、左第２歯車３３Ｌおよび左第３歯車３４Ｌにより、撹拌体１０が回転駆動される。
【００５７】
こののち、左右第２歯車３３Ｌ，３３Ｒが１８０度回転すると、左第３歯車３４Ｌの歯車部の後端が左第２歯車３３Ｌから外れるが、このとき、右側の回転ガイドである凸部３４１Ｒと凹部３３１Ｒとが遊びなく係合して、右第３歯車３４Ｒの歯車部の先端が右第２歯車３３Ｒの歯車にずれなく噛合するように位置が調整される。これにより、右第２歯車３３Ｒおよび右第３歯車３４Ｒにより、撹拌体１０の回転駆動が継続される。
【００５８】
このように、この構造では、第３歯車３４Ｌ，３４Ｒの歯車部が第２歯車３３Ｌ，３３Ｒに噛み合い始めるとき、回転ガイドにより噛合位置が正確にガイドされるため、歯車の噛み合いずれが生じず滑らかな回転が実現される。
【００５９】
なお、図１４、図１５Ａ，Ｂの矢印に示す回転方向の場合、凹部３３２Ｌ，３３２Ｒおよび凸部３４２Ｌ，２４４Ｌ，３４２Ｒ，３４４Ｒは無くてもよいが、矢印と逆方向に回転させる場合には、これらの凹部３３２Ｌ，３３２Ｒおよび凸部３４２Ｌ，２４４Ｌ，３４２Ｒ，３４４Ｒが、凹部３３１Ｌ，３３１Ｒおよび凸部３４１Ｌ，２４３Ｌ，３４１Ｒ，３４３Ｒに代わって上に述べたように機能する。
【００６０】
第３歯車３４Ｌ，３４Ｒの歯車部が第２歯車３３Ｌ，３３Ｒに噛合い始めるとき、その噛合位置を正確にガイドするものであれば、回転ガイドの形態は、図１４、図１５に示したものに限定されない。
【００６１】
歯車は、一般の平歯車に限定されない。例えば、はすば歯車ややまば歯車であってもよい。また、欠歯の終端部（歯車部の開始部）での噛み合いを円滑にするために最初の１歯の形状を変化させてもよい。また、歯底円に円周状のリブを立て、刃先にこのリブと噛み合う溝を設けてもよい。また、駆動機構３０の動力伝達機構は歯車に限定されない。たとえば、ローラ等であってもよい。
【００６２】
また、本実施形態では、撹拌体１０をツーサークルローラの凸包体としたが、ツーサークルローラをそのまま撹拌体１０としてもよい。また、ツーサークルローラの中心間隔は√２ｒに限定されない。たとえば、中心間隔をｒとし、接地点を結ぶ線分で囲まれた凸包立体（オロイド）としてもよい。このように、左右の撹拌面が９０度の角度をなすものであればよく、その形状は任意である。
【符号の説明】
【００６３】
１  撹拌装置
１０  撹拌体
１２Ｌ，Ｒ  自在継手
３０  駆動機構
３３Ｌ，３３Ｒ  第２歯車
３３１Ｌ，３３２Ｌ、３３１Ｒ，３３２Ｒ  凹部
３４Ｌ，Ｒ  第３歯車（欠歯歯車）
３４１Ｌ〜３４４Ｌ、３４１Ｒ〜３４４Ｒ  凸部
３５Ｌ，Ｒ  駆動軸
１００Ｌ，Ｒ  （ツーサークルローラの）円板
１０１  回転軸
【要約】
簡略な構造で無理な力を加えることなく撹拌体を駆動することのできる撹拌装置を提供する。回転軸と２つの撹拌翼を有するツーサークルローラなどの撹拌体と、回転軸と軸心が一致しない第１、第２の駆動軸と、第１の駆動軸を回転軸の第１の撹拌翼側に連結する第１の軸継手と、第２の駆動軸を回転軸の第２の撹拌翼側に連結する第２の軸継手と、第１、第２の駆動軸の回転駆動を排他的にいずれか一方のみ行う駆動部と、を備え、駆動部は、第１歯車の歯車部と欠歯部との境界が動力側歯車に対向する回転位置で第１歯車の歯車部と動力側歯車とを遊びなく対向させ、第２歯車の歯車部と欠歯部との境界が動力側歯車に対向する回転位置で、第２歯車の歯車部と動力側歯車とを遊びなく対向させる規制部材を備えた。【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図８Ｄ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１２Ｄ】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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