(57)【要約】【課題】  リンク機構に無理な負担がかからず、攪拌効率に優れ、煩雑な制御も要らないパドル運動式攪拌装置を提供する。【解決手段】  偏平状の２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを有する攪拌手段２と、回転駆動手段３からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸１５，１６を互いに反対方向へ回転させる回転力伝達手段４とを備え、回転中の２つの回転出力軸１５，１６の各角速度が補完的に変化する状態で前記２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構３０を構成したパドル運動式攪拌装置において、前記回転駆動手段３を１つのモータで構成する一方、前記回転力伝達手段４を差動歯車機構で構成する。【選択図】  図１
2005324109.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、
回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて前記攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、
前記攪拌手段における２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、
前記両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支・連結された２つの揺動部材の各先端部に前記攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支・連結して、
前記両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で前記２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成したパドル運動式攪拌装置において、
前記回転駆動手段を１つのモータで構成し、
前記回転力伝達手段を、モータの回転速度を減速して前記二つの回転出力軸に伝達する差動歯車機構で構成し、
前記モータの回転数が一定のままで、一方の回転出力軸の角速度が他方の回転出力軸の角速度より大きくなった時に、他方の回転出力軸を減速させるように設定したことを特徴とするパドル運動式攪拌装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、各種の流体の攪拌や混合などに使用される攪拌装置、さらに詳しくは２つの攪拌パドルが８の字形のパドル運動を行うパドル運動式攪拌装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
閉鎖水域、停滞水域などにおける水域、水槽における貯留水の攪拌および曝気処理、高分子化合物の攪拌、混合、溶解などに使用される攪拌装置として、通常、１本の回転軸に回転翼が取り付けられた回転式攪拌装置が採用されている。
【０００３】
このような回転式攪拌装置では、回転翼の回転によって周囲の流体に大きな剪断力が作用するために、回転翼に大きな抵抗が生じ、消費電力が大きくなる他、回転翼の周辺のみに渦流が発生するだけで広範囲の領域を確実に攪拌させにくい。
【０００４】
また、１本の回転軸で回転翼を回転させているから、高分子化合物などの高粘度物質を攪拌する際には、回転軸に周囲の媒体が付着するワイセンベルグ効果が発生し、高粘度物質を十分に混合できないという問題もある。
【０００５】
このような問題を解決するために、従来、すでに２つの攪拌パドルを８の字にパドル運動させるパドル運動式攪拌装置が案出されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
このパドル運動式攪拌装置は、厚さ方向へ支持軸が貫通された偏平な２つの攪拌パドルを前記各支持軸が互いに直交関係になるように連結し、２本の平行なメイン出力軸の各先出力部にそれぞれ枢支・連結された２つの揺動部材の各先端部を前記２つのパドルの各支持軸にそれぞれ枢支・連結してリンク機構を構成した攪拌手段を備えており、回転駆動手段である２つのモ−タからの各回転力をそれぞれ前記２本の平行な回転出力軸に伝達するものとなされている。
【特許文献１】特許第３３７０９８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
このように、従来のものは、前記２つのモータの回転力を個別に２本の回転出力軸に伝達する構成であり、これら回転出力軸の回転速度の脈動は、相互補完的で同時等速であるから、モータの回転力をギヤを介して分配することができない。
【０００８】
ところで、２つのモータであっても、２つの回転出力軸の回転中の角速度が変わった際に無駄になる負荷（トルク）が作用する。従って、２つのモータの各回転力を平ギヤによる減速機を介してそれぞれ２つの回転出力軸に伝達しようとすると、平ギヤが負荷のために破損してしまう。よって、従来では、２つのモータの各出力軸を前記２つの回転出力軸に直結して、モータ自身にトルクがかかるようにしているが、それがため、制御も容易ではないうえ、モータとして低回転速度で高トルクが得られるものに制約されてしまう。
【０００９】
また、一方の回転出力軸のみをモータ駆動し、他方の回転出力軸をパドルを介して従動するように構成すると、パドルの駆動側と従動側とで攪拌力のバランスが悪くなり、均一攪拌ができないうえ、摩耗が促進され攪拌効率も劣る。
【００１０】
この発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、２つの攪拌パドルを含むリンク機構に無理な負担がかからず、攪拌効率に優れ、煩雑な制御も不要となるパドル運動式攪拌装置を提供することを課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、この発明は、偏平状の２つの攪拌パドルを有する攪拌手段と、回転駆動手段からの回転力を受けて２本の平行な回転出力軸を互いに反対方向へ回転させて前記攪拌手段側に伝達する回転力伝達手段とを備え、前記攪拌手段における２つの攪拌パドルをそれぞれの厚さ方向へ貫通された各支持軸が互に直交する向きに配されるように互いに一体的に連結し、前記両回転出力軸の各出力端部にそれぞれ枢支・連結された２つの揺動部材の各先端部に前記攪拌パドルの各支持軸をそれぞれ枢支・連結して、前記両攪拌パドル、両揺動部材および両支持軸により、回転中の２本の回転出力軸の各角速度が補完的に変化する状態で前記２つの攪拌パドルに８の字形のパドル運動を行わせるリンク機構を構成したパドル運動式攪拌装置において、前記回転駆動手段を１つのモータで構成し、前記回転力伝達手段を、モータの回転速度を減速して前記二つの回転出力軸に伝達する差動歯車機構で構成し、前記モータの回転数が一定のままで、一方の回転出力軸の角速度が他方の回転出力軸の角速度より大きくなった時に、他方の回転出力軸を減速させるように設定したことを特徴とするパドル運動式攪拌装置を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に係る発明のパドル運動式攪拌装置によれば、モータを駆動すると、その回転力が差動歯車機構を介して減速されて、高トルクで２つの回転出力軸を互いに反対方向へ回転させる。これら回転出力軸が互いに反対方向へ回転するに伴って前記リンク機構により２つの攪拌パドルが８の字の軌跡を描きながらパドル運動が行われる。
【００１３】
この回転中の２つの回転出力軸の角速度が相関的に変化するが、一方の角速度が大きくなった際に、それに対応して差動歯車機構における仲立ち用歯車が回転することにより、他方の回転出力軸の回転が減速されるように作用する。従って、煩雑な制御が要らずに、モータの回転力を一定に保ちつつ、リンク機構の負担を軽減でき、攪拌性能の向上を図ることができる。
【００１４】
しかも、モータが１つで済むことから、軽量化を図ることができるとともに制御系の構成も簡単になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１および図２は、それぞれこの発明の一実施形態に係るパドル運動式攪拌装置を示す正面断面図および側面断面図である。
【００１７】
図１および図２において、このパドル運動式攪拌装置は、概ね、装置本体１と、攪拌手段２と、回転駆動装置３と、回転力伝達手段４とを備えている。
【００１８】
装置本体１は、上部基体１１と下部基体１２とからなり、この装置本体１には、左右両端部にそれぞれ位置して、上部および下部軸受け１３，１４がそれぞれ固定されている。
【００１９】
左側の上部および下部軸受け１３，１４間には、第１の回転出力軸１５が回転自在に支承され、また、右側の上部および下部軸受け１３，１４間には、第１の回転出力軸１５に平行な第２の回転出力軸１６が回転自在に支承されている。
【００２０】
また、装置本体１の後部には、略中央に位置して回転駆動装置としての１台のモータ３が配置されており、このモータ３の回転軸１７ａには、駆動源伝達軸１８が連結されている。
【００２１】
前記攪拌手段２は、前記第１の回転出力軸１５の先端部（出力端部）に固定された第１の軸支部材２１と、第２の回転出力軸１６の先端部（出力端部）に固定された第２の軸支部材２２と、第１の軸支部材２１の先端部に軸体２３を介して揺動可能に枢支された第１の揺動部材２４と、第２の軸支部材２２の先端部に軸体２５を介して揺動可能に枢支された第２の揺動部材２６と、両揺動部材２４，２６との間に跨がって設けられた攪拌体２７とを備えている。
【００２２】
前記攪拌体２７は、厚さ方向が互いに直交する方向に配設された２つの偏平状の攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを有し、これら両攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂは、連結部２７Ｃを介して一体化されている。勿論、両攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを別体の連結部材で結合したものであってもよい。
【００２３】
前記第１および第２の揺動部材２４，２６は、それぞれ先端側が二股状部に形成されている。第１の揺動部材２４の二股部２４ａ，２４ｂには、前記第１の攪拌パドル２７Ａを貫通した第１の支持軸２８が枢支・連結されている。また、第２の揺動部材２６の二股部２６ａ，２６ｂには、前記第２の攪拌パドル２７Ａを貫通した第２の支持軸２９が枢支・連結されている。
【００２４】
前記第１および第２の揺動部材２４，２６、第１および第２の支持軸２８，２９および前記パドル体２７により、９０°ねじれた構造で、２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂを８の字の軌跡に沿って運動させるリンク機構３０が構成されている（図４参照）。
【００２５】
前記第１および第２の回転出力軸１５，１６の各下端部には、それぞれ出力かさ歯車３１，３２が固定されている。
【００２６】
前記回転力伝達部４は、左右一対の差動歯車出力軸４１，４２を有する差動歯車機構から構成されており、左側の差動歯車出力軸４１の外端部には、前記第１の回転出力軸１５側の従動かさ歯車３１に噛合する原動かさ歯車４３が固定される一方、右側の差動歯車出力軸４２の外端部には、前記第２の回転出力軸１６側の従動かさ歯車３２に噛合する原動かさ歯車４４が固定されている。
【００２７】
前記差動歯車機構４は、図３に示すように、前記駆動源伝達軸１８に連結された減速小かさ歯車４５と、この減速小かさ歯車４５に噛合する減速大かさ歯車４６と、この大かさ歯車４６に一体連結された歯車ボックス４７とを備えている。
【００２８】
前記減速大かさ歯車４６は、軸受け４８を介して前記左側の差動歯車出力軸４１に回転自在に支持されており、また、前記歯車ボックス４７は、軸受け４９を介して前記右側の差動歯車出力軸４２に回転自在に支持されている。
【００２９】
前記歯車ボックス４７には、前記左側の差動歯車出力軸４１の内端部に固定された左部かさ歯車５０と、前記右側の差動歯車出力軸４２の内端部に固定された右部かさ歯車５１と、軸受け５２を介して回転自在に支承された軸５３に固定されて、前記左部および右部かさ歯車５０，５１にそれぞれ噛合する第１の仲立ち用差動かさ歯車５４と、軸受け５５を介して回転自在に支承された軸５６に固定されて、前記左部および右部かさ歯車５０，５１にそれぞれ噛合する第２の仲立ち用差動かさ歯車５７とを備えている。
【００３０】
つぎに、上記構成のパドル運動式攪拌装置の動作を説明する。
【００３１】
前記モータ３の回転力は、駆動源伝達軸１８を介して前記差動歯車機構４に伝達される。そして、差動歯車機構４における減速小かさ歯車４５が図３矢印方向ａに回転することにより、減速大かさ歯車４６が歯車ボックス４７と一体に矢印ｂ方向へ回転する。この歯車ボックス４７の回転により、第１および第２の仲立ち用差動かさ歯車５４，５７も一体に回転するので、これら第１および第２の仲立ち用差動かさ歯車５４，５７に噛合している左部および右部かさ歯車５０，５１がそれぞれ左右の差動歯車出力軸４１，４２も一体に矢印ｂ方向へ回転し、左右の原動かさ歯車４３，４４が回転する。
【００３２】
左部原動かさ歯車４３の回転により、従動かさ歯車３１を介して左部の回転出力軸１５が矢印ｃ方向へ回転駆動される一方、右部原動かさ歯車４４の回転により、従動かさ歯車３２を介して右部の回転出力力軸１６が前記回転出力軸１５とは反対方向の矢印ｄ方向へ回転駆動される。
【００３３】
これら第１および第２の回転出力軸１５，１６の回転により、前記軸支部材２１，２２を介して前記リンク機構３０に伝達されるので、前記２つの攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂは、８の字軌跡を描きながらパドル運動を行う。この８の字軌跡の運動については、前記特許文献１などに開示されているように周知であるので、ここでは、その説明を省略する。
【００３４】
ところで、上記リンク機構３０を有するパドル運動においては、前記２つの回転出力軸１５，１６の回転数は同じであるが、図５に示すようにそれぞれの角速度Ｗａ，Ｗｂがある一定点を除き異なり、それぞれ回転中に補完的に交互に脈動状に変化する。
【００３５】
前記リンク機構３０が９０度ねじれた左右対称の構体であることから、２つの回転出力軸１５，１６の角速度の平均は、次式のように一定となる。
【００３６】
Ｗａ＋Ｗｂ／２＝一定
一方、前記差動歯車機構４においては、今、例えば一方の回転出力軸１５の角速度Ｗａが他方の回転出力軸１６の角速度Ｗｂを上回った際に、第１の仲立ち用差動かさ歯車５４が矢印ｅ方向への回転力を受ける一方、第２の仲立ち用差動かさ歯車５７が矢印ｆ方向への回転力を受ける。このため、前記右部かさ歯車５１が矢印ｂとは逆方向への回転力を受けて前記他方の回転出力軸１６が瞬時に減速されるので、前記リンク機構３０における揺動部材２４，２６の関節部位にかかる無理な負担が吸収でき、しかも前記モ−タ３の回転数はそのまま一定に保たれる。
【００３７】
つまり、１台のモータ３でありながら、その回転力を差動歯車機構４を介して前記２つの回転出力軸１５，１６に個別に伝達できるうえ、リンク機構３０における磨耗などが減少し、省エネルギー化に対応することができる。
【００３８】
なお、他方の回転出力軸１６の角速度Ｗｂが、一方の回転出力軸１５の角速度Ｗａを上回った際にも、同様に、一方の回転出力軸１５は減速される。
【００３９】
こうして、２本の回転出力軸１５，１６の回転速度の脈動にスムーズに対応でき、両回転出力軸１５，１６は無理な負荷がかかることなくスムーズに回転し、攪拌パドル２７Ａ，２７Ｂの滑らかな８の字形運動が実現される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】この発明の一実施形態に係るパドル運動式攪拌装置を示す正面断面図である。
【図２】同じくパドル運動式攪拌装置を示す右側面断面図である。
【図３】回転伝達手段（差動歯車機構）を示す断面図である。
【図４】リンク機構の説明図である。
【図５】２つの回転出力軸の角速度の説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
２・・・・・・・・・・・攪拌手段
３・・・・・・・・・・・回転駆動手段（モータ）
４・・・・・・・・・・・回転伝達手段（差動歯車機構）
１５・・・・・・・・・・第１の回転出力軸
１６・・・・・・・・・・第２の回転出力軸
２４，２６・・・・・・・揺動部材
２７Ａ，２７Ｂ・・・・・攪拌パドル
２８，２９・・・・・・・支持軸
３０・・・・・・・・・・リンク機構
【図１】
2005324109.tif 000003
【図２】
2005324109.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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