JPH0615025B2

JPH0615025B2 - 撹拌子

Info

Publication number: JPH0615025B2
Application number: JP61117494A
Authority: JP
Inventors: 庄太郎溝渕; 利也金森; 勝美佐々木; 勝利千葉
Original assignee: Ebara Corp
Current assignee: Ebara Corp
Priority date: 1986-05-23
Filing date: 1986-05-23
Publication date: 1994-03-02
Anticipated expiration: 2009-03-02
Also published as: JPS62277134A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、反応器やタンクなどの撹拌に用いられる撹
拌子に関し、特に、容器の外部から磁気的に回転される
撹拌子に関する。

〔従来の技術〕

従来のマグネツト式の撹拌子を第６図及び第７図につい
て説明する。

第６図は棒状の撹拌子の断面図であつて、１はフエライ
ト製の永久磁石であり、その形状は円筒状である。該永
久磁石１は両端が各々異なる磁石に着磁されている。ま
た永久磁石１の外側は全面にわたつてフツ素樹脂の保護
層２によつて被覆されている。永久磁石１はフエライト
に限らず、希土類系永久磁石，アルニコ系磁石などにお
いても、化学薬品に対する耐食性や機械的強度が低いの
で使用目的に応じてフツ素樹脂やポリプロピレンなどで
被覆して使用されるのが一般的である。

第７図(a)はタービン型の撹拌子の縦断面図であり、第
７図(b)は、その平面図（一部分は断面を示す）であ
る。図において、永久磁石１は環状の円板であり、該永
久磁石１の全体をフツ素樹脂の保護層２で被覆し、さら
に、上部には該保護層２と一体に形成された複数枚の撹
拌翼３が設けられている。４は撹拌子の回転方向を示す
矢印であり、５は第７図(a)の断面図の位置を示す一点
鎖線である。この永久磁石１は環状に４極に着磁され、
大きな回転トルクが得られるようになつている。

第６図の撹拌子を磁気的に回転させるには、通常、棒状
の永久磁石をモーターによつて回転させ、撹拌子の回転
を同期させているが、強力な撹拌を行う場合には永久磁
石より大きな磁力が得られる電磁石を用いることもあ
る。また第７図の撹拌子を回転させるには４極に着磁さ
れた円板状の永久磁石をモーターの駆動軸に固定したも
のを撹拌子が収容されている容器の外部に設けて、この
モーターを付勢することによつて行われる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記した従来の撹拌子は、隔壁と接触している保護層２
が隔壁との摩擦によつて徐々に摩耗し、その際に発生す
る摩耗粉が液体中に混入することがあつた。マグネツト
を応用した撹拌子を用いた撹拌を行う目的としては、単
に、密閉された容器内の液体を撹拌すると云うだけでは
なく、液体中に外部から異物が混入するのを防止したい
ことがある。特に、医薬品の製造工程，食品，清涼飲料
等の製造工程，などにおいては、取り扱う物質を常に管
理された環境の下で操作しなければならず、撹拌子から
の摩耗粉といえども混入を無視できないことが多い。こ
のように摩耗粉が液体に混入した場合、製品の品位を低
下するばかりか、後の工程において好ましからざる影響
を与えることになり、予めこの摩耗粉を除去する分離工
程を設けなければならない。

従つて、本発明は、このように磁力によつて回転される
形式の撹拌子において、摩擦によつて発生する摩耗粉を
低減することを目的とし、又、撹拌される液体中に固形
物が含まれていても使用することができ、しかも、液体
がない条件の下でも使用できる撹拌子を提供することに
ある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は、隔壁の外部に設けられた磁気的な駆動機構に
よつて回転される撹拌子において、該撹拌子の該隔壁と
対向する面の一部若しくは全部をセラミツクス部材で構
成し、該セラミツクス部材の表面に摺動部に介在する流
体に動圧を発生させる動圧発生用の溝を形成した撹拌子
である。

ここで磁気的な駆動機構とは、磁石の吸引力を利用した
ものばかりでなく、うず電流を利用したもの、ヒステリ
シスを利用したものを含むものである。

〔作用〕

本発明の撹拌子においては、撹拌子と隔壁との摺動部に
おいて撹拌子側を硬度が大きいセラミツクス部材で構成
しているので撹拌子側からの摩耗粉の発生はなく、さら
に、そのセラミツクス部材の摺動部に面する表面に動圧
発生用の溝が形成されているので、撹拌子が回転した場
合、撹拌子と隔壁との間に介在している流体に動圧が発
生し、撹拌子は実質的に隔壁と接触することなく回転す
る。

〔実施例〕

以下、図面により本発明の実施例を説明する。

第１図は、本発明の一実施例を示す撹拌子の縦断面図で
あり、１は環状の永久磁石であり、２は永久磁石１を被
覆するプラスチツクの保護層である。このプラスチツク
の保護層２の上部には、放射状に複数枚の撹拌翼３が一
体に成形されている。他方、永久磁石１の下方にはセラ
ミツクスの円板５が接着され、該プラスチツクの保護層
２とセラミツクスの円板５とによつて永久磁石１は密封
されている。永久磁石１は、上記第７図の従来例のよう
に環状に沿つて複数の磁極に着磁されている。また、第
２図は、第１図のセラミツクスの円板５の表面６を示す
正面図であつて、この表面６は、平滑に仕上げられると
共に、複数本のスパイラル状の溝７がその中心部から外
周縁に延在して形成されている。該表面６のスパイラル
状の溝７と中心部の均圧溝８を除く白地の部分９はラン
ドであり、全体に亘つてうねりが±３μｍ以下となるよ
うに仕上げられており、スパイラル状の溝７はランド９
よりも約３〜５０μｍ深くなつている。また中央部の均
圧溝８はスパイラル溝７と同程度の溝深さとなつている
が、それ以上でもよく、又、ランド９と同じ高さの面で
あつてもよい。

撹拌子が矢印４の方向へ回転すると、隔壁１１（第１図
参照）との間に流体の動圧が発生し、撹拌子は実質的に
隔壁１１と接触することなく回転する。ここで隔壁１１
の摺動部に面する表面も平滑に仕上げられており電気抵
抗が大きく硬質の材料であることが望ましい。またセラ
ミツクスの円板５を構成している材料としては、炭化ケ
イ素，窒化ケイ素，アルミナ，窒化チタン，など公知の
セラミツクスを用いることができる。また、隔壁１１を
構成する材料としても同様のセラミツクスを用いること
ができる。

第３図(a)〜(c)は他の実施例を示す図面であつて、第３
図(a)は縦断面図であり、永久磁石１とセラミツクスの
平板５はそれぞれ同一半径の環状の平板であり、フツ素
樹脂，ポリカーボネートなどの樹脂による保護層２の上
部には第１図と同様に一体に撹拌翼３が形成されてい
る。

第３図(b)は、撹拌翼の上部からみた正面図であつて、
撹拌翼は、主撹拌翼３と補助撹拌翼3′とが交互に、同
間隔で配列されてより強力な撹拌が行われるようになつ
ている。

第３図(c)は、環状のセラミツクスの平板５の表面を示
す正面図であつて、該セラミツクスの平板５は中央部が
空洞１２となつているドーナツ板状のものであり、第２
図の実施例と同じく平滑なランド９と、該ランド９より
も３〜５０μｍ深く加工された動圧発生用のスパイラル
溝７とからなり、前述の実施例の均圧溝８に対応する部
分にセラミツクス部材はない。

この実施例において、中央部が空洞となつているのは、
高価なセラミツクスの使用量を削減することと、撹拌子
全体の重量を削減することを目的としている。この実施
例においても、永久磁石１はセラミツクスの平板５とプ
ラスチツクの保護層２とによつて密封されているので耐
薬品性は大きい。

第４図(a)(b)は、スラリーの撹拌に適した撹拌子の実施
例を示す平面図と縦断面図であつて、撹拌翼３が、動圧
発生用の溝が形成されたセラミツクス板５と一体にセラ
ミツクスで形成されており、永久磁石１は、撹拌翼３，
３の間に扇状の形状のものが動圧発生用の溝が形成され
たセラミツクス板５の上部から埋設され、その上部はプ
ラスチツクの保護層２によつて保護されている。第４図
(a)において、扇状に図示されているのはプラスチツク
の保護層であり、永久磁石１はその下方にある。便宜
上、第４図(a)には埋設された永久磁石１の着磁の様子
を示している。

第４図(b)は第４図(a)の中心線IV−IVにおける縦断面図
であつて、図示しない隔壁に面する全面がセラミツクス
部材で形成され、もつとも耐摩耗性の大きな構造となつ
ている。第４図(a)(b)の実施例において隔壁に面するセ
ラミツクスの摺動面６は第２図に示したようなものでよ
い。

第５図(a)(b)は、それぞれ撹拌子の中心部に位置決め用
の部材を設けて、撹拌子の回転をより安定化させた撹拌
子の異なつた二つの実施例の縦断面図である。

第５図(a)は、前記第４図の実施例の撹拌子の回転中心
に貫通孔１７を形成し、該貫通孔１７にセラミツクス部
材や硬質プラスチツクなどの安定な材料のピン１３を挿
入し、該ピン１３の先端を隔壁１１に固定したものであ
る。この実施例における撹拌子の底部の表面６の動圧発
生用の溝模様は第３図(c)と同様であり、内周縁のラン
ド９によつて動圧が保持されるようになつている。この
実施例では、ピン１３の頭部が貫通孔１７よりも大きな
径となつているので、図示しない磁気的な駆動機構によ
つてもたらされる回転磁界と同期できなくなつた時にお
いても撹拌子は所定の位置に保持されることとなる。

第５図(b)は、撹拌子の底部の中心に半球状の凹部１５
を形成し、他方、隔壁１１にも同じく半球状の凹部１６
を形成し、この２つの凹部１５，１６によつて形成され
る空間に小球１４を収容して、前記ピン１３と同じくラ
ジアル方向の振れを抑止するようにしたものであつて、
その他は総て第４図の実施例と共通している。

〔発明の効果〕

本発明の撹拌子は、撹拌子と隔壁との摺動部に面する撹
拌子側の摺動面をセラミツクス部材で構成し、しかも該
セラミツクス部材の表面に摺動部に介在する流体に動圧
を発生させる動圧発生用の溝を形成したことにより、撹
拌子が隔壁の外部に設けられた回転磁界を発生させる磁
気的な駆動機構によつて回転駆動された場合、撹拌子は
隔壁へ押圧されると共に回転トルクが発生することにな
り、撹拌子の回転によつて動圧発生用の溝に沿つて撹拌
子の中心に向つて流体が流入し、これがため摺動部に動
圧が発生し、撹拌子が実質的に隔壁と接触しない状態で
回転することになる。従つて撹拌子と隔壁との摺擦によ
つて発生する摩耗粉の量が実質的に皆無になるので、異
物の混入による汚染を防止したい場合に好適である。こ
のことは、医薬品，食品等の製造工程中の撹拌操作にお
いて特に有用であり、中間製品や最終製品に異物の混入
がないので各々の品位が向上することになり、又、異物
を除去する工程を省略できるので製品の収率を高めるこ
とができ、同時に、工程を簡略化することにもなる。

さらに本発明において、撹拌翼と動圧発生用の溝が形成
されているセラミツクス部材とを同一のセラミツクス部
材によつて成形すれば、撹拌子の耐摩耗性がさらに向上
し、スラリー液を撹拌しても摩耗粉が出るようなことは
ない。

また、本発明の撹拌子は、液体中であつても気体中であ
つても動圧発生用の溝によつて摺動部に動圧が発生する
ものであるから、極めて幅広い用途に用いることができ
る。そして撹拌子を回転させる手段としても、同期カツ
プリング（永久磁石−永久磁石・電磁石），ヒステリシ
スカツプリング或いは渦電流カツプリングなどの公知の
磁気的な駆動手段を用いることができる利点がある。

また、本発明の撹拌子は、回転している状態において動
圧発生用の溝が形成されたセラミツクス部材の表面と隔
壁との間が極めて狭い（数μｍ〜数十μｍ）間隔に保持
されているので、撹拌される液体が該間隔内に停滞して
均一な撹拌が阻害されるという不具合もない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す撹拌子の縦断面図、第
２図は第１図の摺動面の正面図、第３図(a)ないし(c)は
別の実施例を示す縦断面図、平面図及び摺動面の正面
図、第４図(a)(b)は他の実施例を示す平面図及び縦断面
図、第５図(a)(b)はそれぞれ別の実施例を示す縦断面
図、第６図は従来例の縦断面図、第７図(a)は他の従来
例の縦断面図、第７図(b)はその部分断面を含む平面図
である。１……永久磁石，２……保護層，３……撹拌翼，５……
セラミツクス円板，７……スパイラル溝，８……均圧
溝，９……ランド，１１……隔壁，１２……空洞，１３
……ピン，１４……小球。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者千葉勝利神奈川県藤沢市藤沢4720番地株式会社荏原総合研究所内 (56)参考文献特開昭60−156538（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】隔壁の外部に設けられた磁気的な駆動機構
によつて回転される撹拌子において、該撹拌子の該隔壁
と対向する面の一部若しくは全部をセラミツクス部材で
構成し、該セラミツクス部材の表面に摺動部に介在する
流体に動圧を発生させる動圧発生用の溝を形成したこと
を特徴とする撹拌子。
【請求項２】前記セラミツクス部材の回転中心に凹部又
は貫通孔が形成されている特許請求の範囲第１項記載の
撹拌子。