JPH0628337U - マグネットカップリング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】内筒２外周面と外筒６内周面との間の隙間１８
内に加熱滅菌用の高温流体を流通させる作業の能率化を
図る。 【構成】内側に駆動用永久磁石５を収納した内筒２の内
周面と、従動側永久磁石１６を固定し、内筒２に対し回
転自在に外筒６の内周面との間に、隙間１８が存在す
る。外筒６支持用の滑り軸受７ａ、７ｂを、係止ピン３
１、３１により外筒６と共に回転自在とする。この係止
ピン３１、３１は中空で、外筒６の回転時には遠心力に
基づくポンプ作用によって、上記隙間１８内に高温流体
を流通させる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案に係るマグネットカップリング装置は、培養装置に付設して、培養槽 の外側に設けた駆動装置により、培養槽内に設けた撹拌軸を回転駆動する為に利 用する。

【０００２】

【従来の技術】

各種微生物や植物細胞等を培養する為に、バイオリアクタ、或はジャーファー メンタと呼ばれる培養装置が使用されている。この培養装置は有底円筒状の培養 槽を有する。培養作業を行なう際には、この培養槽内に培養液と共に植物細胞等 を投入し、培養液を撹拌しつつ、所定の培養作業を行なう。

【０００３】 培養液の撹拌作業は、上記培養槽の中心部に設けた撹拌軸並びにこの撹拌軸に 固定の撹拌翼を回転させる事で行なう。この場合に於いて、上記撹拌軸を回転さ せるのは、培養槽外に設けた電動モータにより、マグネットカップリング装置を 介して行なう。

【０００４】 図５は、従来から培養装置に組み込まれているマグネットカップリング装置の １例を示している。培養槽の底板１の中心部には、上端が塞がれ下端が開口した 円筒状の内筒２の下端部を液密に貫通させており、この内筒２を、上記底板１の 上面から鉛直方向上方に伸ばしている。上記内筒２の上端面中心部には支持円柱 部３を、鉛直方向上方に向け形成している。そして、この支持円柱部３にステン レス鋼製のスリーブ１１ａを外嵌固定している。このスリーブ１１ａは、上記支 持円柱部３に外嵌される円筒部１３の下端部に外向きフランジ状の鍔部１４を形 成したもので、この鍔部１４と上記内筒２の上端面との間に設けたピン１２によ り、内筒２に対する回転防止を図っている。

【０００５】 又、上記内筒２の内側には駆動軸４を、この内筒２の下端開口から挿入してい る。そして、この駆動軸４の上部外周面で上記内筒２の内側位置部分に、駆動側 永久磁石５を支持固定している。この駆動側永久磁石５の外周面には、Ｎ極とＳ 極とが、円周方向に亙って交互に配置されている。

【０００６】 一方、上記内筒２の周囲には外筒６が、上下１対の滑り軸受７ａ、７ｂにより 、回転自在に支持されている。上記各滑り軸受７ａ、７ｂは、ポリ四弗化エチレ ン、ナイロン等の滑り易い材料により、図６〜７に示す様な形状に形成されてお り、上記外筒６に加わるスラスト荷重とラジアル荷重とを支承する。即ち、各滑 り軸受７ａ、７ｂは、円筒部８の下端縁に外向フランジ状の鍔部９を形成して成 り、円筒部８の内周面と鍔部９の下面とに複数の凹溝１０、１０を形成している 。

【０００７】 上記１対の滑り軸受７ａ、７ｂの内、上側の滑り軸受７ａの円筒部８の内周面 は上記スリーブ１１ａの円筒部１３の外周面と摺接し、鍔部９の下面はこのスリ ーブ１１ａの鍔部１４の上面と摺接する。又、下側の滑り軸受７ｂの円筒部８の 内周面は、上記内筒２の下端部外周面に回転不能に外嵌支持された、別のスリー ブ１１ｂの円筒部１３の外周面に摺接し、鍔部９の下面はこのスリーブ１１ｂの 鍔部１４上面と摺接する。

【０００８】 又、上記外筒６の上下方向中間部で、上記駆動側永久磁石５の外周面と対向す る部分は、薄肉部１５としている。そして、この薄肉部１５の外周面に従動側永 久磁石１６を固定し、この従動側永久磁石１６の内周面を、前記駆動側永久磁石 ５の外周面と対向させている。この従動側永久磁石１６の内周面にはＮ極とＳ極 とを円周方向に亙って、上記駆動側永久磁石５の内周面のＳ極並びにＮ極と同一 角ピッチで、交互に配置している。上記従動側永久磁石１６の外側は、カバー１ ７により覆っている。

【０００９】 上記外筒６の内周面と内筒２の外周面との間には円筒状の隙間１８を介在させ て、これら両周面同士が接触する事を防止すると共に、前記各滑り軸受７ａ、７ ｂに形成した凹溝１０、１０を通じてこの隙間１８内に、培養槽内に存在する流 体を流通させる様にしている。

【００１０】 上述の様に構成されるマグネットカップリングの使用時には、図示しない電動 モータにより、前記駆動軸４を介して駆動側永久磁石５を回転駆動する。この結 果従動側永久磁石１６を固定した外筒６が、この内筒２の周囲で回転する。

【００１１】 外筒６の回転に伴なって上下１対の滑り軸受７ａ、７ｂが、この外筒６と共に 回転する。この結果、各滑り軸受７ａ、７ｂ下端の鍔部９、９部分に作用する遠 心力に基づいて、各鍔部９、９の下面に形成した凹溝１０、１０の内側に存在す る流体を直径方向内側から外側に向けて流すポンプ作用が生じる。このポンプ作 用に基づいて、上記外筒６の上端側開口から吸引された流体が上記隙間１８内に 送り込まれ、この隙間１８内の流体が上記外筒６の下側から排出される。

【００１２】 培養装置を使用する際には、培養作業の開始に先立って培養槽内に高温の水蒸 気若しくは熱湯の高温流体を送り込み、上記培養槽各部を加熱滅菌処理する。こ の際、上記駆動軸４を回転駆動する事で、各滑り軸受７ａ、７ｂに形成した凹溝 １０、１０によるポンプ作用を発生させ、上記隙間１８内にも、滅菌用の高温流 体を流通させる。

【００１３】

【考案が解決しようとする課題】

本考案のマグネットカップリング装置は、外筒６の回転に伴なって発生するポ ンプ作用を強力にし、隙間１８内に十分な量の滅菌用高温流体を流通させる事で 、この隙間１８内の滅菌処理を効率良く行なえる様にするものである。

【００１４】 上述した従来構造の場合、上下１対の滑り軸受７ａ、７ｂの鍔部９、９の下面 に形成した凹溝１０、１０部分でのポンプ作用のみによって、上記隙間１８内に 高温流体を流通させるが、各鍔部９、９の直径は限られており、得られるポンプ 作用もそれ程大きなものとはならない。従って、上記隙間１８内を流通する高温 流体の量もそれ程多くはならず、この隙間１８内の滅菌処理を効率良く行なえな い。

【００１５】 本考案のマグネットカップリング装置は、上述の様な事情に鑑みて考案された ものである。

【００１６】

【課題を解決するための手段】

本考案のマグネットカップリング装置は、前述した従来のマグネットカップリ ング装置と同様に、撹拌すべき液体を貯溜する容器の底板を液密に貫通してこの 底板の上面から鉛直方向上方に伸びた、上端が塞がれ下端が開口した円筒状の内 筒と、この内筒の上端面中心部から鉛直方向上方に延びた支持円柱部と、上記内 筒の内側に下方から挿入された駆動軸と、上記内筒の内側位置でこの駆動軸の外 周面に固定された駆動側永久磁石と、上記内筒の周囲に回転自在に支持された外 筒と、この外筒に固定されて、その内周面が上記駆動側永久磁石の外周面と対向 する従動側永久磁石と、上記外筒の内周面と内筒の外周面との間に設けられた円 筒状の隙間と、上記外筒の上端部内周面に内嵌され、その内周面を上記支持円柱 部の外周面に摺接させた、上記液体の上下方向に亙る流通を許容する上部ラジア ル滑り軸受と、上記外筒の下部内周面に内嵌され、その内周面を上記内筒の外周 面に摺接させた、上記液体の上下方向に亙る流通を許容する下部ラジアル滑り軸 受と、少なくとも上記外筒の上端部と上記内筒の上端面で上記支持円柱部の周囲 部分との間に設けられ、上記液体の放射方向に亙る流通を許容するスラスト滑り 軸受とを備えている。

【００１７】 特に、本考案のマグネットカップリング装置に於いては、少なくとも下部ラジ アル滑り軸受の一部に、この下部ラジアル滑り軸受の外周面に開口する状態で設 けた係止孔と、上記外筒の少なくとも下端部で、この係止孔と整合する部分に形 成した、この係止孔よりも小径の挿入孔と、この挿入孔に挿入固定した状態で、 その内端部を上記係止孔内に位置させた中空の係止ピンとを備えた事を特徴とし ている。

【００１８】

【作用】

上述の様に構成される本考案のマグネットカップリング装置により、駆動軸の 回転駆動時に駆動側永久磁石、従動側永久磁石を介して外筒を回転駆動する際の 作用自体は、前述した従来のマグネットカップリング装置と同様である。

【００１９】 特に、本考案のマグネットカップリング装置の場合、上記外筒の回転に伴なう 遠心力に基づいて、この外筒下端部の係止孔内に挿入固定した係止ピン内に存在 する流体を直径方向外方に流すポンプ作用が生じる。この係止ピンは回転中心か ら離れた部分に設けられており、しかも内端開口部と外端開口部との距離が比較 的離れている為、上記ポンプ作用は比較的大きくなって、上記外筒の内周側から 外周側に向け、比較的多量の流体が流れる。

【００２０】 この結果、上記外筒の内周面と内筒の外周面との間に設けられた円筒状の隙間 内に、短時間の間に多量の高温流体を流通させる事が可能となり、この隙間内の 滅菌処理を効率良く行なえる。

【００２１】

【実施例】

図１〜４は本考案の実施例を示している。前述した従来装置と同様、培養槽の 底板１の中心部に、上端が塞がれ下端が開口した円筒状の内筒２の下端部を液密 に貫通させ、この内筒２を上記底板１の上面から鉛直方向上方に伸ばしている。 上記内筒２の上端面中心部には支持円柱部３を、鉛直方向上方に向け形成してい る。

【００２２】 即ち、上記底板１の中心部に形成した円孔２３の周縁部には支持リング２７を 、溶接により液密に固定しており、この支持リング２７の内側に上記内筒２を下 方から挿通し、この内筒２の下端部外周縁に形成した取付フランジ２４の上面を 、上記支持リング２７の下面に突き当てている。更に、この取付フランジ２４の 下面には、接続筒２５の上端部外周縁に形成した取付フランジ２６の上面を突き 当てている。そして、これら両取付フランジ２４、２６を上記支持リング２７に 、ボルト２８、２８により結合している。

【００２３】 上記内筒２の内側には駆動軸４を、この内筒２の下端開口から挿入し、この駆 動軸４の上部外周面で上記内筒２の内側位置部分に、駆動側永久磁石５を支持固 定している。

【００２４】 又、上記支持円柱部３の外周面には、ステンレス鋼で円筒状のスリーブ１９を 外嵌固定し、上記内筒２の上面でこの支持円柱部３の周囲部分には、耐摩耗性に 優れた超硬鋼により円輪状に造られた、スラスト受板２０を載置している。上記 スリーブ１９は螺子２１、２１により支持円柱部３に、スラスト受板２０はピン ２２、２２により内筒２に、それぞれ回転不能に支持している。

【００２５】 一方、上記内筒２の周囲には外筒６が、上下１対の滑り軸受７ａ、７ｂにより 、回転自在に支持されている。この１対の滑り軸受７ａ、７ｂは、それぞれが滑 り易い材料により前記図６〜７に示した様な形状に造られて、上部、下部両ラジ アル滑り軸受を構成する。両滑り軸受７ａ、７ｂの内、上側の滑り軸受７ａの円 筒部８の内周面は上記スリーブ１９の外周面と摺接し、鍔部９の下面は上記スラ スト受板２０の上面と摺接する。又、下側の滑り軸受７ｂの円筒部８の内周面は 、上記内筒２の下端部外周面に回転不能に外嵌支持された、別のスリーブ１１ａ の円筒部１３の外周面に摺接している。更に、この滑り軸受７ｂの鍔部９の下面 は、前記支持リング２７の上面から浮かせて、この鍔部９の下面が、何れの部分 とも摺接する事のない様にしている。

【００２６】 又、上記外筒６の上下方向中間部で上記駆動側永久磁石５の外周面と対向する 部分は薄肉部１５とし、この薄肉部１５の外周面に従動側永久磁石１６を固定し ている。そして、この従動側永久磁石１６の内周面を、前記駆動側永久磁石５の 外周面と対向させると共に、この従動側永久磁石１６の外側をカバー１７により 覆っている。

【００２７】 上記外筒６の内周面と内筒２の外周面との間には円筒状の隙間１８を介在させ て、外筒６の回転に伴なってこれら両周面同士が摺接する事のない様にしている 。そして、前記各滑り軸受７ａ、７ｂに形成した凹溝１０、１０を通じてこの隙 間１８内に、培養槽内に存在する流体を流通させる様にしている。尚、この凹溝 １０、１０は、各滑り軸受７ａ、７ｂを構成する円筒部８の外周面と鍔部９の上 面とに形成する他、円筒部８の内周面と鍔部９の下面とに形成したり、更には内 外両周面並びに上下両面に形成する事も出来る。又、周面に形成する凹溝１０、 １０を軸方向に対し傾斜させたり、或は鍔部９に形成する凹溝１０、１０を直径 方向に対し傾斜させる事も出来る。

【００２８】 更に、上記１対の滑り軸受７ａ、７ｂを構成する円筒部８の円周方向複数箇所 には係止孔２９、２９を、この円筒部８の内外両周面を貫通させる状態で形成し ている。一方、上記外筒６の上下両端部で、各係止孔２９、２９と整合する部分 には、この係止孔２９、２９よりも小径の挿入孔３０、３０を形成している。そ して各挿入孔３０、３０内に図４に示す様な中空の係止ピン３１、３１を、各挿 入孔３０、３０の外端開口部の側から、外径を弾性的に縮めつつ圧入し、図２〜 ３に詳示する様に各係止ピン３１、３１の内端部を、上記各係止孔３０、３０内 に挿入している。

【００２９】 尚、図示の実施例の場合、前記内筒２の下端面にも、後述するポンプ作用を惹 起させる為の凹溝１０、１０を形成している。又、前記カバー１７の中間部外周 面には、培養槽内に貯溜された培養液を撹拌する為の撹拌翼３２、３２を設けて いる。又、上記内筒２の上端面には、撹拌軸３３の下端部に固定した取付フラン ジ３４を、ボルト３５、３５により固定している。この撹拌翼３３にも、別途撹 拌翼を設けている。更に、上記内筒２の上端部で、上記取付フランジ３４の下側 部分には、この内筒２の内外を連通させる通孔３６、３６を形成している。

【００３０】 上述の様に構成される本考案のマグネットカップリング装置により、駆動軸４ の回転駆動時に、駆動側永久磁石５と従動側永久磁石１６とを介して外筒６を回 転駆動し、撹拌翼３２、３２により培養槽内に貯溜した培養液を撹拌する際の作 用自体は、前述した従来のマグネットカップリング装置と同様である。

【００３１】 特に、本考案のマグネットカップリング装置の場合、上記外筒６の回転に伴な う遠心力に基づいて、この外筒６の上下両端部に形成した係止孔２９、２９内に 挿入固定した係止ピン３１、３１内に存在する流体を直径方向外方に流すポンプ 作用が生じる。このポンプ作用は、各係止ピン３１、３１の内側部分に限らず、 各滑り軸受７ａ、７ｂの鍔部９、９並びに外筒６の下端面に形成した凹溝１０、 １０部分でも生じる。

【００３２】 各係止ピン３１、３１の内、特に外筒６下端部の係止孔２９、２９内に挿入固 定した係止ピン３１、３１は回転中心から離れた部分に設けられており、しかも 各係止ピン３１、３１の内端開口部と外端開口部との距離が比較的離れている為 、上記凹溝１０、１０部分で生じるポンプ作用と相まって、ポンプ作用は比較的 大きくなり、上記外筒６の内周側から外周側に向け、比較的多量の流体が流れる 。

【００３３】 この結果、上記外筒６の内周面と内筒２の外周面との間に設けられた円筒状の 隙間１８内に、短時間の間に多量の高温流体を流通させる事が可能となり、この 隙間１８内の滅菌処理を効率良く行なえる。

【００３４】 又、図示の実施例の場合、上記外筒６を内筒２に対して回転自在に支持する軸 受部分の耐久性を向上させて、部品交換の回数を低減し、マグネットカップリン グ装置の保守管理の簡略化を図れる。

【００３５】 即ち、培養槽内に貯溜される培養液の中には、温度や濃度の変化に伴なって硬 質の結晶を析出させるものが存在する。この様な結晶がマグネットカップリング 部分で生じ、滑り軸受７ａ、７ｂと相手部材との間の摺動面に入り込むと、この 滑り軸受７ａ、７ｂや相手部材を早期に摩耗させてしまう。特に、図５に示した 従来構造に於いて、下側の滑り軸受７ｂの鍔部９とスリーブ１１ｂの鍔部１４と が構成するスラスト滑り軸受部分には、隙間１８内で析出した結晶が入り込み、 しかも大きなスラスト荷重が加わる為、摩耗が著しくなる。

【００３６】 そこで、図示の実施例の場合には、下側の滑り軸受７ｂの鍔部９を支持リング ２７の上面から浮かせ、この鍔部９の下面と相手部材とが摺接しない様にしてい る。これに伴なって上記外筒６及びこの外筒６に取り付けられた部材の重量に基 づくスラスト荷重は、上側の滑り軸受７ａの鍔部９とスラスト受板２０とにより 構成されるスラスト滑り軸受が支承する事になる。但し、この滑り軸受７ａ部分 には、著しい摩耗の原因となる結晶が入り込みにくく、しかもスラスト受板２０ が耐摩耗性に優れた超硬鋼により造られている為、上記滑り軸受７ａ部分の摩耗 は軽微なものとなる。

【００３７】

【考案の効果】

本考案のマグネットカップリング装置は、以上に述べた通り構成され作用する 為、内部の隙間に滅菌用の高温流体を流通させ易くして滅菌作業の能率化を図る 事が出来、滅菌作業を含む培養作業の時間短縮を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例を示す縦断面図。

【図２】図１のＡ部拡大図。

【図３】同Ｂ部拡大図。

【図４】係止ピンの斜視図。

【図５】従来構造を示す縦断面図。

【図６】滑り軸受の底面図。

【図７】図６のＣ−Ｃ断面図。

【符号の説明】 １ 底板 ２ 内筒 ３ 支持円柱部 ４ 駆動軸 ５ 駆動側永久磁石 ６ 外筒 ７ａ、７ｂ 滑り軸受 ８ 円筒部 ９ 鍔部 １０ 凹溝 １１ａ、１１ｂ スリーブ １２ ピン １３ 円筒部 １４ 鍔部 １５ 薄肉部 １６ 従動側永久磁石 １７ カバー １８ 隙間 １９ スリーブ ２０ スラスト受板 ２１ 螺子 ２２ ピン ２３ 円孔 ２４ 取付フランジ ２５ 接続筒 ２６ 取付フランジ ２７ 支持リング ２８ ボルト ２９ 係止孔 ３０ 挿入孔 ３１ 係止ピン ３２ 撹拌翼 ３３ 撹拌軸 ３４ 取付フランジ ３５ ボルト ３６ 通孔

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 撹拌すべき液体を貯溜する容器の底板を
   液密に貫通してこの底板の上面から鉛直方向上方に伸び
   た、上端が塞がれ下端が開口した円筒状の内筒と、この
   内筒の上端面中心部から鉛直方向上方に延びた支持円柱
   部と、上記内筒の内側に下方から挿入された駆動軸と、
   上記内筒の内側位置でこの駆動軸の外周面に固定された
   駆動側永久磁石と、上記内筒の周囲に回転自在に支持さ
   れた外筒と、この外筒に固定されて、その内周面が上記
   駆動側永久磁石の外周面と対向する従動側永久磁石と、
   上記外筒の内周面と内筒の外周面との間に設けられた円
   筒状の隙間と、上記外筒の上端部内周面に内嵌され、そ
   の内周面を上記支持円柱部の外周面に摺接させた、上記
   液体の上下方向に亙る流通を許容する上部ラジアル滑り
   軸受と、上記外筒の下部内周面に内嵌され、その内周面
   を上記内筒の外周面に摺接させた、上記液体の上下方向
   に亙る流通を許容する下部ラジアル滑り軸受と、少なく
   とも上記外筒の上端部と上記内筒の上端面で上記支持円
   柱部の周囲部分との間に設けられ、上記液体の放射方向
   に亙る流通を許容するスラスト滑り軸受とを備えたマグ
   ネットカップリング装置に於いて、少なくとも下部ラジ
   アル滑り軸受の一部に、この下部ラジアル滑り軸受の外
   周面に開口する状態で設けた係止孔と、上記外筒の少な
   くとも下端部で、この係止孔と整合する部分に形成し
   た、この係止孔よりも小径の挿入孔と、この挿入孔に挿
   入固定した状態で、その内端部を上記係止孔内に位置さ
   せた中空の係止ピンとを備えた事を特徴とするマグネッ
   トカップリング装置。