JPH0632183Y2 - オ−トクレ−ブ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、密閉した耐圧容器内に製品を収容して高温，
高圧下もしくは減圧下に反応させるオートクレーブに関
する。

〔従来技術とその問題点〕

オートクレーブは、循環ファンを配設した耐圧容器内
に、例えばチッソガス，アルゴンガス等の不活性ガスを
導入し、これを所定の温度に加熱すると共に循環ファン
で強制対流させて耐圧容器内に収容された製品を高温，
高圧下に反応させるものであるから、耐圧容器内は完全
な気密状態に維持する必要がある。

このため、従来では、耐圧容器内からその壁面を貫通し
て耐圧容器外の電動モータに連結される循環ファンの回
転軸と、当該回転軸を耐圧容器の壁面に枢支する軸受と
の間の隙間から気密洩れを生ずることがないように、当
該軸受部にメカニカルシールを施すようにしている。

即ち、第４図に示すように、製品を高温，高圧下に反応
させる耐圧容器４０内に設けられた循環ファン４１は、
その回転軸４２が耐圧容器４０外に突出せられて電動モ
ータ４３の回転軸に連結されると共に、耐圧容器４０の
壁面に固設した軸受４４に枢支され、この軸受４４にメ
カニカルシール４５が設けられている。

そして、メカニカルシール４５には、シール液貯溜タン
ク４６から冷却装置４７を介してポンプ４８で耐圧容器
４０内の圧力よりも例えば約２kg／cm²程度高い圧力で
シール液が循環供給されて、軸受４４を冷却すると共
に、当該軸受４４の部分から耐圧容器４０内の気体が外
部に漏洩しないようにしている。

しかしながら、耐圧容器４０内の圧力は、製品の加工条
件等に応じて例えば２〜２０kg／cm²の範囲で変動する
場合があり、耐圧容器４０内の圧力が上昇してメカニカ
ルシール４５に供給されるシール液の圧力以上に高くな
ると、耐圧容器４０内の気体が軸受４４から外部に洩れ
出し、耐圧容器４０内の圧力降下を生じてしまうという
弊害があった。

また、この弊害を防止するには、メカニカルシール４５
にシール液を循環供給するポンプ４８の出力を耐圧容器
４０内の圧力変動に応じて可変調節しなければならず、
その制御系統が非常に煩雑になるという問題があった。

また、仮に耐圧容器４０内の圧力が一定であったとして
も、メカニカルシール４５はシール液の供給圧力を常時
監視していなければならず、軸受４４からの気体の漏洩
を防止するための機構も複雑にならざるを得ないから、
設備費が嵩むという問題があった。

そこで、本出願人は、機構が複雑で制御系統も煩雑なメ
カニカルシールを全く必要としない極めて簡単な構成に
よって耐圧容器内からの気密洩れを防止できる新規なオ
ートクレーブを先に提案した（実願昭６１−９８８７７
号参照）。

これを第１図を参酌して説明すると、耐圧容器１外に突
出せられた循環ファン２の回転軸３に回転子４が固設さ
れると共に、当該回転軸３及び回転子４が耐圧容器１に
対して気密に取り付けられた密閉ケーシング５内に収容
され、密閉ケーシング５の外には例えば前記回転軸３と
同軸的に電動モータ６で回転駆動される原動軸７が配さ
れ、当該原動軸７の先端に取り付けた磁石８を回転させ
て生じた回転磁界によって回転軸３の回転子４を回転さ
せるようにしている。

この構成によれば、耐圧容器１外に突出された循環ファ
ン２の回転軸３が電動モータ６から切り離されて気密な
密閉ケーシング５内に収容され、当該密閉ケーシング５
の外から電動モータ６のトルクが伝達されるので、耐圧
容器１の壁面に回転軸３を枢支する軸受９に複雑な機構
のメカニカルシールを施すことなく耐圧容器１内の気密
洩れを確実に防止できるという非常に優れた効果があ
る。

しかし、本出願人の実験によれば、原動軸７の先端に取
り付けた磁石８を回転させて、当該磁石８と対極して磁
石１０が設けられた回転子４を回転駆動する回転磁界が
発生すると、ステンレス鋼板等で成形された密閉ケーシ
ング５に電磁誘導によって渦電流が誘起され、渦電流に
よるジュール熱で密閉ケーシング５が熱膨脹して変形し
たり、当該密閉ケーシング５の熱が磁石８及び１０に伝
わって磁力低下を生ずることが判明した。

特に、耐圧容器１の内部圧力が異常に急上昇して循環フ
ァン２に過大な負荷が掛かったり、あるいは運転ミス等
により電動モータ６の回転数が急激に上昇又は低下する
などして磁石８がスリップ回転し、当該磁石８の回転磁
界と回転子４の回転速度にずれが生じた場合には、磁石
８とこれに対極する回転子４の磁石１０との間の磁場が
崩れて密閉ケーシング５が異常な高温に過熱されると共
に、磁石８を埋設したステンレス製の回転ドラム１１自
体にも渦電流が生じて発熱し、密閉ケーシング５の熱膨
脹による変形や磁石８及び１０の磁力低下が甚だしくな
る。

ここで、電動モータ６のトルクを回転軸３に効果的に伝
達するためには密閉ケーシング５を介して対峙する磁石
８と磁石１０を互いに出来るだけ近接させることが望ま
しいから、密閉ケーシング５の厚味を出来るだけ薄くす
ると共に、磁石８及び１０と密閉ケーシング５との間の
クリアランスも夫々例えば約0.5mmと、１mm以下の非常
に小さな間隔に選定している。このため、密閉ケーシン
グ５が熱膨脹によって変形すると、回転中の磁石８や回
転子４が密閉ケーシング５に接触して破損事故を生ずる
危険性がある。

また、磁石は、１５０℃の高温下で約２０％，３００℃
では約５０％もの磁力低下を生じ、しかも一旦低下した
磁力は回復不能であるから、磁石８及び１０が異常な高
温に過熱されると、磁力を失って使用不能になるという
危惧がある。

〔考案の目的〕

そこで本考案は、耐圧容器外に突出せられた循環ファン
の回転軸を密閉ケーシング内に収容し、循環ファンの回
転軸に固設した回転子を密閉ケーシング外に設けられた
磁石の回転磁界で回転駆動することによって耐圧容器内
の気密洩れを防止すると同時に、密閉ケーシングの熱膨
脹による変形や磁石の磁力低下も未然に防止できるオー
トクレーブを提供することを目的とする。

〔考案の構成〕

この目的を達成するために、本考案によるオートクレー
ブは、耐圧容器外に突出せられた循環ファンの回転軸に
回転子が固設され、当該回転軸及び回転子が耐圧容器に
対して気密に取り付けられた密閉ケーシング内に収容さ
れると共に、前記回転子を回転駆動する回転磁界を発生
させる磁石が前記密閉ケーシング外に配設され、更に前
記密閉ケーシングを冷却する冷却手段が設けられると共
に、前記回転磁界と前記回転子の回転速度のずれを検出
する検出手段が設けられていることを特徴とする。

〔考案の作用〕 本考案によれば、耐圧容器外に突出せられた循環ファン
の回転軸が当該耐圧容器に対して気密に取り付けられた
密閉ケーシング内に収容され、循環ファンの回転軸に固
設された回転子が密閉ケーシング外に設けられた磁石の
回転磁界によって回転駆動されるから、従来のように循
環ファンの回転軸の軸受部にメカニカルシールを施す必
要がない。また、密閉ケーシングを冷却する冷却手段が
設けられているから回転磁界による密閉ケーシングの発
熱を抑えることができると共に、回転子とこれを回転駆
動させる回転磁界との間に生ずる回転速度のずれを検出
する検出手段が設けられているから、回転子と回転磁界
の回転速度のずれによる密閉ケーシングや磁石の異常過
熱を予知して密閉ケーシングの熱膨脹による変形や磁石
の磁力低下を未然に防止することができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を図面に基づいて具体的に説明す
る。

第１図は本考案によるオートクレーブの一例を示す要部
の断面図であって、耐圧容器１外に突出せられた循環フ
ァン２の回転軸３に回転子４が固設されると共に、当該
回転軸３及び回転子４が耐圧容器１に対して気密に取り
付けられた密閉ケーシング５内に収容され、密閉ケーシ
ング５の外には前記回転軸３と同軸的に電動モータ６で
回転駆動される原動軸７が配され、当該原動軸７に設け
られた磁石８を回転させて生ずる回転磁界によって回転
軸３の回転子４を回転させるように成されると共に、密
閉ケーシング５の外周面に沿って冷却液が循環供給され
る冷却ジャケット１２が装着されている。

また、密閉ケーシング５内に収容された循環ファン２の
回転軸３を枢支する軸受９にも、当該軸受９を冷却する
冷却ジャケット１３が設けられ、当該冷却ジャケット１
３と密閉ケーシング５外に装着された冷却ジャケット１
２には、夫々耐圧容器１内に設けられた冷却装置１４に
循環供給される冷却液の一部が送給されるように成され
ている。

また、密閉ケーシング５の外側には、当該密閉ケーシン
グ５や磁石８を埋設した回転ドラム１１等を収容するチ
ャンバ１５が設けられている。

このチャンバ１５には、その後端側に原動軸７を枢支す
る軸受１６が設けられると共に、上下に夫々冷却用空気
の供給口１５ａ及び排出口１５ｂが形成され、送風機１
７によって供給される冷却用空気が供給口１５ａから導
入されて密閉ケーシング５の表面に沿って流通し、排出
口１５ｂから排出されるように成されている。

また、密閉ケーシング５の外側には、当該密閉ケーシン
グ５の温度上昇を検知して、磁石８の回転によって生ず
る回転磁界と当該回転磁界によって回転駆動される回転
子４の回転速度のずれ発生を検出する温度センサ１８が
配設されている。

この温度センサ１８は、密閉ケーシング５の外周面に直
接固設されるか、あるいは密閉ケーシング５に近接して
冷却ジャケット１２に固設されると共に、制御盤装置１
９を介して警報装置２０に接続され、検出温度が一定以
上の時にブザー音等の警報を発せさせるように成されて
いる。

また、原動軸７に設けられる磁石８は、密閉ケーシング
５の外側から例えば約0.5mm程度のクリアランスを保っ
てカップリングされるステンレス製の回転ドラム１１に
所定間隔で複数埋設されている。

また、第１図においては、回転ドラム１１に所定間隔で
埋設された磁石８，８……に対して密閉ケーシング５を
挟んで対極せられる複数の磁石１０，１０……がドラム
形の回転子４に埋設され、当該回転子４の空気抵抗を出
来るだけ小さくするようにしている。

しかして、電動モータ６を稼動させて先端に回転ドラム
１１が固設された原動軸７を回転駆動させ、回転ドラム
１１に設けた磁石８を回転させて回転磁界により回転子
４を回転させる。

これと同時に、密閉ケーシング５外に装着された冷却ジ
ャケット１２に冷却液を一定の流量で循環供給すると共
に、送風機１７からチャンバ１５内に一定の風量で冷却
用空気を供給して、密閉ケーシング５の冷却を開始す
る。

これにより、ステンレス鋼板等で成る密閉ケーシング５
に電磁誘導により渦電流が誘起されてジュール熱が発生
しても、その熱が冷却ジャケット１２に循環供給される
冷却液とチャンバ１５内を流通する冷却用空気で奪われ
て強制的に冷まされるから、密閉ケーシング５が熱膨脹
して変形を生ずることが防止される。

また、このように密閉ケーシング５が冷却されると、密
閉ケーシング５に発生した熱で磁石８及び１０が過熱さ
れることもないから、これら磁石８及び１０の磁力低下
が防止される。

そして、例えば耐圧容器１の内部圧力が異常に急上昇し
て循環ファン２に過大な負荷が掛かったり、あるいは運
転ミス等により電動モータ６の回転数が急激に上昇又は
低下するなどして磁石８がスリップ回転し、磁石８の回
転で発生する回転磁界と回転子４の回転速度にずれが生
ずると、密閉ケーシング５の温度が上昇する。

この温度上昇が温度センサ１８で検知されて、当該温度
センサ１８からの温度検出信号が入力される制御盤装置
１９から警報装置２０に対してブザー音等の警報を発す
る操作信号が出力されると同時に、送風機１７に対して
冷却用空気の風量を増大させる制御信号が出力され、ま
た場合によっては電動モータ６の稼動を停止させる制御
信号が出力される。

これにより、回転磁界と回転子４の回転速度のずれに起
因する密閉ケーシング５や磁石８，１０の異常過熱を未
然に防止して当該密閉ケーシング５の熱膨脹による変形
や磁石８及び１０の磁力低下を確実に防止することがで
きる。

なお、上記実施例においては、回転磁界と回転子４の回
転速度のずれを密閉ケーシング５の温度上昇を検知する
温度センサ１８で検出したが、これに限らず例えば第２
図に示すように、光反射により循環ファン２の回転軸３
（回転子４）の回転速度を検出する光ファイバ２１を設
け、当該光ファイバ２１で検出した回転子４の回転速度
と電動モータ６で駆動される駆動軸７の回転速度とを比
較してずれの発生を検知すると共に、制御盤装置１９か
ら電動モータ６に対して駆動軸７の回転速度を回転子４
の回転速度に同期させるフィードバック制御信号を出力
してずれを解消させることもできる。また、図示は省略
するが、回転子４の回転速度を近接センサで検出するこ
とによってもずれの発生を検知することができるし、耐
圧容器１内に風速センサを設けて循環ファン２の風速低
下を検出したり、電動モータ６の電力値の低下を検出す
ることによりずれの発生を検知することもできる。

また、密閉ケーシング５を冷却する冷却手段も冷却ジャ
ケット１２やチャンバ１５に限らず、第２図に示すよう
に電動モータ６で駆動される駆動軸７に密閉ケーシング
５に向かって空気流を生じさせるプロペラ形の羽根２２
を取り付ける場合であっても良い。

また、本考案によれば、第３図に示すように、回転子４
を回転軸３の後端に固着すると共に、当該回転子４の端
面に磁石１０，１０……を固着し、これら磁石１０，１
０……と対面する密閉ケーシング５の後端面の外側に複
数極のコイル２４，２４……と駆動回路２５から成る電
磁石２３を設けると共に、これらをチャンバ１５内に収
容し、回転子４の端面に対向して設けられたホール素子
２６で回転子４の回転速度を検出してフィードバック制
御を行う場合であっても良い。即ち、電磁石２３の回転
磁界と、ホール素子２６で検出した回転子４の回転速度
のずれに応じて制御盤装置１９から駆動回路２５に対し
てフィードバック制御信号を出力して回転磁界と回転子
４の同期を取り、ずれを即座に解消して密閉ケーシング
５の過熱を未然に防止することができる。

〔考案の効果〕

以上述べたように、本考案によれば、耐圧容器１外に突
出せられた循環ファン２の回転軸３が耐圧容器１に対し
て気密に取り付けられた密閉ケーシング５内に収容さ
れ、循環ファン２の回転軸３に固設された回転子４が密
閉ケーシング５外に設けられた磁石８又は電磁石２３の
回転磁界によって回転駆動されるから、従来のように循
環ファン２の回転軸３の軸受９にメカニカルシールを施
す必要がない。また、密閉ケーシング５を冷却する冷却
ジャケット１２，チャンバ１５あるいは羽根２２等の冷
却手段が設けられているから、回転子４を回転磁界によ
って回転駆動する際に密閉ケーシング５の発熱が防止さ
れ、しかも密閉ケーシング５の異常過熱の原因となる回
転磁界と回転子４の回転速度のずれを検出する温度セン
サ１８，光ファイバ２１あるいはホール素子２６等の検
出手段が設けられているから、密閉ケーシング５や磁石
８及び１０が異常な高温に過熱されることが未然に防止
されて、密閉ケーシング５の熱膨脹による変形や磁石８
及び１０の磁力低下を確実に防止することができるとい
う優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は夫々本考案によるオートクレーブの
実施例を示す要部の断面図、第４図は従来のオートクレ
ーブを示す断面図である。 符号の説明 １……耐圧容器、２……循環ファン、３……回転軸、４
……回転子、５……密閉ケーシング、８……磁石、１０
……磁石、１２……冷却ジャケット、１５……チャン
バ、１７……送風機、１８……温度センサ、２１……光
ファイバ、２２……羽根、２３……電磁石、２６……ホ
ール素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】耐圧容器外に突出せられた循環ファンの回
   転軸に回転子が固設され、当該回転軸及び回転子が耐圧
   容器に対して気密に取り付けられた密閉ケーシング内に
   収容されると共に、前記回転子を回転駆動する回転磁界
   を発生させる磁石が前記密閉ケーシング外に配設され、
   更に前記密閉ケーシングを冷却する冷却手段が設けられ
   ると共に、前記回転磁界と前記回転子の回転速度のずれ
   を検出する検出手段が設けられていることを特徴とする
   オートクレーブ。