JPH0685863B2 - マグネツトドライブ撹拌装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、マグネットドライブ方式に基づき、撹拌槽を
密閉した状態で内部の物質を撹拌する撹拌装置に係り、
詳しくはそのマグネットドライブ部分の改良に関する。

（ロ）従来の技術 一般に、オートクレーブ等に用いられる撹拌装置は、撹
拌槽からの内容物の漏洩、特に圧力状態においても漏洩
を確実に防止すべく、撹拌槽内部と駆動部分を隔壁によ
り完全に分離し、その間を磁気を用いて駆動する方式が
用いられている。

そして、従来、該マグネットドライブ撹拌装置は、上部
を密閉したケーシング内部に、撹拌翼を固着したシャフ
トを回転自在に支持し、また該ケーシング外部に、駆動
装置に連動するホルダーを回転自在に支持し、更にこれ
らシャフト及びホルダーに、それぞれケーシングを隔て
て対向するように長尺のマグネットを軸方向に複数個列
状に固着してなり、ケーシングをネジ等により撹拌槽に
密閉して装着した状態で、上記マグネットによる磁力を
介して、ホルダーの回転をシャフトに伝達している。

従って、該従来の撹拌機においては、シャフトに作用す
る重力はその殆どをベアリングにより受けられている。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 ところで、上記ベアリングは、シャフトを囲むケーシン
グ内における幅の狭い場所に設置されるため、そのスラ
スト負荷容量が比較的小さいものを用いざるを得ない。

一方、近時、撹拌装置は、ファインケミカル、バイオイ
ンダストリ等の発展に伴いその種類及び大きさが多様化
しており、撹拌翼等が重くてシャフトに大きな重力が作
用する大型の装置も要望されている。

このため、上述シャフト重力をベアリングで支持する方
法では、ベアリングに大きなスラスト負荷が作用し、ベ
アリング寿命が短くなってしまい、特に長時間の連続運
転を必要とする場合、運転途中にベアリングを交換する
ことができず、装置の信頼性を低下する虞れがある。

そこで、本発明は、マグネットにて、回転方向を担持す
るばかりでなく軸方向力をも担持するようにし、もって
上述問題点を解消したマグネットドライブ撹拌装置を提
供することを目的とするものである。

（ニ）問題を解決するための手段 本発明は、上述事情に鑑みなされたものであって、第１
図及び第２図に示すように、圧力隔壁を構成するケーシ
ング１を隔てて対向するように、それぞれシャフト２に
固着した各内部マグネット３及びホルダー５に固着した
各外部マグネット６を複数個に分割して構成し（3a,3b
…,6a,6b…）、これらマグネット片3a…,6a…が、それ
ぞれ軸方向に隣接するものと異なる極になるように配設
されて、回転方向ばかりでなく軸方向に対しても互に整
列するように吸引力を発生するようにして、該軸方向吸
引力により前記シャフトに作用する重力を担持してな
る、ことを特徴とするものである。 特に、内部マグネ
ット片3a…を外部マグネット片6a…に対して予め所定量
下方に変位して配置し、内部マグネット３従って撹拌翼
を連結したシャフト２をその重力に抗して引上げる方向
に作用するのが好ましい。

（ホ）作用 以上構成に基づき、駆動装置からの回転に基づきホルダ
ー５が外部マグネット６と共に回転すると、非磁性体か
らなるケーシング１を通って形成する磁気回路（第２図
（ｂ）参照）により、内部マグネット３と共にシャフト
２が一体に回転し、これにより該シャフト２に連結され
ている撹拌翼が回転して、密閉されている撹拌槽内の内
容物を撹拌する。

この際、内部部材即ち撹拌翼、シャフト２及び内部マグ
ネット３等に比較的大きな重力が常時作用するが、マグ
ネット3,6は複数個に分割されているため、各マグネッ
ト片3a…,6a…境界部分に互に整列する方向の偏倚力が
作用して（第１図（ｂ）参照）、該偏倚力が上記重力に
対抗するように作用する。

（ヘ）実施例 以下、本発明による実施例について説明する。

マグネットドライブ撹拌装置10は、第３図に示すよう
に、ステンレス等の所定圧力に耐えかつ非磁性体からな
るケーシング１を有しており、該ケーシング１はその上
部にキャップ11がキャップナット12にて固定されて密閉
されていると共にその下部にハウジング13が固定され、
該ハウジング13にて撹拌槽15に密閉して装着し得る。そ
して、これらケーシング１及びハウジング13の内部には
シャフト２がベアリング16,17により回転自在に支持さ
れており、かつ該シャフト２はその中間部にて分割され
ていると共にスラストリング19を介して一体に結合され
ており、かつ該リング19がベアリング17に当接すること
により、シャフト２に作用する重力を支えると共に軸方
向位置が調節・位置決めされている。更に、シャフト２
の上端にはシャフト回転数検出用マグネット20を埋込ん
だピン21が固定されており、またキャップ11部分には磁
気回転センサ22が設置されており、該回転センサ22がマ
グネット20を検知することによりシャフト２の回転をケ
ーシング１の外部にて検出し得る。また、シャフト２の
下部にはカップリング23により各種撹拌翼25aを備えた
撹拌シャフト25が回転不能に固定されている。一方、ケ
ーシング１の外部にはボールベアリング26,26を介して
ホルダー５が回転自在に支持されており、該ホルダー５
はケーシング外部に位置するボールベアリング26により
大きなスラスト力を支持し得ると共に、サポート27及び
ナット29により所定位置に位置決めされている。更に、
該ホルダー５にはプーリ30が一体に形成されており、Ｖ
ベルトを介してモータ等の駆動装置から所定トルクが伝
達される。また、ハウジング13にはクーラジャケット36
が溶着されており、該ハウジング13及びジャケット36に
より構成されるクーラ室37に水が循環され、ベアリング
17にて発生する熱を吸収する。なお、該クーラ室37は、
本発明に係るマグネットの配置により、ベアリング17に
作用するシャフト２からのスラスト力が大幅に減るの
で、省略することも可能である。

そして、第１図及び第２図に詳述するように、シャフト
２には磁性体からなるスリーブ31が嵌着されており、か
つスリーブ31の外周面に30度毎に軸方向所定長さに亘っ
てマグネット３…が列状配設され、また各マグネット３
…の円周方向における間には非磁性体からなるスペーサ
32…が配設され、更にこれらマグネット３及びスペーサ
32の外周に非磁性体からなる円筒状のライナー33が嵌着
して、内部マグネットユニットＩを構成している。一
方、ホルダー５の内周面にも磁性体からなるスリーブ35
が嵌着されており、該スリーブ35の内周面には前記内部
マグネット３…に対応するように30度毎に外部マグネッ
ト６…が固着されて、外部マグネットユニットＯを構成
している。従って、これら内部マグネットユニットＩ及
び外部マグネットユニットＯにより、第２図（ｂ）に示
すように、ケーシング１を隔てた回転方向の磁気回路が
構成される。

また、前記内部マグネット３及び外部マグネット６は軸
方向に多数に分割されてなり、かつこれら分割されたマ
グネット片3a,3b…,6a,6b…は非磁性体からなるスペー
サ37…を挾んで隣接するマグネットのＮ・Ｓ極が逆にな
るように配置されている。更に、内部マグネット片3a,3
b…が外部マグネット片6a,6b…に対して予め所定量ｃだ
け下方に変位して配置されている。従って、第１図
（ｂ）に示すように、各分割マグネット片3a,3b…,6a,6
bの境界部分にて互に整列する方向、即ち内部マグネッ
ト片3a…を外部マグネット片6a…に向けて上方に引き上
げるような磁気回路が構成される。

本実施例は以上のような構成からなるので、ハウジング
13を撹拌槽15に密閉して取付け、かつホルダー５のプー
リ30にベルトを装着して駆動装置に連動する。この状態
では、撹拌装置10は、ケーシング１、ハウジング13及び
キャップ11により撹拌槽15内が外部に対して完全に分離
され、かつ撹拌シャフト25が撹拌槽15内に延びており、
撹拌槽15内に所定高圧を作用することが可能である。そ
して、駆動装置の駆動に基づきプーリ30及びそれと一体
のホルダー５を回転すると、該ホルダー５に一体の外部
マグネットユニットＯがケーシング１を隔てて内部マグ
ネットユニットＩを吸収して一体に回転し、これにより
ケーシング１内部のシャフト２が回転する。すると、カ
ップリング23を介して撹拌シャフト25が一体に回転し、
所定撹拌翼25aを回転して撹拌槽15内の内容物を撹拌す
る。なお、上記シャフト２の回転は、ピン21に埋込まれ
た回転数検出用マグネット20の回転をセンサ22が検知す
ることによりモニターされる。

またこの際、第１図に示すように、各分割マグネット片
3a…,6a…の各境界部分にて、下方に変位されている内
部マグネット片3a…が外部マグネット片6a…に整列する
ように、シャフト２を上方に引上げる偏倚力を生ずる。
これにより、シャフト２には撹拌シャフト25等の重力に
抗する上方引上げ力が作用し、スラストリング19がベア
リング17に当接・作用する押圧力を軽減してベアリング
17の摩耗を減少する。なお、シャフト２に作用する上述
引き上げ力は、マグネット3,6を介してホルダー５にて
担持するが、該ホルダー５はケーシング１外部に支持さ
れかつ大きなスラスト負荷容量を有するボールベアリン
グ26,26にて担持され、常に正確な位置に保持される。

また、上述実施例は、内部マグネット片3a…を外部マグ
ネット片6a…に対して予め所定量ｃ下方に変位してある
が、これを、内部マグネット片3a…及び外部マグネット
片6a…を整列するように配置し、ベアリング17が摩耗す
ることに基づく内部マグネット３の下方変位により、シ
ャフト２の上方引き上げ力を漸増し、ベアリング17の摩
耗を漸減して所定量以上に摩耗が進行しないように構成
してもよい。

更に、上述実施例は、スラストリング19を用いてシャフ
ト２に作用するスラスト力をベアリング17にても担持し
ているが、シャフト２に作用する軸方向力をすべてマグ
ネット3,6にて担持し、スラストリング17等を削除する
ようにしてもよい。

（ト）発明の効果 以上説明したように、本発明によると、シャフト２及び
ホルダー５にそれぞれ設けた各マグネット６を、軸方向
に複数個分割し、これらマグネット片3a…,6a…が、そ
れぞれ軸方向に隣接するものと異なる極になるように配
設されて、回転方向ばかりでなく軸方向に対しても互に
整列するように吸引力を生ずるように構成したので、シ
ャフト２に作用する重力に対抗することができ、ベアリ
ングに作用するスラスト負荷を軽減又はなくしてベアリ
ング寿命を大幅に延ばして、撹拌装置の信頼性を向上す
ることができる。更に、これに基づき、シャフト２に大
きな重力及び高速回転を作用することが可能となり、大
型の装置及び高速回転を必要とする装置更に長時間の連
続回転を必要とする装置等、ニーズの多様化に対応して
種々の撹拌装置を高い信頼性をもって提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明に係る撹拌装置のマグネットドラ
イブ部分の縦断面図、第１図（ｂ）はその磁気回路を示
す図、また第２図（ａ）はマグネットドライブ部分の横
断面図、第２図（ｂ）はその磁気回路を示す図である。
そして、第３図は本発明の一実施例を示す撹拌装置の縦
断面図である。 １……ケーシング、２……シャフト、３……内部マグネ
ット、3a,3b……マグネット片、５……ホルダー、６…
…外部マグネット、6a,6b……マグネット片、10……撹
拌装置、15……撹拌槽、25……撹拌シャフト、Ｉ……内
部マグネットユニット、Ｏ……外部マグネットユニッ
ト。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一端部を密閉したケーシング内部に、攪拌
   翼を連結し得るシャフトを回転自在に支持し、また該ケ
   ーシング外部に、駆動装置に連動し得るホルダーを回転
   自在に支持し、更にこれらシャフト及びホルダーに、そ
   れぞれケーシングを隔てて対向するようにマグネットを
   軸方向に列状に固着してなり、そして上記ケーシングを
   攪拌槽に密閉状に装着して用いるマグネットドライブ攪
   拌装置において、 上記シャフト及びホルダーにそれぞれ対向して設けた各
   マグネットを、軸方向に複数個分割し、 かつこれら各マグネット片が、それぞれ軸方向に隣接す
   るものと異なる極になるように配設されて、回転方向ば
   かりでなく軸方向に対しても互いに整列するように吸引
   力を生ずるようにして、該軸方向吸引力により前記シャ
   フトに作用する重力を担持してなる、マグネットドライ
   ブ攪拌装置。
2. 【請求項２】上記軸方向に分割したマグネット片が、シ
   ャフトに固着した内部マグネット片をホルダーに固着し
   た外部マグネット片に対して予め所定量下方に変位して
   配置されてなる 特許請求の範囲第１項記載のマグネットドライブ攪拌装
   置。