JP2008082354A - 軸封装置における異物回収装置 - Google Patents

Abstract

【目的】竪型の回転機器に装備される軸封装置において、軸封箇所から落下排出される異物による機内汚染を確実に防止する。
【構成】回転軸４に、シール部材５による軸封箇所５ａの直下位に配して上面開口の回転体形状をなす回収桶１５を取り付けて、この回収桶１５に軸封箇所５ａから落下する異物１４を回収する。機器ハウジング２に、先端吸引口１６ｃを回収桶１５内に挿入した一本の真空吸引路１６を設けて、回転軸４の回転に伴って、回収桶１５の全域において当該真空吸引路１６から異物１４を機器ハウジング２外に吸引，排出させる。シール部材５による軸封箇所５ａと回収桶１５との間における機器ハウジング２の内周面部分７ａを回収桶１５の内壁１５ａの上端内径より小径として、当該内周面部分７ａと回転軸４との間に、異物１４を回収桶１５へと落下誘導する環状の異物誘導路１７を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、厳格なコンタミネーション対策を必要とする食品，医薬品等を扱う竪型の回転機器（攪拌機等）に装備される軸封装置であって、機器ハウジングと鉛直方向に延びる回転軸との間に配設したシール部材により、機器ハウジング内の流体を軸封するように構成された軸封装置において、シール部材による軸封箇所から落下する粉体等の異物を回収するための異物回収装置に関するものである。

食品，医薬品等を扱う攪拌機等の回転機器にあっては、厳格なコンタミネーション対策を講じておく必要があり、従来からも、例えば、複数のシール部材を軸線方向に並列配置し、最機内側に位置するシール部材とこれに隣接するシール部材との間に機内（機器ハウジング内）に混入しても問題を生じないシール流体を封入して、機内の汚染を確実に防止するようにした軸封装置が提案されている（例えば、特許文献１の図１及び段落番号［００１０］［００２１］［００２４］の記載を参照）。

特開２００４−２４５２６７公報

しかし、このような軸封装置にあっては、最機内側に位置するシール部材（例えば、特許文献１における第１シール部３ａを参照）が如何なるものであっても、軸封箇所における摩耗粉を発生するため、この摩耗粉が機内に異物として侵入することになり、十分なコンタミネーション防止を期待することができない。例えば、上記シール部材がリップシール（例えば、特許文献１の請求項９を参照）の如く回転軸に接触してシール機能を発揮するものである場合には、回転軸との接触による摩耗粉が発生し、また２つの密封環が相対回転摺接するメカニカルシールである場合には、密封環同士の接触による摩耗粉が発生して、これらの摩耗粉が機内に侵入する虞れがある。このような問題は、軸封装置を一つのシール部材で構成する場合にも発生するが、特に、回転機器が、回転軸がハウジングの上端軸封部を貫通して鉛直方向に延びているような竪型の攪拌機等である場合に著しい。

本発明は、このような点に鑑みて、竪型の回転機器に装備される軸封装置において、シール部材の軸封箇所から落下排出される異物による機内汚染を確実に防止して、高度のコンタミレスを図ることができる異物回収装置を提供するものである。

本発明は、機器ハウジングと鉛直方向に延びる回転軸との間に配設したシール部材により、機器ハウジング内の流体を軸封するように構成された軸封装置において、上記の目的を達成すべく、回転軸に、シール部材による軸封箇所の直下位に配して上面開口の回転体形状をなす回収桶を設けて、この回収桶に当該軸封箇所から落下する異物を受け止め，回収するように構成すると共に、機器ハウジングに、先端吸引口を回収桶内にその上端開口部から挿入した一本の真空吸引路を設けて、回転軸の回転に伴って、回収桶の全域において当該真空吸引路から異物を機器ハウジング外に吸引，排出させるように構成したことを特徴とする軸封装置における異物回収装置を提案する。かかる異物回収装置の好ましい実施の形態にあっては、回収桶が、回転軸と同心をなす筒状の内外壁と内外壁の下端部間を連結する円環状の底壁とからなる回転体形状をなすものであり、真空吸引路の先端部分が、機器ハウジングから突出して回収桶内にその上方から突入する吸引パイプで構成される。また、シール部材による軸封箇所と回収桶との間における機器ハウジングの内周面部分を回収桶の内壁の上端内径より小径として、当該内周面部分と回転軸との間に、異物を回収桶へと落下誘導する環状の異物誘導路を形成するように構成しておくことが好ましい。

本発明の軸封装置における異物回収装置にあっては、シール部材による軸封箇所から落下する異物を回転軸と共に回転する回収桶に回収するようにしたから、真空吸引路による吸引箇所が一箇所であるにも拘わらず、回収桶の全域において異物の吸引，排出が良好に行われることになる。したがって、軸封箇所から落下排出される異物による被密封流体のコンタミネーションを確実に防止することができ、食品，医薬品等を扱う竪型の回転機器においてコンタミレスで良好な軸封を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図１及び図２に基づいて具体的に説明する。図１は本発明に係る異物回収装置を装備した軸封装置の一例を示す縦断正面図であり、図２は図１の要部を拡大して示す詳細図である。

図１に示す軸封装置１は、医薬品，薬品等の製造プロセスで使用される竪形回転機器（攪拌機等）に装備されたもので、当該回転機器のハウジング（機器ハウジング）２の上端軸封部３とこれを洞貫して鉛直方向に延びる回転軸４との間に配設したシール部材５により、機内領域（機器ハウジング２内の領域である被密封流体領域）Ｈと機外領域（機器ハウジング２外の大気領域）Ｌとを遮蔽シール（軸封）するように構成されており、且つシール部材５の軸封箇所から落下排出される異物を異物回収装置６により回収して被密封流体領域Ｈに混入させないように構成されている。この例では、機器ハウジング２内の流体たる被密封流体が、コンタミネーションを嫌う医薬品，食品等の粉体含有ガスであり、シール部材５としては、２組のメカニカルシール５１，５２を軸線方向（上下方向）に並列配置した周知のダブルシールが使用されている。すなわち、両メカニカルシール５１，５２は、各々、円筒状シールケース７の内周部に固定された静止密封環８と、回転軸４にＯリング９及びドライブピン１０を介して軸線方向に移動可能に且つ相対回転不能に嵌合保持された回転密封環１１と、回転密封環１１を静止密封環８へと押圧附勢するスプリング１２とを具備して、両密封環８，１１の対向端面たる密封端面８ａ，１１ａの相対回転摺接作用によりシール機能を発揮するように構成された端面接触形のメカニカルシールであり、両密封環８，１１の上下配置を逆にした点を除いて、同一構造をなすものである。密封環８，１１の一方はセラミックス，超硬合金等の硬質材で構成され、他方はこれより軟質のカーボン等で構成されるが、この例では、静止密封環８をカーボンで構成し、回転密封環１１をセラミックスで構成してある。シールケース７は、機器ハウジング２の一部を構成するものであり、上端軸封部３に、これを貫通して上方に延びる回転軸部分を同心状に囲繞する状態で取り付けられており、その内部空間であって両メカニカルシール５１，５２でシールされた空間１３には、被密封流体の性状等に応じた適宜の封液（ポリオール等）が供給，充満されるようになっている。また、スプリング１２は両回転密封環１１，１１間に配設されていて、両メカニカルシール５１，５２における共通の附勢手段として使用されている。

ところで、かかるシール部材（ダブルシール）５によれば、両メカニカルシール５１，５２及び封液室（封液が充満するシールケース内空間）１３を介して被密封流体領域Ｈと大気領域Ｌとの間がシールされるが、シール部材５の軸封箇所から落下排出される異物が被密封流体領域Ｈに落下排出されて、被密封流体を汚染する虞れがある。すなわち、被密封流体領域Ｈと封液室１３との間をシールする下位のメカニカルシール５２は密封端面８ａ，１１ａが相対回転摺接する端面接触形のものであることから、密封端面８ａ，１１ａの摺接に伴って発生する摩耗粉（例えば、カーボン粉）が落下して被密封流体領域Ｈに侵入する虞れがある。

而して、本発明の異物回収装置６は、このようなシール部材５による軸封箇所（被密封流体領域Ｈを直接的に軸封する箇所であって、下位のメカニカルシール５２における密封端面８ａ，１１ａの相対回転摺接箇所）５ａから落下排出される異物（摩耗粉）１４の被密封流体領域Ｈへの侵入を防止すべく、次のように構成されている。

すなわち、異物回収装置６は、図１及び図２に示す如く、回転軸４に設けた回収桶１５と機器ハウジング２に設けた一本の真空吸引路１６と軸封箇所５ａから回収桶１５に至る異物誘導路１７とを具備してなる。

回収桶１５は、図１及び図２に示す如く、回転軸４と同心をなす筒状の内外壁１５ａ，１５ｂと内外壁１５ａ，１５ｂの下端部間を連結する円環状の底壁１５ｃとからなる上面開口状の回転体形状をなすものであり、内壁１５ａを複数の固定具（一つのみ図示）１５ｄにより、シール部材５による軸封箇所５ａの直下位に配して、回転軸４に嵌合固定されている。回収桶１５の内外壁１５ａ，１５ｂの対向面は下方に向かって漸次近接する傾斜面に形成されている。

真空吸引路１６は、図１及び図２に示す如く、シールケース７に形成された吸引通路１６ａとシールケース７に取り付けられた吸引パイプ１６ｂとを具備してなる。吸引通路１６ａの一端部（下流端部）は、シールケース７の外周面に開口されていて、図示しない真空吸引装置（真空ポンプ等）に接続されている。吸引通路１６ａの他端部（上流端部）は、シールケース７の下端面において、回収桶１５の上端開口部１５ｅの直上方位に開口されている。吸引パイプ１６ｂは、基端部（上端部）を吸引通路１６ａの上流端部に接続した状態で、シールケース７に垂下状に固着されており、先端部（下端部）１６ｃを回収桶１５内にその上端開口部１５ｅから突入させている。回収桶１５の内部領域１８は、上記した如く内外壁１５ａ，１５ｂの対向面を下方に向かって漸次近接する傾斜面とすることにより、上端開口部１５ｅから底壁１５ｃへと漸次狭小となる断面台形状の環状空間をなしているが、吸引パイプ１６ｂは、図２に示す如く、回収桶内領域１８における最狭小部の幅つまり底壁１５ｃの径方向幅Ｌより若干小径Ｄの真直パイプで構成されていて、回転軸４と共に回転する回収桶１５の内外壁１５ａ，１５ｂに干渉しないようになっている。吸引パイプ１６ｂの回収桶１５内への突入量つまり先端開口部１６ｃと底壁１５ｃとの上下間隔Ｓは、軸封箇所５ａから落下する異物（摩耗粉）１４の大きさ（粒径），量に応じた吸引力（流速）が得られるように設定されている。

異物誘導路１７は、図２に示す如く、軸封箇所５ａと回収桶１５との間における機器ハウジング２の内周面部分つまりシールケース７の下端側内周面部分７ａを回収桶１５の内壁１５ａの上端内径Ｄ１より小径Ｄ２とすることによって、当該内周面部分７ａと回転軸４との間に形成された環状通路である。シールケース７の上記内周面部分７ａの上端周縁部は、軸封箇所５ａから落下排出される異物１４を異物誘導路１７へと円滑に誘導するために、内方へと下り傾斜するテーパ面７ｂに形成されており、回収桶１５の内壁１５ａの上端部は、異物誘導路１７を落下する異物を回収桶１５内へ円滑に誘導するために、外方へと下り傾斜するテーパ面１５ｆに形成されている。

以上のように構成された異物回収装置６によれば、軸封箇所５ａにおいて密封環８，１１の摺接による摩耗により摩耗粉１４が発生した場合にも、この摩耗粉１４が異物誘導路１７により回収桶内領域１８へと落下誘導されて、回収桶１５内に回収されることになる。そして、回収桶内領域１８に回収された摩耗粉１４は、真空吸引路１６から機外に吸引，排出されることになる。

ところで、上記異物回収装置６では回収桶１５を回転軸４側に設けるようにしたが、図４に示す如く、回収桶１１５を機器ハウジング２側に設けておくことも可能である。

すなわち、図４に示す異物回収装置（以下「比較例装置」という）１０６では、軸封箇所５ａの直下位に配して、シールケース７の内周部に上方に開口する環状の回収桶１１５を一体形成すると共に、シールケース７に回収桶１１５の底部に開口する一本の真空吸引路１１６を形成して、軸封箇所５ａから落下排出される異物（摩耗粉）１４を回収桶１１５に回収し、回収桶１１５に回収された異物１４を真空吸引路１１６から機器ハウジング２外に吸引，排出させるように構成される。

しかし、比較例装置１０６にあっては、異物１４が回収桶内領域１１８の周方向全域つまり回転軸４を中心とする環状領域全体に分散落下することになるから、回収桶内領域１１８の一箇所に開口する真空吸引路１１６から真空吸引させるだけでは、回収異物１４の吸引，排出を良好に行うことができない。すなわち、真空吸引路１１６の吸引口周辺領域１１８ａにおいては異物１４の吸引，排出を良好に行うことができるが、当該吸引口周辺領域１１８ａから離れた回収桶内領域部分、特に、真空吸引路１１６の吸引口から最も離れた回収桶内領域部分（回転軸４を挟んで吸引口周辺領域１１８ａと対称する位置の回収桶内領域部分）１１８ｂに真空吸引力が十分でなく、異物１４の吸引，排出を良好に行うことができない。その結果、このような回収桶内領域部分１１８ｂでは、異物１４が排出（吸引排出）されずに堆積することになり、堆積異物１４が回収桶１１５から溢れて被密封流体領域Ｈに侵入することになり、良好な異物回収によるコンタミレスを期待することができない。なお、吸引口周辺領域１１８ａから最も離れた上記回収桶内領域部分１１８ｂにも十分な真空吸引力が作用するようにすると、真空吸引力が過大となり、軸封装置１によるシール機能に悪影響を及ぼすことになる。

しかし、本発明の異物回収装置６によれば、回収桶１５が回転軸４と共に回転されることになり、真空吸引路１６の吸引口１６ｃが相対的に回収桶内領域１８をその全周に亘って相対的に回動変位することになるから、回収桶１５に落下回収された異物１４をすべて迅速に回収，排出させることができ、上記した比較例装置１０６におけるような問題を生じることがない。なお、万一、軸封箇所５ａから封液が漏洩するようなことがあった場合にも、この漏洩封液は摩耗粉１４と同様にして回収，排出させることができ、封液による被密封流体が汚染される虞れもない。

しかも、回転軸４の回転に伴って吸引パイプ１６ｂが回収桶１５内を相対的に回動変位することから、吸引パイプ１６ｂにより回収桶内領域１８が攪拌されることになり、かかる攪拌作用によって回収異物１４の吸引排出がより効果的に行われることになる。したがって、真空吸引力を軸封装置１によるシール機能に悪影響を及ぼすような過大なものとせずとも、異物１４の回収，排出を良好に行うことができる。なお、吸引口（吸引パイプ１６ｂの先端開口部）１６ｃと底壁１５ｃとの上下間隔Ｓを、軸封箇所５ａから落下する異物（摩耗粉）１４の大きさ（粒径），量に応じて調整することにより、真空吸引力が過大にならない範囲において、吸引力（流速）を最適なものとすることができる。

なお、本発明の異物回収装置６ないしこれを装備する軸封装置１の構成は、上記した実施の形態に限定されるものでなく、本発明の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良，変更することができる。

例えば、本発明の異物回収装置６は、図３に示す如く、シール部材５としてリップシール等の環状シールを使用する軸封装置１にも適用することができる。かかる軸封装置１にあっては、シール部材５と回転軸４との接触部分である軸封箇所５ａにおいて摩耗粉等の異物１４が発生するが、かかる異物１４についても、上記した場合と同様にして、良好な異物回収を行うことができる。また、シール部材５として、一つのメカニカルシールを使用する場合においても同様であり、本発明の異物回収装置６は、シール部材５の構成に拘わらず、異物１４を発生する如何なる軸封装置１においても好適に装備することができる。

本発明に係る異物回収装置の一例を示す縦断正面図である。 図１の要部を拡大して示す詳細図である。 本発明に係る異物回収装置の変形例を示す図１相当の縦断正面図である。 比較例装置を示す図１相当の縦断正面図である。

符号の説明

１ 軸封装置
２ 機器ハウジング
３ 機器ハウジングの上端軸封部
４ 回転軸
５ シール部材
５ａ 軸封箇所
６ 異物回収装置
７ シールケース
８ 静止密封環
８ａ 密封端面
１１ 回転密封環
１１ａ 密封端面
１４ 異物（摩耗粉）
１５ 回収桶
１５ａ 内壁
１５ｂ 外壁
１５ｃ 底壁
１５ｅ 回収桶の上端開口部
１６ 真空吸引路
１６ａ 吸引通路
１６ｂ 吸引パイプ
１６ｃ 吸引口
１７ 異物誘導路
１７ａ 機器ハウジングの内周面部分（シールケースの下端側内周面部分）
１８ 回収桶内領域
５１ メカニカルシール
５２ メカニカルシール
Ｈ 機内領域（被密封流体領域）
Ｌ 機外領域（大気領域）

Claims (3)

1. 機器ハウジングと鉛直方向に延びる回転軸との間に配設したシール部材により、機器ハウジング内の流体を軸封するように構成された軸封装置において、
   回転軸に、シール部材による軸封箇所の直下位に配して上面開口の回転体形状をなす回収桶を取り付けて、この回収桶に当該軸封箇所から落下する異物を回収するように構成すると共に、
   機器ハウジングに、先端吸引口を回収桶内にその上端開口部から挿入した一本の真空吸引路を設けて、回転軸の回転に伴って、回収桶の全域において当該真空吸引路から異物を機器ハウジング外に吸引，排出させるように構成したことを特徴とする軸封装置における異物回収装置。
2. 回収桶が、回転軸と同心をなす筒状の内外壁と内外壁の下端部間を連結する円環状の底壁とからなる回転体形状をなすものであり、真空吸引路の先端部分が、機器ハウジングから突出して回収桶内にその上方から突入する吸引パイプで構成されていることを特徴とする、請求項１に記載する軸封装置における異物回収装置。
3. シール部材による軸封箇所と回収桶との間における機器ハウジングの内周面部分を回収桶の内壁の上端内径より小径として、当該内周面部分と回転軸との間に、異物を回収桶へと落下誘導する環状の異物誘導路を形成するように構成したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載する軸封装置における異物回収装置。

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