JP2586744Y2 - マグネットカップリング装置 - Google Patents

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、培養装置に組み込んで、培養槽の培養液
を撹拌するのに利用する。

【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４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３９を形成したもので、この鍔部３９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。又、上記内筒２の下部外周
面にも、同様のスリーブ１１ｂを外嵌固定している。

【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。これら各滑り軸受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５〜６
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。そし
て、各滑り軸受７ａ、７ｂの円筒部８、８と各スリーブ
１１ａ、１１ｂの円筒部１３、１３とによりラジアル滑
り軸受を構成し、各滑り軸受７ａ、７ｂの鍔部９、９と
各スリーブ１１ａ、１１ｂの鍔部３９、３９とによりス
ラスト滑り軸受を構成して、ラジアル荷重及びスラスト
荷重を、それぞれ上下２箇所で支持している。尚、上記
１対の滑り軸受７ａ、７ｂは、それぞれ上記外筒６の外
周面から内周面に貫通したボルト１９ａ、１９ｂにより
係止して、上記外筒６に対する回転防止を図っている。

【０００７】更に、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、上記薄肉部１５及び内筒２を介して、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１７により覆っている。

【０００８】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７
ａ、７ｂに形成した凹溝１０、１０を通じてこの隙間１
８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。

【０００９】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を回転駆動し、上記
従動側永久磁石１６を固定した外筒６を、この内筒２の
周囲で回転させる。

【００１０】外筒６の回転に伴って上下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。

【００１１】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等の
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。

【００１２】

【考案が解決しようとする課題】上述した様な従来のマ
グネットカップリング装置の場合、次に述べる様な解決
すべき課題が存在する。即ち、上述した従来のマグネッ
トカップリング装置の場合、外筒６の回転に伴う遠心力
に基づいて、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
のみで、上記隙間１８内に高温流体を流通させ滅菌処理
を行っていたが、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ほど大きくはならない。

【００１３】この為、本考案者は先に、外筒６と各滑り
軸受７ａ、７ｂとの係止手段である前記ボルト１９ａ、
１９ｂに代えて、内部が中空である係止ピン（図示せ
ず）を組み込み、凹溝１０、１０部分で発生するポンプ
作用とこの中空の係止ピンの内側部分で発生するポンプ
作用とを併用した構造を考案した（実願平４−７１３６
０号）。ところが、この様な先考案によっても、必ずし
も十分なポンプ作用を期待できない。従って、上記隙間
１８内を流通する高温流体の量もそれほど大きくはなら
ず、この隙間１８内の滅菌処理を必ずしも効率良く行な
えない。

【００１４】この結果、滅菌処理時間が長くなり、作業
時間に要する手間が増大する。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したもの
である。

【００１５】

【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。

【００１６】特に、本考案のマグネットカップリング装
置に於いては上記外筒の内周面と外周面とを貫通して設
けられ、この外筒の外周面から放射方向に亙って突出す
ると共に、それぞれの内端開口を上記隙間に通じさせた
複数本のチューブと、上記外筒の上端部に、それぞれが
この外筒の外周面の接線に対し平行な方向に亙って設け
られ、それぞれの内端開口を上記隙間に通じさせた複数
の通路と、上記外筒の下端面に、この外筒の外周面の接
線に対し平行な方向に亙って設けられ、それぞれの内端
部を上記隙間に通じさせた複数の凹溝とを備えている。
そして、複数の通路の凹溝の外端部と上記複数の通路の
外端開口とを、上記外筒の回転方向前側に対向させてい
る。

【００１７】

【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。

【００１８】特に、本考案のマグネットカップリング装
置の場合、外筒の回転に伴い、この外筒の上端部に設け
た複数の通路の外端開口並びに外筒の下端面に設けた複
数の凹溝の外端部から、各通路並びに凹溝内に、外筒の
周囲に存在する高温流体を取り込む。この様に取り込ま
れた高温流体は、外筒の内周面と内筒の外周面との間の
隙間に送り込まれ、この隙間を通過する間に滅菌を行な
った後、遠心力に基づくポンプ作用により、複数のチュ
ーブを通じて外筒の周囲に排出される。

【００１９】この結果、短時間の間に多量の高温流体
を、上記隙間内に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。

【００２０】

【実施例】図１〜３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。
又、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、外筒６の回転に伴ってこれ
ら両周面同士が摺接する事のない様にしている。

【００２１】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。又、上記内筒２の周囲には外筒６を、
上部滑り軸受２０と下部滑り軸受２４とにより、回転自
在に支持している。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、スラスト受金２３を載置している。この
内の上部滑り軸受２０は、円筒部２１の上端部外周面に
外向きフランジ状の鍔部２２を形成して成る。この円筒
部２１の内周面及び下端面には、前述した従来の滑り軸
受と同様に、複数の凹溝１０を形成している。又、この
上部滑り軸受２０に於いては、円筒部２１の内周面と支
持円柱部３との摺接面でラジアル荷重を、円筒部２１の
下端面と上記スラスト受金２３の上面との摺接面でスラ
スト荷重を、それぞれ支承する。上記各凹溝１０は、後
述するチューブ２８に、上記隙間１８の上端部を介して
通じている。

【００２２】一方、下部滑り軸受２４は、円筒部２５の
外周面と鍔部２６の上面とに、やはり従来と同様に、複
数の凹溝１０を形成している。この下部滑り軸受２４の
円筒部２５は、上記外筒６に加わるラジアル荷重を支承
する。そして、上記各凹溝１０の上端を、上記隙間１８
の下端部に通じさせている。従って、上記上部、下部両
滑り軸受２０、２４に形成した複数の凹溝１０、１０を
通じて隙間１８内に、培養槽内に存在する流体が流通自
在である。

【００２３】上記内筒２の周囲に、上記隙間１８を介し
て回転自在に設けられる外筒６の上端面は、上記上部滑
り軸受２０の上端部に形成した鍔部２２の下面と当接し
ている。そして、この鍔部２２の円周方向複数個所には
ボルト挿通用の通孔３０を設け、この通孔３０と整合す
る上記外筒６の上端面複数箇所には、ねじ孔３１を形成
している。

【００２４】外筒６及び上部滑り軸受２０を覆う抑え部
材３２は金属により造られており、主部３３の上面に短
筒部３３ａを、下部外周縁部に垂下壁３３ｂを、それぞ
れ設けている。上記短筒部３３ａには、撹拌軸３４の下
端部を挿入し更に固定している。上記主部３３の内側は
中空部３５とし、この中空部３５に、上記主部３３の側
面に設けた複数（図３で４個）の通路２７、２７の内端
部を通じさせている。又、前記上部滑り軸受２０の円筒
部２１に形成した複数の凹溝１０の上端は、この中空部
３５に開口している。尚、上記各通路２７、２７は、上
記外筒６の外周面の接線方向と平行な方向に設けられて
いる。

【００２５】上記抑え部材３２を構成する主部３３の下
面が上部滑り軸受２０の鍔部２２の上面に、垂下壁３３
ｂの内周面中間部に形成された段部３７が外筒６の上端
面外周縁に、垂下壁３３ｂの下部内側面が外筒６の上端
部外周面に、それぞれ当接する。この状態で前記通孔３
０及びねじ孔３１と整合する、上記主部３３の複数箇所
には、ボルト挿通用の通孔３６が形成されている。そし
て、これら互いに整合する通孔３６、３０に挿通したボ
ルト３８をねじ孔３１に螺合し、更に緊締する事によ
り、上部滑り軸受２０の鍔部２２を、外筒６の上端面と
抑え部材３２の下面との間で挟持している。

【００２６】又、上記外筒６の外周面には複数本のチュ
ーブ２８、２８（図３では４本）を、放射方向に亙って
等間隔に、外筒６の外周面から突出する状態で設けてい
る。このチューブ２８、２８の基端部は、上記外筒６を
貫通して、それぞれの内端開口を上記隙間１８に通じさ
せている。又、各チューブ２８、２８の外端部は、この
外端開口が上方に向く様に、斜切している。

【００２７】更に、前記外筒６の下端面に、この外筒６
の接線に対し平行な方向に、凹溝２９、２９を形成して
いる。この凹溝２９、２９の内端部は、前記下部滑り軸
受２４に形成した凹溝１０を通じて、上記隙間１８に通
じている。

【００２８】特に本考案のマグネットカップリング装置
によれば、前記隙間１８内の滅菌処理を、迅速且つ確実
に行なえる。即ち、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を送り込
む事により培養装置各部を加熱滅菌処理する、所謂空滅
菌処理を行う。本実施例では、この空滅菌処理を行う場
合に、前記チューブ２８、２８の外端開口から直接水蒸
気を送り込める。即ち、水蒸気は、培養槽の蓋に支持さ
れたノズルから、下方に向け噴出する為、この水蒸気が
上記各チューブ２８、２８の外端開口より、各チューブ
２８、２８内に直接送り込まれる。そして、この様にし
て各チューブ２８、２８内に送り込まれた水蒸気は、各
チューブ２８、２８から隙間１８内に入り込み、更に上
部、下部両滑り軸受２０、２４に形成された凹溝１０、
１０を通じて上記隙間１８外に排出される。

【００２９】次に、培養液を培養槽内に入れ、図示しな
いヒータ、或は加熱ジャケット等によりこの培養液を加
熱して、培地滅菌を行う。この際、図示しないモータに
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。これにより、従動側永久磁石１６を固定した外
筒６が内筒２の周囲で回転する。

【００３０】外筒６の下端部に形成した凹溝２９、２９
は、前述の様に外筒６の外周面の接線方向と平行な方向
に形成されている。しかも、回転時に各凹溝２９、２９
の外端開口が回転方向前側に位置する様に、回転方向を
規制している為、外筒６の回転（図３の矢印ａ方向）に
伴い凹溝２９、２９が、図２に矢印ｃで示す様に、周囲
の培養液を掻き込む様にして内部に取り込む。この取り
込まれた高温の培養液は、各凹溝２９、２９の内端開口
から前記下部滑り軸受２４の凹溝１０内に送り込まれ、
更に前記隙間１８に達する。次いでこの培養液は、外筒
６の回転に伴う遠心力に基づくポンプ作用によって、前
記各チューブ２８、２８内に、それぞれの内端開口から
吸引され、更に各チューブ２８、２８の外端開口から排
出される。

【００３１】一方、前述した様に、主部３３に設けられ
た複数の通路２７、２７も、外筒６の回転に伴い周囲の
培養液を、図２に矢印ｂで示す様に、内部に取り込む。
この取り込まれた高温流体は、前記中空部３５を通じ
て、上記凹溝２９、２９から取り込まれた高温流体と同
様に上記隙間１８に達し、この隙間１８内の滅菌を行っ
た後、外筒６の回転に伴う遠心力に基づくポンプ作用に
より、図２に矢印ｄで示す様に、チューブ２８、２８か
ら排出される。

【００３２】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
間の間に加熱された培養液を多量に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。

【００３３】

【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、滅菌作業の
能率化を図って、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】本考案のマグネットカップリング装置を示す要
部縦断面図。

【図２】図１の上部拡大断面図。

【図３】図２の上方から見た図。

【図４】従来のマグネットカップリング装置の１例を示
す縦断面図。

【図５】滑り軸受の底面図。

【図６】図５のＡ−Ａ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 挿入孔 １５ 薄肉部 １６ 従動側永久磁石 １７ カバー １８ 隙間 １９ａ、１９ｂ ボルト ２０ 上部滑り軸受 ２１ 円筒部 ２２ 鍔部 ２３ スラスト受金 ２４ 下部滑り軸受 ２５ 円筒部 ２６ 鍔部 ２７ 通路 ２８ チューブ ２９ 凹溝 ３０ 通孔 ３１ ねじ孔 ３２ 抑え部材 ３３ 主部 ３３ａ 短筒部 ３３ｂ 垂壁部 ３４ 撹拌軸 ３５ 中空部 ３６ 通孔 ３７ 段部 ３８ ボルト ３９ 鍔部

Claims (2)

(57)【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、上記外筒の内周面と
   外周面とを貫通して設けられ、この外筒の外周面から放
   射方向に亙って突出すると共に、それぞれの内端開口を
   上記隙間に通じさせた複数本のチューブと、上記外筒の
   上端部に、それぞれがこの外筒の外周面の接線に対し平
   行な方向に亙って設けられ、それぞれの内端開口を上記
   隙間に通じさせた複数の通路と、上記外筒の下端面に、
   この外筒の外周面の接線に対し平行な方向に亙って設け
   られ、それぞれの内端部を上記隙間に通じさせた複数の
   凹溝とを備え、この複数の凹溝の外端部と上記複数の通
   路の外端開口とを、上記外筒の回転方向前側に対向させ
   た事を特徴とするマグネットカップリング装置。
2. 【請求項２】 複数本のチューブの外端部が、上方に開
   口する方向に斜切されている、請求項１に記載のマグネ
   ットカップリング装置。