JP3691058B2 - 滅菌装置用の回転ドラム構造 - Google Patents

Description

技術分野
この発明は、回転ドラム型の滅菌装置用の回転ドラム構造に関する。
背景技術
従来、食品産業及び製薬産業等では、例えばボックス、ジャー、皿、及びフラスコ等の対象物又は製品に滅菌処理を施すため、いわゆる不連続型の滅菌器（discontinuous sterilizer）又はオートクレーブ（autoclave）が使用されている（以下、滅菌装置（sterilizing appratus）とは上記の滅菌器又はオートクレーブ等の装置（「殺菌装置」とも言う）を意味するものとする）。この滅菌器又はオートクレーブにおいては、処理用の製品が装置内に挿入され、ここで所定サイクルの滅菌処理が施された後、装置内から取り出される。このように滅菌処理が施された製品は、バスケット、積み重ね可能なトレイ、又は他の類似の保管要素（storage element）に配置される。
上記処理用製品（滅菌対象）には、パッケージング内で撹拌させながら、滅菌用の加熱処理を実施しなければならないものがある。撹拌は、滅菌器内のドラムを回転させて行われる。このドラムには、処理用製品のパッケージを入れたバスケット（basket）が収容される。これと同様の問題は、落下装置（dripper）又は傾斜装置（tilter）とも呼ばれるオートクレーブ型の装置内で所定の製品を落下又は傾斜させる場合にも生じる。これらの操作により、滅菌中、製品に含まれる水分を重力の作用で除去することが可能となる。
特許出願ＷＯ−Ａ−９３／０４７０７には、回転ドラム型のオートクレーブ又は滅菌器に関して、特に回転ドラム内でバスケットを保持する手段が提案されている。
図１は、従来の回転ドラムを実施する方法を説明する斜視図である。同図に示す滅菌器には、外側シリンダケース１０（図中ではその一部分を示す）と、そのケース１０内に配置される回転ドラムアセンブリ１２（図中では部分的に取り出した状態を示す）とが備えられている。
回転ドラムアセンブリ１２には、そのドラム構造の外周を定める管状部材（長軸部材）１４が互いに長手方向に平行に配設されている。この管状部材１４は、符号１６で示す円板状部材を貫通している。管状部材１４は、金属シートから成る円板状部材１６に溶接されている。このドラム構造の端部には、バスケット挿入用の開口２０を有する第１の部材１８と、第２の部材２２とが配設されている。第２の部材２２は、駆動手段２４を備え、この駆動手段２４がケース１０に配設された回転ドライブ手段２６と共に駆動する。加えて、この回転ドラムアセンブリ１２には、部分的に延びたレール２８がドラム構造の底側に取り付けられており、このレール２８に沿ってバスケットを挿入及び取り外し可能となっている。バスケットには、滅菌処理用の製品が収容されている。
しかしながら、上述の滅菌装置用の回転ドラム構造には、以下に述べる多くの問題があった。まず、使用寿命が比較的短かった。なぜなら、応力疲労（fatigue stress）の許容範囲が広い又は狭く、処理設備の使用頻度が高く、設備に対する負荷が増加するためである。また、このタイプのドラム構造では、強い機械強度を達成することが困難であった。従って、ドラムを構成する種々の要素間で曲げ、ねじれ、及び／又は剪断応力に伴う現象（変形）が生じやすかった。
このような変形（deformation）が生じると、構造内で対象物（製品）を保持するデバイスの効率に与える影響が無視できなくなる。その結果、装置の故障回数が増加し、メンテナンス費用が高くなってしまう。また、この構造は重量があるため、ドラムを回転させるのに多くの電気エネルギーを消費してしまう。
本発明の目的は、軽量化を図り、従来よりも剛性を一層高め、長寿命化を図ることが可能な構造を構築できる回転ドラム型のオートクレーブ又は滅菌器等の滅菌装置用の回転ドラム構造を提供することにある。
発明の開示
上記目的を達成するため、本発明に係る滅菌装置用の回転ドラム構造は、長手方向に沿う外側ケースを有し、この外側ケース内に上記長手方向の軸を中心に回転可能なドラムを取り付けた滅菌装置用の回転ドラム構造であって、
上記軸に平行に配設され且つ矩形状の平行六面体の容積を決める４つのビーム形成要素と、
上記並行六面体の容積で定まる４つの面に配設され且つその同一面上の対を成す上記ビーム形成要素の内の一方に結合される第１端及び当該対を成すビーム形成要素の内の他方のビーム形成要素に結合される第２端を有し且つ上記ビーム形成要素に対して三角形状構造を成す複数のスペーサ形成要素と、
上記ビーム形成要素の一方の端部に固定され且つ上記回転のための軸に配設された回転軸受けを定める第１端部と、
上記ビーム形成要素の他方の端部に固定され且つ上記ドラム内の入口用の開口を定める第２端部と、
上記ビーム形成要素に配設された円形状の走行通路を形成する手段とを備え、上記走行通路は、自転軸を有し且つその自転軸を上記回転のための軸として有し且つ上記外側ケースの内側に配設された回転ガイド手段と共に動作するように形成したことを特徴とする。
このように回転ドラム構造を軸方向の沿う４つのビーム形成要素で構成し、その４つのビーム形成要素間をスペーサ形成要素が成す全結合（全溶接）構造、好ましくは”三角形状（triangulated）”構造で互いに連結する全結合（全溶接）機械的構造（all-welded mechanical structure）としたため、曲げ（bending）、ねじれ（twisting）、及び剪断応力（shear）に対して高い抵抗力を発揮でき、従来と比べ非常に高い剛性を実現できる。同時に、その機械的特性を満足するより軽量の構造を取得できる。
この発明の他の特徴及び利点は、限定して記載されたものではない以下の実施例の記載から明確に理解される。以下、添付図面を参照して詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
第１図は、従来の滅菌器の回転ドラムを説明する斜視図、第２図はこの発明に係る滅菌装置用の回転ドラム構造を示す斜視図、第３図はドラムの開口を定める前部の半正面図、第４図はドラムの回転軸を含む後部の１／４正面図、第５図は後部の軸方向に沿った側断面図、第６図は回転ドラムを含む滅菌装置（オートクレーブ又は滅菌器）の軸方向に沿った断面図である。
発明を実施するための最良の状態
最初に、図２を参照して、この発明のドラム構造を説明する。このドラム構造は、本質的に、ドラムの回転軸に平行に配置された軸方向に沿った４つのビーム（本発明のビーム形成要素を成す）３０、３２、３４、及び３６を備えている。これら４つのビーム３０、３２、３４、及び３６は、断面が矩形状（正方形又は長方形）の平行六面体（rectangular parallelepiped）を決めるものである。この内、上側のビーム（top beam）、即ち２つのビーム３０及び３２は、ウェブ３８と２つの固定フランジ４０及び４２とを備えている。底側のビーム（bottom beam）、即ち２つのビーム３４及び３６は、その断面が上側よりも複雑なウェブ４４を備え、そのウェブ４４が後述の水平部（本発明の内側を水平に延ばした構造（internal horizontal running structure）を成す）４６を有している。また、底側の２つのビーム３４及び３６は、対を成す固定フランジ４８及び５０を備えている。
図２で示すように、平行六面体の同一面を定める２つのビームは、スペーサ形成要素で連結され、又は正確には三角形状構造で連結されている。これらスペーサ形成要素は、好ましくは、例えば平板バーで形成される例えば符号５２及び５４で示される交差対角線部材（crossed diagonal）と、チャンネル状断面のバーで構成される横断部材（cross member）５６とを交互に配置して成るものである。各スペーサ形成要素５２、５４、５６の端部は、上側ビームのフランジ４２又は底側ビームのフランジ４８及び５０に溶接される。従って、この三角形状構造は、非常に高い剛性を有し、その剛性の割に相対的に軽量となる。また、ドラムの全体構造を変更することなく、オートクレーブの寸法に対してドラムの長さを適応させた異なる長さのビームを提供することが容易となる。
勿論、軸方向に沿ったビームを連結しているスペーサは、図２に示す以外の形状であってもよい。スペーサアセンブリにおける三角形状の配置及び形状は、所望の剛性を発揮できるように、滅菌器が使用される条件での関数として設計する必要がある。
さらに、図２で示す以上説明した構造には、図３でより詳しく示される前部６０（本発明の第２端部を成す）が含まれている。前部６０は、円形外周６２と、好ましくはドラムの入口側の開口を構成する内部切取部（inside cutout）６４とを備える。内部切取部６４の形状は、上側ビーム３０、３２及び底側ビーム３４、３６の断面形状に対応する。前部６０を構成する金属シートは、好ましくは、符号６６で示すアングルバー等の手段により、ビーム及び種々のスペーサで構成される構造に固定されるのが好ましい。これらの部材は、好ましくは、図示の如く、ボルト締めで固定される。好適な態様においては、前部６０は、その外周部に円筒状フランジ６８を備えている。円筒状フランジ６８は、ドラムの回転軸（axis of rotation）と一致する自転軸（axis of revolution）を有している。この円筒状フランジ６８は、後述のように滅菌器の外側ケース内でドラムの回転をガイドするための走行通路を成す（以下、この「円形状の走行通路（circurar running pass）」を円筒状フランジ６８と同一の符号を付して説明する）。
上記ドラム構造は、その他方の端部に図４及び図５で詳細に示すように、符号７０で示される後部（本発明の第１端部を成す）を備えている。この後部は、ドラム構造の他の部分に対してドラムの回転をドライブするハブを連結している。つまり、この後部７０は、外周リング７２を備え、その外周リング７２が内側部分７４（本発明の回転軸受け及びハブ形成手段を成す）に接続されている。この内側部分７４は、ハブの周辺と外周リング７２との間に延びた外板（skin）又はウェブ７６の手段でハブを形成している（以下、この「ハブ」を内側部分７４と同一の符号を付して説明する）。
図５で示すように、回転駆動シャフト７８は、滅菌器ケースの端壁を貫通し、ハブ７４と結合している。また、図示の如く、外周リング７２は、金属シート８０に固定され、その金属シート８０がドラム構造の端部に固定されている。
上記の後部７０は、好ましくは、ドラムの三角形状構造にボルト締めされている。
図６は、上述の図２〜図５で示すドラムを含む滅菌器の全体を符号８２として説明するものである。同図において、滅菌器８２には、外側円筒状ケース８４、そのケース８４を密閉する前側ドア８６、及びケース８４の端壁８８が備えられている。この端壁８８を介して、ドラムの後部７０と共に動作する回転駆動シャフト９０用の通路が設けられている。また、この滅菌器８２には、図示の如く、回転をガイドするための例えば符号９２で示すホイール（本発明の回転ガイド手段を成す）が設けられており、そのホイール９２が外側円筒状ケース８４の内部に配設されている。このホイール９２は、ドラムの前部６０の走行通路６８と共に動作する。さらに、この滅菌器８２には、ドラム内に挿入されるトレイ用のガイドレール９４が、底側ビーム３４及び３６のウェブ４４の水平部４６に固定されている。また、この滅菌器８２には、押圧板（presser plate）９６が設けられている。この押さえ板９６は、ドラム内に挿入されたバスケットを安定に保持し、その回転を維持するものである。これらの押圧板は、上述のＰＣＴ出願に詳細に説明されているシステムと同等のアクチュエータ９８及びレバー１００を含むシステムにより制御されるようになっている。
従って、ドラムの上側面がほぼ平坦であることを考えれば、従来の全体形状が円筒状のドラムと比べて、押圧板をより簡単に装着できる。加えて、この実施形態に係るドラム構造は、大きい剛性を有しているため、押圧板の効果をより一層高め、より均一な押圧を実現できる。
なお、この発明の範囲は上記実施形態に限定されるものでない。例えば、ドラムの断面形状については、上述の形状に限定されず、軸方向に沿ったビームを配設可能な形状であればよい。また、スペーサ形成要素で構成される三角形状構造については、ドラム上の特定の機械的応力に適応するものであれば、他の構成を採用してもよい。
さらに、円形状の走行通路６８については、必ずしも端部６０の外周に固定する必要はなく、ビーム３０〜３６の中間部に固定することも可能である。ドラムの開口端は、カンチレバー支持で外側に突出させてもよい。
また、複数の走行通路６８をドラムの長手方向に沿って互いに離間させて配置すれば、より良好に回転動作をガイドでき、処理負荷が大きい場合の曲げの危険性を回避できる。

Claims (5)

1. 長手方向に沿う外側ケースを有し、この外側ケース内に上記長手方向の軸を中心に回転可能なドラムを取り付けた滅菌装置用の回転ドラム構造であって、
   上記軸に平行に配設され且つ実質的に断面が矩形状の平行六面体を形成し、被滅菌物を受け入れる容積を決める４つのビーム形成要素（３０、３２、３４、３６）と、
   上記平行六面体の容積で定まる４つの平面に配設され且つその同一平面上の対を成す上記ビーム形成要素の内の一方に結合される第１端及び当該対を成すビーム形成要素の内の他方に結合される第２端を有し且つ上記ビーム形成要素に対して三角形状構造を成す複数のスペーサ形成要素（５２、５４、５６）と、
   上記ビーム形成要素の一方の端部に固定され且つ上記回転のための軸に配設された回転軸受け（７４）を定める第１端部（７０）と、
   上記ビーム形成要素の他方の端部に固定され且つ上記ドラム内の入口用の開口（６４）を定める第２端部（６０）と、
   上記ビーム形成要素に配設された円形状の走行通路（６８）を形成する手段（６２）とを備え、上記走行通路は、自転軸を有し且つその自転軸を上記回転のための軸として有し且つ上記外側ケースの内側に配設された回転ガイド手段（９２）と共に動作するように形成されると共に、
   上記第１端部（７０）の回転軸受け（７４）が回転駆動軸（７８）の端部と共に動作するように構成し、上記円形状の走行通路（６８）が第２端部（６０）の外周部に固定されるように構成したことを特徴とする滅菌装置用の回転ドラム構造。
2. 前記容積で定まる底側面を決める２つのビーム形成要素（３４、３６）の各々は、その内側を水平に延ばした構造（４６）を定めるウェブ（４４）を備えたことを特徴とする請求項１記載の滅菌装置用の回転ドラム構造。
3. 前記スペーサ形成要素（５２、５４、５６）は、前記同一面上の対を成すビーム形成要素（３０、３２、３４、３６）を連結する交差対角線部材（５２、５４）及び横断部材（５６）を備え、当該交差対角線部材と横断部材とを交互に配置したことを特徴とする請求項１又は２記載の滅菌装置用の回転ドラム構造。
4. 前記第２端部（６０）は円形外周（６２）を有するプレートを備え、上記走行通路は上記プレートの外周部に固定された円筒状フランジ（６８）で成ることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の滅菌装置用の回転ドラム構造。
5. 前記第１端部（７０）は外周及び内周を有するウェブ（７６）を備え、上記外周を前記ビーム形成要素（３０、３２、３４、３６）の一方の端部に固定し、上記内周をハブ形成手段（７４）に固定したことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の滅菌装置用の回転ドラム構造。

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