JP4568411B2 - 磁気駆動の監視下での磁気撹拌器による媒体の撹拌、および関連装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気駆動をチェックしながら磁気撹拌器により媒体を撹拌すること、並びに、それに関連する装置に関する。より正確には、磁気動作体を有する磁気撹拌器により撹拌する方法であって、この方法が上記磁気動作体の回転駆動をモニターしながら行われることを特徴とする方法を提供するとともに、更に、上記磁気撹拌器を含む関連する撹拌装置を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
磁気撹拌器は従来から知られており、一般に液体又は懸濁液などの媒体を少なくとも１個の非磁性壁を有する容器内にて撹拌するため多年に亘り使用されてきた。このような撹拌器は上記容器外に配置された回転マグネット（ロータリーマグネット）又は電磁石を具備し、この磁石を上記容器内に配置された磁性体（一般に、棒状のもの又はらせん形のもの）に作用させるものであり、つまり、回転マグネット又は電磁石と磁性体とは上記非磁性壁の反対面上でそれぞれ作用させるようにしている。回転時において、上記回転マグネット又は電磁石により磁性体が駆動されることになる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
撹拌は時としてわずかな改善しかもたらさないが、特に安全性の面からは改善が必要であり、あるいは不可欠のものである。
従って、以下のことが適当であることが理解されよう。
・容器内に置かれた磁性体が外側に配置された磁石又は電磁石により実際に回転しているか否かを常時、チェックできること；
・上記磁性体が駆動停止したことをチェックできること；
・つまり、磁気撹拌器が常時、正しく動作しているか否かを確認できることである。
このようなチェック、検出又は確認は一般に磁性作動体をオペレータが観察することにより行われてきた。残念ながら、これは常に可能であるとは言えない。
特に、撹拌されるべき媒体が不透明な場合および／又は撹拌されるべき媒体を収容した容器が不透明な壁面を有するとき等は、上記方法は不可能である。このような事情において、チェック、検出又は確認を行う場合は、純粋な技術的問題が生じる。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本出願人はこのような技術的問題に鑑みて本発明を完成した。本発明は方法および装置の双方において従来の撹拌技術の改善を図っている。本発明によれば、磁気駆動（磁石又は電磁石による磁性作動体の）のチェックと関連させることにより従来技術の改善を図っている。
本発明によるチェック（検査）は磁力（生じた磁界からもたらされる力）の大きさを継続的にモニターすること、好ましくは磁界の機械的作用を継続的にモニターすることに基づいている。
しかし、磁界を直接的にモニターすることに基づくものではない。磁界を直接的にモニターすることに基づく従来技術は、特に明細書、ＤＥ−Ａ−３３ ２２４０９；ＤＥ−Ａ−４２ ０１ ６９３；およびＤＥ−Ａ−３１ ０２ ６６１に開示されている。
【０００５】
従って、本発明の第１の要旨は、少なくとも１つの非磁性壁を有する容器に収容された媒体の撹拌方法であって、該非磁性壁の一方の面上で該媒体中に置かれた磁気動作体と、該非磁性壁の他方の面上で該媒体の外に配置された、該磁気動作体を回転させるための駆動装置とを有する磁気撹拌器により該媒体を撹拌するものである。この点において、本発明は従来技術による磁気撹拌方法と同じである。しかし、本発明の撹拌方法は該磁気動作体と該駆動装置との間の磁力の大きさを継続的にモニターする点で特徴的なものである。
【０００６】
この磁力の大きさのモニタリングは定量化を含むこともできるが、そのような定量化は必須のものではない。このモニタリングにおいて、必要なことは上記大きさの有意な変化を検出できる能力であり、該変化はまず磁気動作体が連動しなくなり始めるのを指し示し、続いて完全に連動しなくなるのを指し示す。
このような継続的モニターにより上述のチェック、検出又は確認を行うことができ、これを“ブラインド”で行うことができる。その他、これを種々の方法で行うこともできる。
【０００７】
好ましい変形例として、このモニタリングは磁気動作体を回転させるための装置の見掛け重量をモニターすることからなる。このような変形例は以下の条件下で行われる。
・撹拌される媒体が（少なくとも）底壁が非磁性である容器に収容されていること；
・磁気動作体が上記底壁上（容器の内側）に配置されること；
・磁気動作体を駆動するための装置（磁石又は電磁石を有する）が上記底壁下に垂直に配置されることである。
上記見掛け重量は上記駆動装置の自重から磁力（磁石又は電磁石により働く）を引いたものである。非連動状態になると、上記見掛け重量は駆動装置の総重量値に向かって増大しようとする。
上記見掛け重量をモニターするため、定着構造体から上記駆動装置を可撓性システムにより吊すための設備が一般に設けられる。この場合に使用し得る装置は種々の形態を採ることができる。その１例が以下に一般的用語で記載され、ついで添付図面を参照して、より詳細に説明されている。
【０００８】
好ましい変形例において、磁性体とその駆動装置との間の磁力の大きさが上記駆動装置の見掛け重量をモニターすることにより間接的にモニターされる。他の変形例において、上記モニタリングが直接的又は間接的に行われる。例えば、上記磁力の大きさを動力計又は同等手段により間接的にモニターすることができる。この動力計又は同等手段は磁性体から最も遠い駆動装置の端部を定位構造に接続し、上記駆動装置が自重を解消する装置中にて水平軸に沿って配置される。その他、動力計又は同等手段が駆動装置の端部を定位構造に接続するように中間システムを設計し、駆動装置が自重の一部を解消する装置中にて傾斜軸に沿って配置することも可能である。
【０００９】
本発明の第２の要旨は、少なくとも１つの非磁性壁を有する容器に収容された媒体を撹拌するための装置であって、該装置が該非磁性壁の一方の面上で該媒体中に置かれた磁気動作体と、該非磁性壁の他方の面上で該媒体の外に配置された、該磁気動作体を回転させるための駆動装置とを有する磁気撹拌器型の撹拌装置を提供するものである。この点において、本発明の装置は従来技術による磁気撹拌装置と同じである。しかし、本発明の撹拌装置は、上記駆動装置が該磁気動作体と該駆動装置との間の磁力の大きさの変化を検出し得る手段に固定されていることを特徴とする。
上記手段は本発明の趣旨において、上記チェック、検出又は確認を行うことを可能にする。この手段は種々の方法で履行することができる。
すなわち、上述のような本発明の方法の好ましい履行において、上記手段は駆動装置の見掛け重量の変化を検出することができる。
【００１０】
この変形例において、以下のように構成することができる。
・撹拌されるべき媒体を収容する容器は（少なくとも）底壁が磁性でない；
・磁気動作体が非磁性底壁上に配置されている；
・磁気動作体を駆動させるための駆動装置が非底壁の下に垂直に配置されている。
特に好ましい態様において、上記駆動装置は以下の構成からなる。
・回転マグネット（又は電磁石）；
・回転マグネットを回転させるための駆動モータ；
・駆動モータを回転マグネットに接続する駆動シャフト；
・駆動シャフトを囲繞する静止チューブ；
ここで、駆動装置は、静止チューブに固定された部材を介してその見掛け重量の変化を検出するのに適した少なくとも１つの力センサーにより支持されていることを特徴とする。
【００１１】
本明細書および特許請求の範囲において“磁石”の用語は、永久磁石および電磁石の双方を包含するものである。永久磁石を使用した方が扱い易いが、電磁石の使用を排除するものでない。いずれにしても、電磁石に供給される電力は本発明の方法の履行にとって何ら障害となるものでない。
各力センサーは上述の可撓性システムの要素の１つである。この可撓性システムは駆動装置を定位構造に接続する役割を果たしている。この駆動装置は垂直軸上に懸垂されている。
好ましくは、上記力センサーは曲げ動作される１つ以上の歪みゲージから構成される。
より好ましい変形例において、３個の力センサーが駆動シャフトの周りに配置され（好ましくは対称的に）、好ましくは、各力センサーが曲げ動作される歪みゲージからなる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
そのような磁気駆動のチェック手段を具備した本発明の撹拌装置の具体例を１つの図面を参照して以下に詳述する。
ところで、本発明の装置はその他の実施態様を採り得るものであり、特に、磁気駆動を直接的に検査する手段として重力計を含めることができる（駆動手段の重量を支持するための装置において水平軸上に組込まれた駆動装置の端部に重力計が取着される）。
【００１３】
本図において、以下のことがより具体的に示されている。
すなわち、１は、支持された容器を示すもので、これに撹拌されるべき液体、懸濁液、より一般的には媒体が収容される。
２は、撹拌のための磁気動作体、すなわちマグネチックバーを示している。
３は、蹄鉄型の永久磁石を示している。その大きさは上記バー２に整合するものである。
４は、上記磁石３を回転するための駆動シャフトであり、このシャフト４は静止チューブ５の軸と同軸に設けられている。
６は、断面四角形のボックス７の固定チューブ５を支持するための連結部であり、２つの水平壁に対向する開口部を有し、これを駆動シャフト４が貫通している。
８は、上記駆動シャフト４を回転させるためのモータである。
９は、水平部の中間に開口部を有するブラケットであり、これに上記モータ８のシャフト４が貫通し、このブラケット９は垂直部を介して構造体１０に固定されている。
１１は、ボックス７の上部水平壁と上記ブラケット９の水平部との間にて、上記シャフト４の周りに配置された力センサーである。
好ましくは、３個のそのような力センサー、例えば３個の曲げ動作される歪みゲージが使用される。
【００１４】
上記センサー（１つ又は複数）はボックス７の上部水平壁によってその上に印加される力を測定するのに適しており、このボックス７はバー２を駆動するための駆動装置全体を支持するものであり、この駆動装置は磁石３、シャフト４、静止チューブ５、連結部６、ボックス７およびモータ８から構成されている。
磁石３がバー２を正常に回転させているとき、センサー１１に働く力は上記駆動装置の重量（３＋４＋５＋６＋７＋８）から磁石３に対してバー２が作用する引力を引いたものに等しい。この結果として得られる力は上記駆動装置の重量（３＋４＋５＋６＋７＋８）の見掛け重量を構成することになる。
磁石３は回転しているがバー２を最早駆動しないときは（なぜならば、バーが連動しなくなるため）、上記駆動装置（３＋４＋５＋６＋７＋８）がセンサー１１に対し、より大きい力を及ぼしていると考えられる。よって、その働く力は駆動装置の実重量に実質的に相当することになる。センサー１１を用いて上記駆動装置（３＋４＋５＋６＋７＋８）の“重量の変化”を検出することにより、磁性バー２が磁石３により駆動されていないときを知ることが可能となる。
【００１５】
以下、実施例について説明する。
図示の型の装置を用いて以下の条件下で本発明を実施した。
容器１として、ステンレス鋼容器内に収納されたガラスビーカーを用いた。マグネチックバー２は長さが１２ｃｍないし１５ｃｍのものであった。磁石３は平行六面体の形状のものであった。
実重量が１０ｋｇないし２０ｋｇの範囲の駆動装置（３＋４＋５＋６＋７＋８）について、約２００ｇないし３００ｇに相当する付加的力が、上記バー２が非連動状態になるごとに測定された。
【００１６】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明に係わる磁気撹拌器によれば、撹拌されるべき媒体が不透明な場合であっても、磁気撹拌器が常時、正しく動作しているか否かを容易に確認できることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の改良された磁気撹拌器の縦断面図であって、駆動装置と磁気動作体との間の磁力の大きさの変化を検出し得る手段に駆動装置が固定された状態を示す図。
【符号の説明】
１…容器
２…マグネチックバー
３…永久磁石
４…駆動シャフト
５…静止チューブ
６…連結部
７…ボックス
８…モータ
９…ブラケット
１０…構造体
１１…力センサー

Claims (5)

1. 非磁性底壁を有する容器に収容された媒体の撹拌方法であって、前記非磁性底壁上で前記媒体中に配置された磁気動作体と、前記非磁性底壁の下方において前記媒体の外に垂直に配置された、前記磁気動作体を回転させるための駆動装置と、を有する磁気撹拌器により前記媒体を撹拌するものであり、
   該方法は、該駆動装置の見掛け重量を継続的にモニターすることにより、該磁気動作体と該駆動装置との間の磁力の大きさを継続的にモニターしながら行なわれることを特徴とする撹拌方法。
2. 非磁性底壁を有する容器に収容された媒体を撹拌するための装置であって、該装置が前記非磁性底壁上で前記媒体中に配置された磁気動作体と、前記非磁性底壁の下方において前記媒体の外に垂直に配置された、前記磁気動作体を回転させるための駆動装置とを有する磁気撹拌器型の装置であり、
   前記駆動装置が前記磁気動作体と前記駆動装置との間の磁力の大きさの変化を検出するのに適した手段に固定されており、該手段は、該駆動装置の見掛け重量の変化を検出し得ることを特徴とする撹拌装置。
3. 該駆動装置が、
   回転マグネット（３）；
   該回転マグネット（３）を回転させるための駆動モータ（８）；
   該駆動モータ（８）を前記回転マグネット（３）に接続する駆動シャフト（４）；
   該駆動シャフト（４）を囲繞する静止チューブ（５）；とを具備してなり、
   前記駆動装置が、前記静止チューブ（５）に固定された部材（６＋７）を介してその見掛け重量の変化を検出するのに適した少なくとも１つの力センサー（１１）により支持されていることを特徴とする請求項２記載の撹拌装置。
4. 前記力センサー（１１）が、曲げ動作される歪みゲージであることを特徴とする請求項３記載の撹拌装置。
5. 前記力センサー（１１）が、前記駆動シャフト（４）の周りに３個、配置されていることを特徴とする請求項３又は４記載の撹拌装置。

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