JPH0532093B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は攪拌すべき液体特に、例えば微生物ま
たは動植物細胞の醗酵または培養を促進する培養
液を収容するほぼ密閉された非磁性材料より成る
タンクの内部に、攪拌ベーンを取付けた攪拌軸を
回転自在に設け、この攪拌軸の基部に、非磁性材
料より成るケース内部に設けたリング状ヨークに
交互に反対の磁極を接触させて円周方向に配列し
た複数の永久磁石を埋設した従動側マグネツトロ
ータをタンク壁に接近して設け、タンク外部に
は、前記従動側マグネツトロータに対向して、リ
ング状ヨークに交互に反対の磁極を接触させて円
周方向に配列した複数の永久磁石を有する駆動側
マグネツトロータを回転自在に設けるとともにこ
の駆動側マグネツトロータを回転させるモータを
配置した回転動力伝達装置を有する攪拌装置に関
するものである。

（従来の技術） この種の装置としては、本願人による実開昭61
−106330号公報に記載のものがある。しかし、こ
の公報に記載の装置はタンク壁を挟んでタンクの
内側および外側で上下に対向させて従動側マグネ
ツトロータと駆動側マグネツトロータを配置して
いる。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、このように従動側マグネツトロータと
駆動側マグネツトロータとが、上下に即ち垂直方
向に対向並置する構成の場合、従動側マグネツト
ロータには駆動側マグネツトロータによる回転牽
引力の他に垂直方向の吸引力が加わるため撹拌軸
の軸受は垂直方向の応力がそれだけ大きくなり、
軸受が摩耗しやすく、また回転効率を低下させる
ことにもなる。

また垂直方向に並置するマグネツトロータの場
合高速で回転させると従動側マグネツトロータは
半径方向にずれ易く、これにより半径方向の振動
を発生し、このことによつても軸受摩耗を早める
ことになり、更に攪拌軸が軸受から外れたりする
場合もある。

従つて、本発明の目的は軸受の摩耗が少なく、
また回転効率の良い、高速回転時にも撹拌軸が軸
受から外れることなく長時間連続攪拌を行なうこ
とができる撹拌装置を得るにある。

（問題点を解決するための手段） この目的を達成するため、本発明撹拌装置はタ
ンク底壁からタンク内部に向かつて垂直に隆起す
る円筒形隆起部の円形頂壁の中心に設けた軸受に
前記撹拌軸を回転自在に支承し、かつ前記円筒形
隆起部を同心状に包囲するフランジ部を有するデ
イスクを前記撹拌軸に設け、前記従動側マグネツ
トロータを前記デイスクのフランジ部に設け、前
記駆動側マグネツトロータは前記円筒形隆起部に
より生ずる窪み内で前記従動側マグネツトロータ
と同心状に配設したことを特徴とする。

（作用） 本発明による攪拌装置によれば、従動側マグネ
ツトロータおよび駆動側マグネツトロータには、
半径方向に磁化し、順次磁化方向が逆向きとなる
よう周方向に複数個の永久磁石を配列してヨーク
に取付けたため、マグネツトロータ間には強大な
磁力が発生し、従つて従動側マグネツトロータを
高速で回転することができるよとともに、垂直方
向の吸引力は発生しないため、スラスト軸受に垂
直方向の応力は加わらず、従つて摩耗が少なくな
る。

また従動側マグネツトロータと駆動側マグネツ
トロータとがタンク円筒形隆起部を挟んで同心状
に横方向に対向並置させた構造により、駆動側マ
グネツトロータにより同一水平面上での回転牽引
力が確実に得られ、従動側マグネツトロータは半
径方向にずれることが少なくなり、たとえ半径方
向にずれたとしても円筒形隆起部の側壁により制
限され、従つて半径方向の振動は少なくなり、軸
受の摩耗は少なく、回転効率は良く、高速連続攪
拌が可能となる。

（実施例） 次に、図面につき本発明の好適な実施例を説明
する。

図示の実施例は本発明による攪拌装置を、内容
物に空気を供給して攪拌処理する例えば微生物ま
たは動植物細胞の醗酵または培養を促進する攪拌
処理装置として構成したものを示す。

第１図ａに示すように、非磁性材料より成るタ
ンク１の底壁を内方に隆起させ、円筒形隆起部２
を設ける。この円筒形隆起部の円形平坦頂壁の中
心に設けた下側軸受３に、好適には中空の攪拌軸
４の下端を回転自在に支承する。この攪拌軸４の
下端には円筒形隆起部の側壁を包囲するフランジ
部５ａを有する円形のデイスク５を設ける。

好適な実施例においては、攪拌軸４の中空内部
を、第１図ａに示すように、デイスク５の下面と
円筒形隆起部２の頂壁との間の隙間６に開口させ
る。デイスク５とフランジ部５ａとの間のコーナ
ーまたはその近傍から、デイスク上面の周縁に周
方向に互いに離して形成した複数個の気体噴出口
７に連通する通路７ａを設ける。ただし、必ずし
も攪拌軸を中空にし、デイスクに気体噴射出口、
通路を設けなくともよい。

デイスク５の上面は、半径方向外方に向うにつ
れて下向きに傾斜させるとよく、また第２図ａ，
ｂに示すように湾曲した直立ベーン５ｂを複数個
渦巻状に配列するとよい。噴射口７は各直立ベー
ン５ｂ間に設けるとよい。第２図ａには、左右そ
れぞれ異なるデイスク５の実施例の縦断面図を示
し、左側はデイスク５とフランジ部５ａとのコー
ナー部分から通路７ａを水平に貫通してデイスク
のテーパー外面の噴射口７に連通する例、右側は
コーナー部分から通路７ａを斜め上方に貫通して
デイスク上面の噴出口７に連通させる例である。
更にデイスクには下側軸受３に直接通気する通気
路を設けると好適である。

攪拌軸４の上端は、この上端を支障する上側軸
受８（８ａはラジアル軸受、８ｂはスラスト軸
受）を有し、この軸受をタンクに位置決めおよび
固定するステー組立体９（第４図参照）により回
転自在に支持する。このステー組立体９は中央キ
ヤツプ部１０から半径方向外方に放射状に延びる
少なくとも１個の、図示の例では３個のステー１
１を有する。これらステーの遊端はタンク内壁に
設けたコ字状の支持ブラケツト１２に着脱自在に
差込連結する。好適な実施例においては、第３お
よび４図に示すように、これらステー１１のうち
の少なくとも１個のステー１１ａの遊端は、処理
用気体の加圧供給源（図示せず）に接続する接続
通路１３を設けた支持ブラケツト１２ａに嵌合さ
せる。ステー１１ａには中央キヤツプ部の内部空
間と支持ブラケツト１２ａの接続通路１２とを連
通する導入通路１４を設ける。ステー１１ａのよ
うに、ステー１１に処理用気体の導入通路１４を
設ける代わりに、別個の導管により加圧供給源か
ら中央キヤツプ部の内部空間に連通させることも
できる。中央キヤツプ１０とステー１１，１１ａ
とは一体連結とすることもできるが、水平ヒンジ
軸の周りに垂直方向に回動自在に連結したり、着
脱自在に連結したりすることもできる。

攪拌軸４には、軸方向に互いに離れる適当な個
所に攪拌ベーン１５を設け、また上端の近傍には
消泡ベーン１６を設ける（第３図参照）。デイス
ク５に直立ベーン５ｂを設ける場合には、攪拌ベ
ーン１５は設けても、設けなくともよい。更に攪
拌ベーン１５には攪拌軸４の中空内部に連通する
通路を設け、攪拌ベーンの先端の近傍に設けた気
体噴出口から気体を噴出させるようにするともで
きる。更に、またデイスク５とは別に攪拌軸の中
空内部に連通する通路を有するスパージヤーを攪
拌軸に取付けることもできる。更に、代案とし
て、攪拌軸を中空にして、攪拌軸、デイスクを処
理用気体の通路とする代わりに、別個の配管によ
るスパージヤで処理用気体をタンク内容物に供給
することもできる。更にまた攪拌軸を処理用気体
の通路とする代りに別個の配管により処理用気体
を円筒形隆起部２とデイスク５との間に通してタ
ンク内容物に供給することもできる。

デイスク５からタンクの底壁の円筒形隆起部２
の側壁を包囲するよう下方に突出する環状のフラ
ンジ部５ａの内壁には環状のヨーク１７と、この
ヨークの内周面に配列した複数個の永久磁石１８
とを取付け、ステンレスカバー１９により密封す
る（第１図ａ参照）。

永久磁石１８は半径方向に磁化し、順次交互に
磁化の向きが逆向きとなるよう周方向に配列する
（第１図ｂ参照）。フランジ部５ａに取付けたヨー
ク１７、永久磁石１８およびステンレスカバー１
９は従動側マグネツトロータを構成する。

タンク１の外側には、タンク底壁の円筒形隆起
部２に生じた窪みに駆動側マグネツトロータ２０
を配置し、従動側マグネツトロータに同心状に配
置する。駆動モータ２１によりこの駆動側マグネ
ツトロータ２０を駆動する。この駆動側マグネツ
トロータ２０は、環状のヨーク２２の外周面に取
付け、半径方向に磁化し、順次磁化方向が逆向き
となるよう配列した複数個の永久磁石２３を有す
る（第１図ｂ参照）。第１図ｂにおいて、ヨーク
１７，２２および永久磁石１８，２３により生ず
る磁気回路を点線で示す。

作用にあたり、タンク１に蓋２４を取付け、タ
ンク１の外側で駆動モータ２１により駆動側マグ
ネツトロータ２０を回転させると、タンク１の内
側の従動側マグネツトロータを有するデイスク５
が、従つてタンクに固定した軸受３，８に支承し
た攪拌軸４が一緒に回転する。

このとき、図示の好適な実施例においては、処
理用気体の加圧供給源（図示せず）に接続した接
続通路１３、ステー１１ａの導入通路１４、中央
キヤツプ部１０の内部空間を経て、処理気体例え
ば空気は攪拌軸４の中空内部に進入し、デイスク
５に設けた噴出口７から噴出する。

デイスク５が、第２図ｂで示す矢印５０の方向
に回転すると、タンク内の液状の内容物は撹拌軸
４の下端に沿つて上方からデイスク上面に向つて
下降し、次いでデイクス上面に沿つて直立ベーン
５ｂ間で半径方向外方に向う流れを生ずる。噴出
口７から噴出した気体の気泡はこの流れにより引
つ張られ、細分され、内容物に対して一層均一に
分散され、溶け込みが良好となる。

攪拌ベーン１５を設けず、デイスク上面の直立
ベーン５ｂのみによる攪拌を行うと、微生物また
は細胞培養の処理の場合、攪拌ベーンによる剪断
力で微生物または細胞が損傷を受けることが少な
くなるという効果が得られる。

また、上述の実施例の場合、デイスクと下側軸
受を設けたタンク底壁との間の隙間を処理用気体
の半径方向外方案内通路の一部として使用してお
り、このとき下側軸受の周囲に気体が存在するた
め、また上側軸受の周囲にも気体が存在するた
め、一種のフローテイング軸受のような作用が得
れられ、回転効率が良くなり、また軸受の摩耗設
も少なくなる。

本発明による攪拌装置は、微生物の醗酵または
培養装置、動植物細胞の培養装置に限定されるも
のではなく、内容物に処理用気体を通気する必要
のない単なる攪拌装置とすることもできる。また
通気される気体は空気に限定されるものではな
く、他の攪拌処理を必要とする内容物にも適用で
き、通気される気体は処理に必要な気体とするこ
とができ、例えば炭酸ガスまたは殺菌用スチーム
とすることができる。

図示の実施例においては、攪拌軸の上端をタン
ク着脱自在の上側軸受支持ステー組立体により支
承することができるため、構成が簡単であり、ま
たタンクの底壁にも蓋にも貫通する軸部分または
配管がなく、タンクを完全にシールすることがで
き、外部駆動系または外部環境「からの」（また
は「に対する」）汚染（コンタミネーシヨン）の
問題がなく、また攪拌軸を容易に着脱でき、従つ
て洗浄が容易であり、メインテナンスが容易であ
る。

（発明の効果） 本発明の構成によれば、タンク壁の内側と外側
で、従動側マグネツトロータと駆動側マグネツト
ロータとを同心状に配列したため垂直方向には牽
引力が加わらず、永久磁石を半径方向に磁化し、
順次交互に磁化の向きが逆向きとなるよう周方向
に配列したため駆動側マグネツトロータによる同
一水平面上での強力な回転牽引力が確実に得ら
れ、従動側マグネツトロータを有する攪拌軸の軸
受の摩耗は少なくなり、また高速連続回転を可能
にできるという効果が得られる。

因に従動側および駆動側のマグネツトロータを
上下に対向並置した上述の実開昭61−106330号に
記載の従来の構造のものと比べると、本発明によ
れば出力トルクは攪拌軸中に通気しないもので約
1.7倍攪拌軸中に通気するもので約２倍も向上す
る。また駆動側、従動側のマグネツトロータの、
永久磁石はヨークに交互に、反対の磁極を接触さ
せて円周方向に配列したため、第１図ｂに示すよ
うに隣接する永久磁石の間にリング状ヨークを介
して磁路が形成され、磁束がなくなり、また従つ
て駆動側マグネツトロータと従動側マグネツトロ
ータとの間に強大な磁力が作用し、動力伝達効率
が向上するという効果が得られる。更に、上述の
ように漏れ磁束がないため、本願発明を培養装置
に適用した場合、培養される微生物等が磁界の影
響を受けて培養速度が低下するという現象を確実
に回避することができる（漏れ磁束があると、培
養される微生物等は磁界の影響を受けて培養速度
が低下することは学術的に検証されている）。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは、本発明による攪拌装置の好適な実
施例の主要部の部分拡大断面図、第１図ｂは、マ
グネツトロータの永久磁石の磁化方向および磁気
回路を示す線図的説明図、第２図ａおよびｂはそ
れぞれ第１図の装置のデイスクの縦断面図および
平面図、第３図は、第１図の装置全体の線図的断
面図、第４図ａは、第３図の装置の−線上か
ら見た平面図、第４図ｂおよびｃは、それぞれそ
れぞれステー組立体を取外したときの支持ブラケ
ツトを示す線図的部分平面図である。 １……タンク、２……円筒形隆起部、３……下
側軸受、４……攪拌軸、５……デイスク、５ａ…
…フランジ部、５ｂ……直立ベーン、６……隙
間、７……気体噴出口、７ａ……通路、８……上
側軸受、８ａ……ラジアル軸受、８ｂ……スラス
ト軸受、９……ステー組立体、１０……中央キヤ
ツプ部、１１，１１ａ……ステー、１２，１２ａ
……支持ブラケツト、１３……接続通路、１４…
…導入通路、１５……攪拌ベーン、１６……消泡
ベーン、１７，２２……ヨーク、１８，２３……
永久磁石、１９……ステンレスカバー、２０……
駆動側マグネツトロータ、２１……駆動モータ、
２４……蓋。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 攪拌すべき液体を収容するほぼ密閉された非
   磁性材料より成るタンタの内部に、攪拌ベーンを
   取付けた攪拌軸を回転自在に設け、この攪拌軸の
   基１に、非磁性材料より成るケース内部に設けた
   リング状ヨークに交互に反対の磁極を接触させて
   円周方向に配列した複数の永久磁石を埋設した従
   動側マグネツトロータをタンク壁に接近して設
   け、タンク外部には、前記従動側マグネツトロー
   タに対向して、リング状ヨークに交互に反対の磁
   極を接触させて円周方向に配列した複数の永久磁
   石を有する駆動側マグネツトロータを回転自在に
   設けるとともにこの駆動側マグネツトロータを回
   転させるモータを配置した回転動力伝達装置を有
   する攪拌装置において、タンク底壁からタンク内
   部に向つて垂直に隆起する円筒形隆起部の円形頂
   壁の中心に設けた軸受に前記攪拌軸を回転自在に
   支承し、かつ前記円筒形隆起部を同心状に包囲す
   るフランジ部を有するデイスクを前記攪拌軸に設
   け、前記従動側マグネツトロータを前記デイスク
   のフランジ部に設け、前記駆動側マグネツトロー
   タは前記円筒形隆起部により生ずる窪み内で前記
   従動側マグネツトロータと同心状に配設したこと
   を特徴とする攪拌装置。