(57)【要約】【目的】医薬品，薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等のようなコンタミネーションを嫌う回転機器にも好適に使用することができるコンタミレスの耐食性軸封装置を提供する・【構成】通常運転時においては、カーボン製又はアルミナ製の静止密封環４とアルミナ製の回転密封環６との対向端面たる密封端面間にガス通路８からシールガスを噴出させる。滅菌作業時においては、シールガスに代えて滅菌ガスをガス通路８から密封端面間に噴出させる。機内流体に接触するシールケース部分３１はセラミックスで構成してあり、これ以外のシールケース部分３３にガス通路８を形成してある。シールケース３にジャケット構造のカバー１０１を取り付けて、滅菌作業時においては、カバー１０１の内部空間１０６にスチーム１９１を導入させることにより、保温カバー１０１で囲繞された領域１０９を１２１℃以上の温度に保持する。【選択図】        図２
2005133852.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転機器のケーシングに形成された回転軸貫通部分に取り付けられたシールケースと、シールケースに固定されたカーボン製又はアルミナ製の静止密封環と、静止密封環の機外側に配して当該回転機器の回転軸に固定されたスプリングリテーナと、静止密封環とスプリングリテーナとの間に配して、回転軸にこれとの間に介在させた耐食性材製の第一Ｏリングにより二次シールさせた状態で軸線方向に移動可能に嵌挿保持されたアルミナ製の回転密封環と、回転密封環とスプリングリテーナとの間に介装されて回転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材と、シールケース及び静止密封環を貫通して両密封環の対向端面たる密封端面間に開口する一連のガス通路と、シールガス又は滅菌ガスを選択的にガス通路から密封端面間に噴出させるガス噴出機構とを具備して、通常運転時においては、シールガスを密封端面間に噴出させることにより、密封端面間を非接触状態に保持させつつ、密封端面の相対回転部分においてシール機能を発揮させると共に、滅菌作業時においては、シールガスに代えて滅菌ガスを密封端面間に噴出させるように構成し、且つ機内流体に接触するシールケース部分をセラミックスで構成すると共にこのセラミックスで構成された部分以外のシールケース部分に前記ガス通路を形成してあることを特徴とするコンタミレスの耐食性軸封装置。
【請求項２】
シールケースに、これより機外側領域に食み出している軸封装置部分を囲繞し且つ回転軸が貫通する部分をシールした円筒状カバーであって、周壁を中空のジャケット構造とした保温カバーを取り付けて、滅菌作業時においては、当該周壁の内部空間にスチームを導入させることにより、保温カバーで囲繞された領域を１２１℃以上の温度に保持させるように構成したことを特徴とする、請求項１に記載するコンタミレスの耐食性軸封装置。
【請求項３】
スプリングリテーナに、回転密封環の外周部を囲繞する円筒状の保持部を形成し、回転密封環の外周部に形成した環状のＯリング溝に、軸線方向に並列する一対の第二Ｏリングを係合保持して、回転密封環とスプリングリテーナの保持部との対向周面間に両第二Ｏリングでシールされた環状空間を形成し、回転密封環に、密封端面間と前記環状空間とを連通するシールガス導入路を形成したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載するコンタミレスの耐食性軸封装置。
【請求項４】
ケーシング及び回転軸にグラスライニング又はフッ素樹脂ライニングが施されている回転機器に装備されたものであることを特徴とする、請求項１、請求項２又は請求項３に記載するコンタミレスの耐食性軸封装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医薬品，薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等の回転機器であって、金属イオンや雑菌発生等によるコンタミネーションを嫌う回転機器に好適に使用できるコンタミレスの耐食性軸封装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
攪拌機等の回転機器に使用される軸封装置としては、一般に、端面接触形のメカニカルシールをシングル又はダブルで使用したものやグランドパッキンを使用したものが周知である。
【０００３】
すなわち、端面接触形のメカニカルシールをシングルで使用したもの（以下「第一従来軸封装置」という）は、回転機器のケーシングにおける回転軸貫通部分にシールケースを取り付けると共に、シールケースに設けた静止密封環を回転軸に設けた回転密封環に押圧接触させて、両密封環の対向端面たる密封端面の相対回転摺接作用により、機内領域をシールするように構成されている。また、端面接触形のメカニカルシールをダブルで使用したもの（以下「第二従来軸封装置」という）は、第一従来軸封装置と同様構造をなす２組のメカニカルシールを軸線方向に並列配置して、両メカニカルシール間に形成したシール流体の封入領域を介して、機器ケーシング内をシールするように構成されている。シール流体としてはオイル又は機内領域に漏洩して支障ない液体が使用される。オイルを使用する場合には、オイルユニットを併設してオイルを循環させ、オイルが封入領域から機内領域Ｈへと漏洩しないように図っている。また、機内領域に漏洩して支障ない液体を使用する場合には、当該液体の圧力を機内領域の圧力より高くして、機内流体の封入領域への漏れを完全に阻止するように図っている。また、グランドパッキンを使用したもの（以下「第三従来軸封装置」という）では、回転軸貫通部分にスタフィングボックスを取り付け、このスタフィンボックスとこれを貫通する回転軸との間に適当数のグランドパッキン（一般に、編組パッキンが使用される）を並列状に装填させることにより、機内領域をシールするように構成されている。なお、一般に、グランドパッキン群の中間にランタンリングを配置して、窒素ガスを供給するようにしている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、これらの従来軸封装置は、その何れも、コンタミネーションの防止対策が不十分であるため、医薬品，薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等のようにコンタミネーションを嫌う回転機器の軸封手段としては不適当なものであった。
【０００５】
すなわち、このような回転機器にあっては、ケーシングの内周面や回転軸の外周面にグラスライニングやフッ素樹脂ライニング（一般に、ポリテトラフルオロエチレン樹脂ライニング）を施して耐食性を確保すると共に、定期的に又は必要に応じて滅菌ガス（一般に、スチーム）を注入することによりケーシング内を滅菌処理するようにしている。
【０００６】
しかし、第一及び第二従来軸封装置を使用した場合、両密封端面が接触しているため、当該軸封装置に滅菌ガスを噴射させるようにしても、密封端面の滅菌が充分に行なわれない。特に、構造が複雑な第二従来軸封装置では、滅菌ガスが充分に行き渡らない部分が多く存在し、滅菌が甚だ不充分である。また、端面接触形のメカニカルシールであることから、運転時においては、両密封端面の接触により摩耗粉が発生して、これが機内領域（ケーシング内）に侵入する虞れがあり、コンタミネーションを回避できない。また、第1及び第二従来軸封装置では、シールケース等が金属製のものであるため、その一部が機内流体（ケーシング内の流体）として接触して腐食したり金属イオンを発生する虞れがあり、この点からもコンタミネーションの防止が十分でない。また、第一従来軸封装置では機内流体の漏れを完全に阻止することができないため、機内流体が毒性や異臭性を有するものである場合には、周辺環境が悪化することになる。
【０００７】
また、第三従来軸封装置を使用した場合、グランドパッキンに滅菌ガスを直接噴射させても、その滅菌を充分に行なうことができない。しかも、運転時においては、グランドパッキンが回転軸との接触により発塵し、ケーシング内に侵入する虞れがある。したがって、第一及び第二従来軸封装置を使用した場合と同様に、コンタミネーションの防止を十分に行ない得ない。
【０００８】
本発明は、このような問題を生じることなく、医薬品，薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等のようなコンタミネーションを嫌う回転機器にも好適に使用することができるコンタミレスの耐食性軸封装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のコンタミレスの耐食性軸封装置は、回転機器のケーシングに形成された回転軸貫通部分に取り付けられたシールケースと、シールケースに固定されたカーボン製又はアルミナ製の静止密封環と、静止密封環の機外側に配して当該回転機器の回転軸に固定されたスプリングリテーナと、静止密封環とスプリングリテーナとの間に配して、回転軸にこれとの間に介在させた耐食性材製の第一Ｏリングにより二次シールさせた状態で軸線方向に移動可能に嵌挿保持されたアルミナ製の回転密封環と、回転密封環とスプリングリテーナとの間に介装されて回転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材と、シールケース及び静止密封環を貫通して両密封環の対向端面たる密封端面間に開口する一連のガス通路と、シールガス又は滅菌ガスを選択的にガス通路から密封端面間に噴出させるガス噴出機構とを具備して、通常運転時においては、シールガスを密封端面間に噴出させることにより、密封端面間を非接触状態に保持させつつ、密封端面の相対回転部分においてシール機能を発揮させると共に、滅菌作業時においては、シールガスに代えて滅菌ガスを密封端面間に噴出させるように構成し、且つ機内流体に接触するシールケース部分をセラミックスで構成すると共にこのセラミックスで構成された部分以外のシールケース部分に前記ガス通路を形成してあることを特徴とするものである。かかる軸封装置にあっては、シールケースに、これより機外側領域に食み出している軸封装置部分を囲繞し且つ回転軸が貫通する部分をシールした円筒状カバーであって、周壁を中空のジャケット構造とした保温カバーを取り付けて、滅菌作業時においては、当該周壁の内部空間にスチームを導入させることにより、保温カバーで囲繞された領域を１２１℃以上の温度に保持させるように構成しておくことが好ましい。また、スプリングリテーナに、回転密封環の外周部を囲繞する円筒状の保持部を形成し、回転密封環の外周部に形成した環状のＯリング溝に、軸線方向に並列する一対の第二Ｏリングを係合保持して、回転密封環とスプリングリテーナの保持部との対向周面間に両第二Ｏリングでシールされた環状空間を形成し、回転密封環に、密封端面間と前記環状空間とを連通するシールガス導入路を形成しておくことが好ましい。好ましい実施の形態にあって、本発明の軸封装置は、ケーシング及び回転軸にグラスライニング又はフッ素樹脂ライニングが施されている回転機器に装備される。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の軸封装置にあっては、機内流体に接触する密封環及びシールケース部分が耐食性を有するアルミナ等の非金属材で構成されているから、機内流体との接触等による腐食や金属イオンによるコンタミネーションを生じることがない。また、機内流体より高圧のシールガスを密封端面間に供給することにより、密封端面を非接触状態に保持しつつ機内をシールさせるものであるから、機内からの漏出を完全に阻止することができると共に、密封端面の接触により摩耗粉が発生して機内に侵入するようなことがない。しかも、スチーム等の滅菌ガスを密封端面間からその内外周側へと噴出させることができるため、機内に臨む軸封装置部分を、特に滅菌困難な密封端面を含めて、効果的に滅菌処理することができる。
【００１１】
したがって、本発明によれば、医薬品，薬品等の製造プロセスで使用される攪拌機等のようなコンタミネーションを嫌う回転機器に好適に使用することができるコンタミレスの耐食性軸封装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の構成を図１〜図６を参照して具体的に説明する。
【００１３】
図１及び図２は本発明に係る軸封装置１の一例を示したもので、この軸封装置１は、図６に示す如く、医薬品，薬品等の製造プロセスで使用される竪形の攪拌機２に装備されている。すなわち、攪拌機２は、図６に示す如く、上壁中心部に環状フランジ２０ａを有する軸貫通部分２０が形成された円筒状のケーシング２１と、上下方向に延びる攪拌軸であって、上部側をケーシング２１の上壁に立設された支持枠（図示せず）に回転自在に支持されると共に下部側を軸貫通部分２０からケーシング２１内に垂下させた回転軸２２と、回転軸２２の下端部に設けられた攪拌翼２３と、前記支持枠に支持されて回転軸２２を回転させる原動機２４とを具備しており、軸封装置１は、軸貫通部分２０と回転軸２２との間に介装されて、機内領域（ケーシング２０内の領域）Ｈと機外領域（大気領域）Ｌとの間をシールしている。なお、ケーシング２１の内周面及び回転軸２２の下部側外周面にはグラスライニング（又はポリテトラフルオロエチレン等のフッ素樹脂ライニング）が施されている。
【００１４】
軸封装置１は、図１及び図２に示す如く、攪拌機２のケーシング２１に形成された軸貫通部分２０に取り付けられたシールケース３と、シールケース３に固定された静止密封環４と、静止密封環４の機外側（上方側）に配して回転軸２２に固定されたスプリングリテーナ５と、静止密封環４とスプリングリテーナ５との間に配して、回転軸２２に嵌挿保持された回転密封環６と、回転密封環６とスプリングリテーナ５との間に介装されたスプリング部材７と、シールケース３及び静止密封環４を貫通して両密封環４，６の対向端面たる密封端面４０，６０間に開口する一連のガス通路８と、機内領域Ｈの圧力（ケーシング２１内の圧力）より高圧のシールガス９０又は滅菌ガス９１を選択的にガス通路８から密封端面４０，６０間に噴出させるガス噴出機構９と、回転密封環６の振動を防止する防振機構１０とを具備する静圧形の非接触形メカニカルシールである。
【００１５】
シールケース３は、図１に示す如く、第一リング３１と、第一リング３１の外周部に嵌合された第二リング３２と、第一及び第二リング３１，３２の上面に密着された第三リング３３とに分離構成されており、第二リング３２の下端内周部に突設した環状突起３２ａを第一リング３１の下端外周部に形成した環状凹部３１ａに係合させた状態で、適当数のボルト３４により第二リング３２を第三リング３３の下面部に密着固定することにより、一体構造物に組み立てられている。このように第一〜第三リング３１，３２，３３を一体構造物に組み立ててなる円筒状のシールケース３は、図１に示す如く、第一リング３１と軸貫通部分２０のフランジ２０ａとの間に環状のガスケット３５を介在させた状態で、軸貫通部分２０のフランジ２０ａの下面部に係合させた取付リング３６と第二リング３２及び第三リング３３とを適当数のボルト３７及びナット３８により締結することにより、軸貫通部分２０に取り付けられている。ところで、機内流体（ケーシング２１内の流体）に接触するシールケース部分である第一リング３１は耐食性，耐熱性に富むセラミックス（例えばアルミナ）で構成されている。一方、後述する静止密封環４が内嵌されることにより機内流体に接触しない第三リング３３並びに機外領域Ｌに配置される第二リング３２及び取付リング３６は、ＳＵＳ３０４等の金属材で構成されている。また、ガスケット３５は、ゴム等の弾性材からなる芯体と、芯体の外周部を除く部分を被覆するポリテトラフルオロエチレン等の耐食性材からなる袋体とからなる複合構造をなすものである。
【００１６】
静止密封環４は円環状体であり、図１に示す如く、回転軸２２に同心状に遊嵌された状態でシールケース３の第三リング３３の内周部に嵌合固定されている。第三リング３３の上端内周部には、第一リング３１の内径と同一内径を有する環状突起３３ａが形成されており、静止密封環４は環状突起３３ａと第一リング３１の内周側の上端部３１ｂとの対向端面間に一対のＯリング４１，４１を介して嵌合固定されている。第三リング３３は、その内周部にこのような状態で静止密封環４が嵌合固定されることから、機内流体に接触することはない。各Ｏリング４１は、耐食性，耐熱性に優れたフッ素系ゴム（例えば、パーフロロゴム）で構成されている。静止密封環４は、カーボン又はアルミナで構成されており、その先端面（上端面）は平滑な密封端面（以下「静止密封端面」という）４０に構成されている。
【００１７】
スプリングリテーナ５は、図１に示す如く、環状壁部５０とその内周部から下方に突出する円筒状のＯリング係止部５１と環状壁部５０の外周部から下方に突出する円筒状の保持部５２とを有する金属製（例えば、ＳＵＳ３０４）のものである。スプリングリテーナ５は、環状壁部５０及びＯリング係止部５１を回転軸２２に嵌合させると共に環状壁部５０に螺合させたセットスクリュー５３を回転軸２２へと締め付けることにより、回転軸２２に固定されている。なお、回転軸２２の外周面には、前記した如くグラスライニングが施されているが、そのグラスライニング層２２ａの上端は、図１に示す如く、セットスクリュー５３が当接する箇所より若干下方に位置されている。
【００１８】
回転密封環６は、図１に示す如く、その先端面（下端面）を静止密封端面４０に直対向する平滑な密封端面（以下「回転密封端面」という）６０に構成したアルミナ製の円環状体であり、静止密封環４とスプリングリテーナ５との間に配して、回転密封環６の内周面と回転軸２２の外周面（グラスライニング層２２ａ）との間に第一Ｏリング６１を装填した二次シール状態で、回転軸２２に軸線方向移動可能に嵌挿保持されている。第一Ｏリング６１は耐食性，耐熱性に優れたフッ素系ゴム（例えば、パーフロロゴム）で構成されている。第一Ｏリング６１の下方への移動は回転密封環６の下端内周部に形成された環状のＯリング係止面６２によって阻止されており、上方への移動はスプリングリテーナ５のＯリング係止部５１の端面によって阻止されている。このＯリング係止部５１の端面は軸線に直交しているが、Ｏリング係止面６２は、図３に示す如く、内周方向且つ下方向へと傾斜するテーパ面とされている。回転密封環６の外周部は、後述する如く、スプリングリテーナ５の保持部５２に、一対の第二Ｏリング６８，６８を介して、回転密封環６の軸線方向移動を許容する状態で嵌合保持されている。また、回転密封環６の基端部（上端部）には、金属製（例えば、ＳＵＳ３０４）のドライブカラー６３が衝合されている。ドライブカラー６３は、これに突設したピン６４を回転密封環６に形成した凹部６５に係合させることにより、回転密封環６との相対回転を阻止されている。
【００１９】
スプリング部材７は、図２に示す如く、スプリングリテーナ５と回転密封環６との間に介挿された複数のコイルスプリング（一個のみ図示）で構成されていて、回転密封環６を静止密封環４へと押圧附勢するものであり、密封端面４０，６０間を閉じる方向に作用する閉力を発生させるものである。スプリング部材７は、基端部をスプリングリテーナ５の環状壁部５０に形成した凹部に保持すると共に、先端部をドライブカラー６３に当接させることにより、回転密封環６を押圧附勢するものである。また、スプリングリテーナ５の環状壁部５０に貫通孔５０ａを形成すると共に、この貫通孔５０ａに上方から挿通させたドライブピン６６をドライブカラー６３に螺着することにより、回転密封環６をスプリングリテーナ５に軸線方向移動を許容しつつ相対回転不能に保持させている。
【００２０】
ガス通路８は、図２及び図３に示す如く、シールケース３の第三リング３３と静止密封環４との嵌合部分に形成された空間であって、上下一対のＯリング４１，４１によってシールされた環状の連絡空間８１と、第三リング３３を径方向に貫通して連絡空間８１に至るケース側通路８２と、静止密封端面４０に形成された複数の静圧発生溝８３…と、静止密封環４を貫通して連絡空間８１から静圧発生溝８３…に至る密封環側通路８４とからなる。静圧発生溝８３…は、図４に示す如く、静止密封端面４０と同心の環状をなして並列する円弧状凹溝であり、また密封環側通路８４の下流側端部は分岐されていて、その分岐部分８４ａが各静圧発生溝８３に開口されている。
【００２１】
ガス噴出機構９は、図１に示す如く、シールケース３に形成されたケース側通路８２にガス供給路９２を接続し、ガス供給路９２の上流端に、シールガス供給源９３から導かれたシールガス供給路９４と滅菌ガス供給源９５から導かれた滅菌ガス供給路９６とを分岐接続し、シールガス供給路９４に設けたシールガス供給弁９４ａ及び滅菌ガス供給路９６に設けた滅菌ガス供給弁９６ａを開閉することにより、シールガス９０又は滅菌ガス９１をガス通路８から密封端面４０，６０間に噴出させるように構成されている。シールガス供給路９４には、圧力調整弁９４ｂ，流量制御器９４ｃ，圧力計９４ｄ等が設けられていて、機内領域Ｈの圧力より高圧としたシールガス９０を供給，噴出するようになっている。また、ガス供給路９２の中間部分は、必要に応じて選択使用される２つの分岐路９２ａ，９２ａで構成されている。各分岐路９２ａには、適宜のフィルタ９２ｂが設けられている。
【００２２】
而して、軸封装置１による軸封機能が必要とされる通常運転時においては、シールガス供給弁９４ａを開操作させると共に滅菌ガス供給弁９６ａを閉操作させることにより、機内領域Ｈの圧力より高圧のシールガス９０を、シールガス供給路９４からガス供給路９２、ケース側通路８２、連絡空間８１、密封環側通路８４を経て静圧発生溝８３…に供給して、両密封端面４０，６０間にこれを非接触状態に保持する静圧を発生させるようになっている。シールガス９０としては、機内流体に対して不活性なガスが使用され、この例では窒素ガスを使用している。なお、ガス通路８の適所（密封環側通路８４等）には、必要に応じて、オリフィス，毛細管，多孔質部材等の絞り器が設けられ、密封端面４０，６０間の隙間が自動調整されるように構成される。すなわち、回転機器（攪拌機２）の振動等により密封端面４０，６０間の隙間が大きくなったときは、静圧発生溝８３…から密封端面４０，６０間に流出するシールガス量と絞り器を通って静圧発生溝８３…に供給されるシールガス量とが不均衡となり、静圧発生溝８３…内の圧力が低下して、開力が閉力より小さくなるため、密封端面４０，６０間の隙間が小さくなるように変化して、その隙間が適正なものに調整される。逆に、密封端面４０，６０間の隙間が小さくなったときは、上記したと同様の作用により静圧発生溝８３…内の圧力が上昇して、開力が閉力より大きくなり、密封端面４０，６０間の隙間が大きくなるように変化して、その隙間が適正なものに調整される。
【００２３】
また、軸封装置１による軸封機能が必要とされない運転停止時であって、機内（ケーシング２１内）の滅菌作業が行われる場合には、滅菌ガス供給弁９６ａを開操作させると共にシールガス供給弁９４ａを閉操作させることにより、適当圧力（例えば、シールガス９０と同等圧）の滅菌ガス９１を、滅菌ガス供給路９６からガス供給路９２、ケース側通路８２、連絡空間８１、密封環側通路８４を経て静圧発生溝８３…に供給するようになっている。滅菌ガス９１としては、ケーシング２１内の滅菌処理に使用される滅菌ガスと同一のものが使用され、この例では高温水蒸気（スチーム）が使用されている。なお、滅菌ガス供給源９５としては、ケーシング２１内の滅菌処理システムにおける滅菌ガス供給源を兼用することが可能である。
【００２４】
また、シールケース３には、図２に示す如く、当該ケース３より機外側領域に食み出している軸封装置部分（静止密封環４の先端部分（上端部分）、スプリングリテーナ５及び回転密封環６等）を囲繞する金属製の保温カバー１０１が取り付けられている。この保温カバー１０１は、上記軸封装置部分を同心状に囲繞する円筒状の周壁１０２とその一端部（上端部）に設けられて回転軸２２が貫通する円板状の端壁１０３とからなる円筒状カバーであって、回転軸２２が貫通する端壁部分をこれに設けたオイルシール１０４によりシールすると共に周壁１０２の他端部（上端部）とシールケース３の機外領域側端部つまり第三リング３３の上端部との間をＯリング１０５によりシールした状態で、当該第三リング３３に取り付けられている。周壁１０２は中空のジャケット構造とされており、周壁１０２の上端部及び下端部には、その内部空間１０６に連通するスチーム導入口１０７及びドレン口１０８が設けられていて、滅菌作業時においては、スチーム１９１を周壁１０２の内部空間１０６に導入するようになっている。また、保温カバー１０１で囲繞された領域であってオイルシール１０４及びＯリング１０５でシールされたカバー１０１内の領域（以下「カバー内領域」という）１０９には、滅菌作業時において、密封端面４０，６０を通過した滅菌ガスたるスチーム９１が導入されるが、このスチーム９１はシールケース３に設けられた圧力保持路１１０，１１１からカバー内領域１０９外に排出されるようになっている。圧力保持路は、一端部をカバー内領域１０９に開口する状態で第三リング３３に形成された第１圧力保持路１１０と、この第１圧力保持路１１０に接続された第２圧力保持路１１１とからなる。第２圧力保持路１１１には、スチームトラップ及びリリーフ弁等の圧力保持器１１２が設けられていて、カバー内領域１０９にスチーム９１が導入されたときにおいて、当該領域１０９を所定圧に保持するようになっている。而して、周壁１０２の内部空間１０９へのスチーム１９１の導入条件及び圧力保持器１１２によるカバー内領域１０９の圧力保持条件は、カバー内領域１０９が医薬の滅菌条件である１２１℃以上に保持されるように設定される。
【００２５】
防振機構１０は、図３に示す如く、回転密封環６の外周部を囲繞するスプリングリテーナ５の保持部５２と、回転密封環６の外周部に形成した一対の環状のＯリング溝６７，６７と、各Ｏリング溝６７に係合保持されて軸線方向に並列する一対の第二Ｏリング６８，６８と、回転密封環６とスプリングリテーナ５の保持部５２との対向周面間に形成され且つ第二Ｏリング６８，６８でシールされた環状空間１１と、回転密封環６に形成された複数のシールガス導入路１２…とからなる。
【００２６】
各第二Ｏリング６８は、耐食性，耐熱性に優れた非圧縮性弾性材（フッ素ゴム等）で構成されたものであり、Ｏリング溝６７の底面と保持部５２の内周面との間に適度に圧縮された状態（回転密封環６の軸線方向移動を妨げない状態）で充填されていて、環状空間１１の軸線方向両端部をシールしている。各シールガス導入路１２は、図３に示す如く、回転密封環６を貫通しており、一端部が回転密封端面６０に開口すると共に他端部が環状空間１１に開口している。各シールガス導入路１２の一端開口部は、図５に示す如く、静圧発生溝８３に直対向しており、その開口径は静圧発生溝８３の溝幅と同一若しくは小さく設定されている。
【００２７】
以上のように構成された軸封装置１によれば、コンタミネーションを生じることなく機内流体を良好にシールさせることができる。
【００２８】
すなわち、攪拌機２による攪拌処理が行われる通常運転時においては、シールガス９０をガス通路８から密封端面４０，６０間に供給させると、密封端面４０，６０間にこれを開く方向に作用する開力が発生することになる。この開力は、静圧発生溝８３…に供給されたシールガス９０によって発生する静圧によるものである。したがって、密封端面４０，６０は、この開力と密封端面４０，６０間を閉じる方向に作用する閉力（静止密封環４を回転密封環６へと押圧附勢するスプリング部材７によるもの）とがバランスする非接触状態に保持される。そして、シールガス９０が機内領域Ｈの圧力より高圧であることから、機内流体は密封端面４０，６０間に侵入せず、機内領域Ｈが完全にシールされることになり、周辺環境を悪化させる虞れはない。
【００２９】
このとき、密封端面４０，６０を非接触状態に保持しつつ機内領域Ｈをシールさせることから、密封端面４０，６０の接触による磨耗粉が機内領域Ｈに侵入するようなことがなく、コンタミネーションを生じないコンタミレスのシール機能が発揮される。また、シールガス９０は密封端面４０，６０間から機内領域Ｈに漏洩することになるが、シールガス９０が機内領域Ｈに漏洩しても支障のない窒素ガス等であることから、シールガス９０の機内領域Ｈへの漏洩を許容することによる問題も生じない。また、機内流体に接触する可能性のある軸封装置部分（密封環４，６、第一リング３１及びＯリング６１）を全て耐食性（及び耐熱性）に優れた非金属材で構成していることから、機内流体が金属イオンにより汚染されることもない。
【００３０】
なお、シールガス９０の供給は攪拌機２の運転中において継続して行われるが、攪拌機２の運転（回転軸２２の駆動）は、シールガス９０の供給が開始されて密封端面４０，６０間が適正な非接触状態に保持された後において、開始される。また、シールガス９０の供給停止は、攪拌機２の運転停止後であって回転軸２２が完全に停止した後に行われる。
【００３１】
また、攪拌機２の機内領域Ｈは、定期的に或いは必要に応じてスチームの注入により滅菌されるが、かかる滅菌作業時においては、スチーム９１をガス通路８に供給させることにより、機内領域Ｈに臨む軸封装置部分をも良好に滅菌することができる。
【００３２】
すなわち、回転軸２２が停止した状態において、スチーム９１をガス通路８に供給すると、スチーム９１はガス通路８を通って静圧発生溝８３…に至り、密封端面４０，６０間を通過して機内領域Ｈ及び保温カバー１０１内へと噴出する。このとき、密封端面４０，６０は接触状態にあるが、ガス通路８に供給されるスチーム９１はシールガス９０と同等の高圧ガスであるから、シールガス９０を供給させた場合と同様に、スチーム９１は密封端面４０，６０を開きつつ機内領域Ｈ及び保温カバー１０１内へと噴出することになる。
【００３３】
したがって、ガス通路８内は勿論、接触状態にある密封端面４０，６０についてもスチーム９１が万遍なく接触して、スチーム９１による滅菌が良好に行われる。このとき、密封端面４０，６０間から機内領域Ｈへと噴出したスチーム９１が接触する軸封装置部分（密封環４，６、第一リング３１及び第一Ｏリング６１）がすべて耐食性，耐熱性に優れた非金属材で構成されているから、スチーム９１との接触による腐食や金属イオンの溶出等の問題を生じることがない。しかも、回転密封環６に形成されたＯリング係止面６２が下り傾斜面とされているから、第一Ｏリング６１の周辺で発生した水滴はＯリング係止面６２を流下して排出されて、滞留することがなく、滞留水滴により雑菌が発生することもない。さらに、仮に第一Ｏリング６１の周辺に何らかの塵埃（摩耗粉等）が発生している場合にも、これらは上記水滴と共に排出されることなり、コンタミネーションの更なる防止を図ることができる。
【００３４】
さらに、滅菌作業時においては、保温カバー１０１の内部空間１０６にもスチーム１９１が導入されると共に、密封端面４０，６０間からのスチーム９１が導入されるカバー内領域１０９が圧力保持器１１２によって所定圧力に保持されて、カバー内領域１０９が医薬の滅菌条件である１２１℃以上に保温されることになる。したがって、カバー内領域１０９の温度によって軸封装置の各構成部分も高温に保持されることから、スチーム９１を単に軸封装置部分の表面に接触させた場合に比して、スチーム９１による滅菌機能が極めて効果的に発揮されることになり、十分な滅菌を行なうことができる。
【００３５】
ところで、静圧形の非接触形メカニカルシールに構成された軸封装置１にあっては、ガス供給路８から密封端面４０，６０間に供給されるシールガス９０が圧縮性のものであることから、密封端面４０，６０間に至るシールガス流動経路には、いわゆるニューマチックハンマと称せられる自励振動が不可避的に生じる。その結果、シールケース３に固定されている静止密封環４については問題を生じないが、回転軸２２にＯリング６１を介して嵌挿保持されているにすぎない回転密封環６については、上記自励振動により、密封端面４０，６０間の隙間と同程度若しくはそれ以下の微小振幅で振動することになり、振動音を発生することになる。
【００３６】
しかし、かかる振動音は防振機構１０によって確実に防止されることになる。すなわち、静圧発生溝８３に供給されたシールガス９０により密封端面４０，６０間が適正な非接触状態に保持されると共に、密封端面４０，６０間に供給されたシールガス９０がシールガス導入路１２…から環状空間１１に導入されて、環状空間１１内が密封端面４０，６０間の圧力と同一に保持される。したがって、各Ｏリング６８は、環状空間１１内のシールガス９０によってＯリング溝６７の外側の壁面へと押圧されることになり、回転密封環６の軸線方向に圧縮される。その結果、各Ｏリング６８が非圧縮性の弾性材で構成されたものであることから、回転密封環６の外周面（Ｏリング溝６７の底面）及びこれに対向するスプリングリテーナ５の保持部５２の内周面への各Ｏリング６８の圧接力が増大し、回転密封環６はスプリングリテーナ５の保持部５２の内周面にＯリング６８，６８を介して強力に固定されることになる。したがって、密封端面４０，６０間に至るシールガス流動経路においてニューマチックハンマ（自励振動）が発生せず、これによって回転密封環６が振動するようなことがなく、一般に「鳴き」と称せられる振動音が発生することがない。
【００３７】
以上のように、本発明の軸封装置１によれば、機内流体をその汚染を防止しつつ良好にシールさせることができ、金属イオン，雑菌の発生や腐食等によるコンタミネーションを回避するためにケーシング２１や回転軸２２にグラスライニングやフッ素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン等）ライニング等を施してある各種回転機器に好適に使用することができる。そして、このようなコンタミレスで耐食性に優れた軸封装置１は、機内流体やスチーム等の滅菌ガス９１に触れる軸封装置部分であって十分な機械的強度や耐食性を必要とする密封環４，６やシールケース部分（第一リング）３１を上記した非金属材で構成しておくことのみによって、実用化することができる。すなわち、静止密封環４については、カーボン又はセラミックスで構成することができるが、セラミックスで構成する場合、ガス通路８を形成しておく必要があることから、炭化珪素等の加工性に劣るセラミックスは使用できず、加工性のよいアルミナで構成する必要がある。また、回転密封環６についても、炭化珪素等のセラミックスで構成することも考えられるが、当該密封環６は軸線方向に移動可能に保持させるため形状が複雑なものとなること、防振機構１０を設ける場合にはシールガス導入路１２を形成するため形状が更に複雑化することから、セラミックスのうち加工性に優れたアルミナで構成しておくことが必要である。なお、上記した例では、スプリング部材７やドライブピン６６を回転密封環６に関与させず金属製のドライブカラー６３を介して回転密封環６に関与させることにより、回転密封環６の形状をより単純化させてアルミナ製品の製作を容易ならしめると共に、スプリング部材７やドライブピン６６による負荷によって破損し易いアルミナ製品の欠点を排除している。また、第一リング３１については、これ以外の金属製のシールケース部分（第三リング３３）にガス通路８を形成すると共に、シールケース３を組み立てるに必要なボルト３４による締結及びシールケース３を軸貫通部分２０に取り付けるに必要なボルト，ナット３７，３８による締結を、専ら、金属製の第二及び第三リング３２，３３（及び取付リング３６）で行なうことにより、脆性材であるセラミックス製品とすることによる問題（ボルト締結による破損等）を排除するようにしている。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る軸封装置の一例を示す縦断正面図である。
【図２】図１と異なる断面を示した当該軸封装置の縦断正面図である。
【図３】図２の要部の拡大詳細図である。
【図４】図２のIV−IV線に沿う要部の横断平面図である。
【図５】図２のＶ−Ｖ線に沿う要部の横断底面図である。
【図６】当該軸封装置を装備した回転機器（攪拌機）の一例を示す縦断正面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１…軸封装置（静圧形の非接触形メカニカルシール）、１ａ…軸封装置の機外領域側表面、２…攪拌機（回転機器）、３…シールケース、４…静止密封環、５…スプリングリテーナ、６…回転密封環、７…スプリング部材、８…ガス通路、９…ガス噴出機構、１０…防振防振機構、１１…環状空間、１２…シールガス導入路、２０…軸貫通部分、２１…ケーシング、２２…回転軸（攪拌軸）、２２ａ…グラスライニング層、３１…第一リング（機内流体に接触するシールケース部分）、３２…第二リング、３３…第三リング、４０…静止密封端面、５２…保持部、６０…回転密封端面、６１…第一Ｏリング、６２…Ｏリング係止面、６３…ドライブカラー、６７…Ｏリング溝、６８…第二Ｏリング、９０…シールガス、９１…スチーム（滅菌ガス）、１０１…保温カバー、１０２…周壁、１０３…端壁、１０４…オイルシール、１０５…Ｏリング、１０６…内部空間、１０７…スチーム導入口、１０８…ドレン口、１０９…カバー内領域、１１０，１１１…圧力保持路、１１２…圧力保持器、１９１…スチーム、Ｈ…機内領域、Ｌ…大気領域（機外領域）。
【図１】
2005133852.tif 000003
【図２】
2005133852.tif 000004
【図３】
2005133852.tif 000005
【図４】
2005133852.tif 000006
【図５】
2005133852.tif 000007
【図６】
2005133852.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成15年12月1日(2003.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
グラスライニング又はフッ素樹脂ライニングが施された回転機器のケーシングに形成された回転軸貫通部分に取り付けられたシールケースと、シールケースに固定されたカーボン製又はアルミナ製の静止密封環と、静止密封環の機外側に配して当該回転機器の回転軸に固定されたスプリングリテーナと、静止密封環とスプリングリテーナとの間に配して、回転軸にこれとの間に介在させた耐食性材製の第一Ｏリングにより二次シールさせた状態で軸線方向に移動可能に嵌挿保持されたアルミナ製の回転密封環と、回転密封環とスプリングリテーナとの間に介装されて回転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材と、シールケース及び静止密封環を貫通して両密封環の対向端面たる密封端面間に開口する一連のガス通路と、シールガスをガス通路から密封端面間に噴出させるガス噴出機構とを具備して、シールガスを密封端面間に噴出させることにより、密封端面間を非接触状態に保持させつつ、密封端面の相対回転部分においてシール機能を発揮させるように構成し、且つ機内流体に接触するシールケース部分をセラミックスで構成すると共にこのセラミックスで構成された部分以外のシールケース部分に前記ガス通路を形成してあることを特徴とするコンタミレスの耐食性軸封装置。
【請求項２】
回転機器のケーシングに形成された回転軸貫通部分に取り付けられたシールケースと、シールケースに固定されたカーボン製又はアルミナ製の静止密封環と、静止密封環の機外側に配して当該回転機器の回転軸に固定されたスプリングリテーナと、静止密封環とスプリングリテーナとの間に配して、回転軸にこれとの間に介在させた耐食性材製の第一Ｏリングにより二次シールさせた状態で軸線方向に移動可能に嵌挿保持されたアルミナ製の回転密封環と、回転密封環とスプリングリテーナとの間に介装されて回転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材と、シールケース及び静止密封環を貫通して両密封環の対向端面たる密封端面間に開口する一連のガス通路と、シールガス又は滅菌ガスを選択的にガス通路から密封端面間に噴出させるガス噴出機構とを具備して、通常運転時においては、シールガスを密封端面間に噴出させることにより、密封端面間を非接触状態に保持させつつ、密封端面の相対回転部分においてシール機能を発揮させると共に、滅菌作業時においては、シールガスに代えて滅菌ガスを密封端面間に噴出させるように構成し、且つ機内流体に接触するシールケース部分をセラミックスで構成すると共にこのセラミックスで構成された部分以外のシールケース部分に前記ガス通路を形成してあることを特徴とするコンタミレスの耐食性軸封装置。
【請求項３】
シールケースに、これより機外側領域に食み出している軸封装置部分を囲繞し且つ回転軸が貫通する部分をシールした円筒状カバーであって、周壁を中空のジャケット構造とした保温カバーを取り付けて、滅菌作業時においては、当該周壁の内部空間にスチームを導入させることにより、保温カバーで囲繞された領域を１２１℃以上の温度に保持させるように構成したことを特徴とする、請求項２に記載するコンタミレスの耐食性軸封装置。
【請求項４】
スプリングリテーナに、回転密封環の外周部を囲繞する円筒状の保持部を形成し、回転密封環の外周部に形成した環状のＯリング溝に、軸線方向に並列する一対の第二Ｏリングを係合保持して、回転密封環とスプリングリテーナの保持部との対向周面間に両第二Ｏリングでシールされた環状空間を形成し、回転密封環に、密封端面間と前記環状空間とを連通するシールガス導入路を形成したことを特徴とする、請求項１、請求項２又は請求項３に記載するコンタミレスの耐食性軸封装置。
【請求項５】
ケーシング及び回転軸にグラスライニング又はフッ素樹脂ライニングが施されている回転機器に装備されたものであることを特徴とする、請求項２、請求項３又は請求項４に記載するコンタミレスの耐食性軸封装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本発明は、グラスライニング又はフッ素樹脂ライニングが施された回転機器のケーシングに形成された回転軸貫通部分に取り付けられたシールケースと、シールケースに固定されたカーボン製又はアルミナ製の静止密封環と、静止密封環の機外側に配して当該回転機器の回転軸に固定されたスプリングリテーナと、静止密封環とスプリングリテーナとの間に配して、回転軸にこれとの間に介在させた耐食性材製の第一Ｏリングにより二次シールさせた状態で軸線方向に移動可能に嵌挿保持されたアルミナ製の回転密封環と、回転密封環とスプリングリテーナとの間に介装されて回転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材と、シールケース及び静止密封環を貫通して両密封環の対向端面たる密封端面間に開口する一連のガス通路と、シールガスをガス通路から密封端面間に噴出させるガス噴出機構とを具備して、シールガスを密封端面間に噴出させることにより、密封端面間を非接触状態に保持させつつ、密封端面の相対回転部分においてシール機能を発揮させるように構成し、且つ機内流体に接触するシールケース部分をセラミックスで構成すると共にこのセラミックスで構成された部分以外のシールケース部分に前記ガス通路を形成してあることを特徴とするコンタミレスの耐食性軸封装置、及び、回転機器のケーシングに形成された回転軸貫通部分に取り付けられたシールケースと、シールケースに固定されたカーボン製又はアルミナ製の静止密封環と、静止密封環の機外側に配して当該回転機器の回転軸に固定されたスプリングリテーナと、静止密封環とスプリングリテーナとの間に配して、回転軸にこれとの間に介在させた耐食性材製の第一Ｏリングにより二次シールさせた状態で軸線方向に移動可能に嵌挿保持されたアルミナ製の回転密封環と、回転密封環とスプリングリテーナとの間に介装されて回転密封環を静止密封環へと押圧附勢するスプリング部材と、シールケース及び静止密封環を貫通して両密封環の対向端面たる密封端面間に開口する一連のガス通路と、シールガス又は滅菌ガスを選択的にガス通路から密封端面間に噴出させるガス噴出機構とを具備して、通常運転時においては、シールガスを密封端面間に噴出させることにより、密封端面間を非接触状態に保持させつつ、密封端面の相対回転部分においてシール機能を発揮させると共に、滅菌作業時においては、シールガスに代えて滅菌ガスを密封端面間に噴出させるように構成し、且つ機内流体に接触するシールケース部分をセラミックスで構成すると共にこのセラミックスで構成された部分以外のシールケース部分に前記ガス通路を形成してあることを特徴とするコンタミレスの耐食性軸封装置を提案する。後者の軸封装置にあっては、シールケースに、これより機外側領域に食み出している軸封装置部分を囲繞し且つ回転軸が貫通する部分をシールした円筒状カバーであって、周壁を中空のジャケット構造とした保温カバーを取り付けて、滅菌作業時においては、当該周壁の内部空間にスチームを導入させることにより、保温カバーで囲繞された領域を１２１℃以上の温度に保持させるように構成しておくことが好ましい。また、何れの軸封装置にあっても、スプリングリテーナに、回転密封環の外周部を囲繞する円筒状の保持部を形成し、回転密封環の外周部に形成した環状のＯリング溝に、軸線方向に並列する一対の第二Ｏリングを係合保持して、回転密封環とスプリングリテーナの保持部との対向周面間に両第二Ｏリングでシールされた環状空間を形成し、回転密封環に、密封端面間と前記環状空間とを連通するシールガス導入路を形成しておくことが好ましい。好ましい実施の形態にあって、本発明の軸封装置は、ケーシング及び回転軸にグラスライニング又はフッ素樹脂ライニングが施されている回転機器に装備される。