(57)【要約】【課題】撹拌装置で使用するシール構造であって、撹拌時の気密性を維持しつつ、撹拌羽根のブレがなく、撹拌時に撹拌棒の微粉が反応系内に混入しないようなシール構造を提供すること。【解決手段】筒状支持部材６を貫通して反応容器５内の反応物を撹拌するための撹拌棒２を備えた撹拌装置１において、撹拌棒２の周囲及び筒状支持部材６の周囲に、撹拌棒２と共に回転し筒状支持部材６に対して回転摺動する外筒部材１９を設け、外筒部材１９と撹拌棒２との間、及び筒状支持部材６と外筒部材１９との間の各々にシール部材９，２２を設けている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側が回転軸に接続され他端側が撹拌容器内に配設された撹拌羽根に接続されている撹拌棒と、該撹拌棒の周囲に設けられ前記撹拌容器の受け口に嵌合する栓蓋部を有する筒状支持部材と、前記撹拌棒と前記筒状支持部材との間に配設されたシール部材とを備え、前記撹拌棒が前記筒状支持部材に対して回転する撹拌装置のシール構造において、
前記撹拌棒の周囲及び前記筒状支持部材の上端側周囲に、前記撹拌棒と共に回転し前記筒状支持部材に対して回転する外筒部材を設け、該外筒部材の内周と前記撹拌棒の外周との間、及び前記筒状支持部材の内周と前記外筒部材の外周との間の各々にシール部材を設けたことを特徴とする撹拌装置のシール構造。
【請求項２】
前記筒状支持部材と前記外筒部材との間に設けた前記シール部材としてのＯ−リングが前記筒状支持部材側に装着され、前記外筒部材の前記Ｏ−リングに対して摺動回転する面をガラスで形成したことを特徴とする請求項１に記載の撹拌装置のシール構造。
【請求項３】
前記筒状支持部材に、該筒状支持部材を固定部に支持する固定ロッドの取付部を形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の撹拌装置のシール構造。
【請求項４】
前記筒状支持部材の上端部と前記外筒部材との間に隙間を形成したことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の撹拌装置のシール構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医農薬、電子材料、化成品、食品等の原料、中間体、原薬、および原体を、極微量の異物であっても混入が許されない条件で攪拌するために使用され且つ洗浄、滅菌等が容易に実施できる攪拌装置のシール構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
医薬品原体などの高価な化学物質を合成する際には、工業的な製造でもガラス製フラスコを用いることが多い。反応において、撹拌が必要な場合には、反応容器の内容物が外部へ漏れ出したり、あるいは大気が反応装置内に入り込んだりするのを防止するため（特に反応系内を減圧にする場合）に、シール構造を用いた撹拌装置が使用される。
図１は、シール構造を有する撹拌装置の一例を示す。図に示すように、撹拌装置３１は、撹拌羽根３を下端に取付けた撹拌棒２を回転自在に反応容器（フラスコ）５の受け口５ａに固定し、撹拌棒２をモーター４などにより回転させる構造が一般的である。
反応容器５内には、溶剤や反応剤等が導入されており、反応を制御するために温度計１３、コンデンサー１８が付設され、加熱や冷却が必要な場合は反応容器５を所期の温度に保たれた水又はオイルの入った浴槽に浸して反応が行われる。
医薬原体等のように金属イオンなどの不純物の混入を防止する必要がある場合には、撹拌装置３１の撹拌棒２は、その材質として、フッ素樹脂製のもの、あるいは金属棒をフッ素樹脂でコートしたものが使用されている。
【０００３】
このような撹拌装置で汎用的に使用されているシール構造を図４及び図５に示す。
撹拌装置３１には、撹拌棒２を支持する筒状の筒状支持部材３２を設け、筒状支持部材３２の内孔３２ｃには撹拌棒２を貫通させている。筒状支持部材３２の内周壁と撹拌棒２の外周面との間には、各々が２組のＯ−リング３３とこのＯ−リング３３の収容カラー３４が、間隔を空けて設けられている。収容カラー３４の下部には、さらにベアリング３５とフッ素樹脂製のカラー３６が２組設けられ、２個のカラー３６のうち下側に位置するカラー３６の下部には、軸方向に幅広（高さ）のフッ素樹脂製のカラー３７がさらに設けられている。
【０００４】
筒状支持部材３２の内孔３２ｃの上部には、雌ネジ３２ｂが形成され、雌ネジ３２ｂには押さえ蓋３８が螺着し、カラー３４，３６，３７やベアリング３５を固定している。押さえ蓋３８は、締結することによりＯ−リング３３を押圧して密閉性を良くする役割を果たす。筒状支持部材３２の下部には、反応容器５の受け口５ａを閉塞する栓蓋部４１が形成され、栓蓋部４１の外周部と内周部（内孔３２ｃ）には、それぞれＯ−リング３９，４０が装着されている。
このような撹拌装置３１では、モーター４が回転するとモーター４の回転軸に連結されている撹拌軸２がカラー３４，３６，３７及びＯ−リング３３に対して回転し、反応容器５の内容物を攪拌する。筒状支持部材３２と撹拌軸２のシール性は、Ｏ−リング３３によって維持される。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−６６２９４号公報
【特許文献２】特開平７−６７７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
攪拌棒２は、軸ブレしないように、フッ素樹脂製のカラー３６とＯ−リング３３を装着したカラー３４が連結されている。撹拌棒２がモーター４によって回転させられ、回転数が大きくなると、Ｏ−リング３３のところあるいは、Ｏ−リング収容カラー３４のＯ−リング３３の近傍のところで、撹拌棒２が摩擦を生じながら摺動すると推測される。これが原因となって、Ｏ−リング３３の部分で撹拌棒２の表面のフッ素樹脂が削れて微粉が発生する。発生した微粉は、筒状支持部材３２の内孔３２ｃの隙間を通って反応容器５内に落ちて反応生成物に混入する。高純度の反応生成物を得るためには、この微粉を反応生成物から取除く必要があり、単離収率の著しい低下を招くという問題があった。
【０００７】
微粉の発生を防止するために、撹拌棒の内径を小さくして、撹拌棒と筒状支持部材のシール部に隙間を設定し攪拌する対策を試みたが、こうすると空気中の粉塵が隙間に落下し異物混入となるばかりでなく、反応容器の系内を減圧することが困難となる。更には、攪拌の安定性が損なわれ撹拌棒及び撹拌羽根のブレが生じ、このブレのため攪拌装置の栓蓋部４１のＯ−リング４０と撹拌棒２が接触し、本来では問題としない別の栓蓋部４１の内孔に配設したＯ−リング４０の箇所で微粉が生成し、問題の解決には至らなかった。
なお、内孔３２ｃ下部のＯ−リング４０は、撹拌棒２との間に僅かに隙間が形成され、シール材の役割というよりも、撹拌棒２の回転ブレに対する緩衝材としての役割を果たしている。
本発明は、撹拌時の気密性を維持しつつ、撹拌羽根のブレがなく、撹拌時に微粉が発生しないか、あるいは微粉が発生してもそれが反応系内に混入しないような撹拌装置のシール構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の撹拌装置のシール構造は、上記目的を達成するために、一端側が回転軸に接続され他端側が撹拌容器内に配設された撹拌羽根に接続されている撹拌棒と、該撹拌棒の周囲に設けられ前記撹拌容器の受け口に嵌合する栓蓋部を有する筒状支持部材と、前記撹拌棒と前記筒状支持部材との間に配設されたシール部材とを備え、前記撹拌棒が前記筒状支持部材に対して回転する撹拌装置のシール構造において、前記撹拌棒の周囲及び前記筒状支持部材の上端側周囲に、前記撹拌棒と共に回転し前記筒状支持部材に対して回転する外筒部材を設け、該外筒部材の内周と前記撹拌棒の外周との間、及び前記筒状支持部材の内周と前記外筒部材の外周との間の各々にシール部材を設けている。
上記撹拌装置のシール構造は、前記筒状支持部材と前記外筒部材との間に設けた前記シール部材としてのＯ−リングが前記筒状支持部材側に装着され、前記外筒部材の前記Ｏ−リングに対して摺動回転する面をガラスで形成することができる。
また、上記撹拌装置のシール構造は、前記筒状支持部材に、該筒状支持部材を固定部に支持する固定ロッドの取付部を形成することが出来る。
さらに、上記撹拌装置のシール構造は、前記筒状支持部材の上端部と前記外筒部材との間に隙間を形成することが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の撹拌装置のシール構造は、撹拌棒の周囲及び筒状支持部材の上端側周囲に、前記撹拌棒と共に回転し前記筒状支持部材に対して回転する外筒部材を設け、該外筒部材の内周と前記撹拌棒の外周との間、及び前記筒状支持部材の内周と前記外筒部材の外周との間の各々にシール部材を設けたので、回転摺動されるシール部材が筒状シール部材の反応容器と連通する部分になく、筒状支持部材の外側に設けたので、撹拌棒とシール部材とが回転摺動することなく、撹拌棒の磨耗物が反応容器内に混入することを解消できる。撹拌棒と筒状支持部材との間にシール部材を配設していないので、その間隔を大きくすることができ、撹拌棒がブレることがあっても筒状支持部材と撹拌棒の接触を防止できる。
上記撹拌装置のシール構造は、前記筒状支持部材と前記外筒部材との間に設けた前記シール部材としてのＯ−リングが前記筒状支持部材側に装着され、前記外筒部材の前記Ｏ−リングに対して摺動回転する面をガラスで形成した。ガラスは、摩擦係数が小さく硬さも大きいので、磨耗物が生成されにくい効果がある。外筒部材がＯ−リングに対して円滑に摺動することができる。
また、上記撹拌装置のシール構造は、前記筒状支持部材に、該筒状支持部材を固定部に支持する固定ロッドの取付部を形成したので、撹拌軸のブレを防止できる。
さらに、上記撹拌装置のシール構造は、前記筒状支持部材の上端部と前記外筒部材との間に隙間を形成したので、外筒部材の上端部と外筒部材とが接触せず磨耗物の反応容器への混入を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態の撹拌装置のシール構造について、図面を参照しながら説明する。なお、図１は、上述した従来例と同じ図面を用いて説明する。また、同じ部品については同一の符号を付して説明する。
図１は、本発明に係る撹拌装置を用いて試料などを撹拌している状態、図２は撹拌装置の断面図、図３は撹拌装置の分解断面図である。
図１に示す撹拌装置１は、横断面形状が上端部から下端部まで同一径の円形の撹拌棒２を設け、撹拌棒２としては、フッ素樹脂製のものや金属棒をフッ素樹脂でコートしたものが使用されている。撹拌棒２の下部は、フラスコなどの反応容器５の内部に設けられ、任意の試薬等を撹拌する撹拌羽根３が取付けられ、撹拌棒２の上部はモーター４の軸に連結されている。
【００１１】
撹拌棒２の周囲には、撹拌棒２を支持する筒状の筒状支持部材６を設けている。筒状支持部材６は、全体をテフロン（登録商標）樹脂によって形成され、上端部に径方向外側に突出する環状部材によって形成されたフランジ７を設け、フランジ７の下側には筒状支持部材６の小径部６ａが形成されている。小径部６ａの周囲には、ゴムなどの弾性体で形成されるＯ−リング９とテフロンリング１０が上下方向に交互に並設（本実施の形態では各々が３個宛）されている。小径部６ａの下部には雄ネジ６ｂが形成され、雄ネジ６ｂにはテフロン樹脂製のナット１１が螺着されている。このナット１１とフランジ７との間にＯ−リング９とテフロンリング１０が配設され、ナット１１の締結量に応じてテフロンリング９の間隔を調整できる。
なお、Ｏ−リング９とテフロンリング１１の小径部６ａへの装着は、筒状支持部材６の上端部のフランジ７部を別成形にして、それらを装着した後に、筒状部材６の上端部にフランジ７を嵌入させることによってできる。
【００１２】
筒状支持部材６の下部には、小径部６ａから筒状支持部材６の径方向外側に突出する大径部１２を形成し、大径部１２には筒状支持部材６を固定部に支持する環状の金属製の軸受け１４が、大径部１２の外周部に一体になって嵌合している。軸受け１４の外周部には、径方向内側に形成された雌ネジ１２ａが形成され、雌ネジ１２ａには、断面が円形の支持ロッド１５の一端が螺着し、支持ロッド１５の他端側は撹拌装置１以外の固定部としての図示しないアングルやスタンド８に支持してもよい。
筒状支持部材６の下部には栓蓋部１６が設けられ、栓蓋部１６は反応容器５の受け口５ａに嵌合するよう、台形状の傾斜角の少ないテーパ形状に形成され、テーパ面１６ａのやや上部には、反応容器５の受け口５ａと、栓蓋部１６との間を気密にするゴムなどの弾性体で形成されるＯ−リング１７が装着されている。
撹拌棒２が貫通する筒状支持部材６の内孔６ｃの内径は、撹拌棒２が回転できるように、撹拌棒２の外径よりも大きく形成している。
【００１３】
筒状支持部材６の上部には、上端側が小径で下端側が大径であり中間部に段部１９ｃを有する外筒部材１９が装着されている。外筒部材１９は、外側がステンレスなどの金属製の外筒１９ａで形成され、内側がガラス製の内筒１９ｂで形成されている二重構造を有する。
図３に示すように、外筒部材１９の上側に位置する小径筒部２０は、内筒１９ｂの内壁と撹拌棒２の外周部との間に、ゴムなどの弾性体で形成されるＯ−リング２２とテフロンリング２３を装着している。これらのリング２２，２３は、上下方向に１個おきに互い違いに並べて複数個（本実施の形態では３個宛）が配置され、Ｏ−リング２２によって、外筒部材１９の小径筒部２０と撹拌棒２との間に隙間をなくして気密にされている。
小径筒部２０の上端外周部には雄ネジが形成され、この雄ねじ部には撹拌棒２を貫通するキャップ２５が螺着し、小径筒部２０の上端部を覆っている。小径筒部２０は、撹拌棒２と一体となって回転させるので、一定以上の固定力で、撹拌棒２に組付ける必要がある。
【００１４】
外筒部材１９の下部に位置する大径筒部２１は、筒状支持部材６の上端部に被せられ、段部１９ｃと筒状支持部材６の上端部との間に隙間２７を形成している。この隙間２７は、図１に示す支持ロッド２７でモーター４の支持高さ位置を調整することにより形成される。大径筒部２１と筒状支持部材６との間は、複数のＯ−リング９によって気密にされる。このＯ−リング９の外周面は、大径筒部２１の内面の内筒１９ｂのガラス面に対して摺動する。よって、内筒１９ｂの材質については、Ｏ−リング９に対して円滑に摺動できれば、必ずしもガラスとする必要はないが、摩擦係数の小さい部材が用いられる。
【００１５】
このような、撹拌装置１は、反応容器５にセットして、モーター４を回転させることにより、反応容器５の内部を撹拌羽根３によって、本来の目的である試料等を撹拌できる。
反応容器５の気密性については、反応容器５の受け口５ａが撹拌装置１の栓蓋部１６に閉塞された状態で、撹拌棒２と筒状支持部材６との間に隙間が形成されているので、反応容器５の内部の気体が内孔６ｃに入り込む。外筒部材１９の大径筒部２１まで入り込んだ気体は、小径筒部２０では複数のＯ−リング２２が装着され気密にされているので、小径筒部２０からの気体の漏れを防止し、外部から空気の侵入を防止する。
一方、大径筒部２１と筒状支持部材６との間は、Ｏ−リング９が装着されて、それらの間から気体が漏れるのを防止する。こうして、撹拌棒２に対する筒状支持部材６と外筒部材１９との間のシール性が維持され、反応容器５の内部の気密性が確保される。
【００１６】
撹拌棒２の回転に対する外筒部材１９のＯ−リング２２と筒状支持部材６のＯ−リング９の関係は以下の通りである。
撹拌棒２が回転するときは、撹拌棒２と小径筒部２０とを固定又はその組付け性を大きくしているので、外筒部材１９がＯ−リング２２とともに撹拌棒と一緒に回転する。このように、小径筒部２０に配設したＯ−リング２２は摺動する部分がないので、Ｏ−リング２２と撹拌棒２が擦れて撹拌棒２の外周面が磨耗することがなく、磨耗物が筒状支持部材６の内孔６ｃに入り込んで、反応容器５の内部に混入することがない。
【００１７】
これに対して、筒状支持部材６は固定されているので、撹拌棒２が外筒部材１９と共に回転すると、大径筒部２１に位置する内筒１９ｂがＯ−リング９の周囲を回転する。内筒１９ｂは、内面を摩擦の小さいガラスで形成しているので、Ｏ−リング９の磨耗を軽減できる。長時間の使用によりＯ−リング９が擦れて磨耗物が発生するようなことがあっても、Ｏ−リング９は内孔６ｃに連通する部分がなく、反応容器５の内部に磨耗物が混入することがない。このように、筒状支持部材６と外筒部材１９との摺動部を反応容器５の内部と連通する内孔６ｃの外側に配設したので、磨耗物があったとしても、撹拌装置１の外側に排出される。筒状支持部材６のフランジ７の上部と段部１９ｃとの間には、隙間２７を形成しているので、この部分での筒状支持部材６と外筒部材１９との接触がなく、磨耗物の発生を防止している。
【００１８】
撹拌装置１の撹拌棒２の支持については、撹拌棒２の上部で撹拌棒２と連結されているモーター４が、支持ロッド２６を介してスタンド８に支持され、筒状支持部材６の中間部では、支持ロッド１５を介して撹拌装置１外の図示しないアングルやスタンド８に支持させる。そして、撹拌棒２と外筒部材１９との関係では、小径筒部２０と撹拌棒２を一体的に密着させ、外筒部材１９と筒状支持部材６との関係では、大径筒部２１と筒状支持部材６とが互いに支持し合う関係となり、撹拌棒２のブレが防止される。
撹拌棒２と筒状支持部材６との間にはシール部を必要としないので、その隙間を大きくして、図４及び図５に示すダンパー材としてのＯ−リング４０を省略できる。そして、このＯ−リング４０の磨耗による、反応容器５内の微粉の混入を解消できる。たとえ、撹拌棒２のブレが生じても、撹拌棒２と筒状支持部材６の接触が防止できる。ただし、隙間を小さくするような場合は、筒状支持部材６の下部に、緩衝材用のＯ−リングを装着しても良い。
【００１９】
このように、本発明の撹拌装置１のシール構造では、攪拌装置１の筒状支持部材６の外周部と外筒部材１９の内周部との隙間をシール材によって、極めて小さくして高い気密性が維持されるとともに、撹拌棒２の攪拌ブレが抑制される。撹拌装置１は固定用のアングルやスタンド８などに直接固定できるため、撹拌棒２の攪拌ブレをより抑制することが可能である。本発明の最大の特徴は、シール性を有する摺動部を外側に配置することによって、磨耗などの微粉が発生しても、それが反応容器内部に落下せずに反応容器の外部へ落下することである。また、摺動部の材質をテフロンなどのフッ素樹脂やガラスにすることで微粉の発生自体も抑制する効果がある。
【００２０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明の技術的思想に基づいて、勿論、本発明は種々の変形又は変更が可能である。
例えば、上記実施の形態では、筒状支持部材６と外筒部材１９との間にＯ−リング９を設け、このＯ−リング９を筒状支持部材６側に装着したが、Ｏ−リング９は外筒部材１９の大径筒部２１の内周面側に装着しても良い。
撹拌棒２と外筒部材１９は、別材にしたが、これらを一体成形しても、上記実施の形態と同様な効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明は、回転軸でシール性を必要とするものであれば、撹拌装置以外の回転シール部に適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態（従来例と撹拌装置のみ異なる）による撹拌装置を用いて反応容器内を撹拌している状態の斜視図である。
【図２】図１の撹拌装置の断面図である。
【図３】図１の撹拌装置の筒状支持部材の拡大断面図である。
【図４】従来例による撹拌装置の断面図である。
【図５】図４の筒状支持部材の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  撹拌装置
２  撹拌棒
３  撹拌羽根
５  反応容器
５ａ  口
６  筒状支持部材
６ｃ  内孔
９，１７，２２  Ｏ−リング
１０  テフロンリング
１６  栓蓋部
１９  筒状シール部材
２０  小径筒部
２１  大径筒部
【図１】
2007144284.tif 000003
【図２】
2007144284.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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