JP4760665B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

本発明は、ロータ室内に溜まった結露水をドレイン配管からロータ室外へ排出するようにした遠心分離機に関するものである。

遠心分離機は、分離すべき試料をチューブやボトル等に収容してロータに挿入し、該ロータを高速で回転させることによって試料を分離・精製するものであって、ロータの回転速度は用途によって異なり、用途に合わせて低速（最高回転速度は数１，０００ｒｐｍ）から高速（最高回転速度は１５０，０００ｒｐｍ）までの製品群が提供されている。

又、ロータにも用途によって種々の形式のものがあり、チューブ穴が固定式のアングルロータや、チューブを装填したバケットが、ロータが回転することによって垂直状態から水平状態に揺動するスイングロータ等がある。尚、これらの各種ロータは、駆動装置に対して着脱及び交換可能となっている。

ところで、試料によっては低温状態にしておかなければならないものがあるが、遠心分離機においてロータが回転すると、該ロータの外表面とロータ室内の空気との間に発生する空気抵抗によってロータの温度が上昇してしまうため、多くの遠心分離機には冷却装置が搭載されている。

ここで、従来の遠心分離機を図４に基づいて説明する。

図４は従来の遠心分離機の縦断面図であり、図示の遠心分離機は、ロータとしてスイングロータを備えており、図４の左半分はロータの停止状態、右半分はロータの回転状態を示している。

図示の遠心分離機１においては、筐体２内が水平な仕切板３によって上下の空間に区画されており、上方の空間には、上面が開口するドラム状のボウル４が収容されている。そして、ボウル４の内部にはロータ室５が形成されており、このロータ室５にはロータ６が収容されている。ここで、ロータ６の先端部には複数のバケット７が揺動可能に保持されており、各バケット７には、内部に試料８を収容した複数本のチューブ９が装填されている。尚、ボウル４は、ステンレス等の耐食性の高い材料で構成されている。

又、前記ボウル４の上面開口部は、ヒンジ１０を中心として上下に回動するドア１１によって開閉され、該ドア１１を図示のように閉じると、該ドア１１とボウル４の間に介在するドアパッキン１２によって前記ロータ室５の上部開口部が閉じられる。尚、ドアパッキン１２は、ゴム等の弾性材料で構成されている。

更に、ボウル４の外周には冷凍配管１３が巻装されており、その周囲は発泡材等の断熱性の高い材料から成る断熱層１４によって覆われている。尚、図示しないが、冷凍配管１３は、冷凍装置のコンデンサから延び、コンプレッサに接続されている。

ところで、ボウル４の底部の中心部は円に開口しており、その開口部の周囲には立ち上げ部４ａが形成されている。そして、前記仕切板３上にはモータ等の駆動装置１５が複数の防振ゴム１６を介して縦置き状態で搭載されており、この駆動装置１５の上方へ延びるシャフトケース１５ａは、ボウル４の底部の開口部を貫通してロータ室５内に臨んでおり、シャフトケース１５ａ内に設けられた不図示の出力軸の上端には前記ロータ６が着脱可能に装着されている。尚、駆動装置１５がボウル４を貫通する部位は、駆動装置１５の外周とボウル４の立ち上げ部４ａに嵌着されてシールラバー１７によって塞がれている。

又、ボウル４の底部にはドレイン孔１８が開口しており、ボウル４のドレイン孔１８の周囲にはドレインパイプ１９が溶着されている。そして、このドレインパイプ１９には撓曲可能なチューブ状のドレイン配管２０の一端が接続されており、このドレイン配管２０は、筐体２の側部を貫通して筐体２外へ延出している。

而して、以上の構成を有する遠心分離機１の運転に際しては、ドア１１を開け、内部に試料８が収容された複数本のチューブ９をロータ６に支持されたバケット７に装填した後、ドア１１を閉め、駆動装置１５を駆動するとともに、不図示の冷凍装置を駆動する。すると、駆動装置１５の不図示の出力軸が所定の回転速度で回転するため、該出力軸の上端に装着されたロータ６とこれに支持されたバケット７がロータ室５内で回転し、停止時に図４の左半分に示すように鉛直に支持されていたバケット７が回転による遠心力によって図４の右半分に示すように水平状態となり、これに装填されたチューブ９及びその内部の試料８も水平状態となり、各チューブ９内の試料が遠心分離される。

又、同時に冷凍装置の駆動によって液体冷媒が冷凍配管９内を流れ、その過程で蒸発することによってボウル４を介してロータ室５を冷却するため、ロータ６の回転によって発生する風損による発熱が抑えられる。尚、ボウル４は、その周囲が断熱層１４によって熱的に遮断されているため、ロータ室５の冷却が効率良く行われる。

ところで、ロータ６を例えば４℃の低温状態に保持するためにはボウル４を０℃付近まで冷却する必要があり、運転停止直後にドア１１を開けると、外気が低温状態にあるロータ室５内に流入し、この外気に含まれる水分が０℃付近まで冷えたボウル４の表面で結露し、ボウル４の底部に結露水が溜る。そして、ボウル４の底部に溜った結露水は、ボウル４の底部に開口するドレイン孔１８からドレインパイプ１９に入り、ドレイン配管２０を通って筐体２外へと排出される。

ところで、特許文献１，２等に記載されているように、ボウル４の底部に溜る結露水は、ロータ６の回転抵抗を増加させ、ロータ６を駆動する駆動装置１５のモータが過負荷となって異常過熱を引き起こしたり、ロータ６の回転によってロータ室５内に発生する風の流れによって結露水がチューブ９内の試料８に侵入して試料２を使用不能としたり、バケット７内に結露水が入って複数のバケット７間にインバランス状態を発生させ、試料８で重量バランスを取ってもインバランスによる運転停止というユーザーに不便を与える等の不具合が発生することが分かっている。

そこで、上記不具合の発生を防ぐための提案が特許文献１〜５において種々なされている。
実公昭５２−０４２４４５号公報 実公平７−０３７７２１号公報 特開平１１−０７０３４６号公報 実開平６−０３４７４６号公報 特願２００５−１７７８４１号公報

ところが、特許文献１，２，５において提案された構成には、基本的にドレイン配管にバルブが付いていない。ここで、ロータ室の冷却効率の低下や湿気を含んだ外部空気のロータ室への流入を防ぐためにドレイン配管は基本的に通常は閉じられている必要がある。このため、特許文献１には、図３〜図５に示されているような構成が提案されているが、図３と図５に示された構成によれば、水が乾燥して無くなった場合には冷却効率の低下等の不具合が発生する。又、特許文献１の図４に示された構成では、スポンジ等の目詰まり等の不具合が発生する可能性があり、何れの構成も不具合なく結露水を機外に安定的に排出させるには至っていない。

それに対して、特許文献３，４には、一定のタイミングでバルブを開いて結露水を機外に排出させる構成が提案されている。

しかしながら、特許文献１や特許文献５に記載されているように、ドレイン配管内に結露水が溜まるのは、ロータが回転を始めることにより発生する空気の流れで結露水が動かされて結露水がドレイン孔に入っていくときである。このため、ドアの開閉動作とバルブの開閉を同期させる特許文献３記載の構成では、ロータが回転するとき、即ち遠心分離機ではドアが閉じているときはバルブは閉まっているため、結露水が多いとき等はドレイン配管を通過し切れない結露水はロータ室内に溢れて種々の不具合を引き起こすことになる。

又、特許文献４において提案された構成では、ロータが回転を開始した直後の低速時にバルブが開くが、結露水が無い場合においてもバルブが不必要に開くため、冷却効率の低下等の不具合が発生する可能性がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ロータ室内に溜まった結露水を簡素な構造で効率良く機外に排出させることができる遠心分離機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、分離すべき試料を保持して回転するロータと、該ロータを回転駆動する駆動装置と、前記ロータを収納するロータ室と、前記ロータを冷却する冷却装置と、前記ロータ室を開閉するドアと、前記ロータ室と外部とを繋ぐドレイン配管と、少なくとも前記駆動装置の駆動を制御する制御装置を備えた遠心分離機において、前記ドレイン配管に液面検出器と開閉可能なバルブを設け、前記制御装置は前記液面検出器からの信号および、前記ロータの回転が停止したことを検出したら、前記バルブを所定時間だけ開くことを特徴とする。

請求項１の発明によれば、ドレイン配管内に所定量の結露水が溜り、ロータの回転が停止した時にバルブを開いて結露水を機外に自動的に排出するようにしたため、ロータ室内に溜まった結露水を簡素な構造で効率良く機外に排出させるとともに、ロータ室内に外気の進入を防ぐことができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の縦断面図であり、本図においては、図４に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。尚、図１に示す遠心分離機は、ロータとしてスイングロータを備えており、図１の左半分はロータの停止状態、右半分はロータの回転状態を示している。

本実施の形態においては、ドレイン配管２０の上部に液面検出器２１を設けるとともに、ドレイン配管２０の下部に電磁バルブ２２を設け、駆動装置１５の駆動を制御する制御装置２３に送信される液面検出器２１からの検出信号に基づいて制御装置２３が電磁弁２２の開閉を制御するようにしたことを特徴としており、他の構成は図４に示した従来の遠心分離機１のそれと同じである。

而して、通常は電磁バルブ２２は閉じており、ボウル４の底部に溜った結露水は、ボウル４の底部に開口するドレイン孔１８からドレインパイプ１９に入り、ドレイン配管２０内に溜り、その水位が次第に上昇する。そして、ドレイン配管２０内に溜った結露水の液位が液面検出器２１に達し、液面検出器２１がそのことを検知すると、その検知信号が制御装置２３に送信される。すると、制御装置２３は、電磁バルブ２２を開き、ドレイン配管２０内に溜った結露水を機外に排出する。

このように、本実施の形態では、ドレイン配管２０内に所定量の結露水が溜るたびに電磁バルブ２２を開いて結露水を機外に自動的に排出するようにしたため、ロータ室５内に溜まった結露水を簡素な構造で効率良く機外に排出させることができる。そして、結露水が無いときにも電磁バルブ２２を不必要に開いて外気をドレイン配管２０からロータ室５内に導入することがないため、外気によってロータ室５内の温度が上昇する等の不具合が発生することがない。

ところで、電磁バルブ２２を開く条件や開く時間をロータ６の回転・停止や回転速度或はドア１１の開閉によって設定することができる。

例えば、液面検出器２１が液面を検出しても、ロータ６が設定値以上の高速で回転しているときには制御装置２３が電磁バルブ２２を開かないようにすることができる。ロータ６がロータ室５内で高速で回転しているときには、ロータ室５内には大きな負圧が発生するが、このようにときに電磁バルブ２２を開くと、水分を含んだ常温の外気がロータ室５内の負圧に引かれてドレイン配管２０からロータ室５内に導入するため、ロータ室５の温度が上昇したり、余分に結露水が発生する等の不具合が発生する。従って、このような場合には、液面検出器２１が液面を検出しても、電磁バルブ２２を開かないで閉じたままにしておくことによって、前記不具合の発生を防ぐことができる。

又、液面検出器２１が液面を検出し且つロータ６の回転が停止した後にドア１１を開けると、制御装置２３が電磁バルブ２２を開くようにしても良い。所定の遠心分離処理が終了したためにロータ１の回転が停止すると、ユーザーは、ドア１１を開けてチューブ９を取り出すが、このときにはロータ室５が大気中に開放されるため、電磁バルブ２２を開いても何ら問題は発生せず、ドレイン配管２０内に液面検出器２１に達する程度まで結露水が溜っている場合には、その結露水をドレイン配管２０から機外に排出する。

更に、液面検出器２１が液面を検出し且つロータ６の回転が停止すると、制御装置２３が電磁バルブ２２を所定時間だけ開くようにしても良い。所定の遠心分離処理が終了したためにロータ１の回転が停止したときであっても、通常はドア１１を直ちに開けず、ロータ室５内は低温状態に保持されているが、この状態でドレイン配管２０内に所定量の結露水が溜っているときには、電磁バルブ２２を所定時間だけ開けて結露水を機外に排出した後、電磁バルブ２２を閉じるようにすることによって、水分を含んだ常温の外気がドレイン配管２０からロータ室５に侵入してロータ室５の温度が上昇する等の不具合の発生を防ぐことができる。

＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図２に基づいて説明する。

図２は実施の形態２に係る遠心分離機の縦断面図であり、本図においては図１に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態においても、前記実施の形態１と同様に、ドレイン配管２０の上部に液面検出器２１を設けるとともに、ドレイン配管２０の下部に電磁バルブ２２を設け、液面検出器２１から制御装置２３に送信される検出信号に基づいて制御装置２３が電磁バルブ２２の開閉を制御するようにしたことを特徴としているが、ドレイン孔１８をボウル４の立ち上げ部４ａの側部に開口せしめ、立ち上げ部４ａのドレイン孔１８の周囲には逆Ｌ字状に折り曲げられたドレインパイプ１９が溶着されている点が前記実施の形態１とは異なっている。

而して、本実施の形態においても前記実施の形態１と同様の効果が得られるが、本実施の形態では、ドレイン孔１８をボウル４の立ち上げ部４ａの側部に開口せしめたため、ロータ６の回転によってロータ室５内の空気の流れに伴ってボウル４の立ち上げ部４ａの外周に沿って流れる結露水が効率的に集められてトレン孔１８からドレインパイプ１９に入り、ドレイン配管２０を通って筐体２外へと排出される。

＜実施の形態３＞
次に、本発明の実施の形態３を図３に基づいて説明する。

図３は実施の形態３に係る遠心分離機の縦断面図であり、本図においては図２に示したものと同一要素には同一符号を付しており、以下、それらについての再度の説明は省略する。

本実施の形態は、ドレイン配管２０の液面検出器２１の下方に別の液面検出器２４を設け、制御装置２３が液面検出器２４からの検出信号によっても電磁バルブ２２の開閉を制御するようにしたことを特徴とする。以下、下方側の液面検出器２４を「第１の液面検出器」、上方側の液面検出器２１を「第２の液面検出器」と称することとする。

而して、本実施の形態では、電磁バルブ２２の開閉を第１及び第２の液面検出器２４，２１の検出の有無（ＯＮ／ＯＦＦ）とロータ６の運転／停止及びドア１１の開閉に応じて制御するようにしており、その内訳を表１に示す。

以下、電磁バルブ２２の開閉制御を表１に従って説明する。

第１及び第２の液面検出器２４，２１が共にＯＦＦ（液面を検出しない）場合には、結露水は下方の第１の液面検出器２４のレベルまで溜っていないため、ロータ６の回転／停止及びドア１１の開閉に関わらず電磁バルブ２２が閉じられ、ドレイン配管２０からの結露水の排出はなされない。

又、逆に第１及び第２の液面検出器２４，２１が共にＯＮ（液面を検出する）場合には、結露水は上方の第２の液面検出器２１のレベルまで溜っているため、ロータ６の回転／停止及びドア１１の開閉に関わらず電磁バルブ２２が開けられ、結露水がドレイン配管２０から排出される。

これに対して、下方の第１の液面検出器２４がＯＮ、上方の第２の液面検出器２１がＯＦＦである場合、つまり結露水がドレイン配管２０の第１の液面検出器２４と第２の液面検出器２１の間のレベルに溜っている場合には、ロータ６が回転している間は電磁バルブ２２を閉じて結露水を排出せず、ロータ６の回転が停止してドア１１が開けられると電磁バルブ２２を開いて結露水を排出する。或いは、ロータ６が停止した直後に電磁バルブ２２を所定時間又は第１の液面検出器２４が液面を検出しなくなるまで開放し、結露水を機外（筐体２外）に排出した後、電磁バルブ２２を閉じるようにすることによって」、水分を含んだ外気がドレイン配管２０からロータ室５に侵入してロータ室５が温度上昇する等の不具合の発生を防ぐことができる。

従って、本実施の形態によれば、結露水が上方の第２の液面検出器２１のレベルまで溜った場合には、ロータ６の回転中であっても電磁バルブ２２を開いて結露水を排出するが、結露水が第１の液面検出器２４と第２の液面検出器２１の間のレベルに溜っている場合には、ロータ６の回転中は電磁バルブ２２を開けないようにしたため、ロータ６の回転中にロータ室５の発生する負圧に引かれて常温の外気がロータ室５内に侵入することによるロータ室５の温度上昇等の不具合の発生を防ぐことができる。

本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の縦断面図である。 本発明の実施の形態２に係る遠心分離機の縦断面図である。 本発明の実施の形態３に係る遠心分離機の縦断面図である。 従来の遠心分離機の縦断面図である。

１ 遠心分離機
２ 筐体
３ 仕切板
４ ボウル
４ａ ボウルの立ち上げ部
５ ロータ室
６ ロータ
７ バケット
８ 試料
９ チューブ
１０ ヒンジ
１１ ドア
１２ ドアパッキン
１３ 冷凍配管
１４ 断熱層
１５ 駆動装置
１５ａ 駆動装置のシャフトケース
１６ 防振ゴム
１７ シールラバー
１８ ドレイン孔
１９ ドレインパイプ
２０ ドレイン配管
２１ 液面検出器
２２ 電磁バルブ（バルブ）
２３ 制御装置
２４ 液面検出器

Claims (1)

1. 分離すべき試料を保持して回転するロータと、該ロータを回転駆動する駆動装置と、前記ロータを収納するロータ室と、前記ロータを冷却する冷却装置と、前記ロータ室を開閉するドアと、前記ロータ室と外部とを繋ぐドレイン配管と、少なくとも前記駆動装置の駆
   動を制御する制御装置を備えた遠心分離機において、
   前記ドレイン配管に液面検出器と開閉可能なバルブを設け、前記制御装置は前記液面検出器からの信号および、前記ロータの回転が停止したことを検出したら、前記バルブを所定時間だけ開くことを特徴とする遠心分離機。