JP5512552B2 - 竪型遠心分離装置 - Google Patents

Description

本発明は、種々の被処理液を遠心分離するために用いられる遠心分離装置に関し、特に、遠心分離動作時に発生した固形物を自動で排出する機構を備えた竪型の遠心分離装置に関する。

一般に、竪型の遠心分離装置は、ケーシングと、該ケーシング内に回転可能に格納されるボウルと、ボウルを駆動するモータ等の駆動部と、を有しており、前記ボウルが前記ケーシングの上下両方側に設けられたベアリング等の軸受けにより支持される構造のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。かかる竪型遠心分離装置は、さらに、ケーシングの上方側に重液を排出するための重液排出部が、該重液排出部の上方に軽液を排出するための軽液排出部が設けられ、遠心分離動作時には被処理液がボウル内に供給された状態でボウルが高速回転し（例えば毎分１万回転以上）、強大な遠心力（例えば２万Ｇ）が発生することにより、被処理液から分離された重液及び軽液が各排出部から排出される構造となっている。

国際公開ＷＯ２００７／０８６１１４

上述した従来の竪型遠心分離装置では、遠心分離動作時に発生した固形物を自動で排出する機構が設けられていなかったため、ボウル内に溜まった固形物を取り出すために、被処理液の遠心分離の終了時にボウルをケーシングから取り外す必要等が生じ、時間及び手間を要していた。

特に、被処理液として食品や化学薬品などが対象となる場合には、かかる被処理液の遠心分離後に、ボウル内を可能な限り清潔に洗浄することが必要となる。この点、上述した従来の竪型遠心分離装置では、洗浄時にはボウルを本体から取り外して洗浄を行っていたため、固形物がボウル内に残存した状態から洗浄を行う必要があり、洗浄完了までに時間及びコストがかかっていた。

このような状況に鑑みて、発生した固形物の自動排出を実現するために、固形物をボウル外に排出するための排出部材をボウル内に設け、ボウルと排出部材とを相対的に回転できるようにする構造が、本発明者らの開発過程で提案された。さらに、本発明者らの開発過程では、ボウルの容量（径）増大を図りつつ、固形物の自動排出を迅速、円滑に行う等のために、ボウル及び排出部材を含む回転体をケーシングの一方側（例えば上方側）のみで回転可能に支持する、いわゆる片持ち支持とする構造が提案された。

しかしながら、このように回転体を片側のみで支持し駆動する構造とする場合には、高速回転させる際のボウル及び排出部材の動バランスが重要となり、かかるバランスが崩れると振動、故障等の原因になる。このため、回転体を高速回転させる際に、ボウルと排出部材との回転軸周りにおける相対位置（位相）を、動バランスが最も良好となる位置に合わせておく必要があり、かつ、各種作業やメインテナンス等の後にも、当該位置への位置合わせを繰り返し再現できるようにする必要がある。

さらにまた、メインテナンスや内部のさらなる洗浄作業等のため、最終的にはボウル等を本体から取り外して分解できることが必要となるが、かかる分解作業における簡易迅速性を実現できる構造が求められる。

本発明は、上述した課題を解決するために提案されたものであり、その第１の目的は、遠心分離処理時に発生した固形物を、該処理後に自動で排出する機構を備えた竪型遠心分離装置を提供することにある。

本発明の第２の目的は、高速回転させる際のボウル及び羽根部の動バランスを考慮した機構を備えた竪型遠心分離装置を提供することにある。

本発明の第３の目的は、被処理液の遠心分離後に、ボウルを本体から取り外すことなく自動で洗浄を行う機構を備えた竪型遠心分離装置を提供することにある。

本発明の第４の目的は、分解作業における簡易迅速性を実現した構造を備えた竪型遠心分離装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の竪型遠心分離装置の主たる構成は、ケーシングと、前記ケーシングに回転可能に収容された回転筒状体であり、内部に供給された被処理液を遠心力の作用により液体と固形物とに分離し、分離された液体と固形物をそれぞれの排出口から排出するためのボウルと、前記ボウル内に回転可能に収容され、分離された固形物をボウル内から排出するための排出部材と、を有し、前記ボウル及び前記排出部材は、軸方向への相対移動により契合／契合解除する契合部と、前記ボウルと前記排出部材との一体回転時における動バランスを考慮した位置になるように、前記排出部材と前記ボウルとの位相を回転軸周りの少なくとも一箇所で位置合わせする位置合わせ機構と、を備え、被処理液の遠心分離時には前記位置合わせ機構による位相を保持した契合状態で一体に回転し、該契合状態の解除により相対回転可能となることを特徴とする。

かかる構成において、ボウルと排出部材は、被処理液の遠心分離時に略２万Ｇの遠心力を伴って一体に高速回転する。

また、ボウルは、略円筒形の槽状を呈し被処理液が供給されるボウル本体と、該ボウル本体の上部に一体に設けられた中空の回転軸と、を備え、排出部材は、複数のウィングが一体形成されボウル本体内に収容される羽根部本体と、該羽根部本体から上方に突出し、ボウルの中空の回転軸内に回転可能に設けられる回転軸と、を備え、契合部は、ボウル及び排出部材の下部側に設けられ、ボウルの内径及び羽根部本体のそれぞれの幅が下方になるに従ってテーパー状に広がるテーパー部を有し、排出部材がボウルに対して上方に相対移動すると、ボウルの回転駆動時に排出部材が一体に回転する契合状態となる構成とすることができる。

また、位置合わせ機構は、ボウルの回転軸に設けられた第１のリング状部材と、排出部材の回転軸に設けられ第１のリング状部材に対峙する第２のリング状部材とを有し、一方のリング状部材に溝部が形成され、他方のリング状部材には溝部に嵌合される突起部が形成された構成とすることができる。

好ましくは、溝部及び突起部は、各々複数設けられ、各回転軸を相対回転させると、突起部の各々が対応する前記溝部の各々に対して嵌合される位置に配置されるようにする。これを実現するため、例えば、溝部及び突起部の各々は、回転軸の軸中心からなす角度が不等角になる位置に配置される。

さらに、竪型遠心分離装置では、排出部材を一方向に付勢する付勢手段を有し、契合部は、位置合わせ機構による位置合わせ完了時に、付勢手段の付勢によりボウルと排出部材とを契合状態にする構成とすることが好ましい。

前記竪型遠心分離装置は、遠心分離時にボウルを高速回転させることが可能なように、ボウルの軸受機構が、軸方向に配列された複数のボールベアリングと、各々のボールベアリングに形成されている潤滑用グリスの注入孔と、潤滑用グリスを注入することによってボールベアリングから排出される余剰のグリスを貯留する空間が形成された間座と、を備えていることが好ましい。

また、前記ケーシング内でボウル及び排出部材を封水洗浄するために、ケーシング内に洗浄液を供給するノズルと、ケーシングを気密にするためのシール機構と、をさらに備え、前記シール機構が、ケーシングの連結部に配置され、その内部に加圧用の流体が付勢供給されると膨張してシール特性が向上するシール部材と、このシール部材に前記流体を供給する手段と、を含む構造であることが好ましい。

さらに、竪型遠心分離装置の排出部材は、ボウルの内部に収容される部位に設けられた中空軸と、該中空軸に連通するように設けられた噴射ノズルと、を有し、中空軸の一端側から付勢供給された洗浄液を前記噴射ノズルから外方に噴射することで前記排出部材及びボウル内部を洗浄する洗浄機構を備えた構成とすることができる。ここで、噴射ノズルは、前記付勢供給された洗浄液を前記排出部材に向けて噴出するとともに、排出部材から反射された洗浄液が前記ボウルの内壁に当たる位置に配置されることが好ましい。前記封水洗浄するための洗浄水は、前記噴射ノズルから供給するようにしてもよい。

さらにまた、本発明の竪型遠心分離装置は、ケーシングと一体をなす固定フレームと、該固定フレームに対して上下移動可能に設けられる上下動フレームと、ボウルが取付けられるとともに、排出部材が着脱可能に取付けられ、上下動フレームに対して回動可能に設けられる回動フレームと、を備え、上下動フレームが上昇させられることにより、ボウル及び排出部材がケーシングから引き抜かれ、回動フレームの回動後に上下動フレームが下降させられることにより、排出部材を回動フレームから離脱させるための分解機構を備えることができる。

本発明の竪型遠心分離装置によれば、被処理液の遠心分離の終了時にボウルと排出部材との契合状態が解除され、ボウルに対して排出部材が相対回転することにより、遠心分離動作時に発生した固形物を自動で排出することが可能となる。また、本発明によれば、排出部材と前記ボウルとの位相を回転軸周りの例えば一箇所で位置合わせするための位置合わせ機構を備え、被処理液の遠心分離時には位置合わせ機構による位相を保持した契合状態で一体に回転し、該契合状態の解除により相対回転可能となるので、駆動時、或いはメインテナンス後の再取付けの際などに、ボウル及び排出部材を、高速回転時における動バランスを保つための一定の位置に再現することが可能となる。その結果、例えば２万Ｇの遠心力を得るために高速回転させることが可能となり、さらに振動等が抑えられ、その回転動作が安定している。

また、本発明の洗浄機構を有する竪型遠心分離装置によれば、被処理液の遠心分離後に、ボウル内を自動で洗浄することが可能になる。ここで、噴射ノズルの位置を、付勢供給された洗浄液を排出部材に向けて噴出するとともに、排出部材から反射された洗浄液がボウルの内壁に当たる位置とすることにより、排出部材とボウルとを一度に洗浄することが可能となる。

さらに、本発明の分解構造を有する竪型遠心分離装置によれば、固定フレームとケーシングとが一体をなし、固定フレームに対して上下移動する上下動フレームを備えるとともに、上下動フレームに対して回動フレームが回動可能に設けられ、さらに回動フレームにボウルが回動可能に設けられるので、上下動フレームの上昇により回動フレーム及びボウルが一体に上昇して、ボウルをケーシングの上方に引き抜くことが可能になり、さらに回動フレームの回動により、ケーシングの上方に位置するボウルをケーシングから離隔することが可能になる。

本発明の第１の実施形態を適用した竪型遠心分離装置の全体概要を説明するための一部切欠断面図である。 ボウル及び羽根部の構成を説明するための図である。 洗浄時及び被処理液分離時の状態を説明する図であり、（ａ）が洗浄時の状態を、（ｂ）が被処理液分離の運転時の状態を、それぞれ示す。 位置合わせ機構を説明するための図であり、（ａ）がボウル側のインデックスリングの平面図、（ｂ）が羽根部側のインナーリングの平面図である。 回転筒を分解する手順を説明するための図であり、（ａ）が分解準備時の状態、（ｂ）がケーシングから回転筒が引き抜かれた状態、（ｃ）が（ｂ）の状態から回転筒を横方向に移動させた状態、（ｄ）が（ｃ）の状態から回転筒を下降させた状態、（ｅ）が（ｄ）の状態から羽根部を抜いた状態を、それぞれ示す。 羽根部の変形例を示す図である。 本発明の第２の実施形態を適用した竪型遠心分離装置の全体概要を説明するための一部切欠断面図である。 ボウルの回転軸を軸支するボールベアリングと、潤滑用グリスを供給する配管系統図を示す。 封水洗浄を行う様子と、ケーシングのシール機構を示す図である。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１に示すように、本実施形態の竪型遠心分離装置１は、基台（床面）１１上に載置されたフレーム２に対して竪型の遠心分離機本体３が取付けられた構造を有している。

ここで、フレーム２は、基台１１上に載置、固着され、遠心分離機本体３のケーシング４が固定される固定フレーム２１と、この固定フレーム２１に対して移動可能とされた可動フレーム２２と、を備える。可動フレーム２２は、固定フレーム２１に対して昇降すなわち上下移動可能に設けられた上下動フレーム２３と、上下動フレーム２３に対して回動可能に設けられた回動フレーム２４と、を備える。

固定フレーム２１は、略角柱状を呈した中空の構造であり、その内部に上下動フレーム２３を上下移動可能に収容する。上下動フレーム２３は、その下部が柱状を呈し、固定フレーム２１の内部に設けられた後述する昇降機構により、固定フレーム２１内の空間部を上下移動する。上下動フレーム２３の上部は、平面略円形を呈し、回動フレーム２４を回動可能に支持する支持部（図示せず）を介して回動フレーム２４と接続される。

回動フレーム２４は、その一端側が後述する遠心分離機本体３のケーシング４の上部に着脱可能に接続され、他端側には本体駆動用モータ７１が配置される。また、回動フレーム２４の略中央部すなわち重心位置近傍の部分が平面略円形を呈し、上述した固定フレーム２１の支持部に対して回動可能に接続される接続部となっている。

回動フレーム２４の一端側には、さらに、羽根駆動用モータ７３を回動フレーム２４に対して上／下方向に移動させるための第１のシリンダ２４１と、第１のシリンダ２４１の下部に連結して配置され、後述する排出部材としての羽根部６の位置を上／下方向に移動させるための第２のシリンダ２４２と、後述するボウル５の回転軸５２の上部に当接してボウル５の回転を停止させるためのブレーキ２４３と、が設けられる。これらシリンダ２４１，２４２及びブレーキ２４３は、それぞれ不図示のアクチュエータにより駆動される。

また、フレーム２には駆動手段としての複数のモータが設けられる。本実施形態では、被処理液の遠心分離時に動作される本体駆動用モータ７１と、遠心分離機本体３の洗浄時に動作される低速駆動用モータ７２と、後述するボウル５と羽根部６との位置決めの際、及び遠心分離時に発生した固形物の排出動作の際に駆動される羽根駆動用モータ７３と、遠心分離機本体３の分解作業時に駆動されるボウル取出し用モータ７４と、の４つが設けられる。

このうち、本体駆動用モータ７１は、回動フレーム２４に取付けられ、その駆動軸がモータ本体の上方及び下方の両端から突出される。この本体駆動用モータ７１は、上側の駆動軸にプーリ７１０が取付けられ、このプーリ７１０に掛け渡された駆動ベルト７１１を介して駆動力をボウル５に伝達する。また、本体駆動用モータ７１の下側の駆動軸は、低速駆動用モータ７２の駆動軸に対峙し、かつその先端部が低速駆動用モータ７２の駆動軸の先端側と契合する形状を有する。

低速駆動用モータ７２は、その駆動軸が本体駆動用モータ７１の駆動軸と同軸上に位置するように、本体駆動用モータ７１の下方の固定フレーム２１に取付けられる。低速駆動用モータ７２の駆動軸は、その先端部が本体駆動用モータ７１の駆動軸の先端部と契合する形状を有する。そして、低速駆動用モータ７２は、固定フレーム２１の側面を上下移動するリフター２１１に取付けられており、リフター２１１が不図示のアクチュエータにより図１の状態から上方向に移動することによって、低速駆動用モータ７２の駆動軸の先端が本体駆動用モータ７１の駆動軸の先端と嵌合し両駆動軸が結合される。この結合状態において低速駆動用モータ７２が回転駆動されると、その駆動力が、本体駆動用モータ７１の駆動軸及び駆動ベルト７１１等を介してボウル５に伝達される。

羽根駆動用モータ７３は、その駆動軸が後述する羽根部６の回転軸６２と同軸上に位置するように、上述した第１のシリンダ２４１及び第２のシリンダ２４２を介して回動フレーム２４の上方に取付けられる。ここで、羽根駆動用モータ７３の駆動軸は、羽根部６の回転軸６２の上端に対峙し、軸の先端が羽根部６の回転軸６２の上端側と契合する形状を有する。

ボウル取出し用モータ７４は、固定フレーム２１の内部に設けられた昇降機構の回転軸２１２に駆動チェーン７４１を介して駆動力を伝達するものであり、その駆動軸が下向きになるように固定フレーム２１の下部に配置され、該駆動軸には駆動チェーン７４１を架け渡すためのスプロケット７４０が設けられる。

ここで、上下動フレーム２３を昇降すなわち上下移動させるための昇降機構について説明する。昇降機構は、回転軸２１２と、回転軸２１２に取付けられた上下動フレーム２３の下部の突出部２３１と、回転軸２１２を回転駆動するボウル取出し用モータ７４と、を備えて構成される。

回転軸２１２は、略円柱状の部材であり、固定フレーム２１の内部の上下に沿って配置され、不図示のベアリング等によって固定フレーム２１の内部に回転可能に支持される。この回転軸２１２は、表面に不図示のねじ溝が形成されており、駆動チェーン７４１を介してボウル取出し用モータ７４によって回転駆動される。一方、上下動フレーム２３の突出部２３１にも回転軸２１２のねじ溝に螺合する不図示のねじ孔が形成されており、かかる突出部２３１が回転軸２１２に組み付けられる。したがって、ボウル取出し用モータ７４で回転軸２１２を正／逆方向に回転駆動することにより、回転軸２１２に取付けられた突出部２３１と一体をなす上下動フレーム２３が上／下方向に移動する。

遠心分離機本体３は、固定フレーム２１と一体に接続された略円筒形のケーシング４と、このケーシング４内に回転可能に格納されるボウル５と、該ボウル５内に回転可能に格納されボウル５内の固形物を排出するための排出部材としての羽根部６と、を有する。

ケーシング４は、全体略円筒状の外形をなし、底部側が絞り込まれた形状とされることで、内部が容器（槽）状とされる。このケーシング４は、側面の一端側が固定フレーム２１に不図示の締結ボルト等によって連結され、側面の他端側には後述する重液排出部４３が設けられる。さらに、ケーシング４の上端側に、オーバーフロー用の排出ノズル４４が設けられている。この排出ノズル４４は、例えばケーシング４内を封水洗浄する場合に、洗浄液をオーバーフローさせるために使用することができる。

ケーシング４の下部には、着脱可能な平面略円形のカバー部材４１が取付けられ、このカバー部材４１の中央に、被処理液と洗浄液を供給するための供給管４２が配置される。また、供給管４２の近傍には、後述する洗浄時における洗浄液及びボウル５内のゴミ等（被処理液の残存物など）を排出するための排液口４１１が設けられる。さらに、ケーシング４の上部側には、被処理液の遠心分離時に分離発生される重液を排出するための重液排出部４３が、ケーシング４外部に突出するように設けられる。

ケーシング４の上面部には、回動フレーム２４の一端側が着脱可能に配置される。すなわち、回動フレーム２４の一端側は、ケーシング４の上部を覆うための蓋部２４４が形成されている。この蓋部２４４は、その外径がボウル５の外径よりも大径の略円板状を呈している。また、この蓋部２４４には、被処理液の遠心分離時に分離発生される軽液を排出するための軽液排出部２５が、ボウル５の上方と連通するように設けられる。本実施形態では、ケーシング４が固定フレーム２１に固定され、回動フレーム２４は上下動フレーム２３の昇降に伴って一体に上下動することから、回動フレーム２４が上方に移動すると、ボウル５及び羽根部６が上方に移動してケーシング４から引き抜かれる。

ボウル５は、被処理液が供給されるボウル本体５１と、ボウル本体５１の上部に一体に設けられ、回動フレーム２４に回転可能に支持される回転軸５２と、を備える。

ボウル本体５１は、ケーシング４よりも小型の略円筒形の槽状を呈し、その底部には蓋部材５１０が不図示のボルト等の固定手段により着脱可能に取付けられる。この蓋部材５１０は、平面略円環状を呈し、その中央には、上述した供給管４２が挿入されるとともに、ボウル５内の固形物（ケーキ）を排出するための略円形の穴部５１０ａが形成される。そして、蓋部材５１０は、その機能の一つとしてボウル５内の固形物（ケーキ）の排出を容易にするために、図２に示すように、穴部５１０ａ側に向かって傾斜する断面形状を有している。一方、ボウル５の上部には、ボウル本体５１を回転駆動するための回転軸５２が一体に設けられる。ボウル５の回転軸５２は、回動フレーム２４の一端側にベアリング等の軸受機構５２１を介して回転可能に支持される。また、ボウル５の回転軸５２の中心部には、羽根部６を回転可能に支持するために、中空の回転支持部５２０が形成される。

図２及び図３に示すように、羽根部６は、回転中心となる軸部材６１１から複数の板状のウィング６１２が突出形成された構造の羽根部本体６１と、軸部材６１１と同軸上に設けられ羽根部本体６１から上方に突出する回転軸６２と、を備える。本実施形態では、４枚の相互に同形状のウィング６１２が隣接ウィング相互間で９０度の角度をなすように設けられ、各ウィングの各々の外側が、平面時計方向にねじれた形状を呈している。羽根部６は、その回転軸６２が上述したボウル５の回転軸５２における回転支持部５２０に挿入されることで、羽根部６全体がボウル５及び回動フレーム２４に対して回転可能に支持される。

羽根部６の各ウィング６１２は、ボウル５の内部でボウル５と相対回転可能とするために、ボウル５の内径よりも若干小径の外形を有している。また、本実施形態では、羽根部６とボウル５とを結合状態にして一体で回転可能にするために、羽根部６及びボウル５の下部側に契合部が形成される。以下、この契合部の詳細について説明する。

竪型遠心分離装置１において、ボウル５及び羽根部６は、軸方向すなわち上下方向への相対移動により契合／契合解除する契合部を備えている。本実施形態では、図２及び図３に示すように、ボウル５の内壁の下部に、端部側すなわち下方に進むほど内径が大きくなる形状のテーパー部５１１が設けられる。一方、羽根部６は、４つのウィング６１２の各々の外側の下部に、端部側すなわち下方に進むほどウィング６１２の外径の幅が大きくなる形状のテーパー部６１３が形成される。ここで、各ウィング６１２のテーパー部６１３は、ボウル５のテーパー部５１１の形状と略一致する形状となっている。より詳細には、各ウィング６１２の各々の外側の下部の外形は、羽根部本体６１が最下方に位置するときにはボウル５のテーパー部５１１よりも若干小径であり、したがってボウル５の内壁に干渉することがない。一方、羽根部６が上方に移動すると、各ウィング６１２のテーパー部６１３がボウル５のテーパー部５１１に当接することにより、各ウィング６１２がボウル５の内壁に契合し、ボウル５と羽根部６とが一時的に結合された状態となる。かかる契合部を備えた竪型遠心分離装置１では、羽根部６が上方に引き上げられることによりボウル５及び羽根部６が契合し、被処理液の遠心分離動作時において、両部材（５，６）が固定され、一体で高速回転可能な状態となる。

次に、図３を参照して、ボウル５内を洗浄するための構成について説明する。図３に示すように、供給管４２は、相対的に細い中央の洗浄液供給管４２１の外側（周囲）に、被処理液供給管４２２が配置された二重管構造になっており、被処理液は外側の被処理液供給口４２２ａ及び被処理液移動空間４２２ｂを通じて被処理液噴出口４２２ｃから、洗浄液は内側（中央）の洗浄液供給口４２１ａ及び洗浄液移動空間４２１ｂを通じて洗浄液噴出口４２１ｃから、それぞれ供給、噴出されるようになっている。

一方、羽根部６の軸部材６１１には、洗浄液を通過させるための内部管６１４が設けられる。この内部管６１４は、羽根部本体６１における軸部材６１１の下部一端側から上部側まで形成される。ここで、内部管６１４が連通される軸部材６１１の下部一端側は、供給管４２の洗浄液噴出口４２１ｃに接続又は近接配置されており、洗浄液噴出口４２１ｃの外形形状に対応する凹陥した形状を呈する接続部６１１ａとなっている。また、図３に示すように、羽根部６の各ウィング６１２は、供給管４２の先端部と干渉しないように、接続部６１１ａの近傍が略「Ｌ」字状に切り欠かれた形状となっている。

さらに、羽根部６の羽根部本体６１では、この内部管６１４と連通するように複数のノズル６１５が軸部材６１１上に配置される。ここで、ノズル６１５は、洗浄液を横方向すなわちウィング６１２の外側に向けてハイインパクトで噴出するための横噴射ノズル６１６と、洗浄液を縦方向すなわちウィング６１２の上側／下側に向けてハイインパクトで噴出するための縦噴射ノズル６１７とが、各々の洗浄液噴射方向が各ウィングの片面に向けられるように設けられる。ここで、横噴射ノズル６１６及び縦噴射ノズル６１７の各々は、噴出口が扁平状を呈しており、供給された洗浄液を平面状に広げるような態様で噴出するようになっている。

横噴射ノズル６１６は、羽根部本体６１の軸部材６１１上に所定間隔で多数個（１枚のウイングに対して例えば６個）配置される。また、横噴射ノズル６１６のそれぞれは、図３（ａ）に示すように、噴出された洗浄液が相互に若干重なるような間隔で配置されるのが好ましい。一方、縦噴射ノズル６１７は、羽根部本体６１の軸部材６１１上に、ウィングの上側と下側とに向けて１個ずつ（１枚のウィングに対して例えば２個）配置される。縦噴射ノズル６１７は、被処理液の噴出方向が横噴出ノズル６１６のそれぞれの洗浄液の噴出方向と干渉しないような位置に配置される。

本実施形態では、横噴射ノズル６１６と縦噴射ノズル６１７とが、１枚のウィングに対してそれぞれ１列ずつ軸部材６１１上に設けられる。すなわち、本実施形態では、ウィング６１２を４枚備えた構造であるため、横噴射ノズル６１６及び縦噴射ノズル６１７は、それぞれ４列づつ（合計で３２個）配置される。

ここで、供給管４２に被処理液が供給されると、かかる被処理液は、図３（ｂ）に示すように接続部６１１ａの斜面によって外側に広がるように噴出され、ボウル５内に供給される。一方、洗浄時に、供給管４２に洗浄液が所定の圧力にて付勢供給されると、かかる洗浄液は、図３（ａ）に示すように羽根部６の軸部材６１１の内部管６１４の一端側から上昇し、かかる内部管６１４に連通された各ノズル６１６，６１７から外部にハイインパクトで噴出される。このとき、各ノズル６１６，６１７から噴出された洗浄液は、ウィング６１２の外縁に近い部位に所定角度にて強い勢いで当たり、かつ、ウィング６１２から反射されてボウル５の内壁に当たる。

なお、横噴射ノズル６１６及び縦噴射ノズル６１７のノズル種類や数は特に限定されるものではなく、各ノズルにおける洗浄液の噴出方向（広がる角度）やウィングのサイズ等に応じて適宜変更することができる。また、必ずしも横噴射ノズル６１６と縦噴射ノズル６１７の両方を備えていなくともよい。

さらに、竪型遠心分離装置１では、羽根部６とボウル５とを回転軸周りの所定の位相、例えば回転軸周りの一箇所で位置合わせするための位置合わせ機構が設けられている。かかる位置合わせ機構は、羽根部６及びボウル５の各回転軸６２，５２の上方側に、複数の溝部及び該溝部に嵌合される複数の突起部が形成され、各回転軸６２，５２を相対回転させると、前記嵌合部の各々が対応する前記溝部の各々に対して嵌合されることによって、回転軸周りの一箇所に位置合わせされる構造となっている。以下、この位置合わせ機構について図４を参照して説明する。

本実施形態では、位置合わせ機構は、ボウル５の回転軸５２の上端に固着されたインデックスリング５３と、羽根部６側に設けられインデックスリング５３と契合するインナーリング６３と、を備え、インデックスリング５３側に突起部が、インナーリング６３側に溝部が形成される。

インデックスリング５３は、平面略円環状をなし、その中央には羽根部６の回転軸６２が挿入されるための平面円形の孔部５３１が形成され、外側にはインナーリング６３の側面が挿入されるための平面リング状の立上り壁部５３２が形成される。そして、図４（ａ）に示すように、インデックスリング５３の立上り壁部５３２の内側に沿って、複数（この実施形態では３箇所）の突起部５３３，５３４，５３５が設けられる。ここで、各突起部の中央部が回転軸６２の軸中心からなす角度（θ１，θ２，θ３）は、相互に異なる角度、例えば１００°、１２０°、及び１４０°の不等角となっている。

一方、羽根部６の回転軸６２の上端近傍には、インデックスリング５３と契合するインナーリング６３が回転軸６２に対して着脱可能に取付けられる。このインナーリング６３は、その外径がインデックスリング５３の内径よりも若干小さい平面略円環状をなし、中央には羽根部６の回転軸６２が嵌入されるための平面略円形の孔部６３１が形成される。この孔部６３１には、羽根部６の回転軸６２に設けられた位置合わせ用の凸部（図示せず）が嵌入されるための切欠部６３１ａが設けられる。また、インナーリング６３は、先端側にフランジ部６３２が形成されることで、インデックスリング５３に対峙する下側の部位が外側に張り出された形状となっている。そして、インナーリング６３のフランジ部６３２には、インデックスリング５３の各突起部５３３，５３４，５３５に対応する数（この実施形態では３個）の溝部６３３，６３４，６３５が、上記各突起部に対応する位置に形成される。すなわち、各溝部６３３，６３４，６３５の中央部が回転軸６２の軸中心からなす角度は、各突起部５３３，５３４，５３５に対応した不等角の角度、すなわち本例では１００°、１２０°、及び１４０°となっている。

さらに、インデックスリング５３とインナーリング６３との間には、インナーリング６３ひいては羽根部６全体を上方に付勢する付勢手段としてのコイルばね５４が、羽根部６の回転軸６２に挿入されるように配置される。

かかる構成を備えた本実施形態では、コイルばね５４のばね力に逆らってインナーリング６３をインデックスリング５３の方向に押し付ける力を加えながら、羽根部６の回転軸６２を中心としてインナーリング６３とインデックスリング５３とを相対回動させた場合に、インデックスリング５３の突起部５３３，５３４，５３５が、インナーリング６３の溝部６３３，６３４，６３５にそれぞれ嵌入されることにより、ボウル５側のインデックスリング５３と羽根部６側のインナーリング６３とが契合し、これによりボウル５と羽根部６とが回転軸６２周りの一箇所のみに位置合わせされる。

したがって、この竪型遠心分離装置１では、遠心分離の動作時、或いはメインテナンス後の各部の再取付けの際などに、ボウル５と羽根部６との回転軸周りにおける相対位置を、高速回転時における動バランスを保つための一定の位置に再現することが可能となる。すなわち、本実施形態のように、遠心分離時にはボウル５と羽根部６を一体に回転させ、その後のケーキ排出時及び洗浄時に相対回転させる構成とした場合、相対回転を停止したときの回転軸周りのボウル５と羽根部６の位置関係が、一体回転させたときの位置に戻っているとは限らない。高速回転を行う場合、例えば製作誤差に起因する僅かなアンバランスによっても振動が生じ、安定した高速回転を行えない場合がある。従って、例えば振動が最も小さくなる位相を試験等を行って把握し、一体に回転させるときには毎回この位相で位置決めされるようにすることにより、動バランスを考慮した位置決めを具現化する。そして、インデックスリング５３とインナーリング６３との間に両部材を付勢するばねを介在させた構成となっているので、インナーリング６３をインデックスリング５３の方向に押し付ける力が解除されることで、ボウル５と羽根部６との回転軸周りにおける一定の位置を保持しながら、上述したボウル５及び羽根部６の内部に設けられた契合部でボウル５及び羽根部６を契合させ、位置決めされた位相を維持することが可能になる。

本発明において、位置合わせ機構は、羽根部６とボウル５との回転軸周りの相対位置を、最も動バランスが良好となる一箇所のみで位置決めできる構成であればよい。しかし、必ずしも一箇所である必要はなく、動バランスが許容される範囲内であれば複数の個所で位置決めされる構成としてもよい。また、例えば、本実施形態では、ボウル５側に突起部を備えたリング状部材を設け、この突起部に嵌合される溝部を備えたリング状部材を羽根部６側に設ける構成としたが、この逆すなわちボウル５側に溝部を設け、該溝部に嵌合される突起部を羽根部６側に設ける構成とすることもできる。

また、本実施形態では、溝部及び突起部の数を３個ずつとしたが、かかる数も特に限定されるものではない。但し、羽根部６とボウル５との回転軸周りの相対位置を一箇所のみで位置決めできるようにするために、溝部及び突起部の数が複数個の場合には、上述のように、隣接する溝部同士及び突起部同士の回転軸から成す角度を相互に異なる角度（不等角）に設定することが好ましい。なお、隣接する溝部同士及び突起部同士のそれぞれの角度を等角度で配置する場合、例えば溝部及び突起部の数が３つの場合で軸中心から相互に１２０°の角度で配置されるような場合には、各溝部及び突起部の回転軸からの位置（位相）が相互に異なる距離になるように配置する構成とすることで、同様の効果を得ることができる。

以下、竪型遠心分離装置１の各動作を説明する。

（遠心分離時）
まず、被処理液の遠心分離時における竪型遠心分離装置１の基本動作について説明する。図１の状態では、コイルばね５４の付勢力により羽根部６全体が相対的に上方に位置しており、ボウル５と羽根部６とが契合状態にある。この状態から、第１のシリンダ２４１が下降するように不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、羽根駆動用モータ７３が下方に移動し、羽根駆動用モータ７３の駆動軸と羽根部６の回転軸６２とが結合される。次に、第２のシリンダ２４２が下降するように不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、ボウル５内の下部のテーパー部５１１と結合状態にある各ウィング６１２がコイルばね５４のばね力に抗して下方に移動し、羽根部６の下部がボウル５より解放され、羽根部６とボウル５との結合が解除される。

続いて、ブレーキ２４３がＯＮすなわちボウル５の回転軸５２に当接するように不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、ボウル５が回動フレーム２４及びケーシング４に対して固定された状態となる。かかるボウル５の固定状態から、羽根駆動用モータ７３を駆動することで、羽根部６全体が回転する。このとき、上述した位置合わせ機構におけるインナーリング６３の溝部６３３，６３４，６３５にインデックスリング５３の突起部５３３，５３４，５３５が嵌入され、インナーリング６３とインデックスリング５３とが所定の位置で契合することで、羽根部６とボウル５との軸周りの位置（位相）が、動バランスを考慮した高速回転可能な位置にセットされる。

次に、第１のシリンダ２４１及び第２のシリンダ２４２が上昇するように不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、コイルばね５４の付勢力により羽根部６全体が上方に移動し、ボウル５のテーパー部５１１及び羽根部６のテーパー部６１３同士が当接、契合して羽根部６とボウル５とが固定される。このとき、インナーリング６３がインデックスリング５３から離れるが、上述した位置合わせ機構でセットされた高速回転可能な位置にて、羽根部６のテーパー部６１３がボウル５のテーパー部５１１に契合し、ボウル５と羽根部６とが一体で回転可能な状態になる。

続いて、この状態から本体駆動用モータ７１を駆動するとともに、所定の回転数を達成してから供給管４２からボウル５内に被処理液を供給する。かかる動作により、羽根部６とボウル５とが一体で高速回転され、供給された被処理液の固−液分離作業が開始される。以下、ボウル５及び羽根部６を総称して「回転筒状体」と呼ぶ。かかる高速回転時には、回転筒状体は、その回転数及び遠心力が約１００００ｒｐｍ／２００００Ｇ（２万Ｇ）となるが、上述のように、ボウル５と羽根部６との位相が動バランスを考慮した位置の状態で一体回転する。このため、本実施形態の竪型遠心分離装置１では、回転筒状体の回転速度が高速になるほど、いわゆる回転の芯が出てくるようになり、片持ち支持の構造でありながら、遠心分離時に発生する振動を少なく抑えることが可能になる。さらには、本実施形態の竪型遠心分離装置１によれば、遠心分離時に発生する振動を上下両方の軸受けで吸収していた従来の両持ち支持の構造の竪型遠心分離装置と比較して、ボウルの径を相対的に大径にすることも可能になる。

しかして、かかる竪型遠心分離装置１によれば、被処理液の遠心分離時には、極めて大きな遠心力の作用により、分離された軽液が最上方の軽液排出部２５から、重液がその下方の重液排出部４３からそれぞれ排出され、さらに、分離された固形物（ケーキ）が回転筒状体内に溜まる。

そして、回転筒内に固形物が一定量（例えば４０リットル程度）溜まったら、被処理液の供給を停止し、本体駆動用モータ７１の駆動を停止させることで回転筒状体の回転が停止し、これにより固−液分離作業が終了する。

以下、回転筒内に溜まった固形物の排出時の動作等について説明する。上述した回転筒の停止状態から、第１のシリンダ２４１が下降するように不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、羽根駆動用モータ７３の駆動軸と羽根部６の回転軸６２とが結合される。

さらに、第２のシリンダ２４２が下降するように不図示のアクチュエータを駆動することにより、羽根部６が下降してボウル５からウィング６１２を解放し、ボウル５と羽根部６との契合状態が解除される。

続いて、供給管４２付きのカバー部材４１をケーシング４から取り外す。これにより、回転筒状体内に溜まった固形物を開口となった穴部５１０ａから排出することが可能となる。

次に、ブレーキ２４３がＯＮすなわちボウル５の回転軸５２に当接するように不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、ボウル５が回動フレーム２４及びケーシング４に対して固定された状態となる。かかるボウル５の固定状態から、羽根駆動用モータ７３を駆動することで、羽根部６のみが所定方向（本実施形態では平面反時計方向）に回転する。これにより、ボウル５内に溜まった固形物が羽根部６の各ウィング６１２により掻き出されて、ボウル本体５１の穴部５１０ａから外部に排出される。排出された固形物は、さらに、カバー部材４１が取り外されたケーシング４の下側から外部に落下する。

したがって、本実施形態の竪型遠心分離装置１によれば、遠心分離処理時に発生しボウル５内に溜まった固形物につき、ボウル５をケーシング４から取り外すことなく自動で排出することが可能となる。なお、固形物（ケーキ）の粘性が高く羽根駆動用モータ７３のトルクが過剰となったりする場合には、羽根部６を回転させる前か回転と共に洗浄液を噴射ノズル６１６，６１７から噴出することによって、固形物の排出を促進させることが可能である。また、目的物が分離液である場合にも、同様に洗浄液を噴出して固形物の排出を促進させるようにしてもよい。

すなわち、竪型遠心分離装置１の上述した動作により、ボウル５内から固形物が完全にないし可及的に除去された状態になるので、この後に行われるボウル５内の洗浄に要する時間やコスト等が大幅に削減される。具体的には、ボウル５をケーシング４から取り外す必要がなくなり、また、被処理液の種類やメインテナンス等によりボウル５をケーシング４から取り外してボウル５内のさらなる洗浄を行う場合であっても、洗浄完了までの時間及びコストが大幅に削減される。したがって、例えば被処理液として食品や化学薬品を扱う場合の洗浄完了までの時間及びコストが、従来の竪型遠心分離装置と比較して大幅に縮減される。

（洗浄時）
次に、ボウル５内の洗浄時における手順及び竪型遠心分離装置１の動作等について説明する。まず、排出時に取り外した供給管４２付きのカバー部材４１を、ケーシング４に取り付ける。次に、リフター２１１が図１の位置から上昇するように不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、リフター２１１と共に上昇した低速駆動用モータ７２の駆動軸が、本体駆動用モータ７１の下部側の駆動軸に契合して連結される。

続いて、供給管４２に洗浄液を付勢供給しながら、ボウル５を低速駆動用モータ７２で低速回転させることでボウル５内の洗浄を行う。このとき、羽根部６の回転を停止させ、ブレーキ２４３はＯＦＦ（解放）にしておき、ボウル５のみ回転させるようにする。かかる動作により、洗浄液が羽根部６の各ノズル６１６，６１７からハイインパクトで出射され、該出射された洗浄液が強い勢いでウィング６１２に当たり、さらにはウィング６１２に当たった洗浄液が反射してボウル５内面に当たることにより、回転筒状体内が自動で洗浄される。このとき、上述した固形物の自動排出時に除去しきれなかったもの、特に、ウィング６１２やボウル５内壁に付着したまま残存した固形物が、付勢供給される洗浄液の物理的及び化学的作用により良好に落とされ、洗浄液とともにボウル５内から速やかに除去され、排液口４１１からケーシング４の外部に排出される。

かかる洗浄機構を備えた本実施形態の竪型遠心分離装置１では、従来の封水方式、すなわちボウル内に洗浄液を供給し封止状態でボウルを回転することでボウル内を洗浄していた方式の竪型遠心分離装置と比較して、ボウル内の洗浄に要する時間が大幅に短縮される。具体的には、従来の封水方式の竪型遠心分離装置では洗浄完了までに３０分程度要していたが、本実施形態によれば５分程度でボウル内の洗浄を完了することが可能になる。

かかる洗浄運転の終了の後に、リフター２１１が下降するように不図示のアクチュエータを駆動することで、低速駆動用モータ７２の駆動軸と本体駆動用モータ７１の下部側の駆動軸との連結が解除される。

（分解時）
さらに、定期的なメインテナンス等のため、或いは被処理液の種類によっては、最終的にはボウル５や羽根部６をケーシング４から取り外して分解、洗浄等することが必要となる。以下に、図５を参照して、回転筒の分解作業時における手順及び竪型遠心分離装置１の動作等について説明する。

まず、図５（ａ）の状態から、ボウル取出し用モータ７４が所定方向に駆動されることにより、上述した昇降機構の回転軸２１２が回転して上下動フレーム２３及び回動フレーム２４が一体に上昇する。かかる動作により、図５（ｂ）に示すように、回動フレーム２４に取付けられたボウル５及び羽根部６からなる回転筒が上昇し、ケーシング４から上方に引き抜かれる。

次に、図５（ｂ）の状態から、回動フレーム２４が上下動フレーム２３に対して所定角度、この実施形態では平面反時計方向に９０度回動されるように、不図示のアクチュエータを駆動する。かかる動作により、図５（ｃ）に示すように、ケーシング４の上方に位置する回転筒がケーシング４から離隔され、回転筒の下方にはケーシング４及びその他の部材が存しない状態となる。

続いて、図５（ｃ）の状態から、ボウル取出し用モータ７４が前述の上昇時とは反対方向に駆動されることで、上下動フレーム２３及び回動フレーム２４が一体に下降し、図５（ｄ）に示すように、回転筒の上部がケーシング４の高さ位置と一致する。そして、図５（ｄ）の状態から、ボウル本体５１から蓋部５１０が取り外され、羽根部６の回転軸６２からインナーリング６３が取り外された後に、図５（ｅ）に示すように、羽根部６が下方に抜き出される。したがって、この後、羽根部６及びボウル５の内壁を洗浄することが可能になる。

このように、本実施形態の竪型遠心分離装置１では、固定フレーム２１とケーシング４とが一体をなし、固定フレーム２１に対して上下動フレーム２３が昇降可能に設けられるとともに、上下動フレーム２３に対して回動フレーム２４が回動可能に設けられ、さらに回動フレーム２４にボウル５が回動可能に設けられた構成を備え、上下動フレーム２３の上昇により回動フレーム２４及びボウル５が一体に上昇して、ボウル５をケーシング４の上方に引き抜くことが可能になり、さらに回動フレーム２４の回動により、ケーシング４の上方に位置するボウル５をケーシング４から離隔することが可能になるので、回転筒の分解作業を簡易迅速に行うことが可能となる。

上述した実施形態では、ボウル５内を洗浄するための洗浄機構として、ノズル６１５（横噴射ノズル６１６及び縦噴射ノズル６１７）を、１枚のウィング６１２の片面に向けて洗浄液を噴出するように配置した構成について説明したが、他の実施形態として、ノズル６１５（横噴射ノズル６１６及び／又は縦噴射ノズル６１７）を、１枚のウィング６１２の両面（表面及び裏面の両方）に向けて洗浄液を噴出するように配置した構成とすることができる。この場合には、例えば図３（ａ）に示す６個の横噴射ノズル６１６の各々の間に、隣接するウィングを洗浄するための他の横噴射ノズル６１６を設ける構成とすることができる。かかる構成とすることにより、ボウル内の洗浄に要する時間の一層の短縮を図ることが可能になる。図６は、羽根部本体６１の他の一例を示している。すなわち、図６に示す羽根部本体６１は、３枚のウィング６１２が軸部材６１１から突出形成された構造であり、さらに１枚のウィング６１２の両面（表面及び裏面の両方）に向けて洗浄液を噴出するように交互に向きを変えた横噴射ノズル６１６を配置している。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２の実施形態について、添付図面を参照しながら詳しく説明する。なお、本実施形態は、装置のコンパクト化を図るために好適な構造としたこと、及び封水洗浄が可能な構造としたことを除けば第１の実施形態と同様の構造を有する。従って、本実施形態の竪型遠心分離装置１も、第１の実施形態と同様に、約２万Ｇの遠心力を得る高速回転を安定して行うことができ、遠心分離された固形物の排出及び洗浄を効率良く行うことができる構造である。

よって、第１の実施形態の竪型遠心分離装置１と同じ構成要素については同一の符号を付すことで詳しく説明を省略する。なお、上記構造の変更に伴い配置等が変更された構成要素についても、機能や作用が同じであれば第１の実施形態の竪型遠心分離装置１と同じ構成要素であるとみなす。

装置のコンパクト化を図るに好適な構造として、ボウル５をケーシング４の下方から取り出し可能な構成とする。すなわち、第１の実施形態の竪型遠心分離装置１は、図５に示されるように装置を自動で分解してボウル５をケーシング４の上方から取り出している。そのため、装置の上方側に少なくともボウル５の長さ以上の空間が必要となる。第１の実施形態のように自動でボウル５をケーシング４から取り出し可能な構造は、例えば作業員の負担を軽減できる点で有効である反面、装置が必要とする占有空間が大きくなってしまう。例えば食品や医薬の分野に適用される場合、クリーンルーム等の室内に設置されるので、装置に割り当て可能な空間が制限される。そのため、装置のコンパクト化を要求される場合がある。

そこで、第２の実施形態では、図７に示すように、ケーシング４を上ケーシング４Ａと下ケーシング４Ｂに分割し、例えばクランプなどの固定手段によって上／下ケーシング４Ａ，４Ｂの連結部４Ｃを脱着可能に連結した構造とする。従って、下ケーシング４Ｂを取り外すことでボウル５の下方部分を露出させ、例えば作業員が回転筒状体（すなわち、ボウル５と羽根部６）を回転軸５２，６２ごと下方に引き抜くことにより、ボウル５と羽根部６を取り外すことが可能となる。このように構成すると、上方にボウル５を持ち上げる場合に比べて実質的な装置の占有空間を小さくすることができ、装置のコンパクト化が可能となる。しかも、図１に例示したような、自動でボウル５をケーシング４から取り出すための可動フレーム２２やその駆動機構が省略され、固定フレーム２１で足りるので、その分においても装置がコンパクトとなり、また設備コストの軽減となる。なお、メインテナンスのために装置の分解を行う場合には、例えば、下ケーシング４Ｂを取り外し、さらに蓋部２４４と上ケーシング４Ａとの連結部分から上ケーシング４Ａを取り外し、羽根部６を回転軸６２ごと取り外した後、ボウル５を回転軸５２ごと取り外すようにすることができる。

また、本実施形態の下ケーシング４Ｂは、底面が一方向に傾斜した形状を呈し、その前端面に開閉自在な扉部４５（例えば、マンホール）が設けられている。この場合、遠心分離によって一定量の固形物（ケーキ）がボウル５内に溜まると、羽根駆動用モータ７３によって羽根部６を駆動させて固形物をボウル５内から排出し、続けて遠心分離を行うか、或いは一旦洗浄してから遠心分離を行う。そして、連続した遠心分離によって、ある程度の排出物（固形物や洗浄液）が下ケーシング４Ｂ内に溜まると、扉部４５を開けてケーシング４内から固形物等を排出する。このように連続した遠心分離を行うことで、固形物をケーシング４から毎回排出する場合に比べて総処理時間を短縮することができる。

さらに、装置のコンパクト化を図るに好適な構造として、本実施形態の竪型遠心分離装置１は、ボウル５の回転軸５２を回転可能に支持する軸受機構５２１にベアリングを用い、さらに潤滑用のグリスをベアリングに自動で注入する方式を採用している。これにより、例えば装置のコンパクト化を図るためにボウル５を小径化しても、高速回転を維持させることが可能となる。

より詳しくは、ボウル５の直径を小さくして同じ遠心力を得ようとすると、直径が小さくなった分、ボウル５の回転速度を速くしなくてはならない。一例として、直径が１４インチのボウル５で約２万Ｇの遠心力を得ようとすると約１００００ｒｐｍの回転速度が必要であり、直径が１０インチのボウル５で約２万Ｇの遠心力を得ようとすると約１２０００ｒｐｍの回転速度が必要である。しかし、ボウル５の回転速度を速くした分、軸受機構５２１のベアリングの負荷が大きくなる。ベアリングの仕様によっては、許容回転数を超えてしまう場合もある。

そこで、本実施形態では、図８に示すように、回転軸５２の軸方向に複数のボールベアリング８を配列し、各々のボールベアリング８に対して潤滑用のグリスを注入する注入孔８１を形成している。さらに、隣り合うベアリング間にリング状部材（いわゆる、間座）８２を配置し、この間座８２にグリスを溜めるための貯留空間８２１を形成している。この間座８２に形成した貯留空間８２１は、新たにグリスを注入することによってボールベアリング８から排出される余剰のグリスを貯留するためのものである。間座８２は、内間座８２Ａと外間座８２Ｂとを嵌合させた構成であり、ベアリング内部から貯留空間８２１へグリスを排出するための溝（不図示）が外間座８２Ｂに形成されている。この溝は、貯留空間８２１に一旦排出されたグリスが、ベアリング内部に再突入するのを防止するようにベアリングの向きなどを考慮して形成されている。このように、不要なグリスがベアリング内部へ再突入するのを防止することによって、ベアリングの温度上昇を防止することが可能となる。各ボールベアリング８の注入孔８１には、例えば配管やチューブなどのグリス供給路８３が接続されており、さらに各グリス供給路８３の基端側にグリス補給タンク８４が接続されている。なお、図７には、回転軸５２に沿って５個のボールベアリング８を配置しているが、ボールベアリング８の数が限定されることはない。

さらに、グリス補給タンク８４には、加圧用及びグリス押出用の気体（例えば、空気や窒素など）を供給するために例えば配管やチューブなどの気体供給路８５が接続されており、その基端側にコンプレッサーやボンベなどの気体供給源８６が接続されている。気体供給路８５は、タンク加圧用とグリス押出用の２系統を有し、各系統に開閉バルブ８５１，８５２が設けられている。従って、開閉バルブ８５２を開いてグリス補給タンク８４内を加圧しておき、さらに開閉バルブ８５１を瞬間的に開いてピストン駆動させることにより、グリスがグリス供給路８３に押し出され、各ボールベアリング８にグリスが略均等に注入される。グリスの注入量は、開閉バルブ８５１を開く時間と加圧する圧力によって調節することができる。開閉バルブ８５１を開くタイミングは、例えば図示しない制御装置に組み込んだシーケンスプログラムによって制御することができる。

このような構成において、予めボールベアリング８内（貯留空間８２１を除く）に必要なグリス量を満たしておき、既述した手順で遠心分離を実行することにより、１年以上のメインテナンスフリーを可能にする。そして、その間は定期的に所定量のグリスを注入し、余剰（不要となった）のグリスは次回のメインテナンスで装置を分解するまで貯留空間８２１に溜めていく。好ましい一例として、１日１回、運転開始直後に約０．０２ｃｃのグリスを各ボールベアリング８に注入し、例えば１年周期で行うメインテナンス時に空間に溜まったグリスを除去するようにする。

例えば食品や医薬などに適用した場合には不純物の混入が問題視されるので、ボールベアリング８の潤滑剤としてグリスが選択される。しかし、グリスの場合、予め規定量をボールベアリング８内に満たして、装置を組み立てた後は、次に装置を分解するまで必要量のグリスがボールベアリング８内に残っているか確認することができない。そのため、ボウル５を小径化して更に回転速度を上げたときに、回転軸５２の焼き付けが発生するのを防止できるかが問題となる。従って、本実施形態のように微量なグリスを定期的に注入し、余剰のグリスを排出すると共に再突入を防止する構成とすることで、ボールベアリング８内のグリスの量を最適に維持することができると共に、グリス補給時ベアリングの温度上昇を防止することができる。

その結果、更なる高速回転を行っても焼き付け等の問題を防止することができるので、ボウル５を小径化して装置のコンパクト化を図ることが可能となる。また、作業員にとっても、メインテナンスのための労力が少なくなる利点がある。勿論、ボウル５の直径を変えずに回転速度を上げることによって、より高い遠心力を得るようにしてもよい。また、図８に示したボールベアリング８の構造は、図１に示した第１の実施形態の竪型遠心分離装置１に採用することもできる。

本実施形態の竪型遠心分離装置１は、上述した装置のコンパクト化に好適な構造に加えて、封水洗浄を行うのに好適な構造を有している。この構造を有することにより、上述の噴射ノズル６１６，６１７による洗浄に加えて封水洗浄を行うことにより、より確実にケーシング４及び回転筒状体（ボウル５及び羽根部６）を清潔に保つことが可能となる。本実施形態の竪型遠心分離装置１は、上述の噴射ノズル６１６，６１７による洗浄の前か後、或いは同時に封水洗浄を実行可能な構成となっている。

まず、図７或いは図９に示されるように、本実施形態の竪型遠心分離装置１は、図６に例示した羽根部本体６１が組み込まれている。さらに、下方側に配置した供給管４２を通じて洗浄液を供給していた第１の実施形態とは異なり、洗浄液の供給路である内部管６１４を軸部材６１１の上端まで延ばし、上方側から洗浄液を供給する。そのため、羽根駆動用モータ７３によって回転される駆動軸にも洗浄液の供給路となる内部管を形成し、第１のシリンダ２４１によって軸部材６１１と駆動軸を結合させた状態にしてから、洗浄液を供給する。よって、本実施形態では、羽根駆動用モータ７３の位置を変更し、プーリと回転ベルトによって回転軸を駆動させている。

また、封水洗浄を行うにはケーシング４の気密性が必要となる。通常、ケーシング４の連結部分／接続部分に配置されるシール材としては、Ｏ−リングやガスケットなどの公知のシール材を使用することができ、充分なシール性が確保されるのであればシール材の種類が限定されることはない。しかし、例えば、部品点数が多くなると製作誤差等の影響を受けて充分なシール性が確保できない場合がある。そのため、特にシール性が不安視される箇所、例えば図９に示されるケーシング４の蓋部２４４と上ケーシング４Ａとの連結部分に配置されるシール材９として、ゴム等の弾性素材でチューブ状に形成されたシール部材９１を用いる。さらに、シール部材９１の内部に加圧用の流体（例えば、空気や窒素など）を付勢供給するためのチューブ９２を接続し、このチューブ９２の基端にコンプレッサーやボンベなどの流体源（不図示）を接続し、その途中に開閉バルブ（不図示）を配置する。そして、例えば封水洗浄を行うタイミングに合わせて開閉バルブを開くか、或いは常時開いて加圧用の流体をシール部材９１に付勢供給し、シール部材９１を溝部内で膨張させ、これによって連結部の隙間をなくしてシールする。

このようにケーシング４の気密性が確保された状態で、重液排出部４３等の出口を塞ぎ、例えば既述のごとく噴射ノズル６１６，６１７から洗浄液を噴射してボウル５の内面と羽根部６を洗浄しながら、ケーシング４内に洗浄液を溜めていく。そして、オーバーフロー用の排出ノズル４４から洗浄液が排出される位まで洗浄液を溜めて封水洗浄することによって、特に、噴射ノズル６１６，６１７では充分に洗浄できないボウル５の外面とケーシング４の内面を洗浄することができる。このとき、ケーシング４の内側上面まで洗浄液が満たされるように、排出ノズル４４の出口にバルブを設けて排出量を調節するか、或いは洗浄液の供給圧力を高くすることができる。また、いわゆるデッドスペースとなり易いケーシング４内の内側上面及び上部隅部を洗浄するために、例えば図９に示す位置に噴射ノズル６１８を配置するようにしてもよい。

なお、本実施形態の竪型遠心分離装置１は、第１の実施形態における低速駆動用モータ７２とリフター２１１を省略し、本体駆動用モータ７１によって洗浄時にボウルを回転させる。すなわち、本実施形態は、本体駆動用と羽根駆動用の２つのモータ７１，７３によって構成されている。

以上、本発明を具体的な実施形態に則して詳細に説明したが、形式や細部についての種々の置換、変形、変更等が、特許請求の範囲の記載により規定されるような本発明の精神及び範囲から逸脱することなく行われることが可能であることは、当該技術分野における通常の知識を有する者には明らかである。従って、本発明の範囲は、前述の実施形態及び添付図面に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載及びこれと均等なものに基づいて定められるべきである。

１ 竪型遠心分離装置
４ ケーシング
４Ａ 上ケーシング
４Ｂ 下ケーシング
５ ボウル
５１１ テーパー部（契合部）
５３ インデックスリング（第１のリング状部材）
５３３，５３４，５３５ 突起部
５４ コイルばね（付勢手段）
６ 羽根部（排出部材）
６１２ ウィング
６１３ テーパー部（契合部）
６１６ 横噴射ノズル
６１７ 縦噴射ノズル
６３ インナーリング（第２のリング状部材）
７１ 本体駆動用モータ
７２ 低速駆動用モータ
７３ 羽根駆動用モータ
８ ボールベアリング
８１ グリス注入孔
８２ 間座
８２１ グリス貯留空間

Claims (12)

1. ケーシングと、
   前記ケーシングに回転可能に収容された回転筒状体であり、内部に供給された被処理液を遠心力の作用により液体と固形物とに分離し、分離された液体と固形物をそれぞれの排出口から排出するためのボウルと、
   前記ボウル内に回転可能に収容され、分離された固形物をボウル内から排出するための排出部材と、
   を有し、
   前記ボウル及び前記排出部材は、軸方向への相対移動により契合／契合解除する契合部と、前記ボウルと前記排出部材との一体回転時における動バランスを考慮した位置になるように、前記排出部材と前記ボウルとの位相を回転軸周りの少なくとも一箇所で位置合わせする位置合わせ機構と、を備え、被処理液の遠心分離時には前記位置合わせ機構による位相を保持した契合状態で一体に回転し、該契合状態の解除により相対回転可能となることを特徴とする竪型遠心分離装置。
2. 前記ボウルと前記排出部材は、被処理液の遠心分離時に略２万Ｇの遠心力を伴って一体に高速回転することを特徴とする請求項１記載の竪型遠心分離装置。
3. 前記ボウル及び前記排出部材は、軸方向の一方側が回転可能に軸支され、他方側が自由端とされた片持ち支持構造であることを特徴とする請求項１又は２に記載の竪型遠心分離装置。
4. 前記ボウルは、略円筒形の槽状を呈し被処理液が供給されるボウル本体と、該ボウル本体の上部に一体に設けられた中空の回転軸と、を備え、
   前記排出部材は、複数のウィングが一体形成され前記ボウル本体内に収容される羽根部本体と、該羽根部本体から上方に突出し、前記ボウルの中空の回転軸内に回転可能に設けられる回転軸と、を備え、
   前記契合部は、前記ボウル及び前記排出部材の下部側に設けられ、前記ボウルの内径及び前記羽根部本体のそれぞれの幅が下方になるに従ってテーパー状に広がるテーパー部を有し、前記排出部材が前記ボウルに対して上方に相対移動すると、前記ボウルの回転駆動時に前記排出部材が一体に回転する契合状態となる
   ことを特徴とする請求項３記載の竪型遠心分離装置。
5. 前記位置合わせ機構は、前記ボウルの回転軸に設けられた第１のリング状部材と、前記排出部材の回転軸に設けられ前記第１のリング状部材に対峙する第２のリング状部材とを有し、一方のリング状部材に溝部が形成され、他方のリング状部材には前記溝部に嵌合される突起部が形成されたことを特徴とする請求項４記載の竪型遠心分離装置。
6. 前記溝部及び突起部は、各々複数設けられ、前記各回転軸を相対回転させると、前記突起部の各々が対応する前記溝部の各々に対して嵌合される位置に配置されており、且つ、
   前記溝部及び突起部の各々は、前記回転軸の軸中心からなす角度が不等角になる位置に配置されたことを特徴とする請求項５記載の竪型遠心分離装置。
7. 前記排出部材を一方向に付勢する付勢手段を有し、前記契合部は、前記位置合わせ機構による位置合わせ完了時に、前記付勢手段の付勢により前記ボウルと排出部材とを契合状態にすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか記載の竪型遠心分離装置。
8. 前記ボウルの軸受機構が、軸方向に配列された複数のボールベアリングと、各々のボールベアリングに形成されている潤滑用グリスの注入孔と、潤滑用グリスを注入することによってボールベアリングから排出される余剰のグリスを貯留する空間が形成された間座と、を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか記載の竪型遠心分離装置。
9. 前記ケーシング内でボウル及び排出部材を封水洗浄するために、ケーシング内に洗浄液を供給するノズルと、ケーシングを気密にするためのシール機構と、をさらに備え、
   前記シール機構が、ケーシングの連結部に配置され、その内部に加圧用の流体が付勢供給されると膨張してシール特性が向上するシール部材と、このシール部材に前記流体を供給する手段と、を含むことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか記載の竪型遠心分離装置。
10. 前記排出部材は、前記ボウルの内部に収容される部位に設けられた中空軸と、該中空軸に連通するように設けられた噴射ノズルと、
    を有し、前記中空軸の一端側から付勢供給された洗浄液を前記噴射ノズルから外方に噴射することで前記排出部材及びボウル内部を洗浄する洗浄機構を備えたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか記載の竪型遠心分離装置。
11. 前記噴射ノズルは、前記付勢供給された洗浄液を前記排出部材に向けて噴出するとともに、排出部材から反射された洗浄液が前記ボウルの内壁に当たる位置に配置された
    ことを特徴とする請求項１０記載の竪型遠心分離装置。
12. 前記ケーシングと一体をなす固定フレームと、
    該固定フレームに対して上下移動可能に設けられる上下動フレームと、
    前記ボウルが取付けられるとともに、前記排出部材が着脱可能に取付けられ、前記上下動フレームに対して回動可能に設けられる回動フレームと、を備え、
    前記上下動フレームが上昇させられることにより、前記ボウル及び前記排出部材が前記ケーシングから引き抜かれ、
    前記回動フレームの回動後に前記上下動フレームが下降させられることにより、前記排出部材を前記回動フレームから離脱させるための分解機構を備えた
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか記載の竪型遠心分離装置。

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