(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
垂直軸を中心として回転し、被処理液の供給口として機能するとともに前記被処理液から遠心分離される分離固形物の排出口として機能する開口が下部中央に設けられ、下方に向かうにつれて内周面の半径が前記開口へ向けて減少するテーパ部を有するボウルと、
前記ボウルの前記テーパ部の内周面上の周方向における複数箇所に設けられ、前記内周面から突出する突起部と、
前記ボウル内で前記垂直軸を中心として回転するとともに、前記ボウルに対して所定の回転方向に相対回転する際に前記ボウル内の分離固形物を前記開口へ向けて搬送するウイングと、
前記ウイングを第１の高さ位置へと移動させて、前記ボウルと前記ウイングとを一体的に回転させることにより、前記ボウルに被処理液の遠心分離を行わせ、分離固形物が前記ボウルの内部に一定量溜まった後に前記ボウルを停止させるとともに、前記ボウルの停止後に前記ウイングを前記第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置へと移動させることにより前記ウイングが前記ボウルに対して所定の回転方向に相対回転するように前記ウイングおよび前記ボウルの少なくともいずれかを回転させる駆動機構と、を備え、
前記突起部は、前記第１の高さ位置から前記第２の高さ位置に移動した前記ウイングによって押し下げられる分離固形物が突き刺さる位置に設けられており、
前記ウイングの前記突起部に対応する部位は、前記ウイングと前記ボウルとが相対回転する際に前記突起部と衝突しない形状に切り欠かれていることを特徴とする遠心分離装置。
【請求項２】
前記ウイングは、垂直方向に対して前記所定の回転方向側に第１の傾斜角度だけ傾斜している羽根面を有する上部ウイングと、前記上部ウイングよりも下方に位置し垂直方向に対して前記所定の回転方向側に第１の傾斜角度よりも大きい第２の傾斜角度だけ傾斜している羽根面を有する下部ウイングと、を備え、
前記下部ウイングの前記突起部に対応する部位に切り欠きが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項３】
前記下部ウイングは、前記上部ウイングに対して着脱可能であることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離装置。
【請求項４】
前記下部ウイングと前記上部ウイングは、それぞれが同じ枚数の羽根を有し、
前記上部ウイングを構成する複数の羽根それぞれの下端の少なくとも一部と、前記下部ウイングを構成する複数の羽根それぞれの上端の少なくとも一部とは、回転方向における位置が一致していることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離装置。
【請求項５】
前記ウイングの切り欠かれている部位近傍の羽根面は、回転半径方向に対して前記所定の回転方向側に傾斜していることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項６】
前記突起部は、前記ボウルの前記テーパ部の内周面から突出する板状部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項７】
前記板状部材の上部には刃が形成されていることを特徴とする請求項６に記載の遠心分離装置。
【請求項８】
前記板状部材に形成されている前記刃は、前記所定の回転方向における上流側から下流側へ向けて下降する傾斜面となっていることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離装置。
【請求項９】
前記板状部材に形成されている前記刃は、前記ボウルの回転半径方向外側から回転中心側に向かうにつれて徐々に下降するように傾斜していることを特徴とする請求項７に記載の遠心分離装置。
【請求項１０】
前記突起部は、前記ボウルの前記テーパ部の内周面から突出する棒状部材を含むことを特徴とする請求項１に記載の遠心分離装置。
【請求項１１】
前記棒状部材は、前記ボウルの前記テーパ部の内周面から垂直上方に延びるニードルであることを特徴とする請求項１０に記載の遠心分離装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、垂直な回転軸を中心として回転するボウルによる遠心分離を行う遠心分離装置における、遠心分離後の分離固形物をボウル内から自動排出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、垂直な回転軸を中心として回転するボウルによる遠心分離を行う遠心分離装置が知られる（例えば、特許文献１を参照）。【０００３】  上記従来の遠心分離装置では、遠心分離後にボウル内に堆積する分離固形物はボウル下部に設けられている排出口から排出される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開ＷＯ２０１０／０８４７８２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】  上記従来の遠心分離装置では、構造上、ボウル下部の排出口は上下方向でのボウル中央部におけるボウル内径に比べると小さく設計されている。しかしながら、遠心分離後にボウル内周面上に堆積する分離固形物の塊（「ケーキ」とも呼ばれる。）は、ボウル内面に沿って環状に堆積しているため、環状に堆積した分離固形物の径はボウルの排出口の径よりも大きい。【０００６】  したがって、このように排出口よりも大きい径の環状に堆積した分離固形物は、排出口へ向けて降下させても、ボウル内の排出口付近に留まってしまい、排出しにくい場合があった。【０００７】  また、リング内周面に堆積した環状の分離固形物の結合が比較的強いと、ボウル内部に設けたウィング等をボウルに対して回転させることにより分離固形物を排出しようとしても、環状の分離固形物がボウル内周面に対して滑ってしまい、分離固形物がウィングと一体的に回り、分離固形物をボウル下部の排出口まで降下させることができない場合もある。【０００８】  本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、垂直な回転軸を中心として回転するボウルによる遠心分離を行う遠心分離装置における、遠心分離後の分離固形物をボウル内から自動排出する技術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】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の一態様は、垂直軸を中心として回転し、被処理液の供給口として機能するとともに前記被処理液から遠心分離される分離固形物の排出口として機能する開口が下部中央に設けられ、下方に向かうにつれて内周面の半径が前記開口へ向けて減少するテーパ部を有するボウルと、前記ボウルの前記テーパ部の内周面上の周方向における複数箇所に設けられ、前記内周面から突出する突起部と、前記ボウル内で前記垂直軸を中心として回転するとともに、前記ボウルに対して所定の回転方向に相対回転する際に前記ボウル内の分離固形物を前記開口へ向けて搬送するウイングと、前記ウイングを第１の高さ位置へと移動させて、前記ボウルと前記ウイングとを一体的に回転させることにより、前記ボウルに被処理液の遠心分離を行わせ、分離固形物が前記ボウルの内部に一定量溜まった後に前記ボウルを停止させるとともに、前記ボウルの停止後に前記ウイングを前記第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置へと移動させることにより前記ウイングが前記ボウルに対して所定の回転方向に相対回転するように前記ウイングおよび前記ボウルの少なくともいずれかを回転させる駆動機構と、を備え、前記突起部は、前記第１の高さ位置から前記第２の高さ位置に移動した前記ウイングによって押し下げられる分離固形物が突き刺さる位置に設けられており、前記ウイングの前記突起部に対応する部位は、前記ウイングと前記ボウルとが相対回転する際に前記突起部と衝突しない形状に切り欠かれている遠心分離装置に関する。
【発明の効果】
【００１０】  以上に詳述したように、本発明によれば、垂直な回転軸を中心として回転するボウルによる遠心分離を行う遠心分離装置における、遠心分離後の分離固形物をボウル内から自動排出する技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施の形態による遠心分離装置の構成を説明する概略図である。
【図２】ウイングおよびボウル周辺の詳細な構成を示す概略構成図である。
【図３】ウイング、テーパ部および突起部の位置関係を示す概略分解斜視図である。
【図４】ウイングによる分離固形物の搬送軌跡を示す概念図である。
【図５】ウイング、テーパ部および突起部の位置関係を示す概略分解斜視図である。
【図６】上部ウイングと下部ウイングの傾斜の関係を示す概念図である。
【図７】上部ウイングと下部ウイングの回転方向における位置関係を示す斜視図である。
【図８】ウイングによる分離固形物の搬送軌跡を示す概念図である。
【図９】第１の高さ位置にあるウイングの切り欠きと、突起部との位置関係を示す図である。
【図１０】第２の高さ位置にあるウイングの切り欠きと、突起部との位置関係を示す図である。
【図１１】本発明の第３の実施の形態による遠心分離装置におけるウイング付近の概略構成を示す図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態による遠心分離装置におけるウイング、テーパ部、溝の位置関係を例示する概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】  以下、本発明の各実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１３】（第１の実施の形態）  まず、本発明の第１の実施の形態について説明する。
【００１４】＜装置構成＞  図１は、第１の実施の形態による遠心分離装置の構成を説明する概略図である。遠心分離装置１は、遠心分離処理の対象である被処理液を遠心分離し、液体と固形物に分離する。また、本実施の形態による遠心分離装置は、被処理液に比重の異なる複数種類の液体が含まれている場合には、比重の軽い軽液と比重の重い重液と、固形物の３つに分離することも可能となっている。
【００１５】  図１に示すように、本実施形態の遠心分離装置１は、例えば、基台１１上に設けられているフレーム２に対して竪型の遠心分離装置本体３が取付けられた構造とすることができる。
【００１６】  フレーム２の上部の一端は、後述する遠心分離装置本体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。
【００１７】  フレーム２の上部の一端側の遠心分離装置本体３が取り付けられている箇所の上方には、例えば、ウイング駆動用モータ７３をフレーム２に対して上／下方向に移動させるとともに、後述する排出部材としてのウイング６の位置を上／下方向に移動させるためのシリンダ２４１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等が設けられる。これらシリンダ２４１およびブレーキ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。
【００１８】  本実施形態では、一例として、被処理液の遠心分離時に駆動される本体駆動用モータ７１と、後述するボウル５とウイング６との位置決めの際およ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ウイング駆動用モータ７３と、が設けられている。
【００１９】  本体駆動用モータ７１は、フレーム２に取付けられ、その駆動軸がモータ本体の上方から突出している。この本体駆動用モータ７１は、駆動軸にプーリ７１０が取付けられており、このプーリ７１０に架け渡された駆動ベルト７１１を介して本体駆動用モータ７１の回転駆動力をボウル５に伝達する。
【００２０】  ウイング駆動用モータ７３は、その駆動軸が後述するウイング６の回転軸６２と同軸上に位置するように、上述したシリンダ２４１を介してフレーム２の上部に支持部材２４４を介して取付けられる。ここで、ウイング駆動用モータ７３の駆動軸は、ウイング駆動用モータ７３の下側に位置し、ウイング６の回転軸６２の上端に対向するように配置されている。ウイング駆動用モータ７３の駆動軸の先端と、ウイング６の回転軸６２の上端とは、互いに近接する方向に移動することで係合するカプラ構造となっている。
【００２１】  遠心分離装置本体３は、フレーム２に支持部材２４４を介して接続されるケーシング４と、このケーシング４内に垂直軸を中心として回転可能に収容され、支持部材２４４に回転可能に支持されるボウル５と、該ボウル５内に垂直軸Ａ（図２を参照）を中心として回転可能に収容されボウル５内の固形物をボウル外に排出するための排出部材としてのウイング６と、を有する。
【００２２】  ケーシング４は、側面の一端側がフレーム２に不図示の締結ボルト等によって連結され、側面の他端側の上部には、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。
【００２３】  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。
【００２４】  ケーシング４の下部には、着脱可能な蓋４１が取付けられている。
【００２５】  具体的に、フレーム２の上部にはケーシング４、ボウル５およびウィング６等を支持するための支持部材２４４が設けられている。  ケーシング４の上部は、支持部材２４４の下部に着脱可能に接続されている。すなわち、支持部材２４４の下部は、ケーシング４の上部を覆うための蓋としても機能している。また、この支持部材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の内部空間の上部と連通するように設けられる。
【００２６】  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の下部にボルト等の固定手段により着脱可能に取付けられる略蓋状のテーパ部５１０と、ボウル本体５１の上部に一体に設けられ、支持部材２４４に垂直軸を中心として回転可能に支持される回転軸５２と、を備える。
【００２７】  ボウル本体５１は、ケーシング４よりも小型の略円筒形となっている。テーパ部５１０は、平面略円環状を呈し、その中央には、ボウル５の外側かつケーシング４内に配置される供給管４２から供給される被処理液をボウル５内に受け入れるとともに、ボウル５内で遠心分離された固形物（ケーキ）をボウル５内から排出するための略円形の孔部５１０ａ（開口）が形成される。そして、テーパ部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、下方に向かうにつれて内周面の半径が孔部５１０ａ（開口）へ向けて減少する断面形状を有している。
【００２８】  ボウル５の回転軸５２は、支持部材２４４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、ウイング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。このようにして、ウィング６は、ボウル５内で垂直な中心軸Ａを中心として回転するとともに、ボウル５に対して所定の回転方向に相対回転する際にボウル内の分離固形物を孔部５１０ａ（開口）へ向けて搬送する。
【００２９】  図２および図３に示すように、ウイング６は、回転中心となる軸部材６１０から複数の板状の羽根部６２１〜６２３が回転半径方向外側へ向けて突出するように形成された構造のウイング本体６１と、軸部材６１０と同軸上に設けられウイング本体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、３枚の羽根部６２１〜６２３は、回転軸Ａを中心として回転する軸部材６１０を中心として周方向において同形状の羽根部が隣接ウィング相互間で１２０度の角度をなすように設けられている。また、各羽根部６２１〜６２３の羽根面は、上方から見て時計回り方向にねじれるように形成されている。ウイング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内に挿入されることで、ウイング６全体がボウル５および支持部材２４４に対して回転可能に支持される。
【００３０】  ウイング６の各羽根部６２１〜６２３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の内径よりも小さい外径となっている。
【００３１】  さらに、遠心分離装置１では、ウイング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、ウイング６およびボウル５の各回転軸６２，５２の上方側に、複数の溝部およ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、ウイング６とボウル５とが回転軸を中心として所定の角度位置の関係となったときにのみ嵌合により位置合わせされる構造となっている。
【００３２】  本実施形態では、位置合わせ機構は、ボウル５の回転軸５２の上端に設けられているインデックスリング５３と、ウイング６の回転軸６２の上端側に着脱可能に設けられインデックスリング５３と係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。もちろん、必ずしも突起部をインデックスリング５３側に設ける必要はなく、例えばインナーリング６３側に突起部を設け、インデックスリング５３側に当該突起部と係合する溝部を設けるようにしてもよい。また、インナーリング６３側に突起部および溝部の双方を設け、インデックスリング５３側に当該突起部および溝部と係合する溝部および突起部の双方を設けるようにしてもよい。
【００３３】  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、中央にはウイング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、ウイング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り欠き部が設けられる。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の各突起部に対応する数の溝部が、上記各突起部に対応する位置に形成される。
【００３４】  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ひいてはウイング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、ウイング６の回転軸６２に挿入されるように配置される。
【００３５】  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、ウイング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の不図示の突起部が、インナーリング６３の不図示の溝部に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とウイング６側のインナーリング６３とが係合し、これによりボウル５と羽根部６とが回転軸Ａを回転中心として一体的に回転可能となる。なお、ここではインデックスリング５３とインナーリング６３とを突起部と溝部を係合させることによりボウル５とウィング６とを一体的に回転可能とする構成を例示しているが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、インナーリング６３をコイルばね５４によってインデックスリング５３に対して押し付けることにより、摩擦抵抗によって結果的にボウル５とウィング６とを一体的に回転可能とすることもできる。
【００３６】  なお、インデックスリング５３とインナーリング６３とを突起部と溝部を係合させる構成を採用する場合、例えば突起部と溝部それぞれの回転軸周りでの角度位置を不等間隔とする等、ある特定の角度位置の関係とならなければ係合しないようなパターンの係合機構とすることにより、インデックスリング５３とインナーリング６３とがある特定の角度位置の関係となったときにのみ互いに係合できる構成とすることもできる。遠心分離時にはボウル５とウイング６を一体に回転させ、その後の分離固形物の排出時およ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とウイング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予め把握しておき、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実現することができる。
【００３７】  本発明において、位置合わせ機構は、ウイング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箇所で位置決めされる構成としてもよい。
【００３８】  続いて、本実施の形態におけるウィング６およびボウル５の構成についてさらに詳細に説明する。
【００３９】  図１〜図３に示すように、本実施の形態におけるボウル５のテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴ上には、周方向における複数箇所（ここでは一例として３箇所）に、内周面５１０ＳＴから突出する突起部５１０Ｎが設けられている。なお、遠心分離動作時の重量バランスを考慮し、複数配置される突起部５１０Ｎは、上方から見て互いに等しい角度間隔（ここでは例えば１２０度間隔）で配置されることが好ましい（図４を参照）。
【００４０】  突起部５１０Ｎは、ボウル５のテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴから垂直上方へ向けて突出するニードル（棒状部材）である。突起部５１０Ｎの上端は円錐状に尖っており、基端部はテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴにネジ留め固定されている。
【００４１】  ウイング６における各羽根部６２１〜６２３の下部の突起部５１０Ｎに対応する部位（図３に示す６２１Ｌ〜６２３Ｌ）には、ウイング６とボウル５とが垂直軸Ａを回転中心として相対回転する際に突起部５１０Ｎと衝突しないように切り欠き６２１Ｃ〜６２３Ｃが形成されている。また、各羽根部６２１〜６２３の下端には刃６２１Ｂ〜６２３Ｂが設けられている。  なお、ここでは一例として３箇所に突起部が設けられているが、これに限られるものではなく、突起部５１０Ｎの設置個数はボウル５の内径に応じて適宜調整可能である。また本実施の形態では、ウイング６の羽根部の枚数が３枚であり、突起部５１０Ｎの個数も３つとなっているが、結果としてボウル５内部の分離固形物を開口部５１０ａへと搬送することができればよく、ウイング６の羽根部の枚数と突起部５１０Ｎの個数とは必ずしも同じである必要はない。
【００４２】  また、ウィング６の軸部材６１０には、羽根部６２１〜６２３の羽根面およびボウル５の内面を洗浄するための複数のノズル６１５が設けられている。なお、説明の便宜上、図３および図４では、ノズル６１５の図示は省略している。これらノズル６１５は、洗浄液供給管８０から供給されて軸部材６１０内の内部空間を通る洗浄液を横方向すなわち各羽根部６２１〜６２３の回転半径方向外側や、縦方向すなわち各羽根部６２１〜６２３の上側／下側に向けて高圧噴出する。ここで、各ノズル６１５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。
【００４３】  複数のノズル６１５の内、横方向に噴射するノズルは、ウイング本体６１の軸部材６１０上に所定間隔で多数個（１枚の羽根部に対して例えば６個）配置される。また、横方向に噴射する各ノズルは、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、縦方向に噴射するノズルは、ウイング本体６１の軸部材６１０上に、ウィングの上側と下側とに向けて１個ずつ（１枚の羽根部に対して例えば２個）配置される。縦方向に噴射するノズルは、被処理液の噴出方向が縦方向に噴射するノズル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。
【００４４】  本実施形態では、横方向に噴射するノズルと縦方向に噴射するノズルとが、１枚のウィングに対してそれぞれ１列ずつ軸部材６１０上に設けられる。すなわち、本実施形態では、羽根部を３枚備えた構造であるため、横方向に噴射するノズルおよび縦方向に噴射するノズルは、それぞれ３列づつ（合計で２４個）配置される。
【００４５】  なお、ウイング６に設けられるノズルの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、必ずしも横方向に噴射するノズルと縦方向に噴射するノズルの両方を備えていなくともよく、いずれか一方のみをウィング６に設けることもできる。
【００４６】＜動作説明＞  以下、遠心分離装置１の各動作を説明する。
【００４７】  （遠心分離時）  まず、被処理液を遠心分離する際の遠心分離装置１の基本動作について説明する。図１に示す状態では、コイルばね５４の付勢力によりウイング６全体が相対的に上方に位置しており、ボウル５とウイング６とが一体的に回転可能な係合状態にある。この状態から、シリンダ２４１によりウイング駆動用モータ７３を下方に移動させることで、ウイング駆動用モータ７３の駆動軸の先端とウイング６の回転軸６２の上端とが上述のカプラ構造によってカップリング結合される。かかる動作により、インデックスリング５３と係合状態にあったインナーリング６３は、ウイング駆動用モータ７３の下降動作に伴ってインデックスリング５３に対して相対的に降下する。これにより、インナーリング６３とインデックスリング５３との係合が解除され、ウイング６はボウル５に対して相対的に回転動作可能となる。
【００４８】  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が支持部材２４４およびケーシング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、ウイング駆動用モータ７３を駆動することで、ウイング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の溝部にインデックスリング５３の突起部が嵌入され、インナーリング６３とインデックスリング５３とが所定の位置で係合することで、ウイング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関係にセットされる。
【００４９】  次に、シリンダ２４１によりウイング駆動用モータ７３を上方へ退避させることにより、コイルばね５４の付勢力によりウイング６全体が第１の高さ位置まで上昇し、ウイング駆動用モータ７３の駆動軸の先端とウイング６の回転軸６２の上端とのカップリングが解除される。このとき、ボウル５のテーパ部５１１とウイング６の各羽根部のテーパ部６２１Ｔ〜６２３Ｔと当接、係合してウイング６とボウル５とが一体的に回転可能なように固定する構成としてもよい。ボウル５のテーパ部５１１とウイング６の各羽根部のテーパ部６２１Ｔ〜６２３Ｔとを当接、係合可能な構成とすることで、インナーリング６３の溝部とインデックスリング５３の突起部とを係合させるだけの構成よりもより安定的にウイング６とボウル５とを一体回転させることができる。
【００５０】  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、ウイング６とボウル５とが一体で高速回転（上方から見て例えば時計回り方向）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およびウイング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、その回転数および遠心力が約１００００ｒｐｍ／２００００Ｇ（２万Ｇ）となるが、上述のように、ボウル５とウイング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、いわゆるジャイロ効果により回転運動が安定化してゆき、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。
【００５１】  かかる遠心分離装置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。
【００５２】  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。
【００５３】  以下、本実施形態における、ボウル５内に溜まった分離固形物の自動排出動作について説明する。
【００５４】  上述した回転筒の停止状態（ウイング６が第１の高さ位置にある状態）から、シリンダ２４１によってウイング駆動用モータ７３を降下させ、ウイング駆動用モータ７３の駆動軸とウイング６の回転軸６２とをカップリング結合させる。
【００５５】  この状態からさらに、シリンダ２４１によってウイング駆動用モータ７３を降下させることにより、ウイング６が第２の高さ位置まで降下し、インナーリング６３の溝部とインデックスリング５３の突起部との係合状態が解除される。このように、ウイング６を第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置へと移動させることにより、ウイング６がボウル５に対して相対回転可能となる。
【００５６】  本実施の形態では、例えばシリンダ２４１、ウイング駆動用モータ７３、インナーリング６３、インデックスリング５３、コイルばね５４等を備える駆動機構により、ウイング６を第１の高さ位置へと移動させることによりボウル５とウイング６とを一体的に回転させ、ウイング６を第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置へと移動させることによりウイング６がボウル５に対して所定の回転方向に相対回転するようにウイング６およびボウル５の少なくともいずれかを回転させることができる。
【００５７】  続いて、蓋４１をケーシング４から取り外す。これにより、排出口としての役割も有する孔部５１０ａから排出される分離固形物をケーシング４内から取り出すことが可能となる。
【００５８】  次に、不図示のアクチュエータによってブレーキ２４３をＯＮにし、ボウル５の回転軸５２を支持部材２４４およびケーシング４に対して固定された状態とする。このようにボウル５を回転不能に固定した状態から、ウイング駆動用モータ７３を駆動することで、ウイング６のみが所定方向（上方から見た反時計回り方向）に回転する。これにより、ボウル５内に溜まった分離固形物がウイング６の各羽根部６２１〜６２３により掻き出されて、ボウル５の孔部５１０ａからボウル外部に排出される。排出された固形物は、さらに、蓋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。
【００５９】  このように、本実施形態の遠心分離装置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。
【００６０】  なお、ボウル５内に溜まった分離固形物（ケーキ）の粘性が高く、ウイング駆動用モータ７３に加わる負荷が過剰となる場合やボウル５の内周面に沿って堆積した環状の分離固形物がボウル５の内面に対して滑ってしまい、ウイング６を回転させるだけでは分離固形物を孔部５１０ａまで搬送しにくい場合もある。このような場合でも、本実施の形態による遠心分離装置では、分離固形物をボウル５内から排出するためにウイング６をボウル５に対して相対回転可能な状態とするためにウイングをボウル５に対して降下させるため、降下するウイングの下端によって分離固形物が下方へと押し下げられ、分離固形物は突起部５１０Ｎのニードル先端に突き刺さる。したがって、ウイング６の第２の高さ位置への降下後にウイングを所定の回転方向（上方からみた反時計回り方向）に回転させる際には、分離固形物には突起部５１０Ｎが食い込んだ状態となっているため、分離固形物がボウル５内で滑ってウイング６と一緒に回ってしまうことがない。結果として、回転するウイング６は、突起部５１０Ｎによってボウル５の内面に対して回転不能に引っ掛かった状態の分離固形物を羽根部６２１〜６２３によって搬送することになり、環状に堆積した分離固形物はウイング６の回転動作によって引きちぎられ、容易に孔部５１０ａまで搬送される。
【００６１】  また、ウイング６を回転させる前や回転動作時に洗浄液を噴射ノズル６１５から噴出させることによって、分離固形物のボウル５からの排出を促進させることもできる。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分離固形物の排出を促進させるようにしてもよい。
【００６２】  すなわち、遠心分離装置１の上述した動作により、比較的粘性の高い分離固形物をボウル５内から自動的に排出することができるので、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およ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およびコストが、従来の遠心分離装置と比較して大幅に低減される。
【００６３】  なお、本実施の形態では、一例として、遠心分離動作時にはボウル５およびウイング６を一体的に回転させ（上方から見て時計回りの回転方向）、ボウル５内からの分離固形物の排出時にはボウル５を停止させてウイング６のみを所定方向に回転（上方から見て反時計回り）させる構成としているが、必ずしもこれに限られるものではない。
【００６４】  例えば、遠心分離動作時にボウル５およびウイング６を一体的に回転させる回転方向は、必ずしも上方からみて時計回り方向でなくともよく、上方から見て反時計回り方向に回転させる構成としてもよい。
【００６５】  また、遠心分離動作後の分離固形物の排出時においても、必ずしもボウル５を停止させた状態でウイング６のみを回転させる構成に限られるものではなく、例えば、結果的にウイング６のボウル５に対する相対回転方向が所定方向となるように、ウイング５を停止させた状態でボウル５のみを回転させることもできる。
【００６６】  また、遠心分離動作後の分離固形物の排出時において、結果的にウイング６のボウル５に対する相対回転方向が所定方向となるように、ボウル５とウイング６の双方を回転させる駆動機構を採用することもできる。
【００６７】（第２の実施の形態）  続いて、本発明の第２の実施の形態について説明する。本発明の第２の実施の形態は、上述した第１の実施の形態の変形例である。以下、すでに第１の実施の形態において述べた部分と同一の機能を有する箇所には同一符号を付し、説明は省略する。
【００６８】  上述の第１の実施の形態では、ウィング６を構成する複数枚の羽根部６２１〜６２３それぞれの下部６２１Ｌ〜６２３Ｌに突起部との干渉を回避するための切り欠き６２１Ｃ〜６２３Ｃを形成したが、本実施の形態では、各羽根部を上部ウイングと下部ウイングとに分け、下部ウイングを上部ウイングの下端に着脱可能としている（図５）。
【００６９】  具体的に、本実施の形態におけるウイング６’は、垂直方向に対して所定の回転方向（ここでは上方から見た反時計回り方向）側に第１の傾斜角度θ１（図６を参照）だけ傾斜している羽根面を有する羽根部６２１Ｕ’〜６２３Ｕ’を備える上部ウイング６Ｕ’と、これら上部ウイング６Ｕ’よりも下方に位置し垂直方向に対して所定の回転方向側（ここでは上方から見た反時計回り方向）に第１の傾斜角度θ１よりも大きい第２の傾斜角度θ２（図６を参照）だけ傾斜している羽根面を有する羽根部６２１Ｌ’〜６２３Ｌ’を備える下部ウイング６Ｌ’と、を備えている。
【００７０】  さらに、羽根部６２１Ｌ’〜６２３Ｌ’の突起部に対応する部位には切り欠き６２１Ｃ’〜６２３Ｃ’が形成されている。
【００７１】  下部ウイング６Ｌ’を、上部ウイング６Ｕ’に対して着脱可能な構成とすることにより、被処理液に含有される固形物の粘性、形状、粒径等の特性に応じて、最適な傾斜角度や羽根形状を有する下部ウイングを選定することが可能となる。また、分離固形物の排出に困難性が生ずるのはテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴ付近の縮径する部分であり、上部ウイング６Ｕ’については分離固形物の性状に応じた交換等の必要性は低い。したがって、被処理液の特性に応じて下部ウイングのみを選定して交換するようにすれば、上部ウイングの取り外しといった大掛かりな作業を行なわずとも、分離固形物の排出性能の向上を図ることができる。
【００７２】  また、本実施の形態では、下部ウイング６Ｌ’は３枚の羽根部６２１Ｌ’〜６２３Ｌ’を備え、上部ウイング６Ｕ’も同じく３枚の羽根部６２１Ｕ’〜６２３Ｕ’を備えている。そして、上部ウイング６Ｕ’を構成する複数の羽根部６２１Ｕ’〜６２３Ｕ’それぞれの下端の少なくとも一部と、下部ウイング６Ｌ’を構成する複数の羽根部６２１Ｌ’〜６２３Ｌ’それぞれの上端の少なくとも一部とは、回転方向における角度位置が一致している（図７における位置Ｘを参照）。
【００７３】  このように、上部ウイング６Ｕ’の下端と下部ウイング６Ｌ’の上端とが、少なくとも一部において回転方向での角度位置が一致するような構成とすることにより、少なくとも当該一致している部位において上部ウイング側から下部ウイング側へと移動する分離固形物は下部ウイングの上端に引っかかることがなく、結果として固形分離物の排出時の搬送抵抗を低減させることができる。
【００７４】  また、本実施の形態では、上部ウイング６Ｕ’を構成する羽根部６２１Ｕ’〜６２３Ｕ’の羽根面の垂直方向に対する傾斜角度を、上方から見て反時計回り方向側に第１の傾斜角度θ１（図６を参照）とし、下部ウイング６Ｌ’を構成する羽根部６２１Ｌ’〜６２３Ｌ’の羽根面の垂直方向に対する傾斜角度を、上方から見て反時計回り方向側に第１の傾斜角度θ１よりも大きい第２の傾斜角度θ２（図６を参照）としている。
【００７５】  このようにすることで、図６に示すように、ウイング６’を上から見て反時計回り方向に回転させた際に羽根面上で発生する分離固形部を下方へ押し下げる力は、上部ウイング６Ｕ’よりも下部ウイング６Ｌ’の方が大きくなる。これにより、特に分離固形物の孔部５１０ａへの搬送が困難なボウル５内のテーパ部５１０付近での分離固形物の下方への搬送性能を向上させることができる。
【００７６】  さらに、本実施の形態における下部ウイング６Ｌ’では、切り欠き６２１Ｃ’〜６２３Ｃ’が形成されている部位近傍の羽根面は、ウイング６の回転半径方向に対して所定の回転方向（上から見て反時計回り方向）側に傾斜している。
【００７７】  回転中心から回転半径方向へ向けてストレートに伸びる羽根面のウイングによって分離固形物をボウルの排出口に導こうとしても、ボウル下部のテーパ面は開口へ向けて半径が減少してゆく形状となっているため、ボウル内の分離固形物がスムーズに排出口へ向けて降下しないおそれがある。一方、本発明の構成によれば、ウイング６’がボウル５に対して所定方向に相対回転するとき、ウイングの切り欠きが形成されている部位付近の羽根面によってボウル内の分離固形物はボウルの回転中心へ向けて掻き寄せられるため、分離固形物をボウル下部の開口へ向けて効率的に導くことができる（図８）。
【００７８】  なお、ここでは各ウイングの羽根面を垂直方向に対して、上から見て反時計回り方向側に傾斜させるとともに、各ウイングの切り欠きが形成されている部位近傍の羽根面の少なくとも一部を回転半径方向に対して、上から見て反時計回り方向側に傾斜させているが、必ずしもこれに限られるものではなく、各ウイングの羽根面を垂直方向に対して、上から見て時計回り方向側に傾斜させるとともに、各ウイングの切り欠きが形成されている部位近傍の羽根面を回転半径方向に対して、上から見て時計回り方向側に傾斜させてもよい。ただし、この場合には、ウイングを相対回転させて分離固形物をボウル内から排出させる際には、ボウルに対してウイングを上から見て時計回り方向に相対回転させる。
【００７９】  また、本実施の形態では、第１の実施の形態とは異なり、突起部５１０Ｎ’として、ボウル５のテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴから突出する板状部材を採用している。
【００８０】  この板状の突起部５１０Ｎ’も第１の実施の形態と同様、ボウル５のテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴにネジ固定されている。突起部５１０Ｎ’の上部には刃が形成されている。
【００８１】  これにより、ウイングの下降時に、ボウル内に環状に残留している分離固形物（ケーキ）を突起部の刃で切断することにより、ウイングにより排出口から排出しやすくすることができる。また、切断できない場合でも、分離固形物を突起部に食い込ませることで分離固形物がボウル内で滑ることを防止し、ウイングにより分離固形物を引きちぎって排出することができる。
【００８２】  突起部５１０Ｎ’に備わる板状部材に形成されている刃は、所定の回転方向（上から見た反時計回り方向）における上流側から下流側へ向けて下降する傾斜面となっている（図７を参照）。これにより、ウイングの回転によってボウルに対して所定の相対回転方向に移動する分離固形物を、突起部の刃に食い込ませ易くなるという効果を奏する。
【００８３】  さらに、図９に例示するように、突起部５１０Ｎ’に備わる板状部材に形成されている刃は、ボウルの回転半径方向外側から回転中心側（図９における右側から左側）に向かうにつれて徐々に下降するように傾斜している。
【００８４】  このような形状の刃を採用することにより、ウイング側に設ける切り欠き面積を極力少なくすることができ、ウイングを高速回転させる場合に発生する遠心力に耐える強度を確保することができる。また、ウイングをボウルに対して相対回転させて分離固形物を孔部５１０ａから排出する際に、ウイングの降下に伴って押し下げられる分離固形物（ケーキ）の下面に、突起部５１０Ｎ’に備わる板状部材に形成されている刃は斜めに当たるため、当該刃によって分離固形物を切断し易くなるという効果を奏する（図９および図１０を参照）。
【００８５】  また、本実施の形態におけるウイング６’では、上部ウイング６Ｕ’の各羽根部６２１Ｕ’〜６２３Ｕ’の回転半径方向外側端部に、切り欠き６２１ＵＢ’〜６２３ＵＢ’が形成されている。このような切り欠き６２１ＵＢ’〜６２３ＵＢ’を設けることにより、ウイング６’を回転させた際にウイング駆動用モータ７３に加わる負荷を低減させることができる。また、このように切り欠き６２１ＵＢ’〜６２３ＵＢ’が形成されたウイング６’によって、環状に堆積している分離固形物を砕きながら攪拌することができ、結果として分離固形物の孔部５１０ａへの搬送効率を向上させることができる。
【００８６】（第３の実施の形態）  続いて、本発明の第３の実施の形態について説明する。本発明の第３の実施の形態は、上述した各実施の形態の変形例である。以下、すでに上記各実施の形態において述べた部分と同一の機能を有する箇所には同一符号を付し、説明は省略する。
【００８７】  上述の各実施の形態では、ボウル内で分離されてボウル内周面に環状に堆積した分離固形物の内周面５１０ＳＴに対して滑らないように、内周面５１０ＳＴに突起部を設けていたが、本実施の形態では、図１１に示すように、ボウル５のテーパ部５１０における内周面５１０ＳＴよりも上方の円筒面上にも突起部５１Ｂを配置している。
【００８８】  これに対応し、本実施の形態におけるウイング６ｚを構成する各羽根部６２１ｚ〜６２３ｚの回転半径方向外側端部の突起部５１Ｂに対応する位置には、突起部５１Ｂとの干渉を回避するための切り欠き６２１Ｃｚ〜６２３Ｃｚが形成されている。なお、図１１に示した一例では、突起部５１Ｂをボウル５の高さ方向における中央付近に配置したが、これに限られるものではなく、被処理液に含有される分離固形物の特性、ウィングを構成する羽根の形状、ボウル５の内面の摩擦係数、テーパ部５１０の内周面５１０ＳＴの傾斜角度、孔部５１０ａの大きさ等の種々のファクタに応じて適宜配置可能であることは言うまでもない。また、ここではテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴに設ける突起部５１０Ｎと、突起部５１Ｂは、異なる形状の突起部を採用しているが、これに限られるものではなく、同じ形状の突起部を採用することもできる。
【００８９】（第４の実施の形態）  続いて、本発明の第４の実施の形態について説明する。本発明の第４の実施の形態は、上述した各実施の形態の変形例である。以下、すでに上記各実施の形態において述べた部分と同一の機能を有する箇所には同一符号を付し、説明は省略する。
【００９０】  また、上述の各実施の形態では、遠心分離後にボウル内に環状に堆積する分離固形物がウイングと一体的に回ってしまいボウル下部の孔部から排出しにくくなる事態を回避するために、分離固形物がボウル内面の特に内周面５１０ＳＴにおいて滑らないように各種突起部を設けたが、必ずしもこれに限られるものではない。
【００９１】  すなわち、ウイングによる固形物排出動作を行なう際に、結果として分離固形物がボウル内面の特に内周面５１０ＳＴに対して滑りにくい（滑り抵抗が大きい）構成となっていればよい。
【００９２】  具体的に、本実施の形態では、ボウルのテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴに孔部５１０ａから放射状に延びる複数本の溝５１０Ｇを形成している。これにより、内周面５１０ＳＴに接しながら搬送される分離固形物は、内周面５１０ＳＴに対して滑りにくいため、ウイング６”の搬送力によって下方へ向けて搬送されやすい。
【００９３】  また、これら溝は、必ずしもテーパ部５１０の内周面５１０ＳＴ上に形成しなければならないわけではなく、例えば内周面５１０ＳＴ以外のボウル内面にも形成することができる。
【００９４】  さらに、ボウル内面に滑り抵抗を与える手段として形成される当該溝は、必ずしも回転軸を中心として放射状に形成する必要はなく、例えば、実際にウイングによって搬送される分離固形物の移動軌跡に略平行に延びるスパイラル状の軌跡とすることもできる。
【００９５】  したがって、本実施の形態によれば、例えば、垂直軸を中心として回転し、被処理液の供給口として機能するとともに前記被処理液から遠心分離される分離固形物の排出口として機能する開口が下部中央に設けられ、下方に向かうにつれて内周面の半径が前記開口へ向けて減少するテーパ部を有するとともに、少なくとも前記テーパ部の内周面に分離固形物に滑り抵抗を与える滑り抵抗付与手段が設けられたボウルと、  前記ボウル内で前記垂直軸を中心として回転するとともに、前記ボウルに対して所定の回転方向に相対回転する際に前記ボウル内の分離固形物を前記開口へ向けて搬送するウイングと、  前記ウイングを第１の高さ位置へと移動させることにより前記ボウルと前記ウイングとを一体的に回転させ、前記ウイングを前記第１の高さ位置よりも低い第２の高さ位置へと移動させることにより前記ウイングが前記ボウルに対して所定の回転方向に相対回転するように前記ウイングおよび前記ボウルの少なくともいずれかを回転させる駆動機構と、を備える遠心分離装置を提供することができる。
【００９６】  さらに、上述の各実施の形態において示した構成は、必ずしも示した構成のみである必要はなく、例えば、上述の各実施の形態において示した構成を任意に組合せた構成とすることもできることは言うまでもない。すなわち、例えば、第４の実施の形態にて示した溝５１０Ｇを第１〜第３の実施の形態において採用してもよいし、第３の実施の形態にて示した突起部５１Ｂおよびこれに対応する切り欠きを第１、第２および第４の実施の形態において採用してもよい。
【００９７】  なお、上記各実施の形態において示した構成はあくまで例示であり、例えばそれぞれの実施形態にて示した構成の構成要素の一部または全部について、形状の変更、サイズの変更、個数の変更、位置関係の変更、材質の変更等を行った場合であっても、本発明による遠心分離装置を構成する各必須構成要素と同等な機能を実質的に備えそれらの作用が同じであれば、本発明による遠心分離装置の必須構成要素を備えているものとみなすことができる。また、上記各実施の形態による遠心分離装置を構成する各構成要素のうちの少なくともいずれかを同等の機能を有する代替手段によって置換した場合も、当該構成は実質的に本発明による遠心分離装置の構成要件を備えるとみなすことができる。
【００９８】  本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他の様々な形で実施することができる。そのため、前述の実施の形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。本発明の範囲は、特許請求の範囲によって示すものであって、明細書本文には、なんら拘束されない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する全ての変形、様々な改良、代替および改質は、すべて本発明の範囲内のものである。
【符号の説明】
【００９９】  １  遠心分離装置  ２  フレーム  ２４４  支持部材  ２４１  シリンダ  ２４３  ブレーキ  ３  遠心分離装置本体  ４  ケーシング  ５  ボウル    ５１０  テーパ部  ５２  回転軸  ５３  インデックスリング  ５４  コイルばね  ５１０Ｎ  突起部  ５１Ｂ  突起部  ５１０Ｇ  溝  ６，６’、６”、６ｚ  ウイング  ６３  インナーリング  ６１０  軸部材  ６２１〜６２３  羽根部  ６２１Ｃ〜６２３Ｃ  切り欠き  ６２１Ｃｚ〜６２３Ｃｚ  切り欠き  ６Ｕ’  上部ウイング  ６Ｌ’  下部ウイング  ７１  本体駆動用モータ  ７３  ウイング駆動用モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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