(57)【要約】【課題】試料溶液を直接的かつ均等に加熱することが可能で、試料溶液の濃縮や乾燥を効率よく短時間で行うことができる遠心減圧濃縮装置を提供する。【解決手段】上部開口を開閉する蓋部材１１ａを有する有底筒状の真空容器１１と、該真空容器内に回転可能に設けられた金属製の回転発熱体１２と、該回転発熱体を回転させる回転駆動手段１３と、前記真空容器内を減圧する排気手段１４と、前記回転発熱体に設けられた試料容器保持部１５と、前記回転発熱体に電磁誘導により渦電流を発生させて発熱させる磁石１６とを備えている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
減圧した真空容器内で試料溶液に遠心力を与えながら加熱することによって前記試料溶液を濃縮する遠心減圧濃縮装置において、上部開口を開閉する蓋部材を有する有底筒状の真空容器と、該真空容器内に回転可能に設けられた金属製の回転発熱体と、該回転発熱体を回転させる回転駆動手段と、前記真空容器内を減圧する排気手段と、前記回転発熱体に設けられた試料容器保持部と、前記回転発熱体に電磁誘導により渦電流を発生させて発熱させる磁石とを備えていることを特徴とする遠心減圧濃縮装置。
【請求項２】
前記回転発熱体は、アルミニウム合金、銅合金又は低炭素鋼で形成されていることを特徴とする請求項１記載の遠心減圧濃縮装置。
【請求項３】
前記試料容器保持部は、前記回転発熱体に設けられた筒状の容器保持部であることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心減圧濃縮装置。
【請求項４】
前記試料容器保持部は、前記回転発熱体に穿設された容器保持穴であることを特徴とする請求項１又は２記載の遠心減圧濃縮装置。
【請求項５】
前記磁石は、前記真空容器の外周に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の遠心減圧濃縮装置。
【請求項６】
前記磁石は、前記真空容器の底面下方に設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の遠心減圧濃縮装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心減圧濃縮装置に関し、詳しくは、減圧した真空容器内で試料溶液に遠心力を与えながら加熱することによって前記試料溶液を濃縮したり、試料を乾燥させたりする遠心減圧濃縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心減圧濃縮装置（遠心エバポレータ）は、真空容器内に回転可能に設けた回転体に、試料溶液を注入した試料容器を支持させた状態で、真空容器内を真空排気するとともに、回転駆動手段によって回転体を高速で回転させることにより、試料溶液の濃縮や試料の乾燥を行うもので、真空容器の内周面にヒータを配置することにより、濃縮操作中の試料溶液を加熱できるようにしている（例えば、特許文献１参照。）。また、金属製容器内の被加熱物を加熱する手段として、前記金属製容器を囲むように回転体を配置し、該回転体に複数の永久磁石をＮ極とＳ極とが交互に位置するように配置したものが知られている（例えば、特許文献２参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００２−３３１２０１号公報
【特許文献２】特開２００４−７６９９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、真空容器の内周面にヒータを配置したものでは、真空容器内が減圧状態であり、ヒータと回転体とは非接触状態であるから、対流や伝導による加熱は行われず、放射（輻射）のみによる加熱となり、試料容器の真空容器外周面側のみが加熱される状態になるため、試料溶液に十分な熱を伝達することができず、加熱ムラ、蒸発ムラが生じることもあり、加熱効率に難点があった。
【０００５】
また、特許文献２に記載された加熱手段は、金属製容器内に直接試料溶液を貯留した機器には有効であるが、真空容器内の回転体に保持された試料溶液を加熱することはできず、真空容器の周壁を加熱するのみであるから、遠心減圧濃縮装置における試料溶液の加熱効率を向上させることはできない。
【０００６】
そこで本発明は、試料溶液を直接的かつ均等に加熱することが可能で、試料溶液の濃縮や乾燥を効率よく短時間で行うことができる遠心減圧濃縮装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の遠心減圧濃縮装置は、減圧した真空容器内で試料溶液に遠心力を与えながら加熱することによって前記試料溶液を濃縮する遠心減圧濃縮装置において、上部開口を開閉する蓋部材を有する有底筒状の真空容器と、該真空容器内に回転可能に設けられた金属製の回転発熱体と、該回転発熱体を回転させる回転駆動手段と、前記真空容器内を減圧する排気手段と、前記回転発熱体に設けられた試料容器保持部と、前記回転発熱体に電磁誘導により渦電流を発生させて発熱させる磁石とを備えていることを特徴としている。
【０００８】
さらに、本発明の遠心減圧濃縮装置は、前記回転発熱体が、アルミニウム合金、銅合金又は低炭素鋼で形成されていることを特徴とし、また、前記試料容器保持部が前記回転発熱体に設けられた筒状の容器保持部であること、あるいは、前記回転発熱体に穿設された容器保持穴であることを特徴としている。さらに、前記磁石が、前記真空容器の外周に設けられていること、あるいは、前記真空容器の底面下方に設けられていることを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の遠心減圧濃縮装置によれば、電磁誘導により発生する渦電流により回転発熱体を発熱させるので、発熱した回転発熱体に設けられた試料容器保持部を介して試料溶液を効率よく加熱することができる。これにより、沸点が高い溶媒でも短時間で蒸発させることができるので、試料溶液の濃縮や乾燥を効率よく短時間で行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の遠心減圧濃縮装置の第１形態例を示す概略断面図である。
【図２】本発明の遠心減圧濃縮装置の第２形態例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１は、本発明の遠心減圧濃縮装置の第１形態例を示す概略断面図であって、この遠心減圧濃縮装置は、有底円筒状の真空容器１１と、該真空容器１１の内部に回転可能に設けられた回転発熱体１２と、該回転発熱体１２を回転させる駆動手段１３と、前記真空容器１１内を減圧する排気手段である真空ポンプ１４と、前記回転発熱体１２に設けられた複数の試料容器保持部１５と、前記真空容器１１の外側に設けられた永久磁石１６とを備えている。
【００１２】
真空容器１１は、永久磁石１６の影響を受けないように、非磁性体、例えば、オーステナイト系ステンレス合金のような非磁性金属で形成されている。真空容器１１の上部開口には、該上部開口を気密に閉塞可能な蓋部材１１ａが開閉可能に設けられており、真空容器１１の底部中央には、前記駆動手段１３を装着するための駆動手段装着部１１ｂが開口している。
【００１３】
回転発熱体１２は、磁束の変化による誘導電流で発生する渦電流のジュール熱によって発熱する金属で形成されており、電気抵抗が小さく、熱伝導率の高い金属で形成することが好ましい。回転発熱体１２の中央は、駆動手段１３によって回転する回転軸１７の上部に着脱可能な状態で取り付けられ、回転発熱体１２の内周部及び外周部には、前記試料容器保持部１５となる有底筒状の容器保持筒１５ａ，１５ｂが内外二つの円周上に等間隔で設けられている。
【００１４】
容器保持筒１５ａ，１５ｂは、底部を外周側に向けて斜めに設けられるもので、通常、回転発熱体１２と同種の金属で、溶接などによって回転発熱体１２と一体的に作成されており、試料溶液を注入した試料容器１８を収容可能な内面形状を有している。
【００１５】
駆動手段１３は、前記駆動手段装着部１１ｂに気密に装着される上部駆動部１９と、該上部駆動部１９に仕切壁２０を介して配置される下部駆動部２１とを有しており、上部駆動部１９と下部駆動部２１とには、円盤状のマグネットカップリング２２ａ，２２ｂがそれぞれ収納され、下部駆動部２１には、下方のマグネットカップリング２２ｂを回転させるモータ２３が設けられている。
【００１６】
また、上部駆動部１９の上部中央には、上方のマグネットカップリング２２ａに連結された前記回転軸１７が貫通している。さらに、上部駆動部１９の上壁部及び側壁部には、通気孔２４ａ，２４ｂがそれぞれ設けられ、該通気孔２４ａ，２４ｂ及び排気管２５を介して真空容器１１の内部と前記真空ポンプ１４とが連通した状態となっている。
【００１７】
前記永久磁石１６は、適宜な支持手段１６ａにより、回転発熱体１２の外周に配置されており、該永久磁石１６の内周側で回転する回転発熱体１２に磁束の変化を与えることができるようにしている。
【００１８】
このように形成した遠心減圧濃縮装置を使用して試料溶液の濃縮を行う際には、まず、蓋部材１１ａを開き、適量の試料溶液を注入した適当数の試料容器１８を所定の容器保持筒１５ａ，１５ｂにそれぞれ挿入する。蓋部材１１ａを閉じ、真空ポンプ１４を作動させて真空容器１１内のガスを排気することによって真空容器１１内を所定の減圧状態（真空状態）にした後、モータ２３を作動させて回転発熱体１２を回転させる。
【００１９】
回転発熱体１２は、永久磁石１６の内側を高速で回転することにより、回転発熱体１２の外周部で磁束が急激に変化し、誘導電流によって渦電流が発生し、該渦電流によるジュール熱によって回転発熱体１２の外周部が発熱して温度が上昇する。このとき、回転発熱体１２を、アルミニウム合金、銅合金、低炭素鋼といった電気抵抗の小さな金属材料で形成することにより、渦電流の電流が大きくなってジュール熱の発生量も多くなり、回転発熱体１２を効果的に昇温させることができる。
【００２０】
回転発熱体１２の外周部の温度上昇は、伝導によって回転発熱体１２の全体に伝達され、容器保持筒１５ａ，１５ｂも伝導熱によって均等に昇温する。温度が上昇した容器保持筒１５ａ，１５ｂから試料容器１８内の試料溶液には、輻射によって熱が伝達されるが、試料容器１８の全体あるいは試料容器１８における少なくとも試料溶液の貯留部分が容器保持筒１５ａ，１５ｂ内に挿入されているため、容器保持筒１５ａ，１５ｂの内周面全体からの輻射によって試料容器１８内の試料溶液を直接的かつ均等に加熱することができ、加熱ムラ、蒸発ムラを解消することができる。さらに、容器保持筒１５ａ，１５ｂの内周面に接触した試料容器１８を介して伝熱によっても試料溶液を加熱することができる。
【００２１】
したがって、濃縮操作中の試料溶液を効果的に加熱できるので、沸点が高い溶媒でも短時間で蒸発させることができ、試料溶液の濃縮や試料の乾燥を効率よく短時間で行うことができる。さらに、蓋部材１１ａや上部駆動部１９を含む真空容器１１の内面を金属光沢状態にしておくことにより、特に、鏡面仕上げを施しておくことにより、温度上昇した回転発熱体１２から真空容器１１への熱移動量を抑制することができ、熱損失を低減して試料溶液の加熱効率を更に向上させることができる。また、回転発熱体１２と回転軸１７との間に断熱材を介在させることにより、回転発熱体１２から回転軸１７への熱移動も抑制することができる。これらのことから、真空容器１１の内周面にヒータを設ける場合に比べて遠心減圧濃縮装置における操作効率を大幅に向上でき、消費電力量の削減も図ることができる。
【００２２】
図２は、本発明の遠心減圧濃縮装置の第１形態例を示す概略断面図である。なお、以下の説明において、前記第１形態例に示した遠心減圧濃縮装置の構成要素と同一の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。
【００２３】
本形態例に示す遠心減圧濃縮装置は、前記第１形態例に示した遠心減圧濃縮装置に対して、回転発熱体の構造と磁石の配置とが異なるのみで、他の構成は基本的に同一となっている。
【００２４】
本形態例では、永久磁石３１を適宜な支持手段３１ａを介して前記真空容器１１の底面下方に配置するとともに、回転発熱体３２には、試料容器１８を保持する試料容器保持部３３となる有底筒状の容器保持穴３３ａ，３３ｂを形成した本体部３２ａと、真空容器１１の底面を挟んで前記永久磁石３１に対向するように配置された円盤状の発熱部３２ｂと、本体部３２ａと発熱部３２ｂとを連結する伝熱部３２ｃとを設けている。容器保持穴３３ａ，３３ｂは、本体部３２ａの厚みを利用して本体部３２ａに所定形状の穴を穿設したものであって、深さや内径は、保持する試料容器１８に応じて設定されている。
【００２５】
駆動手段１３によって回転発熱体３２を回転させると、永久磁石３１に対向配置された発熱部３２ｂが、磁束の変化による誘導電流で発生する渦電流のジュール熱によって発熱し、昇温した発熱部３２ｂの熱が伝熱部３２ｃから本体部３２ａに伝導によって伝達され、容器保持穴３３ａ，３３ｂの内面を均等に昇温させ、容器保持穴３３ａ，３３ｂの内面からの輻射によって試料容器１８内の試料溶液が加熱される。
【００２６】
したがって、前記第１形態例と同様に、試料容器１８内の試料溶液を直接的かつ均等に加熱することができ、濃縮操作中の試料溶液を効果的に加熱できるので、試料溶液の濃縮や試料の乾燥を効率よく短時間で行うことができる。
【００２７】
なお、装置各部の構造は、試料容器の形状や試料容器の保持数などの各種条件に応じて適宜最適な構造を採用することができる。また、磁石の配置数は、回転発熱体を発熱させることができれば任意であり、磁力を向上させるためのヨークを設けることもできる。さらに、永久磁石に限らず、電磁石を用いてもよい。また、磁石の位置を調節したり、電磁石の電流量を調節したり、回転発熱体の回転速度を調節したりして試料溶液の加熱量（加熱温度）を調節するようにしてもよい。
【００２８】
さらに、試料容器保持部は、保持する試料容器の形状、大きさに応じて任意の形状に形成することが可能であり、例えば、試料容器の上部に鍔が設けられている場合は、試料容器保持部の底部を開放して試料容器保持部を貫通孔とし、鍔を利用して試料容器を保持するようにしてもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１１…真空容器、１１ａ…蓋部材、１１ｂ…駆動手段装着部、１２…回転発熱体、１３…駆動手段、１４…真空ポンプ、１５…試料容器保持部、１５ａ，１５ｂ…容器保持筒、１６…永久磁石、１６ａ…支持手段、１７…回転軸、１８…試料容器、１９…上部駆動部、２０…仕切壁、２１…下部駆動部、２２ａ，２２ｂ…マグネットカップリング、２３…モータ、２４ａ，２４ｂ…通気孔、２５…排気管、３１…永久磁石、３１ａ…支持手段、３２…回転発熱体、３２ａ…本体部、３２ｂ…発熱部、３２ｃ…伝熱部、３３…試料容器保持部、３３ａ，３３ｂ…容器保持穴 
【図１】
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【図２】
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