(57)【要約】【課題】ロータを回転させる際に生じる風損の影響を低減して省エネルギー化を図ることができる遠心分離機を提供すること。【解決手段】試料を収容してロータ室１１内で回転するロータ１２と、前記ロータ室１１を開閉するドア９と、前記ロータ１２を回転駆動する駆動装置４と、該駆動装置４の駆動を制御する制御装置５を備えた遠心分離機１において、前記ロータ室１１の内部に、外径がロータ室１１の内径よりも小さな内蓋１５を昇降動可能に設け、少なくとも運転時には前記内蓋１５を下降させ、該内蓋１５によって区画されるロータ１２の回転空間１１ａの容積を減少させるようにする。又、前記内蓋１５を昇降動させる昇降手段１６を前記ドア９に取り付け、前記内蓋１５が上限の原点位置にあるときに前記ドア９の開閉が可能となるよう構成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料を収容してロータ室内で回転するロータと、前記ロータ室を開閉するドアと、前記ロータを回転駆動する駆動装置と、該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、
前記ロータ室の内部に、外径がロータ室の内径よりも小さな内蓋を昇降動可能に設け、少なくとも運転時には前記内蓋を下降させ、該内蓋によって区画されるロータの回転空間の容積を減少させるようにしたことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記内蓋を昇降動させる昇降手段を前記ドアに取り付け、前記内蓋が上限の原点位置にあるときに前記ドアの開閉が可能となるよう構成したことを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記内蓋と前記ロータとの間の距離を測定するための距離センサを前記内蓋に設けたことを特徴とする請求項１又は２記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記距離センサによって前記内蓋と前記ロータとの間の距離を測定しながら前記内蓋の移動を制御し、所定時間内に前記内蓋と前記ロータとの間の距離が所定の範囲内にあるときに内蓋が所定の位置まで移動したものと判断することを特徴とする請求項３記載の遠心分離機。
【請求項５】
使用されるロータの種別によって前記内蓋の移動距離を算出し、算出された移動距離だけ前記内蓋を移動させることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の遠心分離機。
【請求項６】
使用されるロータの種別によって前記内蓋の移動距離を算出し、算出された移動距離だけ前記内蓋を移動させた後、前記距離センサによって前記内蓋と前記ロータとの間の距離を測定し、測定された距離が所定の範囲内にあるときに内蓋が所定の位置まで移動したものと判断することを特徴とする請求項３記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロータを回転させる際に生じる風損の影響を低減して省エネルギー化を図った遠心分離機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機において、ロータ室内でロータを回転させる際に生じる風損の影響を避けるため、ロータ室内を真空引きして負圧に保つ手法が従来から知られている。この手法を実現するためには、ロータ室内をシールして密閉状態とし、真空ポンプ等でロータ室内の空気を吸い込んで負圧環境を作り出す必要がある。この方法では、真空ポンプ等の高価な吸引装置が必要であり、ロータ室を負圧にするために真空ポンプを駆動するための電力エネルギーが必要となる。
【０００３】
他方、負圧を用いない遠心分離機としては、レールに沿って移動してロータ室の開口部を塞ぐドアの底部に凸部を設け、ロータ室内の天井面の凹凸を少なくして平らにすることによって風損を低減させるものが提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−１４２１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１において提案された技術は、自動遠心分離装置等が有する開閉スライドドアにおけるロータ室内天井面の凹凸を減らす手法であって、風損低減化を図ったものであるが、自動遠心分離装置等の特殊な遠心分離機の場合は、使用するロータが限定・固定されている。
【０００５】
一方、通常の遠心分離機の場合は、大きさの異なる様々なロータを使用するのが一般的であり、各ロータ毎に発生する風損はロータの周囲空間、つまり、ロータ室内の空間に左右される。
【０００６】
ところで、地球温暖化が進んでいる昨今、省エネルギー化は重要な課題であって、ロータを回転させる際に生じる風損の影響を低減して電力エネルギーの省力化を図ることが望まれている。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ロータを回転させる際に生じる風損の影響を低減して省エネルギー化を図ることができる遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、試料を収容してロータ室内で回転するロータと、前記ロータ室を開閉するドアと、前記ロータを回転駆動する駆動装置と、該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、前記ロータ室の内部に、外径がロータ室の内径よりも小さな内蓋を昇降動可能に設け、少なくとも運転時には前記内蓋を下降させ、該内蓋によって区画されるロータの回転空間の容積を減少させるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記内蓋を昇降動させる昇降手段を前記ドアに取り付け、前記内蓋が上限の原点位置にあるときに前記ドアの開閉が可能となるよう構成したことを特徴とする。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２記載の発明において、前記内蓋と前記ロータとの間の距離を測定するための距離センサを前記内蓋に設けたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の発明において、前記距離センサによって前記内蓋と前記ロータとの間の距離を測定しながら前記内蓋の移動を制御し、所定時間内に前記内蓋と前記ロータとの間の距離が所定の範囲内にあるときに内蓋が所定の位置まで移動したものと判断することを特徴とする。
【００１２】
請求項５記載の発明は、請求項１〜３の何れかに記載の発明において、使用されるロータの種別によって前記内蓋の移動距離を算出し、算出された移動距離だけ前記内蓋を移動させることを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項３記載の発明において、使用されるロータの種別によって前記内蓋の移動距離を算出し、算出された移動距離だけ前記内蓋を移動させた後、前記距離センサによって前記内蓋と前記ロータとの間の距離を測定し、測定された距離が所定の範囲内にあるときに内蓋が所定の位置まで移動したものと判断することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１記載の発明によれば、ロータ室の内部に、外径がロータ室の内径よりも小さな内蓋を昇降動可能に設け、少なくとも運転時には内蓋を下降させ、該内蓋によって区画されるロータの回転空間の容積を減少させるようにしたため、ロータの回転空間内でのロータの回転に伴う空気の掻き回しによる風損が低く抑えられる。又、空間内でのロータの回転に伴って空気が掻き回され、内蓋の外周とロータ室の内周との間に形成された環状隙間を通過して空気が内蓋の上方へと移動するため、ロータの回転空間の圧力上昇が低く抑えられ、これによってもロータの回転時の風損を減らすことができ、結果的に駆動装置の消費エネルギーが減少して省エネルギー化を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、内蓋を昇降動させる昇降手段をドアに取り付け、内蓋が上限の原点位置にあるときにドアの開閉が可能となるよう構成したため、ドアの開閉時に内蓋が障害になることがなく、ドアの開閉をスムーズに行うことができる。
【００１６】
請求項３及び４記載の発明によれば、内蓋に設けられた距離センサによって内蓋とロータとの間の距離を測定しながら内蓋の移動を制御し、所定時間内に内蓋とロータとの間の距離が所定の範囲内にあるときに内蓋が所定の位置まで移動したものと判断するようにしたため、内蓋を所定の位置まで高精度に移動（下降）させることができ、遠心分離機の信頼性を高めることができる。
【００１７】
請求項５記載の発明によれば、使用されるロータの種別によって内蓋の移動距離を算出し、算出された移動距離だけ内蓋を移動させるようにし、請求項６記載の発明によれば、算出された移動距離だけ内蓋を移動させた後、距離センサによって内蓋とロータとの間の距離を測定し、測定された距離が所定の範囲内にあるときに内蓋が所定の位置まで移動したものと判断するようにしたため、内蓋を所定の位置まで高精度に移動（下降）させることができ、遠心分離機の信頼性を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
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。
【００１９】
＜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正断面図であり、図示の遠心分離機１は、筐体２内にボウル３、駆動装置４、制御装置５、冷凍機６等を収納するとともに、筐体２上に操作パネル７を設置して構成されている。
【００２０】
上記ボウル３は、有底円筒状に成形されており、その周囲は断熱材８によって覆われている。又、このボウル３の上面開口部は、筐体２の上部に設けられたドア９によって開閉される。
【００２１】
上記ボウル３の下方にはモータを含む前記駆動装置４が配されており、該駆動装置４の垂直上方へと延びるシャフトケース１０は、ボウル３の底部中心を貫通してボウル３内のロータ室１１に臨んでおり、シャフトケース１０内にはモータに結合された不図示のシャフトが設けられており、該シャフトの上端にはロータ１２が着脱可能に装着されている。ここで、ロータ１２の底部中心には嵌合穴１２ａが形成されており、この嵌合穴１２ａを不図示の前記シャフトの先端部に形成された先細状の嵌合部１０ａに嵌め込むことによってロータ１２が不図示のシャフトの上端に装着される。尚、図示しないが、シャフトの嵌合部１０ａとロータ１２の嵌合穴１２ａにはピンがそれぞれ設けられており、駆動装置４によって回転駆動されるシャフトの回転はピンを介してロータ１２に伝達され、該ロータ１２がロータ室１１内で回転駆動される。尚、ロータ１２を固定する方法としては、該ロータ１２とシャフトの嵌合部１０ａとをネジで締結する方法もある。
【００２２】
又、ロータ１２の底部には金属製のロータアダプタ１３が設けられており、このロータアダプタ１３の底面部には識別子となる凹凸が設けられている。そして、この凹凸を渦電流センサ等を用いたロータ識別センサ１４によって検出し、その凹凸の配置パターンによってロータ１２が識別される（この手法の詳細は例えば特許第３７８０６７０号公報等に開示されている）。
【００２３】
前記操作パネル７は、遠心回転数、遠心時間、温度等の運転条件を入力するための入力部と、それらの運転条件を表示する表示部を備えている。遠心分離される試料はロータ１２内に収容されるが、この試料の温度は、制御装置５によって冷凍機６を制御することによって、操作パネル７の入力部から入力された設定温度に制御される。ここで、ロータ室１１を形成する前記ボウル３の外周には不図示の冷凍配管が巻かれており、この冷凍配管は前記断熱材８によって覆われている。
【００２４】
而して、本実施の形態に係る遠心分離機１においては、ボウル３内にはロータ室１１内を上下に移動可能な円板状の内蓋１５が設けられており、この内蓋１５はドア９の中心部に設置された昇降手段１６によって上下動せしめられる。ここで、内蓋１５の外径はロータ室１１の内径よりもやや小さく設定されている。又、昇降手段１６としては、不図示のステッピングモータ等を回転させてラック＆ピニオンやボールネジ等を駆動する機構が採用されている。
【００２５】
上記内蓋１５の昇降動作の原点（上限）停止位置は、図１に鎖線にて示すように該内蓋１５を上方に移動させた位置であって、その位置はマイクロスイッチ等の不図示のセンサによって検出され、その検出信号が前記制御装置５へと送信され、制御装置５はその検出信号に基づいて位置決め制御を実行する。
【００２６】
昇降手段１６はドア９の中心部に固定されており、内蓋１５が図１に鎖線にて示すように原点位置にある場合にドア９が開閉可能となり、ドア９を閉じたときにはロータ室１１の上部開口部が塞がれる。又、内蓋１５には、該内蓋１５からロータ１２までの距離を検出するための距離センサ１７が埋設されている。ここで、距離センサ１７には、例えば近接センサ、超音波センサ、光学式変位センサ等が用いられる。
【００２７】
次に、以上のように構成された遠心分離機１における内蓋１５の２種類の昇降動作を図２と図３に示すフローチャートに基づいてそれぞれ説明する。
【００２８】
図２に示すフローチャートに従った内蓋１５の昇降動作においては、ロータ１２の種類を特定せず、距離センサ１７によって内蓋１５とロータ１２間の距離を測定しながら制御装置５によって昇降手段１６を制御することによって内蓋１５の高さ位置を制御する方法である。
【００２９】
この方法においては、オペレータは、ドア９を開いてロータ１２の嵌合穴１２ａをシャフトの嵌合部１０ａに嵌合させることによってロータ１２をシャフトに装着してドア９を閉じ、操作パネル７を操作して昇降手段１６を駆動して内蓋１５の移動を開始する（ステップＳ１）。
【００３０】
上述のように昇降手段１６が駆動されて内蓋１５の移動が開始されると、該内蓋１５がボウル３内のロータ室１１を下降し始めるとともに、該内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離が距離センサ１７によって測定される（ステップＳ２）。そして、この距離センサ１７によって測定された距離は検出信号として制御装置５へと送信される。
【００３１】
すると、制御装置５は、内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離が予め設定した所定の範囲であるか否かを判断し（ステップＳ３）、測定された距離が所定の範囲内である場合には、内蓋１５の移動が正常に行われたものとして昇降手段１６による内蓋１５の移動（下降）を停止し（ステップＳ４）、内蓋１５の制御動作を終了させる（ステップＳ５）。
【００３２】
他方、内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離が予め設定した所定の範囲外である場合には、移動時間が所定の範囲をオーバーしたか否かを判断し（ステップＳ６）、移動時間が所定の範囲内である場合（ステップＳ６での判断結果がＮｏである場合）には、内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離が所定の範囲内となるまでステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ６の処理が繰り返される。又、内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離が所定範囲外である状態で内蓋１５の移動時間が所定時間をオーバーした場合（ステップＳ６での判断結果がＹｓｅの場合）には、何らかの異常が発生したものとして警報（アラーム）を発してオペレータに異常を知らせる異常処理を行い（ステップＳ７）、内蓋１５の制御動作を終了させる（ステップＳ５）。
【００３３】
而して、以上の動作によって内蓋１５が正常に移動（下降）し、該内蓋１５とロータ１２の上面との距離が所定の範囲内に設定されると、ロータ室１１内が図１に実線にて示す内蓋１５によって上下に区画され、ロータ１２が回転する下方の空間１１ａの容積（空気量）が縮小する。
【００３４】
以上のようにして内蓋１５の動作工程が終了すると、制御装置５は駆動装置４を駆動してロータ１２をロータ室１１の内蓋１５によって区画された空間１１ａ内で回転させ、オペレータによって設定された運転条件に従って遠心分離動作を実行する。尚、遠心回転数、遠心時間、温度等の運転条件はオペレータによって操作パネル７から入力される。
【００３５】
又、制御装置５は、分離すべき試料の温度が設定された温度になるように冷凍機６をオン／オフ制御する。そして、所定の遠心時間が経過すると、制御装置５は、駆動装置４を減速制御してロータ１２の回転を所定のカーブに沿って減速させて停止させる。ロータ１２の回転が停止すると、制御装置５は、運転が終了したことをメロディやブザー等で報知してオペレータに知らせるとともに、昇降手段１６を逆方向に駆動して内蓋１５をロータ室１１内でドア９に向かって上昇させ、図１に鎖線にて示す原点位置に復帰させる。尚、内蓋１５の原点位置はマイクロスイッチ等の不図示のセンサによって検出され、その検出信号が制御装置５へと送信されると、制御装置５は昇降手段１６の駆動を停止して内蓋１５を原点位置で停止させる。
【００３６】
上述のように内蓋１５がロータ室１１内の原点位置に復帰すると、ドア９を開けることが可能となるため、オペレータは、ドア９を開けてロータ室１１内のロータ１２から試料を取り出すことができる。
【００３７】
而して、本実施の形態に係る遠心分離機１においては、運転に際して昇降手段１６によって内蓋１５を図１に鎖線にて示す原点位置から下降させ、図１に実線にて示すように内蓋１５がロータ１２に当接しない所定の位置まで移動させるようにしたため、ロータ室１１内のロータ１２が回転する空間１１ａが内蓋１５によって仕切られ、該空間１１ａの容積（空気量）が減少する。このようにロータ室１１内でロータ１２が回転する空間１１ａの容積が減少し、その内部の空気量も減少するため、空間１１ａ内でのロータ１２の回転に伴う空気の掻き回しによる風損が低く抑えられる。又、空間１１ａ内でのロータ１２の回転に伴って空気が掻き回され、内蓋１５の外周とボウル３の内周との間に形成された環状隙間を通過して空気が内蓋１５の上方へと移動するため、ロータ１２が回転する空間１１ａの圧力上昇が低く抑えられ、これによってもロータ１２の回転時の風損を減らすことができ、結果的に駆動装置４の消費エネルギーが減少して省エネルギー化を図ることができる。
【００３８】
又、本実施の形態では、内蓋１５に距離センサ１７を設けて内蓋１５からロータ１２までの距離を測定しながら昇降手段１６を制御して内蓋１５を所定の位置まで下降させるようにしたため、内蓋１５を所定の位置まで高精度に移動（下降）させることができ、遠心分離機１の信頼性を高めることができる。
【００３９】
又、本実施の形態では、内蓋を昇降動させる昇降手段１６をドアに９取り付け、内蓋１５が上限の原点位置にあるときにドア９の開閉が可能となるよう構成したため、ドア９の開閉時に内蓋１５がボウル３等と干渉してドア９の開閉の障害になることがなく、ドア９の開閉をスムーズに行うことができる。
【００４０】
次に、図３に示すフローチャートに従った内蓋１５の昇降動作について説明する。
【００４１】
本昇降動作においては、ロータ識別センサ１４によってロータ１２を識別し、或いは操作パネル７からオペレータによって入力されたロータ１２の種別によって該ロータ１２を特定し、該ロータ１２の高さ寸法から内蓋１５の移動距離を算出し、その算出結果に基づいて昇降手段１６を駆動して内蓋１５を所定距離だけ移動させる手法が採用されている。
【００４２】
即ち、オペレータは、ドア９を開いてロータ１２の嵌合穴１２ａをシャフトの嵌合部１０ａに嵌合させることによってロータ１２をシャフトに装着してドア９を閉じる。そして、オペレータがロータ１２の種別を操作パネル７から入力するか、或いはロータ識別センサ１４によって検出されたロータ１２の種別を示す信号が制御装置５に入力されると、制御装置５は、そのロータ１２の種別（つまりは、ロータ１２の高さ寸法）に基づいて内蓋１５の移動距離（内蓋１５が図１に実線にて示す所定の位置まで達するまでの移動距離）を算出する（ステップＳ１１）。そして、制御装置５は、昇降手段１６を駆動して内蓋１５を算出された移動距離だけ移動（下降）させた後（ステップＳ１２）、距離センサ１７によって内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離を測定し（ステップＳ１３）、その距離が所望の範囲内か否かを判断する（ステップＳ１４）。その判断の結果、測定された距離が所定の範囲内である場合には、内蓋１５の移動が正常に行われたものとして昇降手段１６による内蓋１５の移動（下降）を停止して該内蓋１５の制御動作を終了させる（ステップＳ１５）。
【００４３】
他方、内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離が所望の範囲外である場合には、何らかの異常が発生したものとして警報（アラーム）を発してオペレータに異常を知らせる異常処理を行い（ステップＳ１６）、内蓋１５の制御動作を終了させる（ステップＳ１５）。
【００４４】
而して、以上の動作によって内蓋１５が正常に移動（下降）し、該内蓋１５とロータ１２の上面との距離が所定の範囲内に設定されると、ロータ室１１内が図１に実線にて示す内蓋１５によって上下に区画され、ロータ１２が回転する下方の空間１１ａの容積（空気量）が縮小する。
【００４５】
従って、本手法によっても前記と同様の効果が得られ、ロータ１２を回転させる際に生じる風損の影響を低減して省エネルギー化を図ることができる。
【００４６】
＜実施の形態２＞
次に、本発明の実施の形態２を図４に基づいて説明する。
【００４７】
図４は本発明の実施の形態２に係る遠心分離機の正断面図であり、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。
【００４８】
本実施の形態に係る遠心分離機１においても、昇降手段１６によってロータ室１１内を昇降動する内蓋１５を設け、運転に際しては内蓋１５を図４に実線にて示す所定の位置まで下降させ、ロータ室１１内でロータ１２が回転する空間１１ａを内蓋１５によって仕切って該空間１１ａの容積（空気量）を減少させるようにしているが、内蓋１５とロータ１２の上面との間の距離を測定するための距離センサを設けていない点が前記実施の形態１と異なる。
【００４９】
而して、本実施の形態に係る遠心分離機１においては、ロータ識別センサ１４によってロータ１２を識別し、或いは操作パネル７からオペレータによって入力されたロータ１２の種別によって該ロータ１２を特定し、該ロータ１２の高さ寸法から内蓋１５の移動距離を算出し、その算出結果に基づいて昇降手段１６を駆動して内蓋１５を所定距離だけ移動させる手法が採用される点は図３に示すフローチャートに示したものと同様であるが、ロータ１２の種別によって算出された移動距離だけ内蓋１５を移動させた後は、該内蓋１５とロータ１２との間の距離の測定と距離が所望の範囲内であるか否かの判断を行わない点が図３に示すフローチャートに示したものと異なる。
【００５０】
而して、本実施の形態に係る遠心分離機１においても、前記実施の形態１にて得られたと同様の効果が得られるが、実施の形態１において用いた距離センサ１７を省略したため、構造及び制御動作が簡略化してコストダウンを図ることができる。
【００５１】
尚、以上は本発明の最良の形態について具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能であることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の正断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の内蓋の動作工程を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施の形態１に係る遠心分離機の内蓋の動作工程を示すフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態２に係る遠心分離機の正断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１        遠心分離機
２        筐体
３        ボウル
４        駆動装置
５        制御装置
６        冷凍機
７        操作パネル
８        断熱材
９        ドア
１０      シャフトケース
１０ａ    シャフトの嵌合部
１１      ロータ室
１１ａ    ロータ室のロータが回転する空間
１２      ロータ
１２ａ    ロータの嵌合穴
１３      ロータアダプタ
１４      ロータ識別センサ
１５      内蓋
１６      昇降手段
１７      距離センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2009189940.tif 000005
【図４】
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