(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットを回転させておき、前記バスケット内に供給した原液を前記バスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する遠心分離方法において、
前記バスケット内に形成されている液層中に挿入されて該液層を構成している液分を前記バスケットの開口部を通して外部に排出するスキミングパイプと該スキミングパイプを通して排出される液の圧力を検出する液圧検出手段を設けておき、
前記バスケット内に原液を供給する給液過程と、
前記バスケット内への給液を停止した状態で前記バスケットを所定時間回転させることにより前記原液を遠心力により液分とケーキ分とに分離して前記バスケット内にケーキ層と液層とを生じさせる固液分離過程と、
前記固液分離過程を行った後、前記スキミングパイプの先端を前記ケーキ層側にゆっくりと変位させて該スキミングパイプを前記バスケット内の液層中に進入させることにより前記液層を構成している液分を前記スキミングパイプを通して排出するスキミング過程とを行い、
前記スキミング過程では、前記排液の圧力が設定値を超えている状態から該設定値以下に低下したことが前記液圧検出手段により検出されたときに前記スキミングパイプのケーキ層側への変位を停止させることを特徴とする遠心分離方法。
【請求項２】
少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットを回転させておき、前記バスケット内に供給した原液を前記バスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する遠心分離方法において、
前記バスケット内に形成されている液層中に挿入されて該液層を構成している液分を前記バスケットの開口部を通して外部に排出するスキミングパイプを設けるとともに、該スキミングパイプに接続された排液パイプに下端が接続され、上部が外気に連通させられて前記排液パイプ内を通して流れる液の一部を受け入れる排液検出管と、該排液検出管内の液面レベルを検出する液面レベルセンサとを設けておき、
前記バスケット内に原液を供給する給液過程と、
前記バスケット内への給液を停止した状態で前記バスケットを所定時間回転させることにより前記原液を遠心力により液分とケーキ分とに分離して前記バスケット内にケーキ層と液層とを生じさせる固液分離過程と、
前記固液分離過程を行った後、前記スキミングパイプの先端を前記ケーキ層側にゆっくりと変位させて該スキミングパイプを前記バスケット内の液層中に進入させることにより前記液層を構成している液分を前記スキミングパイプを通して排出するスキミング過程とを行い、
前記スキミング過程では、前記液面レベルセンサにより検出される液面レベルが設定レベルを超えている状態から該設定レベル以下に低下したことが検出されたときに前記スキミングパイプのケーキ層側への変位を停止させることを特徴とする遠心分離方法。
【請求項３】
前記給液過程では、前記スキミングパイプの先端を前記バスケット内に形成される液面のバスケット内径側への限界位置に相当する位置に停止させておき、前記液圧検出手段が設定値を超える液圧を検出したときに前記バスケット内への原液の供給を停止させることを特徴とする請求項１または２に記載の遠心分離方法。
【請求項４】
前記バスケットとして、周壁部に透過孔を有するものを用い、前記スキミング過程で前記スキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置と前記バスケットの周壁の内周面との間の距離が設定値以上になるまで前記給液過程と前記固液分離過程とケーキ面検出過程とスキミング過程とを繰り返し行った後、前記バスケットを高速回転させた状態に保持して前記ケーキ層内の液分を前記バスケットの周壁部の透過孔を通して外部に排出することを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載の遠心分離方法。
【請求項５】
前記バスケットとして、周壁部に透過孔を有しないものを用い、前記スキミング過程で前記スキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置と前記バスケットの周壁の内周面との間の距離が設定値以上になるまで前記給液過程と前記固液分離過程とケーキ面検出過程とスキミング過程とを繰り返し行う請求項１ないし３のいずれか一つに記載の遠心分離方法。
【請求項６】
少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットと、前記バスケットを回転駆動するバスケット回転駆動装置と、前記バスケットの開口部を通して該バスケット内に原液を供給する給液装置とを備えて、前記バスケット内に供給した原液を前記バスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する遠心分離機において、
前記バスケット内に形成されている液層中に挿入されて該液層を構成している液分を前記バスケットの開口部を通して外部に排出するスキミングパイプと該スキミングパイプの先端を前記バスケットの外径側及び内径側に変位させるように前記スキミングパイプを駆動するスキミングパイプ駆動装置とを備えたスキミング装置と、
前記スキミングパイプを通して排出される排液の圧力を検出する液圧検出手段と、
前記給液装置により前記バスケット内に原液を供給し、前記バスケット内に形成された原液の液面がバスケット内径側への限界位置に達したことが検出されたときに前記バスケット内への原液の供給を停止する給液過程と、前記バスケット内への給液を停止した状態で前記バスケットを所定時間回転させて前記バスケット内に供給された原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程と、前記固液分離過程が終了した状態で前記バスケット内に形成されている液層中に前記スキミングパイプの先端を進入させて該スキミングパイプの先端を前記バスケットの外径側に変位させながら前記スキミングパイプを通して液分を排出し、前記排液の圧力が設定値を超えている状態から該設定値以下に低下したことが前記液圧検出手段により検出されたときに前記スキミングパイプの変位を停止させるスキミング過程とを行わせるように、前記給液装置とスキミング装置と回転駆動装置とを制御する制御装置と、
を具備したことを特徴とする遠心分離機。
【請求項７】
少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットと、前記バスケットを回転駆動するバスケット回転駆動装置と、前記バスケットの開口部を通して該バスケット内に原液を供給する給液装置とを備えて、前記バスケット内に供給した原液を前記バスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する遠心分離機において、
前記バスケット内に形成されている液層中に挿入されて該液層を構成している液分を前記バスケットの開口部を通して外部に排出するスキミングパイプと該スキミングパイプの先端を前記バスケットの外径側及び内径側に変位させるように前記スキミングパイプを駆動するスキミングパイプ駆動装置とを備えたスキミング装置と、
前記スキミングパイプに接続された排液パイプに下端が接続され、上部が外気に連通させられて前記排液パイプ内を通して流れる液の一部を受け入れる排液検出管と、
前記排液検出管内の液面レベルを検出する液面レベルセンサと、
前記給液装置により前記バスケット内に原液を供給し、前記バスケット内に形成された原液の液面がバスケットの内径側への限界位置に達したことが検出されたときに前記バスケット内への原液の供給を停止する給液過程と、前記バスケット内への給液を停止した状態で前記バスケットを所定時間回転させて前記バスケット内に供給された原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程と、前記固液分離過程が終了した状態で前記バスケット内に形成されている液層中に前記スキミングパイプの先端を進入させて該スキミングパイプの先端を前記バスケットの外径側に変位させながら前記スキミングパイプを通して液分を排出し、前記排液検出管内の液面レベルが設定レベルを超えている状態から該設定レベル以下になったことが前記液面レベルセンサにより検出されたときに前記スキミングパイプの変位を停止させるスキミング過程とを、前記スキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置と前記バスケットの周壁の内周面との間の距離が設定値以上になるまで繰り返し行わせるように、前記給液装置とスキミング装置と回転駆動装置とを制御する制御装置と、
を具備したことを特徴とする遠心分離機。
【請求項８】
少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットと、前記バスケットを回転駆動するバスケット回転駆動装置と、前記バスケットの開口部を通して該バスケット内に原液を供給する給液装置とを備えて、前記バスケット内に供給した原液を前記バスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する遠心分離機において、
前記バスケット内に形成されている液層中に挿入されて該液層を構成している液分を前記バスケットの開口部を通して外部に排出するスキミングパイプと該スキミングパイプの先端を前記バスケットの外径側及び内径側に変位させるように前記スキミングパイプを駆動するスキミングパイプ駆動装置とを備えたスキミング装置と、
前記スキミングパイプに接続された排液パイプに下端が接続され、上部が外気に連通させられて前記排液パイプ内を通して流れる液の一部を受け入れる排液検出管と、
前記排液検出管内の液面レベルを検出する液面レベルセンサと、
前記スキミングパイプの先端を前記バスケット内に形成される原液の液面のバスケット内径側への限界位置に相当する位置に位置させた状態で前記給液装置により前記バスケット内に原液を供給して、前記液面レベルセンサにより液面が検出されたときに前記バスケット内への原液の供給を停止する給液過程と、前記バスケット内への給液を停止した状態で前記バスケットを所定時間回転させて前記バスケット内に供給された原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程と、前記スキミングパイプの先端をバスケット内の液層中に進入させて前記バスケットの外径側に変位させながら前記スキミングパイプを通して液分を排出し、前記排液検出管内の液面レベルが設定レベルを超えている状態から該設定レベル以下になったことが前記液面レベルセンサにより検出されたときに前記スキミングパイプの変位を停止させるスキミング過程とを、前記スキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置と前記バスケットの周壁の内周面との間の距離が設定値以上になるまで繰り返し行わせるように、前記給液装置とスキミング装置と回転駆動装置とを所定のシーケンスで制御する制御装置と、
を具備したことを特徴とする遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、回転している籠形のバスケット内に原液を供給して、バスケットの回転により生じる遠心力で原液を液分とケーキ分とに分離する遠心分離方法、及び該遠心分離方法を実施するために用いる遠心分離機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
種々の原液を液分とケーキ分（固形分）とに分離する目的で遠心分離機が用いられている。遠心分離機は、少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットと、該バスケットを回転駆動する回転駆動装置と、バスケットの開口部を通して該バスケット内に原液を供給する給液装置とを備えていて、バスケット内に供給された原液をバスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する。
【０００３】
遠心分離機としては、周壁部に透過孔を有するバスケットを用いて、液分をバスケットの周壁部の内周に配置したフィルタと周壁部の透過孔とを通して排出するようにした遠心ろ過機と、周壁部に透過孔を有しないバスケットを用いて、バスケット内に形成された液分をスキミングパイプを通して排出するようにした遠心沈降機とが知られている。
【０００４】
遠心ろ過機を用いて原液をケーキ（固形物）と液分とに分離する処理を行うに際しては、先ずバスケットを所定の回転速度で回転させ、バスケットの開口部を通してその内部に原液を供給する。バスケット内に原液を供給すると、バスケットの内周に液層が形成されていき、その液面レベルがバスケットの内径側に移動していく。またバスケットの回転に伴って、原液に含まれるケーキ分（結晶）が沈殿していくため、バスケットの周壁部の内周に配置されたフィルタの上にケーキ層が形成され、該ケーキ層の上に液層が形成される。
【０００５】
バスケット内の液層の液面がバスケットの開口部の内周縁に相応する位置を越えると、固液分離処理が終了していない原液がバスケットの開口部を越えて外部に溢れ出てしまう。そのため、バスケット内に形成された液層の液面が、バスケットの開口部の内周位置よりも手前の位置に設定された所定のレベルに達したときに給液を停止し、バスケットを一定時間の間高速回転させて、原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程を行う。液層を形成している液分は、ケーキ層を通してバスケットの周壁部の内周に配置されたフィルタと、該周壁部に設けられた多数の透過孔とを通して外部に排出される。液分の排出が進み、バスケット内の液層の液面が所定のレベルまで低下したときに、再びバスケット内に原液を供給し、液面が設定されたレベルに達した時に給液を停止して固液分離過程を行う。
【０００６】
以下同様の操作を繰り返し、バスケット内に形成されたケーキ層の内周面（ケーキ面）が所定の位置に達した時に固液分離過程を終了する。その後、バスケットを回転させながらその内部に清水などの洗浄液を供給してケーキを洗浄し、洗浄液を脱液した後、掻取装置によりバスケットの内周からケーキを掻き取って外部に取り出す。
【０００７】
遠心分離機として、バスケットの周壁部に透過孔を有しない遠心沈降機を用いる場合には、固液分離過程により原液をケーキ分と液分とに分離した後、バスケット内に挿入したスキミングパイプの先端を液層中に進入させて、該スキミングパイプを通して液分を排出する。
【０００８】
この場合、スキミングパイプは、その先端をバスケットの回転方向の後方側に向けて、バスケットの径方向に対して傾斜させた状態で液中に進入させるため、スキミングパイプの先端が高速回転しているケーキ層に接触すると、該パイプの先端がケーキ層に食い込んで破損してしまう。そのため、スキミングパイプにより液分を排出する際には、スキミングパイプの先端をケーキ層に接触させないように、細心の注意を払う必要がある。従来は、スキミングパイプを通して排出される液分の透明度を監視し、スキミングパイプがケーキ層に近接して排出される液分が濁ってきたときに人力操作によりスキミングパイプを後退させて、該パイプの先端を液層から離脱させるようにしていた。
【０００９】
このように、スキミングパイプを用いる場合には、その操作に人力を必要とするため、遠心分離機の動作の自動化を図ることが困難であった。
【００１０】
なおスキミングパイプの操作を自動化するため、スキミングパイプを通して排出される液分の透明度をセンサにより検出して、液分の透明度が低下したときにスキミングパイプを後退させる方法が提案されたが、スキミングパイプを通して排出される液分の透明度の変化は、センサにより確実に検出し得る程明確ではないため、この方法は未だ実用化されるに至っていない。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、周壁部に透過孔を有するバスケットを用いて行う遠心分離方法では、バスケット内に原液を供給した後、バスケットを脱液に適した回転速度で回転させた状態に保って、原液を液分とケーキ分とに分離するとともに、液分をバスケットの周壁部の内周に配置されたフィルタと周壁部に設けられた透過孔とを通して外部に排出しているが、原液中のケーキ（結晶成分）は比重が重いため、給液を開始した後、早期に沈殿してバスケットの周壁部の内周に配置されたフィルタの上に堆積し、バスケット内に供給された原液は、比較的短時間でケーキ層と液層とに分かれる。バスケット内にケーキ層が形成されると、液分はケーキ層を通してバスケットの周壁部の透過孔に到達する状態になる。そのため、ケーキ層を構成している結晶が緻密で液分がケーキ層中を通過し難い状態にある場合には、ろ過抵抗が大きくなって脱液に長い時間がかかり、固液分離処理に要する時間が著しく長くなって、処理能率が低下するという問題があった。
【００１２】
そこで、バスケット内に供給された原液がケーキ分と液分とに分かれた後に、液分がケーキ層とバスケットの周壁部の透過孔とを通して排出されるのを待つことなく、遠心沈降機において用いられているものと同様なスキミングパイプを液層中に進入させて、液分を該スキミングパイプを通して排出することが考えられる。
【００１３】
ところが、前述のように、従来の技術では、スキミングパイプの操作の自動化を図ることができなかったため、自動化が進んでいる遠心分離機にスキミングパイプを採用することはできなかった。
【００１４】
本発明の目的は、ケーキ層を構成する結晶が緻密な場合でも能率よく固液分離処理を行うことができるようにした遠心分離方法を提案することにある。
【００１５】
本発明の他の目的は、上記の遠心分離方法を実施するために用いる遠心分離機を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットを回転させておいて、バスケット内に供給した原液をバスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する遠心分離方法に係わるものである。
【００１７】
本発明においては、バスケット内に形成されている液層中に挿入されて該液層を構成している液分をバスケットの開口部を通して外部に排出させるスキミングパイプと該スキミングパイプを通して排出される排液の圧力を検出する液圧検出手段を設けておく。そして、バスケット内に原液を供給する給液過程と、バスケット内への給液を停止した状態でバスケットを所定時間回転させることにより原液を遠心力により液分とケーキ分とに分離してバスケット内にケーキ層と液層とを生じさせる固液分離過程と、固液分離過程を行った後、スキミングパイプの先端をケーキ層側にゆっくりと変位させて該スキミングパイプをバスケット内の液層中に進入させることにより液層を構成している液分をスキミングパイプを通して排出するスキミング過程とを行い、スキミング過程では、スキミングパイプを通して排出される排液の圧力が設定値を超えている状態から設定値以下に低下したことが液圧検出手段により検出されたときに、スキミングパイプのケーキ層側への変位を停止させる。
【００１８】
バスケット内にケーキ層と液層とが形成された状態で、スキミングパイプを液層中に挿入していくと、スキミングパイプを通して液が排出される。スキミングパイプの先端の開口部が液層中にあって、空気を吸い込まない状態にあるときには、スキミングパイプを通して排出される排液中に気泡が含まれることは殆どないため、排液パイプ内における排液の圧力（液圧）はある値（設定値）を超える値を示す。これに対し、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接してその先端の開口部の一部が空気中に露呈する状態になると、スキミングパイプに液分と一緒に空気が吸い込まれるようになるため、排液パイプを通して流れる排液中に気泡が混入するようになり、排液パイプ内における液の圧力が設定値以下に低下する。
【００１９】
従って、上記のように、排液パイプ内の液圧を検出する液圧検出手段を設けて、この液圧検出手段が設定値を超える液圧を検出している状態から液圧が設定値以下に低下したことを検出したときにスキミングパイプを停止させるようにすれば、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接した状態になったとき（ケーキ層に接触する前に）スキミングパイプを停止させることができる。
【００２０】
上記液圧検出手段は、例えば、排液パイプに下端が接続され、上部が外気に連通させられて排液パイプ内を通して流れる液の一部を受け入れる排液検出管と、該排液検出管内の液面レベルを検出する液面レベルセンサとにより構成することができる。
【００２１】
このような液圧検出手段を用いる場合には、スキミング過程において、液面レベルセンサにより検出される液面レベルが設定レベルを超えている状態から該設定レベル以下に低下したことが検出されたときにスキミングパイプのケーキ層側への変位を停止させる。
【００２２】
上記のように、排液パイプに排液検出管を接続しておくと、排液パイプ内を流れる排液の一部が排液検出管内に流れ込み、排液検出管内に液柱が形成される。この液柱の液面は排液パイプ内を流れる排液の圧力に比例したレベルを示すため、排液検出管内の液面レベルを検出することにより、排液パイプ内の排液の圧力が設定値を超えているか否かを検出することができる。
【００２３】
スキミングパイプの先端が液層中に挿入されると、スキミングパイプを通して液の排出が開始され、排液検出管内の液面レベルが設定レベルを超えるため、液面レベルセンサが検出信号を発生する。この検出信号の発生により、スキミングパイプの先端が液層中に挿入されたことが検出される。スキミングパイプの先端が液層中にあって、液の排出が継続しているときには、液面レベルセンサが検出信号を出力し続けるため、この検出信号を確認することにより、排液が継続していることを検出することができる。
【００２４】
バスケット内の液層の厚みが薄くなってスキミングパイプの先端がケーキ層の内周面に近付くと、スキミングパイプの先端の開口部の一部が液中から気中に露出する状態になるため、スキミングパイプに液分ととともに空気が吸い込まれる状態になる。このような状態になると、スキミングパイプを通して排出される液に気泡が混入するようになるため、排液パイプ内の液圧が低下し、排液検出管内の液面レベルが低下する。従って、設定レベルを超えていた排液管内の液面レベルが低下したことを検出したときにスキミングパイプを停止させることにより、スキミングパイプの先端をケーキ層に接触する直前の位置で停止させることができる。
【００２５】
上記のように、本発明においては、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接した状態になったときに生じる排液の圧力の低下を検出して、スキミングパイプの変位を停止させるので、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接したときにスキミングパイプを自動的に停止させることができ、スキミングパイプがケーキ層中に食い込んで破損するおそれを生じさせることなく、スキミングパイプの操作を自動化することができる。
【００２６】
上記の方法によれば、スキミングパイプの操作を容易に自動化することができるため、自動化が進んでいる遠心ろ過機等の遠心分離機にも何等問題なくスキミングパイプを採用して、固液分離処理を能率よく行わせることができる。
【００２７】
特に、周壁部に設けた透過孔を通して液分を排出する遠心ろ過機に本発明を適用して、バスケット内に供給した原液が液分とケーキ分とに分離された後、液分がケーキ層中を通過してバスケットの周壁部の透過孔から排出されるのを待つことなく、スキミングパイプを液層中に進入させて液分を積極的に排出するようにすると、ケーキ層を構成する結晶が緻密な場合でも、液分の排出を短時間で行わせることができるため、固液分離処理を能率よく行わせることができる。
【００２８】
また上記のように、スキミングパイプを通して排出される排液の圧力を検出する液圧検出手段を設けておくと、バスケット内に原液を供給する際に、バスケット内における原液の液面レベルの限界位置をスキミングパイプを利用して検出することにより、バスケット内への給液を制御することができる。
【００２９】
即ち、給液過程を行う際に、スキミングパイプの先端をバスケット内に形成される液面のバスケット内径側への限界位置に相当する位置に停止させておき、液圧検出手段が設定値を超える液圧を検出したときにバスケット内への原液の供給を停止させるようにすることにより、バスケット内への原液の供給を制御することができる。
【００３０】
この場合、原液の液面の限界位置を検出する際に、スキミングパイプを通して少量の原液が排出されるが、この原液はバスケット内に戻すか、または原液供給タンク内に戻すようにすればよい。そのため、スキミングパイプを原液の液面の限界位置の検出に利用する場合には、排液パイプ内を流れる原液を原液供給タンクまたはバスケット内に戻すための帰還パイプを、切換バルブを介して排液パイプに接続して、原液の液面の限界位置を検出する際に該バルブを切換えることにより、排液パイプを通して排出される原液を原液供給タンクまたはバスケット内に戻すことができるようにしておくのが好ましい。
【００３１】
バスケットとして、周壁部に透過孔を有するものを用いる場合には、スキミング過程でスキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置とバスケットの周壁の内周面との間の距離（ケーキ厚さ相当値）が設定値以上になるまで（バスケット内に形成されたケーキ層が所定の厚さになるまで）給液過程と固液分離過程とケーキ面検出過程とスキミング過程とを繰り返し行った後に、バスケットを高速回転させた状態に保持してケーキ層内の液分を前記バスケットの周壁部の透過孔を通して外部に排出するようにするのが好ましい。
【００３２】
上記のように、ケーキ層が所定の厚さになるまで給液過程と固液分離過程とケーキ面検出過程とスキミング過程とを繰り返し行うようにすると、１回の原液の処理により形成するケーキの収量を多くすることができる。
【００３３】
本発明は、遠心ろ過機だけでなく、バスケットとして、周壁部に透過孔を有しないものを用いる遠心沈降機にも適用することができるのは勿論である。バスケットとして、周壁部に透過孔を有しないものを用いる場合には、１回の原液の処理により形成するケーキの収量を多くするため、スキミング過程でスキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置とバスケットの周壁の内周面との間の距離が設定値以上になるまで給液過程と固液分離過程とケーキ面検出過程とスキミング過程とを繰り返し行うようにするのが好ましい。
【００３４】
本発明はまた、少なくとも軸線方向の一端側に開口部を有する籠形のバスケットと、該バスケットを回転駆動するバスケット回転駆動装置と、バスケットの開口部を通して該バスケット内に原液を供給する給液装置とを備えて、バスケット内に供給した原液をバスケットの回転により生じる遠心力を利用して液分とケーキ分とに分離する遠心分離機を対象とする。
【００３５】
本発明に係わる遠心分離機においては、バスケット内に形成されている液層中に挿入されて該液層を構成している液分をバスケットの開口部を通して外部に排出するスキミングパイプと該スキミングパイプの先端をバスケットの外径側及び内径側に変位させるようにスキミングパイプを駆動するスキミングパイプ駆動装置とを備えたスキミング装置と、スキミングパイプを通して排出される排液の圧力を検出する液圧検出手段と、給液装置によりバスケット内に原液を供給し、バスケット内に形成された原液の液面がバスケットの内径側への限界位置に達したことが検出されたときにバスケット内への原液の供給を停止する給液過程と、バスケット内への給液を停止した状態で前記バスケットを所定時間回転させてバスケット内に供給された原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程と、固液分離過程が終了した状態でバスケット内に形成されている液層中にスキミングパイプの先端を進入させて該スキミングパイプの先端をバスケットの外径側に変位させながらスキミングパイプを通して液分を排出し、排液の圧力が設定値を超えている状態から設定値以下に低下したことが液圧検出手段により検出されたときに、スキミングパイプの変位を停止させるスキミング過程とを行わせるように、給液装置とスキミング装置と回転駆動装置とを制御する制御装置とが設けられる。
【００３６】
上記排液の圧力の検出は、スキミングパイプに接続された排液パイプの所で行うのが好ましい。この場合、液圧検出手段は、スキミングパイプに接続された排液パイプに下端が接続され、上部が外気に連通させられて排液パイプ内を通して流れる液の一部を受け入れる排液検出管と、排液検出管内の液面レベルを検出する液面レベルセンサとにより構成することができる。この場合、制御装置は、給液装置によりバスケット内に原液を供給し、バスケット内に形成された原液の液面がバスケット内径側への限界位置に達したことが検出されたときに前記バスケット内への原液の供給を停止する給液過程と、バスケット内への給液を停止した状態でバスケットを所定時間回転させてバスケット内に供給された原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程と、固液分離過程が終了した状態でバスケット内に形成されている液層中にスキミングパイプの先端を進入させて該スキミングパイプの先端をバスケットの外径側に変位させながらスキミングパイプを通して液分を排出し、排液検出管内の液面レベルが設定レベルを超えている状態から該設定レベル以下になったことが液面レベルセンサにより検出されたときにスキミングパイプの変位を停止させるスキミング過程とを、スキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置とバスケットの周壁の内周面との間の距離が設定値以上になるまで繰り返し行わせるように、給液装置とスキミング装置と回転駆動装置とを制御する。
【００３７】
上記のように、排液パイプに接続された排液検出管と、該排液検出管内の液面レベルを検出する液面レベルセンサとを設ける場合には、スキミングパイプと該液面レベルセンサとを用いて、給液過程における原液の供給の制御を行わせることができる。
【００３８】
この場合制御装置は、給液過程において、スキミングパイプの先端をバスケット内に形成される原液の液面のバスケット内径側への限界位置に相当する位置に位置させた状態で給液装置によりバスケット内に原液を供給して、液面レベルセンサにより液面が検出されたときにバスケット内への原液の供給を停止させるように、スキミング装置と給液装置とを制御する。
【００３９】
上記液面レベルセンサとしては、音叉を検出部に用いて、音叉に液が接触したときの振動周波数の変化から液面を検出する音叉式の液面レベルセンサ、液面に追従して変位するように設けたフロートの変位から液面を検出するフロート式の液面レベルセンサ、液面に向けて照射した超音波の反射波を検出することにより液面を検出する超音波液面レベルセンサ、液面を光学的に非接触で検出する光スイッチ式の液面レベルセンサ、液面との間の静電容量を計測することにより液面レベルを非接触で検出する静電式の液面レベルセンサ等の各種のセンサを用いることができる。
【００４０】
スキミング装置としては、遠心沈降式の遠心分離機において広く用いられているものと同様のものを用いることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
図１及び図２は、本発明に係わる遠心分離機を示したもので、これらの図において、１はケーシング、２はケーシング１内に収容された籠形のバスケットである。
【００４２】
ケーシング１は円筒状に形成されたケーシング本体１０１と、ケーシング本体１０１の上端の開口部を閉じるカバー板１０２とからなっている。ケーシング本体１０１は、防振装置を備えた支持装置３により３点で支持ベース４上に支持され、カバー板１０２は、ヒンジ形の開閉装置１０３を介してケーシング本体１０１に支持されている。
【００４３】
開閉装置１０３は、ケーシング本体１０１の側面に固定された支持金具１０４と、支持金具１０４に支持軸１０５を介して下端が支持され、上端がカバー板１０２に固定されたＬ字形の回動アーム１０６と、回動アーム１０６を支持金具１０４に固定するロック装置１０７とからなっていて、ロック装置１０７による回動アームの固定を解除した状態で支持軸１０５を中心にして回動アーム１０６を図２において時計方向に回動させることにより、カバー板１０２を開くことができるようになっている。
【００４４】
ケーシング１の下端の開口部には、一方向に向けて傾斜するように設けられた底板１０８の外周部が溶接され、該底板１０８の中央部に設けられた開口部の内周に円筒状のケーキ排出ダクト１０９が溶接されている。底板１０８の最下部に相応する位置でケーシング本体１０１内に連通するように排液口１１０が設けられている。
【００４５】
バスケット２は、円筒状の周壁部２０１と、該周壁部２０１の軸線方向の一端の内周部に外周部が接合された底壁部２０２と、周壁部２０１の軸線方向の他端の内周部に外周部が接合された環状の端部壁２０３とにより籠形に形成されたもので、底壁部２０２の中央部には、周壁部と軸線を共有する円筒状のケーキ排出口２０４が設けられている。ケーキ排出口２０４の内側には、周壁部２０１と軸線を共有する回転軸取付け部２０５が設けられ、この回転軸取付け部２０５とケーキ排出口２０４の周壁部との間は放射状に設けられたリブ２０６を介して連結されている。
【００４６】
図示のバスケット２は、その底壁部２０２を下方に向けた状態でケーシング１内に収容されて、その底壁部に設けられたケーキ排出口２０４がケーシングの底板のケーキ排出ダクト１０９の内側に緩く挿入され、回転軸取付け部２０５に下端が固定された回転軸５が、ケーシングのカバー板１０２の中央に固定された軸受装置６により回転自在に支持されている。
【００４７】
図示してないが、バスケットの周壁部２０１には無数の透過孔が形成され、該周壁部２０１の内周に添わせた状態で布、金網、多孔板、あるいは多孔板と金網との積層体等からなるフィルタ７が設けられている。
【００４８】
カバー板１０２の上面から突出した軸受装置６の上端には、バスケットの回転数を検出するセンサを収納したセンサケース８と歯車減速機構を収納した減速機ケース９とを介して、バスケット駆動用電動機１０が取り付けられ、電動機１０の出力軸が減速機ケース９内の減速機を介して回転軸５に連結されている。減速機構の減速比を切換える操作を行うために減速機操作用電動機が設けられるが、この電動機の図示は省略されている。電動機１０としてはインバータにより制御される誘導電動機が用いられていて、インバータの出力周波数を制御することにより電動機１０の回転速度を適宜に変化させることができるようになっている。なおバスケットの回転駆動源としては油圧モータを用いることもできる。
【００４９】
ケーシングのカバー板１０２には、原液を供給する給液パイプ１１（図１参照。図２には図示せず。）と、洗浄液供給パイプ１２（図１参照）と、ケーキ掻取装置１３と、液面検出装置１４と、スキミング装置１６とが取り付けられている。
【００５０】
給液パイプ１１は、例えば側面に多数の噴出口を有するパイプからなっていて、カバー板１０２を貫通してバスケット２の端部壁２０３の内周部の内側に形成されたバスケット２の開口部から該バスケット２内に挿入されている。給液パイプ１１は図示しない給液バルブとを通して原液を収容したタンク等の原液供給源に接続され、該原液供給源と、図示しない給液バルブと、給液パイプ１１とによりバスケット内に原液を供給する給液装置が構成されている。
【００５１】
洗浄液供給パイプ１２は、給液パイプ１１と同様に形成されていて、カバー板１０２を貫通してバスケット２内に挿入されている。洗浄液供給パイプ１２は、図示しない給液管を通して清水等の洗浄液を供給する洗浄液供給タンクに接続されている。
【００５２】
ケーキ掻取装置１３は、バスケットの軸線と平行な方向に伸びるように設けられて、カバー板１０２を貫通してバスケット２の開口部から該バスケット内に挿入された掻取軸１３Ａと、掻取軸１３Ａのバスケット内に位置する下端に取り付けられた掻取アーム１３Ｂと、該掻取アーム１３Ｂの先端に取付けられた掻取刃１３Ｃと、掻取アーム旋回用電動機１３Ｄと、電動機１３Ｄを駆動源として掻取軸１３Ａを回転させて掻取アーム１３Ｂを旋回させる掻取アーム旋回機構と、掻取軸昇降用電動機１３Ｅと、電動機１３Ｅを駆動源として掻取軸１３Ａを昇降させる掻取軸昇降機構とを備えた公知のものである。原液が掻取軸１３Ａに沿ってケーキ掻取装置の機構部に侵入するのを防止するため、掻取軸１３Ａのケーシング１内に位置する部分は、該掻取軸１３Ａの下降及び上昇に伴って伸縮するベローズ１３Ｆにより覆われている。
【００５３】
液面検出装置１４の構造は図示してないが、この液面検出装置は、ケーシングの蓋板１０２を貫通した状態で回転自在に支持されて下端がバスケット内に挿入された回動軸と、この回動軸の下端に取り付けられてバスケット２の外径側にバネで付勢された検出レバーと、検出レバーがバスケット内に供給された原液の液面に接触して弾かれたときに生じる回動軸の変位を検出するセンサとを備えたものである。このような液面検出装置は、例えば特公昭５３−２７０３３号公報に示されているように既に公知であり、実用化されている。液面検出装置１４は、バスケット内に供給された原液の液面がバスケットの内径側の限界位置（バスケットの端部壁２０３の内周縁よりも僅かに外径側に寄った位置）に達したときに検出動作を行うように設けられている。
【００５４】
スキミング装置１６は、図３及び図４に示すように、ケーシングのカバー板１０２に取り付けられたリニア駆動装置１６Ａと、リニア駆動装置１６Ａにより駆動されてバスケット２の軸線と直交する平面に沿ってバスケットの径方向に直線変位させられるスキミングパイプ１６Ｂとを備えている。
【００５５】
図３及び図４において、４０は軸線をバスケットの径方向に向けた状態でカバー板１０２の上面に支持されたスリーブで、このスリーブは、カバー板１０２を貫通させて設けられた長孔１０２ｃの長手方向（バスケットの径方向）の延長上に配置されている。
【００５６】
４１はスリーブ４０内に嵌合されて軸線方向にのみ変位し得るようにガイドされた中空のスライド軸で、バスケットの外周側に位置するスライド軸４１の半部の外周に雄ネジ部４１ａが形成されている。
【００５７】
スリーブ４０の端部に結合されたギアケース４２がカバー板１０２の外周部に取り付けられ、該ギアケース４２内に回転自在に支持された大歯車４３の軸心部に設けられたナット４４がスライド軸４１のネジ部４１ａに螺合されている。
【００５８】
ギアケース４２には電動機４５が取り付けられ、該電動機の回転軸に取り付けられた小歯車４６がギアケース４２内で大歯車４３に噛み合わされている。したがって電動機２５の回転が歯車４６及び４３により減速されてナット４４に伝達され、ナット４４の回転によりスライド軸４１がバスケットの径方向に沿って直線変位させられる。
【００５９】
この例では、スリーブ４０と、スライド軸４１と、ギアケース４２と、歯車４３及び４６と、電動機４５と、ナット４４とにより、リニア駆動装置１６Ａが構成されている。
【００６０】
スキミングパイプ１６Ｂは、バスケットの径方向に延びるように設けられた横管路部１６B1と、バスケットの内径側に位置する横管路部１６B1の一端からバスケットの軸線方向に沿って下方に延びるように設けられた縦管路部１６B2と、縦管路部１６B2の下端から折れ曲がってバスケットの径方向に対してバスケットの回転方向の後方側に斜めに傾斜して延びる先端部１６B3とを有するＪ字形の管からなっていて、横管路部１６B1がスライド軸４１内の中空部内を貫通した状態でスライド軸４１に支持されている。スキミングパイプの縦管路部１６B2及び先端部１６B3は、長手方向をバスケットの径方向に一致させた状態でケーシングのカバー板１０２に形成された長孔１０２ｃを通してケーシング１内に挿入され、縦管路部１６B2の下端と先端部１６B3とが、バスケット２の開口部を通して該バスケット内に挿入されている。
【００６１】
バスケットの外径側に位置するスライド軸４１の端部から外部に突出したスキミングパイプ１６Ｂの横管路部１６B1の他端には、排液パイプ１７の一端が接続され、排液パイプ１７の他端は図示しない排液タンクに接続されている。スライド軸４１とギアケース４２との間の隙間から塵や湿気が進入するのを防ぐため、ギアケース４２から突出したスライド軸４１の端部を覆うベローズ４７が設けられている。
【００６２】
またカバー板１０２に設けられた長孔１０２ｃをスライド軸４１等とともに覆うカバー板５７がカバー板１０２に取り付けられている。
【００６３】
図示してないが、スリーブ４０の側面には、その軸線方向に伸びる長孔が開設されていて、スライド軸４１に固定された突起４８がこの長孔を通して外部に導出されている。突起４８が導出された側のスリーブ４０の側方には、カバー板１０２に固定されたリミットスイッチ取付け台４９が配置され、このリミットスイッチ取付け台には、スライド軸４１がバスケットの内径側の限界位置まで変位したときに突起４８により駆動されて検出動作を行うリミットスイッチ５０と、スライド軸４１がバスケットの外径側の限界位置まで変位したときに突起４８により駆動されて検出動作を行うリミットスイッチ５１とが取り付けられている。
【００６４】
またリミットスイッチ５０の近傍には、原位置検出スイッチ５２が取り付けられている。この原検出スイッチ５２は、スキミングパイプ１６Ｂの原位置を検出するために設けられたもので、スキミングパイプ１６Ｂがバスケットの内径側の限界位置よりも僅かにバスケットの外径側に寄った位置に設定された原位置に位置したときに検出動作を行うように設けられている。原位置検出スイッチ５２が検出動作を行うときのスキミングパイプの位置（原位置）は、原位置検出スイッチ５２の取り付け位置を調整することにより微調整できるようになっている。原位置検出スイッチ５２は、前記基準位置検出スイッチと同様に、近接スイッチやリミットスイッチにより構成することができる。
【００６５】
リミットスイッチ５０及び５１は、ケーシング１の側面に取り付けられた制御箱３３内に設けられた制御装置に接続されていて、両リミットスイッチ５０及び５１から得られる信号が、スキミングパイプ１６Ｂの限界位置を示す信号として制御箱３３内の制御装置に与えられるようになっている。制御装置は、スキミングパイプ１６Ｂがバスケットの内径側及び外径側にそれぞれ変位している過程で、リミットスイッチ５０及び５１が検出動作を行ったときには直ちに電動機４５を停止させて、リニア駆動装置１６Ａが限界位置を越えて変位して破損するのを防止する。
【００６６】
制御装置は、通常の動作状態では、スキミングパイプ１６Ｂを限界位置まで変位させることはなく、該スキミングパイプを原位置と後記する目標位置との間で変位させる。
【００６７】
電動機４５の回転軸には、スキミングパイプの移動量を検出するためのエンコーダ５６が取り付けられ、原位置検出スイッチ５２が検出動作を行った時にカウンタを起動してエンコーダ５６の出力パルスの計数を開始することにより、スキミングパイプの先端の移動量（先端位置）を検出することができるようになっている。
【００６８】
本発明においては、図１、図３及び図４に示したように、排液パイプ１７に排液検出管６０が接続される。図示の排液検出管６０は、図３に見られるように、円筒状に形成された本体６０ａと、該本体６０ａの下端に一体に形成された漏斗状の支持部６０ｂとからなっていて、支持部６０ｂの下端に形成された細管部６０b1の下端が排液パイプ６０に接続され、細管部６０b1を通して排液検出管６０内と排液パイプ１７内とが連通させられている。排液検出管６０の上部には通気孔が形成され、該通気孔を通して排液検出管６０内が外気に連通させられている。
【００６９】
排液検出管６０の上部には該検出管６０内の液面レベルを検出する液面レベルセンサ６１が取り付けられている。液面レベルセンサ６１は，排液検出管６０内を下方に延びる音叉（検出部）６１ａと、音叉６１ａを一定の周波数で振動させる励振回路（図示せず。）と、音叉６１ａの振動周波数を監視し、液面が音叉６１ａに接触してその振動周波数が変化したときに液面検出信号Ｖｓを出力する検出信号出力回路（図示せず。）とを備えた公知の音叉式のレベルセンサである。液面レベルセンサ６１は、その音叉６１ａの下端の位置を排液検出管６０内における液面の設定レベルに一致させた状態で設けられ、排液検出管６０内の液面が音叉６１ａに接触しているときに、液面レベルセンサ６１から液面検出信号Ｖｓが得られるようになっている。液面レベルセンサ６１から得られる液面検出信号Ｖｓは図示しない配線を通して制御箱３３内の制御装置に与えられている。
【００７０】
上記のように、排液パイプ１７に排液検出管６０を接続すると、スキミングパイプ１６Ｂをバスケットの内周に形成された液層中に進入させて、バスケット内からスキミングパイプ１６Ｂを通して液を排出する際に、排液パイプ１７内を流れる排液の一部が排液検出管６０内に流れ込んで該排液検出管６０内で液柱を形成する。排液検出管６０内に形成された液柱の液面が液面レベルセンサ６１の音叉６１ａに接触すると、該センサ６１が液面検出信号Ｖｓを出力する。この液面検出信号Ｖｓの発生を検知することにより、スキミングパイプ１６Ｂを通して液の排出が開始されたことを検出することができる。
【００７１】
後述するように、本発明においては、バスケット内に原液を供給して、バスケットの高速回転により生じる遠心力により該原液を固形物（ケーキ）と液分とに分離する固液分離行程を行った後、スキミングパイプ１６Ｂの先端をバスケット内に形成された液層中にゆっくりと進入させていく。スキミングパイプ１６Ｂの先端がケーキ層に向けて液層内に進入していく過程で、スキミングパイプの先端とケーキ層との間の距離が離れている状態では、スキミングパイプを通して排出される液中に気泡が混入することはほとんどないため、排液検出管６０内の液面レベルが低下することはなく、液面レベルセンサ６１は検出信号Ｖｓを出力し続ける。
【００７２】
液分の排出が進み、スキミングパイプ１６Ｂの先端がケーキ層に近接すると、やがてスキミングパイプの先端の開口部の一部が液層から空気中に露出する状態になるため、スキミングパイプ内に液分とともに空気が吸い込まれるようになり、排液パイプ１７を通して流れる液中に気泡が含まれるようになる。このように排液中に気泡が含まれるようになると、排液パイプ内の排液の圧力が低下するため、排液検出管６０内の液面レベルが低下する。
【００７３】
本発明においては、上記のように、スキミングパイプ１６Ｂの先端がケーキ層に近接して排液中に相当量の気泡が混入する状態になって、排液検出管６０内の液面レベルが設定レベル以下に低下したときに、液面レベルセンサ６１が検出信号Ｖｓの出力を停止するように、排液検出管６０内における液面の設定レベル（液面レベルセンサが検出動作を行うレベル）を定めておく。
【００７４】
本発明の遠心分離方法では、上記の遠心分離機を用いて、バスケット２内に原液を供給する給液過程と、バスケットを高速回転させてバスケット２内に供給された原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程と、固液分離過程を行った後、スキミングパイプ１６Ｂの先端をケーキ層側にゆっくりと変位させて該スキミングパイプをバスケット内の液層中に進入させることにより液層を構成している液分を排出するスキミング過程とを行う。
【００７５】
更に詳述すると、上記給液過程では、バスケットを給液時に適した回転速度で回転させながら、図示しない給液パイプからバスケット２内に原液を供給する。
【００７６】
この原液の供給に伴って、図２に鎖線で示したように、バスケット２の内周に液液層Ｌが形成される。この液層の液面レベルは、給液過程の進行に伴ってバスケットの内径側に移動していく。液面検出装置１４により、バスケット２内の原液の液面がバスケットの内径側への限界位置（バスケットの開口部の内周縁よりも僅かに外径側に寄った位置）に達したことが検出されたときにバスケット内への給液を停止させ、固液分離過程に移行する。
【００７７】
固液分離過程では、バスケット２を増速して所定時間高速回転させ、遠心沈降作用により原液をケーキ分と液分とに分離する。図２では、ケーキ層を符号Ｃで示している。
【００７８】
原液がケーキ分と液分とに分離された後、液分は、ケーキ層とバスケットの内周に配置されたフィルタ７と、バスケットの周壁部の透過孔とを通して排出されるが、ケーキ層を構成している結晶が緻密な場合には、この液分の排出に長い時間がかかる。
【００７９】
そこで本発明の一実施形態においては、固液分離工程を行った後、電動機４５を駆動して、図５に示すようにスキミングパイプ１６Ｂをバスケットの外径側に前進させ、該スキミングパイプの先端部１６B3を液層Ｌ中に進入させる。スキミングパイプの先端部１６B3は、バスケットの回転方向の後方側に斜めに指向しつつバスケットの外径側に移動するように設けられているため、スキミングパイプの先端を液層中に進入させると、液層Ｌを構成している液分がスキミングパイプ１６Ｂを通して外部に排出される。
【００８０】
スキミングパイプの先端をケーキ層Ｃ側に変位させていくと、やがて図６に示すように、スキミングパイプの先端がケーキ層Ｃに近接して、スキミングパイプを通して排出される液に気泡が混入する状態になり、液面レベルセンサ６１がそれまで出力していた液面検出信号Ｖｓの出力を停止する。このように、液面検出信号Ｖｓの出力が停止したときにリニア駆動装置１６Ａの電動機４５を停止させて、スキミングパイプ１６Ｂを停止させる。
【００８１】
上記のように、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接して、排液中に気泡が混入するようになったときに、スキミングパイプの先端をケーキ層に接触させることなく停止させるためには、スキミングパイプのケーキ層側への移動を十分にゆっくりと行わせる必要がある。
【００８２】
この場合、スキミングパイプの移動速度が低すぎると、バスケット内に残留している液層の深さがスキミングパイプの先端の開口部の直径よりも十分に大きい状態でも、スキミングパイプの先端の開口部が気中に露出する状態になって、スキミングパイプに空気が吸い込まれるおそれがある。このような状態が生じないようにするため、スキミングパイプの移動速度は、スキミング動作の進行に伴うバスケット内の液層の液面レベルの低下速度と、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接して排液中に気泡が混入したことが検出された後、スキミングパイプを停止するまでの間に必要な時間的な余裕とを勘案して、適当な範囲の値（スキミングパイプの先端がケーキ層に近接するまでの間にスキミングパイプ内に空気が吸い込まれることがない程度の速度で、しかもスキミングパイプの先端がケーキ層に近接したことが検出された後スキミングパイプの先端をケーキ層の直前で支障なく停止させることができる程度に十分に低い速度）に設定する。固液分離過程を一定時間行った際にバスケット内に形成されるケーキ層は、原液の成分が同じであれば、毎回ほぼ同じ厚さになるため、スキミングパイプの最適な移動速度は、原液の種類毎に実験的に決定することができる。
【００８３】
上記のように、本実施形態では、固液分離過程を行った後、液分がケーキ層を通して遠心ろ過されるのを待つことなく、スキミングパイプを液層中に進入させて液分を積極的に排出するため、遠心ろ過を短時間で能率よく行うことができる。
【００８４】
ケーキ面検出装置により検出されるケーキ層の内周面位置が設定された位置に達するまで、上記給液過程と固液分離過程とケーキ面検出過程とスキミング過程とを繰り返し行い、ケーキ面検出装置によりケーキ層の内周面位置が所定の位置に達したことが検出された後、バスケットを高速回転させたままの状態に保持してケーキ層内の液分をバスケットの周壁部の透過孔を通して外部に排出する脱液過程を行う。
【００８５】
図１及び図２に示した遠心ろ過装置では、掻取装置１３により掻き取られたケーキがバスケットの底部のケーキ排出口２０４とケーシング１の底部のケーキ排出ダクト１０９とを通して外部に排出される。
【００８６】
上記の方法を自動的に行わせるため、制御箱３３内にマイクロコンピュータを用いた制御装置が設けられている。この制御装置は、例えば、給液装置によりバスケット内に原液を供給し、バスケット内に形成された原液の液面が限界位置に達したことが検出されたときにバスケット内への原液の供給を停止する給液過程と、バスケット内への給液を停止した状態でバスケットを所定時間回転させてバスケット内に供給された原液をケーキ分と液分とに分離する固液分離過程と、スキミングパイプの先端をバスケット内の液層中に進入させてバスケットの外径側に変位ながらスキミングパイプを通して液分を排出し、排液検出管内の液面レベルが設定レベルを超えている状態から該設定レベル以下になったことが液面レベルセンサにより検出されたとき（排液パイプ内の排液の圧力が設定値を超えている状態から設定値以下になったとき）にスキミングパイプの変位を停止させるスキミング過程とを、スキミングパイプの変位が停止したときの該スキミングパイプの先端位置とバスケットの周壁の内周面との間の距離が設定値以上になるまで繰り返し行わせるように、給液装置とスキミング装置と回転駆動装置とを所定のシーケンスで制御する。
【００８７】
上記の制御装置を構成するためにマイクロコンピュータに実行させるプログラムのアルゴリズムの一例を図７に示した。このアルゴリズムに従う場合には、先ずステップ１において各部の初期化を行い、次いでステップ２においてバスケットを給液時に適した回転数（給液回転数）で回転させる。次いでステップ３において給液バルブを開き、ステップ４において液面検出装置１４がバスケットの内周に形成された液層の液面を検出したか否かを判定する。液面検出装置１４が液層の液面を検出したときにステップ５に移行して給液バルブを閉じ、ステップ６においてバスケットを脱液時に適した回転数で高速回転させる。次いでステップ７において脱液時間が経過したか否かを判定し、脱液時間が経過したときにステップ８に移行してスキミング時に適した回転速度まで減速する。脱液時間は、原液をケーキ分と液分とに分離するのに必要な時間に設定しておく。
【００８８】
バスケットを減速した後、ステップ９に移行してリニア駆動装置１６Ａを起動させ、スキミングパイプ１６Ｂをケーキ面Ｃに向けて前進させてスキミングパイプ１６Ｂの先端をケーキ層の内側に形成されている液層中に進入させる。ステップ１０において液面レベルセンサ６１が排液検出管６０内の液面レベルが設定値以下に低下したことを検出したか否か（発生していた液面検出信号Ｖｓが零になったか否か）を判定し、液面レベルの低下が検出されていない場合には、スキミングパイプの前進を続ける。スキミングパイプ１６Ｂを移動させている過程では制御装置に設けられたカウンタによりエンコーダ５６の出力パルスを計数することにより、スキミングパイプ１６Ｂの先端の移動量（先端位置）を計測する。
【００８９】
ステップ１０において液面レベルセンサ６１により、排液検出管６０内の液面レベルが設定値以下に低下したことが検出されたときに、ステップ１１に進んでスキミングパイプ１６Ｂを停止させる。次いでステップ１２において、エンコーダ５６の出力パルスを計数しているカウンタの計数値を読み込んでスキミングパイプ１６Ｂの先端の停止位置を記憶し、このスキミングパイプの先端の停止位置から、スキミングパイプの先端とバスケット２の周壁部の内周面との間の距離をケーキ厚さ相当値として演算する。
【００９０】
ケーキ厚さ相当値を演算した後、ステップ１３に移行してリニア駆動装置１６Ａを駆動し、スキミングパイプを原位置に復帰させる。その後ステップ１４においてケーキ厚さ相当値が設定値に等しいか否かを判定することにより、バスケットの内周に形成されているケーキ層の厚さが設定値に達しているか否かを判定する。その結果、ケーキ厚さ相当値が設定値に達していないと判定されたときにはステップ２に戻って上記の過程を繰り返す。ステップ１４においてケーキ厚さ相当値が設定値に達していると判定されたとき（バスケットの内周に形成されているケーキ層の厚さが設定値に達していると判定されたとき）には、ステップ１５に進んでバスケットを増速して脱液を行い、ケーキ層中の残留液分を除去する。所定の時間脱液を行った後、遠心ろ過行程を終了する（ステップ１６）。
【００９１】
その後、バスケット２内に洗浄液を供給してケーキ層の洗浄を行う洗浄過程と、バスケット２を低速回転させながらバスケットの内周に形成されたケーキ中に掻取装置１３の掻取刃１３Ｃを進入させてケーキを掻き取る掻取過程とを行うが、これらの過程を行う際のプログラムのアルゴリズムについては図示を省略している。
【００９２】
上記のように、スキミングパイプを通して排出される液を検出しながらスキミング過程を行い、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接した状態になって、排液中に気泡が含まれるようになったことを検出したときにスキミングパイプを停止させるようにすると、スキミングパイプの先端をケーキ層に接触することなく、ケーキ層の直前で停止させることができるため、スキミングパイプがケーキ層に接触して破損するおそれを生じさせることなく、スキミングパイプの操作を自動化することができる。
【００９３】
上記の実施形態では、給液過程において、原液のバスケット内径側の限界位置を従来から用いられている液面検出装置１４により検出するようにしたが、本発明に係わる遠心分離機においては、スキミングパイプからの液の排出が開始されたことを液面レベルセンサを用いて検出することにより、バスケット内の液面を検出することができるため、従来から用いられていた液面検出装置１４を省略して、スキミングパイプ１６Ｂと液面レベルセンサ６１とを用いて、原液の液面の限界位置を検出するようにすることもできる。
【００９４】
この場合には、給液過程において、スキミングパイプ１６Ｂの先端をバスケット内における原液の液面の限界位置に相当する位置に位置させた状態で給液装置によりバスケット内に原液を供給して、液面レベルセンサ６１により液面が検出されたときにバスケット内への原液の供給を停止するように、制御装置を構成する。
【００９５】
スキミングパイプ１６Ｂの先端をバスケット内における原液の液面の限界レベルに相当する位置まで移動させる操作は、エンコーダ５６の出力パルスの計数値に応じてリニア駆動装置１６Ａを制御することにより自動的に行わせることができる。即ち、スキミングパイプが原位置からバスケットの外径側への移動を開始した後、その先端が原液の液面の限界レベルに相当する位置に達するまでの間にエンコーダ５６が出力するパルスの数を限界レベル検出用計数値として予め求めておいて、原位置からスキミングパイプの移動を開始した後、エンコーダの出力パルスの計数値が限界レベル検出用計数値に達したときにスキミングパイプを停止させるようにすればよい。
【００９６】
このように制御装置を構成しておくと、専用の液面検出装置を必要としないため、遠心分離機の機械的構成を簡単にすることができる。
【００９７】
上記の例では、バスケット２の底部からケーキを排出する底排形の遠心ろ過装置に本発明を適用したが、バスケット２を密閉されたケーシング内に配置して、バスケットの内周に形成されたケーキを掻き落とした後、バスケット内に挿入した吸引パイプを通してケーキを外部に排出するようにした密閉形の遠心ろ過機等、他の形式の遠心ろ過機にも本発明を適用することができる。密閉形の遠心ろ過機では、籠形のバスケットとして、その軸線方向の一端のみが開口し、他端が底板により閉鎖されたものが用いられる。
【００９８】
また周壁部に透過孔を有しないバスケットを用いる遠心沈降機にも本発明を適用できるのはもちろんである。
【００９９】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接した状態になって排液中に気泡が混入たときに生じる排液の圧力の低下を検出して、スキミングパイプの変位を停止させるので、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接したときにスキミングパイプを自動的に停止させることができ、スキミングパイプがケーキ層中に食い込んで破損するおそれを生じさせることなく、スキミングパイプの操作を自動化することができる利点がある。
【０１００】
従って、本発明によれば、自動化が進んでいる遠心ろ過機等の遠心分離機にも何等問題なくスキミングパイプを採用して、固液分離処理を能率よく行わせることができ、原液の処理に要する時間を短縮することができる。
【０１０１】
特に、周壁部に設けた透過孔を通して液分を排出する遠心ろ過機に本発明を適用して、バスケット内に供給した原液が液分とケーキ分とに分離された後、液分がケーキ層中を通過してバスケットの周壁部の透過孔から排出されるのを待つことなく、スキミングパイプを液層中に進入させて液分を積極的に排出するようにした場合には、ケーキ層を構成する結晶が緻密な場合でも、液分の排出を短時間で行わせることができるため、固液分離処理を能率よく行わせることができる。また本発明において、排液パイプに接続した排液検出管内の液面レベルを検出することにより、スキミングパイプの先端がケーキ層に近接したときの排液の圧力の低下を検出するようにした場合には、簡単な構造で排液の圧力の低下を検出することができるため、コストの大幅な上昇を招くことなく、スキミングパイプの操作の自動化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係わる遠心ろ過装置の一構成例を示した上面図である。
【図２】図１の遠心ろ過装置の縦断面図である。
【図３】本発明で用いるスキミング装置の構成例を、ケーシングの断面の一部及びバスケットの断面の一部とともに示した側面図である。
【図４】図３のスキミング装置の一部を断面して示した上面図である。
【図５】本発明に係わる遠心分離機において、スキミングパイプの液層中への進入を開始させる際の状態を示した動作説明図である。
【図６】本発明に係わる遠心分離機において、スキミングパイプの先端をケーキ層に近接した位置まで移動させた状態を示した動作説明図である。
【図７】本発明に係わる遠心ろ過装置で用いる制御装置のマイクロコンピュータが実行するプログラムのアルゴリズムの一例を示したフローチャートである。
【符号の説明】
１…ケーシング、１０２…カバー板、２…バスケット、１０…バスケット駆動用電動機、１１…給液パイプ、１３…ケーキ掻取装置、１４…液面検出装置、１６…スキミング装置、１６Ａ…リニア駆動装置、１６Ｂ…スキミングパイプ、１７…排液パイプ、６０…排液検出管、６１…液面レベルセンサ。
【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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