遠心分離機
【課題】シール不良時における試料の冷却水による汚染を抑制した遠心分離機の提供。
【解決手段】内部で試料を分離するロータ１２０の下端に同軸一体回転に設けられ、軸方向に貫通すると共にロータ１２０内部と連通する貫通孔が形成されたロアシャフト１２２Ａと、ロアシャフト１２２Ａが回転可能に摺接すると共に貫通孔と連通する下部通路が形成された下部フェイスシールと、下部フェイスシールを内蔵する空間を画成する下部壁部等と、ロアシャフトを通じてロータ１２０に試料を連続的に供給すると共に連続的に排出する試料循環ラインと、下部壁部等を充たす冷却水を循環させる冷却水循環ラインと、を有し、試料循環ラインと冷却水循環ラインとは、下部フェイスシールにおける試料の圧力が密閉空間における冷却水の圧力より高圧になるように構成される遠心分離機を提供する。
【解決手段】内部で試料を分離するロータ１２０の下端に同軸一体回転に設けられ、軸方向に貫通すると共にロータ１２０内部と連通する貫通孔が形成されたロアシャフト１２２Ａと、ロアシャフト１２２Ａが回転可能に摺接すると共に貫通孔と連通する下部通路が形成された下部フェイスシールと、下部フェイスシールを内蔵する空間を画成する下部壁部等と、ロアシャフトを通じてロータ１２０に試料を連続的に供給すると共に連続的に排出する試料循環ラインと、下部壁部等を充たす冷却水を循環させる冷却水循環ラインと、を有し、試料循環ラインと冷却水循環ラインとは、下部フェイスシールにおける試料の圧力が密閉空間における冷却水の圧力より高圧になるように構成される遠心分離機を提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心分離機に関し、特に試料を連続的に遠心分離する遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、通常の重力場では沈降しない、もしくは沈降しにくい粒子を分離しており、ウィルスや菌体などもその分離対象に含まれる。ウィルスや菌体は、薬品やワクチンなどの製造にとっては欠かせない原料であり、これらの製造過程において原料を分離精製する設備として連続遠心分離機が使用される。
【０００３】
連続遠心分離機は、高速回転するロータの回転軸部に当接するフェイスシールを有しており、フェイスシールはスプリングにより定圧で回転軸先端に接触するように保持されている。フェイスシールは高速回転する回転軸との摩擦により発熱するので、これを冷却するため特許文献１に示されるようにフェイスシール周辺に冷却水を循環させ、フェイスシールを冷却している。
【０００４】
特許文献１には、フェイスシール部分から冷却水ラインにオイルが混入することを避けるためにフェイスシールホルダを保持する異なる２種類の材質のＯリングを使用し、Ｏリングの膨潤によるシール不良によって試料と冷却水のコンタミネーションを防止する連続遠心分離機が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２４７６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フェイスシールは冷却水で冷却しているものの寿命品であって、使用時間が約４０〜５０時間で交換する必要がある。寿命を超えてフェイスシールを使用し続けた場合、回転軸先端とフェイスシールの当接面とがシール不良になり試料とフェイスシール冷却水とを十分に遮断できない可能性がある。この場合に試料にフェイスシール冷却水が混入してしまい試料が使用できなくなってしまう可能性がある。よって本発明はシール不良があった場合でも試料にフェイスシール冷却水が混入するコンタミネーションを防ぐことができる遠心分離機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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、内部で試料を分離するロータと、該ロータの上端及び下端より延出され該ロータの回転軸と同軸一体回転し、軸方向に貫通すると共に該ロータ内部と連通する貫通孔が形成された回転軸部と、該回転軸部の下端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する下部通路が形成された下部フェイスシールと、該下部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する下部壁部と、該下部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する下部付勢部と、該回転軸部の上端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する上部通路が形成された上部フェイスシールと、該上部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する上部壁部と、該上部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する上部付勢部と、該下部通路と該上部通路とのいずれか一方から他方に該ロータに該試料を連続的に供給すると共に連続的に排出する試料循環ラインと、該下部壁部内と該上部壁部内とを充たす冷却水を循環させる冷却水循環ラインと、を有し、該試料循環ラインと該冷却水循環ラインとは、該上部フェイスシールにおける該試料の圧力が該上部壁部内とにおける該冷却水の圧力より高圧になると共に該下部フェイスシールにおける該試料の圧力が該下部壁部内における該冷却水の圧力より高圧になるように構成される遠心分離機を提供する。
【０００７】
この様な構成によると、フェイスシールでシール不良が発生した際に、圧力差により試料が冷却水循環ラインに漏れるのみであり、冷却水が試料循環ラインに混入するコンタミネーションを防止することができる。
【０００８】
上記構成の遠心分離機において、該試料循環ラインは、該ロータから該試料が排出される経路に圧力調整手段を備えていることが好ましく、また該ロータから該試料が排出される経路に圧力検出手段を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の遠心分離機によれば、試料にフェイスシール冷却水が混入するコンタミネーションを防ぐことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態による遠心分離機について図１乃至図５に基づき説明する。図１に示されるように遠心分離機１は、ワクチン製造工程などに使用されるいわゆる連続超遠心分離機であり、遠心分離部１００と制御装置部２００とを備えている。遠心分離部１００と制御装置部２００との間は配線・配管群５０で接続されている。
【００１１】
遠心分離部１００は、遠心室となる円筒状のチャンバ１０１と、チャンバ１０１を支持するベース１１０と、チャンバ１０１の内部に出し入れ自由に収容されて高速回転するロータ１２０と、チャンバ１０１の上側に配置されてロータ１２０を吊り下げた状態でこれを回転駆動する駆動部１３０と、チャンバ１０１の下側に取り付けられ軸受部１４５及び下部メカニカルシールユニット部１４０等で構成される下部軸受部と、駆動部１３０の上方に取り付けられる上部メカニカルシールユニット部１５０と、駆動部１３０を上下および前後方向に移動させるためのリフト１６０と、ロータ１２０に試料を連続的に供給・排出する試料循環部１７０（図２）と、下部メカニカルシールユニット部１４０及び上部メカニカルシールユニット部１５０を冷却する冷却水部１８０（図５）とを主に備えている。
【００１２】
チャンバ１０１は、図２に示されるように、その内部に駆動部１３０に吊り下げられたロータ１２０が収容され、ロータ１２０の周囲を覆うように円筒型のエバポレータ（蒸発配管）１０２が設置され、エバポレータ１０２の外側には円筒型のプロテクタ１０３が設置されている。
【００１３】
エバポレータ１０２は、チャンバ１０１の内部を冷やすことができるように冷媒ガスを循環させる銅配管で構成されており、チャンバ１０１の内部を冷却可能である。
【００１４】
ロータ１２０は高速で回転駆動されるため、大気との風損や摩擦熱による発熱を抑える目的で遠心分離中はチャンバ１０１の内部を減圧された状態に保たれる。チャンバ１０１の内部を減圧された状態にするために、チャンバ１０１内の空気を排出する図示せぬ排出口がチャンバ１０１の胴部に形成されている。
【００１５】
プロテクタ１０３は、ロータ１２０が回転中に何らかの原因でロータ１２０が破壊されるようなことがあった場合であっても、その破片や試料が外部に飛び出すことなくチャンバ１０１内部に留めておくために設置され、防護壁の役割を果たしている。
【００１６】
ベース１１０は、図１に示されるように複数のボルト１１０Ａでチャンバ１０１を固定していると共に、複数のボルト１１０Ｂにより、床面に固定されている。図２に示されるように、ベース１１０のチャンバ１０１と当接する位置に上述の下部軸受部が設けられている。
【００１７】
ロータ１２０は、円筒型のロータボディ１２１と、ロータボディ１２１の上下にねじ込み式で取り付けられる上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２とで構成されている。上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２のそれぞれの軸心位置には試料通過孔がそれぞれ形成されており、上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２には、回転軸部であるアッパーシャフト１２３Ａとロアシャフト１２２Ａとが取り付けられている。アッパーシャフト１２３Ａとロアシャフト１２２Ａとのそれぞれの軸中心には、上部通路及び下部通路である試料通過孔がそれぞれ貫通しており、これらの試料通過孔は、上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２のそれぞれに形成された試料通過孔に連通している。駆動部１３０に含まれる後述のモータ１３１の駆動によってアッパーシャフト１２３Ａが高速回転されることにより、アッパーシャフト１２３Ａに取り付けられるロータ１２０及びロータ１２０にナット１２２Ｂによって取り付けられるロアシャフト１２２Ａが共に高速回転する。
【００１８】
また、ロータ１２０の内部には、出し入れ可能なコア１２０Ａが配置されており、遠心分離を行なう際は、ロアシャフト１２２Ａから注入される試料が、試料通過孔を通過してロータ１２０の内部に導入され、ロータ１２０内に導入された試料は、コア１２０Ａによって高遠心力場へ移動されて沈殿と上清とに分離され、上清は、アッパーシャフト１２３Ａの試料通過孔から排出される。
【００１９】
駆動部１３０は、リフト１６０と一体の後述するアッパープレート１６１に取付けられており、モータ１３１、軸受部１３２等で構成されている。モータ１３１は、アッパーシャフト１２３Ａを回転軸としており、軸受部１３２は、モータ１３１の上下においてアッパーシャフト１２３Ａを回転可能に支持している。アッパーシャフト１２３Ａの下端部にナット１２３Ｂによって上部ロータカバ１２３が取り付けられるため、ロータ１２０は駆動部１３０から吊り下げられる。
【００２０】
下部メカニカルシールユニット部１４０はベース１１０に装着されている軸受部１４５に取り付けられており、図３に示されるように基壁部１４１と、閉止壁部１４２と、シールホルダ１４３と、下部フェイスシール１４４とから主に構成されている。
【００２１】
基壁部１４１は、貫通孔が形成されて略円筒状に構成され、貫通孔内にロアシャフト１２２Ａが挿通可能にベース１１０に固定されている。貫通孔内においてロータ１２０側となる位置には、ロアシャフト１２２Ａを回転可能に支持すると共に水密性を備えたシール部材１４１Ａが設けられている。また基壁部１４１には、貫通孔内においてシール部材１４１Ａの下方に開口する冷却水通路１４１ａが形成されており、冷却水通路１４１ａには後述の冷却水パイプ１８１の下部排出側１８１Ｂが接続されている。
【００２２】
閉止壁部１４２は、一部が試料通過孔として用いられる貫通孔１４２ａが形成され、基壁部１４１の貫通孔内において反ロータ１２０側に嵌入されて基壁部１４１に固定されている。基壁部１４１の閉止壁部１４２が嵌入された箇所にはシール部材が配されているため、嵌入された箇所において基壁部１４１と閉止壁部１４２との間には水密性が保たれている。貫通孔１４２ａは孔の中心軸がロアシャフト１２２Ａの回転軸と同軸に成るように構成されている。また貫通孔１４２ａは、基壁部１４１と閉止壁部１４２とで画成される下部空間１８１ａ側の部分の孔径が大径に形成され、この大径の部分に連なる部分が小径に形成されており、小径に形成された部分が試料通過孔として機能している。
【００２３】
閉止壁部１４２において貫通孔１４２ａの下端側には後述の試料パイプ１７１の供給側コネクタ１７１Ａが接続されている。閉止壁部１４２には冷却水が流通する冷却水通路１４２ｂが形成されており、冷却水通路１４２ｂは、一端側に後述の冷却水パイプ１８１の下部流入側１８１Ａが接続され、他端側が貫通孔１４２ａの大径の部分に開口している。
【００２４】
シールホルダ１４３には貫通孔１４３ａが形成されており、貫通孔１４３ａの一方が貫通孔１４２ａの小径部分と連通し他方が下部空間１８１ａ側に位置するように閉止壁部１４２の貫通孔１４２ａ内に挿入されて貫通孔１４２ａ内の小径の部分に嵌入している。貫通孔１４２ａは、中心軸がロアシャフト１２２Ａの回転軸と同軸になるように構成されている。シールホルダ１４３の閉止壁部１４２の貫通孔１４２ａ内の小径の部分に嵌入される部分には、シール材１４３Ｂが設けられており、シール材１４３Ｂを挟んで対峙する貫通孔１４２ａの大径の部分と小径の部分との間の水密性を保っている。また貫通孔１４２ａ内の大径の部分には、シールホルダ１４３をロータ１２０側に向けて付勢するスプリング１４３Ａが内蔵されている。尚、シールホルダ１４３と貫通孔１４２ａの大径部分との間には隙間が形成されており、冷却水通路１４２ｂから供給される冷却水はシールホルダ１４３と貫通孔１４２ａの大径部分との隙間から下部空間１８１ａ内に流入することができる。
【００２５】
下部フェイスシール１４４は、フッ素樹脂等、低摩擦係数の素材から構成されており、貫通孔１４３ａと同軸な貫通孔１４４ａが形成されシールホルダ１４３のロータ１２０側に配置されている。下部フェイスシール１４４の反シールホルダ１４３となる位置には、ロアシャフト１２２Ａの端部が位置しており、下部フェイスシール１４４はシールホルダ１４３を介してスプリング１４３Ａによりロアシャフト１２２Ａ側（ロータ１２０側）に付勢されるため、下部フェイスシール１４４はロアシャフト１２２Ａと当接し、当接部分は水密性を備える。貫通孔１４４ａは貫通孔１４３ａと同軸であるため、貫通孔１４４ａはロアシャフト１２２Ａの回転軸と同軸となってロアシャフト１２２Ａの試料通過孔と連通する。また下部フェイスシール１４４はシールホルダ１４３に装着されているのでロアシャフト１２２Ａと同軸回転することはなく、下部フェイスシール１４４とロアシャフト１２２Ａとの間には水密性を備えた状態で摩擦が発生している。
【００２６】
下部空間１８１ａは上述のように基壁部１４１と閉止壁部１４２とで画成され、冷却水通路１４１ａ、１４２ｂ以外については密閉された構成になっているため、下部空間１８１ａは冷却水で充たされ、下部空間１８１ａ内に位置している下部フェイスシール１４４は冷却水により冷却される。
【００２７】
上部メカニカルシールユニット部１５０は、図２に示されるように駆動部１３０上に載置されており、図４に示されるように下部メカニカルシールユニット部１４０と略同一形状かつ下部メカニカルシールユニット部１４０に対して試料及び冷却水の流れ方向が逆方向であり、基壁部１５１と、閉止壁部１５２と、シールホルダ１５３と、上部フェイスシール１５４とから主に構成されている。
【００２８】
基壁部１５１は、貫通孔が形成されて略円筒状に構成され、貫通孔内にアッパーシャフト１２３Ａが挿通可能に駆動部１３０上に固定されている。貫通孔内においてロータ１２０側となる位置には、アッパーシャフト１２３Ａを回転可能に支持すると共に水密性を備えたシール部材１５１Ａが設けられている。また基壁部１５１には、貫通孔内においてシール部材１５１Ａの上方に開口する冷却水通路１５１ａが形成されており、冷却水通路１５１ａには後述の冷却水パイプ１８１の上部流入側１８１Ｃが接続されている。
【００２９】
閉止壁部１５２は、一部が試料通過孔として用いられる貫通孔１５２ａが形成され、基壁部１５１の貫通孔内において反ロータ１２０側に嵌入されて基壁部１５１に固定されている。基壁部１５１の閉止壁部１５２が嵌入された箇所にはシール部材が配されているため、嵌入された箇所において基壁部１５１と閉止壁部１５２との間には水密性が保たれている。貫通孔１５２ａは孔の中心軸がアッパーシャフト１２３Ａの回転軸と同軸に成るように構成されている。また貫通孔１５２ａは、基壁部１５１と閉止壁部１５２とで画成される上部空間１８１ｂ側の部分の孔径が大径に形成され、この大径の部分に連なる部分が小径に形成されており、小径に形成された部分が試料通過孔として機能している。
【００３０】
閉止壁部１５２において貫通孔１５２ａの上端側には後述の試料パイプ１７１の排出側コネクタ１７１Ｂが接続されている。閉止壁部１５２には冷却水が流通する冷却水通路１５２ｂが形成されており、冷却水通路１５２ｂは、一端側に冷却水パイプ１８１の上部排出側１８１Ｄが接続され、他端側が貫通孔１５２ａの大径の部分に開口している。
【００３１】
シールホルダ１５３には貫通孔１５３ａが形成されており、貫通孔１５３ａの一方が貫通孔１５２ａの小径部分と連通し他方が上部空間１８１ｂ側に位置するように閉止壁部１５２の貫通孔１５２ａ内に挿入されて貫通孔１５２ａ内の小径の部分に嵌入している。貫通孔１５２ａは、中心軸がアッパーシャフト１２３Ａの回転軸と同軸になるように構成されている。シールホルダ１５３の貫通孔１５２ａ内の小径の部分に嵌入される部分には、シール材１５３Ｂが設けられており、シール材１５３Ｂを挟んで対峙する貫通孔１５２ａの大径の部分と小径の部分との間の水密性を保っている。また貫通孔１５２ａ内の大径の部分には、シールホルダ１５３をロータ１２０側に向けて付勢するスプリング１５３Ａが内蔵されている。尚、シールホルダ１５３と貫通孔１５２ａの大径部分との間には隙間が形成されており、冷却水通路１５２ｂから供給される冷却水はシールホルダ１５３と貫通孔１５２ａの大径部分との隙間から上部空間１８１ｂ内に流入することができる。
【００３２】
上部フェイスシール１５４は、フッ素樹脂等、低摩擦係数の素材から構成されており、貫通孔１５３ａと同軸な貫通孔１５４ａが形成されシールホルダ１５３のロータ１２０側に配置されている。上部フェイスシール１５４の反シールホルダ１５３となる位置には、アッパーシャフト１２３Ａの端部が位置しており、上部フェイスシール１５４はシールホルダ１５３を介してスプリング１５３Ａによりアッパーシャフト１２３Ａ側（ロータ１２０側）に付勢されるため、上部フェイスシール１５４はアッパーシャフト１２３Ａと当接し水密性を備える。貫通孔１５４ａは貫通孔１５３ａと同軸であるため、貫通孔１５４ａはアッパーシャフト１２３Ａの回転軸と同軸となってアッパーシャフト１２３Ａの試料通過孔と連通する。また上部フェイスシール１５４はシールホルダ１５３に装着されているのでアッパーシャフト１２３Ａと同軸回転することはなく、上部フェイスシール１５４とアッパーシャフト１２３Ａとの間には水密性を備えた状態で摩擦が発生している。
【００３３】
上部空間１８１ｂは上述のように基壁部１５１と閉止壁部１５２とで画成され、冷却水通路１５１ａ、１５２ｂ以外については密閉された構成になっているため、上部空間１８１ｂは冷却水で充たされ、上部空間１８１ｂ内に位置している上部フェイスシール１５４は冷却水により冷却される。
【００３４】
リフト１６０は、上下動可能なアーム１６０Ａを備えており、アーム１６０Ａはアッパープレート１６１を保持していると共にアッパープレート１６１を前後動可能な図示せぬ駆動装置（油圧シリンダ）を備えている。
【００３５】
試料循環部１７０は、図２に示されるように、試料パイプ１７１と、試料タンク１７２と、試料供給ポンプ１７３と、圧力センサ１７４と、圧力調整バルブ１７５と、試料回収タンク１７６と、より主に構成されている。
【００３６】
試料パイプ１７１は、試料タンク１７２と下部メカニカルシールユニット部１４０との間、及び上部メカニカルシールユニット部１５０と試料回収タンク１７６との間を接続しており、下部メカニカルシールユニット部１４０との間に供給側コネクタ１７１Ａを有すると共に上部メカニカルシールユニット部１５０との間に排出側コネクタ１７１Ｂを有している。
【００３７】
試料タンク１７２はロータ１２０で遠心分離する試料が蓄えられており、試料供給ポンプ１７３は、下部メカニカルシールユニット部１４０に試料を圧送している。圧力センサ１７４と圧力調整バルブ１７５とは、上部メカニカルシールユニット部１５０と試料回収タンク１７６との間の試料パイプ１７１に設けられており、上部メカニカルシールユニット部１５０を通過した試料の上清の圧力を検出すると共に流量を調整し主に上部メカニカルシールユニット部１５０での試料の圧力を一定の値に保っている。試料回収タンク１７６はロータ１２０で分離された試料（上清）を貯留している。
【００３８】
試料が試料タンク１７２から試料供給ポンプ１７３により試料パイプ１７１内を圧送され、下部メカニカルシールユニット部１４０及び軸受部１４５を通過してロータ１２０内に流入して遠心分離された後に上部メカニカルシールユニット部１５０から試料パイプ１７１を通り試料回収タンク１７６までの間を試料循環ラインと定義する。この試料循環ラインにおいては、ロータ１２０が流路抵抗になるため、試料供給ポンプ１７３の吐出圧のみを変更したとしても、ロータ１２０より下流側の圧力、具体的には上部メカニカルシールユニット部１５０における圧力を好ましい値にすることは容易ではない。よって上部メカニカルシールユニット部１５０より下流側（上部メカニカルシールユニット部１５０と試料回収タンク１７６との間）に圧力調整バルブ１７５及び圧力を検出する圧力センサ１７４を設け、ロータ１２０より下流側の圧力値を好適な値に調整する。この時の圧力は、試料供給ポンプ１７３の吐出圧力と圧力調整バルブ１７５の開度との調整により、下部メカニカルシールユニット部１４０における下部フェイスシール１４４とロアシャフト１２２Ａとの接続部分で約０．０５〜０．１ＭＰａ、上部メカニカルシールユニット部１５０における上部フェイスシール１５４とアッパーシャフト１２３Ａとの接続部分で０．００２ＭＰａより大きい値としている。
【００３９】
冷却水部１８０は、冷却水パイプ１８１と、冷却水容器１８２と、冷却水循環ポンプ１８３と、熱交換器１８４とから主に構成されている。冷却水パイプ１８１は、冷却水容器１８２と冷却水循環ポンプ１８３と熱交換器１８４と上部メカニカルシールユニット部１５０と下部メカニカルシールユニット部１４０との間を繋いでおり、下部メカニカルシールユニット部１４０から排出された冷却水を再度冷却水容器１８２内に戻し、冷却水を循環させている。
【００４０】
冷却水容器１８２は、冷却水を貯留していると共に、上部メカニカルシールユニット部１５０及び下部メカニカルシールユニット部１４０で熱交換を行った冷却水が吐出される箇所になっている。冷却水循環ポンプ１８３は、冷却水容器１８２に貯留された冷却水を熱交換器１８４に一定の流量（約４００ｍｌ／ｍｉｎ）で圧送しており、熱交換器１８４は、送られてきた冷却水を所定の温度に冷却している。下部メカニカルシールユニット部１４０と上部メカニカルシールユニット部１５０とにおいては、それぞれ下部空間１８１ａ、上部空間１８１ｂ内において熱交換器１８４を通過した冷却水が下部フェイスシール１４４及び上部フェイスシール１５４に接し、これらを冷却している。冷却水が冷却水容器１８２から冷却水循環ポンプ１８３により冷却水パイプ１８１内を圧送され、熱交換器１８４を通過した後に上部メカニカルシールユニット部１５０及び下部メカニカルシールユニット部１４０を通り、再び冷却水容器１８２に戻るまでの間を冷却水循環ラインと定義する。この冷却水循環ラインにおいて、冷却水循環ポンプ１８３から上記流量で圧送される冷却水は、下部空間１８１ａ、上部空間１８１ｂ内での圧力が、０．００２ＭＰａより小さい値を採っている。
【００４１】
制御装置部２００には、図５に示されるように、上述の冷却水循環ポンプ１８３や熱交換器１８４が内蔵されていると共に、チャンバ１０１（図１）内部の遠心室全体を冷却するための図示せぬ冷凍機、チャンバ１０１内部の遠心室を減圧された状態にするための図示せぬ真空ポンプ、ロータ１２０を所定の場所に移動させるための図示せぬリフト駆動装置、ロータ１２０を駆動制御する図示せぬ電気制御部等が収容されており、上部に、操作・入力する箇所である操作パネル２０５が配置されている。
【００４２】
上記構成の遠心分離機１で遠心分離を行なうときは、リフト１６０を操作してロータ１２０がチャンバ１０１の中に収容されるようにロータ１２０を移動させる。この状態のとき、駆動部１３０の下端面に取付けられているアッパープレート１６１とチャンバ１０１の上端面とが嵌合して密閉され、これによってチャンバ１０１内の遠心室の減圧が可能となる。
【００４３】
次に操作パネル２０５を操作し、モータ１３１を駆動してロータ１２０を回転させ、遠心分離を行う。この時にチャンバ１０１を冷却すると共に、冷却水循環ポンプ１８３及び熱交換器１８４を駆動し、冷却水を循環させる。ロータ１２０の回転により、ロアシャフト１２２Ａと下部フェイスシール１４４との間、及びアッパーシャフト１２３Ａと上部フェイスシール１５４との間に摩擦に起因する発熱が生じるが、これは上部空間１８１ｂ、下部空間１８１ａ内の冷却水により冷却される。
【００４４】
上部フェイスシール１５４と下部フェイスシール１４４とは、それぞれ低摩擦の樹脂素材で製造されているが、ロアシャフト１２２Ａ及びアッパーシャフト１２３Ａの回転速度が高いため、摩耗してしまう。よって一定期間（例えば５０時間）での上部フェイスシール１５４と下部フェイスシール１４４との交換が必要になる。
【００４５】
この一定期間を越えて遠心分離機１を使用した場合、ロアシャフト１２２Ａと下部フェイスシール１４４との間、及びアッパーシャフト１２３Ａと上部フェイスシール１５４との間の密閉性が保たれなくなり、これにより試料と冷却水が混合し、コンタミネーションが発生するおそれがある。しかし、試料がロータ１２０に供給される側である下部メカニカルシールユニット部１４０においては、試料の圧力（約０．０５〜０．１ＭＰａ）に対して下部空間１８１ａ内の冷却水の圧力（０．００２ＭＰａ未満）が遙かに低圧であるため、試料循環ライン、具体的にはロータ１２０内に供給される試料中に冷却水が混入することは防止される。また上部メカニカルシールユニット部１５０においてはロータ１２０内で分離された試料（上清）と冷却水とのコンタミネーションが懸念されるが、試料（上清）の圧力（０．００２ＭＰａ以上）に対して上部空間１８１ｂ内の冷却水の圧力（０．００２ＭＰａ未満）は低圧であるため、試料循環ライン、具体的には試料回収タンク１７６に貯留される試料（上清）中に冷却水が混入することは防止される。
【００４６】
よって本実施の形態によると、上部フェイスシール１５４と下部フェイスシール１４４との耐用時間を越えて遠心分離機１を使用したとしても、分離する試料にコンタミネーションが発生することが無く、また分離された上清においてもコンタミネーションが発生することが無い。
【００４７】
本発明による遠心分離機は、上述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形や改良が可能である。たとえば、実施の形態では試料を下部メカニカルシールユニット部１４０から上部メカニカルシールユニット部１５０に向けて圧送しているが、逆に上部メカニカルシールユニット部１５０から下部メカニカルシールユニット部１４０に向けて圧送しても良い。また冷却水についても同様に反対方向に循環させても良い。また冷却水については上部メカニカルシールユニット部１５０と下部メカニカルシールユニット部１４０とを直列に繋いでいるがこれに限らず並列に繋いでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の斜視図。
【図２】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の遠心分離部の断面図。
【図３】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の下部軸受部の斜視図。
【図４】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の上部軸受部の斜視図。
【図５】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の冷却水ラインに係る略図。
【符号の説明】
【００４９】
１・・遠心分離機 ５０・・配線・配管群 １００・・遠心分離部 １０１・・チャンバ
１０２・・エバポレータ １０３・・プロテクタ １１０・・ベース
１１０Ａ・・ボルト １１０Ｂ・・ボルト １２０・・ロータ １２０Ａ・・コア
１２１・・ロータボディ １２２・・下部ロータカバ １２２Ａ・・ロアシャフト
１２２Ｂ・・ナット １２３・・上部ロータカバ １２３Ａ・・アッパーシャフト
１２３Ｂ・・ナット １３０・・駆動部 １３１・・モータ １３２・・軸受部
１４０・・下部メカニカルシールユニット部 １４１・・基壁部
１４１Ａ・・シール部材 １４１ａ・・冷却水通路 １４２・・閉止壁部
１４２ａ・・貫通孔 １４２ｂ・・冷却水通路 １４３・・シールホルダ
１４３Ａ・・スプリング １４３Ｂ・・シール材 １４３ａ・・貫通孔
１４４・・下部フェイスシール １４４ａ・・貫通孔 １４５・・軸受部
１５０・・上部メカニカルシールユニット部 １５１・・基壁部
１５１Ａ・・シール部材 １５１ａ・・冷却水通路 １５２・・閉止壁部
１５２ａ・・貫通孔 １５２ｂ・・冷却水通路 １５３・・シールホルダ
１５３Ａ・・スプリング １５３Ｂ・・シール材 １５３ａ・・貫通孔
１５４・・上部フェイスシール １５４ａ・・貫通孔 １６０・・リフト
１６０Ａ・・アーム １６１・・アッパープレート １７０・・試料循環部
１７１・・試料パイプ １７１Ａ・・供給側コネクタ １７１Ｂ・・排出側コネクタ
１７２・・試料タンク １７３・・試料供給ポンプ １７４・・圧力センサ
１７５・・圧力調整バルブ １７６・・試料回収タンク １８０・・冷却水部
１８１・・冷却水パイプ １８１Ａ・・下部流入側 １８１Ｂ・・下部排出側
１８１Ｃ・・上部流入側 １８１Ｄ・・上部排出側 １８１ａ・・下部空間
１８１ｂ・・上部空間 １８２・・冷却水容器 １８３・・冷却水循環ポンプ
１８４・・熱交換器 ２００・・制御装置部 ２０５・・操作パネル
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心分離機に関し、特に試料を連続的に遠心分離する遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、通常の重力場では沈降しない、もしくは沈降しにくい粒子を分離しており、ウィルスや菌体などもその分離対象に含まれる。ウィルスや菌体は、薬品やワクチンなどの製造にとっては欠かせない原料であり、これらの製造過程において原料を分離精製する設備として連続遠心分離機が使用される。
【０００３】
連続遠心分離機は、高速回転するロータの回転軸部に当接するフェイスシールを有しており、フェイスシールはスプリングにより定圧で回転軸先端に接触するように保持されている。フェイスシールは高速回転する回転軸との摩擦により発熱するので、これを冷却するため特許文献１に示されるようにフェイスシール周辺に冷却水を循環させ、フェイスシールを冷却している。
【０００４】
特許文献１には、フェイスシール部分から冷却水ラインにオイルが混入することを避けるためにフェイスシールホルダを保持する異なる２種類の材質のＯリングを使用し、Ｏリングの膨潤によるシール不良によって試料と冷却水のコンタミネーションを防止する連続遠心分離機が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−２４７６１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、フェイスシールは冷却水で冷却しているものの寿命品であって、使用時間が約４０〜５０時間で交換する必要がある。寿命を超えてフェイスシールを使用し続けた場合、回転軸先端とフェイスシールの当接面とがシール不良になり試料とフェイスシール冷却水とを十分に遮断できない可能性がある。この場合に試料にフェイスシール冷却水が混入してしまい試料が使用できなくなってしまう可能性がある。よって本発明はシール不良があった場合でも試料にフェイスシール冷却水が混入するコンタミネーションを防ぐことができる遠心分離機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】
【０００６】
上記課題を解決するために本発明は、内部で試料を分離するロータと、該ロータの上端及び下端より延出され該ロータの回転軸と同軸一体回転し、軸方向に貫通すると共に該ロータ内部と連通する貫通孔が形成された回転軸部と、該回転軸部の下端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する下部通路が形成された下部フェイスシールと、該下部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する下部壁部と、該下部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する下部付勢部と、該回転軸部の上端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する上部通路が形成された上部フェイスシールと、該上部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する上部壁部と、該上部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する上部付勢部と、該下部通路と該上部通路とのいずれか一方から他方に該ロータに該試料を連続的に供給すると共に連続的に排出する試料循環ラインと、該下部壁部内と該上部壁部内とを充たす冷却水を循環させる冷却水循環ラインと、を有し、該試料循環ラインと該冷却水循環ラインとは、該上部フェイスシールにおける該試料の圧力が該上部壁部内とにおける該冷却水の圧力より高圧になると共に該下部フェイスシールにおける該試料の圧力が該下部壁部内における該冷却水の圧力より高圧になるように構成される遠心分離機を提供する。
【０００７】
この様な構成によると、フェイスシールでシール不良が発生した際に、圧力差により試料が冷却水循環ラインに漏れるのみであり、冷却水が試料循環ラインに混入するコンタミネーションを防止することができる。
【０００８】
上記構成の遠心分離機において、該試料循環ラインは、該ロータから該試料が排出される経路に圧力調整手段を備えていることが好ましく、また該ロータから該試料が排出される経路に圧力検出手段を備えていることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の遠心分離機によれば、試料にフェイスシール冷却水が混入するコンタミネーションを防ぐことができる
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の実施の形態による遠心分離機について図１乃至図５に基づき説明する。図１に示されるように遠心分離機１は、ワクチン製造工程などに使用されるいわゆる連続超遠心分離機であり、遠心分離部１００と制御装置部２００とを備えている。遠心分離部１００と制御装置部２００との間は配線・配管群５０で接続されている。
【００１１】
遠心分離部１００は、遠心室となる円筒状のチャンバ１０１と、チャンバ１０１を支持するベース１１０と、チャンバ１０１の内部に出し入れ自由に収容されて高速回転するロータ１２０と、チャンバ１０１の上側に配置されてロータ１２０を吊り下げた状態でこれを回転駆動する駆動部１３０と、チャンバ１０１の下側に取り付けられ軸受部１４５及び下部メカニカルシールユニット部１４０等で構成される下部軸受部と、駆動部１３０の上方に取り付けられる上部メカニカルシールユニット部１５０と、駆動部１３０を上下および前後方向に移動させるためのリフト１６０と、ロータ１２０に試料を連続的に供給・排出する試料循環部１７０（図２）と、下部メカニカルシールユニット部１４０及び上部メカニカルシールユニット部１５０を冷却する冷却水部１８０（図５）とを主に備えている。
【００１２】
チャンバ１０１は、図２に示されるように、その内部に駆動部１３０に吊り下げられたロータ１２０が収容され、ロータ１２０の周囲を覆うように円筒型のエバポレータ（蒸発配管）１０２が設置され、エバポレータ１０２の外側には円筒型のプロテクタ１０３が設置されている。
【００１３】
エバポレータ１０２は、チャンバ１０１の内部を冷やすことができるように冷媒ガスを循環させる銅配管で構成されており、チャンバ１０１の内部を冷却可能である。
【００１４】
ロータ１２０は高速で回転駆動されるため、大気との風損や摩擦熱による発熱を抑える目的で遠心分離中はチャンバ１０１の内部を減圧された状態に保たれる。チャンバ１０１の内部を減圧された状態にするために、チャンバ１０１内の空気を排出する図示せぬ排出口がチャンバ１０１の胴部に形成されている。
【００１５】
プロテクタ１０３は、ロータ１２０が回転中に何らかの原因でロータ１２０が破壊されるようなことがあった場合であっても、その破片や試料が外部に飛び出すことなくチャンバ１０１内部に留めておくために設置され、防護壁の役割を果たしている。
【００１６】
ベース１１０は、図１に示されるように複数のボルト１１０Ａでチャンバ１０１を固定していると共に、複数のボルト１１０Ｂにより、床面に固定されている。図２に示されるように、ベース１１０のチャンバ１０１と当接する位置に上述の下部軸受部が設けられている。
【００１７】
ロータ１２０は、円筒型のロータボディ１２１と、ロータボディ１２１の上下にねじ込み式で取り付けられる上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２とで構成されている。上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２のそれぞれの軸心位置には試料通過孔がそれぞれ形成されており、上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２には、回転軸部であるアッパーシャフト１２３Ａとロアシャフト１２２Ａとが取り付けられている。アッパーシャフト１２３Ａとロアシャフト１２２Ａとのそれぞれの軸中心には、上部通路及び下部通路である試料通過孔がそれぞれ貫通しており、これらの試料通過孔は、上部ロータカバ１２３及び下部ロータカバ１２２のそれぞれに形成された試料通過孔に連通している。駆動部１３０に含まれる後述のモータ１３１の駆動によってアッパーシャフト１２３Ａが高速回転されることにより、アッパーシャフト１２３Ａに取り付けられるロータ１２０及びロータ１２０にナット１２２Ｂによって取り付けられるロアシャフト１２２Ａが共に高速回転する。
【００１８】
また、ロータ１２０の内部には、出し入れ可能なコア１２０Ａが配置されており、遠心分離を行なう際は、ロアシャフト１２２Ａから注入される試料が、試料通過孔を通過してロータ１２０の内部に導入され、ロータ１２０内に導入された試料は、コア１２０Ａによって高遠心力場へ移動されて沈殿と上清とに分離され、上清は、アッパーシャフト１２３Ａの試料通過孔から排出される。
【００１９】
駆動部１３０は、リフト１６０と一体の後述するアッパープレート１６１に取付けられており、モータ１３１、軸受部１３２等で構成されている。モータ１３１は、アッパーシャフト１２３Ａを回転軸としており、軸受部１３２は、モータ１３１の上下においてアッパーシャフト１２３Ａを回転可能に支持している。アッパーシャフト１２３Ａの下端部にナット１２３Ｂによって上部ロータカバ１２３が取り付けられるため、ロータ１２０は駆動部１３０から吊り下げられる。
【００２０】
下部メカニカルシールユニット部１４０はベース１１０に装着されている軸受部１４５に取り付けられており、図３に示されるように基壁部１４１と、閉止壁部１４２と、シールホルダ１４３と、下部フェイスシール１４４とから主に構成されている。
【００２１】
基壁部１４１は、貫通孔が形成されて略円筒状に構成され、貫通孔内にロアシャフト１２２Ａが挿通可能にベース１１０に固定されている。貫通孔内においてロータ１２０側となる位置には、ロアシャフト１２２Ａを回転可能に支持すると共に水密性を備えたシール部材１４１Ａが設けられている。また基壁部１４１には、貫通孔内においてシール部材１４１Ａの下方に開口する冷却水通路１４１ａが形成されており、冷却水通路１４１ａには後述の冷却水パイプ１８１の下部排出側１８１Ｂが接続されている。
【００２２】
閉止壁部１４２は、一部が試料通過孔として用いられる貫通孔１４２ａが形成され、基壁部１４１の貫通孔内において反ロータ１２０側に嵌入されて基壁部１４１に固定されている。基壁部１４１の閉止壁部１４２が嵌入された箇所にはシール部材が配されているため、嵌入された箇所において基壁部１４１と閉止壁部１４２との間には水密性が保たれている。貫通孔１４２ａは孔の中心軸がロアシャフト１２２Ａの回転軸と同軸に成るように構成されている。また貫通孔１４２ａは、基壁部１４１と閉止壁部１４２とで画成される下部空間１８１ａ側の部分の孔径が大径に形成され、この大径の部分に連なる部分が小径に形成されており、小径に形成された部分が試料通過孔として機能している。
【００２３】
閉止壁部１４２において貫通孔１４２ａの下端側には後述の試料パイプ１７１の供給側コネクタ１７１Ａが接続されている。閉止壁部１４２には冷却水が流通する冷却水通路１４２ｂが形成されており、冷却水通路１４２ｂは、一端側に後述の冷却水パイプ１８１の下部流入側１８１Ａが接続され、他端側が貫通孔１４２ａの大径の部分に開口している。
【００２４】
シールホルダ１４３には貫通孔１４３ａが形成されており、貫通孔１４３ａの一方が貫通孔１４２ａの小径部分と連通し他方が下部空間１８１ａ側に位置するように閉止壁部１４２の貫通孔１４２ａ内に挿入されて貫通孔１４２ａ内の小径の部分に嵌入している。貫通孔１４２ａは、中心軸がロアシャフト１２２Ａの回転軸と同軸になるように構成されている。シールホルダ１４３の閉止壁部１４２の貫通孔１４２ａ内の小径の部分に嵌入される部分には、シール材１４３Ｂが設けられており、シール材１４３Ｂを挟んで対峙する貫通孔１４２ａの大径の部分と小径の部分との間の水密性を保っている。また貫通孔１４２ａ内の大径の部分には、シールホルダ１４３をロータ１２０側に向けて付勢するスプリング１４３Ａが内蔵されている。尚、シールホルダ１４３と貫通孔１４２ａの大径部分との間には隙間が形成されており、冷却水通路１４２ｂから供給される冷却水はシールホルダ１４３と貫通孔１４２ａの大径部分との隙間から下部空間１８１ａ内に流入することができる。
【００２５】
下部フェイスシール１４４は、フッ素樹脂等、低摩擦係数の素材から構成されており、貫通孔１４３ａと同軸な貫通孔１４４ａが形成されシールホルダ１４３のロータ１２０側に配置されている。下部フェイスシール１４４の反シールホルダ１４３となる位置には、ロアシャフト１２２Ａの端部が位置しており、下部フェイスシール１４４はシールホルダ１４３を介してスプリング１４３Ａによりロアシャフト１２２Ａ側（ロータ１２０側）に付勢されるため、下部フェイスシール１４４はロアシャフト１２２Ａと当接し、当接部分は水密性を備える。貫通孔１４４ａは貫通孔１４３ａと同軸であるため、貫通孔１４４ａはロアシャフト１２２Ａの回転軸と同軸となってロアシャフト１２２Ａの試料通過孔と連通する。また下部フェイスシール１４４はシールホルダ１４３に装着されているのでロアシャフト１２２Ａと同軸回転することはなく、下部フェイスシール１４４とロアシャフト１２２Ａとの間には水密性を備えた状態で摩擦が発生している。
【００２６】
下部空間１８１ａは上述のように基壁部１４１と閉止壁部１４２とで画成され、冷却水通路１４１ａ、１４２ｂ以外については密閉された構成になっているため、下部空間１８１ａは冷却水で充たされ、下部空間１８１ａ内に位置している下部フェイスシール１４４は冷却水により冷却される。
【００２７】
上部メカニカルシールユニット部１５０は、図２に示されるように駆動部１３０上に載置されており、図４に示されるように下部メカニカルシールユニット部１４０と略同一形状かつ下部メカニカルシールユニット部１４０に対して試料及び冷却水の流れ方向が逆方向であり、基壁部１５１と、閉止壁部１５２と、シールホルダ１５３と、上部フェイスシール１５４とから主に構成されている。
【００２８】
基壁部１５１は、貫通孔が形成されて略円筒状に構成され、貫通孔内にアッパーシャフト１２３Ａが挿通可能に駆動部１３０上に固定されている。貫通孔内においてロータ１２０側となる位置には、アッパーシャフト１２３Ａを回転可能に支持すると共に水密性を備えたシール部材１５１Ａが設けられている。また基壁部１５１には、貫通孔内においてシール部材１５１Ａの上方に開口する冷却水通路１５１ａが形成されており、冷却水通路１５１ａには後述の冷却水パイプ１８１の上部流入側１８１Ｃが接続されている。
【００２９】
閉止壁部１５２は、一部が試料通過孔として用いられる貫通孔１５２ａが形成され、基壁部１５１の貫通孔内において反ロータ１２０側に嵌入されて基壁部１５１に固定されている。基壁部１５１の閉止壁部１５２が嵌入された箇所にはシール部材が配されているため、嵌入された箇所において基壁部１５１と閉止壁部１５２との間には水密性が保たれている。貫通孔１５２ａは孔の中心軸がアッパーシャフト１２３Ａの回転軸と同軸に成るように構成されている。また貫通孔１５２ａは、基壁部１５１と閉止壁部１５２とで画成される上部空間１８１ｂ側の部分の孔径が大径に形成され、この大径の部分に連なる部分が小径に形成されており、小径に形成された部分が試料通過孔として機能している。
【００３０】
閉止壁部１５２において貫通孔１５２ａの上端側には後述の試料パイプ１７１の排出側コネクタ１７１Ｂが接続されている。閉止壁部１５２には冷却水が流通する冷却水通路１５２ｂが形成されており、冷却水通路１５２ｂは、一端側に冷却水パイプ１８１の上部排出側１８１Ｄが接続され、他端側が貫通孔１５２ａの大径の部分に開口している。
【００３１】
シールホルダ１５３には貫通孔１５３ａが形成されており、貫通孔１５３ａの一方が貫通孔１５２ａの小径部分と連通し他方が上部空間１８１ｂ側に位置するように閉止壁部１５２の貫通孔１５２ａ内に挿入されて貫通孔１５２ａ内の小径の部分に嵌入している。貫通孔１５２ａは、中心軸がアッパーシャフト１２３Ａの回転軸と同軸になるように構成されている。シールホルダ１５３の貫通孔１５２ａ内の小径の部分に嵌入される部分には、シール材１５３Ｂが設けられており、シール材１５３Ｂを挟んで対峙する貫通孔１５２ａの大径の部分と小径の部分との間の水密性を保っている。また貫通孔１５２ａ内の大径の部分には、シールホルダ１５３をロータ１２０側に向けて付勢するスプリング１５３Ａが内蔵されている。尚、シールホルダ１５３と貫通孔１５２ａの大径部分との間には隙間が形成されており、冷却水通路１５２ｂから供給される冷却水はシールホルダ１５３と貫通孔１５２ａの大径部分との隙間から上部空間１８１ｂ内に流入することができる。
【００３２】
上部フェイスシール１５４は、フッ素樹脂等、低摩擦係数の素材から構成されており、貫通孔１５３ａと同軸な貫通孔１５４ａが形成されシールホルダ１５３のロータ１２０側に配置されている。上部フェイスシール１５４の反シールホルダ１５３となる位置には、アッパーシャフト１２３Ａの端部が位置しており、上部フェイスシール１５４はシールホルダ１５３を介してスプリング１５３Ａによりアッパーシャフト１２３Ａ側（ロータ１２０側）に付勢されるため、上部フェイスシール１５４はアッパーシャフト１２３Ａと当接し水密性を備える。貫通孔１５４ａは貫通孔１５３ａと同軸であるため、貫通孔１５４ａはアッパーシャフト１２３Ａの回転軸と同軸となってアッパーシャフト１２３Ａの試料通過孔と連通する。また上部フェイスシール１５４はシールホルダ１５３に装着されているのでアッパーシャフト１２３Ａと同軸回転することはなく、上部フェイスシール１５４とアッパーシャフト１２３Ａとの間には水密性を備えた状態で摩擦が発生している。
【００３３】
上部空間１８１ｂは上述のように基壁部１５１と閉止壁部１５２とで画成され、冷却水通路１５１ａ、１５２ｂ以外については密閉された構成になっているため、上部空間１８１ｂは冷却水で充たされ、上部空間１８１ｂ内に位置している上部フェイスシール１５４は冷却水により冷却される。
【００３４】
リフト１６０は、上下動可能なアーム１６０Ａを備えており、アーム１６０Ａはアッパープレート１６１を保持していると共にアッパープレート１６１を前後動可能な図示せぬ駆動装置（油圧シリンダ）を備えている。
【００３５】
試料循環部１７０は、図２に示されるように、試料パイプ１７１と、試料タンク１７２と、試料供給ポンプ１７３と、圧力センサ１７４と、圧力調整バルブ１７５と、試料回収タンク１７６と、より主に構成されている。
【００３６】
試料パイプ１７１は、試料タンク１７２と下部メカニカルシールユニット部１４０との間、及び上部メカニカルシールユニット部１５０と試料回収タンク１７６との間を接続しており、下部メカニカルシールユニット部１４０との間に供給側コネクタ１７１Ａを有すると共に上部メカニカルシールユニット部１５０との間に排出側コネクタ１７１Ｂを有している。
【００３７】
試料タンク１７２はロータ１２０で遠心分離する試料が蓄えられており、試料供給ポンプ１７３は、下部メカニカルシールユニット部１４０に試料を圧送している。圧力センサ１７４と圧力調整バルブ１７５とは、上部メカニカルシールユニット部１５０と試料回収タンク１７６との間の試料パイプ１７１に設けられており、上部メカニカルシールユニット部１５０を通過した試料の上清の圧力を検出すると共に流量を調整し主に上部メカニカルシールユニット部１５０での試料の圧力を一定の値に保っている。試料回収タンク１７６はロータ１２０で分離された試料（上清）を貯留している。
【００３８】
試料が試料タンク１７２から試料供給ポンプ１７３により試料パイプ１７１内を圧送され、下部メカニカルシールユニット部１４０及び軸受部１４５を通過してロータ１２０内に流入して遠心分離された後に上部メカニカルシールユニット部１５０から試料パイプ１７１を通り試料回収タンク１７６までの間を試料循環ラインと定義する。この試料循環ラインにおいては、ロータ１２０が流路抵抗になるため、試料供給ポンプ１７３の吐出圧のみを変更したとしても、ロータ１２０より下流側の圧力、具体的には上部メカニカルシールユニット部１５０における圧力を好ましい値にすることは容易ではない。よって上部メカニカルシールユニット部１５０より下流側（上部メカニカルシールユニット部１５０と試料回収タンク１７６との間）に圧力調整バルブ１７５及び圧力を検出する圧力センサ１７４を設け、ロータ１２０より下流側の圧力値を好適な値に調整する。この時の圧力は、試料供給ポンプ１７３の吐出圧力と圧力調整バルブ１７５の開度との調整により、下部メカニカルシールユニット部１４０における下部フェイスシール１４４とロアシャフト１２２Ａとの接続部分で約０．０５〜０．１ＭＰａ、上部メカニカルシールユニット部１５０における上部フェイスシール１５４とアッパーシャフト１２３Ａとの接続部分で０．００２ＭＰａより大きい値としている。
【００３９】
冷却水部１８０は、冷却水パイプ１８１と、冷却水容器１８２と、冷却水循環ポンプ１８３と、熱交換器１８４とから主に構成されている。冷却水パイプ１８１は、冷却水容器１８２と冷却水循環ポンプ１８３と熱交換器１８４と上部メカニカルシールユニット部１５０と下部メカニカルシールユニット部１４０との間を繋いでおり、下部メカニカルシールユニット部１４０から排出された冷却水を再度冷却水容器１８２内に戻し、冷却水を循環させている。
【００４０】
冷却水容器１８２は、冷却水を貯留していると共に、上部メカニカルシールユニット部１５０及び下部メカニカルシールユニット部１４０で熱交換を行った冷却水が吐出される箇所になっている。冷却水循環ポンプ１８３は、冷却水容器１８２に貯留された冷却水を熱交換器１８４に一定の流量（約４００ｍｌ／ｍｉｎ）で圧送しており、熱交換器１８４は、送られてきた冷却水を所定の温度に冷却している。下部メカニカルシールユニット部１４０と上部メカニカルシールユニット部１５０とにおいては、それぞれ下部空間１８１ａ、上部空間１８１ｂ内において熱交換器１８４を通過した冷却水が下部フェイスシール１４４及び上部フェイスシール１５４に接し、これらを冷却している。冷却水が冷却水容器１８２から冷却水循環ポンプ１８３により冷却水パイプ１８１内を圧送され、熱交換器１８４を通過した後に上部メカニカルシールユニット部１５０及び下部メカニカルシールユニット部１４０を通り、再び冷却水容器１８２に戻るまでの間を冷却水循環ラインと定義する。この冷却水循環ラインにおいて、冷却水循環ポンプ１８３から上記流量で圧送される冷却水は、下部空間１８１ａ、上部空間１８１ｂ内での圧力が、０．００２ＭＰａより小さい値を採っている。
【００４１】
制御装置部２００には、図５に示されるように、上述の冷却水循環ポンプ１８３や熱交換器１８４が内蔵されていると共に、チャンバ１０１（図１）内部の遠心室全体を冷却するための図示せぬ冷凍機、チャンバ１０１内部の遠心室を減圧された状態にするための図示せぬ真空ポンプ、ロータ１２０を所定の場所に移動させるための図示せぬリフト駆動装置、ロータ１２０を駆動制御する図示せぬ電気制御部等が収容されており、上部に、操作・入力する箇所である操作パネル２０５が配置されている。
【００４２】
上記構成の遠心分離機１で遠心分離を行なうときは、リフト１６０を操作してロータ１２０がチャンバ１０１の中に収容されるようにロータ１２０を移動させる。この状態のとき、駆動部１３０の下端面に取付けられているアッパープレート１６１とチャンバ１０１の上端面とが嵌合して密閉され、これによってチャンバ１０１内の遠心室の減圧が可能となる。
【００４３】
次に操作パネル２０５を操作し、モータ１３１を駆動してロータ１２０を回転させ、遠心分離を行う。この時にチャンバ１０１を冷却すると共に、冷却水循環ポンプ１８３及び熱交換器１８４を駆動し、冷却水を循環させる。ロータ１２０の回転により、ロアシャフト１２２Ａと下部フェイスシール１４４との間、及びアッパーシャフト１２３Ａと上部フェイスシール１５４との間に摩擦に起因する発熱が生じるが、これは上部空間１８１ｂ、下部空間１８１ａ内の冷却水により冷却される。
【００４４】
上部フェイスシール１５４と下部フェイスシール１４４とは、それぞれ低摩擦の樹脂素材で製造されているが、ロアシャフト１２２Ａ及びアッパーシャフト１２３Ａの回転速度が高いため、摩耗してしまう。よって一定期間（例えば５０時間）での上部フェイスシール１５４と下部フェイスシール１４４との交換が必要になる。
【００４５】
この一定期間を越えて遠心分離機１を使用した場合、ロアシャフト１２２Ａと下部フェイスシール１４４との間、及びアッパーシャフト１２３Ａと上部フェイスシール１５４との間の密閉性が保たれなくなり、これにより試料と冷却水が混合し、コンタミネーションが発生するおそれがある。しかし、試料がロータ１２０に供給される側である下部メカニカルシールユニット部１４０においては、試料の圧力（約０．０５〜０．１ＭＰａ）に対して下部空間１８１ａ内の冷却水の圧力（０．００２ＭＰａ未満）が遙かに低圧であるため、試料循環ライン、具体的にはロータ１２０内に供給される試料中に冷却水が混入することは防止される。また上部メカニカルシールユニット部１５０においてはロータ１２０内で分離された試料（上清）と冷却水とのコンタミネーションが懸念されるが、試料（上清）の圧力（０．００２ＭＰａ以上）に対して上部空間１８１ｂ内の冷却水の圧力（０．００２ＭＰａ未満）は低圧であるため、試料循環ライン、具体的には試料回収タンク１７６に貯留される試料（上清）中に冷却水が混入することは防止される。
【００４６】
よって本実施の形態によると、上部フェイスシール１５４と下部フェイスシール１４４との耐用時間を越えて遠心分離機１を使用したとしても、分離する試料にコンタミネーションが発生することが無く、また分離された上清においてもコンタミネーションが発生することが無い。
【００４７】
本発明による遠心分離機は、上述の実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載された範囲で種々の変形や改良が可能である。たとえば、実施の形態では試料を下部メカニカルシールユニット部１４０から上部メカニカルシールユニット部１５０に向けて圧送しているが、逆に上部メカニカルシールユニット部１５０から下部メカニカルシールユニット部１４０に向けて圧送しても良い。また冷却水についても同様に反対方向に循環させても良い。また冷却水については上部メカニカルシールユニット部１５０と下部メカニカルシールユニット部１４０とを直列に繋いでいるがこれに限らず並列に繋いでも良い。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の斜視図。
【図２】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の遠心分離部の断面図。
【図３】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の下部軸受部の斜視図。
【図４】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の上部軸受部の斜視図。
【図５】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の冷却水ラインに係る略図。
【符号の説明】
【００４９】
１・・遠心分離機 ５０・・配線・配管群 １００・・遠心分離部 １０１・・チャンバ
１０２・・エバポレータ １０３・・プロテクタ １１０・・ベース
１１０Ａ・・ボルト １１０Ｂ・・ボルト １２０・・ロータ １２０Ａ・・コア
１２１・・ロータボディ １２２・・下部ロータカバ １２２Ａ・・ロアシャフト
１２２Ｂ・・ナット １２３・・上部ロータカバ １２３Ａ・・アッパーシャフト
１２３Ｂ・・ナット １３０・・駆動部 １３１・・モータ １３２・・軸受部
１４０・・下部メカニカルシールユニット部 １４１・・基壁部
１４１Ａ・・シール部材 １４１ａ・・冷却水通路 １４２・・閉止壁部
１４２ａ・・貫通孔 １４２ｂ・・冷却水通路 １４３・・シールホルダ
１４３Ａ・・スプリング １４３Ｂ・・シール材 １４３ａ・・貫通孔
１４４・・下部フェイスシール １４４ａ・・貫通孔 １４５・・軸受部
１５０・・上部メカニカルシールユニット部 １５１・・基壁部
１５１Ａ・・シール部材 １５１ａ・・冷却水通路 １５２・・閉止壁部
１５２ａ・・貫通孔 １５２ｂ・・冷却水通路 １５３・・シールホルダ
１５３Ａ・・スプリング １５３Ｂ・・シール材 １５３ａ・・貫通孔
１５４・・上部フェイスシール １５４ａ・・貫通孔 １６０・・リフト
１６０Ａ・・アーム １６１・・アッパープレート １７０・・試料循環部
１７１・・試料パイプ １７１Ａ・・供給側コネクタ １７１Ｂ・・排出側コネクタ
１７２・・試料タンク １７３・・試料供給ポンプ １７４・・圧力センサ
１７５・・圧力調整バルブ １７６・・試料回収タンク １８０・・冷却水部
１８１・・冷却水パイプ １８１Ａ・・下部流入側 １８１Ｂ・・下部排出側
１８１Ｃ・・上部流入側 １８１Ｄ・・上部排出側 １８１ａ・・下部空間
１８１ｂ・・上部空間 １８２・・冷却水容器 １８３・・冷却水循環ポンプ
１８４・・熱交換器 ２００・・制御装置部 ２０５・・操作パネル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部で試料を分離するロータと、
該ロータの上端及び下端より延出され該ロータの回転軸と同軸一体回転し、軸方向に貫通すると共に該ロータ内部と連通する貫通孔が形成された回転軸部と、
該回転軸部の下端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する下部通路が形成された下部フェイスシールと、
該下部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する下部壁部と、
該下部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する下部付勢部と、
該回転軸部の上端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する上部通路が形成された上部フェイスシールと、
該上部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する上部壁部と、
該上部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する上部付勢部と、
該下部通路と該上部通路とのいずれか一方から他方に該ロータに該試料を連続的に供給すると共に連続的に排出する試料循環ラインと、
該下部壁部内と該上部壁部内とを充たす冷却水を循環させる冷却水循環ラインと、を有し、
該試料循環ラインと該冷却水循環ラインとは、該上部フェイスシールにおける該試料の圧力が該上部壁部内とにおける該冷却水の圧力より高圧になると共に該下部フェイスシールにおける該試料の圧力が該下部壁部内における該冷却水の圧力より高圧になるように構成されていることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
該試料循環ラインは、該ロータから該試料が排出される経路に圧力調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
該試料循環ラインは、該ロータから該試料が排出される経路に圧力検出手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項１】
内部で試料を分離するロータと、
該ロータの上端及び下端より延出され該ロータの回転軸と同軸一体回転し、軸方向に貫通すると共に該ロータ内部と連通する貫通孔が形成された回転軸部と、
該回転軸部の下端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する下部通路が形成された下部フェイスシールと、
該下部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する下部壁部と、
該下部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する下部付勢部と、
該回転軸部の上端が回転可能に摺接すると共に該貫通孔と連通する上部通路が形成された上部フェイスシールと、
該上部フェイスシールを内蔵する密閉空間を画成する上部壁部と、
該上部フェイスシールを該軸方向において該回転軸部側に向けて付勢する上部付勢部と、
該下部通路と該上部通路とのいずれか一方から他方に該ロータに該試料を連続的に供給すると共に連続的に排出する試料循環ラインと、
該下部壁部内と該上部壁部内とを充たす冷却水を循環させる冷却水循環ラインと、を有し、
該試料循環ラインと該冷却水循環ラインとは、該上部フェイスシールにおける該試料の圧力が該上部壁部内とにおける該冷却水の圧力より高圧になると共に該下部フェイスシールにおける該試料の圧力が該下部壁部内における該冷却水の圧力より高圧になるように構成されていることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
該試料循環ラインは、該ロータから該試料が排出される経路に圧力調整手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
該試料循環ラインは、該ロータから該試料が排出される経路に圧力検出手段を備えていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−７５８１５（Ｐ２０１０−７５８１５Ａ）
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４５５８６（Ｐ２００８−２４５５８６）
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月８日（２０１０．４．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月２５日（２００８．９．２５）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]