JP2500190B2 - 遠心分離機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は一般的には遠心分離機の
分野に関するものであり、より具体的には作動中遠心分
離機の温度並びにその内部に含まれる物質の温度を制御
することに関するものである。

【０００２】

【発明の背景】遠心分離機装置においては、所定の物質
（例えば液体溶液／混合物）の成分／構成元素はそれら
のそれぞれの密度並びにそれらがさらされる遠心力の変
化にもとづいて分離される。一般的に言って、前記物質
は遠心分離機皿内に配置されるが、同皿は種々の成分が
それらのそれぞれの密度に応じて皿内のある半径方向位
置を効果的に占めるような速度で回転させられる（すな
わちより高い密度を備えた成分はより低い密度を備えた
成分よりも遠心分離機皿のリムにより近くなる）。

【０００３】分離のために必要とされる大きさの遠心力
を誘起させるために比較的高い角速度でしばしば行なわ
れる遠心分離機皿の回転作業中に、前記皿及び同皿内の
物質の温度が望ましくない程度に変化する可能性があ
る。例えば、ある種の物質及び／又は成分は周囲温度に
おいて望ましくない劣化現象を発生する可能性がある。
更には、ある温度は遠心分離作業中発生するある種の反
応／プロセスに望ましくない悪影響を有しているかもし
れないし、実際ある種の成分間での望ましくない反応を
誘起するかもしれない。加えるに、ある種の温度はある
成分を遠心分離作用により残りの物質から分離するのを
阻害する可能性もある。

【０００４】前述の状況に鑑みて、遠心分離機の温度従
って同分離機皿内の物質の温度を確立及び／又は維持す
るために数々の代替的手法が試みられてきた。例えば、
遠心分離機全体を温度制御されたハウジング内に封入し
てやることが知られている。より具体的には、前記ハウ
ジング内の空気は遠心分離される物質を対流により所望
の温度に維持するべく同温度に維持される。これらのタ
イプの形状においては、熱伝達媒体として空気を用いる
ため対流による熱伝達の効率が悪く、従って温度制御を
維持するためには前記ハウジングに対する気密シールを
維持することが重要である。かくして、遠心分離機から
物質を除去したり及び／又は同分離機に物質を添加する
ために前記ハウジングを開口するということはハウジン
グ温度に影響を与えるので、ハウジングをその後閉鎖し
た際には所望の定常的温度が再び達成される迄にある時
間が必要とされる。

【０００５】前述したタイプの温度制御されたハウジン
グを利用することによって遠心分離機全体の温度を維持
しようとする試みに対して、遠心分離機皿の周縁のみを
直接冷却又は加熱しようとする装置も試みられてきた。
例えば、（Ｈｅｍｆｏｒｔ氏等の）米国特許第３，９８
１，４３７号（１９７６年９月２１日認可）は円周方向
に隔置された複数個のリブを備えたインサートを遠心分
離機の外側壁乃至ドラムに対して配置することを開示し
ている。前記リブは前記インサートとドラムの間に複数
個の通路を形成しており、かくして冷媒をこれら通路内
に投入し、流してやることが可能である。前記冷媒は前
記通路中を流れ、静止ケーシングと係合するよう前記ド
ラム内の複数個の半径方向ポート中を排出されるが、前
記ケーシングは前記回転ドラムから隔置されるととも
に、冷媒がドラムの周縁に再循環するのに先立って温度
を減少させるための冷却ジャケットを内蔵している。

【０００６】他のタイプの回転装置にも温度制御システ
ムが内蔵されている。例えば、ロータの外側部分上に複
数個のキュベットが配置されているようなある種の分析
装置が存在する。これらのキュベットは典型的には比較
的小さな体積を備えており、同体積により最初はロータ
内の個別のしかし連結された空洞内に維持されている少
なくとも２つの異なる成分を収納している。ある速度に
おけるロータの回転によって誘起される遠心力の結果と
して、個別の空洞からの成分は半径方向に整合された１
つのキュベットに進入する。各キュベット内の２つの成
分の反応が次にモニタされるか及び／又は分析される。
前記成分の反応は往々にして温度敏感なため、周縁に配
置されたキュベット及びそれらの成分をある温度に維持
するため加熱装置がしばしば採用される。

【０００７】一般的には前述したタイプのものであるキ
ュベットロータに対して種々の温度制御の手法が試みら
れてきた。例えば、前記キュベットロータが配置されて
いるハウジング全体の温度をコントロールするか、キュ
ベットを封入しているロータの周縁とロータハウジング
の間のスペースを少なくともコントロールするために熱
空気が用いられている。米国特許第３，９１６，１５２
号（１９７５年１０月２８日Ｈｉｎｍａｎ氏に対して認
可）及び第４，１３５，８８３号（１９７９年１月２３
日ＭｃＮｅｉｌ氏に対して認可）はこれらの試みの代表
例である。他の装置は実質的にキュベット直近において
ロータの周縁上に直接設けた加熱要素を内蔵しており、
同要素は対流的熱伝達作用を与えている。これらの装置
は代表的には米国特許第３，８５６，４７０号（１９７
４年１２月２４日Ｃｕｌｌｉｓ氏等に認可）及び第４，
２５６，６９６号（１９８１年３月１７日Ｓｏｏｄａｋ
氏に認可）に開示されている。

【０００８】前述の記載にもかかわらず、種々の形状の
遠心分離機とともに容易に用いることが出来、しかも既
存の遠心分離機の構造に大きな影響を与えることなく及
び／又は遠心分離機及びその周辺部分に大幅な修整／追
加工事を必要とすることなく実質的に遠心分離機皿全体
及びその内部に含まれた物質の温度を効果的に規制出来
る温度制御システムに対するニーズが依然として残って
いる。

【０００９】

【発明の要約】本発明は遠心分離機のベース部分を横切
っての温度を規制し、かくして遠心分離機内に含まれた
実質的に全ての種類の物質の温度を規制するための温度
制御された遠心分離機である。本発明の１つの特徴にお
いて、１つの熱交換器が前記ベースに取付けられてお
り、かくして遠心分離機皿とともに回転する。好ましく
は、前記熱交換器は前記ベース部分の輪郭に実質的に適
合する輪郭を有しており、かくして同ベース部分と補合
することにより前記ベースから熱交換器への熱伝達を促
進せしめている。従って、所望の対流的熱伝達係数を備
えた熱伝達媒体を熱交換器中に循環させて前記ベースの
温度を変更してやることが出来る。理解されるように、
このタイプの熱交換器は種々の形状の遠心分離機ととも
に用いるよう容易に適合可能であり、熱交換器を遠心分
離機皿に取付けられるようにするには遠心分離機の構造
をわずかに修整してやるだけで良い。

【００１０】本発明の別の特徴によれば、前述のタイプ
の熱交換器は前記熱伝達媒体を受容してこれを導くため
の少なくとも２つの個別のチャンネル溝を有している。
熱伝達効率を促進するために、これらのチャンネルの上
側表面は実際にはベース部分の表面によって画成してや
り、熱伝達媒体が同表面に直接添加されるようにしてや
ることが出来る。これらのチャンネル溝は又実質的に環
状のものとしてやり、遠心分離機皿の回転軸線のまわり
において、ただし回転軸線から異なる半径方向距離の地
点において配置してやることが可能である。この形状は
幾つかの利点を提供するが、その中には遠心分離機の回
転バランスを維持出来、熱伝達媒体を効果的に配分出来
るということが含まれる。更にこの点について言えば、
１本の共通の半径方向に延びる供給ラインを設けて熱伝
達媒体を前記チャンネル溝の各々に提供してやることが
出来る。その結果、熱伝達媒体を更に効率的に分布して
やることが必要な場合には、流れレギュレータを内蔵さ
せて、個別のチャンネル内へ流入する熱伝達媒体の体積
を制御してやることが可能である。

【００１１】本発明の別の特徴において、熱交換器はベ
ースに取付けられ、その中を熱伝達媒体が循環される。
好ましくは、熱交換器の表面は前記ベースと実質的に補
合関係にあり、望ましい対流的熱伝達係数を備えた熱伝
達媒体が全体の熱伝達特性を向上させるのに利用され
る。更に前記熱伝達媒体について言えば、これは遠心分
離機皿の回転軸線のまわりに実質的に同軸状に配置され
た導管を介して前記回転する熱交換器へと導入されるか
又は熱交換器から除去される。理解されるように、この
形状は遠心分離機と直接接触することが必要となるスペ
ース量を減少し、従って操作中における遠心分離機への
接近性に著しい影響を及ぼすことがない。実際、遠心分
離機皿の回転軸線のまわりに特に同軸状の形状部を設け
るということは遠心分離機を回転させるのに通常用いら
れている駆動組立体内への組込みにより容易に実現して
やしることが可能である。

【００１２】本発明の全ての特徴を具備している１つの
実施例は一般的に遠心分離機皿の回転軸線から外側壁又
はリムへと半径方向外向きに延びるベースを備えた遠心
分離機を含んでいる。前記ベースの底部、外側部分には
熱交換プレートが取付けられており、同プレートは前記
ベースと補合関係をなすことにより該ベースからの熱伝
達を促進するとともに、本発明を既存の遠心分離機に適
合させるのに必要とされるスペースを減少している。前
記熱交換プレートは複数個の実質的に環状のチャンネル
溝を含んでおり、同チャンネル溝は遠心分離機皿の回転
軸線のまわりにおいて、かつ又同軸線からの異なる半径
方向距離位置において同軸状に配置されている。かくし
て、遠心分離機の回転バランスは例え熱伝達媒体が分離
機中を循環されている間においても実質的に維持され
る。熱伝達効率を高めるために、これらのチャンネル溝
の上側表面は実際にはベースの底部によって画成するこ
とも出来る。ただし、前記チャンネル溝はもちろん熱交
換プレート内の閉じたシステムとすることも出来る（す
なわちこの閉じたシステムにおいては前記熱伝達媒体は
熱交換プレート内に完全に保持され、ベースと直接に係
合することが無い）。

【００１３】前述の複数個のチャンネル溝は熱交換プレ
ート中にわたって適当な熱伝達媒体を効果的に分布する
手段を提供する（例えば望ましい対流的熱伝達係数を備
えた媒体を分布する手段を提供する）。この分布作用を
更に促進するために、１本の共通した半径方向に延びる
送給ラインが熱伝達媒体をチャンネル溝の各々に提供す
ることが出来る。その結果、適当なレギュレータ又はオ
リフィスを内蔵させ、熱伝達媒体のそれぞれのチャンネ
ル溝内への流入を所望の態様で制御してやることが出来
る。従って、前記熱伝達媒体は所望の速度で前記チャン
ネル溝の各々中を流れ、次に１つの共通の、好ましくは
半径方向に延びる排出ライン内に入り、熱伝達媒体をし
て冷却又は加熱し、再循環せしめるべく熱交換プレート
から除去せしめることが出来る。

【００１４】叙上の態様により、熱伝達媒体を熱交換プ
レートへ提供したり、プレートから除去するために、本
発明のこの実施例は２本の同軸状導管を利用しており、
同導管は実質的に遠心分離機皿の回転軸線のまわりにお
いて熱交換プレートの中央部分と係合している。かくし
てこれらの同軸状導管の存在により、遠心分離機の回転
バランスを維持しつつ本発明を遠心分離機の駆動組立体
内に容易に組込むことが可能となり、しかもその際遠心
分離機のスペースに関する必要条件にも大きな影響を与
えないで済む。熱伝達媒体はかくして加圧下において、
前記導管の１本、好ましくは最内側の１本中をポンプ送
給され、共通の送給ライン中を前記チャンネル溝の各々
へと提供される。かくして、前記チャンネル形状及び／
又はそれらとともに用いられる流量レギュレータにもと
づいて、チャンネル溝の各々中における熱伝達媒体の所
望の流量が達成される。かくして前記複数個のチャンネ
ルからは前記熱伝達媒体が前記共通の排出ライン中へと
流入し、同ラインは熱伝達媒体をして熱交換プレートの
中心に向け戻し、同中心において前記媒体は前記導管の
残り、好ましくは最外側の導管を通って熱交換プレート
から排出され、適当に冷却又は加熱され、熱交換プレー
トへと再循環される。

【００１５】

【実施例】本発明の特徴を例示するのを助けている付図
を参照して本発明を説明する。一般的に言って、本発明
は温度が制御される遠心分離機であって、該分離機にお
いては遠心分離機皿のベース部分従ってこれと直接又は
間接的に接触する材料の温度が前記ベースの底部外側部
分に取付けられ、これとともに回転する熱交換器によっ
て制御されている。前記回転可能な熱交換器は種々のタ
イプ及び形状の遠心分離機上に装着可能であるが、本発
明は可変容量形遠心分離機に関して説明を行なうことに
する。なおこの分離機の作動原理は全体として米国特許
第３，７３７，０９６号に記載されており、本出願人と
同一出願人による前記特許は可変容積式遠心分離機の１
つのタイプをより詳細に説明しており、その開示事項は
本明細書の引用例とする。

【００１６】一つの可変容積式遠心分離機の一般的作動
原理は第１図に例示されている。遠心分離機１０は遠心
分離機皿１４を含んでおり、該皿は好適にはベース１８
及びリム２２を備えた上向きに開口する容器とされてい
る。前記遠心分離機皿１４はそれに導入される任意の添
加剤を含んだ遠心分離すべき特定の物質並びに遠心分離
機皿１４の体積を変化させる流体５４の両者を収納して
いる。この点に関して、遠心分離機皿１４は実質的に可
撓性の膜３０によって上側及び下側チャンバ３４，３８
に分離されている。なお膜３０はその外側及び内側の中
央部分両部分においてベース１８に適当に取付けられて
いる。

【００１７】遠心分離機皿１４の下側チャンバ３８は回
転可能遠心分離機シャフト５８の内部を経て油水圧流体
貯蔵器４２、ポンプ４６及び弁５０のような適当な流体
源に流体接続されている。かくして、流体５４は下側チ
ャンバ３８内へと導入又はチャンバから除去することで
膜３０を上昇又は下降させることが可能であり、かくし
て皿１４の上側チャンバ３４の体積を変化させることが
可能である。遠心分離機皿１４の上側チャンバ３４は典
型的には遠心分離すべき物質を収容すべき（図示せぬ）
実質的に可撓性容器を収納している。遠心分離作業中種
々の物質（例えば添加剤）を前記可撓性容器内へ導入す
るか及び／又は容器から除去することを許容せしめるた
めに、前記可撓性容器は遠心分離機皿１４のカバー２６
上に延びているアダプタ６６と連結されており、前記カ
バーはリム２２に適当に取付けられている。アダプタ６
６はかくして弁７８によって上側チャンバ３４から遮断
可能な種々の流体源７０又はコレクタ７４へと接続可能
である。

【００１８】遠心分離作業の準備として、前記可撓性容
器が既知の態様により遠心分離機皿１４内に配置、固定
され、カバー２６が遠心分離機皿１４上に配置、固定さ
れる。遠心分離すべき物質は前記可撓性容器が遠心分離
機皿１４内に配置された後同可撓性容器へと提供され
る。何故ならば前記可撓性容器はアダプタ６６と連結さ
れているからであり、アダプタ６６はこの場合カバー２
６上を延びて１つ又はそれ以上の流体源７０及び／又は
コレクタ７４と連結している。前記物質が可撓性容器内
に入ったならば、遠心分離機１０が（図示せぬ）適当な
動力源を介して回転させられ、前記物質のより大きな密
度成分が遠心分離機皿１４のリム２２に向けて導かれる
一方、より小さな密度成分はベース１８の中央部分によ
り近く留まる。遠心分離中の適当な時点において、例え
ば前記物質のより小さな密度成分を遠心分離機皿１４か
ら除去するため、流体を遠心分離機シャフト５８を介し
て下側チャンバ３８内に導入してやることが出来る。よ
り具体的に言うと、弁５０を閉じた状態でポンプ４６を
付勢し、油、水圧流体５４を下側チャンバ３８に供給
し、可撓性膜３０を持上げ、より軽量の成分をアダプタ
６６を介して遠心分離機から押し出すことが出来る。理
解されるように、前記油、水圧流体も又下側チャンバ３
８内にある時は遠心力によって外向きに強制移動させら
れる。所望の成分が遠心分離機皿１４から除去された
後、他の物質及び／又は他の添加剤を処理しても良い
し、しなくても良い。前者の場合には、これらの物質は
（図示せぬ）外部ポンプによって遠心分離機皿１４に供
給することが可能であり、この際遠心分離機は回転し続
けたままである。弁５０が開口されると、皿１４に供給
された前記物質は、前記膜３０を介して、前記流体を下
側チャンバ３８から貯蔵器４２へと強制排除する。後者
の場合には遠心分離作業が停止され、流体５４は下側チ
ャンバ３８から貯蔵器４２へと流れ、膜３０は重力によ
り降下する。

【００１９】本発明の全ての特徴を具備した温度制御遠
心分離機の一実施例が図２に例示されている。この遠心
分離機は前述した遠心分離機１０と類似の可変体積形状
のものであり、マウンティング８６を介して（図示せ
ぬ）適当な支持部材に取付けることが出来る。かくし
て、前記遠心分離機は遠心分離機皿を含む封入装置９０
と、同封入装置９０を回転させるための駆動組立体、す
なわち駆動装置１３０と、封入装置９０の体積を変更す
るための（図示せぬ）体積変更組立体と、ある部品すな
わちシャフト組立体１９４を共通に有している駆動装置
１３０及び体積変更組立体のためのシール組立体１５０
とを含んでいる。しかしながら、封入装置９０のある部
分の所望の温度制御機能を提供するために、前記遠心分
離機は又温度制御組立体１７０を含んでいる。

【００２０】封入装置９０はベース部分９４並びに遠心
分離機リム９８を含んでおり、これらは遠心分離される
べき物質に対する上向きに開口する容器を効果的に画成
している。封入装置９０の体積は可変であり、かくして
封入装置９０は実質的に可撓性のダイヤフラム１０２を
内蔵している。ダイヤフラム１０２の内側装着リング１
０６はベース部分９４の中央部分内の隆起装着表面１１
４に適当に固定されており、一方ダイヤフラム１０２の
外側装着リング１１０はベース部分９４の外側部分に適
当に固定されている。ベース部分９４及び可撓性ダイヤ
フラム１０２の内側部分はかくして装着表面１１４の側
方部分上のポート又は溝を経て流体を受容し、以って前
述の態様により封入装置９０の体積を変更するための下
側チャンバを画成している。前記ダイヤフラム１０２及
び（図示せぬ）カバーにして、前述の遠心分離機１０の
場合と同様にしてリム９８に取付け可能なカバーとは物
質を収納するための封入装置９０の上側チャンバを画成
するが、同チャンバはやはり典型的には実質的に可撓性
の容器（図示せず）内に収納される。

【００２１】封入装置９０を前記駆動装置１３０と適当
に連結してやれば封入装置９０を回転させることにより
封入装置９０の上側チャンバ内に配置された物質に必要
な遠心力を適用してやることが出来る。この点に関し
て、前記駆動装置１３０は封入装置９０の回転軸線Ａの
まわりでベース部分９４の底部に取付けられたシャフト
組立体１９４と、同シャフト組立体１９４を（図示せ
ぬ）モータと連結して回転運動をシャフト組立体１９４
に伝達するためのプーリ１３８とを一般的には有してい
る。シャフト組立体１９４には又シール組立体１５０が
連結されているがその連結の態様はシャフト組立体１９
４を経由して体積変更組立体により封入装置９０の下側
チャンバへ又はから流体を供給又は取出して遠心分離機
１０に関して前述したような態様で封入装置９０の上側
チャンバの体積を変化させるように行なうことが出来る
（すなわち前記シール組立体１５０はシャフト組立体１
９４又は少なくともその部分が回転することを考慮に入
れており、前記シャフト組立体１９４はその回転駆動機
能及びその流体供給機能の両機能を果すことが出来
る）。前述により理解されるように、図２に示した遠心
分離機は前述の遠心分離機１０と類似の遠心分離機能を
果すことが出来る。

【００２２】封入装置９０の回転中封入装置内の物質
（例えば上側チャンバ内の物質並びに上側チャンバの体
積を変更するため下側チャンバ内に入れてある流体）並
び封入装置そのものの温度が周囲温度と異なる場合には
前者温度が周囲温度に向けて移動して行く傾向がある。
このような温度変化は遠心分離されるべき物質及び／又
は又はそのある種の成分又は添加物の遠心分離中に起る
ある種の反応／プロセス及び／又は遠心プロセスそのも
のに望ましくないか又は悪い影響を与えることがある。
遠心分離作業の一般原則は与えられた物質／混合物の構
成成分／成分はそれぞれの密度の変化並びにそれら構成
成分／成分がさらされる遠心力にもとづいて分離可能で
あるということである。場合によっては、分離すべき所
望の構成成分／成分は遠心分離作業中リム９８の内側に
位置してしまう密度を備えているかも知れない。従っ
て、前述したような温度変化の心配は実質的に全域にわ
たる種類の物質に対して、従って実質的にベース部分９
４全体に対して当てはまることである（例えばリム９８
の内側に位置して封入装置９０の上側チャンバから分
離、除去したい所望の成分が前述の温度変化の効果にさ
らされる可能性がある）。

【００２３】温度制御組立体１７０は封入装置９０のベ
ース部分と作用して、ベース部分９４にわたっての温
度、従って同ベース部分と相互作用する封入装置９０内
の実質的に全種の物質の温度を実質的に保持及び／又は
制御する。１つの実施例においては、前記温度制御組立
体１７０は図３乃至図５に例示されている熱交換プレー
ト（すなわち、熱交換装置）１７４と、シャフト組立体
１９４の一部分と、熱交換プレート（１７４）中に熱伝
達媒体を循環させるための循環装置に含まれる温度制御
再循環器組立体１９０とを含んでいる。一般的に言っ
て、前記熱交換プレート１７４はベース部分９４に取付
けられており、かくして遠心分離作業中封入装置９０と
ともに回転する。前記熱交換プレート１７４は適当な熱
伝達媒体を前記温度制御再循環器組立体１９０からシャ
フト組立体１９４の一部分を経由して受取ることにより
ベース部分９４及びこれと直接又は間接的に相互作用し
ている物質から又はそれぞれに熱を除去又は添加してい
る。熱交換プレート１７４内の熱伝達媒体はかくしてシ
ャフト組立体１９４を経て温度制御再循環器組立体１９
０へと再循環させることにより、冷却又は加熱し、熱交
換プレート１７４内で更に使用することが出来る。理解
されるように、封入装置９０の下側チャンバ内に体積変
化組立体から送り込まれた流体の温度も又もしもそれが
最初周囲温度と異なっている場合には遠心分離作業中同
周囲温度に向けて移動して行く傾向がある。従って、適
当なクーラ／ヒータ（図示せず）を内蔵してこの流体の
温度も制御してやることが望ましいであろう。

【００２４】前記熱交換プレート１７４は図５において
最も良く示されているようにベース部分９４の底部外側
部分に適当に取付けられている。１つの実施例におい
て、前記熱交換プレート１７４は実質的に前記ベース部
分９４の輪郭をなぞった形状をしており、実質的に前記
輪郭形状と補合する形状の表面を備えている。従って、
熱は伝導によりベース部分９４を通り、これと補合関係
にある熱交換プレート１７４の表面へと効果的に伝達さ
れる。熱は次に熱交換プレート１７４から除去又は添加
されるが、これは対流的熱伝達によって、即ち熱伝達媒
体を以下より詳細に説明するように熱交換プレート１７
４中に循環することによって行なわれる。ベース部分９
４並びに熱交換プレート１７４の材質選択にあたっては
種々の因子がもちろん影響を有しているが、１つのその
ような因子は熱伝導率である。従って、１つの実施例に
おいてベース部分９４及び熱交換プレート１７４はアル
ミニウムであり、これはその比較的高い熱伝導係数の故
に選ばれている。

【００２５】前記熱交換プレート１７４はベース部分９
４全体と界面を接する単一キャビティ（凹所）を有して
いても良い。しかしながら、熱交換プレート１７４上で
の熱伝達媒体の取入口及び取出口の位置によっては、こ
うすることでベース部分９４の全表面に沿って熱伝達媒
体の循環が不十分になって、そのような取入口及び取出
口間に指向的通路が形成され、熱伝達媒体に対するよど
み領域が形成されてしまう。更には、状況によっては熱
伝達必要条件が例えば所定領域内のベース部分９４の質
量であるとか及び／又は特定領域内における封入装置９
０内の物質によってベース部分９４に沿って変化する可
能性がある。従って、熱交換プレート１７４中にわたる
熱伝達媒体の効果的分布作用を得るため、本発明の一実
施例は熱交換プレート１７４内に複数個の半径方向に分
離して、はっきり区別出来る実質的に環状のチャンネル
溝１７８ａ−ｅを含んでおり、該チャンネル溝はかくし
て図３乃至図５に例示される如くベース部分９４を半径
方向に横切って配置されている。

【００２６】前記チャンネル溝１７８ａ−ｅは封入装置
９０の回転軸線Ａと符号している熱交換プレート１７４
の中心軸線のまわりに実質的に同心状に配置することが
可能であり、前記チャンネル溝１７８ａ−ｅは熱交換プ
レート１７４の実質的に円周方向部分のまわりを延びる
ことが出来る（すなわち実質的に環状のものとすること
が出来る）。これらチャンネル溝１７８ａ−ｅの各々は
前記温度制御再循環器組立体１９０からある量の熱伝達
媒体を受取るが、その態様は同熱伝達媒体が遠心分離機
の回転中各チャンネル溝１７８ａ−ｅ中を循環出来るよ
うにされる。かくして前記熱交換プレート１７４は前記
回転軸線Ａからの異なる半径方向位置において熱がベー
ス部分９４から除去されるか又はベースへ添加されるこ
とを許容せしめる。ベース部分９４から熱交換プレート
１７４への熱伝達全体を促進してやるために、前記チャ
ンネル溝１７８ｅ−ａの上側表面はベース部分９４の底
部部分によって画成されており、こうすることによって
熱伝達媒体がベース部分９４に直接添加されることを許
容せしめる。しかしながら、前記チャンネル溝１７８ａ
−ｅの上側表面は別法として熱交換プレート１７４自体
へと組込んで１つの密封システム（すなわち熱伝達媒体
がベース部分９４と直接接触しないシステム）を提供す
ることも可能である。

【００２７】図３乃至図５の熱交換プレート１７４の実
施例には５つのチャンネル溝１７８ａ−ｅが例示されて
いるが、本発明は熱伝達媒体を再循環させるための前記
熱交換プレートには１つ又はそれ以上、好ましくは３つ
以上のチャンネル溝を用いることを意図している。チャ
ンネル溝の実際の数は具体的な封入装置９０の寸法及び
／又は特定領域内における熱伝達条件の如き種々の因子
に依存するであろう。更には、チャンネル溝１７８ａ−
ｅを実質的に環状とし、それらを封入装置９０の回転軸
線Ａのまわりに同心状に配置したことにより封入装置に
対する回転的バランス作用を与えているが、チャンネル
溝１７８ａ−ｅに対する他の形状／配向も又状況によっ
ては適切となり得るであろう。

【００２８】チャンネル溝１７８ａ−ｅの実際の体積容
量は幾つかの因子に依存するであろう。それら因子には
チャンネル溝と符合するベース部分９４の質量を例えば
考慮した時の熱伝達条件であるとか、特定の半径位置に
いて封入装置９０内に含まれる物質の量が含まれる他、
好ましくはベース部分９４の形状に適合される熱交換プ
レート１７４の形状ももちろん含まれる。しかしなが
ら、１つの実施例において、チャンネル溝１７８ａは２
２．２ｍｍ（０．８７５インチ）の幅と０．７６２ｍｍ
（０．０３インチ）の深さを有しており、チャンネル溝
１７８ｂは６．３５ｍｍ（０．２５０インチ）の幅と
１．２７ｍｍ（０．０５インチ）の深さを有し、チャン
ネル溝７８ｃは１５．９ｍｍ（０．６２５インチ）の幅
と１．２７ｍｍ（０．０５インチ）の深さを有し、チャ
ンネル溝１７８ｄは２２．２ｍｍ（０．８７５インチ）
の幅と１．５２ｍｍ（０．０６０インチ）の深さを有
し、チャンネル溝１７８ｅは１９．１ｍｍ（０．７５０
インチ）の幅と２．０３ｍｍ（０．０８０インチ）の深
さを有している。ここで「幅」なる用語は熱交換プレー
ト１７４の中心から延びる半径に沿って測定したチャン
ネル溝１７８ａ−ｅを横切る距離のことである。

【００２９】前述したように、複数個のチャンネル溝１
７８ａ−ｅを利用することにより少なくとも部分的効果
として熱伝達媒体を熱交換プレート１７４中にわたって
効果的に分布出来る効果が得られる。熱伝達媒体のこの
分布効果を更に促進するためには、熱伝達媒体は前記温
度制御再循環器組立体１９０によって、シャフト組立体
１９４の一部分から各チャンネル溝１７８ａ−ｅへ熱伝
達媒体を提供する熱交換プレート１７４内の共通の取入
口１８２を通って熱交換プレート１７４へと供給され
る。熱伝達媒体はかくして熱交換プレート１７４上に設
けた共通の取出口１８６を介してチャンネル溝１７８ａ
−ｅからも除去される。前記取入口及び取出口１８２，
１８６の各々は熱交換プレート１７４の中心軸線から半
径方向外向きに延びることによってシャフト組立体１９
４の適当な部分と連結している。なお組立体１９４はや
はり熱交換プレート１７４の中心部分と係合している。
従って、熱伝達媒体は取入口１８２を通って熱交換プレ
ート１７４の中心軸線から離れるように流れる一方、取
出口１８６内の熱伝達媒体は前記中心軸線に向けて流れ
戻る。取入口及び取出口１８２，１８６の寸法は種々変
化することは出来るが、チャンネル溝１７８ａ−ｅが具
体的寸法を与えられている前述の実施例においては前記
取入口１８２及び取出口１８６の各々は６．３５ｍｍ
（０．２５０インチ）の幅と２．０３ｍｍ（０．０８０
インチ）の深さを有することが出来る。

【００３０】封入装置９０はその幾何学的形状及びそれ
が回転するということ故チャンネル溝１７８ａ−ｅの各
々に必要な体積の熱伝達媒体を供給してやるためには幾
つかの必要条件が生ずる。すなわち所要の流量の熱伝達
媒体が各チャンネル溝１７８ａ−ｅに与えられることを
確実にするための手だてを提供することが必要になるで
あろう（すなわち流れの制御が必要かも知れない）。こ
のことはチャンネル溝１７８ａ−ｅの横断面積を変更す
るか及び／又はチャンネル溝それぞれの取入口における
横断面積を変更することによって実現することが出来よ
う。チャンネル溝１７８ａ−ｅが前述の寸法を備えてい
る実施例においては、チャンネル溝１７８ａはかくして
１．５２ｍｍ（０．０６インチ）の幅を備えた第１のオ
リフィス１８０ａを内蔵しており、チャンネル溝１７８
ｃ，１７８ｄはそれぞれオリフィス１８０ｃ，１８０ｄ
を内蔵しており、各オリフィスは２．３９ｍｍ（０．０
９４インチ）の幅を備えている。こうすることによって
チャンネル溝１７８ａ−ｅ中の流量を規制し、熱交換プ
レート１７４中の熱伝達媒体の分布を更に規制出来るの
が望ましい。

【００３１】前記熱伝達媒体は図５に例示したようにシ
ャフト組立体１９４の一部分によって熱交換プレート１
７４に供給される。前述のタイプの遠心分離機に温度制
御組立体を適合させるのに必要とされる構造上の変更点
を少なくするために、前記シャフト組立体１９４は熱伝
達媒体をして熱交換プレート１７４に提供せしめ、かつ
又同プレートから除去せしめるばかりでなく、封入装置
９０の下側チャンバに流体を提供せしめ、かつ又同チャ
ンバから除去せしめ、以って前述の態様によりダイヤフ
ラム１０２を上昇及び下降させることで上側チャンバの
体積を変更せしめることを許容する手だてを具備してい
る。前記シャフト組立体１９４はかくして一般的には内
側、中間及び外側の導管１９８，２０２，２０６を含ん
でおり、所定の流れを受容するために３つの別個の通路
が得られている。１つの実施例において、油水圧流体が
前記内側導管１９８及び通路（１１８）を通って封入装
置９０の下側チャンバに提供されている。更には、前記
熱伝達媒体は前記内側及び中間導管１９８，２０２間に
形成され、かくして取入口１８２と適当に連結している
通路内において熱交換プレート１７４に提供されてい
る。更には、前記熱伝達媒体は中間及び外側導管２０
２，２０６の間にある取出口１８６を経て熱交換プレー
ト１７４から除去されており、かくして前記導管（複
数）は取出口１８６と適当に連結されている。この形状
が望ましいのは、熱交換プレート１７４に供給される熱
伝達媒体にしてその圧力が１つの実施例においては約
３．１５ｋｇｆ／ｃｍ^２（４５ｐｓｉ）に維持されてい
る媒体が熱交換プレート１７４を出る熱伝達媒体にして
その圧力が１つの実施例においては約０．１４ｋｇｆ／
ｃｍ^２（２ｐｓｉ）に維持される媒体よりも封入装置９
０の回転軸線Ａにより近いという点にある。このことに
よりシール組立体１５０内の（図５には示していない）
回転シールの寿命が増大される。更には、一般的に言っ
てシャフト組立体１９４が同軸状に配置されているとい
うことによりチャンネル溝１７８ａ−ｅに対する共通の
取入口及び取出口１８２，１８６の使用も容易になって
おり、従って流量レギュレータを使用することによって
熱交換プレート１７４全域にわたっての熱伝達媒体の分
布を更に促進することが可能となる。

【００３２】前記温度制御再循環器組立体１９０は図５
に例示したようにシャフト組立体１９４及びシール組立
体１５０を介して熱伝達媒体を熱交換プレート１７４へ
供給するか又は同プレートから受取っている。温度制御
再循環組立体１９０はかくして（図示せぬ）適当なポン
プと（図示せぬ）熱交換器形状部を含むことによって熱
が熱交換プレート１７４中を通過した後同熱を熱伝達媒
体から又は媒体へとそれぞれ除去又は添加してやること
が出来る。幾つかの熱伝達媒体を用いることが出来るが
（例えば高い対流的熱伝導係数を有する媒体を用いるこ
とが出来るが）、１つの実施例においては前記熱伝達媒
体はエチレングリコールと水の５０対５０の混合物であ
る。好適には、この混合物をも前記体積変化組立体に通
過させることが出来るが温度制御組立体１７０及び体積
変化組立体からの流体の混合物が両組立体の性能に悪影
響を与えないようにされる。前述したように、前記静的
シール組立体１５０は前記温度制御再循環器組立体１９
０への及び組立体からの適当な流体通路並びに前記体積
変化組立体から回転シャフト組立体１９４への流体通路
を提供している。この点に関して言えば、前記シール組
立体１５０は図２及び図５に例示したように第１、第
２、第３及び第４のシールハウジング１５４，１５８，
１６２，１６６を含むことが出来る。前記熱伝達媒体は
かくして前記第２及び第３のシールハウジング１５８，
１６２の間の領域においてシャフト組立体１９４に供給
されることが可能であり、熱伝達媒体は前記第１及び第
２のハウジング１５４，１５８の間においてシャフト組
立体１９４から除去してやることが出来る。

【００３３】本発明に係る温度の制御された遠心分離機
は可変体積構造のものとして説明されてきたが、当業者
ならば理解するように、前記温度制御組立体１７０は種
々のタイプの遠心分離機及び／又は他の回転機器上に装
着してやることも可能である。かくして、本発明は熱交
換器を回転機器上に配置することを含んでおり、その場
合前記回転機器のベース部分にわたって温度を維持及び
／又は規制することが望ましい。

【００３４】本発明の前述の説明は例示及び説明の目的
のために行なわれている。更に、前記説明は本明細書で
開示された形式に本発明を限定するためのものではな
い。従って、前述の開示事項と同等の変更例及び修整例
並びに関連する技術の手法及び知恵は本発明の範囲内に
含まれるものである。前述の実施例は更に本発明を実施
するのに最適なモードを説明し、当業者をして本発明を
そのような実施例又は他の実施例において本発明の特定
の応用又は使用例に必要となってくる種々の変更例をと
もない利用せしめることを可能とするためのものであ
る。特許請求の範囲は従来技術の許容する範囲でそのよ
うな代替的実施例をも含むものと理解されたい。

【図面の簡単な説明】

【図１】可変体積式遠心分離機の図式的横断面図。

【図２】本発明に係る、温度制御された遠心分離機の１
つの実施例の展開斜視図。

【図３】熱交換プレートの上面図。

【図４】図３の熱交換プレートの線４−４に沿って眺め
た横断面図。

【図５】図２の温度制御された遠心分離機の部分的長手
方向横断面図。

【符号の説明】

１０ 遠心分離機 ９０ 封入装置 ９４ ベース部分 １３０ 駆動装置 １７４ 熱交換装置 １９０ 熱伝達媒体の循環装置 １７８ａ−ｅ チャンネル溝

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 物質を封入するために長手方向軸線
   （Ａ）から外向きに延びるベース部分（９４）を備えて
   いる封入装置（９０）と、前記封入装置（９０）を回転
   させるための駆動装置（１３０）と、そのベース部分
   （９４）を横切っての温度を制御するための熱交換装置
   （１７４）とを有しており、同熱交換装置（１７４）は
   前記ベース部分（９４）と連結されてこれとともに回転
   可能になっており、また前記熱交換装置（１７４）は熱
   伝達媒体を受容するための少なくとも第１及び第２のチ
   ャンネル溝（１７８ａ−ｅ）を有している遠心分離機に
   おいて、 前記第１及び第２のチャンネル溝（１７８ａ−ｅ）は実
   質的に環状で、前記長手方向軸線（Ａ）のまわりに同心
   状に配置されており、また、該第１及び第２のチャンネ
   ル溝（１７８ａ−ｅ）は前記軸線（Ａ）から異なる距離
   に配置されていることを特徴とする遠心分離機。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の遠心分離機（１０）に
   おいて、同分離機は熱交換装置（１７４）中に熱伝達媒
   体を循環させるための循環装置（１９０）を更に有して
   いることを特徴とする遠心分離機。
3. 【請求項３】 請求項２に記載の遠心分離機（１０）に
   おいて、前記熱伝達媒体が前記ベース部分（９４）と直
   接接触することを特徴とする遠心分離機。
4. 【請求項４】 請求項１から３までのいずれか１つの項
   に記載の遠心分離機（１０）において、前記第１及び第
   ２のチャンネル溝（１７８ａ−ｅ）は流体的に連結され
   ていることを特徴とする遠心分離機。
5. 【請求項５】 請求項１から４までのいづれか１つの項
   に記載の遠心分離機（１０）において、前記第１及び第
   ２のチャンネル溝（１７８ａ−ｅ）の各々の上側表面は
   前記ベース部分（９４）の少なくとも一部分によって画
   成されていることを特徴とする遠心分離機。
6. 【請求項６】 請求項４から５までのいづれか１つの項
   に記載の遠心分離機（１０）において、前記熱交換装置
   （１７４）は取入口（１８２）と取出口（１８６）とを
   有しており、前記取入口（１８２）は前記第１及び第２
   のチャンネル溝（１７８ａ−ｅ）の各々に流体的に接続
   されることによりこれらに熱伝達媒体を提供しており、
   前記取出口（１８６）は前記第１及び第２のチャンネル
   溝（１７８ａ−ｅ）の各々に流体的に接続されることに
   よりこれらから熱伝達媒体を受容していることを特徴と
   する遠心分離機。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の遠心分離機（１０）に
   おいて、少なくとも１つのチャンネル溝（１７８ａ−
   ｅ）が前記取入口（１８２）から前記第１のチャンネル
   溝（１７８ａ−ｅ）内への熱伝達媒体の流れを制御する
   ためのオリフィス（１８０ａ，ｃ，ｄ）を備えているこ
   とを特徴とする遠心分離機。
8. 【請求項８】 請求項１から７までのいづれか１つの項
   に記載の遠心分離機（１０）において、前記第１及び第
   ２のチャンネル溝（１７８ａ−ｅ）の体積的容量は前記
   第１及び第２のチャンネル溝（１７８ａ−ｅ）と符合す
   る前記ベース部分（９４）の諸部分に依存していること
   を特徴とする遠心分離機。
9. 【請求項９】 請求項１から８までのいづれか１つの項
   に記載の遠心分離機（１０）において、同遠心分離機は
   更に第１の導管（１９８−２０２）と第２の導管（２０
   ２−２０６）を有することにより、熱伝達媒体を熱交換
   装置（１７４）に供給し、かつ又同交換装置から除去す
   るようになっていることを特徴とする遠心分離機。
10. 【請求項１０】 請求項９に記載の遠心分離機（１０）
    において、前記第１の導管（１９８−２０２）及び第２
    の導管（２０２−２０６）は同軸をなしていることを特
    徴とする遠心分離機。
11. 【請求項１１】 請求項９又は１０に記載の遠心分離機
    （１０）において、前記第１の導管（１９８−２０２）
    及び第２の導管（２０２−２０６）は前記封入装置（９
    ０）の前記軸線（Ａ）のまわりに実質的に同軸状に配置
    されていることを特徴とする遠心分離機。
12. 【請求項１２】 請求項９から１１までのいづれか１つ
    の項に記載の遠心分離機（１０）において、前記第１の
    導管（１９８−２０２）が前記第２の導管（２０２−２
    ０６）の内側に配置されていることを特徴とする遠心分
    離機。
13. 【請求項１３】 請求項１から１２までのいづれか１つ
    の項に記載の遠心分離機（１０）において、前記熱交換
    装置（１７４）の表面は実質的に前記ベース部分（９
    ４）の輪郭をなぞったものであることを特徴とする遠心
    分離機。