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技術 遠心減圧濃縮装置

出願人 東京理化器械株式会社
発明者 村田信雄
出願日 2015年3月18日 (4年11ヶ月経過) 出願番号 2015-055115
公開日 2016年10月6日 (3年4ヶ月経過) 公開番号 2016-174991
状態 特許登録済
技術分野 誘導加熱一般 蒸発、蒸留、凝縮、昇華、コールドトラップ
主要キーワード 角度調節モータ 直交位置 減圧配管 最小加熱量 非加熱状態 両永久磁石 最大加熱量 調節モータ
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年10月6日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

装置構成の簡略化を図りながら、温度調節も容易に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

遠心減圧濃縮装置の真空チャンバ12の外側で、回転体13の法線方向に配置した回動軸24と、該回動軸と一体に回動可能に設けられた回動部材25と、該回動部材の回動軸を挟んだ対向位置に設けられた一対の永久磁石16,16と、前記回動軸を、前記一対の永久磁石を結ぶ直線が、前記回転体の回転方向と平行になる位置から前記回転体の回転方向に対して直交する方向になる位置にまで回動させる角度調節手段となる角度調節モータ26とを備えている。

概要

背景

遠心減圧濃縮装置は、上部開口を開閉する蓋を備えた有底円筒状の真空チャンバと、真空チャンバ内に配置された回転体と、真空チャンバの底部に設けられた前記回転体の回転駆動部と、真空チャンバ内を減圧する真空ポンプとを備えており、前記回転体に設けた容器保持部に試料容器を装着し、回転体を高速で回転させながら真空チャンバ内を減圧することにより、試料容器内試料突沸を抑えながら、低温で試料の濃縮や乾燥を行うもので、必要に応じて試料を加熱することによって操作効率の向上を図るようにしている(例えば、特許文献1参照。)。

また、試料を加熱する手段として、渦電流が発生可能な金属からなる真空チャンバの外側に、複数の永久磁石をN極とS極とを交互に配置した回転部材を回転させることにより、真空チャンバを発熱させて真空チャンバ内の試料を加熱するようにした加熱装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。

概要

装置構成の簡略化をりながら、温度調節も容易に行うことができる遠心減圧濃縮装置を提供する。 遠心減圧濃縮装置の真空チャンバ12の外側で、回転体13の法線方向に配置した回動軸24と、該回動軸と一体に回動可能に設けられた回動部材25と、該回動部材の回動軸を挟んだ対向位置に設けられた一対の永久磁石16,16と、前記回動軸を、前記一対の永久磁石を結ぶ直線が、前記回転体の回転方向と平行になる位置から前記回転体の回転方向に対して直交する方向になる位置にまで回動させる角度調節手段となる角度調節モータ26とを備えている。

目的

本発明は、加熱源として永久磁石による電磁誘導を利用する際の装置構成の簡略化を図りながら、温度調節も容易に行うことができる遠心減圧濃縮装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

上部開口を開閉する蓋を備えた有底円筒状の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、真空チャンバの軸線回転中心として回転する回転体と、前記真空チャンバの底部に設けられた前記回転体の回転駆動部と、真空チャンバ内を減圧する真空ポンプと、前記真空チャンバの外側に設けられて電磁誘導によって前記回転体を加熱する永久磁石とを備えた遠心減圧濃縮装置において、前記真空チャンバの外側で、前記回転体の法線方向に配置した回動軸と、該回動軸と一体に回動可能に設けられた回動部材と、該回動部材の前記回動軸を挟んだ対向位置に設けられた一対の永久磁石と、前記回動軸を、前記一対の永久磁石を結ぶ直線が、前記回転体の回転方向と平行になる位置から前記回転体の回転方向に対して直交する方向になる位置にまで回動させる角度調節手段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

前記回転体の外周部に、前記永久磁石からの電磁誘導によって発熱する発熱部材を設けたことを特徴とする請求項1記載の遠心減圧濃縮装置。

技術分野

0001

本発明は、遠心減圧濃縮装置に関し、詳しくは、真空チャンバ内の回転体を、真空チャンバの外部に設置した永久磁石による電磁誘導で加熱する遠心減圧濃縮装置に関する。

背景技術

0002

遠心減圧濃縮装置は、上部開口を開閉する蓋を備えた有底円筒状の真空チャンバと、真空チャンバ内に配置された回転体と、真空チャンバの底部に設けられた前記回転体の回転駆動部と、真空チャンバ内を減圧する真空ポンプとを備えており、前記回転体に設けた容器保持部に試料容器を装着し、回転体を高速で回転させながら真空チャンバ内を減圧することにより、試料容器内試料突沸を抑えながら、低温で試料の濃縮や乾燥を行うもので、必要に応じて試料を加熱することによって操作効率の向上を図るようにしている(例えば、特許文献1参照。)。

0003

また、試料を加熱する手段として、渦電流が発生可能な金属からなる真空チャンバの外側に、複数の永久磁石をN極とS極とを交互に配置した回転部材を回転させることにより、真空チャンバを発熱させて真空チャンバ内の試料を加熱するようにした加熱装置が知られている(例えば、特許文献2参照。)。

先行技術

0004

特開2002−331201号公報
特開2004−76992号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかし、磁石を配置した回転部材を回転させるための回転機構が大掛かりで複雑になることがあり、装置全体の大型化や価格上昇を招くという問題がある。

0006

そこで本発明は、加熱源として永久磁石による電磁誘導を利用する際の装置構成の簡略化を図りながら、温度調節も容易に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、上部開口を開閉する蓋を備えた有底円筒状の真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置され、真空チャンバの軸線回転中心として回転する回転体と、前記真空チャンバの底部に設けられた前記回転体の回転駆動部と、真空チャンバ内を減圧する真空ポンプと、前記真空チャンバの外側に設けられて電磁誘導によって前記回転体を加熱する永久磁石とを備えた遠心減圧濃縮装置において、前記真空チャンバの外側で、前記回転体の法線方向に配置した回動軸と、該回動軸と一体に回動可能に設けられた回動部材と、該回動部材の前記回動軸を挟んだ対向位置に設けられた一対の永久磁石と、前記回動軸を、前記一対の永久磁石を結ぶ直線が、前記回転体の回転方向と平行になる位置から前記回転体の回転方向に対して直交する方向になる位置にまで回動させる角度調節手段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、前記回転体の外周部に、前記永久磁石からの電磁誘導によって発熱する発熱部材を設けた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、一対の永久磁石を両端部に設けた回動部材の中央を回転体法線方向の回動軸で支持しているので、両磁石に加わるローレンツ力は、回動軸の軸線と直交する方向に作用し、回動軸を回動させる方向には作用しないので、回動軸の軸受によってローレンツ力を吸収することができ、角度調節手段の駆動力を大きくする必要はなく、小型の角度調節手段、例えばステッピングモータを使用できるとともに、回動部材の回動角度を一定に保つことができる。これにより、簡単な機器構成で回転体を安定した加熱力で加熱することができる。

0010

さらに、回動部材の回動角度を回転体に対して平行位置から直交位置まで適宜回動させることにより、回転体の加熱量を調節することができる。また、回転体の外周部に発熱部材を設けることによって回転体の加熱効率を向上させることができ、試料容器内の試料を効率よく加熱することができる。

図面の簡単な説明

0011

本発明の遠心減圧濃縮装置の第1形態例を示す断面正面図である。
図1のII−II断面図であって、磁石を90度回転させた状態を示している。
本発明の遠心減圧濃縮装置の第2形態例を示す断面正面図である。

実施例

0012

図1及び図2は、本発明の遠心減圧濃縮装置の第1形態例を示している。本形態例に示す遠心減圧濃縮装置は、ケーシング11の内部に収容されるもので、上部開口を開閉する蓋12aを備えた有底円筒状の真空チャンバ12と、該真空チャンバ12内に配置され、真空チャンバ12の軸線を回転中心として高速で回転可能な回転体13と、前記真空チャンバ12の底部に設けられた前記回転体13の回転駆動部14と、真空チャンバ12内を減圧する真空ポンプ15と、前記真空チャンバ12の外側に設けられた加熱用の永久磁石16,16とを備えている。

0013

前記回転駆動部14は、真空チャンバ12の内外区画する下部隔壁12bを挟んで対向するマグネットカップリング17を有しており、回転駆動モータ18を作動させることにより、マグネットカップリング17を介して回転軸13aを回転させることにより、前記回転体13を矢印Rで示す方向に高速で回転させる。また、マグネットカップリング17を収容した収容室19の一側には、前記真空ポンプ15に接続された減圧配管20が接続され、収容室19の上壁には、真空チャンバ12内に連通する排気孔21が設けられている。

0014

前記回転体13は、永久磁石16,16からの電磁誘導によって加熱可能な材料によって形成されており、この回転体13には、試料容器22を保持する複数の容器保持部23,23が設けられている。

0015

前記永久磁石16,16は、真空チャンバ12の外側から電磁誘導によって前記回転体13を加熱するものであって、前記回転体13の法線方向に配置した回動軸24と、該回動軸24と一体に回動可能に設けられた回動部材25と、前記回動軸24を回動させる角度調節手段である角度調節モータ26とを備えた加熱温度調節部27における前記回動部材25の前記回動軸24を挟んだ対称位置に、一対の永久磁石16,16をそれぞれ設けたものである。

0016

加熱温度調節部27は、前記回動角度調節モータ26を制御することにより、前記回動軸24を、前記一対の永久磁石16,16同士を結ぶ直線が、図2に示すように、前記回転体13の回転方向と平行になる位置から、図1に示すように、前記回転体13の回転方向に対して直交する方向になる位置にまで回動させ、前記直線と回転体13の回転方向との角度を調節することにより、電磁誘導効率を変化させて回転体13、すなわち、試料容器22内の試料をあらかじめ設定された温度に加熱する。このとき、前記直線を回転体13の回転方向に対して直交する方向に向け、回転体13の外周と永久磁石16,16との距離が大きくなったときに、永久磁石16,16による回転体13の加熱量がゼロになるように永久磁石16,16の磁力などを設定することにより、最大加熱状態から非加熱状態まで加熱量を調節することができる。

0017

さらに、両永久磁石15には、回転体13の回転に伴い、図2に矢印で示す方向のローレンツ力L1,L2が加わるが、両ローレンツ力L1,L2は、共に回転体13の回転方向を向いており、回動軸24を回転させる力を打ち消すように作用するので、回動軸24に対しては、回動軸24の軸線と直交する方向にのみ作用し、両ローレンツ力L1,L2によって回動軸24にトルクが発生することはない。

0018

したがって、回動軸24を適宜な軸受で回動可能に保持することによってローレンツ力を吸収することができ、回動部材25を介して一対の永久磁石16,16を小さなトルクで回動させて角度調節することが可能となり、角度調節モータ26として小型のステッピングモータを選択することができる。

0019

このように、一対の永久磁石16,16を回動軸24と一体に回動する回動部材25の対称位置に取り付けることにより、回動軸25にトルクが発生することがなくなり、小型の角度調節モータ26で永久磁石15の回動位置を任意に設定することができ、回転体13の加熱量を容易に設定することができる。

0020

図3は、本発明の遠心減圧濃縮装置の第2形態例を示している。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。

0021

本形態例に示す遠心減圧濃縮装置は、前記回転体13の外周部における上下両面に、前記永久磁石16,16からの電磁誘導によって発熱する発熱部材31,31をそれぞれ設けている。このような発熱部材31を設けることにより、前記第1形態例に比べて永久磁石16,16による加熱効率を向上させることができる。

0022

前記第1形態例では、前記直線を回転体13の回転方向と平行になる位置で最大加熱量、回転方向に直交する方向で最小加熱量になるように設定されているため、各永久磁石16,16と回転体13の軸線と間の距離は、最大加熱量で長く、最小加熱量で短くなっている。

0023

これに対し、本形態例では、前記直線を回転体13の回転方向と直交し、回転体13の軸線と永久磁石16,16と間の距離が短いとき、すなわち、発熱部材31,31と永久磁石16,16との距離が最小となったときに、発熱部材31,31を介して回転体13を加熱する加熱量が最大になり、前記直線を回転体13の回転方向と平行とし、回転体13の軸線と永久磁石16,16と間の距離が長いとき、すなわち、発熱部材31,31と永久磁石16,16との距離が最大となったときに、発熱部材31,31を介して回転体13を加熱する加熱量が最小になるようにしている。したがって、発熱部材31,31を設けた本形態例では、永久磁石16,16による加熱効率を向上させることができる。

0024

なお、永久磁石を取り付ける回動部材の形状や大きさ、永久磁石同士の距離などは、真空チャンバや回転体の形状や発熱部材の有無などの条件に応じて最適な状態に設定することができる。また、真空チャンバの周方向複数箇所に加熱温度調節部を設けることもできる。

0025

11…ケーシング、12…真空チャンバ、12a…蓋、12b…下部隔壁、13…回転体、13a…回転軸、14…回転駆動部、15…真空ポンプ、16…永久磁石、17…マグネットカップリング、18…回転駆動モータ、19…収容室、20…減圧配管、21…排気孔、22…試料容器、23…容器保持部、24…回動軸、25…回動部材、26…角度調節モータ、27…加熱温度調節部、31…発熱部材、L1,L2…ローレンツ力

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