水の入ったバケツをさかさまにすると通常であれば水がこぼれてしまいます。しかし、バケツを手にもって勢いよく振り回して回転させるとバケツの中の水はこぼれません。

これはバケツを回転させることによって遠心力という重力の何倍もの大きさの力が働くことにより、普通であれば重力に従ってこぼれてしまう水が遠心力という重力よりも強い力によってバケツの底に留まろうとするためです。

濁った水の入ったバケツを手に持って勢いよく振り回すと遠心力が働くため、自然に重力で分離されるよりも大きな力が加わり、澄んだ上水と砂などの固形物が重力沈降よりも短い時間で分離されます。

このように遠心力を用いて沈降させる方法を遠心沈降（えんしんちんこう）といいます。

回転させる速さ、回転の中心からバケツまでの距離（回転半径）によって遠心力の大きさは変わります。
遠心効果・回転数・回転半径の計算システム

遠心分離機では重力の数百倍から数万倍もの力を発生させることができるため、重力沈降の数百倍から数万倍も短い時間で分離ができます。

当社のお客様では重力沈降で2日間かかっていたものが、遠心沈降分離で30分で濾過できた事例があります。

遠心沈降を実際に遠心分離機で使用する場合は、下記のような使い方をします。

遠心沈降で細かい粒子と上水を分離し、澄んだ上水のみをパイプで外に排出させる

液体と液体を分けて2つの液体をそれぞれ別のパイプから外に排出させる

上で解説した遠心沈降と遠心濾過を総称したものが遠心分離です。

遠心分離とは、ある物質に対して遠心力をかけることにより、その物質を構成する成分を分離する方法です。

遠心ろ過機の特徴として、以下が挙げられます。

• 固形物の含水分が低い
  ろ過材を通して液を振り切ることで固形物に含まれた液もある程度分離することが可能。
• ろ液の清澄度が高い
  固形物はろ過材でほとんど捕集されるため、ろ液側の固形物の混入が少ない。
• 固形物の洗浄ができる
  ろ過材を通して振り切ることができるので、固形物に洗浄液を通すことが可能。
• 機械の洗浄性が高い
  遠心ろ過機はバスケットタイプになるため、構造が単純であり、機械の洗浄が容易。
• 連続投入、連続排出ができない
  遠心ろ過機はバッチ式であるため、スラリーの連続投入、固形物の連続排出が不可。
• 遠心効果が低い
  バスケット式の遠心ろ過機の標準的な遠心効果は600G～800G程度が一般的で、条件によっては2000Gまで可能。

遠心沈降機の特徴としては、以下が挙げられます。

• 固形物の含水分が高い
  上澄み液を除去するだけであり、固形物に含まれる液を除去することはできない。
• ろ液の清澄度が低い
  上澄み液を除去する際に、浮遊している固形物が混入する。
• 固形物の洗浄ができない
  固形物に液を通す構造ではない為、洗浄液を通すことはできない。
• 機械の洗浄性が低い
  遠心沈降機の場合、バスケットタイプよりもディスク型、スクリュー型が広く利用されています。
  これらの装置は構造が複雑であるため、分解が困難であり、洗浄性は低くなる。
• 連続投入、連続排出が可能
  ディスク型、スクリュー型の遠心沈降機は連続式であり、連続投入・連続排出が可能。
• 遠心効果が高い
  ディスク型、スクリュー型の遠心沈降機は3000G程度の遠心効果を出すことが可能であり、機種によっては10000Gといった高速遠心分離機も存在します。

以上のように、ユーザーの製品や工場の設備によって遠心ろ過機か遠心沈降機を選択することになります。

バッチ式遠心分離機の特徴

周辺設備が多い
バッチ式はスラリーの投入から固形物の回収を1バッチと呼称し、各工程に分化されて運転します。
その為、投入用のスラリーを貯めておくタンク、ろ液を貯めておくタンク等、周辺設備が多く必要となります。

処理量が少ない
バッチ式でも大容量の機器もありますが、連続式と比較すると総処理量では少なくなります。

当社のバッチ式遠心分離機

給液しながら排出するという一連の流れを連続して行う方式です。

洗濯機で例えると、洗濯機の上から衣類を少しずつ入れ続けると洗濯機の下から洗濯後の絞られた衣類が出てくるイメージです。

遠心分離機では機内に少しずつ液体を投入すると機械内で脱液を行いながら一連の流れで同時に排出されていきます。

連続式遠心分離機の特徴

周辺設備が少ない
連続投入、連続排出が可能であるためスラリーやろ液等を貯めておくタンク等の設備が少なくて済みます。

処理量が多い
連続投入、連続排出が可能であるため、バッチ式と比べて総処理量は多くなります。

当社の連続式遠心分離機

バッチ式遠心分離機と連続式遠心分離機まとめ

バッチ式と連続式は周辺設備、あるいはプラントの設計に大きく影響を及ぼすため、一度どちらかを採用してプラントを設計した場合、変更することは非常に困難です。既設プラントに合わせた設備を導入するか、新規プラントの場合は慎重に判断する必要があります。

全量回収が可能

上部排出型は、遠心分離機の上部から固体を排出するため、製品の全量を回収することができます。これにより、製品の無駄が少なくなり、効率的な生産が可能です。

洗浄が容易

シンプルな構造を持つため、機械内部の洗浄が簡単です。特に、異なる製品を扱う際には、迅速に洗浄して次の製品に切り替えることができるため、効率的です。

多品種少量生産に適している

頻繁な洗浄が必要な場合や、異なる製品を少量ずつ生産する場合に適しています。これにより、多品種少量生産においても効率的に運用できます。

安価

上部排出型遠心分離機が安価である理由は、そのシンプルな構造にあります。このタイプの遠心分離機は、固体を機械の上部から排出するため、複雑な排出機構が不要です。これにより、製造コストが抑えられ、結果として機械全体の価格が安くなります。また、上部排出型は洗浄が容易で、メンテナンスコストも低く抑えられるため、長期的な運用コストも安価です。

省スペース

処理容量を基準とした場合の本体の設置スペースが省スペースです。
上部排出型遠心分離機のメリットが省スペースである理由はその設計にあります。このタイプの遠心分離機は、固体を機械の上部から排出するため、機械全体の高さが抑えられ、設置スペースが少なくて済みます。特に、縦型の遠心分離機は、横型や斜め型に比べて設置面積が小さく、限られたスペースでも効率的に運用できます。
また、上部排出型はシンプルな構造を持つため、機械の周囲に余分なスペースを必要としません。これにより、工場や研究施設など、スペースが限られている場所でも設置が容易です。さらに、上部排出型は洗浄が簡単で、メンテナンスのためのスペースも最小限で済むため、全体的な省スペース性が高まります。このように、上部排出型遠心分離機はその設計と構造により、省スペースで効率的な運用が可能です。

1階への設置が可能

上から取り出すタイプなので工場の1階に設置が可能です。

液ダレが起こらない

底部排出型遠心分離機の場合には分離途中の混合液であるスラリーが給液中にしぶいてしまうことによって結晶排出口に垂れてしまう液ダレという現象が起こる可能性がありますが、上部排出型遠心分離機は結晶排出口が機械の下部にないため液ダレという現象が起こる可能性はありません。

処理速度が遅い

上部排出型は、固体を上部から排出するため、排出に時間がかかることがあります。これにより、処理速度が他のタイプに比べて遅くなることがあります。

自動化に不向き

基本的には人手で袋状のろ布を引き出して排出作業を行います。そのため自動化には不向きです。

異物混入リスクが高い

排出時に人が介在するため、その他の排出方法と比較して異物混入リスクがあります。

危険物が暴露する可能性がある

上部排出型遠心分離機のデメリットとして、危険物が暴露する可能性がある理由は、その排出方法にあります。上部排出型では、天蓋を開放して結晶を取り出すので結晶回収時に遠心分離機を密閉状態にすることができません。そのため排出時に固体が外部に飛散するリスクがあります。特に、化学薬品や有害物質を扱う場合、これらの物質が外部に漏れ出すと、作業者や周囲の環境に対して危険をもたらす可能性があります。
また、上部排出型は開放型の構造を持つことが多いため、排出時に粉塵や微粒子が空気中に拡散しやすくなります。これにより、作業環境が汚染されるリスクが高まり、作業者の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。特に、密閉型の遠心分離機と比較すると、上部排出型は危険物の管理が難しくなることがあります。
さらに、上部排出型は排出時に手動で操作することが多いため、作業者が直接危険物に触れるリスクもあります。これにより、作業者の安全が脅かされる可能性が高まります。このように、上部排出型遠心分離機はその構造と排出方法により、危険物が暴露するリスクがあるため、使用時には十分な注意と対策が必要です。

自動化が可能

底部排出型遠心分離機のメリットは、全自動運転が可能であることです。これにはいくつかの理由があります。
まず、底部排出型遠心分離機は、機械の下部から固体を排出する設計になっています。この設計により、固体の排出がスムーズに行われ、手動での操作が不要になります。これにより、オペレーターの負担が軽減され、作業効率が向上します。
次に、全自動運転が可能なため、給液、ろ過、排出、洗浄といった一連の工程を自動で行うことができます。これにより、24時間連続運転が可能となり、生産性が大幅に向上します。また、全自動運転により、異物混入のリスクが減少し、製品の品質が安定します。
さらに、全自動運転により、省人化が実現できます。これにより、人件費の削減やオペレーターの健康と安全が確保されます。特に、密閉された機械内部で全ての工程が行われるため、オペレーターが直接製品に触れることがなく、安全性が高まります。

大容量を処理できる

底部排出型遠心分離機は、機械の下部から固体を排出する設計になっています。この設計により、処理物が上部排出型に比べて人が介在しないために自動でスムーズに排出されます。そのため、連続して大量の処理が可能です。
次に、底部排出型遠心分離機は、バスケットの容量が大きく、ろ過面積も広いため、一度に多くの処理物を扱うことができます。これにより、処理効率が向上し、短時間で大量の処理が可能となります。

密閉化で運転できる

密閉化された設計により、外部からの異物混入を防ぐことができます。これにより、製品の品質が安定し、安全性が向上します。特に食品や医薬品の製造においては、異物混入のリスクを最小限に抑えることが重要です。
次に、密閉化された環境で運転することで、オペレーターが直接製品に触れることがなくなります。これにより、オペレーターの健康と安全が確保されます。また、密閉化により、作業環境が清潔に保たれ、衛生管理が容易になります。
最後に、密閉化された設計により、遠心分離機内部の洗浄が容易になります。自動洗浄機能を備えた機種も多く、効率的に洗浄を行うことができます。これにより、メンテナンスの手間が減り、長期間にわたって安定した運転が可能となります。

異物混入リスクが低い

排出時に人が介在しないため、異物混入リスクが減少します。

1階への設置が困難

機械の下へ排出されるため、1階に設置することが困難です。

全量回収に不向き

掻取装置という部品で結晶を削り取るため、バスケットのろ布ぎりぎりまでの結晶回収は可能ですが、結晶を全て回収することはできかねます。

液ダレが起きやすい

底部排出型遠心分離機は、機械の下部から固体を排出する設計になっています。この設計により、給液時などにしぶいたスラリーが結晶排出口に飛び散ることがあります。

上部排出型遠心分離機と比較して高価

底部排出型遠心分離機は、全自動運転が可能な設計になっているため、複雑な機構や制御システムが必要です。このため、製造コストが高くなります。
次に、底部排出型は、機械の下部から固体を排出するための特別な構造が必要です。この構造には高精度な部品や耐久性の高い材料が使われることが多く、これもコストを押し上げる要因となります。

異物混入リスクが低い

結晶を遠心分離機から次工程へ空気輸送で搬送するため、異物混入リスクが減少します。

1階へ設置可能

結晶を吸引して空気搬送するため、工場の1階に設置が可能です。

液ダレが起こらない

底部排出型遠心分離機の場合には分離途中の混合液であるスラリーが給液中にしぶいてしまうことによって結晶排出口に垂れてしまう液ダレという現象が起こる可能性がありますが、吸引型遠心分離機は結晶排出口が機械の下部にないため液ダレという現象が起こる可能性はありません。

自動化が可能

全自動運転が可能なため、給液、ろ過、排出、洗浄といった一連の工程を自動で行うことができます。これにより、24時間連続運転が可能となり、生産性が大幅に向上します。また、全自動運転により、異物混入のリスクが減少し、製品の品質が安定します。
さらに、全自動運転により、省人化が実現できます。これにより、人件費の削減やオペレーターの健康と安全が確保されます。特に、密閉された機械内部で全ての工程が行われるため、オペレーターが直接製品に触れることがなく、安全性が高まります。

密閉化で運転できる

密閉化された設計により、外部からの異物混入を防ぐことができます。これにより、製品の品質が安定し、安全性が向上します。特に食品や医薬品の製造においては、異物混入のリスクを最小限に抑えることが重要です。
次に、密閉化された環境で運転することで、オペレーターが直接製品に触れることがなくなります。これにより、オペレーターの健康と安全が確保されます。また、密閉化により、作業環境が清潔に保たれ、衛生管理が容易になります。
最後に、密閉化された設計により、遠心分離機内部の洗浄が容易になります。自動洗浄機能を備えた機種も多く、効率的に洗浄を行うことができます。これにより、メンテナンスの手間が減り、長期間にわたって安定した運転が可能となります。

多品種生産に不向き

結晶の性質によってはパイプが詰まるため、多品種生産、マルチパーパスに不向きです。

別途空気輸送装置が必要

吸引排出型遠心分離機は、固体や液体を吸引して排出するために、強力な空気の流れを作り出す必要があります。このため、専用の空気輸送装置が必要となります。この装置は、遠心分離機本体とは別に設置されるため、追加のスペースとコストがかかります。
次に、空気輸送装置は、遠心分離機の運転や結晶の状態に合わせて適切に調整する必要があります。これには専門的な知識と技術が必要であり、運用やメンテナンスが複雑になります。特に、空気の流れが不適切だと、パイプ内に詰まったり排出がうまくいかないなどのトラブルを引き起こす可能性があります。

クリーンルーム環境の向上

横型遠心分離機は、モーターや駆動部をクリーンルームの外に設置し、バスケット部分だけをクリーンルーム内に配置することができます。この設計により、クリーンルーム内のスペースを有効に活用でき、異物混入のリスクを低減することができます。
次に、横型遠心分離機は、機械内部の洗浄が容易です。クリーンルーム内での洗浄作業が簡単に行えるため、衛生管理が徹底され、製品の品質が向上します。特に、食品や医薬品の製造においては、清潔な環境が求められるため、この点は大きなメリットです。
さらに、横型遠心分離機は、密閉性が高く、運転中の粉塵や液体の飛散を防ぐことができます。これにより、クリーンルーム内の環境を清潔に保つことができ、作業者の健康と安全が確保されます。
以上の理由から、横型遠心分離機はクリーンルームの環境を向上させることが可能であり、多くのメリットを提供します。

クリーンルーム内が省スペース

クリーンルーム内での設置スペースが省スペースです。

封じ込めが容易

高薬理活性、毒性の強いものに対しての封じ込めが容易です。

FDA査察などの際に有利

海外では横型遠心分離機がスタンダードなため、FDA査察などの際に有利です。

機内の洗浄性が高い

横型遠心分離機は構造上、内部のアクセスが容易です。これにより、機械内部の隅々まで簡単に洗浄することができます。特に、バスケット部分が水平に配置されているため、洗浄液が均等に行き渡りやすく、効果的な洗浄が可能です。また、洗浄後の目視確認やオペレーターの手が機内の各所へアクセスしやすいことも洗浄性が高いと言われる理由の一つです。
次に、横型遠心分離機は密閉性が高く、洗浄時に外部への液体の飛散を防ぐことができます。これにより、クリーンルーム内の環境を清潔に保つことができ、異物混入のリスクを低減します。
さらに、横型遠心分離機は自動洗浄機能を備えていることが多く、洗浄作業が効率的に行えます。自動洗浄機能により、オペレーターの手間を省き、洗浄の一貫性と効果を高めることができます。

工場プラントの建物の高さを低くすることが可能

横型遠心分離機が縦型に比べて機械自体の高さが低いため、天井の高さを抑えることができます。
一方、底部排出型遠心分離機は機械の高さが高く、結晶を底部から排出する構造のため、工場の2階や中2階以上に設置する必要があります。そのため、工場プラント全体の高さも高くなってしまいます。
また、横型遠心分離機は場合によっては上排型の入れ替えにも適しているため、柔軟な運用が可能です。

機械全体のサイズが大きい

処理容量を基準とした場合の本体の設置スペースが縦型と比較して大きくなります。

大量生産に不向き

縦型と比較して最大処理量が少量です。

高価

横型遠心分離機は高度な技術と精密な部品を使用して製造されているため、製造コストが高くなります。
次に、横型遠心分離機は、クリーンルームなどの特殊な環境での使用を前提として設計されています。このため、密閉性や洗浄性が高く、異物混入を防ぐための追加の機能が備わっています。これらの機能は、製品の品質を保つために重要ですが、コストを押し上げる要因となります。
しかし、横型遠心分離機は、操作やメンテナンスが容易であることから、長期的な運用コストを削減することができます。初期投資は高くても、長期的にはコストパフォーマンスが良いと評価されることが多いです。

オペレーターの身体的負担の軽減

バスケットが斜めになっているため、腰を曲げすぎずにバスケット内からろ布や結晶を取り出しやすく、オペレーターの負担が軽減されます。

クリーンルーム内が省スペース

クリーンルーム内での設置スペースが省スペースです。

機内の洗浄性が高い

斜め型遠心分離機は構造上、内部のアクセスが容易です。これにより、機械内部の隅々まで簡単に洗浄することができます。特に、バスケット部分が斜めに配置されているため、洗浄後の目視確認やオペレーターの手が機内の各所へアクセスしやすいことも洗浄性が高いと言われる理由の一つです。

全量回収が可能

斜め型遠心分離機は、脱水袋という袋型の濾過材を使用して固体を排出するため、製品の全量を回収することができます。これにより、製品の無駄が少なくなり、効率的な生産が可能です。

液ダレが起こらない

底部排出型遠心分離機の場合には分離途中の混合液であるスラリーが給液中にしぶいてしまうことによって結晶排出口に垂れてしまう液ダレという現象が起こる可能性がありますが、斜め型遠心分離機は結晶排出口が機械の下部にないため液ダレという現象が起こる可能性はありません。

機械全体のサイズが大きい

処理容量を基準とした場合の本体の設置スペースが縦型と比較して大きくなります。

大量生産に不向き

縦型と比較して最大処理量が少量です。

危険物が暴露する可能性がある

斜め型遠心分離機のデメリットとして、危険物が暴露する可能性がある理由は、その排出方法にあります。斜め型遠心分離機では、ケーシングを開放して結晶を取り出すので結晶回収時に遠心分離機を密閉状態にすることができません。そのため排出時に固体が外部に飛散するリスクがあります。特に、化学薬品や有害物質を扱う場合、これらの物質が外部に漏れ出すと、作業者や周囲の環境に対して危険をもたらす可能性があります。
また、斜め型遠心分離機は開放型の構造を持つことが多いため、排出時に粉塵や微粒子が空気中に拡散しやすくなります。これにより、作業環境が汚染されるリスクが高まり、作業者の健康に悪影響を及ぼす可能性があります。特に、密閉型の遠心分離機と比較すると、斜め型遠心分離機は危険物の管理が難しくなることがあります。
さらに、斜め型遠心分離機は排出時に手動で操作することが多いため、作業者が直接危険物に触れるリスクもあります。これにより、作業者の安全が脅かされる可能性が高まります。

大量生産、大量処理が可能

切削屑を投入しながら排出されていくので、大容量のろ過が可能です。

処理時間が短縮

少しずつ給液しながら同時に排出しているため、切削屑を投入してから出てくるまでの時間がその他の排出方法と比較して短くなります。

少量生産が困難

投入した切削屑に押し出されて排出されていくため、処理する切削屑が少なすぎると排出されずに処理できかねます。