JP2008221129A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】回転中のロータに十分な結合力を確保しつつ、ロータの駆動軸に対する着脱が容易である遠心分離機を提供すること。
【解決手段】試料を収容保持するロータ５０と、該ロータ５０を回転駆動する駆動装置とを備え、前記ロータ５０には前記駆動装置と嵌合する嵌合穴５０ｅを形成し、その嵌合穴５０ｅの底にウェイト（空転防止用突起部材）３を収納し、前記駆動装置の駆動軸３５にも同様の空転防止用突起部材を設けて成る遠心分離機において、前記駆動軸３５の外周部に弾性シール部材７を設け、該駆動軸３５に嵌合する前記ロータ５０の嵌合穴５０ｅの上部に外部と連通する複数の穴８を設ける。
【選択図】図６

Description

本発明は、ロータを交換して回転させる遠心分離機に関するものである。

生物試料等を分離するための遠心分離機においては、試料保持容器であるロータを交換して使用するため、ロータの着脱作業は頻繁に行われることが多い。このため、ロータと駆動装置との結合は簡便なほど使用者の使い勝手が良いことになる。この簡便性を実現するにはネジによる締結手段等ではなく、容易に着脱が可能な着脱手段とする必要がある。

図７及び図８に着脱を容易にするための代表的な機構を示す。

図７は従来の遠心分離機の破断正面図、図８は図７のＢ部拡大詳細図であり、従来はロータ５０の結合穴５１の奥に複数のピン５３を配置し、結合される駆動軸３５の上面側にも同様に複数のピン１を配置し、駆動軸３５からの回転力をロータ５０に伝達する構造を採っている。

通常、回転速度が２０，０００ｒｐｍ程度までの遠心分離機においては、大気中で運転されるため、ロータ５０を装着するロータ室３３には空気が存在する。このため、ロータ５０が高速回転することでロータ室３３内の空気が攪拌され、ロータ室３３内には圧力分布が生じる。ロータ５０の断面形状により圧力分布は様々であるが、ロータ５０の上部と下部の圧力差が大きい場合、軸方向に移動する力が発生する。上部の圧力Ｐ１が下部の圧力Ｐ２よりも低い場合、浮力となってロータ５０の結合力が低下する。

又、ロータ５０の結合穴５１と駆動軸３５との間には僅かな隙間を設けており、隙間があることで着脱が可能となっている。しかし、隙間を大きく取り過ぎるとロータ５０の結合が悪くなり、回転中に自励振動を発生させる要因となってしまう。

このため、駆動軸３５の側面には僅かに移動可能に取り付けしたウェイト３を設けている。このウェイト３は、駆動軸３５が回転することで発生する遠心加重によってロータ５０の結合穴５１の内部に設けた環状溝に押し付けられる。環状溝の軸方向両端にはテーパ部が設けてあり、ウェイト３をテーパ部で保持することで回転中にロータ５０が軸方向に移動することを抑止する力を発生する。この軸方向移動抑止力によって浮力によるロータ５０の移動防止と自励振動の発生を防止している。
特開２０００−１０７６４３号公報

しかし、上記従来の構成において、頻繁にロータ５０を着脱すると該ロータ５０の結合穴５１の内部に設けた環状溝に磨耗が発生することがある。環状溝に磨耗が発生した状態でロータ５０に駆動力を伝達した場合、ウェイト３で発生する遠心加重による軸方向抑止力だけでは抑止効果が不足して自励振動が発生してしまう場合があった。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、回転中のロータに十分な結合力を確保しつつ、ロータの駆動軸に対する着脱が容易である遠心分離機を提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、試料を収容保持するロータと、該ロータを回転駆動する駆動装置とを備え、前記ロータには前記駆動装置と嵌合する嵌合穴を形成し、その嵌合穴の底に空転防止用突起部材を収納し、前記駆動装置の駆動軸にも同様の空転防止用突起部材を設けて成る遠心分離機において、前記駆動軸の外周部に弾性シール部材を設け、該駆動軸に嵌合する前記ロータの嵌合穴の上部に外部と連通する穴を設けたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記穴を複数設けたことを特徴とする。

本発明によれば、駆動軸の外周部に弾性シール部材を設け、該駆動軸に嵌合するロータの嵌合穴の上部に外部と連通する複数の穴を設けたため、モータに回転トルクが発生すると弾性シール部材に遠心力が発生し、該シール部材がロータの嵌合穴に密着する。このとき、弾性シール部材より上部に形成される空間Ｖは、弾性シール部材以下の空間とは隔離される。回転中は空間Ｖの内部の空気がロータの嵌合穴に形成された穴より排出されるため、弾性シール部材によって隔離された上部の空間Ｖの圧力は低下する。外部との圧力差により、ロータには回転軸方向に結合力が発生する。この結合力は回転することで発生するが、ロータが一定の回転速度で回転している場合、ロータ室の内部に大きな圧力変動は発生しないため、一定の結合力を安定して発生させることができる。

回転停止後のロータの着脱時には、回転停止と同時に空間Ｖ内に穴を通って外部の空気が流入するために圧力差が解消されて結合力は発生しない。又、遠心力が無くなることで弾性シール部材が元の形状に復元するため、ロータの着脱に支障を来すことはない。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

図１は本発明に係る遠心分離機３０の破断正面図であり、図示の遠心分離機３０は、モータ３４、ロータ室３３を備え、モータ３４は、振動を吸収する防振ゴム等から成るモータ支持部３７によって支持されている。モータ３４の駆動軸３５はロータ室３３に突出しており、その上端には締結部３６を介してロータ５０が固定されている。ロータ室３３の上部にはドア３２が設置されており、ロータ５０はドア３２を開けて上方から着脱される。

次に、締結部３６を図２及び図３に基づいて説明する。

図２は締結部の正面断面図、図３は図２の弾性シール部材取付部の部分拡大断面図である。

締結部３６は、大きく円筒部２とテーパ部４とで構成され、円筒部２の上端面には円周状の溝５が形成されている。この溝５には円筒状のピン１が溝５と同心となるように円状に等間隔で複数配置されている。又、円筒部２の側面にはウェイト溝２ａが形成されており、このウェイト溝２ａにはウェイト３が収納されている。ウェイト３は、ウェイトピン３ａを介して半径方向に僅かに移動可能な状態で円筒部２に固定されている。

円筒部２とウェイト溝２ａとの中間にはシール溝６が形成されており、このシール溝６内には弾性シール部材７が実装されている。

シール溝６内に実装されている弾性シール部材７の外径ｄ２は、図３に示すように、円筒部２の外径ｄ１よりも僅かに大きく設定されている。

弾性シール部材７は、例えばゴム等の弾性体で構成され、その断面積はシール溝６の断面積に対して８０％前後となるように設定されている。この弾性シール部材７は、その断面形状が円形でも矩形でも同様の効果を発揮するが、ロータ５０の着脱を容易に行うためには摺動抵抗を減らす必要があるために円形が最も適している。通常、断面形状が円形の場合、弾性シール部材７として工業用Ｏリングを用いるのが最も簡便な手段である。

次に、ロータ５０の構造を図４及び図５に基づいて説明する。尚、図４はロータの正面断面図、図５は図４のＡ−Ａ線断面図である。

ロータ５０は、略円錐台状に成形され、遠心分離すべき試料を保持するための複数のチューブ穴５０ｃが回転軸６０に対して所定角度をもって放射状に形成されている。ロータ５０の下面側には、当該ロータ５０を駆動軸３５に装着するための装着穴５０ｅが形成されており、この装着穴５０ｅは、円筒穴部５１と該円筒穴部５１から下面にかけて裾野が広がるように形成されたテーパ面５２から構成されている。円筒穴部５１の奥側最終端面には、ロータピン５３が円筒穴部５１と同心となるように円状に等間隔で複数配置されている。

又、円筒穴部５１は、図５に示すように、最終端部に円筒穴部５１から径方向外側に向かって連通穴８が放射状に複数形成されている。ここで、円筒穴部５１の内径Ｄは、前記弾性シール部材７の外径ｄ２よりも僅かに大きく設定されている。尚、ロータ５０の形状は本実施の形態のものに限定されるものではない。

次に、本発明の効果を図６に基づいて説明する。

図６は遠心分離機３０にロータ５０を組み合わせてモータ３４が回転トルクを発生した場合の遠心力及び空気の流れを示す模式図である。

モータ３４に回転トルクが発生すると、締結部３６に設けられた弾性シール部材７に遠心力が発生し、該弾性シール部材７がロータ５０の装着穴５０ｅの円筒穴５１とシール溝６に張り付いて密閉される。このとき、弾性シール部材７より上部に形成される空間Ｖは、弾性シール部材７以下の空間とは隔離される。回転中は空間Ｖの内部の空気がロータ５０の装着穴５０ｅの円筒穴部５１に形成された連通穴８より排出されるため、弾性シール部材７によって隔離された上部の空間Ｖの圧力は低下する。外部との圧力差により、ロータ５０と締結部３６は回転軸方向に結合力が発生する。この結合力は回転することで発生するが、ロータ５０が一定の回転速度で回転している場合、ロータ室３３の内部に大きな圧力変動は発生しないため、一定の結合力を安定して発生させることができる。

回転停止後のロータ５０の着脱時には、回転停止と同時に空間Ｖ内に連通穴８を通って外部の空気が流入するために圧力差が解消されて結合力は発生しない。又、遠心力が無くなることで弾性シール部材７が元の形状に復元し、装着穴５０ｅの円筒穴部５１の内径Ｄよりも小さくなるためにロータ５０の着脱に支障を来すことはない。

従来の構造では、弾性シール部材７を設けていないため、隔離される空間Ｖは形成されず、空間Ｖから半径方向外側に連通する連通穴８が存在しないため、空間Ｖの内部の圧力は低下せず、回転軸方向の締結力は発生しない。

本発明に係る遠心分離機の破断正面図である。 本発明に係る遠心分離機の締結部の正面断面図である。 図２の弾性シール部材取付部の部分拡大断面図である。 本発明に係る遠心分離機のロータの正面断面図である。 図４のＡ−Ａ線断面図である。 本発明に係る遠心分離機においてモータが回転トルクを発生した場合の遠心力及び空気の流れを示す模式図である。 従来の遠心分離機の破断正面図である。 図７のＢ部拡大詳細図である。

符号の説明

１ ピン
２ 円筒部
２ａ ウェイト溝
３ ウェイト
３ａ ウェイトピン
４ テーパ部
５ 溝
６ シール溝
７ 弾性シール部材
８ 連通穴
３０ 遠心分離機
３２ ドア
３３ ロータ室
３４ モータ
３５ 駆動軸
３６ 締結部
３７ モータ支持部
５０ ロータ
５０ｃ チューブ穴
５０ｅ 装着穴
５１ 円筒穴部
５２ テーパ面
５３ ロータピン
６０ 回転軸

Claims (2)

1. 試料を収容保持するロータと、該ロータを回転駆動する駆動装置とを備え、前記ロータには前記駆動装置と嵌合する嵌合穴を形成し、その嵌合穴の底に空転防止用突起部材を収納し、前記駆動装置の駆動軸にも同様の空転防止用突起部材を設けて成る遠心分離機において、
   前記駆動軸の外周部に弾性シール部材を設け、該駆動軸に嵌合する前記ロータの嵌合穴の上部に外部と連通する穴を設けたことを特徴とする遠心分離機。
2. 前記穴を複数設けたことを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。

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