JP2013507099A - 音低減放熱板およびモータ筐体 - Google Patents

Abstract

遠心分離機は、試料容器を受容するように構成されたロータと、該ロータに動作可能に結合された駆動軸と、モータとを含む。該モータは、筐体と、該筐体と一体となった複数の実質的に平行なフィンであって、各フィンが該筐体から離間する自由端を有し、該複数のフィンの自由端が共通の円筒面内に配置される、フィンと、複数の実質的に平行な溝であって、各溝が１対の隣接するフィンの間に配置され、共通の円筒面と筐体との間の距離によって規定される溝の深さを有する、溝とを含む。複数の溝は、共通の溝の深さを有する第１の群の溝と、該共通の溝の深さと同一ではない溝の深さを有する第２の群の溝とを含み、第１および第２の群の溝は交互配置される。

Description

（関連出願への参照）
本願は、２００９年１０月１日に出願された米国仮出願第６１／２４７，８４２号の利益を主張し、この米国仮出願は本明細書においてその全体が参照により援用される。

（発明の分野）
本開示は、概して、複数の冷却フィンを含む放熱板に関し、より具体的には、冷却フィンに伝達される振動から発生する音を低減するように配置および構成された冷却フィンを有する放熱板に関する。

（背景）
従来の放熱板は基板、および該基板から延在し複数の溝によって離間する複数の冷却フィンを含むように配置および構成される。使用中、基板は電子装置、モータ、またはその他のシステムから生じる熱を分散し、空気は該溝を通じて冷却フィン上へ流される。通常は、各冷却フィンおよび溝は均一の大きさでいかなる適用に対しても冷却を最適化するように設計される。特定の適用において、しかしながら、システムから生じる振動は冷却フィンに伝わり不快な音を生じ得る。

放熱板の１つの公知の用途において、遠心分離機はロータおよび駆動軸を通じて該ロータを駆動するように適合された可変速度電気モータを含む。該モータはアルミニウムで構築されたほぼ円筒形の部材を含むモータ筐体を含み、それは固定子および該モータの巻線コイルを収容する。使用中モータは熱を生じ、したがってモータ筐体は放熱板として機能し、複数の冷却フィンを備え、空気はシステムを冷却するように該冷却フィンを横切って送られる。該フィンは概して均一の寸法で、概して均一の寸法の溝によって隔てられる。このような構造は効果的にモータを冷却するが、特定の速度において不快な音を生じ得る。このことは、該フィンの全てが同一の大きさおよび形状で、したがって、それら全てが共通の共振、基本、および／または調和振動数を共有することに起因する。より具体的には、特定の速度においてシステム内の振動はフィンの基本、共振、および／または調和振動数を同時に励起し、このことが大きく不快な音を生み出す。実験は、前述の遠心分離機のモータが約８３，０００ＲＰＭの速度付近で加速および減速したとき、高音のうなりが生じることを例証している。このうなりは８３，０００ＲＰＭ付近の定常状態運転においても生じるが、若干小さい。

（概要）
本開示の１つの局面は、試料容器を受容するように構成されたロータと、ロータに動作可能に結合された駆動軸と、遠心分離操作中に駆動軸およびロータを回転させるために駆動軸に動作可能に結合されたモータと、を含む遠心分離機を提供する。モータは、（ｉ）筐体と、（ｉｉ）筐体と一体となった複数の実質的に平行なフィンであって、各フィンが筐体から離間する自由端を有し、複数のフィンの自由端が共通の円筒面内に配置される、フィンと、（ｉｉｉ）複数の実質的に平行な溝であって、各溝は１対の隣接するフィンの間に配置され、共通の円筒面と筐体との間の距離によって規定される溝の深さを有する、溝と、を含む。複数の溝は、共通の溝の深さを有する第１の群の溝と、共通の溝の深さと同一ではない溝の深さを有する第２の群の溝とを含み、第１および第２の群の溝は交互配置される。

いくつかの局面において、第２の群の溝のうちの少なくとも２つは異なる溝の深さを有する。

いくつかの局面において、第２の群の溝の各々は異なる溝の深さを有する。

いくつかの局面において、１つおきの溝は共通の溝の深さを有する。

いくつかの局面において、共通の溝の深さは第２の群の溝の各々の溝の深さより大きい。

本開示の別の局面は、試料容器を受容するように構成されたロータと、ロータに動作可能に結合された駆動軸と、遠心分離操作中に駆動軸およびロータを回転させるために駆動軸に動作可能に結合されたモータとを伴う遠心分離機を提供する。モータは、（ｉ）筐体と、（ｉｉ）筐体と一体となった実質的に平行な複数のフィンであって、各フィンは筐体から離間する自由端を有し、複数のフィンの自由端が共通の円筒面内に配置される、フィンと、（ｉｉｉ）複数の実質的に平行な溝であって、各溝は１対の隣接するフィンの間に配置され、共通の円筒面と筐体の間との距離によって規定される溝の深さを有する、溝と、を含む。各溝は、隣接する溝の溝の深さと異なる溝の深さを有する。

いくつかの局面において、複数の溝のうちの少なくとも３つの溝の深さは異なる。

いくつかの局面において、異なる溝の深さの深さはランダムに選択される。

いくつかの局面において、溝の深さのうちの少なくとも２つは同一である。

いくつかの局面において、溝の深さのうちの少なくとも２つは異なり、同一の溝の深さを有する溝と異なる溝の深さを有する溝とは交互配置される。

いくつかの局面において、同一の溝の深さを有する溝は１つおきの溝である。

いくつかの局面において、複数のフィンの各々はフィン厚を有し、フィンのうちの少なくとも２つは同一ではないフィン厚を有する。

本開示の別の局面は遠心分離機を提供する。遠心分離機は、試料容器を受容するように構成されたロータ、ロータに動作可能に結合された駆動軸および、遠心分離操作中に駆動軸およびロータを回転させるために駆動軸に動作可能に結合されたモータ、を含み、モータは筐体および筐体から延在する複数の実質的に平行なフィンを備える。筐体は、本体部分と、本体部分と一体となった複数の突起とを含み、複数の突起は隣接するフィン対の間に配置され、各突起は、突起が本体部分から離れて延在する距離によって規定される半径方向寸法を有する。各突起は隣接する突起の半径方向寸法とは同一ではない半径方向寸法を有する。

いくつかの局面において、複数の突起の各々は異なる半径方向寸法を有する。

いくつかの局面において、異なる半径方向寸法の突起は、筐体に沿ってランダムに分布される。

いくつかの局面において、複数の突起は隣接するフィン対の間に規則的に配置される。

いくつかの局面において、複数の突起は１つおきの隣接するフィン対の間に配置される。

いくつかの局面において、複数のフィンの各々は筐体から離間する自由端を有し、複数のフィンの自由端は共通の円筒面内に配置される。

いくつかの局面において、複数の突起は第１、第２および第３の連続した突起を備え、第２の連続した突起は第１の連続した突起と第３の連続した突起との間にあり、第２の連続した突起の半径方向寸法は第１および第３の連続した突起の半径方法寸法より大きい。

いくつかの局面において、複数の突起は第１、第２および第３の連続した突起を備え、第２の連続した突起は第１の連続した突起と第３の連続した突起との間にあり、第２の連続した突起の半径方向寸法は第１および第３の連続した突起の半径方向寸法より小さい。

図１は、本開示の原理に従って構築された遠心分離機の部分切り欠き側面図である。 図２は、図１の遠心分離機のモータ筐体の透視図であり、本開示の原理に従って構築された放熱板を構成する。 図３は、図２の線ＩＩＩ‐ＩＩＩを通って取った図２のモータ筐体の断面図である。 図４は、図３の境界線ＩＶから取った図３の断面図の詳細図である。 図５は、図４と同一であるが、図４には含まれない付加的な寸法記入を含む。 図６は、従来の遠心分離機モータ筐体および本開示の遠心分離機モータ筐体によって生じる音レベルを比較するグラフである。 図７は、本開示の代替的な実施形態に従って構築された放熱板の透視図である。

（詳細な説明）
図１は、ロータ１２、回転軸１４および、軸１４とロータ１２を従来の方法で回転させるためのモータ１６を含む、本開示の原理に従って構築された遠心分離機１０を描写する。加えて、図１に描写された遠心分離機１０は、軸１４がモータ１６からロータ１２までそれを通じて延在するダンパー１８を含む。遠心分離機１０がその危険速度で作動しているときは、従来理解されているようにダンパー１８が作動させる。モータ１６は、例えば当技術分野において通常理解されるように、固定子およびモータ筐体２２内に配置された巻線コイル配列２０を含む可変速度電気モータを含むことができる。さらに、図に示すように、モータ１６は冷却用の覆い２４内に配置される。使用中、モータ１６を冷却するために、例えば扇風機または他のブロワー（ｂｏｗｅｒ）によって、空気を冷却用の覆い２４の中へ取り込むことができる。この冷却を促進するために、モータ筐体２２は放熱板２６を構成し、遠心分離機１０の操作に伴う振動によって生じる音を低減するとともにモータ１６の冷却性能を最適化するように設計された複数の実質的に平行なフィン２８を含む。

図２〜５は、図１の遠心分離機１０の残余から除去されたモータ筐体２２を描写する。図示されるように、モータ筐体２２はワンピース構造であり円筒形の本体部分３０および複数のフィン２８を有するほぼ中空円筒形の基板２３を含む。図３および４に示されるように、複数のフィン２８は第１〜第１８のフィン２８ａ〜２８ｒを含む。フィン２８は円筒形本体部分３０と一体となっており、すなわち、フィン２８および円筒形本体部分３０は、例えばアルミニウムまたは一般に任意の他の材料といった単一の材料から旋盤上での旋削工程中に形成される。代替的な実施形態において、モータ筐体２２は第１〜第１８のフィン２８ａ〜２８ｒより多いまたは少ないフィンを有することができる。

本実施形態のフィン２８ａ〜２８ｒは、ほぼ円盤形で、円筒形本体部分３０から外側へ放射状に延在する。すなわち、複数のフィン２８の各々は、基板２３の円筒形本体部分３０における固定端３２ａおよび基板２３の円筒形本体部分３０から離間する自由端３２ｂを含む。説明のため、本実施形態の円盤形フィン２８は、従来の座金に類似したほぼ環状板を含む。したがって、各フィン２８は固定端３２ａにおける内径ＩＤおよび、自由端３２ｂにおける外径ＯＤを含む。開示された実施形態において、フィン２８ａ〜２８ｒの全ての自由端３２ｂが共通の面Ｐ１内に配置されることによって、フィン２８ａ〜２８ｒの全ては同一の外径ＯＤを有し、該Ｐ１は本実施形態において円筒形の面を構成する。したがって、本実施形態のモータ筐体２２は、円筒形状で円筒形の面Ｐ１によって規定される外殻を有する。

さらに、複数のフィン２８ａ〜２８ｒの各々はフィン厚ｔ、実フィン長Ｌ、および有効フィン長ＬＬを有する。第２〜第１８のフィン２８ｂ〜２８ｒは共通のフィン厚ｔを有し、第１のフィン２８ａは第２〜第１８のフィン２８ａ〜２８ｒの厚さｔより大きい厚さｔ１を有する。他の実施形態は、一貫した厚さを有するフィン、または、例えば１〜ｘまで厚さが増大し、続いてｘ＋１〜ｙまでフィン厚の増大の周期を繰り返す等、といった多くの方法で異なる厚さを有するフィンを含んでもよい。該フィンはまた、他の定型的な様式またはよりランダムな様式で、厚さが変化してもよい。

本実施形態において、フィン２８がほぼ円盤形フィンを備えるので、実フィン長Ｌおよび有効フィン長ＬＬはそれぞれ代替的にフィン２８の半径方向寸法および有効半径方向寸法として特徴付けることができる。該実フィン長Ｌは、フィン２８の固定端３２ａと自由端３２ｂとの間の距離として規定され、したがって、フィン２８の外径ＯＤと内径ＩＤとの間の距離に等しい。本実施形態において、各フィン２８は共通の実フィン長Ｌを共有する。各フィン２８の有効フィン長ＬＬは、遠心分離機１０の作動中に振動の影響を受けやすいフィン２８の部分の長さとして特徴付けることができる。本実施形態において、述べられるように、フィン２８のうちの少なくともいくつかは異なる有効フィン長ＬＬを有する。

図２〜５をさらに参照して、本実施形態のモータ筐体２２は実質的に平行な複数の溝３４と複数の突起３６とをさらに含む。複数の溝３４は、複数のフィン２８の間に交互配置され、すなわち、各溝３４は、複数のフィン２８の隣接する１対の間に配置される。複数の突起３６は、円筒形本体部分３０、およびモータ筐体２２の複数のフィン２８と一体となっており、すなわち、突起３６、本体部分３０、およびフィン２８は単一の材料から形成される。さらに、複数の突起３６は複数のフィン２８の隣接する対の間へ延在する。したがって、複数のフィン２８の隣接する対は共通の有効フィン長ＬＬを共有し、以下でより詳細に述べられるように、各フィン２８の有効フィン長ＬＬは、フィン２８の自由端３２ｂと、フィン２８とその隣接するフィン２８との間に配置される突起３６との間の距離として特徴付けることができる。

描写された実施形態において、複数の溝３４は第１〜第１７の溝３４ａ〜３４ｑを含み、複数の突起３６は第１〜第１０の突起３６ａ〜３６ｊを含む。複数の突起３６ａ〜３６ｊの各々はほぼ円盤形の部材を含み、複数の溝３４のうちの１つに隣接するモータ筐体２２の円筒形本体部分３０から延在するが、ただし第１０の突起３６ｊは除く。第１０の突起３６ｊは、第１〜第１７のフィン２８ａ〜２８ｑから見て第１８のフィン２８ｒの反対側のモータ筐体２２の末端上に配置される。複数の溝３４ａの〜３４ｑの各々は共通の幅ｗ、および図５に示されまた以下に述べられるように、フィン２８ａ〜２８ｒの自由端３２ｂと、基板２３の円筒形本体部分３０かまたは基板２３の第１〜第９の突起３６ａ〜３６ｉのうちの１つのどちらか、との間の距離によって規定される溝の深さｄ１〜ｄ１７を有する。

例えば、図４および５は、第１の突起３６ａが第１と第２のフィン２８ａと２８ｂとの間へ延在し、第１の溝３４ａの溝の深さｄ１を規定することを示す。第２の突起３６ｂは、第２と第３のフィン２８ｂと２８ｃとの間へ延在し、第２の溝３４ｂの溝の深さｄ２を規定し、それは第１の溝３４ａにすぐ隣接する。残りの第３〜第９の突起３６ｃ〜３６ｉは、しかしながら、１つおきの溝、すなわち、第４〜第１７の溝３４ｄ〜３４ｉのうちの１つおきの溝３４の溝の深さｄを規定するように配置される。具体的には、第３の突起３６ｃは、第４と第５のフィン２８ｄと２８ｅとの間へ延在し、第４の溝３４ｄの溝の深さｄ４を規定する。第４の突起３６ｄは、第６と第７のフィン２８ｆと２８ｇとの間へ延在し、第６の溝３４ｆの溝の深さｄ６を規定する。第５の突起３６ｅは、第８と第９のフィン２８ｈと２８ｉとの間へ延在し、第８の溝３４ｈの溝の深さｄ８を規定する。第６の突起３６ｆは、第１０と第１１のフィン２８ｊと２８ｋとの間へ延在し、第１０の溝３４ｊの溝の深さｄ１０を規定する。第７の突起３６ｇは、第１２と第１３のフィン２８ｌと２８ｍとの間へ延在し、第１２の溝３４ｌの溝の深さｄ１２を規定する。第８の突起３６ｈは、第１４と第１５のフィン２８ｎと２８ｏとの間へ延在し、第１４の溝３４ｎの溝の深さｄ１４を規定する。第９の突起３６ｉは、第１６と第１７のフィン２８ｐと２８ｑとの間へ延在し、第１６の溝３４ｐの溝の深さｄ１６を規定する。

図４および５はまた、第２および第３のフィン２８ｂ、２８ｃが、第２の突起３６ｂによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ２を共有することを示す。第４および第５のフィン２８ｄ、２８ｅは、第３の突起３６ｃによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ３を共有する。第６および第７のフィン２８ｆ、２８ｇは、第４の突起３６ｄによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ４を共有する。第８および第９のフィン２８ｈ、２８ｉは、第５の突起３６ｅによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ５を共有する。第１０および第１１のフィン２８ｊ、２８ｋは、第６の突起３６ｆによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ６を共有する。第１２および第１３のフィン２８ｌ、２８ｍは、第７の突起３６ｇによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ７を共有する。第１４および第１５のフィン２８ｎ、２８ｏは、第８の突起３６ｈによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ８を共有する。第１６および第１７のフィン２８ｐ、２８ｑは、第９の突起３６ｉによって隔てられ、共通の有効フィン長ＬＬ９を共有する。

なおその上に、図４および５に示されるように、本実施形態の突起３６ａ〜３６ｊは、モータ筐体２２の円筒形本体部分３０から異なる距離を離れて延在する。すなわち、第１〜第１０の突起３６ａ〜３６ｊは、第１〜第１０の突起高ｈ１〜ｈ１０を含み、それらは各突起３６ａ〜３６ｊがモータ筐体２２の基板２３の円筒形本体部分３０から離れて延在する距離によって規定される。放熱板２６の本実施形態がほぼ円筒形で、突起３６がほぼ円盤形であるので、突起高ｈ１〜ｈ１０はまた突起３６の半径方向寸法として特徴付けることができる。

本実施形態の第１〜第１０の突起高ｈ１〜ｈ１０の各々は、他の突起高ｈ１〜ｈ１０から互いに異なる。そのように構成されるので、第１、第２、第４、第６、第８、第１０、第１２、第１４、第１６の溝３４ａ、３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ、３４ｊ、３４ｌ、３４ｎ、３４ｐの各々は、それぞれ別個の溝の深さｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ６、ｄ８、ｄ１０、ｄ１２、ｄ１４、ｄ１６を有する。溝の深さｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ６、ｄ８、ｄ１０、ｄ１２、ｄ１４、ｄ１６の各々は、各溝３４が、自由端３２ｂと、フィン２８ａ〜２８ｒおよび第１〜第９の突起３６ａ〜３６ｉのうちの対応する１つとの間へ延在する距離によって規定される。本実施形態のモータ筐体２２は、残りの第３、第５、第７、第９、第１１、第１３および第１５の溝３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ、３４ｉ、３４ｋ、３４ｍ、３４ｏ、３４ｑに隣接する突起３６を含まないので、第３、第５、第７、第９、第１１、第１３および第１５の溝３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ、３４ｉ、３４ｋ、３４ｍ、３４ｏ、３４ｑは、概して等しく、フィン２８の自由端３２ｂとモータ筐体２２の基板２３の円筒形本体部分３０との間の距離によって規定される溝の深さｄ３、ｄ５、ｄ７、ｄ９、ｄ１１、ｄ１３およびｄ１５を含む。

突起３６ａ〜３６ｊおよび溝３４ａ〜３４ｑはこれまで、それぞれ突起高ｈ１〜ｈ１０および溝の深さｄ１〜ｄ１８を含むように説明されてきたが、これらの特徴は本実施形態の放熱板２６すなわちモータ筐体２２が円筒形であるため、半径／直径寸法の観点からもまた説明されることができる。したがって、第１〜第１０の突起３６ａ〜３６ｊは、互いに異なる第１〜第１０の突起直径Ｄ１〜Ｄ１０を含むように説明されることができる。さらに、第１〜第１０の突起３６ａ〜３６ｊは、第１、第２、第４、第６、第８、第１０、第１２、第１４および第１６の溝３４ａ、３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ、３４ｊ、３４ｌ、３４ｎ、３４ｐの深さｄ１、ｄ２、ｄ４、ｄ６、ｄ８、ｄ１０、ｄ１２、ｄ１４およびｄ１６をそれぞれ規定するので、第１、第２、第４、第６、第８、第１０、第１２、第１４および第１６の溝３４ａ、３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ、３４ｊ、３４ｌ、３４ｎ、３４ｐは、対応する第１〜第１０の突起直径Ｄ１〜Ｄ１０に直接対応する内径と、複数のフィン２８の外径ＯＤと等しい外径とを有するように説明されることができる。さらに、残りの溝３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ、３４ｉ、３４ｋ、３４ｍ、３４ｏ、３４ｑの各々は、本実施形態のモータ筐体２２がそれに隣接する突起３６を含まないので、フィン２８の内径ＩＤと等しい共通の内径を含む。

前述を考慮して、本開示の実施形態の放熱板２６、すなわちモータ筐体２２は、複数の溝３４によって隔てられる複数のフィン２８を含み、１つおきの溝３４は、フィン２８の自由端３２ｂと基板２３の円筒形の本体部分３０との間で測定される共通の溝の深さを有する。残りの溝３４は、溝３４に隣接するに隣接する基板２３の円筒形本体部分３０から延在する突起３６の突起高ｈによって決まる、異なる溝の深さを有する。

溝３４のこの構成は、共通の溝の深さを有する第１の群の溝および、異なる溝の深さを有する第２の群の溝を含むように説明されることができ、該第１および第２の群の溝は、冷却および音低減を最適化するように交互配置される。例えば、開示された実施形態において、第１の群の溝は、第３、第５、第７、第９、第１１、第１３、第１５および第１７の溝３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ、３４ｉ、３４ｋ、３４ｍ、３４ｏおよび３４ｑを含み、第２の群の溝は、第２、第４、第６、第８、第１０、第１２、第１４および第１６の溝３４ｂ、３４ｄ、３４ｆ、３４ｈ、３４ｊ、３４ｌ、３４ｎおよび３４ｐを含む。この構成の１つの利益は、第１の群の溝の各溝の深さが第２の群の溝の各溝の深さより大きいことである。この構成は放熱板２６を冷却する能力と音を低減する能力とを有利に釣り合わせる。したがって、より深い第１の群の溝は、基板２３に隣接し隣接するフィン２８に沿った表面積を増大することによって冷却を最大化し、より浅い第２の群の溝は、隣接するフィンの有効フィン長を短くし、不快な音を効果的に低減するようにそのそれぞれの共振振動数を変化させる。

より具体的には、各突起３６の反対側に配置されるフィン２８は共通の有効長ＬＬを有し、したがって、概して同一の力学的特性を有し、概して同一の音響特性、すなわち共振振動数をもたらす。しかしながら、各突起３６が別個の突起高ｈを有するので、本開示の実施形態のモータ筐体２２上には、そのそれぞれの共振振動数において同時に振動するフィン２８は２つしかなく、それは従来の遠心分離機の作動中に生じる不快な音の原因をもたらしている。例えば、本開示の背景技術の項において言及されたように、実験は、従来の遠心分離機のモータ１６が約８３，０００ＲＰＭの速度付近で加速および減速すると、不快な高音のうなりが生じることを例証している。このうなりは８３，０００ＲＰＭ付近の定常状態運転においても生じるが、若干小さい。このうなりの原因は、従来の遠心分離機において使用される従来のモータ筐体である。すなわち、従来のモータ筐体は、モータを冷却するための複数の溝によって隔てられる複数のフィンを備える。該フィンの各々は概して同一の長さおよび厚さであり、該溝の各々は概して同一の深さおよび幅である。そのように構成されるので、該フィンの各々は共通の有効長と、共振、基本、および／または調和振動数とを共有し、該フィンの全てが共鳴し合い高音のうなりを生じる。

従来の遠心分離機の従来のモータ筐体と対照的に、本開示の放熱板２６、すなわちモータ筐体２２、の異なる溝の深さｄおよび突起高ｈは、ただ２つのフィン２８しか共通の共振、基本、および／または調和振動数を共有しないように、フィン２８が異なる有効フィン長ＬＬを有することに備える。このことは、本開示のフィン２８により生じる不快な音の大きさを、従来のモータ筐体により生じる不快な音以下に低減する。

図６は、モータが約０ＲＰＭから約１００，０００ＲＰＭの間で作動しているときの、従来の遠心分離機に対する従来のモータ筐体によって生じる音レベル（細い点線）および、本開示のモータ筐体２２によって生じる音レベル（太い実線）を示すグラフである。該グラフは、モータが約８０，０００ＲＰＭ〜約９０，０００ＲＰＭの間で作動するときに、従来のモータ筐体が音レベルの著しい増加を見せることを示す。対照的に、該グラフは、本開示のモータ筐体２２がこれと同様の範囲において音レベルのいかなる著しい変化も示さず、むしろ、許容範囲内で概して一貫した音レベルを維持することを示す。

ここまでに述べられたモータ筐体２２の１つの好ましい実施形態において、複数のフィン２８の内径ＩＤは約３．８７８”で、該複数のフィンの外径ＯＤは約５．９５”である。したがって、複数のフィン２８の各々の実長Ｌであり、また第３、第５、第７、第９、第１１、第１３、第１５および第１７の溝３４ｃ、３４ｅ、３４ｇ、３４ｉ、３４ｋ、３４ｍ、３４ｏおよび３４ｑの深さｄ３、ｄ５、ｄ７、ｄ９、ｄ１１、ｄ１３、ｄ１５およびｄ１７に対応するものは、約１．０３６”である。さらに、第２〜第１８のフィン２８ｂ〜２８ｒの各々は、約０．０９０”の厚さを有し、第１のフィン２８ａは、約０．１９０”の厚さｔ１を有する。さらに、複数の溝３４の各々は約０．１９０”の幅ｗを有する。

好ましい実施形態において、第１の突起３６ａの突起直径Ｄ１は約４．２７８”であり、約０．２”の突起高ｈ１、約０．８３６”に相当する第１の溝３４ａの溝の深さｄ１、および約０．８３６”に相当する第１のフィン２８ａの有効フィン長ＬＬ１、を規定する。第２の突起３６ｂの直径Ｄ２は約４．４７８”であり、約０．３”の突起高ｈ２、約０．７３６”に相当する第２の溝３４ｂの溝の深さｄ２、および約０．７３６”に相当する第２と第３のフィン２８ｂと２８ｃの有効フィン長ＬＬ２、を規定する。第３の突起３６ｃの直径Ｄ３は約４．８７８”であり、約０．５”の突起高ｈ３、約０．５３６”に相当する第４の溝３４ｄの溝の深さｄ４、および約０．５３６”に相当する第４と第５のフィン２８ｄと２８ｅの有効フィン長ＬＬ３、を規定する。第４の突起３６ｄの直径Ｄ４は約４．２２８”であり、約０．１７５”の突起高ｈ４、約０．８６１”に相当する第６の溝３４ｆの溝の深さｄ６、および約０．８６１”に相当する第６と第７のフィン２８ｆと２８ｇの有効フィン長ＬＬ４、を規定する。第５の突起３６ｅの直径Ｄ５は約４．４２８”であり、約０．２７５”の突起高ｈ５、約０．７６１”に相当する第８の溝３４ｈの溝の深さｄ８、および約０．７６１”に相当する第８と第９のフィン２８ｈと２８ｉの有効フィン長ＬＬ５、を規定する。第６の突起３６ｆの直径Ｄ６は約４．３３８”であり、約０．２３”の突起高ｈ６、約０．８０６”に相当する第１０の溝３４ｊの溝の深さｄ１０、および約０．８０６”に相当する第１０と第１１のフィン２８ｊと２８ｋの有効フィン長ＬＬ６、を規定する。第７の突起３６ｇの直径Ｄ７は約４．３７８”であり、約０．２５”の突起高ｈ７、約０．７８６”に相当する第１２の溝３４ｌの溝の深さｄ１２、および約０．７８６”に相当する第１２と第１３のフィン２８ｌと２８ｍの有効フィン長ＬＬ７、を規定する。第８の突起３６ｈの直径Ｄ８は約４．２７８”であり、約０．２”の突起高ｈ８、約０．８３６”に相当する第１４の溝３４ｎの溝の深さｄ１４、および約０．８３６”に相当する第１４と第１５のフィン２８ｎと２８ｏの有効フィン長ＬＬ８、を規定する。第９の突起３６ｉの直径Ｄ９は約４．３８８”であり、約０．２５５”の突起高ｈ９、約０．７８１”に相当する第１６の溝３４ｐの溝の深さｄ１６、および約０．７８１”に相当する第１６と第１７のフィン２８ｐと２８ｑの有効フィン長ＬＬ９、を規定する。最後に、第１０の突起３６ｊの直径Ｄ１０は約４．５”であり、約０．３１１”の突起高ｈ１０、および約０．７２５”に相当する第１８のフィン２８ｒの有効フィン長ＬＬ１０、を規定する。

したがって、前述より、本開示の実施形態の放熱板２６、すなわちモータ筐体２２は、複数の溝３４を有し、各溝は突起３６が存在するときは約０．５３６”〜約０．８６１”の範囲の溝の深さを有し、突起３６が存在しないときは約１．０３６”の深さを有すると説明されることができる。さらに、本実施形態のフィン２８は、約０．５３６”〜約０．８６１”の範囲の有効フィン長ＬＬを有すると説明されることができる。さらに、本実施形態の突起３６は、約０．１７５”〜約０．５”の範囲の突起高ｈ、および約４．２２８”〜約４．８７８”の範囲の突起直径Ｄを有すると説明されることができる。本明細書中に明記されたこれらの具体的な寸法および範囲は単なる一実施例に過ぎず、他の寸法および範囲は本開示の原理に従って適切な放熱板を獲得するために使用されることができるであろう。

さらに、前述より、放熱板２６の本開示の実施形態の突起直径Ｄ１〜Ｄ１０および突起高ｈ１〜ｈ１０はランダムに選択され、突起３６の主要な特徴は、フィン２８のうちの少なくともいくつかが異なる有効フィン長ＬＬを有し、したがって異なる力学的特性および音響特性を有するように、突起直径Ｄ１〜Ｄ１０および突起高ｈ１〜ｈ１０のうちの少なくともいくつかが他と異なるということである、と説明されることができる。代替的な実施形態において、突起直径Ｄ１〜Ｄ１および突起高ｈ１〜ｈ１０はランダムである必要はなく、むしろ、例えば方程式および／または関数といった何らかの数学的関係に従って決定されることができる。他の実施形態は、不規則なパターンで構成された有効フィン長を含んでもよい。

本開示はこれまで、円筒形モータ筐体２２の形で放熱板２６に焦点を合わせてきたが、本明細書に開示された原理は、異なる形状を有する放熱板に同様に適用することができる。例えば、図７は、本開示の原理に従って構成され、実質的に平らな形状を有する放熱板１２６を示す。このような平らな放熱板１２６は、半導体、トランジスタ、ダイオード、もしくは冷却が望ましく、および／または必要である他の任意の装置といった、様々な型の電子装置の冷却に使用されることができる。実質的に平らである以外に、図７に示された放熱板１２６は、図１〜５を参照して前述された放熱板２６と全く等しく、前述の様々な代替的な変化を含むことができる。

放熱板１２６は、本体部分１３０と、複数のフィン１２８と、複数の溝１３４と、複数の突起１３６とを有する基板１２３を含む。本体部分１３０は、放熱板１２６の実質的に平らな板部分を備える。複数のフィン１２８および複数の突起１３６は、平らな本体部分１３０と一体となっており、すなわち、平らな本体部分１３０、複数のフィン１２８、および複数の突起１３６は、例えばアルミニウム等の１つの材料からフライス加工を通じて構築される。

複数のフィン２８はほぼ長方形の形状で、基板１３２の本体部分１３０における固定端１３２ａおよび、基板１３２の本体部分１３０から離間する自由端１３２ｂを含む。開示された実施形態において、複数のフィン１２８の自由端１３２ｂは、共通の平面Ｐ１０内に配置される。図６において、面Ｐ１０は実施的に平らで２次元面である。複数の溝１３４は、図１〜４を参照して前述された放熱板２６の溝３４およびフィン２８と同一の方法で、複数のフィン１２８の間に交互配置される。さらに、放熱板１２６の複数の突起１３６は、図１〜４を参照して前述された放熱板２６の突起３６と同一の方法で、隣接するフィン１２８の対の間へ平らな本体部分１３０から離れて延在する。この実施形態の複数の突起１３６の各々は、前述の突起３６と同じく、またはそうでなければ複数のフィン１２８のうちの少なくともいくつかのフィン１２８が異なる有効フィン長を有するような別の方法で、配置、設計、寸法形成および構成されることができる。すなわち、図７における放熱板１２６の突起１３６は、前述の同一の突起高ｈ１〜ｈ１０を有することができ、または、ランダムに選択されるか、不規則なパターンを有するかまたは数学的関係、方程式、関数その他を通じて決定される、他の突起高を有してもよい。

そのように構成されるので、放熱板１２６は、前述の放熱板２６と同様の利点を提供することができる。具体的には、フィン１２８のうちの少なくともいくつかが異なる有効フィン長を有し、したがって異なる共振振動数を有することを実現することによって、放熱板２６は効果的に音を低減するとともに熱を分散することができる。

前述を考慮して、本開示はいかなる一般形状の放熱板にも限定されるものではなく、むしろ、円筒形放熱板、平らな放熱板、または一般的に任意の他の形状の放熱板を含むことができることが理解されるべきである。

さらに、様々に開示された放熱板の突起は交互のフィン対の間に配置されるように説明されてきたが、代替的な実施形態は、２つおきのフィン対、３つおきのフィン対、または冷却および音低減の意図された目的に対して適切である一般的に任意の他の構成の間に配置される突起を有することができる。

本明細書に記載された放熱板の１つの利点は効果的な音低減および冷却を提供することであるが、少なくとも図１〜４を参照して前述された円筒形放熱板２６の別の利点は、放熱板２６、すなわちモータ筐体２２の外殻が円筒形であることである。この円筒形状は、遠心分離機に対する従来のモータ筐体と寸法および構成のどちらにおいても概して同一であり、したがって、放熱板２６、すなわちモータ筐体２２を収容するために遠心分離機の他のどの局面も再設計されなくてよい。例えば、図１を参照して前述したように、モータ筐体２２は冷却用の覆い２４内に収容され、それは円筒形の形状である。モータ筐体２２の外殻を従来のモータ筐体の外殻と同様に維持することによって、冷却用の覆い２４の大きさおよび形状は変更される必要がない。

開示された放熱板２６、１２６の他の利点は、容易に製造されることである。例えば図１〜４を参照して述べられた円筒形放熱板２６、すなわちモータ筐体２２は、例えば旋盤上材料の円筒形の金属材料から容易に機械加工されることができる。該円筒形の金属材料は、フィン２８の外径ＯＤ、および異なる溝の深さｄにおける溝３４を正確に機械加工するように旋盤上で加工されることができる。代替として、図７を参照して前述された放熱板１２６は、立方体の形の材料の標準的な金属材料から従来のフライス盤上で用意に製造されることができる。該金属材料はフライス盤の中へ固定され、望ましい外寸法まで正確に圧延されることができ、溝１３４は該金属材料に溝１３４の異なる深さを規定するように異なる深さにおいて適切なフライス工具を通すことによって、圧延されることができる。

したがって、前述を考慮して、本開示は不快な音を望ましく低減すると同時に対象装置を効果的に冷却することができる、新規で発明的な放熱板、モータ筐体、および遠心分離機を提供することが理解されるべきである。

本開示は、本明細書中に記載された特定の実施形態に限定されることを意図するものではなく、むしろ、当業者によって理解される全ての変化、変更および代替を含むことを意図する。

したがって、本開示は通常以下の「局面」を含むと定義することができる。

局面１
遠心分離機であって、
試料容器を受容するように構成されたロータと、
該ロータに動作可能に結合された駆動軸と、
遠心分離操作中に該駆動軸および該ロータを回転させるために、該駆動軸に動作可能に結合されたモータであって、
（ｉ）筐体と、
（ｉｉ）該筐体と一体となった複数の実質的に平行なフィンであって、各フィンが該筐体から離間する自由端を有し、該複数のフィンの該自由端が共通の円筒面内に配置される、フィンと、
（ｉｉｉ）複数の実質的に平行な溝であって、各溝は１対の隣接するフィンの間に配置され、該共通の円筒面と該筐体との間の距離によって規定される溝の深さを有する、溝と
を備えるモータと
を備え、
該複数の溝は、共通の溝の深さを有する第１の群の溝と、該共通の溝の深さと同一ではない溝の深さを有する第２の群の溝とを含み、該第１および第２の群の溝は交互配置される、遠心分離機。

局面２
該第２の群の溝のうちの少なくとも２つが異なる溝の深さを有する、局面１に記載の遠心分離機。

局面３
該第２の群の溝の各々が異なる溝の深さを有する、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面４
溝が１つおきに該共通の溝の深さを有する、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面５
該共通の溝の深さが、該第２の群の溝の各々の溝の深さより大きい、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面６
遠心分離機であって、
試料容器を受容するように構成されたロータと、
該ロータに動作可能に結合された駆動軸と、
遠心分離操作中に該駆動軸および該ロータを回転させるために、該駆動軸に動作可能に結合されたモータであって、
（ｉ）筐体と、
（ｉｉ）該筐体と一体となった複数の実質的に平行なフィンであって、各フィンが該筐体から離間する自由端を有し、該複数のフィンの該自由端が共通の円筒面内に配置される、フィンと、
（ｉｉｉ）複数の実質的に平行な溝であって、各溝は１対の隣接するフィンの間に配置され、該共通の円筒面と該筐体との間の距離によって規定される溝の深さを有する、溝と、を備えるモータと
を備え、
各溝が隣接する溝の溝の深さと異なる溝の深さを有する、遠心分離機。

局面７
該複数の溝のうちの少なくとも３つの溝の深さが異なる、局面６に記載の遠心分離機。

局面８
該異なる溝の深さの深さがランダムに選択される、局面６または７に記載の遠心分離機。

局面９
該溝の深さのうちの少なくとも２つが同一である、局面６〜８に記載の遠心分離機。

局面１０
該溝の深さのうちの少なくとも２つが異なり、該同一の溝の深さを有する溝と該異なる溝の深さを有する溝とが交互配置される、局面６〜９に記載の遠心分離機。

局面１１
該同一の溝の深さを有する溝は１つおきの溝である、局面９〜１０に記載の遠心分離機。

局面１２
該複数のフィンの各々はフィン厚を有し、該フィンのうちの少なくとも２つは同一ではないフィン厚を有する、局面６〜１１に記載の遠心分離機。

局面１３
遠心分離機であって、
試料容器を受容するように構成されたロータと、
該ロータに動作可能に結合された駆動軸と、
遠心分離操作中に該駆動軸および該ロータを回転させるために、該駆動軸に動作可能に結合されたモータであって、該モータが筐体および該筐体から延在する複数の実質的に平行なフィンを備えるモータと
を備え、
該筐体が、本体部分と、該本体部分と一体となった複数の突起とを備え、該複数の突起が隣接するフィン対の間に配置され、各突起は該突起が該本体部分から離れて延在する距離によって規定される半径方向寸法を有し、
各突起が、隣接する突起の半径方向寸法と同一ではない半径方向寸法を有する、遠心分離機。

局面１４
該複数の突起の各々が異なる半径方向寸法を有する、局面１３に記載の遠心分離機。

局面１５
異なる半径方向寸法の突起が該筐体に沿ってランダムに分布される、局面１４に記載の遠心分離機。

局面１６
該複数の突起が隣接するフィン対の間に規則的に配置される、局面１３〜１５に記載の遠心分離機。

局面１７
該複数の突起が１つおきの隣接するフィン対の間に配置される、局面１３〜１６に記載の遠心分離機。

局面１８
該複数のフィンの各々が該筐体から離間する自由端を有し、該複数のフィンの自由端が共通の円筒面内に配置される、局面１３〜１７に記載の遠心分離機。

局面１９
該複数の突起が第１、第２および第３の連続した突起を備え、該第２の連続した突起が該第１の連続した突起と該第３の連続した突起との間にあり、該第２の連続した突起の半径方向寸法が該第１および該第３の連続した突起の半径方法寸法より大きい、局面１３〜１８に記載の遠心分離機。

局面２０
該複数の突起が第１、第２および第３の連続した突起を備え、該第２の連続した突起が該第１の連続した突起と該第３の連続した突起との間にあり、該第２の連続した突起の半径方向寸法が該第１および該第３の連続した突起の半径方法寸法より小さい、局面１３〜１９に記載の遠心分離機。

局面２１
該共通の溝の深さが、該第２の群の溝のうちの最も小さい溝の深さより大きい、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２２
該第１の群の溝が冷却を最大化するために増大した表面積を提供し、該第２の群の溝が音を低減するために隣接した該フィンの縮小された有効フィン長を提供する、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２３
該複数のフィンの各々がほぼ円盤形のフィンを備える、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２４
該複数のフィンの各々が該筐体から離間する自由端および、該フィンの自由端と、該フィンと隣接するフィンとの間の突起、との間の距離によって規定される有効フィン長を有し、該有効フィン長が該遠心分離機の作動中に振動の影響を受けやすい該フィンの部分を特徴付け、該複数のフィンのうちの２つしか同一の該有効フィン長を有しない、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２５
該筐体が円筒形の筐体である、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２６
該複数の突起が、第１と第２の隣接するフィンとの間に配置される第１の突起、および、第３と第４の隣接するフィンとの間に配置される第２の連続する突起を含む、局面１３〜２０のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２７
該複数のフィンのうちの少なくともいくつかが共通のフィン厚を共有し、該複数の溝のうちの少なくともいくつかが共通の溝の深さを共有する、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２８
該複数のフィンの各々がほぼ長方形のフィンを備える、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面２９
該複数のフィンが共通の外径を共有する、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面３０
該共通の溝の深さが約１．０３６インチで、該異なる溝の深さの各溝の深さが約０．５３６インチ〜約０．８６１インチの範囲である、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面３１
該第１の群の溝が冷却を最大化するために増大した表面積を提供し、該第２の群の溝が音を低減するために隣接した該フィンの縮小された有効フィン長を提供する、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面３２
該モータが、約０ＲＰＭ〜約１００，０００ＲＰＭの範囲の速度で作動する、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面３３
該各フィンの有効フィン長が約０．５３６インチ〜約０．８６１インチの範囲である、先行する局面のいずれか１つに記載の遠心分離機。

局面３４
該複数の突起の突起高が約０．１７５インチ〜約０．５インチの範囲である、局面１３〜２０に記載に遠心分離機。

局面３５
該突起の各々が約４．２２８インチ〜約４．８７８インチの範囲の突起直径を有する、局面１３〜２０に記載の遠心分離機。

Claims (15)

1. 遠心分離機であって、
   試料容器を受容するように構成されたロータと、
   該ロータに動作可能に結合された駆動軸と、
   遠心分離操作中に該駆動軸および該ロータを回転させるために、該駆動軸に動作可能に結合されたモータと
   を備え、該モータは、
   （ｉ）筐体と、
   （ｉｉ）該筐体と一体となった複数の実質的に平行なフィンであって、各フィンが該筐体から離間された自由端を有し、該複数のフィンの該自由端が共通の円筒面内に配置される、フィンと、
   （ｉｉｉ）複数の実質的に平行な溝であって、各溝は１対の隣接するフィンの間に配置され、該共通の円筒面と該筐体との間の距離によって規定される溝の深さを有する、複数の実質的に平行な溝と
   を備え、該複数の溝は、共通の溝の深さを有する第１の群の溝と、該共通の溝の深さと同一ではない溝の深さを有する第２の群の溝とを含み、該第１の群の溝および該第２の群の溝は交互配置される、遠心分離機。
2. 前記第２の群の溝のうちの少なくとも２つが異なる溝の深さを有する、請求項１に記載の遠心分離機。
3. 前記第２の群の溝の各々が異なる溝の深さを有する、請求項１または２に記載の遠心分離機。
4. 前記第１の群の溝が、複数の対の隣接するフィンの間に規則的に配置される、請求項１〜３のいずれかに記載の遠心分離機。
5. 溝が１つおきに前記共通の溝の深さを有する、請求項１〜４のいずれかに記載の遠心分離機。
6. 前記共通の溝の深さが、前記第２の群の溝のうちの少なくとも１つの溝の深さより大きい、請求項１〜５のいずれかに記載の遠心分離機。
7. 前記共通の溝の深さが、前記第２の群の溝の各々の溝の深さより大きい、請求項１〜６のいずれかに記載の遠心分離機。
8. 前記第２の群の溝の深さがランダムに選択される、請求項１〜７のいずれかに記載の遠心分離機。
9. 前記異なる溝の深さを有する溝が、前記複数のフィンの間にランダムに分布される、請求項２〜８のいずれかに記載の遠心分離機。
10. 前記複数のフィンの各々がフィン厚を有し、該複数のフィンのうちの少なくとも２つが同一ではないフィン厚を有する、請求項１〜９のいずれかに記載の遠心分離機。
11. 端部フィンが、前記複数のフィンのうちの少なくとも１つのフィン厚より大きいフィン厚を有する、請求項１０に記載の遠心分離機。
12. 前記端部フィンが前記複数のフィンの中で最も大きいフィン厚を有する、請求項１１に記載の遠心分離機。
13. 前記複数のフィンの各々がほぼ円盤形のフィンを備える、請求項１〜１２のいずれかに記載の遠心分離機。
14. 前記筐体は、本体部分と該本体部分と一体化された複数の突起とを含み、該複数の突起は複数の対の隣接するフィンの間に配置され、各突起は、該突起が該本体部分から離れるように延在する距離によって規定される半径方向寸法を有し、各突起は隣接する突起の半径方向寸法と同一ではない半径方向寸法を有する、請求項１〜１３のいずれかに記載の遠心分離機。
15. 前記複数の突起の各々が異なる半径方向寸法を有する、請求項１４に記載の遠心分離機。