JP4967841B2 - 遠心分離機用ロータ及びこれを備えた遠心分離機 - Google Patents

Description

本発明は、医学、薬学、遺伝子工学等の分野で使用される遠心分離機用ロータとこれを備えた遠心機分離機に関するものである。

一般にロータの最高回転速度が１０，０００〜１５，０００ｒｐｍ程度である遠心分離機では、ロータを回転駆動するためのロータ室内が大気圧の状態で運転されることが多い。この場合、ロータの回転中に発生する空気とロータとの摩擦熱が大きくなることが知られている。この摩擦熱を小さく抑えるためにはロータの表面をできる限り凹凸の無い形状とすれば良く、そのために試料を保持するための試料保持穴の上部をカバーで覆ったりしている（例えば、特許文献１参照）。

又、遠心分離機においては、発熱を抑えるために冷凍機によってロータ室を強制冷却する方式や、ロータが回転する際の空気の流れを利用して遠心分離機の外部からロータ室内に空気を取り込んで空冷する方式が採られている。

このような遠心分離機に使用されるロータは、回転中に発生する空気の流れや圧力の影響による振動の発生を防止するために遠心分離機の駆動軸に固定されるのが一般的であるが、複数種のロータを同一の遠心分離機で使用する場合もあるため、使用者の使い勝手も考慮してロータを着脱可能に締結する必要がある。

ここで、試料保持穴の上部をカバーで覆ったロータの締結構造の一例を図６に示す。

図６はロータの締結部の断面図であり、ロータ１０１は、ロータボディ１０２の上面にカバー１０３を着脱可能に被着して構成されており、ロータボディ１０２の中心部には、モータの駆動軸１３５の先端部が挿入される円孔状のカップリング部１０２ａが形成されている。

又、ロータボディ１０２の中心（カップリング部１０２ａの周囲）に形成されたボス部１０２Ａの外周にはネジ部１０２ｃが形成されており、ボス部１０２Ａの上端面には、当該ロータ１０１を駆動軸１３５の上端ネジ部１３５ａに取り付けるためのナット１０４が間に皿バネ１０５を挟んで中心軸Ｎ方向（図６の上下方向）に移動可能に螺合しており、これらのナット１０４と皿バネ１０５がロータボディ１０２から脱落しないようにボス部１０２Ａの前記ネジ部１０２ｃには円筒状の固定ホルダ１０６が螺着されている。

他方、前記カバー１０３の中心部には中心軸Ｎを中心とする円孔状の貫通孔１０３ａが形成されており、カバー１０３は略円筒状のハンドル１０７によってロータボディ１０２に着脱可能に取り付けられる。

上記ハンドル１０７は、下端部に形成された小径円筒状の軸部１０７Ａとその上方に形成された大径円筒状の握り部１０７Ｂとで構成されており、軸部１０７Ａの外径はカバー１０３の前記貫通孔１０３ａの内径よりも僅かに小さく設定され、握り部１０７Ｂの外径は貫通孔１０３ａの内径よりも大きく設定されている。そして、輪止め１１０によってハンドル１０７とカバー１０３は一体に形成されている。このハンドル１０７の軸部１０７Ａの内周にはネジ部１０７ａが形成されており、握り部１０７Ｂの中心には円孔状の嵌合孔１０７ｂが形成されている。

而して、使用者がロータボディ１０３を駆動軸１３５の先端部に取り付ける場合、ロータボディ１０２のカップリング部１０２ａに駆動軸１３５の先端部を通し、駆動軸１３５の先端部に形成されたネジ部１３５ａにナット１０４を締め付ける。軸部１０７Ａの内周に形成されたネジ部１０７ａを固定ホルダ１０６のネジ部１０６ａに螺合し、握り部１０７Ｂを握ってハンドル１０７を回して軸部１０７Ａのネジ部１０７ａを固定ホルダ１０６のネジ部１０６ａに締め付ければ、カバー１０３をハンドル１０７によってロータボディ１０２に締結することができる。
特開平６−１９０３０３号公報

しかし、上記締結構成では、図６に示すようにナット１０４が駆動軸１３５のネジ部１３５ａに完全にネジ込まれておらず、ロータ１０１と駆動軸１３５との締結が行われていなくても、ロータボディ１０２にカバー１０３を取り付けることができる。このようにロータ１０１が駆動軸１３５に締結されていない状態で運転してしまうと、駆動軸１３５とロータボディ１０２との間で滑りが生じて駆動軸１３５からの回転トルクがロータ１０１に伝達されなくなり、所期の遠心分離ができないという問題がある。又、ロータ１０１の締結が不完全な状態で駆動軸１３５を回転させた場合、回転トルクがロータ１０１に伝達されても、回転中に異常な振動が発生する可能性がある。

又、図６に示す従来の締結構造においては、ロータボディ１０２とナット１０４の間に皿バネ１０５を設けてナット１０４に緩みが発生しないにしているが、皿バネ１０５による緩み防止だけでは高速回転時の振動の発生を防ぐことは困難であり、ナット１０４の締め付けを忘れた場合には、ロータ１０１の固定がされないで異常な振動が発生してしまう。

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、駆動軸への締結がなされない状態での回転を未然に防いで異常振動の発生を抑えることができる遠心分離機用ロータ及びこれを備えた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、試料を収容して回転するロータボディと、該ロータボディを駆動軸に締結するための締結部材と、前記ロータボディに取り付けられるハンドルと、該ハンドルによって前記ロータボディに着脱可能に取り付けられるカバーを有する遠心分離機用ロータにおいて、前記ハンドルに袋状部を形成し、該ハンドルの袋状部の上壁に、前記締結部材の外径よりも小さな内径の貫通孔を設け、前記締結部材が前記駆動軸に締結されていない状態では該締結部材が前記ハンドルの袋状部に当接して該ハンドルの前記ロータボディへの螺合を阻止するようにしたことを特徴とする。

請求項２記載の発明は、前記締結部材を締め付けない状態における前記ロータボディのネジ部の開始位置から締結部材の上端面までの高さＨ１を前記ハンドルの下端面から袋状部の内側端面までの高さＨ２以上（Ｈ１≧Ｈ２）に設定したことを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１〜２の何れかに記載の遠心分離機用ロータを含んで遠心分離機を構成したことを特徴とする。

本発明によれば、ハンドルに袋状部を形成し、締結部材が駆動軸に締結されていない状態では該締結部材がハンドルの袋状部に当接して該ハンドルのロータボディへの螺合を阻止するようにしたため、カバーをロータボディに取り付けようとしてハンドルを回してもハンドルを締め付けることができず、このことによって使用者に締結部材の締め忘れを知らせることができる。従って、締結部材を確実に締め付けてロータボディを駆動軸に完全に締結しなければカバーを取り付けることができず、使用者は締結部材によってロータボディを駆動軸に締結した後にハンドルを回してカバーを取り付け、カバーが取り付けられたロータを回転駆動して所期の遠心分離を行うことができる。このため、締結部材を締め付け忘れてロータを駆動軸に締結しないまま該ロータを回転駆動するという不具合の発生を未然に防ぐことができ、駆動軸からロータに駆動トルクを確実に伝達してロータを所定の速度で回転させ、所望の遠心分離を安定的に行うことができるとともに、ロータの異常振動を確実に防ぐことができる。

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の破断側面図であり、図示の遠心分離機３０は、駆動装置であるモータ３１、ロータ室３２等を備え、モータ３１は、振動等を吸収する防振ゴム等から成るモータ支持部３３によってフレーム３４に固定されている。

又、モータ３１の上部はロータ室３２内に突出しており、該モータ３１の駆動軸３５の先端部には本発明に係るロータ１が装着されている。そして、ロータ室３２の上部にはドア３６が設置されており、ロータ１は、ドア３６を破線にて示すように開けてロータ室３２の上方から着脱される。

次に、本発明に係るロータ１の具体的な構成を図２〜図５に基づいて説明する。

図２は本発明に係るロータの正断面図、図３及び図４は図２のＡ部拡大詳細図、図５は同ロータの分解部分断面図である。

ロータ１は、略円錐台状のロータボディ２の上面に略円板状の着脱可能なカバー３を被着して構成されており、ロータボディ２の中心部には、モータ２１の駆動軸３５の先端部が挿入される円孔状のカップリング部２ａが形成されている。又、ロータボディ２の外周部には円穴状の複数の試料体保持部２ｂが斜めに形成されており、これらの試料体保持部２ｂには、遠心分離すべき試料が収容された試験管等の不図示の試料保持容器が挿入される。

更に、ロータボディ２の中心（カップリング部２ａの周囲）に形成されたボス部２Ａの外周にはネジ部２ｃが形成されており、ボス部２Ａの上端面には、当該ロータ１を駆動軸３５のネジ部３５ａに取り付けるための締結部材であるナット４が間に皿バネ５を挟んで中心軸Ｎ方向（図の上下方向）に移動可能に螺合しており、これらのナット４と皿バネ５がロータボディ２から脱落しないようにボス部２Ａの前記ネジ部２ｃには円筒状の固定ホルダ６が螺着されている。尚、ナット４の上端中心部には六角孔４ａが形成されており、固定ホルダ６の下端部外周にはネジ部６ａが形成されている。

他方、前記カバー３の中心部には中心軸Ｎを中心とする円孔状の貫通孔３ａが形成されており、カバー３は略円筒状のハンドル７によってロータボディ２に着脱可能に取り付けられている。

上記ハンドル７は、袋ナット状の部材であって、下端部に形成された小径円筒状の軸部７Ａとその上方に形成された大径円筒状の握り部７Ｂとで構成されており、握り部７Ｂの中央には袋状部７Ｃが一体に形成されている。ここで、軸部７Ａの外径はカバー３の前記貫通孔３ａの内径よりも僅かに小さく設定され、握り部７Ｂの外径は貫通孔３ａの内径よりも大きく設定されている。そして、このハンドル７の軸部７Ａの内周にはネジ部７ａが形成されており、袋状部７Ｃの内部には嵌合孔７ｂが形成されている。又、ハンドル７の袋状部７Ｃの上壁の中心には六角レンチ等の不図示の工具を差し込むための円孔状の貫通孔７ｃが形成されている。ここで、図５に示すように貫通孔７ｃの内径φＤ１はナット４の外径φＤ２よりも小さく設定されている（φＤ１＜φＤ２）。

而して、ハンドル７は、その軸部７Ａをカバー３の貫通孔３ａに上方から通し、該軸部７Ａの内周に形成されたネジ部７ａを固定ホルダ６のネジ部６ａに螺合させ、握り部７Ｂを握って該ハンドル７を回して軸部７Ａのネジ部７ａを固定ホルダ６のネジ部６ａに締め付けることによってカバー３をロータボディ２に取り付ける。尚、このとき、カバー３の外周は、図２に示すように、ロータボディ２の外周に凹凸嵌合して該ロータボディ２の外周によって固定される。

上述のようにハンドル７によってカバー３をロータボディ２に取り付けると、ハンドル７の握り部７Ｂに形成された嵌合孔７ｂに固定ホルダ６の外周が嵌合するとともに、握り部７Ｂの下面がカバー３の上面に密着し、嵌合孔７ｂと固定ホルダ６の外周及び握り部７Ｂとカバー３の上面とはＯリング等の弾性シールリング８，９によって気密にシールされる。そして、カバー３は、ハンドル７の軸部７Ａの外周に固定された止め輪１０によってハンドル７から脱落しないように取り付けられている。尚、ハンドル７の握り部７Ｂの下面と止め輪１０との間の距離は、カバー３の厚みより僅かに大きく設定されており、図３に示すようにカバー３を取り付けた状態では、該カバー３と止め輪１０との間には微小な隙間が形成されるよう構成されている。

而して、使用者がロータボディ２を駆動軸３５の先端部に取り付ける場合、ロータボディ２のカップリング部２ａに駆動軸３５の先端部に通し、駆動軸３５の先端部に形成されたネジ部３５ａにナット４を締め付ける。その後、カバー３をハンドル７によってロータボディ２に締結するため、軸部７Ａの内周に形成されたネジ部７ａを固定ホルダ６のネジ部６ａに螺合し、握り部７Ｂを握ってハンドル７を回して軸部７Ａのネジ部７ａを固定ホルダ６のネジ部６ａに締め付ける。

ところで、図４に示すように、使用者がナット４を駆動軸３５の先端のネジ部３５ａに締め付け忘れたためにナット４が締結位置から浮き上がっている状態において、カバー３をロータボディ２に取り付けるために、ハンドル７の軸部７Ａの内周に形成されたネジ部７ａを固定ホルダ６のネジ部６ａに螺合させようとしても、浮き上がったナット４にハンドル７の袋状部７Ｃの上壁が当接し、ハンドル７のネジ部７ａが固定ホルダ６のネジ部６ａに螺合しない。このため、その状態でハンドル７を回しても、該ハンドル７は回転しているだけで固定ホルダ６のネジ部６ａに螺合せず、これによって使用者はナット４の締め付け忘れに気づくことができる。

ここで、上記効果を得るためには、図５に示すように、ナット４を締め付けない状態におけるロータボディ２のネジ部２ｃの開始位置からナット４の上端面までの高さＨ１は、ハンドル７の下端面から袋状部７Ｃの内側端面までの高さＨ２以上（Ｈ１≧Ｈ２）である必要がある。即ち、Ｈ１≧Ｈ２の関係が成立すれば、ナット４の締め付けがなされないままの状態でハンドル７が固定ホルダ６のネジ部６ａに螺合することはあり得ない。

而して、使用者がナット４の締め付け忘れに気づくと、ナット４を駆動軸３５のネジ部３５ａに確実に締め付けてロータボディ２を駆動軸３５に締結し、その後、ハンドル７の付いたカバー３をロータボディ２に取り付けても、ナット４とハンドル７の袋状部７Ｃの上壁とが干渉することがないため、ハンドル７のネジ部７ａを固定ホルダ６のネジ部６ａに螺合し、握り部７Ｂを握ってハンドル７を回して軸部７Ａのネジ部７ａを固定ホルダ６のネジ部６ａに締め付ければ、図３に示すようにカバー３をハンドル７によってロータボディ２に確実に締結することができる。

ところで、本実施の形態では、ハンドル７の袋状部７Ｃの上壁の中心に貫通孔７ｃを形成したため、ナット４が不完全に締め付けられた状態でハンドル７によってカバー３を取り付けた際には、カバー３を取り外すことなく、貫通孔７ｃから六角レンチ等の不図示の工具をハンドル７内に差し込んでナット４の六角孔４ａに工具の先端を嵌め込み、工具を回してナット４を増し締めすることができるために便利である。ここで、前述のように貫通孔７ｃの内径φＤ１はナット４の外径φＤ２よりも小さく設定されている（φＤ１＜φＤ２）ため、ナット４が貫通孔７ｃを通過することはなく、ナット４を締め付け忘れた場合には、該ナット４がハンドル７の袋状部７Ｃに確実に当接して使用者にナット４の締め付け忘れを認知させることができる。

以上のように、本発明によれば、ハンドル７に袋状部７Ｃを形成し、ナット４が駆動軸３５に締結されていない状態では該ナット４がハンドル７の袋状部７Ｃに当接して該ハンドル７の固定ホルダ６への螺合を阻止するようにしたため、カバー３をロータボディ２に取り付けようとしてハンドル７を回しても該ハンドル７を締め付けることができず、このことによって使用者にナット４の締め忘れを知らせることができる。従って、ナット４を確実に締め付けてロータボディ２を駆動軸３５に完全に締結しなければカバー３を取り付けることができず、使用者はナット４によってロータボディ２を駆動軸３５に締結した後にハンドル７を回してカバー３をロータボディ２に取り付け、カバー３が取り付けられたロータ１を回転駆動して所期の遠心分離を行うことができる。このため、ナット４を締め付け忘れてロータ１を駆動軸３５に締結しないまま該ロータ１を回転駆動するという不具合の発生を未然に防ぐことができ、駆動軸３５からロータ１に駆動トルクを確実に伝達してロータ１を所定の速度で回転させ、所望の遠心分離を安定的に行うことができるとともに、ロータ１の異常振動を確実に防ぐことができる。

本発明に係る遠心分離機の破断側面図である。 本発明に係る遠心分離機用ロータの正断面図である。 図２のＡ部拡大詳細図（ナットが正常に締め付けられた状態）である。 図２のＡ部拡大詳細図（ナットを締め付け忘れた状態）である。 本発明に係る遠心分離機用ロータの分解部分断面図である。 ロータの締結構造の従来例を示す部分断面図である。

１ ロータ
２ ロータボディ
２Ａ ロータボディのボス部
２ａ ロータボディのカップリング部
２ｂ ロータボディの試料体保持部
２ｃ ロータボディのネジ部
３ カバー
３ａ カバーの貫通孔
４ ナット（締結部材）
４ａ ナットの六角孔
５ 皿バネ
６ 固定ホルダ
６ａ 固定ホルダのネジ部
７ ハンドル
７Ａ ハンドルの軸部
７Ｂ ハンドルの握り部
７Ｃ ハンドルの袋状部
７ａ ハンドルのネジ部
７ｂ ハンドルの嵌合孔
７ｃ ハンドルの貫通孔
８，９ 弾性シールリング
１０ 止め輪
３０ 遠心分離機
３１ モータ
３２ ロータ室
３３ モータ支持部
３４ フレーム
３５ 駆動軸
３５ａ 駆動軸のネジ部
３６ ドア
φＤ１ ハンドルの貫通孔の内径
φＤ２ ナットの外径
Ｈ１ ロータボディのネジ部の開始位置から締結部材の上端面までの高さ
Ｈ２ ハンドルの下端面から袋状部の内側端面までの高さ
Ｎ 中心軸

Claims (3)

1. 試料を収容して回転するロータボディと、該ロータボディを駆動軸に締結するための締結部材と、前記ロータボディに取り付けられるハンドルと、該ハンドルによって前記ロータボディに着脱可能に取り付けられるカバーを有する遠心分離機用ロータにおいて、
   前記ハンドルに袋状部を形成し、該ハンドルの袋状部の上壁に、前記締結部材の外径よりも小さな内径の貫通孔を設け、前記締結部材が前記駆動軸に締結されていない状態では該締結部材が前記ハンドルの袋状部に当接して該ハンドルの前記ロータボディへの螺合を阻止するようにしたことを特徴とする遠心分離機用ロータ。
2. 試料を収容して回転するロータボディと、該ロータボディを駆動軸に締結するための締結部材と、前記ロータボディに取り付けられるハンドルと、該ハンドルによって前記ロータボディに着脱可能に取り付けられるカバーを有する遠心分離機用ロータにおいて、
   前記ハンドルに袋状部を形成し、該ハンドルの袋状部の上壁に、前記締結部材の外径よりも小さな内径の貫通孔を設け、前記締結部材が前記駆動軸に締結されていない状態では前記ロータボディのネジ部の開始位置から締結部材の上端面までの高さＨ１を前記ハンドルの下端面から袋状部の内側端面までの高さＨ２以上に設定し、前記締結部材を締め付けない状態では、該締結部材が前記ハンドルの袋状部に当接して該ハンドルの前記ロータボディへの螺合を阻止するようにしたことを特徴とする遠心分離機用ロータ。
3. 請求項１〜２の何れかに記載の遠心分離機用ロータを備えたことを特徴とする遠心分離機。

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