遠心分離機用ロータ及び遠心分離機
【課題】長尺のバケットを備えると共に重心位置を低位置にした遠心分離機用ロータ及び遠心分離機の提供。
【解決手段】駆動軸部に接続されて回転可能なハブ１２と、ハブ１２の回転軸O回りに配置された複数のアーム１３と、複数のアーム１３にそれぞれ装着され、それぞれ同一形状の複数のバケット１４と、を備え、各々のバケット１４は各々のアーム１３にそれぞれ同一位置かつ同一形状で揺動可能にピン接合され、各々のアーム１３は、バケット１４を間にピン支持する一対の腕部１３Ａ、１３Ｂを備えて構成されると共に腕部１３Ａ、１３Ｂの間の中心を通り回転軸Oと直交する平面上に延びる中心軸Ｌａが回転軸Oから逸れるように構成され、各々のピン接合の軸Ｌｂは回転軸Oから等距離に配置され、回転軸Oと直交すると共に中心軸Ｌａと直交する遠心分離機用ロータを提供する。
【解決手段】駆動軸部に接続されて回転可能なハブ１２と、ハブ１２の回転軸O回りに配置された複数のアーム１３と、複数のアーム１３にそれぞれ装着され、それぞれ同一形状の複数のバケット１４と、を備え、各々のバケット１４は各々のアーム１３にそれぞれ同一位置かつ同一形状で揺動可能にピン接合され、各々のアーム１３は、バケット１４を間にピン支持する一対の腕部１３Ａ、１３Ｂを備えて構成されると共に腕部１３Ａ、１３Ｂの間の中心を通り回転軸Oと直交する平面上に延びる中心軸Ｌａが回転軸Oから逸れるように構成され、各々のピン接合の軸Ｌｂは回転軸Oから等距離に配置され、回転軸Oと直交すると共に中心軸Ｌａと直交する遠心分離機用ロータを提供する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心分離機用ロータ及び遠心分離機に関し、揺動するバケットを備えた遠心分離機用ロータ及び遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
最高回転速度が３，０００から５，０００ｒｐｍ程度で回転する遠心分離機は、血液や尿等の検査を行う目的で使用され、試料容器を回転可能なバケットに収容するスイングロータを用いることが一般的である。
【０００３】
このスイングロータは、遠心分離機の遠心室内に突出する駆動軸と同軸に延びるハブと、ハブから放射状に半径方向外方に延びる複数のアーム部とを備えている。アーム部はそれぞれ互いに対向する一対のアームが一組となって複数組設けられ、それぞれの一対のアームが試料容器を保持するバケットを回動可能に支持している。具体的には、それぞれの一対のアームには一対の保持ピンが設けられ、バケットには保持ピンによって回転可能に支持されるピン受部が形成される。
【０００４】
スイングロータが回転すると、遠心室内において、アームに支承されたバケットが一対の保持ピンを中心に水平方向に揺動し、試料容器内の試料の遠心分離が行われる。ここで遠心分離を行うためには、アーム部の位置や長さ、バケットのピン保持部を受ける各アームにおけるピンの位置、バケット自体の長さ、バケットに保持された試料容器の長さが、遠心室内の内径と高さとの関係で、寸法上の制約を受ける。
【０００５】
例えば、バケットが水平方向に揺動したときに最大の遠心半径を確保するように、アーム部の長さとピン受部の位置とは可能な限り半径方向外方に設定するのがよいが、バケットの底部が遠心室の内周面に当接しないことが条件である。さらに試料容器自体の長さが長すぎると、遠心作業中にバケットや試料容器が水平方向に揺動したときに試料容器の先端（試料を挿入・排出する開口部分）がロータのハブ上面と当接干渉して試料容器を破損する恐れがあるので、これを避ける必要がある。
【０００６】
以上の問題を解決するため、長尺のバケットを用いても遠心分離中に試料容器の先端がハブの上面に干渉することを防止した構成が特許文献１に開示されている。この構成では、各アームの自由端側を上方に突出させると共に各アームの突出した部分にピン受部が形成され、ピン受部の位置がハブの上面よりも高く設定されている。このピン軸受にバケットを装着することにより、バケットが一対のアームの間で水平方向に回動したとき、バケットに収容された試料容器の先端側はハブの上面上方に配置可能となり、ハブとの干渉が避けられる。
【特許文献１】特表昭６１−５０２３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示される遠心分離機及び遠心分離機用ロータでは、ピン受部の位置が高くなり、ロータ全体の重心位置がロータ上部になるため、回転時の安定性が悪くなるという問題がある。よって本発明は、長尺のバケットを備えると共に重心位置を低位置にして回転安定性を確保した遠心分離機用ロータ及び遠心分離機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、駆動軸部に接続されて回転可能なハブと、該ハブの回転軸回りに配置される複数のアームと、該複数のアームにそれぞれ装着される複数のバケットと、を備え、各々の該バケットは各々の該アームにそれぞれ揺動可能にピン接合され、各々の該アームは、該バケットを間にピン支持する一対の腕部を備えて構成されると共に、該一対の腕部の間の中心を通る中心軸が該回転軸から逸れるように構成されている遠心分離機用ロータを提供する。
【０００９】
上記構成の遠心分離機用ロータにおいて、各々の該アームと各々の該バケットとは、各々の該ピン接合の軸が該回転軸から等距離に配置されるように構成されていることが好ましい。
【００１０】
これらの様な構成によると、ロータが回転しバケットが揺動して水平方向に成った状態で、ピン接合の軸と直交するバケットの軸は、アーム部の中心軸と略一致するのでハブの回転軸を中心とする半径方向の軸と一致することは無い。よってバケットが揺動し水平方向に成った状態で、ハブの中心軸からピン接合位置までの距離とピン接合位置からバケットの外周側の端部までの距離との和が、ハブの回転軸からピン接合位置を通り最外周位置までの距離（回転半径）より大きい値とすることができる。即ち、同一の長さのバケットを用いた際に、バケットの軸方向が半径方向に延びる軸と一致する従来の遠心分離機用ロータにくらべて、同じ形状のバケットを使用した場合に、本発明の遠心分離機用ロータの方が回転軸から最外周位置までの距離（回転半径）を小さくすることができる。従って、長尺のバケットを用いた場合でも、遠心分離機用ロータの回転軸から最外周位置までの距離（半径）の増加を抑制することができる。また上述のように、長尺のバケットを装着できるため、バケットの長さを好適な値とすることにより、バケットが揺動し水平方向に成った状態でバケットの反外周位置になる端部と回転軸周辺のハブとが干渉することが抑制される。よってピン接合位置をハブ上面の上方に逃がしバケットの反外周位置になる端部とハブとの干渉を防止する必要が無く、遠心分離機用ロータの高重心化を抑制することができる。
【００１１】
また複数のアームのうち、隣り合う一のアームと他のアームとの間の距離を大きく採ることができる。よって隣り合う一のアームと他のアームとの間の距離を大きく採ることにより、アームのハブに接続される部分の断面積を大きく採ることができる。遠心分離機用ロータの回転により各々のアームにも遠心力が係るが、上述の断面積を大きく採ることにより、遠心力に対するアームの強度を高めることができるので、より高速回転に耐えられる遠心分離機用ロータを提供することができる。また上述の断面積を大きくしないならば、一対の腕部間の空間を大きくし、ハブの中心軸近傍位置まで一対の腕部間の空間とすることができるので、遠心分離機用ロータは、その回転半径を変えずにより長尺のバケットを保持することができる。
【００１２】
また上記課題を解決するために本発明は、上述のいずれかの遠心分離機用ロータと、該遠心分離機用ロータを駆動する駆動部と、該遠心分離機用ロータを収容するロータ室を画成するロータ室画成部と、該ロータ室画成部上に載置され該ロータ室を閉止・解放するドアと、を備えた遠心分離機を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の遠心分離機用ロータ及び遠心分離機によれば、重心位置を低位置にして回転安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る遠心分離機用ロータ及び遠心分離機について、図１乃至図５に基づき説明する。図１に示される遠心分離機１は、フレーム２と、モータ３と、チャンバー部４と、ドア５と、ロータ部１０とから主に構成されている。フレーム２は、遠心分離機１の骨格を成しており、ハウジング２１で覆われて遠心分離機１の外郭を成している。ハウジング２１内にはモータ３等を駆動制御する図示せぬ制御装置が配置されている。
【００１５】
モータ３はシャフトケース３Ａを有しており、シャフトケース３Ａ内には図示せぬ駆動軸が配置されている。なお、駆動軸の反モータ側の一端にはロータと係合するためのクラウンと呼ばれるカップリング部３Ｂが設けられている。振動等を吸収する防振ゴム等から成るモータ支持部３１によりフレーム２に固定され、シャフトケース３Ａが後述のロータ室４ａ内に突出するように配置されている。
【００１６】
チャンバー部４は、フレーム２に設けられており、上方に開口しロータ部１０を内蔵するロータ室４ａを形成する金属板４Ａと、金属板４Ａの周りに配置される断熱材４Ｂとを備えて構成されている。またチャンバー部４において、ロータ室４ａの底壁となる部分にはモータ３のシャフトケース３Ａが突出する開口部４ｂが形成されている。チャンバー部４においてシャフトケース３Ａが突出する開口部４ｂは、カバー４Ｃが取り付けられて開口部４ｂを塞いでいる。
【００１７】
ドア５は、チャンバー部４上に開閉可能に蝶番接合されており、ロータ室４ａを閉止して密閉すると共に、ロータ部１０を着脱すべくロータ室４ａを開放状態に保てるように構成されている。ドア５の端部であって閉止した状態でチャンバー部４上に位置する部分には、ドア５が閉止された状態を保持するロック機構５Ａが設けられている。このロック機構５Ａをロックすることによりロータ部１０の回転中にドア５が開放されることが防がれる。
【００１８】
ロータ部１０は、シャフトケース３Ａに同軸一体回転するように固定可能に構成され、主にスイングロータボディー１１と、バケット１４とから構成されている。スイングロータボディー１１は、図２に示されるように、ハブ１２とハブ１２の四方に均等配置される四個のアーム部１３とから構成されている。図１に示されるように、ハブ１２は円柱状に構成されており、カップリング部３Ｂに接続される箇所である。四個のアーム部１３は、ハブ１２の回転軸O回りに９０°間隔で配置されると共に前記回転軸Oを対象の中心として点対称な形状に構成されている。よって特に言及しない限り四個のアーム部１３の内の一個のアーム部１３のみについて説明する。アーム部１３は、回転軸Oにと直交する平面上で互いに平行に延びる一対の第一腕部１３Ａ及び第二腕部１３Ｂと、第一腕部１３Ａ及び第二腕部１３Ｂとの間をつなぐ壁部１３Ｅから主に構成されている。第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとは、第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間の中心を通る中心軸Ｌａが回転軸Oから逸れるように構成されている。即ち中心軸Ｌａは、回転軸Oを通り半径方向に延びる軸と一定の距離Ｌ１離れて平行に延出される。
【００１９】
この様な構成を採ることにより、一箇所のアーム部１３（例えば図２の（Ａ）のアーム部１３）と、隣り合う他のアーム部１３（例えば図２の（Ｂ）のアーム部１３）との間の距離を大きくすることができる。具体的には、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと隣り合う他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとがハブ１２から延出される領域Ｓの半径方向と交差する方向の幅を大きく採ることができる。また一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと隣り合う他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとは、回転軸Oから一のアーム部１３の第一腕部１３Ａと他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとの重心Ｃａを結ぶ直線上に、領域Ｓが位置するように構成されている。スイングロータボディー１１を回転させた場合に、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとに遠心力が発生するが、遠心荷重は重心Ｃａと回転軸Oとを結ぶ直線上に作用するため、この遠心力による遠心加重は領域Ｓで負担される。よって領域Ｓの幅を大きく採ることによって領域Ｓにおける半径方向と交差する断面の断面積が大きくなり、領域Ｓの半径方向と交差する断面における単位面積当たりの応力を減じることができる。よって領域Ｓにおける遠心力に対する強度を高めることができ、より高速回転に対応することができる。
【００２０】
またこの領域Ｓの幅は、所定の回転数（本実施の形態では、３，０００から５，０００ｒｐｍ程度）で発生する遠心力に耐えればよいため、過度に幅を大きくする必要はなく、必要最低限の幅があればよい。領域Ｓの幅を必要最低限とした場合、一対の第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間の空間を大きく採ることができる。具体的には壁部１３Ｅをハブ１２近傍位置まで近づけ、壁部１３Ｅから延出される一対の第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの延出量を大きくして一対の第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間の空間を大きくする。
【００２１】
アーム部１３において、第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの互いに対向する面の互いに対向する位置から断面が円形の保持ピン１３Ｃ、保持ピン１３Ｄが突出している。保持ピン１３Ｃ、１３Ｄは、一方の保持ピン１３Ｃから他方の保持ピン１３Ｄへと向かうピン軸Ｌｂが中心軸Ｌａと直交するように配置されている。なお、回転軸Oとピン軸Ｌｂとは直接交差しないが、図２の矢印方向Ｖからの矢視では、直角になっている。またアーム部１３において保持ピン１３Ｃ、１３Ｄは、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ位置のピン軸Ｌｂ位置から壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２が、後述のバケット１４における係止部１４ａ、１４ｂ位置からバケット１４最上部までの距離Ｌ３より大きくなる位置に配置されている。また上述のように、壁部１３Ｅをハブ１２に近づけているため、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄのピン軸Ｌｂ位置からから壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２を大きく採ることができる。
【００２２】
また中心軸Ｌａをずらすことにより領域Ｓにおいて所定の幅が確保されるが、所定の幅が確保された状態であるならば、第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間を拡開してもよい。
【００２３】
バケット１４の一例を図３に示す。一端が閉塞された略円筒状のバケット本体１４Ａと、バケット本体１４Ａの他端開口を閉止するキャップ１４Ｂと、他端開口からバケット本体１４Ａ内に挿入され分離する試料を内蔵する試料容器１４Ｃとから主に構成されている。バケット本体１４Ａの両側面部分には、保持ピン１３Ｃ、保持ピン１３Ｄ（図２）が係合する係止部１４ａ、１４ｂが形成されている。係止部１４ａは図４に示されるように、内周面が略Ｕ字形状を成すように形成されており、係止部１４ｂも同様に形成されている。よってこの係止部１４ａ、１４ｂに保持ピン１３Ｃ、１３Ｄが挿入されることにより、バケット１４がアーム部１３（図２）にピン接合され、バケット１４は、ピン軸Ｌｂを揺動の軸として揺動することができる。ピン接合位置である係止部１４ａ、１４ｂの揺動中心位置から、キャップ１４Ｂ側となるバケット１４の端部（上端部）までの距離Ｌ３は、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ位置から壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２より僅かに小さく構成されている。またピン接合位置である係止部１４ａ、１４ｂ位置から、反キャップ１４Ｂ側となるバケット１４の端部（下端部）までの距離をＬ４と定義する。
【００２４】
バケット１４において、キャップ１４Ｂの直径及びバケット本体１４Ａの係止部１４ａ、１４ｂが形成されている位置の直径は、第一腕部１３Ａから第二腕部１３Ｂまでの間の距離より僅かに小さい程度に構成されている。よってバケット１４が第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間に配置されてピン接合された状態において、バケット１４の中心軸Ｌｃは、常にピン軸Ｌｂと直交を成し、その揺動の軌跡がピン軸Ｌｂと直交する平面と一致する。またバケット１４の重心Ｃｂ位置は、図３、図４に示されるように、上下方向、幅方向において、ほぼ中央位置になる。
【００２５】
このバケット１４を、スイングロータボディー１１に装着した場合、ロータ部１０が回転していない状態では、図１に示されるように、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ（図２）位置からバケット１４の下端が垂下された状態で配置される。
【００２６】
この状態からロータ部１０を回転させた場合、バケット１４がピン軸Ｌｂを軸として揺動し、図５に示されるように長手方向が水平方向と一致する状態になる。この状態においては、バケット１４の重心Ｃｂを通りピン軸Ｌｂと直交する中心軸Ｌｃは、中心軸Ｌａと一致するため、ハブの１２の回転軸Oから放射状に半径方向に延びる軸と一致することは無い。よってバケット１４が水平方向に成った状態で、回転軸Oからピン接合位置Ｐ１までの距離Ｌ５とピン接合位置Ｐ１からバケット１４の外周側の端部（下端部）Ｐ２までの距離Ｌ４との和（Ｌ５＋Ｌ４）が、回転軸Oからピン接合位置を通り最外周位置Ｐ２までの距離であるロータ部１０の回転半径Ｌ６より大きい値とすることができる（Ｌ５＋Ｌ４＞Ｌ６）。故にピン接合位置からバケット１４の外周側の端部までの距離Ｌ４を、回転半径Ｌ６から回転軸Oからピン接合位置までの距離Ｌ５を減じた値より大きくすることができる（Ｌ４＞Ｌ６−Ｌ５）。
【００２７】
従来の遠心分離機ではバケットの軸方向が半径方向に延びる軸と一致するため、従来の遠心分離機における距離Ｌ４’（距離Ｌ４に対応）と距離Ｌ５’ （距離Ｌ５に対応）の和は従来の回転半径Ｌ６’（回転半径Ｌ６に対応）と等しくなり、故に従来の遠心分離機における距離Ｌ４’は回転半径Ｌ６’から距離Ｌ５’を除した値と等しくなる（Ｌ４’＝Ｌ６’−Ｌ５’）。よって回転半径Ｌ６＝回転半径Ｌ６’及び距離Ｌ５＝距離Ｌ５’とした場合、距離Ｌ４＞距離Ｌ４’となり、本実施例における、ピン接合位置からバケット１４の下端部までの距離Ｌ４を、従来の遠心分離機におけるピン接合位置からバケットの下端部までの距離Ｌ４’より大きく採ることができる。
【００２８】
上述のように、スイングロータボディー１１では、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ位置から壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２を大きく採ることができるので、ピン接合位置からバケット１４の上端部までの距離Ｌ３を大きく採ることができる。またピン接合位置からバケット１４の下端部までの距離Ｌ４も大きく採ることができるため、従来の遠心分離機と同径の回転半径Ｌ６を備えるロータ部１０において、従来より長尺のバケット１４を装着することができ、回転半径Ｌ６の増加を抑制することができる。
【００２９】
上述のように、長尺のバケット１４を装着できるため、バケット１４の長さを好適な値とすることにより、バケット１４が揺動し水平方向に成った状態でバケット１４の上端部と回転軸O周辺のハブ１２とが干渉することが抑制される。よってピン接合位置をハブ上面の上方に逃がす等のバケット１４とハブ１２との干渉を防止する構成を採る必要が無く、ロータ部１０の高重心化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の側面断面図。
【図２】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータにおけるスイングロータの平面図。
【図３】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータにおけるバケットの側面断面図。
【図４】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータにおけるバケットの正面図。
【図５】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータの回転状態における平面図。
【符号の説明】
【００３１】
１・・遠心分離機 ２・・フレーム ３・・モータ ３Ａ・・シャフトケース
３Ｂ・・カップリング部 ４・・チャンバー部 ４Ａ・・金属板 ４Ｂ・・断熱材
４Ｃ・・カバー ４ａ・・ロータ室 ４ｂ・・開口部５・・ドア ５Ａ・・ロック機構
１０・・ロータ部 １１・・スイングロータボディー １２・・ハブ１３・・アーム部
１３Ａ・・第一腕部 １３Ｂ・・第二腕部 １３Ｃ・・保持ピン １３Ｄ・・保持ピン
１３Ｅ・・壁部 １４・・バケット１４Ａ・・バケット本体１４Ｂ・・キャップ
１４Ｃ・・試料容器１４ａ・・係止部 １４ｂ・・係止部 ２１・・ハウジング
３１・・モータ支持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は遠心分離機用ロータ及び遠心分離機に関し、揺動するバケットを備えた遠心分離機用ロータ及び遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
最高回転速度が３，０００から５，０００ｒｐｍ程度で回転する遠心分離機は、血液や尿等の検査を行う目的で使用され、試料容器を回転可能なバケットに収容するスイングロータを用いることが一般的である。
【０００３】
このスイングロータは、遠心分離機の遠心室内に突出する駆動軸と同軸に延びるハブと、ハブから放射状に半径方向外方に延びる複数のアーム部とを備えている。アーム部はそれぞれ互いに対向する一対のアームが一組となって複数組設けられ、それぞれの一対のアームが試料容器を保持するバケットを回動可能に支持している。具体的には、それぞれの一対のアームには一対の保持ピンが設けられ、バケットには保持ピンによって回転可能に支持されるピン受部が形成される。
【０００４】
スイングロータが回転すると、遠心室内において、アームに支承されたバケットが一対の保持ピンを中心に水平方向に揺動し、試料容器内の試料の遠心分離が行われる。ここで遠心分離を行うためには、アーム部の位置や長さ、バケットのピン保持部を受ける各アームにおけるピンの位置、バケット自体の長さ、バケットに保持された試料容器の長さが、遠心室内の内径と高さとの関係で、寸法上の制約を受ける。
【０００５】
例えば、バケットが水平方向に揺動したときに最大の遠心半径を確保するように、アーム部の長さとピン受部の位置とは可能な限り半径方向外方に設定するのがよいが、バケットの底部が遠心室の内周面に当接しないことが条件である。さらに試料容器自体の長さが長すぎると、遠心作業中にバケットや試料容器が水平方向に揺動したときに試料容器の先端（試料を挿入・排出する開口部分）がロータのハブ上面と当接干渉して試料容器を破損する恐れがあるので、これを避ける必要がある。
【０００６】
以上の問題を解決するため、長尺のバケットを用いても遠心分離中に試料容器の先端がハブの上面に干渉することを防止した構成が特許文献１に開示されている。この構成では、各アームの自由端側を上方に突出させると共に各アームの突出した部分にピン受部が形成され、ピン受部の位置がハブの上面よりも高く設定されている。このピン軸受にバケットを装着することにより、バケットが一対のアームの間で水平方向に回動したとき、バケットに収容された試料容器の先端側はハブの上面上方に配置可能となり、ハブとの干渉が避けられる。
【特許文献１】特表昭６１−５０２３１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１に示される遠心分離機及び遠心分離機用ロータでは、ピン受部の位置が高くなり、ロータ全体の重心位置がロータ上部になるため、回転時の安定性が悪くなるという問題がある。よって本発明は、長尺のバケットを備えると共に重心位置を低位置にして回転安定性を確保した遠心分離機用ロータ及び遠心分離機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、駆動軸部に接続されて回転可能なハブと、該ハブの回転軸回りに配置される複数のアームと、該複数のアームにそれぞれ装着される複数のバケットと、を備え、各々の該バケットは各々の該アームにそれぞれ揺動可能にピン接合され、各々の該アームは、該バケットを間にピン支持する一対の腕部を備えて構成されると共に、該一対の腕部の間の中心を通る中心軸が該回転軸から逸れるように構成されている遠心分離機用ロータを提供する。
【０００９】
上記構成の遠心分離機用ロータにおいて、各々の該アームと各々の該バケットとは、各々の該ピン接合の軸が該回転軸から等距離に配置されるように構成されていることが好ましい。
【００１０】
これらの様な構成によると、ロータが回転しバケットが揺動して水平方向に成った状態で、ピン接合の軸と直交するバケットの軸は、アーム部の中心軸と略一致するのでハブの回転軸を中心とする半径方向の軸と一致することは無い。よってバケットが揺動し水平方向に成った状態で、ハブの中心軸からピン接合位置までの距離とピン接合位置からバケットの外周側の端部までの距離との和が、ハブの回転軸からピン接合位置を通り最外周位置までの距離（回転半径）より大きい値とすることができる。即ち、同一の長さのバケットを用いた際に、バケットの軸方向が半径方向に延びる軸と一致する従来の遠心分離機用ロータにくらべて、同じ形状のバケットを使用した場合に、本発明の遠心分離機用ロータの方が回転軸から最外周位置までの距離（回転半径）を小さくすることができる。従って、長尺のバケットを用いた場合でも、遠心分離機用ロータの回転軸から最外周位置までの距離（半径）の増加を抑制することができる。また上述のように、長尺のバケットを装着できるため、バケットの長さを好適な値とすることにより、バケットが揺動し水平方向に成った状態でバケットの反外周位置になる端部と回転軸周辺のハブとが干渉することが抑制される。よってピン接合位置をハブ上面の上方に逃がしバケットの反外周位置になる端部とハブとの干渉を防止する必要が無く、遠心分離機用ロータの高重心化を抑制することができる。
【００１１】
また複数のアームのうち、隣り合う一のアームと他のアームとの間の距離を大きく採ることができる。よって隣り合う一のアームと他のアームとの間の距離を大きく採ることにより、アームのハブに接続される部分の断面積を大きく採ることができる。遠心分離機用ロータの回転により各々のアームにも遠心力が係るが、上述の断面積を大きく採ることにより、遠心力に対するアームの強度を高めることができるので、より高速回転に耐えられる遠心分離機用ロータを提供することができる。また上述の断面積を大きくしないならば、一対の腕部間の空間を大きくし、ハブの中心軸近傍位置まで一対の腕部間の空間とすることができるので、遠心分離機用ロータは、その回転半径を変えずにより長尺のバケットを保持することができる。
【００１２】
また上記課題を解決するために本発明は、上述のいずれかの遠心分離機用ロータと、該遠心分離機用ロータを駆動する駆動部と、該遠心分離機用ロータを収容するロータ室を画成するロータ室画成部と、該ロータ室画成部上に載置され該ロータ室を閉止・解放するドアと、を備えた遠心分離機を提供する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の遠心分離機用ロータ及び遠心分離機によれば、重心位置を低位置にして回転安定性を確保することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態に係る遠心分離機用ロータ及び遠心分離機について、図１乃至図５に基づき説明する。図１に示される遠心分離機１は、フレーム２と、モータ３と、チャンバー部４と、ドア５と、ロータ部１０とから主に構成されている。フレーム２は、遠心分離機１の骨格を成しており、ハウジング２１で覆われて遠心分離機１の外郭を成している。ハウジング２１内にはモータ３等を駆動制御する図示せぬ制御装置が配置されている。
【００１５】
モータ３はシャフトケース３Ａを有しており、シャフトケース３Ａ内には図示せぬ駆動軸が配置されている。なお、駆動軸の反モータ側の一端にはロータと係合するためのクラウンと呼ばれるカップリング部３Ｂが設けられている。振動等を吸収する防振ゴム等から成るモータ支持部３１によりフレーム２に固定され、シャフトケース３Ａが後述のロータ室４ａ内に突出するように配置されている。
【００１６】
チャンバー部４は、フレーム２に設けられており、上方に開口しロータ部１０を内蔵するロータ室４ａを形成する金属板４Ａと、金属板４Ａの周りに配置される断熱材４Ｂとを備えて構成されている。またチャンバー部４において、ロータ室４ａの底壁となる部分にはモータ３のシャフトケース３Ａが突出する開口部４ｂが形成されている。チャンバー部４においてシャフトケース３Ａが突出する開口部４ｂは、カバー４Ｃが取り付けられて開口部４ｂを塞いでいる。
【００１７】
ドア５は、チャンバー部４上に開閉可能に蝶番接合されており、ロータ室４ａを閉止して密閉すると共に、ロータ部１０を着脱すべくロータ室４ａを開放状態に保てるように構成されている。ドア５の端部であって閉止した状態でチャンバー部４上に位置する部分には、ドア５が閉止された状態を保持するロック機構５Ａが設けられている。このロック機構５Ａをロックすることによりロータ部１０の回転中にドア５が開放されることが防がれる。
【００１８】
ロータ部１０は、シャフトケース３Ａに同軸一体回転するように固定可能に構成され、主にスイングロータボディー１１と、バケット１４とから構成されている。スイングロータボディー１１は、図２に示されるように、ハブ１２とハブ１２の四方に均等配置される四個のアーム部１３とから構成されている。図１に示されるように、ハブ１２は円柱状に構成されており、カップリング部３Ｂに接続される箇所である。四個のアーム部１３は、ハブ１２の回転軸O回りに９０°間隔で配置されると共に前記回転軸Oを対象の中心として点対称な形状に構成されている。よって特に言及しない限り四個のアーム部１３の内の一個のアーム部１３のみについて説明する。アーム部１３は、回転軸Oにと直交する平面上で互いに平行に延びる一対の第一腕部１３Ａ及び第二腕部１３Ｂと、第一腕部１３Ａ及び第二腕部１３Ｂとの間をつなぐ壁部１３Ｅから主に構成されている。第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとは、第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間の中心を通る中心軸Ｌａが回転軸Oから逸れるように構成されている。即ち中心軸Ｌａは、回転軸Oを通り半径方向に延びる軸と一定の距離Ｌ１離れて平行に延出される。
【００１９】
この様な構成を採ることにより、一箇所のアーム部１３（例えば図２の（Ａ）のアーム部１３）と、隣り合う他のアーム部１３（例えば図２の（Ｂ）のアーム部１３）との間の距離を大きくすることができる。具体的には、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと隣り合う他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとがハブ１２から延出される領域Ｓの半径方向と交差する方向の幅を大きく採ることができる。また一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと隣り合う他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとは、回転軸Oから一のアーム部１３の第一腕部１３Ａと他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとの重心Ｃａを結ぶ直線上に、領域Ｓが位置するように構成されている。スイングロータボディー１１を回転させた場合に、一箇所のアーム部１３の第一腕部１３Ａと他のアーム部１３の第二腕部１３Ｂとに遠心力が発生するが、遠心荷重は重心Ｃａと回転軸Oとを結ぶ直線上に作用するため、この遠心力による遠心加重は領域Ｓで負担される。よって領域Ｓの幅を大きく採ることによって領域Ｓにおける半径方向と交差する断面の断面積が大きくなり、領域Ｓの半径方向と交差する断面における単位面積当たりの応力を減じることができる。よって領域Ｓにおける遠心力に対する強度を高めることができ、より高速回転に対応することができる。
【００２０】
またこの領域Ｓの幅は、所定の回転数（本実施の形態では、３，０００から５，０００ｒｐｍ程度）で発生する遠心力に耐えればよいため、過度に幅を大きくする必要はなく、必要最低限の幅があればよい。領域Ｓの幅を必要最低限とした場合、一対の第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間の空間を大きく採ることができる。具体的には壁部１３Ｅをハブ１２近傍位置まで近づけ、壁部１３Ｅから延出される一対の第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの延出量を大きくして一対の第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間の空間を大きくする。
【００２１】
アーム部１３において、第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの互いに対向する面の互いに対向する位置から断面が円形の保持ピン１３Ｃ、保持ピン１３Ｄが突出している。保持ピン１３Ｃ、１３Ｄは、一方の保持ピン１３Ｃから他方の保持ピン１３Ｄへと向かうピン軸Ｌｂが中心軸Ｌａと直交するように配置されている。なお、回転軸Oとピン軸Ｌｂとは直接交差しないが、図２の矢印方向Ｖからの矢視では、直角になっている。またアーム部１３において保持ピン１３Ｃ、１３Ｄは、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ位置のピン軸Ｌｂ位置から壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２が、後述のバケット１４における係止部１４ａ、１４ｂ位置からバケット１４最上部までの距離Ｌ３より大きくなる位置に配置されている。また上述のように、壁部１３Ｅをハブ１２に近づけているため、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄのピン軸Ｌｂ位置からから壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２を大きく採ることができる。
【００２２】
また中心軸Ｌａをずらすことにより領域Ｓにおいて所定の幅が確保されるが、所定の幅が確保された状態であるならば、第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間を拡開してもよい。
【００２３】
バケット１４の一例を図３に示す。一端が閉塞された略円筒状のバケット本体１４Ａと、バケット本体１４Ａの他端開口を閉止するキャップ１４Ｂと、他端開口からバケット本体１４Ａ内に挿入され分離する試料を内蔵する試料容器１４Ｃとから主に構成されている。バケット本体１４Ａの両側面部分には、保持ピン１３Ｃ、保持ピン１３Ｄ（図２）が係合する係止部１４ａ、１４ｂが形成されている。係止部１４ａは図４に示されるように、内周面が略Ｕ字形状を成すように形成されており、係止部１４ｂも同様に形成されている。よってこの係止部１４ａ、１４ｂに保持ピン１３Ｃ、１３Ｄが挿入されることにより、バケット１４がアーム部１３（図２）にピン接合され、バケット１４は、ピン軸Ｌｂを揺動の軸として揺動することができる。ピン接合位置である係止部１４ａ、１４ｂの揺動中心位置から、キャップ１４Ｂ側となるバケット１４の端部（上端部）までの距離Ｌ３は、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ位置から壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２より僅かに小さく構成されている。またピン接合位置である係止部１４ａ、１４ｂ位置から、反キャップ１４Ｂ側となるバケット１４の端部（下端部）までの距離をＬ４と定義する。
【００２４】
バケット１４において、キャップ１４Ｂの直径及びバケット本体１４Ａの係止部１４ａ、１４ｂが形成されている位置の直径は、第一腕部１３Ａから第二腕部１３Ｂまでの間の距離より僅かに小さい程度に構成されている。よってバケット１４が第一腕部１３Ａと第二腕部１３Ｂとの間に配置されてピン接合された状態において、バケット１４の中心軸Ｌｃは、常にピン軸Ｌｂと直交を成し、その揺動の軌跡がピン軸Ｌｂと直交する平面と一致する。またバケット１４の重心Ｃｂ位置は、図３、図４に示されるように、上下方向、幅方向において、ほぼ中央位置になる。
【００２５】
このバケット１４を、スイングロータボディー１１に装着した場合、ロータ部１０が回転していない状態では、図１に示されるように、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ（図２）位置からバケット１４の下端が垂下された状態で配置される。
【００２６】
この状態からロータ部１０を回転させた場合、バケット１４がピン軸Ｌｂを軸として揺動し、図５に示されるように長手方向が水平方向と一致する状態になる。この状態においては、バケット１４の重心Ｃｂを通りピン軸Ｌｂと直交する中心軸Ｌｃは、中心軸Ｌａと一致するため、ハブの１２の回転軸Oから放射状に半径方向に延びる軸と一致することは無い。よってバケット１４が水平方向に成った状態で、回転軸Oからピン接合位置Ｐ１までの距離Ｌ５とピン接合位置Ｐ１からバケット１４の外周側の端部（下端部）Ｐ２までの距離Ｌ４との和（Ｌ５＋Ｌ４）が、回転軸Oからピン接合位置を通り最外周位置Ｐ２までの距離であるロータ部１０の回転半径Ｌ６より大きい値とすることができる（Ｌ５＋Ｌ４＞Ｌ６）。故にピン接合位置からバケット１４の外周側の端部までの距離Ｌ４を、回転半径Ｌ６から回転軸Oからピン接合位置までの距離Ｌ５を減じた値より大きくすることができる（Ｌ４＞Ｌ６−Ｌ５）。
【００２７】
従来の遠心分離機ではバケットの軸方向が半径方向に延びる軸と一致するため、従来の遠心分離機における距離Ｌ４’（距離Ｌ４に対応）と距離Ｌ５’ （距離Ｌ５に対応）の和は従来の回転半径Ｌ６’（回転半径Ｌ６に対応）と等しくなり、故に従来の遠心分離機における距離Ｌ４’は回転半径Ｌ６’から距離Ｌ５’を除した値と等しくなる（Ｌ４’＝Ｌ６’−Ｌ５’）。よって回転半径Ｌ６＝回転半径Ｌ６’及び距離Ｌ５＝距離Ｌ５’とした場合、距離Ｌ４＞距離Ｌ４’となり、本実施例における、ピン接合位置からバケット１４の下端部までの距離Ｌ４を、従来の遠心分離機におけるピン接合位置からバケットの下端部までの距離Ｌ４’より大きく採ることができる。
【００２８】
上述のように、スイングロータボディー１１では、保持ピン１３Ｃ、１３Ｄ位置から壁部１３Ｅまでの距離Ｌ２を大きく採ることができるので、ピン接合位置からバケット１４の上端部までの距離Ｌ３を大きく採ることができる。またピン接合位置からバケット１４の下端部までの距離Ｌ４も大きく採ることができるため、従来の遠心分離機と同径の回転半径Ｌ６を備えるロータ部１０において、従来より長尺のバケット１４を装着することができ、回転半径Ｌ６の増加を抑制することができる。
【００２９】
上述のように、長尺のバケット１４を装着できるため、バケット１４の長さを好適な値とすることにより、バケット１４が揺動し水平方向に成った状態でバケット１４の上端部と回転軸O周辺のハブ１２とが干渉することが抑制される。よってピン接合位置をハブ上面の上方に逃がす等のバケット１４とハブ１２との干渉を防止する構成を採る必要が無く、ロータ部１０の高重心化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機の側面断面図。
【図２】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータにおけるスイングロータの平面図。
【図３】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータにおけるバケットの側面断面図。
【図４】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータにおけるバケットの正面図。
【図５】本発明の実施の形態にかかる遠心分離機のロータの回転状態における平面図。
【符号の説明】
【００３１】
１・・遠心分離機 ２・・フレーム ３・・モータ ３Ａ・・シャフトケース
３Ｂ・・カップリング部 ４・・チャンバー部 ４Ａ・・金属板 ４Ｂ・・断熱材
４Ｃ・・カバー ４ａ・・ロータ室 ４ｂ・・開口部５・・ドア ５Ａ・・ロック機構
１０・・ロータ部 １１・・スイングロータボディー １２・・ハブ１３・・アーム部
１３Ａ・・第一腕部 １３Ｂ・・第二腕部 １３Ｃ・・保持ピン １３Ｄ・・保持ピン
１３Ｅ・・壁部 １４・・バケット１４Ａ・・バケット本体１４Ｂ・・キャップ
１４Ｃ・・試料容器１４ａ・・係止部 １４ｂ・・係止部 ２１・・ハウジング
３１・・モータ支持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動軸部に接続されて回転可能なハブと、
該ハブの回転軸回りに配置される複数のアームと、
該複数のアームにそれぞれ装着される複数のバケットと、を備え、
各々の該バケットは各々の該アームにそれぞれ揺動可能にピン接合され、
各々の該アームは、該バケットを間にピン支持する一対の腕部を備えて構成されると共に、該一対の腕部の間の中心を通る中心軸が該回転軸から逸れるように構成されていることを特徴とする遠心分離機用ロータ。
【請求項２】
各々の該アームと各々の該バケットとは、各々の該ピン接合の軸が該回転軸から等距離に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の遠心分離機用ロータと、
該遠心分離機用ロータを駆動する駆動部と、
該遠心分離機用ロータを収容するロータ室を画成するロータ室画成部と、
該ロータ室画成部上に載置され該ロータ室を閉止・解放するドアと、を備えたことを特徴とする遠心分離機。
【請求項１】
駆動軸部に接続されて回転可能なハブと、
該ハブの回転軸回りに配置される複数のアームと、
該複数のアームにそれぞれ装着される複数のバケットと、を備え、
各々の該バケットは各々の該アームにそれぞれ揺動可能にピン接合され、
各々の該アームは、該バケットを間にピン支持する一対の腕部を備えて構成されると共に、該一対の腕部の間の中心を通る中心軸が該回転軸から逸れるように構成されていることを特徴とする遠心分離機用ロータ。
【請求項２】
各々の該アームと各々の該バケットとは、各々の該ピン接合の軸が該回転軸から等距離に配置されるように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項３】
請求項１又は請求項２のいずれかに記載の遠心分離機用ロータと、
該遠心分離機用ロータを駆動する駆動部と、
該遠心分離機用ロータを収容するロータ室を画成するロータ室画成部と、
該ロータ室画成部上に載置され該ロータ室を閉止・解放するドアと、を備えたことを特徴とする遠心分離機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−８２５１４（Ｐ２０１０−８２５１４Ａ）
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２５２１８５（Ｐ２００８−２５２１８５）
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月１５日（２０１０．４．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月３０日（２００８．９．３０）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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