遠心分離機
【課題】
立ち上げ部を乗り越えてシールラバー上面に達した、もしくはシールラバー上面で発生した結露水をドレン孔から効果的に排出できる遠心分離機を提供する。
【解決手段】
分離する試料を保持して回転するロータと、ロータを回転させる駆動装置と、駆動装置の一部を貫通させる貫通穴を有しロータを収納するチャンバ６と、チャンバの貫通穴と駆動軸の間に嵌着されたシール部材と、チャンバを冷却する冷却装置と、チャンバの開口部を密閉するドアと、チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔と、駆動装置や冷却装置の運転を制御する制御装置を有する遠心分離機において、シール部材９の上面に結露水の流れを誘導するための突起１０を設けた。突起１０は、シール部材９の回転中心２５を基準に回転対称性を持つように形成され、ロータの回転によって生ずる風の流れ（３１）を利用して外周側に結露水を導水する（３３〜３６）。
立ち上げ部を乗り越えてシールラバー上面に達した、もしくはシールラバー上面で発生した結露水をドレン孔から効果的に排出できる遠心分離機を提供する。
【解決手段】
分離する試料を保持して回転するロータと、ロータを回転させる駆動装置と、駆動装置の一部を貫通させる貫通穴を有しロータを収納するチャンバ６と、チャンバの貫通穴と駆動軸の間に嵌着されたシール部材と、チャンバを冷却する冷却装置と、チャンバの開口部を密閉するドアと、チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔と、駆動装置や冷却装置の運転を制御する制御装置を有する遠心分離機において、シール部材９の上面に結露水の流れを誘導するための突起１０を設けた。突起１０は、シール部材９の回転中心２５を基準に回転対称性を持つように形成され、ロータの回転によって生ずる風の流れ（３１）を利用して外周側に結露水を導水する（３３〜３６）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却装置を有する遠心分離機に関し、特に、冷却時にロータ室内に溜まる結露水をロータ室外に効率よく排出することができる遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、分離する試料（例えば、培養液や血液など）をチューブやボトルを介してロータに挿入し、ロータを高速に回転させることで試料の分離や精製を行う。設定されるロータの回転速度は用途によって異なり、用途に合わせて低速（数千回転程度）から高速（最高回転速度は１５０，０００ｒｐｍ）までの製品群が提供されている。用いられるロータは様々なタイプがあり、チューブ穴が固定角度式で高回転速度に対応できるアングルロータや、チューブを装填したバケットがロータの回転に伴って垂直状態から水平状態に揺動するスイングロータなどがある。また、超高回転速度で回転させて少量の試料に高遠心加速度をかけるロータや、低回転速度となるが大容量の試料を扱えるロータなど様々な大きさのものがある。
【０００３】
分離される試料によっては低温状態を保持しなければならないものがあるが、試料を保持して回転するロータを、大気中で高速回転させるとロータの外表面とロータ室内の空気との間に発生する摩擦熱により温度が上昇してしまう。そのため、多くの遠心分離機には冷却装置が搭載されており、試料を冷却して所定の温度に保持できるようにしている。このような冷却装置を有する遠心分離機では、遠心分離を行った後にドアを開閉してロータ室を外気に曝した場合に、ロータ室の側壁に結露が発生することがあり、そのため特許文献１や特許文献２に開示されているように、ロータ室を形成するチャンバの底部にドレン孔を形成し、発生した結露水をドレン孔からドレン配管を介して外部に排出するように構成している。
【０００４】
ここで図８を参照しながら従来の遠心分離機の構造について説明する。図８は従来の遠心分離機１０１の縦断面図であり、チャンバ１０６によってロータ室１０５が形成され、ロータ室１０５内でロータ２が駆動装置１１によって回転駆動される。チャンバ１０６の周囲には冷凍配管１８が巻かれる。冷凍配管１８の出口側は、冷凍配管を介して圧縮機１７ａに接続され、圧縮機１７ａの出口側は配管を介して凝縮器１７ｂに接続される。凝縮器１７ｂの出力側は、図示しない絞り機構を介して冷凍配管１８に接続される。これら、冷凍配管１８、圧縮機１７ａ、凝縮器１７ｂ、絞り機構等が冷却装置を構成し、冷凍配管１８内に冷媒を通過させることでチャンバ１０６を効果的に冷却する。このように遠心分離運転時にチャンバ１０６を冷却することにより、ロータ室１０５内で回転駆動されるロータ２の外表面とロータ室１０５内の空気との間に発生する摩擦熱によるロータ２の温度上昇を抑えるようにしている。
【０００５】
ロータ２を所望の低温状態、例えば４℃に保持するためにはチャンバ１０６を０℃付近に冷却する必要があるが、このように冷却している状態で運転停止直後にドア７を開けると外気がロータ室１０５内に流入し、外気に含まれる水分が冷えたチャンバ１０６の内表面に結露して結露水が発生することがある。発生した結露水は、チャンバ１０６の壁面に沿って落下し、チャンバ１０６の底部に溜まる。結露水がロータ室１０５内に溜まると、ロータ２の回転時にロータ室１０５内に発生する風の流れを結露水が妨げることになり、ロータ２を回転駆動する駆動装置１１の抵抗が増大してしまう。また、ロータ室１０５内に発生する風の流れと共に結露水が巻き上がり、試料内に入り込む恐れや、バケット３内に結露水が入りこむ恐れがあり得た。
【０００６】
そこで、特許文献２に開示されている遠心分離機では、チャンバ１０６の底部にドレン孔１１３を形成し、発生した結露水をドレン孔１１３からドレン配管１１４へと流し、ドレンチューブ１１５を通って遠心分離機１０１の機外へ排出するようにしていた。ロータ室１０５内に溜まった結露水は、ロータ２の回転時にロータ室１０５内に発生する風の流れを受けて、駆動装置１１の回転軸を中心にチャンバ１０６底部を回りながら、駆動装置１１の回転軸中心に向かって螺旋状に流れていく。チャンバ１０６の底部には略垂直に立ち上がる円筒状の立ち上げ部が設けられるため、結露水は立ち上げ部１０９ａの周りに集まり、立ち上げ部１０９ａに張り付くように立ち上げ部１０９ａの外周をロータ２の回転方向と同方向に回る。立ち上げ部１０９ａは、駆動装置１１の外周面に嵌着されたシールラバー１０９と一体に構成される。ドレン孔１１３にはドレン配管１１４が接続され、ロータ２の回転によってチャンバ１０６底部に発生する結露水の流れをドレン配管１１４の方向に導き、結露水を効率良く機外に排出するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公昭５２−４２４４５号公報
【特許文献２】特開２００６−３４６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、従来の構成では、ロータ２の回転が大きくて風速が大きい場合や、結露水の量が多い状態であると、結露水が立ち上げ部１０９ａの外周を回っているうちに、結露水の一部が立ち上げ部１０９ａを乗り越えて上端開口部を覆うシールラバー１０９の平坦面１０９ｂに達し、平坦面１０９ｂを駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れてしまう現象が起こることがあった。このように結露水がシールラバー１０９の平坦面１０９ｂに達してしまうと、ロータ２の回転によって発生する風の影響から、ロータ２の回転時に、立ち上げ部１０９ａの外周側に開口せしめたドレン孔１１３から結露水の排出が困難となってしまう。
【０００９】
この対策として、風速が大きい、或いは結露水の量が多い状態でも結露水が立ち上げ部１０９ａを乗り越えないよう、立ち上げ部１０９ａの高さを十分高くすることが考えられる。しかしながら、立ち上げ部１０９ａの高さを高くするためには、チャンバ１０６の高さも高くせざるを得ず、それに伴い遠心分離機１０１本体の高さも高くなってしまうため、使用者の使い勝手を損なうことになる。
【００１０】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータ室内にたまった結露水を効果的にロータ室の外部に排出できる遠心分離機を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、シールラバー上面に存在する結露水を、立ち上げ部の外周面に開口せしめたドレン孔まで誘導して効果的に排出できるようにした遠心分離機を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、シールラバーの形状の改良だけで結露水の排出効率向上を達成させて製造コストの上昇を抑えた遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１４】
本発明の一つの特徴によれば、分離する試料を保持して回転するロータと、ロータを回転させる駆動装置と、駆動装置の一部を貫通させる貫通穴を有しロータを収納するチャンバと、チャンバの貫通穴と駆動軸の間に嵌着されたシール部材と、チャンバを冷却する冷却装置と、チャンバの開口部を密閉するドアと、チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔と、駆動装置や冷却装置の運転を制御する制御装置とを有する遠心分離機において、シール部材の上面に結露水の流れを誘導するための凹凸部を設けた。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、チャンバの貫通穴には、下方から上方に立ち上がる立ち上がり部が形成され、シール部材は立ち上がり部に装着される。シール部材は、中央部に駆動装置に接続させる接続部が形成され、接続部から外周側の立ち上がり部への装着部に円環部分を有する。凹凸部は円環部分の上面に形成され、ドレン孔はチャンバの立ち上がり部に形成される。また、凹凸部は、円環部分の最内周部から外周側に向けて延びるように形成され、シール部材の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水を、シール部材の外周縁に誘導するような構成とした。凹凸部は、好ましくは円環部分の最内周部分から外周側に向けて延びるように形成される。
【００１６】
本発明のさらに他の特徴によれば、凹凸部は、シール部材の回転中心を基準に回転対称性を持つように形成され、例えば、シール部材の上面に螺旋状に形成される。この凹凸部は、結露水の流れをせき止める、或いは、跳ね上げるための突起又は段差とするのが好ましいが、結露水を導水するための溝部としても良い。溝部としても溝の方向を考慮して風の流れを利用するようにすれば効果的に外周側に導水することができる。シール部材はゴム製であり、シール部材の下面は平坦に形成され、下面に断熱材等を接着しやすいような形状に構成される。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔を有する遠心分離機において、チャンバの貫通穴と駆動軸の間に嵌着されたシール部材の上面に結露水の流れを誘導する凹凸部を設けたので、立ち上げ部を乗り越えた結露水やシール部材の上面で発生した結露水を、シール部材の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく水の流れを利用して、効率よく所定方向に誘導することが可能となる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、シール部材は円環部分を有し、凹凸部は円環部分の上面に設けられるので、シール部材の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水をシール部材の外周縁に誘導して立ち上げ部の外周面に落下させることが可能となり、結露水がドレン孔から排出されずシール部材の上面を回り続けることを防止できる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、ドレン孔は立ち上がり部に形成されるので、立ち上げ部の外周面に落とされた結露水をドレン孔を介して効果的に機外に排出することができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、凹凸部は円環部分の最内周部から外周側に向けて延びるように形成されるので、シール部材の上面を螺旋状に流れる結露水が、突起に対して小さい角度で衝突するため、結露水が突起を乗り越え難く、結露水の流れを所定の方向へ誘導することができる。また、ロータ室内を旋回する風に対しても小さい角度で衝突するため、風の流れが受ける抵抗を小さくでき、風損の上昇を抑えられる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、凹凸部は円環部分の内周側から最外周部まで連続して形成されるので、結露水を効率よく外周側に位置するドレン孔まで導くことができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、凹凸部はシール部材の回転中心を基準に回転対称性を持つように形成されるので、ロータの回転によって発生する風の影響によって円環部分の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水を、均等に外周側に導くことができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、凹凸部はシール部材の上面に螺旋状に設けられるので、ロータの回転によって発生する風の影響によって円環部分の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水を、シール部材の外周側に効果的に誘導することができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、凹凸部は結露水の流れをせき止めるための突起又は段差であるので、シール部材と一体構成で容易に製造することができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、凹凸部は結露水を導水するための溝部であるので、ロータ室内を旋回する風に対して影響の少ない導水手段を実現できる。
【００２６】
請求項１０の発明によれば、シール部材はゴム製であるので、安価な部材で製造でき、しかもシール部材の下面は平坦に形成されるので、シール部材の下面に断熱材などを容易に貼付することができる。
【００２７】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のロータ室５付近の部分拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ部の断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ部の断面図であり、本発明の実施例に係る突起の形状を示す図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ部の断面に相当する図であり、本発明の実施例の変形例に係る突起の形状を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る遠心分離機のシールラバー３９の上面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る遠心分離機のシールラバー４９の上面図である。
【図８】従来の遠心分離機１０１の全体構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、上下方向は図１に示す方向であるとして説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施例に係る遠心分離機１の縦断面図である。遠心分離機１は、箱形の板金やプラスチックなどで製作される筐体２３の内部にロータ室５が形成するためのチャンバ６が設けられ、その内部はドア７によって開閉される。ドア７は、蝶番２２を中心として上下に回動してチャンバ６を開閉する。チャンバ６の上端開口部周縁にはゴム等の弾性材から成るドアパッキン８が嵌着されており、このドアパッキン８にドア７が密着することによって、ロータ室５内の気密性が確保される。チャンバ６の外周には冷凍配管１８が巻装され、圧縮機１７ａ及び凝縮器１７ｂと接続されており、冷凍配管１８内に冷媒を流すことでチャンバ６を冷却する。冷凍配管１８の外側には発泡材等から成る断熱部材１９が形成されている。遠心分離運転中は制御装置２０の制御によって圧縮機１７ａを運転し、ロータ室５の内部は設定された所望の温度に保たれる。
【００３１】
チャンバ６の底部には、駆動装置１１が貫通するための円形の開口部が形成されており、開口部付近にはチャンバ６の底面から略垂直に立ち上がる円筒状の立ち上げ部１６が形成される。立ち上げ部１６は、例えばプラスチック製の別体部品でチャンバ６とは別に構成され、ネジ止めや接着などの方法でチャンバ６に固定される。尚、立ち上げ部１６を別体部品とせずに、チャンバ６と一体にプレス加工により一体成型しても良い。立ち上げ部１６の上側の円形の周縁部にはシールラバー９が装着され、駆動装置１１の上部を覆う。シールラバー９は、ゴム等の弾性材で構成されており、このシールラバー９によって立ち上げ部１６の上端開口部が覆われることによって、ロータ室５内に高い気密性が確保される。シールラバー９の上部中心軸付近は、駆動装置１１から上方に延びる回転軸を貫通させるための貫通穴が形成される。チャンバ６の周囲に設けられる断熱部材１９の底面中央部付近には、チャンバ６の開口部よりも大きい径の開口部１９ａが設けられ、駆動装置１１が開口部１９ａ内に入り込むように設置されることを可能にする。
【００３２】
ロータ室５の内部には、分離する試料を保持するためのロータ２が着脱可能に駆動装置１１の回転軸に設置される。ロータ２は、制御装置２０によって制御される駆動装置１１によって高速で回転される。駆動装置１１は筐体２３内に設置された複数の防振ゴム１２によって筐体２３によって支持される。上記ロータ２には複数のバケット３が揺動可能に支持されており、各バケット３内には、試料を収容した複数本のチューブ４が着脱可能に装填される。尚、図１においてはロータ２が高速で回転中の状態を示しており、そのため回転の遠心力によってバケット３が水平方向にまで揺動している状態（揺動角約９０度）を図示している。ロータ２の回転速度が小さくなると、バケット３の揺動角が小さくなり、ロータ２が静止した状態では、チューブ４が鉛直方向となるバケット３の揺動角０度の状態となる。
【００３３】
ドア７の上部には、使用者がロータ２の回転速度や分離時間等の条件を入力すると共に、各種情報を表示する操作パネル２１が配置される。操作パネル２１は、例えば液晶表示装置と操作ボタンの組み合わせ、またはタッチ式の液晶パネルで構成される。
【００３４】
チャンバ６の底部に形成された円筒状の立ち上げ部１６の一部にはドレン孔１３が形成され、ドレン孔１３にはドレン配管１４が接続される。ドレン孔１３はチャンバ６の立ち上げ部１６の外周面の１箇所にだけ設けられるが、チャンバ６の底部に貯まる結露水は、ロータ２の回転に伴い発生する空気流によって、径方向内側に押しつけられつつ円周方向に回転するので、ドレン孔１３からドレン配管１４に効果的に導かれる。ドレン配管１４の他端は筐体２３内を垂直下方に延び、その端部にはフレキシブルなドレンチューブ１５の一端が接続されている。ドレンチューブ１５の他端は、筐体２３の背面等の側部又は下面を貫通して外部へと延出し、この構成によってチャンバ６に貯まった結露水を遠心分離機１の外部に排出することができる。
【００３５】
図２は、図１のロータ室５付近の部分拡大断面図である。シールラバー９は、装着部９ａがやや下向きに突出して、立ち上げ部１６の上端開口部に嵌め込むことができるように構成される。シールラバー９の中心軸付近は、駆動装置１１から上方に延びる回転軸を貫通させるための貫通穴９ｄが形成され、貫通穴９ｄは回転軸の外周に設けられる円環溝１１ａに嵌め込まれることにより、駆動装置１１への防水性が確保される。貫通穴９ｄから下側は所定の高さの蛇腹状部分が形成される。蛇腹状部分の下端（最内周部９ｃ）から外周側にシールラバー９の上面部９ｂが形成される。上面部９ｂの最内周部９ｃから最外周に位置する装着部９ａまでは円環状の略平面領域となり、貫通穴９ｄから最内周部９ｃまでが、円環部分と駆動装置１１の回転軸への接続部となる。本実施例においては、円環状の略平面領域に後述する凹凸部が形成される。
【００３６】
図３は図１のＡ−Ａ断面から下方向を見た図を示している。ここで、上から見た際には、ロータ２の回転方向は矢印３０で示すように反時計方向である。ロータ２が回転すると、ロータ室５内には、鎖線矢印２８、２９（図２参照）に示すように、ロータ２を境としてこれの上下に側面視で渦を巻くような風の流れが発生する。この風の流れは、ロータ２やバケット３に近い部分では、ロータ２の回転に伴う遠心力により内周側から外周側に流れる空気流となる。チャンバ６の外周壁まで達した空気流は、チャンバ６の外周壁（側面）に沿ってロータ２から離れる方向に、即ち上方向（図１の鎖線矢印２８）又は下方向（図１の鎖線矢印２９）に移動し、ロータ２やバケット３から離れた部分を通ってロータ２の回転中心方向に流れる。チャンバ６の底部では、ロータ２の回転方向と図１に示した風の渦を巻く向きとが合成され、上から見た際（平面視）で、鎖線矢印３１にて示すような回転中心２５に向かう螺旋状の風の流れが発生する。ここで、回転中心２５はロータ２の回転中心や駆動装置１１の回転軸心と一致する点である。ロータ２の回転中心方向に流れる風は円周方向と垂直方向に外周側から内周側に流れるのではなく、ロータ２の回転力によって渦を巻くように、即ち、鎖線矢印３１のように流れる。従って、チャンバ６の底面に付着した結露水も風の流れによって、図２に破線矢印３２にて示すように螺旋状に内周側に流れていく。図３では図示していないが、ドレン配管１４とドレン孔１３はこの結露水の流れを迎え入れる方向に傾斜して形成されている。
【００３７】
以上のように構成された遠心分離機１において、駆動装置１１によってロータ２がチャンバ６内のロータ室５で回転駆動されると、ロータ２に支持されたバケット３が遠心力によって水平状態を保って回転し、このバケット３内に収容されたチューブ４内の試料が遠心分離される。このとき、冷却装置によってロータ室５内が冷却され、ロータ室５内で回転するロータ２を介して試料が所定温度に冷却される。試料を例えば４℃等の低温状態に保持するためには、チャンバ６を０℃付近に冷却する必要があるが、遠心分離運転を終了してドア７をあけて室温の大気がロータ室５内に流入すると、大気中に含まれる水分が冷えたチャンバ６の内表面に結露して結露水が発生し、チャンバ６の底部に溜まることになる。
【００３８】
このようにチャンバ６の底面に結露水が貯まった状態のまま、次の遠心分離運転でロータ２を回転させると、平面視で破線矢印３２にて示すような回転中心に向かう螺旋状の結露水の流れが発生するため、結露水はチャンバ６の底部に形成された円筒状の立ち上げ部１６の周りに集まってくる。そして、チャンバ６の底部では、鎖線矢印３１にて示す向きの風の流れが生じているため、立ち上げ部１６の周囲に集まってくる結露水は、立ち上げ部１６に張り付くように立ち上げ部１６の外周をロータ２の回転方向に回り、立ち上げ部１６の外周面に開口するドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００３９】
しかし、図２の鎖線矢印２９にて示したように、チャンバ６の底部に形成された円筒状の立ち上げ部１６の外周では、チャンバ６の上方に向かって吹き上げるような風の流れが発生しているため、風速が大きい、或いは結露水の量が多い状態であると、風の流れに押し上げられた結露水の一部が立ち上げ部１６を乗り越え、シールラバー９の上面部９ｂに到達し、シールラバー９の上面部９ｂを駆動装置１１の回転中心に向けて螺旋状に流れていく。この際の結露水は、シールラバー９の上面部９ｂを駆動装置１１の回転中心に向けて螺旋状に流れるため、ロータを回転させている限りドレン孔１３に結露水が到達しない恐れがある。
【００４０】
そこで本実施例では図３に示すように、立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー９の上面部９ｂに、結露水の流れを誘導する何らかの凹凸部、例えば突起１０を設けた。突起１０は、シールラバー９の上面部９ｂの最内周部９ｃから外周縁に向けて螺旋状に設けられており、破線矢印３３、３４、３５のように風の流れに押されて結露水がシールラバー９上面を駆動装置１１の回転中心に向けて螺旋状に流れていくと、最内周部９ｃに到達する前に突起１０に衝突する。突起１０に衝突した結露水は、破線矢印３３、３４、３５にて示すように、駆動装置１１の回転中心に向かう流れを突起１０により堰き止められ、風による力を受けてシールラバー９の外周縁に向けて螺旋状に延びる突起１０に沿って流れ、シールラバー９の外周縁に到達し、重力により立ち上げ部１６の下方に落下する。そして、再び立ち上げ部１６の外周を回り、ドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００４１】
ここで、図４に図３のＢ−Ｂ部の断面図を示すが、結露水は破線矢印３３にて示すように、駆動装置１１の回転中心に向かう流れを突起１０により堰き止められ、シールラバー９の外周縁に向けて螺旋状に延びる突起１０に沿って流れ、鎖線矢印３１に示すように風のみが突起１０の上を超えて流れていく。突起１０の高さは、突起１０に対して結露水がより垂直に近い角度で衝突するように構成するのが好ましい。突起１０の高さが低いと結露水が突起１０を乗り越える確率が高くなる。逆に高すぎると、突起１０に衝突する風の量が多くなり、風損が上昇してしまう。発明者らの実験によると、突起１０の高さは０.５ｍｍ程度で十分であることがわかった。また、突起１０の横方向の長さは、シールラバー９を１〜２周する程度の長さのスパイラル状とすることが好ましい。スパイラル状に形成すると、上面視で回転中心２５に対して突起１０の配置が同心状にならないので、効果的に結露水を外周側に導くことができる。尚、スパイラル状の突起１０は、シールラバー９を１周しない程度の長さでも良く、例えば３／４周程度であっても本願発明の効果は十分得られる。
【００４２】
尚、突起１０の断面形状は、図４に示す形状だけでなく種々の変形例が考えられる。例えば図５に示すように、結露水が流れる側の面は略垂直に立ち上げ、反対側の面はなだらかな角度とした突起３８としても良い。図５に破線矢印にて示すように、結露水は略垂直に立ち上がった面に衝突し、突起３８を乗り越え難いが、反対側の面をなだらかな角度にすることで、図５に鎖線矢印にて示すように、風がスムーズに流れるようになり、風損の上昇を抑える効果が期待できる。この突起３８の高さを高くすると、突起３８に衝突する風の量が多くなり、風損が上昇してしまう。発明者らの実験によると、立ち上げ部１６を乗り越えてシールラバー９の上面に到達する結露水の量が多くない場合は、突起３８が低くても結露水が突起３８を乗り越える可能性が低いことがわかり、突起３８の高さは０.５ｍｍ程度で十分であることがわかった。しかしながら突起３８の高さは０．５ｍｍ程度には限られずに、ロータ室内で発生する風の流れの大きさや方向、突起３８の形状に応じて適宜設定すれば良い。
【００４３】
以上説明したように、本実施例に係る遠心分離機１では、立ち上げ部１６を乗り越えて、もしくは立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー９の上面で発生し、シールラバー９の上面を流れる結露水を、突起１０又は突起３８によって効果的に立ち上げ部１６の下方まで誘導することができる。この結果、結露水が立ち上げ部１６の外周に設けたドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出することが可能となり、結露水が試料に混入する等の不具合が発生する恐れがなくなる。
【００４４】
本実施例においては、結露水を誘導する手段を突起１０又は３８のような凹凸部で形成したが、この誘導手段は突起だけに限られずに、段差部で形成しても良いし、レール状の別部材をシールラバー９の上面に貼り付けるようにしても良い。さらには、凹凸部を溝だけで構成しても良い。溝の場合は結露水が溝において風の流れにより外周部まで流れるように溝の深さや溝の円周方向の角度等を調整すると良い。
【実施例２】
【００４５】
次に図６を用いて本発明の第２の実施例に係るシールラバー３９の上面形状を説明する。第２の実施例では、立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー３９の上面部３９ｂに形成する凹凸部として２本の突起４０を設けた。突起４０は、シールラバー３９の上面部の最内周部３９ｃから外周縁３９ａに向けて、円周方向と所定角θを有する向きに直線状に設けられる。ここで所定角θは０°＜θ＜９０°であり、好ましくは０°〜６０°程度とすると良い。ロータ２の回転に伴う遠心力により発生される空気流により、鎖線矢印４１のような風が発生し、それによって破線矢印４２のように結露水がシールラバー３９の上面部３９ｂを回転中心に向けて螺旋状に流れていく。最内周部３９ｃに到達する前に突起４０に衝突した結露水は、風の影響を受けて鎖線矢印４３のように突起４０に沿って外周側に流れて、シールラバー３９の外周縁に到達し、重力により立ち上げ部１６の下方に落下する。そして、再び立ち上げ部１６の外周を回り、ドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００４６】
一方、突起４０に衝突する前に最内周部３９ｃに到達した結露水は、軸方向に回転しながら流れる風の影響を受けて、鎖線矢印４４のように最内周部３９ｃに沿って流れ、突起４０に突き当たることにより、鎖線矢印４３のように流れる結露水に合流して外周側に流れる。
【００４７】
第２の実施例によるシールラバー３９の形状は、２本の突起４０を設けたが、２本だけに限られずに、１から数本程度の突起４０を設けるように構成しても良い。また、本実施例ではθが約４５°であるが、このθは、ロータ２の回転に伴う遠心力により発生される空気流の方向や強さに応じて適宜設定すれば良い。また、本実施例では突起１０の形状を直線状としたが、滑らかな曲線で形成しても良いし、円周に行くほど周方向とのなす角が変わるように設定しても良い。
【実施例３】
【００４８】
次に図７を用いて本発明の第３の実施例に係るシールラバー４９の上面形状を説明する。第３の実施例では、立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー４９の上面部４９ｂに形成する凹凸部として、２種類の突起５０ａ、５０ｂを設けた。突起５０ａ、５０ｂは、シールラバー４９の上面部の最内周部４９ｃから外周縁に向けて、円周方向と垂直方向に直線状に設けられ、１８０度回転させる毎に重なる回転対称を持つように配置される。本例では、２回対称に配置されている。ロータ２の回転に伴う遠心力により発生される空気流により、鎖線矢印５１のような風が発生し、それによって破線矢印５２のように結露水がシールラバー４９の上面を回転中心に向けて螺旋状に流れていく。すると、最内周部４９ｃに到達する前に突起５０ａ、５０ｂに衝突する。突起５０ａ、５０ｂに衝突した結露水は、回転中心に向かう流れを突起５０ａ、５０ｂにより堰き止められ、鎖線矢印５１で示す風の流れの分力を受け、シールラバー４９の外周縁に向けて突起５０ａ、５０ｂに沿って流れ、シールラバー４９の外周縁に到達し、重力により立ち上げ部１６の下方に落下する。そして、再び立ち上げ部１６の外周を回り、ドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００４９】
第３の実施例によるシールラバー４９の形状は、突起５０ａが最内周部４９ｃに接しているが、最外周部４９ａには接していない。一方、突起５０ｂは最内周部４９ｃに接していないが、最外周部４９ａに接する。このように２組の突起５０ａ、５０ｂの構造を少し変えることにより、シールラバー４９を立ち上がり部１６に装着する際に曲がりやすくなるので装着が容易になる。また、シールラバー４９の弾力性が適度に弱めることができるので制震効果が高くなり耐久性を向上させることができる。第３の実施例によるシールラバー４９は、突起５０ａ、５０ｂの配置構造が単純であるので、シールラバー４９の製造が容易であり、製造コストの上昇を最小限に抑えつつ、結露水の排水効果を大きく改善することができる。
【００５０】
尚、第３の実施例においては、突起５０ａ、５０ｂの回転対称性を２回対称だけでなく、ｎ回対称（但し、ｎ＞２）としても良い。また、突起５０ａと５０ｂを同じ形状、即ち最内周部４９ｃと最外周部４９ａに接するように構成しても良い。
【００５１】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施例においてはスイングタイプのロータ２で説明したが、チューブ穴が固定角度のアングルロータであっても同様に適用できる。また、チャンバの貫通穴と駆動軸の間を覆う部材としてゴム製のシールラバーを用いたが、ゴム製だけでなく他の材質で製造したものでも良いし、金属製のものであっても良い。さらに、シールラバーの上面に設ける凹凸部は、小さな半球状の突起を多数設けた加工であっても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 遠心分離機 ２ ロータ ３ バケット ４ チューブ
５ ロータ室 ６ チャンバ ７ ドア ８ ドアパッキン
９ シールラバー ９ａ （シールラバーの）装着部
９ｂ （シールラバーの）上面部 ９ｃ （シールラバー上面の）最内周部
９ｄ （シールラバーの）貫通穴 ９ｅ （シールラバーの）下面部
１０ 突起 １１ 駆動装置 １１ａ 円環溝
１１ｂ ベアリングホルダ部 １１ｃ シールラバー装着部
１２ 防振ゴム １３ ドレン孔 １４ ドレン配管
１５ ドレンチューブ １６ 立ち上げ部 １７ 冷却装置
１７ａ 圧縮機 １７ｂ 凝縮器 １７ａ 圧縮機
１７ｂ 凝縮器 １８ 冷凍配管 １９ 断熱部材
２０ 制御装置 ２１ 操作パネル ２２ 蝶番
２３ 筐体 ３８ 突起 ３９ シールラバー
３９ａ （シールラバーの）外周縁 ３９ｂ （シールラバーの）上面部
３９ｃ （シールラバー上面の）最内周部 ４０ 突起
４９ シールラバー ４９ａ （シールラバーの）外周縁
４９ｂ （シールラバーの）上面部
４９ｃ （シールラバー上面の）最内周部 ５０ａ、５０ｂ 突起
１０１ 遠心分離機 １０５ ロータ室 １０６ チャンバ
１０９ シールラバー １０９ａ 立ち上げ部 １０９ｂ 平坦面
１１３ ドレン孔 １１４ ドレン配管
【技術分野】
【０００１】
本発明は冷却装置を有する遠心分離機に関し、特に、冷却時にロータ室内に溜まる結露水をロータ室外に効率よく排出することができる遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、分離する試料（例えば、培養液や血液など）をチューブやボトルを介してロータに挿入し、ロータを高速に回転させることで試料の分離や精製を行う。設定されるロータの回転速度は用途によって異なり、用途に合わせて低速（数千回転程度）から高速（最高回転速度は１５０，０００ｒｐｍ）までの製品群が提供されている。用いられるロータは様々なタイプがあり、チューブ穴が固定角度式で高回転速度に対応できるアングルロータや、チューブを装填したバケットがロータの回転に伴って垂直状態から水平状態に揺動するスイングロータなどがある。また、超高回転速度で回転させて少量の試料に高遠心加速度をかけるロータや、低回転速度となるが大容量の試料を扱えるロータなど様々な大きさのものがある。
【０００３】
分離される試料によっては低温状態を保持しなければならないものがあるが、試料を保持して回転するロータを、大気中で高速回転させるとロータの外表面とロータ室内の空気との間に発生する摩擦熱により温度が上昇してしまう。そのため、多くの遠心分離機には冷却装置が搭載されており、試料を冷却して所定の温度に保持できるようにしている。このような冷却装置を有する遠心分離機では、遠心分離を行った後にドアを開閉してロータ室を外気に曝した場合に、ロータ室の側壁に結露が発生することがあり、そのため特許文献１や特許文献２に開示されているように、ロータ室を形成するチャンバの底部にドレン孔を形成し、発生した結露水をドレン孔からドレン配管を介して外部に排出するように構成している。
【０００４】
ここで図８を参照しながら従来の遠心分離機の構造について説明する。図８は従来の遠心分離機１０１の縦断面図であり、チャンバ１０６によってロータ室１０５が形成され、ロータ室１０５内でロータ２が駆動装置１１によって回転駆動される。チャンバ１０６の周囲には冷凍配管１８が巻かれる。冷凍配管１８の出口側は、冷凍配管を介して圧縮機１７ａに接続され、圧縮機１７ａの出口側は配管を介して凝縮器１７ｂに接続される。凝縮器１７ｂの出力側は、図示しない絞り機構を介して冷凍配管１８に接続される。これら、冷凍配管１８、圧縮機１７ａ、凝縮器１７ｂ、絞り機構等が冷却装置を構成し、冷凍配管１８内に冷媒を通過させることでチャンバ１０６を効果的に冷却する。このように遠心分離運転時にチャンバ１０６を冷却することにより、ロータ室１０５内で回転駆動されるロータ２の外表面とロータ室１０５内の空気との間に発生する摩擦熱によるロータ２の温度上昇を抑えるようにしている。
【０００５】
ロータ２を所望の低温状態、例えば４℃に保持するためにはチャンバ１０６を０℃付近に冷却する必要があるが、このように冷却している状態で運転停止直後にドア７を開けると外気がロータ室１０５内に流入し、外気に含まれる水分が冷えたチャンバ１０６の内表面に結露して結露水が発生することがある。発生した結露水は、チャンバ１０６の壁面に沿って落下し、チャンバ１０６の底部に溜まる。結露水がロータ室１０５内に溜まると、ロータ２の回転時にロータ室１０５内に発生する風の流れを結露水が妨げることになり、ロータ２を回転駆動する駆動装置１１の抵抗が増大してしまう。また、ロータ室１０５内に発生する風の流れと共に結露水が巻き上がり、試料内に入り込む恐れや、バケット３内に結露水が入りこむ恐れがあり得た。
【０００６】
そこで、特許文献２に開示されている遠心分離機では、チャンバ１０６の底部にドレン孔１１３を形成し、発生した結露水をドレン孔１１３からドレン配管１１４へと流し、ドレンチューブ１１５を通って遠心分離機１０１の機外へ排出するようにしていた。ロータ室１０５内に溜まった結露水は、ロータ２の回転時にロータ室１０５内に発生する風の流れを受けて、駆動装置１１の回転軸を中心にチャンバ１０６底部を回りながら、駆動装置１１の回転軸中心に向かって螺旋状に流れていく。チャンバ１０６の底部には略垂直に立ち上がる円筒状の立ち上げ部が設けられるため、結露水は立ち上げ部１０９ａの周りに集まり、立ち上げ部１０９ａに張り付くように立ち上げ部１０９ａの外周をロータ２の回転方向と同方向に回る。立ち上げ部１０９ａは、駆動装置１１の外周面に嵌着されたシールラバー１０９と一体に構成される。ドレン孔１１３にはドレン配管１１４が接続され、ロータ２の回転によってチャンバ１０６底部に発生する結露水の流れをドレン配管１１４の方向に導き、結露水を効率良く機外に排出するように構成している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公昭５２−４２４４５号公報
【特許文献２】特開２００６−３４６６１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところが、従来の構成では、ロータ２の回転が大きくて風速が大きい場合や、結露水の量が多い状態であると、結露水が立ち上げ部１０９ａの外周を回っているうちに、結露水の一部が立ち上げ部１０９ａを乗り越えて上端開口部を覆うシールラバー１０９の平坦面１０９ｂに達し、平坦面１０９ｂを駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れてしまう現象が起こることがあった。このように結露水がシールラバー１０９の平坦面１０９ｂに達してしまうと、ロータ２の回転によって発生する風の影響から、ロータ２の回転時に、立ち上げ部１０９ａの外周側に開口せしめたドレン孔１１３から結露水の排出が困難となってしまう。
【０００９】
この対策として、風速が大きい、或いは結露水の量が多い状態でも結露水が立ち上げ部１０９ａを乗り越えないよう、立ち上げ部１０９ａの高さを十分高くすることが考えられる。しかしながら、立ち上げ部１０９ａの高さを高くするためには、チャンバ１０６の高さも高くせざるを得ず、それに伴い遠心分離機１０１本体の高さも高くなってしまうため、使用者の使い勝手を損なうことになる。
【００１０】
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、ロータ室内にたまった結露水を効果的にロータ室の外部に排出できる遠心分離機を提供することにある。
【００１１】
本発明の他の目的は、シールラバー上面に存在する結露水を、立ち上げ部の外周面に開口せしめたドレン孔まで誘導して効果的に排出できるようにした遠心分離機を提供することにある。
【００１２】
本発明のさらに他の目的は、シールラバーの形状の改良だけで結露水の排出効率向上を達成させて製造コストの上昇を抑えた遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本願において開示される発明のうち代表的なものの特徴を説明すれば次の通りである。
【００１４】
本発明の一つの特徴によれば、分離する試料を保持して回転するロータと、ロータを回転させる駆動装置と、駆動装置の一部を貫通させる貫通穴を有しロータを収納するチャンバと、チャンバの貫通穴と駆動軸の間に嵌着されたシール部材と、チャンバを冷却する冷却装置と、チャンバの開口部を密閉するドアと、チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔と、駆動装置や冷却装置の運転を制御する制御装置とを有する遠心分離機において、シール部材の上面に結露水の流れを誘導するための凹凸部を設けた。
【００１５】
本発明の他の特徴によれば、チャンバの貫通穴には、下方から上方に立ち上がる立ち上がり部が形成され、シール部材は立ち上がり部に装着される。シール部材は、中央部に駆動装置に接続させる接続部が形成され、接続部から外周側の立ち上がり部への装着部に円環部分を有する。凹凸部は円環部分の上面に形成され、ドレン孔はチャンバの立ち上がり部に形成される。また、凹凸部は、円環部分の最内周部から外周側に向けて延びるように形成され、シール部材の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水を、シール部材の外周縁に誘導するような構成とした。凹凸部は、好ましくは円環部分の最内周部分から外周側に向けて延びるように形成される。
【００１６】
本発明のさらに他の特徴によれば、凹凸部は、シール部材の回転中心を基準に回転対称性を持つように形成され、例えば、シール部材の上面に螺旋状に形成される。この凹凸部は、結露水の流れをせき止める、或いは、跳ね上げるための突起又は段差とするのが好ましいが、結露水を導水するための溝部としても良い。溝部としても溝の方向を考慮して風の流れを利用するようにすれば効果的に外周側に導水することができる。シール部材はゴム製であり、シール部材の下面は平坦に形成され、下面に断熱材等を接着しやすいような形状に構成される。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１の発明によれば、チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔を有する遠心分離機において、チャンバの貫通穴と駆動軸の間に嵌着されたシール部材の上面に結露水の流れを誘導する凹凸部を設けたので、立ち上げ部を乗り越えた結露水やシール部材の上面で発生した結露水を、シール部材の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく水の流れを利用して、効率よく所定方向に誘導することが可能となる。
【００１８】
請求項２の発明によれば、シール部材は円環部分を有し、凹凸部は円環部分の上面に設けられるので、シール部材の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水をシール部材の外周縁に誘導して立ち上げ部の外周面に落下させることが可能となり、結露水がドレン孔から排出されずシール部材の上面を回り続けることを防止できる。
【００１９】
請求項３の発明によれば、ドレン孔は立ち上がり部に形成されるので、立ち上げ部の外周面に落とされた結露水をドレン孔を介して効果的に機外に排出することができる。
【００２０】
請求項４の発明によれば、凹凸部は円環部分の最内周部から外周側に向けて延びるように形成されるので、シール部材の上面を螺旋状に流れる結露水が、突起に対して小さい角度で衝突するため、結露水が突起を乗り越え難く、結露水の流れを所定の方向へ誘導することができる。また、ロータ室内を旋回する風に対しても小さい角度で衝突するため、風の流れが受ける抵抗を小さくでき、風損の上昇を抑えられる。
【００２１】
請求項５の発明によれば、凹凸部は円環部分の内周側から最外周部まで連続して形成されるので、結露水を効率よく外周側に位置するドレン孔まで導くことができる。
【００２２】
請求項６の発明によれば、凹凸部はシール部材の回転中心を基準に回転対称性を持つように形成されるので、ロータの回転によって発生する風の影響によって円環部分の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水を、均等に外周側に導くことができる。
【００２３】
請求項７の発明によれば、凹凸部はシール部材の上面に螺旋状に設けられるので、ロータの回転によって発生する風の影響によって円環部分の上面を駆動装置の回転中心に向けて螺旋状に流れていく結露水を、シール部材の外周側に効果的に誘導することができる。
【００２４】
請求項８の発明によれば、凹凸部は結露水の流れをせき止めるための突起又は段差であるので、シール部材と一体構成で容易に製造することができる。
【００２５】
請求項９の発明によれば、凹凸部は結露水を導水するための溝部であるので、ロータ室内を旋回する風に対して影響の少ない導水手段を実現できる。
【００２６】
請求項１０の発明によれば、シール部材はゴム製であるので、安価な部材で製造でき、しかもシール部材の下面は平坦に形成されるので、シール部材の下面に断熱材などを容易に貼付することができる。
【００２７】
本発明の上記及び他の目的ならびに新規な特徴は、以下の明細書の記載及び図面から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例に係る遠心分離機１の全体構造を示す縦断面図である。
【図２】図１のロータ室５付近の部分拡大断面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ部の断面図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ部の断面図であり、本発明の実施例に係る突起の形状を示す図である。
【図５】図３のＢ−Ｂ部の断面に相当する図であり、本発明の実施例の変形例に係る突起の形状を示す図である。
【図６】本発明の第２の実施例に係る遠心分離機のシールラバー３９の上面図である。
【図７】本発明の第３の実施例に係る遠心分離機のシールラバー４９の上面図である。
【図８】従来の遠心分離機１０１の全体構造を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【実施例１】
【００２９】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、上下方向は図１に示す方向であるとして説明する。
【００３０】
図１は本発明の実施例に係る遠心分離機１の縦断面図である。遠心分離機１は、箱形の板金やプラスチックなどで製作される筐体２３の内部にロータ室５が形成するためのチャンバ６が設けられ、その内部はドア７によって開閉される。ドア７は、蝶番２２を中心として上下に回動してチャンバ６を開閉する。チャンバ６の上端開口部周縁にはゴム等の弾性材から成るドアパッキン８が嵌着されており、このドアパッキン８にドア７が密着することによって、ロータ室５内の気密性が確保される。チャンバ６の外周には冷凍配管１８が巻装され、圧縮機１７ａ及び凝縮器１７ｂと接続されており、冷凍配管１８内に冷媒を流すことでチャンバ６を冷却する。冷凍配管１８の外側には発泡材等から成る断熱部材１９が形成されている。遠心分離運転中は制御装置２０の制御によって圧縮機１７ａを運転し、ロータ室５の内部は設定された所望の温度に保たれる。
【００３１】
チャンバ６の底部には、駆動装置１１が貫通するための円形の開口部が形成されており、開口部付近にはチャンバ６の底面から略垂直に立ち上がる円筒状の立ち上げ部１６が形成される。立ち上げ部１６は、例えばプラスチック製の別体部品でチャンバ６とは別に構成され、ネジ止めや接着などの方法でチャンバ６に固定される。尚、立ち上げ部１６を別体部品とせずに、チャンバ６と一体にプレス加工により一体成型しても良い。立ち上げ部１６の上側の円形の周縁部にはシールラバー９が装着され、駆動装置１１の上部を覆う。シールラバー９は、ゴム等の弾性材で構成されており、このシールラバー９によって立ち上げ部１６の上端開口部が覆われることによって、ロータ室５内に高い気密性が確保される。シールラバー９の上部中心軸付近は、駆動装置１１から上方に延びる回転軸を貫通させるための貫通穴が形成される。チャンバ６の周囲に設けられる断熱部材１９の底面中央部付近には、チャンバ６の開口部よりも大きい径の開口部１９ａが設けられ、駆動装置１１が開口部１９ａ内に入り込むように設置されることを可能にする。
【００３２】
ロータ室５の内部には、分離する試料を保持するためのロータ２が着脱可能に駆動装置１１の回転軸に設置される。ロータ２は、制御装置２０によって制御される駆動装置１１によって高速で回転される。駆動装置１１は筐体２３内に設置された複数の防振ゴム１２によって筐体２３によって支持される。上記ロータ２には複数のバケット３が揺動可能に支持されており、各バケット３内には、試料を収容した複数本のチューブ４が着脱可能に装填される。尚、図１においてはロータ２が高速で回転中の状態を示しており、そのため回転の遠心力によってバケット３が水平方向にまで揺動している状態（揺動角約９０度）を図示している。ロータ２の回転速度が小さくなると、バケット３の揺動角が小さくなり、ロータ２が静止した状態では、チューブ４が鉛直方向となるバケット３の揺動角０度の状態となる。
【００３３】
ドア７の上部には、使用者がロータ２の回転速度や分離時間等の条件を入力すると共に、各種情報を表示する操作パネル２１が配置される。操作パネル２１は、例えば液晶表示装置と操作ボタンの組み合わせ、またはタッチ式の液晶パネルで構成される。
【００３４】
チャンバ６の底部に形成された円筒状の立ち上げ部１６の一部にはドレン孔１３が形成され、ドレン孔１３にはドレン配管１４が接続される。ドレン孔１３はチャンバ６の立ち上げ部１６の外周面の１箇所にだけ設けられるが、チャンバ６の底部に貯まる結露水は、ロータ２の回転に伴い発生する空気流によって、径方向内側に押しつけられつつ円周方向に回転するので、ドレン孔１３からドレン配管１４に効果的に導かれる。ドレン配管１４の他端は筐体２３内を垂直下方に延び、その端部にはフレキシブルなドレンチューブ１５の一端が接続されている。ドレンチューブ１５の他端は、筐体２３の背面等の側部又は下面を貫通して外部へと延出し、この構成によってチャンバ６に貯まった結露水を遠心分離機１の外部に排出することができる。
【００３５】
図２は、図１のロータ室５付近の部分拡大断面図である。シールラバー９は、装着部９ａがやや下向きに突出して、立ち上げ部１６の上端開口部に嵌め込むことができるように構成される。シールラバー９の中心軸付近は、駆動装置１１から上方に延びる回転軸を貫通させるための貫通穴９ｄが形成され、貫通穴９ｄは回転軸の外周に設けられる円環溝１１ａに嵌め込まれることにより、駆動装置１１への防水性が確保される。貫通穴９ｄから下側は所定の高さの蛇腹状部分が形成される。蛇腹状部分の下端（最内周部９ｃ）から外周側にシールラバー９の上面部９ｂが形成される。上面部９ｂの最内周部９ｃから最外周に位置する装着部９ａまでは円環状の略平面領域となり、貫通穴９ｄから最内周部９ｃまでが、円環部分と駆動装置１１の回転軸への接続部となる。本実施例においては、円環状の略平面領域に後述する凹凸部が形成される。
【００３６】
図３は図１のＡ−Ａ断面から下方向を見た図を示している。ここで、上から見た際には、ロータ２の回転方向は矢印３０で示すように反時計方向である。ロータ２が回転すると、ロータ室５内には、鎖線矢印２８、２９（図２参照）に示すように、ロータ２を境としてこれの上下に側面視で渦を巻くような風の流れが発生する。この風の流れは、ロータ２やバケット３に近い部分では、ロータ２の回転に伴う遠心力により内周側から外周側に流れる空気流となる。チャンバ６の外周壁まで達した空気流は、チャンバ６の外周壁（側面）に沿ってロータ２から離れる方向に、即ち上方向（図１の鎖線矢印２８）又は下方向（図１の鎖線矢印２９）に移動し、ロータ２やバケット３から離れた部分を通ってロータ２の回転中心方向に流れる。チャンバ６の底部では、ロータ２の回転方向と図１に示した風の渦を巻く向きとが合成され、上から見た際（平面視）で、鎖線矢印３１にて示すような回転中心２５に向かう螺旋状の風の流れが発生する。ここで、回転中心２５はロータ２の回転中心や駆動装置１１の回転軸心と一致する点である。ロータ２の回転中心方向に流れる風は円周方向と垂直方向に外周側から内周側に流れるのではなく、ロータ２の回転力によって渦を巻くように、即ち、鎖線矢印３１のように流れる。従って、チャンバ６の底面に付着した結露水も風の流れによって、図２に破線矢印３２にて示すように螺旋状に内周側に流れていく。図３では図示していないが、ドレン配管１４とドレン孔１３はこの結露水の流れを迎え入れる方向に傾斜して形成されている。
【００３７】
以上のように構成された遠心分離機１において、駆動装置１１によってロータ２がチャンバ６内のロータ室５で回転駆動されると、ロータ２に支持されたバケット３が遠心力によって水平状態を保って回転し、このバケット３内に収容されたチューブ４内の試料が遠心分離される。このとき、冷却装置によってロータ室５内が冷却され、ロータ室５内で回転するロータ２を介して試料が所定温度に冷却される。試料を例えば４℃等の低温状態に保持するためには、チャンバ６を０℃付近に冷却する必要があるが、遠心分離運転を終了してドア７をあけて室温の大気がロータ室５内に流入すると、大気中に含まれる水分が冷えたチャンバ６の内表面に結露して結露水が発生し、チャンバ６の底部に溜まることになる。
【００３８】
このようにチャンバ６の底面に結露水が貯まった状態のまま、次の遠心分離運転でロータ２を回転させると、平面視で破線矢印３２にて示すような回転中心に向かう螺旋状の結露水の流れが発生するため、結露水はチャンバ６の底部に形成された円筒状の立ち上げ部１６の周りに集まってくる。そして、チャンバ６の底部では、鎖線矢印３１にて示す向きの風の流れが生じているため、立ち上げ部１６の周囲に集まってくる結露水は、立ち上げ部１６に張り付くように立ち上げ部１６の外周をロータ２の回転方向に回り、立ち上げ部１６の外周面に開口するドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００３９】
しかし、図２の鎖線矢印２９にて示したように、チャンバ６の底部に形成された円筒状の立ち上げ部１６の外周では、チャンバ６の上方に向かって吹き上げるような風の流れが発生しているため、風速が大きい、或いは結露水の量が多い状態であると、風の流れに押し上げられた結露水の一部が立ち上げ部１６を乗り越え、シールラバー９の上面部９ｂに到達し、シールラバー９の上面部９ｂを駆動装置１１の回転中心に向けて螺旋状に流れていく。この際の結露水は、シールラバー９の上面部９ｂを駆動装置１１の回転中心に向けて螺旋状に流れるため、ロータを回転させている限りドレン孔１３に結露水が到達しない恐れがある。
【００４０】
そこで本実施例では図３に示すように、立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー９の上面部９ｂに、結露水の流れを誘導する何らかの凹凸部、例えば突起１０を設けた。突起１０は、シールラバー９の上面部９ｂの最内周部９ｃから外周縁に向けて螺旋状に設けられており、破線矢印３３、３４、３５のように風の流れに押されて結露水がシールラバー９上面を駆動装置１１の回転中心に向けて螺旋状に流れていくと、最内周部９ｃに到達する前に突起１０に衝突する。突起１０に衝突した結露水は、破線矢印３３、３４、３５にて示すように、駆動装置１１の回転中心に向かう流れを突起１０により堰き止められ、風による力を受けてシールラバー９の外周縁に向けて螺旋状に延びる突起１０に沿って流れ、シールラバー９の外周縁に到達し、重力により立ち上げ部１６の下方に落下する。そして、再び立ち上げ部１６の外周を回り、ドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００４１】
ここで、図４に図３のＢ−Ｂ部の断面図を示すが、結露水は破線矢印３３にて示すように、駆動装置１１の回転中心に向かう流れを突起１０により堰き止められ、シールラバー９の外周縁に向けて螺旋状に延びる突起１０に沿って流れ、鎖線矢印３１に示すように風のみが突起１０の上を超えて流れていく。突起１０の高さは、突起１０に対して結露水がより垂直に近い角度で衝突するように構成するのが好ましい。突起１０の高さが低いと結露水が突起１０を乗り越える確率が高くなる。逆に高すぎると、突起１０に衝突する風の量が多くなり、風損が上昇してしまう。発明者らの実験によると、突起１０の高さは０.５ｍｍ程度で十分であることがわかった。また、突起１０の横方向の長さは、シールラバー９を１〜２周する程度の長さのスパイラル状とすることが好ましい。スパイラル状に形成すると、上面視で回転中心２５に対して突起１０の配置が同心状にならないので、効果的に結露水を外周側に導くことができる。尚、スパイラル状の突起１０は、シールラバー９を１周しない程度の長さでも良く、例えば３／４周程度であっても本願発明の効果は十分得られる。
【００４２】
尚、突起１０の断面形状は、図４に示す形状だけでなく種々の変形例が考えられる。例えば図５に示すように、結露水が流れる側の面は略垂直に立ち上げ、反対側の面はなだらかな角度とした突起３８としても良い。図５に破線矢印にて示すように、結露水は略垂直に立ち上がった面に衝突し、突起３８を乗り越え難いが、反対側の面をなだらかな角度にすることで、図５に鎖線矢印にて示すように、風がスムーズに流れるようになり、風損の上昇を抑える効果が期待できる。この突起３８の高さを高くすると、突起３８に衝突する風の量が多くなり、風損が上昇してしまう。発明者らの実験によると、立ち上げ部１６を乗り越えてシールラバー９の上面に到達する結露水の量が多くない場合は、突起３８が低くても結露水が突起３８を乗り越える可能性が低いことがわかり、突起３８の高さは０.５ｍｍ程度で十分であることがわかった。しかしながら突起３８の高さは０．５ｍｍ程度には限られずに、ロータ室内で発生する風の流れの大きさや方向、突起３８の形状に応じて適宜設定すれば良い。
【００４３】
以上説明したように、本実施例に係る遠心分離機１では、立ち上げ部１６を乗り越えて、もしくは立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー９の上面で発生し、シールラバー９の上面を流れる結露水を、突起１０又は突起３８によって効果的に立ち上げ部１６の下方まで誘導することができる。この結果、結露水が立ち上げ部１６の外周に設けたドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出することが可能となり、結露水が試料に混入する等の不具合が発生する恐れがなくなる。
【００４４】
本実施例においては、結露水を誘導する手段を突起１０又は３８のような凹凸部で形成したが、この誘導手段は突起だけに限られずに、段差部で形成しても良いし、レール状の別部材をシールラバー９の上面に貼り付けるようにしても良い。さらには、凹凸部を溝だけで構成しても良い。溝の場合は結露水が溝において風の流れにより外周部まで流れるように溝の深さや溝の円周方向の角度等を調整すると良い。
【実施例２】
【００４５】
次に図６を用いて本発明の第２の実施例に係るシールラバー３９の上面形状を説明する。第２の実施例では、立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー３９の上面部３９ｂに形成する凹凸部として２本の突起４０を設けた。突起４０は、シールラバー３９の上面部の最内周部３９ｃから外周縁３９ａに向けて、円周方向と所定角θを有する向きに直線状に設けられる。ここで所定角θは０°＜θ＜９０°であり、好ましくは０°〜６０°程度とすると良い。ロータ２の回転に伴う遠心力により発生される空気流により、鎖線矢印４１のような風が発生し、それによって破線矢印４２のように結露水がシールラバー３９の上面部３９ｂを回転中心に向けて螺旋状に流れていく。最内周部３９ｃに到達する前に突起４０に衝突した結露水は、風の影響を受けて鎖線矢印４３のように突起４０に沿って外周側に流れて、シールラバー３９の外周縁に到達し、重力により立ち上げ部１６の下方に落下する。そして、再び立ち上げ部１６の外周を回り、ドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００４６】
一方、突起４０に衝突する前に最内周部３９ｃに到達した結露水は、軸方向に回転しながら流れる風の影響を受けて、鎖線矢印４４のように最内周部３９ｃに沿って流れ、突起４０に突き当たることにより、鎖線矢印４３のように流れる結露水に合流して外周側に流れる。
【００４７】
第２の実施例によるシールラバー３９の形状は、２本の突起４０を設けたが、２本だけに限られずに、１から数本程度の突起４０を設けるように構成しても良い。また、本実施例ではθが約４５°であるが、このθは、ロータ２の回転に伴う遠心力により発生される空気流の方向や強さに応じて適宜設定すれば良い。また、本実施例では突起１０の形状を直線状としたが、滑らかな曲線で形成しても良いし、円周に行くほど周方向とのなす角が変わるように設定しても良い。
【実施例３】
【００４８】
次に図７を用いて本発明の第３の実施例に係るシールラバー４９の上面形状を説明する。第３の実施例では、立ち上げ部１６の上端開口部を覆うシールラバー４９の上面部４９ｂに形成する凹凸部として、２種類の突起５０ａ、５０ｂを設けた。突起５０ａ、５０ｂは、シールラバー４９の上面部の最内周部４９ｃから外周縁に向けて、円周方向と垂直方向に直線状に設けられ、１８０度回転させる毎に重なる回転対称を持つように配置される。本例では、２回対称に配置されている。ロータ２の回転に伴う遠心力により発生される空気流により、鎖線矢印５１のような風が発生し、それによって破線矢印５２のように結露水がシールラバー４９の上面を回転中心に向けて螺旋状に流れていく。すると、最内周部４９ｃに到達する前に突起５０ａ、５０ｂに衝突する。突起５０ａ、５０ｂに衝突した結露水は、回転中心に向かう流れを突起５０ａ、５０ｂにより堰き止められ、鎖線矢印５１で示す風の流れの分力を受け、シールラバー４９の外周縁に向けて突起５０ａ、５０ｂに沿って流れ、シールラバー４９の外周縁に到達し、重力により立ち上げ部１６の下方に落下する。そして、再び立ち上げ部１６の外周を回り、ドレン孔１３からドレン配管１４へと流れ、ドレンチューブ１５を通って機外へと排出される。
【００４９】
第３の実施例によるシールラバー４９の形状は、突起５０ａが最内周部４９ｃに接しているが、最外周部４９ａには接していない。一方、突起５０ｂは最内周部４９ｃに接していないが、最外周部４９ａに接する。このように２組の突起５０ａ、５０ｂの構造を少し変えることにより、シールラバー４９を立ち上がり部１６に装着する際に曲がりやすくなるので装着が容易になる。また、シールラバー４９の弾力性が適度に弱めることができるので制震効果が高くなり耐久性を向上させることができる。第３の実施例によるシールラバー４９は、突起５０ａ、５０ｂの配置構造が単純であるので、シールラバー４９の製造が容易であり、製造コストの上昇を最小限に抑えつつ、結露水の排水効果を大きく改善することができる。
【００５０】
尚、第３の実施例においては、突起５０ａ、５０ｂの回転対称性を２回対称だけでなく、ｎ回対称（但し、ｎ＞２）としても良い。また、突起５０ａと５０ｂを同じ形状、即ち最内周部４９ｃと最外周部４９ａに接するように構成しても良い。
【００５１】
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば、本実施例においてはスイングタイプのロータ２で説明したが、チューブ穴が固定角度のアングルロータであっても同様に適用できる。また、チャンバの貫通穴と駆動軸の間を覆う部材としてゴム製のシールラバーを用いたが、ゴム製だけでなく他の材質で製造したものでも良いし、金属製のものであっても良い。さらに、シールラバーの上面に設ける凹凸部は、小さな半球状の突起を多数設けた加工であっても良い。
【符号の説明】
【００５２】
１ 遠心分離機 ２ ロータ ３ バケット ４ チューブ
５ ロータ室 ６ チャンバ ７ ドア ８ ドアパッキン
９ シールラバー ９ａ （シールラバーの）装着部
９ｂ （シールラバーの）上面部 ９ｃ （シールラバー上面の）最内周部
９ｄ （シールラバーの）貫通穴 ９ｅ （シールラバーの）下面部
１０ 突起 １１ 駆動装置 １１ａ 円環溝
１１ｂ ベアリングホルダ部 １１ｃ シールラバー装着部
１２ 防振ゴム １３ ドレン孔 １４ ドレン配管
１５ ドレンチューブ １６ 立ち上げ部 １７ 冷却装置
１７ａ 圧縮機 １７ｂ 凝縮器 １７ａ 圧縮機
１７ｂ 凝縮器 １８ 冷凍配管 １９ 断熱部材
２０ 制御装置 ２１ 操作パネル ２２ 蝶番
２３ 筐体 ３８ 突起 ３９ シールラバー
３９ａ （シールラバーの）外周縁 ３９ｂ （シールラバーの）上面部
３９ｃ （シールラバー上面の）最内周部 ４０ 突起
４９ シールラバー ４９ａ （シールラバーの）外周縁
４９ｂ （シールラバーの）上面部
４９ｃ （シールラバー上面の）最内周部 ５０ａ、５０ｂ 突起
１０１ 遠心分離機 １０５ ロータ室 １０６ チャンバ
１０９ シールラバー １０９ａ 立ち上げ部 １０９ｂ 平坦面
１１３ ドレン孔 １１４ ドレン配管
【特許請求の範囲】
【請求項１】
分離する試料を保持するロータと、
前記ロータを回転させる駆動装置と、
前記駆動装置の駆動軸を貫通させる貫通穴を有し前記ロータを収納するチャンバと、
前記チャンバの貫通穴と前記駆動軸の間に嵌着されるシール部材と、
前記チャンバを冷却する冷却装置と、
前記チャンバの開口部を密閉するドアと、
前記チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔を有する遠心分離機において、
前記シール部材の上面に結露水の流れを誘導する凹凸部を設けたことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記チャンバの前記貫通穴には、下方から上方に立ち上がる立ち上がり部が形成され、
前記シール部材は前記立ち上がり部に装着されるものであって、中央に前記駆動装置に接続させる接続部が形成され、該接続部から外周側の前記立ち上がり部への装着部の間に円環部分を有し、
前記凹凸部は、前記円環部分の上面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記ドレン孔は、前記立ち上がり部に形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記凹凸部は、前記円環部分の最内周部から外周側に向けて延びるように形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記凹凸部は、前記円環部分の内周側から最外周部まで連続して形成されることを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記凹凸部は、前記シール部材の回転中心を基準に回転対称性を持つように形成されることを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記凹凸部は、前記シール部材の上面に螺旋状に設けられることを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記凹凸部は、結露水の流れをせき止めるための突起又は段差であることを特徴とする請求項６又は７に記載の遠心分離機。
【請求項９】
前記凹凸部は、結露水を導水するための溝部であることを特徴とする請求項６又は７に記載の遠心分離機。
【請求項１０】
前記シール部材はゴム製であり、前記シール部材の下面は平坦に形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項１】
分離する試料を保持するロータと、
前記ロータを回転させる駆動装置と、
前記駆動装置の駆動軸を貫通させる貫通穴を有し前記ロータを収納するチャンバと、
前記チャンバの貫通穴と前記駆動軸の間に嵌着されるシール部材と、
前記チャンバを冷却する冷却装置と、
前記チャンバの開口部を密閉するドアと、
前記チャンバ内の結露水を排出させるためのドレン孔を有する遠心分離機において、
前記シール部材の上面に結露水の流れを誘導する凹凸部を設けたことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記チャンバの前記貫通穴には、下方から上方に立ち上がる立ち上がり部が形成され、
前記シール部材は前記立ち上がり部に装着されるものであって、中央に前記駆動装置に接続させる接続部が形成され、該接続部から外周側の前記立ち上がり部への装着部の間に円環部分を有し、
前記凹凸部は、前記円環部分の上面に設けられることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
前記ドレン孔は、前記立ち上がり部に形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
前記凹凸部は、前記円環部分の最内周部から外周側に向けて延びるように形成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項５】
前記凹凸部は、前記円環部分の内周側から最外周部まで連続して形成されることを特徴とする請求項４に記載の遠心分離機。
【請求項６】
前記凹凸部は、前記シール部材の回転中心を基準に回転対称性を持つように形成されることを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
【請求項７】
前記凹凸部は、前記シール部材の上面に螺旋状に設けられることを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
【請求項８】
前記凹凸部は、結露水の流れをせき止めるための突起又は段差であることを特徴とする請求項６又は７に記載の遠心分離機。
【請求項９】
前記凹凸部は、結露水を導水するための溝部であることを特徴とする請求項６又は７に記載の遠心分離機。
【請求項１０】
前記シール部材はゴム製であり、前記シール部材の下面は平坦に形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２４５４２０（Ｐ２０１１−２４５４２０Ａ）
【公開日】平成２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１２１０５３（Ｐ２０１０−１２１０５３）
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【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２３年１２月８日（２０１１．１２．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年５月２６日（２０１０．５．２６）
【出願人】（０００００５０９４）日立工機株式会社 (1,861)
【Ｆターム（参考）】
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