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遠心分離機 - 特開2008−93527 | j-tokkyo
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【発明の名称】 遠心分離機
【発明者】 【氏名】村山 和彦

【氏名】山田 健二

【要約】 【課題】本発明は、連続ロータと、冷却能力を低下させること無く通常のロータとが使用可能な遠心分離機を提供することにある。

【解決手段】連続ロータと、冷却能力を低下させること無く通常のロータとが使用可能な遠心分離機30において、遠心分離機30のロータ2としてチューブ設置用凹部4b内に試料チューブ12を使用しない通常のロータを設置する場合は、チューブ設置用凹部4b内にアダプタ部材13を埋設し、同時にアダプタ部材13に設けられた可動弁13aをチューブ通し穴21aに当接させることにより、チューブ設置用凹部4bに基づく風損を防止し、かつ外気のロータ室内への侵入を防止する。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
筐体と、前記筐体内に装着されたモータと、前記筐体内に装着され、前記筐体の上部において開口部を有する仕切り部材によって区画されたロータ室と、前記ロータ室内に設置され、前記モータによって回転されるロータと、前記ロータ室の前記開口部を閉塞し、かつ開閉自在に設けられたドアとを備えた遠心分離機において、
前記ロータ室の前記開口部を閉塞する前記ドアの裏面は、前記ドアの中央面より前記ロータ室の内部側へ突出する突出外周面を有し、
前記突出外周面の一部には前記ロータへ試料を注入または回収する試料チューブを設置するためのチューブ設置用凹部を有し、かつ前記筐体には前記チューブ設置用凹部から前記筐体の外部へ前記試料チューブを導通させるためのチューブ通し穴を有し、
前記試料チューブを使用しないロータを前記ロータ室に設置する場合、前記チューブ設置用凹部内に埋設するアダプタ部材であって、該アダプタ部材は前記チューブ設置用凹部内に埋設されて前記チューブ通し穴を閉塞する可動弁を有することを特徴とする遠心分離機。
【請求項2】
前記アダプタ部材の前記可動弁は前記アダプタ部材に内蔵された付勢バネにより前記アダプタ部材の側面に突出するように形成され、前記アダプタ部材を前記チューブ設置用凹部に取付けて前記ドアを開口部に閉塞するとき、前記可動弁が前記付勢バネの付勢力に対抗して押圧されることを特徴とする請求項1に記載された遠心分離機。
【発明の詳細な説明】【技術分野】
【0001】
本発明は、遠心分離機のロータ室の開口部を開閉するドア構造に関し、特に、通常の試料容器保持用ロータと、機外より試料チューブを介してロータ室内へ導入される試料を分離する連続ロータとを使い分けできる多用途型遠心分離機のドア構造に関する。
【背景技術】
【0002】
遠心分離機は、分離すべき試料を搭載するロータをロータ室の中に収容し、ドアによってロータ室の開口部を密閉した状態で、モータ等の駆動装置を用いてロータを高速回転させることによって、ロータに保持された試料の分離、精製等を行うものである。
【0003】
多用途型遠心分離機では、試料を分離するためのロータが、試料の種類、試料の処理量、回転速度等に応じた用途により複数種類に使い分けられる。通常のロータの使用では、分離する試料を独立した試料容器(遠心管)に入れてからロータに保持させ、駆動装置によって遠心力を加えて試料を分離する。
【0004】
他の種類のロータとして、医学、薬学等の分野では、遠心機本体の機外からチューブを介して試料を連続的にロータに直接流し込んで分離する連続ロータを用いるものがある。連続ロータの構造例は、例えば下記特許文献1に示されている。連続ロータを使用する場合には、遠心分離機本体の外部に試料を入れた試料容器を設け、その容器から遠心分離機本体のロータ室に設置されたロータまで延在するチューブによって試料流通路を形成し、ロータを回転させながら分離する試料を試料容器からロータへ連続して流し込む構造となる。
【0005】
連続ロータを使用する遠心分離機において試料チューブを遠心機本体の機外からロータ室へ導入する方式には、下記特許文献2の図1に開示されているように、試料チューブの一部を埋設するためにドア裏面の外周部の一部にドア凹部(8)を設ける方式と、同特許文献2の図5に示されるように、ドア凹部を設けることなく、筐体およびロータ室を区画する仕切り部材(1)を貫通した試料チューブを直接連続ロータへ接続する方式とがある。前者のチューブ埋込み用ドア凹部をドア裏面に設ける方式は、ロータ室のスペースを比較的狭くできる点で有利である。
【0006】
一方、遠心分離機では、回転体であるロータが高速回転するため、万が一ロータが破壊したとき、大きな破壊エネルギとなり、ロータ自身の破壊に止まらず、ロータに搭載されたチューブ等の試料容器部材、またはロータを取囲むドア部材もしくは断熱部材等の周辺部材も破片となって飛散することが想定される。この想定事故に対する安全性をより確実に確保する目的で、下記特許文献3に開示されるように、ロータ室内の部材の破片が飛散するのをより完全に防止するためにドア裏面の外周部に突出外周面(12)を設けることが周知である。
【0007】
【特許文献1】特開平7−256150号公報
【特許文献2】実開平6−52939号公報
【特許文献3】特開平8−266934号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
図6は、本発明者によって先に検討された、連続ロータ2aを設置した場合の遠心分離機40の構造を示す要部断面図である。筐体1の内部には、連続ロータ2aを設置するためのロータ室3を区画する内部仕切り部材7が設けられる。ドア裏面4cの突出外周面4aに一対の試料チューブ12a、12bを導入するために、ドア裏面の突出外周面4aの一部分にチューブ設置用凹部(開口部)4bを形成する。このチューブ設置用凹部4b内におけるロータ室3の仕切り部材7の上部に設けられるドアパッキン21に、試料注入チューブ12aおよび試料回収チューブ12bの一対のチューブを通す一対のチューブ通し穴21aを設け、試料容器11から連続ロータ2aへ連通する試料チューブ12a、12bを設置することによって、試料チューブの流通路(スペース)を確保した。
【0009】
しかしながら、かかる遠心分離機40では、連続ロータ2aを使用しないで、通常のロータを使用する場合、チューブ設置用凹部4bおよび一対のチューブ通し穴21aは不要となる。このため、チューブ設置用凹部4bおよび一対のチューブ通し穴21aが存在することとなるため、外径が大きいロータまたは小形でより高速で回転するロータを使用する場合、チューブ設置用凹部4bおよび一対のチューブ通し穴21aが風損の原因となり、冷却配管(パイプ)6によってロータ2および試料を十分に冷却できなくなるという欠点があった。
【0010】
そこで、図7に示すように、本願発明者等は、通常のロータ2bを使用する場合、チューブ設置用凹部4bにはアダプタ部材13を埋設し、また一対のチューブ通し穴21aにはキャップ24を挿し込むことによって、不要な風損を防止することを提案した。
【0011】
しかし、前記キャップ24はアダプタ部材13と別個に形成された着脱自在な構造となっているため、通常のロータ2bを使用する場合にアダプタ部材13を設置したものの、前記キャップ24の取付けを忘れてしまうことがあった。その結果、前記風損を充分に防止できず、さらに冷却配管6によってロータ2bおよび試料を冷却しながら回転させても、一対のチューブ通し穴21aを塞がない状態でロータ2bを回転させると、一対のチューブ通し穴21aからロータ室3内の冷気が洩れてしまい、ロータ2bおよび試料を十分に冷却できなくなるという問題があった。また、前記キャップ24の取付けを不完全な取付け状態のままドア4を閉じてしまうと、キャップ24をロータ室3内に脱落させてしまうという問題もあった。
【0012】
従って、本発明の目的は、上記問題点をなくし、通常の試料容器保持用ロータと、機外より試料チューブを介してロータ室内へ導入される試料を分離する連続ロータとを使い分けできる多用途型遠心分離機において、両者どちらのロータの使用においても高性能を発揮できる遠心分離機を提供することにある。また、従来と同等な安全性を確保できる多用途型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、下記のとおりである。
【0014】
本発明における遠心分離機の一つの特徴によれば、筐体と、前記筐体内に装着されたモータと、前記筐体内に装着され、前記筐体の上部において開口部を有する仕切り部材によって区画されたロータ室と、前記ロータ室内に設置され、前記モータによって回転されるロータと、前記ロータ室の前記開口部を閉塞し、かつ開閉自在に設けられたドアとを備えた遠心分離機において、前記ロータ室の前記開口部を閉塞する前記ドアの裏面は、前記ドアの中央面より前記ロータ室の内部側へ突出する突出外周面を有し、前記突出外周面の一部には前記ロータへ試料を注入または回収する試料チューブを設置するためのチューブ設置用凹部を有し、かつ前記筐体には前記チューブ設置用凹部から前記筐体の外部へ前記試料チューブを導通させるためのチューブ通し穴を有し、前記試料チューブを使用しないロータを前記ロータ室に設置する場合、前記チューブ設置用凹部内に埋設するアダプタ部材であって、該アダプタ部材は前記チューブ設置用凹部内に埋設されて前記チューブ通し穴を閉塞する可動弁を有する。
【0015】
本発明の他の特徴によれば、前記アダプタ部材の前記可動弁は前記アダプタ部材に内蔵された付勢バネにより前記アダプタ部材の側面に突出するように形成され、前記アダプタ部材を前記チューブ設置用凹部に取付けて前記ドアを開口部に閉塞するとき、前記可動弁が前記付勢バネの付勢力に対抗して押圧される。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、チューブ設置用凹部内に埋設されるアダプタ部材に可動弁を設けることにより、アダプタ部材を取付ければ遠心分離機のドアを閉じたときにチューブ通し穴を可動弁で塞ぐことが可能となる。このため、チューブ通し穴を塞ぐキャップの付け忘れによる遠心分離機の冷却効果を低下させることなく、連続ロータ以外の通常のロータの使用を可能とする。
【0017】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴は、以下の本明細書の記述および添付図面よりさらに明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。また、本発明者が予め検討した図6および図7に示した遠心分離機と同一の機能を有する部材についても同一の符号が使用されている。
【0019】
図1は本発明の実施形態に係る遠心分離機30の外観斜視図、図2はアダプタ部材13をチューブ設置用凹部4bに設置した状態で、アングルロータ、スイングロータ等の通常のロータ2bを使用する場合の全体構成を示す断面図、図3は図2に示した遠心分離機30においてアングルロータ、スイングロータ等の通常のロータ2bを使用する場合の要部拡大図をそれぞれ示す。
【0020】
本発明の実施形態に係る遠心分離機の全体構成について、図1乃至図3を参照して説明する。遠心分離機30は、上面から見た断面形状が略四角形を有する筐体(フレーム)1を備え、筐体1の内部には、ボウル7a等を含む仕切り部材7でロータ室3が区画されている。ロータ室3内には、試料が充填された複数の試験管(チューブ)等をロータの円周部に円形列に保持できる通常のロータ2bを設置するか、または、図6に示したように、機外より試料注入チューブ12aを導入してロータ2自身を試料容器として使用する連続ロータ2aを設置する。図1に示すロータの設置例は、ロータ2(2は連続ロータ2aおよび通常のロータ2bの両者を含むものとする)として通常のロータ(アングルロータ)2bを設置した場合である。
【0021】
図2に示されるように、遠心分離機30は、アルミニウム合金またはチタン合金から成るロータ2bと、ロータ2bに回転駆動力を与えるためのモータ5と、ロータ2bを収納するロータ室3とを具備し、また、筐体1内に形成されたロータ室3の上部開口部(開閉部)15には、一対の蝶番14(図1参照)を介して、ドア4が筐体1に回動自在に取り付けられている。このドア4は、図示されないドアロック装置の作用によって、ロータ2bの回転中にはロータ室3を開放しないように制御される。さらに、遠心分離機30には、モータ5のオン・オフ制御、および回転速度制御等を行い、かつモータ5の回転に従ったドアロック装置の制御を行うためのマイクロコンピュータを含む制御装置16を備える。さらに、筐体1の上面部には、ロータ2bの回転速度や遠心分離を行う時間等のデータを設定(入力)するための操作パネル17および表示パネル(モニタ)18が具備され、操作パネル17および表示パネル18は、上記制御装置16に電気的接続され、制御装置16へのデータの入力を行い、また制御装置16からのデータを表示する。
【0022】
上記ロータ室3は、例えば、ステンレス鋼材料から成るボウル7a等を含む仕切り部材7によって区画され、仕切り部材7の外周には螺旋状の冷却配管(パイプ)6が配置され、さらに、その外周部には断熱部材(発泡材)8を充填した円筒状のケーシング9が設置されて、これらは仕切り部材7と一体に装着されている。これによって、ロータ室3内に設置されるロータ2の回転時の温度上昇が冷却され、また、ロータ室3は、仕切り部材7およびドア4によって、外気から密閉されるように構成される。さらに仕切り部材(7、6、8および9を含む)の外周部には、ロータ2の破壊時に破壊エネルギを吸収する、例えば鋼材から成る、プロテクタ(防護壁)10が装着される。
【0023】
上記モータ5は、例えば、300Vの3相交流電源で起動する3相誘導モータから構成され、上記ロータ2の種類に従って、例えば22,000rpm等の高速回転を与えることができる。ロータ2は電動モータ5の回転軸に着脱可能に接続されている。遠心分離する仕様に従って、ドア4を開閉してロータ2を交換できるように接続される。
【0024】
ロータ2bやロータ2bに搭載される試料容器(図示なし)等を出し入れするためのロータ室開口部15の周縁部15aには、弾性体材料から成るドアパッキン21が設けられ、このドアパッキン21をドア4で押し潰すことによって、開口部15はドア4によってより確実に密閉される。
【0025】
ドア4の裏面4c(ロータ室3の開口部15を区画する面)において、その外周部には円形状の凸部、すなわち突出外周面4aが形成されており、この突出外周面4aは、ドア裏面4cの中央面4dに対してロータ室3の内部側に入り込んだ突出構造になっている。すなわち、ドアの裏面4cは、中央面4dから外周面4aへ向う放射方向に延在する面が外周面4aで突出する皿状の面を有する。この突出外周面4aは、上記特許文献3に開示された技術と同一の目的で設けられたもので、ロータ室3内のモータ回転軸に接続されたロータ2が回転中に万が一破壊した場合に、ロータ2の破壊に伴う破片が遠心分離機の外部に飛散するのを防止するために設けられる。ドア4の裏面4cは、例えばプラスチック材料から作られている。
【0026】
本発明に従って、突出外周面4aの一部にはチューブ設置用凹部4bが設けられ、チューブ設置用凹部4bに対応する仕切り部材7には、一対の試料注入チューブ12a(図6参照)および試料回収チューブ12bを通す一対のチューブ通し穴21aが並行して設けられている。遠心分離機30にロータ室3に設置されるロータがアングルロータのような通常のロータ2bを使用する場合は、図1および図2に示されるように、このチューブ設置用凹部4b内にアダプタ部材13が取付けられる。このアダプタ部材13は、例えば、ゴムまたはプラスチック材料もしくは金属材料で構成される。
【0027】
アダプタ部材13は、図3および図4に示されるように、チューブ設置用凹部4bに内接するように略台形状の断面形状を有し、その前面13xには、付勢バネ13b(図3参照)によって付勢されてアダプタ部材13の前面13xより突出する一対の可動弁13aを有する。この一対の可動弁13aは、アダプタ部材13がチューブ設置用凹部4b内に設置されるとき、試料注入チューブおよび試料回収チューブの一対のチューブを通すための一対のチューブ通し穴21aに当接するように配設され、付勢バネ13bによって付勢されているために、可動弁13aの先端を押圧すればアダプタ部材13内部へ後退し、開放すれば、前面13xより前方へ突出し、対応する一対のチューブ通し穴21aに当接する。アダプタ部材13は、図4の(b)に示されるように、その中心部において前面13xから背面13yに貫通するビス通し穴13dを有し、ビス通し穴13dを通すビス13cによって遠心分離機30のドア4に締付けられて、ドア4に取付けられる。
【0028】
図3に示すように、アダプタ部材13は、ビス13cによってアングルロータ2bが使用される場合はドア4に取付け、一対の可動弁13aが付勢バネ13bによって一対のチューブ通し穴21aに押付けられる。この場合、アダプタ部材13を取付けた後にドア4を閉める際は、可動弁13aは仕切り部材7に当接するとアダプタ部材13内部に後退し、ドア4の開閉を自在にすることができる。
【0029】
従って、通常のロータ2bを使用する場合(上記連続ロータ2aを使用しない場合)、チューブ通し穴21aを可動弁13aで塞ぐようにすることでロータ室3は風損による温度上昇の影響をなくすことが可能となり、ロータ2bの所定の温度管理が可能となる。また、万が一、ロータ等が回転中に破壊しても、破片の遠心分離機30外への飛散を防止ができる。なお、図5に示されるように、筐体1に設けられた一対のチューブ通し穴1aは、プレート25が筐体1にネジ止めされて塞がれる。
【0030】
以上述べた本発明によれば、従来使用されていた一対のチューブ通し穴21aを塞ぐ一対のキャップ24(図7参照)の代わりに、アダプタ部材13と一体に形成された一対の可動弁13aが一対のチューブ通し穴21aを自動的に塞ぐ弁として使用されるために、従来の前記キャップ24の取付けを忘れてしまうという問題または不完全な取付けによるキャップの脱落という問題を回避することができる。
【0031】
その結果、通常ロータ2bの使用時における風損を防止することが可能となって、冷却配管6によるロータ2bの冷却能力を向上させることができる。通常のロータを使用して遠心分離する場合、ロータを高速回転し、かつ冷却しながら遠心分離するときが多いので、通常のロータ2bを使用する場合に効果的である。本発明に従ってアダプタ部材13を設けると風損が少なくなる理由は、チューブ設置用凹部4bがアダプタ13によって埋設されるので、ロータ2bの高速回転時に発生する気流の乱れ(乱流)が少なくなると同時に、外気がロータ室3内に流入しないためである。なお、連続ロータ2aを使用する場合は、通常、室温程度に保持した状態で遠心分離されるので、風損によるロータの温度上昇は実用上問題とならない。
【0032】
また、本発明によれば、チューブ設置用凹部4bがアダプタ部材13によって埋設され、かつ可動弁13aが一対のチューブ通し穴21aを塞ぐ構造となるので、万が一発生するかもしれないロータ室内の破片の飛散事故(想定事故)に対して、より高い安全性を確保できる。
【0033】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の一実施形態に係る遠心分離機の外観斜視図。
【図2】図1に示した遠心分離機の全体構成を示す断面図。
【図3】図2に示した遠心分離機の要部拡大断面図。
【図4】図3に示したアダプタ部材においてA方向から見た正面図(a)、およびその側面図(b)。
【図5】図3に示した遠心分離機においてA方向から見た部分拡大図。
【図6】従来の遠心分離機の連続ロータ使用時の全体構成を示す断面図。
【図7】従来の遠心分離機のアングルロータ使用時の全体構成を示す断面図。
【符号の説明】
【0035】
1:筐体(フレーム) 1a:チューブ通し穴 2:ロータ
2a:連続ロータ 2b:アングルロータ 3:ロータ室(回転室)
4:ドア 4a:ドア裏面の突出外周面 4b:チューブ設置用凹部
4c:ドアの裏面 4d:ドア裏面の中央面 5:モータ
6:冷却配管(パイプ) 7:ロータ室の仕切り部材 7a:ボウル
8:断熱部材(発泡材) 9:ケーシング 10:プロテクタ(防護壁)
12:試料チューブ 13:アダプタ部材 13a:可動弁
13b:付勢バネ 13c:ビス 13d:ビス通し穴
13x:アダプタ部材の前面 13y:アダプタ部材の背面
15:開口部(開閉部) 15a:開口部の周縁部 16:制御装置
17:操作パネル 18:表示パネル(モニタ) 21:ドアパッキン
21a:チューブ通し穴 24:プラグ 25:プレート
30:遠心分離機(本発明) 40:遠心分離機(従来品)
【出願人】 【識別番号】000005094
【氏名又は名称】日立工機株式会社
【出願日】 平成18年10月10日(2006.10.10)
【代理人】 【識別番号】100072394
【弁理士】
【氏名又は名称】井沢 博


【公開番号】 特開2008−93527(P2008−93527A)
【公開日】 平成20年4月24日(2008.4.24)
【出願番号】 特願2006−275915(P2006−275915)