JP2005319414A - 遠心分離機 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明の課題は、ロータが破壊したときでも安全性を確保するための構造で必要とするドアロック構造において、その取り付け位置等の制限を減らして、省スペース化した、製造しやすい安価な構造の遠心分離機を提供することである。
【解決手段】 ドアロックのロック機構部分とこれを駆動する駆動部分とに分割し、フレームへ独立して取り付け、更にロック機構部を回転室外周に配置したリング状のプロテクタよりも高い位置に配置することで達成できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、遠心分離機の回転体に対する安全性確保のための構造に関するものである。

遠心分離機では、分離する試料を入れた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には大きな破壊エネルギーとなる。実験室用の遠心分離機に関する安全性要求は国際規格であるＩＥＣ６１０１０−２−０２０２規定されている様に、最大想定事故として高速回転時にロータが半分に破壊しても安全性を確保できる構造であることを要求している。具体的には、ロータの破片の封じ込めと、装置の移動に関する制限である。
従来、この破壊エネルギーを封じ込める手段として、回転室外周に防護壁（プロテクタ）を設けて大きな破片のエネルギーを吸収する構造がある。生物試料を扱う遠心分離機では、ロータを冷却するために回転室を直接冷却する冷却パイプが外周に巻かれており、その外周は発泡材のような断熱材で密閉されて放熱・結露を防いでいる。プロテクタは更にその外周に配置され、ロータの回転エネルギーの大きさにより、厚さや、筐体内への配置方法が設計される。
また、前記ロータや分離する試料を出し入れするために、回転室上部に開閉するドアが設けてある。上記プロテクタと異なり、ユーザが開閉可能なため、ロータ回転時にはロックする必要があり、上記のようなロータ破壊等があってもロックを解除されない構造を要求される。

特開平８−５２３８２

従来技術の一例を図５に示す。ロータの破壊時のエネルギーを封じ込めるためには、回転室外周のプロテクタを変形させたり、回転させたりすることでエネルギーを吸収する。また、回転室上方の蓋（ドア）４１をロックするためにドア４１の裏側にロック用の穴を設けたドアフック４２を配置し、フレーム４３側に固定したドアロック機構６０によりドア４１を固定している。ソレノイド４８のプランジャ４９の動作によりピン５０で連結したフックプレート４４を動作させる。フックプレート４４はシャフト４５を中心として回転移動する。フックプレート４４はソレノイド４８に通電されていない状態で引っ張りバネ４７によりロック位置に保持し、通電時にはプランジャ４９によって下方に引かれてロック解除の状態を保つ。これらドアロック機構６０はフックプレート４４から成るロック機構部とロック機構部分を駆動する駆動機構部をドアロックホルダ５１に取り付けた、ひとつの組立体としてフレーム４３側に取り付けているのが一般的である。しかしその構造上、ドアロック機構６０はプロテクタの更に外周側に配置する必要がある。

上記したドアロック機構６０の場合、ロータが破壊した時の破壊エネルギーによってプロテクタの変形量が大きくなるとロック機構６０にぶつかり、最悪のケースではドアロック機構６０を破壊し、ドアロック機構６０をフレーム４３から脱落させ、ドア３１のロック機能を損なう恐れがある。これを避けるために、ドアロック機構６０の取付位置をプロテクタの変形を見込んでプロテクタとの距離を大きくしたり、プロテクタの厚さを増してプロテクタの変形量を減らす工夫がされているが、プロテクタの厚みを増すことによる原価増や質量が増えることによる組立作業性の悪化、さらにはドアロック機構６０の取付位置をプロテクタから離すことによるドアや装置の大型化が避けられない。また、ドアロック機構６０をプロテクタの変形の影響の少ないテーブル上側に配置したり、ドア内部に設けたりする例もあるが、前者の場合テーブル面５２（作業面）が高くなったり、さらに後者の場合はドアが重くなって操作性を悪くする問題がある。
本発明の目的は上記問題点をなくし、安全性を維持しながら本体を省スペース化し、製造しやすい安価なドアロック構造を有する遠心分離機を提供することである。

上記目的は、ドアをロックするロック機構と、該ロック機構を駆動する駆動機構部とを独立した構造体としてフレームに取り付け、ロック機構部はプロテクタの高さよりも高い位置に配置することで達成できる。

本発明によれば、ロータ破壊時にプロテクタが変形してドアロック機構部の駆動機構部にぶつかり、損傷したとしても、駆動機構部のみが外れ、ロック機構部へは影響を与えずにドアのロックを確実なものにできるので、ドアロック機構部とプロテクタとの隙間を小さくでき、更に、必要最小限のプロテクタの厚みを選定できるので、本体の省スペース化が可能で、製造しやすい安価な構造の遠心分離機とすることができる。

本発明となる遠心分離機の実施形態の断面図を図１に示す。フレーム６内には分離する試料を入れるロータ１７が回転する回転室１５があり、駆動モータ１６にロータ１７をセットして回転、分離する。回転室１５の外周には冷却用パイプがまかれており、その外側には断熱材で囲まれている。更にその外周には、ロータ１７破壊時の防御のために円筒状のプロテクタ１２がある。

回転室１５の上部には開閉可能なドア１があり、ロータ１７を出し入れできるようになっている。回転中にはドア１が開かないように２ヶ所のロック機構部１９ａ，１９ｂがあり、テーブル５に固定され、その下側にはロック機構部１９ａ，１９ｂを駆動する駆動機構部１８ａ，１８ｂがある。開閉するドア１の下側にはロックのためのフック２ａ，２ｂがあり、これを固定することでドア１をロックし、遠心分離機２５が運転中はドア１が開閉できないようにしている。

ロック機構部１９ａと駆動機構部１８ａから成るドアロック機構部２６の詳細を図２に示す。図２は図１のドアロック機構部２６の裏側から見た断面図を示している。

ドア１の下側に取り付けられたドアフック２ａは、ロックバー３（係合部材）が係合される穴を設けてあり、ドア１を閉め、入力部２７のスタートスイッチ２８をオンすると制御装置３０を介してソレノイド１０運転が制御され、ロータ１７を回転する前にロックバー３がドアフック２ａ穴に入り、ドア１が上側に開くことを制限する。

ロックバー３は、テーブル５に固定されたホルダ１１の横穴にガイドされて水平方向（横方向）に移動可能となっている。ロックバー３の片側にはＵ溝４が下方に開口部を有するように設けてあり、図３に示すようにリンクバー８ａの略コの字型をした上部にピン２０が設けられており、このピン２０がＵ溝４を介してロックバー３を水平方向に摺動させる。リンクバー８ａはリンクシャフト９を支点として揺動することができ、バネ３２を介して連結されたソレノイド１０により駆動される。

ソレノイド１０は吸引式（電源ONで矢印２４方向へ吸引される）であり、入力部２７のスタートスイッチ２８がＯＮ（オン）されると、制御装置３０はソレノイド１０への電力供給を停止する。よってソレノイド１０の吸引力はなくなり、プランジャ１０ａを吸引することができなくなり、リンクバー８ａに連結されたバネ１４によりロックバー３がフック２ａの穴に係合するように移動しロック状態になる。

さらに、入力部２７から入力された運転条件での運転が終了した場合または、ストップスイッチ２９がＯＮ（オン）されロータ１７の回転が停止した場合には、制御装置３０がソレノイド１０へ通電するよう制御することでプランジャ１０ａを吸引し、リンクバー８ａを図２の二点破線で書かれている位置まで移動させることにより、ロックピン３がフック２ａの穴から外れロックが解除される構造になっている。

また、リンクバー８ａの先には、可動部（リンクバー８ａとプランジャ）の重心位置を調整して、衝撃によりロックが解除されないように働くウエイト１３が取り付けてある。また、リンクバー８ａの位置をセンサ２１により検出し、センサ２１からの検出信号を基に制御装置３０によってドア１のロック状態をチェックしている。

略Ｌ字型をしたソレノイドホルダ７にはソレノイド１０と、リンクシャフト９を介してリンクバー８がネジによって組みつけられた状態（駆動機構部１８ａ）でネジ穴部７ａ，７ｂを介してネジ３３によってフレーム６に固定されている。プロテクタ１２よりも高い位置にあるテーブル５に固定されたホルダ１１にはあらかじめロックバー３が組み込まれており、前述のソレノイド１０を組み込んだ駆動機構部１８ａとは別に組み込み、ロックバー３のＵ溝４にリンクバー８ａのピン２０を引っ掛けて連結している。

図１で示したように駆動部分１８ａはプロテクタ１２の外側に配置されているが、ロック機構部１９ａ１９ｂはドアの左右２ヶ所、プロテクタの上端面よりも高い位置にあり、プロテクタが移動しても直接はぶつからない位置となっている。

最大想定事故では、先に説明したように、回転しているロータ１７が半分に破壊したモードとする場合が多い。ロータ１７の破壊時のプロテクタ１２変形と挙動を示した縦断面図を図４に示す。半分に破壊したロータの破片１７ａ，１７ｂは回転の接線方向に飛び出し回転室１５側面、プロテクタ１２に衝突する。

プロテクタ１２の厚みは、衝突したロータの破片１７ａ，１７ｂによってプロテクタ１２を変形させるが、ロータの破片１７ａ，１７ｂがプロテクタ１２を貫通することなくロータの破片１７ａ，１７ｂの飛散を防ぐことができる厚みを有している。ロータ破壊時のプロテクタ１２の最大の変形量を有する部分は、ロータ１７の最大外形部付近でプロテクタ１２のほぼ中央部付近で、さらにプロテクタ１２は図４に記載されているように楕円径に変形する。ただし、プロテクタ１２の両端の開口部付近はあまり変形はしない。

図２に示すようにプロテクタ１２は矢印２２の方向に破線の如く変形していき、駆動機構部１８ａのリンクバー１８ａやソレノイド１０を固定したソレノイドホルダ７に衝突する。ソレノイドホルダ７はネジ３３でフレーム６に固定され、多端（ソレノイド１０側）は固定されていないので、ソレノイドホルダ７は矢印２３の様にテーブル５から離れる方向に変形するので、ドア１をロックしているロックバー３のＵ溝４に係合しているピン２０は、ロックバー３のＵ溝４の開口側に外れるためロックバー３への移動には影響せずロック状態は維持されることになる。

さらにプロテクタ１２は、破壊したロータの破片１７ａ，１７ｂによってロータ１７の回転方の矢印３１の方向に回転するので、破壊したロータの破片１７ａ，１７ｂによって変形したプロテクタ１２が回転しながら駆動機構部１８ａに衝突したとしてもドア１をロックしているロックバー３のＵ溝４に係合しているピン２０は、ロックバー３のＵ溝４の開口側に外れるためロックバー３への移動には影響せずロック状態は維持される。

さらにロック機構部１９ａはプロテクタ１２よりも高い位置にあるため、変形したプロテクタ１２が直接は衝突しない。同様にロック機構部１９ｂ、駆動機構部１８ｂにも同様なことがいえる。
結果としてドア１はロック状態を維持され、破片の封じ込めが可能となる。

本発明となる遠心分離機の一実施形態を示す断面図。 本発明となる遠心分離機の一実施形態を示す断面詳細図。 本発明の駆動機構部の一実施形態を示す斜視図 本発明となる遠心分離機の一実施形態で、ロータが破壊したときのプロテクタ変形と挙動を示す縦断面図。 従来のロック機構の一例を示す断面図。

符号の説明

１はドア、２ａ，２ｂはドアフック、３はロックバー、４はＵ溝、５はテーブル、６はフレーム、７はソレノイドホルダ、８ａはロック時のリンクバー、９はリンクシャフト、１０はソレノイド、１１はホルダ、１２はプロテクタ、１３はウエイト、１４はバネ、１５は回転室、１６は駆動モータ、１７はロータ、１７ａ，１７ｂは破壊後のロータ破片、１８ａ，１８ｂは駆動機構部、１９ａ，１９ｂはロック機構部、２０はピン、２１はセンサ、２２はプロテクタの変形方向、２３はプロテクタに衝突された駆動機構部が動く方向、２４はソレノイド通電時の吸引方向である。

Claims (3)

1. モータと、該モータによって回転されるロータと、該ロータを収容する回転室と、該回転室を密閉するドアと該ドアを閉めた状態で固定可能なロック機構を有する遠心分離機において、該ドアから突き出た勘合穴を有する１つ以上の部材とこれに勘合するスライド可能な棒状部材でドアを固定する組体が回転室上部に位置する筐体の上面部材に固定されており、該棒状部材を駆動するソレノイド等の駆動部が該組体とは独立して上面部材に固定されていることを特徴とした遠心分離機。
2. 回転室の外周にはロータ破壊時の防御を目的とした円筒状のプロテクタが配置され、前記プロテクタの高さがドア固定の組体位置よりも低い位置であることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
3. 前記棒状部材とこれを駆動する駆動部との連結部分は、該棒状部材に溝を設け、駆動部側のピンに引っ掛けて棒状部材を移動する構造であることを特徴とする請求項１から２記載の遠心分離機。
   

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