JP2008307219A

JP2008307219A - 遠心分離機

Info

Publication number: JP2008307219A
Application number: JP2007157904A
Authority: JP
Inventors: Katsutaka Shimizu; 雄貴清水; Masaharu Aizawa; 正春相沢; Shoji Kusumoto; 昭二楠元; Shinki Otsu; 新喜大津; Hiroshi Hayasaka; 浩早坂
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2007-06-14
Filing date: 2007-06-14
Publication date: 2008-12-25

Abstract

【課題】
比較的簡単な構造でロータの十分な冷却性能と、回転、空気流れによる騒音を低減できる空冷式遠心機を提供することにある。
【解決手段】
ロータ１を冷却する風路と電気制御部１６及びモータ２を冷却する風路を分離してそれぞれが独立して風路を形成すること、該風路中に遮蔽材によって形成された消音器を配置すること、ロータを冷却する風路内に吸音材が配置されていること、前記ロータを冷却する風路の排出口が遠心分離機の背面に配置されていること、前記電気制御部及び前記モータを冷却する風路の排出口が、遠心分離機の背面に配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、遠心分離機におけるロータの冷却効率高めると共に冷却空気の流れやロータ、モータの騒音を低減する技術に関する。

空冷式の遠心分離機は、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に注入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、精製を行う。回転速度は用途によって異なり、用途に合わせて低速(最高回転速度は数千回転)から高速(最高回転速度は20,000rpm程度)までの製品群が市販されている。試料を保持して回転するロータは、用途によりチューブ穴が固定角度式の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。ロータを高速回転させるとロータ外表面とロータ室内の空気との摩擦(風損)によって、ロータが温度上昇し、その度合いが大きいと試料が変性したり駄目になる。空冷式遠心分離機ではこのロータの温度上昇を極力低減するため、ロータの回転による空気の流れを利用して、ロータ室内に外気を取入れ、ロータの周囲を通過させることによって、ロータの温度上昇を抑えることが一般的に行われている。このような空冷式遠心分離機は、一般的にロータ室内に供給する風量を増やせば、ロータの温度上昇をより抑えることができるが、それに反比例して、空気の流入音や排出音(騒音)がより大きくなる。また、この騒音は回転数に比例して大きくなり、場合によっては、設置される医学、薬学関係の研究室、病院の臨床検査室など静かな部屋の環境を悪化させることがあり、使用者が快適に使用できる、静かな遠心分離機を提供するためには、必要最低限の風量でロータを冷却することが必要となる。

しかるに、従来の空冷式遠心分離機を、図４の概略縦断面図を用いて説明する。ロータ室３を封じるドア部において、ドア下板に空気取込口２０とロータ室３への空気供給口２１が設けてあり、ロータ１が回転すると、ロータ１の周囲の空気がロータの外周方向へ飛ばされるので、ロータ室３の中心部において圧力低下が生じ、空気供給口２１から空気が流入する。図に於いて空気の流れを矢印を付した曲線で示している。空気供給口２１から流入した空気は、ロータ１の周囲を通過する際にロータ１の熱を奪い、その後、ロータ室３外に排出され、さらに、この排出された空気がロータ１を駆動するモータ２や、機器を制御する電気制御部１６等の発熱部品の周囲を通過することにより、これらの部品を冷却した後、遠心分離機の背面に設けてある排気口２４から排出される構成が一般的である。（例えば，特許文献1参照）尚、モータ２の温度上昇は、間接的にモータの回転軸からの伝熱で、ロータ１の温度を上昇せしめる悪影響がある。
特許文献２は、空冷式遠心機における騒音の抑制策として、ドア部の空気通路を形成している部材の構造の工夫を試みた例である。

特開平10-85627 特開2003-275621

前記従来の空冷式遠心分離機において、ロータ１を冷却した空気をモータ２や、電気制御部１６の発熱部の冷却に用いるが、ロータ１の冷却後の空気は、大気温度より高い温度の空気であるため、冷却効率が悪くなる。また、同一の冷却風路で冷却する発熱部が多数存在すると、最も発熱量の多い発熱体を冷却するに十分な風量に合わせる必要がある。これらの結果、ロータ１が高速で回転するロータ室３に多くの風量を送ることとなり、騒音が大きくなる問題があった。加えて、ロータ１が回転中に試料を注入したチューブの破損や、試料の洩れ等によって試料がロータ室３内に飛散した場合、冷却風によって運ばれ、モータ２や電気制御部１６等に付着する恐れがあり、遠心分離機の故障原因を引き起こすことがあった。さらに、多数の発熱部を同一の風路で冷却することは、限れられた遠心分離機内の空間においては部品の配置の場所が制限され、設計の自由度が小さくなる不都合があった。

本発明は、上記した従来の問題点を解決することを目的としており、比較的簡単な構造でロータ１の十分な冷却性能と、回転、空気流れによる騒音を低減できる空冷式遠心機を提供することにある。

上記目的を達成するため、分離する試料を保持し高速回転するロータ、前記ロータを駆動するモータ，前記ロータを収納するロータ室、前記ロータ室を封じるドア、及び前記モータを制御する電気制御部を有し、さらに前記ドアのほぼ中央部に前記ロータ室に外気を取込む給気口を有し、該ロータ室から空気を機外に排出する風路を有する遠心分離機において、前記風路がロータを冷却する風路と前記制御部及び前記モータを冷却する風路が独立して形成されていることである。また、前記ドアの内部に遮蔽材によって形成された消音器が配置されていることは、騒音低減に一層の効果を有する、更に、前記ロータを冷却する風路の空気排出口に消音器が配置されていること、前記ロータ冷却風路は遠心分離機内を迂回し、前記ロータを冷却する風路内に吸音材が配置されていること、前記ロータを冷却する風路の排出口が、遠心分離機の背面に配置されていること、前記電気制御部及び前記モータを冷却する風路の排出口が、遠心分離機の背面に配置されていること等適用することにより、達成できる。

本発明によれば、比較的簡単な構造でロータの十分な冷却性能と、回転、空気流れによる騒音を低減した遠心分離機機を提供することができる。

本発明となる実施例の概略縦断面図を図１に、空冷式の遠心分離機のドア部の内部を示す平面図を図２に、図２におけるＡ−Ｂに沿って断面したドア部の縦断面図を図３に示した。

図１において、箱形の板金やプラスチックなどで製作される筐体５の内部に、試料を保持して回転する金属またはプラスチック製ロータ１がモータ２の回転軸上部に固定されており、モータ２は、モータ２の制振部材であるゴムや金属製スプリングからなるモータダンパ６を介して筐体５に固定されている。

ロータ１の周りには、金属またはプラスチック成形品で製作される底付き円筒状のボウル４が筐体５内に配置され、ボウル４とドア下板８によってロータ室３が構成されている。板金やプラスチック成形品で製作されるドアはドア下板８とドア上板７、ドアチョウバン９からなり、ドアチョウバン９と筐体５を締結することにより、ドアチョウバン９を支点にして開閉可能になっている。ドア下板８と筐体５間は、弾性体で製作されたドアパッキン１０が筐体５側に固定されており、ドア下板８の底面と接触して、ロータ室３の気密を保つように構成されている。

ドア部は、ドア上板７とドア下板８の間に間隙があり、空気が流通するようになっており、ドア下板８の端の方に設けた空気取込口２０から空気が入ると、中央部のドア空気供給口２１から空気がロータ室３内に供給できるようになっている。

ロータ室３は、前記に述べた部品で構成されているが、ボウル４の上端と筐体５の間にはボウル上部開口部１８があり、ロータ室から溢れる空気の通り道となっている。ボウル４の外周部と筐体５の間は環状空間となっており、ボウル上部開口部１８から流れ出た空気が、下方の筐体中段開口部２２に向かって流れるようになっている。筐体中段開口部２２から流出する空気は、空気の流入口（筐体中段開口部２２に隣接）と空気の排出口（もしくは、消音器排気口２５）以外に閉じられた部屋を通過する構造になっている。

一方、筐体５の底部に設けた空気取込口２３からは、電気制御部１６とモータ２を冷却するための空気が流入するが、これは筐体に設けたファン１７によって強制的に空気の流れを作り、電気制御部１６〜ファン１７〜モータ２〜排気口２４の経路をたどって空気が流れる間に、前記電気制御部１６とモータ２の冷却が可能となる。

この様に構成された遠心分離機に於いて、ロータ１の回転の上昇に伴って、ロータ１の周りの空気は外周方向に飛ばされるため、ロータ上部中央部が低圧力となり、上部のドア下板８に設けられたドア空気供給口２１から外気が導入され、その空気によってロータ１を冷却してロータ１の温度上昇を低減することができる。次に、ロータ１の周りの空気は、ボウル上部開口部１８からボウル４の外周部と筐体間の環状空間を下方に向かって流れ、筐体５に１箇所設けられた筐体中段開口部２２から抜ける。前記環状空間を構成する筐体の側面に吸音材１３を取り付けることにより、空気流れ音やロータの回転音を吸音、低減することができる。

そして、筐体５の後方に設けられた独立した閉じられた部屋を通過して排気口２５より排気されるが、前記閉じられた部屋に於いても、その側壁に吸音材１３を取り付けることにより、同様に空気流れ音やロータの回転音を吸音、低減することができる。

一方、電気制御部１６とモータ２を冷却するための空気が流れる経路に於いては、空気取込口２３と排気口２４以外は、やはり閉空間となっており、ファン１７やモータ２の回転音が機外に出にくい構造としている。

次に、図２、図３はドア部の消音器の構造を説明しており、ドア空気取込口２０から取り込まれた空気を直接ドア空気供給口２１に導入することなく、ドア遮蔽材ａ２６とドア遮蔽材ｂ２７を設けることにより、空気の流入音を低減する構造である。ドア遮蔽材ａ２６、ドア遮蔽材ｂ２７は、吸音材が適当であり、発泡されたゴムやプラスチックの部材が適している。また、ドア遮蔽材ａ２６、ドア遮蔽材ｂ２７は、ドア上板７とドア下板８の間に隙間無く挟み込まれるように取り付けることで、空気漏れ、音洩れを低減している。

また、図１に於いて、ロータ１冷却風路の後段に設置する消音器１９は、自動車で使用されるマフラーと同様に周囲を鉄板で製作し、内部の空気の通路を形成しながら吸音材１３として発泡されたゴムやプラスチックの部材を側壁に貼り付けて、騒音低減を図っている。さらに、空気排出口２４，２５を遠心機の後方に設けることは、音源と音波の向く方向が使用者とは反対方向となるので、騒音低減に寄与できる。

上記のような具体例の遠心機の性能を確認するため、日立工機株式会社で1.5〜2ｍｌのチューブ２４本/ロータ搭載できるロータとそれに適した大きさの最高回転数15,000rpmの遠心機本体を試作して試験したところ、従来の同等性能遠心機の騒音レベル55〜60ｄBA、ロータの温度上昇値20K程度(15,000rpm、30分間運転後)に対して、それぞれ、騒音が50dBA以下、温度上昇値も15K〜17K程度と、何れにおいても優れた性能を得ることができ、製作費も同等プラスα程度の妥当な費用で製作することができた。

本発明となる遠心分離機の一実施形態の概略縦断面図。本発明となる遠心分離機の一実施形態のドア部の構造を示す平面図。本発明となる遠心分離機の一実施形態での図２におけるＡ−Ｂに沿って断面した縦断面図。従来の空冷式の遠心分離機の概略縦断面図。

符号の説明

図において１はロータ、２はモータ、３はロータ室、４はボウル、５は筐体、６はモータダンパ、７はドア上板、８はドア下板、９はドアチョウバン、１０はドアパッキン、１２は制御パネル、１３は筐体吸音材、１４は仕切板、１５はボウルパッキン、１６は電気制御部、１７はファン、１８はボウル上部開口部、１９は消音器、２０はドア空気取込口、２１はドア空気供給口、２２は筐体中段開口部、２３は空気取込口、２４は排気口、２５は消音器排気口、２６はドア内遮蔽材ａ、２７はドア内遮蔽材ｂである。

Claims

分離する試料を保持し回転するロータと、該ロータを駆動するモータと、前記ロータを収納するロータ室と、該ロータ室を封じるドアと、前記モータを制御する電気制御部を有し、前記ドアのほぼ中央部に前記ロータ室に外気を取込む給気口を有し、該ロータ室から空気を機外に排出する風路を有する遠心分離機において、前記風路がロータを冷却する風路と前記制御部及び前記モータを冷却する風路が独立して形成されていることを特徴とする遠心分離機。
前記ドアの内部に遮蔽材によって形成された消音器が配置されていることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
前記ロータを冷却する風路の空気排出口に消音器が配置されていることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
前記ロータ冷却風路は遠心分離機内を迂回し、前記ロータを冷却する風路内に吸音材が配置されていることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
前記ロータを冷却する風路の排出口が、遠心分離機の背面に配置されていることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
前記電気制御部及び前記モータを冷却する風路の排出口が、遠心分離機の背面に配置されていることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。