JP2010142696A

JP2010142696A - 遠心分離機

Info

Publication number: JP2010142696A
Application number: JP2008320177A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hayasaka; 浩早坂
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2008-12-16
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2010-07-01
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: JP5212907B2

Abstract

【課題】
片手で容易にロータカバーをロータボディに着脱可能として操作性を改善した遠心分離機を提供する。
【解決手段】
モータ１０によって回転され試料を保持するロータボディ２１と、ロータボディ２１の開口部を覆うロータカバー２４を有する遠心分離機において、ロータボディ２１には回転中心付近に上方向に突出する突出部（２２、２３）が形成され、ロータカバー２４に回転中心付近に突出部を貫通させる貫通穴を形成し、回転軸１１に対して対称でない重量配分を有する質量体（２５、２６）を複数設け、これら質量体がロータカバー２４に対して軸方向及び回転方向に移動しないようにガイド部材（２２）にて保持するようにした。ロータの回転時には、遠心力によって質量体の重心が外周側に移動することによって貫通穴と突出部が強く当接し、ロータカバー２４がロータ２１に強く保持される。
【選択図】図１

Description

本発明は、サンプルがセットされたロータを高速で回転する遠心分離機に関し、特に、ロータカバーのロック機構を改良することにより操作性を向上させた遠心分離機に関する。

医学、薬学、遺伝子工学等の分野で遠心分離機が広く使用されている。試料を入れて遠心分離するロータは、そのボディ上面側が、試料を入れた試験管等を挿入するために開口して所定の空間を有する。遠心分離機では、空気中で回転する際の空気抵抗を減らすためや、発熱や騒音が大きくなることを防ぐために、ロータの開口部を塞ぐロータカバーを設ける場合が多い。ロータカバーの種類は種々あるが、ロータカバーを開口部に嵌め込むように挿入するだけでなく、ロータの回転中にロータカバーが外れないように何らかのロック手段を設けることが多い。従来のロック手段は、例えば特許文献１のものが知られている。特許文献１では、ロータカバーの下面中心部に取り付けられる薄肉円筒軸の先端部が、複数のスリットにより先割れしており、ロータを回転することによりロータカバーの円筒軸先端部が遠心力によってロータの嵌合穴内で径方向に広がることによりロータにロータカバーが確実に嵌合されるように構成されている。また別のロック手段の従来例として、ロータカバーをより確実に固定するために、ロータの中心部に雄ネジを形成し、ロータカバーの中心部に雌ネジを形成し、これらのネジを締め付けて螺合させることによって固定する方法も広く用いられている。

特開平５−３４５１４９号公報

特許文献１の技術は、ロータの中央付近上部に嵌合穴用のスペースが確保できる形状のロータの場合には有効であるが、ロータの中心部において回転シャフトが貫通する構造の遠心分離機の場合、特許文献１に示した構造は採用できない。

また、ネジによってロータカバーを固定する方法では、次のような解決課題が生ずる。これを図１０を用いて説明する。図１０は、従来例における遠心分離機を示す斜視図である。従来の遠心分離機１０１においては、回転室１０７は開閉式のドア１０８により覆われる。ロータ１０２は、ロータカバー１０５の中心付近に設けられたネジ部１０６を、ロータボディ１０２の上側中心部分に形成されたネジ部１０４に締め付けることでロータカバー１０５をロータボディ１０２に固定する。特に、内部の試料が漏れた場合等、内部に試料を封じ込めるような構造では、ロータカバー１０５の中心部及び／又は外周部にＯリング等を設けており、Ｏリングで密封するために確実に固定する必要があり、ネジによる結合が有効である。

しかし、ロータカバー１０５のネジ部１０６をロータ１０２のボディ部に締め付けるのは煩わしく、また、締めつけたとしても締め付けが不十分である可能性があり得る。一部の遠心分離機では、ロータ１０２のボディ部が回転軸に固定された状態で、試料１０３を含むサンプルチューブ等をロータ１０２にセットし、その後にロータカバー１０５を締め付けるようにしている。この場合、チューブの装着及び脱着は回転室１０７内での操作となるため、両手を使う必要のあるロータカバー１０５の締め付けは操作がしづらく、使用者からロータカバー１０５を片手で簡単に着脱できるロータカバー構造が望まれている。

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、片手で容易にロータカバーをロータに着脱可能として操作性を改善した遠心分離機を提供することにある。

本発明の別の目的は、回転中に確実にロータボディに結合され、安全なロータカバーを有する遠心分離機を提供することにある。

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。

本発明の一つの特徴によれば、モータと、モータによって回転され試料を保持するためのロータと、ロータの開口部を覆うロータカバーと、ロータを収容する回転室を有する遠心分離機において、ロータは回転中心付近に上方向に突出する突出部を有し、回転中心付近に突出部を貫通させる貫通部を有し回転軸に対して対称でない重量配分を有する錘付きリング状部材等の質量体をロータカバーに複数設け、これら質量体がロータカバーに対して回転方向に回転しないようにガイド部材にて保持するように構成した。この構成によって、ロータが回転した際に遠心力によって質量体の重心が外周側に移動し、貫通部と回転軸が遠心力により強固に当接することによりロータカバーをロータに保持することができる。ここで突出部は、ロータの一体成型のボディで形成してもよいし、ロータを回転軸に取り付けるためのナットホルダにより構成するようにしても良い。

本発明の他の特徴によれば、ロータが回転した際に複数の質量体に発生する遠心力は突出部の径方向において互いに打ち消す方向に作用するように質量体を配置し、質量体はリング状部材の一部にウエイト部が設けられたもので構成する。ウエイト部は、質量体のリング状部材の一部が半径方向に突出した部分により構成してもよく、質量体のリング状部材の一部が軸方向に突出した部分により構成してもよく、又はそれらの組み合わせであっても良い。質量体とウエイト部は一体成型で製造しても良いし別体成型で構成しても良い。この場合、２つの質量体のウエイト部の突出方向が互いに反対方向になるように同一形状の質量体を重ねあわせるように構成すると良い。

本発明のさらに他の特徴によれば、ロータの突出部に細径部を形成し、質量体の貫通部は細径部において当接するようにした。細径部の上方には、細径部よりも太い太径部を形成し、細径部から太径部への遷移領域にはテーパが形成される。さらに、突出部の上端面から太径部に至る遷移領域にもテーパ部を形成した。

本発明のさらに他の特徴によれば、モータと、モータによって回転され試料を保持するためのロータと、ロータの開口部を覆うロータカバーと、ロータを収容する回転室を有する遠心分離機において、ロータは回転中心付近に上方向に突出する突出部を有し、突出部を貫通させる貫通部を有する弾性部材をロータカバーに設け、弾性部材の円周方向の複数箇所に質量体（ウエイト）を配置し、ロータが回転した際に質量体の遠心力によって弾性部材が変形することによって貫通部と回転軸が当接するように構成した。突出部は、ロータの本体中心部に取り付けられるナットホルダにより構成され、貫通部を有する弾性部材は、ナットホルダよりも大きいリング状の形状とすると好ましい。また、弾性部材に凹部を形成し、質量体は凹部に係止するための係止部を形成する。弾性部材と質量体は、ロータカバーに固定されるグリップカバーに収容される。弾性部材の外形は円形であり、グリップカバーの内部形状は弾性部材を収容した際に、質量体の位置する付近で多めの空隙を生ずるような楕円形状とすると好ましい。

請求項１の発明によれば、ロータが回転した際の遠心力によって質量体の重心が外周側に移動することによって貫通部と回転軸が当接するように構成したので、停止時にはロータカバーをロータに乗せるだけで、片手でロータカバーを着脱でき、操作性の良い遠心分離機を提供できる。また、回転時には遠心力の力によって強固にロータカバーがロータに固定されるので、簡単な構成でロータカバーのロック手段を実現できる。

請求項２の発明によれば、突出部は、ロータの本体中心部に取り付けられるナットホルダにより構成されるので、ロータの本体を回転軸に取り付けるナットホルダを用いて、本発明によるロータカバーのロック手段を実現できる。

請求項３の発明によれば、ロータが回転した際に複数の質量体に発生する遠心力は突出部の径方向において互いに打ち消す方向に作用するので、ロータの回転を乱すことが無くロック手段を実現できる。

請求項４の発明によれば、質量体はリング状部材の一部にウエイト部が設けられたものであるので、ウエイトの遠心力の作用により強固にロータカバーを固定することができる。

請求項５の発明によれば、ウエイト部は質量体のリング状部材の一部が半径方向に突出した部分により構成されるので、質量体を一体構成にて容易に製造することができる。

請求項６の発明によれば、ウエイト部は質量体のリング状部材の一部が軸方向に突出した部分により構成されるので、質量体を一体構成にて容易に製造することができる。

請求項７の発明によれば、２つの質量体のウエイト部の突出方向が互いに反対方向になるように同一形状の質量体が積層されるので、２つの質量体からの突出部分を少なくした構成で質量体をロータカバーに固定することができる。

請求項８の発明によれば、突出部には細径部が形成され、質量体の貫通部は細径部において当接するので、太径部との径の違いによって質量体の貫通部の軸方向の動きが制限され、質量体が突出部から外れることを阻止することができる。

請求項９の発明によれば、突出部の細径部の上方には、細径部よりも太い太径部が形成され、細径部から太径部への遷移領域にはテーパが形成されるので、脱着時に質量体の貫通部がテーパにガイドされてスムーズに脱着することができる。

請求項１０の発明によれば、突出部の上端面から太径部に至る遷移領域にはテーパ部が形成されるので、装着時に質量体の貫通部がテーパにガイドされてスムーズに脱着することができる。

請求項１１の発明によれば、ロータが回転した際に質量体の遠心力によって弾性部材が変形することによって貫通部と回転軸が当接するように構成したので、停止時にはロータカバーをロータに乗せるだけで、片手でロータカバーを着脱でき、操作性の良い遠心分離機を提供できる。また、回転時には遠心力の力によって強固にロータカバーがロータに固定されるので、簡単な構成でロータカバーのロック手段を実現できる。

請求項１２の発明によれば、突出部は、ロータの本体中心部に取り付けられるナットホルダにより構成され、貫通部を有する弾性部材は、ナットホルダよりも大きいリング状の形状であるので、ロータ本体を回転軸に取り付けるナットホルダを用いて、本発明によるロータカバーのロック手段を容易に実現できる。

請求項１３の発明によれば、弾性部材には凹部が形成され、質量体は凹部に係止するための係止部が形成されるので、弾性部材と質量体を一体で製造することも、接着剤等で固定することも不要となり、簡単な構成でロック手段を実現できる。

請求項１４の発明によれば、弾性部材と質量体はロータカバーに固定されるグリップカバーに収容されるので、ロータカバーにロック手段を容易に付加することが可能となる。

請求項１５の発明によれば、弾性部材の外形は円形であり、グリップカバーの内部形状は弾性部材を収容した際に、質量体の位置する付近で多めの空隙を生ずるような楕円形状であるので、グリップカバーが弾性部材の変形のしすぎを防止するストッパの役目を果たすことができる。

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。

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、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、上下の方向は図１に示す方向であるとして説明する。

図１は、本発明の実施形態に係る遠心分離機のロータとロータカバーの取り付け構造を示す部分断面図であり、図２は図１のロータの突出部とロータカバーの取り付け部分の拡大断面図である。本実施例においてモータ１０によって回転される回転部分たるロータは、ロータボディ２１、ナット２３、ナットホルダ２２を含んで構成される。一方、ロータに対して着脱可能とされるカバー部は、ロータカバー２４、ウエイトリング２５、２６、及び、ウエイトガイド２７を含んで構成される。ロータボディ２１は上面視で円形であり、図１０で示したロータ１０２と同様に回転軸に対称である。尚、ロータボディ２１及びロータカバー２４の形状は円形等の軸対称の形状に限られず、回転軸に対して非対称であってもその回転バランスがとれるような形状であれば良い。

ロータボディ２１は中心部に上下方向に貫通する中心穴２１ｃが形成され、中心穴は上半分の径が細くて、下側半分の径が下方向に広がるように形成される。ロータボディ２１の中心穴２１ｃは、モータ１０の回転軸１１に取り付けられ、上方からナット２３により固定される。回転軸１１は、ロータボディ２１を取り付けるために、上方から細径部１１ａ、中径部１１ｂ、テーパ部１１ｃが形成され、細径部１１ａの外周に形成されたネジ山がナット２３のネジ山２３ｂと螺合することにより固定される。ナット２３はロータボディ２１の回転軸と同軸になる位置にナットホルダ２２で位置決めされており、ロータボディ２１を回転軸１１から取り外した場合でもナット２３がロータボディ２１から離脱しないようにナットホルダ２２で保持され、これらはいわば一体の組体となっている。

ロータボディ２１には分離するサンプルを入れるための複数のサンプル穴３０が設けられ、サンプル穴３０には分離する試料をいれたサンプルチューブ等が装着される。ロータボディ２１のサンプル穴３０より内周側は空間２１ａが形成される。ロータボディ２１の上部の開口部２１ｂには、回転時の風損低減や騒音防止のためのロータカバー２４が装着され、ロータカバー２４の中心部に本実施形態に係るロック手段を設けた。ロック手段は、ウエイトガイド２７で位置決めされた２個のウエイトリング２５、２６を含んで構成される。ウエイトリング２５、２６は、例えばステンレス製の一体成型で製造された質量体であって、ナットホルダ２２によってロータカバー２４に取り付けられる。本実施形態においてステンレス製としたのは、適度な重さがあり錆びないことと、２つのウエイトリング２５、２６が相対的に移動して擦れ合ったとしても耐摩耗性が高いからである。

ウエイトリング２５、２６は、ロータカバー２４の中心軸と同軸であって、特定の半径方向にだけ微小距離移動可能なように保持される。ウエイトリング２５、２６の中心部はナットホルダ２２の挿入を許容する貫通部たる貫通穴が形成され、貫通穴の大きさはナットホルダ２２の外形に対してある程度の隙間を有する寸法となっている。尚、貫通部は必ずしも円形でなくても良く、例えば鍵状（又はＪ字状）のようなものでも良いし、貫通穴の形状が四角形やその他の形状であっても良いが、回転バランスや強度を考えると貫通穴の形状が円形であるリング状の部材であるのが好ましい。

ロータカバー２４は例えばアルミニウム製やプラスチック製であり、その外周部には、ロータボディ２１の円形の開口部と良好に当接して密閉性を向上させるために、外周方向に延在するフランジ部２４ｂが形成される。なお、本実施形態では図示していないが、開口部２１ｂとロータカバー２４の接触部分に、Ｏリング等のシール部材を介在させるようにしても良い。

図２に示すように、ロータボディ２１の貫通穴２１ｃは回転軸１１に嵌挿され、そのロータボディ２１の上部のナット２３によって固定される。ナット２３の内周部にはネジ山２３ｂが形成され、回転軸１１の細径部１１ａの外周部に形成されるネジ山１１ｅと螺合する。ナット２３の上側内周側には、ナット２３を締め付けるために軸方向断面が六角形の六角穴２３ａが形成される。ナット２３の外周側に固定されるナットホルダ２２は、ナット２３の下側で半径方向外側に広がるフランジ部２３ｃよりも小さい径を持つ上端面を有し、ナット２３がロータボディ２１から脱落することを防止する。ナットホルダ２２は、ロータカバー２４を保持するロック手段の一部の機能を果たすものであり、その外周部は上方から、テーパ部２２ａ、太径部２２ｂ、細径部２２ｃ、太径部２２ｄのように形成される。ナットホルダ２２は、例えばナットホルダ２２のネジ山２２ｅとロータボディ２１のネジ山２１ｄとのネジ結合で固定される。尚、ナットホルダ２２は圧入によりロータボディ２１に固定するようにしても良い。

ロータカバー２４の中心部には、ウエイトリング２５、２６が積層され、これらはウエイトガイド２７によってロータカバー２４から脱落しないように保持される。図２においては、ロータカバー２４、ウエイトリング２５、２６はお互いが離れているように見えるが、実際には積層状態で保持されているだけであり、これらの３つの部分は固定されていない。また、ウエイトガイド２７は、ウエイトリング２５、２６に対して非固定であるが、ロータカバー２４に対しては例えば接着等により固定される。このように構成したことにより、ロータカバー２４をロータボディ２１から取り外す際には、ウエイトガイド２７、ウエイトリング２４、２５が一緒にロータボディ２１から脱着されることになる。以上の構成によって、ウエイトリング２５、２６が取り付けられたロータカバー２４は、作業者が片手でウエイトガイド２７の外周部を持つことで容易に保持でき、ロータボディ２１中心部のナットホルダ２２に片手で着脱操作が可能である。

次に図３を用いてウエイトガイド２７及びウエイトリング２５、２６の詳細形状を説明する。図３は、ウエイトガイド２７及びウエイトリング２５、２６の形状を示す斜視図である。ウエイトガイド２７は、２つのウエイトリング２５、２６の移動を制限する役割を果たすカバーであり、例えばプラスチック製の一体成型によって構成される。ウエイトリング２５とウエイトリング２６は、装着する向き（上下方向、左右方向）が逆になるだけで、寸法や材質はまったく同一である。ウエイトリング２５、２６はある程度の重さがあることが重要であるため、ステンレス合金製の一体成型で製造すると好ましい。

図３（１）においてウエイトガイド２７は、上面に円形の貫通穴２７ｃを有するリング状の平面部２７ａがあり、外周部には下方向に伸びる円筒部２７ｂが形成される。円筒部２７ｂの円周方向の対向する２箇所には、後述する径方向突出部２５ｂ、２６ｂを保持するための切欠き部２７ｄが形成される。サイズは、回転軸１１の直径が１０〜１５ｍｍの場合、ウエイトリング２５、２６のリング部２５ａ、２６ｂの内径とナットホルダ２２の外径が２２〜３０ｍｍ程度であり、ウエイトリング外径で３２〜４０ｍｍ程度である。

図３（２）において、ウエイトリング２５は円環状のリング部２５ａにウエイト部が付加される。ウエイト部は、半径方向に突出する径方向突出部２５ｂと、径方向突出部２５ｂから軸方向に突出する軸方向突出部２５ｃにより構成される。リング部２５ａの内周側には、ナットホルダ２２の外周よりもやや大きめの円形の貫通穴２５ｄが形成される。このように形成すれば、リング部２５ａにおける軸方向の回転バランスがとれている状況から、２つの突出部の形成により質量的なアンバランスが生じて、ウエイトリング２５が、回転軸に対して対称でない重量配分を有する質量体となる。図３（３）においては、ウエイトリング２６はウエイトリング２５をひっくり返した状態と同じである。説明の便宜上、図面に点線を付加して径方向突出部２６ｂと軸方向突出部２６ｃの境界をわかりやすく図示している。尚、対称でない重量配分を形成するための突出部の形状はこれに限られずに、リング部２５ａ、２６ａに軸方向突出部２５ｃ、２６ｃを直接形成するような形状であっても良いし、軸方向突出部２５ｃ、２６ｃを設けずに径方向突出部２５ｂ、２６ｂだけの構成としても良い。

次に、ロータカバー２４を装着した際のウエイトリング２５、２６の状態を説明する。図４は図２のＡ−Ａ部の断面であり、ロータの停止中の状態を示す。図４に示すようにロータの停止中は、ロータカバー２４を装着した直後であり、ウエイトリング２５、２６の貫通穴２５ｄ、２６ｄをナットホルダ２２に貫通させるようにロータカバー２４をロータボディ２１に装着するので、ナットホルダ２２、ウエイトリング２５、２６の貫通穴２５ｄ、２６ｄは、ほぼ同心円状に配置することになる。

図５は図２のＡ−Ａ部の断面であり、ロータの回転中の状態を示す。ウエイトリング２５、２６の一部には、回転軸に対する質量バランスを崩すウエイト部（２５ａ、２５ｂ、２６ａ、２６ｂ）が形成されるため、ロータ２１が回転することによりウエイト部の影響により、ウエイトリング２５には矢印ａで示す方向に遠心力が加わり、ウエイトリング２６には矢印ｂで示す方向に遠心力が加わる。この結果、ウエイトリング２５が矢印ａ方向にずれ、ウエイトリング２５の貫通穴２５ｄの一部分（突出部２５ｂ、２５ｃと反対側）とナットホルダ２２が矢印２８の点において接触する。また、ウエイトリング２６がｂ方向にずれ、ウエイトリング２６の貫通穴２６ｄの一部分（突出部２６ｂ、２６ｃと反対側）とナットホルダ２２が矢印２９の点において接触する。これら２点での接触の結果、ウエイトリング２５、２６がナットホルダ２２の外周壁を強く押さえ付けることになり、この押さえつけによって回転中のロータカバー２４がロック状態となり、強固な固定が可能となる。

更に、ナットホルダ２２の外周のウエイトリング２５、２６と対応する部分には細径部２２ｃ（図２）が形成されており、この細径部２２ｃにおいてウエイトリング２５、２６が接するので、細径部２２ｃの上側及び下側に形成される太径部２２ｂ、２２ｄ（図２）との段差によってウエイトリング２５、２６が軸方向にずれることを防止できる。尚、図２には図示していないが、太径部２２ｂと、細径部２２ｃの境界を段差状でなく、滑らかに接合するテーパ状で形成しても良い。これをテーパ状とすると、ロータカバー２４を取り外す際にウエイトリング２５、２６が段差の部分にあたってロータカバー２４の脱着を阻害することを防止できる。

ロータカバー２４を保持するためにはウエイトリングは１個でも十分であるが、１個であると一方向のみに遠心力を加えることになるため、回転体としてアンバランスになってしまう。特に、保持力を確保するためにはウエイト部を大きくする必要があり、回転時のアンバランスが大きくなる傾向である。本実施形態では小さめの遠心力で対向する力で挟み込むことにより保持力を確保し、回転時のバランスも崩さないように２個のウエイトリング２５、２６を回転軸に対して対称に配置した。そして遠心力の力（矢印ａ、ｂ）が互いに打ち消すように作用するため、ロータの回転バランスを乱すことがない。尚、ウエイトリングの数を３個以上にすることも可能であり、数を増やすことで１ヶ所あたりの力を小さくできるので、個々のウエイトをより小さくすることも可能である。

以上のように、本実施形態によれば、ロータカバーをロータボディに差し込むだけで、ロータカバーの回転中のロック（固定）ができるので、遠心分離機において操作性の向上を図ることが可能となる。

次に、図６〜９を用いて本発明の第２の実施形態について説明する。図６は本発明の第二の実施形態に係る遠心分離機のロータとロータカバーの取り付け構造を示す部分断面図である。中心線から右側と左側では、断面部分が９０°ずれた断面位置を示している。つまり、右側はウエイト１２６を通過する断面を示す図であり、左側は右側に対して回転軸方向に９０度回転させた断面を示す図である。ロータボディ２１、モータ１０、回転軸１１、ナットホルダ２２及びナット２３の構成は図１に示した第一の実施形態と同じである。第二の実施形態において、第一の実施形態と異なる所は、ロータカバー１２４のロック機構である。

図１においては、ロータカバー２４にウエイトガイド２７を設けて、ウエイトガイド２７とロータカバー２４の間に、２つのウエイトリング２５、２６を設けた。これに対して、図６の構成では、突出部たるナットホルダ２２又はナット２３を貫通させるリング状の部材として、グリップリング１２５を用いたことにある。グリップリング１２５には、２個のウエイト１２６が係止され一つの組体となる。グリップリング１２５はグリップカバー１２７で位置決めされるとともにロータカバー１２４に保持される。グリップリング１２５は、弾性変形が可能なゴム等で製造される。グリップリング１２５はウエイト１２６の遠心力による移動で変形可能となるように、グリップカバー１２７の内側との間に適度な隙間を生ずるような寸法であり、貫通されるナットホルダ２２に対しても適度な隙間を生ずるようにその内径が決定される。

図７は、ロータカバー１２４の組立体の各部の形状を示す斜視図である。グリップリング１２５の２ヶ所に回転中心と対称となるようなウエイト１２６が取り付けられている。ウエイト１２６はグリップリング１２５の２ヶ所の凹部１２５ａに挿入された状態で、グリップカバー１２７で保持される。グリップリング１２５は円筒状であり、円周方向の複数箇所（２箇所）において、ウエイト１２６が取り付けられる。ウエイト１２６は、グリップリング１２５の比重に対して十分重い部材であり、耐食性も考慮してステンレス（比重約７．８）等の腐食しない金属材料を用いると良い。ウエイト１２６には、回転して遠心力が発生した際にグリップリング１２５から離脱しないように係止用突起１２６ａが内周側に取り付けられ、外周側には十分な遠心力を発生させるために肉厚部を大きくして質量を重くした質量部１２６ｂが形成される。グリップリング１２５は、ウエイト１２６を取り付けた際に、ウエイト１２６がグリップリング１２５の上側及び内周側に突出しないように、凹部１２５ａ、１２５ｂが形成される。グリップリング１２５の上側からは、グリップカバー１２７が取り付けられ、下部の４箇所の突起部分１２７ｄがロータカバー１２４の４箇所の嵌合穴１２４ｃに挿入され、ロータカバー１２４の下側から図示しないトメワを円周方向溝１２７ｃに嵌合させることによりグリップカバー１２７がロータカバー２４から抜けないように固定される。グリップリング１２５の中心部には、ナットホルダ２２に挿入できる中心穴１２７ａがあり、中心穴１２７ａはナットホルダ２２を抵抗なく貫通できるように、ある程度の隙間を持たせた寸法となっている。以上のように構成したので、グリップリング１２５のついたロータカバー１２４は、片手でグリップカバー１２７の外周部を把持してロータボディ２１の中心部のナットホルダ２２に着脱可能となる。

次に、ロータカバー１２４を装着した際のグリップリング１２５及びウエイト１２６の状態を説明する。図８は図６のＢ−Ｂ部の断面であり、ロータの停止中の状態を示す。図８に示すようにロータの停止中は、ウエイト１２６には遠心力が全く働かないので、弾性部材たるウエイトリング１２５は、初期状態の形状である。本実施例では、ウエイトリング１２５の内形及び外形が、ほぼ真円になるように構成した。一方、グリップカバー１２７は真円でなくややウエイト１２６が位置する点を長軸とする楕円形状とした。このため、図８から理解できるように、矢印１３０の部分での隙間は大きいが、矢印１３１の部分の隙間が小さい。ウエイトリング１２５の内側にはナットホルダ２２が位置するが、適度の隙間を有するようにし、ロータカバー１２４の着脱の際に過度の抵抗にならないようにしている。

図９は図６のＢ−Ｂ部の断面であり、ロータの回転中の状態を示す。ロータが回転することにより、このウエイト１２６には遠心力が加わり、ウエイト１２６が矢印１３２、１３３の方向にずれる。グリップリング１２５は変形し、ウエイト１２６の設置された回転位置とは９０°ずれた２ヶ所で、矢印１３４、１３５のような力が発生する。その結果、２つの箇所１３６、１３７においてグリップリング１２５の内周部がナットホルダ２２に強く当接されるため、回転中のロータカバー１２４の固定が可能となる。

本実施形態では、グリップリング１２５に対してウエイト１２６が変形を与えるため、一定以上の遠心力が加わるとグリップリング１２５の変形が大きくなりすぎる。そこで、グリップカバー１２７の内径部分を楕円形にし、ウエイト１２６が配置される側において矢印１３０の部分の隙間を大きして移動領域を確保するとともに、ある程度の範囲以上は変形しないようにグリップカバー１２７の内壁にストッパの役割を持たせた。そのため、グリップリング１２５の変形が大きくなっても図９の矢印１３８の部分が接触してそれ以上の変形を防止できる。更にナットホルダ２２の外周側には、グリップリング１２５の内径と対応する部分に細径部２２ｃ（図２参照）が形成されているので、グリップリング１２５の内径部は細径部２２ｃにおいて当接して、細径部２２ｃの上側の太径部２２ｂ（図２参照）により上下方向への移動を防止できるので、固定と抜止めが確実に達成される。

第二の実施形態においてウエイト１２６は１個でもグリップリングを変形させて固定はできるが、１個の場合は一方向のみに遠心力を加えることになるため、回転体としてアンバランスになってしまう。特に、保持力を確保するためにはウエイト１２６を十分大きくする必要があり、回転時のアンバランスがさらに大きくなる傾向がある。本実施形態では小さめの遠心力でも対向する力で挟み込むことにより大きな保持力を確保できて回転時のバランスも崩さないように２個のウエイト１２６を回転軸に対して対称となる位置に配置した。もちろん３個以上にすることも可能であり、数を増やすことで、１ヶ所あたりの力を小さくできるが、ウエイトの数を増やすとグリップリング１２５が変形して保持する部分が少なくなってしまうので、２個又は３個程度が実用的である。

以上、本発明を示す実施形態に基づき説明したが、本発明は上述の形態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、ロータの突出部は、ロータボディに形成されたナットホルダで構成したが、必ずしもナットホルダを用いる必要はなく、ウエイトリングがロータボディの一部分に直接作用するような構成であっても良い。また、第２の実施形態のウエイトリング１２５は必ずしも円形である必要はなく、貫通部を有し、ウエイトを保持できるならば任意の形状でよい。

本発明の第一の実施形態に係る遠心分離機のロータとロータカバーの取り付け構造を示す部分断面図である。図１のロータの突出部とロータカバーの取り付け部分の拡大断面図である。ウエイトガイド２７及びウエイトリング２５、２６の形状を示す斜視図である。図２のＡ−Ａ部の断面であり、停止時のウエイトリング２５、２６の位置を示す。図２のＡ−Ａ部の断面であり、回転時のウエイトリング２５、２６の位置を示す。本発明の第二の実施形態に係る遠心分離機のロータとロータカバーの取り付け構造を示す部分断面図である。図６のロータカバー１２４の組立体の各部の形状を示す斜視図である。図６のＢ−Ｂ部の断面であり、ロータの停止中の状態を示す。図６のＢ−Ｂ部の断面であり、ロータの回転中の状態を示す。従来例における遠心分離機の斜視図である。

符号の説明

２ロータボディ１０モータ１１回転軸
１１ａ（回転軸の）細径部１１ｂ（回転軸の）中径部
１１ｃ（回転軸の）テーパ部１１ｄ（回転軸の）太径部
１１ｅ（回転軸の）ネジ山
２１ロータボディ２１ａ（ロータボディの）空間
２１ｂ（ロータボディの）開口部２１ｃ（ロータボディの）中心穴
２１ｄ（ロータボディの）ネジ山
２２ナットホルダ２２ａ（ナットホルダの）テーパ部
２２ｂ、２２ｄ（ナットホルダの）太径部２２ｃ（ナットホルダの）細径部
２２ｅ（ナットホルダの）ネジ山
２３ナット２３ａ（ナットの）六角穴２３ｂ（ナットの）ネジ山
２３ｃ（ナットの）フランジ部
２４ロータカバー２５、２６ウエイトリング
２５ａ、２６ａ（ウエイトリングの）リング部
２５ｂ、２６ｂ（ウエイトリングの）径方向突出部
２５ｃ、２６ｃ（ウエイトリングの）軸方向突出部
２５ｄ、２６ｄ（ウエイトリングの）貫通穴
２７ウエイトガイド２７ａ（ウエイトガイドの）平面部
２７ｂ（ウエイトガイドの）円筒部２７ｃ（ウエイトガイドの）貫通穴
２７ｄ（ウエイトガイドの）切り欠き部３０サンプル穴
１０１遠心分離機１０２ロータ１０２試料
１０４ネジ部１０５ロータカバー１０６ネジ部
１０７回転室１０８ドア
１２４ロータカバー１２４ｃ（ロータカバーの）嵌合穴
１２５グリップリング
１２５ａ、１２５ｂ（グリップリングの）凹部
１２５ｃ（グリップリングの）１２５ｄ（グリップリングの）
１２６ウエイト１２６ａ（ウエイトの）係止用突起
１２６ａ（ウエイトの）質量部
１２７グリップカバー１２７ａ（グリップカバーの）中心穴
１２７ｂ（グリップカバーの）切り欠き
１２７ｃ（グリップカバーの）円周方向溝
１２７ｄ（グリップカバーの）突起部分

Claims

モータと、該モータによって回転され試料を保持するためのロータと、該ロータの開口部を覆うロータカバーと、前記ロータを収容する回転室を有する遠心分離機において、
前記ロータは回転中心付近に上方向に突出する突出部を有し、
回転中心付近に前記突出部を貫通させる貫通部を有し回転軸に対して対称でない重量配分を有する質量体を前記ロータカバーに複数設け、該質量体が前記ロータカバーに対して回転方向に回転しないようにガイド部材にて保持し、
前記ロータが回転した際に遠心力によって前記質量体の重心が外周側に移動することによって前記貫通部と前記回転軸が当接することを特徴とする遠心分離機。
前記突出部は、前記ロータの本体中心部に取り付けられるナットホルダにより構成されることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
前記ロータが回転した際に前記複数の質量体に発生する遠心力は前記突出部の径方向において互いに打ち消す方向に作用することを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機。
前記質量体はリング状部材の一部にウエイト部が設けられたものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機。
前記ウエイト部は、前記質量体のリング状部材の一部が半径方向に突出した部分により構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。
前記ウエイト部は、前記質量体のリング状部材の一部が軸方向に突出した部分により構成されることを特徴とする請求項４又は５に記載の遠心分離機。
２つの質量体のウエイト部の突出方向が互いに反対方向になるように同一形状の質量体が積層されることを特徴とする請求項６に記載の遠心分離機。
前記突出部には細径部が形成され、前記質量体の貫通部は細径部において当接することを特徴とする請求項７に記載の遠心分離機。
前記細径部の上方には、細径部よりも太い太径部が形成され、前記細径部から前記太径部への遷移領域にはテーパが形成されることを特徴とする請求項８に記載の遠心分離機。
前記突出部の上端面から前記太径部に至る遷移領域にはテーパ部が形成されることを特徴とする請求項９に記載の遠心分離機。
モータと、該モータによって回転され試料を保持するためのロータと、該ロータの開口部を覆うロータカバーと、前記ロータを収容する回転室を有する遠心分離機において、
前記ロータは回転中心付近に上方向に突出する突出部を有し、
前記突出部を貫通させる貫通部を有する弾性部材を前記ロータカバーに設け、前記弾性部材の円周方向の複数箇所に質量体を配置し、
前記ロータが回転した際に前記質量体の遠心力によって前記弾性部材が変形することによって前記貫通部と前記回転軸が当接することを特徴とする遠心分離機。
前記突出部は、前記ロータの本体中心部に取り付けられるナットホルダにより構成され、
前記貫通部を有する弾性部材は、前記ナットホルダよりも大きいリング状の形状であることを特徴とする請求項１１に記載の遠心分離機。
前記弾性部材には凹部が形成され、前記質量体は前記凹部に係止するための係止部が形成されることを特徴とする請求項１１又は１２に記載の遠心分離機。
前記弾性部材と前記質量体は、前記ロータカバーに固定されるグリップカバーに収容されることを特徴とする請求項１３に記載の遠心分離機。
前記弾性部材の外形は円形であり、前記グリップカバーの内部形状は前記弾性部材を収容した際に、前記質量体の位置する付近で多めの空隙を生ずるような楕円形状であることを特徴とする請求項１４に記載の遠心分離機。