JP2016010755A

JP2016010755A - 遠心機

Info

Publication number: JP2016010755A
Application number: JP2014133243A
Authority: JP
Inventors: 楠元　昭二; Shoji Kusumoto; 昭二楠元
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2014-06-27
Publication date: 2016-01-21
Anticipated expiration: 2034-06-27
Also published as: JP6331769B2

Abstract

【課題】メインテナンスや組立作業が容易である遠心機を得る。【解決手段】第１のパッキン２１、第２のパッキン２２は、共に弾性材料で構成される。第１のパッキン２１は、ボウル１１における上側の開口を形成する上端部の全周にわたり装着される。第２のパッキン２２は、テーブル１６における開口部を構成する内端部の全周にわたり装着される。ロータ室２０が封止された状態においては、第１のパッキン２１の上部と第２のパッキン２２の上部が接することによって、これらの間が封止される。【選択図】図２

Description

本発明は、試料が装着されたロータを高速で回転させる遠心機（遠心分離機）に関する。

高速回転時の遠心力によって試料（例えば培養液、血液等）を密度の異なる物質毎に分離、あるいは試料の精製や分析をするために、遠心機（遠心分離機）が用いられている。遠心機においては、試料が封入されたチューブが高速で回転する金属製のロータに装着され、ロータが例えば２０，０００ｒｐｍ程度の高速で回転する。ロータの種類は、試料や分離の目的及び分離する試料容量によって様々である。例えば、チューブを回転軸から傾斜させた状態でこれらの間の角度を一定とした状態でロータに固定するアングルロータや、チューブが装填されたバケットが回転に伴って揺動し、遠心中は水平状態が維持されるスイングロータ等が用いられる。また、少量の試料に対して特に高加速度を印加できる構成や、逆に大容量の試料に比較的低い加速度を印加できるような構成のロータが適宜選択される。このため、単一の遠心機においては複数の種類のロータが選択されて使用され、その交換作業が容易に行われるような構成とされ、ロータが収容されるロータ室の上側には大きな開口部が設けられ、この開口部がドアで開閉可能な構造とされる。

また、遠心分離処理を行う際の温度を精密に制御することが好ましい。この場合には、ロータ室の周囲には冷凍配管が設けられ、ロータ室の温度を制御するために、冷媒がこの内部を通過する構成とされる。温度制御を精密に行うためには、ロータ室内の雰囲気を外部と隔離することが必要であるため、ロータ室を封止する必要がある。このため、開口部を封止するドアは、開口部の封止が確実に行うことができると共に、その開閉動作が容易に行われるような構成とされる。

こうした要求を満たす遠心機の構造は、例えば特許文献１に記載されている。図４は、この遠心機２００の構成を示す断面図である。図４において、ロータ２０１は、上側が開口した椀状のボウル２０２内でモータ２０３によって回転する構成とされる。ボウル２０２の外側は冷凍配管２０４で巻回された状態で更に断熱層２０５で囲まれる。冷凍配管２０４中に冷媒を流すことで、遠心分離処理時におけるボウル２０２及びその内部のロータ２０１の温度を制御することができる。

また、ロータ２０１が設けられた空間となるロータ室２２０の上側は、開閉動作が可能なドア２０６で封止される。上記の構造は、金属製の箱形のフレーム２０７中に収められる。フレーム２０７は、ロータ２０１（モータ２０３）の回転軸２０３Ａから見て最も外側となるフレーム側壁部２０７Ａと、水平な面状とされた仕切板２０７Ｂとが溶接されて一体化されて構成される。モータ２０３は仕切板２０７Ｂから上側に突出するように設置され、ボウル２０２、断熱層２０５等は仕切板２０７Ｂの上側においてフレーム側壁部２０７Ａに囲まれるように設置される。ボウル２０２の上部側には、ボウル２０２における上側の開口よりも小さな開口部２０８Ａが設けられたテーブル２０８が設置される。ボウル２０２の上側における開口はテーブル２０８における開口部２０８Ａよりも大きく、ボウル２０２の開口を形成する上端部は、テーブル２０８の開口部２０８Ａよりも外側に位置する。このため、ロータ室２２０における上側の開口は実質的にはテーブル２０８に設けられた開口部２０８Ａとなる。開閉可能なドア２０６は、このテーブル２０８の上側に装着され、ドア２０６が閉じた状態では、ドア２０６によって開口部２０８Ａが塞がれ、ドア２０６が開いた状態では開口部２０８Ａが上側に露出する構成とされる。また、ボウル２０２の下部においては、回転軸２０３Ａとボウル２０２との間はシールラバー２０９で封止される。

上記の構成においては、温度制御の高精度化のために、ロータ２０１の周囲のボウル２０２は薄く、断熱層２０５は厚いが機械的強度の低い断熱材料で形成されるため、ボウル２０２、断熱層２０５の機械的強度は低い。このため、上記の構成においては、フレーム２０７（フレーム側壁部２０７Ａ）と断熱層２０５との間には、厚い鋼板で構成された円筒形状のプロテクタ２１０が設けられている。円筒形状のプロテクタ２１０の中心軸は回転軸２０３Ａとほぼ等しくされる。プロテクタ２１０は、ロータ２０１の破損の際に、そのエネルギーを吸収するために設けられている。

上記の遠心機２００を製造するに際しては、仕切板２０７Ｂの上側に、モータ２０３、ボウル２０２、断熱層２０５、プロテクタ２１０等を設置した上に、テーブル２０８が設置される。この際、ロータ室２２０を封止するためには、ボウル２０２の上端部とテーブル２０８の下面との間、テーブル２０８の上面とドア２０６の下面との間をそれぞれ封止することが必要である。この際、ドア２０６を開けた状態ではドア２０６とテーブル２０８との間の封止は解除されるが、ドア２０６を開けた状態でも、ボウル２０２とテーブル２０８との間は封止された状態とされる。

図５は、このパッキン２１１が装着された部分を拡大して示す断面図である。このパッキン２１１は、ボウル２０２の上端部とテーブル２０８の下面との間を封止する第１のリング部２１１Ａと、テーブル２０８の上面とドア２０６の下面との間を封止し第１のリング２１１Ａの上側に設けられた第２のリング部２１１Ｂとが上下方向で一体化されて構成されている。その弾性変形を特に容易とするために、第１のリング部２１１Ａには中空部２１１ＡＡが、第２のリング部２１１Ｂには中空部２１１ＢＡがそれぞれ設けられている。また、第１のリング部２１１Ａの下側には、ボウル２０２の上端部側の内面（図５における右側の面）と接するボウル係止部２１１Ｃが設けられている。この構成は、開口部２０８Ａを構成するテーブル２０８の内面に沿って環状に一様に設けられている。パッキン２１１をこうした一体形状とし、ボウル係止部２１１Ｃをボウル２０２の上端部の内面と嵌合させることによって、その装着を容易とすることができる。また、パッキン２１１が装着されるボウル２０２の上端部には、製造後にバリ等が形成される場合も多いため、第１のリング部２１１Ａとボウル係止部２１１Ｃの間には、バリを収容することのできる凹部２１１Ｄが形成されており、バリが残存してもこのパッキン２１１の装着を確実に行うことができる。パッキン２１１において、特に第１のリング部２１１Ａと第２のリング部２１１Ｂは、それぞれボウル２０２の上端部とテーブル２０８の下面、テーブル２０８の上面とドア２０６の下面の間で挟持され、押し潰されることによって、これらの間が封止される。このため、パッキン２１１は、こうした変形が可能となるような弾性材料で形成される。

こうした構成により、ロータ室２２０を開閉可能なドア２０６で封止することができる。

特開２００８−９３５２７号公報

図４の構成の遠心機２００を使用するにあたり、通常は、作業者がテーブル２０８よりも下側の構造に触れることはなく、作業者は、テーブル２０８の上側のドア２０６の開閉作業を行うことによって、遠心分離処理を行う。しかしながら、メインテナンス時において、作業者がロータ室２２０の下側の構造（モータ２０３等）や、その周囲の構造（冷凍配管２０４等）に触れる必要がある場合もある。こうした場合には、テーブル２０８を取り外すことが必要となり、この際には、パッキン２１１も取り外すことも必要となる。この時に、不用意にパッキン２１１を引っ張ってしまうと、凹部２１１Ｄからボウル係止部２１１Ｃがちぎれてしまうことがあった。また、組立時においても、同様にボウル係止部２１１Ｃを無理に引っ張ってボウル２０２に取り付けようとすると、ボウル係止部２１１Ｃがちぎれてしまうことがあった。

一般に、パッキン２１１を取り外して再びこれを装着する場合に、パッキン２１１による上記の密封性を確保するためには、その装着は高精度で行うことが要求され、この遠心機２００のメインテナンス作業や組立作業は容易ではなかった。

このため、メインテナンスや組立作業が容易である遠心機を得ることは困難であった。

本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、上記の問題点を解決する発明を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決すべく、以下に掲げる構成とした。
本発明の遠心機は、回転するロータが収容されたロータ室が、開口部を具備し前記ロータ室の上に設けられたテーブルと、前記テーブルの上において開閉自在とされて設けられ閉じた状態では前記開口部を閉塞させるドアと、を具備する遠心機であって、前記テーブルの下において前記ロータを収容する椀状の形状を具備し、当該椀状の形状における開口を構成する上端部が前記テーブルにおける前記開口部付近に配置されたボウルと、前記ボウルの周囲を囲むプロテクタと、を具備し、前記ボウルの前記上端部と前記テーブルの下面との間に設けられた第１のパッキンと、前記テーブルの上面と、閉じた状態における前記ドアの下面との間に設けられた、前記第１のパッキンと別体とされた第２のパッキンと、を具備することを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記第１のパッキンは、前記ボウルの上端部を前記ボウルの内側と外側から挟んだ形態とされて前記ボウルに装着されることを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記第２のパッキンは、前記テーブルの前記開口部を構成する内端部を上側と下側から挟んだ形態とされて前記テーブルに装着されることを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記ロータ室が封止された状態において、前記第２のパッキンの下部と前記第１のパッキンの上部とが接することによって前記ボウルの上端部と前記テーブルの下面との間が封止される構成とされたことを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記プロテクタの上端部は、前記第２のパッキンよりも下側に位置する構成とされたことを特徴とする。
本発明の遠心機は、前記ロータ室が封止された状態において、前記ボウルが変形することによって前記第１のパッキンが水平方向に移動した際に、前記第２のパッキンが前記テーブルに装着された状態が維持されることを特徴とする。
本発明の遠心機において、前記ボウルの周囲には冷媒が流される冷凍配管が巻回されたことを特徴とする。

本発明は以上のように構成されているので、メインテナンスや組立作業が容易である遠心機を得ることができる。

本発明の実施の形態に係る遠心機の構成を示す断面図である。本発明の実施の形態に係る遠心機において用いられる第１のパッキン、第２のパッキンとその周囲の構成を拡大して示す断面図である。本発明の実施の形態に係る遠心機において用いられる第１のパッキン、第２のパッキンの構造を拡大して示す断面図である。従来の遠心機の構成を示す断面図である。従来の遠心機において用いられるパッキンとその周囲の構成を拡大して示す断面図である。

本発明の実施の形態に係る遠心機（遠心分離機）について説明する。この遠心機においては、図４の構成と同様に、ロータ室の外側にプロテクタが用いられる。ここで、このプロテクタは、その変形が抑制され、かつ軽量、安価とすることができる。

図１は、この遠心機１の構成を示す断面図であり、図４に対応する。ここで、ロータ１０、ボウル１１、モータ１２、回転軸１２Ａ、冷凍配管１３、断熱層１４、プロテクタ１５、開口部１６Ａを具備するテーブル１６、ドア１７、フレーム１８（フレーム側壁部１８Ａ、仕切板１８Ｂ）、シールラバー１９については、前記の遠心機２００（図３）と同様に用いられる。ロータ１０がロータ室２０中に設けられ、開閉可能なドア１７によって封止されることも同様である。

この遠心機１においては、ボウル１１の上端部とその上側のテーブル１６の下面との間は第１のパッキン２１で、テーブル１６の上面とその上側のドア１７の下面との間は、第１のパッキン２１とは別体とされた第２のパッキン２２で、それぞれ封止される。

図２は、図１において第１のパッキン２１、第２のパッキン２２とその周囲の構造を拡大して示す断面図である。第１のパッキン２１、第２のパッキン２２は、共に弾性材料で構成される。第１のパッキン２１は、ボウル１１における上側の開口を形成する上端部の全周にわたり装着される。第２のパッキン２２は、テーブル１６における開口部１６Ａを構成する内端部の全周にわたり装着される。ロータ室２０が封止された状態においては、第１のパッキン２１の上部と第２のパッキン２２の上部が接することによって、これらの間が封止される。

図２に示されるように、第１のパッキン２１においては、ボウル１１の上端部とテーブル１６の下面との間で弾性変形する弾性変形部２１Ａと、その下側においてボウル１１の上端部に装着される装着部２１Ｂが一体化して設けられる。図３（ａ）は、第１のパッキン２１の構成を更に拡大して詳細に示す。弾性変形部２１Ａには、その弾性変形を更に容易にするために中空部２１ＡＡが設けられている。一方、装着部２１Ｂは、ボウル１１の上端部をボウル１１の内面側（図２、３（ａ）における右側）と外面側（同、左側）から挟持することによって、ボウル１１の上端部に上側から下側に向けて装着される。この際、ボウル１１の外面と接する装着部２１Ｂの内面には、上側（装着方向と逆方向）に向かうに従ってボウル１１の外面側に傾斜した形状で突出した装着係止部２１ＢＢが設けられている。装着係止部２１ＢＢによって、第１のパッキン２１がボウル１１の上端部に装着された際に、第１のパッキン２１に対して上側に力が加わっても、第１のパッキン２１はボウル１１の上端部から外れにくくなる。一方、第１のパッキン２１をボウル１１の上端部へ上側から装着することは容易である。この際、これらの間をシリコーン系の接着剤を用いて固定することができる。

図２に示されるように、第２のパッキン２２においても、テーブル１６の上面とドア１７の下面との間で弾性変形する弾性変形部２２Ａと、その下側においてテーブル１６の内端部に装着される装着部２２Ｂが、同様に一体化して設けられる。図３（ｂ）は、第２のパッキン２２の構成を更に拡大して詳細に示す。弾性変形部２２Ａには、その弾性変形を更に容易にするために中空部２２ＡＡが設けられている。一方、装着部２２Ｂは、テーブル１６の内端部（図２、図３（ｂ）における右側端部）をテーブル１６の下面側と上面側から挟持することによって、テーブル１６に内側（図２、図３（ｂ）における右側）から外側（同、右側）に向けて装着される。この際、テーブル１６の上面、下面と接する装着部２２Ｂの内面には、内側（装着方向と逆方向）に向かうに従ってテーブル１６側に傾斜した形状で突出した装着係止部２２ＢＢが両面側に複数設けられている。装着係止部２２ＢＢによって、第２のパッキン２２がテーブル１６の内端部に装着された際に、第２のパッキン２２に対して内側に力が加わっても、第２のパッキン２２はテーブル１６の内端部から外れにくくなる。一方、第２のパッキン２２のテーブル１６の内端部への装着は容易である。この際、これらの間をシリコーン系の接着剤を用いて固定することができる。

この遠心機１においては、テーブル１６に第２のパッキン２２、ボウル１１に第１のパッキン２１を装着した状態のままで、テーブル１６を取り外すことができる。このため、テーブル１６よりも下側の部品のメインテナンスを容易に行うことができる。

この際、図２の構成において、ボウル１１の外側のプロテクタ１５の上端面を、第２のパッキン２２の下端部よりも低くする、すなわち、図２に示されるＨを設定することによって、ボウル１１だけでなく、プロテクタ１５が仮に大きく変形しても内側に移動しても、その第２のパッキン２２に対する影響を除去することができる。

上記の構造の第１のパッキン２１、第２のパッキン２２は、その断面形状が図３に示された環状の単純な構造であり、異なる材料からなる部材を内部に設ける必要もない。このため、これらを容易かつ安価に製造することができる。

なお、上記と同様に、ボウルの上端部とテーブルの下面との間が第１のパッキンで、テーブルの上面とドアの下面との間が第２のパッキンでそれぞれ封止され、かつ第１のパッキンと第２のパッキンが別体とされて装着されていれば、同様の効果を奏することは明らかである。例えば、上記の構成では、上記の形態の装着部２１Ｂ、２２Ｂが用いられたが、第１のパッキン、第２のパッキンのボウル、テーブルへの装着方法は任意である。特に、上記の構成では、第１のパッキン、第２のパッキンをメインテナンス時（テーブルを取り外す際）においても取り外す必要がないため、これらをボウル、テーブルへ強固に接合し、その取り外しが困難となる構成とすることもできる。

また、図２に示されるように、上記の構成では封止時に第２のパッキンの下端が第１のパッキンの上端と接する構成とされたが、第２のパッキンがテーブルの上面側にのみ設けられ、テーブルの下面と第１のパッキンの上端とが直接接する構成としてもよい。こうした形状であっても、第２のパッキンがテーブルに固定される限りにおいて、同様の効果を奏する。また、ボウルの上端部の形状に応じて、第１のパッキンの形状も適宜設定することができる。例えば、ボウルの上端部を外側に向けて折り曲げた形態とすることによって形成された上面に、第１のパッキンを貼付して固定した形態とすることもできる。

特に第１のパッキンと第２のパッキンとが別体とされたために、特にこうした様々な形態を実現することができる。ただし、ボウルやテーブルの形状を従来のままとし、その装着が容易である図３の形態の第１のパッキン２１、第２のパッキン２２が最も好ましい。

１、２００遠心機（遠心分離機）
１０、２０１ロータ
１１、２０２ボウル
１２、２０３モータ
１２Ａ、２０３Ａ回転軸
１３、２０４冷凍配管
１４、２０５断熱層
１５、２１０プロテクタ
１６、２０８テーブル
１６Ａ、２０８Ａ開口部
１７、２０６ドア
１８、２０７フレーム
１８Ａ、２０７Ａフレーム側壁部（フレーム）
１８Ｂ、２０７Ｂ仕切板（フレーム）
１９、２０９シールラバー
２０ロータ室
２１第１のパッキン
２１Ａ、２２Ａ弾性変形部
２１Ｂ、２２Ｂ装着部
２１ＡＡ、２２ＡＡ、２１１ＡＡ、２１１ＢＡ中空部
２１ＢＢ、２２ＢＢ装着係止部
２２第２のパッキン
２１１パッキン
２１１Ａ第１のリング部
２１１Ｂ第２のリング部
２１１Ｃボウル係止部
２１１Ｄ凹部

Claims

回転するロータが収容されたロータ室が、開口部を具備し前記ロータ室の上に設けられたテーブルと、前記テーブルの上において開閉自在とされて設けられ閉じた状態では前記開口部を閉塞させるドアと、を具備する遠心機であって、
前記テーブルの下において前記ロータを収容する椀状の形状を具備し、当該椀状の形状における開口を構成する上端部が前記テーブルにおける前記開口部付近に配置されたボウルと、
前記ボウルの周囲を囲むプロテクタと、を具備し、
前記ボウルの前記上端部と前記テーブルの下面との間に設けられた第１のパッキンと、
前記テーブルの上面と、閉じた状態における前記ドアの下面との間に設けられた、前記第１のパッキンと別体とされた第２のパッキンと、
を具備することを特徴とする遠心機。
前記第１のパッキンは、前記ボウルの上端部を前記ボウルの内側と外側から挟んだ形態とされて前記ボウルに装着されることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
前記第２のパッキンは、前記テーブルの前記開口部を構成する内端部を上側と下側から挟んだ形態とされて前記テーブルに装着されることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心機。
前記ロータ室が封止された状態において、
前記第２のパッキンの下部と前記第１のパッキンの上部とが接することによって前記ボウルの上端部と前記テーブルの下面との間が封止される構成とされたことを特徴とする請求項３に記載の遠心機。
前記プロテクタの上端部は、前記第２のパッキンよりも下側に位置する構成とされたことを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の遠心機。
前記ロータ室が封止された状態において、
前記ボウルが変形することによって前記第１のパッキンが水平方向に移動した際に、前記第２のパッキンが前記テーブルに装着された状態が維持されることを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の遠心機。
前記ボウルの周囲には冷媒が流される冷凍配管が巻回されたことを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の遠心機。