JPS6146270A

JPS6146270A - 回転ジヨイント

Info

Publication number: JPS6146270A
Application number: JP59167421A
Authority: JP
Inventors: Makoto Takeuchi; 誠竹内; Toshiaki Kato; 俊明加藤
Original assignee: Jeol Ltd
Current assignee: Jeol Ltd
Priority date: 1984-08-09
Filing date: 1984-08-09
Publication date: 1986-03-06
Also published as: JPS6320580B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）本発明は遠心力場を用いて連続的に流体の微粒子を分離
分析するａｍに用いる回転ジヨイントに関する。

（従、末技術）流体中の微粒子が遠心力場におかれると、その粒子の質
量に応じた力を受ける。この力が粒子の自己拡散力より
充分大きい時、粒子は沈降し、液相から分離し、同相を
形成する。粒子が小さいと（大体１　以下・）完全な沈
降はせず、遠心力と自己拡散力のウリ合うところで相を
形成する。又、流体は狭い空隙を流れる時、壁面に接し
ている部分は流速が理れ、空隙の中心に向って放物線流
速分布をとる。この空隙に垂直に遠心力場を加えると、
流体中の粒子は遠心力と自己拡散力のつり合う位置での
固有の流速で空隙中を移動することになる。このことを
利用して、流体中の微粒子を分離分析する装置では、流
体を回転軸を通して外部より出し入れする必要があるの
で、シール圧、摩擦２発熱等種々の問題が発生する。微
量高分解能セディメンテーシジン（Ｓ　ｅｄｉｍｅｎｔ
ａｔｉｏｎ）　Ｆ　Ｆ　Ｆ（Ｆ　１ｅｌｄ　　Ｆ　ｌｏ
ｗ　　Ｆ　ｒａｏｔｉｏｎａｔｉｏｎ）では経路容積を
極力小さく抑える必要があり、′特に重要な問題となる
。セデイメンテーションＦＦＦの回転ジヨイントでは、
少なくとも５０００〜１５０００ｒｐ−程度の同転速度
を必要としており、サブミクロンよりはるかに小さい粒
子の分析を行う場合には更に高速の回転を行わせること
が望ましい。高速回転を行わせると、前述したようにシ
ール圧。

摩擦及び発熱等の問題が発止する。

このような問題を解決すべく、第１図或いは第２図に示
すようなシールに０リングを用いた回転ジヨイントや、
第３図に示すような面シールを用いた回転ジヨイントが
用いられる。第１図において１．１が０リングである。

２はフロー人力部、３は試料注入部、４はチャネル、５
はベアリング、６は回転軸、７はスペーサである。０リ
ング１によプて上段部と下段部の接合面が接合され、回
転゛　　　軸６を回転させると試料注入部３から注入さ
れた試料は遠心力場のもとで分離され、上段部上部力（
ら検出器へ導かれる。

第２図において、１１はＯリング、１２はフロー人力部
、１３は試料注入部、１４はチャネル、１５〜１７はベ
アリング、１８はＯリング、１９はドライブベルトであ
る。０リング１１によって上段部と下段部の接合面が接
合さ、れ、ドライブベルト１９で系を回転させると試料
注入部１３から注入された試料は遠心力場のもとで分離
されて上段部上部から検出器へ導かれる。

第３図において、２１は固定シール、２２は回転シール
、２３は固定シールアセンブリ、２４はシールキャップ
、２５にシールキャップ２４と固定シールアセンブリ２
３との闇に取り付けられた圧着バネ、２６はトルクチュ
ーブ、２７は該トルクチューブ２６と回転軸を接続する
接続ディスク、２８はオイルベアリング、２９は面シー
ル部を取り囲むシールボディ、３０は試料注入部である
。

接続ディスク２７を介して外部からの回転力によりトル
クチューブ２６を回転させると、試料注入部３０から注
入された試料は遠心力場のもとで分離されて、上段部上
部から検出器へ導かれる。

第１図、第２図に示すようなシールとして０リングを用
いた回転ジヨイントの場合、シール圧を高くとることが
できない。又、シール材の摩耗も？比較的早く、回転速度もせいぜい数１１０００ｒｐ程度
である。第３図に示す面シールを用いた回転ジヨイント
の場合、面と面で圧着されるので圧着面積が広くとれ、
第１図、第２図に示すＯリング方式の回転ジヨイントよ
りもシール圧を高くとることができ、回転速度も高くと
ることができる。

しかしながら、図より明らかなように構成が極め−で複
雑となり、高価なものとなる。

（発明の目的）本発明は、このような点に鑑みてなされたものであって
、その目的は、シール圧が高くとれ且つ回転速度も高く
とれる構成の簡単な回転ジヨイントを実現することにあ
る。

（発明の構成）このような目的を達成する本発明は、遠心力場を用いた
連続流体分離装置に用いる回転ジ１インドであって、磁
石の異種間吸引力又は磁石が強磁性体を引付ける力を利
用し、シール圧を得るようにしたことを特徴とするもの
である。

（実施例）以下、図面を参照し本発明の実施例を詳細に説明する。

第４図は、本発明の一実施例を示す機械的構成図である
６図において、４１はシールボディ、４２はヨーク部材
、４３．４４は高透磁率材料でできた部材である。シー
ルボディ４１も、高透磁率材料でできているものとする
。。高透磁率材料としては、例えば１ｌｒＩ鉄が用いら
れる。特に、部材４４は下段部Ｂに取り付けられており
、上段部Ａと接合する部分であるので、その端面はハー
ドクロムメッキされている。４５．４６はレアーアース
マグネットを用いた永久磁石である。レアーアースマグ
ネットとしては、例えばサマリウムコバルトが用いられ
る。永久磁石４５は、部材４２と４３の間に配されてい
る。４７．４８は非磁性材料でできた部材である。非磁
性材料としては、−例えば５ＵＳ３１６或いは５ＬＪＳ
３０４が用いられる。

４９は、上段！！ＳＡに部１ｊ４７と接して設けられた
シール部材である。該シール部材４９としては、摩擦係
数が少なく、且つはく離性がなく形状変形の少ないもの
を用いる必要がある。このような特性を満足させるシー
ル部材としては、例えばグラファイト及びテフロン入り
ポリイミドやグラファイトカーボン入りテフロン等が用
いられる。５０はシール面の摩擦熱を除却するための冷
却用パイプであり、該冷却用バイブ５０に水又はアルコ
ール等の冷却液を流すことによって摩擦熱が除却される
ようになっている。パイプ５１から試料が注入され、パ
イプ５２から遠心分離された試料が送出され、検出器に
導かれる。５３はフロー人力用の７レクシブルチユーブ
、５４はその端面がシールボディ１と接する高透磁率材
料でできたヨーク部材である。

シールボディ４１．ヨーク部材４２１部＠４３゜永久磁
石４５１部材４７．シール部材４９及び冷却用バイブ５
０とで構成される上段部Ａと、部材４４．４８．５４及
び永久磁石４６とで構成される下段部Ｂとにおいて、部
材４４の端面とシール部材４９の回転接合端面とが永久
磁石４５．４６の吸引力により圧着され、上段部へと下
段８１ＩＢの接合面が接合する。シール部材４９の回転
接合端面には、図中上部に示したように、その中心に穴
５５があけられており、その同心円上に浅い溝が設けら
れている。そしてこの溝の一点と中心穴５５に非磁性材
料（例えばＳＵＳ＞でできたパイプ５６が連結されてい
る。同様に下段部の部材４４にも、対応する位置に同様
のパイプ５７が嵌め込まれでいる。このように構成され
た装置の動作を説明すれば、以下の通りである。

上段部へと下段部８とが圧着するときは、永久磁石４５
と４６による起磁力が、高透磁率部材４３．４４で磁束
がしぼられそれぞれの端面に強い異極の磁化が発生する
結果、強い吸引力が発生する。そして、上段部Ａと下段
部Ｂの接合面とは強いシール圧で圧着される。更に、上
段部Ａのヨーク部材４２．シールボディ４１と下段部Ｂ
のヨーク部材５４により磁気閉回路を形成するが、シー
ルボディ４１とヨーク部材５４の接合部分には僅かなが
らエアギャップが設けられている。そして、この接合面
はテーバ状になっていることから磁場勾配（グラディエ
ンド−Ｇｒａｄｉｅｎｔ　）が発生し、　　　　　１下
段部Ｂを上一部へが引込むように作用する。この力はシ
ール面に加わり、シール圧を更に強固なものにする。

上述した磁石の吸引力と磁場勾配に働く力とにより、３
ｋＯ／ｃｇ＋２〜１０ｋＭｃ園２程度のシール面圧を得
ることができる。このシール面圧は、永久磁石４５．４
６に使用するサマリウムコバルト材の性能如何で更に向
上させることができる。

尚、シール面の摩耗によって発生する熱を除却するため
、シール部材４９の固定及び部材４４の軸受けを兼ねる
部材４７には冷却用バイブ５０が取り付けられており、
水又はアルコール等の冷却液を流すことによって、＊＊
熱を除却することができるようになっている。又、第４
図に示した構成は本発明の実施例の一つにすぎず、この
他にも種々の変形が可能である。例えば、上段部Ａのみ
にサマリウムコバルト磁石を置き、下段部Ｂは高透磁率
部材のみで構成することができる。更に、永久磁石４５
の代わりに励磁コイルを磁性体に巻回した電磁石とする
こともできる。又、サマリウムコバルトに穴をあけ加工
することにより、ＳＵＳ製パイプ５１．５２をまっすぐ
に貫通させ、流路抵抗を低減することもできる。

（発明の効果）以上詳細に説明したように、本発明によれば、上段部と
下段部を磁石の吸引力と磁場勾配による強磁性体に働く
力を利用してシール圧を得ることによりシール圧が高く
とれ、且つ回転速度も高くとれる構成の簡単な回転ジヨ
イントを実現することができる。構成が簡単になるので
ローコストのものが実現できる。本発明によれば、回転
体の撮動、芯ぶれ等により、液もれや回転シール面の摩
擦の増大はない。摩擦熱の発生は液のシール面のみであ
り、この熱は冷却パイプにより最小限に抑えられるので
発熱も少ない。更に経路容量も最小にすることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は従来装置例を示ず図、第４図は本発
明の一実施例を示す機械的構成図である。１．１１．１８・・・Ｏリング２．１２・・・フロー人力部３．１３．３０・・・試料注入部４．１４・・・チャネル５．１５〜１７・・・ベアリング６・・・回転軸　　　　　７・・・スペーサ１９・・・
ドライブベルト２１・・・固定シール　　２２・・・回転シール２３・
・・固定シールアセンブリ２４・・・シールキャップ２５・・・圧着バネ　　　２６・・・トルクチューブ２
７・・・接続ディスク　２８・・・オイルベアリング２
９．４１・・・シールボディ４２．５４・・・ヨーク部材４３．４４．４７．４８・・・部材４５．４６・・・永久磁石４９・・・シール部材　　５０・・・冷却用パイプ５１
．５２・・・パイプ５３・・・フレクシプルチューブ５５・・・つ心穴　　　　５６．５７・・・パイプ特許
出願人　　日本電子株式会社代　理　人　　弁理士　井島藤冶外１名第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）遠心力場を用いた連続流体分離装置に用いる回転
ジョイントであって、磁石の異極間吸引力又は磁石が強
磁性体を引付ける力を利用し、シール圧を得るようにし
たことを特徴とする回転ジョイント。
（２）シール面の摩擦熱を除却するための冷却部を設け
たことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の回転ジ
ョイント。