JPS6340586B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は揺動バケツト遠心分離機ロータに関
し、特に試料を担持する容器の枢動運動を支えて
いるトラニオンが、弾性のある繊維材料から作ら
れたループ状の部材である揺動バケツト遠心分離
機ロータに関する。

揺動バケツトロータとしては遠心分離されるべ
き物質の試料を担持している試料容器を、その試
料容器の軸線がロータの垂直方向のセンタライン
に実質的に平行である最初の第１位置から、その
試料容器の軸線がロータの垂直方向のセンタライ
ンに対して実質的に直角をなす平面内にあるよう
な第２位置まで、移動させるような形式の遠心分
離機ロータが知られている。このようなロータに
使用される試料容器そのものかまたは試料容器支
持用のアームのどちらかは、典型的な場合、外側
に突き出ている要素すなわちトラニオンピンを備
えていて、このピンは実質的に円筒形の支承面を
形成している部分を持つている。トラニオンピン
は典型的な場合、他の試料容器またはアームに設
けられている、ピンに対応しかつピンに適合して
いるトラニオン受け入れ用ソケツトに受け入れら
れる。このような揺動バケツトロータの代表例は
米国特許第4344563号（Romanauskas）に開示さ
れている。

比較的高速度（毎分20000回転以上）の遠心分
離操作では、超遠心分離機として知られる装置が
使用される。このような超遠心分離機用の器具と
してのロータには、ロータ本体に撓みうるように
して取り付けられた吊り下げ具を含む試料容器用
枢動装置が使用されている。この吊り下げ具の端
は桿状のトラニオンに終端していて、そのトラニ
オンは試料容器の上部端に（典型的な例としては
一体にして）作られたフツク状の付属部分を受け
入れるようになつている。このような枢動装置の
代表例は米国特許第3752390号（Chulay）および
米国特許第4190195号（Chulayその他）に開示さ
れている。米国特許第4400166号（Chulayその
他）は改修された試料容器に関するものであつ
て、該容器にはその容器の上部端に、横方向に延
びる開口部であつてその開口部を通つてトラニオ
ン棒が延ばされる開口部が設けられている。トラ
ニオン棒はそれの両端部を、ロータの本体に設け
られていて垂直方向に配置されている案内溝の中
に収容されている。

試料容器の第１位置から第２位置への枢動運動
を支える要素であつて、トラニオンをその基礎と
している要素は、例えそれにどんな形のものが使
用されるとしても、比較的複雑であり且つ製造す
るのに費用がかかる。従つて、先行技術の枢動支
持トラニオン装置に付随する比較的高い費用と複
雑さとを除去するようにした、試料容器の枢動支
持装置を備えたロータを提供することは利点があ
るものと考えられる。

本発明は試料容器を支えるようにした揺動バケ
ツト形式の遠心分離機ロータであつて、試料容器
の軸線がロータの回転軸線に実質的に平行な状態
にある第１位置から試料を担持する容器の回転軸
線が該容器の軸線に実質的に直角となる状態にあ
る第２位置へと試料容器を回動させるために、試
料容器がその容器にフツク状の付属部分を備えて
いる遠心分離機ロータに関する。本発明によれば
ロータには原動力となるエネルギ源に連結可能な
中央のハブを備え、そのハブの外周縁部まわりに
は、その外周辺上に間隔をあけて整然と並べられ
たループ状の複数個の部材であつて、間隔をあけ
たループ状部材毎に１つの開口部を備えるように
した、ループ状の部材が設けられている。そのル
ープ状部材の各々に設けられた開口部にはハブの
外側から接近することができる。ループ状部材の
各々はそこにある開口部を通して試料容器のフツ
ク状の端部を受け入れるようになつていて、且つ
試料容器の第１位置から第２位置への枢動運動
中、試料容器を支えるようになつている。

好ましい実施態様では、ハブが複数個の溝を備
えていて、該溝は好ましくは弾性のある材料で製
作されかつ一体に形成されたリング状部材を受け
入れるようになつている。リング状部材が溝の持
つ形状の範囲内に受け入れられたとき、そのリン
グの予め定められた部分がハブの基本的な直径を
超えて突き出していて、これによつてループ状を
なす複数個の部材が形成される。その結果、ルー
プ状をなす複数個の部材の各々は弾性を有する状
態でハブに取付けられることになるので、試料容
器が第２位置にあるときにおいて増加して行くロ
ータ速度によつて引き起こされる増加遠心力は、
リング状部材のループ状にされた部分の半径方向
外側に向けての撓みすなわち該ループ状部分が引
つ張られることによつて調整されて、試料容器の
半径方向外側の端部がハブと実質的に同心円であ
る関係に取り付けられた応力制限囲壁に対して力
を伝達する関係となるように配置される。

本発明の１つの実施態様では、弾性のあるリン
グ部材によつて形状されたループ状の複数個の部
材が試料容器の端部のフツク状の付属部分を比較
的緩く受け入れるようになつているので、試料容
器が第１位置から第２位置へと枢動するときに、
フツク状の付属部分とループ状の部材との間で相
対的な移動が起こる。

別の実施態様ではフツク状の付属部分がループ
状の部材と隙間なくきつちりと係合するようにな
つているので、それらの間の相対的な移動が妨げ
られる。従つて、ある１つの場合では、試料容器
がハブから吊り下げられて第１位置を占めている
とき、ループ状の部材はほぼ90゜の角度でねじら
れている。これは試料容器の第１位置から第２位
置への枢動運動がループ状の部材のねじりを解放
することによつて調整される。また別の場合で
は、第１位置にある試料容器がループ状の部材に
ねじりを起こさせない。しかしながら、試料容器
が枢動運動するとループ状の部材がねじられるよ
うになる。どちらの場合でも、本発明のこの実施
態様では試料容器のフツク状付属部分とループ状
の部材との間には相対的な移動を生ずることはな
い。

本発明は本出願の一部を形成する添付図面と関
連してなされる、下記の詳細な説明の記載からよ
り一層完全に理解されよう。

以下の詳細な説明の記載を通じて、同種の参照
符号は図面中の各図すべてにおいて同種の要素を
指すものとする。

図面に関しては、本発明による遠心分離機ロー
タが全体を参照符号１０によつて示されて図示さ
れている。ロータには例えばアルミニウムのよう
な適当な材料から製作されていて、中央に配置さ
れているハブ部材１２が包含されている。ハブ１
２は図面に略図的に示されているように、原動力
となるエネルギ源２０に連結部１８によつて適切
に連結することができ、それによつてハブ１２を
中央の垂直方向の軸線（以下「VCL」という）
のまわりに回転させることができる。勿論ハブ１
２は中間の部材を介するようにして、原動力のエ
ネルギ源２０に間接的に連結することができる。
ハブ１２は上方に向かつて延びているねじを切つ
た取付けボルト２４を備えている。

ハブ１２は実質的に円筒形をした部材であつて
その上に環状で全般的に水平な平坦面２６を有し
ている。整然と並んで全般的に放射状に延びてい
る複数個のスポーク３０がハブ１２から外側に向
けて放射状に広がつている。このスポーク３０の
各々の放射状に延びた外側端部３２は、ハブ１２
に関して全般的に同心円であるように配設された
全般的に環状をなす応力制限囲壁３６に衝合して
いる。図示された実施態様では、この囲壁３６は
エポキシ樹脂を浸透させた高い強度を持つ繊維の
コードを整然と並べて巻き回して作られている。
高い強度を持つコードに使用するのには、E.I.du
Pont de Nemours and Companyより登録商標
ケブラー（KEVLAR）の下に製造販売されてい
るアラミド（aramid）繊維が適している。繊維
のコードはスポーク３０の外周辺で隣接している
各端部３２の間では実質的に弦の形の長さが画定
されるようにぐるぐると巻き回される。勿論これ
に代えて、複合物または金属の部材にそれを囲ん
で繊維を巻き付けるかまたは巻き付けないかして
作られた、任意の適切な応力制限囲壁も使用する
ことができるし、かつその囲壁はそのまま本発明
の意図する範囲内にある。図面からもわかるよう
に、スポーク３０は何組かの対になつて配設され
ているので、向かい合わせになつている面３８が
ロータの外周縁部のまわりで周辺に沿つて配置さ
れている実質的にＶ字形をした領域を形成するこ
とになる。スポーク３０の各々の他方の面４２
は、それらの面４２のうちの周辺まわりでそれに
向き合うもう１つの面４２と協同して、ロータ周
辺まわりに間隔を置いて整然と並べられた試料容
器受け入れ用のポケツト４４を形成している。

各ポケツト４４は参照符号４８によつて全体が
示されている試料容器を受け入れるように配設さ
れている。試料容器４８は実質的に管状体の部材
５０から作られていて、容器の内部に任意の所望
の形状に形成された所定の空所部分５２を備えて
いる。管状体５０の上部で半径方向内側の外端部
には、符号５３で示したところに外面ねじが切ら
れている。管状体５０の反対側の半径方向外側端
部は截頭円錐形の領域５４によつて底部で外側に
張り出していて、かつ実質的に球形状をなす端部
分５６に終端している。この端部分５６は上述し
たように、応力制限囲壁３６の内側面に対して力
を伝達するように衝接する。試料容器４８はさら
に内面ねじ６０を有するキヤツプ５８を備え、該
内面ねじ６０は外面ねじ５３と協働してキヤツプ
５８を管本体５０に固定させる。キヤツプ５８の
上部端には、第２図と第６図からよくわかるよう
に、フツク状の付属部分６４が一体に形成されて
いる。

ハブ１２はハブの上部環状平坦面２６に沿つて
その平坦面２６内に、所定の軸方向距離７１（第
３図参照）に拡張された溝７０の形状をした部分
を備えている。この溝７０の数はロータ１０によ
つて坦持される試料容器４８の数に対応してい
る。示された実施態様では、ロータは６個の取付
場所を有する、すなわちロータには６個のポケツ
ト４４が形成されていて６個の試料容器４８が坦
持されているので、６個の溝７０がハブ１２の上
部面２６に形成されている。周辺上で隣り合つて
いる溝７０の各対毎の互いに隣り合つている溝の
端部は、個々の半径方向外側に向けて配置したポ
ケツト４４に通じている。それ故、例えば第１図
に示されているように、溝７０Ａおよび７０Ｂの
各々はそれぞれに第１および第２溝端部を有して
いて、それら溝端部は符号７０Ａ−および７０Ｂ
−に数字を付して示される。隣接している溝部分
７０Ａの溝端部７０Ａ−２と溝部分７０Ｂの溝端
部７０Ｂ−１とは、ポケツト４４Ａに通じてい
る。同様に、溝部分７０Ｂの第２溝端部７０Ｂ−
２と溝部分７０Ｃの第１溝端部７０Ｃ−１とはポ
ケツト４４Ｂに通じている。

本発明によれば、弾力性のある材料で製造され
たリング状部材７４が溝７０Ａから７０Ｆまでを
通して挿入されていて、そのリング状部材７４の
所定の長さはロータまわりの円周上に配列された
ポケツト４４において外側に向けて突き出るよう
にされる。リング状部材７４は好ましくは、
Parker−Hinnifin Corp.から販売されている
P642−70のような、エラストマー配合物で作ら
れた弾性のあるケーブルで製造される。ここで
「弾性のある」とは、その材料がひずまされた後
でその寸法と形状とを回復する能力を備えている
ことを意味する。リング状部材７４の突き出た部
分がループ状の部材７５を形成し、そのループ状
の部材７５はハブの外側から接近することができ
る内部開口部７６を有している。ハブ１２に設け
られた溝の内部でリング状部材７４を保持するの
を補助するために、任意の適切な材料で作られた
ハブカバー８０が、中央孔８２であつて突出せる
取付けボルト２４を受け入れてハブカバー８０の
環状で平坦な下側面８４をハブの環状平坦面２６
と垂直方向で衝接させるようにする中央孔８２を
備えている。ハブカバー８０はキヤツプナツト８
６を取付けボルト２４にねじ込んで係合するよう
にして供給することによつてハブ１２に固定され
る。リング状部材７４はハブ１２に沿つて任意の
所定の間隔を置いて締め付けられてハブ１２に取
り付けられているが、その締め付け場所ではカバ
ー８０の下側面から下がつている突起部８８のよ
うな適切な部材が用いられる。溝部分７０の軸方
向距離すなわち相対的な深さ７１とリング状部材
７４の直径寸法とに依存して、ハブ１２とハブカ
バー８０との間の垂直方向の衝接が、これらハブ
とハブカバーとの間に閉じ込められたリング状部
材の部分を圧縮するのに役立ち、さらにハブ１２
内に設けられた溝７０の内部にリング状部材を保
持するのを補助するのにも役立つ。カバー８０に
はまた、溝７０に位置の合致した溝を設けること
ができる。勿論、任意の他の適当な都合のよい態
様の付属具を使用することもできる。ハブとして
形成分割されたトンネルがハブ本体内に作られか
つハブの材料でそのまわりを完全に取り囲まれて
いるようなハブを備えることもまた、本発明の意
図の範囲内に含まれる。この場合には、上述した
ようなループ状の部材７５を形成するために、リ
ング状部材７４がそれの通路を貫通して調整され
る限定された長さの材料であることを特徴とす
る。この実施態様においてもまた、その繊維材料
の自由端は任意の都合のよいやり方でハブに固定
される。

ハブカバー８０は符号８９で示すところをえぐ
り取られていて、カバー８０の下側を切り込んで
外周縁部のポケツト４４に通ずるようにしたくぼ
み領域８９が形成されている。

第１図および第２図に示されている、本発明の
第１の実施態様によれば、リング状部材７４のポ
ケツト４４内へ突き出しているループ状部材７５
を画定している所定の長さ部分が、試料容器４８
のキヤツプ５８のフツク状付属部分６４を迅速に
取り付けかつ取り外しすることができるように、
充分に大きい開口部７６を備えている。本発明の
第１の実施態様によるロータでは、ループ状部材
７５は一般に比較的剛性を持つようにして取り付
けられた突出部の形をとるべきである。すなわち
ループ状部材７５は試料容器が第１位置から第２
位置へと枢動するときに、部材７５のロータ軸の
VCLに対して向きが変わらないように充分に剛
性を備えていることである。ロータが第２図の右
半分に示されているように静止している状態で
は、ループ状部材７５は試料容器４８が該容器の
軸線４８Ａをロータの垂直方向中心線すなわち
VCLに実質的に平行に置いている第１位置を占
めるように、試料容器４８を支えている。

第４図ないし第６図に示されている本発明の実
施態様では、弾性のあるリング状部材７４の剛性
はループ状部材７５をねじることができるよう
に、選択されている。本発明の第２の実施態様で
は、試料容器４８のフツク状付属部分６４がルー
プ状部材７５を隙間がなくきつちりと把握してい
るので、それらの間での相対的な移動は許されな
い。本発明のこの実施態様の１つの可能な代わり
の場合では、第４図および第５図に示されている
ように、試料容器４８が第１位置を占めている間
に、ループ状部材７５（すなわちリング状部材７
４のむき出しにされた長さの部分）が符号９２で
示されているところで約90゜の角度にねじられ且
つひねられている。本発明のこの第２の実施態様
についての第２の可能な代わりの場合では、試料
容器４８が第１位置のところでループ状部材７５
に対して全くひねりを与えないようにループ状部
材７５を把握することができる。

本発明の各実施態様によるロータの作動につい
て説明する。

ロータが回転すると、第２図からわかるよう
に、試料容器４８はループ状部材７５に関して、
フツク状付属部分６４の内側面とループ状部材７
５の頂部および半径方向の内側面とによつて形成
される接触面９６に沿つて枢動運動し、第１位置
から試料容器４８の軸線４８Ａが実質的に回転軸
線であるVCLに直角となる第２位置へと移動し
て、遠心力に応答する。えぐり取られたくぼみ領
域８９が試料容器４８のフツク状付属部分６４の
ための逃げ隙間を提供する。

第４図ないし第６図に示された本発明の実施態
様では、遠心分離機ハブ１２の回転が試料容器４
８によつて把握されたループ状部材７５′に第１
位置から第２位置への枢動運動を生じさせる。本
発明のこの実施態様では、試料容器４８がループ
状部材７５′を隙間がなくきつちりと把握してい
るので、上述の第１の場合には、この枢動運動は
リング状部材７４′のループ状部材７５′のねじら
れた部分９２のねじりを解くことによつて調整さ
れる。試料容器４８が第２の代わりの場合に関連
して説明されている態様で、ループ状部材７５′
と係合すると、ループ状部材７５′と試料容器４
８との枢動運動がループ状部材７５′に約90゜の角
度のねじり運動を与える。本発明のこの実施態様
についてのいずれの場合においても、接触面９
６′に沿つてはループ状部材７５′に関してのフツ
ク状付属部分６４の相対的回転は全く生じない。
ループ状部材７５′は長方形断面とすることがで
きるので、その部材７５′がフツク状付属部分６
４（第６図参照）のスロツトの中に迅速に受け入
れられる。

リング状部材７４の剛性は第７図に示されてい
るようなハイブリツド状態を形成するように選択
し得ることに注目しなければならない。この状態
ではループ状部材７５″は部分的に（すなわち90゜
の角度よりも可成り小さくひねられて）ねじられ
る。この状態では試料容器４８は第１の実施態様
と関連して説明されたように、ループ状部材７
５′をゆるやかに把握している。それ故、ロータ
が回転すると、試料容器４８がフツク状付属部分
６４とループ状部材７５″との間で画定される接
触面に沿つて枢動運動をするにつれて、ループ状
部材７５″は同時に水平位置（第２の実施態様の
いずれの場合とも同様に）に向けて枢動運動す
る。

第１または第２（またはハイブリツド）の実施
態様によつて形成されていようとそうでなかろう
と、試料容器４８は該容器の軸線が軸のVCLに
直角である第２位置に到達する。

第１図からわかるように、最初は、試料容器４
８の球形状端部分５６は応力制限囲壁３６の内側
面から所定の半径方向間隙１００だけ間隔を置い
ている。試料容器４８が一旦第２位置に到達する
と、ロータの増加する回転速度は本発明の上述し
たどの実施態様に於ても、リング状部材７４のル
ープ状部材７５，７５′，７５″の弾性のある半径
方向外側に向けての変形（第１図の符号１０２お
よび１０４において弾性のあるループ状部材を比
較して示してある）によつて調整されて、それに
よつて試料容器４８の球形状半径方向外側端面５
６が、符号１０６に示されているように、応力制
限囲壁の内側面と衝接して力を伝達する接触がな
されるようになる。

本発明は種々の改良・改修を加えることができ
る。これらの改良・改修は本願特許請求の範囲に
記載の本発明の範囲内にあるものと解釈されるべ
きである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による揺動バケツト遠心分離機
ロータの平面図、第２図は第１図を２−２線に沿
つて切断した側断面図であつて、右半部には試料
容器が第１位置にある場合が示され、一方左半部
には試料容器が第２位置にあつてループ状の部材
が半径方向外側に向けて弾力性を備えながら変形
されて、試料容器が応力制限囲壁に対して力を伝
達する関係となるように半径方向で衝接して配置
されている場合が示された図、第３図は第１図を
３−３線に沿つて切断した断面図であつて、ロー
タハブの内部に受け入れられた弾力性のあるリン
グ状の部材の一部分を示す図、第４図および第５
図はそれぞれ本発明の第２の実施態様によるルー
プ状の部材の１つを試料容器が第１位置にある場
合について示す側断面図および正面図、第６図は
第４図および第５図に示したループ状の部材を試
料容器が第２位置にある場合について示す側断面
図そして第７図は本発明の改修された実施態様を
示す側断面図である。 １０……遠心分離機ロータ、１２……ハブ部
材、１８……連結部、２０……原動力エネルギ
源、２４……取付けボルト、２６……環状平坦
面、３０……スポーク、３２……スポークの外側
端部、３６……応力制限囲壁、３８，４２……ス
ポークの面、４４……試料容器用ポケツト、４８
……試料容器、５０……管状体部材、５２……空
所部分、５３……外面ねじ、５４……截頭円錐形
領域、５６……球形状端部分、５８……キヤツ
プ、６０……内面ねじ、６４……フツク状付属部
分、７０……溝、７４，７４′……リング状部材、
７５，７５′，７５″……ループ状部材、７６……
内部開口部、８０……ハブカバー、８２……ハブ
カバーの中央孔、８６……キヤツプナツト、８９
……くぼみ領域、９６，９６′……接触面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 試料容器の軸線が遠心分離機ロータの回転軸
   線に実質的に平行な状態にある第１位置から該試
   料容器の軸線が前記ロータ回転軸線に実質的に直
   角をなす状態にある第２位置への角回転運動中、
   フツク状端部を有する試料容器を支えるようにし
   た揺動バケツト遠心分離機ロータであつて、該ロ
   ータが、 原動力となるエネルギ源に連結可能な中央のハ
   ブ、および 該ハブに取り付けられたループ状部材を備え、 該ループ状部材はそのなかに試料容器のフツク
   状端部を受け入れて試料容器の前記第１位置から
   前記第２位置への運動のために試料容器を支える
   大きさに作られた開口部を有するとともに弾性を
   有していて、試料容器が第２位置にあるときに遠
   心力の増加をループ状部材の半径方向外側に向け
   ての撓みによつて調整し、そして 試料容器が前記第２位置にあるときに、ループ
   状部材によつて形成された該開口部は、前記回転
   軸に関して予じめ定められた角度を形成している
   平面内にある、 ことを特徴とする遠心分離機ロータ。 ２ 前記ループ状部材が遠心分離機ロータに取り
   付けられた弾性のあるリング状部材によつて形成
   されていて、試料容器が第２位置にあるとき遠心
   力の増加を該ループ状部材の半径方向外側に向け
   ての撓みによつて調整することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のロータ。 ３ 前記ハブが、該ハブ内に円周上に形成された
   少なくとも２つの溝を有し、各々の溝が第１端部
   と第２端部とを有していて１つの溝の一方の端部
   が前記ハブ円周上で他の溝の一方の端部に隣り合
   つており、溝の内部にループ状部材が受け入れら
   れていて該ループ状部材が前記ハブ円周上で隣り
   合つている２つの溝の両端部の間から突き出てい
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１または第
   ２項に記載のロータ。 ４ 前記ロータが所定の数のポケツトを有してい
   て該ポケツトの各々が該ポケツトの内部に１つの
   試料容器を受け入れる大きさに作られ、かつ前記
   ハブが該ハブ内に形成された前記ポケツトと同じ
   所定の数の溝を有し、該溝の各各が第１端部と第
   ２端部とを有していて前記溝の各々の第１端部が
   該溝とハブ円周上で隣り合つている溝の第２端部
   とハブ円周上で隣り合つており、前記溝の内部に
   は弾性のあるリング状部材が受け入れられていて
   該弾性のあるリング状部材の所定の部分がハブ円
   周上で隣り合つている前記溝のハブ円周上で隣り
   合つている前記端部の間で前記ハブから突き出し
   て所定の数のループ状部材を形成しており、該ル
   ープ状部材の１つ宛がそれぞれ１つのポケツト内
   に突き出していて前記試料容器のフツク状の端部
   を受け入れるようになつていることを特徴とする
   特許請求の範囲第２項に記載のロータ。 ５ 前記ロータの回転が試料容器のフツク状端部
   とループ状部材との間に形成された接触面に支え
   られて前記試料容器を第１位置から第２位置へと
   枢動運動せしめることを特徴とする特許請求の範
   囲第１〜４項のいずれか１項に記載のロータ。 ６ 前記試料容器が第１位置ではループ状部材を
   ねじるようになつていて、ロータが回転するにつ
   れての第２位置への前記試料容器の枢動運動が前
   記ループ状部材のねじりを解くことによつて調整
   されることを特徴とする特許請求の範囲第１〜５
   項のいずれか１項に記載のロータ。 ７ 前記ロータが回転されると、試料容器の第２
   位置への枢動運動がループ状部材をねじるように
   なることを特徴とする特許請求の範囲第１〜５項
   のいずれか１項に記載のロータ。 ８ 前記試料容器の枢動運動が該試料容器とルー
   プ状部材との間での相対的な移動なしに行われる
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１〜７項のい
   ずれか１項に記載のロータ。