WO2017090723A1 - 遠心機及び遠心機用ロータ - Google Patents

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WO2017090723A1
WO2017090723A1 PCT/JP2016/084950 JP2016084950W WO2017090723A1 WO 2017090723 A1 WO2017090723 A1 WO 2017090723A1 JP 2016084950 W JP2016084950 W JP 2016084950W WO 2017090723 A1 WO2017090723 A1 WO 2017090723A1
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rotor
centrifuge
inclined surface
opening
shell
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佐藤　淳
建一 根本
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日立工機株式会社
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    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B04B7/06—Safety devices ; Regulating
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
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    • B04B5/02—Centrifuges consisting of a plurality of separate bowls rotating round an axis situated between the bowls
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    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
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    • B04B5/04—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers
    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B5/0407—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles
    • B04B5/0414—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes
    • B04B5/0421—Radial chamber apparatus for separating predominantly liquid mixtures, e.g. butyrometers for liquids contained in receptacles comprising test tubes pivotably mounted
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B7/00—Elements of centrifuges
    • B04B7/02—Casings; Lids
    • B04B2007/025—Lids for laboratory centrifuge rotors

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge (centrifuge) for separating a sample in the fields of medicine, pharmacy, genetic engineering, biotechnology and the like.
  • the centrifuge includes a rotor capable of accommodating a plurality of sample containers filled with a sample therein, and a driving unit that rotationally drives the rotor in the rotor chamber, and causes the centrifugal force to act by rotating the rotor in the rotor chamber.
  • the rotor for the centrifuge can be roughly classified into an angle rotor and a swing rotor.
  • an angle rotor a plurality of sample containers filled with a sample are accommodated in the accommodation hole, and the accommodation hole is formed to have a certain angle with respect to the drive shaft, and the accommodation hole regardless of the magnitude of the centrifugal force. And the relative angle of the drive shaft is always fixed.
  • a rotor cover (lid) is often attached to the opening at the top of the rotor to reduce windage loss and prevent the sample container from being scattered when the sample container is damaged or deformed.
  • a rotor cover By mounting the rotor cover, unevenness such as the accommodation hole of the sample container is not exposed, so that the effect of not disturbing the air flow in the rotor chamber is great.
  • the swing rotor is mounted with a sample container filled with a sample in a bucket having a bottomed portion or a sample accommodated in an inner bag.
  • a concave portion that engages with the convex cylindrical surface (rotating shaft) of the swing rotor body is provided on the side surface of the bucket, and the concave portion is slid and engaged with the convex cylindrical surface.
  • the swing rotor changes the relative angle between the center line of the bucket and the drive shaft depending on the magnitude of the rotating centrifugal force.
  • the swing rotor has a structure in which the combination of the rotor body and bucket is rotated in the rotor chamber in an exposed state, and the entire rotor body and bucket are covered with a shell and a rotor cover so that the whole is set on the drive shaft and rotated. There are two ways.
  • Patent Document 1 as a means for preventing the occurrence of buoyancy due to forgetting to attach the rotor cover, a plurality of through holes are provided at the bottom of the swing rotor, and a gap is intentionally provided between the shell and the rotor cover so Is configured to flow at reflux.
  • the technique is effective for a swing rotor, but cannot be applied to an angle rotor.
  • Patent Document 2 the pressure or pressure difference between the upper part or the upper part and the lower part in the rotor chamber is measured, and when the value exceeds a predetermined value, it is determined that the rotor cover is not installed. I try to stop it.
  • an object of the present invention is to provide a centrifuge in which the behavior of the rotor is stable, and when the centrifugal operation is started in a state where the rotor cover is forgotten to be attached.
  • an object of the present invention is to provide a centrifuge capable of suppressing the buoyancy generated during rotation and reducing the load on the drive support member (such as a damper) and the rotor.
  • the centrifuge in a centrifuge having a motor, a rotor having a rotor body that is rotated by the motor and holding a sample, and a rotor chamber that houses the rotor, the centrifuge has an outer edge than the outer edge of the rotor opening. An inclined surface extending radially outward and upward was formed on the rotor.
  • the inclined surface is a continuous annular inclined surface that curves upward from the lower side of the rotation axis as it goes from the inner side to the outer side in the radial direction, and has a cross-sectional shape that passes through the axial direction of the motor, and is a linear inclination or an n-th order inclination.
  • the rotor body is formed with two or more sample container holding portions that are arranged obliquely at a fixed angle with respect to the rotation axis, and the inclined surface is formed on the outer peripheral side with respect to the opening of the sample body holding portion of the rotor body.
  • the rotor cover that covers the opening of the rotor body is provided with a through hole in the center, and the knob portion is rotatably held at the end of the convex shape that passes through the through hole. Then, it is fastened to the screw portion of the rotor main body by a screw portion formed at the lower end of the convex shape.
  • the outer edge of the upper surface of the rotor cover has a flat portion, and the inclined surface is formed to be continuous with the flat portion.
  • the rotor cover has an extension that extends outward from the outer edge of the opening of the rotor body, and the inclined surface is formed in the extension.
  • the motor includes a motor, a swing rotor body that is rotated by the motor while rotating the sample, and a rotor chamber that houses a shell that houses the swing rotor body and has an opening above.
  • an inclined surface was formed extending radially outward and upward from the outer edge of the opening of the cocoon shell.
  • the inclined surface may be formed in an outer portion of the opening of the shell or may be formed in an extended portion on the outer side of the shell cover.
  • the present invention it is possible to suppress the buoyancy generated during rotation and reduce the load on the drive support member (damper or the like) and the rotor. Further, even when the rotor cover is mounted, an urging force on the lower side in the axial direction acts on the rotor, so that unstable behavior can be suppressed and stable centrifugal operation can be performed.
  • FIG. 1 It is a front view (partial longitudinal cross-sectional view) which shows the whole structure of a centrifuge. It is a figure which shows the rotor 3 which concerns on the Example of this invention, A left half surface is shown in a longitudinal cross-sectional view, and a right half surface is shown with a front view. It is a perspective view of the rotor 3 which concerns on the Example of this invention, and has shown partially in sectional drawing. It is a figure which shows the flow of the wind in the state which attached the rotor cover of the rotor 3 which concerns on the Example of this invention. It is a figure which shows the flow of the wind in the state which forgot to attach the rotor cover of the rotor 3 which concerns on the Example of this invention.
  • FIG. 1 It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the cross-sectional shape of the inclined surface of the rotor 3 of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view for demonstrating the cross-sectional shape of the inclined surface of a rotor based on the modification of an Example. It is a fragmentary sectional view of the rotor 103 which concerns on Example 2 of this invention. 4 is a longitudinal sectional view for explaining a sectional shape of an inclined surface of a rotor 103. FIG. It is a partial expanded sectional view of the inclined surface of FIG.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the flow of the wind produced
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the overall structure of the centrifuge (however, the rotor 203 is mounted with a conventional one).
  • the centrifuge 1 is housed in a box-shaped housing 11 made mainly of sheet metal, and the interior of the housing 11 is divided into a plurality of sections by a horizontal frame 12 or a vertical partition plate (not shown).
  • the left space is divided into two upper and lower spaces by the frame 12, and the right space (not shown) includes a control device (not shown) for controlling the entire centrifuge 1 and an illustration for cooling the rotor 203.
  • a cooling device that does not.
  • an operation display unit 10 is arranged for the user to input the rotor rotational speed and centrifugation time conditions and to display various information.
  • a bowl 4 for housing the rotor 203 is provided in the upper left space.
  • the bowl 4 is formed in a cylindrical shape with a bottom having an opening on the upper surface and a through hole formed in the center of the bottom, and is manufactured by integral molding of a metal that is not easily corroded, such as stainless steel, aluminum alloy, or copper.
  • the upper opening of the bowl 4 is closed by a door 5 to define the rotor chamber 2.
  • a cylindrical protective wall 6 is provided on the outer peripheral side of the bowl 4 and inside the housing 11, and a heat insulating material 13 is filled between the protective wall 6 and the bowl 4.
  • the door 5 is fixed in a single-opening manner by a hinge (not shown), and the rotor chamber 2 is sealed by a door packing (not shown).
  • a cooling pipe (not shown) is tightly wound around the outer periphery of the bowl 4 and connected to a cooling device (not shown). During the centrifugal separation operation by this cooling pipe, the interior of the rotor chamber 2 is maintained at a set temperature.
  • the rotor chamber 2 accommodates a rotor 203 that can accommodate a sample container 41 into which a sample 42 is placed.
  • the rotor 203 is mounted on the crown 8b at the tip of the drive shaft 8a, can rotate around the drive shaft 8a, and rotates the sample container 41 at high speed.
  • the rotor 203 can be of various types and sizes according to the sample container, and can be mounted or removed with the door 5 opened.
  • the rotor 203 is an angle rotor and includes a rotor main body 231 and a rotor cover 225 attached to the upper opening surface of the rotor main body 231.
  • the drive unit 7 is attached to the frame 12 in the lower stage partitioned by the frame 12 in the housing 11.
  • the drive unit 7 includes a motor 8 and a motor housing 9 that houses the motor 8 and is fixed to the frame 12 via a damper 14.
  • a drive shaft 8 a extending vertically upward of the motor 8 passes through the bowl 4 and reaches the rotor chamber 2, and a crown 8 b for mounting the mounting hole 32 of the rotor 203 is provided at an upper end portion thereof.
  • FIG. 2 is a view showing a rotor 3 according to an embodiment of the present invention, in which the left half surface is a longitudinal sectional view and the right half surface is a front view.
  • the rotor 3 is mounted in place of the rotor 203 of the centrifuge 1 shown in FIG. 1, and the configuration and size of the main part are not shown except for the presence or absence of the inclined surface 36 and the difference in shape in the vicinity thereof. This is the same as the conventional rotor 203 shown in FIG.
  • the term “rotor” simply refers to a state in which the rotor cover 25 and accessories are attached to the rotor body 30, and when the rotor cover is unnecessary, the rotor body 30. And the state where the accessory is mounted will be described as “rotor”.
  • the rotor main body 30 is formed with a plurality of container holding holes 31 serving as a holding portion for holding the sample container 41.
  • the container holding hole 31 is disposed such that its center line B1 is inclined at a constant angle with respect to the rotation axis (center axis) A1 of the rotor 3, and the opening of the container holding hole 31 is disposed above.
  • Two or more container holding holes 31 are formed in the rotor body 30.
  • a flat portion 34 is formed in the vicinity of the center of the rotor body 30 in the vertical direction, and the inner peripheral side of the upper half of the rotor body 30 is hollow. This makes it possible for the user to easily attach and detach the sample container 41 by making this portion hollow, and to reduce the weight of the rotor body 30.
  • a screw hole 33 for fixing the rotor cover 25 is formed in the center of the flat portion 34.
  • the rotor body 30 has an outer shape corresponding to the arrangement of the container holding holes 31, and a cylindrical portion 30 a for protecting the upper part of the container holding holes 31 is formed on the upper side of the outer edge.
  • a diameter-expanded portion 30b that expands radially outward as it goes from top to bottom is connected to the lower side of the cylindrical portion 30a.
  • a portion 30d is formed, and a lower side thereof is a bottom surface portion 30e.
  • the bottom surface portion 30e is formed with a thinned portion 37 in which a metal portion is cut into a substantially cylindrical shape in the upper direction (opening side) of the rotation axis A1 for weight reduction.
  • the rotor cover 25 has substantially the same shape as the rotor cover 105 of the conventional rotor 203, and includes a flat annular horizontal portion 26b that protects the vicinity of the upper outer periphery of the container holding hole 31, and an inner peripheral side of the annular horizontal portion 26b. And a recess 26a having a shape along the upper side of the rotor body 30 while being inclined obliquely downward.
  • a through hole is provided in the center of the rotor cover 25, and a handle 27 having a convex shape is fastened to the through hole so as to be rotatable.
  • the portion 28 a is screwed into the screw hole 33 of the rotor body 30.
  • An inclined surface 36 is formed so that the height gradually increases from the radially inner side to the outer side in the radially outer region of the upper surface outer edge of the rotor cover 25 of the rotor body 30.
  • the inclined surface 36 is formed by a width W in the radial direction of the outer edge portion, and the innermost peripheral edge is formed at the same height so as to be continuous with the upper surface of the annular horizontal portion 26 b of the rotor cover 25. And the height gradually increases as it goes radially outward.
  • the inclined surface 36 is a continuous annular wall having the same shape in the circumferential direction, that is, the inclined surface 36 has the same shape at any position on the longitudinal section passing through the rotation axis A1.
  • FIG. 3 is a perspective view of a rotor according to an embodiment of the present invention, which is partially shown in a sectional view.
  • the upper surface portion of the rotor 3 is formed rotationally symmetrical so that the upper surface of the rotor cover 25 and the inclined surface 36 of the rotor body 30 have the same shape in the circumferential direction.
  • a recess 26a is formed around the handle 27 of the rotor cover 25, but an approximately 1/3 radial outer portion is formed with an annular horizontal portion 26b having a flat upper surface, from the radially inner portion to the outer portion. It is configured so that the flowing wind flows smoothly without being disturbed.
  • an inclined surface 36 that is inclined upward as it goes outward is formed on the outer peripheral side of the annular horizontal portion 26b.
  • the inclined surface 36 guides the air flowing obliquely outward in the radial direction from the rotation center direction of the rotor cover 25 upward by the inclined surface 36, rectifies the air flow, and produces a component of wind force that hits the inclined surface 36.
  • an effect of generating a force for pressing the rotor 3 downward in the direction of the rotation axis A1 that is, a so-called air spoiler effect is aimed.
  • the inclined surface 36 is a surface that is continuous with the upper surface of the annular horizontal portion 26b, and when air flows from the upper surface of the annular horizontal portion 26b toward the inclined surface 36, the inclined surface 36 is preferably configured so as not to be turbulent at the boundary portion. . As described above, by appropriately setting the radially outward inclination of the inclined surface 36, the flow of air in the rotor chamber 2 can be rectified.
  • FIG. 4 is a diagram showing the flow of wind when the rotor 3 rotates with the rotor cover 25 attached to the rotor body 30.
  • FIG. 11 is a diagram showing a conventional rotor and the flow of wind generated by rotation, in which the left half surface is a longitudinal sectional view and the right half surface is a front view.
  • the wind generated in the rotor chamber due to the rotation of the rotor 203 reaches the radially outer side while flowing obliquely from the center side to the outside depending on the rotation direction of the rotor 203, and flows upward or downward on the side wall at the inner wall portion of the bowl.
  • FIG. 12 is a diagram showing the flow of wind when rotating with the rotor cover 105 of the conventional rotor removed.
  • the rotor cover 105 is not attached to the opening 235, the inner portion of the rotor 203 is exposed, so that the wind 248 shown in FIG. 11 flows in a turbulent manner like the winds 248a and 248b. Become.
  • the flow of the flows 45 to 47 is almost the same as that of the wind flow 245 to 247 of the conventional rotor 203 shown in FIG.
  • the upward component of the flow 48 of FIG. 4 increases as shown in the flow 248 of FIG. 11. That is, in the flow 48, the amount of the wind that flows outward in the radial direction generated by the flow 248 of FIG. 11 is reduced by the action of the inclined surface 36, and the upward wind is increased like the flow 48.
  • the component force F which presses the rotor 3 downward by the air which collides with the inclined surface 36 acts, the rotor 3 will be pressed with respect to the crown 8b, and the rotor 3 can be rotated stably.
  • FIG. 5 is a view showing the flow of wind when the rotor 3 rotates in a state where the rotor cover 25 is forgotten to be attached to the rotor body 30. Similar to the conventional flows 248a and 248b shown in FIG. 11, the absence of the rotor cover 25 exposes the uneven portions in the rotor body 30, and the wind flow becomes turbulent as 48a and 48b. . However, in this embodiment, since the inclined surface 36 is provided in the vicinity of the outer edge of the upper surface of the rotor 3, a part of the turbulent wind (wind 48a) hits the inclined surface 36 and flows as indicated by an arrow 48a. Is rectified upward.
  • a downward component force in the direction of the rotation axis A ⁇ b> 1 acts on the rotor body 30, so that a pressure drop on the upper surface side of the rotor body 30 is suppressed as compared with the rotor 203 of the conventional example, and the bottom surface side of the rotor body 30. And the pressure difference can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the load applied to the drive support member (damper or the like) and the rotor until the operator notices that the rotor cover 25 is forgotten to be attached and repeats the centrifugal separation operation.
  • the greater the gradient of the inclined surface 36, the better, and the greater the surface area of the gradient portion the greater the downward component force in the direction of the rotation axis A1.
  • the inclination is too large, the peripheral speed of the outermost wall portion increases and the pressure resistance and frictional resistance increase. Therefore, the size should be appropriately determined in consideration of the shape, mass, etc. of the rotor 3.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view for explaining the sectional shape of the inclined surface of the rotor 3 of FIG.
  • the rotor cover 25 has an annular horizontal portion 26b whose upper surface is horizontal on the outer peripheral side from the hollow portion 26a of the arrow 51a on the inner peripheral side.
  • the annular horizontal portion 26b is a surface that is substantially horizontal and circumferentially continuous in the region of arrows 51b to 51d.
  • the inclined surface 36 formed on the outer peripheral side of the annular horizontal portion 26b is formed to be the same surface as the vicinity of the outer edge of the annular horizontal portion 26b (arrow 51d) on the inner peripheral side in the vicinity of the arrow 52a, and radially outward from there.
  • a cylindrical stepped portion 26 c is formed at a portion in contact with the opening 35 on the lower surface of the rotor cover 25.
  • the shape of the outer peripheral surface of the inclined surface 36 is a cylindrical surface having the same outer diameter up to the arrows 53a to 53c.
  • FIG. 7 (1) to 7 (3) are partial sectional views in the vicinity of the inclined surface of the rotor showing the modified examples 1 to 3 (the figure corresponding to FIG. 6).
  • the shapes of the rotor cover 25, the container holding hole 31 and the sample container 41 are the same as those in the first embodiment shown in FIGS. 2 to 6, and the inclined surfaces (63, 73, 83) are the same. Each shape is different.
  • the shape of the rotor body (60, 70, 80) near the upper end on the outer peripheral side is changed according to the shape of the inclined surface.
  • FIG. 7A shows the vicinity of the outer periphery of the upper end of the rotor main body 60 of the first modification, and the cross-sectional shape is linear at the outer peripheral side of the rotor cover 25 and the upper part of the rotor cover upper surface position.
  • An inclined surface 63 is formed.
  • the rotor cover 25 has arrows 66a to 66b and a surface that is substantially continuous from the innermost peripheral position (arrow 67a) of the inclined surface 63 to the vicinity of the radial center (arrow 67b) and the outermost peripheral position (arrow 67c). It is formed.
  • the inclined surface 63 is a linear inclined surface in a cross-sectional view continuous in the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the rotor body 60 is a cylindrical surface 68a extending in the vertical direction.
  • FIG. 7B is a vicinity of the outer periphery of the upper end of the rotor body 70 of the second modification, and the cross-sectional shape of the rotor cover 25 is curved on the outer peripheral side of the rotor cover outer edge position and on the upper side of the rotor cover upper surface position.
  • An inclined surface 73 is formed.
  • the inclined surface 73 has the same or substantially the same cross-sectional shape as the inclined surface 36 of the first embodiment, and the cross-sectional curve can be defined by a quadratic function.
  • Arrows 76a to 76b of the rotor cover 25 are flat surfaces that are substantially continuous from the innermost peripheral position (arrow 77a) of the inclined surface 73 to the vicinity of the radial center (arrow 77b) and the outermost peripheral position (arrow 77c). It is formed. In particular, the slope gradually increases over the arrows 77a to 77c.
  • the outer peripheral surface of the rotor main body 70 is formed with a cylindrical surface 78a that extends slightly in the vertical direction from above, and there is an inclined wall 78b that gradually decreases in diameter, and the lower side is thinner than the cylindrical surface 78a. It is a cylindrical surface 78c. This shape is intended to reduce the weight of the rotor body 70 by scraping off the solid part of the rotor body 70 as much as possible in the lower region of the inclined surface 73.
  • FIG. 7 (3) shows the vicinity of the outer periphery of the upper end of the rotor body 80 of the third modification, and the cross-sectional shape is linear on the outer peripheral side of the rotor cover 25 and the upper side of the rotor cover upper surface position.
  • An inclined surface 83 is formed.
  • the arrows 86a to 86b of the rotor cover 25 are flat surfaces, and are substantially continuous from the innermost peripheral position (arrow 87a) of the inclined surface 83 to the vicinity of the radial center (arrow 87b) and the outermost peripheral position (arrow 87c). It is formed as a surface to do.
  • the cross-sectional shape is a straight line from the innermost circumferential position (arrow 87a) of the inclined surface 83 to the outermost circumferential position (arrow 87c).
  • a cylindrical surface 88a that extends slightly in the vertical direction is formed on the outer peripheral surface of the rotor body 80, and there is an inclined wall 88b that gradually decreases in diameter, and the lower surface is a cylindrical surface that is smaller in diameter than the cylindrical surface 88a. 88c.
  • the rotor body 80 is made lighter by scraping the solid part of the cylindrical surface 68a on the outer peripheral side of the rotor body 60 of (1).
  • FIG. 7 shows the three modified examples 1 to 3 of the first embodiment.
  • the inclined surface was formed so as to gradually go upward as it went radially outward. By providing this inclined surface, it is possible to generate a component force downward (motor side) in the rotation axis A1 direction with respect to the rotor, and the rotor can be stably held on the crown 8b.
  • FIG. 8 is a partial cross-sectional view of the rotor 103 according to the second embodiment of the present invention.
  • a state in which the rotor 103 is rotating at a high speed and the longitudinal direction of the bucket 145 is horizontal is shown.
  • the idea of the inclined surface 36 of the first embodiment is applied to a swing-type rotor (swing rotor) 103 of a swing type and having a shell 131 and a shell cover 125.
  • the shell 131 has a gap that does not come into contact even when the bucket 145 swings and covers the ring from the bottom to the top, and the upper portion of the shell 131 has a large diameter so that the bucket 145 can be attached to the swing rotor main body 142.
  • the opening 135 is provided, and a shell cover 125 covering the opening 135 is provided.
  • an annular inclined slope portion 136 that is continuous in the circumferential direction is formed in the vicinity of the outer periphery of the upper end of the shell 131.
  • the rotor 103 is an assembly that houses a swing rotor main body 142 in which a plurality of buckets 145 are set in a container including a shell 131, a base 132, and a shell cover 125.
  • the bucket 145 is accommodated in, for example, a plurality of sets (here, four), and accommodates sample containers or bags (both not shown) filled with a sample therein.
  • the swing rotor main body 142 is provided with a pair of convex portions (rotating shafts) 143 that hold the bucket 145 so as to be swingable.
  • a concave portion 145b that engages with the cylindrical surface of the convex portion 143 is formed on the side surface of the bucket 145. Prepare.
  • the bucket 145 has an outer shape of a sample container (not shown) or an inner wall shape that matches the bag, and is manufactured by integral molding of a light metal alloy.
  • the shell 131 and the shell cover 125 are used to prevent a temperature rise due to frictional heat with the air due to the unevenness of the rotor 103 and to reduce noise such as wind noise during rotation of the rotor 103 in the centrifugal separation operation. It is important that the thermal conductivity is good, the strength is excellent, and the weight is light. Here, it is made of a metal such as an aluminum alloy.
  • the base 132 connects the swing rotor main body 142 and the shell 131, and a bowl-shaped container portion is formed by the shell 131 and the base 132.
  • the base 132 is provided with a cylindrical recess at the center, and the recess is attached to the crown 8b.
  • a circular opening 135 larger than the outer diameter of the swing rotor main body 142 is formed on the upper side of the shell 131.
  • a substantially disc-shaped shell cover 125 is attached to the opening 135 of the shell 131.
  • the upper shape of the shell cover 125 is a shape that gently rises upward from arrows 129a to 129b and 129c. This is to prevent the bucket 145 from coming into contact when the bucket 145 swings in the internal space of the shell 131.
  • a knob 126 is attached to the center of the shell cover 125, and an upper end portion of the lock screw 127 is inserted into the center of the knob 126.
  • the swing rotor main body 142 and the base 132 are fastened by bolts or the like not shown.
  • the lower screw portion 127b of the lock screw 127 passes through the central through hole 142a of the swing rotor main body 142, and the fitting hole provided in the base 132 is screwed into the screw hole formed in the crown 8b of the centrifuge 1. In this manner, the shell 131 and the swing rotor main body 142 can be moved together, and the swing rotor main body 142 is fixed by screwing the screw portion of the lock screw 127 into the screw portion provided on the crown 8b of the centrifuge 1. it can.
  • FIG. 9 is a partially enlarged cross-sectional view of the vicinity of the slope portion 136 of FIG.
  • An annular slope portion 136 that is obliquely curved from the lower side of the rotation axis toward the upper side as it goes radially outward is formed on the outer peripheral side of the shell cover 125 and on the outer peripheral side of the outer edge position of the shell cover 125.
  • the slope portion 136 is formed in an annular shape that is continuous in the circumferential direction, and the radial width W1 of the slope portion 136 is preferably formed by a predetermined length.
  • the outer edge position (arrow 129d) of the shell cover 125 is from the opening 135. Is also located outside.
  • the inclined surface 136 is smoothly connected so as to be continuous with the upper surface of the arrow 129d, and is curved upward in a cross-sectional view so as to increase the inclination angle from the arrow 136b to the arrow 136c.
  • the slope portion outer edge position (arrow 136c) is located above the upper surface position (height near arrow 129d) of the outer edge portion of the shell cover 125.
  • the shell 131 and the slope portion 136 are integrally manufactured by metal pressing, but the manufacturing method is not limited to this, and only the slope portion 136 is formed as a separate part and welded or bonded to the shell 131. You may comprise so that it may attach.
  • the shell cover 125 for a conventional swing rotor can be used as it is.
  • the slope portion 136 is provided on the shell 131 side, whereas in the example of FIG. 9, the slope portion 176 is formed on the shell cover 175 side.
  • the shape of the shell 181 is the same as that of a conventional rotor not provided with an inclined surface, and the shape of the shell cover 175 is different from the conventional one. Therefore, this modification can be realized easily by changing only the shell cover of the swing rotor in the conventional centrifuge.
  • the shell cover 175 has the same shape as that of FIG. 8 in the vicinity of the arrows 179a to 179b, but has extensions such as arrows 179c and 179d extending outward from the outer edge of the opening 185 of the shell 181.
  • the part is a slope 176.
  • the slope portion is formed so that the position is inclined upward as it goes radially outward in the region above and outside the opening (135, 185) of the shell. 175), when the swing rotor is rotated, a component force downward (motor side direction) is generated on the inclined surface (136, 176) with respect to the rotation axis A1 by the wind generated by the rotation of the rotor. Therefore, the rotation of the shell can be stabilized and the occurrence of self-excited vibration can be suppressed.

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Abstract

ロータの軸方向下方に向けた押しつけ力を発生させてロータの浮力発生による不安定な挙動を抑制できる遠心機を提供する。試料を保持して高速回転されるロータ本体３０を有するロータ３を有する遠心機において、ロータの上側外周部分に、開口部の外縁よりも径方向外側且つ上側領域において、径方向外側にいくにつれ上方に向かって延びる傾斜面３６を形成した。傾斜面は、断面形状が周方向で同一となる連続環状斜面であって、回転中心軸Ａ１を通る断面において直線又は曲線状に形成される。ロータの高速回転時には風４５～４８が発生するが、傾斜面３６によって矢印４８の風が整流され、ロータ本体を下方向に押しつける分力Ｆが作用する。

Description

遠心機及び遠心機用ロータ
本発明は、医学、薬学、遺伝子工学、バイオ等の分野において試料を分離するための遠心機（遠心分離機）に関するものである。
遠心分離機は、内部に試料を充填した複数の試料用の容器を収容可能なロータと、ロータをロータ室内で回転駆動する駆動手段を備え、ロータ室内でロータを回転させて遠心力を作用させることにより試料容器内の試料を遠心分離する。遠心分離機用のロータは、アングルロータとスイングロータとに大別できる。アングルロータの場合、内部に試料を充填した複数の試料容器を収容穴に収容し、収容穴は駆動軸に対して一定の角度を有するように形成され、遠心力の大きさによらず収容穴と駆動軸の相対角度は常に固定である。また、ロータの上部の開口には、風損低減及び万一試料容器が破損、変形したときの試料及び容器破片の飛散防止のためのロータカバー（蓋）が装着されることが多い。ロータカバーを装着することによって、試料容器の収容穴などの凹凸が露出しないことになるため、ロータ室内の空気の流れを乱さない効果が大きい。
これに対しスイングロータは、有底部を備えたバケットの内部に試料を充填した試料容器またはインナーバックに収容した試料を装着する。バケットの側面にはスイングロータ本体の凸部円筒面(回動軸)に係合する凹部を対面に備え、その凹部は凸部円筒面と摺動させて係合される。ロータが静止している時は、バケットの中心線と駆動軸は平行（θ＝０°）であるが、回転速度が上昇するに従い揺動可能に設置されたバケットに遠心力が作用し回動軸を中心に回転し（θ＞０°）、バケットを水平に足らしめる遠心力を発生させる回転速度でほぼ水平（θ≒９０°）となる。遠心分離運転が終わって回転速度が減少すると、揺動角θは徐々に減少して停止時にはθ＝０°となる。このようにスイングロータは回転中の遠心力の大きさによりバケットの中心線と駆動軸の相対角度が変化する。スイングロータは、ロータ本体とバケットの組み合わせをロータ室内にてむき出し状態で回転させる場合と、シェル及びロータカバーでロータ本体とバケット全体を覆うようにしてこれら全体を駆動軸にセットして回転させる構造の２通りある。
大気中でスイングロータを遠心運転する場合、回転半径が大きいロータや、回転速度が速い場合は、むき出し状態で回転させると圧力抵抗や摩擦抵抗が増大してロータ本体やバケットが発熱する現象や、ある回転速度から上がらなくなる現象が発生する。そのため、大型のスイングロータや、高速回転するスイングロータの場合は、シェルとロータカバー（蓋）を用いることが多い。
アングルロータの場合もスイングロータの場合も、ロータカバーの取付けが大前提で構成されている場合は、ロータカバーを取り付けて遠心分離運転することが重要である。ロータカバーの取り付けを忘れた状態で回転させると、ロータ上面の内側凹凸が露出するため、凹凸部分で乱流が発生して速度変化が急激となり、その結果、平滑なロータ外周面下部との圧力差が生じ、回転中に浮力が発生して不安定な挙動を示し、駆動部支持部材（ダンパ等）への負担が増える恐れがある。特許文献１では、ロータカバー取り付け忘れによる浮力発生を防止する手段として、スイングロータ底部に複数個の貫通穴を設け、更にシェルとロータカバーの間に意図的に隙間を設けて、シェル内外を空気が還流して流れるように構成している。しかしながら、その技術はスイングロータに対しては有効であるが、アングルロータには適用できない。また、特許文献２ではロータ室内の上部又は上部と下部の圧力あるいは圧力差を測定し、その値が所定値を超えた場合にロータカバーを未装着と判断し、装置の停止あるいは減速によりロータを停止させるようにしている。
特許第３９５１６１５号明細書 特許第３４９１４９５号明細書
アングルロータ、スイングロータに関わらず、ロータカバーを付けることが前提の製品においては、にロータカバーを付け忘れることがあり得るため、ロータカバー無しで回転させてしまうと、回転中にロータに浮力が発生して不安定な挙動を示し満足な遠心分離ができない恐れがある。また、このような不安定な状態での遠心分離運転を継続すると、ロータおよび遠心機への負担増大につながり、遠心機の寿命を短くする要因となる。さらに、ロータカバーを不要とする製品においても、ロータの浮力を抑制し、挙動がより安定した遠心機が望まれる。
本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、本発明の目的はロータの挙動が安定した遠心機を提供することであり、また、仮にロータカバーを取付け忘れた状態で遠心運転を開始した場合でも、回転中に発生する浮力を抑制することができ、駆動部支持部材（ダンパ等）やロータへの負担を軽減できるようにした遠心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本体を有するロータと、ロータを収容するロータ室を有する遠心機において、 ロータの開口部の外縁よりも径方向外側且つ上方に向かって延びる傾斜面をロータに形成した。傾斜面は、径方向内側から外側に行くにつれて回転軸下側から上側に湾曲した連続環状斜面であり、モータの軸方向を通る断面形状で、直線状の傾斜またはｎ次曲線による傾斜とする。また、ロータ本体は、回転軸線に対して一定の角度で斜めに配置される試料容器の保持部が２つ以上形成され、傾斜面はロータ本体の試料保持部の開口よりも外周側に形成される。
本発明の他の特徴によれば、ロータ本体の開口部を覆うロータカバーは、中心に貫通穴が設けられ、貫通穴に貫通される凸部形状の端部につまみ部が回動可能に保持され、凸部形状の下端に形成されたネジ部でロータ本体のネジ部に締結される。また、ロータカバーの上面外縁は平面部を有し、傾斜面は平面部と連続するように形成される。さらに、ロータカバーは、ロータ本体の開口外縁よりも外側に延びる延長部を有し、傾斜面は、延長部に形成される。
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スイングさせながら回転させるスイングロータ本体と、スイングロータ本体を収容し上方に開口部を有するシェルを収容するロータ室を有する遠心機において、 シェルの開口部の外縁よりも径方向外側且つ上方に向かって延びる傾斜面を形成した。この傾斜面は、シェルの開口部の外側部分に形成されるか、又は、シェルカバーの外側の延長部分に形成されるように構成すると良い。　
本発明によれば、回転中に発生する浮力を抑制して駆動部支持部材（ダンパ等）やロータへの負担を軽減することが可能となる。また、ロータカバーを装着した際にもロータに対して軸方向下側に対する付勢力が働くため、不安定な挙動を抑制でき安定した遠心分離運転が可能となる。
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。
遠心機の全体構成を示す正面図（一部縦断面図）である。 本発明の実施例に係るロータ３を示す図であり、左半面は縦断面図、右半面は正面図で示す。 本発明の実施例に係るロータ３の斜視図であり、部分的に断面図にて示している。 本発明の実施例に係るロータ３のロータカバーを取付けた状態での風の流れを示す図である。 本発明の実施例に係るロータ３のロータカバーを取付け忘れた状態での風の流れを示す図である。 図２のロータ３の傾斜面の断面形状を説明するための縦断面図である。 実施例の変形例に係る、ロータの傾斜面の断面形状を説明するための縦断面図である。 本発明の実施例２に係るロータ１０３の部分断面図である。 ロータ１０３の傾斜面の断面形状を説明するための縦断面図である。 図８の傾斜面の部分拡大断面図である。 従来のロータ２０３と、その回転によって発生する風の流れを示す図であり、左半面は縦断面図、右半面は正面図である。 従来のロータ２０３のロータカバー１０５を取り外した状態で回転した際の風の流れを示す図である。
以下に本発明の実施の形態を添付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与し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書において上下方向は各図に示す方向であるとして説明する。
図１は遠心機の全体構造を示す断面図である（但し、ロータ２０３は従来例のものを装着した状態である）。遠心機１は、主に板金で製作される箱状の筐体１１に収容され、筐体１１の内部は水平なフレーム１２や図示しない鉛直方向の仕切り板等で複数の区画に分割される。ここでは左側空間がフレーム１２によって上下２段の空間に仕切られ、右側の空間（図示せず）には、遠心機１全体の制御を行う図示しない制御装置と、ロータ２０３を冷却するための図示しない冷却装置が収容される。筐体１１の右側上部であってドア５の横（右側）には、使用者がロータの回転速度や遠心分離時間の条件を入力すると共に、各種情報を表示する操作表示部１０が配置される。左側上段の空間の内部には、ロータ２０３を収容するためのボウル４が設けられる。ボウル４は、上面に開口を有し、底部中央に貫通穴の形成された底付きの円筒状に形成され、ステンレス、アルミニウム合金、又は銅製等の腐食しにくい金属の一体成形により製造される。ボウル４の上側開口はドア５によって閉鎖されることによりロータ室２が画定される。ボウル４の外周側であって筐体１１の内側には円筒形の防護壁６が設けられ、防護壁６とボウル４の間には断熱材１３が充填される。ドア５は図示しない蝶番によって片開き式に固定され、図示しないドアパッキンによりロータ室２は密閉される。
ボウル４の外周には図示しない冷却パイプが密着して巻かれ、図示しない冷却装置に接続される。この冷却パイプによって遠心分離運転中は、ロータ室２の内部が設定温度に保たれる。ロータ室２には、試料４２を入れる試料容器４１を収容可能なロータ２０３が収容される。ロータ２０３は駆動軸８ａの先端のクラウン８ｂに装着され、駆動軸８ａを中心に回転可能であり、試料容器４１を高速回転する。ロータ２０３は試料容器に合わせて様々なタイプやサイズのものを用いることができ、ドア５を開けた状態で装着又は取り外しが可能である。ロータ２０３はアングルロータであり、ロータ本体２３１と、ロータ本体２３１の上側開口面に装着されるロータカバー２２５により構成される。
筐体１１内のフレーム１２によって仕切られた下段には、駆動部７がフレーム１２に取付けられる。駆動部７は、モータ８と、モータ８を収容すると共にフレーム１２にダンパ１４を介して固定されるモータハウジング９を含んで構成される。そのモータ８の垂直上方に延びる駆動軸８ａは、ボウル４を貫通してロータ室２内に達し、その上端部にはロータ２０３の装着穴３２を装着するためのクラウン８ｂが設けられる。
図２は本発明の実施例に係るロータ３を示す図であり、左半面は縦断面図、右半面は正面図で示す。ロータ３は図１で示した遠心機１の、ロータ２０３の代わりに装着されるものであり、主要部の構成やサイズ等は、傾斜面３６の有無とその近傍の形状の違いを除いて図１で示した従来のロータ２０３と同一である。本明細書ではロータカバーを装着するタイプの場合、単に「ロータ」という場合は、ロータ本体３０にロータカバー２５や付属品を装着した状態を指すものとし、ロータカバーが不要な場合はロータ本体３０とその付属品が装着された状態を「ロータ」として説明する。ロータ本体３０には、試料容器４１を保持するための保持部となる複数の容器保持穴３１が形成される。容器保持穴３１は、その中心線Ｂ１がロータ３の回転軸線（中心軸）Ａ１に対して一定の角度で斜めになるように配置され、上方に容器保持穴３１の開口が配置される。ロータ本体３０には２つ以上の容器保持穴３１が形成される。ロータ本体３０の上下方向中央付近に平坦部３４が形成され、ロータ本体３０の上側半分の内周側が空洞になっている。これは、この部分を空洞にすることにより使用者が試料容器４１を容易に装着及び脱着できる上に、ロータ本体３０の軽量化を図ることができる。平坦部３４の中央には、ロータカバー２５を固定するためのネジ穴３３が形成される。
ロータ本体３０は、容器保持穴３１の配置に対応した外形を有し、外縁の上側には容器保持穴３１の上部を保護するための円筒部３０ａが形成される。円筒部３０ａの下側には上から下に行くにつれて径方向外側に広がる拡径部３０ｂが接続され、極径部３０ｃを隔ててその下側は上から下に行くにつれて径が小さくなる縮径部３０ｄが形成され、その下側が底面部３０ｅとなる。底面部３０ｅは、軽量化のために金属部分を回転軸線Ａ１の上側方向（開口部側）に略円筒状に削った減肉部３７が形成される。ロータ本体３０の上側には外径が円形の試料容器４１を出し入れする為の開口部３５が形成される。ここでは、開口部３５の外縁部分は、ロータカバー２５を装着しやすいように段差部３５ａを伴い、開口部３５の上側にはロータカバー２５が装着される。ロータカバー２５は、従来のロータ２０３のロータカバー１０５とほぼ同等の形状であって、容器保持穴３１の上側外周付近を保護する平面状の環状水平部２６ｂと、環状水平部２６ｂの内周側で下方向に斜めに傾斜しながらロータ本体３０の上側に沿った形状の窪み部２６ａを有する。ロータカバー２５の中心には貫通穴が設けられ貫通穴に凸部形状を有したハンドル２７を回動可能に締結し、ハンドル２７と連動して回転するシャフト２８の先端（下端）に設けたネジ部２８ａでロータ本体３０のネジ穴３３にネジ締結される。ここではハンドル２７とシャフト２８が一体構成であるかのように詳細図示を省略しているが、別体で構成しても良い。
ロータ本体３０のロータカバー２５の上面外縁よりも径方向外側領域において、径方向内側から外側に行くにつれて高さが徐々に高くなるように傾斜面３６が形成される。ここでは傾斜面３６は、外縁部分の径方向に幅Ｗ分だけ形成され、最内周縁はロータカバー２５の環状水平部２６ｂの上面と連続するように同じ高さで形成される。そして径方向外側に行くにつれて徐々に高さが高くなる。この傾斜面３６は周方向に同じ形状、つまり、回転軸線Ａ１を通る縦断面をどの位置でとっても傾斜面３６の形状は同じとなる連続環状壁である。
図３は本発明の実施例に係るロータの斜視図であり、部分的に断面図で示している。この図から理解できるように、ロータ３の上面部分は、ロータカバー２５の上面と、ロータ本体３０の傾斜面３６が、周方向において同じ形状となるように回転対称に形成される。ロータカバー２５のハンドル２７の周囲は窪み部２６ａが形成されるが、径方向の外側約１／３の部分は、上面が平らの環状水平部２６ｂが形成され、径方向内側部分から外側部分に流れる風が乱れずにスムーズに流れるように構成される。さらに環状水平部２６ｂの外周側に、外側に行くにつれて上方向に傾斜する傾斜面３６が形成される。傾斜面３６は、ロータカバー２５の回転中心方向から径方向外側に斜めに流れる空気を、傾斜面３６によって上方向に導き、空気の流れを整流すると共に、傾斜面３６にあたる風の力の分力により、ロータ３を回転軸線Ａ１方向下向きに押しつける力を発生させる効果、いわゆるエアスポイラー効果を狙ったものである。傾斜面３６は、環状水平部２６ｂの上面と連続する面とされ、環状水平部２６ｂの上面から傾斜面３６側へ空気が流れるときに、それらの境界部分で乱流とならないように構成すると良い。このように傾斜面３６の径方向外側の傾斜を適切に設定することにより、ロータ室２の内部における空気の流れを整流することが可能となる。
図４は、ロータ本体３０にロータカバー２５を取付けた状態でロータ３が回転したときの風の流れを示す図である。ここで本実施例を説明する前に、図１１を用いて従来例のロータ２０３におけるロータ室内での風の流れを説明する。図１１は従来のロータと回転によって発生する風の流れを示す図であり、左半面は縦断面図、右半面は正面図である。ロータ２０３が回転することによってロータ室内で発生する風は、ロータ２０３の回転方向によって中心側から外側にかけて斜めに流れながら径方向外側に到達し、ボウルの内壁部分にあたって側壁を上側又は下側に流れて、ロータ室の上壁付近又は底面付近を径方向内側に流れながら貫流する。従来例のロータ２０３では風２４６～２４８がロータ室の上側を貫流し、風２４５がロータ室の下側を貫流する。図１２は、従来のロータのロータカバー１０５を取り外した状態で回転した際の風の流れを示す図である。ここでは開口部２３５にロータカバー１０５が装着されていないため、ロータ２０３の内側部分が露出するため、図１１で示した風２４８が、風２４８ａ、２４８ｂのように乱流となって流れることになる。
再び図４に戻る。本実施例では図１１で示した従来例のロータ２０３の風の流れ２４５～２４７に比べて、流れ４５～４７の流れ方はほぼ同等である。しかしながら、ロータ３の上側部分、特にロータカバー２５の上面部分において、図１１の流れ２４８に対して図４の流れ４８は図示のように上向き成分が増えることになる。つまり、流れ４８では傾斜面３６の作用によって図１１の流れ２４８で生ずる径方向外側に流れる風の量が減って、流れ４８のように上向きの風が多くなる。このため、傾斜面３６に衝突する空気によってロータ３を下向きに押しつける分力Ｆが働くため、ロータ３がクラウン８ｂに対して押しつけられることになり、安定してロータ３を回転させることができる。
図５は、ロータ本体３０にロータカバー２５を取付け忘れた状態でロータ３が回転したときの風の流れを示す図である。図１１で示した従来例の流れ２４８ａ、２４８ｂと同様に、ロータカバー２５が存在しないことによりロータ本体３０内の凹凸部分が露出し、風の流れが４８ａ、４８ｂの如く乱流となってしまう。しかしながら、本実施例ではロータ３の上面の外縁付近に傾斜面３６を設けたことにより、乱流となった風の一部（風４８ａ）が傾斜面３６にあたりことにより、矢印４８ａのように流れが上向きに整流される。これにより、ロータ本体３０に対して回転軸線Ａ１方向の下向きの分力が作用するので、従来例のロータ２０３に比べてロータ本体３０の上面側の圧力低下を抑制し、ロータ本体３０の底面側との圧力差を減じることができる。従って、作業者がロータカバー２５の付け忘れに気がついて遠心分離運転のやり直しを行うまでの間に、駆動部支持部材（ダンパ等）やロータへ掛かる負担を軽減できる。傾斜面３６の勾配は大きいほど良く、さらに勾配部の表面積を大きくするほど回転軸線Ａ１方向下向きの分力が大きくなる。但し、傾斜が大きすぎると最外壁部の周速が増加してしまい圧力抵抗や摩擦抵抗が増えてしまうため、ロータ３の形状、質量などを考慮して適切にその大きさを決めると良い。
図６は図２のロータ３の傾斜面の断面形状を説明するための縦断面図である。ロータカバー２５は内周側の矢印５１ａの窪み部２６ａより外周側が、上面が水平な環状水平部２６ｂとなっている。環状水平部２６ｂでは矢印５１ｂ～５１ｄの領域でほぼ水平かつ周方向に連続する面となっている。環状水平部２６ｂの外周側に形成される傾斜面３６は、矢印５２ａ付近の内周側では環状水平部２６ｂの外縁付近（矢印５１ｄ）と同じ面となるように形成され、そこから径方向外側にいくにつれて矢印５２ｂのように上方に傾斜する。尚、環状水平部２６ｂの矢印５１ｄで示す部分の外縁の角部分は僅かに角落とし（面取）がされており、また、ロータカバー外縁位置とロータ本体３０の段差部３５ａの鉛直壁との間には僅かながらの隙間がある。しかしながら、それらの隙間はロータカバー２５をスムーズに開閉するために必要な程度であり、また、ロータカバー２５の上面を流れる空気を乱すほどの隙間ではない。ロータカバー２５の下面の開口部３５と接する部分には、円筒状の段差部２６ｃが形成される。一方、傾斜面３６の外周面の形状は、矢印５３ａ～５３ｃまで同一の外径を有する円筒面とされる。
次に、実施例１の変形例を図７を用いて説明する。図７（１）～（３）は変形例１～３を示すロータの傾斜面付近の部分断面図（図６に相当する図）である。図７（１）～（３）ではロータカバー２５、容器保持穴３１と試料容器４１の形状は図２～６で示した実施例１と同じであり、傾斜面（６３、７３、８３）の形状がそれぞれ異なる。また、傾斜面に形状に合わせてロータ本体（６０、７０、８０）の外周側の上端付近の形状が変更される。
図７（１）は変形例１のロータ本体６０の上端外周縁付近であって、ロータカバー２５のロータカバー外縁位置よりも外周側、且つ、ロータカバー上面位置よりも上側部分に断面形状が直線になる傾斜面６３を形成したものである。ここでも、ロータカバー２５のうち矢印６６ａ～６６ｂ、そして傾斜面６３の最内周位置（矢印６７ａ）から径方向の中央付近（矢印６７ｂ）、最外周位置（矢印６７ｃ）にかけてほぼ連続する面として形成される。また、傾斜面６３は周方向に連続する断面視で直線状の斜面である。ロータ本体６０の外周面は、鉛直方向に延びる円筒面６８ａとなっている。
図７（２）は変形例２のロータ本体７０の上端外周縁付近であって、ロータカバー２５のロータカバー外縁位置よりも外周側、且つ、ロータカバー上面位置よりも上側部分に断面形状が曲線状になる傾斜面７３を形成したものである。傾斜面７３は、実施例１の傾斜面３６と同じ、又はほぼ同じ断面形状とされ、その断面曲線は二次関数にて定義できる。ロータカバー２５のうち矢印７６ａ～７６ｂが平面であり、傾斜面７３の最内周位置（矢印７７ａ）から径方向の中央付近（矢印７７ｂ）、最外周位置（矢印７７ｃ）にかけてほぼ連続する面として形成される。特に、矢印７７ａ～７７ｃに掛けて傾斜が徐々に増加する。ロータ本体７０の外周面は、上から僅かに鉛直方向に延びる円筒面７８ａが形成され、その下側は径が徐々に細くなる傾斜壁７８ｂがあり、その下側が円筒面７８ａよりも径が細い円筒面７８ｃとなっている。この形状は、傾斜面７３の下側領域においてできるだけロータ本体７０の中実部分を削り落として、ロータ本体７０の軽量化を図ったものである。
図７（３）は変形例３のロータ本体８０の上端外周縁付近であって、ロータカバー２５のロータカバー外縁位置よりも外周側、且つ、ロータカバー上面位置よりも上側部分に断面形状が直線になる傾斜面８３を形成したものである。ここでも、ロータカバー２５のうち矢印８６ａ～８６ｂが平面であり、傾斜面８３の最内周位置（矢印８７ａ）から径方向の中央付近（矢印８７ｂ）、最外周位置（矢印８７ｃ）にかけてほぼ連続する面として形成される。また、傾斜面８３の最内周位置（矢印８７ａ）から最外周位置（矢印８７ｃ）へは断面形状が直線となる。ロータ本体８０の外周面は、僅かに鉛直方向に延びる円筒面８８ａが形成され、その下側は径が徐々に細くなる傾斜壁８８ｂがあり、その下側が円筒面８８ａよりも径が細い円筒面８８ｃとなっている。このロータ本体８０は、（１）のロータ本体６０の外周側の円筒面６８ａの中実部分を削り落として軽量化を図ったものである。
以上のように、図７では実施例１の３つの変形例１～３を示したが、いずれの例においてもロータカバー外縁位置よりも上側、且つ、ロータカバー上面位置よりも上側の領域内において、径方向外側に行くにつれて徐々に上側になるようにした傾斜面を形成した。この傾斜面を設けたことにより、ロータに対して回転軸線Ａ１方向下側（モータ側）への分力を発生させることができ、ロータを安定してクラウン８ｂに保持できる。
図８は本発明の実施例２に係るロータ１０３の部分断面図である。ここではロータ１０３が高速回転中で、バケット１４５の長手方向が水平方向になっている状態が示されている。実施例２では、実施例１の傾斜面３６の思想を、スイング方式であってシェル１３１とシェルカバー１２５を有するタイプのスイング式のロータ（スイングロータ）１０３に適用したものである。シェル１３１はバケット１４５が揺動しても接触しない程度の隙間を有し底部から上部まで環状に覆うもので、シェル１３１の上部は、バケット１４５をスイングロータ本体１４２に取り付け可能なように大きい径の開口部１３５が設けられ、この開口部１３５を覆うシェルカバー１２５が備えられる。実施例２では周方向に連続した環状の傾斜たる斜面部１３６をシェル１３１の上端外周縁付近に形成した。
ロータ１０３は、シェル１３１、ベース１３２、シェルカバー１２５からなる容器内で、複数のバケット１４５がセットされたスイングロータ本体１４２を収容した組品である。バケット１４５は、例えば複数組（ここでは４つ）収容され、内部に試料を充填した試料容器またはバッグ（ともに図示せず）を収容する。スイングロータ本体１４２にはバケット１４５を揺動可能に保持する一対の凸部（回動軸）１４３が設けられ、バケット１４５側には凸部１４３の円筒面に係合する凹部１４５ｂをその側面に備える。バケット１４５は図示しない試料用容器の外形又はバッグに合わせた内壁形状を有するものであって、軽金属合金の一体成形によって製造される。シェル１３１とシェルカバー１２５は、遠心分離運転におけるロータ１０３の回転中に、ロータ１０３の凹凸による空気との摩擦熱による温度上昇を防止し、かつ風切音などの騒音を低減させるために用いられるものであり、熱伝導性が良くて強度的に優れ、かつ軽量であることが重要である。ここでは、アルミニウム合金等の金属によって製造される。ベース１３２は、スイングロータ本体１４２とシェル１３１を接続するもので、シェル１３１とベース１３２によってお椀型の容器部分が形成される。ベース１３２は中央に円柱形の窪みが設けられ、窪み部分がクラウン８ｂに装着される。
シェル１３１の上側には、スイングロータ本体１４２の外径よりも大きい円形の開口部１３５が形成される。シェル１３１の開口部１３５には略円盤状のシェルカバー１２５が装着される。シェルカバー１２５の上側形状は矢印１２９ａから１２９ｂ、１２９ｃにかけて上方に緩やかに隆起した形状とされる。これはシェル１３１の内部空間でバケット１４５がスイングした際に、バケット１４５に接触しないようにするためである。シェルカバー１２５の中心にはノブ１２６が取り付けられ、ノブ１２６の中心にはロックスクリュー１２７の上部先端部が挿入される。スイングロータ本体１４２とベース１３２は図示していないボルトなどで締結される。ロックスクリュー１２７の下側ネジ部１２７ｂはスイングロータ本体１４２の中心の貫通穴１４２ａを貫通し、ベース１３２に設けられる嵌合穴を遠心機１のクラウン８ｂに形成されたネジ穴と螺合する。このようにして、シェル１３１とスイングロータ本体１４２を一緒に移動させることができ、ロックスクリュー１２７のネジ部を遠心機１のクラウン８ｂに設けられるネジ部にねじ込むことで、スイングロータ本体１４２を固定できる。
図９は図８の斜面部１３６付近の部分拡大断面図である。シェルカバー１２５の外周側であって、シェルカバー１２５の外縁位置よりも外周側に、径方向外側に行くにつれて回転軸下側から上側に向けて斜めに湾曲した環状の斜面部１３６を形成した。斜面部１３６は周方向に連続した環状に形成され、斜面部１３６の径方向の幅Ｗ１は所定の長さ分形成すると好ましく、ここではシェルカバー１２５の外縁位置（矢印１２９ｄ）が開口部１３５よりも外側に位置する。そして、斜面部１３６は、矢印１２９ｄの上面と連続するようになめらかに接続され、矢印１３６ｂから矢印１３６ｃの部分で傾斜角を増加させるようにして断面視において上方向に湾曲される。斜面部外縁位置（矢印１３６ｃ）はシェルカバー１２５の外縁部分の上面位置（矢印１２９ｄ付近の高さ）よりも上側に位置する。ここではシェル１３１と斜面部１３６は金属のプレス加工にて一体に製造されるが、製造方法はこれだけに限られずに斜面部１３６だけを別体部品で形成してシェル１３１に溶接又は接着して取り付けるように構成しても良い。図８、９のロータ１０３においては、シェルカバー１２５は従来のスイングロータ用のものをそのまま用いることができる。
次に図１０を用いて実施例２の変形例について説明する。図８、９のロータ１０３においてはシェル１３１側に斜面部１３６を設けたのに対し、図９の例ではシェルカバー１７５側に斜面部１７６を形成したものである。シェル１８１の形状は従来の傾斜面を設けないロータと同一であって、シェルカバー１７５の形状が従来と異なる。従って、この変形例では従来の遠心機におけるスイングロータのシェルカバーだけを変更するだけで容易に実現できる。シェルカバー１７５は矢印１７９ａ～１７９ｂ付近の形状は図８の形状と同じであるものの、シェル１８１の開口部１８５の外縁よりも外側に延びる矢印１７９ｃ、１７９ｄのような延長部を有し、その延長部が斜面部１７６となっている。
以上、実施例２によるとシェルの開口部（１３５，１８５）よりも上側且つ外側領域において、径方向外側に行くにつれて位置が上方向に傾くような斜面部が形成されるので、シェルカバー（１２５、１７５）を装着した状態でスイングロータを回転させた際に、ロータの回転によって発生する風によって傾斜面（１３６、１７６）に回転軸Ａ１に対して下向き（モータ側向き）の分力が発生するので、シェルの回転を安定させて自励振動の発生を抑制することができる。
以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例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、上述の実施例で示した形状とは異なるロータや、シェル形状の異なるスイングロータであっても上側外縁付近に傾斜面が形成できるならば同様に適用できる。また、ロータカバーの形状は任意であり、図６のように環状水平部２６ｂにより矢印５１ｂ～５１ｄ部分が水平な形状でなくても、空力に影響しないように滑らかに形成すればその他の形状でも良い。さらに、ロータカバーを用いないロータであっても、開口部の近傍（外側の外径面又は内側の内径面）に本発明の傾斜面が形成されるように構成しても良い。
１…遠心機、２…ロータ室、３…ロータ、４…ボウル、５…ドア、６…防護壁、７…駆動部、８…モータ、８ａ…駆動軸、８ｂ…クラウン、９…モータハウジング、１０…操作表示部、１１…筐体、１２…フレーム、１３…断熱材、１４…ダンパ、２５…ロータカバー、２６ａ…窪み部、２６ｂ…環状水平部、２６ｃ…段差部、２７…ハンドル、２８…シャフト、２８ａ…ネジ部、３０…ロータ本体、３０ａ…円筒部、３０ｂ…拡径部、３０ｃ…極径部、３０ｄ…縮径部、３０ｅ…底面部、３１…容器保持穴、３２…装着穴、３３…ネジ穴、３４…平坦部、３５…開口部、３５ａ…段差部、３６…傾斜面、３７…減肉部、４１…試料容器、４２…試料、６０…ロータ本体、６３…傾斜面、６８ａ…円筒面、７０…ロータ本体、７３…傾斜面、７８ａ…円筒面、７８ｂ…傾斜壁、７８ｃ…円筒面、８０…ロータ本体、８３…傾斜面、８８ａ…円筒面、８８ｂ…傾斜壁、８８ｃ…円筒面、１０３…ロータ、１０５…ロータカバー、１２５…シェルカバー、１２６…ノブ、１２７…ロックスクリュー、１２７ｂ…下側ネジ部、１３１…シェル、１３２…ベース、１３５…開口部、１３６…斜面部、１４２…スイングロータ本体、１４２ａ…貫通穴、１４３…凸部、１４５…バケット、１４５ｂ…凹部、１５３…ロータ、１７５…シェルカバー、１７６…斜面部、１８１…シェル、１８５…開口部、２０３…ロータ、２２５…ロータカバー、２３１…ロータ本体、２３５…開口部、Ａ１…回転軸線、Ｂ１…（試料容器の）中心線

Claims (10)

  1. 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本体を有するロータと、前記ロータを収容するロータ室を有する遠心機において、前記ロータの前記開口部の外縁よりも径方向外側且つ上方に向かって延びる傾斜面を、前記ロータに形成したことを特徴とする遠心機。
  2. 前記傾斜面は、径方向内側から外側に行くにつれて回転軸下側から上側に湾曲した連続環状斜面であることを特徴とする請求項１に記載の遠心機。
  3. 前記ロータ本体には、回転軸線に対して一定の角度で斜めに配置される試料容器の保持部が２つ以上形成され、前記傾斜面は、前記ロータ本体の前記保持部の開口よりも外周側に形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心機。
  4. 前記ロータ本体の開口部を覆うロータカバーは、中心に貫通穴が設けられ、前記貫通穴に貫通される凸部形状の端部につまみ部が回動可能に保持され、前記凸部形状の下端に形成されたネジ部で前記ロータ本体のネジ部に締結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。
  5. 前記ロータカバーの上面外縁は平面部を有し、前記傾斜面は前記平面部と連続するように形成されることを特徴とする請求項４に記載の遠心機。
  6. 前記ロータカバーは、前記ロータ本体の前記開口部の外縁よりも外側に延びる延長部を有し、前記傾斜面は、前記延長部に形成されることを特徴とする請求項４に記載の遠心機。
  7. モータと、該モータによって回転され試料をスイングさせながら回転させるスイングロータ本体と、該スイングロータ本体を収容し上方に開口部を有するシェルを収容するロータ室を有する遠心機において、前記シェルの前記開口部の外縁よりも径方向外側且つ上方に向かって延びる傾斜面を形成したことを特徴とする遠心機。
  8. 前記傾斜面は、前記シェルの前記開口部よりも外側部分に形成されるか、又は、前記シェルカバーの前記開口部よりも外側の延長部分に形成されることを特徴とする請求項７に記載の遠心機。
  9. 遠心機のロータ室に収容されて高速回転するものであって、試料を保持するためのロータ本体を具備するロータを有する遠心機用ロータにおいて、前記ロータの前記開口部の外縁よりも径方向外側且つ上方に向かって延びる傾斜面を形成したことを特徴とする遠心機用ロータ。
  10. 遠心機のロータ室に収容されて高速回転するものであって、試料を保持する複数のバケットと、該バケットをスイングさせながら回転させるスイングロータ本体と、前記スイングロータ本体と前記バケットを収容し上方に開口部を有するシェルと、を有する遠心機用スイングロータにおいて、前記シェルの前記開口部の外縁よりも径方向外側且つ上方に向かって延びる傾斜面を形成したことを特徴とする遠心機用スイングロータ。
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