(57)【要約】【課題】遠心する試料を効率良く冷却することができ、試料の冷却を短い時間で行うことができる遠心機用スイングロータを提供する。【解決手段】回転中心部から放射状に延びる複数のアームを有するロータボディ１０ａと、ロータボディ１０ａのアーム間に搖動可能に配置されるバケット１２と、ロータボディ１０ａ及びバケット１２を覆うシェル１１とを有するスイングロータ１０であって、シェル１１は、上部に開口部を有する下部シェル１３と、下部シェル１３の開口部を覆うシェルカバー１４とからなり、シェル１１には、下部シェル１３とシェルカバー１４とによって形成される空間に、外部の空気を入れるための連通穴２０が設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転中心部から放射状に延びる複数のアームを有するロータボディと
該ロータボディの前記アーム間に搖動可能に配置されるバケットと、
前記ロータボディ及び前記バケットを覆うシェルとを有する遠心機用スイングロータであって、
前記シェルは、上部に開口部を有する下部シェルと、取っ手部を有し、前記下部シェルの開口部を覆うシェルカバーとからなり、
前記シェルには、前記下部シェルと前記シェルカバーとによって形成される空間に、外部の空気を入れるための連通穴が設けられていることを特徴とする遠心機用スイングロータ。
【請求項２】
前記シェルの外部まで突出して前記シェルカバーを位置決めする、前記ロータボディの回転中心部と同軸のシャフトを具備し、
前記連通穴は、前記シャフトに形成されていることを特徴とする請求項１記載の遠心機用スイングロータ。
【請求項３】
前記連通穴は、前記シャフトの内部に形成されていることを特徴とする請求項２記載の遠心機用スイングロータ。
【請求項４】
前記シャフトの周面に前記回転室に面する開口が形成され、当該開口につながる前記連通穴は、シェルの回転方向に対して鋭角に形成されていることを特徴とする請求項３記載の遠心機用スイングロータ。
【請求項５】
前記取っ手部は、前記シェルカバーの中央に設けられていると共に、前記シャフトの貫通によって位置決めされる位置決め穴が形成されており、
前記連通穴は、前記シャフトと前記取っ手部の内部を通って形成されていることを特徴とする請求項３又は４記載の遠心機用スイングロータ。
【請求項６】
前記取っ手部は、前記シェルカバーの中央に設けられていると共に、前記シャフトの貫通によって位置決めされる位置決め穴が形成されており、
前記連通穴は、前記シャフトと前記取っ手部との間に形成されていることを特徴とする請求項２記載の遠心機用スイングロータ。
【請求項７】
前記連通穴は、前記シェルカバーに形成されていることを特徴とする請求項１記載の遠心機用スイングロータ。
【請求項８】
回転室と、
該回転室を冷却する冷却装置と、
前記回転室内に配置された回転軸を有し、該回転軸に取り付けられた請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の遠心機用スイングロータを回転駆動する駆動装置とを具備することを特徴とする遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学、薬学、農学等の分野で使用される遠心機に用いられる遠心機用スイングロータに関し、特に冷却装置を備えた遠心機に用いられる遠心機用スイングロータに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的な遠心機は、駆動源であるモータと、モータによって回転されるロータとを有し、ロータを高速に回転させることで試料の分離や精製を行う。ロータには、様々なタイプがあり、チューブ穴が固定角度式のアングルタイプや、バケットがロータの回転に伴って垂直状態から水平状態に揺動するスイングタイプ等がある。特に、ロータがスイングタイプである場合には、回転時における空気抵抗が大きくなるため、ロータを覆い、ロータと共に回転するシェルを設け、ロータの回転時における空気抵抗を低減させている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、試料によっては、低温を保たなければならないものもあるため、試料を運転中に冷却するための冷却装置を備えた遠心機が広く用いられている。なお、特許文献１には、ロータの浮き上がり防止のために、シェルの下部に開口が形成されている。シェルの下部に開口部を設けた場合、ロータの浮き上がり防止には有効であるが、シェルの下部に開口部を設けていないロータに比べると、風損が大きくなるため、風損による発熱によりロータを冷却しにくくなってしまうことがある。また、騒音も大きくなってしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２３９４１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来技術では、ロータがシェルによって覆われているため、試料を冷却するためには、ロータ及びシェルが収容されたロータ室内の空気を冷却装置により冷却し、ロータ室内の冷却した空気によってシェルを冷却し、更に冷却したシェルによってシェル内部を冷却する必要があった。従って、遠心する試料を効率良く冷却することができず、試料の冷却に長い時間がかかってしまうという問題点があった。
【０００６】
本発明は以上のような状況に鑑みなされたものであって、上記課題を解決し、遠心する試料を効率良く冷却することができ、試料の冷却を短い時間で行うことができる遠心機を提供することができる遠心機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の遠心機用スイングロータは、回転中心部から放射状に延びる複数のアームを有するロータボディと、該ロータボディの前記アーム間に搖動可能に配置されるバケットと、前記ロータボディ及び前記バケットを覆うシェルとを有する遠心機用スイングロータであって、前記シェルは、上部に開口部を有する下部シェルと、取っ手部を有し、前記下部シェルの開口部を覆うシェルカバーとからなり、前記シェルには、前記下部シェルと前記シェルカバーとによって形成される空間に、外部の空気を入れるための連通穴が設けられていることを特徴とする
さらに、本発明の遠心機用スイングロータにおいて、前記シェルの外部まで突出して前記シェルカバーを位置決めする、前記ロータボディの回転中心部と同軸のシャフトを具備し、前記連通穴は、前記シャフトに形成されていても良い。
さらに、本発明の遠心機用スイングロータにおいて、前記連通穴は、前記シャフトの内部に形成されていても良い。
さらに、本発明の遠心機用スイングロータにおいて、前記シャフトの周面に前記回転室に面する開口が形成され、当該開口につながる前記連通穴は、シェルの回転方向に対して鋭角に形成されていても良い。
さらに、本発明の遠心機用スイングロータにおいて、前記取っ手部は、前記シェルカバーの中央に設けられていると共に、前記シャフトの貫通によって位置決めされる位置決め穴が形成されており、前記連通穴は、前記シャフトと取っ手部の内部を通って形成されていても良い。
さらに、本発明の遠心機用スイングロータにおいて、前記取っ手部は、前記シェルカバーの中央に設けられていると共に、前記シャフトの貫通によって位置決めされる位置決め穴が形成されており、前記連通穴は、前記シャフトと前記取っ手部との間に形成されていても良い。
さらに、本発明の遠心機用スイングロータにおいて、前記連通穴は、前記シェルカバーに形成されていても良い。
また、本発明の遠心機は、回転室と、該回転室を冷却する冷却装置と、前記回転室内に配置された回転軸を有し、該回転軸に取り付けられた上述の遠心機用スイングロータを回転駆動する駆動装置とを具備することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、冷却装置によって冷却された回転室の空気をシェル内部に効率的に流入されるため、遠心する試料を効率良く冷却することができ、試料の冷却を短い時間で行うことができる遠心機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明に係る遠心機の実施の形態の構成を示す外観斜視図である。
【図２】本発明に係る遠心機の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図３】図２に示すスイングロータの組立側面図である。
【図４】図２に示すスイングロータの組立斜視図である。
【図５】図２に示すスイングロータの構成を示す斜視図である。
【図６】図２に示すシャフト上部の構成を示す図である。
【図７】本発明に係る遠心機の実施の形態の冷却効率を検証するグラフである。
【図８】図２に示すシャフトの他の構成列を示す図である。
【図９】図２に示すシャフト及び取っ手の他の構成例を示す斜視図である。
【図１０】図２に示す取っ手及びシャフトの他の構成例を示す斜視図である。
【図１１】本発明に係る遠心機の他の実施の形態の構成を示す断面図である。
【図１２】図１１に示すシェルカバーの構成を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
次に、本発明の実施の形態を、図面を参照して具体的に説明する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。
【００１１】
本実施の形態の遠心機１は、図１及び図２を参照すると、筐体２の上部に回転室３に通じるドア４と、操作パネル５とが設けられている。筐体２の内部には、ドア４と共に回転室３を画定するボウル６と、ボウル６の外周に螺旋状に巻かれた冷媒経路７ａに冷媒を流して回転室３内の空気を冷却する冷却装置７と、駆動源であるモータ８と、回転動力を伝達する駆動軸９と、駆動軸９に固定されたスイングロータ１０とを備えている。
【００１２】
スイングロータ１０は、図３乃至図５に示すように、ロータボディ１０ａと、ロータボディ１０ａを覆うシェル１１とで構成されている。ロータボディ１０ａは、回転中心部１０ｂから放射状に延びる複数のアーム１０ｃを有し、複数のアーム１０ｃの外周部にピン１０ｄがそれぞれ設けられている。そして、隣り合う２本のアーム１０ｃのピン１０ｄには、バケット１２が搖動可能に取り付けられる。ロータボディ１０ａの外周には、シェル１１が設けられている。シェル１１は、ロータボディ１０ａに図示されていないねじで固定され、上部に開口部を有し、下面側と側面側とを覆うお椀形状の下部シェル１３と、下部シェル１３の開口部を覆う略円板状のシェルカバー１４とで構成されている。下部シェル１３の上部の開口部から、ロータボディ１０ａに取り付けられたバケット１２に試料の入った容器を入れた後に、シェルカバー１４で下部シェル１３の上部の開口部に蓋をして運転が行われる。すると、ロータボディ１０ａの回転に伴って、図５に示すように、バケット１２が垂直状態から水平状態に揺動する。なお、図５には、ロータボディ１０ａが回転する運転時の状態が示されており、説明のためシェルカバー１４が省略されている。また、シェル１１とロータボディ１０ａとが固定されているため、シェル１１がロータボディ１０ａと共に回転し、回転時における空気抵抗が低減される。
【００１３】
スイングロータ１０は、図３に示すように、シャフト１５によって駆動軸９に固定される。シャフト１５は、シェルカバー１４を位置決めするガイド部材であり、ロータボディ１０ａの回転中心部１０ｂと同軸に配置されている。シャフト１５の下部に形成された雄ねじ１５ａを、皿バネワッシャー１６とロータボディ１０ａと下部シェル１３とを介して、駆動軸９の軸心に形成された図示しない雌ねじにねじ込むことで、スイングロータ１０のロータボディ１０ａ及び下部シェル１３が駆動軸９に固定される。これにより、同軸の駆動軸９及びシャフト１５を中心にして、スイングロータ１０のロータボディ１０ａ及び下部シェル１３が一体で回転される。
【００１４】
シェルカバー１４の中央部には、シャフト１５が貫通する位置決め穴１４ａが形成された取っ手部１４ｂが設けられている。位置決め穴１４ａの径はシャフト１５の径と略同一に形成されている。従って、シェルカバー１４によって下部シェル１３の上部の開口部に蓋をする際には、シャフト１５が位置決め穴１４ａを貫通することで位置決めが行われる。また、シェルカバー１４によって下部シェル１３の上部の開口部が蓋をされた状態で、シャフト１５の先端部は、取っ手部１４ｂから突出し、回転室３内、すなわちシェル１１の外部まで突出して配置される。
【００１５】
シャフト１５には、図６を参照すると、シェルカバー１４によって下部シェル１３の上部の開口部に蓋をした状態、すなわちロータボディ１０ａ及びバケット１２をシェル１１によって覆った状態で、シェル１１の外部と内部との間で空気が流通可能な連通穴２０が形成されている。なお、図６において、（ａ）はシャフト１５の上部側面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＡ−Ａ断面図であり、（ｃ）は（ｂ）に示すＢ−Ｂ断面図である。連通穴２０のシェル１１の外部に通じる開口２１は、シェル１１の上側に位置する回転室３に面したシャフト１５の上端面に形成されている。また、シェル１１の内部に位置するシャフト１５の周面には、連通穴２０のシェル１１の内部に通じる開口２２が形成されている。なお、図６には、４個の開口２２が形成された例が示されているが、開口２２の数や大きさは適宜設定することができる。連通穴２０は、開口２１から開口２２の位置まで軸心に沿って形成され、それから開口２２に向けて水平方向に形成されている。
【００１６】
スイングロータ１０が回転する運転時には、シェル１１内部の空気は遠心力により外方に飛ばされ、シェルカバー１４と下部シェル１３と接触部の図示されない隙間から回転室３に排出される。なお、遠心力により空気が排出される開口を別途形成するようにしても良い。遠心力による空気の排出により、シェル１１内部は負圧となる。この時、シェルカバー１４の上側の回転室３はシェル１１内より高い圧力なので、シェル１１の外部と内部とで圧力の差が生じる。そこで、圧力の差を解消すべく、シェル１１の上側に位置する回転室３内の空気が開口２１から連通穴２０を通ってシェル１１の内部に流入する。さらに、回転室３の空気は、スイングロータ１０の回転により、シェル１１近傍の空気がシェル１１の外周側に流れた後、一部の空気はドア４の内側表面に沿って、スイングロータ１０の回転中心部付近まで流れた後、ドア４の内側表面からスイングロータ１０の方向に向かって下降する流れとなる。従って、圧力差と空気の流れによって、空気が開口２１から連通穴２０を通ってシェル１１の内部に流入する。この繰り返しにより、シェル１１内部からシェル１１外部の回転室３へ、そして、シェル１１（シェルカバー１４の上側）において、回転室３から連通穴２０を通ってシェル１１内部への、図２に矢印で示す空気の流れＸが形成される。ここで、回転室３の空気は、冷却装置７によって冷却される。従って、回転室３の冷却された空気がシェル１１内部に流入され、流入した空気によってシェル１１内部のバケット１２の中にある試料が効率良く冷却される。なお、開口２２は、図２に示すように、シェルカバー１４から離れた下方位置に形成することが望ましい。これにより、シェル１１内部は、空気の流れＸによって大きく撹拌され、冷却効率が向上する。
【００１７】
図７には、試料として４５℃の水を入れた容器をロータボディ１０ａに取り付けられたバケット１２にセットし、４２００ｒｐｍが運転させながら４℃設定で冷却した場合の試料温度と運転時間との関係が示されている。図７を参照すると、シャフト１５に連通穴２０が形成されていない従来に比べて、シャフト１５に連通穴２０が形成されている本発明が試料の冷却を時間が短くなっていることが分かる。例えば、１０℃への到達時間を比較すると、本発明は、従来に比べて５０分（ｍｉｎ）以上短くなっている。
【００１８】
なお、実施の形態では、連通穴２０のシェル１１の外部に通じる開口２１をシャフト１５の上端面に形成するように構成したが、図８に示すように、シャフト１５の周面にもシェル１１の外部に通じる開口２１ａを形成しても良い。なお、図８において、（ａ）はシャフト１５の上部断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すＣ−Ｃ断面図である。また、シャフト１５の周面の開口２１ａにつながる連通穴２０ａが、図８（ｂ）に示すように、シェル１１の回転方向Ｙに対して空気を取入れ易くするように鋭角（斜め）に形成されている。これにより、シャフト１５が回転することにより、開口２１ａから積極的に空気が取り込まれ、シェル１１内外の圧力差による空気の流れＸと相まって、より大きな空気の流れを形成することができる。
【００１９】
また、実施の形態では、シャフト１５の内部を通る連通穴２０を形成したが、シャフト１５とシェルカバー１４の取っ手部１４ｂとの間に連通穴を形成するように構成しても良い。すなわち、図９（ａ）に示すように、シャフト１５の外面に軸方向に延びる縦溝部２３を連通穴として形成しても良い。これにより、シェルカバー１４によって下部シェル１３の上部の開口部が蓋をされた状態において、縦溝部２３と、シェルカバー１４の取っ手部１４ｂに形成された位置決め穴１４ａとで、シェル１１の外部と内部との間で空気が流通可能な連通穴が形成される。なお、図９（ｂ）に示すように、取っ手部１４ｂに形成された位置決め穴１４ａにシャフト１５の軸方向に延びる縦溝部２３ａを形成するようにしても良い。
【００２０】
さらに、シェルカバー１４の取っ手部１４ｂと、シャフト１５とを通る連通穴を形成するように構成しても良い。図１０（ａ）には、シェルカバー１４の取っ手部１４ｂの側面に開口１４ｃが形成されている。そして、図１０（ｂ）には、シャフト１５の外面に周方向に延びる円環状の横溝部２４が、シェルカバー１４によって下部シェル１３の上部の開口部が蓋をされた状態において、開口１４ｃと連通する位置に形成されている。また、横溝部２４には、連通穴２０につながる開口２１ｂが形成されている。これにより、取っ手部１４ｂの側面に開口１４ｃと、シャフト１５の横溝部２４とが必ず連通され、シェル１１の外部と内部との間で空気が流通可能な連通穴が形成される。
【００２１】
さらに、図１１及び図１２に示すように、シェルカバー１４に連通穴２０ａを形成するようにしても良い。図１２には、シェルカバー１４に４個の連通穴２０ａが同心円上に設けられている。なお、連通穴２０ａの大きさ及び個数は任意である。これにより、シェル１１内部からシェル１１外部の回転室３へ、そして、回転室３から連通穴２０ａを通ってシェル１１内部への、図１１に矢印で示す空気の流れＺが形成される。また、連通穴２０ａは、中心、すなわちシャフト１５に近接した位置に形成されることが好ましく、少なくとも、図１１に示すように、バケット１２よりも内側に配置されている。これにより、シェルカバー１４に形成された連通穴２０ａからシェル１１内に流入する空気によって、バケット１２に投入された試料を効率的に冷却することができる。
【００２２】
以上説明したように、本実施の形態は、回転中心部１０ｂから放射状に延びる複数のアーム１０ｃを有するロータボディ１０ａと、ロータボディ１０ａのアーム１０ｃ間に搖動可能に配置されるバケット１２と、ロータボディ１０ａ及びバケット１２を覆うシェル１１とを有するスイングロータ１０であって、シェル１１は、上部に開口部を有する下部シェル１３と、下部シェル１３の開口部を覆うシェルカバー１４とからなり、シェル１１には、下部シェル１３とシェルカバー１４とによって形成される空間に、外部の空気を入れるための連通穴２０が設けられている。
この構成により、冷却装置７によって冷却された回転室３の空気をシェル１１内部に効率的に流入されるため、遠心する試料を効率良く冷却することができ、試料の冷却を短い時間で行うことができる遠心機を提供することができる。
【００２３】
さらに、本実施の形態によれば、シェル１１の上側の回転室３まで突出してシェルカバー１４を位置決めする、ロータボディ１０ａの回転中心部１０ｂと同軸のシャフト１５を有し、連通穴２０は、シャフト１５に形成されている。
この構成により、回転による空気抵抗をほとんど受けることなく、冷却装置７によって冷却された回転室３の空気をシェル１１内部に流入させることができる。
【００２４】
さらに、本実施の形態によれば、連通穴２０は、シャフト１５の内部に形成されている。
この構成により、シェル１１の内部に通じる開口２２をシェルカバー１４から離れた下方位置に形成することができるため、空気の流れＸによってシェル１１内部を大きく撹拌でき、冷却効率を向上することができる。
【００２５】
さらに、本実施の形態によれば、シャフト１５の周面に回転室３に面する開口２１ａが形成され、開口２１ａにつながる連通穴２０は、シェル１１の回転方向に対して鋭角に形成されている。
この構成により、シャフト１５が回転することで、開口２１ａから積極的に空気が取り込まれ、より大きな空気の流れを形成することができる。
【００２６】
さらに、本実施の形態によれば、シェルカバー１４の中央には、シャフト１５の貫通によって位置決めされる位置決め穴１４ａが形成された取っ手部１４ｂが設けられ、連通穴２０は、シャフト１５と取っ手部１４ｂの内部を通って形成しても良い。
さらに、本実施の形態によれば、連通穴２０は、シャフト１５と取っ手部１４ｂとの間に縦溝部２３、２３ａとして形成しても良い。
さらに、本実施の形態によれば、シェルカバー１４に連通穴２０ａを形成しても良い。
【００２７】
以上、本発明を実施の形態をもとに説明した。本実施の形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせ等にいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【符号の説明】
【００２８】
１  遠心機
２  筐体
３  回転室
４  ドア
５  操作パネル
６  ボウル
７  冷却装置
７ａ  冷媒経路
８  モータ
９  駆動軸
１０  スイングロータ
１０ａ  ロータボディ
１０ｂ  回転中心部
１０ｃ  アーム
１０ｄ  ピン
１１  シェル
１２  バケット
１３  下部シェル
１４  シェルカバー
１４ａ  位置決め穴
１４ｂ  取っ手部
１４ｃ  開口
１５  シャフト
１５ａ  雄ねじ
１６  皿バネワッシャー
２０、２０ａ  連通穴
２１、２１ａ、２１ｂ、２２  開口
２３、２３ａ  縦溝部
２４  横溝部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2014237088.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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