(57)【要約】【課題】ロータの破壊に対する安全性を確保しながら従来と比較して小型化を図ることの可能な遠心機を提供する。【解決手段】略円筒形状のプロテクタ６は、アウターフレーム７及びリアプレート９により周囲を方形（略正方形）に囲まれている。プロテクタ６の外周面と、アウターフレーム７の内面及びリアプレート９のプロテクタ６側の面とは、上方から見て合計４箇所で相互に近接しており、当該４箇所が溶接などにより相互に接合され接合部３０となっている。４箇所の接合部３０は、ロータ１の軸回りに約９０°間隔で並んでいる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動されるロータと、前記ロータを収納するロータ室と、前記ロータ室の外周に設けられたプロテクタと、前記プロテクタの少なくとも外周を囲むフレームとを備え、前記プロテクタと前記フレームとが少なくとも１箇所で接合されている、遠心機。
【請求項２】
前記プロテクタと前記フレームとが少なくとも４箇所で接合され、当該４箇所の接合部が前記ロータの軸回りに約９０°間隔で並んでいる、請求項１に記載の遠心機。
【請求項３】
前記プロテクタは略円筒形状であり、前記フレームは前記プロテクタの外周を方形に囲む、請求項１又は２に記載の遠心機。
【請求項４】
前記プロテクタの外側に制御部が配置され、前記フレームは、前記制御部と前記プロテクタとの間を隔てるプレートを含む、請求項１から３のいずれか一項に記載の遠心機。
【請求項５】
前記ロータ室の周囲に冷却配管が巻かれ、前記冷却配管の周囲に断熱層が設けられ、前記プロテクタは前記断熱層の外周を前記断熱層に近接するように囲んでいる、請求項１から４のいずれか一項に記載の遠心機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、試料の遠心分離や精製等を行う遠心機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心機では一般に、分離対象の試料（例えば培養液や血液など）を収容した遠心チューブやボトル等の試料容器をロータに保持し、ドアにより密閉されたロータ室（回転室）内でモータ等の駆動装置によりロータを高速回転させ、試料容器内の試料に遠心力を働かせることで試料の分離や精製等を行う。
【０００３】
ロータの回転速度は用途によって異なり、最高回転速度が例えば数千ｒｐｍ程度の比較的低速のロータもあれば150,000ｒｐｍの高速のロータもあり、一般に提供されている製品群の最高回転速度の範囲は広い。また、一度に分離可能な試料の容量が数十ｍＬと少量である小型の遠心機から、数Ｌという大容量まで取り扱える大型の遠心機まで、様々な大きさの遠心機がラインアップされている。
【０００４】
試料の分離を早く行うためには大きな遠心力が必要で、ロータにも大きな遠心力が加わり、ロータに内部応力が発生する（下記特許文献５）。遠心機を製造するメーカーは、ロータが内部応力などにより破壊しないように十分な裕度を持った設計を行っている。しかし、国際規格であるIEC規格の61010-2-020では、決められた条件で試験を実施し、一定の条件をクリアして安全を確認することを義務づけている。これらに対し、ロータが破壊した場合の防御に関する多くの発明がなされてきている。
【０００５】
例えば特許文献４に示すように、遠心機は、ロータが回転するロータ室があり、その周囲には冷却配管が巻かれているものが多い（巻かれていないものもある）。冷却配管が巻かれている遠心機では、その周囲に断熱材による断熱層があり、さらにその周りに円筒状のプロテクタが配置され、最外殻に箱状のフレームがあるといった構造が一般的である。従来の遠心機では、回転エネルギーに応じてプロテクタには肉厚の厚いものを採用し、ロータの破壊時にプロテクタを変形させたり、回転させたりすることでエネルギーを吸収させている。ここで、破壊したロータによって変形したプロテクタがフレーム内でロータの回転方向に移動できるようにするため、及び、プロテクタが変形してフレームも変形させてしまうことを防止するために、フレーム内面とプロテクタとの間に、破壊したロータによってプロテクタが変形、及び回転方向に回転してもプロテクタがフレーム内面に接触しないように大きめの空間を確保する必要があった。一方、実験室や研究室などにおいて、遠心機は実験機器の中でも比較的大きな部類に入るため、ユーザーからは小型化が望まれている。特に遠心機の中でも大型タイプの遠心機は小型のものに比べて専有面積が大きくなるために、小型化のニーズが顕著に大きい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開昭５０−５６９８８号公報（本出願人提案）
【特許文献２】特開２００１−１０４８２７号公報（本出願人提案）
【特許文献３】特開２００５−２３０７４４号公報（本出願人提案）
【特許文献４】特開２００５−３０５４００号公報（本出願人提案）
【特許文献５】特開２００５−３４９２６０号公報（本出願人提案）
【特許文献６】実開平６−１５７４５号公報（本出願人提案）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ロータ室の大きさは使用するロータの大きさによって決まり、その周囲の断熱層の必要な厚みはどの程度冷やすかによってほぼ決まってくる。そこでプロテクタはその断熱層のすぐ周囲を取り巻くように配置されるのが小型化の点で最も適しているが、プロテクタの選択には下記のような制約がある。肉厚の厚いプロテクタには一般的に市販されている鋼管を使用しているが、鋼管サイズは規格によって決まっており、どのようなサイズでも手に入るというわけではない。特に鋼管サイズが大きいほどサイズの選択自由度は減り、大型の遠心機では大きなサイズの鋼管が必要なので選択肢が狭く、ちょうど良いサイズの鋼管が入手できることは少ない。もっとも、ちょうど良いサイズをカスタムで作ることは可能であるが、大量の鋼管を一度に製造する必要があり、現実的ではない。
【０００８】
プロテクタとしてちょうど良いサイズの鋼管がない場合、ひと回り大きなサイズの鋼管を採用することが考えられるが、断熱層とプロテクタとの隙間を無駄に作ってしまうことになり、ユーザーニーズである小型化から遠ざかることになってしまう。一方、市販の鋼管が使用できないとなると鋼板を任意の大きさに巻いてプロテクタとして採用することが安価な方法であるが、鋼板を巻くとなるとそんなに厚いものは巻けないので、プロテクタの厚みは薄くせざるを得ない。このため、ロータ破壊試験時にはプロテクタの変形量が大きくなり、それに合わせてプロテクタとフレーム内面との隙間を大きく確保することを考えると、結局本体サイズが大きくなり小型化の要求に応えられないという問題があった。
【０００９】
本来、遠心機の破壊試験における防御システムとしては、破壊したロータの破片を肉厚のプロテクタで受けて、なおかつ変形したプロテクタとフレームが接触しないような空間を確保し、回転する力もプロテクタのみで受けるようにすることは有効な方法のひとつである。しかし、上述したように大型の遠心機では肉厚のプロテクタの採用が難しく、また本体サイズの小型化が望まれるのでプロテクタとフレームとの隙間も確保しづらい。このような状況下、安全を確保すべくIEC規格に準拠するには、従来の防御システムとは異なる新たな発想が必要であった。
【００１０】
本発明はこうした状況を認識してなされたものであり、その目的は、ロータの破壊に対する安全性を確保しながら従来と比較して小型化を図ることの可能な遠心機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のある態様は、遠心機であり、回転駆動されるロータと、前記ロータを収納するロータ室と、前記ロータ室の外周に設けられたプロテクタと、前記プロテクタの少なくとも外周を囲むフレームとを備え、前記プロテクタと前記フレームとが少なくとも１箇所で接合されている。
【００１２】
前記プロテクタと前記フレームとが少なくとも４箇所で接合され、当該４箇所の接合部が前記ロータの軸回りに約９０°間隔で並んでいてもよい。
【００１３】
前記プロテクタは略円筒形状であり、前記フレームは前記プロテクタの外周を方形に囲んでもよい。
【００１４】
前記プロテクタの外側に制御部が配置され、前記フレームは、前記制御部と前記プロテクタとの間を隔てるプレートを含んでもよい。
【００１５】
前記ロータ室の周囲に冷却配管が巻かれ、前記冷却配管の周囲に断熱層が設けられ、前記プロテクタは前記断熱層の外周を前記断熱層に近接するように囲んでいてもよい。
【００１６】
なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法やシステムなどの間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ロータの破壊に対する安全性を確保しながら従来と比較して小型化を図ることの可能な遠心機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る遠心機の側断面図。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図。
【図３】実施の形態に係る遠心機における破壊時の変形を図２と同じ断面にて示したイメージ図。
【図４】比較例に係る遠心機（図２の接合部３０における接合を無くしたもの）における破壊時の変形を図２と同じ断面にて示したイメージ図。
【図５】他の実施の形態に係る遠心機を図２と同じ断面にて示した断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態を詳述する。なお、各図面に示される同一または同等の構成要素、部材等には同一の符号を付し、適宜重複した説明は省略する。また、実施の形態は発明を限定するものではなく例示であり、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。
【００２０】
図１は、本発明の実施の形態に係る遠心機（遠心分離機）１００の側断面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面図である。ロータ１は、遠心分離すべき試料を入れた不図示の試料容器（遠心チューブやボトル等）を保持して高速回転する。ロータ１はモータ２０の出力軸に取付けられ、モータ２０はダンパー１１を介してフレームの一部であるモータベース８に固定される。ロータ１の周囲にはステンレスなど錆びにくい材料からできているボウル３によりロータ室２が形成される。ロータ室２の上部開口はフレームに取り付けられたドアパッキン１６を有し、前記上部開口部はドア１７によって開閉自在であり、ロータ１に装着する試料容器を出し入れ可能となっている。
【００２１】
ボウル３の周りにはロータ室２を冷却してロータ１の回転による温度上昇を防ぐための冷却配管４が巻かれている。冷却配管４の周囲はさらに発泡材などでできている断熱層５があり、その外側にプロテクタ６が配置されている。また、プロテクタ６の側方にはモータ２０の運転などを制御する制御部１９なども配置されている。前記フレームは通常板金などで製造され、外側のアウターフレーム７やモータベース８、リアプレート９、フロントプレート１０などの複合体として形成され、これらをまとめてフレームと呼ぶ。アウターフレーム７の底面には脚１５が設けられている。フレームの下部（モータベース８の下側）には、冷却配管４を利用した冷却を行うための圧縮機１２、凝縮器１３及びファン１４が収納されている。フレーム上面には操作表示部１８が配置されている。
【００２２】
なお、遠心機における遠心分離の動作やそれに係る構成は周知なのでこれ以上の説明を省略し、以下では、本実施の形態におけるロータ１の破壊に対する安全性について説明する。
【００２３】
図２に示すように、略円筒形状のプロテクタ６は、アウターフレーム７及びリアプレート９により周囲を方形（略正方形）に囲まれている。プロテクタ６の外周面と、アウターフレーム７の内面及びリアプレート９のプロテクタ６側の面（以下「フレーム内面」）とは、上方から見て合計４箇所で相互に近接しており、当該４箇所が溶接などにより相互に接合され接合部３０となっている。接合部３０における接合は、プロテクタ６の高さ方向全長に渡って連続的ないし断続的に行われているとよい。４箇所の接合部３０は、ロータ１の軸回りに約９０°間隔で並んでいる。なお、接合部３０における接合は、溶接でなくてもリベット止めやネジ止めなどの締結であってもよい。
【００２４】
図３は、実施の形態に係る遠心機における破壊時の変形を図２と同じ断面にて示したイメージ図である。図４は、比較例に係る遠心機（図２の接合部３０における接合を無くしたもの）における破壊時の変形を図２と同じ断面にて示したイメージ図である。但し、図３及び図４においてロータ１、ボウル３、断熱層５などの図示は省略している。
【００２５】
遠心機の破壊試験では特開２００５−３０５４００の図３などに示されているようにロータ１が２つに割れるようにして試験を行う。２つに割れたロータ１はそれぞれ１８０°正反対方向に飛び出す。そのため、図３及び図４では、ロータ１が図中横方向に飛び出した際のプロテクタ６、並びにアウターフレーム７及びリアプレート９などのフレームの変形具合のイメージを示している。
【００２６】
プロテクタとしてちょうど良いサイズの鋼管がないため市販の鋼管が使用できず、鋼板等の金属板を巻いてプロテクタとして採用する場合、プロテクタ６は薄いものにならざるを得ない。ここで、図４に示す比較例の構成では、プロテクタ６のみでロータ１の破壊の力を受けるため、プロテクタ６の変形（横への広がり）が大きく、フレームの一方向のみを変形させながら制御部１９などにもダメージを与えてしまう。これは破壊試験後の絶縁耐圧不良などの原因となり、さらに図４の比較例の構成では、フレームに対してプロテクタ６が固定されていないので、大きく変形したプロテクタ６がフレーム内で回転するので、この時、フレーム内の部品を破壊してしまう可能性があり、試験をクリアできなくなる可能性が高まる。これに対し、図３に示す実施の形態の構成では、ロータ１の破壊の力（プロテクタ６の変形）をフレームでも支えるように分担させることができる。すなわち、図３に示す実施の形態の構成では、プロテクタ６を横に広げようとする力の一部をアウターフレーム７の図中縦方向両側の面が凹むように湾曲することで吸収するため、図４に示す比較例の構成と比較してプロテクタ６の変形（横への広がり）を抑えることができ、プロテクタ６の周辺にある部材（制御部１９など）に与えるダメージを軽減することが可能であり、ひいては試験をクリアできなくなる可能性を低減できる。
【００２７】
本実施の形態によれば、下記の効果を奏することができる。
【００２８】
(1) プロテクタ６とフレームとを接合してロータ１の破壊による力をプロテクタ６だけでなくフレームにも積極的に吸収させるという新たな構成とすることで、プロテクタ６の変形を抑え、プロテクタ６周辺にある部材（制御部１９など）に与えるダメージを軽減することができる。
【００２９】
(2) プロテクタ６とフレームとを４箇所の接合部３０にて接合しているため、割れたロータ１がどの方向に飛んでもフレームによりプロテクタ６の変形を抑えることができる。
【００３０】
(3) 鋼板等の金属板を巻いた薄いプロテクタ６であってもロータ１の破壊に対する安全性を確保できるため、ちょうど良いサイズの鋼管が入手できなくても、断熱層５の外周を近接して囲むようにプロテクタ６を設けることができ、ユーザーニーズである小型化に有利である。
【００３１】
(4) プロテクタ６の外周面とフレーム内面とが接するため、従来のように変形したプロテクタとフレームとが接触しないような空間を確保する構成と比較して、ユーザーニーズである小型化に有利である。
【００３２】
以上、実施の形態を例に本発明を説明したが、実施の形態の各構成要素や各処理プロセスには請求項に記載の範囲で種々の変形が可能であることは当業者に理解されるところである。以下、変形例について触れる。
【００３３】
プロテクタ６とフレームとの接合部３０は、４箇所未満であってもよい。フレームによる力の吸収力の大きさや吸収可能方向の全方向性の点では実施の形態のように接合部３０を４箇所以上設けることが好ましいが、接合部３０が１箇所でもあれば、図４に示す比較例の構成と比較してロータ１の破壊に対する安全性を高めることができる。
【００３４】
プロテクタ６とフレームとが接していなくてもよく、また、図５に示すようにプロテクタ６とフレームとの間に接合部材２１（プレート）を入れて間接的に接合してもよい。すなわち、最終的に図３のように破壊時のプロテクタ６の変形をフレームでも支えられるようになっていればよい。
【００３５】
ボウル３に冷却配管４が巻かれていない遠心機においても、プロテクタ６とフレームとを接合する本実施の形態の技術は有効である。また、市販の鋼管をプロテクタ６として使用できる場合であっても同様に、本実施の形態の技術は有効である。
【符号の説明】
【００３６】
１  ロータ、２  ロータ室、３  ボウル、４  冷却配管、５  断熱層、６  プロテクタ、７  アウターフレーム、８  モータベース、９  リアプレート、１０  フロントプレート、１１  ダンパー、１２  圧縮機、１３  凝縮器、１４  ファン、１５  脚、１６  ドアパッキン、１７  ドア、１８  操作表示部、１９  制御部、２０  モータ、２１  接合部材、３０  接合部
【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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