(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体と、前記筐体内に装着されたモータと、前記筐体内に装着され、前記モータによって回転され、かつ分離する試料容器を保持するロータと、前記筐体内において仕切り部材によって区画されたロータ室であって、前記ロータを収容し、かつ前記筐体の上面側に開口部を有するロータ室と、前記ロータ室の前記開口部を閉塞し、かつ開閉自在に設けられたドアと、前記ドアと前記ロータ室の前記開口部との間に、前記開口部の周縁部に沿って設けられたドアパッキンとを備えた遠心分離機において、
前記ドアパッキンは、中空部を有する第１の弾性体層と、該中空部に挿入され、前記第１の弾性体層の弾性変形を抑制する第２の弾性体部材とよりなり、
該第２の弾性体部材は、コイルよりなり、
前記第１の弾性体層は第２の弾性体部材より軟質の弾性体よりなることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記第２の弾性体部材は、前記ドアパッキンに圧縮力を作用させたときに、該ドアパッキンが必要以上の弾性変形を生じないように、該ドアパッキンの前記中空部の内径より小さい外径を有することを特徴とする請求項１に記載された遠心分離機。
【請求項３】
前記第２の弾性体部材は、ばね鋼材料から成るコイルであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された遠心分離機。
【請求項４】
前記仕切り部材は金属材料のボウル状部材より構成したことを特徴とする請求項１に記載された遠心分離機。
【請求項５】
前記第１の弾性体層は、合成ゴム又は合成樹脂材料から形成されていることを特徴とする第１項記載の遠心分離機。
【請求項６】
筐体と、前記筐体内に装着されたモータと、前記筐体内に装着され、前記モータによって回転され、かつ分離する試料容器を保持するロータと、前記筐体内において仕切り部材によって区画されたロータ室であって、前記ロータを収容し、かつ前記筐体の上面側に開口部を有するロータ室と、前記ロータ室の前記開口部を閉塞し、かつ開閉自在に設けられたドアと、前記ドアと前記ロータ室の前記開口部との間に、前記開口部の周縁部に沿って設けられたドアパッキンとを備えた遠心分離機において、
前記ドアパッキンは、中空部を有する第１の弾性体層と、該中空部に挿入され、前記第１の弾性体層の弾性変形を抑制する第２の弾性体部材とよりなり、
第２の弾性体部材は、硬質の合成ゴム又は合成樹脂材料からなり、
第１の弾性体層は、第２の弾性体部材より軟質の合成ゴム又は合成樹脂材料からなることを特徴とする遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心分離機のロータに対する安全性をより完全に確保するための構造に関し、特に、ロータ室を開閉するドアを密閉するためのドアパッキンの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心分離機は、分離すべき試料をチューブやボトルを介して保持させたロータ（回転体）をロータ室（回転室）の中に収容し、ドアによってロータ室の開口部を密閉した状態で、モータ等の駆動装置を用いてロータを高速回転させることによって、ロータに保持された試料の分離、精製等を行うものである。ロータの回転速度は用途によって異なり、最高回転速度が毎分数千回転（ｒｐｍ）程度の比較的低速のものから、最高回転速度が毎分１５万回転（ｒｐｍ）程度の高速のものまで、幅広い回転速度をもつ製品群が一般に提供されている。
【０００３】
このような遠心分離機では、回転体であるロータが高速回転するため、万が一ロータが破壊したとき、大きな破壊エネルギとなり、ロータ自身の破壊に止まらず、ロータに搭載されたチューブ等の試料容器部材、またはロータを取囲むドア部材もしくは断熱部材等の周辺部材も破片となって飛散することが想定される。
【０００４】
このため、遠心分離機に関する安全性の確保を要求する国際規格「ＩＥＣ６１０１０−２−０２０」が規定されている。この国際規格によれば、最大想定事故として、対象の遠心分離機に使用される各種のロータの中から高速回転時に最も回転エネルギが大きくなるロータを選択し、該ロータを、最も高い回転エネルギで運転させた状態で、故意的に半分に破壊させた場合、遠心分離機の筐体およびドアの隙間等から遠心分離機外へ飛散する破片は、遠心分離機から四方に所定の距離（３００ｍｍ）離間したクリアレンス・エンベロープ以内で、所定の大きさ（２ｍｍ）以下の小片となるように、安全対策を講ずることが義務付けられている。いわゆる、安全性を確保するために、ロータの破壊によって遠心分離機の筐体またはドアから外周辺へ飛散しようとする破片の制限を規定している。
【０００５】
従来、ロータ自体は回転エネルギによる破壊を生じないように所定の厚さ以上に設計されるが、ロータが万が一破壊したときに発生する破壊エネルギを封じ込める手段として、下記特許文献１に示されるように、ロータ室の外周に鋼材等のプロテクタ（防護壁）を設けることによって大きな飛散エネルギを吸収する構造が一般的に採用されている。特許文献１に示されたような生物試料を扱う遠心分離機では、ロータを冷却するためにロータ室を直接冷却する冷却パイプが外周に巻かれており、その外周は発泡材のような断熱部材で密閉されて放熱または結露を防ぐ構造を採用する。このため、プロテクタは、さらにその最外周に配置され、ロータの回転エネルギの大きさに従って厚さや筐体内への配置方法が設計される。また、万が一のロータの破壊時に、ロータ室内の破片等が遠心機の機外へ飛散しないようにするために、ドアが回転中に開くことを防止する自動ロック機構を装備したり、ドアの回転室側にドーム形状部を設けたりする対策が取られている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３６７３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
一方、ロータ室を開閉するドアは、所定のロータまたは遠心分離する試料を出し入れするために設けられるものである。一般に、ロータ室を外気から密閉するためにドアとロータ室の開口部との間にはゴム状のドアパッキンが設けられる。このドアパッキンは、ドアを閉じた時にロータ室の開口部に変形し密着し易いように、開口部の周縁部に沿って形成された中空状のリング構造となる。
【０００８】
しかしながら、上記想定事故のように、高速運転中のロータが破壊し、ロータの破壊エネルギによってロータ部材、試料容器部材、またはロータを取囲むドア部材もしくは断熱部材等の周辺部材の破片がドアを直撃すると、ドアパッキンが破壊時の圧力（風圧）で押し潰ぶされ、該ドアとドアパッキンとの間に隙間が発生し、微小な破片がロータ室内から飛び出してしまうことがあった。
【０００９】
従って、本発明の目的は、上記の問題を解決し、万が一ロータが運転中（回転中）に破壊しても、ロータ部材またはロータ室の周辺部材の微小な破片（例えば、２ｍｍ以下の破片）であっても機外へ飛散することを確実に防止した遠心分離機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、下記のとおりである。
【００１１】
本発明の一つの特徴によれば、筐体と、前記筐体内に装着されたモータと、前記筐体内に装着され、前記モータによって回転され、かつ分離する試料容器を保持するロータと、前記筐体内において仕切り部材によって区画されたロータ室であって、前記ロータを収容し、かつ前記筐体の上面側に開口部を有するロータ室と、前記ロータ室の前記開口部を閉塞し、かつ開閉自在に設けられたドアと、前記ドアと前記ロータ室の前記開口部との間に、前記開口部の周縁部に沿って設けられたドアパッキンとを備えた遠心分離機において、前記ドアパッキンは、中空部を有する第１の弾性体層と、該中空部に挿入され、前記第１の弾性体層の弾性変形を抑制する第２の弾性体部材とよりなり、該第２の弾性体部材は、コイルよりなり、前記第１の弾性体層は第２の弾性体部材より軟質の弾性体よりなる。
【００１２】
本発明の他の特徴によれば、前記弾性体部材は、前記ドアパッキンに圧縮力を作用させたときに、該ドアパッキンが必要以上の弾性変形を生じないように、該ドアパッキンの前記中空部の内径より小さい外径を有する。
【００１３】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記弾性体部材は、ばね鋼材料から成るコイルである。
【００１５】
本発明のさらに他の特徴によれば、前記仕切り部材は金属材料のボウル状部材より構成する。
【００１６】
本発明のさらに他の特徴によれば、筐体と、前記筐体内に装着されたモータと、前記筐体内に装着され、前記モータによって回転され、かつ分離する試料容器を保持するロータと、前記筐体内において仕切り部材によって区画されたロータ室であって、前記ロータを収容し、かつ前記筐体の上面側に開口部を有するロータ室と、前記ロータ室の前記開口部を閉塞し、かつ開閉自在に設けられたドアと、前記ドアと前記ロータ室の前記開口部との間に、前記開口部の周縁部に沿って設けられたドアパッキンとを備えた遠心分離機において、前記ドアパッキンは、中空部を有する第１の弾性体層と、該中空部に挿入され、前記第１の弾性体層の弾性変形を抑制する第２の弾性体部材とよりなり、第２の弾性体部材は、硬質の合成ゴム又は合成樹脂材料からなり、第１の弾性体層は、第２の弾性体部材より軟質の合成ゴム又は合成樹脂材料から形成されている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、遠心分離機のロータが回転中に万が一破壊した場合でも、ドアパッキンが硬質の下地弾性体層と、軟質の表面弾性体層との二層構造で構成されるので、ロータ破壊時に発生する圧力（風圧）によるドアパッキンの変形または潰れを抑え、ロータ室の開閉ドアとドアパッキンとの間に隙間が生じないように機能する。これにより、遠心機の機外への破片の飛散を防止することができる。一方、通常のロータ回転中においては、ドアパッキンの軟質表面弾性体層の変形によりドアの密閉度を向上させることができる。
【００１８】
本発明の上記および他の目的、ならびに上記および他の特徴は、以下の本明細書の記述および添付図面よりさらに明らかになるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明を省略する。
【００２０】
図１は本発明の実施形態に係る遠心分離機の全体構成を示す断面図、図２は図１に示した遠心分離機の要部拡大図、および図３は図１に示した遠心分離機に使用されたドアパッキンの部分拡大図（斜視図）である。
【００２１】
本発明に係る遠心分離機の全体構成について、図１を参照して説明する。遠心分離機３０は、上面から見た断面形状が略四角形を有する筐体（フレーム）１を備え、筐体１の内部には、図示されないチューブ等の試料容器を保持するためのアルミニウム合金またはチタン合金から成るロータ２と、ロータ２に回転駆動力を与えるためのモータ５と、ロータ２を収納するロータ室（回転室）３とを具備し、また、筐体１内に形成されたロータ室３の上部開口部（開閉部）１５には、蝶番１４を介して、ドア４が筐体１に回動自在に取り付けられている。このドア４は、ドアロック装置１３の作用によって、ロータ２の回転中にはロータ室３を開放しないように制御される。さらに、遠心分離機３０には、モータ５のオン・オフ制御、および回転速度制御等を行い、かつモータ５の回転に従ったドアロック装置１３の制御を行うための制御装置（マイクロコンピュータ）１６を備える。さらにまた、筐体１の上面部には、ロータ２の回転速度や遠心分離を行う時間等のデータを設定（入力）するための操作パネル１７および表示パネル（モニタ）１８が具備され、操作パネル１７および表示パネル１８は、上記制御装置１６に電気的接続され、制御装置１６へのデータの入力を行い、また制御装置１６からのデータを表示する。
【００２２】
上記ロータ室３は、例えば、ステンレス鋼材料から成るボウル（仕切り部材）７によって区画され、ボウル７の外周には螺旋状の冷却配管（パイプ）６が配置され、さらに、その外周部には断熱部材（発泡材）８を充填した円筒状のケーシング９が設置されて、これらの仕切り部材７、６、８および９は一体に装着されている。これによって、ロータ室３内に設置されるロータ２の回転時の温度上昇が冷却され、また、ロータ室３は、仕切り部材７およびドア４によって、外気から密閉されるように構成される。さらに上記仕切り部材（７、６、８および９）の外周部には、ロータ２の破壊時に破壊エネルギを吸収する、例えば鋼材から成る、プロテクタ（防護壁）１０が装着される。
【００２３】
上記モータ５は、例えば、３００Ｖの３相交流電源で起動する３相誘導モータから構成され、上記ロータ２に２２，０００ｒｐｍ等の高速回転を与えることができる。ロータ２は電動モータ５の回転軸に着脱可能に装着されている。遠心分離する仕様に従って、ドア４を開閉してロータ２を交換できるように接続される。
【００２４】
本発明に従って、図２に示すように、ロータ２やロータに搭載される試料容器（図示なし）等を出し入れするためのロータ室３の開口部１５の周縁部１５ａには、弾性体材料から成るドアパッキン２１が設けられ、このドアパッキン２１をドア４で押し潰すことによって、開口部１５はドア４によってより確実に密閉される。このドアパッキン２１の全体の構造が図３の斜視図に示される。ドアパッキン２１は、ドアと開口部との間に挟まれる１段目円筒状リング部２２と、筐体部１ａ、１ｂおよび１ｃ（図２参照）で取囲まれる２段目円筒状リング部２３とが垂直方向に連続して一体に形成されている。なお、図３に示したドアパッキン２１において、１段目円筒状リング部２２および２段目円筒状リング部２３が後述するリング状コイル２４の一部を露出するように切断されているが、実際に使用されるドアパッキン２１では、リング状コイル２４を完全に覆うように、１段目円筒状リング部２２および２段目円筒状リング部２３がリング状に接続される。
【００２５】
図２に示されるように、特に、ドア４に挟まれる１段目円筒状リング部２２の中空部２２ａにはコイル２４が挿入される。円筒状リング部２２は、合成ゴム材料などの比較的軟質の弾性体材料から成る通常のパッキンを採用し、表面弾性体層として機能する。他方、円筒状リング部２２の中空部２２ａに挿入するコイル２４は、周知のバネ鋼（高炭素鋼に、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂが含まれるもの）によって作られたコイルを使用し、上記円筒状リング部（表面弾性体層）２２より硬質の弾性体部材（下地弾性体層）として機能する。挿入するコイル２４の外径は、円筒状リング部２２の内径より小さく設定されており、これによって、ドアパッキン２１に圧縮力が加わっても、該ドアパッキン２１は一定の状態までは押し潰されて変形可能である。すなわち、通常のドア４の開閉では、ドア４を閉め、該ドア４によってドアパッキン２１の円筒状リング部２２を押し潰すとき、コイル（硬質弾性体部材）２４によって、その押し潰し量（ドアパッキンの押し代）を必要量に制限でき、従来のドアパッキンと同等な機能を持たせることができる。一方、万が一、ロータ2が回転中に破壊した場合、破壊時に生ずる風圧（爆風）などによる大きな破壊エネルギが、ドア４およびドアパッキン２１（特に円筒状リング部２２）を変形させようとするが、ドアパッキン２１の内部にコイル２４が挿入されているので、ドアパッキン２１の変形（押し潰し変形）が抑えられる。これによって、ドア４とドアパッキン２１（特に円筒状リング部２２）間の隙間の発生を無くし、上述したようなロータ部材またはロータ室の周辺部材の破片等が機外へ飛散するのを防止することができる。なお、上記実施例のドアパッキン２１は、上記１段目円筒状リング部２２と垂直方向に連続する２段目の円筒状リング部２３を有し、該２段目円筒状リング部２３にはコイルが挿入されていないが、この２段目リング部２３は、図２に示すように、筐体部１ａおよびボウル７の上端面７ａによって取囲まれて保持され、さらに１段目および２段目のリング部２２、２３はドアパッキン２１の側面部２５によって互いに一体に接続されているので、ロータ破壊時に押し潰されることがない。
【００２６】
上記の実施例では、ドアパッキン２１の円筒状リング部２２の中空部２２ａにコイル状リング２４を挿入したが、コイル２４の代わりに円筒状パッキン２２より硬質の合成ゴムまたは合成樹脂等の他の弾性体部材２４を棒状リング（単芯リング）になるように挿入するか、もしくは中空部２２ａに充填しても良い。
【００２７】
また、上記実施例では、ドアパッキン２１の表面弾性体層２２の断面形状をＯ形としたが、その断面形状をＶ形またはＵ形に成形しても良い。この場合、上記硬質弾性体部材２４は、Ｖ形またはＵ形の表面弾性体層２２の下地弾性体層として形成される。
【００２８】
以上の遠心分離機の構成により、通常の遠心分離作業を安全に実施することができる。万が一、ロータの破壊事故が発生してもロータまたは周辺部材の破片の機外への飛散を防止できる。
【００２９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施形態に係る遠心分離機の全体断面図。
【図２】図１に示した遠心分離機の要部拡大断面図。
【図３】図１に示した遠心分離機に使用されるドアパッキンの斜視図。
【符号の説明】
【００３１】
１：筐体（フレーム）      １ａ：筐体部（局部）      ２：ロータ
３：ロータ室（回転室）      ４：ドア      ５：モータ
６：冷却配管（パイプ）      ７：ボウル      ７ａ：ボウルの上端面
８：断熱部材（発泡材）      ９：ケーシング      １０：プロテクタ（防護壁）
１３：ドアロック装置      １４：蝶番      １５：開口部（開閉部）
１５ａ：開口部の周縁部      １６：制御装置      １７：操作パネル
１８：表示パネル（モニタ）      ２１：ドアパッキン
２２：円筒状リング部（表面弾性体層）      ２２ａ：中空部（内部）
２３：２段目円筒状リング部      ２４：硬質弾性体部材（下地弾性体層）またはコイル
２５：ドアパッキンの側面部      ３０：遠心分離機
【図１】
0004645329.tif 000002
【図２】
0004645329.tif 000003
【図３】
0004645329.tif 000004