(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、ロータが破壊したときでも安全性を確保するための構造上、必要とするプロテクタ構造において、フレーム形状を工夫して、省スペース化した、製造しやすい安価な構造の遠心分離機を提供することである。【解決手段】  プロテクタに対向する筐体内側に、プロテクタとの最短距離部分よりもずれた位置に内側に突き出た凸部形状の部材を配置し、筐体とプロテクタの空間距離を小さくすることで、達成できる。【選択図】  図１
2005305400.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動装置と、該駆動装置によって回転駆動されるロータと、該ロータを収容する回転室と、該回転室の外周に配置されるプロテクタと、該回転室と該プロテクタを収納するフレームとを備えた遠心分離機において、該プロテクタと前記フレームの内面との最短距離部からずれた位置に、前記フレームと前記プロテクタの間に両者の隙間を小さくする部材を有していることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記両者の隙間を小さくする部材の形状が上面から見て３角形であることを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【請求項３】
該プロテクタと該フレーム間に遠心分離機を制御するコントローラ部を有し、該コントローラ部と前記プロテクタとの間に仕切部を設け、該仕切部と前記プロテクタとの間に両者の隙間を小さくする部材を有することを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【請求項４】
コントローラ部内の電気回路は、プロテクタに近い側に弱電回路または電源と絶縁された回路の基板を配置し、離れた側に強電回路や電源と絶緑されていない基板を配置していることを特徴とした請求項３記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、遠心分離機の回転体に対する安全性確保のための構造に関するものである。
【背景技術】  遠心分離機では、分離する試料を入れた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には大きな破壊エネルギーとなる。実験室用の遠心分離機に関する安全性要求は国際規格であるＩＥＣ６１０１０−２−０２０２規定されている様に、最大想定事故として高速回転時にロータが半分に破壊しても安全性を確保できる構造であることを要求している。具体的には、ロータの破片の封じ込めと、装置の移動に関する制限である。
従来、この破壊エネルギーを封じ込める手段として、回転室外周にプロテクタ（防護壁）を設けて大きな破片のエネルギーを吸収する構造がある。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回転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材で密閉されて放熱・結露を防いでいる。プロテクタはさらにその外周に配置され、ロータの回転エネルギーの大きさにより、厚さや、フレーム（筐体）内への配置方法が設計される。
【特許文献１】特開２００１−１０４８２７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】  従来技術の一例を図５，図６，図７に示す。封じ込める破壊エネルギーが大きくなれば、それに従ってプロテクタ５５を厚くする必要がある。プロテクタ５５に十分な厚さがあれば、変形を最小限にしてロータ破壊時のエネルギーを封じ込めることは可能であるが、その反面、組立性が悪くなりさらに遠心分離機本体の重量が重くなり、実用的ではない。
そこで、従来からロータ５７の破壊時にプロテクタ５５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。そのためには、破壊したロータ５７ａ、５７ｂによって変形したプロテクタ５５がフレーム（筐体）５２内でロータの回転方向６２に移動できるようにするためと、プロテクタ５５が変形してフレーム５２も変形させてしまうことを防止するために、フレーム５２にはフレーム内面５２ａとプロテクタ５５との間に、破壊したロータ５７ａ、５７ｂによってプロテクタ５５が変形、および回転方向６２に回転しても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。
そのため遠心分離機の本体は回転室の大きさ以外に、冷却装置＋プロテクタ＋プロテクタの変形を許容する空間が必要であり、遠心分離機本体を小さくして省スペース化する障害となっている。また、遠心分離機は冷却装置として冷媒を使用する冷凍機を実装している場合も多く、冷凍機等による発熱により遠心分離機内部の温度上昇が電気部品に悪影響を与えないようにするための工夫がされている。例えば、電気部品を実装しているコントローラ部５１を冷凍機がある部屋と分離されている回転室の横に配置したり、または電子部品の実装されている基板や電機部品等を遠心分離機本体内に分散させる等の構造がある。
回転室の横に配置した場合、コントローラ部５１は１ヶ所にまとめられるので組立性はよいが、前記破壊時のエネルギーを封じ込める構造にさらにコントローラ部５１のスペースが必要となり、本体が大きくなってしまう。また、電子部品の実装されている基板や電機部品を分散して配置した場合には組立作業が繁雑になり原価高になる傾向がある。
本発明の目的は上記問題点をなくし、安全性を維持しながら本体を省スペース化し、製造しやすい安価な構造の遠心分離機を提供することである。
【課題を解決するための手段】上記目的は、駆動装置と、該駆動装置によって回転駆動されるロータと、該ロータを収容する回転室と、該回転室の外周に配置されるプロテクタと、該回転室と該プロテクタを収納するフレームとを備えた遠心分離機において、該プロテクタと前記フレームの内面との最短距離部からずれた位置に、前記フレームと前記プロテクタの間に両者の隙間を小さくする部材を有することで達成できる。
【発明の効果】本発明によれば、プロテクタの変形による空間を少なくでき，さらに、プロテクタの変形によりコントローラがある程度つぶされても回路上危険となりにくいので、プロテクタとの距離を小さくできる。結果として、本体の省スペース化が可能で、製造しやすい安価な構造の遠心分離機とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】  本発明となる遠心分離機１の実施形態の縦断面図を図１に、横断面図を図２示す。フレーム（筐体）２内にはフレーム２の一部となり、上下を２分割するように仕切板１４が設けられており、フレーム２と仕切板１４により上室１５と、下室１６が構成されている。仕切板１４には略円形の開口部１４ａが形成されており、この開口部１４ａと図示されない円筒形ケーシングを有する回転室部１０底部に設けられている略円形の開口部１０ａとが同心になるように回転室部１０が仕切り板１４上に配置されている。
回転室部１０は開口部１０ａ付近を図示されないネジによって仕切板１４に固定されている。さらに回転室部１０の外周には、プロテクタ（防護壁）５が配置されている。プロテクタは仕切板１４に設けられている複数のＬ型ストッパ（図示せず）によってロータ破壊時の横方向への移動や、遠心分離機の輸送中のプロテクタの位置づれ等を抑制されているが、ロータの回転方向２５には拘束されていないので回転することができる。当然ロータ回転方向２５の逆の方向にも回転することができる。
回転室部１０は回転室９を形成するボウル２２と、図示されない円筒形のケーシングとの間に発泡材２３を充填することにより、これらの部品が一体に構成されている。なお、ボウル２２の外周部には回転室９を冷却するための冷媒を循環させるためのパイプ（銅製）を巻いた蒸発器２４が半田等によって固定配置されている。回転室部の開口部１０ａと仕切板の開口部１４ａにはロータ７を回転駆動するための手段となる駆動モータ１７が図示されない複数の防振ゴムおよびモータベースを介して仕切板１４にネジによって固定されている。
さらにプロテクタ５の横には遠心分離機１全体を制御するためのコントローラ部１１が配置されている。コントローラ部１１の内部には、入力された運転条件や各種センサからの信号等を元に遠心分離機を制御するコントロールボード１２と、駆動モータ１７に電力を供給するためのドライブボート１３が配置されている。さらにフレーム２の上部には回転室部１０やプロテクタ５等を組込むための開口部を有しており、この開口部を覆うようにテーブル６が配置されている。
回転室９の上部には、ドア１９が開閉可能に設けられている。駆動モータ１７の先端部にはクラウン部２０が設けられており、試料保持部７ａを有したロータ７がクラウン部２０に着脱可能に支持されている。ロータ７は複数の種類があり、例えば図２に記載されているロータ７はアングルロータと呼ばれるタイプのロータが図示されている。この他にはスイングロータやバーチカルロータと呼ばれるタイプのロータがあり、さらにロータに搭載するサンプルの容量によってもロータ７の大きさが変わる。
下室１６にはロータ室９を冷却するための冷媒を圧縮および循環するための冷凍機１８と、冷凍機１８で圧縮され発熱した冷媒を冷却するための図示されていないラジエータとファン等が配置去れている。
遠心分離機１の入力部２１から回転速度、運転時間、設定温度、ロータの種類を特定するためのロータＩＤ（番号）等の運転条件が入力される。遠心分離機の制御装置となるコントローラ部１１は入力された運転条件と、予めコントロールボード１２に設けられて記憶部に記憶されているロータの仕様データ（例えば、許容最高回転速度や温度補正係数等）を読み出し比較して、選択されたロータ７が入力された運転条件で運転可能か判断している。
遠心分離機１は使用することができるロータ内で、回転エネルギーが最も大きくなる条件のロータが破壊した時の回転エネルギーを吸収し、さらに遠心分離機本体外への破片の飛び出し、本体の移動量を抑制しなくてはならない。
フレーム２とプロテクタ５との間にはプロテクタ５を取付けるためのクリアランス（若干の空間）があり、フレーム左側内面２６ａとプロテクタ５との最短距離となる部分から前後にずれた位置はフレーム左側内面２６ａとプロテクタ５の距離は徐々に大きくなる。ここに、フレーム２と一体となるように溶接等により取付けられるフレーム２とプロテクタ５との隙間を小さくする部材となる凸部部材３（３角形状）が取付けてある。
本実施例ではフレーム左側内面２６ａとプロテクタ５との最短距離部（最小隙間部）Ａ部（フレーム２の左側側面２６とプロテクタ５の中心線３０が直角に交わる部分）より１３１ｍｍ（Ｌ）離れたの場所にプロテクタ５とフレーム左側内面２６ａとの間隙とほぼ同じ高さ（ｈ）３２６ｍｍ、幅（ｗ）５８ｍｍの三角状の凸部（突起部）を設けて、凸部部材３の先端部とプロテクタ５の最小隙間を５ｍｍ以下になるように配置している。
さらにフレーム前側２７とフレーム左側面２６との間には、フレーム２とプロテクタ５の隙間を小さくする部材となる角部の部材４（突起部）でつないでおり、フレーム左側２６の凸部部材３と統合した形状で構成されている。さらに角部部材４とプロテクタ５の最小隙間を５ｍｍ以下になるように配置している。さらに、遠心分離機の背面側は、大きな空間があらかじめ設けられているが、本実施例では、凸部部材３と同じ目的でコの字形の部材８ａおよび８ｂが配置してある。
また、プロテクタ５の右側には遠心分離機１の制御回路であるコントローラ部１１が配置されている。コントローラ部１１の内部には、入力された運転条件や各種センサからの信号により、遠心分離機１を制御するため、主に弱電回路（感電の危険性がない低電圧の回路）で構成されているコントロールボード１２（基板）と、ロータ７を回転駆動する駆動モータ１７に電力を供給するため、主に強電回路（感電の危険性がある高電圧の回路）で構成されているドライブボード１３（基板）が実装されている。コントロールボード１２はプロテクタ５に近い側に、ドライブボード１２はフレーム２側となるように実装されている。さらにコントローラ部１１にはコントロールボード１２およびドライブボード１３を組み込むための開口部を塞ぐためのカバ１１ａが設けられている。
最大想定事故では、先に説明したように、回転しているロータ７が半分に破壊したモードとしている。ロータ７破壊時のロータ破片７ａ，７ｂによるプロテクタ５の変形と挙動を示した縦断面図を図３および図４に示す。図３に示すように、破壊したロータの破片７ａ，７ｂは回転の接線方向に飛び出しボウル２２を有した回転室部１０および、プロテクタ５に衝突する。
プロテクタ５は破壊したロータ破片７ａ，７ｂにより変形はするが、ロータ破片が貫通することなく、ロータ破片７ａ，７ｂのエネルギーを十分に受けとめることのできる厚さを選定している。そのため、破壊エネルギーが大きい時には変形したプロテクタ５はその外側にあるフレーム２に衝突し、フレーム２を変形させることになる。
ロータ破片の衝突したプロテクタ５の変形はロータが破壊した状況により異なるが、フレーム２の変形に対して最も影響が大きくなる条件としては、フレーム２とプロテクタ５との距離が一番短い部分Ａ部およびＢ部での変形となる場合である。本実施例の場合にはプロテクタ５とフレーム左側内面２６ａ間と、プロテクタ５とフレーム前側内側２７ａである。
変形したプロテクタ５は先ずフレーム２に衝突するが、同時にロータ７の回転力を受け回転方向４５にも移動するので、この時に変形したプロテクタ５は凸部部材３にも衝突する。さらに、変形したプロテクタ５が回転方向４５に回転すると図４に示すように、フレーム前側２７および角部部材４にも接触し変形させる。
よって変形したプロテクタ５によるフレーム２を変形させる力は、フレーム左側面２６と凸部部材３、さらにフレーム前側２７と角部部材４を変形させる力に分散され、結果としてフレーム２全体にこの力が分散されるために、フレーム２の変形は小さく抑えられることになる。フレーム２の変形を小さくすることができれば、フレーム２上面とテーブル６との結合部分の隙間の発生を抑えることができ、小さな破片等の封じ込めも可能となる。
同様に、コントローラ部１１側も変形したプロテクタ５によってコントローラ部１１のカバ部１１ａを変形させる。変形したカバ１１ａはそのままコントロールボード１２を押しつぶすことになるが、コントロールボード１２自体は弱電回路または電源と絶縁されている回路であるため、本体フレーム２側と接触したとしても手で触れる部分は電源から絶縁されているので、感電等の危険は避けられる。
なお、強電回路を有するドライブボード１３は変形したプロテクタ５の影響を受けないような位置に配置されているので、変形したプロテクタ５の影響はなくドライブボード１３から漏電する危険性はない。さらに、プロテクタ５とコントローラ部１１の間を板状のフレームで仕切る仕切部を設け、前述のような凸部部材３または角部部材４を配置することにより、より空間を少なくすることが可能となる（図示なし）。
さらに、プロテクタ５の外周部に一定の隙間を有するように、円弧状の部材（突起部）をフレームに設けても同様の効果を有することができる
以上のように、プロテクタ５とフレーム２との隙間を小さくしたとしても、最大想定事故で破壊エネルギーを封じ込め可能となるため、遠心分離機本体を小形かすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明となる遠心分離機の一実施形態を示す縦断面図。
【図２】本発明となる遠心分離機の一実施形態を示す横断面図
【図３】本発明となる遠心分離機の一実施形態でのロータが破壊したときのプロテクタの変形を示す縦断面図。
【図４】本発明となる遠心分離機の一実施形態でのロータが破壊したときのプロテクタの挙動を示す縦断面図
【図５】従来の遠心分離機の一例を示す縦断面図。
【図６】従来の遠心分離機の一例で、ロータが破壊したときのプロテクタの変形を示す縦断面図。
【図７】従来の遠心分離機の一例で、ロータが破壊したときのプロテクタの挙動を示す縦断面図。
【符号の説明】
１は遠心分離機、２はフレーム、３は凸部部材、４は角部部材、５はプロテクタ、６はロータ、８ａ，８ｂはコの字形部材、９は回転室、１１はコントローラ部、１２はコントロールボード、１３はドライブボード、１７は駆動モータ、１８は冷凍機、１９はドア、７ａ，７ｂ破壊したロータ破片。
【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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