(57)【要約】【課題】ダンパの構造が制限されずに高さを低くすることができ、使い勝手が良い遠心分離機を提供する。【解決手段】ダンパ３の一端部３Ａは、基底部２Ａに固定され、他端部３Ｂは、内ケース４のダンパ固定部４Ｃにそれぞれ固定されている。内ケース４は、ダンパ３に支持されている。内ケース４は、略円筒形状の周壁部４Ａと、基底部２Ａに対向する底部４Ｂとから構成されている。モータ５は、ボルトにより周壁部４Ａに直接固定され、鉛直方向に延びモータ５の駆動力を出力する出力軸５Ａを有している。動力伝達機構７によりモータ５の駆動力はシャフト６Ｂに伝達される。試料から被分離試料を分離するためのロータ８は、シャフト６Ｂの一端に同軸に接続されている。周壁部４Ａには、ロータ８の回転により振動する内ケース４の加速度を検出する加速度センサ１４が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外ケースと、
該外ケース内に設けられ、周壁部と底部とによりロータ室を画成する内ケースと、
該外ケース内に設けられたモータと、
該モータに接続された動力伝達機構と、
該動力伝達機構に接続された駆動軸と、
該駆動軸に接続されて、駆動軸と共に回転するロータと、
一端が該外ケースに固定され、該ロータの回転により生じる振動を低減する防振部材と、を備えた遠心分離機において、
該モータは、該内ケースの該周壁部に固定され、
該防振部材の他端は、該内ケースに接続されていることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
該駆動軸は該内ケースに回転可能に支承されていることを特徴とする請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
該内ケースの該周壁部には、該モータと該内ケースとの合成重心を該駆動軸の軸心に一致させるカウンタウエイトが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
該内ケースの該周壁部に設けられ、該ロータの回転による該内ケースの振動量を検出する検出手段と、
該検出手段により検出される振動量が所定値以上の場合に該モータの駆動を停止させる制御部と、を更に備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の遠心分離機。
【請求項５】
該内ケースは、該ロータを収容するボウルと、該ボウルを収容するとともに防護壁として作用するプロテクタとを有し、該モータは、該プロテクタの外周壁部に固定され、該防振部材の他端は、該プロテクタに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機。
【請求項６】
該プロテクタは該駆動軸を回転可能に支承していることを特徴とする請求項５に記載の遠心分離機。
【請求項７】
該プロテクタの外周壁部には、該モータと該プロテクタとの合成重心を該駆動軸の軸心に一致させるカウンタウエイトが設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の遠心分離機。
【請求項８】
該ボウルは該外ケースに吊下支持され、該ボウルと該プロテクタとの間であって該ボウルの外周面には冷却手段が設置されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一に記載の遠心分離機。
【請求項９】
該冷却手段と該プロテクタの間には、該プロテクタの振動に対して該プロテクタが該冷却手段に接触しない程度の十分な空間が提供されていることを特徴とする請求項８に記載の遠心分離機。
【請求項１０】
該プロテクタの外周壁部に設けられ、該ロータの回転による該プロテクタの振動量を検出する検出手段と、
該検出手段により検出される振動量が所定値以上の場合に該モータの駆動を停止させる制御部と、を更に備えることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか一に記載の遠心分離機。
【請求項１１】
該内ケースは防護壁として作用するプロテクタにより構成され、該モータは、該プロテクタの外周壁部に固定され、該防振部材の他端は、該プロテクタに接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠心分離機に関し、特に実験台等へ設置する卓上型の遠心分離機に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠心力を利用して試料の分離を行う遠心分離機には、超遠心分離機等の大型機から、卓上型の小型の遠心分離機がある。卓上型の遠心分離機は、実験台等へ設置され、ロータ室にアクセスする蓋が上端にあるため、高さを低くする必要がある。
【０００３】
従来の遠心分離機は、内ケースが外ケースに固定され、モータの一部がロータ室内に位置するように内ケースの下方に配置され、ダンパがモータと外ケースの基底部との間に配置される構造を有していた（例えば、特許文献１参照）。また、他の従来の遠心分離機は、外ケースの基底部に配置されたダンパ上に板状のベースを配置して、ベース上に内ケースとモータとを並べて配置する構造であった（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
また、遠心分離機は、分離させる試料を入れた回転体を高速回転させるため、回転体が破壊した際には大きな破壊エネルギーが生じる。遠心分離機に関する安全要求は国際規格であるＩＥＣ６１０１０−２−０２に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。
【０００５】
筐体への破壊エネルギーの伝達を極力少なくするためには、円筒状のプロテクタ（防護壁）をロータ室の外周側に設けて、ロータが破壊し、破片がプロテクタに衝突した際はプロテクタの変形、回転によって破壊時のエネルギーを吸収する方法がある。（例えば、特許文献３参照。）
【０００６】
【特許文献１】特開平６−２４６１９２号公報
【特許文献２】米国特許第４０２２３７５号明細書
【特許文献３】特開２００５-３０５４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記特許文献１記載の遠心分離機では、モータの一部が、ロータ室内に位置しているものの、内ケースの下方にモータが配置されているため、遠心分離機を十分な低さにすることができず、使い勝手が悪かった。また、特許文献２記載の遠心分離機では、モータが内ケースと並んで配置されているので、遠心分離機の高さを低くすることができるが、ダンパの高さが遠心分離機の高さを抑えるために制限され、ダンパの構造が制限される。また、板状のベースには、十分な剛性が要求され、板状のベースを設けることにより、部品点数の増加、製造コストの上昇をまねく。また、特許文献３に記載のプロテクタを備えた遠心機の場合にも、省スペースを維持しつつ、安全性の高い遠心分離機は実現されていない。
【０００８】
そこで、本発明は、ダンパの構造が制限されずに高さを低くすることができ、使い勝手が良い遠心分離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】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、外ケースと、該外ケース内に設けられ、周壁部と底部とによりロータ室を画成する内ケースと、該外ケース内に設けられたモータと、該モータに接続された動力伝達機構と、該動力伝達機構に接続された駆動軸と、該駆動軸に接続されて、駆動軸と共に回転するロータと、一端が該外ケースに固定され、該ロータの回転により生じる振動を低減する防振部材と、を備えた遠心分離機において、該モータは、該内ケースの該周壁部に固定され、該防振部材の他端は、該内ケースに接続されている遠心分離機を提供している。
【００１０】
ここで、該駆動軸は該内ケースに回転可能に支承されている。
【００１１】
また、該内ケースの該周壁部には、該モータと該内ケースとの合成重心を該駆動軸の軸心に一致させるカウンタウエイトが設けられていることが好ましい。
【００１２】
また、該内ケースの該周壁部に設けられ、該ロータの回転による該内ケースの振動量を検出する検出手段と、該検出手段により検出される振動量が所定値以上の場合に該モータの駆動を停止させる制御部とを備えることが好ましい。
【００１３】
また、該内ケースは、該ロータを収容するボウルと、該ボウルを収容するとともに防護壁として作用するプロテクタとを有し、該モータは、該プロテクタの外周壁部に固定され、該防振部材の他端は、該プロテクタに接続されていることが好ましい。
【００１４】
ここで、該プロテクタは該駆動軸を回転可能に支承していることが好ましい。
【００１５】
また、該プロテクタの外周壁部には、該モータと該プロテクタとの合成重心を該駆動軸の軸心に一致させるカウンタウエイトが設けられていることが好ましい。
【００１６】
また、該ボウルは該外ケースに吊下支持され、該ボウルと該プロテクタとの間であって該ボウルの外周面には冷却手段が設置されていることが好ましい。ここで、該冷却手段と該プロテクタの間には、該プロテクタの振動に対して該プロテクタが該冷却手段に接触しない程度の十分な空間が提供されていることが好ましい。
【００１７】
また、該プロテクタの外周壁部に設けられ、該ロータの回転による該プロテクタの振動量を検出する検出手段と、該検出手段により検出される振動量が所定値以上の場合に該モータの駆動を停止させる制御部とを更に備えることが好ましい。
【００１８】
更に、該内ケースは防護壁として作用するプロテクタにより構成され、該モータは、該プロテクタの外周壁部に固定され、該防振部材の他端は、該プロテクタに接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１９】
請求項１、２に記載の遠心分離機によれば、モータは、内ケースの周壁部に固定され、防振部材の他端は、内ケースに接続されているので、遠心分離機の高さを低くすることができ、使い勝手を良くすることができる。また、防振部材の他端が内ケースに接続されているため、防振部材の高さが高くても、遠心分離機の高さを低く保つことができ、防振部材の構造が制限されず、防振部材の選択の自由度を増大させることができる。
【００２０】
請求項３及び請求項７に記載の遠心分離機によれば、内ケースの周壁部には、モータが固定された内ケースの重心を駆動軸の軸心に一致させるカウンタウエイトが設けられているので、カウンタウエイトがない場合にロータの回転により、モータと内ケースとが楕円運動するのを防止することができる。
【００２１】
請求項４及び請求１０に記載の遠心分離機によれば、内ケースの周壁部に設けられ、ロータの回転による内ケースの振動量を検出する検出手段と、検出手段により検出される振動量が所定値以上の場合にモータの駆動を停止させる制御部とを備えるので、遠心分離機の安全性を向上させることができる。
【００２２】
請求項５及び６に記載の遠心分離機によれば、内ケースをロータを収容するボウルと、ボウルを収容するとともに防護壁として作用するプロテクタとで構成し、モータはプロテクタの外周壁部に固定され、防振部材の他端はプロテクタに接続されているので、省スペースを維持しつつ、安全性の高い遠心分離機を提供することができる。
【００２３】
請求項８に記載の遠心分離機によれば、例えば生物試料のように試料の温度を低温に保たなければならない場合に有効であり、冷却手段を取付けることで使用範囲が広がり、利便性のよい遠心分離機を提供することができる。特に請求項１記載の遠心分離機と相まって、冷却手段を取付けた場合でも遠心分離機の高さを低く保つことができ、防振部材の構造が制限されない。
【００２４】
請求項９に記載の遠心分離機によれば、プロテクタが振動してもプロテクタが冷却手段に突き当たることが防止できる。  
【００２５】
請求項１１に記載の遠心分離機によれば、ボウルを省略してロータを直接プロテクタ内に収容することができ、プロテクタを装備した装置の構造が簡単となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
本発明の第１の実施の形態による遠心分離機について図１及び図２に基づき説明する。遠心分離機１は、外ケース２と、３個の防振ダンパ３と、ロータ室を画成する内ケース４と、モータ５と、シャフトユニット６と、動力伝達機構７と、ロータ８とを主に備えている。外ケース２は、上端が開口する箱型形状をなし、下端に基底部２Ａを有する。また、外ケース２の上端開口部には、蓋９が開閉可能に設けられている。  
【００２７】
３個の防振ダンパ３は、それぞれ一端部３Ａと他端部３Ｂとを有し、基底部２Ａ上に正三角形をなすように配置されている。一端部３Ａは、基底部２Ａに固定され、他端部３Ｂは、後述の内ケース４の３個の防振ダンパ固定部４Ｃにそれぞれ固定されている。内ケース４は、３個の防振ダンパ３に支持されている。内ケース４は、後述のロータ８を収容するボウルであり、略円筒形状の周壁部４Ａと、基底部２Ａに対向する底部４Ｂとから構成され、周壁部４Ａと、底部４Ｂとによりロータ室１０を画成している。３個の防振ダンパ固定部４Ｃは、それぞれ周壁部４Ａからその直径方向外方に突設されている。また、底部４Ｂには、開口４ｄが形成されている。
【００２８】
モータ５は、ボルト２０により周壁部４Ａに直接固定され、鉛直方向に延びモータ５の駆動力を出力する出力軸５Ａを有している。シャフトユニット６は、底部４Ｂの開口４ｄに嵌合され、ロータ室１０内に配置されている。シャフトユニット６は、二つのベアリング６Ａと、ベアリング６Ａに回転可能に支承された鉛直方向に延びる駆動軸たるシャフト６Ｂと、ベアリング６Ａを支持するベアリングホルダ６Ｃとを有し、ベアリングホルダ６Ｃは内ケース４に固定される。シャフト６Ｂの一端は、ロータ室１０内に位置し、他端は、ロータ室１０外に位置している。動力伝達機構７は、ベルト７Ａ、第１プーリー１１及び第２プーリー１２とを備え、モータ５及びシャフトユニット６の下側に配置されている。第１プーリー１１は、出力軸５Ａの下端に同軸固定され、第２プーリー１２は、シャフト６Ｂの他端に固定されている。ベルト７Ａは、第１プーリー１１と、第２プーリー１２とに装着され、動力伝達機構７によりモータ５の駆動力はシャフト６Ｂに伝達される。ロータ８、シャフト６Ｂ、ベルト７Ａ、内ケース４、防振ダンパ３は振動系を構成する。
【００２９】
試料から被分離試料を分離するためのロータ８は、シャフト６Ｂの一端に同軸に接続されて、シャフト６Ｂと共に回転可能である。また、周壁部４Ａには、二つのカウンタウエイト１３が、それぞれ隣り合う防振ダンパ固定部４Ｃの間にボルト２１により固定されている。二つのカウンタウエイト１３により、モータ５と内ケース４との合成重心をシャフト６Ｂの軸心にほぼ一致させている。
【００３０】
図１に示した防振ダンパ固定部４Ｃの上方であって周壁部４Ａには、ロータ８の振動を検出する手段として加速度センサ１４が設けられている。加速度センサ１４は、ロータ８の回転により振動する内ケース４の加速度を検出する。また、遠心分離機１は、モータ５の駆動を制御する制御部１５を有し、制御部１５は、加速度センサ１４と信号配線１６を介して接続され、モータ５と信号配線１７を介して接続されている。また、制御部１５は、信号配線１６を介して加速度センサ１４が検出する加速度を定期的に取り込むことが可能であり、加速度が所定値以上の場合に信号配線１７を介してモータ５の駆動を停止する。
【００３１】
次に、遠心分離機１の動作について説明する。図示せぬスタートスイッチを押すことによって、制御部１５は、モータ５の駆動を開始する。モータ５の駆動により出力軸５Ａが回転し、この回転はベルト７を介してシャフト６Ｂに伝達される。シャフト６Ｂの回転と共にロータ８も回転し、ロータ８内の試料から被分離試料が分離する。また、ロータ８の回転により内ケース４は振動するが、防振ダンパ３により振動は低減される。
【００３２】
上述のように、モータ５を周壁部４Ａに直接固定しているため、遠心分離機１の高さを低くすることができ、使い勝手を良くすることができる。また、防振ダンパ３が周壁部４Ａに設けた防振ダンパ固定部４Ｃに固定されているため、防振ダンパ３の高さが高くても、遠心分離機１の高さを低く保つことができ、防振ダンパ３の構造が制限されず、防振ダンパ３の選択の自由度を増大させることができる。また、内ケース４にカウンタウエイト１３を固定しているので、カウンタウエイト１３がない場合にロータ８の回転により、モータ５と内ケース４とが楕円運動するのを防止することができる。また、加速度センサ１４が検出する加速度が所定値以上の場合に、制御部１５がモータ５の駆動を停止するので、遠心分離機１の安全性を向上させることができる。
【００３３】
なお第１の実施の形態に係わる遠心分離機は、プロテクタを有していないため、破壊エネルギーをボウルである内ケース４、及び／または外ケース２で封じ込めなければならない。したがって第１の実施の形態の遠心分離機は、比較的最高回転速度の低いロータでの使用に限られる。
【００３４】
次に本発明の第２の実施の形態による遠心分離機１０１について図３及び図４に基づき説明する。図３、図４において、第１の実施の形態における遠心分離機１を構成する部材や要素と同一の部材や要素は図１、図２の参照番号と同一の番号を付し、説明を省略する。
【００３５】
第２の実施の形態による内ケース６０は、ロータ８を収容するボウル６１と、ボウル６１を収容するとともにシャフト６Ｂを回転可能に支承し防護壁として作用するプロテクタ６２とを有する。ボウル６１はその上端が外ケース５２の上カバー５２Ｂに図示せぬネジ又は溶接により固定され、上カバー５２Ｂから吊り下げ支持される。ボウル６１の底部中央には貫通孔６１ａが形成されている。
【００３６】
ボウル６１の外周面にはロータ８冷却用の冷却パイプ６３が巻回されており、冷却パイプ６３の周りは発泡材による断熱材６４によって覆われている。この冷却パイプ６３内を冷媒が流れることによってロータ室１０を冷却し、ロータ室１０内の空気を介してロータ８を冷却している。
【００３７】
プロテクタ６２は、ロータが破壊しその破片がボウル６１やプロテクタ６２に衝突した際に、プロテクタ６２の変形によって破壊時のエネルギーを封じ込め吸収するためのものである。そのためプロテクタ６２は、高い剛性材料例えば鋼材にて製造される。プロテクタ６２は、ボウル６１及び冷却パイプ６３、発泡材６４を取り囲む円筒形状をしている。プロテクタ６２の底部中央にはシャフト６Ｂを貫通させるための貫通孔６２ａが形成されている。また、プロテクタ６２はベアリングホルダ６Ｃを固定し、ベアリングホルダ６Ｃはボウル６１の貫通孔６１ａを貫通してロータ室１０内に延びている。モータ５、ベルト７Ａ、３個の防振ダンパ３と、プロテクタ６２との関係は、第１の実施の形態におけるモータ５、ベルト７Ａ、３個の防振ダンパ３と、内ケース４との関係と同様である。即ち、プロテクタ６２は、３個の防振ダンパ３を介して外ケース５２に支持される可動な構造となっている。また、プロテクタ６２の外周面にはロータ８を回転させるモータ５が固定されており、プロテクタ６２の底部の中心に回転支持されたシャフト６Ｂにベルト７Ａによって駆動を伝達する構造となっている。ロータ８、シャフト６Ｂ、ベルト７Ａ、プロテクタ６２、防振ダンパ３は振動系を構成する。
【００３８】
プロテクタ６２の振動によるベアリングホルダ６Ｃと貫通孔６１ａとの干渉をさけるために、貫通孔６１ａの内径はベアリングホルダ６Ｃの外径よりも十分に大きく設定されている。プロテクタ６２の外周壁部には、モータ５とプロテクタ６２との合成重心をシャフト６Ｂの軸心に略一致させるカウンタウエイト１３，１３が設けられている。断熱材６４の外周面とプロテクタ６２の内周面との間には筒状の隙間が提供されている。この隙間は、プロテクタ６２の振動に対してプロテクタ６２が断熱材６４に接触しない程度の十分な大きさを備える。
【００３９】
ロータ８を安全に安定して回転させるには、ロータ８の振幅を極力小さくする必要があるが、防振ダンパ３によって振動は減衰される。また、プロテクタ６２は鋼材でつくられているため、遠心分離機を構成する部品の中でも重い部品である。このプロテクタ６２をロータ８と同じく振動系とすることで、振動系全体の固有振動数が下がり、より安定した運転が可能になる。更に、必要に応じてプロテクタ６２の厚さ等を変えることで、振動系の固有振動数を調節することができる。
【００４０】
このように第２の実施の形態に係わる遠心分離機１０１では、プロテクタ６２を備えつつも装置全体の省スペース化が実現でき、また冷却パイプ６３の取り付けが可能でロータ室１０内のロータ８に装着された試料容器内の試料を有効に冷却することができる。
【００４１】
尚、本発明の遠心分離機は、上述した実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、内ケース４の外周部やプロテクタ６２の外周部に加速度センサ１４を固定したが、加速度センサ１４に代えてロータ８の回転により振動する内ケース４やプロテクタ６２の位置を検出する位置センサであっても良い。また、モータ５は、ボルト２０により周壁部４Ａに固定されていたが、接着されていても良い。また、防振ダンパ３は、３箇所に設けていたが、これに限られず、４箇所以上であっても良い。
【００４２】
更に第２の実施の形態において、内ケースは冷却パイプ６３や断熱材６４が装着されたボウル６１と、プロテクタ６２とを備えているが、ボウル６１を省略しプロテクタ６２のみとしてもよい。係る構成によって部品点数が減り、よりコンパクトな装置が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１の実施の形態による遠心分離機の全体構造を示す図。
【図２】本発明の第１の実施の形態による遠心分離機の平面図。
【図３】本発明の第２の実施の形態による遠心分離機の全体構造を示す図。
【図４】本発明の第２の実施の形態による遠心分離機の平面図。
【符号の説明】
【００４４】
１  遠心分離機、  ２、５２  外ケース、  ２Ａ  基底部、  ３  防振ダンパ、  ４、６０  内ケース、４Ａ  周壁部、  ４Ｂ  底部、  ４Ｃ  防振ダンパ固定部、  ５  モータ、６  シャフトユニット、  ６Ｂ  シャフト、  ７  動力伝達機構、７Ａ  ベルト、
８  ロータ、  １１  第１プーリー、１２  第２プーリー、  １３  カウンタウエイト、
１４  加速度センサ、  １５  制御部、６１  ボウル、６２  プロテクタ、  ６３  冷却パイプ、６４  断熱材  
【図１】
2007090325.tif 000003
【図２】
2007090325.tif 000004
【図３】
2007090325.tif 000005
【図４】
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