JP4407602B2

JP4407602B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP4407602B2
Application number: JP2005279793A
Authority: JP
Inventors: 浩早坂; 隆寛清水; 雄貴清水
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2005-09-27
Filing date: 2005-09-27
Publication date: 2010-02-03
Anticipated expiration: 2025-09-27
Also published as: JP2007090151A

Description

本発明は遠心機に関し、特に空気の流れによりモータ等の発熱部品の冷却を行う空冷式遠心機に関する。

従来の遠心機は、外枠を構成し上端開口を有するフレームと、該上端開口を開閉する蓋体と、フレームに固定支持されてロータ室を画成するボウルと、ロータを装着してロータ室内で回転させる回転軸と、回転軸を回転駆動するモータとを主に備えている。蓋体は、上面板と下面板とにより二重構造を成し、内部には空気通路となる空間が画成されている。下面板の略中央には、ドア内部空間とロータ室とを連通する空気吸入口が形成されている。また、下面板の後端部寄りには、外部とドア内部空間とを連通する空気取入口が形成されている。更に、蓋体の背面にも、外部とドア内部空間とを連通する２つの空気取入口が形成されている。ドア内部空間には中空部を有する制振部材が介装されており、該制振部材は上面板、下面板の何れか一方に接着され、他方に圧接される。また、モータ等を通過した空気を外部へ排出するための排気口がフレームの背面板に形成されている（例えば、特許文献１参照。）。

また、フレームに形成された吸気口と排気口との間にモータ室とファン室とを含む複数の部屋を設けると共に各部屋間に連通口を形成して吸気口から排気口までの流路を形成し、該流路内にモータと冷却ファンを設けることにより、発熱部品の冷却を行う遠心機も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平１０−８５６２７号公報特開２０００−１０７６４２号公報

しかし、特許文献１に示される遠心機のように、蓋体の下面板に空気吸入口を形成すると、ドア内部空間から空気吸入口を通ってロータ室へ空気が流れる際に風切り音が発生する場合がある。該空気吸入口と上面板との間は空間となっているため、この風切り音が外部へ漏れやすく、静音化の妨げとなってしまう。

また、特許文献２に示される遠心機においては、冷却ファンによる騒音が問題となると共に、遠心機全体の構成が複雑となる。

そこで本発明は、簡易な構成によって、静音性能の向上および蓋体強度の向上を実現することが可能な遠心機を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明は、外枠を構成し、上端開口を有するフレームと、該上端開口を開閉する蓋体と、該フレーム内に配置され該フレームに固定支持されてロータ室を画成するボウルと、該ボウル内に延びロータを装着して該ロータを該ロータ室内で回転させる回転軸と、該フレームに支持され、該回転軸を回転駆動するモータとを有し、該蓋体は、ドアカバーと、閉状態において該ボウルと共に該ロータ室を画成する内部板とを備え、該ドアカバーと該内部板との間にはドア内部空間が画成され、該内部板は、該ドア内部空間と該ロータ室とを連通する開口部が形成された略平板状の第一部材と、該第一部材と共に吸気口を形成しつつ該開口部の上部を覆うようにダクト構造を形成する第二部材とを備え、該第二部材は、該ロータの回転に起因して外部から該ドア内部空間に導入された空気が該開口部を通過して該ロータ室に導かれる流路の一部を構成する遠心機を提供している。

ここで、該第二部材は該第一部材に固定されて該ダクト構造を形成するのが好ましい。

また本発明は、外枠を構成し、上端開口を有するフレームと、該上端開口を開閉する蓋体と、該フレーム内に配置され該フレームに固定支持されてロータ室を画成するボウルと、該ボウル内に延びロータを装着して該ロータを該ロータ室内で回転させる回転軸と、該フレームに支持され、該回転軸を回転駆動するモータとを有し、該蓋体は、ドアカバーと、閉状態において該ボウルと共に該ロータ室を画成する内部板とを備え、該ドアカバーと該内部板との間にはドア内部空間が画成され、該内部板は、該ドア内部空間と該ロータ室とを連通する開口部が形成された略平板状の第一部材と、該第一部材と共に複数の吸気口を形成しつつ該開口部の上部を覆うようにダクト構造を形成する第二部材とを備え、該第二部材は、該ロータの回転に起因して外部から該ドア内部空間に導入された空気が該開口部を通過して該ロータ室に導かれる流路の一部を構成し、該複数の吸気口はそれぞれ異なる開口面積を有する遠心機を提供している。

請求項１記載の遠心機によれば、蓋体を構成する内部板の第二部材は、第一部材と共に吸気口を形成しつつ開口部の上部を覆うようにダクト構造を形成し、もってロータの回転に起因して外部からドア内部空間に導入された空気が開口部を通過してロータ室に導かれる流路の一部を構成している。すなわち、第一部材に形成された開口部の上部が第二部材により覆われているので、開口部付近から風切り音が発生しても外部に漏れにくく静音化が実現できる。また、第二部材は、ダクト構造を形成するから、流路を構成すると共に蓋体の強度を向上させる機能をも兼ね備えている。したがって、簡易な構成により静音化及び蓋体強度の向上を達成することができる。

請求項２記載の遠心機によれば、第二部材は第一部材に固定されてダクト構造を形成するから、ダクト構造がリブの機能を果たし、蓋体強度をより一層向上させることができる。

請求項３記載の遠心機によれば、蓋体を構成する内部板に複数の吸気口が形成され、該複数の吸気口はそれぞれ異なる開口面積を有するため、該複数の吸気口はそれぞれ異なる吸い込み量を有する。したがって、吸気口の位置に応じて適切な吸い込み量を配分することが可能である。

本発明の実施の形態による遠心機について図１乃至図８に基づき説明する。以下の説明において、図１乃至図６、図８に図示される方向を前後方向とする。

図１及び図２に示されるように、遠心機１は、フレーム２とドア３とを備えている。フレーム２は、遠心機１の外枠を構成し、上端開口を有する箱型形状をなす。フレーム２は、上フレーム２Ａと底部をなすベース２Ｂとを有する。ドア３は、上フレーム２Ａの上端かつ後面（背面）側に、ヒンジ部２１（図２）により開閉可能に設けられている。上フレーム２Ａの前面には、操作ボタンや表示部等を備えた操作パネル２３が設けられている。上フレーム２Ａの後面側は、リヤカバー２２（図２）でカバーされている。リヤカバー２２には、スリット状の排気口２２ａが複数個形成されている。図５に示されるように、ベース２Ｂには、後述のベルト５７を点検又は交換するための３つの開口部２ｄが形成されているが、通常はベースカバー２Ｃによりカバーされている。

次に、遠心機１の内部構造について図３乃至図５に基づき説明する。図３に示されるように、フレーム２の内部には、ロータ室４１ａを画成するボウル４１が配置されている。ボウル４１は有底円筒形状をなし、その底部には後述のシャフト５５Ｂを貫通させるための貫通孔４１ｂが形成されている。ボウル４１は、２個のボウル支持部材４２（図５）を介してベース２Ｂに固定支持されている。

ボウル４１の下側には、モータベース５１が配置されている。図３、図５に示されるように、モータベース５１は、下面が開口する略箱状をなし、ボウル４１及び後述するモータ６１の双方に対向するように延びている。モータベース５１は、ベース２Ｂに複数のダンパ５２（本実施の形態では３個）を介して支持される。モータベース５１のボウル４１に対向する部分には、シャフト貫通穴５１ａ（図３）が形成されている。また、モータベース５１のモータ６１に対向する部分には、出力軸貫通穴５１ｂ（図６）が形成されている。なお図６では、図面の簡略化のためモータベース５１を板状に示している。

図３及び図５に示されるように、モータベース５１には、シャフトケース５３が複数のネジ５４によって固定されている。シャフトケース５３内には、シャフトユニット５５が収容されている。シャフトユニット５５は、２つの軸受５５Ａと、軸受５５Ａに回転可能に支承され鉛直方向に延びるシャフト５５Ｂとを有している。シャフト５５Ｂは、ボウル４１の貫通孔４１ｂを貫通してボウル４１内外に延びている。シャフト５５Ｂの上端側は、ロータ室４１ａ内に位置しており、ロータ７１が装着される。シャフト５５Ｂの下端側は、シャフト貫通穴５１ａを貫通してモータベース５１の下側まで延びており、後述のベルト５７が装着される。

ボウル４１内には、シャフトケース５３の周囲を覆うようにキャップ４３が設けられている。本実施の形態ではキャップ４３は樹脂製であり、略円筒形状の円筒部４３Ａと、円筒部４３Ａの下端から半径方向外側に向かって突出するフランジ部４３Ｂとを有している。フランジ部４３Ｂは、ネジ４４（図５）によりシャフトケース５３に固定される。上述したようにシャフトケース５３はモータベース５１に固定されているから、キャップ４３はシャフトケース５３を介してモータベース５１に支持されていることになる。また、キャップ４３のフランジ部４３Ｂとボウル４１の底部との間は隙間４５が形成されている。したがって、後述するようにボウル４１内の空気が隙間４５を通ってボウル４１外へと流れ出ることができる。すなわち、キャップ４３は、ボウル４１の底部との間で貫通孔４１ｂに至る導入路を規定する。なお、キャップ４３の上端部にはシャフト５５Ｂに装着されたロータ７１を識別するためのセンサ（ロータ底部に配置されたマグネットを検出する）４３Ｃが備えられており、したがってキャップ４３はセンサホルダとしての機能をも有している。

図４に示されるように、ボウル４１の後方にはモータ６１が配置されている。モータ６１は、モータベース５１に支持され（図５）、また、駆動力を出力するための出力軸６１Ａ（図６）を備えている。出力軸６１Ａは、モータベース５１の出力軸貫通穴５１ｂを貫通してベース２Ｂに向かって延びている。出力軸６１Ａ及びシャフト５５Ｂの各下端には後述のベルト５７が装着され、モータ６１の駆動力がベルト５７を介してシャフト５５Ｂに伝達される。

図４に示されるように、ボウル４１の後方であってフレーム２内には、コントローラ６２を収容するコントローラ室を画成する仕切り壁２４が立設されている。仕切り壁２４は、ボウル４１に対向するボウル側壁２４Ａと、モータ６１に対向するモータ側壁２４Ｂとを有している。モータ側壁２４Ｂには開口部２４ｃ（図３及び図４）が形成されているため、後述するようにモータ６１側から流れてきた空気が開口部２４ｃを通ってコントローラ室に流入可能である。コントローラ６２は、基板に種々の電子部品が装着されて構成されており、モータ６１の回転を電気的に制御する。

次に、ドア３の構造について図３、図６、図７に基づき説明する。図３、図６、図７に示されるように、ドア３は、ドアカバー３１と内部板３２とを有し、二重構造を形成している。ドアカバー３１と内部板３２との間にはドア内部空間３ａが画成されている。ドアカバー３１は、樹脂成型品であり、複数のリブ３１Ａ（図３）により補強されている。内部板３２は、板金製であり、ドア３が閉じられた状態においてボウル４１と共にロータ室４１ａを画成する。

ドアカバー３１と内部板３２との間には、ドア内部空間３ａと外部とを連通する隙間が形成されている。図６及び図７は、ドアカバー３１と内部板３２との間に形成された隙間を示すために簡略化して示した図である。ここで、図６は前後方向の断面に沿って見た断面図であり、図７は左右方向の断面に沿って見た断面を含む一部断面背面図である。

図６に示されるように、ドア３の前側であってドアカバー３１と内部板３２との間には隙間３ｂが形成されている。同様に、ドア３の後側であってドアカバー３１と内部板３２との間には隙間３ｃが形成されている。後側の隙間３ｃの方が前側の隙間３ｂよりも大きく形成されている。更に、図７に示されるように、ドア３の左右端付近であってドアカバー３１と内部板３２との間には隙間３ｄ、３ｅがそれぞれ形成されている。以上より、ドアカバー３１と内部板３２との間には、ドア３の前後左右つまり外周全体にわたって、外部とドア内部空間３ａとを連通する隙間３ｂ〜３ｅが形成されている。

かかる構成により、外部からロータ室４１ａへ空気が導入される際には、隙間３ｂ〜３ｅ全体を通ってドア内部空間３ａへ空気が吸入される。よって、排気などにより空気温度が高くなっている後面側からだけでなく、ドア３の外周の略全体から吸気を行うことができるため、冷却効率が向上する。なお本実施の形態では、後面側の隙間３ｃの方が前面側の隙間３ｂ及び左右面側の隙間３ｄ、３ｅよりも大きく形成されているため、流路抵抗などの影響で後面側の開口部３３ｇ及び３３ｈからの吸い込み量の方が前面側の吸入口３４ｄからの吸い込み量よりも多くなる。通常、使用者は遠心機１の前面側に位置することが多いため、前面側からの吸い込み量を少なくすることにより、使用者が感じる騒音を低減することができる。

次に内部板３２の構造について図８に基づき詳細に説明する。内部板３２は、第一部材３３と第二部材３４とから構成される。第一部材３３は、平板部３３Ａと、平板部３３Ａの左右両端から略直角に屈曲された両側壁部３３Ｂと、平板部３３Ａの後端から略直角に屈曲された後壁部３３Ｃとを有しており、全体として略平板形状を成している。平板部３３Ａの中央付近には、ドア内部空間３ａとロータ室４１ａとを連通する円形の開口部３３ｆが形成されている。また、平板部３３Ａと後壁部３３Ｃとの境界部分（屈曲部）に沿って、２つの長尺状の開口部３３ｇ及び３３ｈが左右対称に形成されている。

第二部材３４は、平板部３４Ａと、平板部３４Ａの左右両端から略直角に屈曲された両側壁部３４Ｂとにより断面視略「コ」字状に形成されている。ただし、両側壁部３４Ｂは、前側の高さＨ１より後側の高さＨ２の方が高くなるように形成されている。すなわち、第二部材３４の平板部３４Ａは、第一部材３３の平板部３３Ａに対して平行ではなく、幾分前下がりに傾斜するように形成されている。

第二部材３４は、開口部３３ｆの上部を覆うように第一部材３３に固定されている。第二部材３４の前端は、第一部材３３との間に開口部つまり吸気口３４ｄを形成する。一方、第二部材３４の後端は第一部材３３の後壁部３３Ｃに密接するが、上述のように第一部材３３に開口部３３ｇ及び３３ｈが形成されているから、開口部３３ｇ及び３３ｈが後側の吸気口として機能する。すなわち、第二部材３４は第一部材３３と共にダクト構造を形成し、開口部３４ｄが前側の吸気口として、開口部３３ｇ及び３３ｈが後側の吸気口として機能する。なお、図３及び図６の断面図（シャフト５５Ｂを通る断面図）においては便宜上、開口部３３ｇ（３３ｈ）が図示されているが、実際には図８に示されるように、開口部３３ｇと３３ｈとの間は閉塞されている。

かかる構成によれば、第一部材３３に形成された開口部３３ｆの上部が第二部材３４により覆われているので、開口部３３ｆ付近から風切り音が発生しても外部に漏れにくく静音化が実現できる。また、第二部材３４は、第一部材３３に固定されてダクト構造を形成するから、ダクト構造が流路を構成すると共にドア３の強度を向上させるリブとしての機能をも兼ね備えている。したがって、簡易な構成により静音化及びドア強度の向上を達成することができる。

また本実施の形態においては、第一部材３３と第二部材３４とにより形成されるダクト構造において、３つの吸気口（開口部３４ｄ、３３ｇ、３３ｈ）が形成されている。開口部３３ｇと３３ｈとは左右対称であるから開口面積も等しいが、吸気口３４ｄと、開口部３３ｇ、３３ｈとは開口面積が異なる。すなわち、吸気口３４ｄと、開口部３３ｇ、３３ｈとは異なる吸い込み量を有する。これら吸気口の開口面積は、適宜変更して設計してもよい。例えば、後面側からの吸い込み量を増やしたい場合には、開口部３３ｇ及び３３ｈをより大きく形成すればよい。すなわち、吸気口の位置に応じて適切な吸い込み量を配分することが可能である。

本実施の形態による遠心機１の動作について説明する。操作パネル２３に設けられたスタートスイッチ（図示せず）を押すことによって、モータ６１の駆動が開始される。モータ６１の駆動により出力軸６１Ａが回転し、この回転はベルト５７を介してシャフト５５Ｂに伝達される。シャフト５５Ｂの回転と共にロータ７１も回転し、試料の遠心分離が行われる。このとき、ロータ７１の回転によりモータベース５１は振動するが、ダンパ５２により振動は低減される。

次に、遠心機１の運転時の空気の流れについて図３、図４、図６乃至図８に基づき説明する。ロータ７１が回転すると半径方向外側に向かって空気が押し出されるから、ロータ室４１ａ内の外周付近は圧力が上昇し、逆に回転中心付近は圧力が低下する。よってロータ室４１ａ内の開口部３３ｆ付近は低圧となるから、ドア内部空間３ａの空気、及び第一部材３３と第二部材３４とで形成されたダクト内の空気が開口部３３ｆを通ってロータ室４１ａへ吸入される（図３、図６、図８の矢印Ａ３、Ａ４）。これに伴い、外部とドア内部空間３ａとを連通する隙間３ｂ〜３ｅを通して、外部からドア内部空間３ａへ空気が吸入される（図３、図６、図８の矢印Ａ１及びＡ２、図７の矢印Ａ１１及びＡ１２）。尚、隙間３ｄ、３ｅから吸入された空気（矢印Ａ１１、Ａ１２）と、隙間３ｃから吸引された空気の一部（矢印Ａ２’）は隙間３ｂから吸引された空気（矢印Ａ１）と共に吸入口３４ｄからロータ室４１ａに供給される。さらに隙間３ｃから吸引された大部分の空気（矢印Ａ２）はダクトを通りロータ室４１ａに供給される。

ドア内部空間３ａからロータ室４１ａ内へ吸入された空気は、ロータ７１の回転により半径方向外側に向かって押し出されるが、ボウル４１の外周壁があるためボウル４１の底部へ向かう（図３、図６の矢印Ａ４´）。そして、矢印Ａ５で示されるように、キャップ４３とボウル４１の底部との間に規定される導入路を介して貫通孔４１ｂに導かれる。この空気は貫通孔４１ｂを通過してボウル４１の外部へと流れ出る。ボウル４１の外部へと流れ出た空気は、図４の矢印Ａ６〜Ａ８で示されるように、モータ６１並びにコントローラ６２を順次通過してこれらの発熱部品を冷却する。こうして温度が上昇した空気は、リヤカバー２２に形成された排気口２２ａ（図２）から遠心機１の外部へ排出される。

以上説明した実施の形態による遠心機１によれば、ボウル４１内には、ボウル４１の底部との間で貫通孔４１ｂに至る導入路を規定するキャップ４３が設けられ、ドア３側からフレーム２内に導入された空気が該導入路を介して貫通孔４１ｂに導かれるため、ボウル４１の外周に排気穴を形成する必要がない。よって、ボウルの構造を単純化して製造コストを低減できる。また、ロータ７１の回転に起因してドア３側からフレーム２内に導入された空気が導入路を介して貫通孔４１ｂに導かれ、貫通孔４１ｂを通過した空気がモータ６１並びにコントローラ６２を通過してから排気口２２ａから排出される流路構成となっているため、強制的に空気の流れを作り出すためにファンを設けることなく、効率的に発熱部品を冷却することができる。したがって、装置の小型化、低コスト化が可能となる。

本発明による遠心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、上述した実施の形態では、キャップ４３はモータベース５１に支持されるが、モータベースではなくボウルに支持される構造としてもよい。より具体的には、例えば、キャップに複数の脚を設けてボウルの底部に設置することにより、各脚の間に空気の導入路が確保される。

また、上述した実施の形態では、第一部材３３及び第二部材３４により形成されるダクト構造において、前側（開口部３４ｄ）及び後側（開口部３３ｇ、３３ｈ）に吸気口が設けられるが、ダクト構造の左右側に吸気口が形成されていてもよい。

本発明の実施の形態による遠心機の外観を前面側から見た斜視図。本発明の実施の形態による遠心機の外観を後面側から見た斜視図。図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った断面図。本発明の実施の形態による遠心機における空気の流れを示すために遠心機の上部を取り除いて上方から見た説明図。本発明の実施の形態による遠心機の分解斜視図。本発明の実施の形態による遠心機のドアカバーと内部板との間に形成された隙間を示すために簡略化して示した図であって、前後方向の断面に沿って見た断面図。本発明の実施の形態による遠心機のドアカバーと内部板との間に形成された隙間を示すために簡略化して示した図であって、左右方向の断面に沿って見た断面を含む一部断面背面図。本発明の実施の形態による遠心機のドアの内部構造に用いられる内部板を示す斜視図。

符号の説明

１・・・遠心機、２・・・フレーム、２Ａ・・・上フレーム、２Ｂ・・・ベース、２Ｃ・・・ベースカバー、２ｄ・・・開口部、３・・・ドア、３ａ・・・ドア内部空間、３ｂ〜３ｅ・・・隙間、２１・・・ヒンジ部、２２・・・リヤカバー、２２ａ・・・排気口、２３・・・操作パネル、２４・・・仕切り壁、２４Ａ・・・ボウル側壁、２４Ｂ・・・モータ側壁、２４ｃ・・・開口部、３１・・・ドアカバー、３１Ａ・・・リブ、３２・・・内部板、３３・・・第一部材、３３Ａ・・・平板部、３３Ｂ・・・両側壁部、３３Ｃ・・・後壁部、３３ｆ・・・開口部、３３ｇ、３３ｈ・・・開口部、３４・・・第二部材、３４Ａ・・・平板部、３４Ｂ・・・側壁部、３４ｄ・・・開口部、４１・・・ボウル、４１ａ・・・ロータ室、４１ｂ・・・貫通孔、４２・・・ボウル支持部材、４３・・・キャップ、４３Ａ・・・円筒部、４３Ｂ・・・フランジ部、４４・・・ネジ、４５・・・隙間、５１・・・モータベース、５１ａ・・・シャフト貫通穴、５１ｂ・・・出力軸貫通穴、５２・・・ダンパ、５３・・・シャフトケース、５４・・・ネジ、５５・・・シャフトユニット、５５Ａ・・・軸受、５５Ｂ・・・シャフト、５７・・・ベルト、６１・・・モータ、６１Ａ・・・出力軸、６２・・・コントローラ、７１・・・ロータ。

Claims

外枠を構成し、上端開口を有するフレームと、
該上端開口を開閉する蓋体と、
該フレーム内に配置され該フレームに固定支持されてロータ室を画成するボウルと、
該ボウル内に延びロータを装着して該ロータを該ロータ室内で回転させる回転軸と、
該フレームに支持され、該回転軸を回転駆動するモータとを有し、
該蓋体は、ドアカバーと、閉状態において該ボウルと共に該ロータ室を画成する内部板とを備え、
該ドアカバーと該内部板との間にはドア内部空間が画成され、
該内部板は、該ドア内部空間と該ロータ室とを連通する開口部が形成された略平板状の第一部材と、該第一部材と共に吸気口を形成しつつ該開口部の上部を覆うようにダクト構造を形成する第二部材とを備え、
該第二部材は、該ロータの回転に起因して外部から該ドア内部空間に導入された空気が該開口部を通過して該ロータ室に導かれる流路の一部を構成することを特徴とする遠心機。
該第二部材は該第一部材に固定されて該ダクト構造を形成することを特徴とする請求項１記載の遠心機。
外枠を構成し、上端開口を有するフレームと、
該上端開口を開閉する蓋体と、
該フレーム内に配置され該フレームに固定支持されてロータ室を画成するボウルと、
該ボウル内に延びロータを装着して該ロータを該ロータ室内で回転させる回転軸と、
該フレームに支持され、該回転軸を回転駆動するモータとを有し、
該蓋体は、ドアカバーと、閉状態において該ボウルと共に該ロータ室を画成する内部板とを備え、
該ドアカバーと該内部板との間にはドア内部空間が画成され、
該内部板は、該ドア内部空間と該ロータ室とを連通する開口部が形成された略平板状の第一部材と、該第一部材と共に複数の吸気口を形成しつつ該開口部の上部を覆うようにダクト構造を形成する第二部材とを備え、
該第二部材は、該ロータの回転に起因して外部から該ドア内部空間に導入された空気が該開口部を通過して該ロータ室に導かれる流路の一部を構成し、
該複数の吸気口はそれぞれ異なる開口面積を有することを特徴とする遠心機。