特許 7117899 遠心機用ロータ及び遠心機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-08-04

(45)【発行日】2022-08-15

(54)【発明の名称】遠心機用ロータ及び遠心機

(51)【国際特許分類】

   B04B 7/08 20060101AFI20220805BHJP

   B04B 5/02 20060101ALI20220805BHJP

【ＦＩ】

B04B7/08

B04B5/02 Z

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2018104656

(22)【出願日】2018-05-31

(65)【公開番号】P2019209225

(43)【公開日】2019-12-12

【審査請求日】2021-04-23

(73)【特許権者】

【識別番号】520276604

【氏名又は名称】エッペンドルフ・ハイマック・テクノロジーズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001689

【氏名又は名称】青稜弁理士法人

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 淳

(72)【発明者】

【氏名】根本 建一

【審査官】目代 博茂

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１１－０１１１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表昭６１－５０２２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表平０７－５００５３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０６－０８５０４６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許出願公開第２０１３／００２３３９８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ０４Ｂ１／００－１５／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料容器を収納するための複数の保持穴と、駆動源の回転軸に装着される装着部を有し、前記保持穴が前記回転軸の軸線Ａ１に対して固定角に傾けられている遠心機用ロータにおいて、
複数の前記保持穴の内周面であって前記軸線Ａ１に近い側に、前記保持穴の開口面から底部側に向けて連続する縦溝をそれぞれ設けたことを特徴とする遠心機用ロータ。

【請求項2】

前記保持穴は半径Ｒ１の円筒面を有し、前記縦溝は前記円筒面の長手方向に向けて形成されるものであって前記半径Ｒ１よりも小さい曲率半径Ｒ２となる円弧状の窪みであることを特徴とする請求項１に記載の遠心機用ロータ。

【請求項3】

前記縦溝は、前記保持穴の最内側部分である開口面縁部から底面までの高さＨの半分以上の長さとなるように前記開口面の縁部から下方向に形成されることを特徴とする請求項２に記載の遠心機用ロータ。

【請求項4】

前記保持穴は中心線Ｂ１に対して直交する底面を有し、前記円筒面と底面の交わり部分は断面形状が曲率半径Ｒ３となるような円弧面にて形成され、
前記縦溝の下端位置は前記円弧面に到達するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の遠心機用ロータ。

【請求項5】

前記保持穴は曲率半径Ｒ４の半球状の底部を有し、前記縦溝の下端位置は前記底部に到達するように形成されることを特徴とする請求項３に記載の遠心機用ロータ。

【請求項6】

前記円筒面における前記縦溝の深さは一定であることを特徴とする請求項４又は５に記載の遠心機用ロータ。

【請求項7】

前記円筒面における前記縦溝の深さは、前記開口面に近い側から前記底部に向かって徐々に浅くなることを特徴とする請求項４又は５に記載の遠心機用ロータ。

【請求項8】

前記縦溝は前記保持穴の中心線Ｂ１と直交する断面位置において、前記回転軸Ａ１に近い最内周位置を含む回転角±４５度以内に配置されることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の遠心機用ロータ。

【請求項9】

試料容器を収納するための保持穴が複数形成され、駆動源の回転軸に装着される装着部を有し、前記保持穴が前記回転軸の軸線Ａ１に対して固定角に傾けられている遠心機用ロータにおいて、
複数の前記保持穴の中心線Ｂ１に直交する断面形状は非円形であり、前記断面形状のうち前記回転軸の軸線Ａ１に最も近い部分の曲面の半径Ｒ６を、前記保持穴に装着される試料容器の前記軸線Ａ１に最も近い部分の曲率半径Ｒ５よりも小さくすることによって、前記試料容器と前記保持穴の壁面との間に隙間を形成することを特徴とする遠心機用ロータ。

【請求項10】

前記保持穴の水平な横断面形状は、３つの頂点部を有する略三角形であって、
最内周に前記頂点部の一つが位置し、前記回転軸の軸線Ａ１から等距離の位置に前記頂点部の残りの２つが位置することを特徴とする請求項９に記載の遠心機用ロータ。

【請求項11】

試料容器を収納するための保持穴が複数形成され、駆動源の回転軸に装着される装着部を有し、前記保持穴が前記回転軸の軸線Ａ１に対して固定角に傾けられている遠心機用ロータにおいて、
前記試料容器は外径の半径がＲ５の円筒形であり、
前記保持穴の長手方向中心線Ｂ１と直交する断面形状のうち前記回転軸の軸線Ａ１に最も近い部分の曲面の半径Ｒ６と、前記回転軸の軸線Ａ１に最も遠い部分の曲面の半径Ｒ７との関係が、Ｒ６＜Ｒ５≦Ｒ７となり、かつ前記外径の半径がＲ５の円筒形試料容器が収容できるように前記保持穴を形成したことを特徴とする遠心機用ロータ。

【請求項12】

請求項１から１１のいずれか一項の遠心機用ロータと、
前記ロータを回転させる駆動部と、前記ロータを収容するロータ室を形成するチャンバを有する遠心機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は遠心機に関し、ロータの保持穴に装着された試料用容器を容易に取り出すことができるようにしたものである。

【背景技術】

【0002】

液体試料の分離に使用される遠心機は、液体試料を収容した複数の試料容器（チューブ）を円周上に均等配置された保持穴（チューブ穴）に保持するロータと、ロータをロータ室内で回転駆動するモータなどの駆動手段を備え、ロータ室内で大気圧下または減圧下でロータを高速回転することによって試料容器内の液体試料を遠心分離して目的物を収集する。本発明で主に対象とする遠心機（遠心分離機）は、例えば最高回転速度が５，０００～１００，０００ｒｐｍ程度のものに使用するのに好適なものである。

【0003】

遠心分離機用のロータは、例えば特許文献１にて知られている。特許文献１ではロータには、複数の試料容器用の保持穴が円周に沿って等角度ピッチで形成され、各保持穴には、液体試料が注入された円筒状の試料容器が挿入される。ロータの上面開口部にはロータカバーが取り付けられることによってロータの内部の空間が密閉される。ロータボディの中心軸下部には駆動軸穴が形成され、この駆動軸穴は遠心分離機のモータの駆動軸部に接続される。ロータは駆動手段によって所定の速度で回転される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００７－１１１５８０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

特許文献１に示したような従来の遠心機では、試料容器の変形を抑え、遠心力によって発生する液圧によってボトルが変形や破損しないようにするため、試料容器用の保持穴の形状は試料容器の外形と相似形とされる。保持穴の大きさは、チューブやボトル等の試料容器の出し入れを容易にするため、試料容器の外形より若干大きく形成して隙間を設けるようにしている。しかしながら、この隙間が大きいと遠心分離運転時の遠心荷重によって試料容器が変形して破損に至る場合がある。また、遠心荷重によって試料容器が変形して隙間が無くなるまで試料容器が膨らんでしまう場合があるので、遠心分離運転後に試料容器が一層取り出し難くなってしまう虞がある。この現象を図１４及び図１５を用いて説明する。

【0006】

図１４は従来のロータ１３０の保持穴１４０と試料容器５０との関係を説明するための図である。ロータボディ１３１には保持穴１４０が形成され、保持穴１４０は中心線Ｂ１（ここではＢ１はロータ１３０側の保持穴１４０の中心位置である）を基準に断面が真円形状とされ、試料容器５０は保持穴１４０とほぼ同じ径の真円状の円筒面を有する。実際には試料容器５０の外径は、保持穴１４０の外形よりもわずかに小さくなるように形成される。同じ大きさであると試料容器５０を保持穴１４０に装着及び取り外しができないためである。このように保持穴１４０の直径と試料容器５０の直径が異なることにより遠心分離運転中は試料容器５０が、図中の矢印１５０に示すように外周側に移動することになる、図１４では理解を容易にするために、試料容器５０と保持穴１４０の直径の差が大きいようにあえて誇張して図示しているが、実際には目視してもほとんどわからない程度の径の違いである。

【0007】

図１５は、図１４のロータ１３０において高速にて回転させた状態を示す図である。試料容器５０の内部には試料５４が収容されているため、試料５４から矢印１４１～１４３のような遠心力による液圧がかかる。そのため試料容器５０は膨張して内周側部分が保持穴１４０の内壁に密接する。一方、試料容器５０の外周側部分は、矢印１４１～１４３のような液圧を受けるため、径方向外側に膨張して保持穴１４０の内壁面に密着する。一方、試料容器５０の内周側は矢印１４４のような遠心力によって試料容器５０の内側に向けて変形し、試料容器５０の外側には三日月状の隙間１４６が生ずる。尚、図１５でも理解を容易にするため極端に変形したように誇張して図示しているが、実際の変形はわずかであって目視でもわからない程度である。そして、遠心荷重が無くなると元の形状に戻るが、試料容器５０内の試料に加わる遠心力による液圧によって試料容器が変形し、試料容器５０が膨らんでしまうと、わずかな空間に有った空気が押し出されてしまい試料容器５の外周部が保持穴１４０に密着し、取り出し難いことがあった。試料容器５０と保持穴１４０の隙間を少なくするとこの現象は発生しやすくなる。また、試料容器５０を保持穴１４０に挿入しにくくなってしまう。

【0008】

本発明は上記背景に鑑みてなされたもので、その目的は、遠心分離運転を行った後に、ロータの保持穴に装着されている試料容器を容易に取り外すことができるようにした遠心機用ロータ及びそれを用いた遠心機を提供することにある。
本発明の他の目的は、ロータの保持穴の内壁面に、保持穴の長手方向と平行に縦溝を設けて、試料容器を取り出す際に保持穴と試料容器の間に空気を出し入れしやすくした遠心機用ロータ及びそれを用いた遠心機を提供することにある。
本発明のさらに他の目的は、ロータの保持穴の低応力部に浅い縦溝を設けたとしても、試料容器の変形を抑えることができ、遠心荷重によって発生する試料から受ける圧力（液圧）によって試料容器の変形や破損の発生を防止できるようにした遠心機用ロータ及びそれを用いた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】

【0009】

本願において開示される発明のうち代表的な特徴を説明すれば次のとおりである。
本発明の一つの特徴によれば、試料容器を収納するための複数の保持穴と、駆動源の回転軸に装着される装着部を有し、保持穴が回転軸の軸線Ａ１に対して固定角にて所定の角度を有するように傾けられている遠心機用ロータにおいて、複数の保持穴の内周面であってロータの回転の回転軸線Ａ１に近い側に、保持穴の開口面から底部側に向けて連続するように延びる縦溝をそれぞれ設けた。保持穴は、円筒形の試料容器（半径Ｒ）に対応する半径Ｒ１の円筒面を有する。縦溝は円筒面の長手方向に向けて形成されるものであって保持穴の半径Ｒ１よりも小さい半径Ｒ２の曲面状の溝とした。また、縦溝は、保持穴の最内側部分の開口面縁部から底面までの高さＨに対して、半分以上の長さとなるように開口面の縁部から下方向に形成される。

【0010】

本発明の他の特徴によれば、保持穴は中心線Ｂ１に対して直交する底面を有し、円筒面から底面に至る接続部分の断面形状が曲率半径Ｒ３となるような円弧面にて形成し、縦溝の下端位置は円弧面に到達するように形成される。また、保持穴は平坦な底面を有する形状だけでなく、下端部が曲率半径Ｒ４の半球状の底部とされるものでも良い。円筒面における縦溝の深さは、開口面に近い側から底部に渡って一定とする。尚、円筒面における縦溝の深さは、開口面に近い側がから底部に向かって徐々に浅くなるように構成しても良い。

【0011】

本発明のさらに他の特徴によれば、保持穴は、鋳造又は鍛造に形成された金属製のロータボディに切削加工をすることによって形成され、保持穴として半径Ｒ１の円筒溝の切削加工をおこなう前に、半径Ｒ２のドリル穴をあけることによって保持穴の側面に沿って縦溝となる面を形成する。保持穴の中心線Ｂ１と直交する断面位置において、縦溝を設ける周方向位置は回転軸Ａ１に近い最内周位置を含む回転角±４５度以内に配置すると良く、好ましくは円周方向のうち最内周位置付近又はその近傍として、遠心荷重によって加わる局所的な応力変化が少ない部分に形成するのが好ましい。

【0012】

本発明のさらに他の特徴によれば、試料容器を収納するための保持穴が複数形成され、駆動源の回転軸に装着される装着部を有し、保持穴が回転軸の軸線Ａ１に対して固定角に傾けられている遠心機用ロータにおいて、複数の保持穴の中心線Ｂ１に直交する断面形状は略三角形や楕円形等の非円形とし、断面形状のうち回転軸の軸線Ａ１に最も近い部分の曲面の半径Ｒ６を、保持穴に装着される試料容器の軸線Ａ１に最も近い部分の曲率半径Ｒ５と等しいか又はそれよりも小さくすることによって、試料容器と保持穴の壁面との間に隙間が形成されるようにした。この曲面の半径の相違によって断面形状のうち回転軸の軸線Ａ１に最も近い部分において、中心線Ｂ１と同方向に延びる縦方向に連続する隙間を形成することができる。非円形の保持穴の一例として、保持穴の水平な横断面形状は３つの頂点部を有する略三角形であって、最内周に頂点部の一つが位置し、回転軸の軸線Ａ１から等距離の位置に頂点部の残りの２つが位置するように構成できる。

【0013】

本発明のさらに他の特徴によれば、試料容器を収納するための保持穴が複数形成され、駆動源の回転軸に装着される装着部を有し、保持穴が回転軸の軸線Ａ１に対して固定角に傾けられている遠心機用ロータにおいて、円筒形の試料容器の円筒部分の外縁の半径がＲ５の場合、それを保持する保持穴の長手方向中心線Ｂ１と直交する断面形状のうち回転軸の軸線Ａ１に最も近い部分の曲面が半径Ｒ６で形成され、回転軸の軸線Ａ１に最も遠い部分の曲面が半径Ｒ７で形成され、それらの曲面の曲率半径の大小関係が、Ｒ６＜Ｒ５≦Ｒ７となるように保持穴を形成した。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、ロータの保持穴のうち、遠心荷重の最も少ない最内周部分に、保持穴の開口部から連続する小さい縦溝（キー溝）を形成したので、遠心分離運転によって保持穴の内壁面と試料容器の外面が密着することによって空気の流入出がし難くなるという従来のロータの問題を解消できる。また、保持穴と試料容器の間であって部分的に領域（縦溝の部分）から効果的に空気を流入させることができるので、試料容器をロータから容易に出し入れができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施例に係る遠心機１の正面図であり一部にその断面を示す。

【図2】図１のロータ３０の断面斜視図ある。

【図3】図２の保持穴４０の中心線Ｂ１に直交する部分断面図である。

【図4】図１のロータ３０の縦断面図（左側半分）と側面図（右側半分）である。

【図5】図１のロータ３０の保持穴４０の切削加工手順を示す図である。

【図6】本実施例に係るロータ３０に形成される縦溝４５の配置を示すための図であって、（Ａ）は保持穴４０の縦断面図であり、（Ｂ）は縦溝４５の下端４５ｂ付近の拡大断面図である。

【図7】本実施例の変形例１に係るロータ３０Ａに形成される縦溝５５の配置を示すための図であって、（Ａ）は保持穴４０Ａの縦断面図であり、（Ｂ）は縦溝５５の下端５５ｂ付近の拡大断面図である。

【図8】本実施例の変形例２に係るロータ３０Ｂに形成される縦溝５６の配置を示すための図であって、（Ａ）は保持穴４０Ｂの縦断面図であり、（Ｂ）は縦溝５６の下端５６ｂ付近の拡大断面図である。

【図9】図８（Ａ）のＢ－Ｂ断面図である。

【図10】本実施例の変形例２に係るロータ３０Ｃに形成される縦溝５７の配置を示すための図であって、（Ａ）は保持穴４０Ｃの縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ断面図である。

【図11】本実施例の変形例４に係るロータ３０Ｄに形成される縦溝５８の配置を示すための図であって、（Ａ）は保持穴４０Ｄの縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＤ－Ｄ断面図である。

【図12】本発明の第２の実施例に係るロータ６０の保持穴７０を中心軸Ｅ１上方から見た図である。

【図13】従来例のロータ１６０の保持穴１７０を中心線Ｅ１上方から見た図である（回転停止時）。

【図14】従来例のロータ１３０の保持穴１４０を中心線Ｂ１上方から見た図である（回転停止時）。

【図15】従来例のロータ１３０の保持穴１４０を中心線Ｂ１上方から見た図である（回転時）。

【発明を実施するための形態】

【実施例1】

【0016】

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。以下の図において、同一の部分には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。また、本明細書においては、上下左右の方向は図中に示す方向であるとして説明する。

【0017】

図１は本発明の遠心機１の正面図であり、一部を断面で示す図である。遠心機１は、矩形箱型の筐体２を備え、筐体２の内部には水平な仕切り板１１によって上下２段の空間に仕切られる。仕切られた上段の空間には、上面が開口する円筒状のチャンバ３が設けられる。チャンバ３の外周部には図示しない冷媒循環用パイプが接着され、遠心機１内に設けられた図示しない冷却機から供給される冷媒を流すことによりチャンバ３の内部空間、即ち、ロータ室４を冷却する。チャンバ３の周囲には断熱材９が設けられる。チャンバ３は、上側に開口を有するボウル状に形成され、チャンバ３の上側には、開閉可能なドア１０が設けられ、ドア１０を閉じることによってロータ室４が密閉される。ロータ室４の内部にはロータ３０が収容される。筐体２の上部の右側には操作表示部１３が設けられる。操作表示部１３は、タッチ式の液晶ディスプレイであって、ユーザがデータや操作指示の入力を行うための入力機器と、ユーザに対して情報を可視的に表示するための表示機器としての機能を果たす。尚、操作表示部１３として、独立したキースイッチと、ＬＥＤ等の表示装置を用いても良い。また、タッチ式の液晶ディスプレイ以外の入出力機器を用いても良い。

【0018】

筐体２内の仕切り板１１の下方には、モータ７を含む駆動部５が設けられる。駆動部５はモータハウジング６を含み、モータハウジング６の内部には駆動源としての電気式のモータ７が設けられる。モータハウジング６は、ダンパ８を介して仕切り板１１に固定される。モータハウジング６の上方側には、モータハウジング６の軸支持部６Ａがチャンバ３の底部に設けられた穴３Ｂを貫通してロータ室４内に達するように配置される。また、モータ７の回転軸７Ａは、軸支持部６Ａにより回転可能に軸支され、ロータ室４内にまで上方に延び、その上端部にクラウン１２が設けられる。ロータ３０はクラウン穴３６（後述する図２参照）が設けられ、クラウン穴３６がクラウン１２に固定される。このようにロータ３０が、クラウン１２に対して着脱可能に構成され、モータ７によって高速にて回転される。

【0019】

ロータ３０は、使用する試料容器５０に応じた保持穴４０を有するものを選択してクラウン１２に装着される。ロータ３０に形成された試料容器５０の保持穴４０には、試料を充填した試料容器５０が装着される。試料容器５０は、ガラス、金属又は合成樹脂製のチューブ状の筒袋状容器やボトルであって、円筒部５１の一方側端部（上側）が閉鎖されて底部５２（符号は図４参照）が形成された容器である。ロータ３０の保持穴４０に対して挿入又は取り外しができるように構成される。図１の試料容器５０は上側開口に蓋がないが、蓋付きの試料容器であっても良い。ロータ３０の内部に複数の試料容器５０を装着したら、ロータカバー４７を被せてから、ロータ３０を回転させる。ロータ３０の回転方向と直交断面の直径は、チャンバ３の大きさの範囲内で小さいロータから大きいロータまで様々である。また、ロータ３０に装着される試料容器５０の装着本数は、２本から数十本まで様々な種類のロータ３０を使用できる。尚、最初からロータカバー４７を用いないロータ３０もある。

【0020】

図２は図１のロータ３０の縦断面図である。ロータ３０は、ロータボディ３１と、ロータボディ３１の上側の開口部３２を塞ぐロータカバー４７（図１参照）によって構成される。ロータボディ３１には、試料容器５０を装着するために複数の円柱形の保持穴（チューブ穴）４０が円周方向に等角度ピッチで設けられる。ここでは４つの保持穴４０が設けられている。保持穴４０は試料容器５０の外形とほぼ同形の形状であり、その大きさは試料容器５０を無理なく着脱でき、しかもできるだけ小さい隙間とすると好ましい。例えば、保持穴４０の壁面と試料容器５０の円柱状の外周面との隙間が０．１乃至１ｍｍ程度である。この隙間が大きすぎると遠心分離時に試料容器５０に加わる液圧や遠心力による外周面の変形の度合いが大きくなるので、試料容器５０の耐久性が低下する恐れがある。保持穴４０は、円筒面４１と底面４２を有し、円筒面４１と底面４２を曲面４３によって接続している。

【0021】

保持穴４０は、試料容器５０（図１参照）の上側及び上側内周部を除いて、その外周面のほぼ全部と底部を覆うように形成される。このように保持穴４０にて覆われる箇所を極力広くすることにより、遠心分離作業中の試料容器５０自体の変形を防ぐことができる。保持穴４０は、長手方向中心線Ｂ１が回転軸線Ａ１に対して固定角にて傾けられているもので、ロータ３０は、いわゆるアングルロータと呼ばれるものである。保持穴４０は中心線Ｂ１の軸方向上側から見たときの形状が円形であって、保持穴４０の一方（上側）が開口４４となり、他方側（下側）が底面４２となる。円筒面４１と底面４２の間は中心線Ｂ１を含む断面形状が円弧状に形成された円弧面４３によってなめらかな形状にて接続される。

【0022】

ロータ３０の上側内側部分には、開口部３２より下方に窪むような窪み部３３が設けられる。また窪み部３３を設けることによって、ロータ３０の軽量化及び、低重心化を図ることができる。ロータボディ３１の回転軸線Ａ１に沿った上下方向のほぼ中央付近には、径方向に連続するものであって上下方向の厚さｄが厚い円盤状の基体部３１ａが形成され、基体部３１ａの上面が窪み部３３の底面となる。ロータボディ３１の中心であって、基体部３１ａの上方には、ハンドル４８をネジ締めすることによってロータカバー４７を固定するためのネジ穴３４が形成される。ロータボディ３１の下側には、円筒部３７の外周側を上方向にえぐるようにして減肉した減肉部３５が形成される。このように減肉部３５を形成したことによりロータボディ３１の軽量化に貢献できる。

【0023】

基体部３１ａの下方には、クラウン１２（図１参照）に装着するために下方に突出する部分（円筒部３７）が形成され、突出する部分の内側にはクラウン１２と対応するクラウン穴３６が形成される。クラウン穴３６は回転軸線Ａ１方向にみて、下側に開口を有し、開口近傍には径が徐々に絞り込まれるようなテーパー部分を有し、テーパー部分から上方には同径部分となり、上側が閉鎖された非貫通穴である。クラウン穴３６は、クラウン１２に対して相対的に回転不能なように固定されることが重要であり、遠心機の分野で公知の固定方法を用いて装着できる。このようにして装着されたロータ３０は、モータ７（図１参照）によって所定速度で回転駆動される。

【0024】

すべての保持穴４０には、中心線Ｂ１と直交する水平面で見た際にロータ３０に対する最内周位置を通る部分に縦溝４５が形成される。縦溝４５は保持穴４０の開口４４と同位置の上端４５ａから底面近くの下端４５ｂまで連続するように形成される。

【0025】

図３は、図２の保持穴４０の中心線Ｂ１に直交する部分断面図である。ここでは保持穴４０のうち一つだけを図示している。保持穴４０の内周側、即ち、ロータボディ３１の回転軸線Ａ１と保持穴４０の中心線Ｂ１の双方を通る仮想面上とクロスするように、上下方向に延びる縦溝４５が形成される。保持穴４０は中心線Ｂ１の方向から見ると半径Ｒ１の真円形の内壁面（円筒面４１）が形成され、縦溝４５は円筒面４１のうち最内周側の一部を内周側に窪ませたように形成される。縦溝４５は、中心点をＣ１として半径Ｒ２の仮想円を形成するような円弧状の窪みである。つまり、ロータ３０の保持穴４０の低応力部（ここでは最内周位置を含む部分）に、保持穴４０の半径Ｒ１よりも小さい半径Ｒ２の縦溝４５を設けて、試料容器５０を取り出し易くする。また、径方向深さがあまり深くない縦溝４５を設けたことで、試料容器５０の余計な変形を抑えることができ、ロータ３０の高速回転時の遠心荷重によって発生する液圧によって、試料容器５０が変形破損しないようにした。

【0026】

図３にはロータの回転軸線Ａ１の位置を示しているが、ロータ３０がアングルロータであるため、断面位置の決め方によって中心線Ｂ１と回転軸線Ａ１の距離は変化する。しかしながら円筒面４１のどの断面位置であっても、ロータボディ３１の回転軸線Ａ１と保持穴４０の中心線Ｂ１を通る仮想線が縦溝４５を通るように形成される。尚、縦溝４５はロータボディ３１の回転軸線Ａ１と保持穴４０の中心線Ｂ１を通る仮想線上に無くても、遠心荷重による応力をうける度合いが少ない周方向範囲内に配置しても良い。一番好ましい位置は図３のように最内周位置を含むところであるが、後述する縦溝４５の加工の関係、又はその他の理由から、仮想線から回転角θ＝±４５度以内に配置すると良く、回転軸Ａ１に最も近い最内周位置を含む箇所が、遠心荷重によって加わる局所的な応力変化が最も少ないため縦溝４５を設けるのに最も好ましい。

【0027】

図４はロータ３０の縦断面図（左側半分）と側面図（右側半分）を示している。ロータカバー４７は、ハンドル４８によってネジ穴３４にねじ締結されることによってロータ３０の開口部３２を閉鎖するようにして取りつけられる。保持穴４０の内部に試料５４を満たした試料容器５０を装着した状態であって、ロータカバー４７が装着され、ロータ３０が高速回転している状態を示している。ロータ３０が高速にて回転すると、遠心荷重によって試料容器５０の内部に入れられた試料５４の液面５４ａは鉛直方向になる。試料５４の位置を見ればわかるように、縦溝４５と接する試料容器５０の壁面には、試料５４が内周側から接しないので、その壁面部分には遠心荷重がほとんど加わらない。従って、試料５４よって生ずる遠心荷重が試料容器５０を変形させたとしても、縦溝４５に試料容器５０から受ける荷重が低いので、縦溝４５を形成したことによる試料容器５０の変形の影響はほとんどない。

【0028】

次に、図５を用いて保持穴４０に隣接して縦溝４５を形成する方法を説明する。保持穴４０の加工は、フライス盤を使用し、刃物としてドリルやエンドミルを使用することにより加工できる。図５はロータ３０の保持穴４０の切削加工手順を示す図であって、（Ａ）から（Ｄ）に至る工程を含んで製造される。ロータボディ３１は、アルミ合金やチタン合金材料を用いて機械加工で製作された一体構造（中実型）である。また、ＣＦＲＰコンポジット材で製作することも可能である。最初に、鍛造または鋳造によって、おおよその形状に形成された金属の塊を切削することにより外形を整え、開口部３２から下側へ窪み部３３を切削加工によって形成する。この形成後の状態を示すのが図５（Ａ）である。従来のロータにおいては、この後に図５（Ｃ）に示すようにエンドミル２０２を用いて保持穴４０を形成する。しかしながら、本実施例ではエンドミル２０２を用いる前に、図５（Ｂ）で示すように先端が半円形状のドリル２０１などを用いることによって、縦穴４６を形成する。縦穴４６を形成するドリル２０１の回転中心（中心軸線Ｃ１）は、保持穴４０の中心線Ｂ１と平行となるように形成する。

【0029】

図５（Ｂ）は、縦穴４６の穿孔加工が終了してドリル２０１を上方に引き抜く途中の状態を示している。ここで、保持穴４０の切削予定輪郭を点線４０’で示していることから理解できるように、ロータボディ３１を基準にみて、ドリル２０１の外周側部分と底面部分は、点線４０’の内側領域に留まっている。一方、ドリル２０１の、ロータボディ３１から見て内周側の一部分は点線４０’をはみ出してロータボディ３１の内側部分にはみ出す。ここでは、縦穴４６の最内周側、即ち回転軸線Ａ１に最も近い側において回転軸線Ａ１に近づく方向に窪む部分が縦溝４５となる。縦溝４５は曲率半径がＲ２となる円弧状の窪みとなる。縦穴４６の下端位置は図２で示した円弧面４３の近くに到達するように形成される。穿孔された縦穴４６の直径は、中心軸線Ｃ１と直交方向に一定である。

【0030】

縦穴４６の加工が終了したら、図５（Ｃ）に示すようにエンドミル２０２を用いて保持穴４０の削り出し加工を行う。ここでは保持穴４０の内径（半径Ｒ１）よりも小さい径（先端半径Ｒ４）のエンドミル２０２を用いる。エンドミル２０２は、先端の正面にエンド刃２０２ａが複数ついているもので、外径から中心に向かうに従って横から見ると『く』の字の様に勾配が付いている公知の工具である。エンドミル２０２の半径Ｒ４は保持穴４０の半径Ｒ１よりも十分小さいので、回転するエンドミル２０２の軸線Ｄ１を中心線Ｂ１に対して公転するように移動させながら切削加工を行う。尚、エンドミル２０２を用いた保持穴４０の切削方法は、従来と同様であるので、ここでの詳細な説明は省略する。以上のようにして切削加工を終了した状態が図５（Ｄ）である。

【0031】

エンドミル２０２を用いて保持穴４０を加工すると、図５（Ｄ）に示すように保持穴４０は中心線Ｂ１に対して直交する底面４２を有し、円筒面４１から底面４２に至る接続部分の断面形状が曲率半径Ｒ３となるような円弧面４３になる。一方、円筒面４１の内周側（ロータ３０の回転軸線Ａ１に近い側）の一部に、ドリル２０１にて穿孔した縦穴４６の一部が残ることになる。この結果、図３に示したような中心線Ｂ１と直交する断面において、断面形状が円弧状となるような内周側に突出する縦溝４５が形成できる。また、ドリル２０１として先端が半球状のものを用いたので、縦溝４５の下端４５ｂの形状が中心線Ｂ１に近づく方向になめらかに推移する曲面を形成できるので、下端４５ｂにて局所的な応力集中を低減できる。このように保持穴４０を切削加工する前に、ドリル２０１にて縦溝４５部分を穿孔加工するようにすれば、ドリル２０１の太さを適宜選択することによって任意の大きさの縦溝４５を形成できる。また、エンドミル２０２を用いた保持穴４０の切削加工方法は、従来から行われている加工方法と同じであるので、保持穴４０の良好な切削加工精度を維持することができる。さらに、縦穴４６をエンドミル２０２による加工の前に穿孔することによって、保持穴４０と縦穴４６との境界部分を良好な接続面として仕上げることができるという利点がある。尚、保持穴４０と縦穴４６の金属加工方法は任意であり、図５（Ａ）～（Ｄ）の手順以外の加工方法を用いるようにしても良いことは言うまでも無い。

【0032】

図６は図１～図４に示すロータ３０の縦溝４５の縦方向長さを説明するための図である。図６（Ａ）に示すように、保持穴４０の開口４４は、ロータ３０を基準に見て最内周側の開口４４ａから、保持穴４０の中心線Ｂ１近くの開口４４ｂまでは水平な輪郭を有し、中心線Ｂ１付近から上側に延びるような開口４４ｃとなる。これら開口４４（４４ａ～４４ｃ）のうち、最内周側に位置する開口４４ａが縦溝４５の上端４５ａと一致する。縦溝４５は円筒面４１の下端付近、即ち、曲率半径Ｒ３で湾曲する円弧面４３に近接する下端４５ｂまで延びるように形成される。ここで、上端４５ａから下端４５ｂまで縦溝４５が連続した溝として形成されることが重要である。溝を連続させずに断続的に形成すると下端４５ｂと上端４５ａの間に空気が流れることができないからである。このように縦溝４５を形成することによって、円弧面４３付近において、試料容器５０の外面と保持穴４０の壁面との隙間の間にロータボディ３１の外部から空気が入り易くなるので、試料容器５０が保持穴４０の壁面と密着してしまうことに起因する、試料容器５０が取り出しにくい現象の発生を低減できる。さらに、保持穴４０と試料容器５０の底部５２で仕切られる空間の空気が縦溝４５から抜けるので、試料容器５０が容易に入れることができる。

【0033】

図７は図６の第一の変形例に係るロータ３０Ａの縦溝５５を示す図であり、（Ａ）は保持穴４０Ａの縦断面図であり、（Ｂ）は縦溝５５の下端５５ｂ付近の拡大断面図である。縦溝５５の形状は、図６で示した縦溝４５の形状と同じであり、上端５５ａの位置は図６で示した上端４５ａの位置と同じである。一方、下端５５ｂの位置は図６で示した下端４５ｂの位置よりも下側に延びており、円筒面４１と円弧面４３との境界付近、又は、境界よりもわずかに下側に位置する。このように下端５５ｂを更に下方にすることによって、底面４２への空気の流入がより容易となり、遠心分離終了後に試料容器５０を容易に取り外すことが可能となる。さらに、保持穴４０と試料容器５０の底部５２で仕切られる空間の空気が縦溝４５から抜けるので、試料容器５０が容易に入れることができる。

【0034】

図８は図６の第二の変形例に係るロータ３０Ｂの縦溝５６を示す図であり、（Ａ）は保持穴４０Ｂの縦断面図であり、（Ｂ）は縦溝５６の下端５６ｂ付近の拡大断面図である。縦溝５６の水平断面形状は、図６で示した縦溝４５の形状と同じであり、上端５６ａの位置は図６で示した上端４５ａの位置と同じである。一方、下端５６ｂの位置は図７で示した下端５５ｂの位置よりも下側に延びており、円筒面４１と円弧面４３との境界４１ｂよりもずっと下側に位置する。このように下端５６ｂを更に下方にすることによって、底面４２への空気の流入がより容易となり、遠心分離終了後に試料容器５０を容易に取り外すことが可能となる。さらに、保持穴４０と試料容器５０の底部５２で仕切られる空間の空気が縦溝４５から抜けるので、試料容器５０が容易に入れることができる。

【0035】

図９は、図８（Ａ）のＢ－Ｂ断面図である。この図では縦溝５６の周方向幅Ｗが理解できるであろう。図５で示した製造方法にて縦溝５６を形成すると、円筒面４１内における縦溝５６の深さ（保持穴４０の径方向に見た深さ）は、保持穴の中心線Ｂ１と直交方向に一定であって、保持穴の中心線Ｂ１と直交する断面形状が半円状に形成される。また、保持穴４０の内部から縦溝５６を見ると縦溝５６の周方向幅Ｗは上端５６ａから下端５６ｂ近くまで下端部を除いてほぼ一定である。このように、縦溝５６が試料容器５０の装着及び取り外し方向と平行に延びるので、円弧面４３に外気が入りやすくなり、試料容器５０の取り外しをスムーズに行うことができる。さらに、保持穴４０と試料容器５０の底部５２で仕切られる空間の空気が縦溝５６から抜けるので、試料容器５０が容易に入れることができる。

【0036】

図１０は、本実施例の変形例２に係るロータ３０Ｃに形成される縦溝５７の配置を示すための図であって、（Ａ）は保持穴４０Ｃの縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＣ－Ｃ断面図である。ここでは図５（２）のドリル２０１を用いて穿孔する際に、ドリル２０１の回転軸線Ｃ１を、保持穴４０の中心線Ｂ１に対して平行でなく、やや斜めになるように形成した。つまり、図５に示した回転軸線Ｃ１が上側において中心線Ｂ１との距離が大きく、下側において中心線Ｂ１側にわずかに近づくようにした。このように形成することで図１０（Ａ）に示すように径方向にみた縦溝５７の深さが上端５７ａから下端５７ｂに至るまで徐々に小さくなるように構成できた。

【0037】

図１０（Ｂ）のＣ－Ｃ断面図においては、縦溝５７の周方向の横幅は、上端５７ａ付近でＷ１であるが、下端５７ｂに近い部分ではＷ２となって、Ｗ１＞Ｗ２の関係にあることが理解できるであろう。尚、下端５７ｂの位置が円筒面４１と円弧面４３の境界４１ｂよりも下側に到達しているが、下端５７ｂの位置は少なくとも開口４４から下側において、円筒面４１の内周側の占める高さＨの半分以上確保すれば十分な効果を得ることができ、下端５７ｂはどの位置まで到達させても、従来のロータ１３０に比べて十分な効果を得ることが可能となる。

【0038】

図１１は本実施例の変形例４に係るロータ３０Ｄに形成される縦溝５８の配置を示すための図であって、（Ａ）は保持穴４０Ｄの縦断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＤ－Ｄ断面図である。ここでは径方向にみた縦溝５８の深さが上端５８ａから下端５８ｂに至るまで徐々に大きくなるように構成した。この加工は、図５（２）のドリル２０１を用いて穿孔する際に、ドリル２０１の回転軸線Ｃ１が上側において中心線Ｂ１との距離が小さくなるようにして、下側において中心線Ｂ１側からわずかに遠ざかるようにして穿孔加工を行うことで形成できる。図１１（Ｂ）に示すＤ－Ｄ断面図においては、縦溝５７の周方向の横幅は、上端５７ａ付近でＷ３であるが、下端５８ｂに近い部分ではＷ４となって、Ｗ３＜Ｗ４の関係にあることが理解できるであろう。

【実施例2】

【0039】

以上、図１～図１１を用いて本発明の実施例及びその変形例を説明してきたが、本発明は断面形状が円形の保持穴を有するアングルロータだけでなく、図１２、図１３に示すような中心線Ｂ１に直交する断面形状が非円筒形となる保持穴７０を有するロータ６０に対しても同様に適用できる。そのようなロータ６０の詳細は、出願人が出願した特開２０１１－０１１１３１号公報に開示されている。最初に図１３を用いて従来の非円筒形となる保持穴１７０を有するロータ１６０の形状を示す。図１３において、ロータ１６０の保持穴１７０の横断面形状は、内周側に１つの頂点部１７５ｃを有する略三角形であり、前記略三角形の２つの頂点部１７５ａ、１７５ｂが前記ロータの回転軸から等距離となるように外周側に配置され、前記横断面でみて、保持穴１７０の最内周位置から外周側へ保持穴の径方向の長さの６０％以上に渡って、その円周方向の間隔が徐々に拡大するように形成される。また、略三角形の内周側に位置する頂点部１７５ａ～１７５ｃを挟む３つの辺部の接線が成す角度は、略６０°であって等しくなるように形成した。保持穴１７０と試料容器８０の間にはわずかな隙間があり、ロータ１６０が高速にて回転すると図１３に示しているように試料容器８０が外周側に移動して、保持穴１７０の最内周位置には図示のように径方向にわずかな隙間が生ずることになる。従って、ロータ１６０の最内周側部分の保持穴１７０の形状を変更して頂点部１７５ｃ付近に縦溝を形成するか、又は縦溝に相当する隙間をあえて形成するように頂点部１７５ｃの曲率半径を変更しても遠心分離性能には影響ない。

【0040】

図１２は本発明の第２の実施例に係るロータ６０の保持穴７０を中心線Ｅ１上方から見た図である。ロータ６０の保持穴７０の形状は外周側に２つの頂点部７５ａ、７５ｂを有し、内周側に１つの頂点部７５ｃを有する略三角形である。試料容器８０は、従来から用いられているものと同じであり、筒状部分の下側端部が閉鎖されて底部（図では見えない）が形成され、上側に断面形状が円形の開口と蓋部（共に図示せず）が設けられる。ここで、ロータ６０を基準に見て、試料容器８０の回転軸Ａ１に近いところの頂点部７５ｃの成す曲率半径Ｒ６とし、ロータの保持穴７０の最内周側の頂点部７５ａ又は７５ｂの成す曲率半径をＲ７とすると、Ｒ６＜Ｒ７の関係になるように形成される。このように形成すれば、試料容器８０の辺部８１ｃと、保持穴７０の頂点部７５ｃとの間に縦方向に連続する隙間が形成されることになり、図２～図６で示したような第一の実施例の縦溝４５と同じ効果を得ることができ、遠心分離運転後に試料容器８０を取り出しやすくなる。

【0041】

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能である。例えば上述の実施例では、収容チューブ穴が回転軸の軸線Ａ１に対して固定角に傾けられているアングルロータで説明したが、固定角は０°のいわゆるバーチカルロータでも本実施例でいうアングルロータの範疇に含まれる。さらに保持穴の下端部が半球状の底部（例えば曲率半径Ｒ４）の場合は、縦溝の下端位置は半球状部に到達するように形成しても良い。

【符号の説明】

【0042】

１ 遠心機 ２ 筐体 ３ チャンバ ３Ｂ （チャンバの）穴
４ ロータ室 ５ 駆動部 ６ モータハウジング ６Ａ 軸支持部
７ モータ ７Ａ 回転軸 ８ ダンパ ９ 断熱材
１０ ドア １１ 仕切り板 １２ クラウン １３ 操作表示部
３０ ロータ ３０Ａ～３０Ｄ ロータ ３１ ロータボディ
３１ａ 基体部 ３２ 開口部 ３３ 窪み部 ３４ ネジ穴
３５ 減肉部 ３６ クラウン穴 ３７ 円筒部 ４０ 保持穴
４０Ａ～４０Ｄ 保持穴 ４０’ （保持穴の）切削予定輪郭
４１ 円筒面 ４１ｂ 境界 ４２ 底面 ４３ 円弧面
４４、４４ａ～４４ｃ 開口 ４５ 縦溝 ４５ａ 上端
４５ｂ 下端 ４６ 縦穴 ４７ ロータカバー ４８ ハンドル
５０ 試料容器 ５１ 円筒部 ５１Ａ 開口部 ５２ 底部
５３ 円弧面 ５４ 試料 ５４ａ 液面 ５５～５８ 縦溝
５５ａ、５６ａ、５７ａ、５８ａ 上端
５５ｂ、５６ｂ、５７ｂ、５８ｂ 下端
６０ ロータ ６１ ロータボディ ７０ 保持穴
７５ａ～７５ｃ 頂点部 ８０ 試料容器 １３０ ロータ
１３１ ロータボディ １４０ 保持穴 １４１～１４３ 液圧
１４４ 遠心力 １４６ 隙間 １６０ ロータ １７０ 保持穴
１７５ａ～１７５ｃ 頂点部 ２０１ ドリル ２０２ エンドミル
２０２ａ エンド刃
Ａ１ 回転軸線 Ｂ１ 中心線 Ｃ１ 回転軸線
Ｅ１ 中心線 Ｒ１～Ｒ７ 曲率半径

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】