JPH08504122A - 定角複合遠心分離用ロータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 繊維強化された複合材料から製造され、セルホール（１８，５８，６６，７６）の外周縁部（２３，７８）をロータコア（１２，３２，６４，９２）の積層（１３，７０）を横切る方向に強化する手段を有する定角遠心分離用ロータ（１０，３０，６１，９０）を開示する。一実施例において、強化手段はロータコア（３２，９２）の周囲に巻回された素材である。別の実施例において、強化手段は各セルホール（６６）に接着された素材である。第３の実施例において、強化手段は繊維をロータ軸（１４）に対して斜状に指向させる積層（７０）の形成領域（７４）である。

Description

【発明の詳細な説明】 定角複合遠心分離用ロータ 発明の背景 発明の分野 本発明は遠心分離用ロータ全般に関し、より詳細には複合材料によって製造か つ強化された定角ロータに関する。 関連技術の説明 遠心分離機は、ウイルス、バクテリア、細胞、タンパク質のような異なる濃度 の物質及び他の組成物を分離かつ浄化するための医学的及び生物学的研究におい て一般的に使用される。遠心分離機は、通常１分当たり数万回転にて回転可能な ロータを有する。 遠心分離用ロータには主として連続流ロータ及び予備ロータの２種類がある。 連続流ロータはサンプルを受ける大きな中心空洞を有し、サンプルはこの中心空 洞に吸い込まれる。分離された流体が連続流ロータから吸い出される。この種の ロータの市場占有率は低い。 別種の遠心分離用ロータは予備ロータであり、本特許出願の主題である。予備 ロータは、遠心分離されるサンプルを含有するチューブ、即ちボトルを受けるた めの手段を有する。予備ロータは、一般的にサンプルチューブ、即ちボトルの指 向により分類される。垂直チューブロータはサンプルチューブ、即ちボトルを垂 直方向において、垂直ロータ軸に対して平行に把持する。定角ロータはロータ軸 に対して斜めにサンプルチューブ、即ちボトルを把持し、サンプルチューブの底 部が傾斜してロータ軸から離間し、遠心分離中の遠心力がサンプルをサンプルチ ューブ、即ちボトルの底部方向へ付勢する。揺動バケットロータは、ロータが停 止すると直立し、かつ遠心力によりチューブの底部を旋回させる旋回チューブキ ャリアを有する。 遠心分離用ロータの多くは金属製である。重量が肝要であるため、金属製遠心 分離用ロータに使用される素材は、一般的にチタン及びアルミニウムである。 遠心分離用ロータには繊維強化された複合構造も利用される。複合遠心分離用 ロータは、通常、エポキシ樹脂マトリックスに埋め込まれた炭素繊維の積層から 製造される。繊維は、ロータ軸に対して直角をなし多方向に延びる多層にて配置 される。そうしたロータの製造中に炭素繊維及び樹脂マトリックスが高圧及び高 温にて硬化され、高い剛性を備えるにも拘らず軽量のロータを形成する。米国特 許第４，７８１，６６９号及び第４，７９０，８０８号がこの種の構成の例であ る。繊維強化複合ロータはロータの周応力を増大させるため、更なる繊維強化複 合層により周囲を巻回されることもある。例えば、米国特許第３，９１３，８２ ８号及び第４，４６８，２６９号を参照されたい。 複合遠心分離用ロータは同等な金属ロータよりも強固かつ軽量であって、おそ らく同寸法のチタンロータよりも６０％軽く、アルミニウムロータよりも４０％ 軽い。複合ロータの軽量さは対照をなす金属ロータよりも遥かに小さな質量の慣 性モーメントと言い換えられる。複合ロータのより小さな慣性モーメントによっ て遠心分離処理の加速及び減速時間を短縮し、その結果、遠心分離の時間を速く する。更に、複合ロータは同等な金属ロータに比べて遠心駆動装置にかかる荷重 を軽減し、遠心分離機を駆動するモータが金属ロータよりも耐久性を有する。複 合モータは同一回転速度に対して金属ロータよりも質量の慣性モーメントが小さ いため、金属ロータよりも運動エネルギーが低いという利点も有し、これはロー タが故障した場合に遠心分離機の損傷を低下させる。複合ロータにおいて使用さ れる素材は、遠心分離において使用される溶剤の多くに対して耐食性を有する。 定角遠心分離用ロータにおいて、幾つかのセルホールが、通常、ロータ軸に対 して５〜４５度の角度にて機械加工され、即ちロータに形成される。セルホール は遠心分離されるサンプルを含有するサンプルチューブ、即ちボトルを受ける。 セルホールは、ロータの底部を貫通して延びるスルーホール又は底部を貫通する ことがないブラインドホールのいずれかである。スルーホールはブラインドホー ルよりも機械加工が容易であるが、サンプルチューブを収容かつ支持すべくセル ホールに挿入されたサンプルチューブホルダを使用することを必要とする。ブラ インドセルホールはセルホールの底部がサンプルチューブを支持するため、サン プルチューブホルダを必要としない。 遠心分離用ロータが積層複合材から構成される時、ブラインドセルホールは複 合層の剥離を生じさせ得る。鉛直軸遠心分離用ロータにおいて、複合層における 強化繊維は水平であり、ロータ軸に対して垂直である。これは遠心分離中に生じ る径方向遠心力に反応するのに最適の配置である。ブラインドセルホールを有す る定角複合ロータにおいて、複合層を横切る遠心力成分が存在する。遠心分離に おいて、サンプルチューブに対する遠心力はブラインドセルホールの外壁部及び 底壁部へ伝達される。ブラインドセルホールの底部への荷重は、セルホールの角 度及びサンプルチューブに作用する遠心力によって確定される方向及び強度を有 する下向きの力である。この下向きの力は繊維強化の水平層を分離しようとし、 この力が樹脂の強度を越えると、積層剥離が生じ得る。セルホールの底部におけ る横方向の強度を排除するためスルーホール構造を用いることができるが、スル ーセルホールには金属製のサンプルチューブホルダを付加することが必要であり 、これは各セルホールに作用する全荷重を増し、ロータに対する応力を増す。サ ンプルチューブホルダを備えたスルーホール構造は、ロータの重量及び遠心分離 に必要なエネルギーも増大させる。また、金属製チューブホルダは遠心分離中に 使用される腐食溶剤によって腐食し得る。 発明の要約 図示した実施例により、本発明は繊維強化された複合材料から製造される定角 遠心分離用ロータを提供する。ロータは、ロータ軸に対して垂直に指向する繊維 によって積層形成された多層の繊維強化複合材料から製造されるロータコア、斜 めにロータ軸方向へ傾斜した上部及び外周縁部を備えた底部を各々が有する１つ 又は複数のセルホール、ロータを遠心分離機のスピンドルに装着するためのハブ 若しくは他の手段及びロータ軸に対して斜状の繊維によりロータ軸に対して平行 にセルホールの底部の外周縁部を強化するための強化手段を有する。一実施例に おいて、当該強化手段はロータコアの周囲に卷回された繊維強化複合材料の強化 シェルである。別の実施例において、強化手段は各セルホールに接着された繊維 強化複合材料の強化カップである。第３実施例において、強化手段は積層の外周 縁部をロータ軸に対して斜状になすことによって設けられる。 本発明は繊維強化複合材料から定角遠心分離用ロータを製造する方法も有する 。この方法は、多方向に多層にて軸に対して垂直に指向され、かつ樹脂により接 着させられた繊維によって繊維強化複合材料の積層のロータコアを製造し、各々 がロータ軸に対して斜角をもって指向する２つ又はそれ以上のセルホールをロー タコア中に製造し、ロータ軸に対して斜状の繊維を有する繊維強化複合材料によ ってセルホールに近接したロータコアを強化する工程を有する。繰り返すと、セ ルホールの強化は外部強化層、内部強化カップ又は積層の斜状外周縁部のいずれ かである。 本発明は、別個のサンプルチューブホルダを設けて費用及び重量を増すことな く、複合材料から製造される定角遠心分離用ロータを提供する。本発明は、複合 材料のみを使用し、軽量、低エネルギー及び耐食性の点から複合材料のみからな る構造の利点を有し、また、積層剥離に関わる問題を解決する。 本明細書中に記載した特徴及び利点は包括的なものではなく、特に、本出願の 図面、明細書及び請求の範囲に照らし、当業者には多くの更なる特徴及び利点が 明らかであろう。更に、本明細書中で用いた表現は読み易さ及び説明目的のため に主として選択したものであって、発明の主題を詳述或いは限定するために選択 したものではなく、そうした発明の主題を判断するには請求の範囲を参照するこ とが必要であることに留意されたい。 図面の簡単な説明 図１は定角遠心分離用ロータの斜視図である。 図２は図１の遠心分離用ロータの断面図である。 図３Ａ及び３Ｂは強化シェルによりロータの外側を強化する本発明の一実施例 を示し、本発明の定角遠心分離用ロータのそれぞれ斜視図及び断面図である。 図４は図３Ａ及び３Ｂの製造中のロータの断面図である。 図５は図４のロータ及び同ロータの製造に使用される装置の斜視図である。 図６Ａ及び６Ｂは本発明の別の実施例を示し、強化カップによりロータのセル ホールを強化する本発明の定角遠心分離用ロータのそれぞれ斜視図及び断面図で ある。 図７Ａは図６のロータにおいて使用される強化カップの斜視図である。図７Ｂ は図６Ａ及び６Ｂのロータ及びその製造に使用される装置の斜視図である。 図８は本発明の更なる実施例を示し、複合積層の外周縁部をロータ軸に対して 斜状に指向させる本発明の定角遠心分離用ロータの断面図である。 図９Ａ及び９Ｂは不規則コア及び強化シェルを有する本発明の一実施例を示し 、本発明の定角遠心分離用ロータのそれぞれ斜視図及び断面図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図面中、図１〜９は本発明の幾つかの異なる好ましい実施例を示すものである 。以下の記載より、本発明の原理から逸脱することなく図示された構成及び方法 に基づく代置具体例を、当業者は実施可能である。 本発明の好ましい実施例においては、繊維強化された定角遠心分離用ロータ及 びこれに関連した製造方法について述べる。図１及び２において定角遠心分離用 ロータ１０を示す。ロータ１０は樹脂被膜された炭素繊維よりなり、かつ互いに 平行をなす数百の層１３により形成されたコア１２を有する。前記繊維の層はロ ータ１０の軸１４に対して直交するように延び、ロータが回転したときに発生さ れる遠心力に対する最適な強度を付与するようになっている。ロータ１０は遠心 分離器（図示略）のスピンドルに装着されたハブ１６を備え、同ハブ１６により ロータ１０が軸１４を中心に回転される。ロータ１０は６個のセルホール１８を 有し、各セルホール１８の軸線がロータの軸１４に対して角度２０をもって斜状 に交差している。全セルホール１８は望ましくはロータの軸線１４に対して同一 の角度２０をなすように配置されているが、これは必須要件ではない。しかしな がら、対称構造を実現するために、互いに対向するセルホール１８は同一角度を なすように配置されることが望ましい。各セルホール１８の底部２１に形成した 外周縁部２３は、以下に説明する手段によって強化されている。各セルホール１ ８には遠心分離されるための物質が収容されたサンプルチューブ、即ちサンプル ボトル２２が嵌着されている。ロータ１０の外周縁部２４は下縁２５が丸く面取 りされた円錐台形状をなす。 遠心分離作用中に、ロータ１０に発生する力は、特にセルホールの底部におけ る外周縁部２３においてロータのコア１２の層を互いに剥離するように働くが、 試料が力を分解させる。図２に示すように、遠心力Ｆはサンプルボトル２２及び その中身に作用する。セルホール１８はロータ１０の軸線１４に対して平行でな いため、遠心力はサンプルボトル２２をセルホール１８の底部２１に向けて下方 へと移動させようとする。この遠心力Ｆは２つの力成分Ｒ１及びＲ２に分解され る。力成分Ｒ１はセルホールの外壁に対して垂直に作用し、力成分Ｒ２は外壁に 対して平行に作用する。力成分Ｒ２はセルホール１８の底部上のサンプルボトル ２２の力であり、ロータ１０のコア１２の放射状繊維層を分離させようとする軸 方向下方への成分を有する。加えて、力成分Ｒ１はロータ１０のコア１２の放射 状繊維層を分離させようとする軸方向上方への成分を有する。これら軸方向に働 く力が、樹脂強化された物質よりなるコア１２の横方向の強度を上回った時、外 周縁部２３において剥離が発生する。 図３Ａ及び３Ｂは、下端が閉塞されたセルホールを有する定角ロータの問題点 を解決するための一実施例を示すものである。ロータ３０は、図１，２に示した ロータ１０と同様に製造されたコアを有する。加えて、ロータ３０はロータの外 周部に固着された樹脂強化物質からなる強化シェル３４を備えている。強化シェ ル３４は、ロータ軸１４に対して螺旋状に巻回された繊維を有し、これら繊維の うちの一部はロータコアの放射状繊維層を横切る方向に指向するように配置され ている。螺旋状に巻回された樹脂強化構造は、このシェルを強度において極めて 優れるものにしている。強化シェル３４はセルホールの外周部２３を包囲するよ うな形状をなしている。即ち、強化シェル３４はロータを強化するため積層を横 切る方向にて高応力領域２３の上下に延びている。即ち、強化シェル３４は上部 及び底部からロータコアの積層を締付し、セルホール１８の底部の外周縁部２３ においてロータコアの剥離を防止している。 図３Ａ及び３Ｂに示す強化シェル３４はロータの上面側にてロータの上部に延 びている。しかし、強化シェルは図３Ｂに示すほど上方に延びる必要はない。外 周縁部２３に横方向の強度を付与するには、強化シェルは領域２３の上下点まで 延びる必要がある。図３Ｂのロータにおいて、これはロータの側面のほぼ半ばま で上方にシェルを延ばすことによって可能である。即ち、強化シェルはセルホー ルの底部の外周縁部２３の半径３８よりも小さな半径を有するよう径方向におい て内方へ延びている。 ロータ３０の強化シェル３４の製造方法を図４，５に示す。まず、ロータコア は、ロータ軸に対して直角をなす単一方向の炭素繊維／エポキシのプリプレグネ ート（prepregnate）されたテープの数百の層を積層形状にすることによって形 成される。テープは長手方向に連続した繊維から生成され、エポキシ樹脂によっ て被膜されている。通常のテープは厚さが約０．０１０インチ（０．２５４ｍｍ ）であり、重量％にして繊維が６５％、樹脂が３５％である。テープは切断され 、 所定の繰返し角を割り出され、ロータの高さに積重される。そして、このスタッ クは鋳型に配置され、ソリッドビレットを形成すべく高温にて圧力を加えて硬化 される。そして、ビレットは軸がテープ面に対して直角になす状態にてほぼロー タコアの形状に機械加工される。 ビレットは加工された後、図４に示す形状４０を有し、樹脂浸漬された繊維の 連続フィラメントをビレットの外周に螺旋状に卷回することによって強化シェル ３４を付加する準備が整う。図５に示す装置は、炭素繊維フィラメントを樹脂に 浸漬し、加工されたビレットの外側に炭素繊維テープを卷回するため使用される 。ロータビレット４０は２つの円板４２，４４の間に挟持され、回転スピンドル ４６に配置される。スピンドル４６が回転すると、フィラメント４８がロータに 対して螺旋状に卷回される。フィラメント４８はスプール５０によって供給され 、樹脂槽５２に浸漬される。コンピュータ制御のボビン５４は垂直２方向に移動 し、回転ロータ４０の表面へフィラメントを案内する。好ましくは、ロータ４０ におけるフィラメント４８の卷回パターンは上部及び底部において休止遷移（dw ell transition）をなす螺旋状である。フィラメント４８を卷回して強化シェル ３４を形成する要目は、フィラメントの配置が外周ではなく、ロータコアの繊維 層面に対して斜角をなすことである。強化シェルの螺旋状卷装によって、積層ロ ータコア面及びロータ軸に対して、その繊維は斜状に（垂直でも平行でもなく） 配置される。好適には、少なくとも５層ものフィラメント４８がロータ４０に卷 回され、強化シェルを構成する。巻回後、フィラメント層は硬化され、剥離を防 止すべく積層コアの放射状層をコア層を横切る方向に強化する剛性シェル３４を 形成する。 樹脂浸漬フィラメントをロータビレットの外側に卷回せずに強化シェル３４を 形成する別の方法がある。１つの方法では樹脂浸漬フィラメントではなく単一方 向の炭素繊維によりプリプレグネートされたテープを用いる。テープをロータビ レットに卷回する処理は上記のフィラメント４８の巻回に類似しているが、テー プは樹脂に浸漬されず、テープ幅がより広いためパスは少なくて済む。 強化シェル３４を製造する更に別の方法では、樹脂トランスファー成形が追随 する巻回フィラメント又はテープではなく編組巻装を用いる。編組巻装はチュー ブソックスに類似し、編成又は同様の処理によって炭素又は他の繊維からロータ ビレットの外側に相応する形状に製造され、巻装された繊維はロータ軸に対して 斜状をなす。編組巻装はロータビレットに施され、双方とも鋳型に挿入される。 そして、鋳型に樹脂が注入され、編組巻装及びロータビレットの外側を飽和させ る。樹脂及び編組巻装が強化シェル３４を形成する。 強化シェル３４の製造後、ロータは図３Ｂに示すように最終的な寸法に加工さ れる。幾つかのセルホール５８とともにハブ５６が製造される。ハブ５６はロー タの底部に開口した円筒孔５７及びめねじ５９を有し、双方ともロータ軸１４に 対し同心をなす。セルホール５８はロータの平衡を維持するためロータ軸１４の 周囲に対称をなすように間隔を設けられる。強化シェル３４における繊維は積層 コアの放射状層に対し斜状をなすため、定角にて遠心分離するサンプルによって 領域２３において積層を横切る方向の荷重を受ける。ロータコア３２を構成する 樹脂被膜された炭素繊維の層１３は、図３Ｂ（同様に図６Ｂ，８）に示す層のよ うに実際よりも数が少なく、厚いということに留意されたい。 上記したような斜状繊維の強化シェルは別種の複合遠心分離用ロータを強化す るのにも有用である。複合遠心分離用ロータは樹脂及び切断された炭素繊維の混 合物を射出成形又は圧縮成形することによっても製造可能である。そうしたロー タでは不規則方向の繊維を有し、これは積層複合ロータに比べてロータ軸に平行 にロータの強度を向上させるが、径方向におけるロータの強度を低下させる。斜 状繊維の強化シェルを成形複合ロータの外側に付加すると、半径応力及び周応力 と同時にロータに沿った強度も高める。こうして、本発明の別の実施例は外部強 化シェル３４を備えた成形複合ロータである。この実施例は図９Ａ，９Ｂにおけ るロータ９０として、かつ強化シェル３４に包囲された不規則指向の繊維のコア ９２を有するものとして示されている。 ロータコアを強化する更なる方法を図６Ａ，６Ｂ，７Ａ，７Ｂに示している。 ロータ６１を製造するこの方法では、遠心分離にてサンプルが発生させる下向き の力を有し、かつ強化カップ６０の円筒壁に沿ってロータコアの広い領域へ剪断 力を伝達する強化カップ６０を用いる。強化カップ６０はロータコア６４におい てブラインドホール６２に接着され、ロータコアと同一の繊維強化複合材料から 製造される。強化カップの内側はロータのセルホール６６を付与する。 この方法を用いてロータを構成するには、上記の強化シェルの方法のように、 まず、樹脂被膜された炭素繊維の数百の平行層１３のビレットが製造される。ビ レットは形成後に型加工され、強化カップ６０を収容するブラインドホール６２ が穿設される。強化カップ６０は図７Ｂに示すように、樹脂浸漬繊維の連続フィ ラメント又はテープを円筒状マンドレル６８に螺旋状に卷回することによって製 造される。強化カップを卷回するのに使用する装置は上記の装置と同一である。 巻回後、フィラメントによって卷回された円筒状シェルは硬化され、２つの強化 カップ６０を形成すべく二等分に切断され、その１つを図７Ａに示している。各 強化カップ６０の外部はロータ６４のブラインドホール６２に嵌合するように加 工される。そして、カップ６０はホール６２の内側に配置され、構造用接着剤に よりロータ６４に接着される。螺旋状に配置された強化カップ６０の繊維はセル ホールに沿ってロータを強化する。強化カップ６０は領域２３にて積層ロータを 剥離する可能性がある力を有し、この力を広い領域に分散する。 強化カップが設置されるホールは図６Ｂに示すブラインドホール６２以外のも のを採用することも可能である。ロータコアを貫通して穿設し、このスルーホー ルの側面に強化カップを設置かつ接着することも可能である。この実施例におい ては当然なことに、強化カップにかかる全ての力はボンディング層における剪断 力を介してロータコアに伝達される。 また、強化カップ６０は図６Ｂに示すようにセルホールの上部まで延びていな くともよい。ロータコアを貫通して穿設し、底部からセルホールのほぼ半分の深 さまで座ぐりすることも可能である。そして、図６Ｂの強化カップ６０のほぼ半 分の高さを有する強化カップを下から設置し、端ぐり穴に接着することが可能で ある。 図８に本発明の更に別の実施例を示している。ここでは、ロータ軸に平行をな す方向へのセルホールの強化は、積層複合層の外周縁部をロータ軸に対して斜状 に（垂直でも平行でもなく）指向させることによりなされている。ロータの積層 ７０は、セルホール７６の外周縁部７８の半径以下の半径７２まで、ロータ軸１ ４から径方向に延びている。半径７２の外側において、層７４が下方に形成され 、セルホール７６における物体の下向きの荷重（図２の力Ｒ₂）を吸収できるよ う、同領域にて繊維を指向させている。斜状層７４の領域にはセルホール７６の 外縁７８が含まれるが、これはロータ軸に対する最大応力点であることに起因す る。 斜状層７４の領域はロータビレットの硬化処理中に形成される。単一方向の炭 素繊維／エポキシによりプレプレグネートされたテープの数百の層が、繊維をロ ータ軸に対して全て垂直な平面にて繊維を多様な方向に指向させ、ロータの高さ まで積重させられる。そして、このスタックは鋳型に配置され、ソリッドビレッ トを形成すべく高温にて圧力を加えて硬化される。この鋳型は、半径７２までロ ータ軸に対して直角に延び、次に下方へ湾曲する床板を有している。上板はテー プ層の外縁を下方に圧搾する咬合面を有している。そして、ビレットはロータコ アの形状に加工される。繊維の最大曲率はロータ軸に対する垂直面から約３０度 である。斜状層領域７４は図８に示すように下方でなく上方に湾曲することも可 能であるが、下方に湾曲しているほうが好ましい。 ここで開示した本発明は、繊維強化された複合材料から製造される新規かつ有 利な定角遠心分離用ロータ及びその製造方法を提供することが上記より明らかで ある。上記では本発明の例示的方法及び実施態様のみを開示かつ記載するに過ぎ ない。当業者には理解されようが、本発明は、本発明の趣旨又は不可欠な特性か ら逸脱することなく、ある特定の他の形態にても具体化可能である。例えば、セ ルホールの高応力領域を強化する３つの手段、即ち強化シェル、強化カップ及び 斜状外部層を組み合わせて使用し、１つのみの手段を介して可能なロータ以上に ロータを強化することが可能である。 従って、本発明の開示は、以下の請求の範囲に示した本発明の範囲を例示する ものであって、限定するものではない。

【手続補正書】特許法第１８４条の８ 【提出日】１９９４年７月１９日 【補正内容】 補正書 １回目の意見書に対する回答として、本出願人は同封の差し替え頁に示すよう に請求の範囲を補正する。 図７Ｂがロータではなく強化カップを示すことを明示すべく、６頁の３１〜３ ２行（翻訳文では５頁の１６行）を補正する。 差し替えの６頁及び１６〜２２頁（翻訳文では２頁及び３〜７頁）を同封する 。 したものではなく、そうした発明の主題を判断するには請求の範囲を参照するこ とが必要であることに留意されたい。 図面の簡単な説明 図１は定角遠心分離用ロータの斜視図である。 図２は図１の遠心分離用ロータの断面図である。 図３Ａ及び３Ｂは強化シェルによりロータの外側を強化する本発明の一実施例 を示し、本発明の定角遠心分離用ロータのそれぞれ斜視図及び断面図である。 図４は図３Ａ及び３Ｂの製造中のロータの断面図である。 図５は図４のロータ及び同ロータの製造に使用される装置の斜視図である。 図６Ａ及び６Ｂは本発明の別の実施例を示し、強化カップによりロータのセル ホールを強化する本発明の定角遠心分離用ロータのそれぞれ斜視図及び断面図で ある。 図７Ａは図６のロータにおいて使用される強化カップの斜視図である。図７Ｂ は図６Ａ及び６Ｂの強化カップ及びその製造に使用される装置の斜視図である。 図８は本発明の更なる実施例を示し、複合積層の外周縁部をロータ軸に対して 斜状に指向させる本発明の定角遠心分離用ロータの断面図である。 図９Ａ及び９Ｂは不規則コア及び強化シェルを有する本発明の一実施例を示し 、本発明の定角遠心分離用ロータのそれぞれ斜視図及び断面図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図面中、図１〜９は本発明の幾つかの異なる好ましい実施例を示すものである 。以下の記載より、本発明の原理から逸脱することなく図示された構成及び方法 に基づく代置具体例を、当業者は実施可能である。 本発明の好ましい実施例においては、繊維強化された定角遠心分離用ロータ及 請求の範囲 １．ロータ軸に対して垂直に配置されるとともに樹脂によって接着された層を備 えた繊維強化複合材料の積層を有し、斜角にてロータ軸方向に傾斜した上部とロ ータ軸からの第１の半径において配置された外周縁部を備えた底部とを有する少 なくとも１つのヤルホールを有するロータコアと、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段と、 前記の少なくとも１つのヤルホールの底部の外周縁部に近接したロータコアを ロータ軸に平行をなす方向へ強化し、ロータ軸に対して斜状をなす斜状繊維の領 域を有する繊維強化複合材料を備え、同斜状繊維の領域が当該の少なくとも１つ のセルホールの底部の外周縁部の上方及び下方かつ内周縁に延びる強化手段とを 備えるとともに、回転の鉛直軸であるロータ軸を有する定角遠心分離用ロータ。 ２．前記強化手段がロータコアの周縁部を覆うように当該の少なくとも１つのセ ルホールの底部の外周縁部の上方及び下方に延びる繊維強化複合材料の強化シェ ルを有し、同強化シェルがロータ軸方向へ内周縁にて第１半径よりも小さい半径 領域に延びる上端と下端とを有する請求項１に記載の遠心分離用ロータ。 ３．前記強化シェルの繊維がロータコアの周囲に螺旋状に配置された請求項２に 記載の遠心分離用ロータ。 ４．前記強化手段がロータのコアに接着され、かつ少なくとも１つのセルホール の底部を形成する繊維強化複合材料の強化カップを有する請求項１に記載の遠心 分離用ロータ。 ５．前記各強化カップの繊維が同カップの前後軸に対して螺旋状に卷回された請 求項４に記載の遠心分離用ロータ。 ６．前記強化手段は繊維がロータ軸に対して斜状をなす繊維強化複合材料の積層 領域を有し、同領域がロータの外周縁領域に配置された請求項１に記載の遠心分 離用ロータ。 ７．前記複合材料強化の積層がロータ軸に対して垂直な平面上を第１半径よりも 小さな第２の半径領域まで延び、同第２半径領域から外側へ向かってロータ軸に 対して斜状に延びる請求項６に記載の遠心分離用ロータ。 ８．繊維強化された複合材料からなり、斜角にてロータ軸方向に傾斜した開放上 部と、ロータ軸から第１半径にて配置された外周縁部を備えた底部とを有する少 なくとも１つのセルホールを有するロータコアと、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段と、 前記ロータコアの周縁部を覆うように少なくとも１つのヤルホールの底部の外 周縁部の上方及び下方に延び、ロータ軸に対して斜状をなす繊維を有し、ロータ 軸方向へ内周縁にて第１半径よりも小さい半径領域に延びる上端と下端とを有す る繊維強化複合材料の強化シェルと を備えるとともに、回転の鉛直軸であるロータ軸を有する定角遠心分離用ロータ 。 ９．前記ロータコアは層をロータ軸に対して垂直に配置した繊維強化複合材料の 多層からなる請求項８に記載の定角遠心分離用ロータ。 １０．前記ロータコアが樹脂と、不規則に指向する切断炭素繊維との混合物から なる請求項８に記載の定角遠心分離用ロータ。 １１．ロータ軸に対して垂直に配置されるとともに樹脂によって接着された層を 備えた繊維強化複合材料の積層を有し、斜角にてロータ軸方向に傾斜した上部と 外周縁部を備えた底部とを有する少なくとも１つのヤルホールを有するロータコ アと、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段と、 前記少なくとも１つのヤルホールの底部を形成し、ロータコアに接着され、繊 維強化された複合物からなり、その繊維が少なくとも１つのヤルホールの底部の 外周縁部をロータコアの積層を横切る方向へ強化するように指向させた強化カッ プと を備えるとともに、回転の軸であるロータ軸を有する定角遠心分離用ロータ。 １２．繊維強化された複合材料の積層を有するロータコアであって、同繊維は多 層にて指向されるとともに樹脂によって接着され、同ロータコアは斜角にてロー タ軸方向に傾斜した上部とロータ軸から第１半径にて配置された外周縁部を備え た底部とを有する少なくとも１つのヤルホールと、積層がロータ軸に対して垂直 な平面上を延びる内部領域と積層がロータ軸に対して斜状に延びる外部領域とを 有し、同第１半径がロータコアの外部領域内に存在し、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段を備えた回転の軸である ロータ軸を有する定角遠心分離用ロータ。 １３．軸に対して垂直に配置されるとともに樹脂によって接着された層によって 繊維強化された複合材料の積層のロータコアを製造し、 ロータ軸に対して斜状に指向され、かつ外周縁部を備えた底部を有する少なく とも１つのヤルホールをロータコア中に形成し、 前記の少なくとも１つのセルホールの底部の外周縁部に近接したロータコアを 、少なくとも１つのヤルホールの底部の外周縁部の上方及び下方かつ内周縁に延 びる領域において、軸に対して斜状をなす繊維を有する繊維強化複合材料にて強 化する 工程を有することを特徴とする繊維強化複合材料から定角遠心分離用ロータを製 造する方法。 １４．前記ロータコアを強化する工程は繊維強化複合材料の強化シェルをロータ コアの周囲に接着する工程を有し、同強化シェルの繊維がロータコアの積層を横 切る方向にロータコアを強化するように指向された請求項１３に記載の定角遠心 分離用ロータの製造方法。 １５．前記ロータコアを強化する工程は、繊維強化複合材料の強化カップを製造 し、同強化カップをロータコアに接着して少なくとも１つのヤルホールの底部を 形成する工程を有し、同強化カップの繊維がロータコアの積層を横切る方向にロ ータコアを強化するように指向された請求項１３に記載の定角遠心分離用ロータ の製造方法。 １６．前記ロータコアを強化する工程は積層の外周縁領域を軸に対して斜状をな すように形成する工程を有し、同外周縁部における繊維が軸に対して平行をなす 方向にロータコアを強化するように指向された請求項１３に記載の定角遠心分離 用ロータの製造方法。 【手続補正書】 【提出日】１９９５年７月１８日 【補正内容】 （１）明細書第６頁第２３行の「セルホール」の記載を「セルホール１８」と補 正する。 （２）同第１０頁第５行の「強化カップ」の記載を「強化カップ６０」と補正す る。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 カッシングハム，ウィリアム ジェー. アメリカ合衆国 95949 カリフォルニア 州 グラス バレー ブルーワー ロード 18678

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．繊維強化された複合材料の積層から製造されたロータコアであって、前記繊 維は多層にてロータ軸に対して垂直に指向されるとともに樹脂によって接着され 、同ロータコアは斜角にてロータ軸方向に傾斜した上部と外周縁部を備えた底部 とを各々が有する１つ又は複数のセルホールを有し、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段と、 前記セルホールの底部の外周縁部に近接したロータコアをロータ軸に平行をな す方向へ強化し、ロータ軸に対して斜状をなす繊維を有し、かつセルホールの底 部の外周縁部を包囲する繊維強化複合材料を有する強化手段と を備えた回転軸を有する定角遠心分離用ロータ。 ２．前記ロータ軸は上下に延び、強化手段がロータコアの周縁部を覆うようにセ ルホールの底部の外周縁部の上方及び下方に延びる繊維強化複合材料の強化シェ ルを有する請求項１に記載の遠心分離用ロータ。 ３．前記強化シェルの繊維がロータコアの周囲に螺旋状に卷回された請求項２に 記載の遠心分離用ロータ。 ４．前記強化手段がロータのコアに接着され、かつ各セルホールの底部を形成す る繊維強化複合材料の強化カップを有する請求項１に記載の遠心分離用ロータ。 ５．前記各強化カップの繊維が同カップの前後軸に対して螺旋状に卷回された請 求項４に記載の遠心分離用ロータ。 ６．前記強化手段は繊維がロータ軸に対して斜状をなす繊維強化複合材料の積層 領域を有し、同領域がロータの外周縁領域に配置された請求項１に記載の遠心分 離用ロータ。 ７．前記複合材料強化の積層がロータ軸に対して垂直な平面上を半径領域まで延 び、同半径領域から外側へ向かってロータ軸に対して斜状に延びる請求項６に記 載の遠心分離用ロータ。 ８．繊維強化された複合材料から製造され、斜角にてロータ軸方向に傾斜した上 部と、外周縁部を備えた底部とを各々が有する１つ又は複数のセルホールを有す るロータコアと、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段と、 前記ロータコアの周縁部を覆うようにセルホールの底部の外周縁部の上方及び 下方に延び、ロータ軸に対して斜状をなす繊維を有する繊維強化複合材料の強化 シェルと を備えた回転鉛直軸を有する定角遠心分離用ロータ。 ９．前記ロータゴアは繊維を多層にてロータ軸に対して垂直に指向させた繊維強 化複合材料の多層から製造される請求項８に記載の定角遠心分離用ロータ。 １０．前記ロータコアが樹脂と、不規則に指向する切断炭素繊維との混合物から 製造される請求項８に記載の定角遠心分離用ロータ。 １１．繊維強化された複合材料の積層から製造されたロータコアであって、同繊 維は多層にてロータ軸に対して垂直に指向されるとともに樹脂によって接着され 、同ロータコアは斜角にてロータ軸方向に傾斜した上部と外周縁部を備えた底部 とを各々が有する１つ又は複数のセルホールを有し、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段と、 前記各セルホールの底部を形成し、ロータコアに接着され、繊維強化された複 合物から製造され、その繊維がセルホールの底部の外周縁部をロータコアの積層 を横切る方向へ強化するように指向させた強化カップと を備えた回転軸を有する定角遠心分離用ロータ。 １２．繊維強化された複合材料の積層から製造されたロータコアであって、同繊 維は多層にて指向されるとともに樹脂によって接着され、同ロータコアは斜角に てロータ軸方向に傾斜した上部と外周縁部を備えた底部とを各々が有する１つ又 は複数のセルホールと、積層がロータ軸に対して垂直な平面上を延びる内部領域 と積層がロータ軸に対して斜状に延びる外部領域とを有し、セルホールの底部の 外周縁部がロータコアの外部領域内に存在し、 前記ロータを遠心分離機のスピンドルに装着する手段を備えた 回転軸を有する定角遠心分離用ロータ。 １３．多層にて軸に対して垂直に指向されるとともに樹脂によって接着された繊 維によって繊維強化された複合材料の積層のロータコアを製造し、 各々がロータ軸に対して斜状をなすように指向され、かつ外周縁部を備えた底 部を有する１つ又は複数のセルホールをロータコア中に形成し、 前記セルホールの底部の外周縁部に近接したロータコアを、ロータ軸に対して 斜状をなす繊維を有するとともに、セルホールの底部の外周縁部を包囲する繊維 強化複合材料にて強化する 工程を有することを特徴とする繊維強化複合材料から定角遠心分離用ロータを製 造する方法。 １４．前記ロータコアを強化する工程は繊維強化複合材料の強化シェルをロータ コアの周囲に接着する工程を有し、同強化シェルの繊維がロータコアの積層を横 切る方向にロータコアを強化するように指向された請求項１３に記載の定角遠心 分離用ロータの製造方法。 １５．前記ロータコアを強化する工程は、繊維強化複合材料の強化カップを製造 し、同強化カップをロータコアに接着して各セルホールの底部を形成する工程を 有し、同強化カップの繊維がロータコアの積層を横切る方向にロータコアを強化 するように指向された請求項１３に記載の定角遠心分離用ロータの製造方法。 １６．前記ロータコアを強化する工程は積層の外周縁領域をロータ軸に対して斜 状をなすように形成する工程を有し、同外周縁部における繊維がロータ軸に対し て平行をなす方向にロータコアを強化するように指向された請求項１３に記載の 定角遠心分離用ロータの製造方法。