JPS6236531Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

この考案は遠心分離機、特に騒音を生ずること
なく、冷却用の空気を有効に吸込むことができる
遠心分離機に関するものである。 ケース内に回転体を取り付け、この回転体に対
して試料容器等を装着し、回転体を高速度で回転
させることにより、試料容器等に収容された試料
に対して遠心分離操作を行なわせ各種の試験に供
するために遠心分離機が使用されている。この種
の遠心分離機においては、ケース内で高速度で回
転される回転体部分に回転用のモータで生じた熱
が回転軸を通じて伝達されるために回転体部分が
高温になり、さらに試料容器等が空気との摩擦に
よつて熱を発生する。これらの熱によつて試料容
器等に収容された試料が熱変化を起すおそれがあ
るので、この種の遠心分離機ではケースの蓋体に
対して空気吸入開口を形成し、この空気吸入開口
から冷却用の空気を導入し、この空気を回転体に
対して吹きつけて冷却することが行なわれてい
る。特にヘマトクリツト値を測定する場合には、
回転体を例えば12000rpmという高速度で回転さ
せるために充分な空気を空気吸入開口から流入さ
せる必要がある。 このような空冷動作に際して空冷式遠心分離機
においては蓋体に形成される空気吸入開口が冷却
に充分な量の空気を吸入可能であると共に、空気
の流入に際して騒音を生ずることがなく、又、ケ
ース内における回転部分から発生する騒音を外部
に放出しないような形状構造であることが望まし
い。 最初に従来使用されている空冷式遠心機におい
て空気吸込孔付近から騒音が発生する原因を図面
を参照して説明し、その後にこの考案の遠心分離
機について説明を展開する。第１図は従来使用さ
れている遠心分離機の構成を示すもので、１はケ
ースを示し、ケース１の上板１ａには大きい開口
が形成されると共にその開口を蓋する蓋体２がケ
ース１に蝶番３により回転自在に取付けられてい
る。ケース１内において内槽４がこの開口を塞ぐ
ように上板１Ａに取付けられる。内槽４の底板
と、ケース１の底板との間の中央部にはモータ５
が配設され、モータ５は例えば振動が伝わらない
ようにケース１の側壁に取付けられた支持板６
と、モータ５のブラケツトに一体に形成されたフ
ランジ７との間にコイルスプリング８を用いて弾
性的に保持されている。 このモータ５の回転軸９は内槽４の底板に形成
された中心孔を通じて内槽４内に突設され、回転
軸９の突設部分に回転体１０が取り外し可能に取
付けられる。回転体１０は回転軸９の突設部分に
対してつまみ１１により固定されるように構成さ
れる。回転体１０に容器１２が取り外し自在に取
付けられ、この容器１２は遠心分離される試料が
収容可能な構造となつている。 空気吸入開口１３は回転体１０の回転中心に対
向した蓋体２の位置に蓋体２の板面を貫通して形
成される。回転体１０に装着された容器１２に収
容される試料に対して遠心分離操作を行なわせる
ためにモータ５を回転させると、回転体１０及び
これに装着された容器１２が高速度で回転する。
この回転により回転体１０及び容器１２に接触し
ている空気は回転軸９の中心に対して半径方向の
外方に遠心力により流動される。従つて回転体１
０の回転中心部に空気が存在しなくなり、この部
分が外部に対して負圧になる。このために空気吸
入開口１３を通じて外部より空気が吸い込まれ、
この吸込まれた空気が回転体１０の回転中心部に
供給され、この部分から回転体１０に沿つて半径
方向の外方に移動しながら回転体１０及び容器１
２部分を冷却する。 回転体１０の遠心力で回転体１０の半径方向の
外側に移動した空気は内槽４の内周面にそつて回
転し、内槽４内に渦を形成する。この空気は内槽
４の内周面に形成された排気孔１４を通じてケー
ス１内に侵入し、ケース１の下部に設けられてい
る消音通路１５を通じてケース１の外部に排出さ
れる。このようにして空気吸入開口１３から吸込
まれた空気が内槽４内を通過する過程で回転体１
０や容器１２を冷却し、これらを冷却することに
より温度が上つた空気はケース１から外部に放出
される。 第１図に示すような構造の遠心分離機に対して
空気吸入開口１３から吸込まれる空気１６が遠心
分離機内でどのような流路を取つて分岐流通し、
互に衝突して渦を発生し最終的にケース１から外
部に放出されるかについて考案者は具体的な実測
を行なつた。 その結果、空気吸入開口１３から吸込まれる空
気１６は回転体１０に対してその中心部分で最初
に接触し、回転体１０の表面に沿つて半径方向外
側に第１図で１７に示す流路をとつて流れる。回
転体１０の外縁部に達した空気流路は二つに分岐
して一方は排気孔１４を通つて外箱１の下部に流
入する。他の空気の分岐流は蓋体２方向に分流
し、蓋体２の内面に沿つて流れる空気流１９とな
る。 この空気流１９は空気吸入開口１３方向に集中
するように流れるために、空気吸入開口１３部分
で吸込まれてくる空気流１６と衝突することにな
る。この空気吸入開口１３近傍での空気の衝突に
よつて渦が発生し、この渦が騒音の原因となる。
又実験の結果、空気吸入開口１３の内周の形状に
よつても渦が発生することがあり、この渦も騒音
の原因となることが明らかにされた。 このように遠心分離機においては、その空気吸
入開口１３部分の形状構造が発生する騒音に大き
な影響を及ぼすので、この騒音を減少させるため
に空気吸入開口１３の部分の形状構造には各種の
ものが提案されている。 第２図にその断面形状を示すものが提案されて
いる遠心分離機の空気吸入開口部分の一例であ
る。（実公昭57−057810参照）。この提案されてい
る遠心分離機の空気吸入開口１３は蓋体２の内面
より回転体１０側に突出した内径Ｄ、長さＨの空
気流路を有する形状に形成される。蓋体２の内面
より回転体１０側に突出した部分２２の外周面は
その内端より蓋体２の内面に近づくに従つてその
径が漸次増大するように傾斜面２３が形成され
る。この傾斜面２３はゆるやかに内側に引込ま
れ、この傾斜面２３に沿つて空気がなめらかに流
れるように流線形に近い形状に形成されている。 実験によると、傾斜面２３の曲率半径Ｒは1/2
Ｄ以上とすることが効果的であり、Ｒ＝Ｄ程度で
望ましい結果が得られる。更に第２図に示すよう
に空気吸入開口１３の吸込口付近、つまり蓋体２
の表面側の端部内周面にも傾斜面２４を形成し、
この端部内周面は外側に近ずく程径が大きくなる
ような傾斜面２４とし、この傾斜面２４の曲率半
径ｒは1/4Ｄ以上に設定するのが好ましく、1/7Ｄ
以上から効果が得られることが確認された。 このような形状にすると蓋体２の内面２ａに沿
つて流れる空気１９は傾斜面２３に沿つてなめら
かに曲げられ、この曲げられた空気の流れ２５は
空気吸入開口１３より吸込まれる空気１６の流れ
とほゞ一致するような流れとなる。従つてこの蓋
体の内面に沿う空気１９と吸込まれる空気１６と
がぶつかり合つて渦及び騒音を発生するようなお
それはない。又孔１３の外端部にも傾斜面２４が
形成されているので外部より吸込まれる空気が円
滑に孔１３に入つて騒音を発生するおそれはな
い。 実験の結果、第２図に示した形状においてその
流路長Ｈを22mm、外径を40mm、実効径Ｄを13mm、
傾斜面２３の曲率半径を15mm、傾斜面２４の曲率
半径を10mmとした場合、回転速度12000rpmでの
空気吸入開口１３より発生する騒音をＡ特性で測
定した結果は82.8ホーンが得られた。更にこれと
同一形状でたゞ傾斜面２４の曲率半径を５mmとし
た場合は同一条件で測定した騒音は82.2ホーンと
更に小さくなつた。全く同一条件下で第１図に示
す形状で空気吸入開口１３の内径を13mm、蓋体２
の厚味を８mmとして測定して得られた騒音は87.9
ホーンであつた。このように第２図に示した構成
によれば騒音を第１図に示したものより６ホーン
以上も小さくすることができる。 一般に空気吸入開口１３の内径を小さくすると
遠心分離機内部で発生する騒音が空気吸入開口１
３を通して外部に漏れることを防止することがで
きる。しかし空気吸入開口１３の内径を小さくす
ると空気吸入開口１３を通過して流入する空気の
速度が上昇するために、空気吸入開口１３の近傍
で生ずる騒音が大きくなる。又空気吸入開口１３
の内径が小さいと、流入空気抵抗が増大して空気
の単位時間当りの流入量が減少し、回転体１０や
容器１２に対する冷却効果が低下することにな
る。 他方、空気吸入開口１３の内径を大きくする
と、空気吸入開口１３部分を通過する空気の速度
が減少するために、この部分で発生する騒音は減
少する。この場合流入空気量は増大するので、回
転体１０や容器１２に対しての冷却効果は増大す
る。しかし、この場合には遠心分離機のケース内
で発生する騒音が外部に漏れる割合が増大するこ
とになる。 この騒音の外部への漏れを減少させるために、
第３図に示すように蓋体２の上面側に側方に延長
して空気吸入開口１３につながるカバー３１を形
成することも提案されている。しかしこのカバー
３１部分を長くすると騒音の漏れは減少するが、
空気抵抗が増大して空気の流入量が減少し、冷却
効果が低下する。逆にこのカバー３１を短かくし
てキヤツプ状にすると、空気の流入量は増大する
が騒音抑制効果が低下すると共に、空気吸入開口
１３の入口近傍で空気流路が屈曲するので乱流が
発生し、新たな騒音を発生することがある。 第２図に示す構造のものでも流路長Ｈを長くす
ると騒音の外部への漏れ量を減少させることがで
きるが、突出した部分２２が回転体１０に接触す
ることは許されないので流路長Ｈを長くすること
にも限度がある。 この考案はすでに提案されている遠心分離機の
各種の空気吸入開口部分の構造における欠点を解
決し、流入空気量を減少させることなく、且つ遠
心分離機のケース内で発生する騒音の外部への漏
れ量を減少させ、又空気吸入開口部分での騒音の
発生を抑制することを可能とした遠心分離機を提
供するものである。 この考案はケース内に配設された回転体を被う
ようにしてケースに取り付けられた蓋体に対して
その回転体に対向する位置に空気吸入開口が形成
され、この空気吸入開口を通してケース内に吸入
される空気流によつて回転体が空冷されるように
構成された遠心分離機に対して適用される。この
考案の遠心分離機においては空気吸入開口が互に
隔離された複数個の吸入孔で構成されていて、こ
れら複数個の吸入孔は蓋体の内面から回転体方向
に突出して配設され、その実効内径がｄ、流路長
がＬに形成され、且つ実効内径ｄと流路長Ｌ間に
は1.2＜Ｌ／ｄ≦4.0なる条件が設定されている。 以下この考案の遠心分離機をその実施例に基づ
き図面を使用して詳細に説明する。 第４図はこの考案の遠心分離機の実施例の装置
全体の構成を示す断面図で空気吸入開口１３は外
形が筒状に形成され、蓋体２の回転体１０と対向
する位置に回転体１０方向に突出するようにして
取り付け可能な構造となつている。この空気吸入
開口１３は互に隔離され、それぞれの実効内径が
ｄで流路長がＬの複数個の吸入孔の集合体として
構成されている。 この考案の第１の実施例においては、その空気
吸入開口１３部分は第５図に斜視的に示すような
構造となつている。即ち空気吸入開口１３を構成
する円筒体がその円形開口３５を三等分するよう
に仕切板３６−１〜３６−３によつて仕切られ、
この仕切板３６−１〜３６−３が回転体１０方向
に流路長Ｌだけ互に平行に延長配設される。つま
りこの第１の実施例は断面が扇形の三個の吸入孔
３７−１〜３７−３で空気吸入開口１３が形成さ
れた例である。 考案者の実験によると、一般に円筒状の空気吸
入開口において、その内径ｄと流路長Ｌの間には
遠心分離機の駆動上一定の条件があることが確認
された。即ち流路長Ｌに対して内径ｄを余り小さ
くすると、流入空気の速度が増大して空気吸入開
口の壁面との間の摩擦音が生じ、騒音減少の効果
が減少する。 一方、流路長Ｌを長くすると内部騒音の外部へ
の漏れ量を低下させ得るが、この効果は流路長Ｌ
に対して飽和傾向があることが確認された。従つ
て内部に配設される回転体１０にぶつからないよ
うにするという面とこの騒音減少効果の飽和の両
面から流路長Ｌは決定されるべきである。実験の
結果、流路長Ｌは内径ｄに対して1.2倍以上にす
ることが望ましく、4.0倍以上にしても騒音減少
効果は飽和してしまうことが確認された。 第１の実施例のような場合には、扇形の断面積
と同一断面積を有する断面が円形の吸入孔に等価
的に変換してこのように変換された実効内径ｄと
流路長Ｌ間で、上述の条件を選定すればよい。第
１の実施例において扇形を囲んで形成される空気
吸入開口の半径をｒ、扇形の頂角をθとすると、
実効内径ｄは

【式】で与えられる。この 場合θ＝２π／３なので

【式】が得られる。従 つて仕切りがない場合にＬ／ｒ＝ｋ（1.2＜ｋ≦4.0） を満足させるに必要な流路長L₀をこの場合には

【式】に短縮することができる。 さらに冷却効果を維持するために各吸入孔３７
−１〜３７−３の断面積の合計がその遠心分離機
で必要とされる空気吸入開口の面積Ｓに設定され
る。従つて第１の実施例の場合にはθ＝２／３πを、 Ｓ＝３／２r²θに代入してＳ＝πr²が満足するように する。 この空気吸入開口の面積Ｓは全空気吸込量に関
係する数値であり、回転体１０をどの程度冷却す
るかによつて決まり、又回転体１０の形状による
送風効率、使用回転数、内槽の大きさ、第１図に
示した排気孔１４の構造、この排気孔１４よりケ
ース１の外へ出るまでの排気流路の構造による流
体抵抗、モータ５の許容負荷等から決定され、一
般には排気孔１４の面積よりも少し小さめに設定
される。 第１の実施例の構造のものに対して、回転体１
０の回転数ｒ（r.p.m）に対する騒音レベルＮ
（db）をＡ特性の方法で測定した結果を第６図C₁
に示す。この場合空気吸入開口の内径は45mmと
し、流路長は35mmに設定した。同時に第１の実施
例のものから仕切板３６−１〜３６−３を取り除
いた構造のものに対して同様の条件で騒音レベル
を測定して得た結果を第６図C₂に示す。 C₁とC₂を比較して明らかなように回転体１０
の回転数が6000rpm以上で騒音レベルは大幅に低
下してこの考案の遠心分離機での騒音レベル抑制
の効果が明確に示されている。各吸入孔３７−１
〜３７−３の断面積の合計は遠心分離機で必要と
される空気吸入開口の面積に設定されているので
遠心分離機に対しては従来通りの冷却効果が実現
される。 回転体１０の回転数を12000rpmに保持して騒
音周波数を変化させ、これに対する騒音レベル
Ｎを第６図と同一条件で測定して得た結果を第７
図に示す。 この場合も仕切板３６−１〜３６−３を設けた
場合C₁と仕切板３６−１〜３６−３を取り除い
た場合C₂とでは騒音レベルＮに大幅な差異が認
められる。特に第７図において明らかなように人
間の耳に聞え易い1KHz以下の低周波数領域にお
いて仕切板３６−１〜３６−３が存在することに
よる騒音レベル抑制効果が大きい。 第８図及び第９図はこの考案の第２及び第３の
実施例に使用する空気吸入開口１３の構成を示す
もので、第１の実施例に対してそれぞれ仕切板数
を１個及び４個に選択したものである。第２及び
第３の実施例における実効半径は

【式】 においてそれぞれθ＝π・π／２として、

【式】及びｄ＝ｒ１／２が得られる。 第１０図に示すのは、この考案の第４の実施例
に使用する空気吸入開口１３の構成を示すもので
円柱状の基体に対して７個の吸入孔３７−１〜３
７−７を中心に対称で互に平行に配列形成して空
気吸入開口を構成したものである。 第１〜第４いずれの実施例のものに対しても第
２図に示すものにおけるような傾斜面２３及び傾
斜面２４を形成すると空気の流通をより円滑化
し、一層騒音レベルを低下させることが可能とな
る。 同一の騒音抑制効果を実現するための流路長を
短縮することが可能となるので、装置の小型化も
可能である。 いずれの実施例においても吸入孔３７−１，３
７−２，……を構成する部分を蓋体２と別体に作
り、蓋体２に形成した孔内に吸入孔３７−１，３
７−２，……の構成部を嵌込むような構造とする
ことができるので、このような吸入孔構成部をア
ルミニウム、真鍮等の金属や合成樹脂材、ゴム等
で作ることができ、特に成型品として作る場合は
傾斜面が複雑な構成であつても一つの型を正確に
作つておけばなめらかな流れのものを安価に量産
することができる。 又吸入孔構成部は蓋体に接着、又は圧入して取
付けることができる。吸入孔３７−１，３７−
３，……の構成部材としてはその材質は流体の流
れを乱さない点から表面がなめらかなものが好ま
しい。これらの吸入孔構成部を別体にすることな
く、蓋体２と一体に形成しても良い。 又、各実施例においてそれぞれの吸入孔３７−
１，３７−３，……の回転体１０側の内端部の内
周面に回転体１０側に近ずくに従つて漸次内径が
大となる傾斜面を形成してさらに空気流を円滑に
することもできる。 さらに空気流通条件或は冷却効果を考慮して空
気吸入開口を構成する各吸入孔３７−１，３７−
２，……を互に平行でなく、所定の角度傾斜配設
した構成のものも実現可能である。 以上詳細に説明したようにこの考案によると、
空冷用の空気を充分な量効率よく、ケース内に吸
入させることができ、しかも空気の流入による騒
音の発生を大幅に低下させることが可能な遠心分
離機を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来使用されている遠心分離機の構成
を示す断面図、第２図は従来提案されている遠心
分離機の空気吸入開口部の構成を示す図、第３図
は従来提案されている他の遠心分離機の構成を示
す断面図、第４図はこの考案の遠心分離機の実施
例の装置全体の構成を示す断面図、第５図はこの
考案の遠心分離機の第１の実施例における空気吸
入開口部の構成を示す図、第６図はこの考案の遠
心分離機における回転体回転数と騒音レベルの関
係を示す図、第７図はこの考案の遠心分離機にお
ける騒音周波数と騒音レベルとの関係を示す図、
第８図乃至第１０図はそれぞれこの考案の遠心分
離機の第２乃至第４の実施例における空気吸入開
口部の構成を示す図である。 １：ケース、２：蓋体、５：モータ、１０：回
転体、１２：容器、１３：空気吸入開口、１４：
排気孔、３５：円形開口、３６−１〜３６−３：
仕切板、３７−１，３７−２，……：吸入孔。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 ケース内に回転体が配設され、この回転体を被
   うように前記ケースに取り付けられる蓋体の前記
   回転体に対向する位置に空気吸入開口が形成さ
   れ、この空気吸入開口を通して前記ケース内に吸
   入される空気流によつて前記回転体を冷却する空
   冷式遠心分離機において、前記空気吸入開口は互
   に隔離された複数個の吸入孔で構成され、これら
   の吸入孔はその実効内径がｄで前記蓋体の内面か
   ら前記回転体方向に流路長がＬとなるように突出
   形成され、前記実効内径ｄと前記流路長Ｌ間に
   1.2＜Ｌ／ｄ≦4.0なる条件が選定されてなることを特 徴とする遠心分離機。