(57)【要約】【課題】本発明は、複数の回転軸を持つ駆動装置において、こぼしたり、洩れた試料や結露水による水分の付着から駆動装置の軸受が腐食され、駆動装置が短期間で故障してしまうことを低減することである。【解決手段】複数の回転軸を持つ駆動装置では剛性軸の軸受には防塵、防水性の高い軸受を採用することで実現できる。【選択図】      図１
2005111418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ロータと、駆動装置と、前記ロータと前記駆動装置を結合し回転トルクを伝達させる第一の回転軸と、前記第一の回転軸を挿通可能な空間を内部に有し、前記ロータと係合可能な第二の回転軸とを有した遠心分離機において、
内輪または外輪の一方を前記第二の回転軸に係合させ、内輪または外輪の他方を前記ハウジングに係合させた軸受を有し、前記内輪と前記外輪との間に両者を回転可能にするボールを配し、該ボールの上方に該内輪と該外輪にまたがるシールドを配したことを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
前記第二の回転軸を支持する軸受が複数個ある場合には、上側に設けた軸受のみに前記シールドを配した軸受を使用することを特徴とする請求項１記載の遠心分離機。
【請求項３】
ロータと、駆動装置と、前記ロータと前記駆動装置を結合し回転トルクを伝達させる第一の回転軸と、前記第一の回転軸を挿通可能な空間を内部に有し、前記ロータと係合可能な第二の回転軸とを有し、内輪または外輪の一方を前記第二の回転軸に係合させ、内輪または外輪の他方を前記ハウジングに係合させ、前記内輪と前記外輪との間に両者を回転可能にするボールを配した軸受を有した遠心分離機において、前記軸受を非磁性体で作成された軸受であることを特徴とする遠心分離機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医学、薬学、農学などで使われる遠心分離機のように、回転軸周辺が試料漏れや冷却による結露水などに晒されやすい機器の駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の遠心分離機は、電気モータ等の駆動装置で得られる回転トルクを回転軸を介してロータに伝達し、ロータを回転させる。この種の遠心分離機に用いられるロータには試料を挿入する試験管穴の角度が一定のアングルロータや、試験管を装着する容器（バケットと称す）が回転とともに揺動するスイングロータ、試験管を水平にした状態でロータに装着するホリゾンタルロータなど、いくつかの種類がある。また、遠心破壊を避けるため許容回転速度が高いロータは外観、形状が小さく、低いロータは外観、形状が大きいのが一般的で、特に前記したスイングロータは強度の制限から高速に回転させることが難しく、処理容量で特徴を持たせてある。
【０００３】
一方、回転軸を設計する場合、一般的に回転速度が高速の場合は、回転軸の曲げ剛性を下げて曲げの固有振動数を低速域に持たせる、いわゆる弾性軸を採用し、文献（回転体の力学、R.ガッシュ／H.ピュッツナー原著、三輪修三訳、森北出版）にあるように高速側で不釣り合いによる反力が小さくなるよう考慮している。また、回転速度は低いが上記したような大形のロータを使用できるようにする場合には、回転軸の剛性を上げて曲げの固有振動数を使用域より高速に持たせる、いわゆる剛性軸を採用し、高剛性による操作性の向上を図っている。
【０００４】
以上のことから、高速用ロータと低速大形ロータを一台の遠心分離機で使用できるようにする場合、弾性軸を採用すると高速での安定回転は得られるが、軸剛性が低いことから大形ロータを回転軸に装着する際に回転軸が撓み易く、場合によっては回転軸を曲げてしまう恐れがある。また、容量の大きいロータの方が使用者が扱う試料に生じる不釣り合いが大きくなるため、弾性軸で大形のスイングロータを回転させると、回転軸の曲げの一次固有振動数（一次共振点）での振れが大きくなり、回転しているロータが固定部品に接触したり、あるいは回転軸を曲げてしまう恐れがある。すなわち、弾性軸を採用すると、高速ロータは使い勝手がよくなるが低速スイングロータは概して扱いが悪いということになる。
【０００５】
このような欠点を補うため、国際公開番号ＷＯ０２/０８５５２６号で複数の回転軸を有し、使用するロータによって上記回転軸を選択できる遠心分離機の駆動装置が提案されている。しかし、遠心分離機の駆動装置は通常ロータが回転するロータ室に突出すように取り付けられている。このため駆動装置のロータ室に突出した部分は、回転中に試料を入れたチューブが遠心力により割れ、洩れ出たりした試料や顧客が誤ってこぼしたりした試料に晒される場合がある。また、冷凍機を搭載し、ロータを冷却できるタイプでは結露による水に晒される。この場合、結露水は駆動装置の外表面だけではなく、突出した部分が冷やされることにより駆動装置内部にも結露が生じ、さらに腐食の可能性が高くなる。
【０００６】
ここで従来の遠心分離機の駆動装置４１では図４に示すように１つの回転軸４２しか有しておらず、その先端にはクラウン４３が配設されており、試料の入った試料容器４５が挿入されたロータ４４を着脱可能に接続支持している。
通常回転軸を支える軸受はロータから離れたところに位置させることができたので、ロータ室から軸受までの空間に図５に示すようなラビリンス部５１（クラウン４３とシャフトケース４６の間）を設けることも比較的容易で、洩れたり、こぼしたりした試料が軸受に達しないように配慮することができた。また、結露についてもロータ室に突出したハウジングの一部であるシャフトケース４６は大きな力がかからないので別部品とし、樹脂など熱容量が小さく、結露しにくい材料を選択することができた。
【０００７】
さらに、実開平２−１２５７５２では、モータカバーに鍔状の突起を設けることにより、ロータ室低部に水が溜まった状態で遠心分離機を運転しても、モータ内部への水の侵入を防ぎ、軸受の腐食や劣化の防止を図ることが提案されている。
【０００８】
【特許文献１】国際公開番号ＷＯ０２/０８５５２６号
【０００９】
【特許文献２】実開平２−１２５７５２号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これに対し、上述した複数の回転軸を持つ遠心分離機の駆動装置では図１に示すように剛性軸は回転子とクラウンの間に配置され、アッパーハウジングに軸受を介して支持される。ここで、アッパーハウジングは剛性軸から力を受ける。また、剛性軸を支持する軸受けは、ロータの不釣合い力による剛性軸の倒れの影響を受けにくいようになるべくロータの不釣合い力を受ける剛性軸のクラウンテーパ部に近づける必要がある。
よって、これらの構造上の制約により複数の回転軸を持つ遠心分離機の駆動装置では剛性軸の軸受をロータから離れたところに位置させることができないので、ラビリンス部を設けることができず、さらにロータ室に突出したアッパーハウジングを樹脂製にすることも強度上の制約から難しい。
【００１１】
さらに、特許文献２に記載された従来構造の遠心分離機ではモータカバー表面を伝ってくる水の侵入は防げるものの、回転軸を伝わって来る水やロータ室中に飛散した水の侵入を防ぐことはできない。
【００１２】
本発明の目的は上記した欠点に鑑みてなされたもので複数の回転軸を持つ遠心分離機の駆動装置においてロータ室に突出した部分のサンプルや結露水に対する腐食性の向上を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的は、剛性軸側の軸受には防塵、防水性の高い接触式シールベアリングを採用することで達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、こぼしたり、洩れたサンプルや結露した水分から駆動装置の腐食を防ぐことができ、ついては駆動装置の長寿命化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１に左半分に高速アングルロータを装着した状態、右半分に低速スイングロータを装着した状態の一実施例を示す。図３に本発明の別の実施例を示す。
図１および図３は説明の都合上、左半分に高速アングルロータを装着した状態を、右半分に低速スイングロータを装着した状態を記載しているが、前記２種類のロータは本来別々のロータであり、実際の形状は左右対象の形状をしている。
図２はロータを外した状態での拡大図である。
【００１６】
図１の図示せぬ本体には、水平に延びる仕切板１９が支持され、図示せぬ本体と仕切板１９とにより上室２０が形成され、仕切板１９上にはボウル２１が配設されており、ボウル２１の外周部には断熱部材２２が配設されている。さらに、ボウル２１と断熱部材２２の間には図示せぬ冷凍機から送られてくる冷媒を循環させるための冷媒管２３がボウル２１に密着または、接着配設されている。ボウル２１の上端開口部にはドア２６が開閉可能に設けられている。さらに仕切板１９、ボウル２１の低部略中央部および、断熱部材２２低部には各々開口部１９ａ、２１ａ、２２ａが形成され、各々の開口部は同心状に配設されている。
【００１７】
これらの開口部１９ａ、２１ａ、２２ａには、各種ロータを回転駆動するための駆動装置１７が挿入配置されており、防振ゴム２５を介して仕切板１９に支持されている。
駆動装置１７のロータコア１を有するモータシャフト２は軸受３と軸受４の２つの軸受を介し、ハウジング５およびアッパーハウジング６に支持されており、上部には弾性軸７が接続され、さらにその上部にクラウン８が接続されている。剛性軸９は弾性軸７と同じ軸中心を有し、弾性軸７を挿通するように軸受１０を介してアッパーハウジング６に支持されている。
なお、実施例の図では軸受１０は外輪１０ａがアッパーハウジング６に係合し、内輪１０ｂが剛性軸９に係合している構造になっているが、外輪１０ａが剛性軸９に、内輪１０ｂがアッパーハウジング６に係合するような構造であっても良い。
【００１８】
ロータは、試料の量や遠心分離する条件に応じて選択できるように複数のロータが用意され、さらに、ロータは駆動装置１７上部に配設されたクラウン８に着脱可能に接続支持されている。
【００１９】
駆動装置１７により発生された回転トルクは弾性軸７、クラウン８を通じ、さらにクラウンピン１２とロータに配設されたロータピン１３が勘合することでロータに伝達される。また、スラストおよびラジアル方向の荷重については図１の左半分に示す高速用アングルロータ１４ではクラウン８にのみ支持される。つまり、高速用アングルロータ１４は弾性軸のみで支持するとともに回転させられる。
【００２０】
これに対し、右半分に示した低速スイングロータ１５では回転トルクは高速用アングルロータと同様に伝達されるが、スラストおよびラジアル方向の荷重については剛性軸９に支持されて回転する。このため、アッパーハウジング６は低速スイングロータ１５や試料容器１６に入れた試料等の不釣り合いにより発生する力（半径方向）を剛性軸９、軸受１０を通じて受けることになるため、通常は強度があり、耐腐食性の高いステンレス材を使用している。
【００２１】
また軸受１０においては、円柱状の外輪１０ａと、外輪より外形の小さい円柱状の内輪１０ｂが同心円状に配置され、外輪１０ａと内輪１０ｂの対向する面には溝部が設けられていて、溝部には、外輪１０ａと内輪１０ｂとが互に回転することができるように、ボール１０ｃが配設されている。さらに、外輪１０ａと内輪１０ｂの両端には、シール部材１０ｄが両輪に接触するように配設されている。
【００２２】
遠心分離される試料によっては低温に保った状態で遠心分離されるものがあり、例えば試料の温度を４℃に冷却しながら、遠心処理される。このため、遠心分離機には図示せぬ運転条件入力部が配設されており、この運転条件入力部から設定温度を４℃と入力する。
遠心分離機は、入力された条件に基づき図示せぬ制御装置が図示せぬ各種センサからの信号を基にロータ内の試料を設定温度になるように制御している。そのため、ロータ室１８内は低温に維持される。
【００２３】
そのため、剛性軸９やアッパーハウジング６をステンレス材等の熱容量が大きい材質で作成した場合、運転終了後にドアを明けるとロータ室１８に外気が侵入し、剛性軸９、アッパーハウジング６の表面、さらにボウル２１やロータ１４、１５の表面にも結露水が大量に付着してしまう。
【００２４】
剛性軸９、アッパーハウジング６、ロータ室１８内に付着した結露水を除去しないまま、遠心分離機を運転すると図２に示したように剛性軸表面に付着した結露水や、ロータ室１８内に飛散した結露水が侵入路２６の矢印の如く軸受１０に流れ込んでくる。
しかしながら、接触シール式の軸受を使用しているので、軸受内部には結露水が侵入することができないので軸受内部を腐食させることがない。
【００２５】
また、図２に示すように軸受１０はロータを外した状態では、ロータ室１８の上方開口部から直接目視することができる。ロータ室１８内に試料や水等の液体をこぼしたりした場合、さらには埃や金属片等のごみがロータ室１８内に落下した場合に軸受１０へ侵入してしまう可能性がある。しかしながら、接触シール式の軸受にすることで、試料等の液体および、金属片等の固形物の侵入を防止することができる。
なお、上記軸受のシール部材１０ｄは軸受の両端に設ける必要は無く、ロータ室側の片側のみにシール部材１０ｄを設けても軸受内部に水の侵入を防ぐことができる。
【００２６】
さらに、接触シール式の軸受は接触式でない軸受に比べロスが大きいため、図３のように剛性軸３４をアッパーハウジング３１に支持する軸受が２コある場合では結露水やごみなどの侵入の可能性の高い軸受１０のみ接触シール式の軸受を選択し、液体および固形物の侵入の恐れのない軸受３８は回転ロスの少ない非接触シールの軸受や、シール部材のない軸受を使用すれば良い。
【００２７】
また、上記した接触シール式の軸受に変えてステンレス製軸受やセラミックボール軸受などの非磁性体で製作された軸受を選択しても良く、さらに接触ゴムシールを設けたステンレス製軸受やセラミックボール軸受などの防塵、防水性の高い軸受の選択も本発明の主旨と一致する。ただし、これらの軸受は概して高価であり、接触ゴムシール形の軸受の選択がよりベターである。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施例を遠心分離機の一部断面図と共に示す図である。
【図２】図１においてロータを外した状態での拡大図である。
【図３】本発明の別の実施例を遠心分離機の一部断面図と共に示す図である。
【図４】従来の遠心分離機の例を遠心分離機の一部断面図と共に示す図である。
【図５】図４において詳細を示す拡大図である。
【符号の説明】
【００２９】
１はロータコア、２はモータシャフト、３は軸受、４は軸受、５はハウジング、６はアッパーハウジング、７は弾性軸、８はクラウン、９は剛性軸、１０は軸受、１１はステータコア、１２はクラウンピン、１３はロータピン、１４は高速アングルロータ、１５は低速スイングロータ、１６は試料、１７は駆動装置、２６は侵入路、３１はアッパーハウジング、３４は剛性軸、３８は軸受、４１は駆動装置、４３はクラウン、４４はロータ、４５は試料、４６はシャフトケース、５１はラビリンス部、である。
【図１】
2005111418.tif 000003
【図２】
2005111418.tif 000004
【図３】
2005111418.tif 000005
【図４】
2005111418.tif 000006
【図５】
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