(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転シャフト(43)に取付られた駆動ヘッド(2)と、回転駆動位置で駆動ヘッド(2)に着脱自在な状態で取付られるロータ(3)と、駆動ヘッド(2)およびロータ(3)を回転連結する連結手段(21,67)と、駆動ヘッド(2)と一体な保持表面(47)上にロータ(3)の支持表面(9)を軸線方向で保持するためにロータ(3)に少なくとも一つの軸方向係止成分を含む力を与える手段(56)を有する駆動ヘッド(2)上でロータ(3)の軸方向をロックする装置とを有する遠心分離機において、
上記の軸方向係止成分を含む力を与える手段(56)が駆動ヘッドの回転速度の増加と共に増大する係止力を与える手段であることを特徴とする遠心分離機。
【請求項２】
上記の軸方向係止成分を含む力を与える手段(56)が駆動ヘッドの末端部分(48)に駆動ヘッド(2)の回転軸線(42)に対して左右対称に設置された少なくとも２つの慣性ウェート(56)を含み、各慣性ウェート(56)はロータと駆動ヘッドとの軸方向ロックを解除する位置と駆動ヘッド(2)の回転速度に従ってロータ(3)を駆動ヘッド(2)に軸方向でロックする軸方向ロック位置との間で移動でき、上記の軸方向ロックを解除する位置では各ウェート(56)は駆動ヘッド(2)の内部に格納され、上記軸方向ロック位置では各ウェート(56)の押圧部分(64)が駆動ヘッド(2)の放射方向の最も外側の表面(49)よりも飛び出し且つロータ(3)に形成された駆動ヘッドの端部(48)を受ける開口(7)の傾斜面(11)と係合し、この傾斜面(11)は上記開口(7)の内側に向かって傾斜し且つロータの支持表面(9)に向かって傾斜している請求項１に記載の遠心分離機。
【請求項３】
上記傾斜面(11)が円錐台形をしている請求項２に記載の遠心分離機。
【請求項４】
少なくとも１つのウェート(56)がバネによって格納位置からロータ(3)を駆動ヘッド(2)に軸方向でロックする初期軸方向ロック位置に向かって付勢されている請求項２または３に記載の遠心分離機。
【請求項５】
ウェート(56)が駆動ヘッド(2)の端部(48)の所で回転するように設置され且つ操縦用付属物(58)を有し、この操縦用付属物(58)はロータ(3)が駆動位置にある時に外部部材(5)によって同時に操作されてロータ(3)と駆動ヘッド(2)の軸方向ロックが解除される格納位置へウェート(56)を戻す請求項２〜４のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項６】
ロータの支持表面(9)と駆動ヘッドの保持表面(47)とが互いに逆形状の円錐台形であり、上記保持表面(47)がロータ(3)を駆動ヘッド(2)上に心出しする表面を形成する請求項２〜５のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項７】
少なくとも１つのウェート(56)が、駆動ヘッド(2)に対してロータ(3)の軸方向がロックされた時に衝撃音を発生する請求項２〜６のいずれか一項に記載の遠心分離機。
【請求項８】
遠心分離機(1)の駆動ヘッド(2)の少なくとも一方の端部(48)を受ける開口(7)を有し、この開口(7)は駆動ヘッド(2)に保持された保持表面(47)と当接する表面(9)と駆動ヘッド(2)のウェート(56)の押圧部分(64)と係合する少なくとも１つの傾斜面(11)とを有し、この傾斜面(11)は開口(7)の内側に向かって傾斜し且つ支持表面(9)に向かって傾斜していることを特徴とする請求項２〜７のいずれか一項に記載の遠心分離機用ロータ。
【請求項９】
上記傾斜面(11)が略円錐台形をしている請求項８に記載のロータ。
【請求項１０】
支持表面(9)が略円錐台形をしている請求項８または９に記載のロータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は遠心分離機、特に遠心分離機のロータの軸方向を駆動ヘッドに固定する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明が対象とする遠心分離機は、回転シャフトに取付られた回転駆動ヘッドと、回転駆動位置で駆動ヘッドに着脱自在に取り付けらたロータと、駆動ヘッドとロータとを回転連結するための連結手段と、ロータの軸方向を駆動ヘッドにロックするロック装置とを有し、ロック装置はロータに軸方向の保持力を加えて駆動ヘッドに固定された保持表面にロータの支持表面を保持するための手段を備えている。
この形式の遠心分離機は特に生物学の分野で利用され、ロータに形成した収容部中に入れた容器に物体を収容して遠心分離する。この種類の遠心分離機の駆動ヘッドは垂直軸線を有し、駆動シャフトの上部へ向かって延びている。ロータは底部にヘッドを受けるための開口を有している。
駆動ヘッドによってロータが回転されると、ロータを上昇させて駆動ヘッドから軸方向に分離させようとする力がヘッドに加わる。そこて、駆動ヘッドに対してロータの軸方向をロックする装置が種々存在している。
【０００３】
国際特許第WO83/04379号には、ロータに蓋をしているカバーの上部肩部とアクチュエータ部材の下部肩部とに当接したコイルバネによってロータに軸方向保持力が与えられ、アクチュエータ部材のロッドが駆動ヘッドの軸方向の孔にクリップされて軸方向が保持される遠心分離機が開示されている。ロータと駆動ヘッドとを分離するには、アクチュエータ部材を用いて使用者が手でコイルバネを圧縮すればよい。この遠心分離機では軸方向保持力は一定で、アクチュエータ部材を手で駆動できるような値に制限される。また、超遠心分離のように150,000rpmに達する高速回転の場合には軸方向保持力が不十分である。この国際特許第WO83/04379号に記載の遠心分離機では駆動ヘッドへのロータの軸方向ロックを確実にするためにロータを閉じるカバーを使用するため、ロータを駆動ヘッドに設置したり取り外したりする際の操作が複雑になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は上記問題点を解決し、駆動ヘッドの広範囲の回転速度に対して軸方向がロックでき、しかも、駆動ヘッドにロータを簡単に取付け、取外しすることができる遠心分離機を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の対象は、回転シャフトに取付られた駆動ヘッドと、回転駆動位置で駆動ヘッドに着脱自在な状態で取付られるロータと、駆動ヘッドおよびロータを回転連結する連結手段と、駆動ヘッドと一体な保持表面上にロータの支持表面を軸線方向で保持するためにロータに少なくとも一つの軸方向係止成分を含む力を与える手段を有する駆動ヘッド上でロータの軸方向をロックする装置とを有する遠心分離機において、上記の軸方向係止成分を含む力を与える手段が駆動ヘッドの回転速度の増加と共に増大する係止力を与える手段であることを特徴とする遠心分離機にある。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明遠心分離機は下記(a)〜(f)の１つまたは複数の特徴を有する：
(a)  軸方向係止力を与える手段が駆動ヘッドの末端部分に駆動ヘッドの回転軸線に対して左右対称に設置された少なくとも２つの慣性ウェートであり、各慣性ウェートはロータと駆動ヘッドとの軸方向ロックを解除する位置と駆動ヘッドの回転速度に従ってロータを駆動ヘッドに軸方向でロックする位置との間で移動でき、軸方向ロックを解除位置では各ウェートは駆動ヘッド内部に格納され、軸方向ロック位置ではウェートの押圧部分が駆動ヘッドの放射方向の最も外側の表面よりも飛び出してロータに形成された開口の駆動ヘッドの端部を受ける傾斜面と係合し、この傾斜面は開口の内側に向かって傾斜し且つロータの支持表面に向かって傾斜している。
【０００７】
(b)  傾斜面がほぼ円錐台形である。
(c)  格納位置から駆動ヘッドにロータを軸方向ロックする初期ロック位置に向かって少なくとも１つのウェートがバネで付勢されている。
(d)  ウェートが駆動ヘッドの端部の所で回転するように設置されており、ロータが駆動位置にある時に外部部材によって同時に操作されてロータと駆動ヘッドの軸方向ロックを解除する格納位置へウェートを戻す操縦用付属物をウェートが有している。
(e)  ロータの支持表面と駆動ヘッドの保持表面とが互いに逆形状の円錐台形であり、保持表面がロータを駆動ヘッド上に心出しする表面を形成する。
(f)  少なくとも１つのウェートがロータが駆動ヘッドに対して軸方向にロックされた時に音を発生させるための衝撃ウェートである。
【０００８】
本発明の他の対象は上記遠心分離機用ロータにある。このロータは遠心分離機の駆動ヘッドの少なくとも一方の端部を受ける開口を有し、この開口は駆動ヘッドに保持された保持表面と当接する表面と駆動ヘッドのウェートの押圧部分と係合する少なくとも１つの傾斜面とを有し、この傾斜面は開口の内側および支持表面に向かって傾斜している点に特徴がある。
好ましい具体例ではロータは下記(a)、(b)の特徴の１つ以上を有している：
(a)  傾斜面がほぼ円錐台形である。
(b)  支持表面がほぼ円錐台形である。
本発明は添付図面を参照した下記の実施例の説明からより明瞭に理解できよう。
【０００９】
【実施例】
図１は遠心分離機の一部を示し、駆動ヘッド２と、駆動ヘッド２上の駆動位置に取付けられたロータ３と、ロータ３を閉じる取り外し可能なカバー４と、カバー４に取付けられたアクチュエータ部材５とを有している。
ロータ３は（図１に示すように）一般に上端面６に向かって先細になった円錐台形状を有し、例えばアルミニウムで作られている。ロータ３と同軸の段付きのボア７が中心を貫通している。ボア７は、ロータの下端面８から順に、上端面６に向かって収束する円錐台形の支持表面９、円筒表面10、上端面６に向かって開いた円錐台形傾斜面11、互いに連続した２つの円筒表面12、13を有している。円筒表面12は相対的に大きい直径を有し、円筒表面13は相対的に小さい直径を有し、これらの円筒表面はロータ３の軸線に対してほぼ垂直な肩部14によって連結されている。
【００１０】
傾斜面11はボア７の内部且つ支持表面９に向かって傾斜している。
傾斜面11、円筒形表面12および肩部14によって環状の溝15が規格される。
ロータ３の軸線に対する支持表面９の収束角度は約30°である。
ロータ３の軸線に対する傾斜面11の広がり角度は約75°である。
上端面６はこの上端面６に対して軸方向に突出した環状の外周リム16を有している。
ロータ３には遠心分離すべき物品を収容したアンプル、その他の容器を収容するための収容部100（図１にはその１つだけが示されている）が形成されている。この収容部100は上端面６に向かって開口している。
ロータ３の上端面６にはフランジ18を介して円筒形キャップ17がロータと同軸に固定されている。キャップ17の円筒形下端部分19は円筒表面13によって区画されるボア７の一部に小さな隙間を介してはめ込まれている。ボア７はこのキャップ17で閉じられる。
【００１１】
キャップ17の円筒形下端部分19の下端面20はロータ３の軸線に対してほぼ垂直であり、この下端面20には下端面20から軸方向に突出した２本の回転式連結ピン21が設けられている。これらのピン21はロータ３の軸線の互いに反対側に位置する。
キャップ17に形成された中央の段付き孔22は上端にネジ山を有する相対的に直径の大きい円筒形部分23を有し（図１に示すように）、下端に相対的に直径の小さい円筒形部分24を有する。
カバー４は一般に円錐台形で、底面25には軸線方向に突出した外周リム26が形成されている（図１に示すように）。カバー４の中央には円形の開口27が形成されている。カバー４は取り外し可能な状態で固定され、以下で説明するようにロータ３にシールされる。カバー４のリム26をロータ３のリム16の内側に嵌め込むとカバー４はロータ３に対して同軸になる。
【００１２】
図１に静止位置で示したアクチュエータ部材５は中央貫通孔29を有する円筒体28と、孔29中を摺動するロッド30と、円筒体28に取り付けられたノブ31とで構成される。円筒体28の底部は外側にネジ山を有する。ロッド30の上端部にはロッド30に対して同軸なボタン32が付いている。ボタン32の下端面はロッド30に取り付けられ、ロッド30の軸線に対してほぼ直角で且つロッド30の直径よりも大きい直径を有している。
ロッド30の外側面上にはバネ座金34を受ける横断溝が形成されている。ロッド30の下端部35は先細になっている。ロッド30にはバネ36が巻き付けられ、このバネ36は円筒体28の上端面37とボタン32の下端面33とに支持される。
【００１３】
ノブ31は段付き円柱で、中心に孔39が貫通している。この孔39の中には円筒体28の上端部、バネ36およびボタン32の下端部分が収容されている。円筒体28はノブ31にそれと同軸に固定されている。バネ36とボタン32の下端部分は孔36の内部を摺動できる。ノブ31の大きい方の直径を有する上端部分40には刻み目が付けられている。
アクチュエータ部材５は長手方向軸線に対して左右対称である。円筒体28は上記の開口27を貫通し、カバー４に固定されて、開口27を密閉している。ロータ３、カバー４およびアクチュエータ部材５は同軸である。
円筒体28の下端部分をキャップ17の孔22の一部分23にネジ込むと、カバー４はロータ３に固定される。
【００１４】
図１に示したアクチュエータ部材５の静止位置では、ボタン32の上端部分はノブ31の上端面41よりも飛び出し、ロッド30の先細末端35はキャップ17の下端面20を越えて軸方向下側に飛び出し、ロッド30は孔29および孔22を貫通している。バネ座金34は円筒体28の下端面と当接し、バネ36はわずかに圧縮されている。
図１および２に示すように、駆動ヘッドは軸線42に対して左右対称で且つ遠心分離機１の垂直回転シャフト43の上端にそれと同軸に固定されている。回転シャフト43の回転軸線および駆動ヘッド２の回転軸線は軸線42と一致しており、図１には一点鎖線で示されている。
駆動ヘッド２はそれを駆動シャフト43に連結させるための円筒形部分44と、保持表面47によって区画され且つヘッド２の上端面46に向かって細くなる円錐台形部分45と、上端部分が軸線42に対してほぼ直角な表面46によって規定された全体が円筒形をした上側末端の円筒形部分48とをこの順に有している。
【００１５】
円筒形部分44の直径は円錐台形部分45の最大直径よりも小さく、円筒形部分48の放射方向で最も外側に位置する表面49は保持表面47の延長線上にある。軸線42に対する保持表面47の収束角度は約30°で、ロータ３の支持表面９の収束角度に相当する。
円筒形部分48には、保持表面47の上端縁部と表面46とから等距離のところに互いに同一な２つの凹部51が形成されている。これらの凹部51は軸線42を通る図１の平面に対して直角な平面52（図２）に対して左右対称である。各凹部51は円筒形の一部で、その軸線は軸線42に対して平行で、その底面は円の一部である。２つの凹部51の間には垂直な中央壁53がある。この壁53を貫通する横断方向の開口部54の軸線は平面52に対して垂直で、その底面は矩形である。
円筒形部分48の表面46には垂直方向の盲孔55が開けられている。この盲孔55はヘッド２に対して同軸で、横断方向の開口部54の下側で壁53の内部へ延びている。盲孔55の直径はアクチュエータ部材５のロッド30の外径にほぼ等しい。
【００１６】
駆動ヘッド２は互いに同一な２つのウェート56を有している。ウェート56は各凹部51の形に対応した形状の本体57と、この本体57の平らな側面59の上部から延びたアクチュエータ突起58とを有している。ウェート56は例えばブロンズまたはステンレス鋼で作られる。
各ウェート56はピン61を中心にして駆動ヘッド２の凹部51内で回転するように取り付けられている。各ピン61は各凹部51を貫通して延び、軸線42に対して平行な軸線を有している。各ウェート56は軸線42に対して左右対称に配置されている。各ピン61は軸線42を通り且つ平面52に対して直角な面62（図１の平面）に対して互いにオフセットになっている。
【００１７】
アクチュエータ突起58は壁53の開口部54の中に収容されている。各ウェート56と壁53との間には、ピン61から一定の距離をおいて、戻しコイルバネ63が設置されている。
ウェート56は湾曲した側部スラスト表面64を有し、その上端縁部65（図１）と下端縁部66は丸められている。
ヘッド２の表面46には２つの回転連結ピン67が設けられている。各回転連結ピン67は表面46から軸方向に突出し且つ軸線42に対して互いに直径方向反対側に位置している。
以下に説明するように、ウェート56は駆動ヘッドの回転速度に応じてロータ３および駆動ヘッド２の軸方向ロックを解除する位置とロータ３とヘッド２を軸方向にロックする位置との間で、ピン61を中心として回転することができる。
【００１８】
ウェート56が軸方向ロック解除位置（図４）にある時には、スラスト表面64は円筒形部分48の外側表面の延長線上にある。この場合はウェート56はヘッド２の内部に格納されており、ウェート56のアクチュエータ突起58は孔55を区画する円筒形表面に対して接線状に延び、バネ63は圧縮されている。
ウェート56が軸方向ロック位置（図２および３）にある時には、ウェート56のスラスト表面64は円筒形部分48の表面49から突出する。ウェート56のアクチュエータ突起58は孔55を区画する円筒形表面の内側にくる。
ロータ３がヘッド２上に取付られ、ヘッド２が静止している時には、ウェート56は初期の軸方向ロック位置（図２）にある。ヘッド２が矢印で示した方向に回転すると、遠心力によってウェート56がピン61を中心にして図２で時計回り方向に回転し、ウェート56はヘッド２の回転速度に応じてヘッド２の外側に向かってロック位置まで移動する（図３）。ヘッド２の回転速度が速ければ速いほど、スラスト表面64は円筒形部分48の表面49から遠くへ突出することになる。
【００１９】
遠心分離機１を使用する際の使用者の操作は以下の通りである。
使用者は先ず最初に遠心分離すべき物品を入れた容器を収容部100に入れる。次いで、ノブ31を用いてアクチュエータ部材５の円筒体28をネジ込んでカバー４をロータ３に固定する。ノブ31の上端部分40にぎざぎざが刻まれているのでノブ31をしっかりと把持することができる。
その後、使用者は、図１に示すように、カバーで閉鎖されたロータ３を駆動ヘッド２上に配置する。ウェートは最初は図２と３の間の位置にあり、バネ63は圧縮されていない。
ヘッド２がロータ３のボア７に挿入されると、ロータ３の支持表面９がウェート56のスラスト表面64の上端縁部65と係合し、ウェート56はロック解除位置（図４）に向かって押され、バネ63は圧縮される。次に、スラスト表面64がロータ３のボア７の円筒形表面10と接触すると、ウェート56はロック解除位置にくる。
駆動ヘッド２の保持表面47によってロータ３はヘッド２上で心出しされる。
ロータ３を駆動ヘッド２に沿ってさらに下方に移動させると、ウェート56は円筒形部分10と係合しなくなり、バネ63がウェート56をその初期ロック位置に向かって押し戻す（図１および２）。この位置ではバネ63はスラスト表面64の下端縁部66をロータ３の傾斜面11に押し付けている。
【００２０】
このようにして自動的に初期ロック位置にきた時には、ウェート56の下端縁部が傾斜面11に当った時に衝撃音が生じるので、それでロータ３とヘッド２の軸方向ロックがなされたことが確認できる。
その後、ロータ３は駆動ヘッド２上で図１に示した駆動位置に取付られる。その場合、ロータ３と駆動ヘッド２の同軸になる。
遊びが吸収された後は、カップ17のピン21と駆動ヘッド２のピン67とが互いに当接して駆動ヘッド２とロータ３とが回転連結される。
駆動ヘッド２へのロータ３の軸方向ロックは、駆動ヘッド２の保持表面47上に支持されたロータ３の支持表面９と、ロータ３に加わる重力と、ウェート56の下端縁部66および傾斜面11を介してバネ63によってロータ３に加えられる軸方向係止力とによって確保される。
【００２１】
上記の軸方向ロックはロータ３の完全回転を安全に開始するのに十分である。
ヘッド２の回転速度が上昇すると、ウェート56に加わる遠心力によってウェート56がピン61を中心として回動する。従って、ヘッド２の回転速度が上昇すると、スラスト表面64は放射方向外側に移動し、円筒形部分48の表面49よりも外側に飛び出し、ウェート56がカムとして作用してロータ３を下方に押し下げ、軸方向に係止力を加える。この係止力は駆動ヘッド２の回転速度と共に増加する。従って、ウェート56によってロータ３に与えられる軸方向係止力は駆動ヘッド２の回転速度に見合ったものになる。
【００２２】
ロータ３を駆動ヘッド２から取り外す時には、使用者がボタン32を押して完全に孔36の内へ押し込んで、バネ36を圧縮する。それによって、ロッド30の先細先端が孔55の内部に挿入され、ロッド30の側面がウェート56のアクチュエータ突起58に当接する。ロッド30の側面はウェート56のアクチュエータ突起58を次第に放射方向外側に移動させ、最終的にはウェート56は軸方向ロック解除位置に戻る（図４）。
その後、使用者はアクチュエータ部材５のノブ31を用いて持ち上げれば、ロータ３を駆動ヘッドから取り外すことができる。
円錐台形表面９および47は傾斜角度（収束角度）を有しているので、ロータ３が駆動ヘッド２上に固着するのが防止でき、ロータ３の取り外しが容易になり、ロータ３のヘッド２上への係止力が増大して、ロータ３が回転する時にロータ３に加わる上昇方向の力もほぼ補償される。より一般的には、互いに接する円錐台形表面９および47の収束角度は25°〜45°の範囲にすることができる。傾斜面11の広がり角度は70°〜80°にすることができる。
図１の遠心分離機の軸方向ロック装置は完全に駆動ヘッド２の内部にあるので、図５に示すようにカバーのないロータ１を使用することができる。
【００２３】
図５の遠心分離機はロータ３からカバー４が取り除かれている点とアクチュエータ部材５のロッド30とノブ31とが円筒体28と一体である点で図１の遠心分離機と異なる。ノブ31を貫通する横断方向の棒で把持は容易になっている。
ロータ３の駆動ヘッド２への取付けおよび軸方向ロックは図１を参照して説明した方法と同様である。
ロータ３を駆動ヘッド２から取り外す時には、使用者が操作部材５の円筒体28をキャップ17の孔22にネジ込み、ロッド３の先細末端35をヘッド２の孔55に挿入する。それによって、突起58が押されて、図１の場合と類似の方法で、ウェート56がロータ３と駆動ヘッド２との軸方向のロックを解除する位置へ移動する。その後、使用者は例えばアクチュエータ部材５のノブ31を用いてロータ３を持ち上げることによってロータ３を駆動ヘッド２から取り外すことができる。
この構造は、密閉チューブを低速で遠心分離する使用者にとって、駆動ヘッド２へのロータ３の取り付け／取り外しが簡単になるという利点がある。さらに、軸方向のロック解除操作が非常に簡単であり、使用者は開いている両手を使ってロータ３を駆動ヘッド２から取り出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  駆動ヘッドは側方から見た、本発明の遠心分離機の一部を断面で示した側面図。
【図２】  ウェートが初期ロック位置にある時の図１の遠心分離機の駆動ヘッドの線II−IIによる断面図。
【図３】  駆動ヘッド回転中にウェートがロック位置にある時の図１の遠心分離機の駆動ヘッドの線II−IIによる断面図。
【図４】  ウェートがロック解除位置にある時の図１の遠心分離機の駆動ヘッドの線II−IIによる断面図。
【図５】  カバーのないロータを使用した時の図１に類似の図。
【符号の説明】
１  遠心分離機
２  駆動ヘッド
３  ロータ
７  開口
９  支持表面
１１  傾斜面
２１、６７  連結手段
４２  駆動ヘッドの回転軸線
４３  回転シャフト
４７  保持表面
５６  ウェート
【図１】
0004239119.tif 000002
【図２】
0004239119.tif 000003
【図３】
0004239119.tif 000004
【図４】
0004239119.tif 000005
【図５】
0004239119.tif 000006