JP4487234B2

JP4487234B2 - 遠心機

Info

Publication number: JP4487234B2
Application number: JP2003292804A
Authority: JP
Inventors: 佳能二井内; 雅博三浦; 隆寛清水
Original assignee: Hitachi Koki Co Ltd
Current assignee: Koki Holdings Co Ltd
Priority date: 2003-08-13
Filing date: 2003-08-13
Publication date: 2010-06-23
Anticipated expiration: 2023-08-13
Also published as: JP2005058919A

Description

本発明は遠心機に関し、特に複数用意されたロータの中から目的にあったロータを選択、交換して、最適な回転軸に搭載可能な遠心機に関する。

一般に遠心機は、電気モータ等の動力発生部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）が回転と共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、処理容量を大きくすることで特徴を持たせてある。

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型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。

ロータの振動を低下させる構造としては、弾性軸と剛性軸を組み合わせた遠心分離機が提示されている（特許文献１および２参照）。この２軸構造とは、軸受で支持した回転自在の剛性中空軸内に、弾性軸を所定の隙間をもって挿入し、弾性軸の下端を剛性軸に固定させ、上端にはロータを装着できるものである。特許文献１はロータ装着用ヘッドと剛性軸の間に弾性シールを介装した構造を示している。また出力軸と弾性軸、剛性軸との接続は弾性カップリングを使用して、回転時に生じる軸のラジアル方向の振動を吸収させる。特許文献２は、特に小型のロータを装着することを前提としており、部品点数を少なくして装置全体を小さく構成したものである。

一方、高速用ロータと低速大型ロータを一台の遠心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型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は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、弾性軸で大型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にくいということになる。

このような欠点を補うため、本発明者等の先出願（特許文献３参照）では、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機が提案されている。本明細書添付の図６では、左半分にアングルロータ２００を装着した状態、右半分にスイングロータ２０４を装着した状態を示す。アングルロータ２００を高速回転させる場合、弾性軸の上端に固定されたクラウン部２３１のみに嵌合し、弾性軸２３０を介して回転トルクが伝達される駆動構造が選択されるのに対し、スイングロータ２０４を低速回転させる場合は、軸受により回転可能に支承された高剛性軸２４０の外周面に形成されたテーパ部２４３Ａに嵌合し、高剛性軸２４０が大型のスイングロータ２０４のスラスト荷重を支持し、弾性軸２３０から回転トルクが伝達される駆動構造が選択される。このようにして、単一の駆動部に高速のアングルロータ、低速のスイングロータの双方とも搭載可能な遠心機を実現したものである。
米国特許第５，３４２，２８２号明細書特開２００２−２４８３７９号公報（図１）国際公開第０２／０８５５２６号パンフレット

特許文献３に記載された従来構造の遠心機を組立る際には、図８に示すように、弾性軸２３０の下端と出力軸、および弾性軸２３０の上端とクラウン部２３１の結合は、弾性軸２３０と軸嵌合穴２３１ａに一定の締め代を持たせた圧入とすればＬ₁寸法のばらつきを小さくすることが簡単にできる。しかし、軸が細長いと圧入時に軸が座屈するなど圧入が困難であるため、一般的に角度の狭いテーパでクラウン部と弾性軸とが結合されている。弾性軸およびその相手穴のテーパ角度を同一となるよう切削または研削により加工し、嵌合させて軸方向に力を加え、テーパにより径方向に弾性変形を生じさせ、結合力を得るものである。この方法は少ない力（圧入力）で簡単にかつ高い結合力が得られる利点がある反面、軸もしくは穴径のわずかな加工誤差が軸方向の寸法を大きく変えるという欠点がある。

一例を上げると図９に示す軸の加工において、指定寸法が先端テーパ角度θ=２°、先端径Ｄ_１が５ｍｍのとき、加工誤差により先端径Ｄ_２＝４.９５ｍｍで仕上がったとすると軸方向の長さＬ_２は指定寸法に対し１.４３ｍｍも異なることになり、わずかなテーパ径の加工誤差が組立後のクラウン部の位置を大きく変えることになる。加えて加工面の面粗さによって圧入時の面のつぶされ方が異なることから、たとえ同一寸法で加工されたとしても組立後の軸方向寸法が同じになるとは限らない。

このことは、図１０に示す弾性軸２３０のクラウン部２３１の上端面２３１Ｂと高剛性軸２４０のテーパ部２４３Ａの距離Ｈ”のばらつきが大きいことを意味する。Ｈ”寸法が長く製造された場合は、図１１に示すようにスイングロータを使用する時、弾性軸クラウン部２３１の上端面２３１Ｂがロータ穴底２６０ｄに突き当たり、高剛性軸２４０のテーパ部２４３Ａとロータのテーパ部２６０ｃが当接できない事態が生じ、スイングロータのスラスト荷重を本来受けるべき高剛性軸２４０で支持できなくなる可能性があり、弾性軸２３０に過度の荷重が作用することになり、弾性軸２３０の変形や破損が生じる。

一方、Ｈ”寸法が短く製造された場合は図１２および図１３に示すように、スイングロータ２６０に設けられたピン２６１と弾性軸クラウン部２３１に設けられたピン２３２の係合長さが短くなり、場合によっては軸方向に乗り上げてトルク伝達ができなくなるといった恐れがある。このような事態を避けるためには、Ｈ”寸法のばらつきを抑えるように加工精度を向上させればよいが、製造コストが増加することになる。加工精度を向上させない場合は、Ｈ”寸法が設計上の許容公差から外れた場合には廃棄するか、もしくは組立段階でＨ”寸法を調整する必要がある。通常、廃棄はコスト増大が顕著になるため、Ｈ”寸法を調整する方法を選択する。このＨ”寸法の調整方法は、弾性軸およびクラウン部の選択的嵌合や図１４に示すように高剛性軸２４０と軸受２４１の内輪の間にスペーサ２４５を挿入して、クラウン部２３１の上端面２３１Ｂと高剛性軸２４０のテーパ部２４３Ａの距離をスペーサ２４５の厚さ分だけ短縮するといった方法が考えられるが、いずれにしても一度組立てみないとＨ”寸法が正しく測定できないことから、調整には組立、分解、再組立といった手間がかかることになり、どの方法を採用したとしても製造コストを高める要因になっていた。

また、特許文献３に記載の従来構造の遠心機において、高剛性軸に嵌合して回転するロータの場合、弾性軸に共振現象が発生して、ねじり破壊が生じることがあった。これは、従来構造で高剛性軸に嵌合するロータを搭載して回転させても、高剛性軸のねじり剛性がほぼゼロであることから、全体のねじり剛性は弾性軸のねじり剛性になる。したがって、弾性軸のねじり固有振動数が低速回転数域（２０００ｒｐｍ前後）に存在すると、共振現象が発生することが判明した。この共振現象を放置すると弾性軸がねじり破壊され、駆動系全体が使用不可能となる。

更に図７に示すように、特許文献３の別の実施の形態では、スイングロータ２０４を使用する時の耐ラジアル荷重を向上させるために高剛性軸２４０を軸方向に長くし、更に２組の軸受２４１で回転支持するようにしたものである。ところが、エンドブラケット２２３に形成する出力軸２２１用の軸受穴２２３ａと高剛性軸用の軸受穴２２３ｂの軸心を正確に一致させるのは難しく、この構造の駆動装置を組立てると、出力軸用の軸受２２２と高剛性軸用の軸受２４１の軸心がずれ、同時に高剛性軸の内径や外径の軸心ずれも発生するので、軸心ずれが累積される。大きな軸心ずれを残したまま回転軸に回転トルクを与えると、大きな騒音や振動などが発生する。軸心ずれを発生させないようにエンドブラケットを精密加工する方法もあるが、製造コストが増大する原因となる。

上記した欠点に鑑みて、本発明は、複数の試料装着用ロータの中から目的にあったロータを選択、交換して、最適な回転軸に搭載可能で、同一の駆動システムを使用して安定で確実な操作をおこなえる遠心機を提供することを目的とする。

本発明の別の目的は、ロータによって回転軸を選択可能な遠心機において、特に大型のロータを使用したときに共振現象をおこさず、回転トルクを確実にロータに伝えることのできる遠心機を提供することである。

また、本発明の他の目的は、複数の部品を同心上に組み付けた時に発生する軸心ずれを簡単で、低コストによる手段で解消できる構成とした遠心機を提供することである。

更に、本発明の他の目的は、分解、再組立などを行うことなく、弾性軸のロータ装着部と高剛性軸のロータ荷重支持部の間の寸法を簡便に調整できる手段を提供することである。

上記目的を達成するために、本発明は互いに種類又はサイズの異なる高速回転用第１ロータと低速回転用第２ロータを含む少なくとも２個のロータを選択的に搭載して回転させることができる遠心機であって、本体と、該本体に収納された動力発生部と、該本体に軸受を介して支持され、該動力発生部から回転トルクを該ロータに伝える出力軸と、該選択された第１ロータと該出力軸とを動力的に接続し、該第１ロータに回転トルクを伝達する弾性軸と、該選択された第２ロータを支持し、該本体に軸受を介して支持され、該弾性軸と同心配置される中空構造とした高剛性軸とを有する遠心機において、該高剛性軸に該高剛性軸の軸方向に移動可能で該高剛性軸に対して位置固定可能な支持手段を設け、該高剛性軸は、該支持手段を介して該第二ロータを支持している遠心機を提供している。

ここで、該弾性軸は選択した該第１ロータと嵌合し回転トルクを伝達する第１クラウン部を有し、該支持手段は、選択した該第２ロータと嵌合支持し、該軸方向に移動調節可能な第２クラウン部から構成されるのが望ましい。

このとき該第１クラウン部および第２クラウン部は、それぞれ該弾性軸および該高剛性軸とは別部材である。

また、該第１クラウン部は該弾性軸とテーパ嵌合による圧入で結合される。

更に、該第２クラウン部は該高剛性軸にセットスクリュウや、六角穴付ボルトや、皿ネジ等のネジによる手段で固定される。該第２クラウンの該高剛性軸へのセットスクリューでの固定位置は、該第１クラウンを該弾性軸にテーパ嵌合による圧入結合をおこなった後、該第２クラウン部と該第２ロータとの接触摩擦により該高剛性軸と該第２ロータが共に回転する位置とする。

また、該第２ロータには該第１クラウン部を取り囲む嵌合穴が形成され、該第２クラウン部にはテーパ部が形成され、該嵌合穴の開口部は該テーパ部に着座するテーパ面が形成され、該第２クラウン部の該高剛性軸への固定位置は、該第２ロータの嵌合穴の底面と第２クラウン部のテーパ部との距離Ｈと、該第１クラウン部頂面と該第２クラウン部のテーパ部との距離Ｈ’が同一、あるいはＨ’値がＨ値よりわずかに小さい値となるように決定されるのが望ましい。

また、該高剛性軸は、該出力軸との軸心ずれを吸収するトルク伝達手段を介して該出力軸に結合されているのが望ましい。ここで、該トルク伝達手段は、該出力軸と該高剛性軸とが略同軸となるように接続される。また、該トルク伝達手段は、該出力軸と該高剛性軸および各軸受の間に生じる軸心ずれを吸収する。

また、該トルク伝達手段は該高剛性軸と該出力軸の結合部分に介装される弾性部材を有するのが好ましい。

請求項１記載の遠心機によれば、高剛性軸に軸方向に移動調節可能な第２ロータを支持する支持手段を設けたので、弾性軸のロータ装着位置が所定値とずれていても、支持手段の位置を調整することで、遠心機の駆動部を分解、調節、再組立することなく、簡単に調節可能となる。また、弾性軸に第２ロータによる過度の負荷が作用せず、弾性軸の変形、破壊を防止することができる。

請求項２記載の遠心機によれば、弾性軸は第１ロータと嵌合して回転トルクを伝達する第１クラウン部を有し、高剛性軸には軸方向に移動可能な第２ロータと嵌合する第２クラウン部を有するので、第２ロータを装着した時に第２ロータの荷重を支持するように第２クラウン部を調節可能である。

請求項３、４、５記載の遠心機によれば、第１クラウン部、第２クラウン部はそれぞれ弾性軸、高剛性軸とは別部材として製造され、第１クラウン部と弾性軸はテーパ嵌合による圧入結合などの簡単な方法で結合でき、第２クラウン部は最終的に所定の寸法に調節して高剛性軸にセットスクリュウで固定できるので、第１クラウン部、第２クラウン部一体型の回転軸に比較すると安価に製造でき、ロータ装着寸法も簡単に所定の値に調節できる。

請求項６記載の遠心機によれば、第２クラウン部の高剛性軸への固定位置は第２ロータと第２クラウン部が接触摩擦で共に回転可能となるように調節できるので、第２ロータの荷重が高剛性軸で全面的に支持され、回転時の振動が減少できる。また、第２ロータに形成された嵌合穴底面とテーパ部との距離Ｈはロータ側嵌合穴を形成した時に測定可能であり、しかもほぼ均一の値で製造できるので、第１クラウン部を弾性軸に結合した後に第１クラウン部の頂上面と第２クラウン部のテーパ部との距離Ｈ’を測定して、Ｈ’がＨよりわずかに小さくなるように第２クラウン部のテーパ部を位置調節できるので、製造時の組み付け作業が単純化できる。

請求項７乃至９記載の遠心機によれば、出力軸に弾性軸を結合させ、同時に出力軸と高剛性軸も軸心ずれ吸収機能を有する回転トルク伝達手段で接続してあるので、第２ロータ装着時、回転トルクは高剛性軸からも伝達可能となる。この構成により高剛性軸上に第２ロータを搭載すると、回転トルクは主として高剛性軸のロータ支持手段との接触摩擦で第２ロータに伝達される。このように、弾性軸のロータ支持部は第２ロータに回転トルクを伝える役割が軽減されるか、あるいは無視できるほど小さくなる。よって高剛性軸を介する回転トルク伝達構造により弾性軸に大きなねじり剛性が加わることがなくなり、弾性軸のねじり破壊や騒音の発生を防止できる。また、高剛性軸と出力軸を接続する回転トルク伝達手段は軸心ずれ吸収機能があるので、出力軸と弾性軸の下端部のテーパ圧入、高剛性軸および出力軸、更にそれぞれの軸受を組み付ける時に発生する軸心のずれを吸収しながら高剛性軸と出力軸を接続できる。

本発明の第１の実施の形態による遠心機について図１、図２に基づき説明する。図１は第１の実施の形態による遠心機１の全体構成を示しており、上端が開口する箱形の筺体２に、上仕切板３，下仕切板４が水平に固定され、これら仕切板により筺体は上室５，中室６，下室７に画成されている。筺体２と仕切板３，４とにより本体が構成される。上室５の上端開口部は、蓋８が開閉可能に設けられる。また上室５内は断熱部材９と冷媒管１０で遠心室１１を画成している。断熱部材９の底部には開口が形成され、上仕切板３にも同様な開口が設けられており、この開口内の空間に動力発生部たる誘導モータ１２のモータハウジング１３が遠心室１１と中室６に挿通配置させてある。モータハウジング１３は、上仕切板３にゴム製のダンパ１４を介して懸架支持され、モータハウジング１３の大部分は中室６内に配置される。モータハウジング１３の上部にはエンドブラケット１５が設けられ、上仕切板３にゴム製のダンパ１４を介して上方より取り付けられている。下室７内には、冷媒管１０内に冷媒を循環させるための図示せぬ冷凍機が配設される。

誘導モータ１２の出力軸２１がエンドブラケット１５を貫通して回転可能に支持され、出力軸２１の上端には弾性軸３０が結合されている。弾性軸３０と同心で中空構造の高剛性軸４０がエンドブラケット１５に回転可能に支持されている。この誘導モータ１２、出力軸２１，エンドブラケット１５，弾性軸３０，高剛性軸４０により、ロータ６０を回転させる駆動部２０を構成している。弾性軸３０は使用回転数域内に曲げの固有振動数を有する軸をいい、高剛性軸とは使用回転数域内に曲げの固有振動数を有しない高剛体である軸をいう。

図２は、駆動部２０の上部構造を示し、ロータ６０を装着した状態の断面図である。弾性軸３０の上端には第１クラウン部３１がテーパ嵌合により結合させてある。第１クラウン部３１には一対のピン３２が植設されている。上述したように高剛性軸４０は中空構造をしており、中空部分を弾性軸３０が貫通して同軸配置させてある。高剛性軸４０の下部は軸受４１を介して回転可能にエンドブラケット１５に支持されている。高剛性軸４０の上部には別部品として製造した第２クラウン部４２がセットスクリュウ４３によって固着させてある。セットスクリュウ４３を緩めると、第２クラウン部４２は高剛性軸４０に沿って上下移動をさせることが可能となり、第２クラウン部４２の高剛性軸４０に対する取付位置が調整可能である。第２クラウン部４２は高剛性軸４０の外周と略同一の内径を有する環状形になっており、外周面には上方に向けて漸次径が減少するテーパ部４２Ａを有する。

ロータ６０は大型のスイングロータであり、ロータ中心部６１から放射状にバケット６２が図示せぬピンを介して回動可能に支持され、バケット６２内に複数の試験管穴が形成されたラック６３が固定され、ラック６３内に試料を封入した試験管６４が挿入される。なお、図１，図２の状態は遠心力によりバケット６２が水平方向に揺動して、試料の遠心分離を行っている状態を示す。ロータ中心部６１には、小径凹部６１ａと大径凹部６１ｂが同心に形成されており、小径凹部６１ａの底面６１ｄには下方に向けて一対のピン６５が植設されている。ロータ小径凹部６１ａを第１クラウン部３１上に装着すると、ロータ側のピン６５とクラウン側のピン３２が係合する。また、大径凹部６１ｂの下端部には下方に向けて漸次径が増大するようにテーパ部６１ｃが形成されている。このロータ中心部６１に設けたテーパ部６１ｃの形状、寸法は第２クラウン部４２のテーパ部４２Ａと略同一とする。

以上の構成による本発明の遠心機では、ロータの中心部６１に形成した大径凹部６１ｂのテーパ部６１ｃと小径凹部６１ａの底面６１ｄとの距離Ｈをあらかじめ測定しておけば、弾性軸３０と第１クラウン部３１とをテーパ圧入によって結合した後、第１クラウン部３１の頂上面と第２クラウン部４２のテーパ部４２Ａとの距離Ｈ’をＨよりわずかに短かくなるようにセットスクリュウ４３をゆるめて調節する。こうして第２クラウン部４２の位置を調節し、再度セットスクリュウ４３を締めて第２クラウン部４２を高剛性軸４０に固定する。その後、スイングロータ６０の中心部６１を上記構成の駆動部上に搭載すると、ロータ側テーパ部６１ｃと高剛性軸側テーパ部４２Ａが接触し、ロータ６０のスラスト荷重を高剛性軸４０が全面的に支持することになる。また第１クラウン部３１のピン３２はロータ中心部６１のピン６５と適切に係合する。このときロータ６０の中心部底面６１ｄと第１クラウン部３１の頂上面との間に空隙ができており、ロータ６０のスラスト荷重は第１クラウン部３１へ加わらない。

この状態にある遠心機１の動作を説明する。誘導モータ１２で発生した回転トルクは出力軸２１から弾性軸３０に伝わり、第１クラウン部３１のピン３２とロータ６０側のピン６５との係合により、第１クラウン部３１からロータ６０に回転トルクが伝達される。ロータ６０の荷重は高剛性軸４０の第２クラウン部４２が全面的に支持し、高剛性軸４０は軸受４１で回転可能なようにエンドブラケット１５に装着されており、しかも上述した距離Ｈの調整により、ロータ６０側テーパ部６１ｃは高剛性軸４０側テーパ部４２Ａに確実に着座するのでロータ６０の回転と共に高剛性軸４０も回転する。従って、所定の回転数に達する前の弾性軸３０の過度の弾性変形による振動の発生や破損を防止することができる。即ち第２クラウン部４２が過度に下方に位置すれば、ロータ６０側テーパ部６１ｃが高剛性軸４０側テーパ部４２Ａに接触せず、ロータ６０の荷重が全面的に第１クラウン部３１に作用して弾性軸に過度な荷重が作用することになるが、本実施の形態では、第２クラウン部４２が位置調整可能であるので、上述した最適の距離Ｈが得られるからである。

図３は本発明による第２の実施の形態による遠心機１０１の駆動部と高剛性軸１４０、弾性軸１３０の接続関係を示す断面図である。第１の実施の形態と同一の部材には同一の参照番号を付し、説明を省略する。また、第１の実施の形態の部材に対応する部材には第１の実施の形態の参照番号に１００を付加してある。図示しない誘導モータの出力軸１２１が軸受１２２を介してエンドブラケット１１５を貫通するように設けてある。出力軸１２１には弾性軸１３０の下端部がテーパ嵌合により結合させてある。弾性軸１３０の上端部には第１クラウン部３１がテーパ嵌合により結合させてある。弾性軸１３０と同心に高剛性軸１４０が設けられている。すなわち、高剛性軸１４０は中空構造に作られており、弾性軸１３０は内側中空部分に同心状に配置されている。高剛性軸１４０は２個の軸受１４１およびスペーサ１４４を介し、回転可能なようにエンドブラケット１１５内に出力軸１２１と同心に支持される。高剛性軸１４０の下端はカップリング５０によって出力軸１２１の上端と接続されている。

カップリング５０は図４に示すように、下部５１と上部５２に分かれ、下部５１はセットスクリュウ５３により出力軸１２１に固定され、上部５２は同様にセットスクリュウ５３により高剛性軸１４０に固定されている。下部５１には４本のピン５４が上方に向けて植設されており、上部５２にはピン５４と係合するために設けられた穴に、ピン５４と直接係合する穴を有する弾性体５５が埋設されている。出力軸１２１と高剛性軸１４０との軸心が完全に一致していなくても、弾性体５５の弾性変形により、弾性体５５の穴とピン５４は容易に結合可能である。

更に、高剛性軸１４０の上端部外周には、別部品として形成した第２クラウン部４２が上下移動可能なようにセットスクリュウ４３で固定されている。第２クラウン部４２は下方に漸次径が拡大するテーパ部４２Ａを設けてある。クラウン側テーパ部４２Ａおよびロータ６０側テーパ部６１ｃの特徴は前述の第１の実施の形態と同じである。

以上の構成において、大型のスイングロータ６０を図１のように搭載して遠心分離をおこなう場合の動作を説明する。誘導モータ１２で発生した回転トルクは出力軸１２１から弾性軸１３０に直接伝達されると共に、カップリング５０を介して高剛性軸１４０にも伝達される。第２クラウン部４２は高剛性軸１４０に固定されているので、回転トルクは第２クラウン部４２のテーパ部４２Ａとロータ６０のテーパ部６０ｃ間の摩擦接触によりロータ６０に伝わる。このようにして回転トルクは高剛性軸４０からロータ６０に伝わるが、出力軸１２１と弾性軸１３０も接続されているので同時に回転トルクが弾性軸１３０の上端に結合させた第１クラウン部３１にも伝わる。

第１クラウン部３１とロータ６０はピン３２と６５だけの係合なので、回転トルクを伝える役割よりも回転の滑りを防止する効果が重要となる。このように、大型のスイングロータ６０を回転させるための回転トルクは、弾性軸１３０よりも高剛性軸１４０により発生でき、弾性軸１３０のねじり共振の発生を防止できる。

なお図６の左断面部に示すように、アングルロータ２００などの小型ロータは従来例同様に高剛性軸とは接続せず、第１クラウン部３１で支持して弾性軸から回転トルクを伝える。

本発明による遠心機は上述した形態に限定されず、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変形や改良が可能である。例えば、第２の実施の形態において、出力軸と高剛性軸との軸心ずれ吸収機能を有するトルク伝達手段は、図５に示すようなヘリカルタイプのカップリング１５１とすることも可能である。これは軸心ずれがあってもカップリング部が撓むことにより吸収し、回転トルクは支障なく伝達できる。このヘリカルタイプのカップリングは市販の製品を使用することが可能であるが、弾性軸や出力軸を通すために中央部が中空になっている必要がある。また、高剛性軸は１個あるいは２個の軸受で回転可能に支持されているが、高剛性軸が安定して回転できる他の手段や構造を組み込むことも可能である。同様に、第２の実施の形態に示した第２クラウン部も２組のセットスクリュウを使用しているが、軸心に平行なキー溝を高剛性軸側に設けるなどして、第２クラウン部が上下に容易に移動でき、回転トルクを確実に伝達できるように固定される構造であればセットスクリュウの数は減らすことが可能である。また、セットスクリューに代えて、有頭のボルト、ネジ類（角穴付きボルトや皿ネジ）でもよい。

本発明による遠心機は、医学、薬学、農学等において、様々な試料の分離、分析に用いられ、産業上の利用価値は高い。

本発明の第１の実施の形態による遠心機全体構造を示す一部断面正面図。本発明の第１の実施の形態による遠心機の要部を示す断面図。本発明の第２の実施の形態による遠心機の駆動部を示す断面図。図３に示した本発明の第２の実施の形態による遠心機の駆動部に使用するカップリングの概略斜視図。図４と同様なカップリングの別の例を示す概略斜視図。従来の遠心機のロータ搭載部を示し、左半分に高速用アングルロータ、右半分に低速用スイングロータがそれぞれ装着された状態を示す断面図。他の従来の遠心機のロータ搭載部を示す断面図。弾性軸とクラウン部を圧入により結合させる方法を説明する弾性軸先端の概略図。弾性軸とクラウン部をテーパ嵌合により結合させる方法を説明する弾性軸先端の概略図。弾性軸クラウン部と高剛性軸クラウン部のテーパ部の間隔を説明するロータ搭載用クラウン部周辺の一部断面図。製造上生じる加工誤差により図１０に示すＨ”寸法が短く製造された場合に起こりうる状態を説明するロータ搭載部分の断面図。Ｈ”寸法が長く製造された場合に起こりうる状態を説明する図１１と同様な断面図。図１２の線ＸＩＩＩ−ＸＩＩＩで示す部分の断面図。図１０のＨ”寸法を調整するための従来の手段を説明する一部断面図。

符号の説明

１：遠心機、２０：駆動部、２１：出力軸、３０、１３０：弾性軸、３１：第１クラウン部、３２：ピン、４０、１４０：高剛性軸、４１、１４１：軸受、４２：第２クラウン部、４２Ａ：テーパ部、４３：セットスクリュウ、５０：カップリング、５１：下部カップリング、５２：上部カップリング、５３：セットスクリュウ、５４：ピン、５５：弾性穴、６０：スイングロータ、６１ｃ：テーパ部、６１ｄ：凹部底面、２００：アングルロータ

Claims

互いに種類又はサイズの異なる高速回転用第１ロータと低速回転用第２ロータを含む少なくとも２個のロータを選択的に搭載して回転させることができる遠心機であって、
本体と、
該本体に収納された動力発生部と、
該本体に軸受を介して支持され、該動力発生部から回転トルクを該ロータに伝える出力軸と、
該選択された第１ロータと該出力軸とを動力的に接続し、該第１ロータに回転トルクを伝達する弾性軸と、
該選択された第２ロータを支持し、該本体に軸受を介して支持され、該弾性軸と同心配置される中空構造とした高剛性軸とを有する遠心機において、
該高剛性軸に該高剛性軸の軸方向に移動可能で該高剛性軸に対して位置固定可能な支持手段を設け、該高剛性軸は、該支持手段を介して該第二ロータを支持していることを特徴とする遠心機。
該弾性軸は選択した該第１ロータと嵌合し回転トルクを伝達する第１クラウン部を有し、
該支持手段は、選択した該第２ロータと嵌合支持し該軸方向に移動調節可能な第２クラウン部から構成されることを特徴とする請求項１記載の遠心機。
該第１クラウン部および第２クラウン部は、それぞれ該弾性軸および該高剛性軸とは別部材であることを特徴とする請求項２記載の遠心機。
該第１クラウン部は該弾性軸とテーパ嵌合による圧入で結合されることを特徴とする請求項３記載の遠心機。
該第２クラウン部は該高剛性軸にセットスクリュウで固定されることを特徴とする請求項３記載の遠心機。
該第２ロータには該第１クラウン部を取り囲む嵌合穴が形成され、該第２クラウン部にはテーパ部が形成され、該嵌合穴の開口部は該テーパ部に着座するテーパ面が形成され、該第２クラウン部の該高剛性軸への固定位置は、該第２ロータの嵌合穴の底面と第２クラウン部のテーパ部との距離Ｈと、該第１クラウン部頂面と該第２クラウン部のテーパ部との距離Ｈ’が同一、あるいはＨ’値がＨ値よりわずかに小さい値となるように決定されることを特徴とする請求項５記載の遠心機。
該高剛性軸は、該出力軸との軸心ずれを吸収するトルク伝達手段を介して該出力軸に結合されていることを特徴とする請求項１記載の遠心機。
該トルク伝達手段は、該出力軸と該高剛性軸とが略同軸となるように接続することを特徴とする請求項７記載の遠心機。
該トルク伝達手段は該高剛性軸と該出力軸の結合部分に介装される弾性部材を有することを特徴とする請求項８記載の遠心機。