WO2011001729A1 - 遠心分離機、遠心分離機用ロータ - Google Patents

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Kubota Manufacturing Corp
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B04—CENTRIFUGAL APPARATUS OR MACHINES FOR CARRYING-OUT PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES
    • B04B—CENTRIFUGES
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B04B—CENTRIFUGES
    • B04B9/00—Drives specially designed for centrifuges; Arrangement or disposition of transmission gearing; Suspending or balancing rotary bowls
    • B04B9/08—Arrangement or disposition of transmission gearing ; Couplings; Brakes
    • B04B2009/085—Locking means between drive shaft and rotor

Definitions

  • the present invention relates to a centrifuge having a rotary head attached to an upper part of a rotary shaft whose axis is in a vertical direction and a rotor disposed on the upper part of the rotary head.
  • the present invention relates to a method for attaching and detaching a rotor and a rotary head and a fixing method.
  • the centrifuge consists of a rotating shaft whose axis is vertical, a motor for rotating the rotating shaft, a rotating head attached to the top of the rotating shaft, a rotor for containing a sample, a lid covering the top of the rotor, the whole It is composed of a casing that covers The rotor can be attached to and detached from the rotating shaft.
  • the most common method of attaching and detaching is screwing, but a centrifugal separator that utilizes the centrifugal force generated when the rotating shaft, rotating head, and rotor rotate so that the rotor does not come off the rotating head during rotation.
  • Patent Document 1 Patent Document 2
  • Patent Document 3 Patent Document 3
  • the centrifuges of Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 utilize the fact that any member moves outward by centrifugal force so that the rotor does not come off the rotating head during rotation.
  • the force generated by the rotation is not only centrifugal force, but also lift force at high speed rotation.
  • an unexpected force for separating the rotor lifting force generated by rotation of the rotor, vibration and the like lifting the rotor
  • the structure using only the centrifugal force as in Patent Document 1, Patent Document 2, and Patent Document 3 cannot secure sufficient safety when rotating at high speed.
  • the present invention has been made in view of such a situation, and in the centrifuge, both simple attachment and detachment of the rotor and the rotating head and reliable fixing of the rotor and the rotating head in consideration of the force for separating the rotor are performed. It aims to be realized.
  • the centrifuge of the present invention includes a rotating head attached to the upper part of a rotating shaft whose axis is in the vertical direction, and a rotor disposed on the upper part of the rotating head.
  • the rotor includes a rotor hole into which the rotary head is inserted and a male member.
  • the male member is rotatable about a rotation shaft disposed horizontally inside the rotor hole, has a center of gravity below the rotation shaft, and has a convex portion on the opposite side of the rotation shaft below the center of gravity.
  • the rotary head has a cylindrical shape centered on the axis of the rotary shaft at the top, and a rotor coupling portion having an annular recess on the inner surface.
  • the male member When the rotor is disposed on the rotating head with the rotating shaft stopped, the male member is inside the rotor coupling portion, and the convex portion of the male member faces the concave portion of the rotor coupling portion. is doing.
  • the rotating shaft rotates, the convex portion moves so as to fit into the concave portion.
  • a force that separates the rotor from the rotary head is applied when the convex portion is fitted in the concave portion, a force is applied to the convex portion in a direction of fitting into the concave portion.
  • the normal line of the upper surface of the recess which is the upper surface of the recess, is formed so as to pass through a position closer to the axial center than the center of the rotation axis.
  • a rotating shaft is arranged so as to pass through a close position.
  • the centrifuge of the present invention it is not necessary to stop the screw when attaching the rotor to the rotary head. Also, it is not necessary to remove the screws when removing the rotor from the rotary head. Furthermore, even when a force that causes a rotor that is not assumed during rotation to be detached from the rotary head is applied, the convex portion and the concave portion are not separated. Therefore, both simple attachment and detachment and reliable fixing can be realized.
  • FIG. 3A is a plan view of the frame as viewed from above.
  • 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3A.
  • FIG. 3C is a side view when viewed from the direction B of FIG. 3A.
  • Sectional drawing which shows the relationship between the male type
  • FIG. 5A is a diagram showing a relationship of forces when the concave upper surface 11 is horizontal.
  • FIG. 5B is a diagram showing a relationship of forces when the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position farther from the axis 9 than the center 33-1 of the rotation axis.
  • FIG. 5C shows a case where the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position closer to the axis 9 than the center 33-1 of the rotating shaft, and no separation force is generated. The figure which shows the relationship of force when.
  • FIG. 5C shows a case where the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position closer to the axis 9 than the center 33-1 of the rotating shaft, and no separation force is generated. The figure which shows the relationship of force when.
  • FIG. 5C shows a case where the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position closer to the axis 9
  • 5D shows a case where the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position closer to the axis 9 than the center 33-1 of the rotation axis, and a separation force is generated.
  • FIG. 9A is a side view of the frame 21 of Modification 2 as viewed from the C side in FIG. 8.
  • FIG. 9B is a side view of the frame 21 of Modification 2 as viewed from the D side in FIG. 8.
  • FIG. 10A is an enlarged cross-sectional view of a rotor frame, a male member portion, and a rotary head portion according to Modification 2;
  • FIG. 10B is a diagram showing a force applied to the second male member 40.
  • FIG. 10C is a diagram showing a force applied to the male member 23-1.
  • FIG. 15A is an enlarged side view of a frame, a male member, and a guide pin of Modification 4.
  • FIG. 15B is an enlarged bottom view of the frame, the male member, and the guide pin of Modification 4.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the internal configuration of the centrifuge of the present invention.
  • the rotary shaft 3 whose axis 9 is vertical
  • the rotary head 2 attached to the upper part of the rotary shaft 3
  • the rotor 20 arranged on the upper part of the rotary head 2, and the upper part of the rotor 20 are shown.
  • a covering lid 25 is shown.
  • a motor for rotating the rotary shaft 3 and a casing for covering the whole are components of the centrifuge 1.
  • the upper side of the rotor 20 is a portion for inserting a sample, and includes a plurality of sample insertion portions 36.
  • the rotor 20 also includes rotor holes 28 and 29 into which the rotary head 2 is inserted, a frame 21, male members 23-1 and 23-2, guide pins 24, and the like.
  • the rotor hole 28 is a circular hole with a constant diameter
  • the rotor hole 29 is a circular hole with a diameter that is smaller toward the inside of the hole.
  • two male members are arranged, but one member may be used, or three or more members may be used. The number of male members may be appropriately determined in consideration of the size of the rotor 20 and the like.
  • the male mold members 23-1, 23-2 are rotatable around rotation shafts 22-1, 22-2 disposed horizontally inside the rotor hole 28, and their center of gravity is the rotation shafts 22-1, 22-2. 2 below.
  • the male members 23-1 and 23-2 have convex portions 62-1 and 62-2 on the opposite side of the axis 9 of the rotary shaft 3 below the center of gravity.
  • the male members 23-1 and 23-2 are first attached to the frame 21, and then the frame 21 is attached to the rotor 20 for easy manufacture.
  • the rotor 20 also includes through holes 30 and 31 having a circular cross section around the axis 9. Screws (threaded portions) are formed in the through holes 31 formed in the frame 21.
  • the rotary head 2 includes a rotor coupling portion 6 and a drive pin 7 at the top.
  • the rotor coupling portion 6 has a cylindrical shape centered on the axis 9 of the rotating shaft, and has an annular recess 8 on the inner surface.
  • the rotary head 2 has a circular section 4 having a constant diameter and a circular section that fits in the rotor hole 28 and a circular truncated cone section that has a diameter that fits in the rotor hole 29 is increased toward the bottom.
  • the lid 25 has a knob 26 and a screw portion 27. By rotating the knob 26, the through hole 31 and the screw portion 27 of the frame 21 are screwed, and the lid 25 is fixed to the rotor 20.
  • the guide pin 24 can move only between the drive pins 7, when the rotary head 2 rotates, power is transmitted from the drive pin 7 to the guide pins 24, and the rotor 20 rotates. Even when the rotary head 2 stops, the drive pin 7 limits the movement range of the guide pin 24, so the rotor 20 stops together with the rotary head 2.
  • the center of gravity of the male members 23-1, 23-2 is directly below the rotary shafts 22-1, 22-2.
  • the male members 23-1 and 23-2 are inside the rotor coupling portion 6, and the convex portions 62-1 and 62-2 of the male members 23-1 and 23-2 are the rotor coupling portion 6. This is opposed to the concave portion 8.
  • the convex parts 62-1 and 62-2 move so as to fit into the concave part 8. Then, when a force for separating the rotor 20 from the rotary head 2 is applied when the convex portions 62-1 and 62-2 are fitted in the concave portion 8, the convex portions 62-1 and 62-2 are fitted in the concave portion 8. Force is applied in the direction.
  • the normal line of the recess upper surface 11 that is the upper surface of the recesses 62-1 and 62-2 may be formed so as to pass through a position closer to the axis than the center of the rotation axis.
  • the rotating shafts 22-1 and 22-2 may be arranged so that the drawn normal line passes through a position closer to the axis 9 than the centers 33-1 and 33-2 of the rotating shaft.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the rotor frame and the male member and the rotary head
  • FIG. 3 is an enlarged view of the rotor frame and the male member
  • FIG. 4 is the male when rotating. It is sectional drawing which shows the relationship between a mold member and a rotary head.
  • 3A is a plan view of the frame as viewed from above
  • FIG. 3B is a cross-sectional view when cut along the line AA
  • FIG. 3C is a side view when viewed from the direction B of FIG. 3A.
  • 2 and 4 show only the male member 23-1, only one male member may be used as described above, or two male members may be provided as shown in FIGS. Alternatively, three or more may be provided as described above.
  • the concave portion 8 includes a concave bottom surface 10 that is recessed from the inner surface of the rotor coupling portion 6, a concave top surface 11 that contacts the convex portion 62-1 when a separation force is generated in the rotor 20, and an uppermost portion of the rotor coupling portion 6. It is comprised by the recessed part cylindrical part 12 located in.
  • the convex portion 62-1 contacts the concave bottom surface 10 when the rotor 20 rotates, and the convex portion positioning surface 34-1 determines the posture (position) of the male member 23-1, and the rotor 20 generates a separation force.
  • the convex portion contact surface 35-1 that comes into contact with the concave portion upper surface 11 is formed. As shown in FIG. 4, the normal line drawn from the contact portion of the concave upper surface 11 with the convex contact surface 35-1 passes through a position closer to the axis 9 than the center 33-1 of the rotation axis.
  • the centrifuge of the present invention has such a structure, it is not necessary to stop the screw when attaching the rotor to the rotary head. Also, it is not necessary to remove the screws when removing the rotor from the rotary head. Furthermore, even when a force that causes a rotor that is not assumed during rotation to be detached from the rotary head is applied, the convex portion and the concave portion are not separated. Therefore, both simple attachment and detachment and reliable fixing can be realized.
  • FIG. 5 is a schematic diagram for explaining this principle.
  • the convex portion 62-1 is represented by a circle
  • the male member 23-1 is represented by a line.
  • 5A shows a case where the concave upper surface 11 is horizontal
  • FIG. 5B shows a case where the concave upper surface 11 is horizontal
  • FIG. 5B shows that the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex 62-1 passes through a position farther from the axis 9 than the center 33-1 of the rotation axis.
  • FIG. 5C shows a case where the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position closer to the axial center 9 than the center 33-1 of the rotating shaft, and the separation force is generated.
  • FIG. 5D shows a case where the normal drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position closer to the axis 9 than the center 33-1 of the rotation axis. It shows when force is generated.
  • FIG. 5 shows a force F1 due to gravity, a force F2 due to centrifugal force, and a force F3 received by the convex portion 62-1 due to a force that causes the rotor 20 to be detached among the forces acting on the convex portion 62-1.
  • the convex portion 62-1 has a reaction force in which the concave bottom surface 10 and the concave top surface 11 push back the convex portion 62-1, and a male member 23-1 has a force to pull the convex portion 62-1.
  • these forces are generated in order to balance F1 to F3, and are not shown in the figure.
  • the direction of the force F1 is downward, and the direction of the force F2 is the right direction in the figure. Further, since the male member 23-1 is rotatable around the rotation axis, the direction of the force F3 is the direction of the center 33-1 of the rotation axis. Since the convex portion 62-1 tends to move in the direction of the sum of these forces, it tries to move counterclockwise or clockwise. When trying to move counterclockwise, the convex portion 62-1 tends to fit into the concave portion 8. As a result, the convex portion 62-1 is pressed against the concave top surface 11 or the concave bottom surface 10.
  • the reaction force from the concave top surface 11 or the concave bottom surface 10 is also applied as a force acting on the convex portion 62-1, and the force acting on the convex portion 62-1 is balanced.
  • the convex portion 62-1 is detached from the concave portion 8, and the rotor 20 may be detached.
  • the convex portion 62-1 tries to move so that the total direction of the force F1 and the force F2 coincides with the line of the male member 23-1. Therefore, when the rotational speed is increased and F2 is sufficiently large, the convex portion 62-1 fits into the concave portion 8.
  • F2 is 10 times or more F1 at a position 1 cm away from the axis 9.
  • the normal line drawn from the contact point between the concave upper surface 11 and the convex part 62-1 passes through a position closer to the axis 9 than the center 33-1 of the rotation axis.
  • the convex portion 62-1 is in contact with only the bottom surface 10 of the recess, and there is a gap between the top surface 11 of the recess.
  • force F3 when force F3 is applied, the force relationship changes.
  • the force F3 is perpendicular to the recess upper surface 11 and the force F31 is parallel to the force F32. If the rotation speed is constant, the force F1 and the force F2 are constant. However, a force F3 that is not expected in an accident in which the rotor 20 comes off is applied. That is, when the force F3 is increased, it can be determined in what direction the upper surface 11 of the concave portion 11 should be oriented by confirming whether or not the force that causes the convex portion 62-1 to fit into the concave portion 8 is applied.
  • the force parallel to the concave upper surface 11 is examined.
  • the force F3 increases, the force F32 also increases, so that the force with which the convex portion 62-1 attempts to fit into the concave portion 8 becomes weak.
  • the force F3 is an unexpected force, it is impossible to design how much force the convex portion 62-1 tries to fit into the concave portion 8 remains. Therefore, there is a risk that force is applied in the direction of disengagement.
  • the force for separating the rotor 20 can be converted into a force in the direction in which the convex portion 62-1 fits into the concave portion 8, so Even when a force for separating from the rotary head is applied, the convex portion and the concave portion are not separated.
  • FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the rotor frame, the male member portion, and the rotary head portion of the second modification example with the rotary shaft stopped
  • FIG. 9 is a diagram showing the frame 21 of the second modification example.
  • 10 is an enlarged cross-sectional view of the rotor frame, the male member portion, and the rotary head portion of the modified example 2 with the rotating shaft rotated.
  • 9A is a side view of the frame 21 viewed from the C side of FIG. 8
  • FIG. 9B is a side view of the frame 21 viewed from the D side of FIG. 10A is an enlarged cross-sectional view of the rotor frame, the male member, and the rotary head, FIG.
  • FIG. 10B is a diagram illustrating the force applied to the second male member 40
  • FIG. 10C is applied to the male member 23-1. It is a figure which shows force.
  • the rotor 20 also includes a second male member 40.
  • the second male member 40 is rotatable about a rotating shaft 22-2 disposed horizontally inside the rotor hole 28, and has a center of gravity below the rotating shaft 22-2 and rotates below the center of gravity.
  • a second convex portion 41 is provided on the side opposite to the shaft 3.
  • the thickness of the male member 23-1 is w / 2 with respect to the thickness w of the second male member 40.
  • the second male member 40 When the rotor 20 is disposed on the rotary head 2 with the rotary shaft 3 stopped, the center of gravity of the second male member 40 is directly below the rotary shaft 22-2. At this time, the second male member 40 is inside the rotor coupling portion 6, and the second convex portion 41 of the second male member 40 faces the concave portion 8 of the rotor coupling portion 6.
  • the second convex portion 41 moves so as to come into contact with a part of the concave portion (in FIG. 10, the concave portion upper surface 11 and the concave portion boundary line 42 of the concave cylindrical portion 12).
  • the male member 23-1 also moves as described in the first embodiment, and the convex portion 62-1 contacts the concave bottom surface 10.
  • the male member 23-1 and the second male member 40 are asymmetric, a delicate force imbalance occurs, and a force that the rotor 20 presses somewhere on the rotary head 2 is generated. Since this force acts, the minute gaps between the rotor holes 28 and 29, the cylindrical portion 4 and the truncated cone portion 5 are moved to one side, so that vibration can be reduced.
  • the male member 23-1 becomes lighter than the second male member 40. Accordingly, the centrifugal force F1 of the second male member 40 that acts during rotation is greater than the centrifugal force F4 of the male member 23-1.
  • the second convex portion 41 and the concave boundary line 42 are in contact is not parallel to the axis 9, the second convex portion 41 is forced from the concave boundary line 42 by the force F 2 (contact) unless friction is considered.
  • the force in the normal direction of the surface is The force F2 tries to turn the rotating shaft 22-2 counterclockwise.
  • the moments generated by these forces are balanced. Therefore, the total force F3 of the centrifugal force F1 and the force F2 is applied to the rotating shaft 22-2.
  • the centrifugal force F4 tries to turn the rotating shaft 22-1 counterclockwise.
  • the concave bottom surface 10 is a surface parallel to the axis 9, the convex portion 62-1 receives the force F5 in the direction opposite to the centrifugal force F4.
  • the force F5 tries to turn the rotating shaft 22-1 clockwise.
  • the moments generated by these forces are balanced. Therefore, the total force F6 of the centrifugal force F4 and the force F5 is applied to the rotating shaft 22-1. That is, the force F3 and the force F6 are applied to the rotor 20, and the rotor 20 is generally pressed in the lower left direction in FIG.
  • a more complicated force is applied due to the addition of friction and the like, but in any case, a subtle force generated by making the male member 23-1 and the second male member 40 asymmetrical.
  • the vibration is reduced by the unbalance (the force that the second male member 40 receives by the rotation of the rotating shaft 3 and the force that the male member 23-1 receives by the rotation of the rotating shaft 3 are not balanced). It is thought that.
  • the rotor 20 is provided with a male member 23-1 and a second male member 40 which are members that are moved by centrifugal force. Therefore, since the degree of unbalance can be adjusted optimally in consideration of the weight and shape of the rotor, vibration can be sufficiently reduced for each type of rotor.
  • FIG. 11 is an enlarged cross-sectional view of the rotor frame, the male member, and the rotary head in a state in which the male member does not return to the inside of the rotor coupling portion even when the rotating shaft is stopped.
  • FIG. 12 is a male member.
  • FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of a rotor frame, a male member portion, and a rotary head portion in a state where the rotor is returned to the inside of the rotor coupling portion.
  • the male members 23-1, 23-2 are positioned above the rotary shafts 22-1, 22-2 and when the convex portions 62-1 and 62-2 are fitted in the concave portion 8.
  • Protrusions 43-1 and 43-2 that protrude inside the through holes 31 are provided.
  • the male members 23-1 and 23-2 may be returned to the inside of the rotor coupling portion 6 as follows. . First, the lid 25 is removed so that the through holes 30 and 31 can be seen. Then, the release shaft 44 whose tip is thin is inserted into the through holes 30 and 31. Since the release shaft 44 has a thin tip and gradually becomes thicker near the handle, the protrusion 43-1 is pushed in the right direction in the figure and the protrusion 43-2 is pushed in the left direction in the figure. Accordingly, if the release shaft 44 is pushed deeply as shown in FIG. 12, the male members 23-1 and 23-2 can be returned to the inside of the rotor coupling portion 6. If a screw is formed in a portion of the release shaft 44 that contacts the through hole 31 and the release shaft 44 is pushed in by using the screw formed in the through hole 31 of the frame 21, the release shaft can be easily pushed. 44 can be pushed in.
  • FIG. 13 is an enlarged cross-sectional view of a rotor frame, a male member, a guide pin portion, and a rotary head portion of a fourth modification.
  • FIG. 14 is a plan view of the rotary head of the fourth modification as viewed from above. These are the figures which expanded the flame
  • 15A is a side view
  • FIG. 15B is a bottom view as seen from the lower side. Although only one male member is shown in FIGS. 13 and 15, two or more male members may be provided.
  • the guide pin 53 of this modification is longer than the guide pin 24 of the first embodiment.
  • the rotary head 2 includes a drive hole 51 into which the guide pin 53 is inserted.
  • the rotor 20 of this modification also includes a guide pin 53 that enters the inside of the rotor coupling portion 6 in the vicinity of the male member 23-1.
  • the rotary head 2 also includes a drive hole 51 into which the guide pin 53 is inserted.
  • the guide pin 53 is limited by the drive pin 7 in the range of the rotation direction with the axis 9 as the rotation axis.
  • the tip of the guide pin 53 is inserted into the drive hole 51. Since the position of the guide pin 53 is limited to the drive hole 51, the position of the guide pin 53 is determined.
  • the air hole 54 plays a role of releasing the air trapped between the frame 21 and the rotor coupling portion 6 to the outside.
  • the air trapped between the frame 21 and the rotor coupling portion 6 causes the rotor 20 not to descend smoothly onto the rotary head 2, causing air to escape. Therefore, it may descend slowly. If it descends slowly in this way, an extra time is spent for the operator, and it is easy to lead to an installation error of the rotor 20. Therefore, such a problem can be solved by providing the air holes 54.
  • the present invention can be used for a centrifuge provided with a rotary head attached to the upper part of a rotary shaft whose axis is in the vertical direction and a rotor arranged on the upper part of the rotary head.

Landscapes

  • Centrifugal Separators (AREA)

Abstract

　ロータと回転ヘッドの簡単な着脱と、確実な固定の両方を実現する。本発明の遠心分離機のロータは、回転ヘッドが挿入されるロータ穴と雄型部材とを備える。雄型部材は、ロータ穴の内部に水平に配置された回転軸を中心として回転自在であり、重心が回転軸の下方にあり、重心よりも下方の回転シャフトと反対側に凸部を有する。回転ヘッドは、上部に回転シャフトの軸心を中心とする円筒状であり、内側面に環状の凹部を有するロータ結合部を備える。回転シャフトが停止した状態でロータが回転ヘッドの上に配置されているときには、雄型部材はロータ結合部の内側にあり、かつ、雄型部材の凸部がロータ結合部の凹部と対向している。回転シャフトが回転すると、凸部が凹部に嵌るように可動する。また、凸部が凹部に嵌っているときに、ロータを回転ヘッドから離脱させる力が加わった場合に、凸部には凹部に嵌る方向に力が加わる。

Description

遠心分離機、遠心分離機用ロータ
　本発明は、軸心が鉛直方向である回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッドと、回転ヘッドの上部に配置されるロータとを備えた遠心分離機に関する。特に、ロータと回転ヘッドとの着脱方法および固定方法に関する。
　遠心分離機は、軸心が鉛直方向である回転シャフト、回転シャフトを回転させるためのモータ、回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッド、試料を入れるためのロータ、ロータの上部を覆う蓋、全体を覆う筺体から構成されている。そして、ロータは、回転シャフトに着脱可能である。着脱の最も一般的な方法はネジ止めであるが、回転シャフト、回転ヘッド、ロータが回転する際に生じる遠心力を利用して、回転中はロータが回転ヘッドから外れないようにした遠心分離機もある。具体的には、特許文献１、特許文献２、特許文献３などがある。
実公昭４２－１８３９９号公報 特許第４２３９１１９号明細書 特許第３８６１４７６号明細書
　特許文献１、特許文献２、特許文献３の遠心分離機は、いずれかの部材が遠心力で外側に移動することを利用して、回転中はロータが回転ヘッドから外れないようにしている。しかし、回転によって生じる力は遠心力だけではなく、高速回転時には揚力も生じる。特に、蓋をしないで回転させてしまった場合、蓋を確実に止めないで回転させてしまった場合、大きなアンバランスが生じた状態で回転させてしまった場合など、本来の使い方でない場合に、想定外のロータを離脱させる力（ロータの回転によって発生する揚力および振動などがロータを持ち上げる力）が発生し、ロータが外れてしまう事故が発生している。つまり、誤操作がありえることも考慮すると、特許文献１、特許文献２、特許文献３のような遠心力だけを利用した構造では、高速回転させたときに十分な安全性は確保できていない。
　本願発明は、このような状況を鑑みてなされたものであり、遠心分離機において、ロータと回転ヘッドの簡単な着脱と、ロータを離脱させる力も考慮したロータと回転ヘッドの確実な固定の両方を実現することを目的とする。
　本発明の遠心分離機は、軸心が鉛直方向である回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッドと、回転ヘッドの上部に配置されるロータとを備える。ロータは、回転ヘッドが挿入されるロータ穴と雄型部材とを備える。雄型部材は、ロータ穴の内部に水平に配置された回転軸を中心として回転自在であり、重心が回転軸の下方にあり、重心よりも下方の回転シャフトの反対側に凸部を有する。回転ヘッドは、上部に回転シャフトの軸心を中心とする円筒状であり、内側面に環状の凹部を有するロータ結合部を備える。そして、回転シャフトが停止した状態でロータが回転ヘッドの上に配置されているときには、雄型部材はロータ結合部の内側にあり、かつ、雄型部材の凸部がロータ結合部の凹部と対向している。回転シャフトが回転すると、凸部が凹部に嵌るように可動する。また、凸部が凹部に嵌っているときに、ロータを回転ヘッドから離脱させる力が加わった場合に、凸部には凹部に嵌る方向に力が加わる。例えば、凹部の上側の面である凹部上面の法線が、回転軸の中心よりも軸心に近い位置を通るように形成されている。つまり、ロータに離脱力が働いて上方に持ち上げられたときに凸部の上側の面（凸部接触面）と凹部上面とが接触する面の法線は、回転軸の中心よりも軸心に近い位置を通るように回転軸が配置されている。
　本発明の遠心分離機によれば、ロータを回転ヘッドに取り付ける際にネジを止める必要がない。また、ロータを回転ヘッドから取り外す際にもネジを外す必要がない。さらに、回転中に想定していないロータを回転ヘッドから離脱させる力が加わった場合にも、凸部と凹部とが離れない。したがって、簡単な着脱と確実な固定の両方を実現できる。
本発明の遠心分離機の内部の構成を示す断面図。 ロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図。 図３Ａはフレームを上部側から見た平面図。図３Ｂは図３ＡのＡ－Ａ線で切断した場合の断面図。図３Ｃは図３ＡのＢ方向から見た場合の側面図。 回転しているときの雄型部材と回転ヘッドとの関係を示す断面図。 図５Ａは凹部上面１１が水平の場合の力の関係を示す図。図５Ｂは凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９から遠い位置を通る場合の力の関係を示す図。図５Ｃは凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通る場合であって、離脱力が発生していないときの力の関係を示す図。図５Ｄは凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通る場合であって、離脱力が発生しているときの力の関係を示す図。 変形例１のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図。 変形例１のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面斜視図。 回転シャフトが停止した状態での変形例２のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図。 図９Ａは図８のＣ側から変形例２のフレーム２１を見た側面図。図９Ｂは図８のＤ側から変形例２のフレーム２１を見た側面図。 図１０Ａは変形例２のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図。図１０Ｂは第２雄型部材４０に加わる力を示す図。図１０Ｃは雄型部材２３－１に加わる力を示す図。 回転シャフトが停止しても雄型部材がロータ結合部の内側に戻らない状態のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図。 雄型部材をロータ結合部の内側に戻した状態のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図。 変形例４のロータのフレームと雄型部材とガイドピンの部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図。 変形例４の回転ヘッドを上部側から見た平面図。 図１５Ａは変形例４のフレームと雄型部材とガイドピンを拡大した側面図。図１５Ｂは変形例４のフレームと雄型部材とガイドピンを拡大した底面図。
　以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。なお、同じ機能を有する構成部には同じ番号を付し、重複説明を省略する。
　図１は、本発明の遠心分離機の内部の構成を示す断面図である。この図には、軸心９が鉛直方向である回転シャフト３と、回転シャフト３の上部に取り付けられた回転ヘッド２と、回転ヘッド２の上部に配置されるロータ２０と、ロータ２０の上部を覆う蓋２５が示されている。なお、図示されていないが、回転シャフト３を回転させるためのモータ、全体を覆うための筺体なども、遠心分離機１の構成要素である。
　ロータ２０の上部側は試料を入れる部分であり、試料挿入部３６を複数備えている。また、ロータ２０は、回転ヘッド２が挿入されるロータ穴２８、２９、フレーム２１、雄型部材２３－１、２３－２、ガイドピン２４なども備える。なお、ロータ穴２８は直径が一定の断面円形の穴であり、ロータ穴２９は直径が穴の内部ほど小さくなった断面円形の穴である。また、この図では雄型部材は２つ配置されているが、１つでもよいし、３つ以上でもよい。雄型部材の数は、ロータ２０の大きさなどを考慮して適宜決めればよい。雄型部材２３－１、２３－２は、ロータ穴２８の内部に水平に配置された回転軸２２－１、２２－２を中心として回転自在であり、重心が回転軸２２－１、２２－２の下方にある。また、雄型部材２３－１、２３－２は、重心よりも下方の回転シャフト３の軸心９の反対側に凸部６２－１、６２－２を有する。なお、ロータ２０を組み立てる際には、まず雄型部材２３－１、２３－２をフレーム２１に取り付け、その後フレーム２１をロータ２０に取り付ければ、製造が容易である。また、ロータ２０は、軸心９を中心とした断面円形の貫通穴３０、３１も備えている。フレーム２１に形成されている貫通穴３１にはネジ（ネジ部）が形成されている。
　回転ヘッド２は、上部にロータ結合部６と駆動ピン７を備える。ロータ結合部６は、回転シャフトの軸心９を中心とする円筒状であり、内側面に環状の凹部８を有する。また、回転ヘッド２は、ロータ結合部６の外側に、ロータ穴２８に嵌る直径が一定で断面円形の円柱部分４と、ロータ穴２９に嵌る直径が下部ほど大きくなった断面円形の円錐台部分５も有する。蓋２５は、つまみ２６とネジ部２７を有している。つまみ２６を回転させることによりフレーム２１の貫通穴３１とネジ部２７とがネジ止めされ、蓋２５がロータ２０に固定される。また、ガイドピン２４は駆動ピン７の間しか移動できないので、回転ヘッド２が回転すると、駆動ピン７からガイドピン２４に動力が伝えられ、ロータ２０が回転する。また、回転ヘッド２が停止するときも、駆動ピン７によってガイドピン２４の移動範囲が限定されるので、ロータ２０は回転ヘッド２と一緒に停止する。
　回転シャフト３が停止した状態でロータ２０が回転ヘッド２の上に配置されているときには、雄型部材２３－１、２３－２の重心が回転軸２２－１、２２－２の真下となる。このとき、雄型部材２３－１、２３－２はロータ結合部６の内側にあり、かつ、雄型部材２３－１、２３－２の凸部６２－１、６２－２がロータ結合部６の凹部８と対向している。
　回転シャフト３が回転すると、凸部６２－１、６２－２が凹部８に嵌るように可動する。そして、凸部６２－１、６２－２が凹部８に嵌っているときに、ロータ２０を回転ヘッド２から離脱させる力が加わると、凸部６２－１、６２－２には凹部８に嵌る方向に力が加わる。例えば、凹部６２－１、６２－２の上側の面である凹部上面１１の法線が、回転軸の中心よりも軸心に近い位置を通るように形成すればよい。つまり、ロータに離脱力が働いて上方に持ち上げられた場合に、凸部６２－１、６２－２の上側の面（図２の凸部接触面３５－１）と凹部上面１１との接点から引いた法線が、回転軸の中心３３－１、３３－２よりも軸心９に近い位置を通るように回転軸２２－１、２２－２を配置すればよい。
　図２はロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図、図３はロータのフレームと雄型部材の部分を拡大した図、図４は回転しているときの雄型部材と回転ヘッドとの関係を示す断面図である。図３Ａは、フレームを上部側から見た平面図、図３ＢはＡ－Ａ断面で切断した場合の断面図、図３Ｃは図３ＡのＢ方向から見た場合の側面図である。なお、図２と図４は、雄型部材２３－１のみしか示していないが、このように１つの雄型部材でもよいし、図１や図３のように２つの雄型部材を備えてもよいし、上述したように３個以上備えても良い。凹部８は、ロータ結合部６の内側面よりも窪んだ凹部底面１０と、ロータ２０に離脱力が発生したときに凸部６２－１と接触する凹部上面１１と、ロータ結合部６の最上部に位置する凹部円筒部１２で構成されている。凸部６２－１は、ロータ２０が回転したときに凹部底面１０と接触して雄型部材２３－１の姿勢（位置）を決める凸部位置決め面３４－１と、ロータ２０に離脱力が発生したときに凹部上面１１と接触する凸部接触面３５－１で構成されている。図４に示したように、凹部上面１１の凸部接触面３５－１との接触部分から引いた法線は、回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通っている。
　本発明の遠心分離機は、このような構造なので、ロータを回転ヘッドに取り付ける際にネジを止める必要がない。また、ロータを回転ヘッドから取り外す際にもネジを外す必要がない。さらに、回転中に想定していないロータを回転ヘッドから離脱させる力が加わった場合にも、凸部と凹部とが離れない。したがって、簡単な着脱と確実な固定の両方を実現できる。
ロータを離脱させる力を、凸部が凹部に嵌る方向の力に変換する原理
　次に、ロータ２０を離脱させる力を、凸部６２－１が凹部８に嵌る方向の力に変換する原理を説明する。図５は、この原理を説明するための模式図である。この図では、凸部６２－１を円、雄型部材２３－１を線で表している。また、これらの図では、雄型部材２３－１の質量は凸部６２－１に集中しているものとする。図５Ａは凹部上面１１が水平の場合を、図５Ｂは凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９から遠い位置を通る場合を、図５Ｃは凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通る場合であって、離脱力が発生していないときを、図５Ｄは凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通る場合であって、離脱力が発生しているときを示している。
　図５には、凸部６２－１に働く力のうち、重力による力Ｆ１、遠心力による力Ｆ２、ロータ２０を離脱させる力によって凸部６２－１が受ける力Ｆ３を示している。これらの力の他に、凸部６２－１には、凹部底面１０や凹部上面１１が凸部６２－１を押し返す反力、雄型部材２３－１が凸部６２－１を引っ張る力があるが、これらの力は、Ｆ１～Ｆ３と釣り合うために生じる力なので、図では省略している。
　力Ｆ１の方向は下向きであり、力Ｆ２の方向は図の右方向である。また、雄型部材２３－１は回転軸を中心として回転自在だから、力Ｆ３の方向は回転軸の中心３３－１の方向である。そして、凸部６２－１は、これらの力の合計の方向に動こうとするので、反時計回りに動こうとしたり、時計回りに動こうとしたりする。反時計回りに動こうとする場合は、凸部６２－１が凹部８に嵌ろうとする方向であり、結局、凸部６２－１は凹部上面１１か凹部底面１０に押し付けられる。そして、凹部上面１１か凹部底面１０からの反力も凸部６２－１に働く力として加わり、凸部６２－１に働く力がつりあう。一方、時計回りに動こうとする場合は、凸部６２－１が凹部８から外れる場合であり、ロータ２０が離脱してしまう危険がある。
　まず、力Ｆ３がない場合を考える。図５Ａ、図５Ｂ、図５Ｃのどの場合も、力Ｆ１と力Ｆ２の合計の方向と雄型部材２３－１の線とが一致するように、凸部６２－１は動こうとする。したがって、回転速度が速くなり、Ｆ２が十分大きくなれば、凸部６２－１が凹部８に嵌る。例えば、１分間に１０００回転する場合、軸心９から１ｃｍ離れた位置では、Ｆ２はＦ１の１０倍以上となる。なお、図５Ｃの場合は、凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通るので、力Ｆ３がないときには、凸部６２－１は凹部底面１０にのみ接触しており、凹部上面１１との間には隙間がある。
　一方、力Ｆ３が加わると力の関係が変化する。以下の説明では、力Ｆ３の凹部上面１１と垂直の力を力Ｆ３１、平行の力を力Ｆ３２とする。回転数が一定ならば、力Ｆ１と力Ｆ２は一定である。しかし、ロータ２０が外れるような事故では想定していない力Ｆ３が加わる。つまり、力Ｆ３が大きくなったときでも凸部６２－１が凹部８に嵌ろうとする力が加わるかを確認すれば、凹部上面１１をどのような向きにすればよいかが分かる。
　まず、凹部上面１１と平行の力について検討する。図５Ａと図５Ｂの場合、力Ｆ３が大きくなれば力Ｆ３２も大きくなるので、凸部６２－１が凹部８に嵌ろうとする力は弱くなってしまう。また、そもそも力Ｆ３は想定外の力なので、凸部６２－１が凹部８に嵌ろうとする力がどの程度残るのか設計できない。したがって、外れる方向に力が加わる危険がある。
　一方、凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通る場合には、力Ｆ３がないときには、凸部６２－１と凹部上面１１との間には隙間がある（図５Ｃ）。そして、ロータ２０に強い離脱力が働くと、図５Ｄに示すように、回転軸の中心３３－１が持ち上げられ、凸部６２－１と凹部上面１１とが接触する。ここで、図５Ｄ中の３３’－１は、力Ｆ３が働く前の回転軸の中心の位置を示している。図５Ｄの場合、力Ｆ３が大きくなれば力Ｆ３２も大きくなるので、凸部６２－１が凹部８に嵌ろうとする力は強くなる。したがって、凹部上面１１と凸部６２－１との接点から引いた法線が回転軸の中心３３－１よりも軸心９に近い位置を通る場合（凹部上面の法線が、回転軸よりも軸心に近い位置を通るように形成されている場合）には、ロータ２０を離脱させる力を、凸部６２－１が凹部８に嵌る方向の力に変換できるので、想定していないロータを回転ヘッドから離脱させる力が加わった場合にも、凸部と凹部とが離れない。
　このように、本発明によれば、ロータを回転ヘッドに取り付ける際にネジを止める必要がない。また、ロータを回転ヘッドから取り外す際にもネジを外す必要がない。さらに、回転中に想定していないロータを回転ヘッドから離脱させる力が加わった場合にも、凸部と凹部とが離れない。したがって、簡単な着脱と確実な固定の両方を実現できる。
［変形例１］
　実施例１では、雄型部材２３－１、２３－２の重心が回転軸２２－１、２２－２の真下となったときに、雄型部材２３－１、２３－２はロータ結合部６の内側にあるように配置されていた。しかし、設計上の都合から、回転シャフト３が停止した状態での重心の位置を回転軸２２－１、２２－２の真下ではない位置に調整したい場合もある。図６は変形例１のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図、図７は変形例１のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面斜視図である。本変形例では、回転シャフト３が停止した状態での重心の位置を、回転軸２２－１、２２－２の真下よりも軸心９に近い位置に調整した例を示す。本変形例では、フレーム２１に環状の弾性体６１が備えられており、雄型部材２３－１、２３－２を軸心９側に押している。
　このように、回転シャフト３が停止した状態での重心の位置を調整できるので、設計自由度を増加させることができる。
［変形例２］
　小型ロータ（概ね５ｋｇ以下）は高速回転（１８０００～２２０００回転）するとロータ穴２８、２９と回転ヘッド２の円柱部分４と円錐台部分５の間にある微小な隙間が原因となって、振動が生じることがある。本変形例では、この課題を解決する。
　図８は回転シャフトが停止した状態での変形例２のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図、図９は変形例２のフレーム２１を示した図、図１０は回転シャフトが回転した状態での変形例２のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図である。図９Ａは図８のＣ側からフレーム２１を見た側面図であり、図９Ｂは図８のＤ側からフレーム２１を見た側面図である。図１０Ａはロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図、図１０Ｂは第２雄型部材４０に加わる力を示す図、図１０Ｃは雄型部材２３－１に加わる力を示す図である。本変形例では、ロータ２０は第２雄型部材４０も備えている。第２雄型部材４０は、ロータ穴２８の内部に水平に配置された回転軸２２－２を中心として回転自在であり、重心が回転軸２２－２の下方にあり、重心よりも下方の回転シャフト３と反対側に第２凸部４１を有する。また、本変形例では、第２雄型部材４０の厚みｗに対して、雄型部材２３－１の厚みをｗ／２としている。
　回転シャフト３が停止した状態でロータ２０が回転ヘッド２の上に配置されているときには、第２雄型部材４０の重心が回転軸２２－２の真下となる。このとき、第２雄型部材４０はロータ結合部６の内側にあり、かつ、第２雄型部材４０の第２凸部４１がロータ結合部６の凹部８と対向している。回転シャフト３が回転すると、第２凸部４１が凹部の一部（図１０では、凹部上面１１と凹部円筒部１２の凹部境界線４２）と接触するように移動する。また、雄型部材２３－１も実施例１で説明したように移動し、凸部６２－１が凹部底面１０に接触する。このように、雄型部材２３－１と第２雄型部材４０とを非対称とすることで微妙な力のアンバランスが生じるので、ロータ２０が回転ヘッド２のどこかに押さえつける力が生じる。この力が働くことで、ロータ穴２８、２９と円柱部分４と円錐台部分５の間にある微小な隙間は一方に寄せられるので、振動を軽減できる。
　より具体的には、以下のような原理によるものと考えられる。雄型部材２３－１の厚みを第２雄型部材４０の半分としたことで、雄型部材２３－１は第２雄型部材４０よりも軽くなる。したがって、回転時に働く第２雄型部材４０の遠心力Ｆ１は雄型部材２３－１の遠心力Ｆ４よりも大きい。まず、回転軸の中心３３－２を支点としたときのモーメントのつりあいについて考える。遠心力Ｆ１は回転軸２２－２を時計回りにまわそうとする。また、第２凸部４１と凹部境界線４２とが接触している面は軸心９に平行ではないので、摩擦を考えなければ、第２凸部４１は凹部境界線４２から力Ｆ２（接触している面の法線方向の力）を受ける。力Ｆ２は回転軸２２－２を反時計回りにまわそうとする。そして、これらの力によって生じるモーメントがつりあう。したがって、回転軸２２－２には遠心力Ｆ１と力Ｆ２の合計の力Ｆ３が加わることになる。次に、回転軸の中心３３－１を支点としたときのモーメントのつりあいについて考える。遠心力Ｆ４は、回転軸２２－１を反時計回りにまわそうとする。また、凹部底面１０は軸心９に平行な面なので、凸部６２－１は遠心力Ｆ４と反対の方向に力Ｆ５を受ける。力Ｆ５は回転軸２２－１を時計回りにまわそうとする。そして、これらの力によって生じるモーメントがつりあう。したがって、回転軸２２－１には遠心力Ｆ４と力Ｆ５の合計の力Ｆ６が加わることになる。つまり、ロータ２０には力Ｆ３と力Ｆ６が働くことになり、ロータ２０は、全体的には図１０の左下方向に押し付けられることになる。実際には、摩擦なども加わるためさらに複雑な力が加わっていると考えられるが、いずれにしても雄型部材２３－１と第２雄型部材４０とを非対称とすることで生じる微妙な力のアンバランス（第２雄型部材４０が回転シャフト３の回転によって受ける力と、雄型部材２３－１が回転シャフト３の回転によって受ける力とはバランスが取れていないこと）によって振動が軽減していると考えられる。
　なお、本発明では遠心力によって動く部材である雄型部材２３－１と第２雄型部材４０とがロータ２０に具備されている。したがって、ロータの重さや形状などを考慮してアンバランスの程度を最適に調整できるので、ロータの種類ごとに振動を十分に低減できる。
［変形例３］
　これまでの実施例、変形例での説明では、回転シャフト３の回転が止まれば雄型部材２３－１、２３－２は、重力などによってロータ結合部６の内側に戻るので、ロータ２０を容易に取り外すことができると説明した。しかし、試料などが漏れてしまい、雄型部材２３－１、２３－２の周辺に付着してしまうことがある。このような場合に、回転シャフト３の回転が止まっても、雄型部材２３－１、２３－２がロータ結合部６の内側に戻らないことも想定される。本変形例ではこの課題を解決する。
　図１１は回転シャフトが停止しても雄型部材がロータ結合部の内側に戻らない状態のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図、図１２は雄型部材をロータ結合部の内側に戻した状態のロータのフレームと雄型部材の部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図である。本変形例では、雄型部材２３－１、２３－２は、回転軸２２－１、２２－２よりも上方に、凸部６２－１、６２－２が凹部８に嵌った状態のときに貫通穴３１の内側に出る突起部４３－１、４３－２を有している。
　遠心分離機１の回転が停止し、ロータ２０を取り外そうとするときに外れない場合、以下のように、雄型部材２３－１、２３－２をロータ結合部６の内側に戻せばよい。まず、蓋２５を外し、貫通穴３０、３１が見える状態にする。そして、先端が細くなった解除シャフト４４を貫通穴３０、３１に挿入する。解除シャフト４４は先端が細く、取っ手に近い方が徐々に太くなっているので、突起部４３－１は図の右方向、突起部４３－２は図の左方向に押される。したがって、図１２に示すように解除シャフト４４を深く押し込めば、雄型部材２３－１、２３－２をロータ結合部６の内側に戻すことができる。なお、解除シャフト４４の貫通穴３１に接触する部分にネジを形成しておき、フレーム２１の貫通穴３１に形成されたネジを利用して解除シャフト４４を押し込む仕組みにすれば、無理なく解除シャフト４４を押し込むことができる。
　したがって、回転シャフト３の回転が止まっても、雄型部材２３－１、２３－２がロータ結合部６の内側に戻らない問題が生じても、雄型部材２３－１、２３－２をロータ結合部６の内側に戻すことができ、ロータ２０を取り外すことができる。
［変形例４］
　実施例１の場合、ロータ２０と回転ヘッド２との位置関係は、ガイドピン２４が駆動ピン７の間に拘束されることによって決まる。しかし、ガイドピン２４は駆動ピン７の間では移動可能なので、ロータ２０と回転ヘッド２との間にはすべりが生じる。また、ロータ２０は回転ヘッド２の上部に配置されているが、ロータ２０は、円錐台部分５に支えられている。したがって、前述のすべりによって、特にロータ穴２９と円錐台部分５に摩耗が生じることになる。本変形例では、ロータ２０と回転ヘッド２との間のすべりをなくす。
　図１３は変形例４のロータのフレームと雄型部材とガイドピンの部分および回転ヘッドの部分を拡大した断面図、図１４は変形例４の回転ヘッドを上部側から見た平面図、図１５は変形例４のフレームと雄型部材とガイドピンを拡大した図である。図１５Ａは側面図、図１５Ｂは下部側から見た底面図である。なお、図１３、図１５には雄型部材は１つしか示していないが、２つまたはそれ以上の雄型部材を備えても良い。本変形例のガイドピン５３は、実施例１のガイドピン２４よりも長い。そして、回転ヘッド２は、ガイドピン５３が挿入される駆動穴５１を備えている。
　本変形例のロータ２０は、雄型部材２３－１の近傍にロータ結合部６の内側に入るガイドピン５３も備える。回転ヘッド２は、ガイドピン５３が挿入される駆動穴５１も備える。ロータ２０を回転ヘッド２の上部から取り付けるときには、まず、ガイドピン５３は、駆動ピン７によって、軸心９を回転軸とした回転方向の範囲が限定される。そして、ガイドピン５３の先端は駆動穴５１に挿入される。ガイドピン５３は駆動穴５１に位置が制限されるので、ガイドピン５３の位置が決まる。
　このように駆動穴５１によってガイドピン５３の位置が固定されるので、ロータ２０と回転ヘッド２との間にはすべりが生じない。したがって、ロータ穴２９と円錐台部分５の摩耗を防ぐことができる。
　なお、図１４に点線で示した空気穴５４を備えても良い。空気穴５４はフレーム２１とロータ結合部６との間に閉じ込められた空気を外部に逃がす役割を果たす。フレーム２１とロータ結合部６が精度良く製造された場合、フレーム２１とロータ結合部６との間に閉じ込められた空気によって、ロータ２０が回転ヘッド２の上にスムーズに降りず、空気が抜けるにしたがってゆっくりと下降してしまうことがある。このようにゆっくりと下降したのでは操作者にとって余分な時間を費やすことになるし、ロータ２０の取り付けミスにもつながりやすい。したがって、空気穴５４を備えることで、このような課題を解決できる。
　本発明は、軸心が鉛直方向である回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッドと、回転ヘッドの上部に配置されるロータとを備えた遠心分離機に利用できる。
１　遠心分離機　　　　　　　　　　　２　回転ヘッド
３　回転シャフト　　　　　　　　　　４　円柱部分
５　円錐台部分　　　　　　　　　　　６　ロータ結合部
７　駆動ピン　　　　　　　　　　　　８　凹部
９　軸心　　　　　　　　　　　　　　１０　凹部底面
１１　凹部上面　　　　　　　　　　　１２　凹部円筒部
２０　ロータ　　　　　　　　　　　　２１　フレーム
２２　回転軸　　　　　　　　　　　　２３　雄型部材
２４　ガイドピン　　　　　　　　　　２５　蓋
２６　つまみ　　　　　　　　　　　　２７　ネジ部
２８、２９　ロータ穴　　　　　　　　３０、３１　貫通穴
３３　回転軸の中心　　　　　　　　　３４　凸部位置決め面
３５　凸部接触面　　　　　　　　　　３６　試料挿入部
４０　第２雄型部材　　　　　　　　　４１　第２凸部
４２　凹部境界線　　　　　　　　　　４３　突起部
４４　解除シャフト　　　　　　　　　５１　駆動穴
５３　ガイドピン　　　　　　　　　　５４　空気穴
６１　弾性体　　　　　　　　　　　　６２　凸部

Claims (8)

  1. 　軸心が鉛直方向である回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッドと、前記回転ヘッドの上部に配置されるロータとを備えた遠心分離機であって、
    　前記ロータは、
    　前記回転ヘッドが挿入されるロータ穴と、
    　前記ロータ穴の内部に水平に配置された回転軸を中心として回転自在であり、重心が前記回転軸の下方にあり、重心よりも下方の前記回転シャフトの反対側に凸部を有する雄型部材と
    　を備え、
    　前記回転ヘッドは、上部に前記回転シャフトの軸心を中心とする円筒状であり、内側面に環状の凹部を有するロータ結合部を備え、
    　前記回転シャフトが停止した状態で前記ロータが前記回転ヘッドの上に配置されているときには、前記雄型部材は前記ロータ結合部の内側にあり、かつ、前記雄型部材の凸部が前記ロータ結合部の凹部と対向し、
    　前記回転シャフトの回転によって前記凸部が前記凹部に嵌るように可動し、
    　前記凸部が前記凹部に嵌っているときに、前記ロータを前記回転ヘッドから離脱させる力が加わった場合に、前記凸部には前記凹部に嵌る方向に力が加わる
    　ことを特徴とする遠心分離機。
  2. 　軸心が鉛直方向である回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッドと、前記回転ヘッドの上部に配置されるロータとを備えた遠心分離機であって、
    　前記ロータは、
    　前記回転ヘッドが挿入されるロータ穴と、
    　前記ロータ穴の内部に水平に配置された回転軸を中心として回転自在であり、重心が前記回転軸の下方にあり、重心よりも下方の前記回転シャフトと反対側に凸部を有する雄型部材と
    　を備え、
    　前記回転ヘッドは、上部に前記回転シャフトの軸心を中心とする円筒状であり、内側面に環状の凹部を有するロータ結合部を備え、
    　前記回転シャフトが停止した状態で前記ロータが前記回転ヘッドの上に配置されているときには、前記雄型部材は前記ロータ結合部の内側にあり、かつ、前記雄型部材の凸部が前記ロータ結合部の凹部と対向し、
    　前記回転シャフトの回転によって前記凸部が前記凹部に嵌るように可動し、
    　前記凹部の上側の面である凹部上面の法線は、前記回転軸の中心よりも前記軸心に近い位置を通る
    　ことを特徴とする遠心分離機。
  3. 　請求項１または２記載の遠心分離機であって、
    　前記ロータは、
    　前記回転シャフトが停止した状態で前記ロータが前記回転ヘッドの上に配置されているときには、前記雄型部材は前記ロータ結合部の内側にあるように、前記雄型部材を軸心方向に押えるための環状の弾性体も備える
    　ことを特徴とする遠心分離機。
  4. 　請求項１から３のいずれかに記載の遠心分離機であって、
    　前記ロータは、前記ロータ穴の内部に水平に配置された回転軸を中心として回転自在であり、重心が前記回転軸の下方にあり、重心よりも下方の前記回転シャフトと反対側に第２凸部を有する第２雄型部材も備え、
    　前記回転シャフトが停止した状態で前記ロータが前記回転ヘッドの上に配置されているときには、前記第２雄型部材は前記ロータ結合部の内側にあり、かつ、前記第２雄型部材の第２凸部が前記ロータ結合部の凹部と対向し、
    　前記回転シャフトの回転によって前記第２凸部が前記凹部の一部と接触するように可動し、前記第２雄型部材が前記回転シャフトの回転によって受ける力と、前記雄型部材が前記回転シャフトの回転によって受ける力とはバランスが取れない
    　ことを特徴とする遠心分離機。
  5. 　請求項１から３のいずれかに記載の遠心分離機であって、
    　前記ロータは、前記ロータ穴の内部に水平に配置された回転軸を中心として回転自在であり、重心が前記回転軸の下方にあり、重心よりも下方の前記回転シャフトと反対側に第２凸部を有する第２雄型部材も備え、
    　前記回転シャフトが停止した状態で前記ロータが前記回転ヘッドの上に配置されているときには、前記第２雄型部材は前記ロータ結合部の内側にあり、かつ、前記第２雄型部材の第２凸部が前記ロータ結合部の凹部と対向し、
    　前記回転シャフトの回転によって前記第２凸部が前記凹部の一部と接触するように可動し、前記凹部の一部が前記第２凸部に前記ロータを前記第２雄型部材側に寄せる力を加える
    　ことを特徴とする遠心分離機。
  6. 　請求項１から５のいずれかに記載の遠心分離機であって、
    　前記ロータは、前記軸心を中心とした断面円形の貫通穴も備え、
    　前記雄型部材は、前記回転軸よりも上方に、前記凸部が前記凹部に嵌った状態のときに前記貫通穴の内側に出る突起部を有している
    　ことを特徴とする遠心分離機。
  7. 　請求項１から６のいずれかに記載の遠心分離機であって、
    　前記ロータは、前記雄型部材の近傍に前記ロータ結合部の内側に入るガイドピンも備え、
    　前記回転ヘッドは、前記ガイドピンが挿入される駆動穴も備えている
    　ことを特徴とする遠心分離機。
  8. 　軸心が鉛直方向である回転シャフトと、
    　上部に前記回転シャフトの軸心を中心とする円筒状であり、内側面に環状の凹部を有するロータ結合部を備え、前記回転シャフトの上部に取り付けられた回転ヘッド
    　を備えた遠心分離機の前記回転ヘッドの上部に配置される遠心分離機用ロータであって、
    　前記回転ヘッドが挿入されるロータ穴と、
    　前記ロータ穴の内部に水平に配置された回転軸を中心として回転自在であり、重心が前記回転軸の下方にあり、重心よりも下方の前記回転シャフトと反対側に凸部を有する雄型部材と
    　を備え、
    　前記回転シャフトが停止した状態で前記ロータが前記回転ヘッドの上に配置されているときには、前記雄型部材は前記ロータ結合部の内側にあり、かつ、前記雄型部材の凸部が前記ロータ結合部の凹部と対向し、
    　前記回転シャフトの回転によって前記凸部が前記凹部に嵌るように可動し、
    　前記凹部の上側の面である凹部上面と前記凸部とが接触するときには、接触面の法線は、前記回転軸の中心よりも前記軸心に近い位置を通る
    　ことを特徴とする遠心分離機用ロータ。
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