(57)【要約】      （修正有）【課題】バケットの係合凹部の構造を改善し、ロータへの装着性を低下させることなく、バケットの耐久性を飛躍的に向上させること。【解決手段】遠心分離機用バケットにおいて、係合凹部２が、ロータの係合ピン１と同じ軸方向と半径を有する凹面円柱形の１／６〜４／９円弧状である中央係合部分２ａと、中央係合部分２ａの両側にそれぞれ連なる拡大係合部分２ｂを有し、拡大係合部分２ｂは、係合ピン１の軸と平行な軸を有する凹面柱面であり、かつ曲率半径がロータの係合ピン１の半径よりも大きいと共に、中央係合部分２ａとの接続点Ａにおいて、中央係合部分２ａの接平面と拡大係合部分２ｂの接平面とが一致するように形成されている遠心分離機用バケットとした。【選択図】図１
0003137462.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
対向する側壁にそれぞれ係合凹部を有し、該係合凹部が、ロータに設けられた一対の係合ピンに係合してロータに揺動自在に支持される構造の遠心分離機用バケットにおいて、上記係合凹部が、上記ロータの係合ピンと同じ軸方向と半径を有する凹面円柱形の１／６〜４／９円弧状である中央係合部分と、該中央係合部分の両側にそれぞれ連なる拡大係合部分を有し、該拡大係合部分は、上記ロータの係合ピンの軸と平行な軸を有する凹面柱面であり、かつ曲率半径が上記ロータの係合ピンの半径よりも大きいと共に、上記中央係合部分との接続点において、中央係合部分の接平面と拡大係合部分の接平面とが一致するように形成されていることを特徴とする、遠心分離機用バケット。
【請求項２】
上記拡大係合部分が、上記ロータの係合ピンの半径の２〜８倍の曲率半径を有する凹面円柱形の１／８〜１／２０円弧状であることを特徴とする、請求項１記載の遠心分離機用バケット。
【請求項３】
上記拡大係合部分の下端にそれぞれ端部係合部分が更に連設され、該端部係合部分は、互いに平行或いは末広がりの平面柱面であり、かつ上記拡大係合部分との接続点において、拡大係合部分の接平面に一致する平面に形成されていることを特徴とする、請求項１、２に記載の遠心分離機用バケット。
【請求項４】
上記係合凹部は、バケットの側壁を貫通して形成されていることを特徴とする、請求項１〜３に記載の遠心分離機用バケット。
【請求項５】
上記係合凹部は、その一部にバケットの側壁を貫通する孔を有していることを特徴とする、請求項１〜３に記載の遠心分離機用バケット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、遠心分離機用バケットに関するもので、さらに詳しくは、遠心分離機用バケットのロータ係合ピンとの係合凹部の構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９は、バケット式の遠心分離機の一例を示した概念的な斜視図である。
この遠心分離機においては、鉛直な回転駆動軸５０にロータ６０が装着されている。そして、この例では、ロータ６０に二つのバケット７０ａ，７０ｂが、それぞれ対向する位置に揺動自在に支持され、該バケット７０ａ，７０ｂ内には、図示してはいないが、それぞれ試料容器が収納される。
【０００３】
そして、上記回転駆動軸５０が図示していないモータによって回転駆動されると、それに伴ってロータ６０が水平面内で回転する。このとき、揺動自在に支持されたバケット７０ａ，７０ｂは、ロータ６０が高速回転するので、その遠心力によって外方に振り上げられ、図１０に示したように、静止状態に対して略９０度回動した状態で回転駆動軸５０の回りを回転し、試料容器内の試料は遠心分離される。
【０００４】
ここで、上記したようなバケット式の遠心分離機においては、ロータへのバケットの装着を容易なものとするために、バケットの互いに対向する側壁の外側面に下方が開放された逆Ｕ字形状の係合凹部を形成し、該係合凹部にロータに設けられた一対の係合ピンを係合する構成とするとともに、この係合凹部の幅を係合ピンの直径よりも若干広くすることが成されている。図１１は、この係合凹部の構造を概念的に示した側面図であり、図中１０１はロータの係合ピンを示し、１０２はバケットに設けられた逆Ｕ字形状の係合凹部を示す。この係合凹部の構造の場合、ロータの係合ピン１０１が、逆Ｕ字形状の係合凹部１０２の天面の一点Ｘのみで点接触するため、応力集中が起こり、バケットの耐久性に問題があった。
【０００５】
上記ロータとバケットの間の係合構造に関しては、特許文献１に、図１２及び図１３に示したように、バケットの互に対向する側壁の外側面に逆Ｕ字形状の係合凹部１０２を形成し、この係合凹部１０２にロータに設けた一対の係合ピン１０１を係合してロータに支持されて利用される遠心分離機用バケットにおいて、前記係合凹部１０２の天面を構成する部分に補強体１０３を溶接固定し、この補強体１０３によって係合凹部１０２の天面を構成する部分を補強した遠心分離機用バケットが開示されている。
【０００６】
【特許文献１】実開平６−３９１４１号公報
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に記載されたように、他部材を装着することによって係合部分を補強するものにあっては、その補強作業が必要となると共に、材料コストが上昇すると言う課題があった。また、その補強部分の重量分（装着した他部材の重量分）は、少なくとも全体としてのバッケット重量が重くなり、強い遠心力を受けるバケットにおいては、出来得る限り軽量であることが望ましく、また補強部分の重量増が他の部分に及ぼす影響も懸念され、良好な方策ではなかった。
【０００８】
本考案は、上述した背景技術が有する課題に鑑みなされたものであって、その目的は、バケットの係合凹部の構造を改善し、ロータへの装着性を低下させることなく、バケットの耐久性を飛躍的に向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本考案者等は、上記した目的を達成すべく鋭意研究を行った。
先ず、上記した図１１に示すロータとバケットの係合構造のように、ロータの係合ピン１０１が、逆Ｕ字形状の係合凹部１０２と一点Ｘのみで点接触することに起因して生じる応力集中を緩和するため、ロータの係合ピン１０１と、逆Ｕ字形状の係合凹部１０２とを面接触させることが考えられる。
【００１０】
図１４と図１５は、ロータへの装着性を低下させることなく、ロータの係合ピンと面接触させるための、逆Ｕ字形状の係合凹部１０２の形状を例示したものである。図１４は、小さな曲率半径（ロータの係合ピン１０１と同等の曲率半径）の逆Ｕ字形部分１０２ａと、大きな曲率半径の逆Ｕ字形部分１０２ｂとを上下方向に組み合わせた構造のもので、小さな曲率半径の逆Ｕ字形部分１０２ａで、ロータの係合ピン１０１と面接触している。図１５は、図１４の小さな曲率半径（ロータの係合ピン１０１と同等の曲率半径）の逆Ｕ字形部分１０２ａの下端に、末広がりの平面部分１０２ｃをそれぞれ連設した構造のものであり、同じく小さな曲率半径の逆Ｕ字形部分１０２ａで、ロータの係合ピン１０１と面接触している。
【００１１】
しかしながら、上記したような構造の係合凹部では、耐久試験で満足できる結果は得られなかった。いずれも耐久試験を行うと、ロータの係合ピンとバケットが面接触する部分と、両者が離れる部分の中間の連結部分において、クラックが発生することが分かった。  本考案者等は、この原因は、係合凹部の面接触している中央部分とその両側の拡大部分との間に、形状の連続性が小さいことに起因して、応力集中が起こるためであると想定した。
【００１２】
そこで、本考案者等は、ロータの係合ピンとバケットの係合凹部とを面接触させるだけではなく、バケットの係合凹部の面接触している中央部分の両側に隣接する拡大部分と前記中央部分の形状に連続性を与え、この課題を解決した。
すなわち、本考案は、対向する側壁にそれぞれ係合凹部を有し、該係合凹部が、ロータに設けられた一対の係合ピンに係合してロータに揺動自在に支持される構造の遠心分離機用バケットにおいて、上記係合凹部が、上記ロータの係合ピンと同じ軸方向と半径を有する凹面円柱形の１／６〜４／９円弧状である中央係合部分と、該中央係合部分の両側にそれぞれ連なる拡大係合部分を有し、該拡大係合部分は、前記係合ピンの軸と平行な軸を有する凹面柱面であり、かつ曲率半径が前記ロータの係合ピンの半径よりも大きいと共に、上記中央係合部分との接続点において、中央係合部分の接平面と拡大係合部分の接平面とが一致するように形成されている遠心分離機用バケットとした。
【００１３】
ここで、上記本考案において、上記拡大係合部分が、上記ロータの係合ピンの半径の２〜８倍の曲率半径を有する凹面円柱形の１／８〜１／２０円弧状であること、また、上記拡大係合部分の下端にそれぞれ端部係合部分が更に連設され、該端部係合部分は、互いに平行或いは末広がりの平面柱面であり、かつ上記拡大係合部分との接続点において、拡大係合部分の接平面に一致する平面に形成されていることは、いずれも好ましい実施の形態である。
【考案の効果】
【００１４】
上記した本考案に係る遠心分離機用バケットによれば、ロータへの装着性を低下させることなく、バケットの耐久性を飛躍的に向上させることができる。
【考案を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、上記した本考案に係る遠心分離機用バケットの実施の形態を、図面に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本考案に係る遠心分離機用バケットの係合凹部の構造の一例を概念的に示した側面図である。
この図は、ロータの係合ピン１が、バケットの係合凹部２の上部と面接触していることを示している。なお、ロータが回転すると、バケットが遠心力により係合ピン１を支点に回動するが、その回動した安定位置（多くの場合、静止位置に対して略９０度回動した位置）において、図１と同様にロータの係合ピン１がバケットの係合凹部２の上部と面接触することとなる。すなわち、ロータとバケットとの係合状態は、バケットの係合角度は変わるものの、ロータの回転時においても、図１に示したように面接触の状態となる。
【００１７】
先ず、バケットの係合凹部２は、ロータの係合ピン１との面接触を図るため、ロータの係合ピン１と同じ軸方向と半径を有する凹面円柱形の１／６〜４／９円弧状である中央係合部分２ａを有している。これによって、該係合凹部２に係合されたロータの係合ピン１は、該ロータの係合ピン１の中心点Ｏを頂点として、最少の場合（１／６円弧状である中央係合部分２ａが形成されている場合）で頂角６０度の範囲まで、最大の場合（４／９円弧状である中央係合部分２ａが形成されている場合）で頂角１６０度の範囲までバケットの係合凹部２と面接触することとなる。図示した実施の形態では、頂角αが約１３０度の範囲まで係合凹部２と面接触するように、ロータの係合ピン１と同じ軸方向と半径を有する凹面円柱形の約１３／３６円弧状である中央係合部分２ａが形成されている。
【００１８】
続いて、バケットの係合凹部２は、バケットをロータに容易に着脱し得るようにするため、上記中央係合部分２ａの両側にそれぞれ連なる拡大係合部分２ｂを有している。この拡大係合部分２ｂは、ロータの係合ピン１の軸と平行な軸を有する凹面柱面であり、かつ曲率半径がロータの係合ピン１の半径よりも大きい（好ましくは、ロータの係合ピン１の半径の２〜８倍の曲率半径を有する凹面円柱形の１／８〜１／２０円弧状である）と共に、上記中央係合部分２ａとの接続点Ａにおいて、中央係合部分２ａの接平面と拡大係合部分２ｂの接平面とが一致するように形成されている。これにより、バケットの係合凹部２は、ロータの係合ピン１と面接触する中央係合部分２ａの両側に滑らかに連なるロータの係合ピン１から離れる拡大係合部分２ｂ，２ｂを有するものとなる。図示した実施の形態では、ロータの係合ピン１の半径の約３．５倍の曲率半径を有する凹面円柱形の約１／１５円弧状（図１に示した頂角βが約２４度）である拡大係合部分２ｂが、上記中央係合部分２ａとの接続点Ａにおいて、中央係合部分２ａの接平面と拡大係合部分２ｂの接平面とが一致するようにそれぞれ形成されている。
【００１９】
そして更に、バケットの係合凹部２は、上記拡大係合部分２ｂの下端にそれぞれ端部係合部分２ｃを有している。この端部係合部分２ｃは、互いに平行或いは末広がりの平面柱面であり、かつ上記拡大係合部分２ｂとの接続点Ｂにおいて、拡大係合部分２ｂの接平面に一致する平面に形成されている。これにより、バケットの係合凹部２は、円弧状の中央係合部分２ａの両側に、拡大係合部分２ｂ及び端部係合部分２ｃがそれぞれ滑らかに連なる全体として略逆Ｕ字形状のものとなる。図示した実施の形態では、拡大係合部分２ｂの下端に、互いに平行な端部係合部分２ｃがそれぞれ形成され、この平行な端部係合部分２ｃ，２ｃの間隔は、係合ピン１の直径の約１．２倍に形成されている。
【００２０】
上記した本考案に係る係合凹部２の構造で重要な事柄は、上記中央係合部分２ａと拡大部係合部分２ｂの接続点Ａと、拡大部係合部分２ｂと端部係合部分２ｃの接続点Ｂで、共に両者が滑らかに接続されていることである。すなわち、接続点Ａにおいて、中央係合部分２ａの接平面と拡大部係合部分２ｂの接平面が一致し、接続点Ｂにおいて、拡大係合部分２ｂの接平面は端部係合部分２ｃの平面となっていることである。これにより、接続点Ａ及び接続点Ｂの付近における応力集中が緩和されることになり、この付近での疲労破壊によるクラックの発生を著しく低減することができる。
【００２１】
上記した図１のバケットの係合凹部２の構造は、例えば、次のようにして作図することができる。
先ず、図２に示すように、ロータの係合ピン１に対応する円Ｃ１，Ｃ２を直線Ｌ１上で互いに隣接するように仮想的に配置する。そして、それぞれの円の最上点Ｈ１，最下点Ｈ２から約６５度の点を点Ａ１，Ａ２とし、該点Ａ１とＡ２で円Ｃ１，Ｃ２に接触する外接円を円Ｃ３とする。そして、円Ｃ３と直線Ｌ１の交点を点Ｂ１とし、該点Ｂ１における円Ｃ３の接線を直線Ｌ２とするとき、円Ｃ１の最上点Ｈ１から点Ａ１までは円Ｃ１と一致し、点Ａ１から点Ｂ１までは円Ｃ３に一致する曲線とし、点Ｂ１以下を直線Ｌ２に一致する直線とすることにより、バケットの係合凹部２の右半分を作図することができる。すなわち、バケットの係合凹部２の右半分を、最上点Ｈ１から点Ａ１までを中央係合部分２ａ、点Ａ１から点Ｂ１までを拡大部係合部分２ｂ、そして点Ｂ１以下の直線で端部係合部分２ｃとして作図できる。同様の方法で、バケットの係合凹部２の左半分を作図することができる。なお、この作図法は一例に過ぎず、本考案に係る遠心分離機用バケットの技術範囲は、この作図法により得られるものに限定されるものではない。
【００２２】
上記した本考案による係合凹部の構造を持つ遠心分離機用バケットについて、従来の係合凹部の構造を持つ遠心分離機用バケットと比較のための耐久試験を行った。
【００２３】
図３及び図４は、本考案に係る遠心分離機用バケット１０を示した図であって、図３は一部を切り欠いて示した側面図、図４は斜め下方から見た斜視図である。また、図３及び図４には、ロータへの装着途中にある係合ピン１を示している。
【００２４】
図４から分かるように、バケット１０の対向する側壁１１，１１の外側面にそれぞれ肉厚の係合部形成部１２が形成され、該係合部形成部１２に上記した本考案に係る係合凹部２が形成されている。この係合凹部２は、図１に示した係合凹部２と同一の構造、すなわち、ロータの係合ピン１と同じ軸方向と半径を有する凹面円柱形の約１３／３６円弧状である中央係合部分２ａと、該中央係合部分２ａの両側にそれぞれ連なる、ロータの係合ピン１の半径の約３．５倍の曲率半径を有する凹面円柱形の約１／１５円弧状であると共に、上記中央係合部分２ａとの接続点において、中央係合部分２ａの接平面と一致する接平面と成るように形成された拡大係合部分２ｂと、該拡大係合部分２ｂの下端にそれぞれ連なる、互いに平行であり、かつ上記拡大係合部分２ｂとの接続点において、拡大係合部分２ｂの接平面に一致する平面に形成された端部係合部分２ｃとを有し、前記平行な端部係合部分２ｃ，２ｃの間隔が、係合ピン１の直径の約１．２倍である構造の係合凹部２が形成されている。
【００２５】
一方、図５及び図６は、上記本考案に係る遠心分離機用バケット１０と比較するための従来の係合凹部の構造を持つ遠心分離機用バケット７０を示した図であって、図５は一部を切り欠いて示した側面図、図６は斜め下方から見た斜視図である。また、図５及び図６には、ロータへの装着途中にある係合ピン１０１を示している。
【００２６】
この遠心分離機用バケット７０においても、図６から分かるように、バケット７０の対向する側壁７１，７１の外側面にそれぞれ肉厚の係合部形成部７２が形成され、該係合部形成部７２に係合凹部１０２が形成されている。この係合凹部１０２は、図９に示した従来の係合凹部１０２の構造、すなわち、ロータの係合ピン１０１と同じ軸方向を有し、曲率半径が係合ピン１０１の半径の約１．０２倍の凹面円柱形の１／２円弧状である中央部分１０２ａと、該中央部分１０２ａの両側にそれぞれ連なる、互いに平行な端部部分１０２ｂとを有し、前記平行な端部部分１０２ｂ，１０２ｂの間隔が、係合ピン１０１の直径の約１．０２倍である構造の係合凹部１０２が形成されている。
【００２７】
上記図３及び図４に示した本考案に係る遠心分離機用バケット１０と、図５及び図６に示した従来の遠心分離機用バケット７０との相違は、上記した係合凹部２，１０２の構造の相違のみで、他の材質、製法、肉厚、形状、重量等は、同一のものとした。
【００２８】
耐久試験は、使用した遠心分離機の最高運転回転数にて生じる遠心荷重を用いた。図３及び図４に示した本考案に係る遠心分離機用バケット１０と、図５及び図６に示した従来の遠心分離機用バケット７０とで耐久試験を行った結果、図５及び図６に示した従来の遠心分離機用バケット７０では、１０万回程度でバケットの係合凹部１０２にクラックが発生した。これに対して、図３及び図４に示した本考案に係る遠心分離機用バケット１０では、１５万回程度まで耐久試験を続けたが、何らクラックは発生しなかった。これは、本考案に係る遠心分離機用バケットは、耐久性が顕著に向上していることを示している。
【００２９】
以上、本考案に係る遠心分離機用バケットの実施の形態を説明したが、本考案は、何ら既述の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本考案の技術的思想の範囲内において、種々の変形及び変更が可能であることは当然である。
例えば、上記実施の形態において示したバケットの形状は一例を示したに過ぎず、例えば、図７及び図８に示したような容器形状ではないバケット１０であっても良い。また、係合凹部の形状は、上記実施の形態において示した略逆Ｕ字形状の係合凹部２に限らず、同じく図７及び図８に示したように、下方に平行部分のない図２のいわゆる小判形状の係合凹部２としても良い。さらに、係合凹部２は、図８に示したようにバケット１０の側壁１１を貫通して形成されていても良く、また、一部に貫通孔を有するものに形成されていても良い。また、係合凹部２は、プレス加工によって形成されたものであっても、切削或いは鋳造により形成されたものであっても良い。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本考案に係る遠心分離機用バケットの係合凹部の構造の一例を概念的に示した側面図である。
【図２】図１に示した係合凹部の作図例を示した図である。
【図３】耐久試験に使用した本考案に係る遠心分離機用バケットの一部を切り欠いて示した側面図である。
【図４】耐久試験に使用した本考案に係る遠心分離機用バケットを斜め下方から見た斜視図である。
【図５】耐久試験に使用した従来の遠心分離機用バケットの一部を切り欠いて示した側面図である。
【図６】耐久試験に使用した従来の遠心分離機用バケットを斜め下方から見た斜視図である。
【図７】本考案に係る遠心分離機用バケットの他例を示した側面図である。
【図８】図７に示した遠心分離機用バケットを斜め上方から見た斜視図である。
【図９】バケット式遠心分離機の構成を概念的に示した斜視図である。
【図１０】図９に示したバケット式遠心分離機の回転時の状態を概念的に示した斜視図である。
【図１１】従来の遠心分離機用バケットの係合凹部の構造を概念的に示した側面図である。
【図１２】特許文献１に記載された遠心分離機用バケットの係合凹部の補強構造を示した断面図である。
【図１３】図１２のＩ−Ｉ線に沿う部分の断面図である。
【図１４】ロータの係合ピンと面接触を図る係合凹部の構造を概念的に示した側面図である。
【図１５】ロータの係合ピンと面接触を図る係合凹部の他の構造を概念的に示した側面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１        係合ピン
２        係合凹部
２ａ      中央係合部分
２ｂ      拡大係合部分
２ｃ      端部係合部分
１０      バケット
１１      側壁
１２      係合部形成部
【図１】
0003137462.tif 000003
【図２】
0003137462.tif 000004
【図３】
0003137462.tif 000005
【図４】
0003137462.tif 000006
【図５】
0003137462.tif 000007
【図６】
0003137462.tif 000008
【図７】
0003137462.tif 000009
【図８】
0003137462.tif 000010
【図９】
0003137462.tif 000011
【図１０】
0003137462.tif 000012
【図１１】
0003137462.tif 000013
【図１２】
0003137462.tif 000014
【図１３】
0003137462.tif 000015
【図１４】
0003137462.tif 000016
【図１５】
0003137462.tif 000017