JPH05345151A - 中空回転体とその製造方法 - Google Patents
中空回転体とその製造方法Info
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- JPH05345151A JPH05345151A JP4147648A JP14764892A JPH05345151A JP H05345151 A JPH05345151 A JP H05345151A JP 4147648 A JP4147648 A JP 4147648A JP 14764892 A JP14764892 A JP 14764892A JP H05345151 A JPH05345151 A JP H05345151A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、物理的・化学的損傷に強く、液体
の分離処理が大きく、高遠心力を同時にみたす遠心分離
機等に用いることが可能な中空回転体と製造方法を提供
する。 【構成】 ＦＲＰ円筒を有底の円筒容器の外周に密着し
た２重円筒構造体で、外筒と内筒の単体での回転による
変形比Ｒを１未満にするように、弾性率・厚み・密度を
選択する。Ｒが１未満の時、ＦＲＰ外筒は内筒の変形を
抑制する「たがはめ効果」を発現する。Ｒ＜１となるＦ
ＲＰと金属の組合わせにより、遠心分離機の回転体の内
側にアルミ合金・ステンレス鋼・チタン合金等の摩耗損
傷・腐蝕に強い金属を用いて、高遠心力を得ることがで
きる。
の分離処理が大きく、高遠心力を同時にみたす遠心分離
機等に用いることが可能な中空回転体と製造方法を提供
する。 【構成】 ＦＲＰ円筒を有底の円筒容器の外周に密着し
た２重円筒構造体で、外筒と内筒の単体での回転による
変形比Ｒを１未満にするように、弾性率・厚み・密度を
選択する。Ｒが１未満の時、ＦＲＰ外筒は内筒の変形を
抑制する「たがはめ効果」を発現する。Ｒ＜１となるＦ
ＲＰと金属の組合わせにより、遠心分離機の回転体の内
側にアルミ合金・ステンレス鋼・チタン合金等の摩耗損
傷・腐蝕に強い金属を用いて、高遠心力を得ることがで
きる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、繊維強化プラスチック
を利用した中空回転体とその製造方法に関するものであ
り、遠心分離機等の高速の回転部分に供することができ
る。
を利用した中空回転体とその製造方法に関するものであ
り、遠心分離機等の高速の回転部分に供することができ
る。
【０００２】
【従来の技術】高強度・高剛性の繊維を用いた繊維強化
プラスチックを回転部分に利用した機器は、密度差のあ
る物質からなる混合体の遠心力による分離のために利用
されることが多い。例えば、原子力関係のウラン濃縮過
程、船舶用燃料の清浄工程、バイオ分野での分離過程で
利用される遠心分離機はその代表的な利用例である。原
子力関係のウランガス分離に用いられる遠心分離機で
は、特開昭５０−１３６３７８号公報に見られるよう
に、炭素繊維強化プラスチック円筒の内面に金属箔のテ
ープを巻いたり、特開昭５０−５６３３１号公報に開示
されているように、繊維強化プラスチック円筒の内面に
耐蝕性被覆層を設けて、繊維強化プラスチック部分の保
護を図る構造のものが多い。一方、船舶用燃料の清浄化
に用いられる遠心分離機においては、従来からステンレ
ス鋼等の腐食を受けにくく、耐摩耗性の高い材料が用い
られている。また、バイオの分野では、例えば、特開昭
６３−３０５９５２号公報にあるように、複数の試験管
形状の容器を差し込めるソリッドタイプの回転ローター
に繊維強化プラスチックが用いられている。
プラスチックを回転部分に利用した機器は、密度差のあ
る物質からなる混合体の遠心力による分離のために利用
されることが多い。例えば、原子力関係のウラン濃縮過
程、船舶用燃料の清浄工程、バイオ分野での分離過程で
利用される遠心分離機はその代表的な利用例である。原
子力関係のウランガス分離に用いられる遠心分離機で
は、特開昭５０−１３６３７８号公報に見られるよう
に、炭素繊維強化プラスチック円筒の内面に金属箔のテ
ープを巻いたり、特開昭５０−５６３３１号公報に開示
されているように、繊維強化プラスチック円筒の内面に
耐蝕性被覆層を設けて、繊維強化プラスチック部分の保
護を図る構造のものが多い。一方、船舶用燃料の清浄化
に用いられる遠心分離機においては、従来からステンレ
ス鋼等の腐食を受けにくく、耐摩耗性の高い材料が用い
られている。また、バイオの分野では、例えば、特開昭
６３−３０５９５２号公報にあるように、複数の試験管
形状の容器を差し込めるソリッドタイプの回転ローター
に繊維強化プラスチックが用いられている。
【０００３】これらに説明されている遠心分離機の回転
体は、繊維強化プラスチックの表面が、被分離物から物
理的、化学的原因による損傷を受けにくい構造を取って
いるものの、原子力分野ではウランガス分離に用いられ
るものであり、またバイオ分野では試験管サイズの少量
の処理に用いられるものであって、大量の燃料油等の液
体からの不純物の分離等の一般産業分野での利用にその
まま適用することは困難であった。
体は、繊維強化プラスチックの表面が、被分離物から物
理的、化学的原因による損傷を受けにくい構造を取って
いるものの、原子力分野ではウランガス分離に用いられ
るものであり、またバイオ分野では試験管サイズの少量
の処理に用いられるものであって、大量の燃料油等の液
体からの不純物の分離等の一般産業分野での利用にその
まま適用することは困難であった。
【０００４】また、従来の技術では、大量の燃料油等の
液体から不純物を分離する作業を効率よく行なうために
遠心分離機の高速回転を指向しても、回転体をステンレ
ス鋼等の比剛性・比強度の低い材料で製造したため、遠
心力に限界があった。例えば、船舶に搭載される遠心分
離機に対しては、燃料油中の不純物を除去し、それによ
る機関のメインテナンスの頻度低減を図る高遠心力の遠
心分離機が必須となっている。また、バイオの分野で
は、分離処理回数の低減による生産性と微細物の分離性
能の向上のため、処理量が大きく、高遠心力の遠心分離
機が要望されている。
液体から不純物を分離する作業を効率よく行なうために
遠心分離機の高速回転を指向しても、回転体をステンレ
ス鋼等の比剛性・比強度の低い材料で製造したため、遠
心力に限界があった。例えば、船舶に搭載される遠心分
離機に対しては、燃料油中の不純物を除去し、それによ
る機関のメインテナンスの頻度低減を図る高遠心力の遠
心分離機が必須となっている。また、バイオの分野で
は、分離処理回数の低減による生産性と微細物の分離性
能の向上のため、処理量が大きく、高遠心力の遠心分離
機が要望されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、物理
的、化学的損傷に強く、液体の分離処理量が大きく、高
遠心力を同時にみたす遠心分離機等に用いることが可能
な中空回転体と製造方法を提供するものである。
的、化学的損傷に強く、液体の分離処理量が大きく、高
遠心力を同時にみたす遠心分離機等に用いることが可能
な中空回転体と製造方法を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、繊維強化プラ
スチック円筒を、有底の円筒容器の外周に密着してなる
２重円筒構造体で、内筒の外半径をｒ、繊維強化プラス
チック円筒の単位体積あたりの重さ、円周方向の引張り
弾性率と壁厚をそれぞれ、γF ，ＥF ，ｔF とし、内筒
容器の単位体積あたりの重さ、円周方向の引張り弾性率
と壁厚をそれぞれ、γM ，ＥM ，ｔM とするとき、次の
式（１）で定義される変形比Ｒを１未満としたことを特
徴とする中空回転体である。 Ｒ＝(4ｒ2 ＋ 6.6ｒｔF ＋ 3.3ｔF 2 ）／(4ｒ2 − 6.6ｒｔM ＋ 3.3ｔM 2 ） ×（ＥM ／ＥF ）×（γF ／γM ） … (1) さらに、本発明は、フィラメントワインディング法にて
繊維強化プラスチック外筒を作製し、有底の内筒容器と
嵌合するように加工した後、両者を接着することを特徴
とする上記の中空回転体の製造方法である。
スチック円筒を、有底の円筒容器の外周に密着してなる
２重円筒構造体で、内筒の外半径をｒ、繊維強化プラス
チック円筒の単位体積あたりの重さ、円周方向の引張り
弾性率と壁厚をそれぞれ、γF ，ＥF ，ｔF とし、内筒
容器の単位体積あたりの重さ、円周方向の引張り弾性率
と壁厚をそれぞれ、γM ，ＥM ，ｔM とするとき、次の
式（１）で定義される変形比Ｒを１未満としたことを特
徴とする中空回転体である。 Ｒ＝(4ｒ2 ＋ 6.6ｒｔF ＋ 3.3ｔF 2 ）／(4ｒ2 − 6.6ｒｔM ＋ 3.3ｔM 2 ） ×（ＥM ／ＥF ）×（γF ／γM ） … (1) さらに、本発明は、フィラメントワインディング法にて
繊維強化プラスチック外筒を作製し、有底の内筒容器と
嵌合するように加工した後、両者を接着することを特徴
とする上記の中空回転体の製造方法である。
【０００７】図１に本発明の構成を示す。本発明の構成
は、上記の式（１）を満たすように使用する材質に応じ
て内筒部分と外筒部分の壁厚を決定して、作製した繊維
強化プラスチック円筒１を、有底の円筒容器２の外周に
配置し、１と２の嵌合面３を接着した回転体７からな
る。遠心分離の際の回転は、例えば、端面板４と駆動軸
５、および締結部６を付加した構成で、駆動軸５を回転
させることにより行なう。図中８は底板である。この構
造により、外筒の繊維強化プラスチック部分が内筒容器
部分の遠心力による変形を抑制する「たがはめ効果」を
有効に発現させて回転体の高速回転を可能とする。
は、上記の式（１）を満たすように使用する材質に応じ
て内筒部分と外筒部分の壁厚を決定して、作製した繊維
強化プラスチック円筒１を、有底の円筒容器２の外周に
配置し、１と２の嵌合面３を接着した回転体７からな
る。遠心分離の際の回転は、例えば、端面板４と駆動軸
５、および締結部６を付加した構成で、駆動軸５を回転
させることにより行なう。図中８は底板である。この構
造により、外筒の繊維強化プラスチック部分が内筒容器
部分の遠心力による変形を抑制する「たがはめ効果」を
有効に発現させて回転体の高速回転を可能とする。
【０００８】外筒の繊維強化プラスチック円筒と内筒の
関係を上記の式（１）を満たすようにするのは、以下の
理由による。即ち、繊維強化プラスチック円筒の円周方
向の弾性率は、文献（複合材料ハンドブック，日本複合
材料学会，１９８９年，ｐ４４）にあるアングルプライ
での弾性率の推定式を用いて強化繊維の引張り弾性率と
体積含有率、および、樹脂の引張り弾性率と繊維の配向
角度から推定した。内筒部分の弾性率は金属の場合なら
通常のＪＩＳ引張り試験法から求める。単位体積の重さ
は、直方体形状の試験片を切り出し、重さをその体積で
割って求める。
関係を上記の式（１）を満たすようにするのは、以下の
理由による。即ち、繊維強化プラスチック円筒の円周方
向の弾性率は、文献（複合材料ハンドブック，日本複合
材料学会，１９８９年，ｐ４４）にあるアングルプライ
での弾性率の推定式を用いて強化繊維の引張り弾性率と
体積含有率、および、樹脂の引張り弾性率と繊維の配向
角度から推定した。内筒部分の弾性率は金属の場合なら
通常のＪＩＳ引張り試験法から求める。単位体積の重さ
は、直方体形状の試験片を切り出し、重さをその体積で
割って求める。
【０００９】一般的に、重力の加速度をＧ、弾性率を
Ｅ、ポアソン比をν、単位体積あたりの重さをγ、内半
径をｒ1 、外半径をｒ2 とすると、角速度ωで回転中の
回転体の内半径、外半径での半径方向の変形量ｕr1，ｕ
r2は、それぞれ、式（２−１），式（２−２）のように
求められる。 ｕr1＝γω2 ／(4ＥＧ）×ｒ1 （(3＋ν）ｒ2 2 ＋(1−ν）ｒ1 2 ）… (2-1) ｕr2＝γω2 ／(4ＥＧ）×ｒ2 （(1−ν）ｒ2 2 ＋(3＋ν）ｒ1 2 ）… (2-2) 式（２−１），式（２−２）は本発明のような２重円筒
の式ではないので、直接適用できないが、回転中の変形
を次のように考察すれば、工学的な適用が可能である。
即ち、遠心力による変形は、主に円周方向の弾性率によ
って支配されていると仮定できる。次に、外筒部分と内
筒部分が各々単独で回転している時の外筒部分の内半径
での変形量をｕr1,Fとし、内筒部分の外半径での変形量
をｕr2,Mとすると、両者が組合わさった２重円筒におい
て外筒部分が内筒部分の変形を抑制する「たがはめ効
果」は、外筒の変形量ｕr1,Fが内筒の変形量ｕr2,Mより
小さい場合に発現する。換言すれば、変形比をＲ＝ｕ
r1,F／ｕr2,Mと定義すると、Ｒが１未満であれば内筒部
分の変形を外筒部分が抑制できる。Ｒの範囲は、充分な
「たがはめ効果」を発現させるため０．５以下とするこ
とが好ましい。
Ｅ、ポアソン比をν、単位体積あたりの重さをγ、内半
径をｒ1 、外半径をｒ2 とすると、角速度ωで回転中の
回転体の内半径、外半径での半径方向の変形量ｕr1，ｕ
r2は、それぞれ、式（２−１），式（２−２）のように
求められる。 ｕr1＝γω2 ／(4ＥＧ）×ｒ1 （(3＋ν）ｒ2 2 ＋(1−ν）ｒ1 2 ）… (2-1) ｕr2＝γω2 ／(4ＥＧ）×ｒ2 （(1−ν）ｒ2 2 ＋(3＋ν）ｒ1 2 ）… (2-2) 式（２−１），式（２−２）は本発明のような２重円筒
の式ではないので、直接適用できないが、回転中の変形
を次のように考察すれば、工学的な適用が可能である。
即ち、遠心力による変形は、主に円周方向の弾性率によ
って支配されていると仮定できる。次に、外筒部分と内
筒部分が各々単独で回転している時の外筒部分の内半径
での変形量をｕr1,Fとし、内筒部分の外半径での変形量
をｕr2,Mとすると、両者が組合わさった２重円筒におい
て外筒部分が内筒部分の変形を抑制する「たがはめ効
果」は、外筒の変形量ｕr1,Fが内筒の変形量ｕr2,Mより
小さい場合に発現する。換言すれば、変形比をＲ＝ｕ
r1,F／ｕr2,Mと定義すると、Ｒが１未満であれば内筒部
分の変形を外筒部分が抑制できる。Ｒの範囲は、充分な
「たがはめ効果」を発現させるため０．５以下とするこ
とが好ましい。
【００１０】一方、ポアソン比については、外筒部分に
繊維強化プラスチックの異方性材料、内筒部分に金属材
料の等方性材料を用いる場合には、外筒の遠心力に対す
る剛性を発現させるためには強化繊維を円周に揃えて配
向させることが多いので、工学的には等方性材料と同じ
く０．３程度と仮定してよいので、ここでも外筒、内筒
のいずれに対してもポアソン比を０．３にとる。
繊維強化プラスチックの異方性材料、内筒部分に金属材
料の等方性材料を用いる場合には、外筒の遠心力に対す
る剛性を発現させるためには強化繊維を円周に揃えて配
向させることが多いので、工学的には等方性材料と同じ
く０．３程度と仮定してよいので、ここでも外筒、内筒
のいずれに対してもポアソン比を０．３にとる。
【００１１】上記の条件を考慮して、半径ｒを内筒部分
の外半径、即ち、内筒部分と外筒部分の境界にとると式
（２−１），式（２−２）から式（１）で定義される変
形比Ｒが得られる。この変形比Ｒが１未満になるように
内筒と外筒のそれぞれの弾性率、壁厚、単位体積の重
さ、および、内筒の外半径を決定すれば、外筒が内筒の
変形を抑制する「たがはめ効果」を発現させることがで
きる。変形比Ｒが１未満になるような内筒と外筒の組合
わせであれば、外筒は高速回転時の内筒の変形を抑制で
きるのでどのような材質を用いてもよいが、遠心分離機
の回転体の材質としては、物理的、化学的損傷に強く、
高強度で耐蝕性の良好なアルミニウム合金、ステンレス
合金、チタン合金等の金属を内筒として用いることがよ
い。具体的には使用する用途によって材質を決定すれば
よい。
の外半径、即ち、内筒部分と外筒部分の境界にとると式
（２−１），式（２−２）から式（１）で定義される変
形比Ｒが得られる。この変形比Ｒが１未満になるように
内筒と外筒のそれぞれの弾性率、壁厚、単位体積の重
さ、および、内筒の外半径を決定すれば、外筒が内筒の
変形を抑制する「たがはめ効果」を発現させることがで
きる。変形比Ｒが１未満になるような内筒と外筒の組合
わせであれば、外筒は高速回転時の内筒の変形を抑制で
きるのでどのような材質を用いてもよいが、遠心分離機
の回転体の材質としては、物理的、化学的損傷に強く、
高強度で耐蝕性の良好なアルミニウム合金、ステンレス
合金、チタン合金等の金属を内筒として用いることがよ
い。具体的には使用する用途によって材質を決定すれば
よい。
【００１２】本発明の中空回転体は、次のような方法に
よって製造することができる。即ち、まず、上記式
（１）を満足するように繊維強化プラスチック円筒と内
筒の寸法を決定する。この場合、加工の精度、ハンドリ
ングの点から、繊維強化プラスチック円筒と内筒の壁厚
は、１．５mm以上とすることが望ましい。次に、強化繊
維に樹脂を含浸しながら芯金に巻き付けた後、硬化させ
るフィラメントワインディング法によって繊維強化プラ
スチック管体を作製する。強化繊維としては、比強度・
比剛性の高い炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等が
望ましい。樹脂はエポキシ樹脂等の充分に靭性が高く、
接着強度が高いものであればよく、具体的には、使用環
境条件によって決定すればよい。フィラメントワインデ
ィング法を用いるのは、生産性と製作精度の安定性のた
めである。ついで、繊維強化プラスチック管体を機械加
工によって仕上げるとともに、内筒容器を機械加工によ
って作製して、両者を嵌合できるようにする。最後に、
繊維強化プラスチックと内筒容器の嵌合部を常温硬化の
エポキシ系接着剤等で接着する。
よって製造することができる。即ち、まず、上記式
（１）を満足するように繊維強化プラスチック円筒と内
筒の寸法を決定する。この場合、加工の精度、ハンドリ
ングの点から、繊維強化プラスチック円筒と内筒の壁厚
は、１．５mm以上とすることが望ましい。次に、強化繊
維に樹脂を含浸しながら芯金に巻き付けた後、硬化させ
るフィラメントワインディング法によって繊維強化プラ
スチック管体を作製する。強化繊維としては、比強度・
比剛性の高い炭素繊維、アラミド繊維、ガラス繊維等が
望ましい。樹脂はエポキシ樹脂等の充分に靭性が高く、
接着強度が高いものであればよく、具体的には、使用環
境条件によって決定すればよい。フィラメントワインデ
ィング法を用いるのは、生産性と製作精度の安定性のた
めである。ついで、繊維強化プラスチック管体を機械加
工によって仕上げるとともに、内筒容器を機械加工によ
って作製して、両者を嵌合できるようにする。最後に、
繊維強化プラスチックと内筒容器の嵌合部を常温硬化の
エポキシ系接着剤等で接着する。
【００１３】勿論、直接フィラメントワインディングに
より、内筒容器部分に樹脂を含んだ繊維束を巻き付けて
製造することも可能であるが、この場合、樹脂の硬化時
の昇温降温過程で、金属と繊維および樹脂の熱変形特性
の相違による接着不良問題が生じやすいため、機械加工
後、常温で接着を行なうようにする。
より、内筒容器部分に樹脂を含んだ繊維束を巻き付けて
製造することも可能であるが、この場合、樹脂の硬化時
の昇温降温過程で、金属と繊維および樹脂の熱変形特性
の相違による接着不良問題が生じやすいため、機械加工
後、常温で接着を行なうようにする。
【００１４】以上の有底の中空回転体の構造とその製造
方法により、外側に繊維強化プラスチックが設置され、
内側に化学的・物理的に安定な材質を用いた２重円筒回
転体を、液体の処理量が大きく、高遠心力の遠心分離機
の回転部分等に用いることができる。
方法により、外側に繊維強化プラスチックが設置され、
内側に化学的・物理的に安定な材質を用いた２重円筒回
転体を、液体の処理量が大きく、高遠心力の遠心分離機
の回転部分等に用いることができる。
【００１５】
【実施例】本発明の実施例を表１に示す。表１におい
て、ＣＦＲＰ，ＧＦＲＰはそれぞれ、炭素繊維強化プラ
スチック、ガラス繊維強化プラスチックを意味する。ま
た、チタン合金としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、ス
テンレス合金としては、ＳＵＳ３０４、アルミニウム合
金としては、ＪＩＳ−５０５２を用いた。外筒の繊維強
化プラスチック円筒は、いずれも、エポキシ樹脂をマト
リックスとしたフィラメントワインディング法によって
作製した後、機械加工によって、表１の寸法に仕上げ
た。外筒の長さは、いずれも３００mmである。内筒は、
厚み５mmの有底の容器であり、外筒との接合は、常温効
果のエポキシ系接着剤を用いた。内筒上部に同質の厚み
５mmの蓋を設け、外径２５mmの鉄製駆動軸を通し、この
軸により回転を与えた。
て、ＣＦＲＰ，ＧＦＲＰはそれぞれ、炭素繊維強化プラ
スチック、ガラス繊維強化プラスチックを意味する。ま
た、チタン合金としては、Ｔｉ−６Ａｌ−４Ｖ合金、ス
テンレス合金としては、ＳＵＳ３０４、アルミニウム合
金としては、ＪＩＳ−５０５２を用いた。外筒の繊維強
化プラスチック円筒は、いずれも、エポキシ樹脂をマト
リックスとしたフィラメントワインディング法によって
作製した後、機械加工によって、表１の寸法に仕上げ
た。外筒の長さは、いずれも３００mmである。内筒は、
厚み５mmの有底の容器であり、外筒との接合は、常温効
果のエポキシ系接着剤を用いた。内筒上部に同質の厚み
５mmの蓋を設け、外径２５mmの鉄製駆動軸を通し、この
軸により回転を与えた。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１の実施例１の場合、回転体外周に歪ゲ
ージを添付し毎分３８，０００回の回転数までの回転試
験を行なった。これは、重力加速度をＧとすると回転体
の外径部分で１６万Ｇの高遠心力まで到達している。そ
の結果得られた回転数と歪ゲージの出力の関係を図２に
示す。同じく図２中に示す内筒だけのチタン合金単体の
回転試験の場合より、回転中の変形が低く抑えられてお
り、「たがはめ効果」を確認した。尚、試験による回転
体の破損は認められなかった。表１の実施例２，３の場
合についても同様な回転試験を行ない、内筒だけの場合
よりも回転中の変形が少なく、外筒のたがはめ効果を確
認したが、実施例３ではその効果が小さかった。即ち、
変形比Ｒが小さい程たがはめ効果が大きいことを確認し
た。
ージを添付し毎分３８，０００回の回転数までの回転試
験を行なった。これは、重力加速度をＧとすると回転体
の外径部分で１６万Ｇの高遠心力まで到達している。そ
の結果得られた回転数と歪ゲージの出力の関係を図２に
示す。同じく図２中に示す内筒だけのチタン合金単体の
回転試験の場合より、回転中の変形が低く抑えられてお
り、「たがはめ効果」を確認した。尚、試験による回転
体の破損は認められなかった。表１の実施例２，３の場
合についても同様な回転試験を行ない、内筒だけの場合
よりも回転中の変形が少なく、外筒のたがはめ効果を確
認したが、実施例３ではその効果が小さかった。即ち、
変形比Ｒが小さい程たがはめ効果が大きいことを確認し
た。
【００１８】また、表１の実施例１について、内筒に常
温で粘度４５Cst の船舶用燃料油５００ccと粒径が約２
ミクロンのアルミナ粒子５グラムを混合した模擬被分離
物を封入し、毎分３０，０００回の回転数で１２０時間
保持し、回転を止めた後、内筒表面を目視観察する試験
の結果、特に異常は認められなかった。次に、比較のた
めに、ＣＦＲＰ部分は実施例１と同じ寸法で、厚み５mm
のチタン合金による上下の蓋を有する回転体に、上記と
同じ模擬被分離物を封入し、同じ試験を行なった所、Ｃ
ＦＲＰの内表面は、アルミナによる炭素繊維の摩耗と燃
料油によると推定されるマトリックス樹脂の劣化が観察
された。この結果により、大量の燃料油等を清浄化する
遠心分離機の回転体には、内筒に物理的・化学的に安定
な金属を利用することが好ましいことを確認した。
温で粘度４５Cst の船舶用燃料油５００ccと粒径が約２
ミクロンのアルミナ粒子５グラムを混合した模擬被分離
物を封入し、毎分３０，０００回の回転数で１２０時間
保持し、回転を止めた後、内筒表面を目視観察する試験
の結果、特に異常は認められなかった。次に、比較のた
めに、ＣＦＲＰ部分は実施例１と同じ寸法で、厚み５mm
のチタン合金による上下の蓋を有する回転体に、上記と
同じ模擬被分離物を封入し、同じ試験を行なった所、Ｃ
ＦＲＰの内表面は、アルミナによる炭素繊維の摩耗と燃
料油によると推定されるマトリックス樹脂の劣化が観察
された。この結果により、大量の燃料油等を清浄化する
遠心分離機の回転体には、内筒に物理的・化学的に安定
な金属を利用することが好ましいことを確認した。
【００１９】
【発明の効果】本発明では前述の式（１）を満たすよう
に繊維強化プラスチック円筒を容器の外側に設置するの
で、外筒の繊維強化プラスチックの「たがはめ効果」に
よって、遠心力による内筒の変形を抑制する。この効果
を利用すれば、物理的・化学的に安定ではあるが単体で
は高速回転に不向きな金属も遠心分離機等の高遠心力を
利用する回転体の内筒に提供できる。
に繊維強化プラスチック円筒を容器の外側に設置するの
で、外筒の繊維強化プラスチックの「たがはめ効果」に
よって、遠心力による内筒の変形を抑制する。この効果
を利用すれば、物理的・化学的に安定ではあるが単体で
は高速回転に不向きな金属も遠心分離機等の高遠心力を
利用する回転体の内筒に提供できる。
【図１】本発明の繊維強化プラスチック円筒と円筒容器
による回転体の構造を示す縦断面図である。
による回転体の構造を示す縦断面図である。
【図２】実施例１で求められた円筒の外周での周方向歪
と回転数の関係である。
と回転数の関係である。
１ 繊維強化プラスチック円筒 ２ 円筒容器 ３ 繊維強化プラスチック円筒と円筒容器の嵌合面 ４ 端面板 ５ 駆動軸 ６ 締結部 ７ 回転体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 久保村 健二 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 林田 道弥 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社先端技術研究所内 (72)発明者 玉木 裕士 東京都千代田区大手町２−６−３ 新日本 製鐵株式会社内 (72)発明者 吉田 修 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 宇都宮 正時 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 中島 利幸 東京都江東区豊洲二丁目１番１号 石川島 播磨重工業株式会社東京第一工場内 (72)発明者 森口 正宏 神奈川県川崎市川崎区大川町２−１ 三菱 化工機株式会社内 (72)発明者 田中 保寿 神奈川県川崎市川崎区大川町２−１ 三菱 化工機株式会社内
Claims (2)
- 【請求項１】 繊維強化プラスチック円筒を、有底の円
筒容器の外周に密着してなる２重円筒構造体で、内筒の
外半径をｒ、繊維強化プラスチック円筒の単位体積あた
りの重さ、円周方向の引張り弾性率と壁厚をそれぞれ、
γF ，ＥF ，ｔF とし、内筒容器の単位体積あたりの重
さ、円周方向の引張り弾性率と壁厚をそれぞれ、γM ，
ＥM ，ｔM とするとき、次式で定義される変形比Ｒを１
未満としたことを特徴とする中空回転体。 Ｒ＝(4ｒ2 +6.6ｒ・ｔF +3.3ｔF 2 ）／(4ｒ2 -6.6ｒ・ｔM +3.3ｔM 2 ） ×（ＥM ／ＥF ）×（γF ／γM ） - 【請求項２】 フィラメントワインディング法にて繊維
強化プラスチック外筒を作製し、有底の内筒容器と嵌合
するように加工した後、両者を接着することを特徴とす
る請求項１記載の中空回転体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4147648A JPH05345151A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 中空回転体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4147648A JPH05345151A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 中空回転体とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05345151A true JPH05345151A (ja) | 1993-12-27 |
Family
ID=15435104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4147648A Pending JPH05345151A (ja) | 1992-06-08 | 1992-06-08 | 中空回転体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05345151A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007129797A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Emaajii:Kk | フライホイール用の回転体と、それを使用する電力貯蔵用のフライホイール |
-
1992
- 1992-06-08 JP JP4147648A patent/JPH05345151A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007129797A (ja) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Emaajii:Kk | フライホイール用の回転体と、それを使用する電力貯蔵用のフライホイール |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20010807 |