2004 Fiscal Year Annual Research Report
超微細多孔質表面からの水蒸発を利用した高性能ハイブリッド軸受の開発
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15360108
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
吉田 英生 京都大学, 工学研究科, 教授 (50166964)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岩井 裕 京都大学, 工学研究科, 講師 (00314229)
齋藤 元浩 京都大学, 工学研究科, 助手 (90314236)
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| Keywords | ハイブリッド軸受 / 水蒸発 / 多孔性体 / マイクロガスタービン |
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| Research Abstract |
マイクロガスタービンでは高回転、高温かつ頻繁な起動停止がある運転条件から、軸受には、抵抗が小さく、高温下でも安定な気体軸受を用いることが望ましい。しかしながら、気体軸受では高速作動条件下での不安定性、起動・停止時の摩擦、軸の過熱が問題になる。そこで申請者らは上記の問題を解決しマイクロガスタービンに適した軸受として、超微細多孔質表面からの水蒸発を伴うハイブリッド気体軸受を提案した。これは、回転軸、超微細多孔質(平均孔径1μm程度)の軸受面、その軸受面を内面とする多孔質パイプに水を供給する給水部から構成され、軸受表面で水が蒸発し、軸受隙間に満たされた水蒸気を潤滑流体として用いる動圧気体軸受である。多孔質パイプは水を満たした給水部の中に置かれ、毛細管現象により多孔質を通じ軸受面に水が輸送される。マイクロガスタービンの軸はタービンからの熱伝導により高温になっているので、これを熱源として軸受面である多孔質表面において水が蒸発し、潤滑流体としての水蒸気により軸受隙間が満たされる。本年度は、前年度までに行った予備的な数値解析と実験を基づき、水潤滑から水蒸気潤滑への制御に重点をおいた実験を行った。
軸受にはSUS316短繊維焼結金属の多孔質を用いた。寸法は、軸直径16.5mm、軸受幅16.5mmであり、平均空孔径が約1μm、空隙率が48%、軸受隙間は20μm以下である。高温になるマイクロガスタービンの軸を模凝するため、電熱線ヒーターによる幅射加熱で軸温度を100℃以上になるように精密に制御して軸受面に水蒸気を発生させ、当初のねらい通りハイブリッド効果により回転を安定化できることを確認した。
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