往復流対応型マイクロタービンによる低負荷型呼吸量センシング法に関する研究

2004 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16760142
• Research Institution: Matsue National College of Technology
• Principal Investigator: 高尾 学 松江工業高等専門学校, 機械工学科, 助教授 (00332057)
• Keywords: タービン流量計 / 呼吸量計測 / 往復流 / 非定常流 / マイクロタービン / サボニウスタービン

Research Abstract

目的
マイクロサボニウスタービンを利用した非定常性の強い往復流の高精度流量測定法を確立するとともに,この測定法による呼吸量測定用タービン流量計の開発を行った.特に今年度は,研究の第一段階として周期的往復流におけるタービンの挙動を実験的に調査した.
実験装置および方法
実験装置は,往復気流発生装置およびタービン試験装置で構成される.実験に際しては,パルスモータによりボールネジを駆動し,ピストンを往復運動させることにより往復気流が発生する.そして,タービン試験装置内に設置されたマイクロタービンの回転数を,タービンの側面に反射テープを貼り付け,可視光反射式により測定した.供試マイクロタービンはアルミニウム製で,半円筒(半径4.5mm)のバケットと端板(直径16.7mmの円板)で構成される.本研究では,タービンの挙動に及ぼすバケット枚数zの影響を調べるため,z=2,3,4について実験を行った.またタービン前後にノズルを設置し,その影響を調べた.呼吸を模擬した流量パターンとしては,最大流量Qおよび周期Tの三角波状の速度変化を有する流量パターンを採用し,100【less than or equal】Q【less than or equal】800[ml/s],1.5【less than or equal】T【less than or equal】6.0[s]の範囲で実験を行った.
実験結果
(1)バケット枚数の影響
いずれのバケット枚数zでも短時間で起動したが,安定状態における回転数Nについてはz=3が最も高く,続いてz=2,4となった.また,流量Qが大きい範囲ではNがQに対して線形的に増加した.しかし,Qが小さな範囲では,線形的な変化は見られなかった.
(2)ノズルの影響
ノズルを用いたほうがタービンがより早く起動するとともに,安定状態での回転数Nも高いことがわかった.