2014 Fiscal Year Annual Research Report
膜厚方向の冷媒溶解濃度分布測定による潤滑膜内濃度変化モデルの実験的検証
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23560154
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
田中 真二 東京工業大学, 理工学研究科, 助教 (40313332)
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| Project Period (FY) |
2011-04-28 – 2015-03-31
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| Keywords | 冷媒 / 潤滑 / 計測 / 共焦点顕微鏡 / レーザ誘起蛍光法 / トライボロジー |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は“潤滑膜内濃度分布計測システム”の測定精度向上のための改良を行った．まず，観察窓の球面収差を補正して，本システムの空間分解能の検証を行った．これまでの観察窓はサファイアで厚さが厚く，また，使用していた対物レンズのNAも高いために，球面収差が大きかった．そこで，球面収差を補正できる補正環付きの対物レンズに変更した．この対物レンズは厚さ1.3mmまでの合成石英の窓板のみに対応するため，本システムの観察窓を合成石英製に変更した．観察窓は耐圧窓を兼ねており，強度が求められるため，光が通る観察窓中心部分のみ薄くして，それ以外は厚くして強度を保つようにした．空間分解能を検証するために，観察窓表面のレーザの反射光強度を膜厚方向に測定したところ，その半値幅は約3μmで，分解能の理論値の半分であった．
また，蛍光剤がブリーチしないように，励起レーザの先にNDフィルターを追加して，レーザ光の強度を調整した．さらに，出力変動が±0.23%と非常に小さいレーザに変更した．測定中に潤滑膜観察装置の重みでZテーブルが下がって測定位置が変わらないように，本装置を定荷重ばねで上から釣った．
これらのシステム改良後に，潤滑膜内における膜厚方向の冷媒溶解濃度分布の測定を行った．その結果，潤滑膜内の冷媒溶解濃度分布の変化はわずかであり，従来のFTIRを用いた測定結果よりも濃度変化は少なかった．これは，共焦点顕微鏡の熱膨張等により，ピンホールが測定中にわずかにずれて，膜厚方向の空間分解能が予定の半分となったことが原因と考えられる．そこで，今後はピンホールずれの問題を解消して，潤滑膜内における膜厚方向の冷媒溶解濃度分布の測定を行い，冷媒溶解濃度変化の解析モデルの検証及び冷媒圧縮機の摺動部の潤滑設計の指針について検討する予定である．
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