6
5
4
Fこ
ohm 3
2
1
0
0 0.5 7 l,5
Pressure.Spa
周3‑32DOS,I)文献値
田中 2008年度 3章
表3‑4 実験条件
Exp.notation
DACnumber
Diamondsize,mm Gasketsize
Sphere
Material:Diameter,pm
DOS(5)
DACNo2 a)1.1
￠0.7 tO.5
Copper 61
DOS(6)
DACNo2 a)1.1
￠0.7 tO.5
Copper 61
DOS(7)
DACNo2 i)l.1
￠0.7
tO.5
Copper 62
DOS(8)
DACNo2
￠1.1
￠0.7
tO.5
Copper 5了
iPA(り
DACNo2 a)1.1
￠0.7
tO.5
Copper 56
iPA(､2)
DACNo2 a)1.1
￠0.7
tO.5
Copper 58
iPA(3)
DACNo2 a)1.1
￠0.7 tO.5
Copper 62
iPA(4)
DACNo2 i)1.1
￠0.7 tO.5
Copper 62
iPA(5)
DACNo2
￠1.1
￠0.7
tO.5
Copper 62
Ⅰ1AA(1)
DACNo2
￠1.1
￠0.7
tO.5
Copper
田
llAA(2)
DACNo2
￠1.I
￠0.7
tO.5
Copper 60
nAA(3)
DACNo2
￠ー.1
￠0.7 tO.5
Copper 62
nPA(1)
DACNo2
￠ー.1
￠0.7 tO.5
Copper
田
nPA(2)
DACNo2
￠ー.1
￠0.7
tO.5
Copper 66
nPA(3)
DACNo2
￠1.1
￠0.7 tO.5
Copper 68
nPA(4)
DACNo2 i)1.1
￠0.7
tO.5
Copper 53
nPA(5)
DACNo2 a)1.1
￠0.7
tO.5
Copper 62
nPA(6)
DACNo2 a)1.1
￠0.7 tO.5
Copper 62
‑38一
卜 A , .,,i i , ill ′し1f
表3‑5 実験条件
PAO4(1)
DACNo2
￠1.ー
￠o.7 tO.5
Copper 54
PAO4(2)
DACNo2
￠1.1
￠o.7 tO.5
Copper 65
PAO4(3)
DACNo2
￠1.ー
￠0.7 tO.5
Copper 58
PAO4(4)
DACNo2
￠1.1
￠0.7 tO.5
Copper 53
PAO4(5)
DACNo2
￠1.1
￠o.7
tO.5
Copper 60
PAO4(6)
DACNo2
￠ー.1
￠0.7 tO.5
Copper 50
EOH(1)
DACNo2
￠1.1
￠0.7 tO.5
Copper 54
EOH(2)
DACNo2
￠1.1
￠o.7
tO.5
Copper 49
7373(り
DACNo2
￠ー.1
￠0.7 tO.5
Copper 61
7474(1)
DACNo2
￠1.ー
￠0.7 tO.5
Copper 59
iPA(1)
SACNo1
￠1.5
￠1.0
t1.0
Copper 62
nPA(1)
SACNo1
￠1.5
￠1.0 tl.0
Copper 89
nPA(2)
SACNo1
￠ー.5
￠1.0 tl.0
Copper 85
nPA(3)
SACNo1
￠1.5
￠ー.0
tl.0
Copper 85
EOH(1)
SACNo1
￠ー.5
￠1.0
tⅠ.0
Copper 61
EOH(2)
SACNo1
￠1.5
￠1.0
t1.0
Aluminium 62
DOS(り
SACNo1
￠1.5
￠1.0
t1.0
Copper 51
7373(り
SACNo1
￠1.5
￠1.0
t1.0
Copper 53
7474(1)
SÅCNo1
￠ー.5
￠1.0 tl.0
Copper 54
‑39‑
1rL,1ノ)r' I
lト′
'
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田中 2008年度 4章
第4章 実験結果および考察
4. 1 2GPaまでの圧力較正図の構築
4. 1. 1 空加圧ねじ回転角と粘度勾配
DOS, iPA, nPA, EOH を用いた実験では DACおよび SACで, PAO4, nAA を 用
いた実験では DACのみでの,それぞれ見かけの加圧ねじ回転角一圧力関係, 見かけの加圧ねじ回転角一粘度関係を図4‑1‑4‑20に示す.
空加圧ねじ回転角を粘度および圧力からものを表 4‑1 ‑ 4‑3 に示す.どの液 体においても圧力変化図よ り求めた値と対数粘度変化図から求めた値で若干
の差があった.圧力変化図から求めた空加圧ねじ回転角の方が大きく なる傾
向が見られた.
本研究の簡易圧力評価法では,空加圧ねじ回転角を決定する必要がある.
実験によ り圧力と粘度の関係が明らかになっている既知液体については圧力 変化図から空加圧角ねじ回転角を求めることができるが,粘度と圧力の関係 がわからない未知液体については対数粘度の変化から空加圧ねじ回転角を求
める必要がある.
しかし,表
4‑1のように,圧力から外挿した空加圧角∂
dp と対数粘度から外挿した空加圧角O
d乃の間には差があるため,その差O dp‑0 dnを補正す
ることができれば圧力評価の精度を高めることができる.
本研究室のこれまでの実験により,各油の補正角O dp‑0 dりと対数粘度の 勾配log.4n/A o との間に相関関係のある可能性が報告されている.この相
関関係が確認できれば,データの蓄積によって未知油の補正角を推測するこ
とができるよ うになる.図4‑21, 4‑22にDAC, SACの対数粘度勾配と補正角の関係を示す. DAC, SAC
それぞれの実験で同種の油があるが,ガスケットの厚さの違いによ り勾配が
異なる結果となった.まだ精度において課題は残るが,圧力から外挿した空
加圧角O dp
と対数粘度から外挿した空加圧角O
d']との差に一定の傾向がある ことを示唆している.まだ厳密な補正角が得られるものではないが,空加圧140‑
LT/II ‑ I)‑ F , ,けノ;1‑ト
角の決定においての精度向上には有効だと思われる.ただしこの結果を元に
角度の補正を行う際には,圧力重体積などの実験条件を同じにする必要があ
る.
4. 1 . 2 各液体の圧力較正図の再現性
各試料油液体について,有効加圧ねじ回転角と逆算した圧力の関係(圧力
較正図)を図 4‑23‑ 4‑31に示す｡同液体で複数回行った実験で,ほぼ同一の
傾向を示し一本の圧力較正図を構築できたと言える. iPAの実験で圧力較正 図を
2GPa程度まで求めた結果,除荷過程を含む四つの実験でほぼ再現性が見
られた. iPA(3)の実験ではl.5GPaあたりから圧力が低下しているが,これは ガスケットの変形が進み,ダイヤモンド面と圧力室の間に隙間ができそこか
ら圧力がもれたと考えられる.一方iPA(4)の圧力が若干高めになっているの
は,表 4‑1にあるよ う に実験時期が他の三つと異なり,種々の実験条件が異
なるためと考えられる.
DOS(7)と npA(3)sACでは他の実験と明らかに異なる傾向となったが,これ
は誤って異なった条件のもと実験を行った可能性が高い.また EOH(1)もグラ フの勾配が他と違うが, 2点目を無視すれば EOH(2)との再現性が見られる結
果となった.
全体的に従来のデータに比べばらつきが大きかったが,これが本装置では アルコール類の低圧,低粘度のデータ測定が不可能なことによると考えられ る.
4. 1 . 3 全試料油の圧力較正図
DAC, SACにおいて,それぞれの試料液体から1本ずつ代表の実験を選ん
で表示したものが図 4132, 4133である.代表の実験を選ぶ基準は,圧力の不 自然な上下がなく高圧まで測定できたことである.
図 4‑32を見ると, nPAの圧力が o.1GPa程度高いが,四本とも同様の勾配を
示している.最高圧の値には差があるが,それはこれらの実験で,最高圧
(2GPa)が近づいてく るとガスケットが変形に耐えられなく なって圧力がもれ
‑41‑
1r,卜 r )､二Hl',lL !L 〜:′.榊甘￡:i
田中 2008年度 4章
てしまったり,液体が固化してしまったりする場合があるためである.また
図 4‑33では, DOS(13)岩崎の実験を除きほぼ同じ傾向を示し,圧力較正図は
油種に依存しないことが確認できたと言える. DOS (13)岩崎が 0.6GPa付近か ら勾配が異なるのは,実験で使用したガスケットの条件が他と異なるからと
考えられる.
4. 2 簡易高圧粘度評価
4 . 2 . 1 DOSおよびpAO4
空加圧ねじ回転角から有効加圧ねじ回転角を求め,図 4‑32の圧力較正図か ら DOS, PAO4の圧力を推定した.圧力較正図から推定した DOS, PAO4の圧力 と粘度の関係をそれぞれ図 4‑34, 4‑35に示す. DOS, PAO4 ともに文献値の外 装線と異なり下に凸の特性であることがわかった.
4. 2 . 2 エタ ノール
DOS, PAO4 と同様に図 4‑32の圧力較正図から推定した圧力と粘度の関係を
図
4‑36に示す.ほぼ文献値と一致しているが,文献値の外挿線より
も若干高 い値となった.4. 2. 3 Daphne7373および7474
Daphne7373について DAC, SACにおいての見かけの加圧ねじ回転角一対数粘
度関係を図
4‑37､ 4‑38に示す.それぞれ DOS と勾配がほぼ同じになった.対数粘度から求めた空加圧ねじ回転角 d Tlと対数粘度勾配を定め,さ らに図
4‑21,
4‑22から補正角を求め,空加圧ねじ回転角を決定した.決定した空加圧
ねじ回転角と圧力較正図によ
り推定した圧力と粘度の関係を図 4‑39に示す.図中の WLF式の線はデータ点の多いことから, sACのほうで求めた. DAC と SACでは近い値となり再現性が見られた.また DOS と比べるとやや粘度が高
く,平行になった.
‑42‑
tf1.] ]､L, r
g ;･'L川′'It:去∫l
Daphne7474についても同様に DAC, SACにおいて見かけの加圧ねじ回転角一 対数粘度関係を図 4‑40, 4‑41に示す.また 7373 と同様に推定した圧力と粘度 関係を図 4‑42に示す.図中の WLF式の線はデータ範囲が広い DACのほうで求
めた. DACと sACの間には再現性が見られた.またDOSに比べ勾配が3分の2 ほど小さい結果となった.これは静水圧圧力が高いことに寄与すると考えら
れる.また7373, 7474について,圧力と粘度圧力係数αの関係図を図4‑43に,
データの詳細を表 4‑5に示す.圧力上昇と ともにαは減少していることがわ
かる. DOS と比較すると 7373 は DOS とほぼ同じ傾向となり, 7474はやや低い 値となっている.
球が落下する際に壁から うける影響を表す壁係数の変化をまとめたもの
が図 4‑44である.同液体での実験数が多く,圧力も 2GPa付近まで上昇してい
ることから npAの結果を示す.加圧によって圧力室が小さく なるほど,壁係
数が, o.8から徐々に減少している.最高圧付近で圧力漏れが発生しない限り は,実験の最初から最後まで同じ傾向で壁係数が変化しているのがわかる.
また,圧力‑ガスケット厚さ(圧力室の厚さ)の関係を図 4‑45に,圧力ーガス ケット穴直径(圧力室の直径)の関係を図 4‑46に示す.これらを見ると,圧力
l.2GPa付近からグラフの勾配が変わっていることがわかる.これは上で述べ た,圧力室の急激な変形によってl.2GPa付近から圧力上昇の勾配がゆるくな
るという考えを裏付けるものである.
‑43一
一｢ i l､ ‡
r't !
=川'汁Jl
田中 2008年度 4章
図4‑1DOSの見かけの加圧ねじ回転角一圧力関係
100000
10000
1000
∽
■
(ロ 1