0
050100150200250
Flowingquantity(L/min)
Fig.6・16Relationshipbetweentorqueandflowingquantity
6.2双 翼 タ ー ビ ン につ い て 6.2.1実 験 に よ る トル ク の 計 測
Fig.6‑17に トル ク の 測 定 装 置 を示 す.双 翼 の 軸 流 マ イ ク ロ ター ビ ン の 回 転 軸(側 面)に 非 常 に 軽 い 紐 を接 着 し,摩 擦 の 少 な い 滑 車 を 介 して お も りを 吊 り下 げ る.こ の 状 態 で,マ イ ク ロ ター ビ ン に圧 縮 空 気 を流 して 回 転 させ る と,回 転 軸 に 紐 が 巻 き つ い て い き,お も り を 引 き 上 げ る.実 験 で は,お も り と して, 1個 あ た り0.1gの ワ ッ シ ャ ー を 使 用 し,任 意 の 枚 数 ワ ッシ ャ ー を 取 り付 け た 状 態 で,マ イ ク ロ タ ー ビ ン に 噴 射 す る流 量 を 徐 々 に増 や して い き,マ イ ク ロ タ ー ビ ン が 回 りだ す と き の 流 量 を 測 定 す る こ とに よ り, 流 量 とお も りの 関係 を測 定 した.
前 述 の 通 り,吊 り下 げ た お も りの 重 さ を 〃2,回 転 の 中心 か ら紐 ま で の 距 離 をRと す る と,発 生 す る ト ル ク7は 次 の よ うに 計 算 す る こ とが で き る.
7「=R脚9
こ こ で,紐 は 双 翼 タ ー ビ ン の 側 面 部 に 取 り付 け た の で,R=2.3×1r3(m).重 力 加 速 度g=9.81(m/s2) で あ る の で,吻(g)の お も り を 取 り付 け た とす る と トル ク は 以 下 の 計 算 よ り 求 め る こ と が で き る.
7=2.3×10‑3×9.81× 吻=22.563×10‑3× 吻 ×10‑3=22.563× 吻(μNm)
お も りを0.1gか ら0.1gず つ 増 加 させ て い き,流 量 測 定 の 限 界 値 で あ る20L/minで 回 転 させ る こ とが で き る お も りま で 増 や して い く.ト ル ク の 測 定 装 置,測 定 結 果 は 次 の よ うに な っ た.
〈測定装置 〉
turbine1
︑ ザ
P
潮欝
,確 ・
weight(0.19)
〈 実 験 結 果 〉
以 上 の 実 験 よ り得 られ た,お も りの 重 さ と 回 転 を始 め る 流 量 の 関 係 を 図 示 す る と以 下 の よ うに な っ た.
25
(U置00﹃0り411
(≦∈＼﹂)﹀ゼだ雪σb︒⊆⁝︒正
0
●
0.0 0.20.40.60.81.Ot21.41.61.8
Weight(9)
Fig.6‑18Relationshipbetweenflowingquantityandweight
上 の7=22.563× 〃2(μNm)の 式 を 利 用 し て,流 量 と タ ー ビ ン に 発 生 す る トル ク の 関 係 を 図 示 す る と 以 下 の よ う に な っ た.
40 35 30 宅
ま25 考2・
§15
← 10
5 0
「
一
〇
●
● ●
Fig.6‑19
5101520
Flowingquantity(L/min)
Relationshipbetweentorqueand且owingquantity
25
今 回 作 成 し た φ100μmの 錫 メ ッ キ 銅 線 を 用 い た 双 翼 の 軸 流 マ イ ク ロ タ ー ビ ン は,実 験 の 結 果,平 均 19.9L/minに お い て33.8μNmの トル ク を 発 生 さ せ る こ と が で き た.ま た 最 大 値 は,19.7L/minに お い て36.1μNmの トル ク を 発 生 さ せ る こ と が で き た.
6.2.2理 論 式 に 基 づ く トル ク の 計 算
双 翼 の軸 流 マ イ ク ロ タ ー ビ ン の 回 転 に よ り発 生 す る トル ク に つ い て 理 論 的 に 計 算 を 行 う.理 論 値 を 求 め る に あ た っ て,第2章 で 述 べ た よ うに タ ー ビ ン の 直 線 翼 列 を 考 え る必 要 が あ る.し か し,今 回 作 成 し た 双 翼 の 軸 流 マ イ ク ロ タ ー ビ ン 翼 は 考 え る 半 径 ㌃ に よ っ て 圧 縮 空 気 に 対 す る 翼 の 傾 き が 刻 々 と変 化 し て い る こ とが わ か る.し た が っ て,は じ め に 任 意 の 半 径 ㌃ に つ い て の 直 線 翼 列 を 求 め,そ の 後 トル ク の 値 を 求 め る こ とに す る 。
(1)任 意 の 半径 ㌃ に お け る ワ イ ヤ の 座 標 につ い て
ま ず,任 意 の 半 径 ㌃ の 円周 上 に お け る ワイ ヤ の座 標 を 求 め て い く.方 針 と して,第4章 で 述 べ た 形 状 解 析 と同 様 に,Fig.6‑20の よ うに モ デ ル 化 した 双 翼 タ ー ビ ン を 考 え る.こ こ で,ス テ ン レス ピ ン の 中 心 をゼ ロ と した デ カ ル ト座 標 を と り,双 翼 タ ー ビ ン の3枚 の 翼 に① 〜 ③ の 番 号 を つ け る.ま た,形 状 条 件 は 以 下 に示 す も の とす る.以 上 の 条 件 を 踏 ま え た 上 で,任 意 の 半 径 ㌃ に お け る 翼 形 状 に つ い て 考 え る.
『形 状 条 件 → ス テ ン レ ス パ イ プ 半 径:R,ス テ ン レ ス ピ ン 半 径:r,ワ イ ヤ 半 径:α 』
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