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動力計とは?

エンジンの主軸(又は変速機)と動力計の主軸とを接続して動力計本体内部で負荷を吸収することにより目標のトルク 又は 回転数になるようにし、その時のトルク&回転数を計測出来る試験機のことを言います。
計測器ではなく負荷(制御)を任意に加えることができます。
この負荷を加える方法により動力計の種類が分かれます。

◆動力計の種類は?

大別して下記があります。

  1. 水制動力計
  2. 渦電流式電気動力計
  3. 交流式電気動力計

 

1、水制動力計

当社のフチノ式CF型&CFT型は、数多くの特徴を有しています。
(詳細は製品の技術資料をご参考にして下さい。)
給水電動弁と排水電動弁及び本体ドレンにて目標の負荷に設定するという大変シンプルな構造となっており数多くの顧客様から喜ばれています。
当社以外では、調圧弁を使用している他社もありますが、内部のスプリングバネの切断等復旧に手間取る方式があります。

2、渦電流式電気動力計

動力計本体に設置されたコイルに電流を流すと励磁電流が発生します。その磁束をローター(回転子)の歯で切る事により、制動力が発生します。動作的には家庭の消費電力計と同じですが、本体が回転方向につれ廻りする力を検出出来る構造となっています。
つまり負荷はコイルに流す電流値により決まります。

3、交流式電気動力計

吸収だけでなく駆動も出来ますので、エンジンの機械損失も測定出来ます。昔は直流式電気動力計でしたが、ブラシの問題等により現在は交流式電気動力計が主流となりました。
最近では交流モーターを使用し、トルクフランジ(トルク検出器)と合わせ回生制御を行い従来の交流式電気動力計と同じ試験をする場合が増えています。

動力計は何時頃製造されたのですか?

それは18世紀後半から19世紀の前半に英国にて起こった「産業革命」に始まります。
その頃発明された内燃機関(スチームタービン)の出力がどれだけの値かを試験するために考案されたのが動力計です。
つまり世界最古の試験機です。

当社の始まりは?

1956年に「淵野正之」が「フチノ製作所」を創業し始まりました。
今は亡き中島飛行機の技術者の協力等も戴き出発しました。
1999年に現在の「株式会社フチノ」となりました。

どのような動力計を製作しているのですか?

0.75KW~125,000KW まであらゆるエンジン試験に対応してきました。
生産台数は 2000台を突破しました。
現在は世界最大の 350,000KWの原子力向けの製品を受注しています。

動力計の測定精度は?

負荷吸収する本体がいかにスムーズに(抵抗無く)動く(揺動)するかが重要です。

1、本体を支えている揺動ベアリング(揺動機構)の摩擦の修正。

・対策 揺動ベアリングのローラー位置を「90°」ズラす。

2、配管(IN&OUT)が主軸に対して平行に取り付けられているか。

・対策 鉄板を設置するか、ロードセル架台を削る。

3、動力計レバーとロードセルとの間に隙間がないか?

・対策 ロードセル取付台に薄い鉄板等を設置し隙間を無くす。

4、ロードセルの測定精度の確認。

5、ロードセル増幅器(アンプ)の精度確認。

主軸ベアリングの破損について。

1、主軸ベアリングへのオイルポンプの給油停止。

対策 ポンプの交換、オイルタンクの清掃及び給油オイルの交換&主軸ベアリング&主軸シールの交換

2、フィルターの目づまり確認。

対策 フィルターの清掃&主軸ベアリングの交換、オイルタンク清掃&オイルの交換

3、給油オイルは何時交換しましたか?

オイルタンクの清掃及び給油オイル(VG#32)の交換及び主軸ベアリングの交換。
※第1~3項はオイル系統の清掃(フラッシング)を必ず実施してください。

4、主軸ベアリングの位置に問題無いか。

隙間がある場合シム等をセットするかベアリングケース又はベアリング抑えの追加加工を実施して隙間を無くす。また、主軸に対して直角に設置されているか。

5、主軸ベアリングの仕様の確認。

※上記「動力計の精度」と「主軸ベアリングの破損」は全く内容が違います。
※測定精度=本体と本体外周の摩擦抵抗の関係です。
※主軸ベアリングの発熱&破損は=本体内部の問題です。

動力計に機械損失は有るのですか?

 

  1. 主軸ベアリングの摩擦損失?
  2. 主軸シール各種の摩擦損失?
  3. 回転翼車と固定翼車の水流の損失?

 

解答
第1~第3項共同じ内容ですので、下記に御説明します。
動力計本体は、軸受により支えられています。つまり動力計本体は空中に浮いている状況です。その為主軸廻りの全ての抵抗は本体&レバー&ロードセルにより検出出来る構造となっています。つまり機械損失は有りません。

※CFT型の回転翼車は全て機械加工で製作されていますので「負荷の安定」及び「振動」共に御満足戴けます。

キャビテーションについて。

「材質により発生しているのでは?」と良く言われますが、ほとんど材質による問題はありません。当社の考えでは、本体内部が負圧(マイナス圧力)や負圧に近くなるとエア抜きから空気が本体に大量に入り発生する現象と考えています。本体内圧が「正圧」であればキャビテーションは発生しません。
(排水温度80℃以下では問題になりません。)
問題無い材質=BC,ALBC,SCS,SC45

※特許証の追記&説明
特許の内容を追記

CF型 特長

  1. 高精度
  2. 高速制御
  3. 高耐久性
  4. 使い易い
  5. 高い安全性

 

1、高精度

1)密閉式精密級ロードセルの採用。
我が国で初めてロードセル方式を採用した当社の方針で、外気温度の影響が受けにくい密閉式のロードセルで最高級精度のロードセルを採用しています。
2)低回転数の動力計では、0.1rpmから計測出来ます。
3)回転翼車の各ポケット容積は平均値の2%以内に製造されていますので、安定した試験が出来ます。

2、高速制御

負荷制御弁の開度検出器は分解能1/3300以下の高精度検出器を採用しています。排水電動弁は特殊櫛形の弁体を採用し、排水の流れを整流しており高速密閉式交流モーターの採用により、高精度で制御します。

3、高い耐久性

1)本体内部はキャビテーションの発生を抑える目的で高速で排水弁を制御しています。
2)主軸の強度及び本体の各部品は、高い技術力にて構造設計され、製造しています。
3)制御装置は特殊な基板を使用せず、高精度&高耐久性(耐熱-25℃~+85℃/使用時0℃~55℃、耐ノイズGroup1 ClassA)に準拠、耐振性JISB3502に準拠)の工業用モジュールコンピューター方式を採用しており、極力故障を無くしています。
4)表示部はタッチパネル方式を採用しておりトラブルは極少です。

4、使い易い

1)軸芯調整装置が標準で付属されています。 (CFT型は除く)
2)給油装置にはオイルクーラー及びフィルター等が標準装備されています。
3)PID制御の設定値は試験中でもパネル前面のタッチパネルにて任意に設定出来、最良の運転状況を実現出来ます。
4)試験中に出力単位及びトルク単位の変更をタッチパネルで自由に変更出来ます。また外部CPUとはデジタル通信&指令の受付が出来ますのでシステム構築に最適です。勿論試験中現在のPIDの数値の確認も出来ます。
5)「給水系統」&「排水系統」は密閉式を採用していますので動力計定盤からの水が溢れる事は発生しません。
6)給油系統も密閉式強制給油方式を採用していますので安心して連続試験が出来ます。

5、高い安全性

高精度高速負荷制御用排水電動弁には前述の通り整流機能付き特殊櫛形の弁体を高速密閉式交流モーターにて駆動しますが、この2つの部品の間に減速機(1/50比率)が設置されていますので、急な停電等により電源が遮断されても現状の排水弁開度を維持されますので、停電による排水弁の全閉 又は 全開等の誤作動は発生しません。

CFT型 特長

 

  1. 高精度
  2. 高速制御
  3. 高耐久性
  4. 使い易い
  5. 高い安全性

 

1、高精度

1)密閉式精密級ロードセルの採用。
我が国で初めてロードセル方式を採用した当社の方針で、外気温度の影響が受けにくい密閉式のロードセルで最高級精度のロードセルを採用しています。
2)低回転数の動力計では、0.1rpmから計測出来ます。
3)回転翼車は全加工にて製作され,動バランス修正を実施していますので、「負荷の安定性」及び「振動の低減」等御満足戴ける製品です。

2、高速制御

負荷制御弁の開度検出器は分解能1/3300以下の高精度検出器を採用しています。排水電動弁は特殊櫛形の弁体を採用し、排水の流れを整流しており高速密閉式交流モーターの採用により、高精度で制御します。

3、高い耐久性

1)本体内部はキャビテーションの発生を抑える目的で高速で排水弁を制御しています。
2)主軸の強度及び本体の各部品は、高い技術力にて構造設計され、製造しています。
3)制御装置は特殊な基板を使用せず、高精度&高耐久性(耐熱-25℃~+85℃/使用時0℃~55℃、耐ノイズGroup1 ClassA)に準拠、耐振性JISB3502に準拠)の工業用モジュールコンピューター方式を採用しており、極力故障を無くしています。
4)表示部はタッチパネル方式を採用しておりトラブルは極少です。

4、使い易い

1)軸芯調整装置が標準で付属されています。(※CFT型は除く)
2)給油装置にはオイルクーラー及びフィルター等が標準装備されています。
3)PID制御の設定値は試験中でもパネル前面のタッチパネルにて任意に設定出来、最良の運転状況を実現出来ます。
4)試験中に出力単位及びトルク単位の変更をタッチパネルで自由に変更出来ます。また外部CPUとはデジタル通信&指令の受付が出来ますのでシステム構築に最適です。勿論試験中現在のPIDの数値の確認も出来ます。
5)「給水系統」&「排水系統」は密閉式を採用していますので動力計定盤からの水が溢れる事は発生しません。
6)給油系統も密閉式強制給油方式を採用していますので安心して連続試験が出来ます。

5、高い安全性

高精度高速負荷制御用排水電動弁には前述の通り整流機能付き特殊櫛形の弁体を高速密閉式交流モーターにて駆動しますが、この2つの部品の間に減速機(1/50比率)が設置されていますので、急な停電等により電源が遮断されても現状の排水弁開度を維持されますので、停電による排水弁の全閉 又は 全開等の誤作動は発生しません。

渦流式電気動力計 特長

 

  1. 高精度
  2. 高耐久性
  3. 使い易い
  4. 高い安全性

 

1、高精度

1)密閉式精密級ロードセルの採用。
我が国で初めてロードセル方式を採用した当社の方針で、外気温度の影響が受けにくい密閉式のロードセルで最高級精度のロードセルを採用しています。
2)密閉式精密級ロードセルの採用。
我が国で初めてロードセル方式を採用した当社の方針で、外気温度の影響が受けにくい密閉式のロードセルで最高級精度のロードセルを採用しています。

2、高い耐久性

1)当社の渦電流式電機動力計は「関節冷却方式」を採用しており、回転子(ローター)には直接冷却水が接触しない構造ですので、安定した試験が出来ます。
2)冷却機能の「渦流リング」は取り外し出来ますので水垢の除去が容易です。
3)主軸の強度及び本体の各部品は、高い技術力にて構造設計されてます。
4)表示部はタッチパネル方式を採用しておりトラブルは極少です。

3、使い易い

1)給油装置にはオイルクーラー及びフィルター等が標準装備されています。
2)PID制御の設定値は試験中でもパネル前面のタッチパネルにて任意に設定出来、最良の運転状況を実現出来ます。
3)試験中に出力単位及びトルク単位の変更をタッチパネルで自由に変更出来ます。また外部CPUとはデジタル通信&指令の受付が出来ますのでシステム構築に最適です。勿論試験中現在のPIDの数値の確認も出来ます。
4)「給水系統」&「排水系統」は密閉式を採用していますので動力計定盤からの水が溢れる事は発生しません。
5)「給油系統も密閉式強制給油方式を採用していますので安心して連続試験が出来ます。

4、高い安全性

高精度高速負荷制御用排水電動弁には前述の通り整流機能付き特殊櫛形の弁体を高速密閉式交流モーターにて駆動しますが、この2つの部品の間に減速機(1/50比率)が設置されていますので、急な停電等により電源が遮断されても現状の排水弁開度を維持されますので、停電による排水弁の全閉 又は 全開等の誤作動は発生しません。

水の流れのシュミレーション

 

  1. 給水管に流された水は、給水電動弁を通過し、PTコネクター(A)を通り、ベアリング受け(A)(B)に分岐されます。
    ※PTコネクターは本体がスムーズに揺動する為に設置されています。
  2. ベアリング受け(A)(B)に固定されている固定翼車(A)&(B)の背面
    より本体内部に通水されます。
  3. 固定翼車背面より通水された水は、固定翼車の内側の各ポケットに取り付けている給水口より噴射されます。
  4. 噴射された水は、向かい合っている回転翼車の外側から内側に流れ込み攪拌され、その水が固定翼車の内側から外側へ流れ攪拌されます。それを繰り返します。
    (その攪拌により制動力が発生します。)
  5. その攪拌による水は回転翼車と固定翼車の隙間から抜け出て行きます。
  6. その抜け出た水は、排水口に取り付けた排水電動弁の開度に比例した
    水量が本体内部に堆積します。 その堆積量の幅及び本体内部の圧力により制動力を制御します。(本体内部に堆積している水は回転方向に連れ廻りしてます)
  7. 本体内部に堆積した水は、排水電動弁の開度に比例した水量が、本体より排出されます。
  8. 本体内部で制動された負荷は、本体に取付け定められた長さのレバーを通し、ロードセルにより検出されます。

 

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