JP5037444B2 - 流体膜厚測定装置 - Google Patents
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Description
(1)上記特許文献1記載の発明でのオイルシール同様、粗さを持つ面においても精度良く測定が可能である蛍光法による液膜計測技術を応用して、メカニカルシールの液膜分布の2次元計測方法を発案した。
(2)レーザ光源、光学顕微鏡などの光学系の測定位置は固定されている。シールリングの固定されている部分は、自由に回転できる構造となっている。シールリングを少し回転させ、ライン状の液膜分布測定を行なう、という手順を繰り返し、摺動面一周分を連続測定する。測定後、すべてのライン状の液膜分布データを繋ぎ合わせることで、摺動面一周分の2次元的な液膜分布を測定することが可能となった。
(3)現在シールリングを微小に回転させる手法として、シールリング固定台の周囲に設置した歯数100の歯車の歯に柔らかいプラスチックの爪をかみ合わせており、一回転を歯車の歯数に分割して回転させることができる機構とした。この測定時の回転をモータにより自動化することも考えられる。
(5)上記特許文献1記載の発明を基礎とし、レーザをメカニカルシール摺動面の半径方向断面にライン状に照射し、さらに摺動面を微小に回転しながら一周スキャンし、測定データを繋ぎ合わせることにより、メカニカルシールの二次元的な液膜厚さ分布を測定する装置を構成することができた。
(6)この装置および2次元測定法を用いることにより、これまで測定することができなかったメカニカルシールの液膜厚さ分布を、定量的に測定し、評価することが可能となった。
(7)光干渉法よりも高精度である理由・・・・干渉法は、面粗さの大きい部分や、微小な孔や溝などの凹凸部分のように、面の反射率が低い部分の液膜は測定できない。これに対して、この2次元測定法は、蛍光法を用いているため、面の反射率に関係なく液膜を測定できる。
(8)動的測定できるという理由・・・・蛍光分子が励起光を吸収し、その電子が励起状態に遷移するのにわずか10-11s程度の短時間で達成する。さらにその後蛍光を発し、元の基底状態へ戻り蛍光を示さなくなるまでの時間は、蛍光分子の種類にもよるが、10-9sのオーダと言われている。このような方法をレーザ蛍光法またはLIF(Laser Induced Florescence)法と呼ばれるものであり、ミリ秒オーダの液膜変化の測定に十分に対応でき、動的追従性に優れることを特徴としている。
2 ハウジング
3 端面シール部材
3a,4a 摺動面
4 相手部材
5 ベアリング
6 回転軸
7 回転駆動源
8 流体
9 レーザ光源
10 レーザ光(励起光)
11 光軸調整機構
12,13 絞り
14 光学フィルタホルダ
15 ライン化機構
16 光学顕微鏡
17 蛍光像
18 対物レンズ
19 ビームスプリッタ
20 光学フィルタ
21 撮像装置
22 被照射部位
23 ハウジング回転制御手段
24 サーボモータ
Claims (2)
- 端面シール部材の摺動面における流体膜厚を測定する装置であって、
基盤に回転可能に連結されるとともに供試体である端面シール部材を保持するハウジングと、前記ハウジングに保持された状態の端面シール部材に対し接触可能に配置されるとともに光透過性を有する相手部材と、前記ハウジングに収容され、前記端面シール部材および相手部材の接触により密封された状態となる蛍光色素を含む流体と、励起光を照射する光源と、励起光の光軸調整機構と、光軸調整のための絞りと、光学フィルタホルダと、励起光の照射形状を点状からライン状へ拡散させるライン化機構と、前記光源からの励起光を被計測領域である前記端面シール部材および相手部材の接触部へ導き、前記接触部に存在する流体から発せられる蛍光像を対物レンズを通し拡大しビームスプリッタへ導く光学顕微鏡と、前記励起光の波長の光を除去する光学フィルタと、前記光学フィルタにより得られる蛍光像を撮像する撮像装置と、前記端面シール部材および相手部材の接触部の摺動状態を実現すべく前記相手部材を回転させる回転駆動源と、を有し、
前記ライン状に拡散される励起光は、前記端面シール部材の摺動面の円周上1箇所であってかつ前記摺動面の半径方向に沿って延びるかたちで照射されることを特徴とする流体膜厚測定装置。 - 請求項1記載の流体膜厚測定装置において、
ハウジングに保持された状態の端面シール部材における励起光被照射位置を円周上位置決めすべく前記ハウジングを一定ピッチで回転および停止させるハウジング回転制御手段が設けられていることを特徴とする流体膜厚測定装置。
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