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2014年9月24日水曜日

エコターボ

今人気のNX200tのターボについて考えていました。

余談なので読み飛ばして下さい。

最近のターボはエコターボなどと呼ばれ、省エネ対応のターボになっています。

流れとしては、小径ターボローターを採用して低回転域からターボの圧縮効果を発揮して、低速域でのトルクを太くする効果で省エネを図っているようです。

イメージではターボローターを小径化することでより回転しやすくなるような気がするのですが、風力発電の風車では大径化した方がより弱い風で回転するそうです。

ではなぜ、ターボローターでは小径化することで省エネ化が図れるのか疑問に思い、考えてみました。

まず、風車が大径化することで弱い風で回転するのは、大径化することにより風を受ける面積が大きくなり、回転の抵抗となる重量増加が相対的に少ないためだと思います。

つまり大径化することにより、jう雨量増加を上回る面積増加ができるのだろうということです。

一方ターボローターは、大径化すると風を受ける面積増加よりも重量増加の方が大きいのだろうと思います。

ターボローターはラジアル(副流)タービンなので、軸中心部に円錐形のハブが存在します。

ラジアルタービンにおいては、このハブ部と翼の付け根部分に最大応力が発生するものと思われます。

つまり翼が長くなるとこの付け根部分の応力が大きくなるため、大径化する際は、ハブの径も大きくなってくることになります。

ハブ部は中実の円錐なのでハブが大きくなると重量が大幅に増えます。

ましてや、排気ローター部分は耐熱鋼や耐熱合金を使用しているため比重が大きいことが想像できます。

いじょうのことから、ターボローターにおいては、小径化することによりターボローターの重量を大幅に軽減でき、回転抵抗が減り、少ない排気量でも回転するのだと考えました。

こう考えると、以前アリストなどで採用していたセラミックローターを復活させれば重量源が可能となり、さらなる省エネターボが出来るような気がします。

セラミックターボはコストがかかるとともに、金属ローターとは異なる設計思想が必要なため、採用が難しいのかもしれませんが。。。

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