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公開番号2025032757
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-12
出願番号2023138219
出願日2023-08-28
発明の名称放熱量測定装置および放熱量測定方法
出願人NTN株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類G01K 17/00 20060101AFI20250305BHJP(測定;試験)
要約【課題】試験機や機械装置の放熱量を数値化可能な放熱量測定装置および放熱量測定方法を提供する。
【解決手段】軸体2と、軸体2を回転支持する軸受が設けられる位置に、当該軸受または軸受周辺部品と置換可能に設けられた電熱器3と、軸体2および電熱器3が取り付けられるハウジング4と、電熱器3に供給された電力量を測定する電力計5と、ハウジング4の温度を測定する温度計6と、温度計6で測定した温度が所定の平衡温度となるように電熱器3への通電量を制御する温度調節器7と、を有する放熱量測定装置1、および、機械装置等の軸受または軸受周辺部品を電熱器3に置換した上で電熱器3に通電し、ハウジング4の温度が所定の平衡温度となるように電熱器3に供給される電力量を制御し、その電力量を発熱量に換算した上で、その発熱量が前記機械装置等からの放熱量と一致すると仮定することでその放熱量を測定する放熱量測定方法を構成する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
軸体（２）と、
前記軸体（２）を回転支持する軸受が設けられる位置に、当該軸受または軸受周辺部品と置換可能に設けられた電熱器（３）と、
前記軸体（２）および前記電熱器（３）が取り付けられるハウジング（４）と、
前記電熱器（３）に供給された電力量を測定する電力計（５）と、
前記ハウジング（４）の温度を測定する温度計（６）と、
前記温度計（６）で測定した温度が所定の平衡温度となるように前記電熱器（３）への通電量を制御する温度調節器（７）と、
を有する放熱量測定装置。
続きを表示（約 530 文字）【請求項２】
前記ハウジング（４）を冷却する冷却機構（１１）をさらに有する請求項１に記載の放熱量測定装置。
【請求項３】
前記冷却機構（１１）が、風冷装置（１１ｂ）または冷却液を用いた冷却装置（１１ａ）の少なくとも一方である請求項２に記載の放熱量測定装置。
【請求項４】
軸体（２）が軸受によって回転支持され、前記軸体（２）と前記軸受がハウジング（４）に取り付けられた機械装置の前記軸受または軸受周辺部品を電熱器（３）に置換した上で当該電熱器（３）に通電し、前記ハウジング（４）の温度が所定の平衡温度となるように前記電熱器（３）に供給される電力量を制御し、その電力量を発熱量に換算した上で、その発熱量が前記機械装置からの放熱量とする放熱量測定方法。
【請求項５】
前記ハウジング（４）に設けられた冷却機構（１１）を作動させることに伴う前記電力量の増加分から前記冷却機構（１１）の冷却能力を評価する請求項４に記載の放熱量測定方法。
【請求項６】
前記冷却機構（１１）が、風冷装置（１１ｂ）または冷却液を用いた冷却装置（１１ａ）の少なくとも一方である請求項５に記載の放熱量測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、軸受が設けられた試験機や機械装置からの放熱量を測定するための放熱量測定装置および放熱量測定方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
自動車の電動化シフトにより、軸受の高速性能化や低摩擦化に係る性能開発競争が進んでいる。この高速性能化や低摩擦化に係る指標の一つとして、ＩＳＯ／ＪＩＳにより軸受の高速性能を示す熱定格回転速度が規格化され（ＩＳＯ１５３１２：２００３／ＪＩＳＢ１５５０：２０１０を参照）、製品カタログなどへの記載が始まっている。
【０００３】
熱定格回転速度は、軸受の回転に伴う損失（発熱）と外部への放熱が平衡して、指定の軸受温度に達する回転速度である。ところが、この熱定格回転速度は、試験機や機械装置ごとの固有の放熱性の影響を受けるため、公表値の間の絶対評価が困難であり長年の課題とされてきた。
【０００４】
高速性能の開発では、熱的許容回転速度を示すための軸受の熱収支の把握が必要である。この熱収支に係る熱の平衡状態は、次の（１）式で示すことができる。
Ｑｂｒｇ＝Ｑｌｕｂ＋Ｑｍｃ（１）
ここで、Ｑｂｒｇは軸受からの発熱量、Ｑｌｕｂは潤滑（給油および排油）による抜熱量、Ｑｍｃは試験機や機械装置からの放熱量である。例えば、グリース潤滑や油浴潤滑の場合は、潤滑に伴う抜熱がない（Ｑｌｕｂ＝０）ため、熱の平衡状態を示す上記（１）式は、Ｑｂｒｇ＝Ｑｍｃとなる。なお、Ｑｂｒｇと平衡するエネルギーとして、運転に伴う音や振動によって生じるエネルギーロスも発生するが、全体のエネルギー量に対する当該エネルギーロスは軽微であるため、上記（１）式において除外することができる。
【０００５】
Ｑｂｒｇの値は、仕事当量として計算および実測のいずれも可能であり、Ｑｌｕｂの値は、計算および実測のいずれも可能である。これに対し、Ｑｍｃの値は、計算および実測のいずれも難しく、試験機や機械装置の放熱特性の把握は困難となっている。
【０００６】
下記特許文献１においては、供試軸受の特性（回転トルク）を測定する測定装置において、軸受を動作させながら軸受の放熱量を制御する手段が開示されている。この測定装置においては、軸受外輪を支持する軸受ハウジング内に液体を循環させる、または、軸受ハウジングにヒートパイプやバンドヒータなどの加熱手段を設けて軸受の放熱量を無段階に変化させることで、軸受の放熱量制御を可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
特開２００３－５６５８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１に係る構成においては、軸受の放熱量の制御のために、軸受ハウジングに液体を循環させる構成を採用しているが、その液体の引火点を超えて加熱すると可燃性混合気が生じやすく、安全管理上好ましくないため、軸受の目標設定温度の上限に制限がかかる場合がある。また、軸受を動作させながら放熱量の制御を行なっているため、動作中に潤滑剤の漏れや劣化によって軸受温度が変化して、放熱量が安定しない場合がある。加えて、使用する軸受自体の個体差（異なる軸受内部すきま量、軌道面の粗さ、軌道溝の曲率半径など）によっても、軸受温度および放熱量は変化する。さらに、上記の加熱手段を用いた放熱量の制御方法においては、この加熱手段を設けたことに伴って装置の総表面積も増加するため、大気への放熱量が増加して、軸受の放熱量が安定しない問題もある。また、この構成は、軸受の放熱量を制御するためのものであって、装置自体の固有の放熱量を測定することはできない。
【０００９】
また、転がり軸受の高速性能は、熱的に許容される最高回転速度でもあることから、この軸受の高速性能開発・潤滑設計・適用検討のため、熱の収支を把握し管理する熱マネジメントが重要となる。軸受の発熱は、上記において説明したように、潤滑油および試験機や機械装置からの放熱とつり合い平衡し、運転中の軸受温度を決定付ける。そのため、試験機や機械装置からの放熱量を実測し定量化して精度を確保する必要があるが、従来は実測が難しく推定値を用いるのにとどまっていた。
【００１０】
そこで、この発明は、試験機や機械装置の放熱量を数値化して評価することができる放熱量測定装置および放熱量測定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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