大学校及び設置科 中国職業能力開発大学校生産技術科
課題実習の前提となる科目または知識、技能・技術 CAD実習?、CAD実習?、機械工作実習、基礎工学実験
課題に取り組む推奨段階 CAD実習?終了後
課題によって養成する知識、技能・技術

課題を通して、設計技術および流体と熱伝導の連成解析の実践力を身に付けます。

製作の目的と概要

焼入れ油の性能試験や原子炉の緊急冷却に関わる過渡膜沸騰実験には、酸化皮膜の形成と冷却中の酸化皮膜の剥離を避けるため銀製の供試円柱を使用し実験を行っていることが多いですが、多くの形状を試験するには経費の面で難しいと考えられます。そこで熱伝導性の良い銅や黄銅を用いた供試円柱を、窒素雰囲気中で加熱することで酸化皮膜の形成を抑えることができる安価な雰囲気炉の製作を試みました。

成果

雰囲気炉の外観を写真1に、加熱したあと常温の水で冷却した黄銅製供試円柱を写真2に示します。供試円柱に1mmのK型熱電対を差し込み、このK型熱電対の限界温度である630℃になるまで供試円柱を加熱しました。写真に見て取れるように、酸化皮膜の形成を抑えることができ、酸化皮膜の剥離がないため供試円柱の形状に変化がないことが分かります。
雰囲気炉の設計においては、3次元CADによるモデリングと流体と熱伝導との連成解析(CAE)を利用しました。設計から製作までの一連の流れを習得するだけでなく、カリキュラム上あまり取り上げられない熱に関する知識を設計と製作に取り込む良い機会であると考えます。
雰囲気炉の製作(H20)の画像1
雰囲気炉の製作(H20)の画像2