学生実験への温度場可視化計測法の応用と実感的熱工学教育の取り組み

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研究目的平成18年度から研究代表者は、機械工学科の学生に対する学生実験の1テーマとして、感温液晶による温度場可視化実験を行っている。平成18年度の学生実験では「単一材料内部の一次元的温度場の可視化」を行ったが、一次元温度分布の可視化であり、温度場のフィールド計測を学生に体験させるという観点では課題を残した。研究代表者は、学生にフィールド計測手法のメリットをより興味深い温度場の計測を行うことにより認識させたいと考えた。したがって、本研究では1)多層平板間の一次元的温度場の可視化、2)平板内の二次元的温度場(1面加熱、3面冷却)の可視化を行う実験装置を製作する。研究方法上記の2つの温度場を可視化する装置を設計、製作した。金属壁面での温度は、壁面に水路を設けその中に任意の温度の水を流すことで制御する。多層平板間の温度場を可視化する装置は、分離した2つの水路と異なる材料の金属板を組み合わせる構造である。平板内の二次元温度場の計測装置は、平板の4つの壁面に水路を設けている。水路に流す水の温度を調整し、生成される温度場の制御を行う。研究成果1)多層平板間の温度場を可視化する装置を製作した。この装置を用いた実験結果では、平板上の温度分布の理論値と実験値が十分な精度で一致した。この装置は既に学生実験で使用している。2)二次元温度場を可視化する装置を製作した。平板上に二次元温度場を製作することが可能となった。来年度の学生実験で使用する予定だが、二次元温度場の可視化計測により、学生がフィールド計測手法を経験するよい機会となると思われる。これらの結果は「平成19年度機器・分析技術研究会(富山大学)」、「平成19年度実験・実習技術研究会(徳島大学)」にて発表している。また、論文集「高専教育」第31号に論文が掲載である。