(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２物体を所定温度まで加熱した後、各物体のそれぞれの周りを断熱状態として、２物体のそれぞれの内部の温度分布が略均一になるまで放置する放置ステップと、
２物体を接触させると共に該２物体の全周を断熱状態として、各物体の内少なくとも一方の物体の温度変化を実測する実測ステップと、
前記一方の物体の温度変化の実測値と、ＣＡＥによる前記一方の物体の温度変化の解析値とにより各物体間の熱伝達係数を算出する算出ステップと、
を備えたことを特徴とする熱伝達係数算出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＡＥ（Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｉｄｅｄ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ）により２物体間の熱伝達係数を算出する熱伝達係数算出方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の、ＣＡＥにより２物体間の熱伝達係数を算出する熱伝達係数算出方法を説明する。
まず、２物体を所定温度に到達するまで加熱炉等で加熱し、各物体のそれぞれの内部の温度分布が略均一になるまで放置する。
次に、各物体を接触させて各物体のそれぞれの温度変化を実測する。
次に、ＣＡＥにより２物体をモデル化して、各物体のそれぞれの温度変化の実測値と、ＣＡＥによる各物体のそれぞれの温度変化の解析値とが略一致するように、各物体と外部環境との間の熱伝達に係るパラメータを考慮した上で、各物体間の熱伝達係数を算出する。
【０００３】
しかしながら、上述した従来の熱伝達係数算出方法では、２物体間の接触面からの相互の熱伝達以外の各物体と外部環境との間の熱伝達を考慮しているために、各物体間の熱伝達係数以外のパラメータが非常に多く計算が煩雑になり、熱伝達係数を算出する際の時間が増大していた。
しかも、上述した従来の熱伝達係数算出方法において算出された熱伝達係数は、各物体間の純粋な熱伝達係数ではないために、ＣＡＥにより各物体の温度変化を解析する際、各物体の周りの外部環境が相違してしまうと、当該熱伝達係数を適用することができず、解析上不都合を生じることがあった。
このように、ＣＡＥによる各物体の温度変化の解析精度を向上させる際には、まず、基本パラメータとなる各物体間の純粋な熱伝達係数を算出する必要があった。
【０００４】
なお、２物体間の熱伝達係数の算出に係る従来技術として特許文献１には、実験測定部においては、モデル構造物が温度上昇させられてその内部温度と表面温度とがサンプリングされ、そして数値計算部においては、実験測定部に対する有限要素モデルが設定され且つモデル構造物の各表面に対して近似した熱伝達係数が設定されてモデル構造物の各節点の温度が各サンプリング毎に算出され、当該実験値と当該算出値とが比較されて、その偏差を縮小すべく前記設定した熱伝達係数が逐次補正演算される熱伝達係数算出装置が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−４８１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、従来の熱伝達係数算出方法では、熱伝達係数を算出する際、２物体間の接触面からの相互の熱伝達以外の各物体と外部環境との間の熱伝達を考慮しているために、熱伝達係数以外のパラメータが非常に多く計算が煩雑になり、熱伝達係数を算出する際の時間が増大していた。しかも、従来の熱伝達係数算出方法では、各物体間の純粋な熱伝達係数を算出していなかった。
【０００６】
また、特許文献１の熱伝達係数算出装置の発明では、構造物本体と空気との間の熱伝達係数を逐次補正演算しているが、この熱伝達算出装置では、空気を取り巻く環境の因子が入ってくるため、構造物本体と空気との間の純粋な熱伝達係数を算出することはできない。
【０００７】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、ＣＡＥによる２物体の温度変化の解析精度を向上させるべく、各物体間の純粋な熱伝達係数を算出する熱伝達係数算出方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の熱伝達係数算出方法は、２物体を所定温度まで加熱した後、各物体のそれぞれの周りを断熱状態として、２物体のそれぞれの内部の温度分布が略均一になるまで放置する放置ステップと、２物体を接触させると共に該２物体の全周を断熱状態として、各物体の内少なくとも一方の物体の温度変化を実測する実測ステップと、前記一方の物体の温度変化の実測値と、ＣＡＥによる前記一方の物体の温度変化の解析値とにより各物体間の熱伝達係数を算出する算出ステップと、を備えたことを特徴としている。
これにより、各物体間の純粋な熱伝達係数を算出することができる。
なお、本発明の熱伝達係数算出方法の各種態様およびそれらの作用については、以下の発明の態様の項において詳しく説明する。
【０００９】
（発明の態様）
以下に、本願において特許請求が可能と認識されている発明（以下、「請求可能発明」という場合がある。）の態様をいくつか例示し、それらについて説明する。なお、各態様は、請求項と同様に、項に区分し、各項に番号を付して、必要に応じて他の項を引用する形式で記載する。これは、あくまでも請求可能発明の理解を容易にするためであり、請求可能発明を構成する構成要素の組み合わせを、以下の各項に記載されたものに限定する趣旨ではない。つまり、請求可能発明は、各項に付随する記載、実施の形態等を参酌して解釈されるべきであり、その解釈に従う限りにおいて、各項の態様にさらに他の構成要件を付加した態様も、また、各項の態様から構成要件を削除した態様も、請求可能発明の一態様となり得るのである。
【００１１】
（１）２物体を所定温度まで加熱した後、各物体のそれぞれの周りを断熱状態として、２物体のそれぞれの内部の温度分布が略均一になるまで放置する放置ステップと、２物体を接触させると共に該２物体の全周を断熱状態として、各物体の内少なくとも一方の物体の温度変化を実測する実測ステップと、前記一方の物体の温度変化の実測値と、ＣＡＥによる前記一方の物体の温度変化の解析値とにより各物体間の熱伝達係数を算出する算出ステップと、を備えたことを特徴とするに記載の熱伝達係数算出方法（請求項１の発明に相当）。
従って、（１）項の熱伝達係数算出方法では、放置ステップでは、２物体のそれぞれの内部の温度分布が略均一になるまで、各物体のそれぞれの周りを断熱状態として放置され、実測ステップでは、２物体を接触させると共に２物体の全周を断熱状態、すなわち、各物体間の接触面からの相互の熱伝達以外の各物体と外部環境との間の熱伝達が抑制された状態として一方の物体の温度変化を実測し、算出ステップでは、一方の物体の温度変化の実測値と、ＣＡＥによる一方の物体の温度変化の解析値とを比較することにより、各物体間の純粋な熱伝達係数が算出される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ＣＡＥによる２物体の温度変化の解析精度を向上させるべく、各物体間の純粋な熱伝達係数を算出する熱伝達係数算出方法を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図１〜図４に基いて詳細に説明する。
本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法を具現化するためには、図１及び図２に示すように、２物体１、２のそれぞれの周りを断熱状態にすべく、各物体１、２のそれぞれの周りを覆う断熱材３及び２物体１、２が接触した状態で該２物体１、２の全周を断熱状態にすべく、２物体１、２の全周を覆う断熱材３が採用される。
なお、断熱材３は、硬質ウレタンフォームやポリスチレンフォーム等のプラスチック系断熱材、セルロースファイバー等の自然系断熱材またはグラスウール等の鉱物系断熱材等が使用されるが、断熱性能を考慮した上で適宜選択される。
【００１４】
本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法を、図１〜図４に基いて詳細に説明する。
まず、２物体１、２を所定温度まで加熱炉等で加熱し、その後、図１に示すように、各物体１、２のそれぞれの周りを断熱状態にすべく、各物体１、２のそれぞれの周りを断熱材３で覆い、各物体１、２のそれぞれの内部の温度分布が略均一になるまで放置しておく（放置ステップ）。
【００１５】
次に、図２に示すように、２物体１、２を一平面で接触させると共に、２物体１、２の全周を断熱状態にすべく、２物体１、２の全周を断熱材３で覆う。続いて、各物体１、２それぞれの任意の部位の温度変化を温度センサー（図示略）により実測する（実測ステップ）。その測定結果が図４に示されており、図４（ａ）の点線が、一方の物体１の温度変化の実測値であり、図４（ｂ）の点線が、他方の物体２の温度変化の実測値である。
次に、ＣＡＥにより各物体１、２をモデル化し、図２に示すように、各物体１、２を一平面で接触させた状態における各物体１、２のそれぞれの温度変化を解析する。この時まず最初に採用される熱伝達係数は、各種文献や論文等で開示された標準のものを適用する。その解析結果が図３に示されており、図３（ａ）が、一方の物体１の温度変化の解析値であり、図３（ｂ）が、他方の物体２の温度変化の解析値である。
【００１６】
次に、図４に示すように、各物体１、２のそれぞれの温度変化の実測値と、ＣＡＥによる各物体１、２のそれぞれの温度変化の解析値とを比較し、ＣＡＥによる各物体１、２のぞれぞれの温度変化の解析値が、各物体１、２のそれぞれの温度変化の実測値に略一致するように、ＣＡＥに適用される熱伝達係数の数値を変化させる。なお、図４（ａ）の点線は、上述したように、一方の物体１の温度変化の実測値であり、図４（ｂ）の点線は、他方の物体２の温度変化の実測値であり、図４（ａ）の実線は、一方の物体１の温度変化の解析値であり、図４（ｂ）の実線は、他方の物体２の温度変化の解析値である。
そして、ＣＡＥによる各物体１、２のそれぞれの温度変化の解析値と、各物体１、２のぞれぞれの温度変化の実測値とが略一致する熱伝達係数を算出する（算出ステップ）。
【００１７】
なお、本熱伝達係数算出方法にて算出された各物体１、２間の純粋な熱伝達係数は、ＣＡＥにより各物体１、２の接触状態における各物体１、２の温度変化を解析する際の基本パラメータとして使用される。
【００１８】
以上説明したように、本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法では、２物体１、２のそれぞれの内部の温度分布が略均一になるまで、各物体１、２のそれぞれの周りを断熱材３で覆った状態で放置し、その後、２物体１、２を接触させて２物体１、２の全周を断熱材３で覆った状態で、各物体１、２間の熱伝達係数を算出するので、各物体１、２単体での熱の移動が略無くなり、各物体１、２間の接触面からの相互の熱伝達以外の各物体１、２と外部環境との間の熱伝達が抑制され、各物体１、２間の接触面からの相互の熱伝達以外の熱伝達に係るパラメータを考慮する必要がないために、ＣＡＥによる計算が複雑にならず、熱伝達係数を算出する時間も短縮される。
【００１９】
しかも、本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法では、各物体１、２間の熱伝達係数を算出する際には、各物体１、２単体での熱の移動が略無く、各物体１、２と外部環境との間の熱伝達が抑制されているので、各物体１、２間の純粋な熱伝達係数を算出することができ、この熱伝達係数を適用することで、ＣＡＥによる各物体１、２の温度変化の解析精度を向上させることができる。
【００２０】
また、本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法は、例えば、金型と冷却媒体との間の純粋な熱伝達係数を算出する際に採用され、該熱伝達係数を基本パラメータとして適用することができ、ＣＡＥによる金型の温度変化の解析精度を向上させることができる。
【００２１】
なお、本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法では、各物体１、２のそれぞれの温度変化の実測値と、ＣＡＥによる各物体１、２のそれぞれの温度変化の解析値とを比較して、各物体１、２間の純粋な熱伝達係数を算出しており、最も好ましい形態であるが、必ずしも各物体１、２の両者の温度変化を比較する必要はなく、各物体１、２の内いずれか一方の物体に対して、実測値と解析値とを比較することで熱伝達係数を算出してもよい。
【００２２】
本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法では、算出される熱伝達係数の精度は、断熱材３の断熱性能に依存されるために、断熱性能を十分加味した上で断熱材３を適宜選択して、熱伝達係数を算出する必要がある。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法で、２物体それぞれの周りを断熱材で覆った状態の模式図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る熱伝達係数算出方法で、２物体を接触させ該２物体の全周を断熱材で覆った状態の模式図である。
【図３】図３は、各物体のそれぞれの温度変化の解析値を示し、（ａ）は一方の物体の解析値を示した図で、（ｂ）は他方の物体の解析値を示した図である。
【図４】図４は、各物体のそれぞれの温度変化の実測値と、ＣＡＥによる各物体のそれぞれの温度変化の解析値とを比較した図で、（ａ）は一方の物体において比較した図で、（ｂ）は他方の物体において比較した図である。
【符号の説明】
【００２４】
１、２  物体，３  断熱材  
【図１】
0005240435.tif 000002
【図２】
0005240435.tif 000003
【図３】
0005240435.tif 000004
【図４】
0005240435.tif 000005