No.6 特集：機械と環境分野の研究

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No.6 特集：機械と環境分野の研究

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特集：「機械と環境」 分野の研究
基礎エネルギー工学グループ

応用エネルギー設計グループ*1 ディーゼルエンジン

クリーンディーゼルをめざして高性能・低騒音ターボの開発

日本ではトラックやバス用のエンジンが主流ですが，ヨ ー ロッ パで は乗 用車の50%以上がディーゼルエ
ンジ ンで燃費の良さが注目されています．

ディーゼルエンジン *1 の燃料噴射装置からは，非常に高速な燃料が噴射され，分裂を繰り返しながら小さな粒子へと変化しています．しかし，従来の計測技術では詳細な分裂の様子が計測することができませんでした．
この研究では，粒子の速度と粒子径を同時に計測できるレーザ噴霧解析装置を独自に開発し，詳細な分裂の様子が理解できるようになりました．

自動車用のターボチャージャー *2や排気ファンなどはターボ機械と呼ばれ，圧力比の改善や低騒音化が求められています．この研究では，コンピュータを用いて流れを数値シミュレーション*3 し，騒音の音源探索や不安定な流れを生じない形状を提案しています．また，コンピュータが学習しながら最適な形状を自動的に探索する多目的最適化設計手法を導入して，新しい形状を提案しています．

*2 ターボチャージャー
エンジンへ圧縮した空気を送り込む装置．排気エネル
ギーを使って羽根車を毎分十数万回転させています．
*3 数値 シミュレーション
CFD(ComputationalFluid Dynamics)とも呼ばれる．流路を小さな格子に区切って，格子間での運動量などの出入りを計算することで流れ全体を再現できる手法．大規模計算ではコンピュータを複数台並べた並列計算機システムを利用します．
*4 分子動力学法
MD(MolecularDynamics) 法 と も 呼 ば れる．数百から数万個の原子や分子について力のつり合いを解く方法．微小空間内でガスが金属へ浸食する様子までも解析できます．
*5 浸透圧発電
砂漠地域では海水から真水を精製する淡水化プラン
トが実用化されています．
淡水化プラントでは真水と同時に高濃度の海水が大量にでき，浸透圧発電を組み合わせて，真水だけでなく電気まで生み出そうというプロジェクトです．

レーザ噴霧解析装置

低騒音ファン

ターボチャージャー

分子レベルの界面制御
浸透圧という新しいエネルギー源
ノーベル賞受賞者をして「固体は 次世代の再生可能エネルギーとし神が創り給うたが，表面は悪魔が て期待される浸透圧発電*5 は，海創った」と言わしめるほど，表面 水と真水との塩分の濃度差で生じは非常に複雑です．しかし，新し る浸透圧を利用するもので、数百い技術を開発するためには表面で メートル落差の水力発電と同等の起こる現象を解明することが重要 発電能力を持っています．この研です．この研究では，分子動力学 究では，中空糸まわりの浸透流れ法*4 を用いて表面における分子・ を実験および数値シミュレーショ原子の動きシミュレーションする ンにより解析し，より高性能な膜ことにより，新エネルギーとして モジュールの開発を進めること期待されている水素の利用技術の で、世界で初の実用化を目指して開発，海水淡水化で使用される浸 います．
透膜の開発などを行っています．

浸透膜表面上の水滴 金属表面上の水素浸透圧発電システム

2013 年度の活動内容は，(1)流体の相変化，特に液体から気体への相変化に関わる流体の挙動やエネルギーの移動に関する研究，具体的には，内面溝付管内を流れる流体の沸騰現象や，高温冷却時に生じる膜沸騰現象のメカニズムの解明．(2)熱物性データベースに関する研究，(3)水素の熱物性に関する研究，(4)超高温での熱利用に関する研究，(5)エネルギーの有効利用に関する研究，(6)流体機械の性能と騒音に関する研究，(7)バイオミメティクスの熱工学への応用に関する研究，(8)流体のコンピュータ・シミュレーションに関する研究などがあります．今回はその中から 3 つを紹介します．
水素エネルギー社会実現に向けた基礎研究
エネルギー・キャリア(運び手)として水素を利用するための社会基盤が整えられれば，製造された水素は，まるで電池やガソリンのようにエネルギーを運び，高効率に，有害物質を排出することなく利用できます．私たちは，水素の熱物性を測定し，その物性値をデータベースとして公開するための研究を行なっています．
(図は水素の音速測定セルと測定プログラム)

常温から超高温までの熱利用とコンピュータ・シミュレーション
温泉熱のような常温付近から，核融合炉のような超高温まで，広い温度範囲の熱を利用するために，それぞれの温度範囲に適した熱利用シ ス テム の 実験 と数値 シ ミュレーションの研究を行なっています．(図は流体が自発的相分離するシミュレーション過程の密度分布)

バイオミメティクスと熱工学
樹木は，ポンプを使わずに，地面から吸い上げた水を数十メートル，時には１００メートル以上の高さにある枝葉まで運びます．その仕組みを模倣することで，高効率で使い勝手の良い熱利用デバイスの開発を試みています．

相変化：
水が蒸発して蒸気になったり，氷が溶けて水になったりするのが相変化です．水に限らず，液体が気体に変わったり，固体が液体に変わったりと，物質の“相”が変わる現象のことです．
内面溝付き管：
円管の内側に，長さ方向の溝が切ってある管のことです．
膜沸騰：
高温の物体のまわりで液体が蒸発し，物体のまわりが薄い蒸気で覆われたままで沸騰が続く現象です．
熱物性：物質の熱的な性質のことです．水を例にとると，1 気圧のもとでは 100℃で相変化がおこります．
これは水が持っている性質，水の熱物性です．
流体機械：タービンやポンプなど，流体の力を利用したり，流体を圧縮，膨張させたりする機械のことです．
バイオミメティクス：
生物が進化の過程で身に付けた機能を模倣して科学技術に応用する学問のことです．サメの肌の構造を模倣して物体表面の流体抵抗の低減を図った，サメ肌水着はその一例です．

No.6 特集：機械と環境分野の研究

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長崎大学工学部*1

在外研究 報告ドイツ Fraunhofer ILT に滞在して助教

本村 文孝

2012 年 3 月から 6 ヶ月間、ドイツ北西部の町アーヘンにあるフラウンホーファー研究機構の一研究機関であるレーザー技術研究所（ILT）に滞在した。レーザー技術に関する基礎から応用まで最新技術が集積された本研究所において、超短波のピコ秒パルスレーザーを用いた強化ガラス等のマイクロ加工のシミュレーションについて学ぶことができた。
ドイツ国内の若手研究員を中心に、アジア諸国からの研究者も多数在籍しており、日本の民間企業からの技術相談も受入れられていた。隣接するアーヘン工科大学は留学生の受入れにも積極的で、ビザの発給や滞在施設の紹介など長期滞在のための手続きも学内で出来るなど初めての海外留学にはお勧めです。

ベルギー王国フォンカルマン流体力学研究所に滞在して機械工学コース
ニュース*1 在外研究：
海外の研究機関に長期間滞在し，研究活動すること．

准教授 坂口大作
2012 年 3 月から ベルギー王国
フォンカルマン流体力学研究所(VKI :von Karman Institute)に 1 年間滞在し，遠心圧縮機 *2 の開発を行いました．VKI はジェットエンジンなどのターボ機械の研究で世界トップクラスの研究所で，欧州各国から修士を終えた優秀な学生が集まる研究所です．ここ で は ， 遺 伝 的 ア ル ゴ リ ズ ム *3 とニューラルネットワーク*4 を組合せ，性能の良い翼形状を自動的に探索する多目的最適化手法を研究しました．研
究所の中は英語が公用語ですが，食堂ではいろんな国の言葉が飛び交っています．研究所の人たちと日本食を食べに行くことも楽しみの一つでした．ス
シはもちろん，ラーメンやギョーザも人気でしたよ．人も食べ物も国際的豊
かなベルギー王国，とても魅力的なところです．

2013 年 6 月 28 日発 行
No.6

*2 遠心圧縮機：

本号では、本コースの研究、特に「機械と環境」分野の研究活動を特集します。

羽根を高速回転して空気を圧縮する機械．ジェットエンジンやターボチャージャの一部．

Event Now!

*3 遺伝的アルゴリズム：
ダーウィンの進化論に基づいて優秀な遺伝子のみが次世代へ受け継がれるという考え．
*4 ニューラルネットワーク：
人工神経回路網とも呼ばれる．脳の働きをコンピュータで再現することで物事の判断を柔軟に行うことができる．

この号の内容1
2
3

Event Now!
2013 年度
機械工学コースカレンダー
特集「機械と環境」分野の研究

4

在外研究報告5

就職進学状況

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同窓会便り

前号でお知らせしましたように，平成 23
年度から，「機械と人間」「機械と環境」の2 つの大教育分野を開設しました．平成 25
年度は各大教育分野内に 2 つずつグループを形成するとともに，新任の教職員を迎え，本格的な教育研究体制としてスタートしました．

新たな教育研究体制が発足したのを受け，コースのホームページをリニューアルすべくホームページコンペを行いました．全 9 作品の中から，上のホームページが最優秀作品に選ばれました．まもなくお目見えしますので，楽しみにしていてください．

2013 年度 機械工学コースカレンダー
スペイン人，フランス人，モロッコ人，イタリア人，日本人の 5 カ国 6 人で日本食

ベルギー市内の様子（右側筆者）
アーヘン大聖堂とモクレン

就職進路状況
平成 24 年度は，恒常的な就職難が続いている中，本コースの学部生および大学院生(修士)は，従来と変わらず堅調に就職している．
過去 3 年間の平均では，学部生の約半数が大学院へ進学し，それ以外は機械分野を中心とし て幅 広い 分野 に就 職し てい る． 大学 院 生
は，機械分野，電気・電子分野をあわせて約8 割が就職しており，特に学部生に比べ大企業への就職が目立っている．
(H24 年度 4 年・M2 担任:才本明秀)機械工学コース（修士）
大学院生(修士)

学部生
機械工学コース（学部）
公務員 2
情報サービス2
金属・鉄鋼 3

小売金融
2

情報サービス 1

公務員1

その他
6

小売金融 1
進学 2

その他
8

化学・医薬品 2
金属・鉄鋼 3

進学48

建設 4

機械46

建設 4

電気・電子 9機械22

主な就職先
長崎キヤノン,東京エレクトロン九州,三菱重工業,佐賀鉄工所,MHI プラントエンジニアリング

電気・電子34

主な就職先
三菱重工業,三菱電機,TOTO,東芝,ニコン,日産自動車

発行人：長崎大学工学部工学科 機械工学コース
電話：095-819-2533 http://www.mech.nagasaki-u.ac.jp/2011/

行 事
入学式
オリエンテーション
前期授業開始開学記念日
オープンキャンパス
前期定期試験
夏季休業
進学説明会 in 佐世保北高
後期授業開始長大祭
冬季休業
大学入試センター試験
後期定期試験
前期日程入学試験
春季休業
後期日程入学試験
卒業式・学位授与式

日 付
4 月 2 日(火)4 月 3 日(水)4 月 4 日(木)5 月 31 日(金)7 月 20 日(土)7 月 30 日(火)～8 月 12 日(月)8 月 13 日(月)～9 月 29 日(日)8 月 18 日(日)9 月 30 日(月)11 月 22 日(金)～11 月 24 日(日)12 月 28 日(土)～1 月 5 日(日)1 月 18 日(土)～1 月 19 日(日)1 月 31 日(金)～2 月 17 日(月)2 月 25 日(火)3 月 21 日(金)～4 月 1 日(火)3 月 12 日(水)3 月 25 日(火)