機械工学

技術のキホン

３分でわかる技術の超キホン 完全特性と動力回収タービン

液体や気体を扱う機械を「流体機械」といい、様々な産業で広く使われています。 流体機械は24時間連続運転されることも多く、その運転に必要な動力を低減することは省エネルギーとCO2削減のために重要なことです。 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】バルブの種類・特徴・使い方をスッキリ整理！流量特性などの前提知識もチェック

以前に当サイトで掲載されたコラムに「設計者が知っておくべきバルブの分類（方式・形状による区別）」という記事があります。 この記事は、バルブのシート・シール構造や弁体の作動方向などを中心に、バルブを自分で設計 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】送風機／圧縮機の必須基礎知識・厳選解説

流体機械は、ポンプなどの「水力機械」と、送風機・圧縮機などの「空気機械」に大別されます。 空気機械である送風機や圧縮機の作動原理は、基本的には水力機械であるポンプと同一です。 ターボ形と容積形があって、ター …

機械工学

【機械設計マスターへの道】冷凍機の種類と仕組み、性能の考え方

当連載コラムの「熱交換器の種類・分類と特徴、伝熱計算の基礎知識」の中で、エアコンにも熱交換器が活躍していることを書きました。 一般家庭、小規模の事務所・店舗などの、限られた空間（部屋）を、エアコンを用いて空 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱交換器の種類・分類と特徴、伝熱計算の基礎知識

固体壁の両側に、高温流体と低温流体を通して熱量の交換を行う機器を「熱交換器」（Heat Exchanger）といいます。 熱交換器は、熱伝導と熱伝達という2種類の熱移動理論を用いて、高温流体と低温流体の間で …

技術のキホン

３分でわかる技術の超キホン 流体継手とトルクコンバータ

流体を作動媒体として一つの軸から他の軸へと機械動力を伝達するものを「流体伝動装置」といいます。 作動流体としては、潤滑能力が高い油（油圧作動油）が使われます。 流体伝動装置の要素となる流体機械にターボ形を用 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】ベルヌーイの定理と流量・流速の測定［オリフィス流量計/ベンチュリ管/ピトー管］

以前の本連載コラムでは、流体力学の基礎知識として「連続の式とベルヌーイの定理」を解説しました。 今回は、ベルヌーイの定理を応用した流量と流速の測定について紹介します。   １．オリフィス流量計 管 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】クリープ現象と低温脆性がこれでわかる！知っておきたい金属材料特性の基本

今回は、高温域または低温域で使用される機械や機器を設計する際に、注意する必要のある材料特性についてお話しします。 １．クリープとは？ 金属材料にある応力σが作用するとき、材料の応力‐ひずみ特性に応じたひずみ …

技術のキホン

３分でわかる技術の超キホン 水力発電用「水車」の分類・種類と仕組み

水・油などの液体や、空気などの気体を扱う機械を「流体機械」といいます。 流体機械には、外部から仕事を加えて、中を流れる流体にエネルギーを与えるものと、中を流れる流体のエネルギーを外部へ仕事として取り出すもの …

機械工学

【機械設計マスターへの道】機械力学の理解に必要な物理学的基礎知識をチェック！

機械力学は、機械の動きと、機械に働く力の大きさや方向などについて調べたり解析したりする学問です。 以前に本連載で、機械力学が扱う現象の中での代表的なテーマであると考えられる「振動」の重要ポイントについて解説 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】機械工学で用いる「単位」のまとめ

これまで機械設計に関するコラムの中でも折りにつけ触れてきましたが、今回のコラムであらためて「単位」についてまとめて確認したいと思います。 機械設計では、各種力学の知識をもとに、機械がその機能を発揮し、かつ安 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】振動の基礎知識・重要ポイントを厳選解説（機械力学）

機械工学4力学の一つである「機械力学」は、機械の動きと、機械に働く力の大きさや方向などについて調べたり解析したりする学問です。 本コラムでは機械力学が扱う現象の中で、代表的なテーマの一つであると考えられる「 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識⑤ 伝熱３形態の最重要ポイントを整理（熱伝導/熱伝達/放射）

今回は「熱移動」(Heat Transfer)、すなわち高温部から低温部へ熱が伝わっていく現象である「伝熱」の基本について解説します。 伝熱のしくみには、以下の3つの基本的な分類があります。 １．熱伝導 ( …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識④ カルノーサイクルと逆カルノーサイクル

今回の連載コラムは、熱機関や冷凍機などで行われる作動流体のサイクルについて解説します。   １．熱力学における「サイクル」 図1のように、作動流体がある経路を通って状態変化し、違う経路をたどって元 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識③ 気体の状態変化

熱力学の原理を利用する機械では、作動物質として気体を扱うものが数多くあります。 気体の状態変化について理解することは、熱力学を学ぶ上で非常に重要です。 １．理想気体 気体の状態変化を論ずる上では先ず、気体分 …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識② 第一法則と第二法則

今回のコラムでは、熱力学の法則について解説します。   １．熱力学の第1法則 機械的仕事は熱に変換されます。 エネルギーが変換されるとき、これによってエネルギーが消滅したり、新しく作られたりするこ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】熱力学の基礎知識① 熱と仕事とエネルギー

  熱力学は、機械工学の4力学（材料力学、機械力学、流体力学、熱力学）の一つで、熱と機械的仕事の関係や各種エネルギー、気体の状態変化、あるいは熱の移動、などを調べたり解析したりする学問です。 エン …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識⑥ 物体まわりの流れとカルマン渦

物体が流れの中に置かれたり、物体が流体中を動いたりするとき、物体の後方に渦が生じ、物体に力が働きます。航空機、自動車、船舶など流体中を動く機械を設計するためには、流体中の物体まわりに起きる現象や物体まわりの …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識⑤ 運動量の法則

煩雑な数値計算によらずに比較的簡単に流れの現象を把握することができて、流体が管や板などの様々な形状の物体に及ぼす力を求めることができる「運動量の法則」とその適用例についてご紹介します。   １．ニ …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識④ 管路における圧力損失

様々な流体を遠方へ移送するために配管が利用されます。配管内の流体の通り道を「管路」といいます。 管路内を流体が流れる際、流体の粘性による摩擦のために圧力損失が生じます。 このため、液体であればポンプ、気体で …

機械工学

【機械設計マスターへの道】流体力学の基礎知識③ 連続の式とベルヌーイの定理

今回のコラムでは、三次元空間を自由に流れて、その状態が場所や時間とともに変化する複雑な流体の運動を簡素化することで、工学的な問題の解決に実用的に適用することができる手法について解説します。   １ …