機械設計マスターへの道

機械設計マスターへの道

ガスケットの基礎を徹底解説！主な種類と用途、パッキンとの違い、ガスケット係数など

水や空気などの流体は、圧力差とすき間があれば漏れが生じます。 流体が漏れると、大抵の場合は厄介な困りごとになるので、流体を扱う機械では、漏れが生じる可能性のある個所には、漏れを防止する対策を施します。これを …

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す …

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

熱交換器の仕組みがわかる！分類別に構造・特徴を解説

１．熱交換器とは？ 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 …

機械工学

ベルヌーイの定理を応用した流量・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 オリフィス流量計 …

機械工学

金属材料のクリープ現象を解説！低温脆性の基本もわかる

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 …

機械工学

ゼロから学ぶ機械力学！絶対に押さえておくべき物理の前提知識をやさしく解説

「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。以前に当連載では、機械力学が扱う現象の中の代表的なテーマの一つである「振動」の重要ポイントについて解説しま …

機械工学

【保存版】機械設計者が知っておくべきSI単位の基礎知識｜換算方法・使い分けなど総まとめ！

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、今回はあらためて「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、かつ安全に運転 …

機械設計マスターへの道

非破壊検査の種類と仕組み・用途をわかりやすく解説 (PT/MT/ET/RT/UTの概要)

「非破壊検査」（NDI, “Non Destructive Inspection”）とは文字通り、物を壊さず（一部切り取りも含めて）にその健全性、欠陥有無を診断する技術のことをいいま …

機械設計マスターへの道

設計者が知っておくべき溶接の基礎知識 (アーク溶接の基本/材料選択/設計上の注意点など)

溶接は、分解取り外しの必要がない部品同士の接合に便利で、ボルトナットなどのねじ部品が不要となる利点があります。 また、鋼材を組み合わせて複雑な形状を自在に構成することができるので、木型や金型が必要で、ある程 …

機械工学

振動の基礎知識を徹底解説！初心者も重要ポイントがわかる

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。本記事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「振動 …

機械工学

伝熱３形態の重要ポイントを厳選解説 (熱伝導/熱伝達/放射) [熱力学の基礎⑤]

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、「熱伝導」「熱伝達」「放射」という3つの基本的な分類 …

機械工学

カルノーサイクルと逆カルノーサイクルの仕組みと熱効率 [熱力学の基礎④]

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

《気体の状態変化を理解》理想気体の状態方程式、熱容量と比熱などを解説 [熱力学の基礎③]

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

熱力学の第一法則と第二法則を理解する [熱力学の基礎②]

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と …

機械工学

《熱力学初心者向け》熱と仕事、エネルギーの関係など必須前提知識を押さえよう [熱力学の基礎①]

「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。エンジンなどの内燃 …

機械工学

物体まわりの流れパターンとカルマン渦の基本がわかる！ [流体力学の基礎⑥]

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、船舶などの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、物体まわり …

機械工学

運動量の法則がわかる！計算方法と適用例を解説 [流体力学の基礎⑤]

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．《前提知識》ニュ …

機械工学

管路における圧力損失の考え方と計算 [流体力学の基礎④]

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

連続の式とベルヌーイの定理をわかりやすく解説 [流体力学の基礎③]

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．《流れの状態 …