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凝固過程の高精度計測と能動的制御

研究課題

研究課題/領域番号 05239104
研究種目

重点領域研究

配分区分補助金
研究機関東京工業大学

研究代表者

黒崎 晏夫  東京工業大学, 工学部, 教授 (70016442)

研究分担者 服部 賢  長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (70016426)
一宮 浩一  山梨大学, 工学部, 教授 (30037923)
尾添 紘之 (尾添 絋之)  九州大学, 機能物質科学研究所, 教授 (10033242)
前川 透  東洋大学, 工学部, 助教授 (40165634)
鞠谷 雄士  東京工業大学, 工学部, 助教授 (70153046)
横井 秀俊  東京大学, 生産技術研究所, 助教授 (90166869)
相原 利雄  東北大学, 流体科学研究所, 教授 (90006172)
研究期間 (年度) 1993 – 1995
研究課題ステータス 完了 (1995年度)
配分額 *注記
83,600千円 (直接経費: 83,600千円)
1995年度: 22,100千円 (直接経費: 22,100千円)
1994年度: 25,200千円 (直接経費: 25,200千円)
1993年度: 36,300千円 (直接経費: 36,300千円)
キーワード凝固過程 / 能動的制御 / 高分子材料 / 半導体材料 / 鉄鋼材料 / 繊維強化複合材料 / ふく射伝熱 / 電場・磁場 / 高分子射出成形品 / 複雑断面繊維 / 単結晶成長 / 連続鋳造スラブ / 炭酸ガスレーザ照射 / 樹脂・金型界面熱抵抗 / 非線形EHD対流 / 液体金属の融液振動 / 衝突噴流熱伝達 / 繊維強化複合材料の熱物性 / 高精度計測 / 凝固現象 / 高分子鎖配向 / 樹脂・壁面間熱伝達率 / ミクロ・マクロ解析法 / 単結晶製造 / 遷臨界流体 / スラブ温度分布平坦化
研究概要

溶融・凝固をともなう新素材の生成や加工技術の確立を目指した本研究では、素材や加工方法ごとに検討内容を分担して研究を進めた。これらの成果の概要は以下の通りである。
(1)高分子材料の高精度・高機能成形加工については、ふく射を利用した温度分布の能動的制御による高分子材料の超高精度射出成形法の提案を行い、ミクロンオーダーの成形加工においてその効果を確認するとともに、金型・溶融高分子材料間の接触熱抵抗を詳細に評価する方法を提示し、さらに複雑な断面構造を有する繊維の高速紡糸における伝熱機構と能動的高次構造制御によって、新しい構造を有する繊維材料を成形する手法を提案した。
(2)半導体材料などの結晶育成に関しては、電場・磁場と流体運動の相互作用をミクロ・マクロの立場から理論的・実験的に解析し、その結果に基づき溶液成長法による高品質半導体結晶の育成を試みるとともに、単結晶成長にかかわる伝熱流動特性と磁場の関連を理論的に検討し、るつぼ内の溶融金属の流動・伝熱と印加磁場、るつぼの電気伝導性の影響を評価した。
(3)鉄銅スラブ内の凝固の高精度制御に関しては、スラブ温度の均一化を目指した対流・ふく射変換によるエッジヒ-ティングを理論的に検討し、スラブとふく射変換体の特性と温度均一化効果の関連を明らかにした。
(4)繊維強化複合材料に関しては、複合材料内の熱物性値を評価する方法を検討した上で、熱物性値を所定の値に制御する繊維強化複合材料の熱設計として、繊維および母材の種類、繊維体積率を決定する熱物性評価式を作成した。
これらに加えて、素材の溶融・凝固にかかわる伝熱制御に伝熱媒体の遷臨界過程を応用することを想定して、遷臨界過程現象の基礎的な知見を分子動力学によって得ている。

報告書

(4件)
  • 1995 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1994 実績報告書
  • 1993 実績報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (30件)

  • [文献書誌] 黒崎、佐藤、斉藤: "赤外ふく射支援による精密射出成形法に関する研究(第1報,炭酸ガスレーザ照射を利用した新射出成形法による樹脂成形品の高品位化)" 日本機会学会論文集(C編). 62-599. 2864-2871 (1996)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kurosaki,Satoh,Saito: "Injection-Molding Process for High-Precision Polymer Products Utilizing CO_2 Laser Irradiation" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 351-362 (1997)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kikutani,et al.: "Heat Transfer and Structure Formation of Fibers with Non-Circular Cross-Section in High-Speed Melt Spinning Process" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 663-674 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Haga,Matsumoto,Maekawa: "Heat and Mass Transfer Control Using Electric and Magnetic Fields-EHD Instability and Solution Growth" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 557-568 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozoe,Tagawa,Iwamoto: "The Effect of External Magnetic Field on the Natural and Mixed Convection of Liquid Metal" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 393-404 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ichimiya,Yamada,Echigo: "Effective Method for Edge Heating of a Steel Slab in Continuous Casting Direct Rolling Process" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 723-732 (1997)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kurosaki, Satoh, Saito: "Precision Injection Molding Process Assisted by Infrared Radiation (Quality Improvement of Polymer Products by CO_2 Laser-Assisted Injection Molding Process)" Trans.JSME. 62-599C. 2864-2871 (1996)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kurosaki, Satoh, Saito: "Injection-Molding Process for High-Precision Polymer Products Utilizing CO_2 Laser Irradiation" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 351-362 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kikutani, et al.: "Heat Transfer and Structure Formation of Fibers with Non-Circular Cross-Section in High-Speed Melt Spinning Process" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 663-674 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Haga, Matsumoto, Maekawa: "Heat and Mass Transfer Control Using Electric and Magnetic Fields - EHD Instability and Solution Growth" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 557-568 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ozoe, Tagawa, Iwamoto: "The Effect of External Magnetic Field on the Natural and Mixed Convection of Liquid Metal" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 393-404 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ichimiya, Yamada, Echigo: "Effective Method for Edge Heating of a Steel Slab in Continuous Casting Direct Rolling Process" Proc.Int.Symp.on Molecular and Microscale Heat Transfer in Materials Processing and Other Applications. 723-732 (1997)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1995 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kurosaki,Satoh,Saito: "Reduction of Birefringence in a Skin-Layer of Injection Molded Polymer Strip using CO2 Laser Irradiation" Proceedings of the 30th 1995 National Heat Transfer Conference. HTD-Vol. 306. 201-208 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 斉藤、黒崎、佐藤: "CO2レーザ加熱を利用した高分子射出成形品の高品位化" 第32回日本伝熱シンポジウム 講演論文集. 2. 415-416 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] Takeshi Kikutani: "High-Speed Melt Spinning of Biocomponent Fibers" Proceedings of the 4th Japan International SAMPE Symposium. 2. 760-765 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] M. Haga and T. Maekawa: "Effect of Electric Field on Marangoni Convection under Microgravity" J. of Japan Micropgravity Appl.12-1. 19-26 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] S. Fu and H. Ozoe: "Growth Characteristics of Single Crystal Rods and Fibers of Bi_<12>SiO_<20> by the Floating Zone Method" Journal of Applied Physics. 77-11. 5968-5977 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 一宮、吉田: "加振伝熱面上の衝突噴流熱伝達の特性" 第32回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 2. 389-390 (1995)

    • 関連する報告書
      1995 実績報告書
  • [文献書誌] 黒崎晏夫、佐藤 勲、斉藤卓志: "炭酸ガスレーザを用いた直接加熱による射出成形品表層部の流動配向の緩和とその可視化" 成形加工シンポジア'94. 82-85 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 横井秀俊、河村達次: "溶融樹脂と金属面との熱抵抗の同定" 成形加工シンポジア'94. 150-153 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Haga,M.and Maekawa,T.: "Effect of Electric Field on Marangoni Convection under Microgravity" JASMA 日本マイクログラビティ応用学会原著論文. 12-1. 19-26 (1995)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Iwamoto,M.,Hashimoto.T.,Ito,K.and Ozoe,H.: "Numerical Computation of Liquid Encapsulated Czochralske Bulk Flow in Comparison with Flow Visualization" J.Chem.Eng.Japan. 27. 344-350 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] Ozoe,H.and Iwamoto,M: "Combined Effects of Crucible Rotation and Horizontal Magnetic Field on Dopant Concentration in a Czochralski Melt" J.of Crystal Growth. 142. 236-244 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 一宮浩市、松本 弘: "比較的狭い隙間における層流環状衝突噴流の伝熱流動特性" 日本冷凍協会論文集. 11. 289-298 (1994)

    • 関連する報告書
      1994 実績報告書
  • [文献書誌] 黒崎晏夫 他2名: "射出成形品のひけ発生位置に対する固化層の発達状況と樹脂-金型間の接着性の影響" 成形加工'94(プラスチック成形加工学会年次大会). (予定). (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 横井秀俊 他1名: "集積熱電対センサによる型内離型プロセスの計測" 成形加工シンポジア'93. 130-133 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Maekawa and S.Matsumoto: "Computer Simulation of Crystal Growth by Travelling Heater Method" Proc.4th ASME/JSME Thermal Eng.J.Conf.(予定). (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] K.Toh and H.Ozoe: "Dopant Concentration Profile in a Czochralski Flow of Liquid Metal in a Vertical or a Horizontal Magnetic Field" J.of Crystal Growth. 130. 645-656 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] T.Aihara 他2名: "Rapid Transient Heat-Transfer of Near-Critical Carbon Dioxide" Proc.10th Int.Heat Transfer Conf.(印刷中). (1994)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書
  • [文献書誌] 一宮浩一 他1名: "環状ノズルによる乱流衝突噴流熱伝達の特性" 第30回日本伝熱シンポジウム講演論文集. 3. 775-777 (1993)

    • 関連する報告書
      1993 実績報告書

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公開日: 1993-04-01   更新日: 2016-04-21  

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