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形状記憶合金リボン材の高疲労強度化技術の構築と温熱排水用熱エンジンの試作

研究課題

研究課題/領域番号 24760082
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関北九州市立大学 (2013-2014)
大分大学 (2012)

研究代表者

長 弘基  北九州市立大学, 国際環境工学部, 准教授 (00435421)

研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2013年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2012年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード形状記憶合金 / アクチュエータ / 熱エンジン / 低温排熱回収 / 機械的特性 / 疲労特性 / 低温排熱エネルギー回収 / 金属組織 / 排熱回収 / 疲労強度
研究成果の概要

Ti-Ni合金の各種特性に及ぼす熱処理中の付与ひずみおよび表面状態の影響について調べた。その結果、付与ひずみが疲労特性に及ぼす影響は少ないが、10%以上の付与ひずみ下での熱処理により形状記憶・機械的特性が向上することを明らかにした。また、SMAの表面状態の平滑化にともない疲労特性は向上するが、ナイロンコーティングを施すことにより機械研磨程度でも十分な疲労特性を示すことを明らかにした。
さらに、新しく考案した「渦巻きばね型SMA熱エンジン」を試作し、ギアやワンウェイクラッチによる機械的損失を削減した「プーリー式渦巻きばね型SMA熱エンジン」を試作、従来比で約20%のエンジン出力向上を果たした。

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実施状況報告書
  • 2012 実施状況報告書
  • 研究成果

    (32件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 10件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (16件) 図書 (2件) 備考 (3件)

  • [雑誌論文] Fabrication and Output Characteristics of a Belt-Driven Type Heat-Engine Using Shape Memory Alloy Spiral Spring Actuators2015

    • 著者名/発表者名
      T. Morita, Y. Nishimura, H. Fujiki, S. Kishimoto, Y. Takeda, H. Cho
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: Printing ページ: 4-4

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effects of Surface Smoothness on the Fatigue Characteristics of Ti-50.4at%Ni Shape Memory Alloy Wire2015

    • 著者名/発表者名
      S. Narumi, K. Takigawa and H. Cho,
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: Reviewing ページ: 5-5

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Effect of Applied Strain during Repeated Heat-treatment under Constrained Strain on The Mechanical and Shape Memory Properties of Ti-Ni Shape Memory Alloy2013

    • 著者名/発表者名
      H. Cho, D. Kotegawa, T. Sakuma, K. Yamauchi
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 38 号: 3 ページ: 427-431

    • DOI

      10.14723/tmrsj.38.427

    • NAID

      130004676459

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Fabrication and Output Power Characteristics of a Heat-Engine using a Shape Memory Alloy Spiral Spring Actuator2013

    • 著者名/発表者名
      H. Cho, M. Senju, Y. Takeda, T. Yamamoto, T. Sakuma
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 38 号: 3 ページ: 423-426

    • DOI

      10.14723/tmrsj.38.423

    • NAID

      130004676458

    • ISSN
      1382-3469, 2188-1650
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] チタン-ニッケル形状記憶合金渦巻きばねアクチュエータを用いた熱エンジンの開発2013

    • 著者名/発表者名
      長 弘基,佐久間 俊雄
    • 雑誌名

      チタン誌

      巻: 61(4) ページ: 309-313

    • NAID

      40019837314

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of Repeated Heat-treatment under Constrained Strain on Mechanical Properties of Ti-Ni Shape Memory Alloy2013

    • 著者名/発表者名
      H. Cho, T. Yamamoto, A. Suzuki, T. Sakuma, K. Yamauchi
    • 雑誌名

      Advances in Science and Technology

      巻: 78 ページ: 69-74

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/ast.78.69

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transformation Behavior of Shape Memory Alloys in Multiaxial Stress State2013

    • 著者名/発表者名
      Takaei Yamamoto, Akihiko Suzuki, Hiroki Cho, Toshio Sakuma
    • 雑誌名

      Advances in Science and Technology

      巻: 78 ページ: 46-51

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/ast.78.46

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Numerical Study on Transformation/Deformation Behavior of Shape Memory Alloy under Mechanical and Thermal Loading in the Uniaxial and Multi-axial Stress State2013

    • 著者名/発表者名
      A. Suzuki, T. Yamamoto, H. Cho, T. Sakuma
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 38[1] ページ: 1-4

    • NAID

      130005004171

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Heat-treatment Time on Performance Recovery of Ti-50.4at%Ni Shape Memory Alloy2012

    • 著者名/発表者名
      H. Cho, M. Yamaguchi, T. Yamamoto, T. Sakuma
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 37[3] ページ: 463-466

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of Repeated Heat-treatment for Expansion on Shape Memory and Mechanical Properties of Ti-50.4at%Ni Shape Memory Alloy for Stent2012

    • 著者名/発表者名
      H. Cho, D. Kotegawa, K. Yamauchi, T. Yamamoto, T. Sakuma
    • 雑誌名

      Transactions of the Materials Research Society of Japan

      巻: 37[3] ページ: 467-470

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical Behavior of Shape Memory Alloys under Complex Loading Conditions of Stress Strain and Temperature2012

    • 著者名/発表者名
      H. Cho, A. Suzuki, T. Yamamoto, T. Sakuma
    • 雑誌名

      Journal of Materials Engineering and Performance

      巻: 21[12] 号: 12 ページ: 2587-2593

    • DOI

      10.1007/s11665-012-0317-x

    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Ti-50.4at%Ni形状記憶合金ワイヤーの曲げ疲労特性に及ぼす表面処理の影響2014

    • 著者名/発表者名
      鳴海 真也, 滝川 健一郎, 長 弘基
    • 学会等名
      SMAシンポジウム2014
    • 発表場所
      アクロス福岡
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ベルト駆動式渦巻きばね型SMA熱エンジンの試作と動作特性2014

    • 著者名/発表者名
      西村 祐樹, 森田 剛弘, 竹田 悠二, 長 弘基
    • 学会等名
      SMAシンポジウム2014
    • 発表場所
      アクロス福岡
    • 年月日
      2014-11-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Fabrication and Output Characteristics of Belt Driven Type Heat-engine using Shape Memory Alloy Spiral Spring Actuator2014

    • 著者名/発表者名
      T. Morita, Y. Nishimura, H. Fijiki, S. Kisimoto, Y. Takeda and H. Cho
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Effects of Surface Smoothness on the Fatigue Characteristics of Ti-Ni Shape Memory Alloy Wire2014

    • 著者名/発表者名
      S. Narumi, K. Takigawa, H. Cho
    • 学会等名
      The 15th IUMRS-International Conference in Asia (IUMRS-ICA 2014
    • 発表場所
      Fukuoka University, Fukuoka
    • 年月日
      2014-08-28
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ベルト駆動による渦巻きばね型SMA熱エンジンの試作および動作特性2014

    • 著者名/発表者名
      森田 剛弘,西村 祐樹,竹田 悠二, 長 弘基
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2014M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      福島大学
    • 年月日
      2014-07-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ti-50.4at%Ni形状記憶合金の疲労特性に及ぼす表面処理の影響2014

    • 著者名/発表者名
      鳴海 真也, 滝川 健一郎, 長 弘基
    • 学会等名
      日本機械学会M&M2014M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      福島大学
    • 年月日
      2014-07-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Ti-50.4at%Ni形状記憶合金の疲労寿命特性に及ぼす段階拡張熱処理の影響2013

    • 著者名/発表者名
      森田 剛弘,長 弘基,佐久間 俊雄,山内 清
    • 学会等名
      日本機械学会2013M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Applied Strain during Repeated Heat-treatment under Constrained Strain on Mechanical and Shape Memory Properties of Ti-Ni Shape Memory Alloy2012

    • 著者名/発表者名
      D. Kotegawa, H. Cho, T. Yamamoto, T. Sakuma. K. Yamauchi
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Fabrication and Output Power Characteristics of Heat-Engine using Shape Memory Alloy Spiral Spring Actuator2012

    • 著者名/発表者名
      M. Senju, H. Cho, Y. Takeda, T. Yamamoto, T. Sakuma
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Heat Treatment Conditions on Deformation Behavior of Ti-50.3at%Ni Shape Memory alloy2012

    • 著者名/発表者名
      T. Ushiroda, T. Yamamoto, H. Cho, T. Sakuma
    • 学会等名
      International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2012 (IUMRS-ICEM2012)
    • 発表場所
      Pacifico Yokohama, Yokohama, Japan
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Transformation Behavior of Shape Memory Alloys in Multiaxial Stress State2012

    • 著者名/発表者名
      T. Yamamoto, A. Suzuki, H. Cho, T. Sakuma
    • 学会等名
      4th International Conference smart materials structures systems (CIMTEC2012)
    • 発表場所
      Montecatini Terme, Tuscany, Italy
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Effect of Repeated Heat-treatment under Constrained Strain on Mechanical Properties of Ti-Ni Shape Memory Alloy2012

    • 著者名/発表者名
      H. Cho, T. Yamamoto, A. Suzuki, T. Sakuma, K. Yamauchi
    • 学会等名
      4th International Conference smart materials structures systems (CIMTEC2012)
    • 発表場所
      Montecatini Terme, Tuscany, Italy
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-50.4at%Ni形状記憶合金の形状記憶・機械的特性に及ぼす拡張熱処理中の付与ひずみの影響2012

    • 著者名/発表者名
      小手川 大地,長 弘基,山本 隆栄,山内 清,佐久間 俊雄
    • 学会等名
      日本機械学会2012M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] Ti-50.3at%Ni形状記憶合金の変形挙動に及ぼす温度の影響2012

    • 著者名/発表者名
      後田 達哉,山本 隆栄,長 弘基,佐久間 俊雄
    • 学会等名
      日本機械学会2012M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 渦巻きばね型アクチュエータを用いたSMA熱エンジンの作製と出力特性2012

    • 著者名/発表者名
      千住 匡人,長 弘基,山本 隆栄,佐久間 俊雄
    • 学会等名
      日本機械学会2012M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温度域における銅張り窒化珪素セラミック基板の熱サイクル疲労強度2012

    • 著者名/発表者名
      増田 毅洋,山本 隆栄,長 弘基,千綿 伸彦,今村 寿之,佐久間 俊雄
    • 学会等名
      日本機械学会2012M&M材料力学カンファレンス
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 関連する報告書
      2012 実施状況報告書
  • [図書] 未利用向上排熱の有効活用技術と実用展開2014

    • 著者名/発表者名
      長 弘基
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      サイエンス&テクノロジー
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] サーマルマネジメント ~余熱・排熱の制御と有効利用~2013

    • 著者名/発表者名
      佐久間 俊雄, 長 弘基
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      株式会社エヌ・ティー・エス
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 北九州市立大学 国際環境工学部 HP

    • URL

      http://www.kitakyu-u.ac.jp/env/index.html

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 北九州市立大学 国際環境工学部 機械システム工学科 長研究室HP

    • URL

      http://hiroki-cho.jimdo.com/

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] 北九州市立大学 国際環境工学部 長研究室

    • URL

      http://hiroki-cho.jimdo.com/

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

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公開日: 2013-05-31   更新日: 2019-07-29  

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