新潟大学工学部
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MECHANICAL AND PRODUCTION ENGINEERING
機械システム工学科 教育プログラム・カリキュラム
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授業紹介
トライボロジー
広視野レーザ顕微鏡
広視野レーザ顕微鏡
トライボロジー研究室では走査型の共焦点レーザ顕微鏡の原理と,シュリンクフィッタによって組み込まれたfθレンズを用いることにより,広視野を観察できる顕微鏡を開発しています.このfθレンズは,「広範囲を高解像度で」という問題の手助けになっており,さらに共焦点の原理を利用しているので,表面形状の測定も可能です.また本研究は,レーザ治療や微細加工技術など様々な分野に応用が拡大している研究テーマです.
バイオメカニクス
脊椎手術支援装置
脊椎手術支援装置
生体が持っている優れた機能、形態と構造を明らかにし、医学や工学の問題解決、最新の手法や技術開発に応用する学問・研究分野がバイオメカニクスです。本学科では、機械工学と整形外科学が結びついた整形外科バイオメカニクスの基礎を学ぶことができます。難病や怪我などで悩む患者さんの治療方法や身体の一部を人工物で置き換える研究が行われています。
可視化工学
エッジトーンの可視化
エッジトーンの可視化
可視化とは、「目に視えない現象に対して、コンピュータを利用して積極的に視えるようにする科学」として知られています。このような可視化技術を機械工学に応用することによって、流体や熱のような目に見えない情報を知り、これらの現象を定量的に理解することができます。たとえば、空気の流れや熱の伝わり方が視えただけでも、自動車のエンジン、航空機の空力性能、そしてガスタービンの発電効率を飛躍的に向上させることに役立ちます。
材料組織学,材料創造工学
材料組織学,材料創造工学
材料組織学,材料創造工学
純国産ロケットH−IIAのエンジンを構成する一番高価なパーツが最後端についているラッパ状の噴射口です。この噴射口は内径約10mmの特殊ステンレス鋼パイプ450本を接合した集合体(写真の丸部)です。これらのパイプは、「ろう」と呼ばれる金属糊で接合されています。高性能な新しい「ろう」をコンピュータを援用した合金設計によって開発しています。材料組織学や材料創造工学という講義では,このような材料開発のための基礎と応用を勉強します。
システム制御
4ローター無人ヘリコプター
4ローター無人ヘリコプター
自動車のエンジン、ブレーキ(ABS)、エアコン、ロボットなど、あらゆる工業製品が「自動制御システム」です。例えば、人間型ロボットを作る場合、手足などのハードウエアも重要ですが、これらを動かす方法(制御方法)を決めるソフトウエア、いわば「脳」が重要です。この科目では、動く機械の制御方法を学び、写真にある4ローター型無人ヘリコプターの研究などに役立てています。
創造工学実習
実習風景
実習風景
機械システム工学に対する向学心・創造力・協調性を身につけることを目標に、2年生を対象に平成15年度から新しく開講した科目です。既成の考えにとらわれない自由な発想と共同作業により、機械システムを実際に設計・製作する楽しみを実感しながら学ぶことができます。望まれる機能、あるいは目標を達成するために、メカニズムや加工方法などを少人数グループで考えて製作します。毎年5テーマを設けて、学生は希望のテーマにそれぞれ分かれて1学期間で製作していきます。
発表会の様子
発表会の様子
これまでに製作したもの(テーマ)を具体的に挙げると、ホバークラフト、マイクロカー、ソーラーカー、ウィンドカー、パスタ橋、スターリングエンジン船、外燃エンジン搭載ビークル、悪路走行車などです。毎年新しいテーマを追加しながら進めています。この科目は学生に大人気で、3年生になってからもまた参加したいと言ってくるほどです。この科目を通して、講義課目だけでは身につかないエンジニアリングセンスを磨きましょう。
研究紹介
乱流輸送現象の解明とエネルギー機械開発への応用
松原 幸治教授(機械システム工学科)
松原 幸治教授  私たちの身の回りの水や空気の流れは、多くの場合、不規則な渦を伴った乱流になっています。機械の中で発生する乱流を予測し、上手にコントロールすることで、その性能を向上させることができ、自然エネルギーを利用するための新しい機械の開発(図1)などに応用することができます。
 研究室では、近年急速に発達した高性能計算機による数値シミュレーションや、可視化によって、乱流の動きを詳しく捉えて、現象解明に向けた研究を行っています。図2は、油を細かな霧の状態に微粒化して燃焼させる装置の中の熱と流れの数値シミュレーションの例です。この装置では、油の微粒化だけでなく、その蒸発、酸素との混合、さらに燃焼が乱流中で生じ、化学反応と相変化を伴った混相流となっています。最近の計算機とソフトウェアの発達によって、このような複雑現象を短時間で簡単に計算できるようになりました。このようなシミュレーション技術や、可視化技術を応用して、図1に示した自然エネルギー利用ガスタービン発電機の開発を進めています。さらに企業や研究所の人たちと協力して、図2のような小型ジェットエンジンの開発にも応用を展開しています。流れや熱の移動に関する基本的な現象を詳しく調べることで、新型機械の開発に繋がる発想が得られます。学生の皆さんには、流れと熱の基礎的な科学を身に着けて頂くよう丁寧に指導しています。
自然エネルギー利用ガスタービン発電機の試作機図1 自然エネルギー利用ガスタービン発電機の試作機
燃焼器の熱流動シミュレーション図2 燃焼器の熱流動シミュレーション
マイクロマシン製造技術とそのセンサ・デバイスへの応用
安部 隆教授(機械システム工学科)
安部 隆教授髪の毛より小さな機械を作れる最先端のマイクロマシン(MEMS)製造技術の開発やその技術を活かした最先端のセンサ・デバイスの研究開発を行っています。
MEMS技術は、フォトリソグラフィをベースにした加工技術であり、携帯機器、自動車や医療機器に至るあらゆる分野で利用されている次世代の機械加工技術です。本研究室では、マイクロ空間の特徴を利用したセンサやデバイスを、大学院生が自らのアイデアをベースに設計、自作、実証し、特許出願するなど研究を通じた実践的な教育を実施しています(図1)。その実践的な教育研究を側面から支援する技術として、メーカーと世界最小サイズのデスクトップDRIE装置(マイクロマシンを作る装置)や本研究室外では困難な微細加工技術の開発(図2)も行っています。これらの技術の開発を通じて、従来のNCマイクロ切削加工装置から世界最先端のMEMS製造装置(図3)まで幅広く加工装置を使いこなせるものづくりのスペシャリストが育ちつつあります。
皆さん、機械システム工学科に入学してアイデアをカタチにできる実力を身につけ、それを武器に、先輩達と一緒に未来を創りましょう!
自らが考案したセンサ・デバイスの試作に挑戦する大学院生図1 自らが考案したセンサ・デバイスの試作に挑戦する大学院生
微細加工例図2 微細加工例
左:石英基板の立体的微細加工(妙高山)
右:チタン製マイクロスプーン
開発中のデスクトップDRIEを操作する大学院生図3 開発中のデスクトップDRIEを操作する大学院生
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