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授業科目区分	科目名	単位数	科目コード	開講時期	履修方法
専門教育課程専門科目専門	機械工学専門実験・演習Ａ Mechanical Engineering Major Lab/ Exercises A	3	E031-01	2025年度５期（前学期）６期（後学期）	修学規程第4条を参照

担当教員名
森本　喜隆＊、福江　高志、中田　政之、杉本　康弘

＊印は、実務経験のある教員を示しています。

授業科目の学習・教育目標

キーワード

学習・教育目標

1.熱力学 2.流体力学 3.材料力学 4.機械力学

本科目では，①熱力学実験，②流体力学実験，③材料力学実験，④機械力学実験を通して，専門科目で取り上げられる理論や手法を学び，より深い理解力と応用力を身につけることを目標とする．さらに，実験方法や実験レポートの書き方を学び，実験内容・実験結果・考察などをまとめ，発表する方法についても学習する．

授業の概要および学習上の助言

＜熱力学実験＞熱力学の応用機器としてヒートポンプ型空気調和装置をとりあげ，その性能試験や性能予測を行うことにより，熱力学サイクルとその具体化について学ぶ．冷凍サイクル，温度計測の基本要素や伝熱促進についても理解する．＜流体力学実験＞流量計測と管摩擦係数計測：ベンチュリやオリフィスによる流量と管摩擦係数の計測．流体抵抗計測：風洞による物体まわりの圧力分布と流れ中の物体に働く流体力の計測．以上から，流体力学や流れ学で学んだ基礎を体験し理解を深める．＜材料力学実験＞代表的な工業材料の引張および曲げ試験を行い，材料力学の理論を用いて部材の強度や変形を評価する．＜機械力学実験＞制御工学を含む機械力学の修得を目的とする．①機械系の動的挙動と強制振動（共振曲線），②モータ（電気系）と運動方程式（機械系）の接続の理解と応答特性（過渡特性），③移動テーブルの位置決め制御性能に関する実験を行い，動作中の挙動を評価，JISの評価方法等の理解を深める．【注意】上記の４つの実験テーマについて，受講生を４つの班にわけてローテーションで実施する．班割や各実験テーマの受講日程等はガイダンス時に指示する．各実験テーマの予習課題については，eシラバス等を確認すること．専門実験専用ノートを用意し持参すること．

教科書および参考書・リザーブドブック
教科書：指定なし参考書：指定なしﾘｻﾞｰﾌﾞﾄﾞﾌﾞｯｸ：代替フロン類の熱物性　HFC-134aおよびHCFC-123[日本冷凍協会/日本フロンガス協会]

履修に必要な予備知識や技能

実験の前に関連科目の復習を行っておくとともに，e-シラバスに掲示される各テーマの実験指導書を熟読し，どのような実験をするのか十分に把握しておく必要がある．予習レポートがあるものについては，授業前に十分な調査の上，作成し，指定された日時に提出する必要がある．予習レポートを提出しない場合には実験・演習に参加できない場合があるので注意する．実験テーマが1つでも不合格の場合には本科目として不合格とするとともに，特別な理由のない欠席の場合には原則として不合格とする．レポート作成において不正行為があった場合は厳正に対処し，本科目を不合格とする．

学生が達成すべき行動目標
No.	学科教育目標（記号表記）
①	D,G,H	実験結果を整理し，第三者に内容や課題を説明できる．
②	A,D,F,G,N,O,P	専門科目等で得た知識に基づいて主体的に実験を実施できる．
③	D,F,H,J,M,N,O,P	専門科目等で得た知識に基づいて実験結果を整理・考察することができる．
④	D,J,K,M,N	実験結果を専門知識に基づいて解釈し評価できる．
⑤	D,M,N	現象をモデル化できる場合，それらと実験結果を対比できる．
⑥	A,D,H,M,N,O,P	実験結果をレポートとしてまとめ，提出・説明できる．

達成度評価
				評価方法
				試験	クイズ小テスト	レポート	成果発表 (口頭・実技)	作品	ポートフォリオ	その他	合計
総合評価割合	0	0	90	0	0	0	10	100
指標と評価割合	総合評価割合		0	0	90	0	0	0	10	100
	総合力指標	知識を取り込む力	0	0	25	0	0	0	0	25
		思考・推論・創造する力	0	0	25	0	0	0	0	25
		コラボレーションとリーダーシップ	0	0	10	0	0	0	0	10
		発表・表現・伝達する力	0	0	30	0	0	0	0	30
		学習に取組む姿勢・意欲	0	0	0	0	0	0	10	10

※総合力指標で示す数値内訳、授業運営上のおおよその目安を示したものです。

評価の要点
評価方法	行動目標		評価の実施方法と注意点
試験	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
クイズ小テスト	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
レポート	①	レ	S：十分な図表，数式により詳細に解説され，(1)主要概念を正しく理解し，(2)技術者（の卵）としての必要レベルの興味を持って積極的に調査・分析・応用を試みたもの．A：図表，数式により解説され，主要概念を正しく理解している．B：実験目的・方法・結果がどのようなものか，最低限必要な記述があるが，記述内容の曖昧さから実験で応用した概念の本質を正確に理解し難い．C：記述内容は実験理論や概念の理解に誤りや不足があることを示し，記述項目の不足・省略・欠損や表現の曖昧さのため，実験の全貌の把握や結果・結論の正当性が評価できない．D：提出物の未提出，未完成の提出物，コピーのもの．
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥	レ
成果発表 (口頭・実技)	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
作品	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
ポートフォリオ	①
	②
	③
	④
	⑤
	⑥
その他	①	レ	各実験における積極性を評価する．この積極性の中には授業出席割合も含め，遅刻は減点対象とする．正当な理由なき欠席は上記のとおり不合格とするので注意が必要である．
	②	レ
	③	レ
	④	レ
	⑤	レ
	⑥	レ

具体的な達成の目安

理想的な達成レベルの目安

標準的な達成レベルの目安

①実験結果をコンピュータを用いて図・表としてわかりやすく整理し，そのキーポイントや問題点を適切に説明できる．②専門科目や工学設計科目で学んだ知識に基づき，実験を主体的，計画的に実施できる．③専門科目で学んだ知識に基づき，実験結果を整理し正しく考察できる．実験データに及ぼす要因を十分に理解できる．④実験で得た現象を専門知識に基づいて正しく解釈あるいはモデル化し，実験結果の妥当性評価を行うことができる．実験結果の測定精度・信頼性に関して定量的に評価できる．⑤現象のモデル化に基づいた理論解あるいは近似解が得られる場合，それらと実験結果を合理的に対比することができる．⑥実験結果を詳細にレポートにまとめ指定された期限内に提出できる．また，レポートの内容を適切に説明できる．

①実験結果をコンピュータを用いて図・表として整理し，そのキーポイントや問題点を説明できる．②専門科目や工学設計科目で学んだ知識に基づき，実験を主体的に実施できる．③専門科目で学んだ知識に基づき，実験結果を整理し正しく考察できる．実験データに及ぼす要因を理解できる．④実験で得た現象を専門知識に基づいて正しく解釈あるいはモデル化し，実験結果の妥当性評価を行うことができる．実験結果の測定精度・信頼性に関して評価できる．⑤現象のモデル化に基づいた理論解あるいは近似解が得られる場合，それらと実験結果を対比することができる．⑥実験結果をレポートにまとめ指定された期限内に提出できる．また，レポートの内容を説明できる．

ＣＬＩＰ学習プロセスについて
一般に、授業あるいは課外での学習では：「知識などを取り込む」→「知識などをいろいろな角度から、場合によってはチーム活動として、考え、推論し、創造する」→「修得した内容を表現、発表、伝達する」→「総合的に評価を受ける、ＧｏｏｄＷｏｒｋ！」：のようなプロセス（一部あるいは全体）を繰り返し行いながら、応用力のある知識やスキルを身につけていくことが重要です。このような学習プロセスを大事に行動してください。
※学習課題の時間欄には、指定された学習課題に要する標準的な時間を記載してあります。日々の自学自習時間全体としては、各授業に応じた時間（例えば2単位科目の場合、予習2時間・復習2時間／週）を取るよう努めてください。詳しくは教員の指導に従って下さい。

授業明細
回数	学習内容	授業の運営方法	学習課題予習・復習	時間：分※
第1週	＜ガイダンス＞実験の運営方法，レポート作成方法，安全指針について理解する．	講義・質疑応答	（予習）ガイダンス資料の確認（復習）実験の運営方法，レポート作成方法，安全指針の確認	100 100
第2週	＜熱力学実験(1)＞ 5〜9グループに分かれる．熱力学サイクルの応用例としてヒートポンプを取り上げ，その性能試験を行う． ①熱サイクルに基づくヒートポンプ作動状況から性能を確認する． ②熱交換器における吸熱，放熱状況を確認する． ③実験データより成績係数を求める．	実験・演習 ①講義：蒸気圧縮式冷凍サイクルの概要および実験内容の説明 ②実験・演習：冷房運転（時間が許せば暖房運転）により実験 ③講義：データ整理及び検討考察のポイントの説明	（予習）ヒートポンプの実験では高度な知識を必要とするので，事前に指定された予習課題を行い，授業開始時に提出する．（復習）実験結果は性能試験レポートとしてまとめ，草稿を指定日時，指定場所に提出する．	40 80
第3週	＜熱力学実験(2)＞ヒートポンプの実験に用いた温度計測センサについて実験および演習を行う． ①熱を定量評価する際に用いる温度計測の具体的方法や流体がもつ熱エネルギーについて学習する． ②接触式温度計である熱電対による温度計測を行う． ③非接触式温度計である放射温度計による温度計測を行う．	実験・演習 ①講義：接触式温度計測の方式や原理の説明 ②接触式温度センサの一例として熱電対を自作し，温度計測を行う． ③講義：非接触型温度計測の原理を説明 ④放射温度計により温度計測を体験する． ⑤温度計測結果の整理要領の確認	（予習）温度計測に関する事前課題を行い，授業開始時に提出する．また，性能試験レポートの添削を踏まえて，適宜修正する．（復習）温度計測に関する検証結果も含めて性能試験レポートを完成させ，指定日時，指定場所に提出する．	40 80
第4週	＜熱力学実験(3)＞ヒートポンプシステムの性能予測をデスクトップ上で行い，第1週目の実験結果と比較しながら，性能改善のための設計変更について議論し，報告する． ①ヒートポンプシステムの仕組みについて復習し，性能予測のために必要な物理現象について整理する． ②モデルベースデザインの考え方に触れ，デスクトップ上での性能予測を試みる． ③性能改善を行うための設計変更についてチャレンジした結果を口頭で報告し意見交換する．	実験・演習 ①講義：ヒートポンプシステム内の物理現象の振り返りと計算モデルの説明 ②デスクトップにおけるプログラミングによるヒートポンプ性能予測 ③設計変更の結果の発表と議論	（予習）ヒートポンプシステムおよびCAEシミュレーションに関する提示課題を予習し，授業開始時に提出する．（復習）実験・実習内容に関するレポートを作成して，指定日時，指定場所に提出する．	40 80
第5週	＜流体力学実験(1)＞以下の３テーマの実験を3週に分けて実施する．実験を通して実験で必要な諸量のまとめ方，計測の仕方，計測精度について学ぶ．（１）流量計測実験絞りを用いた管路やピトー管などを用いて流量計測を行う．	実験・演習全体の説明後，小グループに分かれて実験，データ解析を行う．	（予習）流量計の測定原理、管摩擦係数および円柱まわりの流れについての調査（詳細はeシラバス等連絡）（課題）実験内容に関するレポート作成	60 80
第6週	＜流体力学実験(2)＞（２）管摩擦係数計測実験直管の管摩擦係数を測定し、流れの遷移と粘性による抵抗を評価する．	実験・演習全体の説明後，小グループに分かれて実験，データ解析を行う．	（予習）円管内流れの状態とレイノルズ数の関係を復習しておくこと．（課題）実験内容に関するレポート作成	20 80
第7週	＜流体力学実験(3)＞（３）円柱に作用する抗力計測実験円柱に作用する力を計測するとともに、抗力係数を変化させる実験を行う．	実験・演習全体の説明後，小グループに分かれて実験，データ解析を行う．	（予習）円柱の抗力を変化させる方策を考えてくる（詳細は1回目の授業等で連絡）（課題）実験内容に関するレポート作成	20 80
第8週	＜特別講演・企業研究＞企業におけるものづくりについて理解し，関連する専門科目の背景や理論とのかかわりについて学ぶ．	講義・質疑応答	（予習）指定した企業のホームページを閲覧し，製造・販売している製品を理解する．（復習）企業におけるものづくりと工学とのかかわりについてレポートにまとめる．	100 100
第9週	＜材料力学実験(1)＞「引張試験」代表的な工業材料を取り上げて引張試験を行い，各材料の破壊や変形挙動を比較・考察するとともに，材料力学の理論を確認する．	実験・演習 ①引張試験の説明 ②試験片寸法の計測 ③引張試験の実施 ④実験結果の考察 ⑤実験結果の総括	（予習）材料の種類と性質に関する予習課題を行う．（復習）実験結果を整理し，レポートとしてまとめる．	90 120
第10週	＜材料力学実験(2)＞「曲げ試験」代表的な工業材料を取り上げて曲げ試験を行い，各材料の破壊や変形挙動を比較・考察するとともに，材料力学の理論を確認する．	実験・演習 ①曲げ試験の説明 ②試験片寸法の計測 ③曲げ試験の実施 ④実験結果の考察 ⑤実験結果の総括	（予習）はりの曲げ理論に関する予習課題を行う．（復習）実験結果を整理し，レポートしてまとめる．	90 120
第11週	＜材料力学実験(3)＞レポート（草稿）の検閲と修正を行い，最終レポートとして完成させる．必要に応じて追実験を行う．	実験・演習 ①レポート（草稿）の検閲とディスカッション ②レポート（草稿）の修正 ③引張試験および曲げ試験の総括	（予習）レポート（草稿）を作成する．（復習）最終提出レポートを完成させ，指定の提出期日までに提出する．	120 120
第12週	＜機械力学実験(1)＞「機械系の動的挙動と強制振動（共振曲線）」 1自由度系と2自由度系における機械系の振動の動的挙動に関する実験を実施する．特に，2自由度系では動吸振器の原理と特徴についても修得する．	実験・演習実験の背景を理解し，機械力学の重要性を認識する．全体説明の後，グループ毎に実験を実施し，最後に実験結果の総括説明によって理解を深める．	（予習）ばね-質量-ダンパ系を有する動吸振器の原理について調査し理解する．（復習）実験データを整理し，固有振動数と共振現象を理解する．また，動吸振器の効果を振幅比（振幅倍率）に基づき整理し，その原理を理解する．合わせて，機械力学で扱うモデルと現実の振動現象データの差異を考察し理解する．	90 120
第13週	＜機械力学実験(2)＞「モータ（電気系）による変位加振力を系に与えたときの運動方程式（機械系）の構築とと応答特性（過渡特性）」機械を動作させるためには一般にモータが必要になる．モータの制御には電流に比例するトルク制御を行なう．また，モータに取り付けられている偏心プーリの回転は運動方程式（機械系）に組み込まれる．ここでは電気系と機械系の接続を，機械力学的解法と制御工学的視点からブロック線図で表現する．これにより，フィードバック制御の有無によるモータ速度のステップ応答特性に関する実験を行い，各種パラメータの影響を考察する．	実験・演習フィードバック制御の有無によるモータ速度制御について，ステップ入力に対する応答を実験により確認，考察する．	（予習）電力，動力，ブロック線図，ラプラス変換について調査し理解する．（復習）実験データを整理し，フィードバック制御の有無による定常値，時定数，変動係数のそれぞれにどのような変化が見られるか整理し理解する．	90 120
第14週	＜機械力学実験(3)＞「サーボモータによる位置決め制御実験による移動テーブルの位置決め性能評価」 B 6190-2：2016 に基づき，移動テーブルの位置決め実験を行い，統計的手法により移動テーブルの性能評価を行う．このとき，制御パラメータの変更や外部負荷の違いが移動テーブルの性能に及ぼす影響について実験を通して体験，考察する．	実験・演習フィードバック制御によるサーボモータとボールねじ駆動位置決め制御の性能をリニアスケール，エンコーダ，モータ電流等の測定により，制御に関する総合的な実験を行い，理解を深める．	（予習）フィードバック制御，1 次遅れ要素と2次遅れ要素の特徴について調査し理解する．（復習）実験データを整理し，フィードバック制御の有無によって周波数応答，並びにオーバーシュートや減衰比のそれぞれにどのような変化が見られるか整理し理解する．	90 120
第15週	＜自己点検授業＞各実験テーマの内容について振り返りを行う．	講義・質疑応答	各実験テーマの復習	100