金型の加熱時間・冷却時間をサッと見積もりたい──
そんなときに便利な ブラウザで動く軽量シミュレーションツール を作成しました。
金型の質量・比熱・表面積・加熱パワーなどを入力すると、
温度が何分で上がるか／下がるか をグラフで直感的に確認できます。
金型設計、成形条件の初期検討、設備立ち上げ時の目安づくりとして活用できます。
目次
このツールでできること
- 質量 m、比熱 c、表面積 A、対流熱伝達率 h から熱容量と冷却・加熱速度を計算
- 加熱パワー（ヒーター）や負のパワー（強制冷却）を入力可能
- 温度履歴をリアルタイムにグラフ化
- 到達時間（目標温度に何秒で到達するか）の自動計算
- CSV 出力（Excel解析や検証に便利）
- シングルHTMLファイルだから、社内ネットでもそのまま使える
計算モデル（シンプルで軽量）
ツールは以下の1次元 lumped-capacity（集中定数系）モデルを使用しています。
- P：加熱パワー（W）
- hA(T − T_env)：周囲温度との差による対流損失
- mc：熱容量
このモデルは 金型全体の温度が一様 と仮定した場合の近似であり、
内部温度分布や金型内部の冷却水流路までは扱いませんが、
- CPU負荷がほぼゼロ
- 初期検討の時間スケール判断には十分
- パラメータ感度（質量・面積・h の影響）を素早く理解できる
というメリットがあります。
使い方
- 金型の 質量（kg） を入力
- 材料の 比熱（J/kgK） を入力
- 鋼：450〜500
- アルミ：880
- 表面積 A（m²）
- 対流熱伝達率 h（W/m²K）
- 自然対流：10〜20
- 強制空冷：50〜200
- 加熱パワー P（正で加熱、負で冷却）
- 初期温度・周囲温度
- 目標温度（到達時間を自動表示）
- 「実行」を押すとグラフが更新
活用シーンの例
- 金型の 予熱時間の見積もり
- 成形サイクル改善のための 冷却時間の感度分析
- 設計初期段階での 冷却水ライン必要能力の検討（概算）
- 材料変更（鋼→アルミ）での温度応答の違いを見る
- 加熱ヒーターの容量選定の目安
実際の画面（UIイメージ）
- 入力フォーム（左）
- 結果サマリ
- 温度履歴グラフ
- CSV出力ボタン
ブラウザだけで動き、インストール不要です。
制限・注意事項
このモデルは簡易なため、次のような用途には不十分です：
- 金型内部の温度分布を知りたい
- 冷却水流路の詳細設計
- 成形サイクル全体を高精度にシミュレーション
- 金型の複合材・多層構造など
まとめ
金型の加熱・冷却挙動をざっと見たいときに便利な 軽量シミュレーションツールを公開しました。
- 計算が軽く、パラメータ変更のフィーリングをつかみやすい
- 「どれくらいの時間スケールか？」がすぐ分かる
- ブラウザだけで使えるオールインワンHTML