2025/02/27 更新

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カワハラ ノブユキ
河原 伸幸
KAWAHARA Nobuyuki
所属
環境生命自然科学学域 教授
職名
教授

学位

  • 博士(工学) ( 神戸大学 )

研究キーワード

  • レーザ計測

  • 内燃機関

  • 燃焼

  • 熱工学

  • thermodynamics

研究分野

  • ものづくり技術(機械・電気電子・化学工学) / 熱工学

  • フロンティア(航空・船舶) / 船舶海洋工学

経歴

  • 岡山大学   学術研究院環境生命自然科学学域   教授

    2021年4月 - 現在

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  • 岡山大学   研究教授

    2018年11月 - 2021年3月

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  • 岡山大学   大学院自然科学研究科   准教授

    2004年 - 2021年3月

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  • 岡山大学   工学部   助手

    1999年4月 - 2004年

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  • ドイツエアランゲン大学 客員研究員 未設定

    1997年10月 - 1998年12月

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所属学協会

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委員歴

  • 日本燃焼学会   先進的燃焼技術の調査研究委員会「燃焼計測」小委員会 委員長  

    2022年10月 - 2023年3月   

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    団体区分:学協会

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  • 日本機械学会   エンジンシステム部門 A-TS 07-32 西日本エンジンシステム研究会 主査  

    2022年4月 - 現在   

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    団体区分:学協会

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  • 自動車技術会   関西支部 学生自動車研究会 主幹事  

    2022年4月 - 2024年3月   

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    団体区分:学協会

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  • ILASS-Asia   President  

    2021年1月 - 2022年12月   

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    団体区分:学協会

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  • 自動車技術会   計測・診断部門委員会 委員長  

    2020年4月 - 2022年3月   

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    団体区分:学協会

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論文

  • Effect of swirl flow on the main chamber combustion dynamics of methane in a passive pre-chamber spark ignition engine

    MD. Tanvir Khan, Nobuyuki Kawahara, Yoshimitsu Kobashi, Isao Yamane, Towa Hirayama, Ayumi Shimizu, Sekai Miyamoto

    Fuel   391   134735 - 134735   2025年7月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.fuel.2025.134735

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  • Development of Ignitability Evaluation Index by Optical Combustion Analyzer

    Nayuha Moriguchi, Yoshimitsu Kobashi, Nobuyuki Kawahara, Masahide Takagi, Satoshi Kawauchi

    The 28th Small Powertrains and Energy Systems Technology Conference (SETC 2024), Poster   2024年11月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Improvement of Lean Burn Characteristics with Ozone Addition in a Diesel Micro-Pilot Natural Gas Engine 査読

    Yoshimitsu Kobashi, Shoki Miyata, Nobuyuki Kawahara, Ryuya Inagaki

    The 28th Small Powertrains and Energy Systems Technology Conference (SETC 2024), JSAE 20249104/ SAE 2024-32-0104   2024年11月

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    掲載種別:研究論文(国際会議プロシーディングス)  

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  • Hydrogen concentration measurements using spark induced breakdown spectroscopy in a real engine 査読

    Dongchan Kim, Quancen Wan, Qing Nian Chan, Yoshimitsu Kobashi, Nobuyuki Kawahara, Sanghoon Kook

    Proceedings of the Combustion Institute   40 ( 1-4 )   105209 - 105209   2024年6月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)   出版者・発行元:Elsevier BV  

    DOI: 10.1016/j.proci.2024.105209

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  • Droplet diameter and axial velocity measurements near a nozzle exit of an automotive fuel injector using PDA 招待

    Nobuyuki Kawahara

    2023年10月

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    担当区分:筆頭著者  

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書籍等出版物

  • Hydrogen for Future Thermal Engines

    Nobuyuki Kawahara, Ulugbek Azimov( 担当: 共著 ,  範囲: Abnormal Combustion in Hydrogen-Fuelled IC engine)

    2023年7月  ( ISBN:9783031284113

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  • 流体計測法

    日本機械学会( 範囲: 第6章 混相流 6・3・4 分散相:噴霧・微粒子)

    日本機械学会  2022年4月  ( ISBN:9784888983266

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    総ページ数:vii, 326p   記述言語:日本語

    CiNii Books

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  • Biogas combustion engines for green energy generation

    Tomita, Eiji, Kawahara, Nobuyuki, Azimov, Ulugbek( 担当: 共著)

    Springer  2022年  ( ISBN:9783030945374

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    総ページ数:viii, 103 p.   記述言語:英語

    CiNii Books

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  • Natural Gas Engines For Transportation and Power Generation

    河原 伸幸( 担当: 共著 ,  範囲: Advanced Combustion in Natural Gas-Fueled Engines)

    Springer  2019年1月 

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  • The Micro-World Observed by Ultra High-Speed Cameras

    河原 伸幸( 担当: 共著 ,  範囲: Visualization of Combustion Processes of Internal Combustion Engines)

    Springer  2018年1月 

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MISC

  • 第29回内燃機関シンポジウム(8.ガソリン噴霧)

    河原 伸幸

    自動車技術会,Engine Review   9 ( 4 )   2019年8月

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    記述言語:日本語  

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  • 8.ガソリン噴霧

    河原 伸幸

    Engine Review   9 ( 4 )   32 - 33   2019年7月

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    記述言語:日本語  

  • 光学的燃焼可視化装置による燃料噴射ノズル内部の旋回流が燃焼特性に及ぼす影響の調査

    山下裕雅, 河原伸幸, 坪井和也, 冨田栄二, 藤井幹, 森中和宏

    マリンエンジニアリング学術講演会講演論文集   89th   2019年

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  • 新しい計測診断技術(エンジン計測技術)

    河原 伸幸

    Engine Review   8 ( 3 )   17 - 19   2018年5月

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    記述言語:日本語  

  • エンジン筒内の燃料濃度計測技術

    河原 伸幸

    計測自動制御学会,「計測と制御」5月号   57   328 - 332   2018年5月

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    記述言語:日本語  

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講演・口頭発表等

  • 軽油着火式二元燃料ガスエンジンにおけるPREMIER燃焼 ―エンドガス部自着火火炎の広がり速度が与える影響―

    石田剛士, 河原伸幸

    第32回内燃機関シンポジウム  2021年12月9日 

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    開催年月日: 2021年12月7日 - 2021年12月9日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 軽油着火式二元燃料ガスエンジンにおけるPREMIER燃焼 ―圧縮性を考慮したエンドガス部における天然ガス自着火の数値解析―

    戸上稔基, 河原伸幸

    第32回内燃機関シンポジウム  2021年12月9日 

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    開催年月日: 2021年12月7日 - 2021年12月9日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • ガスパーセル法を用いた天然ガス噴流挙動の数値解析

    藤田友輝, 河原伸幸

    第32回内燃機関シンポジウム  2021年12月8日 

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    開催年月日: 2021年12月7日 - 2021年12月9日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • 副室式天然ガスエンジンにおける不均一場の局所当量比計測

    宮尾康平, 河原伸幸

    第32回内燃機関シンポジウム  2021年12月8日 

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    開催年月日: 2021年12月7日 - 2021年12月9日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

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  • OCAセタン価を用いた舶用燃料油の着火性評価

    廣田智也, 河原伸幸, 宮地 健, 近藤守男

    第32回内燃機関シンポジウム  2021年12月7日  社団法人 日本自動車技術会

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    開催年月日: 2021年12月7日 - 2021年12月9日

    記述言語:日本語   会議種別:口頭発表(一般)  

    開催地:群馬県太田市  

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産業財産権

  • 点火プラグ

    飯田 訓正, 横森 剛, 店橋 護, 河原 伸幸

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    出願人:学校法人慶應義塾, 国立大学法人 岡山大学, 国立大学法人東京工業大学

    出願番号:特願2018-023533  出願日:2018年2月13日

    公開番号:特開2019-140005  公開日:2019年8月22日

    特許番号/登録番号:特許第7018601号  登録日:2022年2月3日 

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  • 内燃機関のガス濃度計測装置およびセンサプラグ

    大脇 清人, 横山 稔, 森本 巌, 冨田 栄二, 河原 伸幸

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    出願人:川崎重工業株式会社

    出願番号:特願2009-241682  出願日:2009年10月20日

    公開番号:特開2011-089803  公開日:2011年5月6日

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  • ガス濃度検出装置

    冨田 栄二, 河原 伸幸

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:特願2007-210560  出願日:2007年8月11日

    公開番号:特開2009-042192  公開日:2009年2月26日

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  • 温度センサ

    冨田 栄二, 河原 伸幸

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:JP2007052783  出願日:2007年2月15日

    公開番号:WO2007-094435  公開日:2007年8月23日

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  • 温度センサ

    冨田 栄二, 河原 伸幸

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    出願人:国立大学法人 岡山大学

    出願番号:特願2008-500553  出願日:2007年2月15日

    特許番号/登録番号:特許第4257438号  発行日:2009年2月13日

    特許第4257438号

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受賞

  • High Quality Paper Award

    2024年11月   28th Small Powertrains and Energy Systems Technology Conference 2024   Improvement of Lean Burn Characteristics with Ozone Addition in a Diesel Micro-pilot Natural Gas Engine

    Yoshimitsu Kobashi, Shoki Miyata, Nobuyuki Kawahara, Ryuya Inagaki

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  • 教育貢献賞

    2024年3月   岡山大学工学部   コースの教育研究の将来を検討した提言に対する教育貢献

    河原伸幸, 岡安光博, 岡田晃, 鈴木博貴, 児玉紘幸, 坂本惇司, 磯部和真, 楊家家

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  • 社会貢献賞

    2023年3月   岡山大学工学部   微粒化研究における国際的貢献

    河原伸幸

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  • 研究業績賞

    2022年9月   一般社団法人 日本機械学会エンジンシステム部門  

    河原伸幸

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  • 技術部門貢献賞

    2022年8月   公益社団法人 自動車技術会  

    河原伸幸

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 非平衡プラズマによるスマート燃焼サーマルマネージメント

    研究課題/領域番号:25249015  2013年04月 - 2016年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    冨田 栄二, 佐々木 浩一, 赤松 史光, 池田 裕二, 河原 伸幸

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    配分額:47190000円 ( 直接経費:36300000円 、 間接経費:10890000円 )

    本研究では,二酸化炭素や有害排出物の排出の低減のために,従来とは異なる新たなプラズマ支援燃焼方式を提案している.すなわち,大気圧・室温状態から高温・高圧状態までの着火・燃焼と非平衡プラズマの関係を物理的・化学的に調べるとともに,スマート燃焼という新たな研究分野を創出するための基礎現象を解明して,熱機関への応用を試みた.ラジカル密度,燃焼に及ぼすマイクロ波プラズマの影響,非平衡プラズマを重畳させたレーザー着火過程におけるラジカル挙動と燃焼特性,含水エタノールの燃焼・化学反応への影響を調べ,火炎の時空間制御の可能性を見出した.その結果,マイクロ波による燃焼の新たな可能性を見出すことができた

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  • 非平衡プラズマによる含水物超燃焼熱システムの着火・燃焼過程の解明

    研究課題/領域番号:22246025  2010年 - 2012年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(A)

    冨田 栄二, 佐々木 浩一, 赤松 史光, 池田 裕二, 河原 伸幸, 明石 治朗

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    配分額:49400000円 ( 直接経費:38000000円 、 間接経費:11400000円 )

    マイクロ波プラズマの性質を診断して、予混合バーナーおよび火花点火機関の着火に適用した。マグネトロンを電源に用いた場合から研究を始め、このプラズマ発信源を半導体に置き換えることによって安定したプラズマを生成することができた。エタノールのように含水性のある燃料に、マイクロ波プラズマを利用した着火システムは、含水の効果により有用であることが分かった。さらに、含水エタノール燃料の場合、レーザーブレークダウンによるプラズマ生成によっても着火を促進するなど有益な知見を得た。

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  • 燃料反応論による低温酸化反応制御のための燃料~旋回空気混合技術に関する研究

    研究課題/領域番号:09F09279  2009年 - 2011年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  特別研究員奨励費

    河原 伸幸, AZIMOV U.B, AZIMOV U B

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    配分額:1500000円 ( 直接経費:1500000円 )

    本研究では,排気ガス再循環(EGR)と低温酸化燃焼技術を有効利用することでディーゼルエンジンの窒素酸化物(NOx)ならびにスモーク等のスス微粒子の同時低減を試みるものである.コモンレールインジェクタを利用し,早期燃料噴射によるPCCI燃焼の実現運転条件を調査した.圧縮比を変化させ,低温酸化反応の発生時期から高温酸化反応へ推移する様子を圧力履歴および熱発生率履歴から調査した.圧縮比13により,PCCI燃焼が実現できることがわかった.ここではシリンダ内を可視化することで,燃料噴霧の様子ならびに着火位置を特定することで,燃焼特性を把握した.EGRを利用することで,低NOxとスス排出抑制が同時に実現できることがわかった.つぎに多段燃焼噴射での燃焼過程を調査するために,ガス燃料を予混合させ,軽油による着火時期制御を行い,排出ガス特性に与える影響を調査した.ここでは,PREMIER(Premixed Mixture Ignition in the End-gas Region)燃焼と呼ぶ火炎伝播による未燃部からの自着火によりHCならびにススの排出が抑制できることがわかった.これにより,燃料の多段噴射により,1段目の燃料噴射による予混合気の形成,2段目の燃料噴射による着火時期制御を検討する.
    また,Star-CDを用いた数値シミュレーションによりエンジンシリンダ内での噴霧燃焼ならびに燃焼状態を評価する.コモンレールインジェクタが形成する噴霧構造をStar-CDにより調査した.さらに,対象としているディーゼルエンジンを模擬し,デュアル燃料燃焼の様子をモデル化した.この際,予混合ガスの反応過程を詳細に調査することで,新たなモデルを構築することができた.

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  • マイクロスケールでの未燃予混合ガス自着火機構およびスス生成の解明

    研究課題/領域番号:20560194  2008年 - 2010年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    河原 伸幸

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究では,火炎伝ぱにより圧縮される未燃予混合ガスでの自着火発生メカニズムならびにスス生成メカニズムを詳細に把握することを目的としている.このため,1回だけの燃焼が可能な圧縮膨張機関を用いて,以下に示す項目を行った.(1)燃料に炭素を一切含まない水素を用い,火炎伝ぱにより圧縮される未燃ガスの着火特性を調査した.(2)ノッキング時に生じる輝炎発光の原因を探るべく,前炎反応(低温酸化反応)とススの関係,燃料種の影響,予混合圧縮自着火時におけるスス発生の関係,圧力波による壁面近傍からのスス生成の様子を調査した

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  • ナノ秒・ナノメートルの着火・消炎メカニズムの解明

    研究課題/領域番号:18360102  2006年 - 2007年

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(B)

    冨田 栄二, 河原 伸幸, 池田 裕二

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    配分額:16650000円 ( 直接経費:15300000円 、 間接経費:1350000円 )

    局所的に光エネルギを集中させると,分子が原子になり,さらにイオン化されプラズマ状態になる.プラズマ中のラジカル類が着火源となり,可燃混合気であれば燃焼反応へと移行する.そこで,本研究では,(1)レーザ着火システムのバーナを用いた予混合気体において,レーザ誘起プラズマの形状,自発光スペクトル,ブレイクダウン閾値エネルギ,火炎核成長の様子と火炎核による自発光スペクトル,最小着火エネルギといった着火特性を調査した.(2)定容容器を用いて雰囲気圧力を変化させ,フレーミングICCDカメラによる直接撮影と,カセグレン光学系と分光器を組み合わせた局所分光計測を行うことで,高圧下におけるレーザ誘起プラズマの生成の様子を時系列的に観察した.(3)nsオーダでのブレイクダウン領域の膨張および衝撃波生成過程,μsオーダでの衝撃波の伝播,Hot kernelの成長過程について,そのメカニズムを調査した.さらに,(4)レーザ誘起ブレイクダウン分光法(LIBS法)を層流予混合火炎,エンジンからの排気ガスへ適用した.これらより,以下のことが分かった.(1)レーザ着火はレーザ照射後nsオーダでプラズマが生成し,数μsで火炎核が生成される.(2)レーザ誘起ブレイクダウンは雰囲気圧力に対して強く依存し,高圧下ではプラズマの生成に必要なエネルギは減少することが判明した.(3)レーザ照射後数nsにおける衝撃波およびHot kernelの形状は,プラズマ発光の形状に沿った楕円形であり,その後数μs程度経過すると衝撃波は球状へ,Hot kernelは渦輪を形成し,レーザ照射方向に成長することが分かった.(4)エンジン排ガスでのLIBS計測により,発光強度比から設定空燃比を計測することが可能であることが分かった.

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担当授業科目

  • エネルギー工学 (2024年度) 第1学期  - 月1~2

  • エネルギー工学 (2024年度) 第1学期  - 月1~2

  • レーザ応用計測学 (2024年度) 後期  - その他

  • 動力熱工学特別演習 (2024年度) その他  - その他

  • 動力熱工学特別演習 (2024年度) 通年  - その他

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