月: 2021年8月

フラックスとは

フラックス (英: flux) とは、主にヤニを原料とした、はんだ付けを促進させる薬剤です。

ヤニは樹木に含まれる有機物で、粘り気の強い液体です。代表例は松ヤニ (英: Pine resin) で、ヤニと活性剤を混合してフラックスを作ります。

フラックスは電子部品や金属同士を接合する際に重要です。電子部品を基板に取り付ける際、はんだごてを使ってはんだと呼ばれる細長い金属を溶かして接合しますが、はんだに混合してフラックスが使われます。

フラックスの使用用途

フラックスは主に電子部品の接合時に使用されます。電子基板に多数見られる丸みを帯びた銀色の金属は、熱で溶かしたはんだが固化したものです。酸化させずに成形するためにはんだに添加します。

金属同士を接合するタイプもあり、はんだに混ぜて使用可能です。ステンレスに対応した種類もあり、ステンレス表面に形成される不動態被膜を取り除くのに使用します。

フラックスの原理

フラックスは主にはんだ付けを容易にする際に役立ちます。はんだを熱で溶かしたときに金属表面には酸化被膜が形成されるため、母材と接合できません。酸化被膜を一度排除してもすぐに空気中の酸素と結びつき、再び酸化被膜が形成されます。

フラックスを使うと、酸化被膜を排除可能です。はんだが付く状態になり、さらに金属表面が再酸化されるのを妨げて、清潔な状態に保つ効果もあります。含有成分は以下の通りです。

1. 主剤

フラックスの主剤に用いられることが多いのは合成樹脂です。主剤が加熱されると、表面に作られる酸化被膜が取り除かれます。はんだと被着面を保護して、再酸化を防ぐ効果もあります。

2. 活性剤

活性剤は表面に作られる酸化被膜を取り除く効果を増やす添加剤です。複数種の活性剤を含有するタイプもあります。

3. 溶媒

アルコール系の有機化合溶剤がよく溶媒に選ばれています。溶媒が存在すると固形物の主剤を溶かせます。

フラックスの種類

はんだ付けに使われるフラックスの種類は様々で、使用用途に応じて使い分けることが大切です。

1. 樹脂系

通常の実装工程で最も使われているのは樹脂系です。樹脂系は主剤に松の木から分泌される松ヤニを用い、活性剤と溶媒が混合されています。

2. 有機系

はんだ付けには、樹脂系以外に有機系のフラックスも使用しやすいです。アルコールを溶剤として使い、有機系の活性剤を加えたものなどがあります。有機系タイプの中でも溶剤が水のものを水溶性フラックスと言います。

3. 無機系

無機系タイプには、水溶性のポリエチレングリコールやグリセリンを溶剤にした種類以外にも、非水溶性のワセリンやワックスを溶剤としているものあります。はんだ付けをした後も残留物は化学的に活性です。残留物を取り除かないと接合部が腐食するため、プリント基板のはんだ付けには使用されません。

フラックスの選び方

フラックスを使用するメリットとデメリットを考慮して、注意しながら選択する必要があります。

1. メリット

品質が劣化しないようにはんだを電子基板に成形できることが主なメリットです。はんだを溶かす際に作業場は常温の場合が多いですが、はんだは高熱を帯びているため、溶けた表面が酸化して電子基板が不良品になります。はんだの酸化を抑制するのがフラックスの役割であり、金属表面を覆うようにフラックスの膜が作られます。

はんだ自体は表面張力が大きいです。単に溶かしただけではすぐに球状になるため、フラックスを添加してはんだの表面張力を低下させています。

2. デメリット

固化した金属に付着したまま電子基板に残ることがデメリットです。基本的にはんだの状態を整えるものであり、はんだがうまく固化する場合には不要です。残留物があると電子基板が不良品となるため、電子基板から取り除くために専用の洗浄剤を購入したり、大型洗浄機の導入も検討する必要があります。

参考文献
https://kurashi-no.jp/I0014628
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jiep1986/6/4/6_4_229/_pdf/-char/ja

ブロックゲージとは

JIS規格によれば、ブロックゲージは「耐久性がある材料で作られ、長方形断面で並行な2つの測定面を持ち、その測定面は他のブロックゲージまたは補助体（基準平面）ともよく密着する性質を持っている端度器」と定義されます。
（端度器：平行な2面間の距離で寸法を表す基準となるもの）

一般的にブロックゲージは複数の直方体から構成されています。各直方体の縦横は同じ寸法で、厚みが異なり、それを重ね合わせることで厚み方向に好きな寸法を作り出すことができます。

ブロックゲージの使用用途

ブロックゲージは非常に厳密な寸法管理のもと製造されており、長さの基準を測定したいときに使用されます。

具体的には精密機器類の組み立て時の寸法測定基準として採用したり、ノギスやマイクロメータなどの精度測定に用いられます。

精密機器を組み立てる際、部材と部材の間に確保すべき隙間の指示がある場合があります。その時に、複数のブロックゲージを重ね合わせて隙間にあてがうことで所望の寸法を作ることが可能となります。

ブロックゲージの特徴

ブロックゲージには以下の特徴があります。

• 寸法が正確である
• 他のブロックゲージや補助体ともよく密着（リンギング）する性質を持つ
• 硬い素材を採用し、耐摩耗性に優れている
• 寸法の安定性に優れ、経年による寸法変化が少ない
• 熱膨張係数が明らかになっている
• 錆びにくい
• 直方体6面のうち、高精度に調整された2面が測定面として用いられる

上記の特徴からも厳密に作られていることがわかります。そのため、品質レベルによって以下の等級が決められています。

1. 等級K（超精密）：ブロックゲージの校正、研究用
2. 等級0（精密）：高精度測定器類の校正
3. 等級1（検査用）：測定機器類の校正
4. 等級2（工作用）：ノギスなどの校正

当然ですが、等級が上がるほど（精密になるほど）価格も高く、取扱いも慎重さが求められます。

ブロックゲージは精密に作られていますが、誤差を極力抑えるためにも、使用する際はできるだけ少ない数のブロックで所望の寸法を形成できるように考える必要があります。

参考文献
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjspe/79/8/79_743/_pdf

ペーパレス記録計とは

ペーパーレス記録計とは、記録に紙を必要としない記録装置を指します。

20世紀に記録計と言えば、チャート紙に記録をする記録装置を指すことが一般的でした。チャート紙が流れていく上に可動式の針やペンを設置され、針が触れることで検知したものを書き記していく構造です。記録されたチャート紙を保存したり、チャート紙を補充する必要があったりと使い勝手が良いものではありませんでした。

現在では、フラッシュメモリ等の記録装置の台頭によりチャート紙式の記録装置はほとんどなくなりました。記録装置と言えば、ほとんどペーパーレス記録計を指します。

ペーパレス記録計の使用用途

ペーパーレス記録計は、産業用途として多く使用される装置の一つです。

プロセス系工場などでは、プロセス管理用の記録計として使用します。後で見返す可能性がある重要なデータを記録するために使用します。また、県庁等と取り決めややり取りがあるデータは、記録計の設置が義務付けられることもあります。

インフラ等で使用されることも多くあります。発変電所や浄水場、山岳地帯の地震計等、常には人がいないような場所で使用されます。

ペーパレス記録計の原理

ペーパーレス記録計は、大きく分類すると検出部、表示部、記録部の3部分に分かれます。

表示部には、タッチパネルが使用されることが多くあります。連続値をパネル部分で表示しつつ、拡大縮小や表示方法などを操作します。また、スパン値や単位、サンプリングレートの変更などの設定も表示部で行うことが出来ることが多いです。

検出部は、連続値を検出するための部分を指します。多くの場合、設定によってアナログ信号の種類を選択できます。産業用途として多く使用されるのは、Pt100Ωによる温度測定や、DC1-5Vの電圧信号入力、DC4-20mAの電流信号等です。ペーパーレス記録計によっては、数点のアナログ信号を同時に記録することが出来ます。

記録部分には、ほとんどの場合は半導体メモリが使用されます。記録素子となる半導体に電荷を印可するか否かでデジタル信号として書き留めていきます。記録の頻度は、設定されたサンプリングレートに従います。

 

ボードコンピュータとは

ボードコンピュータとは、コンピュータの要素であるCPU、RAM、ストレージ、そして入出力インターフェイスを1枚のプリント基板に統合したコンパクトなシステムです。

集積回路 (IC) や各種電子部品を基板上に直接実装して、小型化と同時に高度な信頼性を提供します。産業分野の組み込みシステム、制御装置、家庭用電化製品、ロボット技術、自動車産業など、多岐にわたる領域で活用されています。

形状やサイズは使用目的に応じて異なり、手のひらサイズからラックマウント可能な大型ユニットまで、バリエーションは幅広いです。また、ボードコンピュータの処理性能も広範囲にわたります。

低スペックのマイクロコントローラから、高性能なマルチコアCPUを備えた産業向けコンピュータまで、それぞれの応用分野に応じて最適な選択が可能です。

ボードコンピュータの使用用途

ボードコンピュータの小型性と汎用性から、様々な製品やシステムで使用されています。以下に、ボードコンピュータの主な使用例をいくつか紹介します。

1. 組み込みシステム

組み込みシステムは、特定のタスクを遂行するために設計された専用システムです。ボードコンピュータは、その小型化と自己完結性により、自動車のエンジン管理システム、工場の生産ライン制御、医療機器の操作システムなど、特定のタスクを専門的に処理するための強力なツールとなります。

2. IoTデバイス

IoT (英: Internet of Things) 分野も、ボードコンピュータの活用例として重要な位置を占めています。家庭用のスマートデバイスや工業用のセンサーネットワークなど、多くのIoTデバイスはボードコンピュータを核として動作します。

これにより、物理的なデバイスから生成される大量のデータを集約し、適切に処理することで、クラウドとの連携が可能となります。

3. ロボット工学

ボードコンピュータは、ロボット工学でも一役買っています。ドローン、自動運転ロボット、産業用ロボットアームなど、種類はさまざまです。

これらのロボットは、一連のセンサー入力を処理し、応答として適切な行動をとる必要があります。ボードコンピュータは、このような高度な計算処理をコンパクトなパッケージで提供し、ロボットの自律性と効率性を向上させます。

 

これらの例は、ボードコンピュータの用途の一部に過ぎません。その小型性、自己完結性、拡張性は、あらゆる産業分野でのイノベーションを推進するための基盤を提供します。

ボードコンピュータの原理

ボードコンピュータはその名の通り、一枚の基板 (ボード) 上にコンピュータの主要な要素が統合されたシステムです。以下では、ボードコンピュータの核心的な原理と動作を説明します。

1. 統合されたコンポーネント

ボードコンピュータは、中央処理装置 (CPU) 、ランダムアクセスメモリ (RAM) 、ストレージ (フラッシュメモリなど) 、および入出力ポートなど、全ての主要なコンピュータコンポーネントを1つの基板上に統合しています。これらのコンポーネントは高度に最適化され、緊密に連携して動作します。

これにより、ボードコンピュータは通常のデスクトップコンピュータやラップトップと同等の機能を、より小型でエネルギー効率の高い形状で提供できます。

2. 低電力・高性能

ボードコンピュータは、低電力で高性能な動作が求められます。そのため、エネルギー効率の高いプロセッサ、低消費電力RAM、そして電力管理システムが採用されています。これらのコンポーネントとシステムは、高性能なコンピューティングを実現しつつ、電力消費と発熱を抑制します。

3. 柔軟な入出力オプション

ボードコンピュータは、その小型化にも関わらず、多数の入出力オプションを提供します。USBポート、HDMI接続、無線LANやBluetooth、GPIOピンなどが一般的に利用されます。これらの接続機能により、ボードコンピュータは様々な周辺機器と接続し、多種多様な応用に対応します。

 

これらの原理と機能は、ボードコンピュータを小型で汎用性の高いコンピューティングプラットフォームとしています。その拡張性と自己完結性は、IoTデバイスから組み込みシステム、ロボット工学まで、幅広い分野での応用を可能にしています。

ボードコンピュータの特徴

ボードコンピュータは、安価でありながらあらゆる用途に利用可能なことが最大の特徴です。必要最低限の機能に絞って1枚の基盤上に回路が構成されるため、ムダがなく低価格に抑えられます。

近年は、ボードコンピュータに搭載されるCPUやメモリの性能も上がっており、昔に比べて複雑な処理ができるようになってきました。

ボードコンピュータのその他情報

エッジコンピューティング

エッジコンピューティングとは、例えば生産装置に取り付けられたセンサーのデータをクラウドなどの上位システムに集めてから処理するのではなく、センサー側で処理・クレンジングしてから必要な情報のみを上位システムに送信する分散型情報処理のことです。

IoTなどが普及し、データが溢れる世の中で、全てのデータを上位システムに集める中央集中型の情報処理はいずれ破綻します。これからは、上位システムにデータを送信する前に処理する分散処理が重要となり、その実現手段としてボードコンピュータを用いた手法が注目されています。

参考文献
https://www.pfu.fujitsu.com/embedded/product/boardcomputer/
https://gaibu-cto.com/singleboard/
https://www.softbank.jp/biz/future_stride/entry/technology/edge-computing/20210201/

ポリオレフィンとは

ポリオレフィンとは原料モノマーがオレフィンであるポリエチレンとポリプロピレンを総称したものです。オレフィンとは炭素原子間に二重結合を有する化合物のことで、アルケンとも呼ばれます。

ポリオレフィンであるポリエチレン、ポリプロピレンにはそれぞれ固有の特徴がありますが、共通するものとしては①密度が小さいため軽い、②防湿性に優れるため空気中の水蒸気の透過を防ぐことが可能、③炭素原子と水素原子のみで構成されるため燃やしても二酸化炭素と水だけしか生成しないことが挙げられます。

ポリオレフィンの使用用途

ポリオレフィンとは原料の化合物がオレフィンである樹脂を総称するもので、具体的な樹脂としてポリエチレン、ポリプロピレンが挙げられます。

ポリエチレンは低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、超高分子量ポリエチレン(UHMW-PE)に分類されます。LDPEは透明で柔らかく、ラップフィルムなどに使われ、HDPEは強度が高くレジ袋などに使われています。またUHMW-PEはリチウムイオン電池のセパレータなどに用いられています。

ポリプロピレンは乳白色の樹脂で、食品トレイや家電部品、自動車部品など幅広い業界で用いられています。

ポリオレフィンの構造

ポリオレフィンに分類されるポリエチレンの原料はエチレン、ポリプロピレンの原料はプロピレンです。これらの原料はいずれも二重結合を有します。このような二重結合を有する炭化水素、すなわちアルケン(alkene)のことを以前はオレフィン(olefin)と呼んでいました。その名残でオレフィン類を原料とするポリエチレン、ポリプロピレンはポリオレフィンと呼ばれています。

図1. ポリオレフィンの構造

なお、ポリエチレンの中でもLDPEとHDPEでは製法が異なります。製法が異なるため分岐を有する分子鎖の数や分子量などが異なり、結果的にLDPEとHDPEは異なる物性を示します。また、ポリプロピレンの場合は側鎖に存在するメチル基の立体規則性によって物性が変化し、立体規則性が高いほど硬さや強度が増加します。

ポリオレフィンの特徴

ポリオレフィンと呼ばれるポリエチレン、ポリプロピレンに共通する特徴をいくつかご紹介します。

1つ目の特徴は軽いという点。ポリオレフィン類の密度は1g/cm3以下で樹脂の中でも小さめです。

2つ目の特徴は防湿性に優れる点。ポリオレフィン類は吸水率が低いため、蓋など空気中の水蒸気の透過を防ぐ際に使われます。

3つ目の特徴としては燃やしても有害な化合物が生成しないことが挙げられます。ポリオレフィンを構成する原子は炭素と水素だけであるため、燃焼させても生じるのは水と二酸化炭素だけです。ただし、ポリマーの一部を変性させていたり、添加剤が加えられている場合は燃焼時に他の化合物が生成する場合もあるので注意が必要です。

ポリスチレンとは

ポリスチレンとは、原油やナフサから化学合成されるスチレンを重合して得られる高分子化合物です。

ポリスチロール、スチロール樹脂といった別名があります。ポリスチレンが初めて工業化されたのは1930年台で、場所はドイツです。その後アメリカでも工業化されましたが、第二次世界大戦の真っ只中であったため、しばらくの間生産は停滞していました。

本格的な生産が始まったのは戦後で、日本でも1957年にスチレンモノマーを輸入し始めたことにより、生産されるようになりました。

ポリスチレンの使用用途

ポリスチレンは、家電製品内部のプラスチック部分、食品の包装材料、レターケース、パソコンのハウジング、CDケース、ボールペンの軸など透明かつ剛性が高いことが必要なものや、液晶ディスプレイの拡散板や導光板など、汎用性の高いプラスチックであるため、使用用途は多岐にわたります。

発泡剤を添加した発泡ポリスチレンは、成形時に簡単に発泡させることが可能で、カップ麺容器やスーパーなどのお弁当・惣菜容器、建材用の断熱材など断熱性を活かしたものに使用されています。

ポリスチレンの種類

ポリスチレンの種類としては、一般用ポリスチレン、発泡ポリスチレン、耐衝撃性ポリスチレン、２軸延伸ポリスチレンシートがあります。

1. 一般用ポリスチレン

一般用ポリスチレンは、スチレンのみを原料とするもので価格が安く、バランスの取れた物性で多くの用途に用いられています。透明性が優れており、寸法精度がよく、容易に着色もできます。原料がスチレンのみであることからリサイクルしやすい材料です。

反面、耐熱温度は60～80℃程度と他のプラスチック樹脂と比べて熱に弱く、耐衝撃性が低い、酸、アルカリに対する耐性は高いが、油類に対する耐油性が低いといった弱点があります。

2. 発泡ポリスチレン

発泡ポリスチレンは、最終製品を成形する工程での加熱により発泡して膨らむ材料です。発泡スチロールという別名のほうが一般的です。ポリスチレンを製造する際に原料中に発泡剤を入れておくことで、成形時の熱で発泡します。発泡体であるため断熱性が高くかつ軽量であるため、日用品から建材まで幅広く使用されています。

3. 耐衝撃性ポリスチレン

耐衝撃性ポリスチレンは、ポリスチレンの重合の際にポリブタジエンなどのゴム成分を添加することにより、一般用ポリスチレンの耐衝撃性を改良したものです。耐衝撃性は一般用ポリスチレンの5~10倍に向上する反面、剛性や透明性が低くなるなどのデメリットがあります。成形性、耐薬品性は一般用ポリスチレンと同等です。

この耐衝撃性ポリスチレンと一般用ポリスチレンをブレンドしたものは、これらの中間的な性質を示すようになり、多種多様なグレードが存在します。

4. 二軸延伸ポリスチレンシート

二軸延伸ポリスチレンシートは、押出成形されたポリスチレンシートをさらに縦横の二軸方向に延伸して得られるシートです。二軸延伸することで分子が配向して、透明性、耐薬品性を損なうことなく、強度、耐衝撃性が向上します。主に、スーパーやコンビニなどで販売されているお弁当用の透明のフタなどの食品包装材料として使用されています。

ポリスチレンのその他情報

ポリスチレンの製造方法

ポリスチレンの工業的な製造方法として、塊状重合、溶液重合、乳化重合、懸濁重合が挙げられます。なお、原料であるスチレンは、ベンゼンとエチレンの加熱合成により得られます。

1. 塊状重合法
スチレンモノマーに重合開始剤を添加してそのまま加熱し重合させる方法です。

2. 溶液重合法
スチレンモノマーを反応不活性な有機溶媒に溶解させ、重合開始剤を添加して加熱し重合させる方法です。

3. 乳化重合法
スチレンモノマー、界面活性剤、水溶性重合開始剤、水を混合し、水中に乳化させた状態で加熱し重合する方法です。

4. 懸濁重合法
スチレンモノマー、懸濁安定剤、重合開始剤、水を混合し、水中に懸濁分散させた状態で加熱し重合する方法です。

参考文献
https://www.jsia.jp/features/index.html
https://www.jushiplastic.com/polystyrene

ボンドとは

ボンドとは、コニシ株式会社が生産する接着剤全般のことです。

商標として登録されており、酢酸ビニル樹脂エマルジョンを主成分とした木工用がよく知られています。

接着対象に応じて成分は選択され、他の接着方法や接合方法よりも素早い可能です。対応可能な材質が多く、ねじれに対する耐性面も優れています。しかし接着にある程度の面積が必要であり、熱や引き剥がす力に弱い点が課題です。

ボンドの使用用途

家庭用、建材用、工業用などの幅広い用途の接着を目的としてボンドは使用されています。

最も用いられているボンドは商品名「木工用ボンド」で、木材、紙、布等の接着に適しています。金属やプラスチックの接着には別の製品を使用可能です。

PEやPP等の一部の材質はそのままでは接着に不向きなため事前に熱や酸を用いて表面処理を行う場合があります。アクリル系はアクリル樹脂を用いて表面を溶かして接着させる場合があります。

ボンドの原理

代表的な木工用ボンドの場合には接着成分である酢酸ビニル樹脂が溶媒である水にコロイドの状態で存在し、水を蒸発させると酢酸ビニルが固まり接着作用を発揮します。乾燥硬化型接着剤と呼ばれ、多くの材質に適用可能です。ただし耐水性や耐熱性が少し低く、平滑面に接着する必要があります。

主剤と硬化剤と呼ばれる2種類の成分を混ぜ合わせて使用するタイプを化学反応型接着剤と呼び、シリコーンゴム系やエポキシ樹脂系の製品が該当します。接着力が強くて水や熱への耐性も優れていますが、2種類の成分を使うためコストがやや高く、低温では接着に時間が必要です。

接着剤は被接着面で、機械的結合、物理的接着、化学的接着の3種類の相互作用を発揮します。機械的結合は接着剤が表面の凹凸部分に入り込んで釘のように対象同士を繋げ、物理的接着は被接着面と接着剤の間で働く分子間相互作用を、化学的接着はボンドと被接着面の構造変化を利用します。

ボンドの種類

1. 木工用ボンド

最も一般的なボンドです。木、紙、布などに使用され、水性のため扱いやすいです。白い液が乾燥して透明になり、よく手芸やDIYでも用いられます。

2. 布用ボンド

布の接着に特化したボンドです。リネンやコットンのような布素材に用いられ、裁縫せずに裾上げが行えます。クラフト用やフェルト用なども販売されています。

3. プラスチック用ボンド

一般的にプラスチックの接着は難しいです。プラスチックには、アクリル、塩ビ、ポリエチレン、ポリプロピレンなどがあり、材質によって性質が違います。プラスチック用ボンドと記載されていても接着する材質に合うか確認が必要です。

4. 硬化剤入りボンド

硬化剤が含まれ、主剤と混合して接着させます。硬化剤が混合された1液タイプと使用時に混合する2液タイプがあります。化学反応により接着するため強力です。ガラス、陶器、金属などの幅広い素材に適しています。

ボンドの選び方

1. 硬化時間

瞬間接着タイプのボンドは短時間で完全に接着部分が硬化します。瞬間タイプは数十秒で、速乾タイプは半日ほどで硬化し、作業の硬化時間を短縮可能です。瞬間タイプは接着後にやり直しできない製品もあり、DIYに慣れていない場合には速乾タイプが向いています。

2. 耐水性

ボンドは一般的に水に弱く、水を使う場所や湿気の多い場所には向いていません。耐水タイプのボンドは雨や水に濡れても接着力を保持できます。ガーデニングアイテムのような屋外用途や水に濡れるコースターに適しています。

3. ノズル

繊細な工作では少しずつ接着剤が塗布できる細口ノズルのボンドが適しています。それに対して家具の修復のような広範囲に塗布する場合には太いノズルのボンドを選択すると効率的に作業ができます。

4. 安全性

水性タイプは手に付いても石鹸やお湯で落とせます。ボンドにホルムアルデヒドのような化学物質を使っていないか確認が必要です。瞬間接着剤は手で固まると落としにくく、衣服のような布に付着すると発熱して火傷する危険性もあります。

参考文献
http://www.bond.co.jp/bond/common/support/pdf/bondbook/bonding_all.pdf
https://www.cemedine.co.jp/basic/index.html

メガネレンチとは

メガネレンチとは、六角ボルトと六角ナットを締めたり緩めたりするための工具です。

棒状のハンドルの両端に六角ボルトまたはナットに適合する開口部分があり、メガネのような形状をしているためメガネレンチと名付けられています。スパナ (SPANNER) はイギリス英語、レンチ (WRENCH) はアメリカ英語で、もともとの意味に差は無く、スパナとレンチの違いは明確に定義されません。

しかしながら、日本では一般的に工具の先端が開いているものをスパナ、先端が閉じているものをレンチと呼びます。先端が開いているスパナと異なり、対象の六角部の全周を掴むことができるよう閉じた形状になっています。その内径は12角形状になっているものが主流です。対象の六角部の対辺寸法に合わせてサイズが決められており、ミリ系とインチ系があります。

メガネレンチの使用用途

メガネレンチは、一般的なDIYから専門的な現場まで、幅広く使われています。メガネレンチは主に六角ボルトやナットを、締めたり緩めたりする時に使用します。機械設備、精密機器、車両、エンジン、建築、家具、DIYなど、あらゆる場面で欠かせない工具です。

メガネレンチは、ボルトやナットと6点で接して力が加わるため、2点で接するスパナよりも大きなトルクをかけることができます。ボルトやナットの上から入れ込むので、ボルトやナットの上にスペースが必要です。メガネレンチが入らない部分のボルトやナットは、スパナなど別の工具を使用します。

メガネ部分からハンドルまで立ち上がる角度をオフセットと言い、メガネレンチにはさまざまなオフセットのものがあります。レンチを振る場所に応じものを使用することで、作業性が向上します。

メガネレンチの原理

メガネレンチは「てこの原理」を利用して、小さい力で大きな力を生み出し、ボルトやナットを締めたり緩めたりします。支点はボルトやナットの中心、力点は手でメガネレンチを持っているところ、作用点は、ボルトやナットとメガネレンチの口部が接する6点の角です。メガネレンチの端の方を持って回すことで、簡単にボルトやナットを締めたり緩めたりできます。

また、メガネレンチは、ボルトやナットと6点で接して力が加わるため、2点で接するスパナよりも大きなトルクをかけることが可能です。

メガネレンチの種類

ボルトやナットを挟む部分を口部、リング状になっている部分サイズを二面幅と呼びます。

1. オフセットタイプ

両端の口部が持ち手から上下に角度がついているメガネレンチです。オフセット角度は15度、45度、60度の3種類があります。

2. ショートタイプ

持ち手の長さがオフセットタイプに比べ、短いタイプのメガネレンチです。狭い場所にあるボルトやナットに使用します。

3. ストレートタイプ

持ち手の部分と口部がオフセットになっていない、真っ直ぐなメガネレンチです。他のタイプでは届かない奥まった場所にあるボルトやナットに使用します。

4. ハーフムーンレンチ

持ち手が半円状に曲がっているメガネレンチです。通常のレンチではアクセスできないボルトやナットに使用します。曲がり方はメーカーによって異なります。

5. シノ付きメガネレンチ

片側にメガネの口部をもち、もう片方には円錐状のシノがあるタイプのレンチです。

6. 片口メガネレンチ

持ち手の片方だけに口部があるメガネレンチです。口部だけに角度がついているため、場所によっては便利です。

7. 曲柄両口メガネレンチ

Sがたメガネレンチとも呼ばれます。持ち手から45度の角度で口部が上下ではなく、左右についています。

8. 打撃メガネレンチ

打撃に耐えられるようにできており、大きな力でボルトやナットを締めたり、錆びついてしまったボルトやナットを緩めたりできるメガネレンチです。通常のメガネレンチは、ハンマーなどで打撃を加えるような耐久性はありません。

メガネレンチの選び方

作業目的にあったメガネレンチを使用することによって、作業効率や安全の向上、仕上がりの正確さの観点において非常に重要です。

1. サイズ

ボルトやナットを挟む部分は固定されているので、ボルトやナットのサイズにあったものを選びます。サイズは直径や半径ではなく、メガネレンチがボルトやナットにはまる「二面の幅」の距離を確認します。

サイズは持ち手に数字で記してあります。基本的に、サイズはメートルで記してありますが、稀にインチのものもあるため注意が必要です。

2. セット

メガネレンチは使用頻度が高いので、複数のサイズのメガネレンチを揃えておくと便利です。

3. 類似品

口径部が開いているスパナがあります。ボルトやナットに横から挟むことができるので、メガネレンチが入らない狭い場所にある場合や、長ねじの途中にあるボルトやナットに使用します。

メガネレンチのその他情報

メガネレンチの使い方

1. まず手でボルトやナットを回して締めます。
2. ボルトやナットが口部の一番奥にしっかりとはまるように当てます。口部はボルトとナットと平行になるようにします。
3. メガネレンチを回し、ボルトやナットを締めていきます。持ち手の端の方を持って回した方が効率よく力が伝わります。

狭い場所でレンチを回す角度が制限される場面では、1回あたり何度 (°) 振ることができるかで、作業性が変わってきます。メガネレンチは、12角で作られている場合がほとんどです。

そのため、30度ずつ掛け替える作業ができるので、30度＋α振ることができれば、継続して作業ができることになります。硬く締まって動かないボルトやナットを緩めたい時は、油をさしてしばらく置いてから回すと良いです。

参考文献
https://blog.f-gear.co.jp/brand/wrenchtrendkouhen/

メタルハライドランプとは

メタルハライドランプ（英語: Metal halide lamp）とは、水銀と金属ハロゲン化物の混合蒸気中の放電を利用したランプのことで、高輝度放電ランプ（HIDランプ）の一種になります。HIDランプには、水銀ランプや高圧ナトリウムランプがありますが、メタルハライドランプは、高い演色性や高い発光効率をもつ特長があります。

なお、水銀に関する「水俣条約」により、2021年以降の水銀ランプの製造、輸出、輸入が禁止になりましたが、メタルハライドランプは、規制対象外になります。そのため、水銀ランプからメタルハライドランプへの置き換えが進んでいます。

メタルハライドランプの使用用途

メタルハライドランプをはじめとするHIDランプは、蛍光灯など一般家庭で用いられるランプと比べて、非常に明るいという特長があります。その中でもメタルハライドランプは、他のHIDランプと比べて発光効率が高く演色性が良いという特長があります。そのため、スポーツ施設、商業施設、展示場、道路など、屋内外の各種施設の照明として用いられています。また、プロジェクタなどの光学機器の光源にも用いられています。

一方で、点灯や再点灯に時間がかかることから、非常灯などに使用することはできません。また、寿命の面からも、近年はLEDに置き換えられることも多くなってきています。

メタルハライドランプの原理

メタルハライドランプは、水銀に金属ハロゲン化物を添加したものを石英ガラス管やセラミックス管などに封入した構造をしています。その中でアーク放電を起こし、金属ハロゲン化物を蒸発させ、さらに高い蒸気圧で金属原子とハロゲン原子に解離させます。その金属原子と電子が衝突することによって、金属固有の波長で発光することを利用しています。金属ハロゲン化物として、ヨウ化ナトリウムやヨウ化スカンジウムといったヨウ化化合物が用いられることが多く、その化合物材料や混合比を最適化することで、演色性を良くしたり、発光効率を高くすることができます。

メタルハライドランプを点灯させ維持するには細かい制御を行う必要があります。点灯開始時には、放電を起こすために、イグナイタを用いて高電圧のパルス波を発生させます。点灯後は、ランプの光を一定に保つために、安定器を用いて周囲温度の変化や経時劣化によらずに一定の電圧と電流を維持するように制御します。

参考文献
https://www.ushio.co.jp/jp/technology/lightedge/199811/100185.html
https://www.jlma.or.jp/tisiki/pdf/guide_hid.pdf
https://electric-facilities.jp/denki3/hid.html

ヤスリとは

ヤスリは、金属や木材やプラスチックやセラミックなどの表面を整えたり形を整えたりするための工具です。刃物や鉋などで削り出した表面の荒れや鋳造品などのザラつきを滑らかにするために使用されます。
一般的には、砥粒を付着させた紙や布、砥粒を金属板などのベースに接着剤で固定されたものが使われます。粒子の大きさによって、粗いものから細かいものまであり、またヤスリには棒状や丸棒状のものもあります。加工する素材や作業内容によりヤスリの種類が異なるので便利です。表面の硬度や粒子の種類や形状で種類が分かれています。

ヤスリの使用用途

1. 金属加工

ヤスリは金属の表面を削ったり磨いたりするために使用されます。金属製品の仕上げをする際に使用されることが多く、表面に残ったざらつきを取り除きます。

2. 木材加工

ヤスリは木材の表面を削ったり磨いたりするために使用されます。木製品の仕上げをする際に使用されることが多く、表面に残った荒れや傷を取り除きます。

3. プラスチック加工

ヤスリはプラスチックの表面を削ったり磨いたりするために使用されます。プラスチック製品の仕上げをする際に使用されることが多く、表面に残った荒れや傷を取り除き、滑らかに仕上げます。

4. セラミック加工

ヤスリはセラミックの表面を削ったり磨いたりするために使用されます。セラミック製品の仕上げをする際に使用されることが多く、表面に残ったざらつきを取り除きます。

5. 陶器・ガラス加工

ヤスリは、陶器やガラスを加工するためにも使用されます。細かな形状を削り出すために使用されることがあります。

ヤスリの種類

ヤスリには様々な種類があります。以下はその一部です。メーカーによって名称が異なる場合があります。

1. フラットヤスリ

平面を磨くのに適したヤスリで、一般的に板状のものが使われます。表面には砥粒が密着しており、力を加えながら滑らかに磨えます。

2. ハンドル付きヤスリ

ハンドルが取り付けられており、持ちやすくなっていて、精密作業に向いており、細かい部分を磨くのに便利です。金属や木材、プラスチックなど様々な素材に対応したタイプがあります。

3. 棒状ヤスリ

細い棒状のヤスリで、細かい部分を磨くのに向いています。丸棒状のものや、角棒状のものがあり、金属、木材、プラスチックなどに対応したタイプがあります。

4. 三角ヤスリ

三角形の形状をしたヤスリで、角の部分で磨くことができます。狭い場所に入りやすく精密作業に向いています。

5. ロータリーヤスリ

ドリルやグラインダーなどの回転式工具に取り付けて使用できます。高速で回転するため効率よく磨けます。金属や木材、プラスチック、セラミックなどに対応したタイプがあります。

6. ダイヤモンドヤスリ

ダイヤモンドを砥粒として使用したヤスリで、非常に硬い素材を磨けます。セラミックやガラスや石材などの加工に使用されます。

7. セラミックヤスリ

セラミック粒子を使用して作られたヤスリで、耐熱性や耐摩耗性に優れています。主に金属以外の素材の加工に使用されます。石材やセラミックや硬質プラスチックやガラスなどの加工に適しています。

ヤスリの原理

ヤスリは、砥粒を固定したベース（紙、布、金属板など）を用いて、加工対象物の表面を摩擦力によって削り取りって形を整える工具です。

砥粒は、ダイヤモンドやシリコンカーバイトやアルミナやセラミックなどの硬質な素材から作られており、異なる種類やサイズの砥粒を用いることで、異なる目的や素材に対応したヤスリを作れるので便利です。

加工対象物の表面にヤスリを押し当てると、砥粒が表面に食い込み、摩擦力によって表面を削り取りるのが，ヤスリの原理です。

ヤスリの目数が細かく、砥粒の大きさが小さいほど、表面のなめらかさや精度が高くなります。一方、砥粒が粗いヤスリは、表面を荒く削ることができます。

また砥粒の向きも重要な要素です。縦方向に砥粒を配置したヤスリは、表面を削り取る力が強く、横方向に砥粒を配置したヤスリは、表面を滑らかに磨き上げる力が強くなります。

ヤスリの使用時には、適切な目数や砥粒の大きさ、砥粒の向きを選ぶことが重要です。また、ヤスリを使用する前には、加工対象物の表面が汚れや油脂などで汚れていないことを確認し、ヤスリの砥粒が詰まらないように、定期的に清掃することも大切です。

ヤスリの特徴

長所

(形状を自由に加工できる)
ヤスリは柔軟性があり、様々な形状に合わせて使い分けられます。加工対象の形状に合わせて適切なヤスリを選ぶことで、細かいところまで綺麗に加工できます。

(切削加工に比べて精度が高い)
ヤスリは切削加工と比べると加工精度が高くて削りすぎることがないため、加工したい箇所を綺麗に仕上げられます。

(粗加工から仕上げ加工まで幅広く使える)
ヤスリは粗加工から仕上げ加工まで幅広い用途に使用できます。荒いヤスリから細かいヤスリまで、加工する素材や目的に合わせて使い分けられます。

(用途に応じた使い分けが可能)
ヤスリには、金属、木材、プラスチック、石材、セラミックスなど、素材に応じたものがあります。適切なヤスリを選ぶことで、より効率的かつ正確に加工できます。

(持ち運びが簡単で手軽に使用できる)
ヤスリは軽量かつコンパクトで、持ち運びが簡単です。また電源を必要としないため、手軽に使用できます。

短所

(精度が落ちることがある)
ヤスリを使って表面を削る際、力加減や角度、方向などによって削り方が変わってしまうことがあります。そのためヤスリを使って表面を均等に削ることは難しく、精度が落ちることがあります。

(手間がかかることがある)
ヤスリで表面を磨く場合、目的に合ったヤスリを選ぶ必要があります。また削り残しを取り除いたり磨き上げたりするために、複数の種類のヤスリを使い分ける必要がある場合は手間がかかることがあります。

(寿命が短いことがある)
ヤスリは使用する度に研磨剤が減っていくため何度も使ううちに砥粒が減り、削りにくくなってしまいます。また金属製のヤスリは錆びやすく、使わない間にも研磨剤が減ってしまうことがあるため、寿命が短いことがあります。

(砥粒が飛び散ることがある)
ヤスリを使って削る際、砥粒が飛び散ることがあります。特に削る材料が硬い場合や、砥粒が細かい場合は、砥粒が目に入ることがあるため注意が必要です。

ヤスリのその他情報

ヤスリには、通常のヤスリ以外にも、エアーヤスリや電動ヤスリなど、様々な種類があります。

エアーヤスリは、圧縮空気を利用して高速回転するヤスリです。主に金属加工や木材加工に用いられます。

電動ヤスリは、電源を利用して回転するヤスリです。電気ドリルやマルチツールなどに取り付けて使用されます。

これらのヤスリは、手動で行うヤスリよりも高速で加工できるため、より効率的な加工が可能です。