月: 2023年7月

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Lithium-Ionen-Kondensator

Was ist ein Lithium-Ionen-Kondensator?

Ein Lithium-Ionen-Kondensator ist ein Energiespeicher, der die Eigenschaften eines elektrischen Doppelschichtkondensators und einer Lithium-Ionen-Batterie kombiniert, abgekürzt LiC (Lithium-Ionen-Condensator); er unterscheidet sich von einer LiB (Lithium-Ionen-Batterie).

Im Vergleich zum elektrischen Doppelschichtkondensator (EDLC) haben LICs eine höhere Energiedichte und eine höhere Leistungsdichte als Lithium-Ionen-Batterien. Aufgrund dieser unterschiedlichen Eigenschaften werden sie je nach Anwendung unterschieden.

Anwendungen von Lithium-Ionen-Kondensatoren

Lithium-Ionen-Kondensatoren sind Energiespeichermaterialien mit hoher Energie- und Leistungsdichte sowie ausgezeichneter Sicherheit und Haltbarkeit. Sie werden voraussichtlich Lithium-Ionen-Batterien in Bereichen ersetzen, die eine hohe Leistung erfordern und für die Lithium-Ionen-Batterien nicht geeignet sind. Sie können auch in Situationen eingesetzt werden, in denen eine hohe Energiedichte erforderlich ist, die elektrische Doppelschichtkondensatoren nicht bieten sowie in Anwendungen, in denen hohe Temperaturen und hohe Spannungen auftreten.

Sie zeichnen sich durch hervorragende Schnelllade- und Entladeeigenschaften, hohe Temperaturbeständigkeit, Langlebigkeit und Zuverlässigkeit aus und können sicher gehandhabt werden. Da sie auch nach wiederholtem Auf- und Entladen lange Zeit stabil arbeiten, werden sie für eine Vielzahl von Anwendungen in Betracht gezogen, z. B. für die Stromerzeugung aus Photovoltaik und Windkraft, für Geräte zur Kompensation von Spannungsabfällen, für Industriemaschinen sowie für Anwendungen im Verkehr und in Fahrzeugen.

Lithium-Ionen-Kondensatoren wurden auch als Stromquelle für Elektrofahrzeuge in Betracht gezogen, aber ihre Energiedichte ist geringer als die von Lithium-Ionen-Batterien und sie haben eine geringere Reichweite, weshalb Lithium-Ionen-Batterien hauptsächlich in Elektrofahrzeugen eingesetzt werden. Im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien sind Lithium-Ionen-Kondensatoren jedoch in Bezug auf schnelles Laden und Entladen überlegen, weshalb sie für den Einsatz in Fahrzeugen mit festem Streckenverlauf, wie Straßenbahnen und Bussen, in Betracht gezogen werden, wo sie an Haltestellen und Bahnhöfen aufgeladen werden und die Energie für die Fahrt gespeichert wird.

Funktionsweise des Lithium-Ionen-Kondensators

Ein Lithium-Ionen-Kondensator besteht aus einer Zelle, einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode und einem Elektrolyten und kann durch Adsorption und Desorption von Lithium-Ionen im Elektrolyten an der positiven und negativen Elektrode wiederholt geladen und entladen werden. Wird an einen Lithium-Ionen-Kondensator Spannung angelegt, werden Lithium-Ionen an der negativen Elektrode und Anionen an der positiven Elektrode physikalisch adsorbiert.

Bei der Entladung aus diesem Zustand werden die Lithiumionen an der Anode desorbiert und an der Kathode werden die Lithiumionen adsorbiert, nachdem die Anionen desorbiert wurden. Beim Laden und Entladen nutzt die positive Elektrode die physikalische Adsorption und Desorption, wie bei einem elektrischen Doppelschichtkondensator, während die negative Elektrode die Adsorption und Desorption von Lithiumionen mit chemischen Reaktionen nutzt, wie bei einer Lithium-Ionen-Sekundärbatterie.

Lithium-Ionen-Kondensatoren erfordern höhere Zellspannungen, um die Energiedichte zu erhöhen. Dies liegt daran, dass die gespeicherte Energiemenge als E = CV2/2 (C: Kapazität, V: Zellspannung) ausgedrückt wird. Die Spannung ist die Potenzialdifferenz zwischen dem positiven und dem negativen Elektrodenpotenzial. Eine Erhöhung des positiven Elektrodenpotenzials führt jedoch zu einer oxidativen Zersetzung des Materials, weshalb bei Lithium-Ionen-Kondensatoren die negative Elektrode bereits bei der Herstellung mit Lithium dotiert wird, um das negative Elektrodenpotenzial zu senken und die Potenzialdifferenz beim Laden zu erhöhen.

Aufbau eines Lithium-Ionen-Kondensators

Ein Kondensator besteht hauptsächlich aus einer Zelle, einer positiven Elektrode, einer negativen Elektrode, einem Elektrolyt und einem Separator. In Lithium-Ionen-Kondensatoren wird Aktivkohle als aktives Material für die positive Elektrode verwendet, während das aktive Material für die negative Elektrode eine kleine spezifische Oberfläche hat, ähnlich wie bei Lithium-Ionen-Batterien.

Verwendet werden Kohlenstoffmaterialien wie Hartkohle, die mit Lithium-Ionen dotiert werden können. Aluminium wird für die positive Elektrode und Kupfer für die Stromabnehmer der negativen Elektrode verwendet, die jedoch porös sind, da sie für die Lithiumdotierung im unten beschriebenen Herstellungsverfahren von Lithiumionen durchdrungen werden müssen.

Als Elektrolyt wird in der Regel ein organischer Elektrolyt verwendet, der durch Auflösen von Lithiumsalzen wie LiBF4 (Lithiumtetrafluorborat) und LiPF6 (Lithiumhexafluorphosphat) in einem organischen Lösungsmittel hergestellt wird. Es werden Separatoren mit hervorragender Lithiumionendurchlässigkeit und Elektrolytimprägnierung verwendet.

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Presse

Was ist eine Presse?

Eine Presse ist eine Maschine, die Materialien oder Zutaten durch Quetschen extrahiert oder formt und eine Presse, die zur Druckverarbeitung geeignet ist.

Es gibt verschiedene Systeme, darunter manuelle, motorbetriebene und hydraulisch angetriebene Systeme. Verschiedene Antriebssysteme bieten unterschiedliche Presskräfte und Gerätegrößen, so dass es wichtig ist, das richtige Gerät für die jeweilige Anwendung auszuwählen.

Pressen eignen sich zur Gewinnung von konzentrierten Bestandteilen durch Pressen von Materialien und werden in einer Vielzahl von Branchen eingesetzt, darunter in der Lebensmittelindustrie, der chemischen Industrie und der pharmazeutischen Industrie.

Pressen zeichnen sich durch ihre hohe Presskraft aus, die eine effiziente Extraktion ermöglicht. Die Maschinen selbst sind kompakt, so dass sie sich für viele Anwendungen eignen und gleichzeitig Platz sparen.

Anwendungen von Pressen

Die Hauptanwendungsbereiche für Pressen liegen in der Lebensmittel-, Landwirtschafts-, Fischverarbeitungs-, Chemie- und Pharmaindustrie.

1. Lebensmittelindustrie

In der Lebensmittelindustrie werden Pressen zur Entsaftung von Obst und Gemüse sowie zur Extraktion von Likörbestandteilen eingesetzt. Sie eignen sich auch für die Herstellung von pastenartigen Bohnenmus.

2. Landwirtschaft

In der Landwirtschaft werden sie zur Verarbeitung von landwirtschaftlichen Erzeugnissen zu Paste und zur Ölgewinnung eingesetzt, insbesondere im Kaltpressverfahren, das sich durch die Fähigkeit zur Gewinnung von hochwertigem Öl auszeichnet.

3. Verarbeitung von Meeresfrüchten

Im Sektor der Verarbeitung von Meeresfrüchten hilft sie bei der Gewinnung von Extrakten aus Algen und Fischen.

4. Chemie- und Pharmasektor

In der chemischen und pharmazeutischen Industrie werden die Pressen zur Gewinnung von Inhaltsstoffen für Medikamente, gesunde Lebensmittel und Kosmetika eingesetzt. Komprimierungsmaschinen werden auch in Entwässerungsprozessen für andere Zwecke als die Extraktion eingesetzt.

Funktionsweise der Pressen

Eine Presse ist eine Maschine, die mit Hilfe von Druck eine Paste aus dem Material herstellt, Extrakte extrahiert und entwässert. Verschiedene Arten von Pressen wie manuelle, hydraulische, pneumatische, motorgetriebene, Schrauben- und Kältepressen bieten je nach ihren Eigenschaften und ihrem Anwendungsbereich unterschiedliche Vorteile.

Manuelle Pressen zum Beispiel sind weniger leistungsfähig, können aber einfach für kleine Materialmengen verwendet werden. Sie zeichnen sich dadurch aus, dass sie häufig in Haushalten und Kleinbetrieben eingesetzt werden.

Hydraulische Pressen hingegen zeichnen sich dadurch aus, dass beim Pressvorgang keine Wärme entsteht und die Lebensmittel daher weniger schnell verderben. Sie eignen sich daher für den Einsatz im Lebensmittelbereich und sind die bevorzugte Methode zur Herstellung hochwertiger Produkte.

Arten von Pressen

Es gibt fünf Haupttypen von Pressen: manuelle, hydraulische, pneumatische, Schnecken- und Kaltpressen. Es ist wichtig, die Merkmale der einzelnen Typen und den Anwendungsbereich zu kennen, um die am besten geeignete Maschine auszuwählen:

1. Manuelle Pressen

Manuelle Pressen sind Maschinen, bei denen der Bediener direkt Kraft aufwendet, um eine Pressung zu erzeugen. Handpressen haben eine geringe Kraft, können aber problemlos für kleine Materialmengen verwendet werden. Sie eignen sich für den Heimgebrauch und für kleinere gewerbliche Anwendungen.

2. Hydraulische Pressen

Hydraulische Pressen sind Maschinen, bei denen der Pressvorgang mit Hilfe von Hydraulikzylindern durchgeführt wird. Während des Pressvorgangs wird keine Wärme erzeugt, was den Verderb der Lebensmittel verringert. Sie sind die bevorzugte Methode zur Herstellung hochwertiger Produkte und werden häufig in der Lebensmittel- und Chemieindustrie eingesetzt.

3. Pneumatische Pressen

Pneumatische Pressen sind Maschinen, die mit Druckluft pressen. Wie hydraulische Komprimierungsmaschinen erzeugen sie weniger Wärme und sind daher für die Verarbeitung von Lebensmitteln und Chemikalien geeignet.

Außerdem sind sie einfacher zu installieren und zu warten als hydraulische Pressen.

4. Schneckenpressen

Schneckenpressen verwenden eine rotierende Schraube, um das Material zu pressen. Da das Material kontinuierlich verarbeitet werden kann, können große Materialmengen effizient gepresst werden. Sie eignen sich für viele Anwendungen, wie z. B. die Ölgewinnung in der Lebensmittelindustrie und der Landwirtschaft.

5. Kaltpressen

Kaltpressen sind Maschinen, die Materialien bei niedrigen Temperaturen pressen können. Allgemeine Pressen neigen dazu, Wärme zu erzeugen und es gibt manchmal Bedenken hinsichtlich einer Qualitätsverschlechterung aufgrund von Wärme. Kaltpressen minimieren die hitzebedingte Verschlechterung und werden daher in Branchen eingesetzt, die hohe Qualitätsanforderungen stellen.

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Piezoelektrischer Aktor

Was ist ein piezoelektrischer Aktor?

Ein piezoelektrischer Aktor ist ein Aktortyp, der piezoelektrische Elemente verwendet, um elektrische Energie, z. B. die von einem IC oder einem anderen Gerät ausgegebene Spannung, in physikalische Bewegungsenergie, z. B. eine lineare Bewegung oder Verformung, umzuwandeln.

Durch die Verwendung eingebauter piezoelektrischer Elemente, auch Piezoelemente genannt, kann elektrische Energie in physikalische mechanische Energie umgewandelt werden. Piezoelektrische Aktoren nutzen im Allgemeinen die Verformung von piezoelektrischen Keramiken, so dass sie im Vergleich zu anderen Aktoren keine elektromagnetischen Geräusche erzeugen und sich durch ihre extrem hohe Präzision und schnelle Reaktionsgeschwindigkeit auszeichnen.

Ein weiteres wichtiges Merkmal ist, dass sie keine Spulen für den Antrieb benötigen und kompakt gebaut werden können. Aufgrund ihres geringen Stromverbrauchs werden piezoelektrische Aktoren in Präzisionsgeräten wie Digitalkameras und mobilen Endgeräten eingesetzt, wo eine Miniaturisierung erforderlich ist.

Anwendungen für piezoelektrische Aktoren

Piezoelektrische Aktoren werden von Industrieprodukten bis hin zu gewöhnlichen Elektrogeräten eingesetzt, insbesondere in Präzisionsgeräten. Sie werden in einem breiten Spektrum von Anwendungen eingesetzt und profitieren von Merkmalen wie der Möglichkeit der Miniaturisierung, der hohen Ansprechgeschwindigkeit und dem geringen Stromverbrauch.

Konkrete Beispiele für Produktanwendungen sind Präzisionsgeräte wie Spiegelreflexkameras, Speichermedien wie Festplattenlaufwerke, Tintenstrahldrucker, medizinische Geräte und Industrieprodukte.

Funktionsweise der piezoelektrischen Aktoren

Die Funktionsweise der piezoelektrischen Aktoren liegt in der Nutzung eines physikalischen Phänomens, das als inverser piezoelektrischer Effekt bekannt ist, bei dem eine Kraft oder Verzerrung durch Anlegen eines elektrischen Feldes an einen Kristall erzeugt wird, was eine Eigenschaft piezoelektrischer Materialien ist, und in der Nutzung der präzisen Verschiebung piezoelektrischer Materialien als mechanische Komponenten durch elektrische Steuerung.

Die in Piezoelektrischen Aktoren verwendeten piezoelektrischen Keramiken sind technisch so konzipiert, dass mit Hilfe des inversen piezoelektrischen Effekts große Auslenkungen mit einer kleinen Ansteuerspannung erreicht werden können. Insbesondere kann durch die Verringerung der Dicke des Keramiksubstrats die Antriebsspannung des Piezoelektrischen Aktors auf eine relativ geringe Spannung reduziert werden.

Weitere Informationen zu piezoelektrischen Aktoren

1. Vergleich mit elektromagnetischen Aktoren

Elektromagnetische Aktoren sind herkömmlich verwendete Aktoren, die jedoch im Vergleich zu piezoelektrischen Aktoren folgende Vorteile aufweisen:

  • Es können große Auslenkungen sichergestellt werden.
  • Eine niedrigere Antriebsspannung kann leicht erreicht werden.

Elektromagnetische Aktoren benötigen jedoch elektromagnetische Spulen, was ihre Miniaturisierung erschwert, und sie können in Bezug auf die Auslenkungsgenauigkeit, die Steuerbarkeit und den geringen Stromverbrauch als Aktoren nicht mit piezoelektrischen Aktoren mithalten. Gegenwärtig werden elektromagnetische Aktoren in den mechanischen Teilen herkömmlicher, relativ großer Industrieprodukte und Ausrüstungssysteme eingesetzt, während piezoelektrische Aktoren in Bereichen verwendet werden, in denen Präzision, Kompaktheit und geringer Stromverbrauch wichtig sind.

2. Hysterese piezoelektrischer Aktoren

Piezoelektrische Aktoren können prinzipiell bis in den Nanobereich hinein gesteuert werden, haben jedoch ein Problem, das als Hysterese (historisches Phänomen) bezeichnet wird. Unter Hysterese versteht man das Phänomen, dass die Auslenkung des Aktors (= Hubvolumen) nicht perfekt proportional zur Steuerspannung ist.

Bei piezoelektrischen Aktoren ist der Hubbetrag im Verhältnis zur angelegten Spannung gekrümmt, und die Kurven stimmen nicht überein, wenn die angelegte Spannung erhöht und gesenkt wird. Um dies zu kompensieren, muss ein externer, hochpräziser Positionierungsmechanismus (z. B. Dehnungsmessstreifen) verwendet werden. Es gibt eine Reihe von Präzisionsbauteilen, die Positionsrückmeldungen von Dehnungsmessstreifen zusammen mit ASICs verwenden, um den Hubbetrag mit hoher Präzision zu steuern.

3. Entwicklung von Energy-Harvesting-Anwendungen

Piezoelektrische Elemente werden auch für die Entwicklung von Anwendungen zur Energiegewinnung in Betracht gezogen, bei denen elektrische Energie wie z. B. Spannung aus mechanischer Verschiebung erzeugt wird. Aufgrund des wachsenden Interesses an Umweltfragen, das durch die jüngsten SDGs zum Ausdruck kommt, werden Forschungs- und Entwicklungsarbeiten durchgeführt, um Anwendungen für die Energieerzeugung durch mechanische Verschiebung und Vibration zu untersuchen, die auf piezoelektrischen Aktoren auf der Grundlage von piezoelektrischen Elementen angewendet werden.

Diese Technologie wird als Energy Harvesting (umweltfreundliche Energieerzeugung) bezeichnet, und neben der Schwingungsenergie finden auch Licht, Wärme und elektromagnetische Wellen Beachtung. Die Schwingungsenergieerzeugung wird auch für drahtlose Kommunikationsetiketten und andere Anwendungen entwickelt, bei denen piezoelektrische Aktoren zum Einsatz kommen.

Ｘ線手荷物検査装置

X線手荷物検査装置とは

X線手荷物検査装置 (英: X-ray baggage screening system) とは、航空機や鉄道駅、公共施設などで使用されるセキュリティ機器の一種です。

旅客や荷物の安全性を確保するために使用され、荷物の内部を非破壊的に検査し、荷物内部の異常な物体や危険物を検出することができます。荷物はコンベヤーベルトに載せられ、X線ビームによって効率的かつ迅速に大量の荷物を検査します。

手荷物検査において爆発物、武器、禁止された液体や物質、またはその他の不正行為を防ぐためにスキャン画像がモニター上に表示され、トレーニングを受けたセキュリティスタッフが画像を解釈し、異常な物体が検出された場合には適切な措置を取ります。

一部の高性能な装置では3D画像を生成し、荷物の内部の構造を詳細に表示し異常な物体をより正確に検出することが可能です。

Ｘ線手荷物検査装置の使用用途

X線手荷物検査装置の主な使用用途は以下の通りです。

1. 航空機セキュリティ

空港での旅客の手荷物検査に使用されます。爆発物や禁止された物質の携帯を防止し、航空機の安全を確保します。

2. 鉄道駅セキュリティ

鉄道駅や地下鉄のセキュリティチェックポイントで使用されます。旅客の荷物をスキャンして、危険物や武器の携帯を防止します。

3. 公共施設セキュリティ

政府機関、公共施設、イベント会場などのセキュリティチェックポイントで使用されます。大規模な集会やイベントのセキュリティを強化するために活用されます。

4. 国境管理

国境検問所や入国審査で使用され、不正な物品の持ち込みを防止します。密輸品や禁止された物質の検出に役立ちます。

5. 刑務所セキュリティ

刑務所や拘置所で使用され、受刑者や来訪者の荷物を検査します。違法な物品や脱獄を防止するための重要なツールです。

Ｘ線手荷物検査装置の原理

X線手荷物検査装置は、X線を用いて荷物内部をスキャンし、異常な物体や危険物の存在を検出することができます。この技術により、爆発物、武器、禁止された物質などの携帯を防止するためのセキュリティ対策が実現されています。

一般的なX線手荷物検査装置の原理は以下の通りです。

1. X線の生成

まず、装置内にはX線管と呼ばれる発光装置があります。X線管は高電圧をかけられた陽極 (アノード) と陰極 (カソード) の間で電子を加速し、その結果としてX線が生成されます。

2. X線ビームの照射

荷物はコンベヤーベルトに載せられ、X線源から放射されたX線ビームが荷物に照射されます。X線は荷物内の物質の密度や種類によって異なる程度で吸収されます。荷物の向こう側には検出器が配置されており、X線を受けた後のビームの強度を測定します。

3. 検出

検出器は光電効果やシンチレーションなどの原理を利用してX線を検出します。検出器からの信号はコンピュータに送られ、画像処理アルゴリズムによって解析されます。コンピュータはX線の吸収情報から荷物内部の構造を再構築し、2Dまたは3Dの画像を生成します。

4. 解析

最終的に生成された画像はモニター上に表示され、訓練を受けたセキュリティスタッフが画像を解析します。異常な物体や危険物の存在を確認するため、スタッフは画像上で異常な形状、密度の変化、不自然な配置などを注意深く調べます。

Ｘ線手荷物検査装置の種類

X線手荷物検査装置の主な種類は以下の通りです。

1. 1次元X線手荷物検査装置

1次元X線手荷物検査装置は、荷物を通過させるコンベヤーベルト上で1つのX線ビームを使用してスキャンします。このタイプの装置は、荷物の大まかな形状や密度の異常を検出するのに適しています。検査速度も速いです。

2. 2次元X線手荷物検査装置

2次元X線手荷物検査装置は、荷物を通過させるコンベヤーベルト上で複数のX線ビームを使用してスキャンします。複数の角度からのスキャンにより、より詳細な荷物の内部構造を表示することができます。

3. 3次元 X線手荷物検査装置

3次元X線手荷物検査装置は、荷物を回転させながら複数の角度からX線スキャンを行い、荷物の内部をより詳細に表示します。これにより、異常な形状や密度の変化をより正確に検出できます。

4. デュアルエネルギーX線手荷物検査装置

デュアルエネルギーX線手荷物検査装置は、複数のエネルギーレベルのX線を検出して荷物をスキャンします。

物質の材質や密度の違いはその物質のＸ線の吸収特性に反映されるため、荷物を通過したＸ線のエネルギーは、密度や材質によって、それぞれ異なります。そこで、複数のエネルギーレベルのX線を検出することで、それぞれの複数の種類の物質の材質や密度の違いをより詳細に捉えることができ、より高い精度で危険物や不正物品を検出します。

これらは一般的なX線手荷物検査装置の種類の一部です。技術の進歩により、より高性能で効率的な装置が開発され続けています。近年では、 画像解像度の向上や 機械学習や人工知能の進歩により、自動識別ができようになりました。また、軽量でコンパクトなデザインが求められ、他のセキュリティシステムと組み合わせて使用されることが増えています。

防災用品

防災用品とは

防災用品とは、地震や台風、大雨などの災害で避難する場合や、ライフラインが途絶えた状態の生活を想定して備えておく用品のことです。

防災用品には、飲料水、食料品、医薬品、防寒具などの緊急持ち出し品の他、ラジオなどの情報収集ツール、懐中電灯を始めとした照明器具、防災頭巾、簡易トイレなど様々なものがあります。また、家庭や職場で用意しておくものと、自治体 (市町村) が防災倉庫、公民館、市町村役場などに保管しておくものがあります。

飲料水と食料品に関しては支援物資の供給が受けられるまでの最低3日分の備蓄が望ましいと言われています。

防災用品の使用用途

防災用品は地震や台風、大雨などの自然災害が発生した際に使用します。

災害発生時は避難所に避難する場合や自宅で待機する場合が多いですが、普段使用している電気、ガス、水道などが自由に使えないことが多いため、防災用品を備えておくと役に立ちます。

防災用品の性質

防災用品には普段の生活の中でも使用できるものがあり、例えばラジオは普段から枕元に置いて聴くことが可能です。懐中電灯は大きな災害発生時でなくても停電時などに使用できます。特にこれらの電気製品には乾電池が使われていますが、乾電池は長期間にわたり機器の中に付けられたままだと液漏れを起こして機能しなくなる可能性があるため、防災用品として備えている電気製品は時折使用し、一定期間ごとに電池を交換することが望ましいです。

また、飲料水や缶詰などの保存食品には賞味期限が設けられています。賞味期限が地数いてきた飲料水や保存食品は、普段の生活の中で消費し、新しいものを防災用品として備蓄することが推奨されます。

防災用品の種類

防災用品には、災害時での使用を想定し、機能やデザインを最適化したものがあります。一方、各家庭で用意する防災専用の用品としては、複合機能を持った懐中電灯、防災頭巾、防災用シュラフ、そして緊急避難用袋などがあります。

1. 災害用トイレ

災害用トイレは、災害時での使用を想定したトイレです。災害発生時に自治体が開設する避難所は、多くの場合学校の体育館や地区ごとの公民館が指定されます。これらの施設にはトイレが備わっていますが、上下水道が機能せずに使えなくなっていたり、避難してくる大勢の人に対して数が不足する場合が想定されます。

トイレは自治体 (市町村) などが用意するもので様々なタイプがあります。組み立て式トイレなどは、普段は防災倉庫などにコンパクトに保存でき、使用時に組み立てて使用します。便器や汚物タンク、ペーパーホルダー等が備わっており、人目を気にせずに使用できます。

2. 懐中電灯

複合機能を持った懐中電灯には、ラジオと一体となっていて避難先での情報収集ができるほか、発電用のハンドルがついているものがあり、電池が切れても使用することができます。さらに、スマホに電気を供給するためのUSB電源端子を備えているものもあります。

3. 防災頭巾

防災頭巾は、避難時に上から落ちて来るガラスやコンクリートの破片や、火の粉から頭と首、肩などを守るもので、スポンジや綿などのクッションを不燃性の外側生地で覆ったものです

4. 防災用シュラフ

防災用シュラフは、内部にアルミ箔やその他の繊維を使って保温機能を備えていて、軽量で且つコンパクトに折りたたむことができます。個人が用意する防災専用の品は、複数の機能をまとめて軽量でコンパクトに保管できるなどの工夫がされており、緊急避難袋での持ち出しに配慮されています。

また、電気自動車やハイブリッド車には、家庭用で使用されている交流100Vの電気のコンセントを備えているものがあり、これらは大規模災害発生時の長時間にわたる停電を想定した防災用品の1つと言えます。

防災用品の選び方

自治体が避難場所のために防災用品を備蓄する場合には、通常は地区毎に定められた防災計画等があり、その計画に沿って防災用品が揃えられています。

各家庭では、住んでいる地域でどのような防災が起こり得るかを考え、家族構成に合わせた防災用品を選択します。主な防災用品としては、前述のものに加え、防寒着 (冬用) 雨具、救急セット (包帯、消毒液、薬品など) 、ゴミ袋、着替え、現金などが挙げられます。

また、必要と思われる防災用品を一通りそろえてリュックサックに入れた防災セットが多種市販されているので、その中から必要なものを選択することもできます。

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Quiet Pressure Washer

What Is a Quiet Pressure Washer?

A quiet pressure washer is a washer that sprays water at high pressure and uses only the force of the water to remove dirt.

Commonly used applications include household use, use in car dealerships, and by cleaning companies for their respective purposes.

Kärcher is well known as a major manufacturer. Today, Kärcher products are readily available through various sales channels, such as large home centers, electronics retailers, and e-commerce sites.

Uses of Quiet Pressure Washers

Quiet pressure washers are used in home applications, car dealerships, and cleaners for their respective uses.

Soundproofed models, in particular, are often used for sites where noise is not desired.

Silent pressure washers can be broadly classified into two types, and it is necessary to select the type that best suits the environment in which it will be used.

The categories are described below:

  • Enclosure Soundproofing Type: Soundproofing function added by enclosure specifications
  • Power Damping Type: Vibration damping performance is added to the power source.

Principle of Quiet Pressure Washers

Quiet pressure washers use “Pascal’s theorem” to create a high-pressure jet of water.

Pascal’s theorem means that in this case, the pressure applied to the water, which is the fluid in the silent pressure washer, is equal everywhere.

The fact that the same pressure is transmitted and equalized everywhere in a stationary fluid as described above is called Pascal’s theorem.

Based on the aforementioned, here is an example of the operating flow in a silent pressure washer:

  1. Water stays in the soundproof high-pressure cleaner without pressure.
  2. Pressure is applied via cylinder. (Pressure = force / area)
  3. The generated pressure, Pha, is transferred to the larger cylinder.
  4. The pressure generated is transmitted to the larger cylinder at the same pressure.
  5. As the fluid in the cylinder is incompressible, the generated force is equally multiplied and the fluid is sprayed.

In the case of quiet pressure washers, the following configuration is used in combination:

  • Trigger Gun: The gun body that is injected with high-pressure water.
  • High-Pressure Hose: Hose connecting the trigger gun to the high-pressure cleaner.
  • Spray Lance: Connected to the trigger gun. The spray lance is used for cleaning hard-to-reach places such as the underside of cars and rain gutters.
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Sheet Lead

What Is a Lead Sheet?

Lead sheet is a thin sheet or sheet of lead product made mainly of lead.

Lead is a very heavy metal with high density and flexibility. Due to these characteristics, Lead Sheet Lead is used in a variety of applications.

It is often used as a soundproofing mat, pulled on the floor, or attached to walls as a soundproofing material. They also have applications in radiation therapy and radiation protection, as they effectively shield radiation.

Since various thicknesses exist for various applications, it is important to use the most appropriate one for each use.

Uses of Lead Sheets

The main uses of Lead Sheet in the home and in research and development facilities are as follows

1. Radiation Shielding

Lead effectively shields radiation and is therefore used in radiation therapy and radiation protection applications. Sheet Lead is sometimes used in X-ray rooms and protective walls in medical and nuclear facilities. 

2. Sound and Vibration Absorption

Due to its high density and flexibility, lead is effective in absorbing sound and vibration. It is sometimes used in acoustic rooms and as a material for vibration control.

Properties of Lead Sheet Lead

Lead, the main component of Lead Sheet, has the following properties

1.High Density

Lead is a very high density metal. Its density is higher than that of other common metals and it is known as a heavy substance. Iron, a well-known metallic material, has a density of 7.87 g/cm^3, while lead has a density of 11.34 g/cm^3. Comparing these figures, we can clearly see that lead has a high density.

2. Flexibility

Lead is a relatively soft metal that can be easily processed and shaped. This flexibility allows Lead Sheet Lead to be cut and shaped into a variety of shapes and forms suitable for specific applications. Because it can be easily deformed by hand, lead is used in weights for fishing lines. 

3. Corrosion Resistance

Lead is resistant to corrosion. This property makes Sheet Lead durable over long periods of time when used in a variety of environments. 

4. High Radiation Shielding Properties

Lead is an effective radiation shielding material.

5. Toxic Properties

Lead is a hazardous substance, especially when exposed to high concentrations over long periods of time. Therefore, adequate safety measures must be taken when handling lead.

Due to these properties, lead is used in a variety of industries and applications, but must be handled properly with attention to its hazardous properties.

Types of Lead Sheet Lead

There are also different types and thicknesses of Lead Sheet for various applications. Typical examples are as follows

1. Lead Sheet Lead for Radiation Shielding

Used for radiation therapy and radiation protection. Thicknesses range from 1.0 mm to over 5.0 mm. 

2. Waterproof Lead Sheet

Used for waterproofing of roofs and exterior walls of buildings. Typical thicknesses range from 1.0 mm to 1.5 mm.

3. Sound Insulation Sheet

Used for acoustic rooms and vibration control. Thickness is about 0.5mm to 1.0mm.

How to Select a Lead Sheet

Lead Sheet is a sheet of lead with various properties. It is important that the thickness of the lead sheet be of the appropriate size to achieve soundproofing.

Generally, the minimum thickness is between 0.5 mm and 1.0 mm. Sheet Lead in this range provides a certain amount of soundproofing for general acoustical rooms and vibration control. For higher soundproofing, an increase in thickness may be considered: lead sheet thicknesses of 1.5 mm or more are expected to provide higher soundproofing performance.

However, thicker Sheet Lead is heavier and may be more difficult to install and handle. The appropriate thickness should be determined by balancing the purpose of soundproofing and ease of handling. Proper installation methods, such as caulking to improve sealing and adhesion, are also important to maximize the effectiveness of the lead sheet.

Since soundproofing measures need to be tailored to individual situations, seeking professional advice can make the measures more effective.

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Infrared Irradiation Device

What Is an Infrared Irradiation Device?

Infrared Irradiation Device

An infrared irradiation device is a device used to irradiate an object or human body with infrared light.

Infrared light is a type of light that is invisible to the eye, has a longer wavelength than visible light, and is detected as heat energy. The device is used in a non-contact manner, so there is no need to touch the object or subject directly.

This makes it possible to measure and inspect objects and the human body in a non-invasive manner. It also allows measurements and inspections to be performed in a short period. Since infrared rays propagate at the speed of light, data can be acquired in real time.

Uses of Infrared Irradiation Devices

Infrared irradiation devices are used in a variety of applications. The following are some examples of uses:

1. Medical Care

Infrared irradiation device technology is used in medicine. Near-infrared rays are said to be able to reach deep into the body, and devices capable of spot irradiation at high power are already being used in medical institutions. During treatment, it is possible to heat only the affected area irradiated by near-infrared rays.

The effect is said to be to improve blood circulation in the painful area and alleviate symptoms. Irradiation of the stellate ganglion in particular is widely used for its effectiveness in improving blood flow. The main feature of this treatment is that it is less burdensome to the patient compared to treatment involving injections.

2. Cameras

Infrared irradiation devices are used to illuminate security cameras and black-and-white cameras. When used in conjunction with an infrared-compatible security camera or black-and-white camera, it is possible to take pictures without being affected by darkness or haze.

However, care must be taken with the infrared irradiation distance, as photography is not possible if the infrared light cannot reach the camera. The irradiation distance listed in the product specifications is often the maximum value, so it is necessary to select a product with a sufficient irradiation distance.

3. Environmental Monitoring

Infrared sensors are often used for environmental monitoring. Infrared spectroscopy is used to detect gas components and pollutants in the atmosphere. Infrared sensors are also sometimes used in earth observation and weather forecasting.

Principle of Infrared Irradiation Devices

The principles of infrared irradiation devices can be divided into the use of thermal radiation, reflection, and spectroscopy.

1. Use of Thermal Radiation

The use of thermal radiation is to measure the infrared radiation that an object radiates in response to its temperature. The higher the temperature, the more infrared energy is radiated. Infrared irradiation devices can detect the infrared radiation emitted from an object and measure its temperature.

2. Use of Reflection

Reflection is used to evaluate the properties and state of an object by irradiating it with infrared light and observing its reflection pattern. The reflectance or absorptance of an object’s surface is related to its chemical composition and surface condition.

3. Use of Spectroscopy

Spectroscopy is a method for measuring the absorption spectrum of a material at different infrared wavelengths. Substances absorb infrared radiation at specific wavelengths and transmit or reflect infrared radiation at other wavelengths. Infrared spectrometers analyze these absorption spectra to identify substances and measure their concentration.

How to Choose an Infrared Irradiation Device

There are many factors to consider when selecting an infrared irradiation device. The following is an example of factors to consider when selecting:

1. Purpose of Application

The specific purpose for which the infrared irradiation device will be used must be clearly defined. In the case of the medical field, medical purposes may vary, such as measurement of body temperature or evaluation of blood flow. It is also important to select products that are harmless to the human body. In the industrial field, select a device suitable for purposes related to the production process, such as temperature monitoring or evaluation of material quality.

2. Measurement Distance and Accuracy

Depending on the size and distance of the object or area to be measured, it is necessary to select a device with an appropriate measuring range or distance range. Measuring an object outside the range may result in inaccurate results.

Also, check the measurement accuracy and resolution of the device according to the required measurement accuracy. Especially when high precision is required for medical or scientific research, it is important to select a device capable of precise measurement.

3. Functions and Operability

The functionality and operability of the instrument are also important factors. Check to see if the instrument has an easy-to-use interface and the necessary functions.

Power supply is also an important factor. For portable equipment, check battery capacity and battery specifications. For fixed-set type, check the power supply voltage and required power capacity before selection.

4. Wavelength Band

The absorption and reflection characteristics of materials differ depending on the wavelength band of infrared radiation. Depending on the application, a specific wavelength band device may be required.

The near-infrared wavelength band is about 0.75 μm to 1.4 μm. It is absorbed by optically transparent materials, but penetrates some semiconductor materials and biological tissues. Applications include measurement of tissue oxygen saturation in medicine and optical communications.

The wavelength range of mid-infrared rays is from 1.4 to 5 μm. It is absorbed by many materials, but some window glass and transparent plastics can penetrate it. It can be applied to material analysis and fire detection.

The wavelength range of far-infrared radiation is from 5 μm to 1,000 μm. It is used to evaluate thermal radiation and material properties. It is applied to thermal imaging and infrared thermography.

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Exposure Meter

What Is a Light Meter?

Exposure Meters

A light meter is a device that numerically measures color using Kelvin (K) as an index for the distribution of wavelengths of light emitted by an object.

Developed in the field of photography, light meters are classified as photographic exposure meters, lighting exposure meters, and other.

Related devices include color luminance meters, which simultaneously measure the luminance of light and the correlated color temperature based on the relationship between the physical properties of color and human perception, and color illuminance meters, which can measure illuminance, which indicates the brightness of irradiated light, RGB chromaticity, and color difference, which is the distance in color space.

Uses of Light Meters

Light meters have a variety of applications in photography, lighting, and digital screens.

They can be used to measure the color temperature of different light sources in photography, for example, sunlight at 5500 K and tungsten light at 3200 K. This information can be used as an index for correction during photography, output, and printing.

Similarly, light meters for lighting can be used to physically measure the color of artificial light sources to help reproduce the natural, inherent colors in sunlight.

It is also applied to white balance and color adjustment in the digital domain.

Principle of Light Meters

Among color thermometers, photographic exposure meters measure color temperature based on two colors (red and blue) from spectral data of multiple wavelengths.

The color temperature can also be measured by the amount of color temperature compensation using a filter on the light source, which uses LB (color temperature conversion) mired (microreciprocal degree) values based on the inverse of the color temperature, CC (Color Compensating) density values, etc.

The LB value is based on the fact that the photographic film will appear redder at lower color temperature settings and bluer at higher color temperatures.

The CC density value is measured from the value required to correct the three primary colors cyan, magenta, and yellow and their complementary colors red, green, and blue for natural color.

A light meter for lighting, also called a color illuminance meter, measures the correlated color temperature, which is the temperature of blackbody radiation that appears to approximate the color of the light source, based on spectral sensitivity as perceived by the human senses.

It is necessary to understand the characteristics of the exposure meter depending on the device, such as the fact that the correlated color temperature cannot represent the color green, and whether it is compatible with LEDs or not, depending on the purpose.

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Heat Resistant Glass Tube

What Is a Heat Resistant Glass Tube?

Heat Resistant Glass Tubes

A heat resistant glass tube is a tubular vessel made of special glass that can withstand high temperatures.

Compared to ordinary glass tubing, heat-resistant glass tubing is characterized by its resistance to thermal expansion. Since thermal expansion can cause glass to break, heat resistant glass tubes are made of heat resistant glass with a low thermal expansion coefficient.

There are several types of heat-resistant glass with different compositions and manufacturing methods, each of which has a different heat resistance temperature. Typical materials include borosilicate glass and quartz glass.

Heat resistant glass tubes have the ability to withstand high temperatures, but there are still limits.

Exposure to excessive temperatures or sudden temperature changes can cause breakage or cracking. When using them, the maximum temperature and temperature change limits recommended by the manufacturer must be observed.

Uses of Heat Resistant Glass Tubes

Heat resistant glass tubes have a variety of uses due to their characteristics.

1. Scientific Experiments

One of the main uses is in glassware for scientific experiments. Among heat-resistant glass types, quartz glass has particularly high heat resistance, with a maximum working temperature of 1,000℃. Quartz glassware is also highly resistant to chemicals, making quartz glassware useful in scientific experiments.

2. Heat-Retaining Containers

Quartz glass is also used as heat-retaining containers to keep hot drinks and liquids warm. Heat resistant glass tubes are often incorporated inside thermal water bottles and thermal pots.

3. Manufacturing

In manufacturing, they are also important in the chemical and pharmaceutical industries. Due to their heat resistance and chemical stability, they are used in a variety of chemical processes and pharmaceutical syntheses.

Principle of Heat Resistant Glass Tubes

When glass is cooled, tension is generated on the glass surface.  Conversely, when it is heated, compressive force is generated, causing it to expand and contract. If this tension or compressive force is greater than the strength of the glass itself, the glass will break.

While glass is resistant to compressive forces, it is weak against tension, so tension is the most common cause of glass breakage. It is known that the tension generated inside glass increases as the coefficient of thermal expansion increases, and heat-resistant glass has a low coefficient of thermal expansion.

Heat-resistant glass has a low coefficient of thermal expansion, which means that the tension generated in the glass is small and the glass is not easily broken even if it is cooled rapidly. Heat resistant glass tubes made of heat resistant glass can withstand rapid changes in temperature.

The composition of glass greatly affects the thermal expansion coefficient. The higher the content of alkali components, such as sodium and potassium will create a higher coefficient of thermal expansion. Heat resistant glass tubes are manufactured with a high content of silicon and boron, the main components of glass, and a low alkali content.

Types of Heat Resistant Glass Tubes

There are several types of heat resistant glass tubes, depending on the material and other factors.

The following are typical types of heat resistant glass tubes:

1. Quartz Glass Tubing

Quartz glass is a special type of glass with high heat resistance and chemical stability. It can withstand very high temperatures, with a heat resistance temperature of about 1,000°C.

Due to its high heat resistance and chemical stability, it is used as a container for chemical reactions and high-temperature processes. It is also used for optical equipment and UV irradiation equipment due to its high UV transmittance.

2. Borosilicate Glass Tubing

This special glass has high heat resistance and impact resistance. It is mainly used for observation windows of furnaces and kilns, glass for furnace doors, and glass doors of fireplaces, which require heat resistance.

Borosilicate glass is resistant to thermal expansion under high temperatures and is relatively resistant to sudden temperature changes. It also has impact resistance and is resistant to breakage.

3. Neoceram Glass Tubing

This special glass has excellent heat resistance and transparency. It is a heat-resistant glass with a maximum operating temperature of about 700°C. Its greatest feature is its high transparency. It is mainly used in situations where observation and measurement are required in high-temperature environments.

Neoceram glass has properties to withstand high temperatures and is also chemically resistant. Its high optical transparency makes it ideal for experiments and process observation at high temperatures. Due to its high transparency, it is often used for glass surfaces in oven ovens and cooking dishes.