月: 2023年10月

ガスバリアとは

ガスバリア (英: Gas Barrier) とは、ガスの透過を防ぐための物質や構造物です。

主に包装材料やチューブ、コーティングなどの形で使用されます。分野としては、食品や医薬品、電子機器などの産業で重要な役割を果たしています。

ガスバリア材料や構造物を使用することで、外部の酸素や湿度などの有害な要因から製品を保護し、品質を維持することが可能です。食品や医薬品など、多くの製品の劣化や変質を防ぐのに役立ちます。製品の寿命を延ばし、長期間にわたって製品の安定性を維持することが可能です。

ただし、材料や構造を選択する際には、対象となるガスや温度条件などが用途に合っているかを確認する必要があります。不適切な材料や設計を選択すると、ガス透過を適切に制御できず、製品の品質や安全性が損なわれる可能性があります。

ガスバリアの使用用途

ガスバリアは様々な場面で活用されています。以下は、ガスバリアが一般的に使用される主要な用途の一例です。

1. 食品

ミルクやヨーグルトなどの乳製品には酸素バリアが必要で、ガスバリアフィルムや包装容器が使われます。また、生鮮食品に対しても酸素の透過を制御し、酸化を防いで鮮度を維持するためにガスバリア包装が使用されることが多いです。これにより、製品の賞味期限を延長し、消費者に新鮮な製品を提供します。

2. 医薬品

医薬品の多くは酸素や湿度に敏感であり、ガスバリア包装によってこれらの要因から製品を保護します。特に安定性の高い薬剤や注射液は、高いガスバリア性能が必要です。医療機器や診断キットなども、ガスバリア保護が不可欠な場合があります。

3. 電子機器

電子機器は湿度や酸素の影響を受けやすいため、ガスバリア包装によって部品を劣化から保護することが重要です。これにより、部品の機能不全を防止することで長寿命を確保します。特に電子機器の輸送や保管において重要な要素の1つです。

4. 化学製品

有害な化学薬品や液体製品は、ガスバリア容器やパッケージングを使用して漏れや腐食を防ぐ場合も多いです。これにより、取り扱いや輸送の安全性を高めることができます。塗料やコーティング材料も酸素や湿度から保護することで、長期間にわたって利用できるようになります。

ガスバリアの原理

ガスバリアの原理は、ガス透過を抑止するための物質や構造物を使用することに基づいています。ガスバリア材料はガス分子の透過を遅らせるために、微細な孔や粒子の隙間を有する物質です。ガス分子はこれらの障壁を通過する際に時間がかかり、ガスの透過を抑止する仕組みです。

通常はポリマーやセラミックス、金属などの材料が使用されます。ポリマーとしてはポリエチレン (PE) や、ポリテトラフルオロエチレン (PTFE) などを使用するのが一般的です。金属材料としては、スズめっきなどを行うことで酸化を防ぎます。

また、ガス分子を自ら吸収することで、対象物の酸化・劣化を防ぐ製品も存在します。これにより、ガス分子は対象物内部に拡散することができず、透過を阻止する仕組みです。材料としては活性炭やゼオライトなどが使用されます。

ガスバリアの性能は、材料の物理的特性や結晶構造などに左右されます。抑止したいガスの構造や圧力に応じて、適切なガスバリア製品を選択することが重要です。

ガスバリアの選び方

ガスバリア材料を選ぶ際、以下の要因を考慮することが重要です。

1. 形状

保護対象物の形状に合ったガスバリア材料を選択する必要があります。フィルムやシート、ホースなどの異なる形状の包装が販売されています。ガスバリアの形状は、対象物の形状に合わせることが重要です。

また、コーティングする場合は既存の材料表面に適用することが可能です。コーティングを用いる際は材料の表面に均一に適用できるかどうかが重要です。

2. 透過度

使用するガスバリア材料のガス透過度を用途に応じて選定する必要があります。特に食品や医薬品の包装などで使用する場合は、高い酸素バリア性能を持つ材料が必要です。材料の酸素透過度は、透過率で評価・表示されることが多いです。

3. 材質

ガスバリアの材質は用途や使用条件に応じて選定します。ポリマー材料を使用する場合はポリエチレンやフッ素樹脂などを使用することが多いです。また、1,000℃を超えるような高温環境では、セラミックスなどのガスバリア材料が使用される場合も多いです。

監修:飛天ジャパン株式会社

ワンタイムパスワードトークンとは

ワンタイムパスワードトークン (英: One-Time Password Token) とは、一度だけ有効なパスワードを使用してセキュリティを向上させるデバイスまたはソフトウェアです。

OTPトークンとも呼ばれ、通常は短い数字列や文字列で構成され、ログインなどの際に使用されます。OTPトークンはこのワンタイムパスワードを生成するためのデバイスやアプリケーションです。

ワンタイムパスワードは一度だけ有効で再利用ができないため、盗難や漏洩からのリスクが低減し、従来の固定パスワードよりもセキュリティ性が高いです。主に多要素認証の一要素として使用されることが多く、アカウントへの不正アクセスをより困難にします。

また、ユーザーが同じパスワードを複数のサービスで使い回すことにより、なりすましの被害が多く発生しております。ワンタイムパスワードは一度しか使用できないためセキュリティを強制的に向上させます。

ワンタイムパスワードトークンの使用用途

ワンタイムパスワードトークンの主要な使用用途は下記の通りです。

1. WebやOSログオンの認証強化

様々なオンライン (Web) サービスやWindowsOSではIDとパスワードを使って自身のアカウントにログインします。ワンタイムパスワード認証を追加することでセキュリティを大幅に向上します。

ワンタイムパスワード認証に対応したWebサービスではハードウェアトークンやスマホアプリで生成したパスワードで認証することでなりすましの被害を未然に防止します。OSログインについても認証ソリューションを導入することで、同様にワンタイムパスワードにて認証強化を実現します。

2. ネットバンキング

ネットバンキングサービスでは、銀行口座のセキュリティを強化するためにワンタイムパスワードトークンが使用されます。

ユーザーがログインや振り込みをする際に、あらかじめ顧客と紐づけを行ったハードウェアトークンやスマホアプリなどで生成したワンタイムパスワードを使用して入力させる仕組みです。このワンタイムパスワードを入力しない限りログインができず、銀行口座への不正なアクセスから顧客を守ることが可能です。

3. 仮想プライベートネットワーク (VPN) 

リモートワークなどで社内ネットにアクセスが必要な場合、VPN接続のセキュリティを強化するためにワンタイムパスワードトークンが使用されます。ユーザーはVPNへのアクセスを試みるとき、ワンタイムパスワードを生成して入力を求める仕組みです。これにより、不正なユーザーがネットワークにアクセスするのを防ぎ、セキュリティを向上させます。

ワンタイムパスワードトークンの原理

ワンタイムパスワードトークンの原理は、数学的なアルゴリズムや暗号学的な手法を使用して一度だけ有効なパスワードを生成する仕組みです。

まずはユーザーまたはデバイスにワンタイムパスワードを生成するための初期シード値またはシークレットキーが割り当てられます。このシード値はランダムな方法で生成され、ユーザーとサーバーなどの認証機関によって共有されます。この初期値を基にワンタイムパスワードを生成する仕組みです。

ワンタイムパスワードトークンは、タイムまたはイベントに基づいて生成されます。タイムベースのトークンは一定の時間 (60秒) 間隔ごとに新しいワンタイムパスワードを生成するアルゴリズムです。イベントベースのトークンはユーザー認証ごとに内部イベントを増加させ、そのイベントに基づいて新しいパスワードを生成します。

ユーザーとサーバは共有シークレットキーと、タイムまたはイベント情報を使用してワンタイムパスワードを生成します。ユーザーとサーバ間で検証するために、タイムやイベントを同期することが必要です。ユーザー側の認証要求に対し、サーバ側で合致を確認後、認証を許可することでセキュリティを強化します。

ワンタイムパスワードトークンの選び方

ワンタイムパスワードトークンを選ぶ際に考慮すべき要因はいくつかあります。以下は、ワンタイムパスワードトークンを選ぶ際に考慮すべき重要な要素です。

1. 種類

ワンタイムパスワードトークンには、ハードウェアトークンとソフトウェアトークンの2種類が存在します。

ハードウェアトークンは物理デバイスとして提供され、通常はキーチェーンやカード形式のデバイスです。物理的な要素のため、トークンが盗難されにくいです。ただし、ソフトウェアトークンに比べてコストがかかることがあります。

ソフトウェアトークンはアプリケーションとして使用されるトークンです。デバイス上にソフトウェアをインストールして使用します。コストが低いことが多い反面、デバイスが盗まれるとセキュリティが脅かされる可能性があります。

2. 信頼性

セキュリティ要件に応じて、トークンのセキュリティ機能を評価することが必要です。特に高度なセキュリティが必要な場合は、国際規格のOATH TOTP (RFC6238) に準拠した信頼性の高いハードウェアトークンで検討することが重要です。

3. 使用感覚

ユーザーがトークンを簡単に使用できるかどうかも重要です。ソフトウェアトークンは多くのユーザーにとって使いやすい必要があります。実際に使う現場での使用感を確認し、ユーザーに有利な方式を選びます。一般的にハードウェアトークンはボタンをクリックするだけで利用できるため、スマホアプリの起動等が必要なソフトウェアトークンより容易に使える傾向があります。

本記事はワンタイムパスワードトークンを製造・販売する飛天ジャパン株式会社様に監修を頂きました。

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監修:飛天ジャパン株式会社

セキュリティキーとは

セキュリティキー (英: Security Key) とは、情報セキュリティやアクセス制御の目的で使用されるデバイスやコードです。

物理的なデバイスまたはソフトウェアベースの証拠品として機能し、単なるパスワードよりも強力な認証要求が可能です。セキュリティキーを持っていない限りはアカウントやシステムへのアクセスが許可されないため、不正アクセスを防ぎ、アカウントのセキュリティを向上させます。

また、セキュリティキーを使用すると、ユーザーは複雑なパスワードを覚える必要がない (パスワードレスの) ため、弱いパスワードや同じパスワードを複数のサービスで再利用するリスクを軽減することが可能です。これにより、セキュリティが向上し、パスワードに関連する問題を減少させます。

ただし、物理的なセキュリティキーを紛失したり、盗まれたりこともあります。紛失や盗難の場合、アカウントへのアクセスを保護するために速やかに対策を講じることが必要です。セキュリティキーを紛失した場合、アカウントの復旧プロセスを知っておくことが重要です。

セキュリティキーの使用用途

セキュリティキーは情報セキュリティを強化し、アクセス制御を確立するために使用されます。

クラウドサービス、クラウド認証基盤

クラウドサービス提供企業やデータストレージサービスでは、ユーザーがアカウントにアクセスするためにセキュリティキーを使用するケースが多いです。

セキュリティキーはクラウド上に保存されたデータへのアクセスを制御し、データの暗号化および保護に寄与します。セキュリティキーがなければアカウントへのアクセスが拒否されるため、データの機密性を保持することが可能です。

セキュリティキーの原理

セキュリティキーの原理は、主に公開鍵暗号学 (PKI) と認証プロセスに基づいています。公開鍵暗号学は、2つの鍵を使用して情報を暗号化および復号化する暗号化方式です。これらの2つの鍵は、公開鍵と秘密鍵と呼ばれます。

ユーザーまたはデバイスごとにセキュリティキーが生成され、ペアの公開鍵と秘密鍵が作成されます。公開鍵は一般的にオンラインで共有され、秘密鍵はユーザーまたはデバイス内部に安全に保存されます。

ユーザーがログインまたはアクセスしようとする際、サービスまたはシステムはセキュリティキーを要求します。これに対し、ユーザーは物理的なセキュリティキーまたはソフトウェアベースのキーを提供します。サービスシステムはセキュリティキーを使用してランダムな暗号データを生成し、秘密鍵を使用して復号化を試みることで暗号を検証する仕組みです。

セキュリティキーの種類

キュリティキーの主な種類は下記の通りです。

1. 多要素認証キー

複数の認証要素を組み合わせてアカウントのセキュリティを強化するセキュリティキー (FIDOセキュリティキー等) です。2要素以上 (所持、記憶) が使用されます。パスワードに加えて、ワンタイムパスワードをメールアドレスに送信する方式などがあります。

2. 生体認証キー

身体的な特徴を元に生成される生体認証キーは、ユーザーの生体情報を使用して認証を行うため、セキュリティ強度が高いです。

指紋認証はユーザーの指紋がスキャンされ、認証に使用されます。その他にも顔認証や声紋を使用するセキュリティキーなど、種類は様々です。生体認証キーはパスワードの代替手段 (パスワードレス) として使用され、高い認証セキュリティを有します。

3. USBセキュリティキー

USBセキュリティキーは暗号を内蔵した物理的なデバイスです。このデバイスをユーザーがコンピューターに挿入して使用します。USBセキュリティキーは公開鍵暗号学を基にしており、ログインや認証プロセスで使用されます。

本記事はセキュリティキーを製造・販売する飛天ジャパン株式会社様に監修を頂きました。

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TFT液晶とは

TFT液晶 (英: Thin-Film Transistor Liquid Crystal Display) とは、薄膜トランジスタを使用した液晶ディスプレイです。

ノートパソコンやスマートフォンなどの様々な電子機器で広く利用されている、画面技術の主要な選択肢の一つです。薄膜トランジスタ (TFT) を使用することで多くの画素を制御できることから、モノクロ表示ディスプレイと比較して高い画素数が求められるカラー表示ディスプレイに用いられています。

また、タッチパネルと組み合わせることで、タッチ入力やジェスチャー入力といった直感的な制御を組み込むことができます。

TFT液晶の使用用途

TFT 液晶ディスプレイはその高い解像度やカラー表示ができるなどの利点から、多くの用途で採用されています。大まかな用途としては、完成した製品として販売されるコンシューマ用途と、BtoB 製品や組み込み部品として販売される産業用途に分類できます。以下はTFT 液晶の主要な使用用途の一例です。

1. コンシューマー用途 (製品)

スマートフォン、テレビ、PC、カーナビゲーションシステムなど、一般消費者が小売店で購入できる製品に使用されています。特にハイエンドモデルのスマートフォンには、最新の技術が使われた高精細・高輝度なTFT 液晶ディスプレイが使用されており、最も身近にある最先端の表示デバイスといえます。

2. 産業用途 (製品)

身近な製品では、コンビニエンスストアのコーヒーマシンやATM、航空機の機内エンターテイメントシステムなどに使用されています。一般の目に触れない製品では、医療機器や測定機器、生産設備など、BtoB 製品のディスプレイとして使用されています。

3. 産業用途 (部品)

コンシューマ用途、産業用途の製品の生産に使用される、組み込み部品としてのTFT 液晶ディスプレイです。TFT 液晶モジュール、TFT モジュールなどと呼ばれます。スマートグラスに使用される1 インチ未満の超小型のものから、大型テレビやデジタルサイネージに使用される60 インチを超える製品まで様々な種類があります。最も多い用途はスマートフォン用で、全世界の出荷枚数の約半数を占めます。

TFT液晶の原理

TFT液晶の原理は、液晶と薄膜トランジスタ (TFT) という2つの主要な要素に基づいています。

1. 液晶

図1. カラーTFT 液晶の基本構成

液晶は物体の状態の一つで、液体と固体 (結晶) の間に出現する中間相の一種です。一部の液晶では、電圧を印加すると液晶分子の向きが変化し、それによって光学特性が変化する性質を持つものがあります。液晶ディスプレイでは、この電圧印加により光学特性が変化する性質に偏光板を組み合わせることで、各画素の光の透過や遮断を制御しています。

2. 薄膜トランジスタ (TFT)

図2. 1画素の等価回路

画素を格子状に配置するドットマトリックス方式の液晶ディスプレイの制御方法にはパッシブマトリックス方式とアクティブマトリックス方式がありますが、画素数の多い液晶ディスプレイには、一般的にアクティブマトリックス方式が採用されます。

アクティブマトリックス方式では、格子状に配置される走査線 (ゲート線) とデータ線 (ソース線) の交点にアクティブ素子とコンデンサ、画素電極があり、これらが画素分だけ配置されています。通常、このアクティブ素子には薄膜トランジスタ (TFT) が使われているため、アクティブマトリックス方式の液晶ディスプレイはTFT 液晶ディスプレイと呼ばれます。

画素への印加電圧の制御は、走査線を順に走査することでゲート電圧を制御し、データ線で画素のソースードレイン間のON/OFFを制御することで行われます。TFTがOFFになった後も、コンデンサに蓄えられた電荷により、次の走査まで画素の状態が保持されます。

TFT液晶の選び方

TFT液晶ディスプレイを選ぶ際には、いくつかの重要な要因を考慮する必要があります。以下は選定要素一例です。

1. 画面サイズ

画面サイズは、2.4 インチ、10.1 インチなど、表示エリアの対角線の長さをインチで表現されます。近いインチ数でも、ディスプレイの縦横比によって辺の長さが異なりますので、モジュール外形寸法、表示エリア寸法などとあわせて確認が必要です。

2. 解像度

解像度は画面上の画素数を指し、「QVGA」などのVESA規格や「4K」などの通称、または、「800×600」や「1920×1080」など、「画素数 (横) × 画素数 (縦)」で表現されます。流通している画面サイズと解像度の組み合わせはある程度限られており、一般的に画面サイズが大きくなれば解像度も高くなります。

3. 液晶パネルの種類

通常、15 インチ程度までの比較的小型の液晶パネルには、TN 型またはIPS 型の液晶パネルが使用されます。TN 型と比較して、IPS 型は広い視野角を持ちます。

4. タッチパネル

タッチパネルには大きく分けて、静電容量式と抵抗膜式の2 種類があります。スマートフォンでは静電容量式が、ATM では抵抗膜式が使用されています。用途にあわせてタッチパネルの有無と種類を選択する必要があります。

5. インターフェース

映像信号の入力インターフェースとしては、RGB、SPI、MIPI、LVDS などが一般的に用いられます。タッチパネルを使用する場合には、そのインターフェースも考慮する必要があります。

表示機器は同一スペックであっても見え方が異なることがあります。選定の際には、実物を確認することが重要です。

テストソケットとは

テストソケット (英: Test Socket) とは、電子デバイスパッケージや半導体デバイスパッケージ (以下、デバイス) の開発過程または出荷前検査でテストするために使用されるツールです。

被測定パッケージのピンアウトに合わせて設計され、ソケットに挿入して必要な接続と測定を確立することができます。これにより、デバイスのテストや開発評価を迅速に行うことが可能です。デバイスの挿抜が簡素で、基板にはんだ付けすることなく開発評価・テストを行うことができます。

テストソケットとデバイスパッケージは、プローブと呼ばれる電極によって接続します。デバイスパッケージのピンとプローブが接触することで、回路が接続される仕組みです。プローブの配置などはソケットによって異なり、用途に応じてさまざまな種類が販売されています。

テストソケットの使用用途

テストソケットの主要な使用用途は、デバイスパッケージの量産テストや評価開発テストです。

量産テストはデバイスの動作と性能を評価し、不良を検出するために行われます。テストソケットはデバイスを挿入しピンへ接触することによって、デバイスのテストを実行するためのツールです。テストソケットを使用することで大量のICを効率的にテストし、不良品を特定できます。このプロセスは品質管理の重要な工程であり、製品の信頼性を確保するために不可欠です。

評価開発テストは、デバイスパッケージを開発する際の性能試験です。開発時点で、半導体チップ等が最終パッケージに加工されます。この形状で正常に動作するか必要な特性が得られるか、開発時点で簡易的に確認する必要があります。基板へ直接実装せずにテストソケットを用いて評価開発を行い特性や動作の確認などを行います。

デバイスパッケージの評価項目

双方ともデバイスパッケージのテストにおいて使用されます。また、テスト時にテストソケットを使用して実施される項目の一例は以下です。

1. ピン配置評価
パッケージ内のピン配置が設計と一致しているかを確認します。また、外観によってパッケージに傷がないかなども確認することが重要です。

2. 電気的特性評価
電圧や電流、周波数特性を測定し、規定値内であることを評価します。絶縁抵抗などを測定・評価する場合も多いです。

3. 機械的評価
デバイスの耐衝撃性や振動への影響など、機械的な評価を実施します。

3. 温度評価
一部の用途ではデバイスの温度特性を評価する必要があります。自動車や航空機に使用される場合がその一例です。テストソケットを使用して、高温環境でデバイスの動作をテストします。

テストソケットの原理

テストソケットの原理は電子デバイスやICの接続およびテストを容易にすることに焦点を当てています。テストソケットは特定のICやデバイスのピンアウトに対応するように設計されており、ICのピンアウト情報を基にテストソケットのコンタクトが配置されます。これにより、ICの各ピンとテストソケットの接続が確立される仕組みです。

テスト用途のため、被測定デバイスを簡単に挿入および取り外すことができるように設計されています。これにより、異なる被測定デバイスを同じテストソケットでテストでき、迅速なテストおよびデバッグが可能です。各ピンにおいて信号を伝達するための役割を果たし、被測定デバイス内部の信号を外部テスト機器に接続することが可能です。

製品によっては、異なるICや半導体デバイスに対応できるようにカスタマイズできることがあります。特定のICパッケージに合わせてピンアウトを変更したり、特別な要件に対応するために設計を調整したりすることができる製品も多いです。

テストソケットの種類

テストソケットはコンタクト方式に応じて種類が存在します。以下はテストソケットの種類一例です。

1. プローブピン系

バネをバレル (パイプ) 内部に保持しプランジャーをバレルに鉸めた構造でプランジャーを垂直に動作 (ストローク) させる構造を持つプローブです。ポゴピン、スプリングプローブとも呼ばれます。プローブピンの種類は大別して両端可動型、片端可動型の2種類があります。また、スプリングの実装の仕方により内バネ型、外バネ型などがあります。

2. 板バネ系

各社メーカーにより、独自の構造となりますが、基本的に金属のバネ性を使いストロークさせるか、ゴムなどを用いてストロークさせる構造でプロービングされます。

監修:フリアーシステムズジャパン株式会社

産業用超音波カメラ

産業用超音波カメラとは、圧縮空気の漏れ、真空システムの漏れ、電気の部分放電発生箇所をリアルタイムに可視化するためのツールです。

効率よく漏れ箇所を特定し、省エネ・コスト削減に貢献します。

産業用超音波カメラの使用用途

圧縮空気の漏れ、真空システムの漏れ、電気の部分放電など、これらはすべて計画外の停止、生産性の低下、電力の消費、および作業者の安全に悪影響を及ぼす可能性が高い問題です。これらの機器の問題を検出するために近年注目されているのが産業用超音波カメラです。

圧縮空気システム (コンプレッサー) を多く使用する製造工場製鉄・製紙・化学などのプロセス工業や食品・飲料などの製造現場に加えて、自動車や航空などの分野では、平均的に30%ものエアーロス (空気漏れ) があると言われています。

これらのエアーロスは従来、集音器のついたマイクとイヤホンや石鹸水などで、漏れの箇所を特定する方法が主流でしたが、これらには経験や勘が必要で、見落としなども多く発生する可能性がありました。産業用超音波カメラは、カメラの電源を入れて対象に向けるだけで、エアー漏れを見える化することができるため、従来のに方法に比べよりも10倍以上のスピードでより精度よく検査を完了することができます。

産業用超音波カメラの原理

配管などからエアが漏れるとき、気体が放出されることにより圧力差から乱流が発生します。

このとき人の耳には聞こえない超音波が発生しています。超音波カメラには多数のマイクセンサーが搭載されており、このセンサーに届く超音波で超音波の発生源 (漏れ) をとらえカメラ映像に発生個所の位置を表示しています。

産業用超音波カメラの構造

気体が小さい穴や隙間を通って高圧側から低圧側に移動する (気体のリークが発生する) ときに、乱流が発生します。この乱流は人間の耳では聞くことのできない超音波を伴っており、超音波カメラについているマイクセンサーで乱流に伴う超音波を検出しています。

産業用超音波カメラは、超音波の音圧やセンサーに到達した時間差などからリーク箇所や漏れ量を算出し、カメラのディスプレイ上にリアルタイムでエア漏れ箇所を表示します。

産業用超音波カメラの選び方

産業用超音波カメラを選ぶ際、押さえるべきポイントは下記の通りです。

1. マイクセンサーの数

超音波カメラは漏れを検知するため多くの高感度超音波センサー (マイク) を持ちます。マイクの数は多いもので124個も搭載されており、マイクセンサーが多いほど小さな音でも正確に漏れ場所を見つけることができます。マイクセンサー数が少ないものは、エア漏れ箇所の誤検知や周囲の騒音ノイズによる影響を受けやすく、作業効率に影響します。

2. 漏れ量・損失コストの数値化

工場の省エネは「2050年カーボンニュートラル宣言」から、日本国内でもCO₂削減への取組みが急務になっています。産業用超音波カメラには、リアルタイムで対象機器の電力量や距離を入力すると漏れによって発生する電気代の損失コストがリアルタイムで表示されるものがあります。

エア漏れの特定、それによる損失がどのくらいなのかを見える化し、費用効果を実感できます。また、レポートソフトやアプリを使用することで、報告書に反映することも可能です。

3. 片手操作の可否

製造現場では作業者の安全管理を支援する機器は不可欠です。両手が塞がっていては、安全面でのリスクが高くなります。超音波カメラを選ぶ際は片手操作ができることも大事な選定ポイントです。片手操作が可能であれば、作業員が現場での安全管理を行いやすく、周りの状況を把握しながらの作業が可能です。また、長時間の作業には作業員に負担の掛りづらい軽量な機器を選ぶことも大切です。

4. 交換可能なバッテリー

着脱式のバッテリーを採用しているのか、予備バッテリーが搭載されているかによって作業の手間が大きく異なります。予備バッテリーがある場合は、長時間の活動の際でも本体での充電を待つことなくバッテリーの差し替えだけで継続して使用できるというメリットがあります。

5. マシンラーニングによる自動調節

現場ではエア漏れ以外にも様々な音が発生しており、このような現場で、カメラを構えながらエア漏れを見つけるために機器の細かい調整を行うことは測定者にとって大きなストレスです。

しかし、マシーンラーニングによりAI搭載でカメラが自動で波長域を調整してくれるタイプの超音波カメラであれば、エア漏れによって発生する音のプロファイルを機器自身に学習させているため、作業者が周波数などの調整や設定を行う必要がなくリークの発見に集中することができます。短い時間で、効率よくエア漏れだけを検知するには、操作の簡単さも重要なポイントです。

産業用超音波カメラのその他情報

産業用超音波カメラの導入効果

産業用超音波カメラを導入すると、下記のような効果が期待できます。

• 圧縮空気の漏れ検出時間の削減
• エネルギーコスト削減
• 空気圧力の適切維持、故障修理の作業の有効性確認
• 生産ラインの信頼性改善
• 空圧機器予算の最適化 (設備投資の削減) 

本記事は産業用超音波カメラを製造・販売するフリアーシステムズジャパン株式会社様に監修を頂きました。

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産業用音響カメラとは

産業用音響カメラとは、カメラの周囲に複数個のマイクを配置し、視覚では捉えにくい配管からの空気漏れなどを音で捉えて見える化する観察機器です。

工場のパイプラインからの気体の漏れや稼働設備からの異音の発生などは、問題個所を視覚的に探すよりも、音を頼りに探した方が発見しやすい場合が多くあります。産業用音響カメラはカメラとマイクを組み合わせて問題個所を探す機器です。

カメラのレンズの周囲に配置された複数のマイクが、音の発生源を探し出し、その場所をカメラのモニター画面上に色や形で表現します。

産業用音響カメラの使用用途

工場や社会インフラの設備は、何か不具合が発生した際に異音を発生することがよくあります。産業用音響カメラは、設備の不具合場所の探索や、日常の保守点検で使用されています。

例えば多くの工場では、圧縮空気を機械を駆動するために使用しています。しかし、圧縮空気の配管からは空気漏れが頻繁に起こります。空気漏れを、漏れ量が大きくならない早期に発見できれば、設備の停止を防ぎ、エネルギーコストを抑えることが可能です。

しかし、稼働中の工場内では様々な音に包まれています。音のフィルタリング機能を持った産業用音響カメラは、騒音の中でも空気漏れの音を捉えることができます。同じように、工場では真空漏れや各種ガスの配管系統からのガス漏れなどを検出することにも使用されます。

電気関係では、高電圧の電気を送る鉄塔の上部についているがいしから発生する音や、高電圧設備の発生する部分放電音を産業用音響カメラで捉えて解析することで、設備の劣化状態を知ることができ、そのデータは予防保全に活用されています。

また、産業用音響カメラは自動車、電車、飛行機や、風力タービンなどの開発過程で、これらのものが発生する騒音を低減する目的で、開発用機器としても使用されています。

産業用音響カメラの原理

産業用音響カメラは光学カメラがとらえた画像に、マイクが探索した音の発生源の情報を重ね合わせることで、音源を見える化します。

1. 産業用音響カメラの形

産業用音響カメラは、スマートフォンに使われているのと同様の小型のカメラのレンズが平板の上についています。レンズの周囲を数十個から百数十個程度の小型のマイクが囲んでいます。カメラ全体の形状は、ハンディカムのようなレコーダー一体型ビデオカメラに似たものもあれば、タブレットPCに持ち手が付いたような物もあります。レンズの反対側には、モニター画面があり、タッチパネルや周辺のスイッチでカメラを操作します。

2. 産業用音響カメラによる音源の特定

カメラを観察したい方向に向けると、その方向の映像が映し出されます。カメラの周囲に配置された複数のマイクが音を捉えて、それぞれのマイクに入って来る音の時間的な僅かなずれ、即ち音の位相のずれから音の伝わって来る方向を算出します。

カメラの映像に、音源の方向をグラフィック化して重ね合わせることで、そこにある対象物から音の発生個所が特定可能です。

産業用音響カメラが使用される現場の多くは、様々な騒音に包まれています。産業用音響カメラは検出対象とする事象と発生する音の周波数の関係に着目して、検出する音の周波数帯を限定したものや、フィルタリング機能を備えたものがあります。

例えば、工場内でコンプレッサーから送られてくる圧縮空気が途中の配管のつなぎ目などでエアー漏れを起こした場合、その音は30kHz～50kHzの超音波を発生することが知られています。その付近の周波数帯に絞って音の発生の有無を調べることで、配管からのエアー漏れを検査することが可能です。

産業用音響カメラの選び方

産業用音響カメラは、視覚よりも音で捉えやすい設備・機械の異常を早期に発見するのに有効なツールです。しかし、測定環境や、測定対象の音源は様々で、観察方法も異なります。

例えば配管のエアー漏れ箇所を探す場合や、電源設備の異音を探す場合等の音源の違いがあります。また、高い鉄塔の上にある高電圧のがいしの発生する音を地上から観測したい場合もあります。さらに、産業用音響カメラを一か所に据え付けて、定点観測を行う場合もあります。

これに対して、産業用音響カメラは特定の使い方に最適化したカメラが販売されており、ある程度の汎用性を持たせたカメラもあります。産業用音響カメラの選択の際には、具体的な使用目的と使用環境を考慮して、それに合致した特徴を有した産業用音響カメラを探し出すことが大切です。