月: 2024年3月

監修:エルスピーナヴェインズ株式会社

IoTセンサーとは

IoTセンサーとは、IoT (Internet of Things)と呼ばれるモニタリング・コントロール・センシング技術において用いられている、通信機能を持ったセンサーです。

IoT（Internet of Things）とは、インターネットに接続されたさまざまな物理的なデバイスやオブジェクトが相互に通信し、データを交換する技術のことです。

センシング技術と通信技術を用いて、生産設備や家電製品などをインターネット上で接続し、状況の監視や遠隔操作を行います。IoTセンサーとは、温度・加速度・圧力・光などの各種センシング機能と通信機能を併せ持ったデバイスのことを指します。

IoTセンサーの使用用途

1. 概要

IoTセンサーの用途はさまざまで、「環境モニタリング」「モーションモニター」「位置検知」「開閉検知」などがあります。

環境モニタリングでは、温度、湿度、気圧、照度、などをモニタリングすることができ、居住空間、作業環境や農園などのモニタリングが可能です。モーションモニターでは衝撃、振動などの動きの様子を検知することで、製造現場などの機器稼働状況などをモニタリングすることができます。

位置検知では、対象物と受信機の間の電波強度を計測することで距離を測り、物体の存在検知、近接検知、通過検知を行うことが可能です。開閉検知は、ドアや窓などの開閉状態を検知します。

2. 具体的な利用シーン

産業用途では、工場などにおいてIoTによる設備状況のリアルタイム監視を行うことで、稼働状況の監視、工程管理、異常動作の検知、故障予知を行うことができます。農業分野では、ビニールハウス内の温度、湿度、土壌の水分、照度を遠隔で確認することに利用されています。

また、防災分野では、河川にIoT水位計を設置することで、増水・氾濫の危険検知に役立てられています。一般住宅や、オフィスなどでは、室内の温湿度、ドアの開閉状況の管理が可能です。介護シーンでは、離床センサーや、落下・転倒を検知するセンサーを利用することで、見守りや安全確保などを行うことができます。

IoTセンサーの原理

IoTセンサーのセンサー部分には、金属や半導体素子を用います。これらの素材から得たアナログな情報を電気信号によりデジタル情報に変換して通信を行う装置です。測定対象に合わせて、熱電対やシリコンチップ隔膜など、様々なものが用いられます。

センサー部分から得た情報は、数値データとして収集され、通信機能を介してサーバ・クラウドで監視・管理できるようになります。

IoTセンサーの種類

IoTセンサーは、測定対象に合わせて様々な種類があります。主なものでは、温度、加速度、圧力、距離などが挙げられます。以下に代表的なものを記述します。

1. 温度センサー

温度センサーは、物体や空間の温度を計測します。センサー部位には、熱電対 (異なる金属を溶接したもので、温度変化に伴って電圧・電流が流れる)や、測温抵抗体やサーミスタ、バイメタル、圧力温度計、放射温度計など、様々なものがあります。

2. 加速度センサー

加速度とは、単位時間あたりの速度を表す値です。加速度センサーは、この加速度を測定するセンサーです。対象物体の移動や傾き・振動・衝撃などを検知することができます。静電容量検出方式・ピエゾ抵抗方式・熱検知方式などの主な種類があります。

3. ジャイロセンサー

ジャイロセンサーとは、対象の傾きや角速度を検知する装置です。加速度センサーと似ていますが、ジャイロセンサーでは回転運動を検知することが可能です。

4. 圧力センサー

圧力センサーは、気体や液体の圧力を測ります。シリコンチップでできた隔膜を用いて膜の変形を検出し、電気信号に変換することで圧力を計測します。

5. 光センサー

光センサーは、光の有無や強さを検知する装置です。可視光線、紫外線、赤外線など、光の種類別にセンサーが存在します。

6. 距離センサー

距離センサーは、対象物に光、電波、超音波などを照射して得られる反射を評価して距離に換算し、物体の位置を特定するセンサーです。特に、障害物検知や侵入対策などに活用されています。

本記事はIoTセンサーを製造・販売するエルスピーナヴェインズ株式会社に監修を頂きました。

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監修:エルスピーナヴェインズ株式会社

LPWA機器とは

LPWA機器とは、Low Power Wide Area (LPWA) と呼ばれる、広域無線通信技術を利用するために用いられる機器一般です。

LPWAは、消費電力が小さいことや長距離通信が可能なことが特徴です。周波数帯、通信距離、省電力性、通信速度などの異なる様々な通信規格があります。また、それらの通信規格は、通信事業者が提供する「セルラー系 (ライセンスバンド) 」と呼ばれる種類と、無線局免許が不要な「非セルラー系 (アンライセンスバンド)」と呼ばれる種類に分けられます。

非セルラー系では自由な運用が可能である一方で、基地局の施工・設定、サーバの構築などが必要です。一方、セルラー系では通信料金は発生しますが、通信事業者による既存の基地局を利用することが可能です。LPWA機器とは、こうしたLPWAネットワークを構築するのに必要な機器類(ゲートウェイ、エンドデバイスなど)を指します。

LPWA機器の使用用途

LPWAは一般家庭における家電・スマートホーム化や、産業分野や公共サービスなど、多様なシーンで活用されています。

1. 一般家庭のスマートホーム化

一般家庭におけるLPWAの使用用途では、スマートメーターやスマートロックなどが挙げられます。スマートメーターとは、電気・ガス・水道などの利用量を自動的に遠隔で検針することができるメーターです。また、空調機器、照明機器など各種家電製品を統合制御したり、スマートロックなどを制御することにも用いられています。

2.  トラッキング

LPWAは、人や動物、モノなどの位置情報を追跡するトラッキングにも利用可能です。産業分野においては、物流・輸送管理に用いられています。輸送パレットにLPWAモジュールを装着することで、荷物の紛失を予防することができます。通信距離が長く、国や地域をまたいでも通信可能です。また、動線を可視化できるため、輸送ルートの再検討や効率化にも役立ちます。

また、ウェアラブルデバイスを子供やペットに装着することで、見守りや迷子防止を行うことも可能です。

3. モニタリング

通信距離の長さや消費電力の低さを活かし、LPWAは環境測定センサ(水温・水量・土壌・CO2濃度など)の情報を遠隔で取得することにも使用されている通信技術です。農業のスマート化に活用されている他、危機管理型水位計、マンホール内の水位の監視など自然災害対策で活躍しています。

また、農業分野では農作物の盗難防止にも使用されます。医療分野では、医療機器(CPAP装置など)の遠隔モニタリングに利用することが可能です。

LPWA機器の原理

1. 概要

LPWAとは、Low Power Wide Areaの略ですが、LPWAN(Low Power Wide Area Network)とも呼ばれることもあります。名称の通り、消費電力が低いことと広域・長距離通信が特徴です。種類にもよりますが、低速な狭帯域を利用しているため、最大伝送距離は短いものでも2km以上、長いものでは50kmや100kmにも及びます。

LPWAの伝送速度は小さいものの工場や物流、農業、住居、生活インフラなどのスマート化においては小サイズデータの長距離通信が行われるため、LPWAの最大伝送速度でも十分に機能を果たすことができます。最大伝送速度は非セルラー系で数十~250kbps、セルラー系で200kbpsから1Mbpsほどです。(LPWA以外の最大伝送速度は、LTEは37.5～150Mbps程度、Wi-Fi(IEEE 802.11ac)は1Gbps)

2. ネットワーク構築機器

非セルラー系のLPWAネットワークでは、基地局の施工・設定、サーバの構築などを自前で行う必要があります。ネットワーク構築には

• 使用したいIoT機器/センサーなど
• ゲートウェイ(基地局)
• ネットワークサーバー
• アプリサーバー

です。

セルラー系では、通信事業者の基地局を利用するため、SIMが必要です。通信事業者へ通信料金を支払う必要がありますが、ネットワーク構築を自分で行う必要はありません。接点監視端末などを利用する場合もあります。

LPWA機器の種類

概要

前述の通り、LPWAには様々な通信規格があります。主な非セルラー系の通信規格には、

• LoRaWAN
• Sigfox
• Wi-SUN
• ZETA
• ELTRES

などがあります。また、セルラー系には

• LTE-M
• NB-IoT

があります。下記は代表的な非セルラー系のLPWAの例です。

・LoRaWAN

LoRaWANとは、LoRa Allianceによって仕様策定された規格であるLoRaを使用したオープン無線ネットワークです。非セルラー系であり、920MHz帯の周波数を使用します。通信速度は環境にに依存しますが、50kbps〜250kbps程度です。また、双方向通信が可能です。ユーザーがゲートウェイを設置して自由にネットワークを構築することが可能であるため、山奥や地下など、携帯電話やSigfoxなどの基地局の電波が届かない場所でも利用することができます。

・Sigfox

Sigfox(シグフォックス)はフランスのUnaBiz社が各国のオペレーターを通じて提供している非セルラー系のLPWAネットワークです。920MHz帯を使用し、通信速度は100kbps程度です。

Sigfoxは国ごとに提供する通信事業者を1社に絞っており、日本では京セラコミュニケーションシステム社が回線提供とクラウド提供を行っています。そのため通信に必要な基地局を自分で用意する必要がありません。

本記事はLPWA機器を製造・販売するエルスピーナヴェインズ株式会社に監修を頂きました。

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圧入機とは

圧入機とは、対象物に圧力をかけて押し込むための機械装置です。

一般的には金属部品の組み立てなどにおいて、圧入することで部品同士を固定するために使用されます。一例としては、車の組み立てラインにおいて、ボルトなどを車体に固定するのに使用されることがあります。油圧や空気圧または人力によって圧力をかけ、物体を押し込むことが可能です。

圧入機を使用すると物体を強力に押し込むことができるため、接合部の強度を高めることが可能です。これにより、部品同士がしっかりと固定され、安定した構造を形成します。また、自動製造ラインに組み込むことができる製品も多く、効率的かつ一貫した作業が可能です。

圧入機の使用用途

圧入機は様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 自動車産業

圧入機はエンジン部品の組み立てに広く使用されます。ピストンやクランクシャフトの軸受けなどをエンジンブロックに圧入する際に利用されることが多いです。また、ドアパネルやフレームなどの部品を車体に固定するためにも使用されます。

2. 電子機器産業

電子機器の製造において、基板への部品取り付けに圧入機が使用されます。これにより、基板上の部品同士をしっかりと固定し、信号伝達や電気的な接続状態を確保することが可能です。端子やコネクタなどの取り付けにも圧入機が利用され、接続部分の信頼性を高めています。

3. 家具製造業

家具の製造において、金具や木板の取り付けに圧入機が使用されます。引き出しスライドレールやドアヒンジなどの部品を家具に取り付ける際に利用されることが多いです。これにより、安全な家具を高効率で製造することが可能です。

4. 金属加工業

金属加工業では金属部品の組み立てに圧入機が使用されます。ボルトやナットを金属フレームに圧入して組み立てる際に利用することが可能です。これにより、強固な接合が実現され、機械や機構部品を高効率に製造可能です。

圧入機の原理

圧入機はフレームや圧入ツールなどで構成されていることが多いです。圧入機の基本的な構造は強固なフレームに支えられており、圧入作業中に発生する圧力を受け止めて安定した動作を確保します。また、圧入機には圧入作業を行う専用ツールが取り付けられており、対象物を正確に押し込むための形状やサイズに設計されています。

また、自動で動作する圧入機の場合は、モーターや制御装置が付属します。モーターは圧入作業時に必要な圧力を発生させるために使用される装置です。モーターの動作を制御装置が制御し、圧力や圧入速度、圧入深さなどのパラメータを調整することで正確な圧入作業を実現します。

動作原理としては、圧入ツールを使用して対象物を押し込むことで、物体同士を接合または固定する仕組みです。モーターなどで必要な力を提供することで圧入ツールが対象物に圧力を加え、所定の深さまで押し込みます。制御システムはこの動作を監視し、必要に応じて圧力や速度を調整して正確な圧入作業を行います。

圧入機の選び方

圧入機を選ぶ際は、以下の選定要素を考慮することが重要です。

1. 動力

圧入機の動力は作業に必要な力や圧力を発生させるために重要な要素です。主な動力源としては、電動、油圧、空気圧または手動などがあります。作業環境や作業条件に合わせて選択する必要があります。

例えば、高速動作が必要な場合は電動または空気圧が適切です。油圧は高い圧力が必要な場合に用います。小規模な作業または安価に導入したい場合は手動が有利です。

2. 動作圧力

圧入機の動作圧力は、加圧対象物を適切な深さまで圧入するために必要な圧力です。加圧対象物の材質や厚さなどの要件に応じて、適切な動作圧力を持つ圧入機を選択することが重要です。

3. 加圧対象物

圧入機を選ぶ際には、加圧対象物の形状やサイズなども考慮する必要があります。加圧対象物の形状やサイズに応じて、適切な圧入ツールや圧入機のサイズを選択する必要があります。加圧対象物の材質や強度によって、適切な動作圧力や圧入方法が異なる場合があります。

LEDビジョンとは

LEDビジョンとは、LEDディスプレイを利用した大型の電子看板です。

従来の広告に代わって、画像や映像などで広告を掲示することに活用されています。明るさに優れているため日中の屋外でも視認性が良いことが特徴です。また、従来広告・ディスプレイよりコンテンツの入れ替えが容易であるという利点があります。屋内用や屋外用がある他、様々な種類の製品があります。

LEDビジョンの使用用途

1. 概要

LEDビジョンは、主に大型広告・掲示に用いられている製品です。屋内外において様々な用途で用いられています。

屋外型LEDビジョンの主な用途は下記の通りです。

• 店舗看板 (特にビル・テナントなどの外壁)
• 大型自立看板
• 映像による空間演出や動画広告 (野外コンサートやイベントなど)
• 案内用看板
• スタンド看板

屋内型LEDビジョンの主な用途は下記の通りです。壁だけでなく床、天井などにも設置することができます。

• 店内案内
• 施設案内
• オフィス
• 催し物などにおける展示ブース
• コンサートホールにおける催し物案内

2. デジタルサイネージとの違い

LEDビジョンと類似のものにデジタルサイネージがあります。デジタルサイネージは近くで見る(視認距離が近い)ことに適している媒体です。そのため、店舗の入口や駅構内にある広告など、視認距離が近く、情報提供や顧客対応を行う場所に設置されています。一方、LEDビジョンは明るくて目立ち大規模なビジュアル広告や展示に適している媒体です。そのため、ビル壁面の大広告、駅や空港の電子掲示板などに多く使用されています。 

LEDビジョンの原理

1. 概要

LEDビジョンはLED素子を発光させて画像や映像を映し出す装置です。LEDビジョンにはLED素子を組み込んだLEDモジュールが多数組み込まれています。画像や映像の表示にあたっては、コントローラーから電気信号によって電流の制御が行われ、モジュールのダイオードが点灯します。

液晶モニターは、画面をバックライトで照らすことで発光させる一方、LEDビジョンはLED素子自体が発光するという点が決定的に異なります。LED素子自体が発光することにより、液晶モニターの約20倍の明るさで表示させることが可能です。

2. ピクセルピッチ

LEDビジョンのLED電球の間隔のことをピクセルピッチと呼びます。ピクセルピッチの細かさとLEDビジョンの大きさによって、LEDビジョンの解像度が決まります。例えば、LED球の間隔が10mmであれば10mmピッチです。適切なピッチサイズは次式で表されると言われています。

視認距離(m) ÷ 1.16 =　最適なピッチサイズ(mm)

これは例えば、ピッチサイズが10 mmであれば、視認距離は　11 mとなる計算です。

3. リフレッシュレート

もう一つのLED ビジョンの特徴は、リフレッシュレートが高いことです。これにより、滑らかで鮮明な映像を表示することができます。通常のテレビや PC モニターのリフレッシュレートが 60Hz 程度であるのに対し、LED パネルは最大で 3840Hz の高い更新頻度を実現することが可能です。

4. その他

LEDビジョンはベゼル (枠) がないため、複数のビジョンを並べて大きな1枚画とすることが可能です。そのため、サイズを柔軟に設置場所に合わせることができます。防塵・防水機能に優れ、動作温度は-20℃～60℃まで対応しています。湾曲した曲面にも設置可能です。

LEDビジョンの種類

1. 概要

LEDビジョンには様々な種類があります。屋外型は日中の太陽光の下でもはっきりと見えるように明るさが設定されており、屋内型LEDビジョンは、近距離でも綺麗な映像を映し出すためにピクセルピッチが細かくなっています。視聴距離や設置スペースに合わせて、ビジョンの大きさやピッチサイズを決定することが必要です。

その他、特殊なLEDビジョンは下記の通りです。

2. 透過型LEDビジョン

透過型LEDビジョンとは、素材を通して背景を見ることができるLEDビジョンです。半透明なアクリル板などを用い、LEDモジュールの素子の間を光が透過するように設計されています。例えば、屋内外を仕切る面に設置すると、室内からは、LEDビジョンを通して外を、外からはLEDビジョンを通して室内を見通すことが可能です。

3. キューブ型LEDビジョン

キューブ型LEDビジョンは、形状が立方体となっているLEDビジョンです。3面から6面の複数の面にLEDビジョンが配置され、様々な角度から視聴することができます。店先の看板や室内の天井、屋外などに用いているLEDビジョンです。

 

混合水栓とは

混合水栓とは、水栓内でお湯と水を混合することができる水栓です。

水栓金具とは一般的に「蛇口」と呼ばれているものです。水栓金具には、単水栓と混合水栓があります。単水栓とは、水またはお湯のどちらか一方だけを蛇口から出すことができる水栓金具です。混合水栓は単水栓と異なり、お湯と水を混合させることで適温に調節することができます。混合栓と呼ばれる場合もあります。

混合水栓の使用用途

混合水栓は、一般住宅における洗面台やキッチン、浴室などの水栓に使用されています。宿泊施設においても同様に洗面台や浴室で使われている他、オフィスや商業施設などの建物においても、トイレの洗面台などで使われています。

その他の用途の一つは、洗濯機用の水栓です。洗濯機用の水栓に混合水栓を利用すると、洗濯機に水温調節機能がなくても水温を調節することができ、効果的に汚れを落とすことができます。

混合水栓の原理

混合水栓は、金具内でお湯と水を混合して吐水口より吐水する仕組みです。動作機構には、シングルレバー混合水栓、2ハンドル混合水栓、サーモスタット水栓の3種類があります。

1. シングルレバー混合水栓

シングルレバー混合水栓とは、一つのレバーで水量と温度を調整できる混合栓です。シングル混合栓と呼ばれる場合もあります。レバーハンドルとバルブやカートリッジが連動しており、湯水の通水路の開閉を加減する仕組みです。レバーの上下操作によって吐水・止水をしたり、吐水量を調整することができます。また、レバーを左右に動かすことで、温度調節が可能です。

キッチンや洗面所など、水とお湯の両方を多用する場所で主に使用されます。

2. 2ハンドル混合水栓

2ハンドル混合水栓とは、お湯と水のそれぞれに対して、水量を調整するハンドルを回す動作機構の水栓です。それぞれの水量を手動で調整することで水温を調節します。

古いタイプの浴室で使用されていた他、今でも洗濯機用混合水栓や洗濯流し用混合水栓で用いられています。別名は、ツーバルブ混合栓です。

3. サーモスタット水栓

サーモスタット水栓は、自動温度調節機能付の水栓です。給湯温度や水圧によらず、吐水温度をほぼ一定に保つことができます。湯温を設定するハンドルと湯量を調整するハンドルが別々についています。

ハンドルで温度を設定すると、湯温の変化に応じてSMAコイルが伸縮し、湯水のバルブを動かして湯と水の量が調節されます。温度が下がるとSMAバネが縮んでお湯を多く出して温度を上げ、温度が上がるとSMAバネが伸びて水を多く出して湯温を下げる仕組みです。一定温度のお湯を安定的に供給できるため、主に浴室に設置されます。

混合水栓の種類

1. 概要

混合水栓の種類には、上述の通り、シングルレバー混合水栓、2ハンドル混合水栓、サーモスタット水栓の3種類があります。

2. 形状

取り付け方では壁面取り付けのタイプと洗面台などの台に取り付けるタイプとがあります。シングルレバー混合水栓、2ハンドル混合水栓では両方のタイプが有り、サーモスタット水栓は浴室などの壁面に取り付けられることが一般的です。台付けのタイプでは、穴が一つのワンホールタイプと、天板に横長の台が付いているツーホールタイプ (デッキタイプ) 、水・湯・吐水口それぞれ分かれているスリーホールタイプ (デッキタイプ) があります。

様々なデザインの種類があり、インテリアに合わせてスタイリッシュなものを選択することが可能です。耐食性・耐熱性・耐摩耗性に優れているクロムメッキ製品が一般的ですが、黒色などで塗装されたものもあります。また、キッチン用では用途に合わせて洗面台用と異なった形状をしています。大きな丸首になっているグースネック水栓など、吐水口の下で作業しやすいよう、自由度が高くなっていることが一般的です。

2. 機能

サーモスタット混合水栓は主に浴室で用いられるため、シャワーへの切替機能 (通常の吐水口とは別でシャワーがついている) がついているものが主流です。湯量を調節するハンドルでシャワー切替もできるようになっているタイプや、吐水口はボタンで切り替えるようになっていて湯量の調節とは別になっているタイプなど、様々なものがあります。

シングルレバー混合水栓は通常一つの吐水口ですが、シャワーと通常の吐水に切替られるものもあります。この場合はボタンやハンドルではなく、吐水口の先端に吐水方法を切り替える機構がついていることが一般的です。また、特にキッチン用で、浄水器が内蔵されている水栓もあります。

レインシャワーとは

レインシャワーとは、浴室の天井周辺に固定されたシャワーの一種です。

天井周辺に固定されているため、可動式シャワーと異なり、全身でシャワーを浴びることが可能です。オーバーヘッドシャワーも天井周辺に固定されたシャワーを指す名称ですが、オーバーヘッドシャワーはレインシャワーよりも水圧が高いものを指す場合もあります。一方、メーカーによってはオーバーヘッドシャワーの中にレインシャワーを含める場合もあります。身体を洗うためというよりはリラクゼーション効果のために使用されるシャワーです。

レインシャワーの使用用途

1. 概要

レインシャワーは、浴室やシャワー室などにおいて、頭上からシャワーを浴びる用途で使用されます。一般住宅に取り付けられることは少なく、宿泊施設や温浴施設で用いられます。

レインシャワーは、頭上からシャワーを全身に浴びることにより、温浴効果やリラクゼーション効果を得られることが特徴です。水圧は柔らかで弱く、入浴と同じくらいの温浴効果を得られます。リゾート施設などでリラックス効果に用いられる他、ビジネスホテルなどでもバスタブの代わりに身体を温める目的で用いられます。

2. オーバーヘッドシャワーとの違い

オーバーヘッドシャワーは、レインシャワーと同様に頭上からシャワーを浴びるために用いる固定型のシャワーですが、水圧がある程度高く、身体を洗うために用いることができます。

一方、レインシャワーは一般的に水圧が弱く、身体を洗うために用いることは難しいです。純粋なリラックス効果のために利用されます。メーカーによっては、レインシャワーも広義のオーバーヘッドシャワーとして含まれる場合もあります。

レインシャワーの原理

1. 機構

レインシャワーは、全身でシャワーを浴びる目的のため、シャワー吐水口が天井近くの高い位置や天井に取り付けられたシャワーです。

壁面もしくは天井の水道管に繋いで水やお湯を供給します。天井に取り付けるものは吐水口までの配管が無いもしくは短くなっていますが、壁面に取り付けるものでは、十分な高さと壁からの距離が確保できるよう、壁面から吐水口まで適切な長さのパイプが伸びています。吐水口が高い位置にあるため、湯量や湯温を調整するハンドルは下の方に設置されることが一般的です。

2. 取り付け・利用

レインシャワーは、温浴施設などの専用室に使用されることが多いものの、一般住宅にも設置することは可能です。製品によっては、大掛かりな工事を行うこと無く後づけができるようになっているものもあります。ただし、利用にあたっては下記の条件が必要です。

• 給水圧が十分に足りていること
• 凍結の可能性が無いこと
• 設置の邪魔になるものがないこと
• 取付位置の壁の強度が十分であること
• 適切な給湯設備を備えていること
• 壁からシャワーまで十分な距離を取ることができること
• 天井に十分な高さがあること
• 施工業者がレインシャワーに対応していること

レインシャワーの種類

レインシャワーは、様々な種類の製品があります。目的や好みにあったものを使用することが必要です。

1. 外観

レインシャワーには、壁付け、天井付けなどの種類があります。配管や設置場所条件に合わせて利用することができます。

シャワー吐水口形状は、丸型や角型です。色はメタリックなものが一般的ですが、黒色などでマット塗装されたものもあります。天井付けや、天井近くの壁に吐水口を設置する製品では、操作バルブは壁埋め込みで下の方に設置されることが一般的です。

2. 機能

レインシャワーは、リラクゼーション目的で利用されることから、シャワーの吐水形状を変えられるものがあります。例えば、柔らかな雨のような水滴と、滝のような水流などの切替などが挙げられます。

3. その他

レインシャワー単体では体を洗うには不十分な場合があります。そのため、レインシャワーの中にはハンドシャワーとセットになっている製品もあります。

 

洗面ボウルとは

洗面ボウルとは手洗い場や洗面台などで、水栓金具の下方に設置されて水を受けるためのものです。

元々の形状が球形であったため、「ボウル」と称されます。住宅・商業施設を問わず様々な場所で利用されており、現在では多様な内装に合わせて様々な色・形状・デザインのものがあります。

洗面ボウルの使用用途

洗面ボウルは、一般住宅、商業施設、宿泊施設などにおいて、手洗い場や洗面台一般で使用されています。

主な用途は、顔を洗う、歯を磨く、化粧をする、ひげをそるなどですが、その他にも下記のような用途があります。

• 髪染め
• 手洗い洗濯・汚れ物の予洗い
• ペットのシャワー
• 髪を洗う
• 赤ちゃんの沐浴

洗面ボウルの原理

1. 概要

洗面ボウルは、水やお湯を受けることに用いられる器具です。そのため、水を受けられるよう、中央が大きく窪んだ形状をしており、中央に排水のための穴が開いています。材質には様々な種類があり、質感や機能性が異なります。下記は代表的な素材とその特徴です。

2. 陶器

陶器は洗面ボウルの素材として最も一般的な素材です。安価でありながら表面に光沢があり、汚れも付着しにくく清掃性が高いことが特徴です。

陶器は傷が付きにくい素材ですが、物を落とすなどの衝撃を加えると割れたりヒビが入ったりします。また、熱湯を流すとヒートショックでひび割れすることがあります。80℃程度までは耐えられる製品もありますが、中には42℃以上で破損の恐れがある製品もあるため、注意が必要です。また、陶器の洗面ボウル自体も重量があるため、落下しないよう対策が必要です。

3. 樹脂

樹脂製の洗面ボウルには、主にアクリル樹脂やポリエステル樹脂が使用されています。所謂人工大理石と呼ばれる素材は樹脂製に分類されます。陶器と異なり、割れる心配はありません。加工の自由度が高く、様々な形状で作ることが可能であり、カウンターと洗面ボウルが一体成型されたものもあります。一方、小さな傷、汚れやシミは陶器に比べて付きやすい特徴があります。また、ヘアカラーなどの薬剤で変質・変色する可能性があります。

4. 天然石

天然石の洗面ボウルには、大理石やライムストーンの製品があります。石灰岩の原石から加工されているため、同じ大理石でも色や柄は一台ごとに異なります。

高級感のある光沢仕上げと素材の質感を活かしたマット仕上げがあり、それぞれの魅力があります。天然石は多孔質という特性があり、吸水性がありますが、定期的に保護剤を塗布することで汚れによる染みを防ぐことができます。

使用後に水分を拭き取り、乾燥した状態を保つことで美しい状態が維持できます。

5. ホーロー

洗面ボウルの中には多くはないもののホーロー製の製品もあります。ホーローとは、金属製の素地にガラス材の釉薬をコーティングして焼き上げたものです。匂いや汚れがつきにくく、陶器のように割れることがない素材です。ただし、表面のコーティングが欠損するとベースの金属が錆びてしまいます。

6. その他

その他の素材には、ガラスや金属があります。ガラスは光を透過し、色付きや柄入りのものもあるため、独特のインテリア性があります。一方、水垢などの汚れが目立ちやすく、こまめな清掃が必要です。

金属製には、ステンレスなどの錆びにくい素材が使用されます。独特な光沢感と、優れた加工性により様々な形状が実現可能であることが特徴です。

洗面ボウルの種類

洗面ボウルには、置き型(ベッセル型)、埋込み型・半埋め込み型などを始めとした様々な形状があります。それぞれの特徴をよく理解して選択することが必要です。

1. 置き型

置き型とは、洗面カウンターの上に置いて使用するタイプの洗面ボウルです。ベッセル型とも呼ばれており、近年人気のデザインです。形は主に、円型と角型があります。

水がカウンター天板に跳ねないようにするためには、それなりの大きさのものを選択する必要があります。ただし、カウンターが高すぎると洗面器の上端も高くなり、使い勝手が悪くなることがあるため注意が必要です。

2. 埋め込み型 

埋め込み型とは、洗面カウンターに埋め込む形状の洗面ボウルです。すっきりとした印象となり、カウンターの凹凸がないように施工すると、清掃性が高いというメリットもあります。

また、洗面カウンターに洗面ボウルを半分埋め込んで使用する半埋め込み型と呼ばれるタイプもあります。この場合は、洗面ボウルの存在感を残しつつ、カウンター下の収納を確保することが可能です。

3. 壁付け型

壁付け型は、洗面ボウルを壁に直接取り付ける形状の洗面ボウルです。省スペース性に優れているため、洗面所が狭い場合や、トイレの中の手洗い場に採用されることが多いです。

4. カウンター・洗面器一体型

樹脂製の洗面ボウル、所謂人工大理石製のものでは、カウンターと洗面器が一体化したタイプの製品も多く販売されています。一体成型により継ぎ目がなく、見た目がスッキリとしていることが特徴です。

監修:有限会社マイクロステップ

5相ステッピングモータードライバーとは

5相ステッピングモータードライバーとは、相数が5相のステッピングモーターを制御するための駆動装置です。

ステッピングモーターはパルス信号を入力することで一定の角度だけ回転するモーターです。精密な位置制御が可能であり、ロボットアームや加工機械などの高度な機器に応用されます。このモーターを制御する駆動装置がステッピングモータードライバーです。

ステッピングモーターには相数が存在します。相数とはステッピングモーター内部に構成される巻線の数であり、一般的には2～5相の製品が販売されています。相数が5相の製品は1パルスで回転する角度が最も狭いため、ステッピングモーターの中でも最も精密に位置制御が可能です。

5相ステッピングモータードライバーは5相のモーターを制御する駆動装置です。したがって、精密制御を要する機器に使用することができる点が特徴です。

5相ステッピングモータードライバーの使用用途

5相ステッピングモータードライバーは様々な用途で使用されます。以下はその用途一例です。

1. 加工装置

CNC加工機などでは工作対象を削るために、機械軸に取り付けた工具を制御します。5相ステッピングモータードライバーによってこれらの各軸を精密に制御することができます。これにより、複雑な形状にカットしたり、細部まで精密に加工することが可能です。

2. 3Dプリンター

3Dプリンターではプリンターヘッドの位置や造形物の厚さなどを制御することが可能です。5相ステッピングモータードライバーは縦・横・奥行 (X、Y、Z) 軸の移動やエクストルーダーの操作を制御しするために使用されます。これにより、高精度で複雑な形状の物体を造形することができます。

3. ロボットアーム

ロボットアームは工業用組立ロボットやサービスロボットなど、様々な分野で利用される機器です。5相ステッピングモータードライバーはロボットアームの各関節を制御するために使用されます。正確な位置へ対象物を移動させたり、精密に作業を行うことが可能です。

4. 医療機器

医療機器にはMRIスキャナーや手術支援ロボットなどにおいて、精密な動作を要することが多いです。5相ステッピングモータードライバーはこれらの機器におけるアクチュエーターの動きを制御し、患者に安全かつ正確な治療を施す支援をします。

5相ステッピングモータードライバーの原理

5相ステッピングモータードライバーは、ステッピングモーターを制御するためにパルス信号を使用します。構造としては、パワー回路や制御回路、ユーザーインターフェイスなどで構成されます。

パワー回路はモーターに電力を供給するためのパワーアンプ回路であり、モーターへ共有する電流を制御することトルクや速度を調整します。制御回路はマイクロプロセッサや制御ICなどを使用して、ステップパルスを生成してパワーステージを制御します。また、外部からの制御信号や人的操作を受け取るために、入力端子やタッチパネルなどのインターフェースが存在します。

ステッピングモーターはコイルに電流を流すことで回転する装置です。制御信号によってパワー回路を制御することで、モーターコイルへ流す電流を管理します。制御信号はステップパルスと呼ばれる短いパルス信号として生成され、モーターを1ステップ分だけ回転させます。

一般的に5相のステッピングモーターの場合、回転角は0.72°です。したがって、1ステップで0.72°だけ回転します。

5相ステッピングモータードライバーの選び方

5相ステッピングモータードライバーは下記の要素を考慮して選定します。

1. 電源電圧

モータードライバーの電源電圧入力可能な電源電圧です。電源電圧が定格電圧よりも低い場合、モーターが正しく動作しない可能性があります。提供可能な電源の電圧と一致している必要があります。

2. 定格電流

定格電流は流すことができる電流を示す指標です。ステッピングモーターよりもドライバーの定格電流が高いまたは等しい必要があります。定格電流が低いドライバーを使用すると、モーターに十分な電力が供給されず、トルクやパフォーマンスが低下する可能性があります。

3. 適用モーター

モータードライバーは接続するステッピングモーターの仕様に合わせて選択する必要があります。一般的にはモーター製造メーカーがモータードライバーも指定していることが多いです。

本記事は5相ステッピングモータードライバーを製造・販売する有限会社マイクロステップ様に監修を頂きました。

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