メトリーが、日本貿易振興機構 (ジェトロ) に公認サービスとして、日本企業の海外進出をサポートすることが決定しました。
日本企業の海外展開に貢献できるよう邁進して参ります。
ジェトロについて
ジェトロは貿易・投資促進と開発途上国研究を通じ、日本の経済・社会の更なる発展に貢献することを目指しています。
70カ所を超える海外事務所ならびに本部（東京）、大阪本部、アジア経済研究所および国内事務所をあわせ約50の国内拠点から成る国内外ネットワークをフルに活用し、対日投資の促進、農林水産物・食品の輸出や中堅・中小企業等の海外展開支援に機動的かつ効率的に取り組むとともに、調査や研究を通じ我が国企業活動や通商政策に貢献します。
食品機械用潤滑油とは、食品加工業界などで機械の潤滑に使用される特殊な油です。
食品の製造や加工に関わる機械で使用されるため、食品と接触しても安全でなければなりません。一般的には食品添加物として承認され、特定の基準や規制に適合している製品を食品機械用潤滑油とします。機械の動作をスムーズにして摩耗を減らしつつ、食品品質や安全性を保つことが可能です。
一般的な特性として、食品の味や香りに影響を与えないように無臭性・無味性です。これにより、製品の味や香りを損なうことなく、安全に使用することが可能です。また、化学的に安定しており、食品との反応を起こさないように設計されています。
食品機械用潤滑油は主に食品業界で使用されます。以下はその用途の一例です。
食品加工において粉砕作業を行う製粉機では、高速回転のローターが使用されます。ハンマーミルやローラーミルなどが代表例であり、穀物などの食品原料を粉砕するために使用することが多いです。これらの部品は、高い耐久性と耐摩耗性を持つ潤滑油が必要です。
食品包装機のコンベアは製品を運搬するための主要な機械です。これらのコンベアに使用されるチェーンなどは長時間連続して稼働するため、高い耐久性と摩耗耐性が求められます。食品安全性を考慮して、チェーンの潤滑には適切な食品機械用潤滑油が使用されます。
押出機は、スクリューを使用して圧力をかけることで加工物を所定の形状に押し出す装置です。スクリュー回転時に潤滑が不十分だと、摩擦や熱が発生して効率が低下します。したがって、スクリューと軸受には、高温・高圧下での潤滑性を確保するために食品機械用潤滑油が使用されます。
フライヤーは熱した油を使用して食品を揚げるための調理器具です。商業用フライヤーではバスケットやラックが油の中で回転することがあるため、適切な潤滑が必要です。食品機械用潤滑油を使用することで回転部品の摩耗を軽減し、スムーズな動作を維持することができます。
食品機械用潤滑油の主な原理は、機械部品の表面摩擦を軽減して潤滑性を提供することです。これにより、摩耗が軽減され、機械の寿命が延びます。
潤滑油は機械部品を錆や腐食から保護するためのバリアとしても機能します。特に食品加工環境では、湿気や食品からの腐食性物質が部品に影響を与える可能性が高いです。潤滑油で覆うことにより、食品加工機械を保護する役割も果たします。
また、潤滑油は機械部品で発生する熱の発生を抑制し、部品を冷却する役割も担っています。特に高負荷や高速運転時には潤滑油が部品の温度を下げます。これにより、機械の長寿命化や効率的な運転を支援することが可能です。
食品機械用潤滑油に一般的な材料にはミネラル油や合成油または植物由来の油が使用されます。これに抗酸化剤や防錆剤、粘度改善剤、摩擦削減剤などの添加物を混ぜることがあります。添加剤は食品安全基準に適合し、食品との接触に安全な薬液が使用されます。
食品機械用潤滑油を選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。
潤滑油の粘度は、機械部品の動作条件に適合している必要があります。たとえば、高負荷や低温環境では高粘度の油が適していますが、高速回転部品には低粘度の油が有利です。NLGIやJISなどによって規格が定められているため、これらを活用して選定することが望ましいです。
添加剤は機械保護の観点から重要です。一般的には抗酸化剤や防錆剤などが含有しています。これにより、機械の腐食劣化や油の酸化を防ぐことが可能であり、食品機械や油の寿命を延ばします。
食品機械用潤滑油は食品との接触があるため、特定の食品安全基準に適合している必要があります。一般的には国際的な衛生基準機関であるNSFなどの規格を尺度とされることが多いです。一部の食品加工機械では特定の潤滑油の使用を推奨している場合もあります。
監修:株式会社熱学技術
フラットヒーターとは、産業用途などに用いられる平形のシーズヒーターです。
シーズヒーター (英：Sheathed Heater) とは、金属管の中心に電熱線などの発熱体を配置し、絶縁物を充填した電気ヒーターです。通常のシーズヒーターは金属管が丸形ですが、フラットヒーターは扁平形をしています。液体・気体・固体の加熱に使用される、産業用ヒーターの一種です。丸形シーズヒーターが線接触での加熱となるのに対し、面接触で熱伝達されるため、加熱効率に優れています。
フラットヒーターは、通常の丸形シーズヒーターと同様、各種分野における加熱に使用されています。油、水、薬液などの液体や固体加熱など広く加熱一般に使用することができ、主な用途には下記のようなものがあります。
特に多く使用されているのが、油を加熱して使用するフライヤーです。コンビニエンスストアなどの揚げ物の調理に採用されています。ヒーター発熱部の間隔を広く確保することができるため、揚げ物のカスが付きにくく、油の劣化が少なく、また、清掃がしやすいというメリットがあります。
また、金型加熱は、プラスチック成形工程に使用される用途です。金型を加熱して適切な温度に保つことで、プラスチックが均一に溶解します。
フラットヒーターは、シーズヒーターの一種です。シーズヒーターは、金属製のパイプの中に、電熱線をコイル状にしたものを通し、金属パイプと電熱線が接触しないように、絶縁粉末を詰めて密封する仕組みのヒーターです。電熱線をシース (鞘)に収めていることから、シーズヒーターと呼ばれます。
電熱線にはニクロム線、絶縁粉末には酸化マグネシウム (MgO) などが使用されることが一般的です。シース材質には、SUS316Lなどが使用されます。
通常のシーズヒーターは丸形ですが、フラットヒーターは平形をしています。平形で厚みが薄い為、通常のシーズヒーターよりも小さなRで曲げることができます。表面積が広く、熱効率に優れ、電力密度を低く設定できることが特徴です。狭い空間に大きな発熱面積をとることができます。
また、フラットヒーターは通常、1本のヒーターで3相電源への直接接続が可能です。このため、丸形シーズヒーターが3本のヒーター本数が必要なところ、ヒーター本数は1本で済みます (ヒーター本数が1/3) 。また、内部Y結線タイプの場合リード線本数は3本となり (通常の丸形シーズヒーターでは6本) 、結線作業を削減することが可能です。内蔵されている電熱線は2本から3本であることが一般的です。
フラットヒーターは、用途に合わせて様々な曲げ形状の種類があるヒーターです。同心円状、四角形状、直線状の折り返しなどの様々な平面的形状のほか、直方体などの3次元的形状の製品もあります。曲げ形状の制約は、通常の場合最小曲げRt面R15、最小曲げRw面R40程度です。一般的なフラットヒーターは、幅22.5mm、厚み7.7mm、最大のシース長は4,000mm〜5,500mmです。最高温度は、ステンレス製の製品で650℃です。
また、大型の油加熱などでは、複数本 (4本、6本など) のヒーターがセットで使用される場合もあります。特殊なものでは、熱電対内蔵のフラットヒーターなどもあります。
図1. フラットヒーターの種類
本記事はフラットヒーターを製造・販売する株式会社熱学技術様に監修を頂きました。
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監修:アメテック株式会社スペクトロ事業部
ICP発光分光分析装置とは、プラズマを利用して元素の定量分析を実施する高度な分析装置です。
ICPはInductively Coupled Plasmaを略した言葉で、日本語では高周波誘導結合プラズマと呼ばれます。高温のプラズマを使用する技術であり、元素を高い温度で励起させることが可能です。励起した元素はそれぞれの元素ごとに異なる波長で発光するため、光を検知することで定量分析する仕組みです。
ICP発光分光分析装置は非常に高感度であり、超微量の元素を検出することができます。これにより、微量成分や希少元素の検出が可能です。また、一度に複数の元素を同時に分析できるため、サンプルの分析時間を短縮することもできます。
ICP発光分光分析装置は様々な用途で使用されます。以下はその一例です。
大気・水質・土壌の調査において使用されます。大気汚染の調査としては、大気中の微量元素や有害物質の分析にICP発光分光分析が使用されます。特に産業地域や交通量の多い地域での大気汚染調査において、微量の金属や有害物質の検出が重要です。
水質調査にも活用され、水中の微量元素や汚染物質の分析にICP発光分光分析が利用されます。土壌汚染の調査においては、土壌中の微量元素や汚染物質の分析にICP発光分光分析が有用です。農地の土壌改良や土壌汚染の調査、地盤調査などに利用されます。
食品や農作物中の微量栄養素の分析にICP発光分光分析が用いられます。特に鉄分や亜鉛、マグネシウムなどの重要な栄養素の含有量を測定し、食品の栄養価を評価します。また、農作物中の農薬残留物の分析にICP発光分光分析を使用する場合も多いです。
医薬品中の微量元素や不純物の分析にICP発光分光分析が使用されます。薬品の安全性や品質を確保するために、微量の金属や有害物質も厳しく監視します。これにより、品質保証上の事故などを防止することが可能です。
半導体業界では、半導体材料中の微量不純物や元素の分析にICP発光分光分析が使用されます。半導体製造プロセスの管理や不純物の特定に有用です。高分子材料業界ではポリマー材料中の元素組成や添加物を分析し、品質管理や成分解析に活用されます。
ICP発光分光分析装置はプラズマを生成して元素を発生させることで定量分析します。
最初に、高周波の電気的エネルギーによってアルゴンなどのガスを導電性の高いプラズマ状態に変化させます。このプラズマは約 6,000℃以上の高温となることが多いです。
試料は液体形態で導入されることが多く、高温のプラズマ中に噴霧されます。このプロセスにより、試料中の元素が気化され、プラズマ中に放出されます。プラズマ中の高温の電子が試料中の原子やイオンを励起させ、これにより元素が光を放出する仕組みです。
元素が励起されると元素ごとに特有の波長で光を放出します。これらの光は光ファイバーなどの装置を介して分光器に導かれ、波長分解されます。その後、分光器は各元素の発光スペクトルを検出し、それぞれの波長での発光強度を測定することで定量分析することが可能です。
ICP発光分光分析装置を選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。
装置が対応している元素範囲を確認します。特定の元素に焦点を当てている場合や、広範な元素分析を行う場合には、装置が対応している元素に注意して選択します。対応する光の波長で表現している機器も多いです。
分光器内の雰囲気が重要です。一般的に、窒素やアルゴン雰囲気、真空雰囲気などが使用されます。装置の性能や感度、安定性に影響を与えるため、選択する装置の分光器内雰囲気も考慮する必要があります。
プラズマの出力は、分析の感度や安定性に影響します。高いプラズマ出力は高感度な分析を可能にし、安定性を向上させます。サンプルの性質や要件に合わせて、適切なプラズマ出力を選択することが重要です。
本記事はICP発光分光分析装置を製造・販売するアメテック株式会社スペクトロ事業部様に監修を頂きました。
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メトリーが、製造業マーケティングにおすすめの専門サイトとして、株式会社オロパスに紹介されました。
記事内容
「BtoB製造業のマーケティングはなぜ難しいのか？実践すべき施策を成功事例を交えて解説」という記事内の【BtoB製造業のマーケティングにおすすめの専門サイトのご紹介】
https://www.pascaljp.com/blog/?p=5690
監修:アメテック株式会社ザイゴ事業部
白色干渉計とは、光の干渉を利用して対象物表面の形状や特性を測定する装置です。
光の干渉とは、光波が出会って相互作用し合う現象です。2つ以上の光波が出会うと、その波の振幅が加算または相殺されることがあります。これによって、明るい部分や暗い部分が現れる現象が干渉です。
白色干渉計は白色光を光源とし、干渉対物レンズを通して対象物へ照射し、光の干渉具合を検知することで表面性状を測定する装置です。微細な表面の凹凸を顕微鏡視野で測定することができます。高さ方向ではナノメートルオーダーの変化を捉えることが可能であり、視野全体を一括で測定することから短時間で対象物の表面を測定することが可能です。光学式のため、測定対象物にダメージを与えない非接触測定である点も特徴です。
一般的には、光を反射しやすい物体の表面測定に使用します。また、振動などによって測定結果が影響される場合もあります。
白色干渉計は様々な産業で使用されます。以下はその一例です。
半導体製造では非常に薄い薄膜を堆積させることが一般的です。その為、堆積させる前のウェーハの表面性状は重要になります。白色干渉計はこれらの表面形状を非常に高い精度で測定するのに役立ちます。微細構造物の形状や透明膜の膜厚評価にも利用されます。
素材の表面形状は、その性能や特性に大きな影響を与えます。白色干渉計は表面の凹凸や形状を非常に高い精度で測定するのに使用されます。例えば、防錆コーティングや光学コーティングなどの状態確認がその一例です。
光学部品の製造業界では、白色干渉計がレンズやミラーなどの光学部品の表面形状や品質を検査するために使用されます。表面の平坦性や粗さを評価し、製品の品質を確保するのに役立ちます。
精密機械部品の製造では、部品の表面形状が非常に重要です。例えば、精密歯車やベアリングなどの部品は、表面の平坦性や粗さが性能に直接影響します。白色干渉計はこれらの表面形状を非常に高い精度で評価するため、製品の品質を確保することが可能です。
白色干渉計の原理は光の干渉に基づいています。光は波動の性質を持ち、2つの光波が合わさるときには、波の位相が一致する部分では光の強度が増幅され、波の位相が逆位相の部分では光の強度が減衰します。これにより、明るい干渉縞と暗い干渉縞が交互に現れる干渉パターンが形成されます。
白色干渉計は光源として白色光を使用するため、干渉パターンはさまざまな波長の光の干渉によって形成されます。これにより、高精度な表面性状の測定が可能であり、高さ方向の分解能は対物レンズの倍率に依存しません。干渉パターンから、表面の高さや形状の微細な変化を測定することができます。
白色干渉計は干渉対物レンズという特殊な対物レンズを使用します。干渉対物レンズ内で入射光を分割するためにビームスプリッターが使用されます。光を分割することで、参照光とサンプル表面からの反射光を比較することができます。参照光は平らな鏡などが使用され、これらの比較によって表面性状を測定します。
白色干渉計を選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。
分解能は測定装置が試料の表面形状や特性をどれだけ詳細に解像するかを示す指標です。分解能が高いほど、より微細な特徴を捉えることができます。nmやμmなどの単位で表されることが多く、目的に応じて十分な分解能を持つ装置を選ぶことが重要です。
繰り返し再現性は、目的のサンプルを測定したときに、どの程度の再現性があるかを示します。いくら高精度に測定が出来ていても、同じサンプルを測定したときに値がバラついてしまったら、どのデータを信頼するべきか分からない為、非常に重要な指標の一つです。
非常に粗い粗面や急峻な形状を測定するためには、感度が非常に重要です。感度が良くない場合、データ抜けが生じたり、極端な場合は測定データが全く取得できなかったりする場合があります。また、サブナノのSaを持つような超鏡面の表面性状を測定する場合も、感度が劣ると信号がノイズに埋もれてしまい、測定結果に正確性を欠くこととなります。
視野角は測定装置が試料の面積をどれだけ広範囲にカバーできるかを示す指標です。広い視野角を持つ装置は大きな試料や広範囲の測定に適しています。視野角の選定は、試料のサイズや形状に合わせて行う必要があります。
対象の試料サイズは白色干渉計の重要な要素です。一般的に大きな試料を測定したい場合、大型の装置を導入する必要があります。試料設置台の耐荷重なども確認する必要があります。
白色干渉計のインターフェースは、装置の使いやすさやデータの取り扱いやすさに影響します。PC接続やデータの保存・解析機能、ユーザーインターフェースの使いやすさなどが重要な要素です。また、自動化やリモートアクセスなどの機能も、用途によっては重要な場合があります。
本記事は白色干渉計を製造・販売するアメテック株式会社ザイゴ事業部様に監修を頂きました。
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監修:シグマアルドリッチジャパン合同会社
試験紙とは、溶液の性質や溶液に含有する特定の化学物質の濃度を調べるために用いられる、指示薬を浸透させて乾燥させた紙です。
溶液の性質や含有物質によって試験紙に浸透した指示薬が呈色し、色見本と見比べて判定を行います。物理化学及び分析化学的性質を利用した比色分析の一種です (比色法) 。最も有名なものにpH試験紙 (万能試験紙) がありますが、その他にも様々な種類があります。
図1. 試験紙の使い方
試験紙は、教育・研究・開発・品質管理や排水試験を始めとする、幅広い用途で使用されています。
教育では、小学校から大学まで、リトマス試験紙やヨウ化カリウムデンプン試験紙、塩化コバルト紙、pH試験紙など、様々な試験紙が活用されています。こうした試験紙は比色法により結果がわかりやすく、また、特別な機器を必要とせずに定性分析ができるため、教育機関で活用されています。
研究・開発の分野においても試験紙は簡易的な分析の方法として広く使用されています。pH試験紙は溶液等の液性 (酸性/アルカリ性など) を判定するために、化学を始めとする様々な分野で使用されています。
また、水分試験紙は、固体表面上の付着水や有機溶剤中に含まれる水分の検出に用いられます。
酸化剤を測定するヨウ化カリウムデンプン試験紙は、微量の酸化剤と反応して呈色し、塩素、オゾン、過酸化水素、次亜塩素酸塩などの検出に使用されます。
試験紙の中には検査に用いられるものも多くあります。水質検査試験紙は、残留塩素の測定や、各種水質モニタリングに使用されます。具体的な用途は、
などです。また、オイル試験紙は、水や土壌に含まれるオイルの有無を検出するために使用されることがあります。
尿検査用試験紙など、医療用に使用されている試験紙もあります。
この他にも、水溶液中の鉄、マンガン、カルシウムなどの金属を測定する試験紙やブドウ糖、アンモニウム、過塩素酸などの特定の化学物質を測定するための数多くの種類の試験紙が存在します。
通常、試験紙は、ろ紙に各種指示薬を染み込ませて製造されます。試験紙に測定したい試料溶液を滴下もしくは塗布する、あるいは、試験紙を浸すことで呈色させる仕組みです。また、試料溶液に試薬を添加してから試験紙に滴下して呈色を確認する試験紙もあります。
例えば、万能pH試験紙では、複数の指示薬を組み合わせて浸透させてあり、幅広いpHがわかるようになっています。万能pH試験紙を測定試料に浸漬し呈色させ、試験紙と付属のカラーチャート (色見本) を比較して試料溶液のpHを目視で読み取ります。また、試験紙によっては専用機器やスマートフォンでpHを読み取る事が出来るものもあります。
pH試験紙で最も一般的なものは、ロールタイプの試験紙です。使用する分だけちぎって主に広い範囲を大まかに測る時に使用します。
その他に短冊タイプや、変色する部分が複数あるスティック状の試験紙もあります。
図2. pH試験紙
水質検査試験の分野では、窒素・リン成分を検出する試験紙や、残留塩素を検出する試験紙などがあります。
硝酸性窒素、亜硝酸性窒素、アンモニア性窒素、リン酸イオンなどを検出する試験紙は、主に排水中の成分検出に用いられています。
残留塩素を検出する試験紙は、塩素濃度の測定範囲毎に種類があり、用途によって使い分けられます。
この他にも、亜鉛、亜硝酸、アスコルビン酸、亜硫酸、アルミニウム、アンモニウム、過酢酸、過酸化物、カリウム、カルシウム、グルコース (ブドウ糖) 、クロム酸、コバルト、シアン化物、硝酸、スズ、全硬度 (総硬度) 、炭酸塩硬度、鉄、銅、鉛、ニッケル、ヒ素、ペルオキシダーゼ、ホルムアルデヒド、マンガン、モリブデン、硫酸、遊離脂肪酸などの試験紙があります。
上記以外にも様々な試験紙があり、多様な分野で使用されています。
本記事は試験紙を製造・販売するシグマアルドリッチジャパン合同会社様に監修を頂きました。
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監修:株式会社システムクリエイト
PEEK3Dプリンタとは、PEEK樹脂及びその他のエンジニアリング・プラスチック、及びスーパーエンジニアリングプラスチックなど、特殊プラスチックの造形が可能な3Dプリンタです。
エンジニアリングプラスチック (エンプラ) とは、耐熱性、機械的強度などの性能が汎用プラスチックより優れ、工業用部品として適している素材です。PEEK樹脂をはじめとするスーパーエンジニアリングプラスチック (スーパーエンプラ) は、エンプラを上回る耐熱性、高温時の機械的強度を持ちます。
スーパーエンプラは、高い融点のため従来の3Dプリンタでの造形が難しい素材でした。PEEK3Dプリンタは、優れた温度コントロールにより、スーパーエンプラの加工も行うことができるようになっています。
PEEK3Dプリンタでは、汎用樹脂からスーパーエンプラに至るまで数多くの材料に対応可能であることが多く、様々な産業用樹脂部品を製造することが可能です。下記のような様々な分野で活用されており、様々な樹脂部品が製造されています。
特に、自動車や航空機の分野では、これまで金属部品を使用していた箇所を高強度のエンプラ製部品に置き換えることで車体・機体の軽量化が進んでいます。また、医療分野では、人工膝サポーターなどの医療器具を製作することに活用されています。
エンジニアリングプラスチック (エンプラ) とは、強度と耐熱性に優れたプラスチックの総称であり、工業用部品として適した高機能樹脂です。一般的には、耐熱性100℃以上、強度49MPa以上、曲げ弾性率が2.4GPa以上を持つ素材をエンプラと呼び、150℃以上の連続使用温度を持つ樹脂素材をスーパープラスティック (スーパーエンプラ) と呼びます。
代表的なスーパーエンプラの1つが、PEEK (ポリエーテルエーテルケトン樹脂） です。PEEKは、200℃以上の耐熱性に優れ、また、機械的強度、耐薬品性、再スチーム、耐油性、電気絶縁性、耐放射線性などにも非常に優れています。
図1. エンジニアリングプラスチックの例
PEEK3Dプリンタは、熱融解積層方式で造形を行います。熱溶解積層とは、樹脂などを高温で溶解させ、ノズルから出力させながら重ねていくことで立体を造形する方式です。
PEEK樹脂をはじめとするスーパーエンプラは、融点が高いため、PEEK3Dプリンタは優れた昇温機能と共に、高温や温度変化に耐える構造を有しています。例えば、通常搭載されるノズルは最高で500℃前後まで昇温可能な高温対応ノズルです。造形を行うチャンバ内も高温環境になるため、機械ユニットに使用されるモータやリニアレール、駆動ベルトやPCB基板などには、高温耐性を持つ部品が使用されています。
図2. PEEK3Dプリンタの仕組み
PEEK樹脂をはじめとするスーパーエンプラを用いて3Dプリントを行うことには、主に下記のような利点があります。
図3. PEEK3Dプリンタの活用事例
PEEK3Dプリンタには様々な製品があり、用途に合わせて使い分ける/選定することが可能です。最大造形体積は製品によって異なり、大型のものでは400x300x300mmまでの造形が可能です。基本的にノズル温度は前述の通り高温対応ですが、機種によって最高温度は450℃から540℃程度と幅があります。
医療現場に特化した機種では、フィラメントから発生する臭気を外部に漏らさないよう、高性能なHEPAフィルターを装備していることがあります。また、騒音が抑えられた機種ではオフィスなどに設置することも可能です。多様な機種があり、用途に合わせて自由に選択することができます。
本記事はPEEK3Dプリンタを製造・販売する株式会社システムクリエイト様に監修を頂きました。
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監修:Littelfuseジャパン合同会社
TVSダイオードとは、瞬間的な電圧サージから機器を保護するために設計された半導体デバイスです。
Transient Voltage Suppression (過渡電圧抑制) の略であり、一般的に電子回路や電気機器の保護装置として使用されます。雷や電源スイッチングなどの突発的な高電圧から回路を保護します。これにより、機器のダメージや故障を防ぐことが可能であり、機器の信頼性を向上させることが可能です。
TVSダイオードは様々な機器に使用されます。以下はその一例です。
通信機器では、TVSダイオードがEthernetやUSBなどの通信ポートやインターフェースで使用されます。これらのポートは外部のデバイスと接続されており、静電気放電などの外部異常電圧から回路を保護する必要があります。また、通信回線自体もTVSダイオードで保護されることが多いです。
自動車産業ではTVSダイオードが車両の電気系統で幅広く使用されます。エンジン制御モジュールやブレーキ制御システム、エアバッグシステムなどの制御ユニットにTVSダイオードが組み込まれています。これらの電子制御システムは、車両の動作に重要な役割を果たすため、過電圧や異常電圧から保護する必要があります。
工業環境では産業機械の内部回路などにTVSダイオードが使用されます。産業用ロボットやPLC (Programmable Logic Controller) および製造プロセス制御システムなどの産業用電子機器は厳しい環境条件下で動作することも多いです。これらの環境では電力の変動やノイズが発生しやすいため、TVSダイオードが回路を保護し、信頼性を向上させます。
医療機器では患者の安全性と信頼性が非常に重要です。医療機器の電子回路は電源からのサージやノイズによって誤動作することが許されません。したがって、心臓モニターや人工呼吸器、MRI機器などの医療機器には、TVSダイオードが組み込まれています。
TVSダイオードの動作原理は通常のダイオードと同様に、半導体のpn接合に基づいています。p型半導体とn型半導体を接合することでダイオードとして動作します。
p型半導体は正孔（電子が不足した状態) を持つ半導体であり、n型半導体は自由電子を持つ半導体です。これらの半導体が接合すると、特定の条件下でp側の正孔とn側の自由電子が再結合して、電子がp側に移動しつつ正孔がn側に移動します。このプロセスにより電流の流れやすさを制御することが可能です。
TVSダイオードは高い電圧が加わるとpn接合が導通します。この際、ダイオードは過電圧をアースなどに逃し、回路内の他の部品が損傷を受けるのを防ぐ仕組みです。さらにTVSダイオードは非常に速い応答時間を有するため、保護回路として適しています。
また、TVSダイオードの多くはシリコンが基本材料です。シリコンは半導体材料として広く使用されており、安定性や信頼性に優れています。また、希少金属を使用せず、安価な点も特徴の一つです。
TVSダイオードを選ぶ際は、以下の要素を考慮することが重要です。
表面実装 (SMD) またはスルーホール (THD) などの実装方法を選択します。回路基板の設計や組立プロセスに合わせて、適切な実装方法を選ぶことが重要です。
TVSダイオードのブレークダウン電圧により、過電圧保護デバイスの適用範囲を決定します。過電圧の予想される最大値よりも高いブレークダウン電圧を持つダイオードを選択します。
TVSダイオードが吸収できる最大電流は、回路内で発生する異常電流を処理する能力を示す指標です。回路で予想される最大電流よりも大きな最大電流を持つダイオードを選択する必要があります。
TVSダイオードのサイズは、回路基板上での実装スペースや物理的な制約に応じて選択する必要があります。小型のダイオードは密度の高い回路に適していますが、大容量の過電圧を処理する場合には大型のダイオードが必要です。
TVSダイオードの応答時間は、過電圧が発生してからダイオードが反応するまでの時間を示します。瞬時の過電圧に対して速やかに反応するダイオードを選択することが、回路の保護に重要です。
本記事はTVSダイオードを製造・販売するLittelfuseジャパン合同会社様に監修を頂きました。
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監修:株式会社イーソニック
パラメトリックスピーカーとは、超音波を使って音を発生させることによりピンポイントに音を届けることの出来る超指向性スピーカーです。
音の伝わる強さが方向により異なる性質を音の指向性といいますが、この指向性が特に狭くなっている状態は超指向性と呼ばれています。パラメトリックスピーカーは超指向性を有し、パラメトリックスピーカーから出た音は広がらずに直進性が高く、ピンポイントに音を届けることが可能です。
パラメトリックスピーカーは、美術館や商業施設で特定の位置にいる人へ向けての音声案内など様々な場所で使用されています。また、パラメトリックスピーカーから出た音は、高い直進性で減衰も少なく壁などで反射することから、反射音を使った利用法もあります。
パラメトリックスピーカーは様々なシーンで使用されています。以下はその使用用途の一例です。
静かな環境である美術館や博物館において、特定の展示物の前にいる人に向けて展示品の説明を流すことが出来ます。パラメトリックスピーカーは超指向性を持つため、隣の展示物で別の説明を流しても隣同士の音声が干渉し合うことがありません。
また、鑑賞者の言語に合わせた案内をすることも可能です。
商業施設・駅などデジタルサイネージが配置された雑音が多い場所であっても、デジタルサイネージの前にいる人に向けて音声案内をすることが出来ます。
パラメトリックスピーカーは、エスカレーターの乗降時など注意が必要な場所での呼びかけにも有効です。また、危険なエリアに入りそうな人に注意喚起をすることも出来ます。
工場、工事現場、高速道路の注意喚起用として、パラメトリックスピーカーが設置されている例もあります。
テレワーク時に、短距離型のパラメトリックスピーカーを使用することにより、イヤホン無しで周りを気にせずにオンラインミーティングをすることが出来ます。また、環境音も聞きながらPC作業などを行いたい場合にも有効です。
パラメトリックスピーカーから出た音は、直進性が高く減衰も少なく壁・窓などで反射します。
アミューズメント施設でキャラクターなどの対象物へ向けてパラメトリックスピーカーを設置することで、対象物が音声を発しているかの様な効果を狙う利用の仕方もあります。
パラメトリックスピーカーは、人間には聞こえない40kHz程度の周波数の超音波を使って音を発生させます。以下に主要な構造と原理を記載します。
超音波の発生には、小型の超音波素子を複数個並べたパラメトリックアレイと呼ばれる構造をとります。直進性が高い超音波の性質とアレイ構造をとることにより、特定のエリアにだけ超指向性を有した音を発生させることが出来ます。
超音波を聞こえる音に変える仕組みは、ラジオの原理と同様に周波数変調 (FM) と振幅変調 (AM) がありますが、ここでは代表的な振幅変調の原理を記載します。
パラメトリックスピーカーは、超音波を可聴音により振幅変調し、キャリア波と可聴音成分を有する側帯波の2種類の超音波を同時に発生させます。
2種類の超音波が空気中を伝搬する中で、2種類の超音波の干渉で生じたうなりが、空気の非線形性により可聴音として復調され聴こえる様になります。超音波が干渉する領域のみで復調するため、可聴音は超音波と同じ超指向性を有した音になります。
パラメトリックスピーカーを設置する際には、設置場所・用途に合った製品を選ぶことが大切です。以下に、主に考慮すべき項目を記載します。
狭い場所や端末などへの設置にはコンパクトな製品が向いており、隣り合ったランニングマシンにパラメトリックスピーカーを複数並べて設置した例もあります。
広い設置場所での用途には出力レベルが高く長距離型のもの、テレワーク用には短距離型のパラメトリックスピーカーが向いています。
周波数帯域により聞こえる音域が様々変化しますので、音楽や音声案内など使用したい音域を考慮する必要があります。
温度・湿度などの耐候性、屋外で使用する場合には耐久性・耐水性、アンプ内蔵型・外付け型など、使用用途に合わせ製品の特徴を確認します。
本記事はパラメトリックスピーカーを製造・販売する株式会社イーソニック様に監修を頂きました。
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