月: 2024年9月

SiCウェハとは

SiCウェハとは、シリコンとカーボンの化合物でできた半導体材料です。

SiCはシリコンカーバイドと呼ばれており、シリコン (Si) とカーボン (C) が結合してできた化合物です。非常に高い耐熱性や耐摩耗性を有しており、耐化学薬品性にも優れています。半導体業界では広く利用されている材料です。

SiCウェハの使用用途

SiCウェハは様々な場面で使用されます。以下はその一例です。

1. パワーデバイス

SiCは電力エレクトロニクス分野で先進的な材料です。SiCによるMOSFET (メタル酸化物半導体フィールド効果トランジスタ) は、高電圧かつ高温条件下で動作が可能なスイッチングデバイスです。電力変換回路の効率向上に寄与し、エネルギー損失を最小限に抑えることができます。

また、SiCによるダイオードは高電圧下でも高速スイッチングが可能です。電力回路においてスイッチング損失を低減するのに役立ちます。インバータやパワーサプライなど、電力関係機器で広く使用されています。

2. 通信機器

SiCは高周波デバイスにも活用されます。通信機器やレーダーシステムで使用されるデバイスとして効率的に信号を処理し、精度の高いデータ伝送を実現します。SiCは高周波特性に優れており、高い信号品質を維持することが可能です。

3. センサー

SiCは高温耐性に優れているため、過酷な環境で活用できる電子デバイス製造に利用されます。SiCウェハによって高温センサーなどを製造することもでき可能です。これにより、エンジンや航空宇宙分野などにおいて、厳しい条件下での計測や制御が可能になります。

SiCウェハの原理

SiCはシリコンとカーボンが結合してできた化合物です。高温でも安定して動作し、耐摩耗性にも優れています。高電圧にも対応できるため、電力エレクトロニクスに適しています。

SiCウェハ内でシリコンとカーボン原子は、電子を共有することで結合しています。シリコンとカーボンはそれぞれ4価の元素であり、4つの電子対を共有して強い結合を形成する仕組みです。様々な結晶構造の製品があり、物理的な特性にも影響を与えます。

SiCウェハの製造は、まず高純度のシリコンとカーボンを原料として使用します。SiCの結晶を成長させるためには、PVT (Physical Vapor Transport) 法やHTCVD (High-Temperature Chemical Vapor Deposition) 法を利用することが多いです。これにより、高品質のSiC単結晶を製造することができます。

成長したSiC単結晶をウェハ状に切断します。高密度の電子デバイスとして活用するため、結晶平坦性や厚さが均一である必要があります。切断したSiCウェハはさらに研磨され、表面を平滑化することでデバイス性能を向上させることが可能です。

SiCウェハの選び方

SiCウェハを選ぶ際は、以下を考慮することが重要です。

1. サイズ

ウェハの直径と厚さは、デバイスの製造プロセスや最終製品の特性に直接影響を与えます。ウェハの直径には100mmや150mmなどのサイズがあり、直径が大きいほど一度に製造できるデバイスの数が増えます。大直径のウェハは製造コストの低減に寄与しますが、取り扱いや処理の難易度も上がります。

厚さについては、通常1mm～3mmの範囲で選定されます。厚さが厚いほど機械的強度が高くなりますが、ウェハの加工や処理においてコストが増加する可能性があります。デバイスの使用条件や要求される性能に応じて、最適な厚さを選ぶことが重要です。

2. 品質

SiCウェハの表面品質や内部欠陥は、最終的なデバイスの性能や信頼性に直接影響します。表面が平滑であることは、デバイスの製造精度を向上させるために重要です。表面の粗さや欠陥が多いと、デバイスの電気的特性や機械的強度に悪影響を及ぼす可能性があります。

内部の欠陥や不純物も、デバイスの性能に影響します。高品質なウェハは内部の欠陥や不純物が少なく、信頼性が高いデバイスを製造することが可能です。品質検査や欠陥評価を徹底した製品を選定します。

3. コスト

SiCウェハは高価な材料であるため、コストは重要な要素です。コスト対性能比を考慮し、要求される性能と予算をバランスよく調整することが求められます。また、技術的なサポートが可能な供給元を選ぶことで、製造プロセスやデバイス設計における問題を効果的に解決できます。

系統用蓄電池とは

系統用蓄電池とは、電力網に接続して使うための蓄電池です。

電力需要がピークに達する時間帯に合わせて電力を供給することで、ピーク負荷を平準化します。これにより、電力供給が過負荷にならないように調整する役割を果たします。ピークとなりやすい夏季昼間などでは電力料金も上がるため、高価なピーク時には蓄電池から電力を供給することで、コストを削減することができます。

また、ピークカットに活用すると同時に、突発停電に備えて電力を蓄えておく役割も果たします。特に病院やデータセンターなど、電力供給が途切れると重大な影響が出る施設では非常に重要です。蓄電池がバックアップ電源として機能することで、緊急時にも電力を維持し、施設の運営を継続することが可能です。

系統用蓄電池の使用用途

系統用蓄電池は以下のような用途で使用されます。

1. 電力会社

電力会社では、系統用蓄電池を負荷平準化のために活用しています。電力需要が最も高い時間帯に合わせて蓄電池から電力を供給することで、電力網の負荷を均等に保ち、過負荷や停電のリスクを軽減します。

また、再生可能エネルギーの統合にも利用されます。例えば、太陽光発電のように、変動が大きい再生可能エネルギー源から得た電力を蓄え、発電量が不足する時間帯にその電力を放出することで電力供給の安定性を保ちます。これにより、再生可能エネルギーの利用効率を向上させ、電力網全体の安定性を改善します。

2. 商業施設

大規模な商業施設やショッピングモールなどでは、電力料金が高くなるピーク時に合わせて蓄電池から電力を供給することで、電力コスト削減に活用します。停電時のバックアップ電源としても活用することが多いです。事業継続性を向上させつつ、電気代の削減にも寄与します。

3. 病院

医療機器は電力供給が途切れると深刻な影響が出るため、停電時に備えてバックアップ電源が必要です。したがって、系統用蓄電池を使用することも多いです。これにより、医療機器が常に稼働し続けることができ、患者の安全性を向上させることが可能です。

4. 通信設備

データセンターでは常に安定した電力供給が必要です。系統用蓄電池はバックアップ電源として機能します。これにより、サーバーのデータ損失やシステムダウンタイムを防止しつつ、電力需要のピークカットにも寄与します。

系統用蓄電池の原理

系統用蓄電池は、電力を化学エネルギーや機械エネルギーとして蓄える装置です。必要な時にそのエネルギーを電力として放出します。

一般的な蓄電池は化学エネルギーを蓄積しています。リチウムイオン電池や鉛蓄電池などがその一例です。化学反応によって電気を生成し、充電時には化学反応が進行して蓄電します。充電可能な電池を二次電池と呼びます。

機械エネルギーを蓄積する蓄電池には、フライホイール蓄電池や圧縮空気蓄電池などがあります。フライホイールは回転エネルギーを蓄える仕組みで、圧縮空気蓄電池はエネルギーを圧縮空気として蓄えます。堅牢な構造の場合が多く、産業界では利活用を検討されています。

系統用蓄電池の選び方

系統用蓄電池を選ぶ際は、以下を考慮することが重要です。

1. 蓄電容量

蓄電容量は、蓄電池がどれだけのエネルギーを蓄えることができるかを示す重要な指標です。蓄電容量が大きいほど、多くのエネルギーを蓄えることができるため、電力の需要に応じた長時間の供給が可能です。具体的な容量は、電力需要のピーク時にどれだけの電力が必要かを考慮して選定する必要があります。

2. 電圧

電圧は、蓄電池と接続する需要機器に合わせて選定します。12Vや48Vなどの電池が販売されていますが、高電圧が必要な場合には直列に繋いで実現可能です。

3. サイズ

設置場所における物理的な制約を考慮して、適切なサイズの蓄電池を選ぶ必要があります。コンパクトな設計やモジュール式蓄電池が優れていますが、高価なことが多いです。大型の蓄電池を設置する場合、事前に十分なスペースと設備を確保する必要があります。

接眼レンズとは

接眼レンズとは、光学レンズを使った顕微鏡や望遠鏡、双眼鏡などにおいて、人が目で覗く部分に取り付けられるレンズです。

 

顕微鏡では対物レンズと接眼レンズによって観察物体 (試料) を拡大して観察できます。接眼レンズは、対物レンズが結んだ中間像を拡大して観察するためのレンズです。接眼レンズは人が目で覗くレンズであることから、接眼レンズはアイピースと呼ばれることもあり、英語ではEyepieceまたはOcularで表現されます。

工業製品として販売されている接眼レンズは、多くは顕微鏡用です。一部に望遠鏡用の接眼レンズもあります。顕微鏡には国際規格や日本産業規格、日本顕微鏡工業会規格などがありますが、製品としては規格品として汎用性があるものではありません。通常はそれぞれのメーカーの顕微鏡の専用品として販売されています。

接眼レンズの使用用途

接眼レンズは光学レンズを使った顕微鏡などにおいて、必須となる部品です。顕微鏡において接眼レンズとともに使われる対物レンズとともに、観察物体 (試料) の像を拡大するために使われます。接眼レンズと対物レンズの組み合わせによって、倍率が決まります。一つの顕微鏡に対して複数の接眼レンズと対物レンズを用意することによって、拡大倍率を変更することが可能です。

また一般的な顕微鏡において接眼レンズは、鏡筒内にチリやホコリなどの異物が侵入することを防ぐ役割も果たすものです。顕微鏡の取り扱い方法として、接眼レンズを先に取り付け、後に対物レンズを取り付ける、逆にレンズを外すときには対物レンズを先に外し、次に接眼レンズを外すのが、正しい使い方とされています。

接眼レンズの種類

顕微鏡に用いられる接眼レンズには、以下の種類があります。

広視野接眼レンズ

広視野レンズは視野数が20~22のものをいいます。視野数とは、接眼レンズで見る中間像の直径をmm単位で示したものです。視野数が大きいほど、試料の広い範囲を観察していることになります。

超広視野接眼レンズ

視野数が25以上の接眼レンズのことです。高倍率での観察においては、試料のどの範囲を観察しているのかを把握することが、特に重要になるため、超広視野接眼レンズによって観察しやすくなります。

ヘリコイド付き接眼レンズ

ヘリコイドとは螺旋体のことで、視度調整機能を有していることを意味するものです。ダイアルを回転させて視度を調整するピント機構があります。方眼やクロス線などが記された焦点板も併せて取り付けられており、観察者が焦点板に記されたパターンがはっきり見えるように調節することによって、近視や遠視の観察者でも眼鏡をかけずに観察ができます。

接眼レンズの選び方

接眼レンズは顕微鏡メーカーや製品ごとに、専用の接眼レンズが用意されています。それぞれの接眼レンズの性能については、鏡胴面に記されているのが一般的です。

種類

 記号で示され、例えば「W」は広視野、「H」はハイアイポイントといい、接眼レンズから離れていても観察できるため、眼鏡をかけたままでも観察しやすいレンズです。

倍率

対物レンズが結像する中間像を眼で見る時の倍率を示したものです。数字にxを続けた、例えば10xなどと表記されます。

視野数 

接眼レンズで見る中間像の直径をmm単位で示したものです。FN (Field Number) でも表示されます。視野数には15,18,20,22,25,26.5などがあります。

眼鏡の使用可否

眼鏡をかけたまま使用できるレンズには、眼鏡の形状を模した記号が付いています。

接眼レンズのその他情報

接眼レンズの鏡筒サイズ

接眼レンズは汎用品ではなく、メーカーや顕微鏡個々の専用品として、異なる倍率などの製品が用意されています。ただし接眼レンズの鏡筒と、接眼レンズを取り付けるスリーブの内径の寸法は、ISO 10937、「JIS B 7143 顕微鏡接眼レンズと接眼スリーブとのはめあい部」によって、基準寸法が23.2mmまたは30mmに規定されています。

ポータブル電源とは

ポータブル電源とは、内蔵されているバッテリーに電気を蓄え、様々な電化製品・電気機器に給電するために使用される電源装置です。

AC電源コンセントの差込口を複数備えており、携帯電話や身の回りの一通りの電化製品など、普通の壁付けコンセントと同じ感覚で給電することが可能です。災害時などの非常時に使用される他、キャンプやアウトドアなど、壁付けコンセントのない場所で使用されます。感覚的にはモバイルバッテリーと同様の仕組みですが、モバイルバッテリーよりも大きく、遥かに容量の大きい製品です。発電機と異なり、充電/放電で動作するため、発電機能はありません。

ポータブル電源の使用用途

ポータブル電源の主な用途には下記のようなものがあります。

• 停電時の非常用電源として電力を確保する
• 災害時の避難生活で電源として使用する
• キャンプやアウトドアで電源として使用する
• 車中泊で電源として使用し、電気を使う
• 太陽光発電から充電した電源として使用し、節電に活用する

主には、電源のない場所で安定した電源を確保するために使用されます。例えば、停電時には、暖房器具 (冬) や、扇風機やポータブルクーラー (夏) などを稼働させたり、電気ケトルや電子レンジなどで簡易的に調理を行ったりすることが可能です。

また、キャンプ・アウトドアシーンでは、

• スマートフォンを充電する
• 照明器具で灯りをとる
• 調理を行う
• DIY機器を稼働させる
• ポータブルクーラーを稼働させる

などにより、便利に使用することができます。

ポータブル電源の原理

ポータブル電源には現在主に下記の2種類のリチウムイオン電池が使用されています。

• コバルト系・三元系 (NCM) のリチウムイオン電池
• リン酸鉄リチウムイオン電池 (LiFeP04)

通常、概ね200Wh/20Ah (20,000mAh) 以上の容量があります。これは、モバイルバッテリーの数倍から数十倍です。 大型であり、モバイルバッテリーのようにポケットやカバンに入れて持ち運ぶことは難しくなっています。

本体にはインバータが内蔵されており、直流電力から交流電力へ変換することで電気を供給する仕組みとなっています。家庭用のACコンセントや車のシガーソケット、ソーラーパネルで充電が可能です。蓄えられた電力は、AC出力、シガーソケットのDC出力、USB-A・USB-Cなどの端子により、中小規模な電化製品と接続して給電することが可能です。

ポータブル電源の選び方

1. 容量

ポータブル電源は、様々な容量の製品があります。容量が大きくなるほど、サイズ・重さ・価格が上がるため、用途に合った適切なものを選択する事が必要です。用途別の主な目安は下記の通りです。

• 日帰りのアウトドア: 200Wh～
• 宿泊するキャンプ:  500Wh～
• 災害や停電時における非常用電源:  1,000Wh～

2. 充電

主には、ACコンセントや、ソーラーパネルからの充電が可能です。それ以外では、シガーソケットやUSBポートからの充電に対応したモデルもあります。車中泊など、車内での充電や、屋外での充電を利用シーンとしているかなどが選定要素となります。

3. 消費電力

ポータブル電源に接続して使用する電化製品の消費電力が、ポータブル電源の定格出力を超えると、電化製品の運転が止まってしまいます。ポータブル電源を選定する際は、使いたい機器の消費電力を確認することが必要です。接続機器の上振れ幅を見越して、ポータブル電源は1ランク上の出力製品を選ぶことが良いとされます。例えば、接続機器側消費電力が1,000Wの場合、ポータブル電源側は出力1,500W以上のものが適切です。

4. 出力数・安全性

出力ポートは、AC100Vコンセント、USB、シガーソケットなど必要なものが備わっているかどうか、必要な数が足りているか、確認することが必要です。特に、災害時の使用を想定している場合、人数分のスマートフォンが充電できるかや、暖房器具を使いながら電気ケトルが使用できるか、など具体的な使用シーンを想定しながら適切なものを選択することが必要となります。

安全性の上では、電気用品安全法 (PSE) マークがあるか、防災製品等推奨品認証を取得しているかなどが目安になります。充電可能回数も事前に確認しておくと安心です。

和紙壁紙とは

和紙壁紙とは、伝統的な製法で作られた和紙を用いて製造された壁紙 (クロス) 製品です。

やわらかな風合いに優れており、天然素材を漉き込んだり、伝統的な土壁風の意匠を用いたりと、製品によってそれぞれ個性ある雰囲気づくりが可能です。また、機能性にも優れており、調湿作用、調光効果、吸音効果などを期待することができます。

和紙壁紙の使用用途

和紙壁紙は、インテリアに和風の風合いを持たせたい場合に使用されることが多いです。全体的に光の反射も明るくなり、柔らかい印象になります。

和室に使用すると、襖や障子、調度品と統一性の取れた、美しい空間を演出することができます。また、吸音性や調湿作用があるため、寝室にも適しています。リビングをはじめとするフローリング貼りの洋室に使用すると、和洋折衷のモダンな印象の空間づくりが可能です。アクセントクロスのように色を切り替えて使用する方法も効果的です。天井に施工することで、照明の光を柔らかく反射させる使用方法もあります。

ただし、和紙壁紙は水には弱く、水性汚れや油汚れはシミになります。そのため、水回り全般や、ペットのいるお部屋や子供部屋などの汚れやすいお部屋にもあまり適していません。トイレなどの匂いがこもりやすい場所も、壁紙が匂いを吸着してしまうので避けたほうが良いとされています。

和紙壁紙の原理

1. 原料

代表的な伝統的和紙の原料は、楮 (コウゾ) 、三椏 (ミツマタ) 、雁皮 (ガンピ)です。コウゾは、クワ科の植物で1年に約2～3メートルにもなり、毎年収穫できる素材です。維が長くて太く、丈夫な紙ができます。ガンビは栽培が難しいため、自然のものが原料にされています。繊維が細く、強くて粘りがある素材です。ミツマタは、原料として収穫できるまでに3年ほどかかりますが、繊維が丈夫で細くつやがあります。

また、ケナフや亜麻など非木材紙を原料としたクロスも製造されています。ケナフは、成長が非常に早く短期間で多くの収穫が可能です。木の5倍以上の炭酸ガスを大量に吸収して固定する環境改善作物でもあります。上質で強く、風合いの良い紙を作ることができます。

その他、麻、イネワラ、オクラ、竹幹、熊笹、竹皮、炭などが原料として使用されることがあります。

2. 性質

和紙には和紙の繊維が手触りの優しさや絶妙な色合いがあり、独自の質感による美しさがあります。自然素材であることから、燃やしても有害ガスが出ることがなく、土に埋めればそのまま自然に還ります。また、化学的な処理を最小限に抑えた製造工程により、ホルムアルデヒドをはじめとする化学物質の放散も無く、シックハウス症候群の恐れがありません。

機能面では、

• 調湿作用
• 調光効果
• 保温効果
• 吸音効果

などの効果が期待できます。調湿作用により結露やカビが発生しにくく、夏は涼しく冬は暖かく過ごすことができ、 繊維が光を乱反射させるため照明の灯りや太陽光も柔らかく感じられます。

和紙壁紙の種類

1. 概要

和紙壁紙には様々な種類の和紙が使用されます。前述の通り様々な原料が用いられている他、色合いも白系、茶色系、灰色系、緑系、青系など様々なものがあります。また、金箔入や熊笹入りなど、異素材を漉き込んだものを選択することも可能です。

和紙壁紙で用いられている代表的な種類には、土佐和紙、柿渋和紙、漆和紙などがあります。

2. 土佐和紙

土佐和紙とは、高知県土佐市で作られる伝統的な和紙です。古い起源を持ち、平安時代より作られてきたと言われています。日本の伝統工芸品として指定を受けており、土佐和紙を代表する「土佐典具紙 (とさてんぐし) 」と「清帳紙 (せいちょうし) 」は国の無形文化財にも指定されています。

和紙壁紙としては様々な色が用意されており、麻や藁などを漉き込んだものも選択することが可能です。

3. 柿渋和紙

柿渋和紙は、柿渋を塗った和紙素材です。柿渋とは、未熟な青柿の汁を発酵させて作られた液で、古い柿渋は塗料に適しており、色が濃く艶のある仕上がりになります。

和紙に柿渋を塗ることで、耐久性を高めることが可能です。 また、松煙墨や、赤色顔料のベンガラを混ぜる場合もあります。柿渋には、防虫、抗菌、防腐、消臭、防水など、様々な効果があり、柿渋和紙にもこれらの効果が発揮されます。

4. 漆和紙

漆和紙とは、コウゾを主原料とした和紙に、漆を塗ったものです。非常に強い和紙を作ることができます。

漆和紙の壁紙は、濃い目の色が多く、華やかで重厚な雰囲気をも演出することが可能です。また、表面が立体的になっているため、明かりが当たると陰影を楽しむこともできます。

監修:株式会社ユーピー

浄水器とは

浄水器とは、水道水や地下水に含まれる不純物を取り除くことによって、より安全で美味しく感じられる水を得るために設置する水の浄化装置です。

「JIS S 3201 家庭用浄水器試験方法」では、浄水器は活性炭，精密ろ過膜，逆浸透膜などのろ材を用いて水道水中の溶存物質などを減少させる機能をもつ水処理器具と記されています。水道水には消毒のために用いられた塩素や、原水中の有機物と反応して生成したトリハロメタンが含まれている場合があります。浄水器は水道水に含まれる残留塩素や、トリハロメタンなどの物質を除去または減少させるための器具です。

浄水器の使用用途

浄水器を使用する事で水道水や地下水に混入した異物（赤錆、塩素、化学物質）などを取り除き、臭いや癖が無い水に戻る事から一般家庭を含め食品製造や飲食業界など、幅広く使われています。 浄水器の使用は、限りある地下水の汲み上げに頼らない良水の取得方法です。

残留塩素の除去

水道水の残留塩素濃度が高くなるとカルキ臭やフミン質 (有機物質) と第三次化合した発癌物質のトリハロメタン濃度も上がります。水道水に於ける塩素化合物の除去に向けては浄水器の使用が最も確実な方法です。

トリハロメタンなどの有害物質の除去

塩素と原水の有機物 (フミン質) が反応して生成されるトリハロメタンなど、人体に悪影響を及ぼす可能性のある物質を除去します。トリハロメタンは発がん性の疑いが指摘されています。トリハロメタンを吸着する役割は主に活性炭が担う事から、トリハロメタンの長期的除去に向けては活性炭量が多い浄水器の選定が有効です。

PFAS対策

近年のニュース報道で、PFAS (ピーファス) やPFOS (ピーフォス)、PFOA (ピーフォア) といった言葉を耳にするようになりました。PFASは人工的に製造された有機フッ素化合物の総称で、1万種類以上の物質があるとされています。

PFASの中でもPFOS (ペルフルオロオクタンスルホン酸) やPFOA (ペルフルオロオクタン酸) は、かつては幅広く使用され、環境や人体への影響が懸念されている物質です。近年の報道は、PFOSとPFOAが河川や地下水を汚染しているというものであり、PFAS除去に対応した浄水器も販売されるようになりました。

その他の不純物の除去

水道管のサビや泥など、目に見えない不純物を除去し、水の透明度を上げます。

浄水器の種類

浄水器の種類には、本体の設置形式による分け方もありますが、ここではろ材の種類で分けて説明します。

1. 活性炭式

活性炭とは、非常に多くの微細な孔 (あな) を持つ炭素素材です。表面積は非常に大きく、優れた吸着力を発揮します。浄水器において活性炭は粒状、粉状、繊維状やブロック状にして利用しています。

2. 中空糸膜式

0.4から0.01μmの穴を持つ中空糸膜や平膜などをろ過膜として、水道水に含まれる微粒子を除去します。複数のろ材を組み合わせるのが一般的です。また多くの浄水器は、上述の活性炭式と中空糸を組み合わせた方式が採られています。活性炭で残留塩素やカルキ臭、トリハロメタンなどを吸着除去し、ろ過膜で鉄サビ、カビ、細菌などを除去します。

3. 逆浸透膜 (RO) 式

通常は純水と不純水を半透膜で仕切ると純水から不純水側に水は移動しますが、不純水側に圧力をかけて純水だけを取り出すタイプの浄水器です。半透膜とは、動植物の細胞膜のように、水分子だけを通過させ、水に溶けた物質は通過させない膜のことです。なおROとは、逆浸透現象 (ReverseOsmosis) の頭文字を示しています。

4. セラミック式

ろ材に微細な孔を有するセラミックを使用した浄水器です。ろ材は一般的に使用にともなって不純物の目詰まりなどにより通過水量が低下し、フィルター交換が必要です。セラミック式でもフィルター交換は必要ですが、回収リサイクルが可能で、粉砕して陶磁器やレンガなどの別の製品に再加工することができます。

浄水器の選び方

浄水器はまず設置方法で選ぶことができます。取り付ける水道の蛇口に取り付ける蛇口直結型、冷蔵庫のドアポケットなどに収納するポッド型、長期間使用して丸ごと交換する据え置き型、すっきりとしたデザインが魅力のビルトイン型などがあります。他にはフィルターの性能を見て、除去したい対象に適したものなのかを確認します。また維持コストにも注意が必要です。フィルターの交換頻度やフィルターの価格から、長期的なコストの検討をする方法もあります。

 

本記事は浄水器を製造・販売する株式会社ユーピー様に監修を頂きました。

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段ボールとは

段ボールとは、平らな紙（ライナ）と波状の紙（中芯）を接着剤で貼り合わせて作られた板紙のことです。
この板紙を箱状にして、主に商品を入れるのに使います。段ボールの箱は、商品を衝撃から中身を守り、水漏れや日光などの環境からの保護が可能です。

さらに、まとめて運ぶことができるので、輸送の効率化が図れます。段ボールに種々のデザインの図柄を印刷して、識別を明確にし、商品価値を上げることもできます。

段ボールは、リサイクルが可能なので、環境に優しい商品です。日本のリサイクル率は、約95％にもなり、環境の優等生です。

段ボールの使用用途

段ボール箱は、一般的には商品の包装・保管・輸送に使用されます。ファーストフードのパッケージ、封筒状にした包装材料などもあり、葬儀用の祭壇・棺桶などの用途もあります。

シート状の段ボールを加工して、ベッド・家具・テント・間仕切りなど災害用の用途です。

手作りの防音部屋用の素材として、コルゲート面を表面にして、ある程度の吸音・遮音性を利用した使い方があります。

段ボールの種類

段ボールは、波状に成形した中芯の片面又は両面にライナを貼り合せたものです。ライナと中芯の品質は、JISの規定があります。 (JIS P 3902 段ボール用ライナ、JIS P 3904 段ボール用中しん原紙) 構造により分類すると、次のようになります。フルートは中芯の波型の部分のことです。

1. Aフルート

外装用に多く使われる段ボールです。中芯の両側にライナーを張り付けた標準品で、全体の厚さが約5mmです。30cmあたりの山数は約34、段の高さは、約4.5～4.8mmです。山の高さが高いので、垂直方向の衝撃吸収力が大きく、箱の積み上げに適しています。

2. Bフルート

軽い商品の内装箱に多く使われる段ボールです。全体の厚さが約3mmで、30cm当りの山数が約50です。厚さが薄く、平面的な衝撃に強い特徴があります。カラー段ボールが可能です。

3. Wフルート

強度が強く、重い商品や海外向けの商品などに使われます。厚さ5mmのAフルートと3mmのBフルートを重ねて接着したもので、全体の厚さは約8mmです。

4. Eフルート

ギフトボックスや内装箱に使われる段ボールです。全体の厚さは約1.5mm、30cmあたりの山数は約93で、山の高さは1.1～1.15mmです。カラー段ボールに対応し、強度が小さいので、発送用には不向きです。メール便には、薄いのでよく使われます。

5. Fフルート

小型軽量な商品に使われます。厚さが約1.1mmの薄い段ボールです。保管場所が少なくて済みます。30cmあたりの山数は約120です。

6. Gフルート

最も薄い段ボールです。厚さが約0.9mmで、30cm当りの山数は約177です。ダイレクトオフセット印刷が普通紙のようにできます。

段ボールの構造

段ボールは、ライナーと中芯に各々種類があり、組み合わせに多くの構成ができます。

1. ライナー

古紙含有率で種類分けされています。K5，K6、K7、C5などが使われ、Kの方が古紙含有が少なく、強度が大きい紙です。数字は紙の重さを表します。

2. 中芯

中芯も重さで区分されます。重いものが強度が大きく、S120g、S160g、S180g、強化180g、強化200gなどがあります。強化は特殊加工により強度を上げたものです。

S120gが多く使われますが、中芯の選定には、全体のバランスが重要です。ライナーが弱く、中芯が強いと平滑性が悪くなり、ライナーの割れが発生することがあります。

3. 貼り合わせ

コルゲーターと呼ばれる機械で貼り合わせを行います。2種類のライナー、中芯用の紙をセットして両面を貼り合わせます。接着剤はコンスターチです。こうして、段ボールのシートが作られます。

4. 段ボール箱の成形

段ボールのシートから箱に成形します。段ボール箱成形機に入れると、罫線引き、カット、糊付け等の作業を自動で行い、箱に成形されます。

ヘキサポッドとは

ヘキサポッド (英：Hexapods) は、微細な位置制御や精密な動作を可能にする高精度な位置決めステージの一種です。

ギリシャ語の「hexa」 (6) と「podos」 (足) に由来し、「6本の足を持つもの」という意味です。主に6本の脚を持つロボット、生物、機構を指します。他に「ポッド」が付くものとして、monopod、tripod、tetrapodなどがあります。

6つの独立したアクチュエーターが1つの動作プラットフォームを支え、6自由度 (XYZリニア軸、ピッチ、ロール、ヨーの回転軸) に、位置や姿勢を柔軟に変えることができます。

ヘキサポッドの使用用途

ヘキサポッドは、その高い性能と汎用性から、精密な位置決めが必要な様々な分野で活用されています。特に、複数の軸を同時に制御する必要がある場合や、複雑な形状のワークを扱う場合にその真価を発揮します。以下に、主な用途の例をいくつか挙げます。

• 光学系: シリコンフォトニクス、光ファイバー、光学レンズ位置合わせ
• 半導体: ウエハーやチップなどの位置決めや検査装置
• バイオテクノロジー: 顕微鏡下での細胞や生体の操作や位置合わせ
• 航空宇宙: フライトシミュレーターや宇宙関連機器の試験装置
• 医療機器: 手術用ロボットや診断装置の位置決め
• レーザー加工: レーザーヘッドやワークの位置合わせ
• 精密組立: 振動試験、部品組み立て、検査
• 天文学: 望遠鏡の位置調整や追尾システム
• 研究開発: 真空装置内での位置決め

ヘキサポッドの原理

1. 6つのアクチュエーターで駆動

ヘキサポッドのステージは、パラレルキネマティック設計で、スチュワートプラットフォームとも呼ばれます。6つの独立したアクチュエーター (DCモーター、ステッピングモーター、ボイスコイルモーター、ピエゾアクチュエータなど) が1つの動作プラットフォームを支え、各アクチュエーターの伸縮によって6方向を自由に動かします。

2. 高分解能位置センサー内蔵

アクチュエーターの中に、高分解能位置センサー (インクリメンタル、アブソリュートエンコーダなど) を内蔵させることで、各アクチュエーターの動作をサブミクロン、ナノメートルレベルで検出・動作します。そのためサブミクロンの高精度な位置決めが可能で高い再現性も持っています。

3. 柔軟かつ高剛性

ヘキサポッドの動作プラットフォームは6つのアクチュエーターで支えられているため、高剛性であり任意の方向に設置して使用することができます。また、各アクチュエーターはパラレルリンク動作で制御されるため非常に滑らかな動きが可能です。

4. ワークスペース

ヘキサポッドは6本のアクチュエーターの伸縮によって動作するため、動作範囲に制限があります。この範囲をワークスペースと呼び、使用する座標系の原点を基準として設定されます。ワークスペースは障害物や荷重サイズ、配置などの外的要因で制限されることがありますが、シミュレーションを用いて必要な動作範囲が取れるかを事前に確認することが可能です。

5. 高度な制御

PCとヘキサポッド専用コントローラをLANケーブルで接続し、ターゲット位置の指令や動作プログラムをもとに、6つのアクチュエーターの動きを高速演算処理しパラレル動作で6自由度を制御します。基本的にはターゲット位置に最短距離で移動させています。

ヘキサポッドのその他情報

ここではヘキサポッドと、積み重ねステージの違いについて記述します。

用途によってメリットデメリットはありますが、高精度化・高速化する上ではヘキサポッドは非常に優位です。大きな特徴としては下記のようなものがあります。

1.  回転中心や座標系の任意変更が可能

積み重ねステージでは、上部のスイベルステージで回転中心が決まるため、ワークを変更するたびに付け替えや再調整が必要です。しかし、ヘキサポッドステージは、回転中心と座標系をソフトウェアで任意の地点に容易に変更できるため、付け替えが不要で作業効率が大幅に向上します。

2. 累積誤差がなく高精度

積み重ねステージでは、各ステージの誤差が累積されるため、頂上では誤差が大きくなります。しかし、ヘキサポッドステージは1枚の動作プレートを6本のアクチュエーターで支えて制御するため、累積誤差がなく、高精度な位置決めと高再現性が可能です。

3. 高耐荷重で高剛性

積み重ねステージでは、最下部のステージに上部の重さが累積するため、通常は耐荷重の高いステージを配置し、上部のステージには軽量で小型のものを配置します。一方、ヘキサポッドステージは、6本のアクチュエーターで駆動プレートを支えるため、コンパクトながらも高耐荷重で高剛性を実現します。

	ヘキサポッドステージ	積み重ねステージ
回転中心・座標系	任意に変更可能	使用ステージ形状で固定
サイズ	コンパクト	下部が大きく、高い
動作量	やや小さい	大きい（ステージによる）
累積誤差	なし	あり
剛性	強い	弱い
耐荷重	大きい	小さい
可動ケーブル	なし	各軸ケーブル
動作	パラレル	シリアル

監修:株式会社スガワラ

特殊ばねとは

特殊ばねとは、通常の量産型のばねとは異なる形状や材質、機能を持った特殊なばねのことです。

形状面では、JIS規格から外れるばねや自動機で生産できないばねを特殊ばねと呼ぶことが多いです。特定の製品や装置に合わせてカスタマイズされたり、特殊な用途に応じて設計されたりします。また、材質・機能面では、過酷な環境に耐える耐熱・耐食ばねも特殊ばねに含まれます。航空、医療、発電など、精密性が求められる産業分野で活用されていることが多いです。

特殊ばねの使用用途

特殊ばねは、通常の規格品では対応できない特殊形状が必要な場合や、一見規格品と同様の形状でも規格品とは別次元の精密さが必要な場合などで使用されます。例えば、

• 極端に全長が長い場合
• 一つのばねのなかでピッチ形状を細かく変える必要がある用途
• 四角などの特殊形状
• 純チタンや真鍮など通常とは異なる素材が必要となる用途

などが挙げられます。主な使用分野は下記の通りです。

• 一般的機械器具・産業機械 (オイルシール、電気抵抗器)
• 撹拌・送り装置
• バルブ
• ガス管
• 自動車産業 (ドア、シート、エンジンなど)
• 医療機器 (カテーテル治療に用いるガイドワイヤ用のばねなど)
• 航空宇宙工学

また、火力・原子力発電機器や、蒸気、ガスタービン発電機など発電用途に使用されるばねは、過酷な環境に耐える耐熱性・耐食性が必要であり、特殊ばねが使用されます。

特殊ばねの原理

1. 概要

特殊ばねは、特定の製品や装置に合わせてカスタマイズされたり、特殊な用途に応じて設計されたりする製品です。ばねの規格には、JIS規格 (日本産業規格) とJSMA規格 (日本ばね工業会規格) があり、これらから外れるばねは特殊ばねと言えます。

また、自動機で生産できないばねを特殊ばねと呼ぶ場合もあります。様々な自動機がありますが、一般的にはD/ｄ (ばね指数) が3～22の範囲、縦横比が0.8～4、有効巻き数3以上、ピッチが0.5D以内、などの条件が一般的に自動機で生産できる汎用的なばねです。巻きピッチが粗い、公差がきついなどのばねは、特殊ばねに分類され、個別に製造されています。

2. 加工

特殊ばねには部分的に自動機を用いて生産される場合と、手加工で生産される場合とがあります。また、自動機では多少のばらつきが出てしまうため、自動機で生じる誤差が許容できない場合にも手加工での生産が行われます。主な加工種類は下記の通りです。

• 手巻き
• 旋盤巻き
• 異形線縦巻きコバ巻き
• 両絞り、別フック挿入
• 脱線巻き
• コイル部の間際での腕曲げ加工

3. 材質

特殊ばねは、基本的に通常のばねと同様の材質の他、その他特殊材質まで含めて様々な材質が使用されます。主な種類には下記のようなものがあります。

• ステンレス鋼線
• 硬鋼線
• ピアノ線
• オイルテンパー線
• リン青銅
• 鉄
• チタン
• 銅
• めっき線
• 洋白
• 金
• 撚線
• 真鍮
• アルミ
• 三価クロメート被膜付鋼線
• 亜鉛メッキ鋼線

特殊ばねに使用される材質の、主な特性の例は下記のとおりです。

• 弾性エネルギーが強い
• 耐疲労性
• 耐熱、耐寒性
• 耐食性
• 電気伝導性が低い
• 熱膨張性が低い

特殊ばねの種類

特殊ばねは、基本的に個々の用途・製品に合わせて製造されるため、多様なものがあります。主には、

• 線径が規格品に比べて極端に細い
• 全長が規格品に比べて極端に長い
• 線径に対してコイル径が小さい
• ばね指数が小さい

のような特徴を持つばねである場合が多いです。

また、個々の特殊形状・製品としては、

• ジョイント部分が特殊なばね
• 腕の形状やフック形状が特殊なばね
• 異形線を用いたばね
• 圧縮ばねの中にフックを設け、引っ張りばねとして使用するばね
• ぜんまいばね
• ヒューズのクリップ用板ばね
• 耐食耐熱超合金皿ばね
• タービン用板ばね
• 耐食耐熱超合金コイルばね

などがあります。

その他、真鍮 (柔らかく傷つきやすいため製造が難しい) や、純チタン、銅など、通常とは異なる特殊素材を用いたばねなども特殊ばねに分類されます。

本記事は特殊ばねを製造・販売する株式会社スガワラ様に監修を頂きました。

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オーバーヘッドシャワーとは

オーバーヘッドシャワーとは、頭上から広い幅で水滴を吐出するシャワー設備です。

頭上から幅広く水が降り注ぐため、体全体を均等に洗うことが可能です。全身を一度にカバーできるため、シャワー中の快適さやリラックス感が向上します。また、水流の広がりが良いため、洗浄効果も高いです。

また、モダンで洗練されたデザインの製品が多いです。天井に取り付けられることでバスルームの見た目がスッキリし、デザイン性も高くなります。これにより、バスルームのインテリアを引き立てるアクセントとしても機能します。

オーバーヘッドシャワーの使用用途

オーバーヘッドシャワーは様々な用途で使用されます。以下はその一例です。

1. 商業施設

フィットネスセンターやスポーツクラブでは、トレーニング後のリフレッシュを目的としたオーバーヘッドシャワーが設置されます。耐久性が高く、メンテナンスが容易なモデルを好まれることが多いです。広い水流と快適な使用感により、トレーニング後の爽快感を増し、利用者の満足度を高めることが可能です。

2. 宿泊施設

高級ホテルやスパ付きホテルでは、オーバーヘッドシャワーが客室設備として設置されることがあります。宿泊者は、まるでスパにいるような贅沢な体験を楽しむことが可能です。ホテルのブランドイメージを高めるために、デザインや機能性にこだわり、高品質なモデルを選定されることが多いです。

3. 医療施設

病院やリハビリ施設では、患者のリラックスやリハビリの一環としてオーバーヘッドシャワーを使用されることがあります。温水機能やジェット機能を備えたモデルが選定され、リラクゼーション効果を与えつつ治療を補助します。特にリハビリ施設では、体調や運動能力の回復をサポートする役割乎果たします。

4. 一般住宅

高級住宅や別荘にオーバーヘッドシャワーが設置されることがあります。豪華で快適なシャワー体験を提供することが求められるため、デザインが洗練され、最新の技術を取り入れたモデルが選定されます。日常の生活の中で贅沢な体験を提供し、住空間の質を一層高めることが可能です。

オーバーヘッドシャワーの原理

オーバーヘッドシャワーは水道管から水を受け入れます。シャワーヘッドには複数の小さなノズルがあり、これを通じて水が放出されます。ノズルによって水流が均等に広がり、体全体を効果的に洗い流す仕組みです。

多くのオーバーヘッドシャワーには、水圧や水流の強さを調節する機能が備わっている製品も多いです。これにより、自分の好みに合わせて水流の強さや種類 (ミスト、ジェットなど) を選ぶことができます。調節機能はシャワーのバルブやダイヤルで操作することが一般的です。

材質には、ステンレス鋼や真鍮などが使用されます。ステンレススチールは耐久性が高く、長期間使用しても美しい外観を保ちやすいです。真鍮は温かみのある金属的な外観で高級感があり、古典的なデザインに合うことが多いです。

オーバーヘッドシャワーの選び方

オーバーヘッドシャワーを選ぶ際は、以下を考慮することが重要です。

1. サイズ

シャワーヘッドの直径は使用感に直接影響します。直径が大きいほど広範囲に水流が広がり、全身を均等に洗いやすくなります。一般的には20～30cmのサイズが多いですが、広い水流を求める場合にはさらに大きなサイズを選定することが重要です。

2. 色

シャワーの色は、バスルームの全体的なデザインに合わせて選びます。ステンレス鋼のような光沢のある仕上げは、現代的でクリーンな印象を与えます。一方、黒などの落ち着いた色合いは、モダンで洗練された雰囲気を作り出すことが可能です。色やメッキは掃除の容易さなどにも直結するため、デザインだけでなく実用性も考慮する必要があります。

3. 取付方式

オーバーヘッドシャワーには、天井に取り付けるタイプと壁に取り付けるタイプがあります。天井取付型のシャワーは広い水流が全身に均等に当たり、バスルームのスペースを有効に活用することが可能です。一方、壁取付型は取り付け位置や角度を調整しやすいため、シャワーの高さを調整したい場合に適しています。