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パワーICとは

パワーICとは、パワー半導体を内蔵する集積回路 (IC: Integrated Circuit) の総称です。

パワー半導体は一般的に、大電力回路に使用される半導体を指します。パワー系の半導体にはパワートランジスタやパワーMOSFET、IGBTなどがあります。半導体材料の中で、特に1Aを超える大電流を制御する半導体部品をパワー半導体と呼びます。

パワー半導体には、トランジスタやサイリスタなどの電子部品も含まれます。

パワーICの使用用途

パワーICは、産業用機器や民生品機器の制御用ICとして非常に広く使用されています。大電力を扱うパワーICは低消費電力化が強く要望されており、半導体材料やデバイス技術、回路技術を中心に技術革新が進んでいます。

以下がパワーICの使用用途の例です。

• 太陽電池の駆動モジュール
• LED照明の点灯回路
• 電動自動車の制御用ユニット
• インバータエアコンのインバータユニット

昨今の電気自動車 (EV) やハイブリッド自動車 (HEV) の普及に伴い、車載ユニットの需要向上が顕著であり、今後パワーIC市場は拡大すると予想されています。

パワーICの原理

IC内部の回路により電圧や電流を制御し、各種機器への電力制御をおこなうのがパワーICの主な役割ですが、その機能は非常に多く多岐にわたります。例えば交流 (AC) 電圧を直流(DC)電圧へ変換する働きや、モーターの駆動、蓄電池への充放電を実現します。

その実現のためのIC内部の回路は、整流作用や、コンデンサや抵抗、インダクタ特性を回路素子の組み合わせをもとに利用する場合が多いです。アクティブ素子である半導体デバイスを使用して電源を高速スイッチングしたり、コンデンサで増幅・平滑化したりすることでACやDCの電源を制御しています。この種の機能を有するICはパワーマネージメントICとも呼ばれます。

パワーICならではの特徴として、その扱う電力の大きさから、パッケージや放熱設計には特に注意が必要です。放熱の悪い実装状態だと、電子部品としての信頼性を損なうばかりか、特性劣化を招くために、IC動作に際して十分な電気的な特性を期待できないためです。

低消費電力化の向けたICの回路面の取り組みとしてはインバーター回路があります。「インバーター」とは商用のAC電圧や交流周波数を自由に可変させるための回路でのことであり、モーター駆動やエアコンなどの変化する負荷状態に合わせた制御を低消費電力化させるため、よく用いられる回路です。

パワーICのその他情報

1. パワーIC用半導体デバイス

パワーICが内蔵する半導体デバイスには次のような素子が挙げられます。

ダイオード

• 一般整流ダイオード
• ショットキーバリアダイオード
• ツェナーダイオード

トランジスタ

• バイポーラトランジスタ
• MOSFET
• IGBT

最近では耐圧が高く高速スイッチングに優れたシリコンカーバイド (SiC) を使用したものもあります。その他、トランジスタや高耐圧ドライバーなどの各種ICを1パッケージに内蔵したインテリジェントパワーモジュール (IPM) も存在します。

2. パワーIC材料としてのSiCやGaN

SiC (シリコンカーバイド) は、シリコンと炭素から構成される化合物半導体です。

絶縁破壊電界強度がSiの約10倍、バンドギャップがSiの約3倍あり、次世代のパワー半導体材料として期待されています。これは同じ耐電圧であればSiよりも10倍ほど半導体層を薄くできることを意味します。薄型化によって抵抗が低減され、低消費電力で動作できるので、パワーIC材料としてSiCを使うことにより、低消費電力かつ高耐圧なICを作成できます。

その他パワー半導体材料としてGaN (ガリウムナイトライド) もPC向けの電源変換ケーブル向けなどに実用化されており、次世代向けにはGa2O3なども期待されています。

参考文献
https://www.shindengen.co.jp/products/semi/column/basic/semi/power_semi.html
https://www.fujielectric.co.jp/products/semiconductor/about/
https://eetimes.jp/ee/articles/2007/28/news027.html
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/column/semicon/1219080.html

電磁アクチュエータとは

電磁アクチュエータとは、電磁気の現象で生じる電気的な力を回転運動や直進運動などの機械での物理的な力に変換することができる機器のことです。

様々な分野の産業において、モーター類やソレノイドを用い、機械を動かしたり止めたりして制御するモーションコントローラに電磁アクチュエータは利用されています。

電磁アクチュエータの利用には、確かな経験に加えて、電磁界や構造や機構の解析など専門的な知識を必要とするため、電磁界などの物理面に関する原理を理解することが重要です。

電磁アクチュエータの使用用途

電磁アクチュエータのは、産業機械や医療機器、分析機械など、多方面の電気・電子機器で広く用いられています。特にモーションコントローラだけでばく、ソレノイドやモーター類として用いられるため、実に様々な業界で利用されます。

例えば、医療分野における分析機器、半導体や産業用の機器などの精密機器に使用されており、電磁アクチュエータの種類や大きさによって、用いられる用途が異なります。

電磁アクチュエータが行うことができる動きには、向きを変えずに移動させる並進運動、その場で向きを変えて運動する回転運動があります。

空気圧や油圧で動くシリンダよりも動作が早いことが特徴で、機械のモーションコントロールに利用され、動作を制御するスイッチや弁の開閉動作などに使用されます。

電磁アクチュエータの原理

電磁アクチュエータの原理は、内部のコイルに電気を流すことで生じるファラデーの法則を活用して、コイル内部の可動鉄芯(プランジャ)を磁石の力で動かすことで、電気量を物理的な動作に変換させることにあります。

その動作自体は、電磁石の原理を用いており、電磁アクチュエータの内部にあるコイルに電気を流すことで磁力が生じます。この際にコイル内部の可動鉄芯が動くため、回転運動や前後運動をします。また、磁力は電流の大きさに比例し、電流の向きによって磁力の方向が変えられます。

モーターは、電磁石の極性を変えることで持続的な回転を発生させるため、電流が流れると鉄心をコイル内部に引き込む力を生じます。その結果、電磁石が直動アクチュエータとなります。

電磁アクチュエータのその他情報

1.電磁アクチュエータとシリンダ、モーターの違い

「アクチュエータ」という言葉の意味するところは、電気的な入力信号やその他のエネルギーを物理的な運動に変換する要素を言います。よって、電磁アクチュエータという言葉のカテゴリには、各種モーター類や直線運動用のモーションコントローラなどが含まれています。

「シリンダ」も基本的には同義ですが、ただし電磁アクチュエータと呼ばずに、あえてシリンダという言葉を使用する場合には、エア (空気圧) や油圧の場合が含まれており、注意が必要です。

産業機械は、電磁アクチュエータのコスト低減に伴い、エアや油圧の制御と比較して素早くかつきめ細かい制御が可能で、省エネの観点でも優れる電磁アクチュエータ化への動きが加速しています。

2. モーションコントローラ

電磁アクチュエータが最も活用される産業機器の分野においては、アクチュエータだけなく、動きをセンシングするセンサーや実際に細かい動作を制御する各種のサーボコントロールユニットや装置間の通信システムなどをソフトウエアとセットでシステムサポートするメーカーも多数存在しています。

これらのシステムをすべて装置開発メーカーや最終セットメーカーが自前で開発可能である場合もありますが、IC (CPU) や複雑かつノウハウが不可欠な (PWM制御などの) オペレーションソフト開発をすべて自前で賄うと負担が大きい場合もあります。

特にデジタル分野の制御ソフトやそのICの分野は時代の流れとともに大きく技術が進歩しているため、流れに追従する専門部隊が必要な場合が多いです。そのためモーションコントローラを専門にサポートする業者も存在しています。

参考文献
http://www.mech.tohoku-gakuin.ac.jp/rde/contents/course/mechatronicsB/archive/MechatroBS_No12_s8.pdf
https://www.takano-net.co.jp/portal/field/actuator/
https://smt.shindengen.co.jp/product/solenoid/index.html

電圧増幅器とは

電圧増幅器 (英: Voltage Amplifier) とは、さまざまな電気信号の電圧を増幅する機器です。

電圧アンプと呼ぶこともあります。入力電圧を増幅して出力する回路で、電子機器の基本的な構成要素の1つです。

電圧増幅器の使用用途

増幅器は小さな信号レベルを入力し、出力として大きな信号を得る際に使用されています。多くの場合、入出力信号は電圧信号なので、このような目的の機器は電圧増幅器と呼ばれます。

目的によりさまざまな形態や性能を備えた電圧増幅器が販売されていますが、主な用途としては音声信号や映像信号、各種センサーからの出力信号の増幅などです。

電圧増幅器の原理

一般的な増幅器の回路構成は、増幅素子 (トランジスタやオペアンプなど) とそれを制御するための回路 (バイアス回路やフィードバック回路など) です。増幅素子に入力された電圧が増幅されて、大きな信号レベルで出力されます。

使用目的により重視する性能が異なりますが、それぞれに適した回路が提案されています。

電圧増幅器の種類

市販の電圧増幅器には、多様な種類があります。例えば、オーディオアンプ、高周波増幅器、計測用増幅器などです。

これらの市販の電圧増幅器は、さまざまな用途に対応できるように、それぞれ異なる性能を持っています。適切な性能指標を選択し、使用する環境に合わせた適切な電圧増幅器を使うことが重要です。

1. 周波数による分類

直流増幅器
直流増幅器は、直流信号の増幅や処理に使用される電子機器です。直流増幅器は、センサー信号の増幅やDCモーター制御、電源管理など、様々なアプリケーションで使用されます。

直流増幅器を選ぶ際には、入力信号、出力信号、電源電圧、入力インピーダンス、出力インピーダンス、周波数特性などの性能要件を考慮する必要があります。

低周波増幅器 (オーディオアンプ)
低周波増幅器の中でも代表的なものは、オーディオアンプです。音声信号を増幅するために、スピーカーやヘッドフォンなどの音響機器で使われています。主な性能指標は、周波数特性、歪み率、SN比、出力電力などです。

高周波増幅器
高周波増幅器は、高周波信号を増幅するために使われます。具体的には、無線通信や衛星通信、放送などです。主な性能指標として、周波数帯域、ゲイン、ノイズフィギュア、入出力インピーダンスなどが挙げられます。

2. 機能による分類

計測用増幅器
計測用アンプは、高精度な測定を行うために使われます。具体的には、センサーや計器などの信号増幅です。主な性能指標として、増幅率、入出力インピーダンス、線形性、帯域幅、ノイズフィギュアなどが挙げられます。

ローノイズ増幅器
ローノイズ増幅器は、低いノイズフィギュアを持ち、感度の高いアプリケーションで使用されます。ローノイズ増幅器は、弱い信号の増幅や処理を行う場合に用いられます。

ローノイズ増幅器を選ぶ際には、ノイズフィギュア、電圧利得、帯域幅、入力電圧範囲、消費電力などの性能指標を確認することが重要です。なお、ローノイズ増幅器は、機器内部のノイズを減らすために用いられる場合があり、機器外部のノイズに対する抵抗性は保証されていないことに注意して下さい。

差動増幅器
差動増幅器は、2つの入力端子と1つの出力端子を持ちます。入力信号の差を増幅することで、ノイズの影響を減らし、信号品質を向上させることが可能です。

特に注目すべき性能指標に、PSRRとCMRRがあります。これは、ノイズの影響をキャンセルする上で非常に重要な項目です。

高電圧増幅器
高電圧増幅器は、高電圧信号の増幅や処理に使用される電子部品の1種です。高電圧増幅器は、レーザーや放電装置、医療機器、産業機器など、多様な分野で使用されます。

高電圧増幅器を選ぶ際には、出力電圧、電流、帯域幅、安定性、保護機能などの性能指標を確認することが大切です。また、高電圧を扱うため、安全性についても考慮する必要があります。

電圧増幅器のその他情報

1. 電圧増幅器の特性

増幅器の性能は、増幅率、周波数特性、歪み率、入力インピーダンス、出力インピーダンスなどが重要な指標となります。これらの性能は使用目的に応じた回路設計によって最適化され、さまざまな用途に対応しています。

2. 電圧増幅器の利得

電圧増幅器の入力信号がVin、出力信号がVout であれば、その利得は「Vout/Vin 倍」または「20log (Vout/Vin) dB」で表されます。

3. 電流供給能力

電圧増幅器であっても、一定範囲までは負荷に電流を流せます。しかし、基本的に電圧特性が優先され、電力増幅器の様に大きな電流が流せるものではありません。

参考文献
https://www.nfcorp.co.jp/techinfo/keisoku_kouza/vamp/vamp/feature6.html
https://web.archive.org/web/20180723215332/

電動昇降機とは

電動昇降機は、電気を動力源として人や物を上下に輸送する装置です。

小型でワイヤーによって対象を引っ張り上げる製品や、車いすが乗れるサイズの土台があり、階段などの縁に取り付け、階段の上り下りができない車いすの人が階段の先に移動できるようにする製品などがあります。人を輸送せずに、物のみを輸送する製品はリフトと呼ばれ、高重量な物を輸送できる製品や、物を高速で輸送できる製品など、様々な昇降の機構の製品があります。

電動昇降機の使用用途

電動昇降機は、倉庫や公共施設、建設現場などで使用されます。倉庫や工事現場などでは、物の搬送に使用され、公共施設では、車いすなどの輸送に使用されます。電動昇降機の選定の際には、輸送対象が電動昇降機に適しているかどうか、運搬のスピード、輸送距離、安全性、サイズなどを考慮する必要があります。また、備え付け型のほかに、簡単に移動が可能な製品もあるため、用途に応じて選定することが大切です。

電動昇降機の原理

電動昇降機の動作原理を、代表的な電動昇降機であるリフトテーブル型、ワイヤー型、車いす型に分けて説明します。

1. リフトテーブル型

リフトテーブル型は、土台と足場、それらを接続する可動式の柱で構成されています。柱は、２本が交差する形で接続されており、その交差点に電動のモータが取り付けられています。動作時は、モータが回転することによって交差した柱の交差角が変化することによって、物体を昇降します。

2. ワイヤー型

ワイヤー型は、ワイヤーとワイヤーの巻取り部、モータで構成されています。ワイヤー型は、移動したい物の上側に設置し、モータを回転させ、ワイヤーを巻き取ることで物体を上部に輸送します。

3. 車いす型

車いす側は、階段に取り付けられたレールとそのレール上を移動するためのタイヤ、足場で構成されています。動作時は、モータが回転することによって、タイヤがレール上を移動し、足場を輸送することで、車いすに登場している人を車いすごと輸送します。 

参考文献
https://www.watabesangyou.co.jp/
https://www.iura.co.jp/products/udc400/index.html

除塵機とは

除塵機 (英: dust remover) とは、塵や土砂などを除去するために使用する機械です。

汚水処理施設や排水設備などで、ごみをかき集めて回収して取り除けます。ごみの回収方式にはレーキ式と回転ネット式があり、使用する用途や設置する場所を考慮して選択可能です。

レーキ式では、ローラー部分の周囲にピンがついており、ピンが回転してごみをほぐして、水面からかき上げていきます。回転ネット式では、除去したい対象物の大きさに合った網目のネットを回転させてごみを集めています。

除塵機の使用用途

除塵機は、塵やごみなどをかき集めて除去できるため、流れがある場所で河川のごみや滞留物を取り除く際に用いられます。排水設備に使用されるため、排水時に自然の流れを止めずに排水が行えるように工夫がされています。

そのほか、農業や工業用水、上水道や汚水処理施設、発電所などの様々な場所で使用可能です。

ポンプの力を利用してごみを吸い上げ、ごみを効率よく搬出できるように、ベルトコンベアを用いるなど、工夫されています。使用用途に合わせて、除塵機に多種多様な機能を追加できます。

除塵機の原理

除塵機にはレーキと呼ばれる回転する円筒状のローラー部分の周上に針が取り付けられており、この針がごみやほこりを小さくしながらかき集めます。

チェーンにレーキを複数取り付けて回転させることで、連続的にレーキを使用可能です。そのためごみの量が多い場合でもレーキを複数設置すると、ごみを効率よくかき上げられます。

また、スクリーンやネットの網目の粗さが細かい除塵機から大型の除塵機もあります。除去したい対象物に応じてサイズを変更し、集めたごみを下流に取り逃がすことなく除去可能です。

除塵機の種類

レーキ形除塵機には、レーキ回動式除塵機とレーキ往復式除塵機があります。レーキ式回転除塵機はエンドレスチェーンが搭載されており、レーキ式往復除塵機はチェーンにレーキを複数取り付けて大型のレーキで除去可能です。レーキ形除塵機には定置式と移動式があり、定置式は既存のバースクリーンを使い、移動式は広範囲の取水口を移動します。

ネット形除塵機には回動式はなく回転式のみで、デュアルフロー式とストレートフロー式があります。デュアルフロー式は水路軸に平行で、ストレートフロー式は直角です。デュアルフロー式にはイン・アウト式とアウト・イン式があり、イン・アウト式ではネットスクリーンの内から外に水が流れ、アウト・イン式では外から内に水が流れます。ネット形除塵機にはセパレートネット式とエンドレスネット式があり、セパレートネット式はフレームやネットスクリーンで、エンドレスネット式は途切れのないネットスクリーンによって構成されています。

除塵機の選び方

レーキ形の回動式除塵機は、背面降下前面搔揚式と前面降下前面搔揚式に分類可能です。メリットやデメリットを考慮して、除塵機を選ぶことが重要です。

背面降下前面搔揚式はレーキがスクリーンの下流を降下して、最下部で反転後にスクリーンの開口部をくぐり、スクリーンの上流に流着したゴミをレーキが搔き揚げます。効率的に小さいゴミを搔き揚げますが、一体式であり設置には全取り換えまたは新規製造が必要です。

前面降下前面搔揚式除塵機はスクリーン面から離れた上流をレーキが降下し、最下部で反転後にスクリーンに沿って上昇して、スクリーンの上流に流着したゴミを掻き揚げます。既存のスクリーンに後付けで設置でき、大きいゴミも掻き揚げます。

除塵機の構造

自動除塵機は除去する対処物に合わせて、スクリーンの目幅がおよそ20～50mmに選定されています。材質にはSS400が使用され、水中部に入る部分もあるため、屋外部と水中部で塗分けが必要です。近年では機器の高寿命化を考えて、ステンレス化が増えています。

製缶溶接や機械加工によって、除塵機を製造可能です。塗装種や塗装膜厚が指定され、注意して塗装する必要があります。

参考文献
http://www.marsima.co.jp/product/trash_removers/index.html
http://www.marsima.co.jp/product/trash_removers/net.html

監修:山金工業株式会社

工具収納とは

工具収納とは、垂直面に立てた面にフックや横桟を取り付けて吊下げ収納を行うためのものです。

保持金具を利用して棚板を取り付けて水平面を作り収納したり樹脂製の色別ボックスを引っ掛けて部品などを入れて収納管理を行う什器の総称にもなっています。垂直面に立てるものは、規則的に穴が開けられたパンチングパネルや支柱に対して水平間口方向にセットした横桟などです。

工具収納のメリットは、縦収納として全体が常に見える状態になるため「見える化管理」を可能にする点です。どの部品がどこにあるか、欲しい工具はどこかが瞬時にわかり作業の効率化に繋がります。

工具収納の使用用途

図1. 工具収納の使用用途

工具収納は、各種製造工程や梱包・加工工程において必要とされる部品や工具を収納する使用方法が一般的です。

取り付けはテーブルの背面側に卓上用としてクランプ固定したり、キャスターを付けて床置きしたり、棚の側面に付けたり、普段使用しない壁面などで行われます。デッドスペースを収納場所として有効活用できます。

工具収納の原理

工具収納の基本構造は支柱と支柱間のパンチングパネル又は横桟によって構成されます。

作業台の天板にクランプ固定するもの、しっかりした脚部やキャスターによって自立するもの、壁面に支柱を固定しパネル部をはめ込んでいくもの、物品棚 (中量ラック) の棚の普段使用しない側面に取付けて有効活用するものなど様々なタイプがあります。しかし、どのタイプも瞬時に全体の収納状況を視認でき、見える化管理を可能にします。

部品や工具を収納するオプションパーツは豊富にあり、規則的に穴の開いたパンチングパネルにはワンタッチで取付ができる各種フック (ドライバー用、吊下げ用、ペンチ類保持用など) が取り付けられます。

横桟を利用すると樹脂製の色別ボックスを引っ掛けて部品などを収納できます。また、保持金具をセットする事で棚板を取り付けられたり、ハンガーバーを取り付けて電動ドライバーやエアツールを吊下げたりすることができ、効率的な作業を可能にします。

工具収納の種類

工具収納は主に下記のような種類があります。

1. マルチシステム

マルチシステムは、作業に使う工具やパーツを作業台の上で整理整頓できる収納棚です。テーブルの天板に取り付けることで作業効率が上がります。

2. パーツハンガー

パーツハンガーは、独立型のハンガーを多種多様なサイズとオプションでカスタマイズし、散らかりやすい工具部品を効率よく収納します。

3. 壁面ハンガーパネルシステム

壁面ハンガーパネルシステムは、使っていない壁面を見える化収納に有効活用できます。備品の散らかりや探しにくさなどの問題を壁面収納することで解決します。

4. サイドハンガーパネル

サイドハンガーパネルは、ラック側面を工具の収納スペースにできるパネルです。普段使われていないラックの側面にサイドハンガーパネルを取り付ければ、フックで自由にレイアウトして効率的に工具を収納できます。

参考文献
https://www.webshiro.com/syouhinsetumei3/M350LS-3PSU.html
https://shopping.yahoo.co.jp/search/

本記事は工具収納を製造・販売する山金工業株式会社様に監修を頂きました。

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防水コネクタとは

防水コネクタとは、コネクタを使った電気的な結線部位において水の侵入を防ぎ、コネクタが被水した場合でも端子間がショートする等の電気的な問題が発生しないよう防水性を持ったコネクタです。

防水コネクタは、主にコネクタ本体と隙間を埋めるゴム製のパッキンから成り立っています。水の侵入を防ぐため、オスコネクタとメスコネクタの隙間が無い状態で圧入気味にコネクタ嵌合を行なうので、防水コネクタの脱着は非防水コネクタに比べて固く外しにくいです。

製品によっては防水の信頼性を向上させるためコネクタにレバーがついており、オスコネクタとメスコネクタの嵌合後にレバーを下げることで、レバーを再度上げないと外れなくなる機構を持つものもあります。防水コネクタは、車やバイクのような雨の中でも使用する物から、船舶や工作機械などの防水、防塵を求められる場所で使用されています。

防水コネクタの使用用途

防水コネクタは、大量に電気的な結線が必要でかつ耐水性や防塵性が求められる箇所に使用します。例えば、車やバイクなどのように雨ざらしでの保管や雨の中でも使用する製品です。

それ以外でも、工作機械のように多量の切削油などを使い常に湿潤環境にさらされつつ、多量の切粉が出る機械や、船舶のように常に海水にさらされる可能性のある製品では重宝されます。また、半導体用の機械などのクリーンルームで使用される機械にも使用される場合が多いです。

防水コネクタの防水性能には規格があり、製品によって防水性の規格が違うため、使用する用途に応じてよく確認する必要があります。

防水コネクタの原理

防水コネクタは、一般的に相手と嵌合を行なうコネクタ本体と水の侵入を防ぐため隙間を埋めるゴム製のパッキンから構成されています。ゴム製のパッキンは、コネクタの嵌合面はもちろん、コネクタに入る各電線との接続面にも穴埋め栓のようにして装着されています。

電線と端子を圧着する際に、ゴム栓を巻き込んで一緒に圧着する場合も多いです。オス側、メス側共に同様のパッキンが入っており、コネクタ嵌合時にパッキンによって互いの隙間が無くなり気密性が保たれます。そのため、防水コネクタは非防水コネクタに比べて、コネクタ嵌合時に固く脱着がしにくいのが特徴です。

製品によってはコネクタにレバーがついており、嵌合後に振動等で外れないよう、物理的にレバーを上げ下げしないと脱着ができなくなるものも存在します。

防水コネクタの種類

防水コネクタは、その接続方式から数多くの物が存在します。

1. 常時かみ合い式

常時かみ合い式の防水コネクタは、一般的なホームセンターなどで購入できます。主にバイクや車などの機器に使用されることが多いです。常時かみ合い式の防水コネクタは、内部にゴム製のパッキンを入れることにより、高い防水性を発揮します。

日曜大工感覚でも施工は可能ですが、防水を行うためオスコネクタとメスコネクタが隙間なく嵌合しているので、一旦かみ合ったコネクタを外すのにはちょっとしたコツが必要です。最悪の場合、外し方を間違えるとコネクタ自体が割れてしまい、防水性を発揮できなくなってしまうため注意が必要です。

また、プラスチック製なので若干耐候性に難があります。

2. プラグ式

金属製のプラグ式防水コネクタは、工業用途として使用される場合が多いです。これらはプラグのオスとメスの嵌合がネジなので、取付取り外しが非常に簡単です。

金属製なので強度的にも信頼性が高く、屋外でも問題無く使用できます。また、機械の中や制御盤を貫通する物は、パネルマウント型が多用されます。

背面等に予め設けられており、ネジを締めて嵌合させることで、簡単に接続することができます。これらのような防水コネクタは、「ケーブルグラント」とも呼ばれます。

防水コネクタのその他情報

防水コネクタの重要性

耐水性や防塵性が求められる部位において、大量の電線を結線するときに1本1本つないでいくと、非常に時間がかかります。また、もし将来的に破損や万が一被水してショートが発生したなどの理由で、分解や修理する可能性のある所の線を1本の長い電線だけで全て結線してしまうと、分解や修理をするために全体をバラさないと作業ができなくなります。

そのため、「コネクタ」と呼ばれる部品を用いて電線を適当な区間で分割し、コネクタ同士を嵌合させることで1本の電線としてつなぐのが一般的です。防水コネクタは、屋外などで水やほこりが侵入する恐れのあるところで重宝されます。

参考文献
https://jp.misumi-ec.com/
https://www.takachi-el.co.jp/main_cat/connector
https://kurashi-no.jp/I0020106

防爆掃除機とは

防爆掃除機 (英: explosion proof vacuum cleaner) とは、防爆仕様の掃除機です。

特定のガスや蒸気の発火を防止し、可燃雰囲気が周囲にあっても着火しないような外面温度で動作する産業用掃除機です。米国国家認証試験機関NRTLなどの認定を受けることにより、爆発防止装置とみなされます。

空気と反応して着火する温度帯を避けて作動できるため、作業時の混合物の爆発や発火の防止が可能です。掃除機の方式には、乾式・湿式・電気式・空気式などの種類があります。使用する場所や吸引したい容量に合わせて、掃除機を選択します。

防爆掃除機の使用用途

防爆掃除機は、使用される分野が幅広く、自動車産業、航空宇宙、燃料分野、化学、製薬、軍事、食品など、多岐にわたって利用されます。可燃性の物質は一定の濃度を超えた状態で空気と触れると爆発する可能性があり、取り扱いに注意が必要です。

可燃性物質には、穀物・小麦粉・でんぷん・動物の飼料、軽金属・石炭・繊維製品などがあります。金属の粉塵などは、自動車や航空業界などの部品の加工時などに発生するため、防爆掃除機は安全に回収することを目的に使用されます。

防爆掃除機は、アルミやマグネシウムなどの発火性金属粉塵を回収・中和するする目的でも用いられます。

防爆掃除機の原理

防爆掃除機は、冷却しながら吸引することで発熱することを防ぎ、爆発の原因となる温度の上昇を抑えます。そして、吸引時に真空状態にすることにより、空気と対象物が接触することを防止し、フィルターに導電性の高いステンレスなどを用いることで帯電を防ぎます。

さらに、逆止弁をつけることで、吸引した可燃性物質の逆流を無くすなどの工夫を施し、爆発する可能性を限りなく最小限にすることが可能です。有害微粉塵回収用、クリーンルーム、製薬工場などで使用する掃除機は、高性能微粒子エアフィルターHEPAなどを使用して、粒径0.3µm程度の微粒子を捕捉します。

移動用のキャスターは、静電防止型を使用します。アメリカのIEC規格、全米防火協会NFPA規格、米国国家認証試験機関NRTL、欧州のATEX指令などが認定した防爆掃除機もあり、定められた危険区域での使用が可能です。

防爆掃除機の種類

防爆掃除機は、乾式・湿式・乾湿両用などがあります。また、駆動方式で分ける場合は、空気式・電気式の2種類です。

吸引方式は、真空式・サイクロン式・エジェクタ式などが使われ、中には粉塵専用の掃除機もあります。

1. 乾式防爆掃除機

乾式防爆掃除機は、吸引したい物質に水分がないものが吸引可能です。爆発性雰囲気内での粉塵回収だけでなく、金属粉や花火薬などの可燃性紛体の回収が可能なタイプもあります。

2. 湿式防爆掃除機

湿式防爆掃除機は、吸引する対象物に水分や液体が含まれる場合に使用できるタイプです。サイクロンセパレータなどで、水分・油を分離して吸引ができます。

粘性があるものや、力が加わると塊状になるものには使えません。ほとんどの製品は、クリーンルームや製薬工場でも使用可能です。

3. 乾湿両用式掃除機

乾湿両用式掃除機は、乾式と湿式のどちらにも使用できる方式です。吸引したい対象物の状態に関わらず同時に吸引できるタイプと、吸引したい対象物の状態によって選択してから使用するタイプがあります。

4. 駆動方式

防爆掃除機の駆動方式は、空気式と電気式があります。

空気式
空気式は電気を使わないので、火花などの発生が無く、電源のないところや防爆地域で使用できます。エジェクタ・ベンチュリ・空気タービンなどを使って真空を得る方式です。

汚れた際に、丸洗いできることがメリットです。航空機燃料が回収可能な専用のタイプもあります。

電気式
電気式は100V電源のものが多く、手軽に使用が可能です。連続運転が可能なモーターを使用しています。モーター部分は分離式で、収納部分を容易に洗浄できます。

参考文献
https://www.webshiro.com/cleaner_sc/explotionprevention-creaner.html
https://www.nilfisk.com/jp-jp/
http://www.daitra.co.jp/cleanroom/vacuum/air-tiger

バイピッチチェーンとは

バイピッチチェーンとは、ローラー間のチッピを通常のローラーチェーンの2倍の長さに設計されたチェーンです。

リンクプレートの長さが2倍あるため、構成パーツの数を減らすことができ、値段が安くなるというメリットがります。特にスプロケットの歯数が通常チェーンの半分となるため、リンクプレートやピンの数も半分になり、組み立てコストも安くなる上に装置も簡素化することが可能です。

バイピッチチェーンの使用用途

バイピッチチェーンは、通常のチェーンと同様に搬送用に広く使用されます。以下はその一例です。

1. 物流

バイピッチチェーンは特に長距離の搬送に優れた特性を有します。一般的なローラチェーンに比べてピッチが2倍に拡大されているため、長距離・低速の用途で安定的に運ぶことができます。これにより、大型の工場や倉庫、流通センターなどで製品を移動させるための搬送システムも活用されます。

2. 食品

食材の搬送は衛生面が非常に重要です。バイピッチチェーンは長時間の搬送にも耐え、定期的なメンテナンスが難しい環境でも安定した運転が可能です。特に食品業界ではオイルが食品に付着しないようにしなければならないため、無給油運転が可能なラムダバイピッチチェーンが利用されます。

3. 化学・海洋

バイピッチチェーンは金属製の素材が腐食しやすい環境においても利用されます。特にステンレス製のバイピッチチェーンは耐食性が非常に高く、湿気や腐食性化学物質が存在する雰囲気でも長期間にわたって使用することが可能です。化学工場や水辺の工業地帯で使用されます。また、バイピッチチェーンは素材によっては水中でも使用可能です。

バイピッチチェーンの原理

バイピッチチェーンは長距離搬送などで使用される特殊なローラチェーンであり、スプロケットなどによって動力を伝達して使用します。スプロケットはチェーンホイールとも呼ばれる歯車のことで、ピッチに刃をかみ合わせて動力を伝達します。

代表的な使用例は自転車です。自転車のペダル中央部にはスプロケットが配置されており、歯にチェーンが引っかかることでべダルの動力から生み出される回転力をチェーンを通して他のスプロケットに伝達します。これにより、一つの動力で複数の離れた箇所に力を伝達することが可能です。

バイピッチチェーンも同様に上記の原理で動作しますが、特徴はリンク間の距離が通常のローラチェーンの2倍に設定されている点です。ピッチが長いことにより、チェーンの長さを長くすることができ、より効率的に長距離搬送が可能です。また、バイピッチチェーンのプレートはフラット形状に設計されており、強度を強化されています。

バイピッチチェーンの選び方

バイピッチチェーンを選ぶ際は、以下を考量することが重要です。

1. ピッチ

ピッチはチェーンのリンク間隔を示す指標です。長い距離を搬送する場合は大きなピッチが必要であり、ピッチが小さすぎると効率的な運転ができなくなる場合があります。また、ピッチに合わせてスプロケットの歯数を選ぶことも重要であり、噛み合わせが良くないと摩耗・効率低下の原因となります。

2. ローラー形式

バイピッチチェーンには主にRローラーとSローラーがあります。Rローラーは一般的な用途に適した標準的なローラーであり、摩擦が少なく、スムーズな運転が可能です。一方でSローラーは特殊な環境や高負荷に対応するための形式で、耐久性が高く、厳しい条件でも使用できます。搬送する荷物の特性や作業環境に応じて選定することが重要です。

3. 材質

材質はバイピッチチェーンを使用する環境に応じて選定することが必要です。標準的な鋼材は強度が高く、一般的な使用には十分適していますが、耐食性が必要な環境ではステンレス鋼やコーティング鋼が適しています。特に食品や医薬品を扱う環境では、ステンレス製のチェーンを選定することが多いです。

また、アルミニウムや高耐熱性合金を使用することもあります。金属を使用したくない場合は、プラスチック製を使用することも多いです。材質は使用する場面に合わせて慎重に選定しなければなりません。

4. 最大許容張力

最大許容張力はチェーンがどれだけの張力に耐えられるかを示す指標です。最大許容張力が不適切だと、チェーンが伸びたり破損したりする可能性があります。負荷の荷重を正確に見積もり、許容範囲内で選定する必要があります。

参考文献
https://www.tsubakimoto.jp/products/reference/2/242/
https://kenki-corporation.jp/2018/04/23/about-conveyor-chain/

配管ホースとは

配管ホースとは、配管に使われる湾曲できる管のことです。

通常、両端にニップルやジョイントをつけて使い、金属製や樹脂製、ゴム製の製品が多く販売されています。配管ホース内には、気体、液体、流体を流すことができます。

配管ホースの使用用途

配管ホースは下記のような場面において幅広く使われています。

• 機器や設備同士をつなぎ流体を通す
• 空圧設備で圧縮空気を送る
• 砂糖などをタンクに送り込む
• 温度制御機器のドレイン抜きやガス配管に使用する

配管パイプでは長さが合わなくて使いにくい場所で、形状に可変性のある配管ホースが使用されます。配管の芯がズレていても簡単に取り付けられるため、工事の省力化が可能です。

また、可変性があるためパイプに比べて振動に強いことも特徴です。振動の大きい機械を配管パイプでつなぐと他の機械に振動による影響が出てしまいますが、ホースなら抑えることができます。動かして使う装置をつなぐ場面でも役立ちます。

配管ホースの原理

ホースとは可変性のある管のことで、多くの場面で長い間使われてきました。通常、設置場所によって配管ホースと配管パイプを使い分けますが、長さが自在に変えて場所に合う形を変化させたい場合は配管ホースを使用します。

配管ホースの種類

配管ホースには、金属製や樹脂製、ゴム製などがあります。樹脂製の種類は多く、針金や樹脂で補強されたもの、耐薬品性のある素材を使ったもの、難燃性や静電気が起きないものなど様々です。

また、形状についても任意の場所で、ホースを直角に曲げられるアジャストホースのように一般的なホースの形状をしていないものも販売されています。

配管ホースは法律で規制を受けるものも多く、ガス用の配管ホースはガス工作物技術基準に従い選定する必要があります。また、給水に使用される水道配管は水道法施行令に定められた基準を満たすことが求められています。

配管ホースの選び方

配管ホースは使用用途によって選択します。通す物質や設置場所によって素材や厚みなどのニーズが異なるため注意が必要です。

1. 素材

耐薬品性
対象物により配管ホースの素材を選定します。特に酸・アルカリのような腐食性の強いものは耐薬品性のある素材を使いますが、耐薬品性は素材ごとに異なります。

例えば金属ホースは酸性の物質には弱いです。ナイロン樹脂は、液体アンモニア、亜硫酸など、ほとんどの無機薬品に対し安定ですが、過酸化水素や塩素系脱色剤のような酸化剤に弱く、塩素などで消毒する必要のある配管には使えません。素材によって得意不得意があるため、それぞれの物質に強い素材を選択することが大切です。

静電性
プラスチック樹脂や小麦粉などを配管を使って搬送する場合は静電気に注意が必要です。静電気が溜まりやすく、発生した火花によって爆発がおきることもあるためです。このような場合には、静電気が起きない素材を使う必要があります。

視認性
透明な配管ホースは流量が目に見えて便利ですが、光に弱い物質を送る場合には光を遮断する必要があります。

耐熱性
食品や医薬品では高圧蒸気を使用して配管を殺菌する場合があります。水が配管内に滞留するとバイオフィルムといわれる除去しにくい細菌の膜ができることがあるためです。その場合には耐熱性の素材を使った配管を使用します。

2. 圧力

圧力がかかることが予測される配管ホースは、厚みがあるものや針金や樹脂で補強された配管ホースを使用します。

3. 太さ

配管の流量によって配管ホースの太さを決定します。太すぎればロスが多くなり、細すぎれば漏れの原因となってしまいます。

4. 使用方法

潤滑油の供給など、位置を動かしたい場合にはアジャストホース、液面によって伸縮が必要なら蛇腹タイプなど使いやすい配管ホースを選択します。また、食品に使う場合は食品添加物に指定されている樹脂を使用した配管ホースを使うなど、使用方法によって配管ホースを選ぶ必要があります。

参考文献
https://www.haikanbuhin.com/blog/post-205/
https://www.nitta.co.jp/product/moore/
https://www.haikanbuhin.com/blog/post-209/
https://www.haikanbuhin.com/blog/post-34/