2020年 12月 の投稿一覧

アルミニウムの自己修復

街は静かな年末商戦模様。買い物をすれば抽選券をもらってガラガラ抽選機を回して賞品をゲットする風景を今年はあまり見ない。その代わりQRコードのシートを手渡される。HPも記載されているのでパソコンを立ち上げ応募しようとしたら反応しない。ウン?とあらためてシートをみるとスマホ限定とかいてあるではないか。パソコンを持っている人よりスマホ所有者が多い現在ではこれが新時代のツール。たかが抽選どうせ当たらないのだから無視しても良さそうだが、スマホの取り扱いを敬遠していると、知らず知らずに時代から置いてきぼりを食う。それが、人との交流や興味を持たなくなる前兆となるだけに怖いので辛うじてついて行っている。

Always 三丁目の夕日時代(東京タワー建設中)にはパソコンすらなかった。街のいたるところでトタン屋さんがあり、オート三輪トラックからトタン(亜鉛めっき鋼板)やブリキ(錫めっき鋼板)シートが降ろされ、翌日になると波板、煙突やシンクなどの製品が出荷されていた。木炭ストーブの煙突では真円度が確保され、エルボや屋外のT字煙突との接合が行われる。平板から器用に円柱形にする職人さんがいないとできない。シートを裁断して、型に合わせてひたすら叩くことで製品化していた。物置小屋の屋根はトタンの波板が利用されていた。バケツは独特の光沢があるブリキだった。おもちゃもブリキ製。

やがて高度成長を迎えて、トタン屋さんは板金屋さんとなり、トタン以外の金属加工業を営むことになった。自動車部品加工、電子部品シャーシなどの企業下請けから独自商品の開発をするまでになった。大企業は全体の企業数の0.2%、残りは中小零細企業からなる日本の製造業。毎日現場で製造に汗水たらしているからこそ見つけることができる知恵の例を友人が紹介してくれた。

アルミ板の冷間加工では翌日になると変形していることがある。あれほど条件を振って加工したにも関わらず再トライを余儀なくされることがあるとのこと。ゴム(架橋)も同様に一晩寝かせないと安定な組織にならないとのこと。樹脂の材料評価の多くはJISで規定されている。プレス加工や射出成形加工後には24時間静置してから物性評価をすると決められている。石膏でも加工後は膨張・収縮、結晶化が動くことからこれも24時間後に測定と厳密なアカデミックなデーターが求めらるときは実施している。樹脂やゴム、アルミや石膏にいたる材料は温度、時間、取り扱い履歴によって寸法や物性は変化する。

そんな時に面白い情報が飛び込んできた。長い引用になるが(出典:脚注)

「オーストラリアのモナシュ大学の研究チームが、アルミニウム合金の疲労を最大25倍向上する手法を考案した。その為には使用される前に予備的な振動応力を与える「トレーニング処理」をすることで疲労亀裂の発生源になる粒界隣接部のむ析出物帯(PFZ)に、応力誘起の微細析出物を生成して強化、疲労亀裂の発生を抑制するもの。粒界隣接部に合金元素の空白地帯が生成する。粒界から離れた粒内マトリックスと比較して低強度となり、実際の使用段階における振動応力の下でひずみが集中し、疲労亀裂発生源になることが知られている。そこで、標準的なピーク時効に達する前の亜時効状態で、数百サイクルの少し強めの予備的振動応力を与える「トレーニング処理」を行うことで、疲労亀裂の発生源になるPFZに応力誘起の微細析出物を生成し、高強度化することで疲労亀裂発生を遅らせようとする」 (時効:エージング 組成安定までの時間)

自動車の外板は鋼板からアルミに変わりつつあるなか、これは有益な研究である。また、自動車内のハーネスは銅からアルミニウムに変わりつつある。軽量化であるがハーネスも曲げ・振動による疲労が考えられるだけに、この大学の試みは広く応用されるだろうと思われる。

この際、どの程度のトレーニングをすれば良いのか、それに取り組んだ研究が日本にある。九州工大の美藤教授は非接触(渦電流)による導電性の変化で時効(硬度や引っ張り強度の飽和までの処理)対応できないか検討している。発表はアルミ/銅(4%)の合金組成で略機械的強度時効と一致している。製品を破壊しては元も子もないが、非接触での測定は製品出荷検査としても有用だ。(12月10日九州工大JST技術説明会WEB発表より抜粋)

つい、この記事やWEB発表を見聞きすると、これって人材育成と共通するものがあるのでは?と呟いた。賢明な読者諸氏も納得されるだろう。ジャイアン/のび太、初恋(片思い)、受験、スポーツ競技、就職、仕事、恋愛などにおいて傷を負わなかった人はいないだろう。小さな傷を多く経験した人は大きな衝撃に遭っても乗り切れる自信がある。苦手な人と空白をもって後になって反省したこともある。

この文献をみて、アルミニウムが目には見えないがトレーニングにより自己修復に励んでいるのだと考えるとアルミニウムに急に親しみを覚えた次第。

(*文献 Monash engineers improve fatigue life of high strength

aluminium alloys by 25 times)

社会を支える下水処理場メガターボエアブロワ

「下水でコロナ検出実施」のニュースをみて目の付けどころが凄いと感心し、分析インフラが進んでいることで安堵した。NHK6月16日放送要旨は「富山県立大学と金沢大学の合同の研究グループが、処理されていない下水から新型コロナウイルスを検出することに国内で初めて成功したと発表しました。下水に含まれるウイルスの量の変化を見ることで、感染拡大の兆候を察知することが期待できるということです。」

童話・桃太郎の時代では川でお婆さんが洗濯など不浄なものは川を通じて海に流れても環境に影響は無視レベルだったろう。しかし、人口が何億十倍の現在では環境・医療リテラシーの低い国の中には今でもポイ捨て垂れ流しがあり、環境への影響は大きい。下水設備が未だにない国もある。衛生環境が劣悪なところに病原菌は棲息する。

上水だって整備されていないのに、まして下水処理は二の次になる。東南アジアでも上水設備が不十分だ。笑い話になるが、上水設備を新設したいので相談に乗って欲しいとアジアの某国から12年前に話があった。日本のメーカーは最新の濾過設備であればコンパクトで高性能が確保できますと強調。限外濾過膜、、、、先方は困惑した顔つきで「狭い日本なら、この装置・設備でしょう。我が国は広い土地が準備できるので従来方式で結構です。」

それに対して、現在の下水場は海外の方が巨大である。日本で最大の下水処理場の約8倍規模の場所も海外にはある。下水処理場のキイポイントは微生物が入った活性汚泥と下水を混ぜ、微生物の活性を活かす為に空気を汚泥槽に送り込む工程にある。下水処理の流れを図に示した。

生物反応槽にエアブロワが設置されている。下水処理場のサイズが年々巨大化していることもあり、従来のエアブロワでは能力不足。また、日本でも過去に設置したブロワの経年劣化もあり置き換えの時期になってきていることから、静かにそして巨大メガサイズのブロワの新機種開発と増設が行われているのだ。先のブログで陽があたらない地味な仕事であっても骨太インフラを実行する企業・技術者は明日の日本には重要だと述べた。その一例がこのメガブロワの開発であろう。

東京の下水処理場はどこにあるか東京の小学生なら施設見学に行ったこともあろう。都内に20箇所ある。いずれも広大な土地が必要。異臭もなく見学することができる。今の50歳前後の人ならば新宿西口あたりにあったと言うだろう。今は都庁を始め高層ビルが林立している。東口に比較して整然とビルが建築されるには元々広大な土地だったからでもある。四谷に住んでいた少年がバットとグローブを持って新宿東口、歌舞伎町を抜けて西口の野球広場に行ったとの話を聞いたことがある。

脱線した。メガエアブロワの渦に巻き込まれた。大型になるにつれて使用電力もウナギ登りになる。そこで革新的な方法を川崎重工が開発した。2004年のことである。ブロワは磁気軸受型高効率曝気ブロワである。インバーター制御式高速電動機の軸端に羽根車をつけ、電磁力でローターを浮上させて高速回転をさせ圧縮空気を送り出す。電力消費を15~30%カットする画期的な技術。メガ規模エアブロワではローターの重量が極めて重くなるが軸受けを浮かす許容は20ミクロンと極めて厳しい。(出典川崎重工11月号特集抜粋) 重量が重くても精緻な制御ができることは事業部は異なるが手術ロボットへと繋がっているのだろう。

2回目の脱線。

先日、NHKの番組で「魔改造の夜」を放送。魔界をイメージさせるおどろおどろしいナレーションと共に、アイデア、技術の粋を競う番組である。この日は床掃除ロボットが掃除しつつ走行して、走り幅跳びの踏切のところからジャンプ。その距離を競争する。

3社が挑戦した。1社目は癒やしロボットの開発会社。2社目は金属精密加工を得意とするメーカー 3社目はH技研でジェット機など開発チームが挑戦。1社目は助走から足で蹴る方式で人間に近い仕草で好感もてた。2社目は二重バネを考案、僅か1センチを1社目を越えたがほぼ同位。二重バネは外の製品に応用が期待できる。横展開は日本得意のはずだ。3社目は炭酸ガスボンベの噴射口を工夫して音速4の噴射方式。見事な放物線を描いて計測想定外まで飛翔。だが、いずれも本番前まで試行錯誤の繰り返し。複雑な理論式などで詰めても、テストは簡単には許されない壁の連続と苦悩。細部に拘った結果、重心が肝心とテストをしてみて分かった。それから立ち直る技術者の模様を放映していた。

脱線から戻って、川崎重工のメガエアブロワもサイズアップ(重量増大)になるにつれて軸の形状など多くの試作の結果ノウハウが蓄積されているのだろうと推測できる。陸用機械営業部ブロワ課長とはバイクの展示会で“ニンジャ”のインペラーの件でお会いしたことがある。非常に明るい人柄だけに、技術での壁がいくつもあろうが乗り越えるチームへの支援力となったのであろう。

コロナ渦の陰に食中毒ありご注意を!

コロナ第三波襲来の年末となった。大正7年のスペイン風邪も三波まであったが、第一波における患者数は2,116万人、第二波 241万人 第三波22万人。死者/患者比=1.22 , 5.29, 1.65 となっている。大正7年の日本の総人口5,667万人の約50%が罹患した。お亡くなりになった人が合計38万人。(平凡社・東洋文庫 流行性感冒 内務省統計より)。 手洗い・マスク・ソーシャルディスタンスが当時も奨励されていての数字だが、家族構成が違い大家族での看病や、喫煙もうもうのエアロゾルを通じての感染、まして隔離するホテルもなかった。食事栄養状態も今とは違う。医療設備・知識も違う。 人口増加、三密であっても100年後の今コロナ患者数が少ない背景にこのような経済的成長に伴う社会成熟度と深い関係がある。でも家族で看病風景はどこかに精神的なモノを忘れている今をあぶりだしているとも言える。

さて、本題

100年前の食材は国内産品だったが、グローバルの現在では驚くような遠い海外産地から珍しい食材も手にするようになった。産品=産地の水や環境と関係する。そこがポイントとなる食中毒のニュースが専門雑誌に記載されていたので紹介する。アメリカ・シアトル在住で食品産業コンサルをされている吉田隆夫氏が食品の開発 vol.55 No.11に投稿された資料によれば。アメリカで食中毒が増加しているとのこと。野菜・葉物による中毒患者(CDC疾病貿易センター)によると毎年4,800万人が罹病して、12,800人が入院。3,000人が死亡と報告されている。 具体的には

もやし、グリーンハウス 大腸菌 O103

エノキダケ(記事には具体的国が記載) リステリア菌

サラダ、赤オニオン、寄生虫サイクロポラ

ピーチ サルモネラ、エンティディディス菌

何れも汚染水や農産物収穫~輸送工程中の汚染が原因である。生鮮野菜・果物の栽培、収穫、包装、保管について「農業での食品安全規則」FSMAが知られている。

赤オニオンはミックスサラダとしてサイドメニューには彩りがよく、健康によさそうのイメージもあり普通に摂る。 家庭で料理する場合包装袋表示で、どこの産地で保管法はを知ることができる。因みに料理番組で もやしを袋から直接フライパンに投入している画面をみることがあると違和感を覚える。加熱するから良いだろうだが、我が家では、もやしは面倒だが根と頭は手で取り除き、次亜塩素酸ソーダーが辛うじて残留している水道水に浸漬し水切りをして使う。

葉物は包装形態に配慮する。処理は同じ。外食では不潔そうなお店は敬遠するか、怪しい原料を使用したと話題になった店には当分避けた。包装していないパンを買うには躊躇する。それぐらいしか対策はないが本音を言えば

対策として高価にはなるが葉物は植物工場が好ましい。スーパーの空き地にプラントを作って提供していたことがあった。デフレと外国産でも問題ない状態の継続もあり、植物プラントは拡大していない。競争力ある生産性にするために、農業以外の産業からの知恵(資本)が必要だろう。植物工場では同じ種類の葉物ばかりでバラエティ化していないのも消費者に向き合っていなかった。某大学が実業まで進出した意欲は買うものの、民間の知恵と組み合わせが必要だった。倒産したが再起を期待したい。

その2 熱を通すこと。殺菌処理だ。

関東では「おばんざい」ありますと銘をうってのお店がある。でも京都では「おばんざい」とは言わない。普通の“おかず”だから言いようがない。

九条ネギ、賀茂なす、堀川牛蒡、京筍、聖護院蕪、えび芋、金時にんじん、万頭とうがらし、丹波栗や黒大豆に湯葉。薄味ながらそれぞれの味が融合して実に美味しい。暖かいおかず、冷めても美味しいおかず。堀川牛蒡は太いが柔らかく甘い。別々に煮るなり、炊いたり、ゆがいたりして小鉢に盛る。それだけで風景になる。

「おあげさんのたいたん めっちゃ美味しいねん」。子供から言われてほっこりします。京都ではこれらの野菜ばかり食べている訳ではない。牛肉消費量、パンの購入量が多い土地でもある。関東ではトンカツ、京都では牛カツなのだ。

余計なことを書きすぎた。素材のみならず調理法が注目される。即ちレトルト食品の殺菌温度120℃、4分処理と同じ条件か近い条件で調理することが本来良いと考える。

具体的には圧力鍋(110℃前後)、過熱水蒸気加熱がお手軽で好ましい。圧力鍋では調理時間が短縮でき、かつ無水鍋のように素材の水分で煮込むことから美味しさがある。過熱水蒸気加熱は大量にハンバーグを製造する工場では一般的でパッケージに包装された肉を連続過熱水蒸気加熱炉に通すと焼き上がりとなって製品化される。この家庭版を最初に製造したのがシャープのヘルシオ。工業用過熱水蒸気加熱は1000℃まで加熱することができるが、家庭用でも300℃までは対応可能で、その後家電メーカーから販売されている。食品工業、素材産業にも注目される装置の一つだ。

食べ物の話は長くなるのでこの辺で。コロナ渦・在宅・運動不足・健康体力低下の中、良い食材を食べて元気に年越をしましょう。

鬼滅の刃と骨太日本への期待

鬼滅の刃の映画収益が凄い。禰豆子にあやかって竹輪が売れているとか。話題に枚挙がない。歌舞伎発祥の地と言えば京都河原町。先月、京都南座の前を通ったら鬼滅の刃ギャラリーを観るべく行列ができていた。歌舞伎衣装を纏った炭次郞などがロビーに展示と受け取ったビラに描いてある(写真)。

歌舞伎出し物「源頼光と四天王」とのコラボだと気がついたのは寺町で夕食を摂りながらである。相当、鈍い頭と言われてもしようが無い。

日本のアニメパワーは圧倒している。映画配信のソニーは収益上方修正している。半導体・イメージセンサーの落ち込みをカバーするほどに頼りになる。電車の中や歩きながらみているスマホやタブレットの画面の多くは漫画、Line、ゲーム、ダウンロードした音楽。アニメなどソフトパワーは大きい。

しかしながら、コンテンツの受け身で成長した大人に世間から喝采をあびることが少ない社会インフラ開拓など可能であろうか?やや心配のところがある。理系や医学方面に進む学生の減少と無関係ではあるまい。そんな時、目を宇宙に向けさせる出来事があった。民間ロケットスペースX社のグルードラゴンによる地球ステーションへの輸送が実現したのだ。日本人野口聡一さんがパイロット兼研究者として搭乗した。宇宙ステーションの実験棟の実物模型が三菱重工のみなとみらい科学館内に展示してある。意外に狭い空間である。無重力だから比重が重い金属でも空間に浮く。当然ながら容器は不要である。この重い金属と別の比重の異なる金属アロイを地上で製造するのは無理だが、宇宙なら可能である。医薬品の開発も期待されている。若田さん、古川さんも順次搭乗の予定で長期滞在ならではの成果が期待できる。宇宙飛行士の宇宙服も相当軽量スマートになった。特別訓練を受けない民間人の搭乗も夢ではなくなった。

さて、目が宇宙に向いたところで、こんどは海。宇宙より攻略は難いチャレンジし甲斐のあるアイテムだ。海洋開発研究機構(横須賀)がビックサイトで開催の粉体工業展のフロアにJAXA と並んでブースを設けていた。展示会の趣旨とあっているのか不思議な感覚だった。それだけ、市民や企業への注目してほしい意味があると理解した。同上の三菱みなとみらい科学館で深海探査船“しんかい”は6500mまで有人では最高の潜水能力があることを展示している。だが海洋開発研究機構の目標はマントルの内部を調査することと聞いて驚いた。マントルまでは3~5万メートル。そこに調査船から掘削棒?を下ろして海底を削るのだ。調査船が波や風で揺らがない技術や、深海まで超高圧に負けない鋼材・真円パイプ成形技術、何をさておき、マントル温度は表面が500℃、内部は7000℃とか言われているが、どの深さまで掘削するかによるが耐久性・耐熱性のある材料を必要とする。

それまでして探索するかと言えば“未知”だからに尽きる。マントル内は海水より多くの水があると言われていると展示会の説明員から聞いてエッ?と驚いた。“どうして分かるのか?”と質問しなかったのは迂闊だった。ニュートン・リンゴの感性がないことを痛感した次第。多分、小学生なら質問しただろう。大陽と同じく核分裂による発熱だとか、地表にない岩石組成物から有用な材料開発が可能になりそうだとか、、、、夢がある。

船が揺れないようにする技術の一つをとっても面白い。ご存じの方もおられようが、高さ634mの東京スカイツリーの建設において資材をクレーンで上げる時に揺れ抑止する装置を開発した。筆者が関係する会社が試作を重ね納入したことを知っている。船は左右だけでなく上下にも揺れるだけに簡単ではなさそうだが、開発の過程で海上風力発電の足場ができたり、やってみる価値はありそうだ。秋田や山口に設営予定だった案件も解決するだろう。必要は発明の母。

だが、JAXAも海洋研究開発機構の説明員両名とも政府予算が。。。。と嘆いておられた。相当のギャップがあると言わないで、波及効果を考え利用する民間の知恵を活用して財政当局を説得することをお勧めする。宇宙も海洋も国家として発展・維持するための要素が数多くある。その夢を語ることが出来ないようでは、元は人間だったが長じて夢を持てなくなって人間界に害を及ぼす鬼に化身するぞと言えば言い過ぎだろうか。今の日本には明日の骨太インフラ構築する人材が必要としている。竈門炭次郞の刃は日本の堕落しそうな日本人精神を救済のために使うと(勝手ながら)妄想した。大の大人がアニメを観て感動した。。。との感想を言うにはコロナ渦がもたらした社会断層化も遠因の深層心理が作用しているのではないだろうか。