室蘭工業大学

28

2018

― 目  次 ―【平成  年度共同研究プロジェクト成果】
 大型建設機械バルブボディ用強度化厚肉鋳物の研究開発・・・・・・・・・・・・・・・                    清水一道，木口昭二楠本賢太 加速器材料としての 6L&6L& 複合材料の可能性探索・・・・・・・・・・・・・・・・・

朴峻秀，岸本弘立，中里直史，青木正治，牧村俊介，的場史郎
朗         既設四径間連続曲線鈑桁橋の固有振動特性に関する現地振動実験及び数値解析的検討・・川瀬良司，小室雅人，岸徳光，栗橋祐介，
 $)53 板水中接着工法による構造部材の耐力向上効果に及ぼす水中接着樹脂の影響・・・・

三上浩栗橋祐介，小室雅人，        【平成  年度プレ共同研究成果】
 水素社会構築のための新規脱水素触媒の開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・神田康晴，永金雅浩，奥田誠，上道芳夫
 新しい作用機序を有する有機ゲルマニウム抗インフルエンザ薬候補物質の創製研究・・・
中野博人，佐藤克行，関千草 多種類 0R&DS データの身体動作データベースの試作・・・・・・・・・・・・・・・・・
柴田傑，海賀孝明
 多合金鋳鋼の切削加工技術の研究開発・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・清水一道，楠本賢太，原宏哉，伊藤淳 凝固速度の異なる $6L&X0J 合金の時効特性・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
安藤哲也，古川勇 表面改質処理層における非破壊評価手法の適用基礎研究・・・・・・・・・・・・・・・
西川詠二，朴峻秀，岸本弘立，神田千智【第  回フロンティア技術検討会】
総合テーマ：「ものづくりルネッサンス」・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
【平成  年度共同研究等事業実績】
共同研究プロジェクト，民間等との共同研究，受託研究，プレ共同研究等・・・・・・・・・
【平成  年度事業活動】
研究の活性化，共同研究の推進，外部資金獲得等・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・






【表紙写真】
左上：北洋銀行ものづくりテクノフェア +  頁 
右上：道内電気計装エンジニアリング研修会 +  頁 
左中：ビジネス (;32 +

 頁          右中：メッセナゴヤ  +

左下：フロンティア技術検討会 +

 頁     右下：胆振次世代革新塾 +

 頁 
 頁 

【平成  年度共同研究プロジェクト成果】

大型建設機械バルブボディ用強度化厚肉鋳物の研究開発
清水 一道*1，木口 昭二*2，楠本 賢太*1

1 はじめに

2 実験方法球状黒鉛鋳鉄は，黒鉛の先端に応力集中が生じる片状黒鉛鋳鉄に比べて球状の黒鉛によって応力集中を緩和するため優れた機械的性質を有しており，薄肉鋳物
では自動車部品などに使用され，厚肉鋳物においてはキャスクやガスタービン用コンプレッサケーシングなどに幅広く利用されている．
球状黒鉛鋳鉄の基地組織は機械的性質に大きく影響することが知られている 1), 2)．また，球状黒鉛鋳鉄は薄
肉鋳物，厚肉鋳物を製造時，それぞれいくつかの問題が挙げられる．まず，薄肉鋳物では鋳造の際，レアアース(RE)の含有量によって肉厚変動部にて鋳造欠陥が生じ，強度部材に必要な疲労強度に影響を及ぼす可能性がある 3)．次に，厚肉鋳物では，鋳物の大型化，厚肉化により冷却速度が不安定となり，黒鉛の球状化作用を持つ Mg のフェーディング現象や各種元素の偏析などが生じ，黒鉛形状が崩れてしまうなどの問題が生じる．このような問題には鋳造時に冷し金を導入し，冷却速度を調整することが行われている．
 本研究では，大型鋳物の組織制御方法の確立を目的とし，冷し金を導入した FCD500 相当の大型厚肉鋳物を溶製し，冷却速度が異なる箇所から試験片を切り出し，冷却速度の変化による黒鉛性状等の組織及び疲労
強度への影響を調査した．また，その鋳込み条件を鋳造シミュレーションソフト(JSCAST)に代入し合わせこみを行い，より実測に近い冷却速度の解析を行った．
解析値と実測値を比較することで整合性を確認し，冷却速度の変化による疲労強度への影響を調査した．

２．１ 供試材の製作
 供試材の材質は FCD500 相当，冷し金(FCD500)を 4本配置し鋳造した．供試材寸法，冷し金導入位置，熱電対配置を Fig. 1 に示す．使用した球状化剤，接種剤の化学組成はこれまでの研究と同様とした．接種は一次接種に取鍋接種，二次接種に注湯流接種を行った．
本実験で使用した球状化剤の RE 含有量は 1%に統一した．各供試材の温度変化を調査するため，注湯口からの距離において表面部(A)，中央部(B)および底面部(C)の 3 か所で熱電対を使用し冷却過程の温度を測定した．
この厚肉供試材より A，B，C の箇所で厚さ 3mm 最小
幅部 20mm の薄肉試験片を製作した．
本実験における鋳込み条件はこれまでの研究と同条件とし，鋳型には有機自硬性鋳型であるフラン型を使用した．注湯温度は 1606K であり，注湯時間は約 87秒であった．

Fig. 1 Casting design
２．２ 試験片性状および実験方法
鋳込み試験終了後，各測定箇所において試験片を切出した．切出した各試験片を樹脂埋め後，黒鉛性状の測定および組織観察を行った．各試験片の組織写真をFig. 2 に示す．本実験で用いた供試材は FCD500 相当であるため，パーライトとフェライトの混合組織および*1：もの創造系領域機械工学ユニット*2：近畿大学 理工学部 機械工学科

1-1-

3 実験結果及び考察

ブルズアイ組織が確認された．これまでの研究では，
冷し金 0 本と 1 本で切出し箇所の違いにより組織に若干の変化が見られたが，冷し金を 4 本にした場合では組織に大きな差は見られなかった．各試験片における黒鉛性状とブリネル硬さを Table 1 に示す．黒鉛の球状化率は冷し金を導入した試験片では 70%を上回ったのに対し，未導入の試験片では 70%に満たなかった．球状黒鉛鋳鉄の疲労強度は硬さおよび引張強さと相関を示し，疲労強度は引張強さの約 0.5 倍，引張強さはブ
リネル硬さの約 3 倍の値とほとんど等しいことが報告されている 4)．それを踏まえて本研究では，使用した供試材のブリネル硬さから引張強さを推定した．ブリ
ネル硬さと引張強さの関係から，供試材の引張強さは，570~600 MPa であることが分かる．冷し金の有無によらず，パーライト率は約 80%前後と大きな差は確認されなかった．疲労試験では，平面曲げ疲労試験機を用いた．実験条件は，応力比 -1 の両振りとし，繰返し速度 20 Hz の正弦波荷重として，室温大気中にて試験を行った． 試験停止条件は，試験片の負荷応力が試験時における負荷応力の 70 %まで低下，または繰返し数が107 回まで達した場合とし，繰り返し数が 107 回に達した試験片の最大負荷応力を疲労強度（σw）とした．

３．１ 凝固過程における冷却速度
冷し金 4 本における厚肉鋳物の冷却曲線を Fig. 3 に示す．本研究での冷却速度は共晶凝固終了時から1050K となった点までの単位時間当たりの温度低下を冷却速度とした．冷却速度は切出し位置 A では約51.4K/h，B では約 57.6K/h，C では 50.3K/h となった．
冷し金 1 本と比較すると A で 12.0K/h，B で 12.2K/h，
C では 11.2K/h と冷却速度が増加した．冷し金 0 本と 1
本の冷却速度の差と比較しても，4 本配置した場合における冷却速度は増加していることが分かった．
３．２ 平面曲げ疲労試験結果
各試験片の疲労強度を Fig. 4 に示す．冷し金を 4 本入れたことにより疲労強度は A で約 222MPa，B で約223MPa，C では約 240MPa となった．冷し金 1 本導入
試験片と比較すると疲労強度は 17~26%向上した．

1600

Surface A
Middle B
Bottom C

Temperature , K

1500
1400
1300
1200
1100
1000
900

0

10000 20000 30000 40000 50000
Cooling time , sFig. 3 Cooling curve of specimen with 4 Chiller

400

Fig. 2 Microstructure of specimens

400μm

Table 1 Graphite properties and hardness of specimens

Stress , MPa

350
300

4 Chiller A 222MPa
4 Chiller B 223MPa
4 Chiller C 240MPa
1 Chiller A 188MPa
1 Chiller B 187MPa
1 Chiller C 190MPa

250
200
150 4
5
6
7
8
10
10
10
10
10
Number of cycles to failure , cycles

Fig. 4 S-N diagram of specimens with 1 and 4 Chiller

2-2-３．３ 考察
 冷し金を 4 本導入した供試材において疲労強度が向上した要因を考察するため，各供試材の破面観察を行った．破断した試験片は走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて破面観察を行った．本実験で製作した供試材では，種々の切出し箇所において鋳造欠陥は確認されなかった．このことより，本実験の供試材寸法では，疲労試験を行った場合，疲労強度を低下させる要因として挙げられ，破壊の起点になりうる鋳造欠陥は発生しない．
次に，機械的性質に影響を及ぼす基地組織に着目した．SEM による微視観察結果を Fig. 5 に示す．冷し金
本数の増加に伴い，基地のパーライトにおけるラメラ
層間隔がち密になっていた．そこで，パーライトの強度と冷却速度の相関関係を調査した．パーライト硬さと冷却速度の関係を Fig. 6 に示す．冷し金 0 本，1 本の試験片と比較すると冷し金 4 本の試験片では硬度が約20~30HBW 増加していた．冷し金の本数の増加に伴い，冷却速度が増加し，パーライトのラメラ層間隔がち密
5), 6)になりパーライトの硬さが増加したことで疲労強度が向上したと推察される．

３．４ シミュレーションでの検証
 本研究では，鋳込み試験と並行し JSCAST を用いた鋳造シミュレーションを行った．実際の鋳込み試験の条件を代入し，整合性を調査した．解析結果を Fig. 7に示す．冷却速度は A で約 49.1K/h，B で約 57.3K/h，
C では約 49.9K/h となった．鋳込み試験と比較しても値に大きな差はなく，傾向はおおよそ類似している．これを踏まえ，シミュレーション上で冷し金 0，1 本導入
した場合における冷却速度も調査した．調査の結果，シミュレーション上でも，冷し金 0，1 本導入した場合
は冷却速度に変化は見られなかった．冷し金を 4 本にしたことで冷却速度が上昇し，組織においてパーライ
トのラメラ層がち密となったことより，今後，鋳造方案を検討していき，シミュレーション上で基地組織などを制御することが可能となりうることが分かった．

1600

Surface A
Middle B
Bottom C

Temperature , K

1500
1400
1300
1200
1100
1000

Fig. 5 SEM image of pearlite in specimens

Pearlite hardness , HBW

300
280

10μm

Non A

1A

4A

Non B

1B

4B

Non C

1C

4C

900

4 まとめ

240
220
20

40
60
80
Cooling rate , K/h100Fig. 6 Relationship between Pearlite hardness
and Cooling rate

10000 20000 30000 40000 50000
Cooling time , sFig. 7 Cooling curve of simulation with 4 Chiller

260

200
0

0

3
-3-

本研究成果を以下に要約する．
(1) 冷し金を 4 本導入した場合の冷却速度は，切出し箇所 A で約 51.4K/h，B で約 57.6K/h，C では 50.3K/hとなり，0，1 本と比較して 4 本配置した場合における冷却速度は向上した．
(2) 冷し金を 4 本入れたことにより疲労強度は A，B
で約 222MPa となり，C で約 240MPa となった．冷し金 1 本と比較すると疲労強度は 17~26%向上した．
パーライト層間隔が冷却速度の増加に伴い，ち密になることで硬度が増したことが要因と考えられる．
(3) シミュレーションでは冷し金の本数を 0，1，4 本と増加していくと，実際の鋳込みにおける冷却過程と同様な傾向を示した．今後シミュレーション上で組織の制御が可能になりうることが示唆された．

参考文献
1) 中江秀雄， 清祐等：鋳物 52 (1980) 8 481
2) 近藤靖彦，安江和夫，磯谷三男：鋳物 48 (1975) 4 246
3) 船曳崇史，清水一道，河合秀樹，山本将大：鋳造工学 87 (2015) 3 369
4) 西島敏：材料 29 (1980) 316 245) 晴山巧，
堀江皓，
小綿利憲，
鋳造工学 76 (2004) 11 891
6) 清水信善，田村今男：鉄と鋼 10 (1975) 237

4-4-加速器材料としての SiC/SiC 複合材料の可能性探索- 真空喪失時の NITE-SiC/SiC 複合材料の酸化挙動 -朴峻秀*1,岸本弘立*1,中里直史*1
青木正治*2,牧村俊介*3,的場史朗*3

る SiC/SiC 複合材料の製造に関連した特有技術（NITE
1 はじめにプロセス）を長年研究しており,その優れた性能に対して国内外から注目されている.[4-7]物質を構成する最小単位は素粒子と考えられる.素粒SiC/SiC 複合材料は主に SiC 繊維,SiC マトリックス及子科学研究においてミュオン,パイオン,中性子,ケイオ

び繊維/マトリックス界面として構成される.航空宇宙

ン等の様々な二次粒子素を大強度の陽子加速器を用い分野向けの SiC/SiC 複合材料では耐酸化の観点から窒て生成する事が求められる.二次粒子の発生と効率的な化ホウ素(BN)が用いられるが,加速器,原子力,核融合な輸送には高密度元素で出来た加速器ターゲット材料がどの応用分野においては中性子吸収や核変換によるガ

好ましいことから,放熱,放射化の観点から様々な検討

ス発生の問題から,C が繊維/マトリックス（F/M）界面が行われている.現在は,ミュオンやパイオンの生成に素材として用いられる.特に,C は不活性雰囲気での高おいて,不活性雰囲気中の耐熱性および低放射化の観点

い耐熱特性と共に,SiC 繊維,SiC マトリックスとの適度から等方性黒鉛がターゲット材料として採用されていの結合強度,弾性係数,摩擦係数,熱膨張率を有しておりるが,炭素(C)は基本的に低密度材料であり酸素の存在

SiC/SiC 複合材料の F/M 界面として非常に適している

する高温雰囲気では容易に酸化されることから,加速器と言える.
しかしながら, C は SiC に比べて耐酸化性に乏しく,C

運転時の予期せぬ大気導入時には,酸化により放射線物

を F/M 界面として採用している場合は酸化雰囲気での質が飛散する恐れがある.
炭化ケイ素(SiC)は炭素より高密度であり,優れた耐酸化に関する検討が必要である.従来の研究として

熱性と低放射化特性を有する.[1-3] 但し,SiC はセラミ

SiC/SiC 複合材料の 1000℃以上の大気酸化に関してはックスであるため「脆性」であり、この特性は構造材料

酸化により損耗される F/M 界面層が SiC マトリックスとしての応用においては致命的な弱点となる.近年,SiCの保護酸化により形成される SiO2 により塞がり,継続

繊維で SiC マトリックスを強化した SiC/SiC 複合材料

的な酸化は抑制される事が報告されている.[8,10]なお,が開発されており,加速器ターゲット素材としても非常

加速器,核融合などへの SiC/SiC 複合材料の応用においに適合した素材と考えられる. 本学の環境・エネルギーて,その使用雰囲気は高い真空状態（10-5～10-7 Pa）であ

システム材料研究機構（OASIS）では他製造手法に比べる事から,酸化による SiC/SiC 複合材料の損傷は考慮すて極めて緻密で結晶生の高い SiC マトリックスを有する必要はない.
但し,通常運転時でも使用後に十分に冷却されていな*1：環境・エネルギーシステム材料研究機構

い状態でのシステムの大気開放などによる酸化雰囲気*2：大阪大学 素粒子物理学実験研究グループ

との接触や真空喪失事故（Loss of Vacuum Accident,*3：高エネルギー加速器研究機構

LOVA）発生時での材料の健全性,寿命予測が必要であ5-5-

る.なお,加速器,核融合炉での運転温度は 1000℃以下で

(1)

(2)

(3)
10mm

あり,LOVA 事故時でもシステムの停止により自然に冷却されるので,温度は下がるが,中・低温では SiO2 の形
成が遅い事から,SiO2 による F/M 界面損耗層の自己密閉は起こらない.

(厚み: 2 mm)

本報告では加速器や核融合炉などの通常運転,LOVA

10mm

時での損耗を想定し,SiO2 による自己密閉されない

図 1 酸化試験に用いた試験片の外観, (1) IG-430U, (2)1000℃以下酸化雰囲気での SiC/SiC 複合材料の酸化挙

NITE-SiC/SiC, (3) CVD-SiC 被覆 NITE-SiC/SiC

動を定量的に評価すると共に,事故時に確実に損耗が予
2.2 酸化試験

想される F/M 界面層を保護する手段として化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition, CVD) による SiC 耐環境

酸化試験は赤外線ゴールドイメージ炉（ULVAC 社製）

被覆(Environmental Barrier Coating, EBC)の導入によるを用いて行った.炉内での試験片位置と酸化雰囲気ガス

NITE-SiC/SiC 複合材料の耐酸化特性向上に関して述べのフロー経路を図 2 に示す.雰囲気ガスは石英製のノズる.

ルから試験片の上部から供給される.試験片は石英製の半円筒状の支持台に載せられ,ほぼ浮いた状態で石英管2 実験方法の内部に挿入した.炉内の全圧は 1 atm であり,雰囲気ガスの流量は 200ml/min である.酸化挙動における酸素分

2.1 供試材

圧の影響を調べる為に,大気（酸素 21%）と混合ガス(窒素+酸素 1%)の 2 種類の雰囲気ガスを用いた.

酸化試験には NITE-SiC/SiC 複合材料,CVD-SiC 耐環境被覆を施した NITE-SiC/SiC 複合材料を用いた.なお,

酸化試験は 400℃～1000℃の温度範囲及び 1 分～10

比較検討用として当方性黒鉛（IG-430U, 東洋炭素社製）

時間の時間範囲で行われた.図 3 のように試験片本数のを用意した.NITE-SiC/SiC 複合材料の繊維強化構造は制約により酸化試験では単純加熱と繰返加熱の二つの繊維を一方向(Uni-direction, UD)に並べてシート状にし試験パターンを用いた.試験片は目標温度まで 1 分で到た UD プリプレグシートを 0°と 90°に交互に積層し達できるように急速に加熱しており,保持時間経過後にたクロスプライ(Cross-ply, XP)構造である.強化繊維はは炉内で冷却した.加熱・冷却中にも雰囲気ガスは継続

高結晶性で近化学量論組成の SiC 繊維である Hi-的に供給した.よって,冷却中での冷たい雰囲気ガスがNicalon Type-S（NGS アドバンスド・ファイバー社）を供給された事により試験片は室温まで 5 分以内に素早用いた.繊維表面には CVD 法により厚み 300~500nm 程く冷却された.試験前後の試験片の重量は測定分解能

度の薄い熱分解カーボン(PyC)層を形成させた.本研究

0.1mg の精密電子天秤を用いて測定した.

で用いた NITE-SiC/SiC 複合材料の密度は 3.0g/cm であ3る.繊維,F/M 界面,SiC マトリックスの体積率はそれぞれ
53vol%, 7vol%, 40vol%である.

石英管

酸化試験の為に NITE-SiC/SiC 複合材料を幅 10mm×

雰囲気ガス導入ノズル (200 ml/min)

長さ 10mm×厚さ 2mm の試験片形状に加工した.試験
片はダイヤモンド砥石により研削しており,鏡面研磨は雰囲気ガス施していない.

石英製
ホルダー

試験片

CVD 法を用いて NITE-SiC/SiC 複合材料の表面に
排気

EBC 層を形成させた.酸化雰囲気から試験片を完全に保護する為には全周被覆が必要である事から,CVD 被覆処理は穴を開けた NITE-SiC/SiC 複合材料を CVD 炉
内にぶら下げた状態で 2 回行った.CVD-SiC 層の厚みは

図 2 赤外線ゴールドイメージ炉を用いた酸化試験概念

約 150μm である.なお,比較材として当方性黒鉛（IG-図430U, 東洋炭素社）を用意した.それぞれの試験片の外観を図 1 に示す.

6-6-

酸化試験後には試験片を精密ダイヤモンド切断器(a) 単純加熱パタンで半分に切断した後,樹脂でマウントしたサンプルに対最大温度 (400℃ ~ 1000℃)
温度 (℃)

処理時間 (1m, 10m, 60m, 600m)

しダイヤモンドスラリー（粒径 3μm）を用いて鏡面研

冷却
（室温まで
約5分）

昇温
（最大温度まで1分）

磨を行った.洗浄・乾燥させた試験片を FE-SEM(JSM6700F 型,日本電子社)を用いて表面損耗状態を観察した.
3 試験結果・考察

時間 (min)(b) 繰返加熱パタン
10m

1m

60m

3.1 IG-430U の酸化挙動

600m

温度 (℃)

図 4 に IG-430U の時間と重量減少率の相関を示す.
図 5 に酸化試験後の IG-430U の断面観察写真を示す.まず,繰返加熱パターンにより処理した試験片の重量減少
率には繰返し加熱・冷却時の重量減少分も含めている
ため,単純加熱パターンにより処理した試験片の重量減

時間 (min)

少率より若干過大評価されるが,その差は大きくない.

図 3 酸化試験時の加熱パターン

1.0E+00

酸化試験条件を纏めて表 1 に示す.低温側では酸化小さい.なお,黒鉛の場合は高温・長時間処理で完全に焼1.0E-02

失される事から,一部の条件では試験を行っていない.
重量減少率 [g/mm2/min]

重量減少率は重量減少量を試験前の外周表面の面積と処理時間で割った数値である.本研究では試験中に酸化による試験片形状及び表面積の変化は無視する.
表 1 酸化試験条件のまとめ
温度[℃]

IG-430U

時間 [min]

NITESiC/SiC

10

60

600

1

10

60

600

(11)

(71)

(671)

(1)

(11)

(71)

(671)

M
C

M
C

M
C

C

C

M
C

M
C

C

C

C

C

C

C

M
C

M
C

M
C

C

C

600

C

1000
CVD-SiC
coat

600
800

400

M

M

M

600

M
C

M
C

C

M

M

800

400

600

600

800

800

1000

C

C

C

C

C

C

C

C

繰返@1000C
酸素21%
繰返@800C
酸素21%

1000

単純@800C
酸素21%
繰返@800C
酸素1%

1.0E-04
1.0E-05
1.0E-06

1.0E-09

単純@800C
酸素1%

繰返@600C
酸素21%
繰返@400C
酸素21%
時間 [min]

図 4 IG-430U の重量減少率と時間との相関

1000

400

100

1.0E-08

1000

M

1.0E-03

1.0E-07

400

M

400

800

時間 [min]（）は繰返加熱パタン時適用
の累積時間

1

600

1000

温度
[℃]

(1)
400

800

混合ガス（窒素+酸素1%）（）は繰返加熱パタン時適用
の累積時間

10

1.0E-01による試験片の重量減少が電子天秤で測定し難いほど

大気（酸素21%）1

600℃以下では IG-430U の重量減少は非常に小さいが,試験温度の上昇に伴い重量減少率は急激に増加した.1000℃,大気雰囲気での IG-430U の重量減少率は 8.7
CCC

×10-5 g/mm2/min 以上である.IG-430U の重量減少率はC

処理時間と関係なく,ほぼ一定に維持される傾向が見ら

1000

れる.断面観察写真でも,IG-430U は処理時間が長くなる• M ： 単純加熱パタン（Monotonic heating pattern）• C ： 繰返加熱パタン（Cyclic heating pattern）

事につれ厚みは減少しており,長時間処理では試験片は

7-7-体積率・重量率を計算するとそれぞれ 7.0 vol%と 4.6

完全に焼失している.重量減少率の計算では酸化による試験片の表面積変化は考慮していないにも関らず,IG-

wt%である.NITE-SiC/SiC 複合材料の重量損失は主に430U における重量減少率の維持は酸化損耗が加速的

F/M 界面層である PyC の損耗によるものであり,酸化試に進んでいる事を意味する.

験後の PyC の残量が推定できる.図 7 に NITE-SiC/SiC

800℃での酸化試験では大気（酸素 21%）で処理し複合材料のPyC 残量と重量減少率との相関を示す.単純た試験片の重量減少率は 1.7~2.7×10 g/mm /min,混合加熱パターンによる酸化試験で用いられたそれぞれのガス（窒素+酸素 1%）で処理した試験片の重量減少率

試験片は含まれる SiC 繊維,F/M 界面,SiC マトリックス

は 1.6~4.0×10 g/mm /min であった.大気雰囲気の酸素の量が少しばらつく事から,試験結果において誤差が比

濃度が混合ガスに比べて 21 倍高いにも関らず,重量減

較的大きい.しかし,繰返加熱パターンを用いた試験結

-5

-6

2

2

少率は 6~10 倍程度に止まっており,期待値より低い結果においては同一試験片を用いている事から,重量減少

果となった.これは C と O との反応により試験片の表

率と PyC 残量との明白な相関が見える.IG-430U の酸化面に形成される CO,CO2 ガス層による酸化反応抑制機

試験では重量減少率が時間経過と共にほぼ一定であっ構の存在が疑われるが,補足検討による検証が必要であたことから,これらの強い相関を単純に残っている炭素

る.

の損耗のみで説明する事は困難である.
1分

10分

60分

1.E+00

600分

1

10

100

1000

1.E-01
1.E-02

N/A
焼失

重量減少率 [g/mm2/min]

2mm

N/A
焼失

窒素+酸素1%, 200ml/min

大気（酸素21% ）200ml/min

0分

2mm

N/A
焼失

1.E-03
1.E-04

1.E-06 単純@800C
酸素1%

1.E-08
1.E-09IG-430U の断面
3.2 NITE-SiC/SiC 複合材料の酸化挙動繰返800C酸素21%

1.E-05

1.E-07

図 5 800℃の大気又は混合ガスでの酸化試験後の

繰返@800C
酸素1%
単純@1000C
酸素21%
単純@800C
酸素21%

単純@600C
酸素21%

単純@400C
酸素21%

時間 [min]

図 6. NITE-SiC/SiC 複合材料の重量減少率とNITE-SiC/SiC 複合材料の重量減少率と処理時間と処理時間との相関の相関を図 6 に示す.NITE-SiC/SiC 複合材料の重量減少
率は IG-430U と全く異なる傾向を示している事がわか

酸化試験後の NITE-SiC/SiC 複合材料の断面観察写る.また,温度,酸素濃度が重量減少率に及ぼす影響も確

真を図 8 に示す.NITE-SiC/SiC 複合材料の厚みは変化し認出来ない.しかし,NITE-SiC/SiC 複合材料の重量減少ておらず,SiC 自体は本酸化試験条件では損耗されない

率は処理時間に強く依存する.800℃,大気（酸素 21%）

事から当然な結果と言える.図 9 に酸化試験後の繊維束-で 1 分処理した試験片の重量減少率は 3.6 g×10の拡大写真を示す.酸化試験後に F/M 界面層の PyC が5/mm2/min であったが,重量減少率は時間の経過に伴い,焼失している束(図 9(a))とまだ健全に残っている束（図急速に減少した.

9(b)）が混在していた.図 7 の結果から推定されるように,図 9 で示している試験片の場合は酸化試験後でも約大雑把に NITE-SiC/SiC 複合材料に含まれる PyC の8-8-

40%の PyC がまだ残っていると考えられる.

分

NITE-SiC 単体及び NITE-SiC/SiC 複合材料は分子の

分

分

大気（酸素21% ）200ml/minを示す. [13,14] 前述しているように,本酸化試験に用いた NITE-SiC/SiC 複合材料は 0˚/90˚ XP 繊維強化構造を有しており,UD プリプレグシートの交合積層により形成された物である.厚さ方向に積層された繊維束は束間の SiC マトリックスにより分離されている.
これらの SiC 繊維束と SiC マトリックスの積層構造により上下方向からは雰囲気ガスは浸透し難く,機械加工により露出されている試験片側面から PyC の酸化が進むことが考えられ,酸化は側面から徐々に浸透していく.
さらに,図 9(a)で見える様に,繊維とマトリックス間

2mm

小さい H2 及び He においても非常に優れたガス気密性のギャップは約 300nm 程度に過ぎず,NITE-SiC/SiC 複

0

20

40

60

80

2mm

1.E+00窒素+酸素1%, 200ml/min

合材料の内部へ雰囲気ガスは浸透し難い.

100

1.E-01

重量減少率 [g/mm2/min]

1.E-02
1.E-03

単純@800C
酸素21%

1.E-04
1.E-05

単純@1000C
酸素21%

図 8. 酸化試験後の NITE-SiC/SiC 複合材料の断面繰返@800C
酸素1%
単純@800C
酸素1%
単純@600C
酸素21%

1.E-06

1.E-07
1.E-08

繰返@800C 単純@400C
酸素21%
酸素21%

(a) 酸化により焼失しているPyC F/M界面

残留炭素 [wt%]図 7. NITE-SiC/SiC 複合材料中の残存 PyC と(b) 酸化試験後も健全に残っているPyC F/M界面

重量減少率との相関図 9. 酸化試験後の NITE-SiC/SiC 複合材料中の繊維束(800℃, 混合ガス(窒素+酸素 1%), 繰返加熱パタン,処理時間 671 分)

9-9-

[BEI]CVD-SiC
0.15mm3.1 CVD-SiC 被覆した NITE-SiC/SiC の酸化挙動
CVD-SiC 被覆した NITE-SiC/SiC 複合材料の重量減
少率と処理時間との相関を図 10 に,酸化試験後の断面

マトリックス
A

観察写真を図 11 に示す. CVD-SiC 被覆した NITE-

繊維

SiC/SiC 複合材料の非常に優れた耐酸化特性が確認出
NITE-SiC/SiC
2mm

来た.温度,酸素濃度の影響は無視出来る.処理時間が重量減少率に影響を及ぼしている様に見えるが,CVD-SiC
被覆した NITE-SiC/SiC 複合材料の酸化による重量減少の絶対値が電子天秤の測定限界に近い事から断言出来

1μm
A

PyC F/M 界面ない.
図 11 で示しているように,F/M 界面層である PyC が
CVD-SiC
0.15mm

酸化試験後でも健全な微細組織を保っており,CVD-SiC
被覆した NITE-SiC/SiC 複合材料の酸化による損耗は明確に確認出来ない.CVD- SiC 単体による全面被覆は

図 11. CVD-SiC 被覆した NITE-SiC/SiC 複合材料のNITE-SiC/SiC 複合材料に含まれている PyC の保護に非酸化試験後の断面（大気(酸素 21%),800℃）

常に効果的である事が証明できた.
1.0E+00

5 おわりに
1

10

100

1000

加速器ターゲット材として SiC/SiC 複合材料は有望

1.0E-01

であり,結晶性が高く緻密な SiC マトリックスが形成できる NITE プロセスを用いた SiC/SiC 複合材料製ター

1.0E-02
重量減少率 [g/mm2/min]

1μm

100μm

ゲットの開発が行われている.通常運転及び LOVA 時を想定した NITE-SiC/SiC 複合材料の耐酸化挙動を評価し

1.0E-03

た.IG-430Uに比べて,NITE-SiC/SiC 複合材料は高い耐酸
1.0E-04

繰返@800C
酸素1%

1.0E-05化特性を示している.しかしながら,重量減少率と処理
繰返し1000C
酸素21%

時間との相関及び酸化試験後の断面観察から,雰囲気ガ
スは SiC/SiC 複合材料の側面から浸透し,PyC を酸化損
耗させることが分かった.一方で,CVD 法により SiC 単体層を全表面に形成させた NITE-SiC/SiC 複合材料は被1.0E-06

覆なしの NITE-SiC/SiC 複合材料と比較して高い耐酸化
1.0E-07特性を示しており,断面観察でもPyC の酸化損耗の痕跡は見つからない事から,SiC 単体層は耐環境被覆層とし1.0E-08
1.0E-09

繰返@800C
酸素21%て効果的である事が確認できた.なお,OASIS により試作した NITE-SiC/SiC 複合材料製ターゲットは国内での加速器での実用テストのみならず CERN でのテストも時間 [min]

行われている.今後,本研究が素粒子科学研究に少しでも貢献出来る事を期待する.

図 10. CVD-SiC 被覆した NITE-SiC/SiC 複合材料の文献

重量減少率と処理時間との相関(1) G.R. Hopkins, Silicon carbide and graphite materials for fusion
reactors. Proc. IAEA Symp. on Plasma Physics and Controlled
Nuclear Fusion Research (59th ed.), IAEA-CN-33/s3-3, Tokyo,
Japan, International Atomic Energy Agency, Vienna (1974)10- 10 -

(2) S.J. Zinkle, N.M. Ghoniem, Operating temperature windows forfusion reactor structural materials, Fusion Engineering and
Design, 51-52, 2000, p55-71(3) T. Nishitani, H. Tanigawa, T. Nozawa, S. Jitsukawa, M.
Nakamichi, T. Hoshino, T. Yamanishi, N. Baluc, A. Möslang, R.
Lindou, S. Tosti, E.R. Hodgson, S. Clement Lorenzo, A.
Kohyama, A. Kimura, T. Shikama, K. Hayashi, M. Araki, Recent
progress in blanket materials development in the Broader
Approach, Journal of Nuclear Materials, 417, 2011, p1331-1335(4) A. Kohyama, S. M. Dong and Y. Katoh, “Development of
SiC/SiC Composites by Nano-Infiltration and Transient
Eutectoid (NITE) Process,” Ceramic Engineering and Science
Proceedings, 23 (3), 2002, p311-318.
(5) S.M. Dong, Y. Katoh, A. Kohyama, Processing optimization andmechanical evaluation of hot pressed 2D Tyranno-SA/SiC
composites, Journal of the European Ceramic Society, 21, 2003,
p.1223-1231(6) K. Shimoda, J.S. Park, T. Hinoki, A. Kohyama, Microstrucutral
optimization of high-temperature SiC/SiC composites by NITE
process, Journal of Nuclear Materials, 386-388, 2009, p634-638(7) A. Kohama, J.S. Park, H.C. Jung, Advanced SiC fibers and
SiC/SiC composites toward industrialization, Jounral of Nuclear
Materials, 417 (1-3), 2011, p340-343(8) R.R. Naslain, R. J.-F. Pailler, J.L. Lamon, Single- andMultilayered Interphases in SiC/SiC Composites exposed tosevere environmental conditions: An Overview, International
Journal of Applied Ceramic Technology, 7 (3), 2010, p263-275(9) W. Yang, A. Kohyama, T. Noda, Y. Katoh, T. Hinoki, H. Araki,
J. Yu, Interfacial characterization of CVI-SiC/SiC composites,
Journal of Nuclear Materials, 307-311, 2002, p1088-1092(10) Y. Chai, X. Zhou, H. Zhang, Effect of oxidation treatment on
KD-II

SiC

fiber-reinforced

SiC

composites,

Ceramics

International, 43, 2017, p9934-9940.
(11) J.E. Antill, J.B. Warburton, Active to passive transition in theoxidation of SiC, Corrosion Science, 11[6], 1971, p337-342(12) T. Narushima, T. Goto, T. Hirai, Y. Iguchi, High-temperatureoxidation of silicon carbide and silicon nitride, Mateirals
Transactions, 38[10], 1997, p821-835(13) T. Hino, E. Hayashishita, Y. Yamauchi, M. Hashiba, Y.
Hirohata, A. Kohyama, Helium gas permeability of SiC/SiC
composites used for in-vessel components of nuclear fusion
reactor, Fusion Engineering and Design, 73, 2005, p51-56(14) D. Hayasaka, J.S. Park, H. Kishimoto, A. Kohyama, Gas leaktightness of SiC/SiC composites at elevated temperature, Fusion
Engineering and Design, 109-111, 2016, p1498-1501

11- 11 -

既設四径間連続曲線鈑桁橋の固有振動特性に関する
現地振動実験及び数値解析的検討

川瀬 良司*1，小室 雅人*2，岸 徳光*3，栗橋 祐介*2

1 はじめに

2 橋梁概要

我が国では，高度経済成長期に数多くの道路橋

本研究で対象とした橋梁は，北海道内にある曲が建設されており，今後，建設後 50 年以上経過し線橋（橋長 144 m，曲線半径 R ≃ 200 m）であり，

昭和 63 年（1988 年）に竣工された四径間連続曲た道路橋は急増することになる．一般的な道路橋の耐用年数は 50 年といわれており，これらの橋梁

線鈑桁橋である．写真 1 には対象橋梁の全景を，を安全に供用し続けるには，損傷・劣化度診断技

また図１には対象橋梁主径間部の一般図および断術や合理的な補修・補強工法の確立が重要である．

面図を示している．橋梁は 4 主桁で構成されてお近年，既設橋梁の維持管理や劣化度診断を行う

り，床版には 6 %の横断勾配が付いている．表１

手法として，橋梁の固有振動特性の経年劣化に着には，振動実験を実施した主径間部の橋梁諸元を目した評価法（SHM）が検討されている．この手示している．

法は，定期的に固有振動特性や減衰定数を測定し，それらのデータを蓄積することによって，橋梁の経年劣化の程度や地震災害等における損傷の有無を評価するものである．
著者らの研究グループでは，これまで北海道内の多数の橋梁を対象に現地振動実験を実施し，固有振動数や固有振動モードの特定を行ってきた．
さらに，有限要素法による固有振動解析結果と実験結果との比較によって，橋梁の健全性評価を試みてきた 1)-3)．しかしながら，既往の研究では，比較的長い多径間橋梁に対する検討はあまり実施されていないのが現状である．
このような観点より，本研究では，建設後 28

写真１ 橋梁全景

年が経過した既設四径間曲線鈑桁橋を対象に，今
表１ 対象橋梁の諸元

後の合理的な維持管理を行う上で重要と考えられ
る現時点の固有振動特性評価を目的として現地振型 式

四径間連続曲線鈑桁橋

動実験および固有振動解析を実施した．

橋 長

144 m

支 間

36 m

幅 員

車道 8.5 m

竣 工

昭和 63 年（1988 年）*1：株式会社 構研エンジニアリング*2：室蘭工業大学 くらし環境系領域
*3：釧路工業高等専門学校

12- 12 -

図１ 主径間部の一般図および振動計配置図

3 振動実験の概要
3.1 振動計の配置
 橋梁の振動モードを可能な限り精度よく把握するために，図１に示すようにサーボ型加速度計を
橋梁上部工に 40 点設置した．ここでは，曲げおよびねじり振動モードを特定するために両側の地覆部に計 34 点（感度方向：鉛直方向，片側 17 点），
橋軸方向および橋軸直角方向の振動特性を確認するために，P-1，P-2，P-3 橋脚上の外側地覆に計 6点（感度方向：橋軸方向および橋軸直角方向）の振動計を設置した．
3.2 実験方法

写真２ 大型車両による実験状況

実験は，常時微動および大型車両走行後の自由振動状態における加速度データを収録することとした．橋梁振動は重量調整された大型車両（20 ton

ーダーにて一括収録した．なお，サンプリング時

ダンプトラック）を幅員中央部に走行させること

間は 5 msec とした．写真２には大型車両を用いたによって励起させることとし，車両走行速度，走振動実験状況を示している．

行台数を変えた全 13 ケースの加速度データを測得られた加速度波形をもとにフーリエスペクト

定した．なお，大型車両走行後は速やかに交通規ル解析から得られる卓越振動数や位相スペクトル制を行い，他の交通振動を排除することにより自を用いて，固有振動モードおよび固有振動数の特

由振動状態を確保した．

定を行った．

計測は，図２に示す計測システムを用いて，振動計から出力される加速度データをデジタルレコ

13- 13 -

図２ 計測システム

図３ 有限要素モデル

3.3 振動数の決定方法

形を生成する．
5)

実測加速度波形を用いた固有振動モードおよび

4)で求められた各測点の加速度波形について，

固有振動数の決定方法は，以下の過程に基づいて振幅の大きい測点の波形を基準にして 1/8 周実施した．すなわち，期毎に橋軸方向全測点における振幅値を用

1)

常時微動状態，および大型車両通過後の自由いて振動モードを求め，モードの節および腹振動状態における全加速度波形を収録する．

の位置が各周期で移動せず，振動モードが連

全測点の収録波形に関する 120 秒間について成していないことを確認し，固有振動モード

FFT 処理を施し，フーリエスペクトルを求めを決定する．

2)

る．
3)

主要な測点において計測された応答波形の4 数値解析の概要

フーリエスペクトルから固有振動数と考えられる卓越振動数を抽出し，フーリエスペク
トル，位相スペクトル分布を用いて波形を生
4)数値解析モデルは建設当時の設計図書を参考に成する．

可能な限り詳細にモデル化を行った．図３には，固有振動モードを求めるために，3)で求めた

数値解析に用いた有限要素モデルを示している．

各測点における卓越振動数近傍のフーリエ主桁などの鋼材部には 4 節点シェル要素，RC 床

スペクトル，位相スペクトル分布を用いて波版部には 8 節点ソリッド要素, 上下横構には 2 節

14- 14 -

(a) １台走行時(b) ２台走行時
図４ 加速度波形の一例とそのフーリエ振幅（V = 50 km/h）
5 実験結果および考察

点ビーム要素を用いた．なお，高欄や橋脚，橋台に関しては，振動特性に及ぼす影響が小さいと考5.1 計測加速度波形とフーリエスペクトル

えられることから，本研究ではモデル化を省略した．総節点数および総要素数はそれぞれ 42,670，

図４には，実験結果の一例として，図１に示す

37,267 である．表２には，使用した物性値を一覧

測点 a における大型車両通行後（V = 50 km/h）のにして示している．

加速度波形と，その加速度波形から得られたフー境界条件は，図３に示すソールプレートの節点

リエ振幅を示している．図より，最大加速度振幅に与えることとし，設計条件に基づき，A1 橋脚のは走行台数で異なり，１台走行時では最大 6.8 gal，支承を固定支承，他の橋脚の支承を理想的な可動

２台走行時では最大 8.0 gal 程度の加速度振幅が得支承とした．なお，数値解析には構造解析用汎用られている．加速度波形から得られたフーリエス

プログラム ABAQUS を使用した．

ペクトルには複数の卓越振動数が存在することが4)分かる．また，測点によって得られる卓越振動数が異なる．これは，振動モードによって着目する
測点部が節となるような場合にはスペクトル値が
表２ 材料物性値一覧
材料

弾性係数

ポアソン比

（GPa）

小さくなるため，卓越振動数が明確に現れないこ
単位体積質量とを意味している．これらの卓越振動数を基に，（ton/m3）

固有振動モードの特定を行った．

鋼材

200

0.3

7.85

RC 床版

25

0.167

2.40

5.2 振動モード分布2.30

 図５には，図４に示した加速度スペクトルをもアスファルト98

0.35とに特定された振動モードを示している．全ての15- 15 -

(a) 曲げ 1 次振動モード      (b) 曲げ 2 次振動モード      (c) 曲げ 3 次振動モード（f1 = 2.58 Hz）         （f2 = 3.26 Hz）          （f3 = 3.73 Hz）(d) ねじり 1 次振動モード     (e) ねじり 2 次振動モード     (f) ねじり 3 次振動モード（f4 = 4.45 Hz）         （f5 = 4.78 Hz）          （f6 = 5.41 Hz）
図５ 振動モード分布（１台走行時，V = 50 km/h）
振動モードは内側の最大振幅が 1 となるように正次振動モードにおいて支点上で若干の振動が確認

規化している．図中の点線は，基準となる内側のされるものの，その他では節と腹が明確に現れて正規化振幅を示しており，振動モード分布は 1/8

おり，本振動実験では，ねじり 3 次振動モードま周期ごとに表示している．

での 6 つの振動モードの特定ができたものと考え

図５より，曲げ 2 次，3 次およびねじり 2 次，3

られる．

16
- 16 -

表３ 実験条件および数値解析結果による固有振動数の比較
固有振動数 (Hz)
振動モード

実験結果
１台走行

固有振動解析結果

２台走行

設計条件

固定条件

2.57

2.45

4.06

3.24

3.22

2.74

4.51

3.71

3.72

3.72

3.64

4.68

4.45

4.43

4.45

4.45

-

-

4.78

4.75

4.76

4.73

-

-

5.41

5.39

5.34

5.38

-

-

50 km/h

50 km/h

40 km/h

30 km/h

曲げ 1 次振動

2.58

2.55

2.58

曲げ 2 次振動

3.26

3.28

曲げ 3 次振動3.73

ねじり 1 次振動
ねじり 2 次振動
ねじり 3 次振動(a) 曲げ 1 次振動モード      (b) 曲げ 2 次振動モード      (c) 曲げ 3 次振動モード
図６ 振動モード分布比較（外側，V = 50 km/h）
また，各固有振動モードを詳細に着目すると，果についても示している．

最低次固有振動モードである曲げ 1 次振動モード

表より，実験結果の固有振動数に着目すると，（a 図）に関しては，各径間の振幅に若干の差異

車両走行速度および走行車両数にかかわらず固有が見られるもののほぼ対称の振動モード分布であ

振動数はほぼ等しい値を示している．これより，ることが分かる．一方，曲げ 2 次振動を含む高次

車両走行速度が固有振動数に及ぼす影響は小さい

振動モードでは，各径間の振幅が異なり，必ずしことが分かる．

も対称とはなっていない．これは，本実験では車
5.4 車両走行台数による振動モード分布の比較

両走行後の減衰自由振動波形をもとにモードを特定していることから，高次振動モードになるほど

図６には，車両台数が１台および２台の場合に対称な振動モードを特定することは難しいことをついて，曲げ 3 次振動モードまでを比較したもの

示唆している．なお，内側と外側の振幅を比較すである．ここでは，車両走行速度 V = 50 km/h の場

ると，後者の方が前者よりも大きく示されている合における橋梁外側の振動モード分布を示してい傾向が見られる．これは，曲線桁特有の現象である．

り，ねじり剛性の影響によるものと考えられる．

図より，１台および２台走行時における振動モード分布を比較すると，いずれの場合も節と腹が5.3 車両走行速度が固有振動数に及ぼす影響

明確に確認できることが分かる．さらに，いずれ

表３には，本実験結果により特定された代表的の振動モードにおいても，２台走行時の振幅が１な実験ケースにおける固有振動数を，後述の固有台走行時のそれよりも大きく示されている．この振動解析結果と比較して示している．なお，固有

ことは，車両走行時に励起される橋梁の振動振幅振動解析では，設計条件（理想的な可動支承）のは，走行台数によって影響を受けることを示唆し他に支承条件を全て固定支承に変更した場合の結

ている．

17
- 17 -    (a) 曲げ 1 次振動モード    (b) 曲げ 2 次振動モード    （f1 = 2.45 Hz）

 (c) 曲げ 3 次振動モード

     （f2 = 2.74 Hz）         （f3 = 3.64 Hz）

図７ 固有振動解析から得られる振動モード分布（支承：設計条件）(a) 曲げ 1 次振動モード      (b) 曲げ 2 次振動モード      (c) 曲げ 3 次振動モード
図８ 振動モード分布の比較
これより，比較的長い橋梁の固有振動特性を適

らは，ねじり振動モードも特定されているが，本切に把握する場合には，橋梁に与える起振力が大数値解析結果からはそれらに対応する振動モード

きいほど効果的であることが確認される．

は確認されていない．この点に関しては今後の検討課題としたい．
 図８より，曲げ 1 次（a 図），曲げ 2 次振動モー6 固有振動解析結果と実験結果の比較

ド（b 図）に着目すると，数値解析結果では，いくつかの径間で実験結果と異なる形状を示してい

6.1 固有振動モードの比較

るものの，全体的には両者はほぼ一致しているこ 図７には，支点条件を設計条件とした場合の固とが分かる．また，(c)図に示す曲げ 3 次振動モー

有振動解析から得られた曲げ振動モード（変形倍ドの場合にも，内側のモード分布に若干の差異が率：10,000 倍）を示している．また，図８には実見られるものの，外側の分布形状は概ね一致して験結果と解析結果から得られる振動モードを比較いるものと判断される．

して示している．なお，前述のように実験結果か18- 18 -

6.2 固有振動数の比較
表３より，解析結果の固有振動数に着目すると，設計条件（理想的な可動支承）の場合には，いず

参考文献

れの振動モードにおいても実験結果よりも小さい
1) 小室雅人，川瀬良司，栗橋祐介，岸 徳光：二径間連続非合成曲線鈑桁橋の固有振動特性に関する現
地振動実験，土木学会北海道支部論文報告集，
CD-ROM，72，A-42，2015．
2) 西 弘明，佐藤 京，小室雅人，岸 徳光：供用後
73 年経過した旭橋の固有振動特性評価に関する一考察，鋼構造年次論文報告集, 15, 269-276, 2007.
3) 山本修司，小室雅人，川瀬良司，岸 徳光：床版打換えによる鋼合成桁橋の固有振動特性に関する実験的検討，鋼構造年次論文報告集，21，825-831，
2013．
4) ABAQUS Analysis User's Manual, Ver. 6.13, Dassault
Systèmes Simulia Corp.

ことが分かる．一方，全ての支承条件を固定支承とする場合には，いずれの場合も実験結果よりも固有振動数は大きく示されていることから，実橋
梁の支承は，設計条件と固定支承の間に位置しているものと考えられる．このことは，実際の可動支承には，摩擦抵抗が存在することから，これらの影響を解析モデルに適切に反映させる必要があることを示唆している．
以上より，本橋梁は設計図書に基づいた有限要素モデルによる固有振動解析結果と実験結果を比較すると，橋梁の全体系に及ぼす大きな損傷や劣化はなく，建設当時の健全性を有しているものと推察される．

7 まとめ本研究では，既設四径間連続曲線鈑桁橋の固有振動特性の把握を目的として，現地振動実験および有限要素法による固有振動解析を実施した．本
研究の範囲内で得られた結果を整理すると，以下の通りである．
1)

車両走行後の振動計測により，低次の固有振動数および固有振動モードを特定した．

2)

曲げ振動において内側と外側で振幅が異なることを確認した．これは曲線橋特有の現象である．

3)

本実験結果と数値解析結果を比較すると，低次の固有振動モードおよびその振動数は概ね一致している．

4)3) より，本橋梁は当初設計時から大きな損
傷はなく，建設当時の健全性を有していると推察される．

謝 辞
振動実験の実施にあたっては，室蘭工業大学構造力学研究室の学生諸君に多大なるご協力を頂いた．実験データの整理に関しては，同研究室の今井勇輝君（現㈱新技術コンサル）にご助力を頂いた．ここに深く感謝の意を表する．

19- 19 -

AFRP 板水中接着工法による構造部材の耐力向上効果に及ぼす水中接着樹脂の影響

三上 浩*1，栗橋 祐介*２，小室 雅人*２

1. はじめに
近年，耐震設計法の改定によって既設鉄筋コンク
リート (RC) 橋脚を対象とした補強工事が盛んに行われている．また，地震の巨大化や発生頻度の増加に伴い，耐震補強工事が急速に進められている．最近では，耐震補強工法の １ つとして連続繊維シー
ト接着工法が数多く採用されている．ここで，河川
橋脚等の水中構造物の場合には，施工部を乾燥状態にするために構造物周辺の仮締切工事を行うことが通例である．このため，この種の構造物の耐震補強
工事は陸上での補強工事に比較して膨大なコストを要することより，未だ限定的にしか実施されていな
いのが現状である．そのため，仮締切工事が不要な
安価で効率的な工法の開発が喫緊の課題となっている．
著者らはこのことに着目し，予めアラミド繊維シート (以後，AFRP シート) にエポキシ系樹脂を含浸硬化した AFRP 板を水中硬化型接着樹脂を用いて接着補強する工法を考案し，検討を行ってきた．
既往の研究では，提案の工法を用いて曲げ補強やせん断補強した RC 梁に関する静載荷実験を行い，気中接着と同程度まで耐力を向上可能であることを明らかにしている 1)，2)．しかしながら，水中での施工が可能な接着樹脂の種類を変化させた場合に関する補強効果の検討は未だ行われていないのが現状である．
このような背景より，本研究では接着樹脂の種類を変化させて水中接着曲げ補強した場合の補強効果の検討を目的に，AFRP 板を用いて水中接着曲げ補
強した RC 梁の静載荷実験を行った．

2. 実験概要*1：三井住友建設（株）*2：くらし環境系領域 社会基盤ユニット

20- 20 -

2.1 試験体概要
表－1 には，本実験に用いた試験体の一覧を示している．
試験体数は，無補強試験体に加え，施工・養生環
境および水中接着に用いる樹脂を変化させた試験体の全 4 体である．試験体名の内，第 1 項目は施工・養生環境 ( N : 無補強，A : 気中，W : 水中 ) を示
し，第 2 項目の数字は AFRP シートの繊維目付量(単位：g/m2 ) を示している．また，第 3 項目の英字は水中硬化型接着樹脂の種類 (A : 水中硬化型 A，B : 水中硬化型 B) を示している．
2.2 補強材の RC 梁への接着方法および実験方法
気中接着補強は，あらかじめ梁底面のシート接着
部にプライマー処理を施した後に，汎用のエポキシ系接着樹脂を梁底面に塗布し，事前含浸した AFRP
シートを接着することで実施した．水中接着補強は，
気中で AFRP 板と水中硬化型接着樹脂を一体化させ，大型水槽内に設置した RC 梁の所定の位置に配置し，圧着した状態で 5 日間程度水中養生する工程で実施した．なお，接着部のコンクリート表面にはショットブラスト処理 (処理深さ 1 mm 程度) を施
し，AFRP 板の接着面には，5 号珪砂による砂付処
理を施している．水中接着は，接着樹脂の可使時間(30 分程度) 内に接着作業を完了し，樹脂の厚さは
圧着後 3 mm 程度になるように施工した．
載荷実験は，RC 梁を単純支持状態で設置し，容量 200 kN の油圧ジャッキを用いて 4 点曲げ載荷試験法により行った．水中接着補強した RC 梁の載荷実験は，十分な水中養生を行った後に試験体を水槽から引き揚げ，直ちに行うこととしている．本実
験の測定項目は，荷重，スパン中央部の変位 (以後，変位)，および AFRP シート各点の軸方向ひずみ(以後，ひずみ) である．また，実験時には RC 梁のひび割れを連続的に撮影し，実験終了時には破壊状況を撮影している．

表－1 試験体の一覧
試験体名
N
A-A415
W-A415-A
W-A415-B

施工・養生環境

繊維目付量

接着樹脂

(g/m2)
-

気中

-

計算曲げ
耐力 Pu (kN)55.3

汎用エポキシ系
415

水中

水中硬化型 A

84.8

水中硬化型 B表－2 AFRP シートの力学的特性値 (公称値)
繊維

保証

目付量

耐力

(g/m2)(kN/m)

415

588

引張

厚さ
(mm)
0.286

弾性

破断

強度

係数

ひずみ

(GPa)

(GPa)

(%)

2.06

118

1.75

図－1 試験体の形状寸法，配筋状況および補強概要
2.3 接着樹脂の性能比較
表－3 ， 表－4 には，水中硬化型接着樹脂の性状を一覧にして示した．本研究に用いた水中硬化型接着樹脂は 2 種類であり，いずれも 2 種混合型のエ
ポキシ系接着樹脂である．本研究では水中での接着に用いた水中硬化型接着樹脂の圧縮強度試験を行った．圧縮強度試験に用いる供試体は JIS K 7181 に準拠し，直径 φ = 25 mm，高さ H = 50 mm の円柱供試体を作製した．
円柱供試体は φ25 の塩ビパイプを 50 mm の長21- 21 -

表－3 水中硬化型樹脂 A
項目

主剤

硬化剤

主成分

エポキシ樹脂ポリアミドアミン

外観

白色パテ状

暗灰色パテ状混合比

主剤：硬化剤 = 1 : 1

可使時間

30 分 (25 ℃)

初期硬化

約 2 時間混合物

灰色パテ状

表–4 水中硬化型樹脂 B
項目

主剤

硬化剤

主成分

エポキシ樹脂ポリアミドアミン

外観

灰白色パテ状暗緑色パテ状

混合物

灰色パテ状

混合比

主剤：硬化剤 = 1 : 1

可使時間

30 分 ± 10 分 (23 ℃，500 g，水を付けて混合)

初期硬化

約 12 時間 (20 ℃)さに切断し，既定の水分量となるよう水を加えて練り混ぜた水中硬化型接着樹脂を充填することにより，各水中硬化型接着樹脂につき 3 体ずつ作製した．供試体の圧縮試験は圧縮試験機を用いて行った．圧縮試験の測定項目としては圧縮試験機のロードセルにて圧縮強度を，供試体側面に貼り付けたひずみゲー
ジにて縦ひずみを測定した．載荷試験後には応力－
ひずみ関係より弾性係数を算出し，水中硬化型接着樹脂の性能比較を行った．
図－2 各試験体の応力－ひずみ関係
3. 実験結果
3.1 接着樹脂の圧縮強度試験結果
図－2 には水中硬化型接着樹脂の圧縮強度試験にて計測した応力－ひずみ関係を示している．水中硬化型接着樹脂 A と水中硬化型接着樹脂 B を比べると初期勾配が大きく異なっている．これより，材料の弾性係数には大きな違いがあると分かる．表－5には水中硬化型接着樹脂の圧縮強度および弾性係数を一覧にして示している．水中硬化型接着樹脂 A
は弾性係数の平均値が 9.84 GPa 程度であるのに対し，水中硬化型接着樹脂 B は 0.68 GPa 程度となっており，圧縮強度よりも弾性係数に大きな違いがあることが分かった．
3.2 RC 梁試験体の荷重－変位関係
図－3 には，RC 梁試験体の荷重－変位関係に関する実験結果および計算結果を示している．計算結
果は，土木学会コンクリート標準示方書 3)に準拠して断面分割法により算出したものである．
図より，N 試験体は荷重が 55 kN 程度まで増加
した後に主鉄筋が降伏し，変位が増加している．一方，気中および水中で補強した試験体を見ると鉄筋が降伏した後にも変位と共に荷重が増加していることが分かる．各試験体ごとに計算結果と実験結果を比較すると，A-A415 試験体は計算結果と同様の性状を示しており，主鉄筋降伏後の剛性勾配も概ね一致している．また，計算結果の上縁コンクリート圧
壊後も荷重が増加し，90 kN 程度に到達した後にシートの剥離によって終局を迎えている．W-A415-A
試験体および W-A415-B 試験体では，主鉄筋降伏後の剛性勾配は計算結果と概ね一致していることが分かる．しかし，両試験体とも計算結果を下回る荷重
で上縁コンクリートが圧壊し，変位が 50 mm 程度
でシートの剥離が発生し終局を迎えている．これは，

22- 22 -

図– 3 RC 梁試験体の荷重－変位関係の実験および計算結果の比較
表– 5 水中硬化型接着樹脂の圧縮強度，弾性係数
樹脂の種類

水中硬化型 A

水中硬化型 B

供試体
番号

圧縮強度
( MPa )

弾性係数
( GPa )

1

79.8

10.3

2

78.1

9.64

3

77.8

9.61

平均値
1

78.6

9.84

47.6

0.77

2

42.7

0.63

3

40.5

0.63

平均値

43.6

0.68

水中に梁を浸漬することによりコンクリートの圧縮強度が低下し，早期に圧壊が発生していることによるものと考えられる．尾上らの研究では，湿潤時のコンクリートの圧縮強度は乾燥時よりも約 10 ∼20 % 程度低下することを明らかにしており 4) ，施工・養生環境が水中であること，補強前に試験体を長時間水没させていること，水中から試験体を取り出して 1 日程度以内に載荷試験を実施していることから，試験体が湿潤状態にあり早期に圧壊が発生したものと考察される．
3.3 ひび割れ性状
写真－1 には，AFRP シート補強した各試験体の剥離直前のひび割れ性状を示している．各試験体ごとに見ると，A-A415 試験体は載荷点近傍から発生したせん断ひび割れが梁底面にすりつくように進展
し，ピーリング作用を引き起こすことでシートが下げられシートの剥離につながっている．W-A415-A
試験体は 2 本程度の斜めひび割れがピーリング作
用を引き起こし，シート剥離が発生していることが分かる． W-A415-B 試験体も W-A415-A 試験体と同様のひび割れ性状を示し，3 本程度の斜めひび割
れがピーリング作用を引き起こしている．以上より，
水中接着した両試験体の剥離直前のひび割れ性状か

写真– 1 剥離直前のひび割れ性状
ら見た耐荷性状は，ほぼ同様であるものと考えられ
る．
3.4 ひずみ分布性状
図－4 には AFRP シートのひずみ分布性状を断面分割法による計算結果の各変位時ごとに，実験結
果と計算結果を比較して示している．ここで，中間変位時とは降伏変位時と終局変位時の中間の変位時のことである．
実験結果と計算結果を比較すると，計算降伏変位
時にはどの試験体も両者はほぼ一致している．計算
中間変位時および計算終局変位時にはどの試験体も計算結果より低い値を示している．これは，圧壊が発生した時点で計算は終了するが実験では圧壊が早期に発生していることや載荷点外にもひび割れが発

23- 23 -

図– 5 各変位時における AFRP シートのひずみ分布
生していることが原因の一つと考えられる．
各試験体ごとにひずみ分布を比較すると，どの試
験体も大きな差は見られないが， W-A415-B 試験体の計算中間変位時および計算終局変位時を見ると計算結果よりもひずみの分布範囲が広くなっている．
これは， W-A415-B 試験体の接着に用いた水中硬化型接着樹脂 B の弾性係数が低いことより，シートと梁底面の間でひずみの均一化が発生し，分布範囲が広くなったものと推察される．これは，弾性係数が比較的近い汎用のエポキシ樹脂を用いた A-A415
試験体と W-A415-B 試験体のひずみの分布範囲が類似していることからもうかがわれる．

2)

3)

今後は，RC 梁の他，H 形鋼梁に適用する場合についても検討し，提案工法の汎用性を向上させることにより，種々の既設構造物のメンテナンスの高度化に貢献することができるものと考えている．

4. まとめ本研究では水中硬化型接着樹脂を変化させた場合における耐荷性状の検討を目的として，水中硬化型
接着樹脂と AFRP 板を用いて水中接着曲げ補強した RC 梁に対して静載荷実験を行った．本研究の範囲内で得られた知見をまとめると以下のとおりである．
1)

脂 B には弾性係数に 10 倍以上の大きな差異が認められた．
補強した試験体の曲げ載荷試験の結果，水中に長期間浸漬し，水中で施工・養生した試験体は圧縮強度が低下し，圧壊が早期に発生する可能性がある．
物性の異なる水中硬化型接着樹脂を接着に使用した場合でも RC 梁の耐荷性状に大きな差は
ない．

参考文献
1)

2)

水中硬化型接着樹脂の圧縮強度試験の結果，水中硬化型接着樹脂 A および水中硬化型接着樹24- 24 -

三上 浩，岸 徳光，栗橋祐介：水中硬化型接着樹脂と AFRP 版を用いて水中補強した RC
梁の静載荷実験，コンクリート工学年次論文集，
Vol.32，pp.1327-1332，2010.
杉本成司，栗橋祐介，三上 浩，岸 徳光： AFRP
帯で水中接着せん断補強した RC 梁の耐荷性

3)4)状，コンクリート工学年次論文集， Vol.36，
pp.1183-1188，2014.
土木学会：コンクリート標準示方書[設計編]，
土木学会，2012.
尾上幸造，松下博通：液体浸漬によるコンクリ
ートの静的圧縮強度低下に関するエネルギー的考察，土木学会論文集E，Vol.64 No.4，515-525，

5)

6)

25
- 25 -

2008. 10.
アラミド補強研究会: アラミド繊維シートによる鉄筋コンクリート橋脚の補強工法設計・施工
要領(案) ，1998.
土木学会：連続繊維シートを用いたコンクリー
ト構造物の補修補強指針，コンクリートライブ
ラリー101，2000.

【平成  年度プレ共同研究成果】

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27- 27 -

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Time on stream [min]ᅗ 3 ✀ࠎࡢ Rh ⣔ゐ፹ࡢ MCH ⬺Ỉ⣲άᛶ㑏ඖ ᗘ P/Rh/Al2O3 : 450℃㸪Rh-P/SiO2㸸550 ℃㸪
Rh/ Al2O3: 350℃㸪Rh/SiO2 : 350℃29
- 29 -

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660-664.
Y. Kanda, C. Temma, K. Nakata, M. Sugioka, Y. Uemichi,
Appl. Catal. A: Gen.㸪386 (2010) 171-178.
Y. Kanda, C. Temma, K. Nakata, M. Sugioka, Y. Uemichi, J.
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᪂ࡋ࠸స⏝ᶵᗎࢆ᭷ࡍࡿ᭷ᶵࢤ࣐ࣝࢽ࣒࢘
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H

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Ge-132ㄏᑟయ-䝅䝇䝆䜸䞊䝹㘒య㻌C
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30- 30 -

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H-NMR ゎᯒ࡟ࡼࡾ㸪㘒యᙧᡂ⬟ࢆホ౯ࡋࡓࠋࡑࡢ⤖ࢆᙧᡂࡍࡿࡇ࡜࡟ࡼࡾ ③ࡳࢆᢚไࡍࡿࡇ࡜ࡀᮇᚅࡉ

ᯝ㸪Ge-132 5a ࡟ẚ࡭࡚㸪Ge-132 ㄏᑟయ 5g ࠾ࡼࡧ 5hࢀࡿࠋࢆ⏝࠸ࡓ࡜ࡁ㸪࡝ࡕࡽ࡟࠾࠸࡚ࡶ㘒యᙧᡂ⬟ࡢྥୖࡀ ③ࡳᢚไᶵ⬟ࡢホ౯ࡣ㸪௨ୗࡢホ౯ἲࢆ⏝࠸࡚⾜ࡗぢࡽࢀࡓ㸦entries 7,8㸧ࠋ≉࡟ 6 ဨ⎔ᵓ㐀ࢆ᭷ࡍࡿ 5gࡓࠋࢆ⏝࠸ࡓሙྜ㸪㘒యᙧᡂ⬟ࡣ 83% ࡜᭱ࡶ኱ࡁࡃྥୖ

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཯ᛂ㜼ᐖస⏝ࢆホ౯ࡍࡿࠋ⾲㻝䠖㻌Formations of Ge-132 derivative-cis-diol complexes ホ౯࡟⏝࠸ࡿ Ge-132 ㄏᑟయ࡜ࡋ࡚㸪㙐≧ᆺࡢࣔࢹࣝ໬ྜ≀࡛࠶ࡿ 3a㸦5a㸧㸪ࡉࡽ࡟㘒యᙧᡂヨ㦂࡟࠾࠸

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Cl
Cl

Cl
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R2

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DO

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OH

Ge

DO

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pH 7.0

O

OD

R1

R2

HO

OH

R3

3a-i

O

4 OH
H

O

O

4

OH

H

H

O

O

H

O

H

comparison withchemical shifts
on 1H-NMR

entry deriv. 5
1
2
3
4
5
6

a
b
c
d
e
f

7

g

8

h

9

OD
Ge

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R3
O

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R3

product 6

forming ability (%) a

H
CH 3
H
CH 3
H
NHAc

H
H
CH 3
CH 3
CH 3
H

H
H
H
H
CH 3
H

a
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c
d
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f

58
67
60
70
78
60

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R2

R2

i

Ge
H O O

R3

R1

R1

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OD

6a-i

5a-i

OH

O

H

g

83

H

h

78

H

i

44

OAc

aDetermined by 1H-NMR ྜᡂࡋࡓ Ge-132 ㄏᑟయࢆ࢖ࣥࣇ࢚ࣝࣥࢨ࢘࢖ࣝ
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31
- 31 -

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࠾ࡼࡧ 5 ဨ⎔ᵓ㐀ࢆ᭷ࡍࡿ 3h㸦5h㸧ࡀᚑ᮶ࡢ㙐≧ᵓ㐀 ࢆ ᭷ࡍ ࡿ Ge-132 3a 㸦 5a 㸧 ࡟ ẚ㍑ ࡋ㸪 ATP ࡢ
adenosine ᵓ㐀㒊఩ࡢࢩࢫ-ࢪ࣮࢜ࣝ࡜ඃࢀࡓ┦஫స⏝ࢆ♧ࡍࡇ࡜ࡀ᫂ࡽ࠿࡜࡞ࡗࡓࠋ ᪂つ Ge-132 ㄏᑟయࡢྜᡂἲࡢ㛤Ⓨ࠾ࡼࡧࡑࡢᢠ
ADA 㓝⣲཯ᛂ㜼ᐖస⏝ヨ㦂ࡢ◊✲⤖ᯝࡣ㸪≉チฟ㢪ࡉࢀࡓࠋ3)
ᩥ⊩(1) T. Nakamura, Y. Shimada, T. Takeda, K. Sato, M. Akiba, H.
Fukaya. Future Med Chem. 2015, 7(10), 1233-1246.
(2) Y. Shimada, K. Sato, Y. Tokuji, T. Nakamura. Carbohydr.
Res. 2015, 407, 10-15 (2015).
(3) Ⓨ᫂ྡ⛠㸸᪂つ᭷ᶵࢤ࣐ࣝࢽ࣒࢘໬ྜ≀ཬࡧࡇࢀࢆྵࡴ
㙠③๣㸪ฟ㢪␒ྕ㸸2017-242584㸪ฟ㢪᪥㸸2017 ᖺ 12
᭶ 19 ᪥  32- 32 -

多種類 MoCap データの身体動作データベースの試作
柴田 傑*1，海賀 孝明*2

*1：室蘭工業大学 しくみ情報系領域
*2：わらび座， 年  月 死去

1 はじめに種類 MoCap のデータを収録する際の課題点を明らかにする．

 近年，バーチャルリアリティ技術（VR 技術）の急速な発展にともなって，市販のゲーム機や携帯端末で2 身体動作のデータ

VR コンテンツが提供されるなど，一般家庭への普及も進んでいる．VR コンテンツを支える重要な技術の一つに，モーションキャプチャ（MoCap）がある．

現在，計測手法の異なる多様な MoCap が開発され

MoCap は三次元空間中の身体動作を計測する装置でている．MoCap の計測手法の違いによって計測可能あり，様々な原理の MoCap が開発されている．

なデータや計測時に含まれるノイズの種類は異なって

MoCap を用いることによって実世界の人の動きをデいる．本章では，代表的な MoCap の計測手法およびジタルデータ（MoCap データ）として記録できる．

試作する身体動作データベースに収録するデータの種

MoCap データは CG キャラクタをリアルにアニメーシ類について述べる．

ョンさせるための素材として利用できるだけでなく，
2.2 MoCap の計測手法

コンピュータへの入力操作[1]，人の動きの特徴解析[2，3]，動作の学習支援への利用[4，5]，民俗芸能を

MoCap の代表的なな計測手法として，磁気式，光記録保存・伝承支援[6]など，様々な応用が研究されて学式，慣性式，機械式の四種類および，コンピュータ

いる．

へのデータ入力を想定した簡易式がある[9]．各手法のMoCap データをより効果的に活用するためには，

利点および欠点を表 1 に示す．

多種類の MoCap データを含むデータベースが不可欠 磁気式 MoCap は，磁気を発生するトランスミッタと考える．多くの MoCap データが収録されたデータとコイルを含むレシーバで構成される．コイルに発生ベースが公開できれば，データを組み合わせて様々なする誘導起電力を用いて，トランスミッタを原点とすコンテンツが作成できるだけでなく，統計的な比較やるレシーバの位置（3 自由度）および姿勢（3 自由

機械学習による分類のようなビッグデータの解析手法

度）を計測する．磁気式 MoCap は隠れの影響が少なを活用した身体動作の解析が期待できる．MoCap デ

く，衣装や道具の中に設置したレシーバによる計測がータは，カーネギーメロン大学[7]，キプロス大学[8]可能である．また，位置と回転を同時に計測できるのなどで公開されているものの，それぞれの機関が保有で，少ないレシーバで高精度に計測できる点が利点でする特定の MoCap で計測したデータを公開しているある．しかしながら，付近の金属によって磁界がゆがに過ぎない．

みノイズとなる上，計測範囲が狭いなどの課題があ

そこで本研究では，多種類 MoCap のデータを保存る．

する身体動作データベースのプロトタイプを作成し，

 光学式 MoCap は，カメラを用いて身体動作を計測多する MoCap である．光学式 MoCap では，反射性の高い素材や LED ライトなどカメラで観測しやすいマーカと呼ばれる印を，複数台のカメラで撮影し，画像処理を用いて各マーカの位置を計測する．光学式33- 33 -

MoCap は高い周波数で計測でき，位置に関する精度

System，NOITOM 社の慣性式 MoCap である Perception

も高い．しかしながら，カメラからマーカが隠れる，

Neuoron で計測したデータを収録する．また，マーカを誤Microsoft 社の Kinect，Leap Motion 社の Leap Motion な
どの簡易 MoCap で計測したデータも合わせて収録す

表 1 MoCap の計測手法の
計測手法
MoCapセンサ
計測対象
センサ毎の自由度
サンプリングレート
センサの隠れ金属の影響
センサのサイズ利点および欠点
磁気式
光学式
レシーバ
マーカ
位置/姿勢
位置
6自由度
3自由度
30 Hz～
30 Hz～
240 Hz程度
1 kHz程度
○
×
×
○
△
○

る．

慣性式
IMU
加速度/角速度
6自由度
30 Hz～
240 Hz程度○
×○2.3 身体動作の計測手順
本研究では，磁気式 MoCap のレシーバ，光学式
MoCap のマーカ，慣性式 MoCap の IMU のような，動作の計測時に身体に装着する計測用の素子を認識する，部位の回転を推定するために複数のマーカ

MoCap センサと呼び，MoCap センサによって計測さを装着する必要があるなどの欠点がある．

れるデータをセンサデータと呼ぶ．センサデータには，計測装置に由来するノイズが含まれている．セン

光学式 MoCap の一種としてビデオ式あるいは画像式と呼ばれる手法がある．ビデオ映像や赤外光などをサデータは，身体の表面に装着した MoCap センサで用い，撮影した被写体までの距離画像を解析すること計測したデータであるので，演者の関節の回転中心のによって，マーカを用いずに身体の動きを計測する．

位置や姿勢のデータではない．
CG キャラクタを用いた身体動作の可視化，機械学

ビデオ式はマーカの装着が必要なく手軽に利用できる習を用いた身体動作解析のためには，センサデータのものの精度は高くない．
慣性式 MoCap は，加速度センサおよび角速度セン

ノイズを除去し，骨格の動きを推定する必要がある．

サ（IMU）で計測した位置および姿勢の時間変化を用

本研究では，骨格の動きを推定したデータを骨格動作

いて身体動作を計測する．IMU は比較的小型で安価なデータと呼ぶ．骨格動作データは，人体の骨格構造にため，携帯端末などにも組み込まれている．磁気トン

応じて記述されるので，骨格構造を統一することによラスミッタやカメラのように計測対象の外部に基準をって，MoCap の計測手法が異なっていても同一の形置かないので，広範囲の計測が可能である．しかしな式で身体動作を記述することができる．

がら，加速度から位置を推定しているので，位置の誤 MoCap による身体動作の計測では，装置のキャブ差が累積するなどの欠点がある．

レーション，演者のキャリブレーション，計測，ノイ その他の手法として，ワイヤーやリンク機構を用いズ除去，骨格動作データの取得の手順で進められるる機械式や光ファイバ式などがある．これらの手法[10]．ただし，各手順の具体的な処理は，用いる

は，ロータリーエンコーダやファイバの曲率によっ

MoCap によって異なっている．また，一連の処理て，各関節の角度を計測する．動作の計測だけでなくは，MoCap を制御するソフトウェアに実装されてい力覚提示などの機能との連携も容易な装置である．しる場合が多い．さらに，キャリブレーションやノイズ

かしながら，装置が大型化するなどの欠点がある．

除去では，オペレータの経験による処理が含まれるこ

MoCap には全身の動作を高精度に計測可能な装置ともあり，同種の MoCap であっても推定された骨格
動作データの精度は大きく異なっている．

だけでなく，精度や計測可能な部位を限定することによって，専門的な知識を用いずに計測や入力装置とし

MoCap データを応用するためには，骨格動作デーて利用可能な MoCap（簡易 MoCap）も開発されていタが重要であるものの，その精度はデータによってる．安価なセンサで実現できるビデオ式および慣性式

様々である．そこで，本研究で試作する MoCap デーの簡易 MoCap に加えて，表面筋電位や筋収縮といっタベースでは，必要に応じて骨格動作データを評価でた生体情報を活用するデバイスも開発されている．簡

きるように，センサデータと骨格動作データの双方を

易 MoCap は計測の精度が低く，身体動作の計測では収録する．

なく，ジェスチャーによるコンピュータ操作などに活
2.3 MoCap のデータフォーマット

用されている．

 MoCap データは計測手法およびデータ処理の段階

本研究で試作する MoCap データベースでは，Ascension Technology 社の磁気式 MoCap である Motionに応じて記録すべきデータの種類が異なるので，それStar Wireless で計測した MoCap データを中心に，ぞれに応じたデータフォーマットが提案されている．

Motion Analysis 社の光学式 MoCap である MAC 3D

本研究では，MoCap のデータフォーマットを骨格構

34- 34 -

造の情報を含まないセンサデータフォーマット，骨格

骨格動作フォーマットは，センサデータフォーマッ

情報を含む骨格動作フォーマット，CG モデルやカメトと異なり，身体の骨格構造を記述する形式である．

ラワークなどシーンの情報を含むコンテンツフォーマ

バイナリ形式は各ソフトウェアが提供する専用の形

ット，その他 MoCap データ編集アプリケーション用式であり，SDK を介してアクセスするデータ形式でのバイナリデータの四つの種類に分類する．表 2 に代ある．エディタを使って手動で編集することは難しい

表的なフォーマットを示す．

ものの，プログラムでは効率的に処理することができる．

センサデータフォーマットは，MoCap センサの相対的な関係を含まない形式であり，装置のキャリブレ

骨格動作フォーマットは，骨格構造を含む形式であーション時に設定される計測の原点に対する MoCap

り，骨格構造をリンクとみなしたときの，関節の接続

センサの位置や姿勢の時系列データを保存する．本研の状態，関節間の距離などの構造と，各関節角度の時

究で試作する MoCap データベースでは，センサデー

系列を記述する．本研究では，比較的多くの CG ソフタの形式として Biovision Action （BVA）形式，Track
Row Column（TRC）形式および計測ソフト専用のバ

かわらず Biovision Hierarchy （BVH）形式に統一してイナリ形式を用いる．

収録する．

トウェアが対応する形式として，MoCap の種類にか

BVH は，骨格構造を記述する HIERARCHY 部と骨BVA 形式は 1 つの MoCap センサについて，ラベル，サンプリングレート，フレーム数，各データの単格の各関節の動きを記述する MOTION 部で構成され位からなるヘッダが記述される．ヘッダの次の行からる．HIERARCHY 部では，人体の骨格を階層構造を持

ある時刻の位置（3 自由度）
，姿勢（3 自由度）
，スケ

つリンクとみなし，関節の接続関係を入れ子構造で表ール（3 自由度）のデータを一行で表現する形式であ現する．また，基準となる姿勢（基準姿勢）の親関節

る．MoCap センサが複数ある場合には，一つ目のに対する子関節の位置を OFFSET とし記述する．基準

MoCap センサのデータの最後のフレームの行の後

姿勢は，全ての関節角度が 0 となる姿勢であり，骨格に，二つ目の MoCap センサのヘッダとデータが記述

構造の基準となる姿勢である．MOTION 部では，される．BVA 形式は磁気式 MoCap のセンサデータに

HIERARCHY 部で定義された関節の順に，各関節の角対応した項目を持つファイル形式であり，本研究で度がオイラー角で記述される．

は，磁気式 MoCap のセンサデータの形式として用いコンテンツフォーマットは，骨格動作データに加えて，CG モデル，レンダリング用の仮想カメラの設る．
TRC 形式は，光学式 MoCap のマーカの位置を計測

定，シーンの設定などを記述できる形式である．CGするためのフォーマットである．ファイルのパス，デアニメーションに必要な情報をすべて記述できるのータおよび計測用カメラのサンプリングレート，フレ

で，CG コンテンツ作成における素材の共有などで利ーム数，マーカ数，単位からなるヘッダが記述され用されることも多い．MoCap データを保存する場合

る．ヘッダの次の行から，ある時刻の全てのマーカのには，フォーマットのうち，骨格構造およびアニメー

位置座標が一行（3 自由度×センサ数）に記述されションを記述する機能を用いる．MoCap 計測用のソる．

フトウェアで，FBX 形式などコンテンツフォーマット
に対応しているものもあるものの，フォーマットの書

表 2 MoCap データのフォーマット
代表的な形式
センサデータフォーマット

BVA
TRC

骨格動作
フォーマット

BVH
HTR
PMX

コンテンツ
フォーマット

FBX
VRML/
X3D
BLEND

その他

式が複雑になることから，試作する MoCap データベースには収録しないものとした．

記述内容
各MoCapセンサの位置(3自由度)，姿勢(3自由度)，スケール(3自由度)を記述．
すべてのMoCapセンサの位置(3自由度×センサ数)を記述．
入れ子構造による骨格構造．各関節のオイ
ラー角の時系列で動作を記述する形式．多くのCG編集ソフトがサポート．
BVHの記述の自由度を高めた汎用な形式．

2.4 メタデータ
データベースを構築する場合には，収録したデータだけでなく，データの種類や計測日時といったデータの属性についての情報（メタデータ）が重要である．

MMD形式のアニメーション記述用の書式．
CGモデル，シーン，カメラワークなどを含む汎用性の高い形式．多くのCG編集ソフトがサ
ポート．

メタデータは，大量のデータから効率的に必要なデー
タを抽出できるだけでなく，データの解析や編集におXMLタグによるCGアニメーション記述形式．

いて重要な役割を果たすと考えられる．本研究では，

CGソフトウェアBlender用ファイル形式．
計測装置の制御プログラム毎に様々な形式が実装されている．

計測手法の異なる MoCap で計測された身体動作デー
タを収録することを想定している．そのため，計測時

35- 35 -

の環境や MoCap の種類もメタデータとして掲載する必要があると考える．
本研究では，各 MoCap データの属性を特定するためのメタデータ（基本情報メタデータ），計測に用いた MoCap の種類や環境に関するメタデータ（計測環境メタデータ），演者に関するメタデータ（アクター
メタデータ），データのフォーマットに関するメタデータ（ファイルメタデータ）からなる四種類のメタデータを収録するものとした．
3 身体動作データベースの試作
3.1 データベースの概要
本研究では，2 章で述べた MoCap のうち，磁気式
MoCap を中心に多種類のデータを収録したデータベースを試作し，多種類 MoCap データのデータベース
構築における課題点を明らかにする．
 図１に試作したデータベースの構成を示す．本デー
タベースは，MoCap データ公開のための課題を明確にするための試作であり，管理者が容易に編集できる環境が必要である．そこで．同図(a)に示すように，ク
図 2 データベースへのアクセスの様子

ラウド上のストレージサービスである Google Drive を利用し，ユーザーインターフェスは Web ページ提供

ションとして再生することができた．

サービスである Google Site を利用した．管理者がデー
タや編集状況を共同し，効果的に開発を進めた．

3.2 収録した MoCap データ

図 2 に試作したデータベースにタブレット端末でア

本プロトタイプでは，磁気式 MoCap で計測したデクセスした様子を示す．本データベースの UI は Web

ータを 33 個，光学で計測したデータ 2 個，慣性式

ページとして提供しているので，タブレット端末のブ

MoCap で計測したデータ 21 個を収録した．このほ

ラウザで閲覧およびデータのダウンロードができる．

か，簡易 MoCap で計測したデータを 3 個，合計 59 個

また，図 3 にストレージに保存された BVH ファイルのデータについてそれぞれセンサデータと骨格動作デをタブレット端末のビューアで閲覧した様子を示す．

ータを収録した．

BVH は CG モデルのデータを含まないが，同図に

 磁気式 MoCap は，センサデータとして BVA 形式の示すように各関節を線で結んだ骨格モデルのアニメー

データを収録し．骨格動作データへの変換には独自に開発したシステムを用いて関節位置を推定し，手動で複数の管理者

誤差を取り除いた．

• データのアップロード• 削除，更新• 共同編集クラウドストレージサービス• センサデータ• 骨格動作データ

 光学式 MoCap はセンサデータとして TRC 形式のデータを収録し，骨格動作データへの変換には，計測用ソフトウェアである CORETEX を用いた．また，骨格Webサイト提供
サービス• データへのリンク• メタデータの提示

動作データとして，BVH の他に，CORETEX が標準でサポートする HTR 形式も収録した．
 慣性式 MoCap はセンサデータとしてバイナリの形式である RAW 形式のデータを収録した．RAW 形式のデータは，計測用ソフトウェアである Axis Neuron

一般ユーザのフォーマットである．骨格動作データへの変換に• Webブラウザでアクセス• データのダウンロード

は，計測用のソフトウェアである Axis Neuron を用い

図１ データベースの構成

た．

36- 36 -

項目を記述する．
環境情報メタデータとして，収録場所，方式，装置
名，メーカー名，MoCap センサ数，取り付け位置を記述する．アクター情報メタデータとして，性別，年
齢，身長情報を記述する．ファイル情報メタデータとして，ファイル形式，座標系，回転順，備考を記述する．
 試作したデータベースでは，各種類のメタデータをそれぞれ異なるシートで管理することとした．データに関する情報は基本情報メタデータのページに統一した．図 2 に示したスクリーンショットは，基本情報メ
タデータのページである．他のメタデータのページには，同図下部にあるタブから移動することができる．
計測環境やファイル形式など，複数のファイルで共通している場合には，ID のみを指定すればよいこととした．
 なお，十分な精度が保証できない簡易 MoCap に関するデータは，基本情報メタデータのみ専用のページを設けるものとした．
4 MoCap データベースの課題
図 3 タブレット端末による BVH 形式の閲覧
試作したデータベースを筆者らの研究グループで共有し，多種類 MoCap のデータを収録する際の課題点

3.3 収録したメタデータについて検討した．

 表 3 に収録した メタデータの一覧を示す．試作したデータベースでは，基本情報メタデータとして，

4.1 データ形式の共通化に関する課題

MoCap データの特定および検索への活用を想定し試作したデータベースでは，センサデータの書式はた，ID，ファイル名（データの URL へのリンク），動統一されていないことを前提とし，骨格動作データの

作種別，動作名称，収録日の 4 項目，データの解析や形式として BVH を採用し，書式の統一をはかった．

分類に用いる計測環境メタデータの ID，アクターメ

しかしながら，MoCap の計測用ソフトウェアが出力

タデータの ID，データの分析や分類への活用を想定

する BVH ファイルは，必ずしも骨格構造が一致してしたファイルメタデータの ID，総フレーム数，フレ

いるとは限らない．また，各関節の姿勢はオイラー角ームレート，プロジェクト名，備考の 7 項目，合計 11で表現されているものの，その回転順は統一されてい表 3 メタデータの一覧
ID

基本情報
メタデータ

ファイル名
動作種別
動作名称
収録日
計測環境のID
アクターのID.
ファイル内容のID.
総フレーム数
フレームレート
プロジェクト名
備考ない．
図 4 に収録した BVH の一部とその基準姿勢を示

ID
収録場所
方式
環境情報
装置名
メタデータ
メーカー名
センサー数
取り付け位置ID
アクター情報 性別
メタデータ 年齢
身長
ID
ファイル形式
ファイル情報
座標系
メタデータ
回転順
備考

す．同図（a）に示すように，独自に開発した手法でBVH を生成した磁気式 MoCap の BVH は基準姿勢が直立の姿勢であるのに対し，同図（b）（c）に示すMoCap 計測用ソフトウェアで出力した BVH は基準姿
勢が各軸に沿う形式をとり，人の形を成していない．
また，同図の BVH の記述から，各関節の名称も統一されておらず，関節の数も異なっている．
VR コンテンツの開発環境である Unity や CG アニ
メーションの編集用ソフトウェア Blender では，既知の骨格構造を互いに変換する機能が提供されている．

37- 37 -

また，BVH の読み込みの際に回転順を指定する機能

ついては，今後も継続的な検討が必要と考える．まも実装されている．これらの機能を活用し，データのた，4.1 節で述べたデータの共通化および相互変換においては，センサデータから骨格動作データへ変換する過程に関するメタデータが必要になると考えられる．そのため，多様な活用方法に対応可能なメタデー
タの記述手法の検討が必要である．
4.3 簡易 MoCap の活用に関する課題
試作したデータベースでは，簡易 MoCap として手先と道具のみに磁気センサを装着した場合のデータおよび Kinect による盆踊りのデータを収録している．こD 磁気式0R&DSから生成した%9+と基準姿勢

れらのデータは，他の全身用 MoCap のデータと異なり骨格動作データに変換することは難しいデータである．
ディープラーニングのように，精度が一定しないノ
イズの含む大量データから特徴を抽出する手法も開発されている．また，画像のデータベースでは，SNS に投稿されたユーザが自由に設定したタグと様々な解像度の画像からなる大規模データベースが一定の成果を上げている．これらのことから，精度が高くない簡易MoCap にも対応し，データ量を増やす試みも必要とE 光学式0R&DSから生成した%9+と基準姿勢考えられる．
5 おわりに
MoCap データの効果的な応用のために，多種類のMoCap のデータを収録した大規模なデータベースが必要であると考える．そこで本研究では，多種類のMoCap データを収録するベースを試作し，課題点を明らかにした．
本研究では，クラウドサービスを活用してデータベ

F 慣性式0R&DSから生成した%9+と基準姿勢ースを試作した．試作したデータベースは 59 の動き

図 4 収録した BVH の一部と基準姿勢についてセンサデータと骨格動作データを収録した．

アップロード時に，データ形式を共通化する手法の開

また，データに関連する情報として，30 個のメタデ発が必要と考えられる．

ータを付与した．

ダウンロードされた MoCap データを利用する場

タブレット端末のブラウザを用いて試作したデータ

合，応用例によって適したデータの形式も異なっていベースにアクセスし，ビューアを用いてダウンロード

ると考えらえる．そのため，代表的なデータ形式につした BVH 形式の骨格動作データを閲覧できることをいて相互に変換可能な機能の実装が必要と考えられる．

示した．
本データベースの試作を通し，データ形式の共通化，

4.2 メタデータの種類に関する課題

メタデータの種類，簡易 MoCap の活用に課題があるこ 本実験では，表 3 に示した 4 種類 30 個のメタデーとが明らかとなった，今後の課題として，データ数をタを付与することとしたものの，計測時の目的に関連増やすとともに，データ変換アルゴリズムの Web 上でしないメタデータについては記録がなく，記載できなの実装など，本研究で明らかになった課題の解決方法

い項目も多数存在した．

の検討があげられる．

 MoCap データの利用に必要なメタデータの種類に38- 38 -

文献(1) 御手洗彰，棟方渚，小野哲雄：物を把持した状態における筋電センサを用いたハンドジェスチャ入力の問題抽出と新手法の提案，日本バーチャルリアリティ学会論文誌，
Vol.22，No.1，pp.41-50，2017．
(2) Bütepage Judith，Black Michael，Kragic Danica，Kjellström
Hedvig：Deep representation learning for human motion prediction
and classification，arXiv preprint arXiv:1702.07486，2017．
(3) 開米拓実，柴田傑：複数センサを用いた三味線演奏の特徴抽出手法の検討，第 22 回日本バーチャルリアリティ学会
大会論文集，1F303 頁 ，2017．
(4) 佐野高也，依田淳也，中村壮亮，橋本秀紀：VR 技術を用いた身体位置感覚の較正によるパッティングトレーニング
システムに関する研究，日本機械学会論文集，Vol.83，
No.848，pp.1-12，2017．
(5) Shibata. T.，et al. ：Development of an Uchi Self-learning
System for Mutsumi-ryu-style Shamisen Using VR Environment，International Conference on Intelligent Robotics and Applications
2016，pp.359-370，2016．
(6) Takeshi. M.，et al.：Quantitative Analysis of Folk Customs andMtoin Characteristics of Bon Odori Dance in Akita Prefecture, IPSJ
Symposium Series，Vol.2016， No.2，pp.171-176，2016．
(7) Carnegie Mellon University Graphics Lab，CMU Graphics
Lab Motion Capture Database，http://mocap.cs.cmu.edu/(8) Dance Motion Capture Database，University Of Cyprus
Graphics and Virtual Reality Lab，http://dancedb.eu/(9)水戸部 一孝：モーションキャプチャ技術の種類と活用事
例，秋田大学 総合情報処理センター広報，Vol.9，pp.1419，2008．
(10) Midori Kitagawa, Brain Windsor：MoCap for Artists Workflo
and Techniqwues for Motion Capture，CRC Press， 2012．

39- 39 -

CRD センター報告  A４版，本文 10 ポイント，行間 15 ポイント，47 行，2 段組   
字体：和文；明朝体，英文（アルファベット Times New Roman または Courier） 

多合金鋳鋼の切削加工技術の研究開発

清水 一道*1，楠本 賢太*2，原 宏哉*3，伊藤 淳*3

1 はじめに

2 切削条件 種々の合金元素を添加した球状バナジウム炭化物含

切削工具は先端半径 3mm の 2 枚刃ボールエンドミ

有高マンガン鋳鉄（以下 SCI-VMn）は優れた耐摩耗材

ル（L/D＝3 工具突き出し長さ L=18mm）として，料として，スクリューやプロペラ等のポンプ関連の部

高硬度材料の加工に適した超硬材質に表面コーティン
グを施したものと CBN 工具を使用した．使用した各品として使用されており，今後広範な応用が期待されている．しかしながら，SCI-VMn はオーステナイト系

工具を表 1 に示す．被切削材を表 2 に示す C 量を調整

基地組織を有し，切削加工の際に生じる加工硬化で加した 4 種類の高マンガン鋳鉄とした．各被削材の組織

写真を図 1 に示す．加工方法として 50mm×50mm×工が困難となる難削材である．通常，高マンガン鋼は被削性で大別すると大きく三つに分けることが出来る．

15mm の被削材を切削動力計（キスラー社製 3 成分

低 C･高 Mn 系（C≒0.4～0.1%，Mn≒20～28％），中 C･

動力計 9257B）の上に取り付けられたチャックに取中 Mn 系（C≒0.75～0.4%，Mn≒15.5～20％），高 C･

付け，ボールエンドミルで平面加工を行い，切削抵抗

低 Mn 系（C≒1.4～0.8％，Mn≒10～15％）である．高の大きさと工具の損傷状態で切削条件を評価した．切削条件として，荒加工では切込み深さ 0.5mm，送りマンガン鋼において，C が高くなり，Mn が低くなるこ

0.04mm 以上/刃，ピックフィード 1.0mm とし，仕上とで更に被削性は悪化する．今回，実験に使用する供げ加工では，切込み深さ 0.2mm，送り 0.02mm 以下/

試材は，C≒2．0～3.5%，Mn≒12.0～13.0%であることから，被削性が悪いことが伺える．この供試材は被削刃，ピックフィード 0.5mm である．また，切削速度は性が悪いが故に，加工性が明確にされてないことが影

被削材と接触する最大周速で表した．

響し，加工範囲が限定されているのが現状である．

予備試験において，背分力は切削の進行に対して主そこで本研究の目的として，SCI-VMn の加工性を明

分力，送り分力よりもその増加が顕著であり，ある値確にするために，切削する条件（工具材種･加工速度･以上で切削中の音や振動が大きくなることが明らかと

切込量･被削材と工具の角度等）を変えて切削加工実験

なった．また，今回の切削試験においては工具の摩耗を行うことで，切削条件に起因する加工硬化の影響をや損傷の形態が多種であるため，背分力の基準値を調査した．

500N として，500N 以上となった際に工具寿命に達したと仮定した．
略記号
GS*1：もの創造系領域機械工学ユニット 教授*2：もの創造系領域機械工学ユニット 助教*3：株式会社アールアンドイー

MVF

40- 40 -メーカー
不二越

表 1 使用した工具

型式
GSBH20300SF

名称
GS MILLﾊｰﾄﾞﾎﾞｰﾙ

材種
超硬三菱ﾏﾃﾘｱﾙ VF2SBR0300S06

ｲﾝﾊﾟｸﾄﾐﾗｸﾙｺｰﾃｨﾝｸﾞ

超硬

TH

日立

SB

住友電工

EPBTS2060-TH ｴﾎﾟｯｸTHﾊｰﾄﾞﾎﾞｰﾙｽﾄﾛﾝｸﾞ
BNBS2060S

ｽﾐﾎﾞﾛﾝBN350

超硬CBN

コーティング
Al-Ti-Cr系積層コーティング
単一相ナノ結晶コーティング
硬さ ＨＶ3,700 酸化開始温度 1,300℃
Ｓi系ナノコンポジットコーティング
硬さ ＨＶ3,800 酸化開始温度 1,200℃

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表 2 各被削材の化学組成
Si
0.58
0.53
0.56
0.59

Mn
12.1
12.5
12.8
12.8

C 2.0%

P
0.04
0.04
0.04
0.04

S
0.01
0.01
0.01
0.01

V
10.2
10.3
10.5
9.9

800

Rough processing

700
Thrust force, N

2.0%
2.5%
3.0%
3.5%

C
2.1
2.6
3.0
3.4

C 2.5%

TP: SCI-VMn (C3%)
V=60m/min

TH,
0deg.
TH, 20deg.
MFV, 0deg.
MFV, 20deg.
CBN, 0deg.
CBN, 20deg.

600
500
400
300
200

C 3.0%

100
0

C 3.5%

400
800
1200
Cutting time, sec.

1600

図 2 各工具の傾斜角度と背分力の関係
TH

MFV

CBN

0deg.

図 1 各被削材の組織写真

20deg.

3 実験結果及び考察

2mm

図 3 各工具における加工後の摩耗状態

3.1 工具傾斜角と工具寿命

3.2 切削速度と工具寿命

図 2, 図 3 に荒加工における工具傾斜角と工具寿命の

図 4, 図 5 に超硬工具(GS)における仕上げ加工時の各関係と加工終了時における工具の摩耗状態を示す．図

切削速度の影響と加工終了時の工具の摩耗状態を示す．

2 よりばらつきはあるものの，各工具において傾斜角

図 4 より仕上げ切削であるのにかかわらず，切削速度を 20deg. にすることによって，切削時間による背分力が 80m/min と 100m/min の場合において，短時間で工の値が低下し，工具寿命が長くなることがわかった．

具寿命と設定した背分力 500N を超える結果となった．

しかしながら，図 3 より超硬工具(TH)は傾斜角 0deg. に

図 5 の加工後における工具損傷状態を確認したところ，おける 60m/min の加工では特に境界部のチッピングや80m/min では境界部が損傷し 100m/min では更に大きく欠けが顕著であった．このことより超硬工具(TH)では損傷していることから切削速度が速すぎると考えられ

本実験で使用した高マンガン鋼を 60m/min 以上で加工る．また，仕上げと荒切削は主分力と背分力との割合するのは困難であると考えられる．
CBN工具の摩耗は大半が正常なすきとり摩耗であり，CBN工具の硬さが被削材に含有される非常に硬い炭化が異なり，仕上げ加工においては全切削抵抗に占める背分力割合が高いことが要因の一つと考えられる．そのため，背分力を寿命判定基準にする場合の工具寿命物に対抗できる硬さであるといえる．傾斜角を 40deg.

は，切込や送りよりも切削速度に依存していることがとした試験を試みたが，加工によるビビリ振動が大きわかる．使用した超硬工具(GS)においては切削速度

く工具が折損したため試験を中止した．本試験の傾斜60m/min の時に 500N に達する加工時間が 10 分前後と角はワークに垂直で送り方向と平行な面に対して傾けなっていることから，上限の切削速度を超えているとたものであり，他の方向に傾けた場合の影響について考えられる．

は今後の検討が必要である．

41- 41 -

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Finish processing

V=60m/min
1400
TP: SCI-VMn (C3%)
V=80m/min
1300 Tool:GS
V=100m/min
1200 =20deg.
1100
1000
900
800
700
600
500
400
300
200
100
0
0
400
800
1200
1600
Cutting time, sec.

60m/minThrust force, N

0deg.

20deg.

2mm

図 7 CBN 工具における切削後の摩耗状態

図 4 切削速度と背分力の関係
60m/min

80m/min

160m/min

3.3 被削材の C 含有量と切削抵抗

100m/min

図 8 と図 9 に超硬工具(GS)における被削材中の C 含有量の違いによる切削抵抗の変化と工具の摩耗状態を示す．ばらつきはあるものの，全体的に見ると切削条
件にかかわらず，C 含有量の増加に比例して工具寿命は短くなっていることがわかった．被削材の硬さは C

2mm

含有量による違いがないことから，組織中に分散され

図 5 切削速度における加工後の摩耗状態

た球状炭化物が工具の損傷に大きく影響していると考図 6，図 7 に CBN 工具の切削速度及び傾斜角の影響えられる．
Rough processingと加工終了時の摩耗状態を示す．CBN 工具の摩耗は傾
斜角 0deg.の切削速度 160m/min を除いて，全てが正常

900 V=20m/min

なすきとり摩耗である．そのため，本被削材硬度に適

800

Thrust force, N

応できた工具であるが切削速度 160m/min は速すぎるため，60m/min 前後が実用的であると考えられる．

700

Thrust force, N

600

Rough processing
TP: SCI-VMn (C3%)
Tool:CBN

C%=2.0%C%=2.5%
C%=3.5%1000 Tool:GS,=20deg.

0deg. V=60m/min
=0deg. V=160m/min
=20deg. V=60m/min
=20deg. V=160m/min

700
600
500
400
300
200

500

100

400

0
0

300

図 8 炭素含有量による切削抵抗の変化
C2.0%

200

400

800
1200
Cutting time, sec.
C2.5%

1600

C3.5%

100
0
0

400

800
1200
Cutting time, sec.

1600
2mm

図 9 各炭素含有量における CBN 工具の摩耗状態

図 6 CBN 工具における切削角度と速度の影響

42- 42 -

CRD センター報告  A４版，本文 10 ポイント，行間 15 ポイント，47 行，2 段組   
字体：和文；明朝体，英文（アルファベット Times New Roman または Courier） 
3.4 加工硬化による切削性能への影響
SCI-VMn が難削材である理由は，非常に硬い球状炭化物が分散されていることにあるが，それに加えて加ピックフィード方向
ピックフィード方向

工具回転
工具回転

工硬化を起こし易い特徴があるためと考えられる．そのため，加工開始からの切削長さごとの断面のビッカ
ース硬さを測定した．図 10 と図 11 に切削長さ及び炭素量による断面硬さの結果を示す．C 含有量 3.0%の内部硬さは HV450 程度であった．従って，それ以上の硬加工開始部組織
加工開始部組織

中間部組織
中間部組織

加工終了部組織
加工終了部組織さを示した部分は加工硬化したと考えられ，硬化層の最大硬さは HV800 程度となっていた．ばらつきはあるが C 含有量が高いものほど表面硬さは高く，硬化層深さも深くなっていた．図 12 に被削材を C3.0%として超

内部組織
内部組織

加工硬化部組織
加工硬化部組織

硬工具(GS)で加工を行った内部組織写真と加工硬化後の写真を示した．本試験のエンドミル加工では加工硬化のないワイヤーカット面の切削とエンドミル加工した面での切削で，ほぼ同じ工具寿命であったことより，工具寿命を支配しているのは球状炭化物であり加工硬図 12 加工前後における組織写真化の影響は少ないと考えられる．
Cut length 250mm (CBN)
Cut length 2250mm (CBN)
Cut length 2250mm (TH)Rough processing
=0deg.,V=60m/min
C=3.0%

900

Hardness , HV10

800
700

4 まとめ
本研究の目的として，難削材である SCI-VMn の加工性を明確にするために切削角度や加工速度などの条件を変更して加工実験を行い，切削条件に起因する加工600への影響を調査した．その結果を以下に要約する．

500
400

(1) 工具を被削材に対して 20deg.に傾けて加工するこ

300とで切削時間による背分力の値が低下し，工具寿命を延ばすことが可能である．

200
0

0.2
0.4
0.6
0.8
Cross section depth , mm

1.0(2) CBN 工具は本被削材のエンドミル加工に有効であるが，超硬にコーティングした市販の高硬度材用の工図 10 切削長さによる断面硬さ
900

Rough processing
=20deg.,V=60m/min

Hardness , HV10800

具は寿命が短いだけでなくチッピングや欠けが発生するため実用的とはいえない．

C=2.0%
C=2.5%
C=3.0%
C=3.5%(3) 本被削材における CBN 工具の実用的な切削速度は約 60m/min 程度である．
(4) 被削材の C 含有量が高いほど加工硬化が起こり易700

くなるが，加工硬化の有無による工具寿命は同等であ600った．このことから，工具寿命を支配しているのは球500状炭化物であり加工硬化の影響は少ないと考えられる．

400

参考文献

300
200
0

0.2
0.4
0.6
0.8
Cross section depth , mm1) 球相材料研究会編：京都発新材料の開発 球状炭化物(2006)，日刊工業新聞社
2) 中満清博，清水一道：鋳造工学，68(1996)，7723) 新巴雅尓，清水一道，他：鋳造工学，82(2006)，344

1.0

図 11 炭素含有量による断面硬さ43- 43 -

凝固速度の異なる Al-Si-Cu-Mg 合金の時効特性

安藤哲也*1，古川勇*2

重力鋳造法により直径 60 mm，高さ 150 mm の円柱状1 緒言に鋳造し，冷却条件を制御することにより二種類の異なる冷却速度の鋳塊を得た．注湯直前の溶湯温度は約

 Al-Si-Cu-Mg 合金は，機械的性質，被削性，鋳造性に

800 ℃であり，実測した冷却曲線から算出される二種バランスのよい材料であり，アルミダイカスト用とし類の凝固速度はそれぞれ，16 K/s および 7.7 K/s であって自動車部品などに広く使用されている．アルミダイ

た．鋳型材質は，前者にはクロム銅を，後者には SKD61

カストの場合，内部に空気などが入った場合、これがを用い，ともに肉厚は 20 mm とした．

熱処理によって膨張して内部欠陥の原因となる可能性があるため，多くはダイカストのまま使用されている．

2.2 調査項目

しかしながら，高真空プロセス等のダイカスト技術の 冷却速度測定をおこなった近傍より試験片を採取し，進化により，ダイカスト品にも熱処理が適用できるよミクロ組織観察および時効処理後の機械的性質測定をうになり，熱負荷の高い部分の要求特性に対応するたおこなった．

め，熱処理を実施している．近年，環境問題の観点か ミクロ組織観察は，光学顕微鏡，電子プローブマイら社会的に CO2 削減が求められ，製造過程においても，

クロアナライザー（Electron Probe Micro Analyzer, EPMA）

部材としての性能を維持しつつ CO2 を削減することがならびに透過 型電子顕微鏡 （Transmission Electron

要求されている．

Microscope, TEM）により実施した．EPMA 分析では，

 Al-Si-Cu-Mg 合金鋳物における組織形成に及ぼす冷晶出物を同定することを目的とし，機器分析センターの日本電子 JEOL JXA-8900R を用い，面分析ならびに1)

却速度の影響については，Aguilera-Luna らの研究 があるが，析出強化に影響を及ぼす Cu 等の形態や人工時定量分析をおこなった．TEM の試料は，ツインジェッ

効処理の影響についての言及はされていない．本研究

ト法により 30 %ナイタール液を用いて作製し，観察はでは，異なる冷却速度により鋳造した Al-Si-Cu-Mg 合機器分析センターの日本電子 JEOL JEM-2100F を用い，金鋳物における，人工時効処理後の機械的性質調査な

加速電圧 200 kV でおこなった．

らびに組織観察をおこない，凝固速度と時効処理特性

 鋳造材の機械的性質は，ビッカース硬さ測定ならびとの関係について調査した．

に引張試験によりおこなった．ビッカース硬さ測定は，
Future-tech FV-300A 硬さ試験機を用い，荷重 4.9 kN

2 実験方法としておこなった．引張試験は，島津製作所 AG-50kNE
引張試験機を用い，試験片の平行部寸法は，外径 6 mm，2.1 調査材

長さ 40 mm とした．

 Al-11.0 mass%Si-1.9 mass%Cu-0.2 mass%Mg 合金を，

 時効処理後の機械的性質は，150 ℃に設定した電気
炉内に 24 時間保持することにより人工時効処理をおこなった後に，ビッカース硬さ測定により実施した．

*1：もの創造系領域先進マテリアル工学ユニット*2：トヨタ自動車株式会社

溶体化処理をおこなう場合には，540 ℃に設定した電気炉内へ 30 分保持後に水冷し，直ちに人工時効処理をおこなった．

44- 44 -

Fig. 1 調査材の光学顕微鏡組織写真．
3 実験結果および考察(a) 7.7 K/s
AlSi

3.1 光学顕微鏡組織および EPMA 分析
 光学顕微鏡によるミクロ組織観察を Fig. 1 に示す．
Fig. 1 に示されたとおり，凝固速度が約 2 倍に増加する
ことに伴い針状晶出物が減少し，粒状晶出物は微細化，減少した．その一方で，初晶α相比率が増大している

20μm
Cu

ことが確認された．

Mg

 EPMA 分析の結果を Fig. 2 に示す．晶出物の多くには Si が検出された一方，Cu を主体とする晶出物の存在も確認され，凝固速度が 7.7 K/s の場合には，Cu と同一位置に Mg が検出された．Cu を含んだ粒状晶出物
は，Q-Al5Mg8Si6Cu2 相あるいは θ-CuAl2 相であると報告(b) 16 K/s

されている 2)が，Mg が存在していた位置には Si が検Al出されていないことから，S-CuMgAl2 相の存在が示唆Siされた．S 相，Q 相，θ 相にはいずれも，固溶強化または時効処理後の析出強化に大きく寄与する Cu や Mg が含まれているため，凝固速度の増大に伴って粒状晶出物が減少したことにより，Cu や Mg が晶出することな20μm

く過飽和に固溶したことが期待される．
Cu

Mg

3.2 機械的性質
 鋳造材の機械的性質を Table 2 に示す．Table 2 に示されたとおり，凝固速度差に対するビッカース硬さの差（約 12%増加）に比較し，引張強さの差は約 2 倍と大きくなった．Fig. 1 にみられたように，凝固速度の増Fig. 2 調査材の EPMA 分析結果．
(a) 7.7 K/sTable 2 鋳造材の機械的性質．
Solidification rate
/ K/s

Vickers hardness

Tensile strength
/ MPa

7.7

92.8

129

16

104

248

大に伴って針状晶出物が減少していたが，一般に針状Si 相は延性の低下を招くことが知られており，延性の(b) 16 K/s

増大に伴う加工硬化量の増大が引張強さの増大につながったものと考えられた．
 溶体化処理をおこなった後に人工時効処理した材料（T6 処理材）ならびに鋳造のまま人工時効処理をおこなった材料（T5 処理材）の，時効処理後の硬さ測定結果を Fig. 3 に示す．Fig. 3 に示されたように，凝固速度が 7.7 K/s，16 k/s のいずれの材料においても，溶体化
処理後に人工時効処理をおこなった T6 処理材の場合

50μmには，ほぼ同等の硬さの上昇が認められた．一方，T545- 45 -

処理材の場合には，凝固速度が 7.7 K/s の材料の硬さ上

前記は，合金元素が過飽和に固溶していることを示

昇は約 15 %であったが，16 K/s の材料では約 30 %の硬唆するものである．
(2) 人工時効処理後の機械的性質調査の結果，凝固速度さ増大が生じ，T6 処理の場合とほぼ同じ硬さが得られた．

が 16 K/s の場合には，溶体化処理を省略した T5 材の 光学顕微鏡組織観察において，16 K/s 材は 7.7 K/s 材

場合においても，T6 材と同等の硬さが得られた．

に比較し，晶出物量が減少し，初晶α相比率が増大し(3) 硬さの増大がみられた T5 材の TEM 観察の結果，ていたことから，凝固速度の増大に伴い，合金元素のCu 系化合物と推測される析出物の存在が確認され晶出が抑制されたことで過飽和に固溶し，その後の人

た．すなわち，硬さ上昇の原因は，その析出強化に

工時効処理により析出が生じたことで硬さ上昇に寄与よるものと考えられた．

したものと推測された．
文献(1) Aguilera-Luna, I., Castro-Román, M. J., Escobedo-Bocardo, J.

T5

16 K/sC., García-Pastor, F. A. and Herrera-Trejo, M., Materials

T6

Characterization, 95 (2014), p211-218.
(2) Zheng, Y., Xiao, W., Ge, S., Zhao, W., Hanada, S. and Chaoli,

T5

7.7 K/s

M.，Journal of Alloys and Compounds, 649 (2015), p291-295.

T6

0

50

100

150

(a)

Vickers hadness, Hv(b)Fig. 3 人工時効処理後のビッカース硬さ測定結果．
3.3 透過電子顕微鏡組織
 上記推定メカニズムを検証するため，硬さ上昇の生
20nm

じた凝固速度 16 K/s 材の T5 処理材に関し，TEM を用いた STEM-EDX マッピング像を Fig. 4 に示す．Fig. 4(c)に示されたとおり，Si や Mg は均一に分散しているの(d)に対し，Cu は濃縮が生じていることが確認された．
 この濃縮が確認された領域において，入射電子線方向を[001]方向とした場合の制限視野回折（SAD）像な
らびに回折スポットの解析結果を Fig. 5 に示す．Fig. 5に示されたとおり，アルミニウム母相の回折スポットとは別に，母相と特定の方位関係をもつ析出物の回折スポットが確認された．Fig. 4 の結果を考慮すると，人Fig. 4 透過電子顕微鏡 STEM-EDX マッピング

工時効処理をおこなうことにより，Cu 系の化合物が析（(a)BF 像，(b)Si，(c)Cu，(d)Mg）．

出したものと考えられた．しかしながら，析出物の同定には至っていない．
4 結言
 凝固速度の異なるにより Al-Si-Cu-Mg 合金鋳物におAl matrix spots
precipitate spots

ける，人工時効処理後の機械的性質調査ならびに組織観察をおこない，凝固速度と時効処理特性との関係にFig. 5 透過電子顕微鏡制限視野回折像

ついて調査し，以下の結果を得た．
(1) 凝固速度の増大に伴い，晶出物の生成量が減少した．

46- 46 -（入射電子線方向 // [001]）．

表面改質処理層における非破壊評価手法の適用基礎研究

西川詠二*1，朴峻秀*2，岸本弘立 *2，神田千智*2

窒化処理は窒化層深さ 50μm および窒化層深さ

100µm の 2 条件で行っており,サンプルは大きさ 12～
13×10×30mm 程度の角柱であり,それぞれの処理深1 はじめにさについて 3 種類ずつである.以下の表 1 にサンプル一覧を,表 2 に SKD-61 の成分表を示す．

プレス用金型の長寿命化のために PVD や窒化処理
等による金型表面の高硬度化による耐久性向上が行わ

表 1 受理サンプル一覧

れている.特に,窒素の浸透拡散による窒化処理は幅広
く実用化されており,ウメトク株式会社（以後,ウメト

窒化層深さ

サンプル IDク社）においても製品の熱処理・表面処理プロセスと

50µm

A,B,C

して大いに活用されており,当社は最先端の設備と共に

100µm

D,E,F

長年のノウハウと技術力を有している.しかしながら,
表 2 SKD-61（ダイス鋼）の成分表 (1)

プレス用金型の長寿命化には素材・表面処理工程を含む高度な品質管理が必要であるが,素材・表面処理層の化学成分

深さ及び特性と表面処理条件との相関に関する定量的(Mass%)

C

0.35~0.42Si

0.80~1.20

Mn

0.25~0.50

P< 0.030

S<0.020Ni-Cr

4.80~5.50

Mo

1.00~1.50

W-層の深さ及び特性の判定手法開発に向けた基礎データ

V0.80~1.15の取得を目的としており,以下に検討結果を述べる．

Co-

な評価結果に基づく理解は十分とは言えず,品質評価も未だテストピースによる破壊試験に依存しており,品質向上・コスト低減の観点から改善が求められる．
本研究は表面改質処理層における非破壊評価手法の適用基礎研究として,窒化処理したダイス鋼の表面改質処理層における詳細な微細組織評価を行い,プレス用金型の長寿命化及び非破壊的手法による簡便な表面処理

2 実験方法

窒化層の微細組織評価のために,窒化処理面の断面を電解放出型走査型電子顕微鏡（FE-SEM,JSM6700F,JEOL 社）ならびに電解放出型透過型電子顕微鏡（FE-TEM,JEM2100F,JEOL 社）を用いて観察を行った.FE-SEM の観察試料作成方法を,以下の図 1 に示す.精密切断機を用いてスライスしたサ
ンプルをアクリル系樹脂に埋める冷間埋込を行った
後,鏡面研磨を行った.FE-TEM の試料は,収束イオ
ンビーム（FIB,SMI3050,株式会社日立ハイテクサ

母材としてダイス鋼と呼ばれる SKD-61 を用い,表面にプラズマ窒化処理（ユニコート X10）を行った.

*1：ウメトク株式会社 北海道加工センター*2：環境・エネルギーシステム材料研究機構

47- 47 -

についてより詳細な検討を実施した.FE-SEM による詳細な観察結果を図 3 に示す.SKD-61 を含む熱間工具鋼で耐磨耗性の確保を目的として分散されている炭化物だと考えられるサブミクロンサイズの黒いスポットが組織全体で確認された. 表面から約20μm までの領域では結晶境界が黒く見える事から,粒界における組成の違いが伺える.

イエン）で窒化処理面から深さ方向に掘り出し,マイクロピックアップにより FE-TEM 観察用の試験片を取得・作製した.

②

①

5

残材

5

受領サンプルを端から5mmずつ2枚スライスする.

約
2

外観

表面微細組織①でスライスした2枚に対し、窒化処理面の対面側を2mmスライスする.

A

④

③

樹脂

表面層確認
BEI
できず

5µm

表面層厚さ：
約1.0µm5µm

表面層厚さ：
約2.1µm

5µm

B

平面研削・鏡面研磨

窒化処理面を内側にし、間に2mmほどにスライスした②の残材を配置し、樹脂で埋める.

図 1 微細組織観察用試験片の作製手順
3 実験結果及び考察C

3.1 薄窒化層サンプル（50µm）の観察結果

以下の図 2 に,窒化処理を行った試験片の外観および窒化層の FE-SEM（組成像）観察結果を示す.
サンプル B およびサンプル C では 10µm 前後の結晶およびごく小さな軽元素によるスポットと,最表面深さ 1～2µm までの周辺組織より軽い元素からなる表面層の存在が確認された.一方,サンプル A では最表面での表面層は確認できておらず,拡散層において,数μm サイズの第二相が見られる事から,サンプル B およびサンプル C と材質又は処理条件の異なるサンプルである.
窒化処理層深さ 50µm サンプルの内,サンプル C
[低倍率]
0

窒
化
層

50
母
相
100
[μm]

図 2 窒化処理層深さ 50µm サンプルの外観と断面観察結果3.2 深窒化層サンプル（100µm）の観察結果
以下の図4 に,サンプルの外観およびFE-SEM（組成像）
観察結果を示す.数値にばらつきは見られるが,いずれのサンプルにおいても表面層,結晶粒および炭化物のス
ポットが確認された.

[中倍率]

[高倍率]

0

0

最表面

5

窒
化
層

窒
化
層

10

20
10
[μm]

30
[μm]

図 3 サンプル C の微細組織観察写真48- 48 -

外観

クロンサイズの炭化物と見られるスポットは,粒内・粒界を問わず視野全体に万遍なく存在していた.
図 6 は窒化層厚み 100µm サンプルの表面近傍の断面組織を透過電子顕微鏡により観察し,EDX 装置
を用いて組成分析を行った結果である.FIB で製作した試料の膜厚が厚かったために微細組織の詳細までは十分に把握できないが,極表面にクロム及びに
酸素濃度の高い領域が存在しており,Cr 酸化膜層が形成されていると思われる.表面近傍のおよそ 1μmの深さまで組織の異なる領域が観察され,窒素濃度の高い領域となっている.これが図 4 などで観察される軽元素番号の元素からなる表面層に対応していると思われる.また同様に観察された析出物は炭化バナジウム（VC）であると考えられるが,Cr,Mo も同様の部分に確認できる事から MX 型炭窒化物（M= Cr, Mo : X = C, N）の可能性も否定できない.EDX
分析で明瞭に認められる析出物の大きさは 100nm
から 500nm 程度と粗大であり,少なくとも析出強化には寄与しないと推察される.
図 7 は表面から深さ方向に取った,酸素,窒素,炭素の線分析結果である.Cr 酸化物相の直下で窒素濃度が最高となり,深さ方向に従って減少する.表面近傍の高窒素濃度領域での窒素濃度は 5~10at%程度であり,表面から深さ 5μm の領域では 3at%程度まで減少する.EDX 分析における軽元素濃度の絶対値に関する信頼は乏しいが,表面近傍の窒素濃度が高く,
また深さ方向に行くに従って低下する傾向があることが確認できる.

表面微細組織

D
表面層確認
BEI
できず

5µm

表面層厚さ：
約1.0µm5µm

表面層厚さ：
約2.1µm5µm

EF

図 4 窒化処理層深さ 100µm サンプルの外観と断面観察結果このうち,サンプル F について,より詳細な検討を実施した.FE-SEM による詳細な観察結果を図 5 に示す.母材よりも軽い元素から構成されている最表
面層の下には結晶粒が確認できる層がおよそ106µm 深さまでみられた.さらに,窒化層 50µm サ
ンプル C とは異なり,サブミクロンサイズの炭化物と見られるスポットは表面から約 150µm で密に存在している事がわかった.さらに拡大すると,サブミ

[低倍率]
0

50

100
[μm]

[中倍率]
0
窒
化
層

母
相

10
20

30
[μm]

図 5 窒化層厚み 100µm サンプル F の観察結果

49- 49 -

最表面
窒
化
層

N

BF

高窒素濃
度領域

Fe

Cr

V

Mo

C

O

Mn

Si

図 6 FE-TEM を用いた 100µm サンプル表面の断面組織と EDX 分析結果

図 7 表面から深さ方向の酸素,窒素,炭素濃度の線分析結果

る非破壊評価手法の開発が求められており,本研究は表面改質処理層における非破壊評価手法の適用基礎研究として,窒化処理したダイス鋼の表面改質処
理層における詳細な微細組織的評価を行った.
プラズマ窒化処理を行った SKD-61 サンプルにおいて,FE-TEM と EDX 分析により表面近傍の窒素濃度が高くなっている事を確認した.窒化域にはサブミクロンの VC（もしくは MX）と思われる粗大な析出物が多数出現し,また窒化域は粒界観察が容易になることから結晶粒界上に析出物もしくは第 2相が出現しているものと推定できる.以後,微細組織及び物性データベースを構築し,処理条件との相関関係からプラズマ窒化処理プロセスの高度化及び表面改質処理層における非破壊評価手法の開発を進めて行きたい.

4 まとめ

文献

表面
Cr酸化物相深さ方向(1)日本工業規格 JIS4404:2206 合金工具鋼鋼材

プレス用金型の長寿命化を目的とし,プラズマ窒化処理プロセスの高度化及び表面改質処理層におけ50- 50 -










【第  回フロンティア技術検討会】


第２８回フロンティア技術検討会
【日時】平成  年  月  日 金 ：～：
【場所】中嶋神社蓬崍殿 室蘭市 【参加者】 名

フロンティア技術検討会は、室蘭地域の産業に有用な技術や今日的な課題等のテーマについて、大学や行政、専門家、企業の経営者等、様々な方々による講演を通して地域連携や新たな技術の普及などに貢献してきました。室蘭テクノセンターは地域のものづくり産業支援機関として参画して参りましたが、今年は財団設立  周年ということもあり、「ものづくり」の原点に立ち返り、ものづくり人材の教育機関である大学と、実際に、ものづくりの現場にいて様々な社会活動や人材育成に取り組んでいる企業人のご講演をいただ
き、室蘭地域ものづくり産業の振興発展に向けた取り組みについて考えていきます。
【講演会】
テーマ：ものづくりルネッサンス
【開会挨拶】        公益財団法人 室蘭テクノセンター理事長 栗林 和徳

●講演１「地域創生とイノベーション創出 ～人材育成と地域企業支援～  分講演 
講 師 室蘭工業大学                  CRD副センター長 清水 一道 氏
           
人口減少・生産に携わる若者の流出などが問題となっています。今後の北海道経済に対して
室蘭工業大学はどの様に対応ができるかを考え、現在進めている人材育成事業や、地域社会との連携強化事業（COC＋事業）、地域企業との研究開発の取り組みなど、人材育成と企業支援について紹介いたします。

●講演２「東京 墨田 下町工場の挑戦」  分講演   講 師 株式会社 浜野製作所                 代表取締役 浜野 慶一 氏
 浜野製作所では「おもてなしの心」「スピード・実行・継続」をキーワードに、常に新しいものづくりにチャレンジしております。
 講演では会社の経営理念を主軸として、これまでの弊社の歩み（経営理念が生まれるきっかけとなった工場焼失からの復活とその後の活動）や今後の展望、進むべき道のりについてお話しさせていただきます。
 中小ものづくり企業として、単純な下請け体質を脱却するには従来の経営体制のままではいられません。弊社が積極的に取り組んできた電気自動車HOKUSAI・深海探査艇江戸っ子1号を始めとした産学連携プロジェクトや、具体的な活動事例のご紹介を通して、中小製造業のあり方とは何かを考えるきっかけにしていただければ幸いです。

- 51 -

【産･学･官交流会】  分 

主 催：室蘭地域産学官連携事業実行委員会
委員会構成
・室蘭工業大学地域共同研究開発センター
・室蘭工業大学地域共同研究開発センター研究協力会
 ・ 公財 室蘭テクノセンター
・産学交流プラザ「創造」
後援：北海道胆振総合振興局，室蘭市，登別市，伊達市，室蘭商工会議所，登別商工会議所，
伊達商工会議所，室蘭信用金庫，伊達信用金庫，北洋銀行，北海道銀行，日本政策金融公庫，
北海道新聞社室蘭支社，室蘭民報社，北海道中小企業家同友会西胆振支部，
北海道ＩＭ連携促進会
- 52 -









【平成  年度共同研究等事業実績】


共同研究プロジェクト
民間等との共同研究


受託研究


プレ共同研究
展示会出展助成事業

技術相談件数
研究経費及び件数の推移平成年度共同研究等事業実績
共同研究プロジェクト 客員教授プロジェクト研究NO
研究題目
大学側研究組織  ※研究代表者
民間機関等研究組織
大阪大学素粒子物理学
実験研究グループ※もの創造系領域
准教授 青木 正治
 准教授 朴  峻秀
高エネルギー加速器研究機構物質
OASIS  機構長 香山  晃
構造科学研究所
もの創造系領域
加速器材料としての SiC/SiC
ミュオン科学研究施設
准教授 岸本 弘立
1の可能性の探索技 士 牧村 俊介
もの創造系領域(独)日本原子力研究開発機構 放助 教 中里 直史
射線高度利用施設部
OASIS  研究員 神田 千智
ビーム技術開発課  
OASIS  研究員 早坂 大輔
研究員 的場 史朗(株)構研エンジニアリング
積雪寒冷地域における道路 ※くらし環境系領域
構造物の高度化・長寿命化に



准教授
小室
雅人
常務取締役 川瀬 良司
2関する研究   講 師 栗橋 祐介
有機繊維シートを用いた既 ※くらし環境系領域
三井住友建設(株)
講 師 栗橋 祐介
3 設鋼構造物の補修・補強工法
技術開発センター 三上  浩の開発に関する実験的研究
准教授 小室 雅人
もの創造系領域
大型建設機械バルブボディ
 教 授 清水 一道 近畿大学理工学部 機械工学科
4 用強度化厚肉鋳物の研究開
教 授 木口 昭二
ものづくり基盤センター
発 助 教 楠本 賢太

民間等との共同研究
件数
NO
大学側研究代表者
1 もの創造系領域   教授 清水 一道 8
准教授 成田 幸仁 11
2 もの環境系領域
教授 平井 伸治 5
3 もの創造系領域
4 くらし環境系領域 准教授 小室 雅人 4
5 しくみ情報系領域  教授 板倉 賢一 3
講師 栗橋 祐介 3
6 くらし環境系領域
教授 岸本 弘立 3
7 もの創造系領域
教授 相津 佳永 3
8 もの創造系領域
教授 世利 修美 3
9 もの創造系領域
航空宇宙機システム研究センター
104

教授 東野 和幸
11 しくみ情報系領域  教授 岸上 順一 2
教授 永野 宏治 2
12 しくみ情報系領域
しくみ情報系領域
准教授
梶原 秀一 2
1314 くらし環境系領域  教授 溝口 光男 2
15 くらし環境系領域  教授 濱  幸雄 2
16 くらし環境系領域  教授 溝口 光男 2
教授 濱  幸雄 2
17 くらし環境系領域
助教 永井  宏 2
18 くらし環境系領域
19 もの創造系領域  教授 樋口  健 2
20 もの創造系領域   教授 風間 俊治 2
准教授 境 昌宏 2
21 もの創造系領域

22 もの創造系領域   講師 長船 康裕
教授  福田 永
23 しくみ情報系領域
教授 塩谷 浩之
24 しくみ情報系領域
25 しくみ情報系領域 准教授 倉重 健太郎
教授 大平 勇一
26 くらし環境系領域
教授 木村 克俊
27 くらし環境系領域
助教 馬渡 康輝
28 くらし環境系領域
29 くらし環境系領域  教授 中津川 誠
30 くらし環境系領域 准教授 有村 幹治
31 くらし環境系領域 准教授 上井 幸司

2
1
1
1
1
1
1
1
1
1

32

1

OASIS(環境・エネルギーシステム材料研究機構)

特任教授 香山  晃
33 くらし環境系領域 准教授 山中 真也
助教 崔  亨吉
34 くらし環境系領域
くらし環境系領域
35
特任教授 宮澤 邦夫
36 もの創造系領域  教授 亀川 厚則
教授 佐伯  功
37 もの創造系領域 
38 もの創造系領域   教授 花島 直彦
39

OASIS(環境・エネルギーシステム材料研究構)

1
1
1
1
1
1

2
准教授 朴  峻秀
40 もの創造系領域   教授 上羽 正純 1
41 もの創造系領域   教授 今井 良二 1

53

- 53 -

42 もの創造系領域   教授 藤木 裕行
43 もの創造系領域  准教授 廣田 光智
44 もの創造系領域  准教授 溝端 一秀

1 45 もの創造系領域   講師 松本 大樹
1 46 もの創造系領域   助教 葛谷 俊博
1 47 もの創造系領域   助教 中田 大将

1
1
1

民間機関等からの受託研究                   
件数
大学側研究代表者
教授 上道 芳夫
NO10 くらし環境系領域
OASIS(環境・エネルギーシステム材料研究機構)
11 くらし環境系領域  教授 中野 博人
1
2
特任教授 香山  晃
12 くらし環境系領域  教授 木幡 行宏
2 くらし環境系領域 准教授 徳楽 清孝 4 13 もの創造系領域   教授 河合 秀樹
3 くらし環境系領域 准教授 有村 幹治 3 12 もの創造系領域   教授 平井 伸治
4 くらし環境系領域 准教授 吉田 英樹 2 13 もの創造系領域   教授 樋口 健
5 くらし環境系領域  教授 中津川 誠 2 14 もの創造系領域   教授 世利 修美
6 くらし環境系領域 准教授 上井 幸司 2 15 もの創造系領域   教授 水上 雅人
7 しくみ情報系領域  教授 塩谷 浩之 2 16 もの創造系領域   教授 清水 一道
8 しくみ情報系領域  教授 佐藤 孝紀 1 17 もの創造系領域  准教授 境  昌宏
くらし環境系領域  教授
18 もの創造系領域   講師 松本 大樹
91チャン ヨンチョル
19 もの創造系領域   助教 河内 邦夫

1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
1

プレ共同研究                           ※研究代表者
NO
研究題目
大学側研究組織
民間機関等研究組織㈱フレイン・エナジー
水素社会構築のための※くらし環境系領域
代表取締役  小池田 章
1
新規脱水素触の開発
 准教授 神田 康晴 技術部プロジェクトリーダー   永金 雅浩
新しい作用機序を有する㈱浅井ゲルマニウム研究所※くらし環境系領域
有機ゲルマニウム抗イン代表取締役社長 志柿 松作
2教授 中野 博人
フルエンザ薬候補物質の研究部・物質科学マネジメント
創製研究        佐藤  克行㈱わらび座
多種類 MoCap データに ※しくみ情報系領域
代表取締役 山川 辰巳
3 対応した身体動作データ
助教 柴田 傑
ﾃﾞｼﾞﾀﾙｱｰﾄﾌｧｸﾄﾘ・ﾁｰﾌｴﾝｼﾞﾆｱ
ベースの構築海賀 孝明㈱アールアンドイー
多合金鋳鋼の切削加工技 ※もの創造系領域
代表取締役 北山 茂一
4教授 清水 一道
研究開発部
主任研究委員術の研究開発原  宏哉
トヨタ自動車㈱自動車用アルミニウム鋳 ※もの創造系領域
鋳造生技部 部長 門野 英彦
5 物の使用環境下経時変化
准教授 安藤 哲也 鋳造生技部 開発室
に関する変化古川  勇表面改質処理層における ※環境エネルギーシステム
ウメトク㈱ 北海道加工センター
6 非破壊評価手法の適用基
材料研究機構係長 西川 詠二
礎研究准教授 朴 峻秀

54- 54 -

平成  年度研究シーズ出展助成事業
 ①出展研究シーズ名：ホウ酸アルミナノウィスカーの合成法（腐食合成法）
申請教員：もの創造系領域 講師 長船康裕
 出展内容：金属の腐食現象（溶解）を利用した無機酸化物を合成プロセスである．
溶媒で金属を電気化学的に溶解させ，その後，加水分解やS+調整によって析出させた粉体を焼成して無機酸化物を得る．液相中で析出する粉体は
ナノ粒子化しており，混合元素も均一に分散している．複酸化物を合成する
際の第元素を液体で混合するため，目的とする酸化物純度を高くすることができ，簡便な装置で粉体（ナノ粒子）を大量生産することを可能にする．
【想定される活用例】
・アルミニウムなどの金属複合材料の骨材
・樹脂系複合材料の骨材
・機能性無機複合酸化物の合成②出展研究シーズ名：大きな磁気光学効果を示す液体とその光デバイス応用
申請教員：くらし環境系領域 准教授 飯森俊文
  出展内容：出展分野 装置・デバイス
小間番号 0
展示概要 光アイソレータ等の磁気光学デバイスに用いられるファラデー回転子として、一般に結晶等の固体材料が用いられている。固体材料を用いたファラデー回転子の場合、回転子の形状を調整するには結晶等の材料自体を加工する必要がある。このため、回転子の形状調整は容易ではない。本展示では、上記の課
題を解決するために液体材料を用いることが有用であることを紹介する。さらに液体の磁気光学効果のパラメーターと磁気光学デバイスへの応用の可能性について紹介する。

展示会名：イノベーション・ジャパン ‐大学見本市
日時：平成  年  月  日 木 ～ 日 金 場所：東京ビッグサイト
参加者： 名（～）


技術相談
  ① 件

55- 55 -

「民間との共同研究」及び「受託研究」の件数と研究経費の推移
H21

H22

H23

H24

H25

H26

H27

H28

共同研究金額(千円） 121,628

108,559

90,96190,817

63,202

58,08471,551

59,377

受託研究金額(千円） 198,380

90,21965,24378,841

147,472

261,349

196,839

190,247

合計金額(千円）

320,008

198,778

156,204

169,658

210,674

319,433

268,390249,624

共同研究件数

80

70

70

67

61

70

73

75

受託研究件数

39

29

27

20

19

22

29

34

合計件数

119

99

97

87

80

92

102

109

件 数

金 額（千円）

年度

民間との共同研究及び受託研究の件数と研究経費の推移

56- 56 -

【平成  年度事業活動】
研究の活性化，共同研究の推進
外部資金獲得，研究シーズの紹介・活動
人材教育
セミナー，研修会，交流会の開催
他機関との連携活動
各種展示会への出展
他機関との連携活動
他機関主催事業への参加 ニーズ・情報の収集活動 


広報



平成  年度 事業活動
研究の活性化、共同研究の推進  頁  平成  年度プレ共同研究 審査  件 
 研究協力会役員会および総会 株 電制との共同研究会議  回 
 東亜製薬 株 との共同研究会議 株 メイセイエンジニアリングとの共同研究会議  回）
 千代田商事 株 との共同研究会議
 第  回国立大学法人共同研究センター長等会議
 技術相談  件 
外部資金獲得、研究シーズの紹介・活動  頁   道内企業と道内大学、高専、公設試の共同研究発掘フェア  -67「新技術説明会」  件 
 企業訪問  件 人材育成  頁   平成  年度第  回室蘭工業大学地域コア運営委員会
 胆振次世代経営革新塾  回 
 出前講座（１回）
セミナー、研修会、交流会の開催  頁 
 &5' セミナー  件 
 室工大＆機械工業会コラボによる高度技術研修  ものづくり技術セミナー  第  回フロンティア技術検討会
 第  回道内電気計装エンジニアリング研修会
 合同研究会  件 
他機関との連携活動  頁  +L17 協議会・連絡会・セミナー  回  産学交流プラザ「創造」  回  蘭参会 名刺交換会  回  北海道立総合研究機構との包括連携に関する会議 コラボ産学官 総会、講演会  回   コーディネーター会議および室蘭テクノセンター理事会  回 
 日本機械学会北海道支部シニア会  回  その他会議、連絡会  回 
各種展示会への出展  頁  北洋銀行ものづくりテクノフェア 
 ビジネス(;32「第回北海道技術・ビジネス交流会」
 イノベーション・ジャパン  ～大学見本市＆ビジネスマッチング～  メッセナゴヤ 
他機関主催事業への参加 ニーズ・情報の収集活動  頁  産学官金交流会
広報  頁 
 定期刊行物  件 
平成  年度 センターニュース 1R 平成  年  月発行 
地域共同研究開発センター 研究報告 1R（平成  年  月発行 - 57 -                                       
研究の活性化、共同研究の推進  件  平成  年度プレ共同研究 審査  件 
日時：平成  年  月  日 木 ・ 月  日 月 ・ 月  日（火）
場所：室蘭工業大学地域共同研究開発センター産学交流室
①水素社会構築のための新規脱水素触の開発
くらし環境系領域 准教授 神田康晴
②新しい作用機序を有する有機ゲルマニウム抗インフルエンザ薬候補物質の創製研究
くらし環境系領域 教授 中野博人
③多種類 0R&DS データに対応した身体動作データベースの構築
しくみ情報系領域 助教 柴田傑
④多合金鋳鋼の切削加工技術の研究開発
もの創造系領域 教授 清水一道  ⑤自動車用アルミニウム鋳物の使用環境下径時変化に関する変化
もの創造系領域 准教授 安藤哲也
  ⑥表面改質処理層における非破壊評価手法の適用基礎研究
環境エネルギーシステム材料研究機構 准教授 朴俊秀 研究協力会役員会および総会
【議題】
１．平成  年度活動・決算報告
２．平成  年度事業計画 案 、予算 案 等を協議
【特別講演】
講 師：「室蘭工業大学 地（知）の拠点推進室 室長 那須 守」
演 題：「&2&＋と産学連携の役割」
【情報交換会】
日時：平成  年  月  日 月 ～場所：中嶋神社蓬崍殿 室蘭市 
参加者： 名  株 電制との共同研究会議  回 ①日時：平成  年  月  日 水 ～
②日時：平成  年  月  日 火 ～
③日時：平成  年  月  日 火 ～
④日時：平成  年  月  日 火 ～
⑤日時：平成  年  月  日 月 ～
⑥日時：平成  年  月  日 火 ～
参加者：～ 名 相津先生他 場所：室蘭工業大学地域共同研究開発センター会議室





- 58 -                                       
 東亜製薬 株 との共同研究会議
【議 題】
平成  年度 &5' プレ共同研究
乳牛乳房炎対応抗生物質の表面弾性波デバイスによる検出手法の開発

日 時：平成  年  月  日 金 
場 所：福田研究室
参加者： 名  株 メイセイエンジニアリングとの共同研究会議  回 ①日時：平成  年  月  日 火 ～
②日時：平成  年  月  日 水 ～
③日時：平成  年  月  日 水 ～
④日時：平成  年  月  日 木 ～
⑤日時：平成  年  月  日 火 ～
⑥日時：平成  年  月  日 水 ～
⑦日時：平成  年  月  日 水 ～
⑧日時：平成  年  月  日 水 ～
⑨日時：平成  年  月  日 水 ～
⑩日時：平成  年  月  日 水 ～
⑪日時：平成  年  月  日 火 ～
⑫日時：平成  年  月  日 火 ～
⑬日時：平成  年  月  日 木 ～
⑭日時：平成  年  月  日 火 ～
⑮日時：平成  年  月  日 水 ～
⑯日時：平成  年  月  日 水 ～
⑰日時：平成  年  月  日 木 ～
⑱日時：平成  年  月  日 水 ～
⑲日時：平成  年  月  日 火 ～
⑳日時：平成  年  月  日 水 ～
㉑日時：平成  年  月  日 火 ～
㉒日時：平成  年  月  日 火 ～
㉓日時：平成  年  月  日 火 ～
㉔日時：平成  年  月  日 火 ～
㉕日時：平成  年  月  日 火 ～
㉖日時：平成  年  月  日 火 ～
㉗日時：平成  年  月  日 火 ～
㉘日時：平成  年  月  日 金 ～
㉙日時：平成  年  月  日 火 ～
㉚日時：平成  年  月  日 月 ～
㉛日時：平成  年  月  日 火 ～
㉜日時：平成  年  月  日 火 ～
㉝日 時：平成  年  月  日 火 ～
㉞日 時：平成  年  月  日 火 ～
㉟日 時：平成  年  月  日 水 ～
場所：室蘭工業大学9
参加者：～ 名 板倉先生他  千代田商事 株 との共同研究会議  回   ①日時：平成  年  月  日 月 ～
場所：千代田商事 株 大分製鉄所
参加者：～ 名- 59 -                                       
 第  回国立大学法人共同研究センター長等会議
日時：平成  年  月  日 木 ～
場所：福井県国際交流会館
参加者： 名 技術相談  件 
外部資金獲得、研究シーズの紹介・活動  件 
 道内企業と道内大学、高専、公設試の共同研究発掘フェア
北洋銀行ものづくりテクノフェア  と同時開催 ～北海道を自動走行の実証試験の開発拠点に～
「ものづくり若者の道内定着に向けた &2&＋事業の活動と参画への提案」
地（知）の拠点推進室室長 特任教授 那須 守
主 催：北見工業大学、はこだて未来大学、北海道科学大学、北海道科学大学短期大学
北海道大学、室蘭工業大学、旭川工業高等専門学校、函館工業高等専門学校、北海道
日時：平成  年  月  日 木 ～後 援：㈱北洋銀行、北大リサーチ ビジネスパーク推進協議会
場所：アクセスサッポロ 札幌市 
参加者：約  名参加企業： 社・団体


 -67「新技術説明会」  件 ①「抗認知症効果が期待されるアミロイドβ凝集阻害物質の微量探索システム」
室蘭工業大学大学院工学研究科くらし環境系領域 准教授 徳樂 清孝
日時：平成  年  月  日 木 ～
来場者： 名

 企業訪問  件 人材育成  件   平成年度第回室蘭工業大学地域コア運営委員会
【主催者挨拶】                     室蘭工業大学学長 空閑 良壽
【議題】
スーパー連携大学院の現状について    室蘭工業大学 理事 学術担当 ・副学長 松田 瑞史
【意見交換】
【講演】
有用微生物の高度利用による循環型社会形成推進および地域産業の活性化    くらし環境系領域 教授 チャン ヨンチョル
【情報交換会】
日時：平成  年  月  日 火 ～場 所：室蘭工業大学 本部棟  階中会議室
参加者： 名 胆振次世代革新塾 ～管理者や実務担当者「自ら」優れた経営感覚を身に着ける～
「強い組織に変える力」  回  
 受講時間：：～：（初回のみ３０分拡大）
 受講会場：室蘭工業大学 地域共同研究開発センター２)「産学交流室」
主 催：塾 長 西野 義人（㈱西野製作所 代表取締役）
連携・協力：法政大学
『ものづくり企業活性化チーム 学・官・金 室蘭』


- 60 -                                            構成 室蘭工業大学地域共同研究開発センター：室蘭市経済部産業振興課
  公財 室蘭テクノセンター ：室蘭信用金庫
①テーマ：「多様な考え」
法政大学地域研究センター 兼任講師 中島 ゆき
日時：平成  年  月  日 木 ：～：
参加者： 名
②テーマ：「広い視野」
法政大学地域研究センター 教授 岡本 義行
日時：平成  年  月  日 木 ：～：
参加者： 名③テーマ：「学習する組織」     
元花王役員元法政大学 教授 北原 正敏
日時：平成  年  月  日 木 ：～：
参加者： 名④テーマ：「学習する個人」
法政大学地域研究センター 教授 石山 恒貴
日時：平成  年  月  日 木 ：～：
参加者： 名⑤テーマ：「変革」
ファシリテート 兼任講師 中島 ゆき
日時：平成  年  月  日 木 ：～：
参加者： 名⑥テーマ：「新事業への挑戦と発想力」
室蘭工業大学 &5' 副センター長 清水 一道
日時：平成  年  月  日 木 ：～：
参加者： 名⑦テーマ：「新事業への挑戦と発想力」
室蘭工業大学 &5' 副センター長 清水 一道
日時：平成  年  月  日 木 ：～：
参加者： 名⑧テーマ：「総括 個人課題発表」
ファシリテート 兼任講師 中島 ゆき
日時：平成  年  月  日 水 ：～：
参加者： 名 出前講座 講義内容：基礎編（土の分類、土の破壊）
      設計編（杭の水平抵抗力：極限平衛法、弾性支承理論）
くらし環境系領域 准教授 永井 宏 日  時：平成  年  月  日 水 ：～：
場  所：㈱郷葉 石狩工場
参加者： 名







- 61 -                                       セミナー、研修会、交流会の開催  件 
 &5' セミナー  件 
テーマ：「産学官連携業務における材料分析装置の適用事例」
もの創造系領域 准教授 柴田 義光
主催：産学交流プラザ「創造」
日時：平成  年  月  日 火 ～：
場所：かめや（室蘭市）
参加者： 名 室工大＆機械工業会コラボによる高度技術研修  ものづくり技術セミナー 
テーマ：精密加工技術および周辺技術の最新動向とその応用
テーマⅠ：ウォータージェットによる加工技術
室蘭工業大学 もの創造系領域機械航空創造系学科 清水 一道
テーマⅡ：精密加工機械の最新動向と活用
ヤマザキマザック㈱ 営業本部営業統括部マーケティング企画課 主幹 中島 昭彦
テーマⅢ：精密加工を支えるバリ取り自動化技術の最新動向
㈱ジーベックテクノロジー 技術担当マネージャー 豊里 太祐   テーマⅣ：５軸マシニングを有効に使う &$0 技術と活用事例
北海道職業能力開発大学校 生産機械システム技術科 職業能力開発教授 江守 真
主催：室蘭工業大学地域共同研究開発センター
一社 北海道機械工業会 自動車プレス部会、機械製缶部会、札幌支部 ）
後 援：北海道プレス加工研究会、 公社 精密工学会北海道支部、 一社 日本機械学会北海
道支部、 公社 日本鋳造工学会北海道支部、 地独 北海道立総合研究機構工業試験
場、室蘭工業大学地域共同研究開発センター研究協力会、異業種交流プラザ“創造”
日時：平成  年  月  日 水 ～
場所：京王プラザホテル札幌 階ローズ札幌市中央区北  西 ―－ 札幌市 
参加者： 名  第  回フロンティア技術検討会
総合テーマ：「ものづくりルネッサンス」
テーマⅠ：「地域創生とイノベーション創出 ～人材育成と地域企業支援～」
室蘭工業大学 もの創造系領域 機械航空創造系学科 機械システム工学コース
教授 清水 一道
テーマⅡ：「東京 墨田 下町町工場の挑戦」
㈱浜野製作所 代表取締役 浜野 慶一
【産･学･官交流会】
主 催：室蘭地域産学官連携事業実行委員会
委員会構成
室蘭工業大学地域共同研究開発センター
室蘭工業大学地域共同研究開発センター研究協力会
公財 室蘭テクノセンター、産学交流プラザ「創造」
後援：北海道胆振総合振興局、室蘭市、登別市、伊達市、室蘭商工会議所、登別商工会議所
伊達商工会議所、室蘭信用金庫、伊達信用金庫、北洋銀行、北海道銀行
日本政策金融公庫、北海道新聞社室蘭支社、室蘭民報社
北海道中小企業家同友会西胆振支部、北海道ＩＭ連携促進会
日時：平成  年  月  日 金 ：～：- 62 -                                       
場所：中嶋神社蓬崍殿 室蘭市 参加者：名
 第  回道内電気計装エンジニアリング研修会
【講 演】
先端技術紹介 ～ 
テーマⅠ：「非鉄金属材料の腐食 －銅とアルミを中心に－」
もの創造系領域 准教授 境 昌宏
メンテナンスに関するご紹介 ～ 
テーマⅡ：「設備診断技術のご紹介」
日鉄住金テックスエンジ㈱ 村山 恒実
 テーマⅢ：「電動機診断技術のご紹介」 ～ 
北都電機株 岡林 清
工藤 也斗志【討 議】
日常的な技術課題 ～ 
テーマⅠ：「日常メンテナンスに関して」
テーマⅡ：「老朽化設備の更新について討議」
日時：平成  年  月  日 木 ～ 
場所：日鉄住金テックスエンジ 株 室蘭支店 室蘭市 
参加者： 名 合同研究会  件 ①第回「北のものづくり総合技術交流会」「金型技術研究会」
   「日本機械学会北海道支部 道南地区シニア会」合同研究会
【工場見学】
 馬場機械製作所・西野製作所
【講  演】
 「日本刀製作工程の科学的合理性」
日本製鋼所室蘭製作所 瑞泉鍛刀所 刀匠・博士 工学  佐々木 胤成
日時：平成  年  月  日 金 ～
場所：地域共同研究開発センター
参加者： 名②第回「北のものづくり総合技術交流会」「金型技術研究会」合同研究会
【工場見学】
 ㈱松本鐵工所
【講  演】 「塑性加工を理解するための基礎知識」
室蘭工業大学 教授 寺本 隆司
日時：平成  年  月  日 金 ～
場所：苫小牧テクノセンター
参加者： 名










- 63 -                                       他機関との連携活動  件 
 +L17 協議会・連絡会・セミナー  回 ①主 催：+L17連絡会・セミナー テーマ：「官能検査自動化・システム化と標準化 － めっき光沢ムラ・色ムラの検査装置開発と関連のトピックス紹介 －」
野中一洋（ノナカ カズヒロ）エレクトロニクス・製造領域研究戦略部 ,&
（国立研究開発法人産業技術総合研究所）
日時：平成  年  月  日 火 ～
参加者： 名
②主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 水 ～
参加者： 名
③主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 木 ～
参加者： 名
④主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 水 ～
参加者： 名
⑤主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 水 ～           
参加者： 名
⑥主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 水 ～
参加者： 名
⑦主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 水 ～ 
参加者： 名
⑧主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 水 ～
参加者： 名
⑨主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 水 ～
参加者： 名
⑩主 催：+L17 連絡会日時：平成  年  月  日 火 ～
参加者： 名
⑪主 催：+L17 連絡会 日時：平成  年  月  日 水 ～
参加者： 名
⑫主 催：+L17 運営協議会
 日時：平成  年  月  日 水 ～
参加者： 名
場所：Ｒ＆Ｂパーク札幌大通サテライト 札幌市 








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 産学交流プラザ「創造」  回 ①定例会
「製造現場の改善による成長力強化事業     ものづくり改善インストラクター改善活動について」
㈱楢崎製作所 室蘭工場長 山崎 善弘
開催日：平成  年  月  日 火 
場所：かめや
参加者： 名
②第  回役員会
開催日：平成  年  月  日 火 
場所： 公財 室蘭テクノセンター
参加者： 名
③総会・交流会
開催日：平成  年  月  日 火 
場所：中嶋神社蓬崍殿 室蘭市 
参加者：総会  名・交流会  名
④第  回役員会
開催日：平成  年  月  日 木 
場所： 公財 室蘭テクノセンター
参加者： 名
⑤定例会 5,&2+ ジャパン㈱ 
開催日：平成  年  月  日 火 場所： 公財 室蘭テクノセンター
参加者： 名
⑥第  回役員会
開催日：平成  年  月  日 月 
場所： 公財 室蘭テクノセンター
参加者： 名
⑦定例会（他地域企業訪問 岩手県宮古市 視察報告会）
開催日：平成  年  月  日 月 
場所：かめや
参加者： 名
⑧第  回役員会
開催日：平成  年  月  日 木 
場所： 公財 室蘭テクノセンター
参加者： 名⑨第  回役員会
開催日：平成  年  月  日 火 
場所： 公財 室蘭テクノセンター
参加者： 名⑩定例会「産学官連携業務における材料分析装置の適用事例」
&5' センター 准教授 柴田 義光
開催日：平成  年  月  日 火 
場所：かめや
参加者： 名









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参加者： 名
②日時：平成  年  月  日 火 ～
参加者： 名
③日時：平成  年  月  日 火 ～
参加者： 名
③日時：平成  年  月  日 火 ～
参加者： 名
場所：中嶋神社蓬崍殿 室蘭市  北海道立総合研究機構との包括連携に関する会議
①協議会
開催日：平成  年  月  日 水 
場所：道総研プラザ（札幌市）
参加者： 名 コラボ産学官 総会等、理事会  回 ①第  回本部通常総会
日時：平成  年  月  日 金 ～
場所：コラボ産学官プラザLQ7RN\R 朝日信用金庫 東京都台東区 
参加者： 名
②第  回幹事会および第  回運営委員会合同会議・意見交換会
日時：平成  年  月  日 火 ～場所：コラボ産学官プラザLQ7RN\R 朝日信用金庫 東京都台東区 
参加者： 名 コーディネーター会議  回 ヶ月  回 および室蘭テクノセンター理事会
①日時：平成  年  月  日 火 ～
場所：室蘭工業大学地域共同研究開発センター 産学交流室
②日時：平成  年  月  日 火 ～
場所： 公財 室蘭テクノセンター
③日時：平成  年  月  日 水 ～
場所：室蘭工業大学地域共同研究開発センター 産学交流室
④日時：平成  年  月  日 火 ～
場所： 公財 室蘭テクノセンター
⑤日時：平成  年  月  日 水 ～
場所：室蘭工業大学地域共同研究開発センター 産学交流室
⑥日時：平成  年  月  日 水 ～
場所： 公財 室蘭テクノセンター
⑦日時：平成  年  月  日 水 ～
場所：室蘭工業大学地域共同研究開発センター 産学交流室
⑧日時：平成  年  月  日 月 ～
場所： 公財 室蘭テクノセンター
⑨日時：平成  年  月  日 水 ～
場所： 公財 室蘭テクノセンター
参加者：～ 名




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



- 66 -                                        日本機械学会北海道支部シニア会
 Ⅰ．「科学と技術に関する公開講座」
（１）「日本刀を科学する」
副 題：日本刀の機能美と科学的合理性
講 師：臺丸谷政志名誉教授
日 時：平成  年  月  日（土） 時  分～ 時
場 所：室蘭工業大学 地域共同研究開発センター
参加者： 名（２）「やさしい自動制御のはなし」
副 題：制御原理からコンピュータによる制御まで
講 師：疋田弘光名誉教授
日 時：平成  年  月  日（土） 時  分～ 時
場 所：室蘭工業大学 地域共同研究開発センター
参加者： 名Ⅱ．「企業見学会・交流会」（１）野村興業㈱イトムカ鉱業所
日 時：平成  年  月  日 火 場 所：塩別
参加者： 名（２）北海道エア・ウォーター、日本製鋼所
日 時：平成  年  月  日 水 場 所：室蘭市
 参加者： 名
後 援：室蘭市教育委員会
協 賛：室蘭テクノセンター その他会議、連絡会  回 
 ①第二回室蘭創業支援ネットワーク会議
日時：平成  年  月  日 金 ～
場所：ホテルサンルート室蘭
参加者： 名各種展示会への出展  件 
 北洋銀行ものづくりテクノフェア  パネル展示等 本学関係分 「抗認知症物質の微量探索システム」
くらし環境系領域 准教授 徳楽 清孝
「摩耗寿命を向上させた新規耐摩耗材料の研究開発」
機械航空創造系学科 教授 清水 一道
「石炭の地下ガス化（8&*）」
環境科学・防災研究センター 教授 板倉 賢一
「魔法の粉【貝殻ナノパウダー】」
くらし環境系領域 准教授 山中 真也
「環境調査用自立走行車両」
もの創造系領域ロボティクスユニット 教授 花島 直彦
「理系女子応援プロジェクト ～理系へ行こう、そして現場へ～」
室蘭工業大学主催：北洋銀行
後 援：経済産業省北海道経済産業局、北海道、札幌市、 社 北海道機械工業会
北海道経済連合会、 社 北海道商工会議所連合会、 社 北海道中小企業家同友会
札幌商工会議所、 独 中小企業基盤整備機構北海道支部


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独 産業技術総合研究所北海道センター、 地独 北海道立総合研究機構
社 北海道発明協会、 公財 北海道中小企業総合支援センター
公財 北海道科学技術総合振興センター、北海道自動車産業集積促進協議会
札幌証券取引所、 財 省エネルギーセンター北海道支部、 公財 北海道環境財団
財 さっぽろ産業振興財団、ＥＭＳＪＰ北海道、 株 北海道二十一世紀総合研究所
独 土木研究所寒地土木研究所、旭川商工会議所、国立研究開発法人 土木研究所、
公財 函館地域産業振興財団、 公財 大田区産業振興協会
協 力：北海道大学、室蘭工業大学、小樽商科大学、帯広畜産大学、北見工業大学
札幌医科大学、札幌市立大学、東京農業大学 オホーツク実学センター、
函館工業高等専門学校、苫小牧工業高等専門学校、釧路工業高等専門学校、
旭川工業高等専門学校
特別協力：㈱青森銀行、日本政策金融公庫 札幌支店、札幌信用金庫、空知信用金庫、
苫小牧信用金庫、帯広信用金庫、旭川信用金庫
日時：平成  年  月  日 木 ～場所：アクセスサッポロ 札幌市 
参加者：約  名 参加企業： 社・団体
  ビジネス(;32「第回北海道技術・ビジネス交流会」
パネル展示等 本学関係分 「抗認知症物質の微量探索システム」
くらし環境系領域 准教授 徳楽 清孝
 「摩耗寿命を向上させた新規耐摩耗材料の研究開発」
機械航空創造系学科 教授 清水 一道
「石炭の地下ガス化（8&*）」
環境科学・防災研究センター 教授 板倉 賢一
「魔法の粉【貝殻ナノパウダー】」
くらし環境系領域 准教授 山中 真也
「環境調査用自立走行車両」
もの創造系領域ロボティクスユニット 教授 花島 直彦
  「理系女子応援プロジェクト ～理系へ行こう、そして現場へ～」
室蘭工業大学主催：北海道技術・ビジネス交流会実行委員会
日時：平成  年  月  日 木 ～、 日 金 ～
場所：アクセスサッポロ 札幌市 
参加者： 名  イノベーション・ジャパン  ～大学見本市＆ビジネスマッチング～  パネル展示等 本学関係分 「ホウ酸アルミナノウィスカーの合成法（腐食合成法）」
もの創造系領域 講師 長船康裕
 「大きな磁気光学効果を示す液体とその光デバイス応用」
くらし環境系領域 准教授 飯森俊文
日時：平成  年  月  日 木 ～、 日 金 ～
場 所：東京ビックサイト東京国際展示場 東京都  
参加者： 日  名 、 日  名  合計  名






- 68 -                                        メッセナゴヤ 
パネル展示等 本学関係分  「摩耗寿命を向上させた新規耐摩耗材料の研究開発」
機械航空創造系学科 教授 清水 一道
「抗認知症物質の微量探索システム」
くらし環境系領域 准教授 徳樂 清孝
日時：平成  年  月  日 水 ～～ 日 土 ～ 場 所：ポートメッセナゴヤ 名古屋市港区金城ふ頭二丁目  番地 
参加者： 日  名 、 日  名 、 日  名 、 日  名 合計  名
 展示会出展助成事業 ｢展示会出展助成事業｣  件 
出展研究シーズ名：ホウ酸アルミナノウィスカーの合成法（腐食合成法）
申請教員：もの創造系領域 講師 長船康裕

出展研究シーズ名：大きな磁気光学効果を示す液体とその光デバイス応用
申請教員：くらし環境系領域 准教授 飯森俊文
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展示会名：イノベーション・ジャパン ‐大学見本市
日時：平成  年  月  日 木 ～ 日 金 場所：東京ビッグサイト
参加者： 名（～）
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他機関主催事業への参加 ニーズ・情報の収集活動  件  産学官金交流会
①苫小牧地域産学官連携会議
日時：平成  年  月  日 月 ～：
場所：苫小牧経済センター
参加者： 名
②共同研究を通じた地域支援日 時 平成  年  月  日（金）～
場 所 苫小牧経済センター６Ｆ大ホール
講 師 室蘭工業大学 くらし環境系領域・物質化学ユニット 教授 大平勇一     苫小牧工業高等専門学校創造工学科 助教 藤田 彩華広報  件 
 定期刊行物 平成  年  月・平成  年  月  件 ①研究報告№
②センターニュース№

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