［研究報告］

マイクロ波を利用した非接触による水の比誘電率測定
熊谷

隆美

、大坊

＊＊

＊

真洋

＊＊＊

6GHｚ〜12GHｚのマイクロ波を利用したタイムドメイン法により、非接触での水の比誘電率測定を試みた。この測定結果から計算された水の誘電率は、前報の接触型誘電率測定プロー
ブを用いた測定結果とほぼ同じ値であった。このことから、タイムドメイン法により非接触で水の比誘電率が測定可能であることが示された。
キーワード：マイクロ波、タイムドメイン法、誘電率

Non Contact Measurement of Water's Relative Dielectric
Constant by Time-domain Method Using Microwave
KUMAGAI Takami and DAIBO Masahiro
Relative dielectricconstantof water is measuredbynon-contacttypeprobeinmicrowavefrequency
range(6GHzto12GHz).Therelativedielectric constant valueisevaluatedbytime-domain methodand
isagreedwithourpreviousreportoncontacttypedielectricprobemeasurement.Therefore,non-contact
methodisapplicabletomeasuretherelativedielectricconstantofwater.
keywords:microwave, time-domainmethod, dielectricconstant１

緒

比誘電率を計算した。その結果、良好な結果が得られた

言

一般に、導体の物性定数として導電率があるのと同様

ので以下にその概要を報告する。

に、絶縁体（誘電体とも言う）には、電界中に置いた時に物質の内部構造に応じて生じる分極に基づく誘電率が

２

実験方法

ある。誘電率は絶縁体個々の特性を表す指針となるもの

２−１

であり、そのため誘電率の測定には種々の方法が考案さ

２−１−１

１）

れている

原理
伝搬時間と屈折率。しかし、応用となると電波吸収体の材料定

図１において、マイクロ波が大気中や試料中を伝搬し数の測定２）など限られた分野にしか利用されていない。

たとき、受信波の到達時間差と屈折率の関係は、試料の前々報３）及び前報４） において、著者は誘電率の変化を複素屈折率をｎとすると、その実部ｎ
−ｊｎ

と虚部ｎ

食品などの等級選別に応用することを目的に、マイクロいてｎ＝ｎ波を利用した市販の接触型誘電率測定プローブを使用し、試料を透過するときの伝達時間をｔとするとを用と表される。そして、厚みがＤのエチレングリコール水溶液およびブドー糖水溶液の濃度と誘電率の相関について調べた。その結果両者ともに相

ｔ＝ｎ

Ｄ／ｃ

（１）

関があることがわかり、誘電率の変化を食品などの等級選別に利用できる可能性を示した。しかし、等級選別などに応用するためには、非破壊・非接触で誘電率を測定することが求められる。

となる。ここでｃは光の速度である。
次に試料の各層境界からの反射波の到達時間をｔ１、ｔ２とし、試料の厚みをＤとしたとき、ｔ１、ｔ２とｎ

本報では前報の結果を踏まえて、非接触で誘電率の測ｃの関係は次式で与えられる。

定が可能かどうかを確認するため、誘電率が既知である
水を測定対象物として、マイクロ波による誘電率の測定

ｔ０−ｔ１＝２Ｄ／ｃ（２）を試みた。測定にはタイムドメイン法を使用し、マイク

ｔ２−ｔ０＝２(ｎ（３）−１)Ｄ／ｃ

ロ波の反射時間差から屈折率を測定し、その屈折率から＊ｱｸﾃｨﾌﾞｾﾝｼﾝｸﾞによる非破壊検査ｼｽﾃﾑの開発（第１報）（地域活性化連携促進事業補助金技術開発研究事業）＊＊ 電子機械部（現在岩手県立産業技術短期大学校電子技術科）、＊＊＊電子機械部、

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

ここで、ｔ０は試料が無い場合の金属板からの反射波ので与えられる。よって、侵入の深さは式（９）のｚに電到達時刻である。ｔ０を基準としたときの相対的な到達波が試料を通過した距離Ｄと、そのとき受ける減衰量

時間をそれぞれｔ１（dＢ）をΔに代入して求めることができる ５）。

、ｔ２

として、上の２式よりＤを消去すると、式（４）が得られる。

２−１−３

複素誘電率の計算

複素比誘電率εを実部εrrと虚部εr を用いて
ｎ

＝１−ｔ２

／ｔ１

（４）

ε＝ε
r
r −ｊε r と表すと、これらは次の近似式で求められる５）。

t1

t2

εr ≒(ｎ
試料

λ
εr ≒

金属板
Ｄ

)２

（１０）

εr

（１１）

２πδp

ここで、λは電波の波長である。
２−２

屈折率測定方法

測定方法は、図１のように底面に金属板を貼付けた容器を用意し、水がある場合と無い場合のマイクロ波の反
図１

射時間をネットワークアナライザーのタイムドメイン計

円形容器を用いた屈折率の測定

測で測定し、反射時間の差から水の屈折率を求め、屈折
よって、到達時間ｔ０、ｔ１、ｔ２を計測することにより、率から誘電率を計算した。円形容器はアクリル樹脂製でｎ

外径30cm、内径29cm、深さ5cmで、底にはステンレス板をが求められる

。

５）

２−１−２

貼ってある。

侵入の深さ

侵入の深さδpとは、電波が試料中に侵入し伝搬すると測定周波数は6GHzから12GHzとし、送信出力は約10dBm

き、電波の電力が１／ｅに減衰する深さを示す。ｋ（ｚ）とした。まず、ネットワークアナライザーのポート1とポを深さｚの点における減衰定数とすると、ｚ点での電力

ート2のケーブルを接続し、レスポンス校正のスルーの項は次式のようになる。

目でキャリブレーションをとる。次にケーブルをホーンアンテナに接続し、水を入れない容器をホーンアンテナｚＰ(ｚ)＝Ｐ(０＋) exp｛−∫ｋ(ｚ)ｄｚ｝（５）０の中央に置き、一方のホーンアンテナから照射したマイクロ波が容器の金属底板に反射し、他のホーンアンテナ

ここで、Ｐ（０＋） は試料の表面直下（ｚ＝０＋）の点にで受信できるようにし、反射したマイクロ波の到達時間

おける電力である。これより、侵入の深さの定義から、と強度を測定する。次に容器に試料の水を入れ、水面からの反射波と水を透過し金属底板からの反射波の到達時

Ｐ(δp)／Ｐ(０＋)＝１／ｅ（６）間と強度を測定する。このようにして、マイクロ波の到達時間の差と強度の差を計測する。なお、不要な電波のと表される。さらに、試料が均一で減衰定数がｋと見な反射を避けるため、内部に電波吸収体を貼った電波無響せるときｋ（ｚ）＝ｋとおけるので、式（５）は次式のよ箱内で測定を行った。実験に使用した機器を表１、実験

うになる。

装置の概要を図２、実験装置の写真を図３に示す。

Ｐ(ｚ)＝Ｐ(０＋)exp(−ｋｚ)

（７）

表１

実験に使用した機器
項目

内容

測定周波数

６ＧＨｚ〜１２ＧＨｚ

送信出力

約１０ｄＢｍ

ﾈｯﾄﾜｰｸｱﾅﾗｲｻﾞｰ

ｈｐ

８７１９Ｄ

減衰量をデシベル表示したものとなる。これをΔ（dＢ）

出力増幅ｱﾝﾌﾟ

ｈｐ

８３００６Ａとすると、侵入の深さδpの定義より

ホーンアンテナ

アステック

使用ケーブルsucoflex

さらに、両辺をデシベル表示すると次式のようになる。
10logＰ(０＋) −10logＰ(ｚ)＝4.343ｋｚ（８）

上式の右辺は、表面から深さｚに侵入したときの電波のδp＝１／ｋ＝4.343ｚ／Δ

（９）

３１１５

ＳＦ１０４−１８マイクロ波を利用した非接触による水の比誘電率測定
ホ − ンア ン テナ
３ １ １５

表２

ホ − ンア ン テナ
３ １ １５各境界からの受信時間と受信強度
項

三脚
ＴＲ−４

測定物質

三脚
ＴＲ − ４

目

記号

受信時間

受信強度

(ns)

(dB)

水が無い場合の金属板からの反射Ｍ０

t０= 12.593‑57.74

水表面からの反射

Ｍ１

t１= 12.401‑59.82

水を透過し金属板からの反射

Ｍ２

t２= 14.100‑77.32

同軸 ケ −ブ ルＳＦ １ ０４ − １ ８
同 軸 方向 性 結 合器
８ ７ ３０ ０ Ｃ

タ イ ムド メ
イ ン 追加

送信 出 力増強 追 加同軸 ア ッテ
ネー タ ー
８４ ９ ３Ｃ
増幅 器 用電 源
８７ ４ ２１ Ａ

マイ ク ロ 波増 幅 器
８３ ０ ０ ６Ａ

Ｇ Ｐ− Ｉ Ｂ
制 御ソ フ ト
Ｌ ａｂ ｖ ｉ ｅｗ

シス テ ム制 御 ・ 計算 装 置

図２

図３

ネット ワ−ク アナライ ザー
８ ７ １ ９Ｄ

実験装置の概要図４

水が無い場合のﾀｲﾑﾄﾞﾒｲﾝ計測結果

図５

水を入れた場合のﾀｲﾑﾄﾞﾒｲﾝ計測結果

実験装置の写真
３

実験結果

図４に容器が空の場合のタイムドメイン計測の結果を示す。横軸は送信アンテナから放射されたマイクロ波が反射し受信アンテナに到達するまでの時間を示す。縦軸は受信したマイクロ波の強度を示す。図４のピークＭ０
は容器の金属底板で反射したマイクロ波を示しており、到達時間は12.593ns、受信強度は−57.74dBである。
図５に容器に水を入れた場合のタイムドメイン計測結

４

考

察

果を示す。ピークＭ１が図４のＭ０より早い時間に計測以上の実験結果から、比誘電率の計算を行った。図４

されているが、これが水の表面で反射したマイクロ波での水がない場合の反射時間ｔ０を基準とした場合、図５あり、到達時間は12.401ns、受信強度は−59.82dBである。
また、ピークＭ２は最も時間がかかっているため、水を透過し金属底板で反射したマイクロ波であり、到達時間
は14.100ns、受信強度は−77.32dBである。以上の結果を表２にまとめて示す。

の水面からの反射到達時間は次のようになる。
t１＝12.401−12.593＝−0.192ns（１２）

岩手県工業技術センター研究報告
また、図５の水を透過した反射到達時間は次のようになる。

第７号（２０００）

なお、図４及び図５において反射波のピークがなだらかで明確なピークを捉えにくい。これは、タイムドメイ
ン法が周波数領域を時間領域に逆フーリエ変換している

ｔ２＝14.100−12.593＝1.507ns（１３）

ことに起因する。すなわち、分解能を上げるには掃引周
波数の範囲を広げる必要があり、これにより測定精度の式（１２）と式（１３）の結果を式（４）に代入すると複素屈折率の実部ｎ向上が期待できる。

は次式のようになる。
５ｎ＝1−1.507/(−0.192)＝8.85

（１４）

結

語

今回の実験から、タイムドメイン法を使用して複素屈折率を求め、複素屈折率から複素誘電率を計算すること

この値を式（１０）に代入すると、水の比誘電率の実部
εｒ は次式のようになる。

で非接触で水の誘電率が測定可能であることがわかった。
今後、測定周波数範囲を広げてより高精度な測定を可能にするとともに、様々な誘電率や形状の測定対象につ＝(8.85)２＝78.32

εｒ

（１５）

いてデータを蓄積し、非接触検査法としての可能性について検討を行う予定である。

次に、図５のＭ１とＭ２のマイクロ波受信強度の差は、水を透過したことによるマイクロ波の減衰量（ｄＢ）である。従ってΔは次のようになる。

最後に、本研究を進めるにあたり種々の指導を戴いた
電子技術総合研究所

光技術部

小見山耕司主任研究官に感謝します。
Δ＝77.32−59.82＝17.50dB（１６）
なお、本研究は中小企業庁地域活性化連携促進事業補

また、実験に用いた水の深さは13.5mmであったため式助金技術開発研究事業により行われたものである。

（９）より侵入の深さδpは次式のようになる。
文
δp＝4.343×2×13.5/17.50＝6.70mm

（１７）

１）清水

献

康敬、杉浦

行：

電磁妨害波の基本と対策（社）電子情報通信学会
よって式（１１）より水の比誘電率の虚部εｒは次式のようになる。

２）橋本

3×10 /9×10 ×(78.32)
８＝電波吸収体入門

森北出版（株）PP.78‑89(1997)
３）熊谷

εｒ

修：

PP.101‑118(1995)

９１／２

2π×6.70×10−３＝7.01 (１８)

５号
４）熊谷
６号

ここで、マイクロ波の波長λは測定周波数を6GHzから12５）橋本

GHzとしたため、中間の9GHzの値とした。純水の比誘電率

術

３）は実部が約80、虚部が約12であることから、マイクロ波を使用し非接触で比誘電率の測定が可能といえる。

隆美：

岩手県工業技術センター研究報告第PP.31‑34(1998)
隆美：岩手県工業技術センター研究報告第PP.25‑28(1999)
修：

マイクロ波・ミリ波帯における測定技（株）リアライズ社

PP.125‑130(1998)［研究報告］

金型工程管理システム＊若槻

正明＊＊、堀田飯村

昌宏＊＊、和合

健＊＊＊、

崇＊＊

生産を円滑に行う上で工程管理ならび日程計画は大事なことである。特に、製品の多様化や製品サイクルの短命化による金型コストの低減や納期短縮の要請に対応するためには、各工程における現時点以降の負荷を予測し、その状況に応じて対応策を検討する必要がある。しかし、金型製作の現場では詳細な日程計画が組まれることがなく、無計画に近い生産となっている。このことから、パソコンで金型製作工程の流れが容易に把握できるＰＥＲＴ（Project Evaluation and Review
Technique）を応用したスケジューリング手法による金型の工程管理システムを開発した。
キーワード：工程管理、スケジューリング、PERT、金型

Development of Scheduling System for Die Manufacturing
WAKATUKI Masaaki, HOTTA Masahiro, WAGO Takeshi,
and IIMURA Takashi
The process control and the scheduling are very important to manufacture products
smoothly. Especially, it is necessary to foresee loads at the time in future from now and tofind the appropriate conditions for the managing or handling at case by case, in order tocomply with users requests to decrease die cost and lead time due to the variety and short life
cycle of products. But they almost do not have any detail daily production planning for die
manufacturing, so it starts to run without schedules. Therefore, we have developed a system
of making the schedule for die manufacturing with personal computer, which is applied themethod of PERT, and it is easily to understand the flow of the manufacturing process of die.
k e y w o r d s : M a n u f a c t u r i n g M a n a g e m e n t , S c h e d u l i n g , P E R T, D i e M a n u f a ct u r i n g
１緒言

設定するという流れで行われている。しかし、金型は一品生産を円滑に行う上で工程管理ならび日程計画は大事で生産が多く、月の生産部品点数は数百を超え、工 程数ではある。特に、製品の多様化や製品サイクルの短命化による数千工程にも及ぶ。したがって、人手による日程計画では、金型コストの低減や納期短縮要請に対応するためには、各数千にも及ぶ工程への展開と作業時間の割付を行うのが精工程における現時点以降の負荷を予測し、その状況に応じ一杯で、それぞれの部品製作の流れや作業工程のかち合いて対応策を検討する必要がある。

などを検討する余裕はない。このため、無調整の作業着手

中小金型企業で行われている日程計画作成は、通常一人となり、急ぐ必要のない作業を先行したり、納期直前に未か二人の金型製作に精通した作業者が、経験などをもとに製作部品が判明したり、また、いくつもの工程で作業のか

図面から工程展開し、作業時間の割付、各作業工程の納期

ち合いが生じ、長時間かけて行った段取りを崩し作業のし＊次世代金型製造プロセスに関する研究開発（ベンチャー企業育成型地域コンソーシアム研究開発事業）

＊＊

電子機械部

＊＊＊

電子機械部（現在

企画情報部）

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

直しが強いられたり、本来なら不要な残業が強いられたり

特に定めない限り複数台の合計時間とする。

と常に非効率的な作業で追われ混沌としているのが現状で④部品組立の手順は予め定められるものとする。

ある。このことから、金型製作の流れ全体が把握でき、各⑤部品組立は一つの部品に一つの組立作業を配置する。

工程のかち合いの判定も行え、進捗や実績を反映した柔軟な日程計画が組める PERT（Project Evaluation and Review

２−１Technique）を応用した工程管理システムの開発を行った。

本手法を用いて金型の製作工程を割り付ける場合の例を作業の割り当て配置

図１、図２により説明する。図１に示すような製作工程手
PERT 手法を応用した金型のスケジューリング

順と作業時間を持つ部品＜<01001>、部品<01002>、部品

一般に、機械加工などの工場でのスケジューリングはガ<01003>と、その組立工程からなる金型があるとする。こントチャートと呼ばれるジョブショップ型のスケジューリの場合、先ず計画日と納期日を設定し、最終工程から計画

ング手法を用いられる。しかし、この方法は複数の工程に日方向へ作業の割付を行う。この例では組立が２工程に分またがった日程管理や部品間相互の関係が把握しずらいとかれているので、その最終の AS2 を納期に間に合うようにいう欠点がある。金型は多くの部品から構成されるため、配置し、つづいて同じ組立工程の初めの工程である AS1

それぞれの部品製作の進行がその金型の納期へ大きく影響

を AS2 の前へ配置する。部品の配置順はどれが先でもよいを及ぼす。したがって、ガントチャートなどのような単一が、予めそれぞれの部品と組立工程の手順が決められてい工程のみを対象としたスケジューリング手法は、金型の納る必要がある。ここでは部品<01001>が組立 AS1 を行う際

期管理には不向きである。このことから、個々のジョブ間に必要な部品であるとすると、これも組立工程を配置したのつながりが良く把握できるプロジェクトスケジューリンと同様に部品<01001>を製作する工程の最終工程の NCEDM

グ手法の PERT に着目し、一つの金型製作を一つのプロジから配置する。この後は組立工程と同様、M2、MC と割付

ェクトと見立てることにより、この手法を金型のスケジュ

け、部品<01001>の配置を完了する。また、部品<01002>

ーリングへ適用することを検討した。しかし、日々新たなも同様に JG、LP、TG の順に順次配置する。さらに、部品金型製作が要求され、それには同一の機械が使用され、作<01003>については組立工程 AS2 で使用するものであるか

業の重複なども考慮しなければならないことから、単一プら、この AS2 に連結する配置とする。

２

ロジェクトを対象とした PERT 手法をそのまま金型のスケ
ジューリング手法として採用することはできない。そこで

部品 ０１００１

この PERT 手法を金型製作のスケジューリングに適用する

順位
工 程
1
ＭＣ

方法について検討し、以下のような納期決定アルゴリズム

2
3による金型スケジューリング方法を決定した。
①金型の最終納期から組立手順を基に着手開始日方向

部品 ０１００３
標準時間
２４０

Ｍ２
ＮＣＥＤＭ

順位
工 程
1
ＴＧ

１２０
３００

順位
工 程
1
ＴＧ
2
ＬＰ
3
ＪＧ

に工程と標準時間を割り付ける。
②汎用機とＮＣ機に分け、時間内に作業可能かどうかをしらべ、作業不可能であれば、余裕時間の範囲内で作業を移動する。

図１

ＰＧ
ＳＧ２

2
3

部品 ０１００２

標準時間
３００
３００
１８０

組立
標準時間

順位
工 程
1
ＡＳ１
2
ＡＳ２

１８０
１２０
２４０

標準時間
１８０
１２０

金型部品と製作工程、製作時間の例③作業開始から終了まで最も時間のかかる経路（クリティカルパス）を捜す。
④各工程の余裕時間を算出する。
⑤作業投入が不可能な工程があれば余裕時間の範囲内で

割付方向

01001

作業を移動する。
⑥工程の負荷の算出を行う。

01002

④

③

②

①

MC

M2

NCEDM

AS1

AS2

⑧

⑦

TG

LP

⑥
JG

割付方向

⑦金型製作ＰＥＲＴの完成。
また、運用についての基本則として

⑤

01003

⑪

⑩

⑨

TG

PG

SG2

割付方向

①作業時間は予め決定されるものとする。
②段取りは作業時間に含むものとする。
③同一種機械が複数台ある場合の工程の作業能力は、

計画日

納期

図２

作業の割付方法

金型工程管理システム
２−２

作業の可能性ならびに余裕の検出

２−４

作業の重なりと負荷の算出

通常の昼日勤務形態の場合は、作業が深夜となる時間帯

一般に、PERT が用いられるプロジェクト計画では、個々は避けなければならない。（休日も同様の扱い）したがっの作業は一過性であるが、機械加工では一つのプロジェクて、この段階で作業不能な時間帯の作業工程を検出する。

トに同一内容の作業工程がいくつも存在する。また、通常

図３において、部品<01001>の NCEDM と部品<01002>の JGのプロジェクト計画では、必要に応じて設備や人を配置では NC 機であり、無人作業が可能な工程であるが、部品

きるが、機 械加工では、設備や人は固定的であり、その工<01003>の PG は汎用機であり作業員張り付きによる作業が程が保有する作業能力（容量）を超える作業は不可能であ

必要な工程である。したがって、この作業不能時間帯の作る。さらに、プロジェクト型の場合、単一計画が対象であ業を作業可能な時間帯へと再配置しなければならない。こるため、あるプロジェクトが他のプロジェクトの影響を受の場合、計画日（着手日）から作業開始までの時間に余裕けることはない。しかし、工場の場合、加工工程が定まっがあることから、計画日方向へ移動することにより作業不ており、多くのプロジェクトの作業が一つの工程へ投入さ能な時間帯を回避する。ただし、この再配置においてはそれることになる。このため、あるプロジェクトの作業の進の加工手順が守られること、及び計画日（着手日）から納行が、他プロジェクト作業の進行の影響を受けるというこ

期日の間にあってこれらの範囲をはみ出ないことが条件ととが生ずる。図４に示すように、計画後、新たな金型（図なる。そして、この再配置の結果生じた作業空白の時間帯

４最上部と最下部）が投入された場合、部品<01001>の MC

は作業余裕時間となる。また、この作業余裕時間は再配置工程と M2 工程に作業の重なりが生じている。この場合、後の PG の作業余裕ではなく、その後工程の SG2 の作業余

余裕時間があれば、優先度の低い金型の工程をその範囲内

裕であり、条件付き余裕時間である。

で再配置する。このとき、クリティカルパスは部品<01001>を製作する工程へ変わる。また、工程の重なりが生じた際

２−３の作業余裕範囲内での再配置が不可能な場合は、その部品

クリティカルパスの検出

このように、作業不能な時間帯を含めた全作業の配置、再は製作不可能となり外注作業により対処する以外、方法が配置が完了した時点で、最も作業時間の長い工程を検出すないことになる。

る。これが、この金型製作において最も作業余裕の少ない

他の金型の部品

部品製作工程であり、クリティカルパス（Critical Path）

SG1

MC

に相当し、このパス上の作業がこの金型納期を左右する重

SG2

AS1

AS2

AS3

工程の重なりCritical Path

要な工程となる。（図３）つまり、このクリティカルパス

01001

MC

上の作業の遅れは、即金型そのものの納期遅れに結びつくことを意味する。なお、これ以外の部品については、クリ

MC

M2

NCEDM

AS1

AS2

余裕の範囲内で移動
01002

TG

LP

JG

ティカルパスのスパン内での作業着手余裕を持つことになる。また、この段階での計画日（現在の日時）に対する余

01003

TG

SG2

工程の重なり裕は作業着手までの余裕となり、その作業余裕範囲内でそのパス上の作業を割り当てることが可能である。

PG

M2

計画日

SG1

MC

特急品

図４

SG2

AS1

納期

作業の重なり

NC機械
01001

MC

余裕時間
01002

NCEDM

M2

AS1

３

AS2

３−１

NC機械
TG

LP

TG

PG

時間）の入力は図５に示す工程計画入力処理により行う。
SG2

移動

計画日

この処理では、画面中央に表示された登録済みの部品に対

余裕時間
（条件付）
人が作業不
能な時間帯

入出力処理

日程計画のための作業内容と手順および作業時間（標準JG

Critical Path（金型の納期を左右する工程）
01003

開発システムし、画面左下の工程名（作業名）からマウス選択で、工程
納期

名入力とその作業時間を画面下中央の電卓タイプのキーにより入力する。この操作を、金型を構成する全ての部品つ

図３

作業の可能性、余裕、クリティカルパス

いて順次、繰り返し行う。なお、標準部品など予め作業が岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）の段階で組み込まれるかが、関連付けデータとして記憶される。この作業を表示されている全ての部品について行い、部品と組立作業の関連付け作業を終了する。画面操作段階
では、選択された作業をハイライトさせることで、現在選択されている部品、組立工程であることを示している。

３−３

金型製作の PERT 表示

部品と組立との関連づけが終了することで、割り付けられた作業時間での PERT への展開が行われる。そして、この中で最も作業時間のかかる工程がクリティカルパスとし
図20 工程入力

３

図５ 工程計画入力処理開発システムて赤色で表示される。また、それぞれの部品の各工程における納期がサブウインドウに表示される。（図７）

定型化されている部品については、登録されているファ
イルからの挿入で処理される。また、画面右下の画像は、①CAD データ（２次元の場合は図面、３次元の場合はモデル）②スキャナー読み取りデータ（実物の写真もしくは、図面として出力されたものなど）などの入力により部品名や金型名と関連づけられ、保存されている画像ファイルが読込まれ表示される。このような製作部品や金型の画像が表示されることで、作業対象部品の形状や外観などが容易に判断でき、計画入力作業の効率
図22 PERT への展開と納期の表示化が図られる。

３−２

図７

組立手順の入力

４

PERT 図の表示と各部品納期の表示

まとめ

図５の工程計画入力画面により入力されたデータから各パソコンを使用し日程計画を組み、これをもとに工程管

部品の作業手順が表示される。（ 図６）ただし、この時点理ができるシステムの開発を行った。このとき、日程計画

では作業時間の長さは考慮されない。ここでは組立工程がの 作 成 で は PERT （ Project Evaluation and Review

別ウインドウとして表示され、それぞれの部品が必要とさTechnique）手法を応用した金型製作工程の流れが容易にれる組立の段階を決定する。処理としては、関連づけを行把握できるスケジューラを開発した。従来方法の日程計画

う部品製作工程と組立の工程をそれぞれマウスでクリックに比べ、製品の停滞時間が短い計画が組めること、作業余することにより行う。これにより、部品が組立工程のどの裕を十分活用した計画が組めること、また、作業のかち合いを判定し効率の良い作業計画が組めるなどの特徴を持つ。
今回開発したものは、あくまでもフレーム部分に相当するもので、今後、企業との実用実験などにより市販ソフトに近い形へ移行することも検討する。なお、本研究は平成10 年度、11 年度ベンチャー企業育成型地域コンソーシア
ム研究開発事業「次世代金型製造プロセスに関する研究開発」で実施したものである。

文献1)人見勝人：生産システム工学、共立出版、1990
図 21 組立手順との関連づけ

2) Joseph H.：Critical Path Scheduling、KRIEGER、1980
図６

部品と組立手順の設定

3)加藤昭吉：計画の科学、講談社、1973

［研究報告］

研削砥石摩耗のインライン計測
飯村 崇 、若槻 正明 、堀田
和合 健
＊＊

＊＊

＊

昌宏 、
＊＊

＊＊＊

研削加工は金型加工を中心とした精密加工には欠かせない加工技術である。しかし実際の加工現場においては作業者の熟練に頼るところが大きい。特に、超精密加工においては加工状態を経験から判断して安定した品質を維持している。そこで、砥石表面の観察から加工状況が予測可能な測定システムの構築を検討した。砥石表面で反射されるレーザの明るさ情報やレーザ変位計からの凹凸情報により、砥石の目つぶれ・目づまり状況が把握可能であることを確認した。
キーワード：砥石摩耗、摩耗計測、目つぶれ・目こぼれ、レーザ変位計

In-Line Measurment of Grinding Wheel Wear
IIMURA Takashi, WAKATUKI Masaaki,HOTTA Masahiro
and WAGO Takeshi
Agrindingisindispensableforaprecisionmachining,suchasadie manufacturing andamoldmanufacturing. But as a matter offact,grinding is depend on worker's s k i l l a t a s i t eunder grinding. Especially, workers judge the condition of grinding by their experience
aboutultraprecision grinding. So we consideredmeasuring systemtopredict thechange ofwheel condition,from measuring wheel surface. And we confirmed that the system could
judge dulling andshedding of wheels,from thebrightness data ofrefrectedlight from wheel
orthedisplacementdatafromLASERdisplacementmeter.
key words:wheel wear, measuring wear, dulling and shedding, L A S E R displacement meter１

緒

言ーザ干渉式の変位計による凹凸の変化の２つとした。砥

研削加工は金型加工を中心とした精密加工には欠かせ

石表面の砥粒は、加工経過により、図１に示す３つの状ない技術であるが、実際の加工現場においては作業者の態に変化するが、レーザ光は主に砥石表面の砥粒や砥粒

熟練度に頼るところが大きい。特に鏡面加工など超精密加工においては、工具摩耗の変化を加工音や加工物表面の状態から経験的に判断し、加工状態を安定させているのが現状であり、自動化が困難であることや作業者が限( 1)目つぶれ状態
砥粒がすり減った状態

定されること等が問題である。
一方、砥石の表面状態は加工状態と密接に関係しているため、砥石表面を参考にすることで砥石の切れ味を予( 2)目づまり状態
砥粒の間に加工測することが可能であると考えられるが、観察が困難で中の金属等がつあるためほとんど応用されていない。

まった状態

本研究では砥石表面状態を観察し、研削加工状況を予測する測定システムの構築を検討した。

( 3)目こぼれ状態
砥粒が脱落する
状態

２

実験方法

図１．砥石表面状態の加工による変化

測定値は、砥石表面で反射されたレーザの明るさとレ＊

次世代金型製造プロセスに関する研究開発（ベンチャー企業育成型地域コンソーシアム研究開発）

＊＊

電子機械部

＊＊＊

企画情報部

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）に付着した金属で反射されるため、この変化が反射光の○作動距離

明るさや変位情報として測定でき、砥石表面の砥粒状態※２が把握できると考えた。

○回転方向

また、本研究で使用した砥石の詳細及び実験時の加工：30mm±0.5mm

データ測定間隔

回転数200rpm、砥石径φ250、サンプリング周波数

条件・ドレス条件を以下に示す。砥石は砥粒の平均粒径20kHzより、がレーザスポット径（ 30×20μｍ）以上の物を使用した。

測定間隔（Mx）＝測定の経過は１回目−ドレス後、２〜９回目−加工後、（250×π×200/60）/2000＝0.13mm

10〜11回目−再ドレス後となっている（計１１回測定）。

○軸方向1)cBN#230（平均砥粒径70μｍ）
砥粒：cBN

回転数200rpm、前後送り速度32mm/min

片桐製作所㈱ボンド：レジンボンド

以上のことから、測定は図３のような格子の交点○ドレス条件１：被削材…SUS304、で行われる。

砥石周速…26.18m/sec、横送り速度…16m/min、

この測定間前後送り速度…40mm/sec、切り込み3μm/pass、

隔で十分か

総切り込み量…0.03mm

どうかは、○加工条件１：被削材…SKH51（HRC60）、

今後検討が砥石周速…26.18m/sec、横送り速度…16m/min、

必要だが、前後送り速度…80mm/sec、切り込み10μm/pass、

現在使用し総切り込み量…0.3mmている測定

2)cBN#400（平均砥粒径40μｍ）
BNC 400 P 80 BJ2
砥粒：cBN

より、測定間隔（My）＝（32/200）＝0.16mm

0.13mm

CBN 230 P BSD

Ｍ

レーザスポット

0.16mm

図３．データ間隔

機及び加工機の限界であることから、今回はこの値㈱東京ダイヤモンド工具製作所

を使用して測定する。

ボンド：レジンボンド○ドレス条件２：被削材…SUS304、

２−２

砥石周速…26.18m/sec、横送り速度…12m/min、

砥石表面の凹凸の測定

レーザフォーカス変位計を用い、以下の方法で砥石表

前後送り速度…30mm/sec、切り込み3μm/pass、面の凹凸状況を確認した。

総切り込み量…0.03mm

1)

Ｘ−Ｙステージ上に変2)測定個所を同じ位置に○加工条件２：被削材…SKH51（HRC60）、

砥石周速…26.18m/sec、横送り速度…12m/min、

限定するため、治具を用

前後送り速度…50mm/sec、切り込み5μm/pass、

いて砥石を固定する。

総切り込み量…0.15mm

3)位計を設置する。

Ｘ−Ｙステージにより変位計を移動させ測定を

２−１

行う。

砥石表面で反射された反射光の明るさの測定

三角測量式レーザ変位計（送り量は、20μｍ/ste

砥石

を用い、砥石表面で反射さp、総送り量1mm×1mm）

れたレーザの明るさを測定

4)

した。
1)

レーザ変位計の出力を、コンピュータに読み

加工機上に三角測量式

込み、データの解析を行う。

レーザ変位計を設置す※３る。

変位計のスペック

2)

加工後１分間2000rpm○分解能

砥石を低速（200rpm）
で回転させ、測定を行う。

4)

レーザ変位計の測定値

X-Yステージ：0.2μｍ

図４．凹凸測定○応答周波数：1.4kHz
レーザ変位計○作動距離：28mm±1mm

図２．明るさ測定をレコーダに取り込み、取り込んだ結果から砥石状態の判定を行う。
※１

レーザフォーカス○スポット径：7μｍを保ち水切りをする。
3)

レーザフォーカス式変位計

三角測量式レーザ変位計のスペック

３
３−１

測定結果
#230cBN砥石に関する測定結果#230のcBN砥石について測定を行った結果を示す。図○スポット径：30×20μｍ

５は、反射光の明るさの測定結果である。横軸は時間経○分解能過を表しており、縦軸の明るさはレーザ変位計から出力：0.02μｍ○応答周波数：20kHz

された電圧値（明るいほど高い）をレコーダに取り込み、

研削砥石摩耗のインライン計測
経過４で明るさが非常に大きくなっているが、この原因
7.5000については今のところ不明である。）時間経過10,11で7.0000はドレス作業を行うことで、測定値が下がって元の値に

明るさ6.5000AVE
max
min

6.00005.5000

近づいている。完全に元の値まで戻らないのは、ドレスが不十分であったか、もしくは砥石性能が同レベルであ5.0000

るが、測定値がばらついたことによる可能性が考えられ4.5000る。これについては、データを増やし評価方法の検討を

4.0000
1

2

3

4

5
6
7
時間経過

8

9

10

11

する予定である。
図６はレーザフォーカス変位計で凹凸測定をし、２次元表示をした結果である。時間経過１から５では、測定

図５．#230砥石の時間経過に伴う明るさ変化

結果にあまり変化が見られないが、ドレス作業を行った
時間経過11では大きな変化が現れている。この様に加工
中の砥石表面の凹凸状態変化が小さいことからも、この砥石に関しては目こぼれ状態ではなく、目つぶれもしくは目づまり状態が起こっているものと推測可能である。
３−２#400cBN砥石に関する測定結果

図７は反射光の明るさ測定を行った結果である。明るさが低下していることから、脱粒状態が発生しレーザの反射光量が減少したものと考えられる。時間経過３以降
明るさが変化しなくなるが、これは、脱粒する砥粒の量と、新たにでてくる砥粒の量が釣り合っているためと考
1)時間経過１における凹凸えられる。時間経過10,11はドレスを行ったときの値だが、２回のドレスにより明るさが元の値に戻っており、こちらは十分なドレス効果が得られているのではないかと考えられる。ただし、測定ばらつきの影響については

明るさ

やはり検討の必要がある。

2)時間経過５における凹凸

1.70001.60001.50001.40001.30001.20001.10001.00000.90000.8000

AVE
max
min

1

2

3

4

5
6
7
時間経過

8

9

10

11

図７．#400砥石の時間経過に伴う明るさ変化
図８は凹凸測定を行った結果である。#400については#230とは異なり、測定値分布が加工の度に変化し、砥石
面全体が次第に低くなっている。これは脱粒が発生する
目こぼれ状態で、加工の進行と共に砥石面も減っているためだと考えられる。
加工状態の良否を判定するため、図９（#400 の図６のグラフに、表面粗さ及び研削抵抗をプロットしたもの）
3)時間経過11における凹凸を示す。加工が進みレーザ変位計による測定値が変化す

図６．時間経過による#230砥石表面の砥粒高さ変化

るに伴い、研削抵抗(Fz )が上昇している。また、表面粗さについても悪くなっている。さらに、ドレスを行った

そのデータを時間で積分した値を表している。時間経過

後の時間経過 10,11 では、明るさ測定の結果と同様に、に伴い、測定値が大きくなる（時間経過４〜９）。これ研削抵抗が元の値まで回復している。これらのことがら

は、目つぶれもしくは目詰まりが発生し、砥石表面で反は、ドレス直後の加工状態が良く、次第に状態が悪くな射される光量が増えたためと考えられる。
（但し、時間り再ドレスによって再び加工状態が良くなることを明る岩手県工業技術センター研究報告
さの測定から確認可能であることを表している。

第７号（２０００）

1)#230cBN の実験：目つぶれ状態ではレーザ光を反射する砥粒が平坦になり、明るさが増大する。
2)#400cBN の実験：目こぼれ状態では脱粒によりレーザ光を反射する砥粒が減少し、明るさも減少する。
3)ドレス作業：目つぶれ・目こぼれいずれの場合も砥粒が理想状態に近づき、明るさが測定開始時の値に近づく。但し、完全に元の明るさに戻らない場合もある。
以上の 1)〜 3 )の結果から、砥石表面で反射される光の明るさ測定により砥石摩耗を検知可能であり、さらに目つぶれ・目こぼれの判別も可能である。ただし、ドレス作業後の測定値が元の値と異なるなど問題点もあることから、測定値の解析方法にまだ改善の余地がある。

1)時間経過１における凹凸４−２砥石表面の凹凸の測定

1)#230cBN の実験：加工の進行に伴う砥石表面高さの変化があまり見られず、脱粒が発生していない。
2)#400cBN の実験：砥石表面高さの変化が顕著に見られることから、脱粒が発生している。
3)ドレス作業：砥石表面高さの変化が大きく、古い砥粒を脱粒させ、新しい砥粒を突き出させている。
いずれの場合にも砥石表面の凹凸状況を２次元表示す
ることが可能である。また、砥石表面高さの分布を比較することで、砥石に脱粒が発生していることが判別可能である。

2)時間経過５における凹凸

５

結

言

２種類の測定方法を用いて、研削砥石摩耗の評価を行った。
５−１

反射光の明るさ測定

三角測量式のレーザ変位計を用いて砥石表面で反射されるレーザ光の明るさを測定し、砥石の状態の変化が判断可能である。目つぶれが発生すると砥粒上で反射される明るさの値が増加し、目こぼれについては明るさの値が減少する。
５−２3)時間経過11における凹凸
図８．時間経過による#400砥石表面の砥粒高さ変化

砥石表面の凹凸の測定

砥石表面の凹凸情報をレーザフォーカス変位計で読み

明るさ・表面粗さ・研削抵抗

とり、グラフ化することが可能である。また高さの分布
状況の変化に着目し、脱粒の発生が判別可能である。

4.00003.50003.0000

どちらの測定法についても、実用化の点でまだ検討のLaser AVE
Fz
Fy
粗さ PV

2.50002.00001.50001.00000.50000.0000

余地があることから、今後も継続して研究を行う。
謝

辞

本研究を実施するにあたり、ご指導・ご助言いただい
1

2

3

4

5 6 7
時間経過

8

9

10 11

図９．研削抵抗及び加工面粗さとた東北大学工学研究課
部機械工学科庄司克雄

教授、岩手大学工学

井山俊郎教授、岩渕明教授に感謝いた

します。

明るさ測定による測定値の相関

文

献1) 井口征士，佐藤宏介：三次元画像計測，㈱昭晃堂
４
４−１

考

察

反射光の明るさの測定

2) 谷尻豊寿：パソコンによる最新画像処理入門，技術評論社

［研究報告］超精密鏡面切削加工技術の確立
堀田昌宏 ，若槻 正明 ，和合
飯村 崇
＊＊

＊＊

健

＊

＊＊＊

，

＊＊

鉄系材料を単結晶ダイヤモンド工具で鏡面切削するため，単結晶ダイヤモンド工具刃先に超音波振動を付加する加工システムを試作し，基礎的な評価実験を行った。その結果，無酸素銅を切削した場合は振動加工が適正に行われていることが確認できた。また，HRC40程度の鉄系材料も同様に切削できる可能性があるが，チッピングも生じるので，加工条件を更に検討する必要があ
ることがわかった。
キーワード：鉄系材料，超精密加工，超音波振動

Study on UltraprecisionMirror Cutting Techique
HOTTA Masahiro,WAKATUKI Masaaki,WAGO Takeshi,
and IIMURA Takashi
We made newworkattachmentwhich gives ultrasonic viberationtotool edge ofmono-crystalline
diamond in order to mirror-cut the iron materials using mono-crystalline diamond, and we performed
basic evalution exprement.As a result, we confirmed that oxygen-free copper was viberation-cutted
withoutfaults.Andwefoundthatironmaterials(40HRC) canbecutanditisnecessarytoexaminethe
workconditions further,becausechippingoccuredintheprocess.
key words ： Materials o f i r o n s y s t e m ,ultraprecisioncutting, ultrasonicviberation
１

緒

本報では，ダイヤモンド工具刃先に超音波振動を付加

言

近年，超精密加工に対する要求は増加しており，特にする加工システム（以下，加工システム）を試作し，そ

ダイヤモンド切削に代表される超精密切削加工は，今後の加工システムの評価と，切削条件変更における加工面の超精密加工技術には欠かせないものとして，多くの研性状に関する基礎的な評価実験を行ったので，その経過究が行われている。しかし，ダイヤモンド切削に代表さについて報告する。

れる超精密切削加工の適用は，銅及びアルミニウムといった軟質金属や一部のプラスチック材料等に限定されて

２

実験方法

おり，金型やゲージ類，しゅう動部品など，需要が高い

図１に試作した加工システムを示す。超音波振動子に

鉄系材料には行われていない。これは通常の切削方式では，圧電型ボルト締めランジュバン型振動子を採用し，鉄系材料の超精密ダイヤモンド切削を行うと，切削熱の工具はホーンの先端にダブルロックナット方式により固影響により工具摩耗が早く進行して，切削が不可能にな定した。但し，工具が重くなると振動系の影響が大きく１）るためである。そのため，鉄系材料の超精密切削を行なることを考慮し，軽くて振動用ホーンへの取付けの容う加工法として，ダイヤモンド工具刃先を超音波域の振易なスローアウェイチップを使用している。振動周波数

動数で切削方向に規則的に振動させ，断続的に切削するは 27kHz のものを使用した。また，事前に非接触変位

超音波振動切削法を検討した。この方法は工具刃先が連計（岩崎通信機社製， ST-3711）を用いて，取付後の工続接触することがない一種の断続切削であるために，切具の振幅を測定したところ，平均振幅ａは約 18.7 ｕｍ，

２）

削熱の低減が期待でき ，工具摩耗が抑えられて，鉄系材料でも安定して切削できるのではないかと考えられる。

振動周波数ｍは 23.2kHz であった。
実験に使用した加工機は空気静圧支持主軸と油静圧案
内テーブルを装備したＣＮＣ２軸超精密鏡面加工機（プ＊

次世代金型製造プロセスに関する研究開発（ベンチャー企業育成型地域コンソーシアム研究開発）

＊＊

電子機械部

＊＊＊

電子機械部（現在

企画情報部）

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

レステック， Nanoform350）で，その切り込み台上に試Ｓ：作した加工システムを固定した。工具は，表１に示すよＳｍ：

横方向の局部山頂の平均間隔（μｍ）
横方向の凸凹の平均間隔（μｍ）

うに単結晶ダイヤモンドチップと単結晶ダイヤモンドバ
イト（単結晶ダイヤモンドをバイトシャンクに溶着させ３たもの）の２種類を使用し，被削材は加工システムの評

３−１

価用として軟質で加工負荷が小さい無酸素銅と鉄系材料

無酸素銅を用いて表２の切削条件で振動切削し，被削であるプレハードン鋼を用いた。評価用測定機器として材の加工面性状（粗さ，すじの有無の確認）がどのよう加工面の粗さ測定には，非接触の光学式表面粗さ測定機に変化するのかを検証した。

（Zygo 社，NewView100 ）を用いた。

実験結果及び考察
システムの評価実験

図２はその場合の主軸回転数に対するＲｙ及びＳｍのなお，鏡面切削の場合，研磨面と同程度の仕上げ面粗結果である。主軸回転数が 1000rpm 以内では送りが変さ（縦方向の最大高さＲｙ）と切削面特有の周期的な微わってもＲｙに変化がないのに対し，1500rpm の場合で小凸凹による虹面抑制が必要であるが，加工面の評価はは送りが小さいとＲｙも小さくなっている。つまり，Ｒ

この虹面によって大きく左右されるため，虹面の定量評

ｙは切削速度が高速になるにつれて送りに対して影響さ

価に横方向のパラメータＳ，Ｓｍ（Ｓ，Ｓｍ：測定長されることを示唆しており，Ｒｙが切削速度ではなく１回内で算出される局部山頂及び凸凹の平均間隔で定義され転当たりの送りに影響されると推測できる。また，横方るパラメータ）も用いて行った。

向の粗さＳに関しては，送り及び回転数を変化させてもなお，本報では，工具刃先を超音波域の振動数で切削変化はない。Ｓｍは，送りが大きいほど大きく，回転数

方向に規則的に振動させ，断続的に切削する超音波振動が大きいと小さくなる結果となった。このことから，主切削法を振動切削と，超音波振動を刃先に与えないで切軸回転数が速い（切削速度が高速である）場合でも，１削する方法を通常切削と呼び，本文中に用いる記号は下

回転当たりの送りが小さければＳｍが小さくなることを記のとおりである。

示しており，振動切削速度（＝２πａｍ）が通常切削速ｓ：

主軸回転数（rpm）

度より速ければ，より効果があらわれると考える。また，ｆ：

送り（ｍｍ／ min）

これらの値は無酸素銅を単結晶ダイヤバイトを用いて通縦方向の最大高さ（μｍ）

常切削した場合よりも大きい値となっている。これは，

Ｒｙ：

振動用
ホーン

被削材

単結晶
ダイヤモン
ドチップ

面
板

締め
ナット

表面粗さRy(μm)

超音波
振動子

f=7.5

2

f=5

1
0

f=2.5

0

500

1000

1500

図１

加工システム概要図
表１

使用工具

工具材種

ノーズ半
径(mm)
単結晶ダイヤモンドチップ 0.8
単結晶ダイヤモンドバイト 1.0
多結晶ダイヤバイト
0.8
表２

Ｓ
ｆ
被削材
工具
切削液

すくい角 逃げ角
(°)
(°)
0
11
0
5
0
5

切削条件

200,500,1000,1500 rpm
2.5，5.0，7.5 mm/min
無酸素銅
単結晶ダイヤモンドチップ
非水切削油

平均間隔Sm(μm)

主軸回転数ｓ(rpm)
100

50
f=7.5
f=5
f=2.5

0

0

500

1000

1500

主軸回転数ｓ(rpm)
無酸素銅,単結晶ダイヤモンドチップ
図２

表２の条件で振動切削した場合の加工面粗さ

超精密鏡面切削加工技術の確立
振動しながら切削しているため，切り込みが一定しない

転当たりの送り量に影響されることが推察できることがこと，バニシ効果によって面が良好となる状態が期待でわかった。

きないこと等が原因として考えられる。
図３に振動切削における加工面の顕微鏡写真を示す。

３−２

プレハードン鋼による加工実験

どちらの加工面も顕微鏡で観察すると，送り 5 μm/rev

通常切削と振動切削について比較検討するため，被削に相当する間隔で送りマークが見られるだけではなく，材を鉄系材料（プレハードン鋼）に選定し，切削液噴霧

工具の超音波振動によって生じた振動マークが切削方向

供給下で切削条件を s=1500rpm ，f=5mm/min に設定し，に垂直な細かい線となって現れている。また，主軸回転

加工面性状（粗さ，すじの有無の確認）への影響を確認

数が遅い場合ほど，加工面には振動マークが細かく現れした。

ていることがわかる。このように送り量が一定である場

図４に切削方法変更による加工面の粗さを示す。切削

合には，主軸回転数が遅い方がより規則正しい断続切削方法を変更した場合，Ｒｙは単結晶ダイヤバイト，単結が行われたと考える。また，円周部と中心部を比べてみ晶ダイヤチップの順で大きいが，Ｓ及びＳｍには差が無ると周辺部の方が加工痕がはっきりしているように見えい。今回設定した加工条件（低速送り及び微小切り込み）る。これは中心部に向かっていく程切削速度が遅くなる

では，良好な加工面は得ることはできなかった。また，

ので，より規則正しく断続切削が行われたためではない

加工終了後に工具刃先を工具顕微鏡で観察したところ，

かと思われる。

どちらの工具にもチッピングが生じているのが観察され

S

Sm

Ry

3

100

2
50

1
0

0
単結晶
ダイヤ
通常切削

単結晶
ダイヤ
振動切削

平均間隔S,Sm(μm)

表面粗さRy(μm)

た。

工具材種及び切削方法
s=1500rpm，f=5mm/min，NAK55a) s=1500rpm,f=7.5mm/min ( =5 μ m / r e v )工具：単結晶ダイヤモンドチップ，
単結晶ダイヤモンドバイト
図４

切削方法変更による加工面粗さ

図５は単結晶ダイヤモンドを用いて切削した場合の振動切削と通常切削における加工面の顕微鏡写真を示す。
振動切削面には，工具の超音波振動によって生じた振動
マークが規則的に分布し，この振動マークを横線として，送り 5 μ m/rev を縦線とするあみだ模様仕上面を呈し，斜めから見ると，美しい七色の虹面模様が見える。この加工面は，無酸素銅を振動切削した場合の加工面と同じb ) s=500rpm,f=2.5mm/min ( =5 μ m / r e v )様相を呈しているため，正常な切削が行われたものと考

単結晶ダイヤモンドチップ，無酸素銅える。また，通常切削面は斜めから見ると振動切削面と

図３

振動切削における加工面の顕微鏡写真（×50）

同様に虹面模様が見える。しかし，その面は送り量に相当する間隔で送りマークが確認できるが，むしれ等が観察され，正常な切削ができなかったものと考える。以上，以上のことから，超音波振動を付加した加工システム

振動切削と通常切削を比較検討した結果，粗さの数値かの動作が確認できたこと，振動切削における切削条件（主ら判断すると良好な切削がどちらも行われなかった。し

軸回転数，送り）において，Ｒｙは切削速度よりも１回

かし，加工面を比較すると，振動切削の方が均一に切削岩手県工業技術センター研究報告
されており，振動切削の方が加工システムの改良，最適加工条件によって均一に粗さを軽減できる可能性が残されていると考える。

第７号（２０００）４

結言

鉄系材料を単結晶ダイヤモンド工具で鏡面切削することを目的として，単結晶ダイヤモンド工具刃先に超音波振動を付加する加工システムを試作し，基礎的な評価実験を行ったところ，以下のことがわかった。
・無酸素銅を切削した場合は振動加工が適正に行われていることを確認した。
・HRC40 程度の鉄系材料も同様に切削できる可能性があることがわかった。
５

今後の課題

試作した加工システムを用いて今回切削実験を行ったが，加工システムの改良，切削条件の再検討等まだまだ検討することがあることがわかった。今後はそれらの点について，順次対応していきたいと考える。

a)振動切削本研究はベンチャー企業育成型地域コンソーシアム研
究開発「次世代金型製造プロセスに関する研究開発」事
業の一環で実施したものである。
本研究を実施するに当たり，助言をいただきました岩手大学工学部水野雅裕助教授に感謝いたします。
文献1)森脇俊道他：超精密生産技術体系第２巻実用技術，
フジテクノシステム，901(1994)
2)隅部淳一郎：精密加工振動切削−基礎と応用−，
実教出版，49(1979)ｂ）通常切削
s=1500rpm,f=5mm/min,NAK55
工具：単結晶ダイヤモンドチップ，
単結晶ダイヤモンドバイト
図５

振動切削と通常切削における加工面の顕微鏡写真（×20）

［研究報告］2次元と3次元CAD／CAMによる直彫り加工での性能比較＊

和合 健 、若槻 正明＊＊＊、堀田 昌宏＊＊＊
飯村 崇＊＊＊、南幅 留男＊＊＊＊＊

2次元と3次元ＣＡＤ／ＣＡＭの両者を使用して、実際に作図からＮＣデータ生成を経て直彫り加工を行い、性能比較を行った。その結果、２次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは操作性が容易な上に高度な2.5次元形状まで対応出来、且つＮＣデータ容量が小さい、一方3次元ＣＡＤ／ＣＡＭは三次元
自由曲面形状に対応するには必要不可欠であり、高速ミーリング加工に適したツールパス生成が出来るなど、両者の優位点が解った。
キーワード：2次元ＣＡＤ／ＣＡＭ、3次元ＣＡＤ／ＣＡＭ、性能比較、直彫り加工

Comparison between Performance of 2 Dimensions
and 3 Dimensions CAD/CAM at Direct Milling Process
WAGO Takeshi,WAKATUKI Masaaki,HOTTA Masahiro
IIMURA Takashi and MINAMIHABA Tomeo
We compare between the performance of 2 dimensions and 3 dimensions CAD/CAM
through drawing the model and generating NC-data and cutting experiment at direct
milling process. As a result, we found each has advantage point that 2 dimensions
CAD/CAM has advantage of easy operating and covering complicated model of 2.5
dimensions and moreover NC-data capacity is too small, while 3 dimensions CAD/CAM isnecessary to design freecurvedsurfacemodelof3dimensions,and it is possibletogenerate
tool passgoodforhighspeedmilling.
key words : 2 d i m e n s i o n s C A D ／ C A M , 3 d i m e n s i o n s C A D／ C A M,comparison o f p e r f o r m a n c e , d i r e c t m i l l i n g p r o c e s s
１

緒に作図からＮＣデータ生成経て直彫り加工を行い、それ言

高硬度材での直彫り加工や高速ミーリング加工の推進

ぞれの適用性の明確化を目的に性能比較を行った。

ではハードの性能が大きく寄与する。ハードとしては、
高速マシニングセンタ、ＣＡＤ／ＣＡＭ、高機能エンド
ミル、高精度ツーリングなどがある。特にＣＡＤ／ＣＡ

２
２−１

実験方法
実験装置

Ｍはハイエンド、ミドルレンジ及びローエンド等の性能

表１にマシニングセンタ（以下ＭＣ）の主な仕様、表区分とデザイン、金型製作及び機能設計等の用途区分等

２にＣＡＤ／ＣＡＭの主な仕様を示す。ＭＣはスピンド種類が多い。また、国内外メーカから多くの製品が出さ

ル回転数が最大 20000rpm の高速回転仕様で小径エンれているが、実際の機能及び性能についてはカタログ説

ドミルの使用及び高速ミーリング加工に対応可能であ明だけでは判らず、導入してからそのＣＡＤ／ＣＡＭのり、位置決め精度が±2.0μｍ以下と仕上げ加工を含め機能及び性能を把握するのが現状である。ここでは、安た高精度加工ができる。ＣＡＤ／ＣＡＭは主に金型製作

価で県内企業にも多く導入されている 2 次元ＣＡＤ／を対象に設計されているミドルレンジの2次元及び3次元

ＣＡＭとコンピュータ性能の向上から急速に普及し始め

ＣＡＤ／ＣＡＭで、簡易な2次元加工から自由曲面を有ている 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭの両者を使用して、実際する高度な3次元モデリング及び加工ができる。

＊

次世代金型製造プロセスに関する研究開発（ベンチャー企業育成型地域コンソーシアム研究開発事業）＊＊

電子機械部（現在

＊＊＊

電子機械部

企画情報部）

岩手県工業技術センター研究報告
また、ＯＳがWindows NTのパソコンベース、強化されたデータコンバータ機能などの特徴を有する。

第７号（２０００）

ソリッドモデルの２通りの方法があり製品形状により使い分ける。モデリング後のＣＡＭ操作はほとんど 2 次
元ＣＡＤ／ＣＡＭと同様に加工曲面（ＤＳ）と回避曲面

表１（ＣＳ）を指定してＮＣデータを生成する。以上についＭＣの主な仕様型式
VS3A（三井精機）
立／横形の形式 立形ﾏｼﾆﾝｸﾞｾﾝﾀ
ｽﾋﾟﾝﾄﾞﾙ回転
20000rpm(MAX)
送り速度4000mm/min(MAX)
主軸ﾓｰﾀ
ｽﾋﾟﾝﾄﾞﾙ一体型高周波ﾓｰﾀ
位置決め精度±2.0μｍ以下てまとめると、2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは簡易な 2 次元形状においてはＣＡＤからＣＡＭまで容易で、立体形状においても三面展開図で定義できる形状であれば十分な
ＣＡＭ機能を発揮するが、三次元自由曲面には対応できない。一方、3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭではモデリング作業
において面倒さはあるものの、三次元的な複雑形状をＣ

表２

ＣＡＤ／ＣＡＭの主な仕様

型式
ＭＳ−２０（三菱電機）
2次元／3次元別 2次元及び3次元CAD／CAM
PC／EWS別PC（パソコン）ＯＳ
Windows NT
カーネル
ACIS
主な機能
2次元ＣＡＤ
穴あけ、2次元ＣＡＭ
2.5次元ＣＡＭ
曲面ＣＡＭ（2.8次元CAM）
3次元ＣＡＤ／ＣＡＭ
IGES、DXF他ﾃﾞｰﾀｺﾝﾊﾞｰﾀ

ＲＴ上に構築できるため形状確認２）及び三次元自由曲面など 2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは対応不可の場合でその威力を発揮する。
ＣＡＤ部

三角法による三面展開図の作図

ＣＡＭ部

三面展開図を投影コマンドにより上面、側面等の視点を合わせる
抽出コマンドにより立体形状を創製

ガイドカーブ（GC）とフィギアカーブ（FC）を指定

２−２

実験方法

領域・島加工と曲面・島加工及び池加工の３通りの場

加工形状（DS）を指定

合について作図からＮＣデータ作成及び加工まで行い、生成編集コマンドにより加工工程表を作成

2 次元と 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭの性能比較を行った。また、2 次元と 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭにおいて領域・島加

データ生成コマンドによりＮＣデータを生成

工での加工精度を求めるため、被削材を同一の十字形状に加工して形状測定を行った。被削材はＮＡＫ５５（硬切削シミュレーション機能により切削状況を確認

度 HRC43）、エンドミルは６枚刃（Ti ，Al ）N コーテ

ＭＣにＮＣデータを転送し、加工開始

ィングで工具径はΦ 6 ｍｍ、クーラントはエアーブロ
ーとした。評価方法は、三次元測定機による断面形状評

図１

2次元ＣＡＤ／ＣＡＭの操作の流れ

価プログラム（KUM ）を用いて設計値と加工後の実測値の差を誤差とした。
三角法による三面展開図の作図

ＣＡＤ部

３

三面展開図を投影コマンドにより上面、側面等の視点を合わせる

実験結果及び考察

表３に 2 次元と 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭの性能比較結果を示し、以下においてそれぞれの項目に分けて考察す
る。
３−１

ＣＡＤ／ＣＡＭの操作手順について

１）

サーフェースモデル

４境界面等の各コマンドを使用して面を張る

ソリッド
モデル
基準面からボス等のコマンドを使用してソリッド化する

すべての面を接合してソリッド化する

和、差を使用し形状を作り出す

モデリングの完成

図１に 2 次元、図２に 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭのＣＡ
Ｄによる作図からＣＡＭによるＮＣデータ生成過程の操抽出コマンドにより立体形状を創製

ＣＡＭ部

加工曲面（DS）を指定

作手順を示す。図１に示すとおり、２次元ＣＡＤ／ＣＡ

回避曲面（CS）を指定

ＭにおけるＣＡＤは通常の三角法による三面展開図を平生成編集コマンドにより加工工程表を作成

面上に製図する作業となる。ＣＡＭでは、三面展開図をデータ生成コマンドによりＮＣデータを生成

アイソメ視点の線描画による立体形状に抽出し、ガイド

切削シミュレーション機能により切削状況を確認

カーブ（ＧＣ）、フィギアカーブ（ＦＣ）、加工形状（ＤＭＣにＮＣデータを転送し、加工開始

Ｓ）を指示する。一方、3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭではＣＡ
Ｄの操作に 3 次元形状モデリング作業が必要になり作業労力は 2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭより多くなる。3 次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭのモデリング方法はサーフェースモデル、

図２

3次元ＣＡＤ／ＣＡＭの操作の流れ

2 次 元 と 3 次元 CAD ／ CAM による直彫り加工での性能比較
表３

2次元と3次元ＣＡＤ／ＣＡＭの性能比較結果

2次元ＣＡＤ／ＣＡＭ
3次元ＣＡＤ／ＣＡＭ
NC生成 加工時 加工距離 工具摩耗
工具NC生成 加工時 加工距離 工具摩耗
時間
間
（mm）
VB(mm)時間
間（mm）
VB(mm)（sec） （min）（sec） （min）
領域、島 荒加工 NAK55 6枚刃ﾌﾗｯﾄ43
65 135528
0.027 6枚刃ﾌﾗｯﾄ
578
100
91179
0.022
曲面、島 荒加工 NAK55 6枚刃ﾌﾗｯﾄ
40
25
59833
0.015 6枚刃ﾌﾗｯﾄ
593
27
66627
0.013
中荒加工
4枚刃ﾌﾗｯﾄ
54
27716
0.023 同一工具
14
46414
‑
仕上加工
2枚刃ﾎﾞｰﾙ
75
38701
0.050 2枚刃ﾎﾞｰﾙ
63
31577
0.041
曲面、池 荒加工 焼入 4枚刃ﾌﾗｯﾄ
23
14436429 過大摩耗 4枚刃ﾌﾗｯﾄ
216
5112787 過大摩耗‑
SKD61 ‑‑‑‑
4枚刃ﾌﾗｯﾄ
63
12686
0.026
仕上加工
2枚刃ﾎﾞｰﾙ
71
36631
0.049 2枚刃ﾎﾞｰﾙ
60
29909
0.064
・使用機械
ＭＣ：ＶＳ３Ａ（三井精機）、CAD／CAM：ＭＳ−２０（三菱電機）
・工具材種
母材：超硬、コーティング：(Ti、Al)N
・工具径
Φ6（mm）
・切削条件は適宜設定
ｸｰﾗﾝﾄ：ｴｱｰﾌﾞﾛｰ
・被削材の硬度
NAK55：HRC43、焼入SKD61：HRC50
・被削材の大きさ
100×100×60（mm）
・工具摩耗VBは加工終了後の値
形状

３−２

工程

被削材

工具

ＮＣデータ生成について

ＮＣ生成時間において 2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは 40
秒程度に対して、3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは 10 分程度

切込みとなった。ここでは工具を 6 枚刃から 4 枚刃に工具交換して低送り速度として対処したことから加工能率が低下した。

を要した。これは、3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは形状認識
で各等高線でのＣＬ生成が必要になるためと思われる。
さらに、NC 生成時間の要因として形状トレランスの設定が大きく影響しており、形状トレランスを 0.01（mm）とした場合では曲面・島形状で 1 時間 30 分の NC 生成

過大切込み部

時間を要した。形状トレランスとは、点群と点群の直線補間距離のことで精度を有する形状では形状トレランスを小さく設定する必要があり３）、NC データ容量が大きくなる。ここでは、形状トレランス 0.01（mm）時において 3.8（ MB）のデータ容量となり、3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭではＭＣメモリ運転では対応出来ず、サーバからのＤＮＣ運転が必要となる。一方、2 次元ＣＡＤ／ＣＡ

図３

過大切込みの説明図

Ｍでは 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭと同様の形状においてデータ容量は 179（ KB ）となりＭＣメモリ運転で対応可
能である。

３−４

工具摩耗について工具摩耗については 2 次元と 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭ
で大きな差は現れ無かった。両者とも領域・島加工及び３−３

加工能率について

曲面・島加工では被削材の硬度が HRC50 以下であるた

領域・島・荒加工において 2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでめ切削終了時の工具摩耗は小さく、工具寿命に達していは加工時間が 65 （min ）に対して 3 次元ＣＡＤ／ＣＡない。しかし、曲面・池加工ではエンドミルに働く負荷

Ｍでは 100（ min ）を要した。これは、3 次元ＣＡＤ／が大きく、荒加工では過大摩耗となり工具寿命に達してＣＡＭではコーナ隅部で送り速度が低速化されることがいた。このことから島加工において側面切削を適用する

影響しており、加工精度は向上するが加工能率では悪くのと同様に、池加工でも側面切削を上手に適用する方策

なる結果となった。一方、曲面・島・中荒加工において 3が必要になる。

次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは加工時間が 14 （min）に対して 2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは 54 （min）を要した。こ

３−５

加工精度についてれに関する説明図を図３に示す。高硬度材のミーリング

図４に 2 次元、図５に 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでの加加工の要点として、一定の半径小切込みにより側面切削

工形状、表４に誤差値を示す。図４、図５の説明として、で加工することが必要となる。3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭで十字形状の中央の線が設計値で、内側外側の線は公差±

は荒加工、中荒加工、仕上げ加工が同一モデルから生成

0.1ｍｍ、太線は加工結果を示している。法線は設計値されるため各工程の連携がとれる。一方、2 次元ＣＡＤと測定値の一致点を求めるための補助線である。図４で／ＣＡＭでは荒加工は領域ＣＡＭ、中荒加工及び仕上げ

はコーナの隅部で誤差が大きくなっており、これは一定

加工は 2.5 次元ＣＡＭと分離されるため荒加工から中荒の送り速度でエンドミルに送りをかけているためコーナ加工への連携が適正に行われず、三日月状の過大な半径

隅部ではエンドミルに働く負荷が大きくなりエンドミル岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）のたわみにより誤差が大きくなったと思われる。一方、
図５では図４に反してコーナ隅部で誤差小さく、直線部と同等の形状で測定されている。切削時の観察ではコー
ナ隅部でエンドミルの送り速度が低下し、直線部より低

表４

形状誤差

（単位：ｍｍ）
名称
上限誤差 下限誤差
誤差
2次元CAD／CAM
0.685 ‑0.087
0.772
3次元CAD／CAM
0.190 ‑0.065
0.256

い速度で切削している様子が観察された。3次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは負荷の大きい加工形状では意識的に切削時の負荷を軽減する制御になっているものと推測される。
表５に曲面・島加工での加工面粗さを示す。 2 次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭでは平均のＲｙ 3.1 μｍ、3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭでは平均のＲｙ 22.8 μｍと 2 次元ＣＡＤ／ＣＡ
Ｍの方が良好な結果となっている。3 次元ＣＡＤ／ＣＡ

表５

曲面・島加工での加工面粗さ

粗さパラメータ：Ｒｙ（単位：μｍ）
名称
１回目 ２回目 ３回目 平均値
2次元CAD／CAM
2.9
3.1
3.4
3.1
3次元CAD／CAM
21.2
29.6
17.7 22.8
・2枚刃（Ti,Al）Nボールエンドミル使用・被削材：ＮＡＫ５５（硬度HRC43）

Ｍでは点群による加工となるため、良好な加工面粗さを得るには形状トレランスをさらに小さく設定する必要が

４

結

語

直彫り加工を通じて 2 次元と 3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭある。

の性能比較を行い、両者個々の有効性が把握できたので
以下にまとめる。
・2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭは、作図からＮＣデータ生成までの手順が容易で且つ、2 次元形状及び三面展開図に表せる 2.5 次元形状までの広範囲における高度なＣＡ
Ｍ機能を有する。さらに、ＮＣデータ生成時間が短い
点、ＮＣデータ容量が小さい点などは段取り時間の短
縮及びＤＮＣ運転不要に貢献し、小回り性が重視される用途に適している。
・3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭは、三次元自由曲面形状でのモデリング及びＮＣデータ生成では必要不可欠となる。
また、コーナ隅部での低送り速度化、同一モデルによる荒加工、中荒加工、仕上げ加工のＣＬ生成から適切
図４2次元ＣＡＤ／ＣＡＭによる加工形状

なツールパス生成など高速ミーリング加工に適した機能性を有する。
・以上から、2 次元ＣＡＤ／ＣＡＭの手軽さ、3 次元Ｃ
ＡＤ／ＣＡＭの機能性などそれぞれの優位点があることから、ユーザは使用目的により使い分けることが必要と思われる。
文献1)三菱電機メカトロニクスソフトウエア（株）：三菱金型生産支援システムＭＳ−２０ 2.5 軸加工編，3 次
元ＣＡＤ編他（ 1998）
2)有泉

徹：3 次元ＣＡＤ／ＣＡＭによる設計の改革

術，日刊工業新聞社（1996）3)鈴木裕：3 次元ＣＡＭのメリットと活用ポイント，

ＣＡＤ攻略マガジン 12 月臨時増刊号 P36 〜 P49，日図５

3次元ＣＡＤ／ＣＡＭによる加工形状

刊工業新聞社（ 1999）

視覚的ロボット動作プログラミングによる操作性の向上［研究報告］

視覚的ロボット動作プログラミングによる操作性の向上＊
長谷川

辰雄＊＊、南幅留男＊＊

電子機器・機械部品の設計現場では３次元ＣＡＤが急速に浸透し始めている。その理由は設計段階で問題点を抽出できるためと言われている。この３次元ＣＡＤを利用したロボットシミュレータ
は、従来の煩雑なロボット動作のティーチング（教示）作業を容易化した。しかし、３次元ＣＡＤの操作が困難であるため、特定の人しか使えないという問題が深刻化している。本報告書では、高額で操作習得に時間を要する従来のロボットシミュレータに対して、必要な最小限の機能に限定することで低価格化し、コンピュータのヒューマンインターフェイスを活用することで操作性を向上した内容について述べる。動作教示には、音声入力や力感覚による操作を可能とした特徴がある。
キーワード：視覚的，コンピュータグラフィックス，低コスト

Visible motion programming of carrier robot for human interface.
HASEGAWA Tatsuo and MINAMIHABA Tomeo
Recently, 3D-CAD is rapidly used in the design field of electronic equipment and machinepart. It is known that 3D-CAD can extract the problem in the early design phase. In additon to thisreason, it can be seen that the 3D-CAD facilitated the complicated design task in conventional
technique. However, the problem exists that it’s too expensive, and only the expert user can use it.
We suggest the minimum CAD which limited function, not the multifunctional CAD which requires the time for the use. We developed the software that trajectory control is possible withcomputer graphics. This software has features of voice input and kinesthetic sense, network
remote manipulation, and real robot drive.
key words: visible, computer graphics, low cost
１ 緒
言
製造ラインに使われるロボットや半導体搬送ロボッ
トの位置決め制御は，ティーチングボックス( 教示装置)を用いて，
実際に動作させながら位置の順序を決定する．このとき，実ロボットは低速で動作するため，動作軌跡を設定するには多大の時間を要する．また，位置決めの設定方法にも熟練を必要とする．メーカごとに異なる操作方法は，操作者に負担となっている．一方，ＣＧを用いたロボットの位置決め制御は，オフラ
イン・ティーチングとして提案されているが、そのＣＧの作成に時間やコストがかかることが問題となっている．本研究では，これらの問題を解決するために，コンピュータ・グラフィックス（ＣＧ）を用いた視覚的に分かりやすい操作方法で位置決めが直感的に可能なソフトウェアを開発した．また，音声指示による操作
や，力感覚による操作，ネットワークによる遠隔操作，
ステレオ立体表示の機能により操作性を向上した．Ｃ
Ｇ作成に時間を要する問題では，数値入力のみで簡易的に作成することで作成時間を短縮化する手法を提案した．これはロボットアームの幾何形状を線画で描画するために高速にＣＧを作成することが可能となる．
しかし，実際の幾何形状とは異なるため干渉チェックはできないという問題点を抱えている．開発した視覚的ロボット動作プログラミング・システムはティーチ
ングの高速化を目的としているため，それ以外の機能をできるだけ削除し，シンプルな機能構成となるように設計した．
２ 実験方法
２−１ ロボットモデル
ロボットを数学モデルで記述すると，通常の３次元空間の(x, y, z)座標に対して，アームの縮尺 w を考慮した(wx, wy, wz, w)で表現され，ベクトル v は式１で表される．
v = [ x , y , z, w]T T は転置............ 式１

３次元空間における座標系の位置と姿勢は，( x , y , z )方向の単位ベクトル (i , j , k ) を用いて式２のように表現する．ここで，縮尺を等倍とするために w を１とする．
i x

i
T =y
i z

 0

jx

kx

jy
jz

ky
kz

0

0

ox 

oy 
oz 

1  .......... 式２

ただし，o = [ox , oy , oz ,1]t は基準となる原点を表す．

＊インターネットを利用した低コストの遠隔制御機械システムの開発（第３報）（基盤的先導的技術研究推進事業）＊＊電子機械部

岩手県工業技術センター報告
この 4×4行列を用いると，例えばＺ軸を回転軸として点p[x,y,z,1]T が角度θだけ回転してp [x ,y ,z ,1]T になった場合を考えるとその変換は式４で表現される．
 x′  cos θ y ′  sin θp′ =   = 
 z′   0
  
 1   0

− sinθ
cos θ
00

0 0  x 
0 0  y ......... 式４
1 0  z  
0 1  1 

これをグラフィック記述言語の OpenGL で記述すると
p =glRotatef(angle, 0, 0, 1)となる．

第７号（２０００）

各回転軸の変換にローカル座標系を用い，先端位置（ハンド部分）の計算にワールド座標系を用いている．回転変換を容易にする目的で，対象となるアームをいったん原点に平行移動してから回転させ，また元の場所へ平行移動で戻す処理を行った．この処理について軸 J2の回転変換を例にとって説明する．Arm1 の回転軸のベクトル座標を(a,b,c)とすると，原点の平行移動行列T0 ，軸J2回りの回
転行列 RJ2 ，元位置への平行移動T1 は式６で定義できる．
1
0
T0 = 
0

0

0
1
0
0

0 −a 
 cosθ 2
0 − b
sinθ 2
RJ 2 = 
 0

1 −c


 0
0 1 

−sin θ 2cosθ 2
0
0

0 0
1

0
0 0
T =
1 0  1 0
0 1 
0

0
1
0
0

0
0
1
0

a
b
c

1

........ 式６

Arm1 の位置ベクトル A 1 は T 0 R J2 T1 A1 で求まる．これをOpenGL で記述すると次のようになる．
glTranslatef(‑a,‑b,‑c);glRotatef(θ ,0,0,1);
glTranslatef(a,b,c);
同様にして各軸の回転が記述できる．
図１ ロボットの回転軸
図１はロボットの各回転軸を示す．絶対座標系（ワールド座標系）でロボットのリンク機構を実現する場合，軸 J1を角度θ 1 回転する行列を T1 とし，軸 J2 を角度θ 2 回転する行列をT2 とすると，Arm1の先端位置ｐはT1 T2 ｐで求めることができる．このとき，はじめにT2 ｐを計算し，その結果をT1 で変換する必要がある．この場合の注意点は，実際の動作の逆順に変換をしなければならないことである．具体的にArm1の位置ベクトル A1 は T2 変換→T1 変換の順で計算を行う．これは，それぞれの変換行列が絶対座標系に対して作用することに起因する．これを関数で表すと式５の合成関数で記述することができる．A r m 0 とArm1 の位置ベクトルを A1 ,A2 とすると
A1 = f (θ1)

A2 = g( A1,θ 2 )２−２ 構造体とリンク構造
ロボットの先端位置座標を順番に記憶させるために，構造体とリストアルゴリズム 2) を用いた．図２に構造体とリスト構造に示す．構造体とは複数のデータをグループ化する手法であり，リストアルゴリズムは連続する
データの編集（挿入，削除）を効率よく行う手法である．
図２の順番１は開始点の構造体を示しており，座標，回転軸，ポインタなどのデータから構成される．リストアルゴ
リズムは，次に続くデータの接続関係を示すポインタを定義し，そのポインタを順番に検索する手法である．本開発では，「行き」と「帰り」の検索を可能とするために，前後のポインタを定義する双方向リスト構造を用いた．このリスト構造を順番にたどっていくことでアニメーショ
ン表示を実現した．

g ο f = g ( f (θ1),θ 2 ) ......．式５
このように絶対座標における座標計算は，ロボットを構成するアームの数が増えるほど先端位置の計算が複雑になり計算量が増える 1) ．これに対して，座標系自体を回転することでリンク機構の回転変換を順序化したものがローカル座標系である．回転対象となるアームとその座標系を一緒に回転するため，各アームの姿勢は，実際に駆動する順番に回転行列を掛けることで求めることができる．このようにローカル座標系はシーケンシャル（動作順）に指定できるため，プログラミングが簡単化できる．
しかし，各軸ごとに異なる座標系を持ち，回転するたびに座標系が変化するため，例えば，先端位置の移動距離などの絶対的な位置の把握ができない．ローカル座標はワールド座標に対する変換行列 w L で定義されるため，その逆行列(w L)‑1 を求めることでローカル座標をワールド座標へ変換し，絶対位置を取得することができる．本開発では

図２構造体とリスト構造

視覚的ロボット動作プログラミングによる操作性の向上
先端位置（ハンド部分）の計算にワールド座標を利用する
ことは前に述べたが，多関節ロボットのようにアーム数が増えると計算量が増える問題がある．そこで，本研究では，先端座標を行列の積で求めるのではなく，対象の３次
元幾何データを平面へ投影する投影行列とその逆行列で３次元座標と平面座標の相互変換によって先端位置を把握している．
２−３ ＣＧプログラミング
ロボットシミュレータを作る場合，各関節ごとに動きが設定できなければならない．グラフィックを記述する
OpenGL 言語 3) では，各関節の回転を行列スタックという機能で実現する．スタックとは，積み重ねたデータの最上段に対して処理を行う構造である．積み重ねる処理を「プッシュ」，データを取る処理を「ポップ」と呼び，OpenGL
ではglPushMatrix(void)とglPopMatrix(void)で記述する．
ここで問題になるのは，行列の積で変換した後の先端座標の取得である．OpenGL では各回転軸をマウスやキー
ボードで対話的に操作し，表示が終了するとそれまでの
行列スタックは破棄される．変換行列スタックが無ければ，先端座標を取得することはできない．そこで，本研究では，描画に関する全ての情報を表示せずに，プログラムで取得する フィードバック機能 を用いた．この機能によって，変換行列スタックごとに先端座標を配列へ保存することができる．この配列には先端位置を判別するための情報（トークン）を同時に保存できるため，プログラ
ムから先端位置の検索が容易となる．この一連の操作をOpenGL で記述すると以下のようになり，gluUnProject関数でワールド座標(wx,wy,wz)を求めることができる．
glFeedbackBuffer(1024,GL̲3D̲COLOR);
glRenderMode(GL̲FEEDBACK);
glRotatef(θ ,0,0,1);
glRenderMode(GL̲RENDER);
Find̲xyz̲by̲Token(GL̲POINT̲TOKEN);
glGetDoublev(GL̲PROJECTION̲MATRIX, Pmat);glGetDoublev(GL̲MODELVIEW̲MATRIX, Mmat);glGetIntegerv(GL̲VIEWPORT, Vport);
gluUnProject(x,y,z,Mmat,Pmat,Vport,&wx,&wy,&wz);

図３

視覚的動作教示

２−４ 音声入力と力感覚伝達
音声入力はIBM社製のソフトウェアViaVoiceSDKで開発を行った．日本語音声入力の仕様を以下に示す．
・任意の発音定義により自由に言葉の設定が可能
・数値の認識により角度値を指 定可能
・回転軸ごとに音声指 示を行う
ここでの問題は，ViaVoiceSDK がVisualC++を用いたウィ
ンドウアプリケーションを前提としたプログラムであり，OpenGL のウィンドウシステムと異なっている点である．
OpenGLのウィンドウシステムはauxライブラリを使用しており，ViaVoiceSDKで必要とするウィンドウハンドルを取得することができない．そこで，本研究ではViaVoiceSDK
用にダミーウィンドウを作成してウィンドウハンドルを取得する工夫をした．一方，力感覚伝達のシステム開発ではMicrosoft社製のForceFeedBackProというジョイスティ
ックを使用した．DCサーボモーターが2個内蔵されており,X軸,Y軸を別々に駆動することで力を伝達する仕組みであり，1 秒間に500回の頻度でモーターの力を制御している．コントロールプログラムは ForceFeedback API5.0と呼ばれるライブラリを用いた．具体的にはDirectInput関数で，初期化および力感覚パラメータを構造体を使って設定した．500Hz で駆動する力伝達プログラムの作成は，実行時間を保証するリアルタイム技術必要となり非常に困難である．本開発では普及 OS である Windows を採用したためリアルタイム処理ができなかった．OS が処理時間を自動決定するが，簡易的に力伝達を使用する場合は十分目的を達成する．本開発では，ロボットの動作範囲を超えると手に振動を与える機能として実現した．
３ 実験結果図３はＣＧによってロボットの動作を視覚的に教示した結果である．球形は先端位置を表し，教示の順番に自動採番され，ハンドの開閉も教示することができた．入力方法の実験ではマウス，キーボード，音声の組み合わせで教示を行うことができた．力感覚伝達の実験では，動作範囲を越える指示を与えたときに，手に振動を伝えることができた．教示結果を確認するために，教示順のアニメー

図４

実ロボットとロボットシミュレータ

岩手県工業技術センター報告
ション表示を行うことができた．これによって，双方向リ
ストアルゴリズムの確証ができた．図４は本研究で使用したロボットの三菱電機社製のムーブマスター E X とロ
ボットシミュレータの外観を示している．ムーブマス
ターEXはシリアル通信によるコマンドプログラミングが可能であるため，簡単な指定で実ロボットを動作させることができる．このコマンドをプログラムで参照可能なテーブルとして作成し，OpenGL で作成した動作情報をパラメータとして，実ロボットの動作コマンド列を自動生成している．図３の視覚的動作教示をの結果をもとに，実ロボットは教示された通りの動作を実行した．
４ 考察
ロボットモデルは手作業で作成しなければならず，ロ
ボットの幾何形状の作成に多大の時間を要した．また，実用化のためには周辺設備のモデル化が必要となりさらに時間を要する．この幾何形状の作成時間を短縮するために，ロボットモデルの単純化を提案した（特願 2000‑
23067）．図５にロボットモデルの簡易化の仕組みを示
す．ロボットを構成する最小単位をアームの長さと回転軸で定義する．これを単位アームと呼び線画で描画する
し，順番に接続してロボットモデルを構築する．単位
アームの操作には，入力装置（マウス，キーボード，音
声入力，力感覚ジョイスティック）を自由に割り当てることができる．周辺モデルも同様に立方体で簡略表現す
る．このとき，周辺モデルの座標はロボットの基準座標（ロボット原点）からの距離を座標値(x,y,z)与える．ロ
ボットモデルは作業スペースに複数台設置し，連携動作第７号（２０００）を教示することができる．図６は複数ロボットの連携教示の概要図である．連携教示をシミュレーションするために，双方向リンク構造体にシーケンサ命令が記述できるポインタの追加を検討している．また，制御点に対してラダー図記述ができるように検討している．
５ 結論
開発したロボットモデルの動作を実証することができた．この結果，ロボットモデル作成の時間短縮方法について提案できた．コンピュータグラフィックスを利用して視覚的に設計・製造を支援することは，今後，急速に進展していくと考えられる．しかし，本来解決したい問
題は，高機能なＣＡＤでなくても対策可能と考える．本研究で提案する簡略化手法は，低コストでロボット教示の作業効率を向上することが可能である．また，ロボット以外にも，加工装置や計測機器などの制御・管理にも応用化が可能である．
文献1) 長谷川辰雄 , 多田三郎:インターネットを利用した
低コストの遠隔制御機械システム , 工技セ報告 5
pp.20‑21, 1998
2) 近藤嘉雪:アルゴリズムとデータ構造 , ソフトバン
ク ,19923) Jackie Neider, Tom Davis, Mason Woo: OpenGL
Proguramming Guide, アジソンウェスレイ ,1996

モデル化は手作業のため多大の時間を要する

最小単位をアームの長さと回転軸とし，線画で表現する

単位アームを組み合わせる

周辺モデルも同様に立方体で簡略表現する

図５

モデル作成の簡略化

図６

複数ロボットの連携教示シミュレーション

［研究報告］ウルシ材 の利用活用
浪崎

安治 、高橋 民雄 、有賀
小田島 勇
＊

＊

康弘

＊

＊＊

岩手県のウルシ液生産量は日本一である。ウルシ液を掻き取ったウルシの木は廃棄焼却処分されている。そこで、資源の有効利用の観点から、我々は未利用材であるウルシ材の材質試験をおこなった。その結果、ウルシ材は木製品に充分利用可能であることがわかった。
キーワード：ウルシ材、未利用材、利用活用

The Effective Utilization of Rhus verniciflua Stokes
NAMIZAKI Yasuji, TAKAHASHI Tamio, ARUGA Yasuhiro
and ODASHIMA Isamu
Iwate Pref. is a production amount top of Japan of the Raw lacquer( R h u s verniciflus
Stokes 1 〜 2 )).Urushi( Rhus verniciflus Stokes) trees sapped out have been incinerated.

So, intermsof effective utilizationoftheresource,weexperimentedonthepropertyof theUrushi
wood as an unused wood. As the result, We confirmed that Urushi wood can be usedavailableformakingwoodproducts.
key words :Rhus verniciflus Stokes ,unused wood , e f f e c t i v e u t i l i z a t i o n
１緒

言

効利用の観点からウルシ材を木材として有効活用するた

岩手県は生漆の生産量約1.5tと日本一である。ウルシ

めの基礎的資料を得ることを目的とし、ウルシ材の人工の樹液はウルシの木の外傷をふさぐ駆体保持機能と考え

乾燥スケジュールの確立ならびに材質の評価を行った。

られているが、ウルシの木はゴムの木と同様樹液を取るだけのものと考えられてきた。明治以降、ウルシの木は

２

ウルシノキの活用

漆掻き職人によって殺し掻き法という技法でできるだけウルシの木はウルシ（Sumac）科に属しておおよそ70

多くウルシを採取し、一年の間にウルシの木を殺して属600種4)の木本植物の１つである。ウルシの木はウルシ（伐採）、掻き取られたウルシの木は、戦前は釣魚用の属植物（８種類）に含まれる。漆液が取れるのはウルシ

3)

浮子用材 、農業用のはせ掛け用の支柱などに使われての木だけである。漆液の活用は本いた。戦後はウルシの木を取り扱うことによる皮膚かぶれの影響のためか、焼却あるいは燃料用材として限られた生産地域で処分しているのがほとんどで、その他の木

表皮

ルシの木の活用例は、果実から木皮層蝋をとり、その絞りかすは馬の飼料になると報告がある 5) 。また、製品への利用活用はほとんど見出されていない。よく知られているウルシの木の利用例としては、箱根寄せ木細工に使用されている黄色系有色材としてあげられるが、生漆の産地でないことからウルシの木を使用することは

二次師部
形成層

わずかで、同様な有色材としてニガキ、ハゼノキなどが主として使用されている。近年、県内生漆生産地でウル報では触れないが、漆液以外のウ

枝葉は染料に使われることがあり、若葉は山菜として、新芽は可食することができるといわれる 5) 。用材としては前述したようにわずか

材部に細工物に使われているだけであシの木の利用活用が芽生え始めているが、前述のようにることから考えると、材部活用はウルシ材に関する゛木材″ としての資料はほとんどみあ

あまり検討されてきていない。

たらない。
本研究では、地域性のあるウルシ材の活用、資源の有
＊

木工特産部

＊＊滴生舎（浄安森林組合）

写真１

横断面

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

写真１にウルシの木の横断面（木口面）の顕微鏡写真の各段階7) とし、数字の大きいものほど欠点が大きいこを示す。二次師部に漆液溝6)と呼ばれる穴が分布していとを示す。推定条件は３片の試験材のなかで乾球温度がることがわかる。このことから、漆掻きは形成層の手前

最も低いもの、乾湿球温度差は最も小さいものを選出すまで傷を付けて漆液を掻き取っていると思われる。つまるため、実大材の乾燥スケジュールとしては初期乾球温り、形成層から髄までの材部には漆液は存在しないこと

度50℃、初期乾湿球温度差3.6℃、終末乾球温度77℃をから材部にはかぶれる要素はないと考えられる。

標準とし判断した。乾燥途中の条件は米国マヂソン林産
研究所発表の広葉樹材の乾燥スケジュール表 7)およびそ

３

試験方法

未利用材の乾燥スケジュール推定法による試験7) （急速乾燥による推定法）により、ウルシ材の乾燥初期条件

れを修正した温湿度の組み合わせ表7） を活用してウルシ材の乾燥スケジュールを立案した。その推定乾燥スケジ
ュールを表２に示す。

及び乾燥終末温度を推定し、それにもとづいて、人工乾燥スケジュールを立案した。

表１

そのスケジュールによって実大材の人工乾燥（間けつ
運転法）試験を行い、初期乾燥条件の違いによる人工乾燥での木材への損傷について検討を行った。
３−１

急速乾燥による推定法の100℃試験供試材としては厚さ2cm×幅10cm×長さ20cmの手鉋仕

100℃試験の結果推定された条件(℃)

欠点の種類と段階
初 期 割 糸巻き状

No れ

断面変形

内部割 初 期 乾 球 初 期 乾 湿 終 末 乾 球
れ

温度

球温度差

温度

１

１

４

１

54

4.0

80

２

１

５

１

50

3.6

77

３

１

４

１

50

3.6

83

表２

推定ウルシ材乾燥スケジュール

上げした心材板目材３枚を用いた。この試験片を100℃の電気恒温乾燥器中で、生材から全乾状態まで乾燥し、その際に発生する欠点の種類と損傷段階を分類し、実大

含水率範囲（％）

乾球温度（℃）

乾湿球温度差(℃)

材についての乾燥スケジュールを立案した。

１２０〜６８

５０

３．５

６８〜５５

５０

４．５

５５〜４５

５０

６

３−２

乾燥スケジュール試験

供試材は厚さ2.4cm(８分）の挽割の板目材を用いた。

４５〜３８

５０

供試枚数は１試験あたり70枚とし、次の試験条件により

３８〜３２

５０

１２

合計140枚を試験に使用した。

３２〜２７

５５

１５

試験条件としては生材から人工乾燥をおこなう方法と、

８．５

２７〜２２

５５

１８

天然乾燥をおこなってから人工乾燥をおこなう方法の２

２２〜１８

６０

２３

条件とし、目標含水率は９％とした。

１８〜１４

６５

２３〜２８

１４〜１２

７０

２３〜２８

１２以下

７０

２３〜２８

3
乾燥は企業の現場で、材積約1.5m入りの小型乾燥機（ヒルデブランドHD74‑IH）を使用して、現場の実際に即した間けつ運転によりおこなった。乾燥経過中の含水率は、あらかじめ推定含水率を求めておいた３片の試験材を基準に、時間経緯における重量変化によって乾燥機
内の材の含水率を推定し、３−１で立案した推定乾燥ス

４−２

乾燥スケジュール試験

表２にもとづいておこなった人工乾燥スケジュールの実証試験結果を表３、表４に示す。

ケジュールに準じて人工乾燥試験を進めた。乾燥終了後、乾燥による木材の損傷は肉眼観察でおこなった。

表３

生材からの人工乾燥実証試験条件及び結果〇板厚：８分（24mm）
３−３

材質試験

ウルシ材の各材質試験は人工乾燥終了後の気乾状態の試験とし、試験体の数は各試験についてそれぞれの板材〇初期含水率：105％〇乾燥形式：蒸気式乾燥、間けつ運転〇乾燥期間：８月24日〜９月24日 231.5時間〇乾燥による損傷：変色．凹変形．表面割れ．カビから１個ずつの計12個として試験に供した。試験内容についてはJIS Z 2101の木材試験方法の1.2 試験項目のうち９項目18試験についておこなった。

表４

天然乾燥後からの人工乾燥実証試験条件及び結果〇板厚：８分（24mm） 〇初期含水率：29.7％〇乾燥形式：蒸気式乾燥、間けつ運転

４４−１

試験結果及び考察
急速乾燥による推定法の100℃試験

試験の結果を表１に示した。欠点の段階は初期割れが１〜８、糸巻き状断面変形が１〜８、内部割れが１〜６〇天然乾燥期間：８月24日〜10月26日〇乾燥期間：10月27日〜11月６日 65時間
〇乾燥による木材の損傷：狂い（幅ぞり）

ウルシ材の利用活用
人工乾燥における乾燥初期で、含水率が生材からの乾燥

際、木材を生材から乾燥するときと同様かなりの注意しのようにまだ高い時期には、温度のみが急上昇すれば木ながらの操作熟練が必要となる。

口割れ、表面割れの危険度が大きくなるので、２試験条

次に、天然乾燥後からの乾燥試験結果を表４に示す。

件とも初期蒸煮により乾燥機内の湿度上昇をはかった。

材の損傷としては狂いが発生する。

間けつ運転が前提条件のため、乾燥初期において運転を狂いは図１に示すように大きく４中止する場合室温は急激に下がり、あとは徐々に低下す

つに分かれる。今回発生した狂いるが、湿球温度の低下はこれより遅れるため、高湿条件になりやすい 8)。つまりカビ（菌）が繁殖しやすい状況（幅ぞり）は、表５の平均収縮率

幅ぞり

からもわかるように半径方向の収になる。このようなことに対応するため、休止中は空気が停滞しないようにファンを廻しておくのがよいが、実験現場の事情により夜間の乾燥機運転が不可能であった

縮率と接線方向の収縮率比が5:10であることにより発生した木材固縦ぞり

有なものであり、桟積みした被乾ので、人工乾燥完全停止１時間前に熱源を停止して、ファンを廻すだけの状態と排気口を調節する方法をとった。
また、乾燥中における木材の収縮による材の動きを防ぐ

燥材の上部にかけた荷重が均等にかかっていれば、より狂い（幅ぞ曲がりり）の発生を抑制軽減できたと思ために桟積みした材の上部に荷重をかけて試験をおこな

ねじれ

った。
しかし、結果として生材からの人工乾燥においては、

図１

狂いの種類 8)

木材の損傷は材の内部の変色がほとんどの試験材に、凹変形が３枚、表面割れ３枚、カビ発生５枚が生じた。

われる。
天然乾燥は人工乾燥に比べ乾燥初期の条件が緩やかである。一般に木材乾燥では乾燥初期に損傷が発生しやすいといわれている8 )。今回のように、夜間は完全停止の間けつ運転で生材から直接人工乾燥を行う場
合では、乾燥初期において乾燥室内が木材にとって厳しい状態であったと推測され、そのことがさらに乾燥機操変色
写真２

作の難しさを助長するとともに、長期乾燥期間を必要と変色（木口面）する欠点が生じる。
天然乾燥では、到達する含水率は気乾状態が限度であり、一般には、木材中の自由水が無く、結合水の含み得る最大含水率状態の繊維飽和点までといわれ、広葉樹では30％前後といわれている。今回の天然乾燥では繊維飽
和点相当まで含水率を低減して人工乾燥を行え、完全停

写真３

凹変形（材表面に筋状の凹み）

上の間けつ運転でも容易に目標含水率に到達できることがわかる。また、繊維飽和点以降も気乾状態まで天然乾燥をおし進めることは可能である。しかし、寒冷降雪地
では、梅雨時と冬季は天然乾燥がほとんど進行しないと考えられ、乾燥に長期間を必要とするため、含水率が繊
維飽和点以降はウルシ材を人工乾燥に供したことは妥当

写真４

表面割れ

乾燥材の切断断面の変色状況を写真２に示す。材表面

であった。
４−３

材質試験

から深く変色しているのが認められる。一般に変色につ試験の結果を表５に示す。

いての原因は、変色菌等の繁殖によるものか、含有成分

材質の評価については、木材工業ハンドブックに記載

8)の酸化変色が考えられる が、現在調査中である。

されている広葉樹28種の物理的性質・機械的性質の表9)

カビの発生については、樹皮の取り残し部分に発生しから、それぞれの樹種の値を３ランクに分けて(最大値ており、樹皮が完全に除去さていれば発生しないと思わと最小値の幅をLow：30％,Medium：40％,High：30％ ）評価すれる。

ることとした。

その他の損傷（写真３〜４）についてはいろいろな要

次に 、表６に該当する試験項目の評価を示す。この因が重なって発生したものと考えられる。つまり、乾燥ことからウルシ材の機械的性質の強さは中庸以下と考え初期における含水率の高さに起因し、乾燥機の運転が連られる。この評価は用材の許容範囲内 9)であることから続して行えない間けつ運転でファンだけも連続で廻すこ

考えると、ウルシ材の用材としての使用は問題無いと考とができなかったことが主要因と考えられる。すなわち、えられる。

休止中の高湿状態から翌朝また乾燥室内の温度を上げる

岩手県工業技術センター研究報告
また、含水率１％あたりの平均収縮率については接線

第７号（２０００）の特徴といえる。

方向について0.23％以下、半径方向はLowの範囲にあり、ウルシ材は動きの少ない樹種の部類になると考えられる。

５

結

語

ウルシ材の基礎試験結果をまとめると次のとおりであ表５る。

ウルシ材の材質一覧

項
目
平均値
最小値
樹齢
27.1
13
平均年輪幅
3.6
2.1
含水率
8.77
7.74
密度
0.41
0.34
吸水量
半径断面
0.03
0.03
接線断面
0.04
0.03
横断面
0.29
0.26
平均収縮率(含水率１％の変化に対する）
半径方向
0.11
0.08
接線方向
0.22
0.2
縦圧縮強さ
39.6
34.2
縦引張強さ
64.7
40.3
横引張強さ
4.6
3.4
曲げ強さ
73.4
58.7
剪断強さ
柾目面
10
8.5
木表面
10.7
8.3
木裏面
10.3
7.8
硬
さ
柾目面
9.9
6.3
板目面
11.7
8.7
割裂抵抗
27.9
21.7

単位
年
mm
％
g/cm3

(1)

人工乾燥についてウルシ材の人工乾燥スケジュール（基準）を確立した。間けつ運転乾燥する場合は、天然乾燥をおこなうとよい。

g/cm2
g/cm2
g/cm2

(2)

ウルシ材の特徴について・吸水性は低い

％
％
N/mm2
N/mm2
N/mm2
N/mm2

・収縮率は小さい・機械的強さは弱〜中庸程度である。
・かぶれる要因は含まれない。
以上から、ウルシ材は機械的強さは中庸以下であるが、

N/mm2
N/mm2
N/mm2

吸水性の低い特徴を持った用材として、木製品への利用
活用は十分可能であると考えられた。
本研究では企業で人工乾燥試験を実施したことで、地

N/mm2
N/mm2
N/mm2

域性のある未利用材の乾燥スケジュールの立案の進め方
をとおして、企業も水分管理の重要性を認識することが平均値：12試験片の平均値

できた。また、地域性のあるウルシ材の特徴を把握する

試験方法：JIS Z 2101

ことができ、用材として利用できることが認められたので、次年度はウルシ材の活用を目的として、企業に指導

表６

ウルシ材の材質評価

2

単位：N/mm

縦 圧 縮 強 さ ：１９．６≦Low≦３２．８＜ M e d i u m≦５０．５＜High≦６３．７

をしながら木製品等の試作開発をすすめていく計画である。

縦 引 張 強 さ ：５８. ８≦ L o w ≦１００＜Medium≦１５４．９＜High≦１９６．１

文

曲 げ 強 さ : ３４．３≦Low≦６２．３＜ M e d i u m≦９９．５＜High≦１２７．５

献剪 断 強 さ : ４．９０≦Low≦８．８２＜ M e d i u m≦１３．７＜High≦１９．９

1)

貴島他共著：原色木材図鑑

硬 さ （柾 目 ） : ５．８８≦L o w ≦１２．９＜Medium≦２２．４＜High≦２９．４

2)

初島住彦: 日本の樹木

3)

農商務省山林局：木材ノ工藝的利用（復刻版）

平 均 収 縮 率 ：単 位 ％イタリック体がウルシ材の評価を示す。
次に、吸水量について他３樹種との比較結果を表７に
示した。
表７

2

木材の吸水量

単位：g/cm

柾目面

板目面

木口面

キハダ

0.046

0.051

0.360

アカマツ

0.087

0.104

0.951

キ

リ

0.051

0.083

0.358

ウルシ

0.033

0.042

0.291

樹種

吸水面

この結果からウルシ材は他樹種に比べ吸水量は低い樹種であることがわかる。つまり水の吸収力が低いことが古くから経験により浮子用材としてウルシ材が利用活用されてきた一因として考えられる。このことはウルシ材

P662〜663(1978)

P957 (1982)( 接 線 )：here ＜０ ．２３≦Low≦０．２９＜Medium≦０．３７＜High≦０．４３( 半 径 )：０ ．０９≦L o w ≦０．１３８＜Medium≦０．２０２＜High≦０．２５

P87 (1983)

4)

緒方

5)

平井信二著：木の大百科 P388(1997)

健：木材工業6)

永瀬喜助著：漆の本 P66(1986)

7)

寺澤眞著：木材乾燥のすべて

8)

寺沢真他共著：木材の人工乾燥

9)

農林省林業試験場編：木材工業ハンドブック
P163〜165(1970)

Vol.34‑6 P25(1979)(1994)(1984)

［研究報告］速乾性漆の開発*小林

正信**、町田 俊一**

伝統的な釦（いっかけ）漆の製法を基に速乾性漆の開発を行った。速乾性漆は酸化重合による硬化反応と撹拌を繰り返す作業により調整した。生漆及び精製漆と硬化時間及び塗膜密着力を比較した結果、硬化時間は生漆の約1/7、精製漆の約1/9で、塗膜密着力は精製漆と同等であることが解った。
キーワード： 漆、硬化時間、密着力

Development of Quick Dry Japanese Lacquer
KOBAYASHI Masanobu and MACHIDA Toshikazu
Quick dry Japanese lacquer is developed on the basis of manufacturing method of traditional " Ikkake
Urushi ". New lacquer is produced by repeating hardening reaction by the oxidation polymerization andstirring. After the characteristic tests of new lacquer, the results show that hardening- time is 1/7 of unre
fined lacquer and 1/9 of refined lacquer, and coating coherence force is equal with refined lacquer.
key words : Japanese lacquer, hardening time, coating coherence force

１

緒

言

岩手県は日本一の漆液生産地（年間約２ｔ）であると
ともに浄法寺塗、秀衡塗の漆器生産地であり、漆と関わりの深い県である。漆は天然の高分子材料で、酸やアルカリなどへの耐薬品性にも優れている。また、塗装面も定盤（作業台）に漆を均一に塗布し、恒温恒湿室で硬化させた。撹拌は手作業で毎回約３分行った。
恒温恒湿
温度26℃
湿度76%RH
反復

漆

高い質感を持つと認知されていることなどから、器や文撹拌化財などの塗装に使用されている。通常、塗装には木から採取した生漆（きうるし）とこれを加熱撹拌により精30〜10分放置

製した精製漆が用いらる。漆塗装作業では、漆の硬化時

3分

図１

速乾性漆の調整方法

表１

速乾性漆の調整条件

間に制約を受ける場合も多く、漆の硬化時間を早めることができれば作業効率の向上に直接的に寄与すると考えられる。本研究では、伝統的な釦漆の製法を基に速乾性漆を調整し、生漆および精製漆と硬化時間および塗膜密着力についての比較を行った。
２
２−１

研究方法
速乾性漆の調整

漆液は通常、温度20〜28℃、湿度70〜80％RHの雰囲

調整重量（gf） 硬化雰囲気
調整１

100

調整２

100

調整３

150

２−２

硬化時間測定

撹拌雰囲気

温度
26℃

温度
20℃

湿度
80％RH

湿度
45〜55％RH

気で５〜８時間ほどで硬化する。硬化とは、漆液を上記

速乾性漆、生漆および精製漆の試料について、硬化時の雰囲気中に放置することで漆液の成分の酸化重合反応

間を測定比較した。速乾性漆と精製漆は比較する生漆かが起こり（分子結合が促進され）、液体から固体へと変ら調整した。精製漆は当センター所有の自動精製装置で化する現象である。釦漆は、漆液を硬化雰囲気に放置し精製した。試料をガラス板に均一な厚みに塗布し、硬化硬化直前に攪拌する作業を漆液の固体化に要する時間以時間測定装置（⑭太祐製作所社製）で12時間の塗膜変上繰り返すことで調整され、攪拌作業により固体化が妨化を測定した（図２）。硬化雰囲気は温度26℃、湿度

げられているが、ひとたび固体化の条件が整えば極めて

76％RHとした。

急速に硬化する。伝統的な釦漆は非常に硬化が早いため

２−３

金属箔貼り等に使用されるが、塗装材料としては一般に使われず、詳細な調整方法は明らかでない。
そこで、速乾性漆の調整条件を導き出すため調整実験

塗膜密着性試験

速乾性漆に調整した場合に塗膜の密着性が低下するようであれば塗装材料としては不適である。そこで、塗膜密着力を計測比較した。

をした。図１に示す方法で、硬化と撹拌を釦漆の状態に

まず、碁盤目テープ法（JIS K5400.8.5.2）により試験なるまで繰り返し、調整回数、時間および重量変化を記した（図３）。試料（生漆、精製漆および速乾性漆）を録した。調整条件を表１に示す。通常漆塗りに使用するアクリル板にスクイージにより均一な厚み（セロハン＊基盤的先導的研究推進事業、＊＊木工特産部

岩手県工業技術センター研究報告!

第７号（２０００）

ガラス板に均一に漆を塗布
漆（試料）
ガラス板
ドリー

"

針が定速でガラス上を移動

試料針
計測開始位置#12時間後の位置

針の軌跡で硬化時間を読み取る
液状

塗膜形成・硬度上昇

軌跡なし

軌跡が塗膜の上に乗り消える

ベース（ベニヤ・アルミ）
ベースに均一に試料を塗布し、ドリーを接着
図４
３
３−１

軌跡が大きくなる

引張式密着試験果

速乾性漆の調整

調整結果を表２に示す。速乾性漆の調整終了時間につ

粘度上昇
図２

結

試験機で引っ張り、剥離した時の数値を読み取る

いては、漆の状態について目視（色）と触覚（粘度）とから経験的に判断して決定した。調整終了時の速乾性漆

硬化時間測定方法

は精製漆よりも透明度が低い黒色で、高い粘性を持つ飴状であった。

1

表２

アクリル板

漆調整１

漆調整２

漆調整３

100
↓
76

100
↓
72

150
↓
111

76

72

74

延べ硬化時間（分）

280

265

385

単位重量当たりの硬化時間（分）

2.8

2.65

2.57

21

20

28

初期重量（gf）↓
最終重量（gf）
試料

アクリル板に試料を塗布し、ナイフで碁盤目の切れ目を入れる
図３

速乾性漆調整結果

重量減少率（％）
上からテープを貼って剥がし、剥離したマス目の数で評価する

碁盤目テープ法による密着試験

テープ２枚重ねの厚み）に塗布し、硬化後ナイフで碁盤目状に切り込みを入れる。その上からテープを貼り、剥がしたときの剥離マス目数で評価した（サンプル数＝各（最終重量／初期重量）（硬化時間／初期重量）

撹拌回数
３−２

硬化時間測定ガラス板を観察することで漆の硬化過程をおおまかに把握することが可能である。硬化の過程は以下の?〜C

試料２点）。
次に引張式密着試験器（太平理化工業⑭社製）によりの区分により図５のように読み取れた。

密着性の試験をした（図４）。試料は生漆、精製漆、速?液状･･･針の軌跡なし

乾性漆および精製漆と同じ粘度に塗料用シンナーで希釈@粘度上昇･･･針の軌跡が徐々に残り始める

した速乾性漆（速乾性漆は粘度が高いことから実用に際

A塗膜形成･･･塗膜表面が引きずられ剥離

しては溶剤で希釈して使用することが想定される。希釈

B硬度上昇･･･針の軌跡が塗膜の上に乗るした場合の密着力の低下の有無を確認するため）としC硬化･･･針の軌跡が消えるた。試料を塗布するベースには、吸い込みのある材料とそうでないものとして、ベニヤ板（12板（30厚）とアルミ厚）を用いた。アルミ板を用いた理由は、本試験が碁盤目テープ法試験より引張力が大きく、アクリ
ル板では変形や破損が予想されたからである。ベースに均一に試料を塗布し（セロハンテープ１枚の厚み）、漆
硬化後に引張治具（ドリー）を２液性エポキシ接着剤で塗膜表面に接着した。接着剤を45℃の雰囲気下で８時

生
漆

@

精
製
漆
速 @A
乾
性
漆0

A
@

B
A

B

BC

4

8

間硬化させた後に引張試験し、塗膜剥離時の引張力の数値で評価した（サンプル数＝各試料5点）。

図５

硬化時間測定結果

12時間（Ｈ）

速乾性漆の開発
図５のとおり、速乾性漆は３時間以内で完全に硬化しと考えられる。ただし、漆は硬化時間の個体差も大きい

た。他の試料と比較すると表面に塗膜が形成されるまでため、漆自体の硬化しやすさが最終的な調整時間へ及ぼの時間が生漆の約1/7、精製漆の約1/9であり、塗膜上す影響は大きいと考える。

に針が乗るまでの時間が生漆および精製漆の約1/5で

４−２

硬化時間

速乾性漆の調整により、漆の硬化時間を大幅に減少であった。12時間の測定では生漆と精製漆は完全に針の軌きた。塗膜の観察から光沢は速乾性漆が最も高い。この跡が消える時間は確認できなかった。
それぞれの硬化表面を観察すると、漆を厚塗りした場

原因は、速乾性漆の調整の過程で行う撹拌作業が考えら合に見られる表面の「縮み」は、それぞれの漆で同様にれる。これはロールミル等により漆を練った場合、成分観察された。塗膜の光沢については違いが観察され、速中の固まりが微細化され均一分散し、塗装した場合の表

乾性漆がいちばん光沢があり、次いで生漆、そして精製面が平滑になり、結果として光沢が増す現象と同様、速漆の順だった。

乾性漆の調整時の撹拌作業がこれと同じ効果をもたらす

３−３

と考える。

塗膜密着性試験

碁盤目テープ法による試験結果は、生漆が比較的密着

４−３

塗膜密着性

今回行った密着性についての二つの試験を通じて、速力が弱く、速乾性漆と精製漆についてはマス目の剥離は乾性漆調整による密着力低下は確認できず、速乾性漆も見られなかった（図６、表３）。
引張式密着試験器による試験結果は表４の通りであ

塗装材料として十分な密着強度を持つことが分かった。

る。ここでは試料ごとの塗膜密着力に大きな違いは見ら碁盤目テープ法の試験では、生漆の密着性が他に比べ弱れなかった。また、速乾性漆を希釈した場合の密着力のかった。一方、引張試験では試料すべてがほぼ同じ密着低下も確認されなかった。

性を示した。ベニヤ板による引張試験では、すべての試料がベニヤ板の木部破壊で剥離し、塗装境界面での剥離は一例もなかった。これは試料の密着力がベニヤ板の表面材質強さを越えるものであることを意味し、このことからも十分な密着性を持つと考えられる。アルミ板では
数値的にはベニヤを上回っていたが、試料はすべてアル

生漆

精製漆

速乾性漆

図６

碁盤目テープ法試験結果

表３

碁盤目テープ法評価点数

試料
生漆
精製漆
速乾性漆

碁盤目剥離数5000

ミとの境界面で剥離しており、数値は表面での物理的な密着性を示しているとともに、被膜の層間剥離が生じないことが確認された。ただし総合的な塗膜強度の評価に

評価
50点
100点
100点

は、他の試験（表面硬度、耐候性など）による結果も含めて判断しなければならない。
５
１

表４

結

語

本研究で以下のことが解った。
速乾性漆は生漆の約1/6、精製漆の約1/10の時間で硬化する。

引張試験結果ベニヤ板平均値［N/ 2］

アルミ板平均値［N/ 2］

２

速乾性漆の光沢度がもっとも高く次いで生漆、精製

生漆

2.8

3.8

３

精製漆

2.9

3.8

料として十分である。

速乾性漆

2.9

3.8

以上のことから、速乾性漆を漆器生産に活用すること

速乾性漆希釈2.8

3.9

漆の順となった。
速乾性漆の密着性は生漆、精製漆と同等で、塗装材

で、漆硬化に通常1日1回程度しか行えなかった漆塗り
行程が3〜5回可能となり、生産効率が大幅に向上する

４
４−１

考

察

速乾性漆の調整

調整前後の重量減少は主に漆中の水分が蒸発したものであると考えられる。調整前後の水分を測定した結果、と期待される。速乾性の調整に１日要するが、保存性は通常の漆同様で、使用する都度調整する手間もない。今後は、他の強度試験による総合的な評価を行い、実用材料としての検討を進める。

精製前の漆の水分が約15％、調整後は3％前後であリ、調整後の水分は精製漆の水分にほぼ等しい値であった。

本研究を実施するに当たり、密着性試験に関する協力

調整時間は、硬化雰囲気での空気にさらされる単位面をいただいた化学部穴沢靖主任専門研究員に感謝いたし

積あたりの重量に比例するため、同一重量の漆を調整す
る場合は広い面積に薄く塗布したほうが調整時間が短います。

［研究報告］速乾性漆の塗装性評価*
町田俊一**、小林 正信**

大野村の木工品への塗装を目的とし、新開発速乾性漆の各種塗装方法への活用と、粘度調整に用いる溶剤についても検討した。その結果、硬化促進剤の添加なしに漆で塗装可能であり、製作時間も大幅に短縮できた。溶剤は現在一般的にしている塗料用シンナーの使用で塗装可能となる。
キーワード： 漆、塗装技術、大野村Evaluation of Painting Method with Quick Dry Japanese Lacquer
MACHIDA Toshikazu and KOBAYASHI Masanobu
The aims of this research is the development of painting for the Ohno village's woodcrafts.
- The devel
oped japanese lacquer which hardening time is 1/7 of unrefined lacquer was examined for the various painting method. And solvents were tested for viscosity adjustment. The results as follows;
1. The sprayer painting and brush painting are possible without addition of hardener, and production period
is decreased largely.
2. Thinner for generally lacquer paint is suited for the solvent of viscosity adjustment.
key words : Japanese lacquer, painting technique, Ohno village

１

緒

言

効果検討を行ったうえで、各種塗装方法への応用を検討

現在大野村では、ろくろ加工による食器等の木工品をすることとした。溶剤には通常、漆工作業で用いられる「大野木工」ブランドで生産しており、大野村の代表的

塗料用シンナー、漆分析時に用いられているアセトン、な地場産業になっている。しかし、これらの木工品はす

比較的人体に無害なアルコールなどが挙げられる。事前

べてがウレタン塗装されており、学校給食器をはじめ、のアルコール添加で速乾性漆の硬化時間が３倍程度も遅食器の環境ホルモン等安全性に対する問い合わせが急増延する現象が確認されているため、塗料用シンナーとアし、天然塗料への転換への要望も増大している。このたセトンを実験対象とした。

め、大野村では早急な対応に迫られ、食器類では2001

２−１

年までに漆塗装等の天然樹脂塗料塗装への転換を計画し適性溶剤の検討

塗装材料の粘性により作業性は大きく異なる。そこでている。しかし、現在の大野村にはいわゆる伝統的な漆

速乾性漆を塗料用シンナーとアセトンで希釈した場合塗装を行える技術者がおらず、また技術者の養成を行う（以下それぞれシンナー漆、アセトン漆とする）の粘度

時間もないことから、現在のスプレー塗装技術による塗変化をＥ形粘度計（⑭東京計器社製）により測定した。

装が必須となっている。現在、漆液のスプレー塗装によ生漆と同等の粘度に溶剤希釈した速乾性漆粘度を室内雰る他県漆器産地もあるが、漆液の硬化時間が通常６〜８

囲気暴露で1分間ごとに測定し、粘度変化を調べた。

時間かかるため、漆液を急速に硬化させ液ダレを防ぐた

２−２

塗装試験

めのイソシアネート系硬化剤を混合して用いている。し塗装方法は刷毛塗り、拭漆およびスプレー塗装、木地

かし、大野村の要望ではこのような方法は採用できないは大野村で生産されている汁椀を用いた。また、作業は状況にある。

表１の工程により進め、漆が硬化した時点で次の作業にそこで本研究では、当センターで開発した速乾性漆1）

移り最終的な製作時間を記録した。なお、膜厚等比較のを用いて、スプレー塗装を含む各種塗装方法への応用とため速乾性漆塗装椀断面と従来塗装浄法寺塗椀断面の比

希釈溶剤の検討を行った。

較を行った。

２

研究方法
表１

漆の塗装方法は、刷毛塗り（漆刷毛による塗り重ね）
や拭漆（塗った漆を拭き取る工程を繰り返す）が一般的

塗装方法

塗装試験工程

方法

回数

希釈溶剤

である。その他に、量産を目的とするスプレー塗装や木材への含浸などの方法が挙げられる。
速乾性漆を上述への用途活用することで、漆の利用拡

刷毛塗り

刷毛塗り→研磨

10 塗料用シンナー

拭漆

刷毛塗り→拭き取り 5 塗料用シンナー

大や漆製品生産効率の向上が図れるが、速乾性漆はそのままでは通常の漆に比べ粘度が高いことから、溶剤で希スプレー塗装 スプレー→研磨

釈して使用する必要がある。そこで、速乾性漆への溶剤＊平成11年度商工会等地域技術創造事業受託研究、＊＊木工特産部

5 アセトン岩手県工業技術センター研究報告
２−３

木材への含浸試験

第７号（２０００）

３−２

塗装試験

木材内部へ速乾性漆を減圧・加圧含浸することを検討

表３にそれぞれの塗装に要した日数を示す。いずれのした。含浸技術が活用できれば塗装作業の簡便化と木材塗装方法においても従来の漆を用いた場合と比較して大自体の強度の向上が図れる。この試験は木材内部へ漆液

幅に製作日数が短縮した。完成品を図３に示す。

が充分に含浸するための条件抽出と含浸した漆液が木材
内部でどの程度硬化するかを把握するために行った。図１は試験に使用した当センター保有の真空・加圧含浸装置（⑭ヤスジマ社製）の構成である。含浸試験条件を表２に示す。試料の栓炭化材は、大野村で木地として使う可能性があるために加えた。試料の含浸前後と硬化後の重量変化と、硬化後の切断面の観察を行った。
含浸溶液
重し

試料

従来塗装で
の必要日数

１ ２ ３ ４ ５ ６

計

刷毛塗り １ ２ ２ ２ ２ １
（回数）

10回
６日

約25日

拭漆
２ ３
（回数）

５回
２日

約５日

スプレー ２ ２ １
（回数）

５回
３日

約10日

方法

含浸試験装置表２
含浸溶液

塗装試験結果加圧減圧装置

圧力容器
図１

表３
日数

試験条件

Ａ

速乾性漆：溶剤 ※＝１：２

Ｂ

速乾性漆：溶剤 ＝１：４（体積比）

図３※

塗装試験完成品※塗料用シンナー：ラッカーシンナー＝５：１

上記の完成した刷毛塗りの椀の切断面を浄法寺椀と比
材質：松、栓、栓炭化材

試料

寸法：10×5
減圧条件

70

hg

加圧条件

７kg／

較した結果が図４である。浄法寺椀の塗り重ね回数は明（断面）×180

（長さ）

１時間

らかでないが、塗膜厚に大きな差は見られなかった。しかし、木堅め（製作初期の工程で木地に漆を吸わせ（ゲージ圧）

２時間る。）の漆の吸い込みに違いが見られ、速乾性漆では木地にほとんど漆が浸透していなかった。

３
３−１

結

果
椀断面

適性溶剤の検討

図２はアセトン漆とシンナー漆の粘度変化を比較したものである。精製漆の粘度を基準とすると、アセトン漆の粘度の時間変化が大きかった。シンナー漆は精製漆と同等の粘度を比較的長い時間保っていた。
［mPa･S］
10000
アセトン漆

5000
シンナー漆
精製漆の粘度
0

15

30
［min］

図２

希釈漆の粘度変化

図４

椀断面の比較（上：塗装試験椀、下：浄法寺椀）速乾性漆の塗装性評価
３−３

木材への含浸試験

同等の厚みを確保するためには数回の工程の繰り返し塗

速乾性漆の含浸試験結果を表４に示す。重量変化から装が必要と思われる。

希釈度が大きい漆の方が良く含浸しており、試料では松

また、断面の比較からは速乾性漆の木地への吸い込み材が最も含浸していることが分かる。また、これらのサが悪いことが確認されたが、これは速乾性漆の高分子化

ンプルを１週間、温度26℃、湿度80％RHの雰囲気化にによる木地内部への浸透が少ないためと考えられ、木地放置してから硬化後の重量を測定した。長さ方向に切断に漆を吸わせる「木堅め」工程だけは通常の漆を使うな

して内部での硬化度合いを観察したが、一番硬化していどの工夫が必要であろう。

ると認められた希釈大−松の試料でも小口方向で５４−２度、木表−木裏方向で0.5程程度しか硬化しておらず、内部まで硬化している試料は見られなかった。

含浸試験

速乾性漆の含浸については、減圧、加圧と速乾性漆の希釈を適切に行えば、木材の種類によっては木地全体に漆を含浸させることは可能である。しかし、この際含浸

含︵
浸希
溶釈
液小
Ａ︶
含︵
浸希
溶釈
液大
Ｂ︶

表４

含浸試験による重量変化

した漆液は硬化条件を満たす雰囲気中に放置しても内部

試料

初期重量

含浸処理後

硬化しないため、硬化させるためには100〜150℃の雰

松

100

112

栓

100

106

半炭化材

100

119

べてそれ程強度が増加しているとは言い難く、しかも製

松

100

180

品を量産ベースで含浸処理する場合の設備費、漆液の歩

栓

100

108

留まりや熱硬化させるための設備費等を勘案すると、処

半炭化材

100

118

囲気中に放置して漆液を熱硬化させなければならず、このような高温下では木地自体が変形する可能性が高い。
また、速乾性漆を含浸したサンプルも未処理のものと比理のコストはかなり大きなものになると予想され、これらを改善しなければ実用性は低いと考える。
（％）

４
４−１

考

察

適性溶剤と塗装試験

５１

語希釈した速乾性漆の粘度変化は使用する溶剤の揮発性に大きく影響を受ける。

粘度測定の結果、溶剤により粘度変化の傾向が大きく異なった。これは各溶剤の揮発力の差によるものと考え

結

本研究で以下のことが解った。

２

塗装作業時間と粘度変化の関係から、刷毛塗りや拭られる。実際の塗装試験からも、刷毛塗りおよび拭漆の漆にはシンナーで希釈した漆が、スプレー塗装にはア

場合、アセトン漆では短時間のうちに刷毛塗りや拭き取

セトンで希釈した漆が適している。

りが困難なほど粘度が上昇してしまい、刷毛ムラの残る

３

木材への含浸は可能であるが、木材内部の漆が完全塗装表面となった。また、スプレー塗装の場合は、シン

硬化しなく、そのための処理を勘案すると現状では実ナー漆では漆液の「締まり」が遅いため液ダレを起こし用性は低い。

やすかった。塗装方法による適性という観点から考える

以上のことから、速乾性漆を用いた各種塗装が十分可と、シンナー漆は精製漆に近い粘度を比較的長時間保つ能であることが確認できた。現状漆工分野で使用されてため、作業時間のかかる刷毛塗りや拭漆に適しており平いる塗料用シンナーで十分作業可能であるが、塗装作業

滑な塗装面が得られる。また、アセトン漆はかなり短時時の人体への有害性、また塗装された器物への溶剤の残間で粘度が上昇するため、硬化剤を添加した漆に近い特留等の問題も考えられるため、さらに安全な溶剤の選別性を示しておりスプレーでの液ダレ防止に効果がある。

と希釈方法について今後検討していく。

漆を希釈することにより塗装１回あたりの塗膜厚さが薄くなり、塗装回数が増加することも懸念されたが、シ本研究を実施するに当たり、含浸試験に協力いただい

ンナー漆による刷毛塗りの場合には切断面の比較からもた木工特産部高橋民雄上席専門研究員、切断面写真撮影分かるように、従来手法で作られた椀の塗膜厚と同等でに協力いただいた同部浪崎安治上席専門研究員に感謝いあったため、希釈することによる塗装回数の増加はない

たします。

といえる。しかし、スプレー塗装の場合は、スプレーで文

きる粘度まで希釈すると揮発成分が多いために、１回の塗装当たりの塗膜厚は現在のウレタン塗装よりも薄く、

1)

献

小林、町田：岩手工技セ研報，７，33，（2000）

［研究報告］新製品開発への光造形技術の応用 *長嶋

宏之 **、小林 正信 **、町田
佐々木 幸政 ***俊一 **、

光造形技術を自動車部品の試作及びマスターモデル製作等に応用する場合、積層による面の段差や大型モデルの造形の時間の長大化による製作コストの増加が問題となる。
本研究ではモデルの分
割製作による積層段差の最小化とモデルの配置角度による造形時間短縮に着目し、光造形技術での効率的な造型方法を検討し、さらに、「タイヤ」を事例に自動車部品試作での有効性を検証した。その結果、モデルの分割製作と最適な配置角度の有効性が確認できた。
キーワード：光造形、自動車部品、コスト削減

Application of Stereolithograph Technology for New Products Development
NAGASHIMA Hiroyuki, KOBAYASHI Masanobu, MACHIDA Toshikazu
and SASAKI Kousei
When stereolithograph technology is applied in prototyping automobile parts, the problems are gaps on
surface by laminating and increasing the production cost by imaging time. In this study, a reduction of gaps by
dividing models and a decrease solid imaging time by an angle of models were used, and the effective methodby stereolithograph technology are examined. And the method inspected the effectiveness by prototyping
automobile parts in an example "a tire". The results showed that the dividing models and imaging by the mostsuitable angle of models are effective.
key words : stereolithography, automobile parts, cost reduction

１

緒

言

２−１−１

光造形技術はラピットプロトタイピング（RP）の一技術として製品試作の段階でよく利用され、自動車部品の試作品及びマスターモデル等の製作への利用も多い。
しかし、試作制作時には光造型技術の原理に由来する次のような問題が発生している。

表面段差の最小化について今回使用した光造型システムはSOUP400GH（NTT
データシーメット製）である。
まずは積層による表面段差の最小化の検討を行った。
そこで、検討のために物体のＺ方向の断面を図１のように簡略モデルにした。X-Y方向の断面に関してはRPの原理

第一に光造型技術は「物体の断面形状を積層して成形す

より、３次元データ（STLデータ）から断面線を生成する」原理であるため、造形物表面に積層による段差が生じるので段差の最小化には関係しない。よって、表面段差のる。特に大きな曲率の３次曲面が存在する自動車部品の変化はＺ方向の断面のみで検討できると判断した。

ようなものでは後の段差の消去に手間が掛かる。
第ニに試作品が比較的大きいためかなりの造形時間を必要とし、結果的に製作コスト（減価償却費、材料費、電力費等）を増加させている。
そこでこれらの問題を最小限に押さえるため、本研究では光造形における効率的なモデルの造型方法について検討を行った。
２
２−１

研究方法
分割製作による段差最小化の検討＊

平成11年度技術パイオニアORT研修事業＊＊

木工特産部、 ＊＊＊株式会社モディー

図１

面の段差の簡略モデル

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

積層ピッチ（P）は一定であるので、表面段差は l の値によって決まる。
よって、l、P、θの関係は式①ように示され、グラフからℓはθ＝0°に近い程大きくなり、θ＝90°に近い程小さくなる。

図４

分割製作したモデルて設定し、実際に図4のような試験片を作成、分割したモデルと一体のモデルを試作し、段差について双方の比較評価を行った。
２−２

分割した場合の接合

前記のように面を分割して造形した場合、後の接合の
図２面の角度と段差の関係

際、接合部で面の狂いを生じる可能性がある。そこで、実際に４種類（図５）の接合試験片を製作し、これを共同研

つまり、l の値はθの値によって変化する。それは、段究者の所属企業で実際に作業を行っている方に、分割線差の大きさが物体表面と加工X-Yテーブル（加工テーブでの接合のしやすさ、分割前への復元性、合わせの精度のル）面との角度θよって決まり、θ＝90°に近い程小さ

３点について主観的に5段階で評価してもらった。

いことを意味する。よって、作成する面がテーブル面に対して垂直に近い程、段差が小さくなると考えられる。
２−１−２

分割製作の方法と検討

しかし、
２−１−１での簡略モデルの検討は物体表面を単純な平面に置き換えた場合であり、通常、物体表面は
様々な複合曲面である。よって全ての曲面を加工テーブ

図５

ル面に対し垂直に近づけるのは無理である。

接合方法の検討

そこで複合された各面を複数に分割して、曲面を垂直に近づけて作製することを考える。

２−３

造型時間の短縮化の検討

その場合、どのように分割すれば曲面上の段差を少なく製作できるのかを検証した。

図６
図３

分割の考え方高さとサポートの関係

次に造型時間の短縮化の検討を行った。
光造形において
製作時間増加に影響を与える要素は、モデルのZ方向の高図３のような曲面を配置する場合、
２−１−１の簡略モ

さ（=積層の数）と、物体を加工テーブル面上に固定する

デルでの検討の結果から、Z方向の断面曲線の端点ABをためのサポートの作製時間である。なぜなら、Z方向に高結んだ直線をテーブル面に対し垂直に配置するのが全体

いモデルは積層の数が増え、機器の積層工程（テーブルの的に段差が少なくなると考えられる。さらに、端点を結ん

駆動、液面の均し）が増える。またサポートは配置の方向、だ直線と断面線との最長距離ｄが小さければさらに段差

角度によって、必要としたり、必要としない場合がある

は小さくなると考えられる。そこで任意の点により断面（図６）。つまり、積層の数とサポートの量によってトータ曲線を分割し、距離ｄを小さくし、端点を結んだ線を垂直

ルの作業時間が変化することになる。そして、積層の数とに配置すればさらに段差を小さくできると考えた。

サポートの量はモデルの配置と角度によって変化する。

そこで今回は断面曲線の変化点（変曲点）を分割点としそこで実際に「タイヤ」のモデルを使い、角度を変え、

新製品開発への光造形技術の応用
３−２

図７

接合部の最適な形状

角度の変化の検討

必要最低限のサポートを設定して造形し、Z方向の高さとサポートの量の相関関係を検討した。検討した角度は、0

図10 接合部試作（右上から時計回りに①、②、③、④）°30°45°70°90°である（図７）。
分割部接合の検討のため４種類の接合試作を製作し（図
２−４

タイヤを事例とした効率的造型方法の検討

10）、共同研究者の所属企業の方に比較評価してもらった

限られたテーブル面上に１回の造形で数種類、複数個の（表１）。その結果、接合のしやすさ、面の復元性の点から造形が可能ならば、時間の短縮や手間が省け効率がよい。

評価の高かった③ボス形状が総合的に良いという結果がそこで、自動車の外観試作において必要とされる「タイヤ」を例として、同一形状の物を複数個得るための効率良い分割と配置（図８）を検討し造形した。

得られた。
ただし、比較評価の結果もそれほど大きな差を付けな
かった、工夫次第（治具を使用するなど）では他の接合方法も十分使用できるとの意見もあった。
表１

図８モデルの分割と配置方法
３−３

３
３−１

接合方法による後加工の作業性の違い

造形時間の短縮化

結果及び考察

表２

配置角度による各時間の違い

面の段差の最小化

造形時間の短縮の検討のため、同形状を角度を変化させ
図９分割製作による面の段差の違い（右が分割）

段差の最小化検討のために作製した、分割と一体のもの
双方の試験片を目視によって比較評価した。その結果、物て造型した。結果を表２に示す。なお、表中のトータル時
間は表中のスイープ、モデル作製、サポート作製の時間とその他の機器の駆動時間（データ転送、静止等）との合計である。

体を分割して製作した試験片の方が、面全体において、明モデルの造形時間は大きな差違は見えない。
トータル時

らかに段差が小さく比較的なめらかな曲面を得ることが間は0°が一番短い。スイープ時間は積層数（Z方向の高できた（図９）。

さ）に比例している。ただし、サポート作製時間は45°

このような複合曲面の場合においては、
分割して作製すが一番短く、0°が一番長い。よって、できるだけ時間のることによって、物体を加工テーブル面に対し垂直に近短縮を行うには物体の高さを低くすることであるが、そい角度で配置でき、段差を小さく造形することができる。

の代わりサポートの量が多くなり後加工に影響する可能

この方法は面の段差の軽減に有効であることが実験によ性があることが分かった。

りわかった。

よって造型する角度は、テーブル面に対して0°に近く

岩手県工業技術センター研究報告
表3

第７号（２０００）４

配置角度による総合評価

結

語今回の研究では、光造形技術を使用して試作品を作成する際、曲面の分割や配置の角度等の物体の造型方法が、大きく製品の精度（面の段差）とコスト（造形時間）とに影響を与えることがわかった。
① Z方向における断面形状に基づいたモデルの配置角度
により面の段差を軽減できることがわかった。
②
して造型すると時間短縮につながる。しかし面の段差が大きくなる可能性とサポートが多く必要となることからさらに曲面の場合、分割して造形することによって、より面の段差を軽減できることがわかった。
③

造型時間の短縮やサポートの量を少なくすることが後加工に影響する問題があり総合的に判断すると45°にできる配置角度の指標を得た。

配置する場合が適切と考えられる（表３）。

以上のことから、
光造形技術のよる自動車部品の試作等
での、モデルの分割製作と最適な配置角度の有用性が確

３−４

タイヤを事例とした効率的造型方法の検討認できた。

前述の分割案（図８）を効率よく作製するためには、面

今後の課題としては、今回のような分割や配置角度の造の段差の軽減や造形時間の短縮の結果もふまえると以下

形方法を、ソフトウェアでの計算による自動化の検討や、のような結果になった。

さらなる光造形モデルをマスターとする高精度な試作方

分割案①の場合、テーブルに配置したテーブルに対して法への利用を検討したい。

の配置面積が大きいため、複数個得るには効率的ではな
いと考える。

本研究を実施するにあたり、助言、資料等を提供してい分割案②の場合、モデル自体が小さく、モデル一つの配ただいた株式会社モディーの皆様に深謝いたします。

置面積も小さくなるが、多分割により接合部が増加する
ので、造形後の接合と仕上げに手間がかかる。
分割案③の場合、設置面積も小さく、２分割のため組み

この研究は平成11年度技術パイオニアORT研修事業で実施したものである。

立てもあまり手間にはならない。配置により高さ、面の段差など、バランスのとれた分割方法であると考えられる。
そこで、分割案③において実際作成した。その結果、接合の作業の手間等を考慮すると、多くても２つから、３つ程に分割して作成した方が効率よく作製できると予想でき、③の半月状に2分割する方法が、テーブルへの配置、面段差の最小化、後加工のしやすさ等の要素で秀でている考えられる。（図11）。

図112分割で造形したタイヤ

文献1) NTTデータシーメット：SoupWere Ver.3.2 取扱説
明書, (1997)2) 日経BP社：スマート試作で大競争時代を生き抜く,
日経デジタルエンジニアリング, No.9, 82(1998)
3) 日経BP社：RP装置製品総覧, 日経メカニカル別冊
デジタルファクトリ, No.2, 77(1997)

［研究報告］高硬度オーステンパ球状黒鉛鋳鉄
勝負澤善行 *、 茨島 明 *、池 浩之 **、高川 貫仁*
オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の耐摩耗性を向上するため、基地組織中にベイナイトとマルテン
サイトを混在させ硬さ上げることについて検討した。用いた方法は、オーステンパ熱処理を中断して水冷処理を行い、未変態のオーステナイトをマルテンサイト化するもので当所で開発したものである。被熱処理材としては、少量のSnやMo,Crなどを合金化した球状黒鉛鋳鉄を用いた。
その結果、Snを0.15%添加した試料で、引張強さ900MPaで硬さが57HRCの高強度で高硬度なオーステンパ球状黒鉛鋳鉄を得ることができた。

キーワード:オーステンパ球状黒鉛鋳鉄、マルテンサイト、炭化物

Development of Hardy Austemperd Ductile Cast Iron
SHOUBUZAWA Yoshiyuki , BRAJIMA Akira , IKE Hiroyuki and
TAKAGAWA Takahito
Functionally Graded Cast Iron has been developed.Firstly , cast-in bonding spheroidal graphite castiron and gray cast iron,Secondly the bonding material carried out Austemper heat treatment for
FunctionallyGradedCastIronwithhardnessandstrength.
MechanicalProperties of FunctionallyGradedCastIronaresummarizedasfollows:(1) Thereisdirectionofbendstrengthandhardness.
(2) Thereis 2000N/mm ２ ofbendstrngthasunder-sideAustempredSpheroidalgraphitecast
iron,but650N/mm ２ asunder-side Austempred gray castiron.
(3) Thereis200 〜 290N/mm ２ oftensilestrength.
(4) Heardness are 30 〜 38HRCsideofAustempredgraycastiron,and40 〜 46HRCsideof
AustempredSpheroidalgraphitecastiron.
key

words

:

Austempred

Spheroidal

GraphiteCast

Iron,Tin-Bath

Heat

Treatment,Martensite

１緒

約1万t/年)

言オーステンパ熱処理により基地組織をベイナイトとしまた、ADI鋳物は鋳造加工により製造するので自由形たオーステンパ球状黒鉛鋳鉄(ADI)は、高い引張強さ・状に対応できること、機械的性質の制御が容易であるこ

高い靱性・高い硬さが特徴である。現在、ADI鋳物は歯と及びリサイクル性が優れていることなどにより、特殊

1)車、カムシャフト、ブルドーザ用保護板など 主に耐摩鋼や鍛造鋼に代わり今後の用途拡大が期待されている。

耗部材として産業機械分野で広く使用されており、国内

著者らは、ADIの製造技術として、従来一般的に使用

2)で約１万t/年 生産されている。(米国約3万t/年、独国*金属材料部**企画情報部

されてきた溶融塩浴に代わり溶融金属錫浴を用いた無公複合機能鋳造材料の機械的性質
害オーステンパ熱処理技術を開発 し、非合金球状黒鉛

タイプの熱硬化鋳型に注湯して30φ×150mmの引張試験

鋳鉄によるADIでも従来以上の機械的性質が得られるこ用試片を、又同様にCO鋳型により502
φ×20mmの摩耗試とを明らかにした。次に、この技術を県内企業に移転し

験用試片をそれぞれ 得た。なお、各溶解ではMn量を0.28

3)4)て、ADI及びその製造技術を利用し『鋳鉄製農耕爪』 や5)%の一定として、Mo,Sn,Crを添加した。なお、Snの添加『鋳物の刃物』 などを県内企業と共に商品化し、現在

量は黒鉛の球状化を阻害7)しない0.15%とした。表１に各市場展開中6)である。

試験片の化学組成を示す。

現在、土木・農林業用機械部材や最近需要が拡大している廃棄物粉砕処理機械部材などには高マンガン・高ク

表１

化学組成( mass%)

ロム含有鋼を使用されているが、これら希金属の使用量

元素

Ｃ

Si

P

Mg

Cr

Mo

Sn

-3

- 3

× 10

- 3

× 10

- 3

× 10

× 10

-3

やコスト低減に限界が見え始めているのが現状である。

No.

これに対応して、硬さの上限が47〜48HRC(ロックウエ

1

3.60

2.40

57

33

33

50

15

ルCスケール)であるADIの硬さを向上することにより、

2

3.53

2.20

92

36

36

93

ー

上述の分野に新たに対応できると考える。

3

3.65

2.33

66

32

37

184

ー

著者らは、『鋳物の刃物』の開発において、ADIの基

4

3.72

1.97

68

35

33

ー

150

地組織を従来のベイナイト(オースフェライト)１種類に

5

3.54

2.28

60

33

136

ー

ー

代わり、図１に示すようにオーステンパ熱処理を中断しNo.1は非合金材

×10て水冷処理(複合オーステンパ熱処理)を行い基地組織に
ベイナイトと硬いマルテンサイトを混在させ硬さを47HR

2‑2 複合オーステンパ熱処理5)

C→53HRCとして、これを成功させた。

溶製した球状黒鉛鋳鉄は、平行部を10 φmmとしたJIS
４号引張試験片の近似形状に、又摩耗試験片は40φ×15①一般的なオーステンパ熱処理
オーステナイトベイナイト
残留オーステナイト

1173K 加熱mmにそれぞれ 加工後複合オーステンパ熱処理を行った。

550〜700K 恒温保持

硬さを向上するための複合オーステンパ熱処理は、図２に示すように、被熱処理材を1173K×1hのオーステナ
イト化後573K又は650Kの溶融金属錫浴に急冷し、その温度で５min,10min恒温保持後水冷した。また、同時にオ

ベイナイト

ーステナイト化後30minの一般的なオーステンパ処理も5 5 0 〜 7 0 0K

マルテナサイト行った。

T 時間恒温保持後残留オーステナイト
1173K×1h

水冷処理

図１

熱処理方法

、

度 K

② 複合オーステンパ熱処理

本開発研究では、MoやSn、Cr等を合金化した球状黒鉛

温573K,650K
30min

鋳鉄を用い、複合オーステンパ熱処理を行いADIの高硬度

空冷
5min

化について検討した。

10min

水
２

冷

実験方法

2‑1試料の溶製
ADI用球状黒鉛鋳鉄は、3KHz‑50KWの小型高周波溶解炉時
図２間,h or min

複合オーステンパ熱処理

により溶解した。使用した溶解材料は、球状黒鉛鋳鉄用
銑鉄（4.51%C,1.29%Si,0.14%Mn,0.068%P,0.016%S）やFe‑Si(75%Si)、電解鉄等である。これらの溶解材料を配合得られた各条件の試料は、引張試験やロックウエル硬さ測定及び顕微鏡組織観察等を行い評価した。

して、溶解量7kgを最高溶解温度1780Kとし1730Kでサン

2‑3

摩耗試験

ドイッチ法によりFe‑Si‑Mg合金(45%Si,6.6%Mg,残Fe)1.2

各試験片の耐摩耗特性は、図４に示すピンオンディス%を用いて球状化処理を行い、除滓後接種しノックオフ

ク摩耗試験装置(神鋼造機㈱製SWT‑405‑03)を用いて行い

岩手県工業技術センター研究報告
摩耗深さで評価した。摩耗試験の相手材は5.55φ(硬さ62HRC)の玉軸受け鋼球(３個)で、デスク位置に各摩耗試験

第5号 ( 1998 )3-2 顕微鏡組織
図４に試料No.4(Sn添加)の573K処理試験片①〜③の顕微鏡組織を示す。①では恒温変態により針状の下部ベイ片を設置して一定時間の摩耗試験を行った。

ナイトが析出し始めているがその量は少なく、ベイナイ
ト周囲はマルテンサイトとなっている。このマルテンサ
イトは、オーステナイトがベイナイトに変態する途中に急冷されるので、未変態のオーステナイトのから変態析
出したものである。10min保持の②では、更に変態が進行しベイナイト量が増加するのでマルテンサイトの析出量は少なくなり、硬さも30min保持の③に近い値となる。

図３

ピンオンディスク摩耗試験装置

３

実験結果

3‑1 硬さ表２に各試験片の硬さを示す。ADIの硬さは、基地組
織が下部ベーナイトの45〜48HRCが限界値であり、複合
オーステンパ熱処理により硬さを向上できることが分かる。下部ベイナイトが得られる573K処理試験片では①②では、一般的なオーステンパ熱処理の③に比較し硬さが高い。しかし､10min保持の②での硬さ向上率は小さい。
これに対して上部ベイナイトが得られる650K処理試験片では5,10min保持の④⑤とも硬さの向上率は大きい。また、Sn添加試験片での硬さ向上は大きく①で57.5HRC、②で53.4HRCとなる。

表２
No.

硬さの結果
①

②

③

④

⑤

⑥

HRC

HRC HRCHRC

HRC HRC

１

49.7

46.5

41.4

36.5

34.4

２

51.9

48.0

45.5

49.0

40.0

34.5

３

54.0

49.6

48.1

44.8

40.1

35.3

４

57.5

53.4

50.6

48.6

39.6

５

49.0

45.0

44.1

40.7

34.9

図４

3‑3

顕微鏡組織（No.４の①、②、③)

引張強さ

硬さが高い材料は脆くなり易いので、マルテンサイトの析出量が多く硬さが高くなった場合は、引張強さの低32.2

熱処理条件：①573Kx5min→水冷,②573Kx10min→水冷,

下が予測される。表３に各試験片の引張試験結果を示す。
No.2①はMo0.093%含有試験片で、硬さは向上したが引張③573Kx30min→空冷,④650Kx5min→水冷,

強さは1061MPaとなり、③に比較し25%程低下する。また、⑤650Kx10min→水冷,⑥650Kx30min→空冷

No.3①は前者の２倍のMo(0.184%)含有試験片であり、No.

複合機能鋳造材料の機械的性質
2より硬さが2高いだけであるが、引張強さは641MPaで③ラツキがあり硬さが高くても摩耗量が大きい場合がある。

に比較し50%以上大きく低下する。これは、Mo炭化物が析出した影響と考えられ、図５に示す様に複合オーステ

表４

ンパ熱処理時に部部的に炭化物を起点割れが生じていこ

試料とからも分かる。

No.

摩耗溝深さ(μ m)
①

②

③

試験条件：
試験荷重10kgf

一方No.４のSn0.15%含有試験片では、硬さの最高値

2

5.2

4.8

6.4

回転速度100rpm(表２)を示した①での引張強さは909MPaであり、Mo添加

3

4.8

4.6

6.9

試験時間60min

試料に比較し硬度上昇は大きいが引張強さの低下は小さ

4

2.3

3.6

6.2

い。なお、一般的なオーステンパ熱処理試験片③の引張

試料条件：①573Kx5min→水冷,②573Kx10min→水冷,

強さはNo.2,3と同レベルの値である。

③573Kx30min→空冷

これらのことより、複合オーステンパ熱処理による硬さ向上には、ベイナイト化を促進する炭化物形成元素ではなく、脆化を抑えながら硬さを向上するSn添加が効果

４

結言

ＡＤＩの基地組織を従来のベーナイト一種類に代わり、的であることが分かる。実用化のためには、更にその量合金化と複合オーステンパ熱処理(オーステンパ熱処理と機構を検討することが必要である。

中断の水冷処理)によりベイナイトとマルテンサイトや炭化物などとを混在させること等により、更に硬さを向表３

引張試験結果（引張強さ:σ,伸び:ε）

試料

①

No.

②

上することを検討し次の結果を得た。

③(1) 複合オーステンパ熱処理による硬さ向上は、水冷処理によるマルテンサイトの析出による。

σ

ε

σ

ε

σ

ε

MPa

%

MPa

%

MPa

%

２

1061

1

1292

2

1423

2

３

641

1

1184

2

1376

2

(3) 複合オーステンパ熱処理においては、Sn0.15%添加

４

909

1

1101

2

1399

2

試料で硬さが57HRCまで向上し、引張強さの低下傾向

試料条件：①573Kx5min→水冷,②573Kx10min→水冷,③573Kx30min→空冷(2) 複合オーステンパ熱処理は、ADIの硬さ向上に効果的であるが、引張強さが低下する。

は小さい。
(4)

Mo添加試料の複合オーステンパ熱処理では、炭化物が生成して割れが発生すると共に、引張強さが50%以上低下する。

(5)

複合オーステンパ熱処理により 硬さが向上した試料では、硬さが高いほどピンオンデスク摩耗試験の摩耗は少ない。

文献1) 第3回 ADI 国際会議報告書
2)大出ほか：鋳物67(1995)106
3)勝負澤ほか：鋳造工学71(1999)7484
4)勝負澤ほか：鋳造工学講演概要集119(1991)74
5)勝負澤、町田ほか特願平5314993:
6)堀江：鋳物47(1975)286-

図５

複合オーステンパ熱処理による

3- 4 摩耗試験
表４にピンオンデスク摩耗試験結果を示す。硬さの高い試験片ほど摩耗が少なく、硬さの高い Sn 添加試験片の摩耗は少ない。また、炭化物を形成した試験片ではバ

特開平7163768-

[研究報告]Nd-Ba-Cu-O 種結晶を用いた銀添加 Gd-Ba-Cu-O 超電導体の結晶成長*
齋藤 貴 ** 、 鎌田 公一 ** 、 飯田 和昌 *** 、
坂井 直道 **** 、 村上 雅人 ****
銀添加量を変化させたGd‑Ba2 ‑Cu3 ‑Ox (Gd123 + 40mol% Gd211 + x wt%Ag, x=0‑10)をcold‑seed法
により Nd‑Ba2 ‑Cu3 ‑Ox 種結晶を用いて結晶成長させ、その結晶成長性について検討した。結晶成長温
度は、銀添加量が増加するに従い低下した。EPMA分析及び磁気特性評価結果から、試料中のGdは種結晶側に拡散し、種とバルクの界面では(Nd,Gd)123 混合超電導相が生成することがわかった。
また、
この拡散によって反応界面付近の結晶成長温度は上昇した。したがって、cold‑seed法を用いて良好な結晶成長を行うためには、結晶成長開始温度の最適化を検討する必要がある。
キーワード：銀添加、Gd123、溶融凝固、Nd123 種結晶

Melt Growth of Ag Doped Gd-Ba-Cu-O Bulk Superconductors
by Using Nd-Ba-Cu-O Seed Crystal
SAITOH Takashi, KAMADA Koichi, IIDA Kazumasa,
SAKAI Naomichi and MURAKAMI Masato
We have studied the melt growth of Ag doped Gd-Ba-Cu-O (Gd123 + 40mol% Gd211 +xwt% Ag, x=0-10) bulks by using a cold-seeding method with Nd-Ba-Cu-O seed crystal. Growthtemperatures of the Ag doped bulks decreased with increasing Ag contents. EPMA and magnetic measurements showed that Gd element diffused into the seed crystal and formed (Nd,Gd)123 composite at the interfacial region. The formation of the composite phase raised thegrowth temperature. For cold-seeding, therefore it is necessary to increase the growth temperature for the fabrication of large grain samples.
key words : Ag doping, Gd123, melt growth, Nd123 seed crystal

１

緒

言

ト等、数々の課題を抱えている。

バルク超電導分野で実用化が期待されているスーパーマ

そこで、筆者らは小型で良質なバルク体を接合することにグネット材料とは、
既存の永久磁石材料の数倍の磁気特性を

よって良質の大型バルクを得ることを目標に、NdBa 2 Cu 3 O x

持つ超電導体に強い磁界を着磁する事によって、 今まで実(Nd123)超電導バルク体の接合手法について基礎的な研究を現不可能だった磁気力を発生させる材料である。現存する永行ってきた。 Nd123 バルクを接合するためにはNd123 と同等

久磁石材料として最高の性能を持つ Nd-Fe-B 系材料を使用の超電導特性を持ちながら、より低い熱分解温度を有する接した永久磁石が表面の磁束密度0.5T程度であるのに対して、合用超電導材料が必要であり、 さらにその接合用材料が、バルク超電導材料を利用すれば3〜4Tのスーパーマグネット

Nd123との接合界面で反応部分の特性を劣化させないことがが実現可能である。 その実用化のためには、良好な特性を必要である。

持つ超電導材料を用い、結晶軸のそろった大型のバルク体を

過去の報告で筆者らは、 酸素分圧制御半溶融結晶成長

作製することが必要である。 しかしながら溶融凝固法による（OCMG）法によるNd123 バルク超電導体 1 の Nd サイトを、バルク体の大型化は、 物理的な結晶成長速度の遅さによる

他の複数の希土類元素(Nd,Sm,Eu,Gd)に置き換えた混合希土

限界や、結晶成長に要する多大な時間 ・装置及び材料コス類系超電導体 （（RE-RE )-Ba2 Cu3 Ox）が良好な超電導特性*

軽希土類酸化物高温超電導体の接合手法の開発
岩手県工業技術センター 金属材料部***（財）国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所 盛岡研究所 第３研究部****（財）国際超電導産業技術研究センター 超電導工学研究所 第３研究部**

岩手県工業技術センター研究報告 第７号 （２０００）を示すこと、 これら希土類元素の選択によって （RE-RE )Ba2 Cu3 Ox 超電導体の熱分解温度 （融点）を制御可能である
ことを報告した2 。 また、 YBa2 Cu 3 Ox(YBCO)系超電導バルク
材料の合成に置いて、 Ag の添加は機械的特性の向上と結晶成長温度の低下に有効であることが報告されている3-4。そこで、 本実験では接合用材料として、 良好な超電導特性を有しNd123 と比較して熱分解温度が低い Gd123 超電導体を選択し、熱分解温度の制御のためにAg添加を試みた。さらに、 合成したAg 添加 Gd123 超電導体をcold-seed 法 4 によりシングルドメインNd123 バルク種結晶を用いてOCMG 法によって結晶成長させ、反応界面の組織観察を行いと超電導特性評価を行った。
２

実験方法

原料粉末として NdBa 2 Cu 3 O x(Nd123) 、 Nd 4 Ba 2 Cu 2 O y

図１ OCMG 熱処理条件(Nd422)、GdBa2 Cu3 Ox(Gd123) 、Gd2 BaCuOy(Gd211)、 Ag2 O
粉末 （それぞれの粉末の粒径は3 ミクロン以下）を用いた。
Gd123 に Gd211 を40mol% 混合し、 瑪瑙製自動乳鉢で混合した後、結晶成長開始温度を変化させるためにAg2 OをAgとして0, 1, 2, 5, 10wt%添加し、さらに自動乳鉢で混合した。
作製した４種類の試料の熱分解温度( T m ) を示差熱天秤（DTA）にて測定した。 その後、 各試料をφ 20 × 15mm の円柱状形状に、冷間等方圧プレス （CIP）で圧力200MPaにて成形し、 圧粉体を作製した。圧粉体の上部中央に約2mm
角の Nd123 + 40mol% Nd422 シングルドメインバルクを種結晶として、 結晶のｃ軸が鉛直方向となる向きに配置し、 雰囲気
ガス1%O2 -Ar を流した管状炉で、 図 1に示す条件で酸素分
圧制御溶融結晶成長(OCMG)処理を行った。 ここで OCMG

図２ Gd123熱分解温度に及ぼすAg添加量の影響

プロセス中の最高温度は、 Nd123の融点より低く、 Ag添加
Gd123 の融点より充分 （+50℃以上）高いことが良好な結晶成長のために必要であるが、Ag 0wt% 及び1wt%添加試料の場合は Nd123 との熱分解温度の差が小さいため、Nd123種
結晶の融点を若干超える温度になっている。
OCMG 処理後の試料を、 種の中心部分を縦に 2分割する
形でカットし、 電子線プローブマイクロアナライザー(EPMA)による断面の組織観察、定性・定量分析、面分析を行った。
また、試料中の種結晶とバルクの反応界面を含む部分を切り出し、酸素アニール処理を行って超電導特性を付与した後、図３ OCMG 処理による結晶成長後のバルク外観写真

振動試料型磁力計(VSM)を用いて超電導転移温度 （T c）の測定を行った。なお、酸素アニール条件は酸素気流中550℃まで 2 時間で昇温し、 550℃から450℃まで 12 時間、450℃

加量が増えるに従い T m が低下することがわかった。 特に添から350℃まで 24時間、350℃から250℃まで 480時間で徐加量 5wt% まではグラフの勾配が急であり、 少量の添加でも冷し、 その後室温まで炉冷とした。

効果が高い事がわかる。 圧縮成型後の Ag 添加 Gd123 にNd123種結晶をセットしてOCMG処理を行った試料の外観写

３

実験結果

Ag 添加量を変化させたGd123 の T m を図 2 に示す。 Ag 添

真を図 3 に示す。どの試料もNd123種結晶が溶融消失する
ことなく結晶成長した。 しかし、 Nd123種結晶から結晶成長

Nd-Ba-Cu-O 種結晶を用いた銀添加 Gd-Ba-Cu-O 超電導体の結晶成長

図４ Ag0,1,5,10wt% 添加 Gd123 とNd123 種結晶の反応界面部分の SEM 像

図５ Ag10wt% 添加 Gd123 とNd123 種結晶の反応界面付近の EPMA 面分析結果が開始したものの、全体としては単一粒とはなっていない。外いる。 Ag10wt% 添加試料は、種結晶とバルクの反応界面に観写真からは Ag 添加量の変化による結晶成長性に有意差

Agの凝集が見られる。反応界面付近にはGd211、Nd422のは見受けられない。図4に各試料の反応界面付近の反射電

第 2相 （非超電導相）が不均一に存在する。 これは、結晶子線(SEM)像を示す。 Ag 0wt%及び 1wt% 添加試料はGd123

成長時に界面に液相が過剰に供給された結果と考える。図5

バルク内にクラックが見られる以外は良好な反応界面を呈しては Ag10wt% 添加試料のEPMA による面分析結果である。バ岩手県工業技術センター研究報告 第７号 （２０００）

図 6 Ag 添加 Gd123 バルクとNd123 種結晶の反応界面部分の超電導転移温度

ルクから種結晶側にGdが拡散し、種結晶からバルク側にNdがわかった。

が拡散していることがわかる。拡散したマトリクス部分は定量

Ag添加は種結晶とバルク間の熱分解温度の差を得るために分析の結果から(Nd-Gd)-Ba2 -Cu3 -Ox組成であることがわかっ

有効であり、 反応界面付近へのBaCuO相残留を抑制する効た。また、希土類元素の拡散が見られる部分の第2相は、同果がある。 一方、過剰なAg 添加は界面部分へのAg凝集をじく定量分析の結果からそれぞれNd422とGd211であり、第生じる。 また、 Ag 添加量の多い試料では Nd-Gd拡散相の2 相中では希土類元素の混合が生じていない。さらに、Ag

結晶成長温度にずれが生じるために、充分な結晶成長が出の分布に着目すると、種結晶側にもAgが拡散していることが来なかった。

認められた。 図 6 に Nd123 種結晶とGd123 バルクの反応界

Gd とNdが相互に拡散した相のT c はGd123とNd123それぞ面を含む部分における、Ag添加量とT cの関係を示す。Gd123

れの T c の中間的な値となり、 元素置換による大幅なT c 低下

バルク内部のT c 特性は、Ag 0wt%及び1wt%添加試料においは見られなかった。

ては超電導転移開始(onset)温度が９４K を示した。 Ag 添加

これらの結果から、結晶成長界面の温度制御を最適化する量が増えるにしたがい、T c が低下し、その遷移温度幅が大ことにより結晶成長性と超電導特性のさらなる向上が見込まれきくなる傾向が見られた。

るため、今後その最適化を検討することとした。

反応界面を含む部分では、Ag 0wt%添加試料においてはバルク内部と同等の特性であるが、Ag 添加量が増えるに従い謝辞onset のT c は高温側に移動し、 遷移終了温度は低下する傾本研究の実施に際し、（財）国際超電導産業技術研究セン向が見られた。各試料のOCMG処理は、それぞれのAg添

ター超電導工学研究所第３研究部の Dr. H. S. Chauhan 氏

加量におけるGd123のT mを基準に定めており、 Ag添加量のからご指導、ご助言いただきましたことに深謝いたします。

多いものほどOCMG処理の設定温度は低い。Ag添加量の多い試料ほどNd-Gd相互の元素拡散によって、実際の結晶

文

献

成長温度と設定温度とのずれが大きくなり、結晶の成長時間

1 Murakami M, Sakai N, Higuchi T and Yoo S. I.

が充分に与えられなかったことから、超電導特性の劣化が起Supercond Sci Technol. 9 (1996) 1015-1032
2 T. Saitoh, K. Segawa, K. Kamada, N. Sakai,T. Segawa,
S. I. Yoo and M. Murakami : Physica C 288 (1997) 141147

こったと考えられる。
４

結言

Nd123 種結晶とGd123 バルクの反応部分では、 Nd123 種
結晶側に Gd が、Gd123バルク側にNd が拡散し、拡散部分のマトリクスは Nd-Gd 混合 123 組成となった。
Ag添加量が少ない試料では、反応界面付近に未反応のままの BaCuO 相が残り、 バルク内部にクラックが生じやすい事

3 Y. Nakamura, K. Tachibana, S.I. Yoo and H. Fujimoto: Advances in Superconductivity , (1997) 649.
4 S. Haseyama, S. Kobayashi, M. Satoh, H. Miyairi, H.
Nakane and S. Nagaya : Advances in Superconductivity , (1997) 653.

［研究報告］鋳造材料の振動特性評価に関する研究
茨島

明* 、勝負澤 善行* 、池 浩之** 、高川 貫仁* 、高橋 範雅***

マグネシウム合金の減衰比を測定し、アルミニウム合金の減衰比と比較した。その結果、全ての共振周波数においてマグネシウム合金の減衰比が良いわけではないことが明らかになった。したがって、マグネシウ
ム合金は一般に減衰能がよいとされているが、マグネシウム合金製品を設計する際にも振動特性について十分留意しなければならない。
キーワード：鋳造材料

マグネシウム合金

減衰比

Estimation of Casting Materials’ Vibrational Characteristics
BARAJIMA Akira, SHOUBUZAWA Yoshiyuki, IKE Hiroyuki,
TAKAGAWA Takahito and TAKAHASHI Masanori
We measured damping ratios of magnesium alloy. And then, we compared them with aluminumalloy’s one. Consequently, we have not been able to confirm that magnesium alloys have good damping
ratio at all natural frequencies. Magnesium alloys have generally good damping ratio, but we have to
pay attention for vibrational characteristics when we design magnesium alloy products.
key words : magnesium alloy, natural frequency, damping ratio
１緒

言はインピーダンスヘッドにテストピースを挟んだ治具を構造物は多くの振動問題と関係している。振動問題は取り付けて中央加振により測定を行う方法で、図１に実場合によっては人命に危機を及ぼす恐れがあるため、設験方法の概略を示し、テストピース形状を図２に示す。

計においては十分な対策を検討する必要がある。構造物

この方法の実験条件を表１に示す。

の振動をグラフ化した周波数応答曲線により、構造物の固有振動数や応答レベルを知ることができる。構造物の2chFFT

減衰比は応答ピークより算出できる。減衰比が大きくなるということは、応答ピークレベルが小さくなることを示し、，構造物の振幅が小さくなることを示す。従って減衰比が大きくなるということは、振動対策につながるこ

テストピースとを意味する。我々はこれまで、アルミダイカスト製自動車部品の減衰比を考慮した振動特性に関する研究を行い 1),2),3),4) 、アルミダイカスト製品の振動特性の向上を図

インピーダンスヘッドってきた。ところが、最近の自動車部品ではマグネシウ
ム合金ダイカスト製品が増えつつある。マグネシウム合

テンション
ロッド

金は一般に減衰能が高いといわれているが、ダイカスト

シェーカー

製品ではその効果が不明である。本研究においては、マワークステーション

グネシウム合金とアルミニウム合金について減衰比を測定し、これらの材料間に差があるか調査を行った。
２

実験方法

２種類の方法を用いて減衰比を測定し比較した。一つ*

岩手県工業技術センター 金属材料部
岩手県工業技術センター 企画情報部*** ㈱アーレスティ研究所
盛岡研究室
**

防振台

図１

パワーアンプ

中央加振法による減衰比測定方法の概略

岩手県工業技術センター研究報告

もう一つは簡易形状のカバーをフリーフリー条件（拘束がない状態）でインパルスハンマーによる加振実験を行う方法で、実験方法の概略を図３に示し、供試体（簡易形状ケース）の写真を図４に示す。また、実験条件を表２に示し、加振点および応答点を図５に示す。

表２

インパルスハンマによる実験条件
設定項目
設定値
供試体材質等
簡易形状ケース
AZ31（531g）
A5052（830g）
測定周波数範囲
0〜1600Hz
周波数解析ライン数
3200 ライン
平均値算出回数
10 回
拘束（境界）条件
フリーフリー（拘束無し）

10

1

第７号（２０００）113

図２

加振点Ａ(Z方向)
単位：mm

応答点Ａ(Z方向)

中央加振法用テストピース形状

表１

中央加振法による実験条件
設定項目
設定値
AZ91D
ダイカスト品を切削（N=10）
テ ス ト ピ ー AM60B ダイカスト品を切削（N=10）
スの材質
AZ31
展伸材を切削（N=10）ADC12
ダイカスト品を切削（N=10）
A5052
展伸材を切削（N=5）
固定治具の影響
マスキャンセル機能にて除去
加振条件
疑似ランダム波
加振周波数範囲（ベー 0〜6.4kHz
スバンド）
平均値算出回数
ベース解析時およびズーム解析時共に 512 回

条件Ａ

ゴムチューブインパルスハンマ
２ＣＨＦＦＴ

加速計

チャージアンプ×２

加振点B(Ｙ方向)

試験体

応答点B(Ｙ方向）
やぐら

図３

条件Ｂ

インパルスハンマによる減衰比測定方法の概略
図５
３

加振点および応答点

結果及び考察中央加振法により測定した各テストピースの減衰比を
図６に示す。低周波側（300Hz 付近）の共振周波数では
アルミニウム合金の減衰比が高くなっている。一般にマグネシウム合金はアルミニウム合金よりも高い減衰能を有している 5）、6）とされているが、本実験ではアルミニ
ウム合金が若干高い値を示した。これは、テストピース
図４

インパルスハンマによる減衰比測定用供試体の厚さが 1mm と薄いため、剛性が低いマグネシウム

鋳造材料の振動特性評価に関する研究

図６

中央加振法により測定した減衰比

図７

インパルスハンマーによる減衰比測定結果（Ａ）

図８

インパルスハンマーによる減衰比測定結果（Ｂ）

合金の減衰能が低周波側で低下したものと考えられる。
高周波側（1600Hz 付近）の共振周波数ではどの材質のテストピースにおいてもほぼ同じ減衰比となった。
インパルスハンマによる減衰比測定結果を図７および８に示す。条件ＡおよびＢ共に 1000Hz 付近の共振周波数においてマグネシウム合金製供試体が高い減衰比となった。他の共振周波数ではマグネシウム合金製とアルミニウム合金製とでは減衰比にほとんど差が無いか、アルミニウム合金製の方が高い値となった。
４

結言

中央加振法による測定では明らかにマグネシウム合金に比べてアルミニウム合金の減衰比が大きい結果となった。一方、インパルスハンマによる簡易形状ケースの測定においては、共振周波数によってはマグネシウム合金の方が大きい減衰比となる場合もあり、必ずしもマグネ

文

献

シウム合金製の製品が全ての共振周波数において防振性

1)茨島、小川：岩手工技セ研報、2、47(1995)に優れているとは限らないことが明らかになった。した2)茨島、小川：岩手工技セ研報、3、65(1996)

がって、マグネシウム合金製の製品を設計する際にもそ

3)茨島ほか：岩手工技セ研報、5、173(1998)の振動特性を十分考慮して設計しなければならない。

4)茨島ほか：岩手工技セ研報、6、45(1999)

本研究は平成１１年度技術パイオニア養成事業として行5)渡辺：機械技術協会講演会講演資料、1(1998)

われたもので、成果は本事業参加企業等で利用されている。

6)清水：機械技術協会講演会講演資料、58(1998)

［研究報告］ダイヤモンド結晶粒径と砥粒率がセグメントの強度に及ぼす影響*
茨島

明** 、池高川

浩之*** 、勝負澤貫仁** 、赤石

善行**

晃****

ダイヤモンドコアドリルの穿孔性能向上を目的とし、ダイヤモンド結晶粒径と砥粒率がドリルセグ
メントの抗折強度に与える影響を調べた。その結果、結晶粒径が小さいダイヤモンドを用いてコンセ
トレーションを高くしたセグメントがコアドリルに適していることがわかった。
キーワード：セグメント

ダイヤモンドコアドリル

The Effect of Diamond Grain Size and Grain Volume Percentage
on the Strength of the Segment
BARAJIMA Akira, IKE Hiroyuki, SHOUBUZAWA Yoshiyuki,
TAKAGAWA Takahito and AKAISHI Akira
For the purpose of punch performance improvement of the diamond core-drill, we investigate the influence what diamond grain size and percentage of grain give to bending
strength of segments. Consequently, the segment which is high concentration using the
diamond in which grain size is small was suitable for the core-drill.
key words : segm e n t, diamond, core-drill１

緒言

図１に示すようなダイヤモンドコアドリルはコンクリート建造物等への穴あけ工具として広く使用されている。これらのコアドリルはハンドドリルにて穿孔を行うもので、積層された数種類の被削材を同時に穿孔する事もある。したがって、工作機械で使用する工具とは加工条件が異なり、限られた動力、押し付け力（穿孔方向荷重）で広範囲の硬度を有する被削材を穿孔する性能が要求される。この様な条件下では一般に含有するダイヤモンドのコンセントレーションを高くする
事が有効であるが、同時にダイヤモンドセグメントの強度が低下する。
そこで、ダイヤモンド結晶粒子の粒径とコンセント
レーションを変化させたメタルボンドダイヤモンドセ
グメントを焼結により作成し、抗折荷重を測定することにより穿孔速度を向上させるために最適なダイヤモ*

乾式ダイヤモンドセグメントの研究開発
岩手県工業技術センター 金属材料部*** 岩手県工業技術センター
企画情報部**** ユニカ（株）岩手工場**

ンド結晶粒径とコンセントレーションの関係を調べた。

岩手県工業技術センター研究報告

図１

第７号（２０００）

ダイヤモンドコアドリル
３

圧縮荷重

実験結果
ダイヤモンド結晶粒子サイズおよびコンセントレー

圧縮用円盤

ションとの関係を図３に示す。これより、平均粒径がセグメント大きくなると抗折荷重は低下し、特にその傾向は 450
ミクロン以下において顕著であることがわかる。これに比べ、コンセントレーションが大きくなると同じく
抗折荷重は低下するが、その影響は小さくなる。
また、平成１０年度の研究 1)で得られた式 1 の研削理論式が示す様に、穿孔速度はダイヤモンド結晶粒径と相関がない事がわかっている。

圧縮荷重
図２

穿孔速度
＝R eｎＡ1 Ｖg( ＦZ ｄ0 /(ｎＫ1 Ａ1 π1/3 Ｈ B(６Ｖ g)2/3 ))/(2/3抗折試験概略

×Tｄ0 )
２＝ReＦZＶg1/3 /(2.2013×TＫ1 π1/3 ＨB)

実験方法

実験に用いたメタルボンドダイヤモンドセグメントはボ−−式1ンド材成分として金属粉末Cu､Co､Ni､Snを使用し、ダイヤ
モンド結晶粒子と均一混合した後、抵抗加熱焼結機によりRe：工具回転数、Ａ 1：セグメント当たりの実研削面積、作成した。ダイヤモンド結晶粒子サイズﾞは50/70､30/40､2

Vｇ：砥粒率、FZ：穿孔方向荷重、ｄ 0：ダイヤ粒子直径、0/30メッシュを用い、含有率はコンセントレーションを20､ｎ：セグメント刃数、Ｋ1 ：目出し係数、40､60とした。このセグメントはコアドリル用であり、6×8

HB：被削材硬度、T：セグメント厚み、×3.5mm-R32の円弧形状品である。これを図２に示すような方法により抗折試験を行った。

この事を合わせて考えると、穿孔速度を上げるためにはコンセントレーションを増加させる事が必要であり、セグメントの抗折荷重を考慮すると、小さい結晶粒子
サイ

450

ズでの高コンセントレーション化が有効である。
コンセントレーション
20
40
60

抗折荷重（kgf）

400
350

４

結

言

抗折荷重の測定結果（図３）より、コンセントレーションよりも平均結晶粒子径がダイヤモンドセグメン

300

トの強度に大きく影響している事がわかった。特にその傾向は 450 ﾐｸﾛﾝ以下において顕著であった。

250

さらに、ダイヤモンドコアドリルの研削理論式（式１）を考慮すれば、必要な強度を確保し穿孔速度を向

200
150
200

上させるためには、小さい結晶粒子径にてコンセント
レーションを大きくする事が有効であることがわかっ
300

400

500

平均粒径（μm）

600

700

た。
本研究は平成１１年度技術パイオニア養成事業の一環として実施したものである。

図３

抗折荷重と平均粒径
文献1)茨島ほか：岩手工技セ研報、6、49(1999)

[研究報告]SPEED 法による溶射皮膜の評価
桑嶋 孝幸 * 、 高橋 幾久雄 * 、 太田 利夫 ** 、 田端 亮一 **高速ガス溶射装置で溶射した２種類の溶射材料 （Ni 基自溶合金、Ni 基自溶合金にWC-Coを混合した粉末）を1223K、1273K、1323K、1373Kで再溶融処理をして皮膜の性状を調べた。再溶融処理後の皮膜は SPEED法により電解処理をして析出物を抽出し、それぞれの処理温度における析出物の形状や構造と皮膜の性状との関係を調べた。その結果、1273K以上では針状の析
出物と角状の析出物が認められ、これらは X線回折の結果からCr 23 C6、Cr 7C3、Cr 2B であった。
また、 Ni 基自溶合金とWC-Co の混合粉末を溶射した皮膜では、 Co 6W6Cも認められた。
キーワード：Ni 基自溶合金、 SPEED 法、 皮膜組織、 炭化物、硬度

Evaluation of Thermal Spray Coating Using SPEED Method
KUWASHIMA Takayuki, TAKAHASHI Ikuo ,OHTA Toshio and TABATA Ryoichi
Two kind of thermal spray materials ,Ni base self fluxing alloy powder and blend
Ni base self fluxing alloy powder and WC-Co powder are sprayed by high velocity flame
spraying and they are fused at 1223K,1273K,1323K and 1373K. After fusing, the samples
are etched by the SPEED method for analysis of particles in the coatings and the residue are analyzed by SEM,XRD and so on. Some kind of particles,look like needle andmass are observed in the residue. From XRD analysis, they are Cr23 C6,Cr 7C3,Cr2B. In
blend Ni base self fluxing alloy and WC-Co coating, Co6W6C are observed,too.
key words: Ni base self-fluxing alloy,SPEED method,coating stracture,carbide,hardness
性状を評価した例はあまりない。本研究では、様々なアプ
１ 緒
言
リケーションへ応用するための基礎データを得ることを目的
溶射は表面改質技術の中でも加工速度が速く、 金属はに、皮膜中の析出物を分離抽出して、 皮膜の再溶融処理
もちろんサーメット、 セラミックスなどほとんどの材料をコー
温度と皮膜組織、 皮膜性状との関係を明らかすることを目ティングすることができるため、自動車産業をはじめ様々的に行った。
な産業分野で広く用いられている。なかでも、高速フレ−
ム溶射は、 従来のフレ−ム溶射を上回るフレ−ムの高速
２ 実験方法化が達成され密着力が高く高硬度な皮膜を形成することが２−１
供試材できるため、耐摩耗性サ−メット皮膜の形成に実用化され溶射材料はNi 基自溶合金である DIAMALLOY2001 と高い評価を得ている。一方、環境に対する問題意識の高
N i 基自溶合金とW C - 1 2 C o をブレンドしたD I A M まりから、循環型社会への転換が叫ばれ、産業界におい
A L L O Y 2 0 0 2 を使用した。 また、 金属基材は、 長さてもリサイクルに対する意識が高まっている。 廃棄物の排70mm、 幅 50mm、 厚さ5mm の S45C を使用した。 溶
出量を減らすため、 部品、 部材の耐久性の向上、 消耗
射材料と金属基材の化学組成を表 1 に示す。
部品の再利用が求められている。 溶射は、前述のようにほとんどの材料をコーティングできるため、耐食性、耐熱２−２ 溶射方法
性、耐摩耗性などを大幅に向上させることができ、また肉
溶射装置は、スルザ−メテコ社製のダイヤモンドジェット溶
盛溶射により部品、部材を容易に再利用できる。 自溶性射装置を使用した。
溶射に際しては、 脱脂後、金属基材
合金溶射は、溶射後、皮膜を再溶融させるため、基材との密着力が高く、 耐食性、耐熱性、耐摩耗性な
表 1 金属基材と溶射材料の化学組成どが優れている。
粒径(µm)
化学成分
自溶性合金は、再溶融処により金属基材と皮
金属基材
−
、
、
S45C
C0.44 Si0.22 Mn0.68、P0.0255 、S0.087
膜が冶金的な結合になるとともに C r の炭化物や〜Diamalloy2001 45 15
Ni-17Cr-4Fe-4Si-3.5B-1C
ほう化物が析出することにより皮膜の耐摩耗性が
溶射材料
Diamalloy2002 45〜11 (WC-12Co) 33Ni-9Cr-3.5Fe-2Si-2B-0.5C向上する。しかし、この析出物を分離して皮膜の
*
**

金属材料部
（株）釜石電機製作所

岩手県工業技術センター研究報告 第 7 号 （２０００）
表面をアルミナグリットでブラスト処理を行い、粗面化、清15mm × 15mm に切り出した試料表面を研磨した後、皮浄化し、ロボットによる自動方式で皮膜厚さが0.5mmにな膜の表面以外を樹脂で被覆して電解を行った。電極は飽和るようにパス数を調節して溶射した。溶射後の再溶融処理
甘こう電極を使用し、 電解電位は +500mV vs SCE とし、は、大気雰囲気中で電気炉により加熱した。 昇温速度は2,000 クーロンまで電解を行った。
6K/minで加熱温度による皮膜性状を比較するために最高電解を行った試料は、表面に残った残滓をメチルアル
加熱温度を1223K、1273K、1323K、1373K の4 水準
コール中に混濁し、フィルター上（日本電子製SEM-PORE：とした。 冷却は空冷である。 表 2 に溶射条件を示す。
フィルタ孔径0.6 μ m 、 フィルタ膜厚10 μ m ）に捕集して電子顕微鏡により形状観察を行った。 また、 試料表面を電子顕微鏡で観察し、 表面に析出物残滓が残っている
２−３ 評価方法
ことを確認した後、微小部 X 線回折装置により構造解析
作成した試験片は、レーザ顕微鏡および EPMAを使用を行った。
して、皮膜組織を調べた。皮膜の硬さを調べるためにマイ

Bb04000 RP0l 0

B : 回転円板の厚み (mm)b：摩耗痕幅(mm)
0
R : 回転円板直径 (mm)
P：最終荷重(kg)
0l：摩擦距離(m)0
熱処理により皮膜組織中に析出した析出物の同定をする
ため SPEED 法を適用した。 1),2)SPEED 法は、 非水溶媒
系電解液を用いた定電位電解エッチング法 （Selective
Potentiostatic Etching by Electrolytic Dissolution
Method）で、金属中に介在する析出物の分離することができる。この方法によれば酸化物、ほう化物、炭化物などを抽出することが可能である。電解液は、10%アセチルア
セトンー1%塩化テトラメチルアンモニウムーメチルアルコー
ル （いずれも特級試薬）を混合して作成した。試験片は、
表 2 溶射条件
Diamalloy2001

圧 力 (psi)

エアー

150

流量

44

圧 力 (psi)

100

流量

39

圧 力 (psi)

75

流量

49

溶射距離(mm)

250

175

溶 射 速 度 (m/min)45

ピッチ ( m m )2

表 3 大越式迅速摩耗試験条件
回転円板

1273K

プロパン

Diamalloy2002

SKD11(HRC62)

1323K

酸素

Diamalloy2002

1373K

溶射材料

Diamalloy2001

as spray3

Ws ＝

３ 実験結果及び考察
図 1 に皮膜断面のレーザ顕微鏡組織を示す。 as spray
皮膜ではダイヤモンドジェット溶射皮膜特有の半円状の組織が認められる。これはダイヤモンドジェット溶射皮膜特有の組織で、溶射材料が半溶融状態で基材に衝突凝固するためである。
Diamalloy2001、Diamalloy2002とも再溶融処理温度
1223K では、皮膜中に気孔も認められ、as spray皮膜と比較しても大きな差はない。処理温度1273K （Ni 基自溶性合金の融点）以上になると処理後の皮膜表面は溶融により滑らかになっていた。この温度以上になると皮膜組織は大きく変化し、 角状の粒子が析出している。 また、金属基
材と皮膜との間に拡散層が認められる。
N i 基自溶性合金とW C - 1 2 C o との混合粉末である
Diamalloy2002 は、 WC 粒子が as spray 皮膜に比べて温度上昇にともないわずかに皮膜中に分散している。

1223K

クロビッカース硬度計および大越式迅速摩耗試験機を使用した。大越式迅速摩耗試験条件を表 3 に示す。大越式迅速試験では、 試験時の圧痕を測定するためと熱処理した皮膜表面の酸化皮膜を除去する目的で表面を研削して試験を行った。 試験後の圧痕の大きさはビデオ測定顕微鏡（OGP 社製 SMARTSCOPE200）を使用して次式により比摩耗量を計算により求めた。

摩擦距離(m)100
最終荷重(kg)
6.3
摩擦速度(m/sec) 0.94、1.97、2.91 、3.62

図 1 溶射皮膜断面のレーザ顕微鏡写真

100 μ m5.0

as spray
1223K
1273K
1323K
1373K

Diamalloy 2001

4.0
COMPO 像COMPO 像as spray

3.0

1373K

比摩耗量 (mm 2 /kg×10- 7 )

B-K α
B-K α

C-K α

C-K α

Cr-K αCr-K α2.0
1.0

Diamalloy 2002

5.0

Ni-K α

Ni-K α4.0
3.0
図 2 溶射皮膜断面の線分析結果

10 μ m

2.0
1.0

1000

800

0.0

1.0
2.0
3.0
摩擦速度(m/min)

4.0

600

図 4 大越式迅速摩耗試験結果
400

200

0

1223

1273

1323

1373

図 3 マイクロビッカース硬さ測定結果
Diamalloy2001 をEPMA により線分析した結果を図 2に示す。誌面の都合でas spray と1373Kのみの結果を示す。1373Kで熱処理した皮膜には、針状と角状の粒子が認められるが、これは線分析の結果からCrの炭化物とほう化物であることがわかる。1273K以上で熱処理した皮膜でも同様の組織となっていた。
図 3、図 4 にマイクロビッカース硬さ測定結果と大越式迅
速摩耗試験結果を示す。Diamalloy2001 は、処理温度
が 1223K では、 as spray皮膜の測定結果(500 〜 650)と大きな差は認められない。しかし、1273K以上になるとマイクロビッカース硬さは上昇する傾向が認められる。大越式迅速摩耗試験結果では、 皮膜の溶融が認められた1273K以上の試料において比摩耗量が少なくなっていて、
マイクロビッカース硬さ測定結果と傾向が一致している。これは、皮膜が熱処理により溶融したため Crの炭化物やほう化物などの硬質粒子が形成されたことと粒子間の結合が冶金的な結合になったためである。
一方、Diamalloy2002では、1373Kで処理した皮膜の硬さが平均で950とas spray皮膜の測定結果(700 〜900)
や他の条件に比べて著しく高くなっている。しかし、大越式
迅速摩耗試験結果では、 処理温度が低い 1223K の試料の比摩耗量が一番少なくなっていて、これ以上の処理温度
では摩耗量は逆に多くなっている。
図 5 にDiamalloy2002を1373Kで処理した皮膜断面の上部付近と下部付近のSEM写真を示す。下部ではWCなどの粒子が多数認められるが上部ではほとんど認められていない。これらをふまえて図 2 のレーザ顕微鏡組織をよくみると1273K以上で処理した皮膜は、２層に分離していて、上部の層は処理温度の上昇に伴って厚くなる傾向が認められる。 EPMA による分析では、 as spray皮膜のマトリックス
は Ni であったが、Diamalloy2002 は WC-Co 粉末とNi
基自溶合金の混合粉末であったため、 処理温度の上昇に伴い N i 基自溶合金が良く溶融することに伴って、 比重の違いから硬い WC 粒子が皮膜下部に分離したため、 大越式迅速摩耗試験の結果が逆転したと思われる。 3 )
図 6 に SPEED 法で電解処理した後の残滓外観の SEM
写真を示す。 両方の皮膜において、 皮膜が溶融していな
い as spray皮膜と1223Kで熱処理した皮膜でも1 μm 程

岩手県工業技術センター研究報告 第 7 号 （２０００）
Diamalloy2001

Diamalloy2001

10 μ mX-ray Intensity (A.U.)

図 5 溶射皮膜断面の SEM 写真（左 ：皮膜上部、 右 ：皮膜下部）

20

Diamalloy2002

Cr 7 C3
Cr 2 BCr 23 C6

30

40

50

60

70

80
90
Cu-Kα

as spray2θ

Diamalloy2002

1273K

1223K

X-ray Intensity (A.U.)

WC
Cr 2 B
Co6 W6 C
Cr 23 C6

20

30

40

50
2θ

60

70

80
90
Cu-Kα

1323K

図 7 SPEED 法処理後の残滓の X 線回折結果

1373Kの残滓は、 溶射材料の Ni 基自溶合金の製法に起因していると考えられる。 すなわちアトマイズ法で製造されたN i
基自溶合金はアトマイズ処理のために溶融されるが、その過程で粉末中にわずかであるが炭化物やほう化物が析出していると考えられる。

5 μm

図 6 SPEED 法処理後の残滓外観の SEM 写真
度の微細な残滓が認められる。Diamalloy2001では、処理温度1273K以上において角柱状と塊状の残滓が認められるが図2 の線分析の結果から前者がCr炭化物、後者がCr ほう化物と考えられる。 また、 Diamalloy2002においても量は少ないが同様の形状の残滓が認められる。これら以外の残滓は、WC あるいはこれらの化合物であると考えられる。
また、皮膜が溶融していない as spray皮膜や 1223Kで処理した皮膜においても 1 μ m 程度の非常に細かい残滓が多数認められる。
図7 に1373Kで熱処理した皮膜をSPEED法で処理した
残滓の X 線回折結果を示す。 Diamalloy2001 では、
Cr7C3、 Cr23C6、 Cr2B が認められる。 Diamalloy2002
では、WC の他にCr2B、Cr23C6 が認められる。また、高温での保持時間が長いために Co6W6C も認められる。asspray皮膜ではこの相は認められていないため、熱処理によりこの化合物が形成されたと考えられる。 誌面の都合で図には示していないが、as spray皮膜や1223K皮膜でもCr 炭化物のピークが認められていた。 このことから、 図6

４結言
1.SPEED法により容易に溶射皮膜中の炭化物やほう化物などを分離するができる。
2.Ni基自溶合金は、皮膜を溶融させることによりNiマトリッ
クス中にCr7C3、 Cr23C6、Cr2B などが析出し、 耐摩耗性が向上する。
3.Ni 基自溶合金とWC-Co との混合粉末を溶射した皮膜は再溶融温度が高いと比重の違いから分離する傾向が認められ、 耐摩耗性が低下する。
4.溶融していない皮膜においてもわずかながら炭化物やほう化物が含まれている。
本報告は平成 11 年度技術パイオニア ORT事業で実施した成果です。
文献1 ) 黒澤文夫 , 田口 勇 , 谷野 満 : 日本金属学会会報,Vol20,No5,377(1981)
2 ) 黒澤文夫 , 田口 勇 , 松本龍太郎: 日本金属学会誌,Vol43,No11,1068(1979)
3 ) 富田友樹 , 高谷泰之 , 原田良夫: 高温学会誌,Vol20,No5,208(1994)

［研究報告］溶射皮膜のブラストエロージョン特性
高橋

幾久雄＊、桑嶋孝幸＊

鋳鉄基材にプラスチック３種類、金属及びサーメット５種類、セラミックス３種類を溶射して、荒田式溶射皮膜評価試験機を用いたブラストエロージョン試験で溶射皮膜を評価した。
プラスチックはアクリル皮膜の摩耗減量が少ないのに対して、ポリエステル皮膜は簡単に皮膜が剥離する。金属及びサーメットはSUS316皮膜の摩耗量が少なく、Fe‑Cr‑C合金やNi基合金の摩耗量が多くなっている。セラミックスはTiO皮膜の摩耗量が少ないが、CrO皮膜の摩耗量が多22 3くなっている。ブラストエロージョン試験は皮膜の硬さが低いほど摩耗量が少なくなる傾向を示
し、皮膜の変形能や皮膜内粒子間結合度が耐摩耗性に影響することを明らかにした。
キーワード：溶射皮膜、プラスチック、金属、セラミックス、ブラストエロージョン

Blast Erosion Resistance for the Thermal Spraying Coatings
TAKAHASHIIkuoandKUWASHIMA Takayuki
Three kind of plastics, five kind ofmetalsand cermets andthreekind ofceramics are
sprayed on cast iron and the coatings of blast erosion resistance are evaluatedusing Arata
CoatingTester.
In plastics coating tests, a weight loss of acryl coating issmall,but polyester coating peels
easily. In metals and cermet coating test, a weight loss of SUS316 coating is small, but
Fe-Cr-C alloy and Ni base alloy is large. In ceramics coating test, weight loss of TiO2
coating issmall,Cr2 O3 coating is large. Inblasterosion test, theweightlossof thecoatings
have a tendency to be small with thedecrease of coating hardness, the charactaristic ofblast erosion resistance is affected by modificate ability and degree of cohesion between
particles of thecoatings.
key words : sprayed coating,plastics, m e t a l s , c e r a m i c s , b l a s t e r o s i o n１緒言

溶射皮膜は溶射材料溶融粒子の積層で形成されるが、を平滑に機械加工し、アセトン洗浄及び#20 のアルミナグリッドでブラスト処理を行い、溶射に供した。

未溶融粒子の存在や成膜の積層機構から多孔質になり易用いたプラスチック溶射材料を表１に示すが、ポリエい。このため、基材と皮膜の密着力が低く、皮膜の粒子

ステルとアクリルはセラミックスを混合（重量比）した間結合力と靱性が低下する。特に硬い粒子を衝撃的に受ものも用いた。セラミックスは Al2O 3 に TiO2 を 2%含けた場合は簡単に皮膜が剥離し、溶射の効果を存分に発有したグレイアルミナである。ポリエステルはプラズマ揮できないことになる。

溶射装置で、皮膜厚さ 0.3mm に、アクリルとナイロン

本研究は鋳鉄基材に３種類のプラスチック、５種類のはプロパンを燃料とするガス溶射装置で、皮膜の厚さ

金属やサーメット、３種類のセラミックスの溶射皮膜を形成して、ブラストエロージョン試験を行い、溶射皮膜

表１の耐摩耗性を比較検討することを目的とした。

ポリエステル

プラスチック溶射材料の種類
ポリエステル100%
ポリエステル−20%セラミックス

２
２−１

実験方法
基材・溶射材料と溶射

アクリル100%
アクリル

供試鋳鉄基材の材質は FC200 で、その形状寸法は厚さ 4mm、幅 75mm、長さ 100mm の板で、溶射する面

＊

金属材料部

アクリル−20%セラミックス
アクリル−40%セラミックス

ナイロン

ナイロン100%

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

0.12
アクリル100%

0.4mm を目標にした。

アクリル+20%セラミックス
アクリル+40%セラミックス

フレーム溶射（HVOF：High Velocity Oxy-Fuel）で、溶射皮膜の厚さが 0.3mm になるようパス数を調節した。
セラミックス溶射材料は Al2 O3、 Cr 2O3、 TiO 2 の３種

ナイロン

0.08

摩耗減量

と組成を表２示す。溶射はプロピレンを燃料とする高速(g)

金属およびサーメット溶射材料は５種類で、その種類0.04

類で、その下地溶射（アンダーコート）として、 Ni-Crを用いた。セラミックス溶射材料の組成を表３に示す。
Ni-Cr 溶射は高速フレーム溶射装置で、セラミックス溶

噴射角度：30度

射はプラズマ溶射装置で行った。。溶射皮膜の厚さは金00

属で約 0.1mm、セラミックスで約 0.25mm にした。以上の溶射は全てロボットを用いて自動で行った。

溶射材料

組

成

17Cr‑12Ni‑2.5Mo‑1Si‑0.1C‑Fe

Ni基超合金19Cr‑18Fe‑3Mo‑1Co‑1Ti‑Ni

C r3C2 サーメット

20(80Ni‑20Cr)‑Cr3 C2

Ni基合金

20Cr‑10W‑9Mo‑4Cu‑1C‑1B‑1Fe‑Ni

Fe‑Cr‑C合金

64Cr‑7C‑Fe

表３

300

400

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果

アクリル100%
アクリル+20%セラミックス
アクリル+40%セラミックス
ナイロン

(wt%)

SUS316200
噴射量 (g)0.12

金属及びサーメット溶射材料の組成

摩耗減量 (g)

表２

図１

100

0.08

0.04

セラミックス溶射材料の組成

溶射材料

組

成

噴射角度：60度(wt%)

Al2 O3Al2 O3 ‑2.5TiO2 ‑2SiO2 ‑1Fe2 O3

Cr2 O3

99Cr2 O3

TiO2

99TiO 2

２−２

0

図２

0

100

200
噴射量 (g)300400

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果

試験で噴射角度 30 度の結果を示す。ポリエステル皮膜

溶射皮膜の評価法

溶射皮膜の評価方法は荒田式溶射皮膜評価試験機を用はブラスト材を 70g 噴射する前に簡単に皮膜が削り取いて、表４に示す試験条件でブラストエロージョン試験

られ、粒子間結合度がかなり劣っていると考えられる。

を行った。噴射角度は溶射皮膜に対して、30 度、60 度、

この原因は供試ポリエステルの示差熱分析 (DTA)及び熱90 度の 3 水準で、1 回の噴射量 70g であるが、摩耗量天秤分析(TG)結果が示すように、融点は約 760 Ｋ、重が多い皮膜は皮膜粒子が剥離して早く基材が露出するの量減少開始温度が約 720 Ｋであることから、溶射中にで、すべての皮膜が同じ回数の試験はできなかった。ま気化したガスが皮膜に巻き込まれたため、皮膜断面のた、プラスチック、金属、セラミックスそれぞれ密度がSEM 像観察で皮膜内気孔が多く認められる１）ことが支異なるために耐摩耗性の絶対比較はできないが、摩耗減持している。

量を精密天秤で重量測定して評価した。

アクリル皮膜にセラミックスを混合すると耐摩耗性が劣るように見えるが、セラミックスの密度がアクリルの表４

ブラストエロージョン試験条件

ブラスト材#30モランダム

密度の数倍の値であることと、基地のアクリル粒子の剥離に伴い、セラミックスも剥離するので重量減少が多くなり、このような結果になったと思われる。

設 定 圧 力

(kPa)

490

噴 射 圧 力

(kPa)

304

図２は噴射角度 60 度の結果であるが、溶射材料の種

噴射加速流量(l/min)340

類による傾向は変わらず、全体の摩耗量は 30 度に比べ

噴

(g/回)

70

て少なくなっている。この原因は不明である。ナイロン(度)30、60、90

皮膜はアクリル皮膜に比べて両角度共に摩耗減量が多く

射量

噴 射 角 度なっている。溶射皮膜のヌープ硬さを測定すると、アク実験結果及び考察

リル皮膜は Hk1.5、ナイロン皮膜は Hk8.7 とナイロン

プラスチック溶射皮膜

皮膜がかなり高いが、アクリル皮膜はナイロン皮膜に比１３−１

図１はプラスチック溶射皮膜のブラストエロージョン

べて弾性が高く、ブラスト材の衝撃エネルギーを吸収す［研究報告］るためと考えられる。噴射角度 90 度の図示は省略する

め皮膜の変形能が高い、言い換えると硬さの低い皮膜がが、噴射角度 60 度とほぼ同じであった。

塑性変形して、衝撃力を緩和するためと考えている。
図７は溶射皮膜断面の SEM 像から画像解析装置で測３−２

定した面積気孔率を示す。SUS316 皮膜の気孔率が少な

金属及びサーメット溶射皮膜

金属及びサーメット溶射皮膜の噴射角度 30 度のブラ

く、Ni 基合金皮膜や Fe-Cr-C 合金皮膜の気孔率が高く、ストエロージョン試験結果を図３に示す。Fe-Cr-C 合金
皮膜の摩耗量が多く、 Ni 基合金皮膜、Ni 基超合金皮膜、

0.45

Cr 3C2 -Ni-Cr サーメット皮膜と続いていて、SUS316 皮

0.40

膜の摩耗量が少なくなっている。溶射皮膜の断面を研磨して、マイクロビッカース硬さを測定すると図４のよう

SUS316
Ni基超合金C r 3 C 2サ ー メ ッ ト
Ni基合金
Fe‑Cr‑C合金

0.35に、Cr3C2-Ni-Cr サーメット皮膜や Fe-Cr-C 合金皮膜
0.30

なっている。以前研究したスガ式摩耗試験は硬さの高いほど摩耗量が少なくなっていた２）が、この摩耗試験では
サーメットを除いて硬さと逆比例の関係が認められる。
この試験はブラスト材の衝撃的圧力が作用することから
硬さよりも皮膜の変形能や皮膜内の溶射材料粒子間の結合力が影響しているものと考えている。

摩耗減量(g)が硬く、SUS316 皮膜や Ni 基超合金皮膜の硬さが低く

0.25
0.20
0.15
0.10

同試験の噴射角度 60 度の結果を図５に、噴射角度 90度の結果を図６に示す。噴射角度が大きくなると、
SUS316 皮膜の摩耗量は少なく、Fe-Cr-C 合金皮膜の摩

0.05
0.00

噴射角度：60度

耗量が多くなり、両者の差が大きくなる。これは噴射角

0

度が大きくなると、皮膜にブラスト材が直角に当たるた

図５

0.30

100

200
噴射量(g)

300

400

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果

0.50

0.20

SUS316
Ni基超合金C r 3 C 2サ ー メ ッ ト
Ni基合金
Fe‑Cr‑C合金

0.45

SUS316
Ni基超合金C r 3C 2サ ー メ ッ ト
Ni基合金
Fe‑Cr‑C合金

0.25

0.40
0.35

摩耗減量(g)

摩耗減量(g)

0.30
0.15

0.10

0.25
0.20
0.15
0.10

0.05
噴射角度：30度

0.05
噴射角度：90度

0.00
0

図３

100

200
噴射量(g)

300

400

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果

溶射材料

0

200

硬さ （ＨMV200g）
400
600
800

0.00
0

図６

Ni超基合金C r 3C 2サ ー メ ッ ト

140

210
噴射量(g)

280

350

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果

1000

溶射材料

SUS316

70

気
0

1

孔

率

（％）

2

SUS316
Ni基超合金Cr 3C 2サ ー メ ッ ト

Ni基合金

Ni基合金

Fe‑Cr‑C合金

Fe‑Cr‑C合金

図４

図７

金属及びサーメット溶射皮膜の硬さ

金属及びサーメット溶射皮膜の気孔率3岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

ブラストエロージョン試験結果と相関している。

1.0

３−３

0.8

セラミックス溶射皮膜

Al2 O 3Cr2 O 3
TiO2

果を図８から図１０に示す。Cr 2O3 皮膜の摩耗量が多く、TiO 2 皮膜の摩耗量が少なくなっている。噴射角度を変えても溶射材料の順位は変わりなく、噴射角度が大きくなると Cr2O 3 皮膜の摩耗減量が大きくなる傾向を示した。

摩耗減量（ｇ）

セラミックス溶射皮膜のブラストエロージョン試験結
0.6

0.4

0.2

図１１にセラミックス溶射皮膜のマイクロビッカース
硬さ測定結果を示しているが、硬さの高い Cr2O3 皮膜の摩耗量が多くなっているが、硬さよりも皮膜の粒子間結合度が耐摩耗性に影響しているものと思われる。

噴射角度：９０度
0

0

図１０

25

50

75
噴射量（ｇ）

100

125

150

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果

図１２に溶射皮膜断面の SEM 像から画像解析装置を用いて、面積気孔率を測定した結果を示しているが、Cr 2O3 皮膜の気孔率が高くなっている。また、基材と皮膜の密着力測定時にセラミックス皮膜内で破断していて、これがセラミックス溶射皮膜の強さ、言い換えると皮膜
内粒子間結合度を示していると考えられる。この結果
Cr 2O3 皮膜の強さに比べて TiO2 皮膜、Al2O3 皮膜の強さが高くなっている。 ３）ブラストエロージョン試験は気

溶射材料

0

硬さ
400

200

（ＨMV200g）
600
800

1000

Al 2 O 3
Cr 2O 3
TiO 2
図１１

セラミックス溶射皮膜の硬さ

孔率と皮膜内粒子間結合度が影響していることが明らかになった。

溶射材料 0

4

気孔率
6

8

（％）
10

12

14

Al2O3

0.4

摩耗減量（ｇ）

2

Cr2O3

Al2O3
Cr2O3
TiO2

0.3

TiO2
図１２

セラミックス溶射皮膜の気孔率

0.2

４
0.1

言

以下の結論を得た。

噴射角度：３０度
0結

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果を総括して、

0

図８

100

200
噴射量（ｇ）(1) プラスチック溶射皮膜はポリエステル皮膜が簡単に皮膜の剥離が生じるのに対して、アクリル皮膜は弾性300が高いために摩耗減量が少ない。

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果(2)金属及びサーメット皮膜は Fe-Cr-C 合金皮膜や Ni
基合金皮膜の摩耗減量が多く、SUS316 皮膜の摩耗
減量は少ない。

0.6(3)セラミックス皮膜は Cr 2O3 皮膜の摩耗減量が多く、Al2 O 3
Cr 2 O3

0.5

TiO2 皮膜の摩耗減量が少ない。

摩耗減量（ｇ）

TiO2(4) プラスチック、金属、セラミックス共に硬さが低く、0.4

気孔率の小さい皮膜ほど摩耗減量が少なくなる。
0.3

文
0.2

創製と複合化に関する基礎的研究報告書 , 116, (1997)

0.12)高橋幾久雄, 米倉勇雄, 桑嶋孝幸, 岩手県工業技術セン

噴射角度：６０度
0献1)高橋幾久雄, 米倉勇雄, 桑嶋孝幸, 次世代高機能鋳鉄の

0

図９

50

100

150
200
噴射量（ｇ）

250

溶射皮膜のブラストエロージョン試験結果

300

ター報告,5,45,(1998)
3)高橋幾久雄, 米倉勇雄, 桑嶋孝幸, 岩手県工業技術セン
ター報告,6,35,(1999)

［研究報告］［研究報告］

パーフルオロアルキル誘導体トリアジンチオールの蒸着特性＊
鈴木 一孝＊＊，川村 智＊＊＊

パーフルオロアルキル誘導体トリアジンチオール(ＦＲＴＤ)による真空蒸着薄膜作製について検討した。原料加熱温度による蒸着速度変化について検討したところ、ＦＲＴＤは原料加熱温度の上昇に伴い蒸着速度が早くなるが、特定の温度からは蒸着速度が低下することがわかった。蒸着速度の低下は、ＦＲＴＤ原料が熱によって重合し、多量体の形成に起因することが、フーリエ変換赤外分光(ＦＴ−ＩＲ )分析により明らかとなった。
ｷｰﾜｰﾄﾞ：トリアジンチオール，真空蒸着法，ＦＴＩＲ

Physical Vapor Deposition of the Perfluoroalkyl Triazine-thiol
Derivatives
SUZUKI Kazunori and KAWAMURA Satoshi

The thin films of the perfluoroalkyl-triazine-thiol derivatives(FRTD) are formed on Fe
substrates by conventional Vapor Deposition．This report is discussed about relationshipbetween evaporation rate and the temperature of furnance，and the time of heating．The
results have shown that evaporation rate of FRTD have decreased with increasing
temperature of furnance and with increasing time of heating．As for decreasing evaporation
rate，it was confirmed that the FRTD is polymerized by heat in the furnance.
k e y w o r d s ：，T r i a z i n e T h i o l ，F T I R ，V a p o r D e p o s i t i o n

１

緒

言

量産に向いていること、多くの基材に成膜できることなど、多本研究は、多くの工業材料表面に要望される特性薄膜−異くの優れた特徴があり、工業界での広範な応用が期待できる。

物が付着し難く（防汚）、基材が腐食しない（防食）数十 nm

有機材料による防汚・防食膜の設計として膜の機能性、耐久性（100 万分の 1mm）の薄膜作製技術−開発を目指すものであ

および異種材料である金属との接着技術が要望される。これら

る。薄膜作製原料は県内技術シーズとも言うべきトリアジンチの技術確立を目指し平成 9 年度は一般的なトリアジンチオー

オール化合物であり、成膜手法は真空蒸着法を採用した。真空ル（ジブチルアミノトリアジンチオ-ル(DB)の成膜条件による蒸着法に代表されるドライプロセスによる薄膜は、膜成分の純成膜状態（分子配向と成膜形態等）について検討し、蒸着法に度が高いこと、膜の架橋構造を強化し防食性を高めやすいこと、よる成膜に関する基礎的な知見を得た 1）。平成 10 年度は膜の＊有機超薄膜による金属の防食技術開発（第３報）

＊＊

化学部

＊＊＊

竹内真空被膜株式会社

岩手県工業技術センター研究報告 第 7 号 （２０００）
耐久性を得るために、成膜したトリアジンチオールの処理条件

0.40について検討し、工業的に容易な熱処理により重合が進み耐久

0.35

2）

性がさらに向上することを明らかにした 。本年度は、より実討することとした。蒸着原料については、表面エネルギーを小さくするフッ素（パーフルオロアルキル基）官能基が、防汚・防食機能を発揮することが知られており 3）、今回は岩手大学の蒸着速度(nm/sec)

用化を考慮し、防食あるいは防汚性に優れた膜作製について検

0.30

0.15

0.05

トリアジンチオール(以後ＦＲＴＤと呼ぶ)を使用し、この原料

0.00による真空蒸着成膜について検討した結果を報告する。

２−１

0.20

0.10

協力を得て、不飽和基およびパーフルオロアルキル基を有する

１

0.25

80

120
140
るつぼ温度(℃）

図1

ＦＲＴＤの蒸発曲線

実験方法

100

160

180

試薬及び材料ＦＲＴＤ（不飽和基を有するパーフルオロアルキル誘導体
トリアジンチオール、融点；206℃）をエタノールで再結晶し、減圧下で十分乾燥して使用した。成膜基板は市販の冷間圧延鋼
鈑（JIS G 3141 に規定）を用い、これを 1μm のダイヤモンド
粉でバフ研磨した鉄基板（ 20mm×20mm×1mm）をアセトン
脱脂洗浄したものをそのまま使用した。
２−２

薄膜作製法

蒸発源温度と成膜速度の関係を解明するために、蒸発原料
温度は、蒸発原料を入れる石英製クヌーセンセル内に直接接触
し、Ｋ熱電対（JIS C 1602 に規定）によりモニターした（以後るつぼ温度とする）。成膜前の到達真空度は 4×10-4Pa であったが、蒸発源温度 115℃に設定した時の真空度は 2×10-3Pa、成膜速度は 0.03nm/sec であった。成膜速度は、基板温度 20℃で得られた被膜の膜厚をエリプソメータ（溝尻光学工業所（株）
製

DVA-36L） により屈折率を 1.47 として算出した。

２−３

測定及び評価鉄基板に成膜したＦＲＴＤ被膜の化学構造は X線光電子分光
分析（XPS:アルバックファイ㈱製 PHI-5600）および FT-IR

るつぼ温度を 5℃づつ上昇させながら、水晶振動子を用いて計測した。その結果、蒸発源温度 110℃から蒸発し始め、
約 135℃
前後から急激に蒸着速度は速くなる。一般的に真空蒸着法による蒸着速度は、原料の融点前に昇華により蒸着開始し、融点前後に異なるパラメーターを有し、指数関数的に蒸着速度が速くなることが知られている 4）。ＦＲＴＤの融点は 206℃であることから、融点より約 70℃低い温度で昇華による蒸着挙動を示
すことがわかった。また、蒸発源温度が 165℃において成膜速度が最大（0.38nm/s）値を記録しそれ以上の温度になると成膜速度が低下することがわかる。またＦＲＴＤは加熱によって一度蒸発速度の低下が起こった後に、冷却し再び加熱しても、最初の原料加熱による成膜速度と挙動が異なり成膜速度が遅く、165℃付近でも蒸発が起こり難い事が確認される。
この加熱温度による蒸着速度変化は、原料に原因があれば加熱時間によっても蒸着速度に影響することが考えられる。そこで各るつぼ温度による加熱時間と蒸着速度変化の関係を図2 に示す。るつぼ温度を 120、130、140 および 150℃に設定（日本分光（株）製 JASCO-8900）により解析した。XPS の

0.16

測定面積は 800μmφとし、光電子取り出し角度を 70°とし0.14結合）の束縛エネルギーを基準（285.0eV）として求めた。

0.12

FT-IR は分解能を 4cm-1 とし、100 回のスキャンを積算してス
ペクトルを得た。また、撥水性確認のための接触角測定にはゴニオメーター式接触角測定装置を用いて行った。

３−１

蒸着速度(nm/sec)

た。XPS スペクトルのケミカルシフトは表面汚染炭素（C-C

0.1
0.08
0.06

２ 結果及び考察

0.04

ＦＲＴＤの成膜

0.02

３−１−１

蒸着速度

0
0

るつぼ温度（℃）と蒸着速度（nm/s）の関係を図１に示す。

5

10

15

20

25

30

35

40

45

蒸着時間(min)

蒸発源温度は蒸発源内に直接熱電対を挿入し、蒸発源温度が100℃に到達した時点から測定を開始し、5 分間隔で蒸発源の

120℃
130℃
140℃
150℃

図2

各るつぼ温度による蒸着時間と蒸着速度の関係

パーフルオロアルキル誘導体トリアジンチオールの蒸着特性
し、温度が一定となってから 40 分間の成膜を5 分間隔で水晶

30振動子を用いて計測した。るつぼ温度 120℃では 40 分間では蒸着速度の変化はなく、0.01nm/sec であった。130℃以上のとがわかる。130℃では当初 0.03nm/sec の蒸着速度は 35 分後には速度の低下が見られ 0.02nm/sec となる。るつぼ温度
140 ℃では当初 0.08nmsec の蒸着速度は 25 分後には
0.07nm/sec と低下し、その後 5 分間隔で約 0.01nm/sec の低下を示す。さらにるつぼ温度 150℃では 15 分後に蒸着速度の低下が見られ、当初 0.15nm/sec が指数関数的に低下し 40 分

25
不溶化率（％）

るつぼ温度では、蒸着時間により、蒸着速度の低下が起こるこ

20
15
10
5

後には 0.04nm/sec となる。るつぼ温度を一定とした場合の蒸0

着時間による蒸着速度は、るつぼ温度の上昇に伴い、蒸着速度

100は短時間で低下し、設定るつぼ温度が高いほど急激に低下しやすいことがわかった。真空加熱温度もしくは加熱時間により原

図3

120
140
るつぼ温度（℃）

160

るつぼ温度によるＦＲＴＤ原料のメタノールに対す料ＦＲＴＤに、何らかの化学変化が起こっていると考えられる。

る不溶化率

この事実はＦＲＴＤの真空蒸着膜を作製するための原料取り扱い上重要なことである。るつぼ温度 120℃以下で成膜管理を行えば問題ないが、抵抗加熱方式で行う成膜現場等においては温度管理が非常に難しい。温度管理の不備によって、蒸着速度が変化することは均一な被膜（均一な品質）得るために、避けなければならない。成膜管理については今後の課題とし、次になぜこのような蒸着速度変化が起こるかについて検討した。
３−１−２

真空加熱によるＦＲＴＤ原料の化学変化

３−１−２−１

不溶化率

真空中での原料加熱により蒸着速度が変化する原因を調査するために、熱履歴の異なるＦＲＴＤ原料についてその特性調査を行った。
るつぼに 0.1g原料を入れ、るつぼの真空加熱温度を 110、
120、130 および 140℃に設定し、温度一定となってから 40分保持した後の原料を準備した。それぞれ 0.2mmol づつ計量
し、メタノール 30ml に２日間放置し溶解した。溶解液を濾過し、不溶物を乾燥、計量し不溶化率を求めた。原料の真空加熱
温度と不溶化率の関係を図 3 に示した。真空加熱温度 110℃ではメタノールにすべて溶解したが、120℃では不溶化率 7.2％、さらに温度の高い 130℃では 15.6％、140℃では 27.8％と真空加熱温度を高く設定するに従い、不溶化率が指数関数的に高くなることがわかった。トリアジンチオールは、原料の多量体化に伴い、アルコールに不溶化することが知られており５）、加熱により成膜原料の不溶化率の向上は多量体の形成を示唆すると考えられる。
３−１−２−２

化学構造

図 4 は、各温度で真空加熱したＦＲＴＤ原料の 4600〜
400cm-1 範囲のＦＴ−ＩＲチャートである。ＦＲＴＤの化学構造を確認するために、（ａ）は蒸着前の原料、（ｂ）はるつぼ温度 120℃に加熱した後の原料、(ｃ)は 130℃、および（ｄ）は140℃に真空加熱した原料の内メタノール不溶解物の FT-IR チ
ャートを示す。横軸の赤外吸収波数の 1250、1210 および 1153
cm-1 はパーフルオロアルキル基を示すピークである。また、
1648cm-1 は不飽和基に起因する C=C 伸縮振動、1610cm-1 と1488cm-1 はチオン型構造に起因するチオアミド基（-NHC=S）の N-H 変角振動、1555cm-1 はチオール型構造を示すトリアジン環に由来する C=N 伸縮振動を、1125 cm -1 はチオンに起因す
る C=S 伸縮振動、458 cm-1 はチオール基の S-H 伸縮振動をそれぞれ示す。加熱前の原料（ａ)と、120℃に真空加熱後の原料（ｂ）では変化が見られない。120℃の真空加熱では原料の化
学構造変化がないことがわかった。（ａ）および（ｂ）では1610cm-1 の単分子構造を示すトリアジン環のピークがみられ
るが、るつぼ温度 130、および 140℃の原料（それぞれ(ｃ)、(ｄ)）
では単分子量体を示す 1610cm-1 のトリアジン環ピークの消失が確認される。また、チオール基を示す 462cm-1 のピークは加熱前に確認できたが、加熱後の不溶解物には消失することもわかった。このことからるつぼ温度 130℃、140℃ではＦＲＴＤのチオール基が化学結合し、ジスルフィド結合（-S-S-結合）を形成した多量体になっていると考えられる。また、1648cm-1の不飽和基の吸収も真空加熱により消失していることが確認され、不飽和基も多量体化に関与していると考えられる。
以上より、原料加熱温度を高く設定するに従い、メタノールに不溶な原料物質が増加し、このメタノールに不溶な成分は、原料ＦＲＴＤの多量体であることがわかった。ＦＲＴＤ原料の重合反応による多量体形成は、真空加熱温度 130℃以上で起こることがわかった。

岩手県工業技術センター研究報告 第 7 号 （２０００）
4
Rf
N
S

N
H

Rf

Rf

結

言

不飽和基を有するパーフルオロ誘導体トリアジンチオール

NH

N

N

N

N

を鉄基材に蒸着し、るつぼ温度変化、および温度一定とし蒸着

S

S

S

S

S

時間変化による蒸発速度を水晶振動子により計測した。その結NN果、加熱温度の上昇により蒸着速度は指数関数的に速くなるが、やがて蒸着速度は低下することがわかった。また、原料の長時間の加熱によっても、蒸着速度は遅くなることがわかった。この速度低下は原料 130℃以上の加熱により起こることが明らかとなった。るつぼ温度による蒸着速度の低下は、るつぼ内Ｆ

透過率(%)

ＲＴＤ原料の多量体形成が原因であることがＦＴ−ＩＲにより明らかとなった。

謝

辞

本研究にご助言頂いた岩手大学工学部 応用化学科の森邦夫
教授、平原英俊助手に感謝いたします。
本研究は平成11 年度特定産業集積活性化支援強化事業によS-Hり実施した。

4000 3000

2000

1000

400

波数(cm ‑1)
図4

るつぼ温度によるＦＲＴＤ原料のＦＴ−ＩＲ

文献1）鈴木一孝，橘 秀一，根守 章，小向隆志，佐々木英幸，穴沢 靖，佐々木秀幸，吉田敏裕，酒井晃二：岩手県工業技術センター研究報告，5，71 (1998)
2）鈴木一孝、川村 智：岩手県工業技術センター研究報告，6，

有機物の平衡蒸気圧は一般に分子量の増加に伴って低下することから、多量体の平衡蒸気圧は単量体よりも低く、多量体ほど加熱温度を高く設定しなければ蒸発しない。真空中での原料加熱温度の上昇に伴う蒸着速度の低下は、るつぼ内での原料の多量体の形成が原因であり、平行蒸気圧の高い多量体の形成が蒸着速度の低下を引き起こしたと考えられる。

61(1999)3）山辺正顕，松尾仁：フッ素系材料の開発，㈱シーエムシー，
p135(1997)
4）岩本光正，工藤一浩，八瀬清志：有機超薄膜エレクトロニ
クス，培風館，p157(1993)
5）鈴木一孝，前原秀雄，吉本則之：真空，42 (3)，107(1999)

県産木材の高度利用技術開発−アカマツ単板積層塗装材の開発−
穴沢

靖＊、谷内 博規＊＊、高橋 民雄＊＊＊、浪崎 安治＊＊＊、有賀 康弘＊＊＊

県産木材（針葉樹）による床材等の開発を目的に、単板積層したアカマツ材を用いてその積層効果と塗装による表面硬度の向上について検討した。その結果、アカマツ材を煮沸処理することにより、素材への塗料の浸透性を改善することができること、水浴温度が80℃以下であれ
ば素材の表面硬度の低下に及ぼす影響が少ないことがわかった。また、単板積層したアカマツ
材の積層面を塗装することによって、その表面硬さはブナやケヤキ等の広葉樹の表面硬さと同等もしくはそれ以上の表面硬さが得られることがわかった。これらのことから、広葉樹や輸入木材の代替材として、床材等へ利用可能なアカマツ材よる単板積層塗装材を開発1） することができた。
キーワード：塗装、単板積層材、アカマツ、表面硬さ

Development of Laminated Veneer Coating Lumber for Softwood
ANAZAWAYasushi,TANIUCHI Hironori,TAKAHASHI Tamio
NAMIZAKI Yasuji and ARUGA Yasuhiro
Forthefurtherutilization (includingfloorandotheruse) of softwoodproducedinIwateprefecture,taking a Japanese Red Pine as a sample, we have studied lamination effect and the improvement of
surface hardness by coating. We found that boiling treatment of Japanese red pine will improve thepenetrability of paint against the coated material. The study also showed thattheboiling treatment has
few effect to lower the surface hardness unless the temperature exceeds 80 ℃ .Moreoverthecoatingof
each thickness of laminated veneer lumber will improve the surface hardness of the material to beequivalentorsuperiortothe oneofhardwoodproductsincludinga BeechandaZelkova.Asaresult,we
succeeded in developing a substitute of hardwood and imported lumber, the laminatedveneer coating
lumberforfloorandotheruseutilizingaJapaneseRedPine.
key words : coating, L V L , j a p a n e s e r e d p i n e , s u r f a c e h a r d n e s s
1

緒

建築物の床材等に利用できる材料の開発が必要である。

言住宅の軸用材料を目的として、県内に戦後造林されたアカマツ材等は広葉樹材に比べ、軟質な早材部に起因す

針葉樹（アカマツ、スギ等）は、現在伐採期を迎えている硬度不足のため、用途としては傷の付きにくい場所にるが、新たな建築工法等の出現や外材の進出に伴い、あ限定されてきた。アカマツ材を用いた床材開発のためにまり利用されなくなってきていることから、早急に新たはその表面をブナ材などの広葉樹並みの硬さに改質するな用途の開発が望まれている。筆者らはこれまでにコー必要がある。そこで本研究では、県産木材による床材等

ティングによる軟質木材の改質技術について検討を行の開発を目的に単板積層したアカマツ材を用いて、そのい、住宅の内装材及び家具材等に使用できる軟質木材専

積層効果とコーティングによる表面硬度の向上につい用コーティング材料等の開発

2〜4）

5)

や難燃化処理木材 （内装材）の塗装工程等の確立を図ってきた。しかし、さらに県産木材の需要の拡大を図るためには、公共性の高い

*
**
***

化学部
岩手県林業技術センター
木工特産部て、林業技術センターと共同で検討を行ったので、その内容について報告する。

２
２−１

実験方法
供試材料

寸法 L × R × T ＝ 2000 × 100 × 120mm の岩手県産の鋼球を約 0.32mm 圧入し、その時の荷重Ｐ（Ｎ）を測定することにより、ブリネル硬さを以下の式によって求めた。

硬さ= P / 10 ( N/mm2 )アカマツ辺材を本板目の木取りで 12 体調製し、生材のP：圧入深さが1/πmmとなるときの荷重（N）

まま温水浴槽で 60 ℃１週間軟化を行い、突き板製造装

なお 、測定点は、試験片（寸法 L × R × T ＝ 100 × 100

置（スライサー）を用いて、厚さ 1 〜 5mm の板目単板

× 15mm ）表面を縦横10ｍｍの等間隔に区分けし、そのをそれぞれ 100 〜 20 枚調製し、室温（25 ℃）で 4 週間

交点の81個所とし、それぞれの試験片ごとに硬さの分布風乾させた後、実験に供した。

を求めた。

２−２

積層接着

赤松丸太

寸法 L × R × T ＝ 2000 × 100 × 120mm のアカマツ

煮沸（軟化及び塗装下地剤の浸透性向上）

辺材の単板積層材（以下 LVL と記す。
）を試作するために、水性ビニルウレタン樹脂系接着剤（大鹿振興（株）
ピ ー ア イ ボ ン ド NO.127） を 用 い て ， 塗 布 量 220 〜

ロータリーレース
単板を調製

250g/m2， 圧締圧 10kg/cm 2 の条件で、厚さ 1、2、3、5mmのアカマツ辺材単板をそれぞれ 100、 50 、33 、20 枚積層単板接着した。解圧後、リップソー、二面鉋盤を用いて、積層面が試験面になるように加工した。 図1 に単板積層塗装材の製造工程を示す。
２−３

供試塗料

単板を積層・接着

市販の木材用透明塗料の中から、下塗り塗料 1 種類、床材

上塗り塗料 5 種類を用いた。下塗り塗料は、針葉樹専用

積層面を表にして切り、床材を作成

塗料「木肌塗料」（（ 株）斉藤塗料製）の下塗り用塗料である木堅め剤を用いた。上塗り塗料は、乾燥塗膜の鉛筆

単板積層材

硬度が異なる塗料の中から、紫外線乾燥塗料 2 種類、ポリウレタン樹脂塗料 3 種類を用いた。表1に上塗り塗料

塗装の略号、塗料タイプ、鉛筆硬度を示す 。（以下、塗料名

塗装下地剤を表層に浸透させる
ことにより、表面の硬度を高めている。

については略号で示す。）なお、紫外線乾燥塗料の乾燥
条 件 は 、 メ タ ル ハ ラ イ ド ラ ン プ 120W/cm2、 照 射 距 離20cm、コンベアースピード 3m/min とした。

図1２−４単板積層塗装材の製造工程

煮沸試験
表1

LVL を作成する際の煮沸条件を検討するため、寸法 L号

供試塗料

× R × T ＝ 50 × 50 × 15mm の形状に調整した岩手県

略産アカマツ柾目材を 30 〜 98 ℃の温度条件で、それぞれ

UV-H

紫外線乾燥塗料

4H

4 〜 120 時間煮沸後、オーブンで 105 ℃ 、24 時間乾燥し 、

UV-S

紫外線乾燥塗料

2H

さらに塗装を行い試験片とした。なお、木材中への塗料

U-P

ポリウレタン樹脂塗料

B

U-O

ポリウレタン樹脂塗料

U-M

ポリウレタン樹脂塗料

H(油変性型）

また、木材表面の硬さの測定は、ブリネル硬さ試験によ
り行った。

鉛筆硬度

（ポリオール型）の浸透性を評価するため、低真空型電子顕微鏡（㈱日本電子製 JSM-5300LV ）により試験片断面の観察を行った 。

塗料タイプ

F

(湿気硬化型）２−５

ブリネル硬さ試験
３

塗装を施した LVL の表面硬さの測定は、ブリネル硬さ試験により行った。なお、ブリネル硬さの測定には、

３−１

実験結果
煮沸処理効果寸法 L × R × T ＝ 100 × 100 × 15mm の LVL 、また比木材からスライス単板やロータリーレース単板を調製

較のために，同じ形状のアカマツ板目単板及び柾目単板

する際には、木材を軟化させるための煮沸処理が行われを用いた。万能試験機 AG-10TD（（株）島津製作所製）

る。この処理により、刃物の切削抵抗を低減させ容易にを用い 、JIS-Z-2101 に準じて 、試験片表面から直径 10mm単板を作製することができるが、その一方で、木材中の

油脂分や細胞壁を構成するヘミセルロース等が溶脱さ温度とブリネル硬さの関係を示す。未塗装試験片においれ、塗料の浸透性の向上が期待できるものの木材自体のては、煮沸処理時間 4 時間及び 120 時間のどちらにおい

強度も損なわれるおそれがある。

ても、処理温度の増加によりブリネル硬さは減少する傾

図2に煮沸前の試験片と、 80 ℃で 48 時間及び 120 時

向を示し、80 ℃以降では、煮沸処理時間 120 時間の試

間煮沸処理した試験片の横断面の観察結果を示す。煮沸験片のブリネル硬さの値が大きく減少した。煮沸処理時

処理時間の増加と共に細胞壁厚が減少していることがわ

間が長く、処理温度が高くなると、図2 に示したように、かる。

細胞壁を構成するヘミセルロース等の溶脱量が多くな

図3 に図2で用いた試験片に下塗り塗料を 10 回エアス

り、木材自体の強度が低下するためと考えられる。一方、プレーした試験片の横断面の観察結果を示す。煮沸前の

UV-H 塗装試験片では、煮沸処理時間 4 時間及び 120 時

試験片においては､木材中への塗料の浸透分はわずかで間の試験片どちらにおいてもブリネル硬さは、処理温度

ほとんどが塗膜を形成している。煮沸処理時間の増加と80 ℃まではほとんど変化がなく約 19N/mm 2 の値を示し、ともに塗料の浸透性が向上する傾向を示し、 48 時間煮

処理温度 98 ℃でブリネル硬さは 15N/mm 2 に減少した。

沸処理した試験片では塗膜も形成しているが、煮沸前の未塗装試験片と比較して煮沸処理時間による変化がほと試験片よりも浸透分が多くなっている。 120 時間煮沸しんど見られなかったことは、 図3 に示した塗料の浸透効た試験片においては、塗料のほとんどが浸透し塗膜を形

果の影響によるものと考えられる。従って、塗装するこ成していないことから、煮沸処理することで素材への塗とを前提としたアカマツ材の煮沸処理においては、処理料の浸透性が改善されていることがわかる。

浴温度が 80 ℃以下であれば、表面硬度の低下に及ぼす

図4 に未塗装と UV-H 塗装試験片の煮沸処理における（a)

影響は少ないと考えられる。

（b)
図2

（c)

煮沸処理試験におけるアカマツ試験片の横断面の電子顕微鏡写真(a)煮沸前；(b)48時間煮沸処理；(c)120時間煮沸処理

(a)

(b )
図3

(c )

煮沸処理試験におけるアカマツ塗装試験片の横断面の電子顕微鏡写真

N(a)煮沸前；(b)48時間煮沸処理；(c)120時間煮沸処理
３−２25

表面硬さの測定

ブリ ネル硬さ （ /mm2 ）

図5、6にアカマツ板目単板及びアカマツ柾目単板のブ20

リネル硬さを測定した結果を示す。本実験に用いた岩手県産アカマツ材と比較するために、参考値（文献値） 6）15として広葉樹であるブナ及びケヤキ板目単板のブリネル
硬さ（平均値）を示した。なお、ブナのブリネル硬さは

102217.7N/mm、ケヤキは19.6N/mmである。

▼ 塗装 ( 4H処理）● 塗装（120H処理）▽ 未塗 装( 4H処理）

5

図5のアカマツ板目単板のブリネル硬さの分布は、6〜
31N/mm 2 と広範囲な硬さの分布を示し、全体的に値は低○ 未塗 装(120H処理）

0

0

20

40

60

80

くいが、広葉樹よりも高い値を示す部分もあることから、
100

処理温度（℃）

図4

煮沸処理温度とブリネル硬さの関係

晩材部がわずかでそのほとんどが早材部で構成されていることがわかる。また、その平均値は11.8N/mm2 となり、
ブナ､ケヤキの広葉樹に比べてかなり軟らかい材質とな

っていることがわかる。
〜18N/mm 2 となっており、板目単版に比較して晩材部の構成割合が増すことにより、硬さの分布が均一化されて出現率（％）

35

図6のアカマツ柾目単板のブリネル硬さの分布は、9.830

av.21.3

25
20

2
くることがわかる。平均値は 13.5N/mmとなり、板目単

15

板よりは高い値を示すが、ブナ､ケヤキの値には及ばな

10

いことがわかる。

50

図7にアカマツを60±5℃、120時間煮沸処理した LVL

0

4.9

9.8

14.7

（板厚：1 ｍｍ）のブリネル硬さの分布を示す。ブリネ
ル硬さの分布は13〜 30 N/mm2 となり、アカマツ板目単板

19.6

24.5

29.4

34.3

39.2

ブリネル硬さ（N/m㎡）

図7

アカマツLVL(板厚：1mm）のブリネル硬さの分布の分布の範囲が狭くなり全体的に右側にシフトしたような分布となっている。また、その平均値は 21.3N/mm2 となり、ブナ､ケヤキの広葉樹よりも高い値を示す結果と3530

散化され、さらに接着剤で積層されることにより材質の25均一化と強度が増すものと考えられる。また、板厚 2、3、5mm の LVL のブリネル硬さの平均値は、それぞれ 19.3
22

出現率（％）

なっている。単板にすることにより軟らかい早材部が分

av.24.320152N/mm、18.2 N/mm、 17.5N/mm となり、ブナ、ケヤキの広10葉樹以上または同程度の平均硬さとなった。

50

図8に 図7で用いた LVL に UV-H を塗装した積層塗装

0

4.9

9.8

14.7

単板のブリネル硬さの分布を示す。 図7の LVL の分布がさらに右側にシフトし､平均値も24.3N/mm2 となり､未塗
装 LVL よりも全体的に均一化された分布を示しており 、

19.6

24.5

29.4

34.3

39.2

押し込み硬さ（N/m㎡）

図8

UV‑Hで塗装したアカマツLVL(板厚：1mm）のブリネ
ル硬さの分布塗装による表面硬度の向上が図られていることがわかる。 この傾向は UV-S、 U-P 、 U-O、 U-M においても同じ傾向を示し、ブリネル硬さの平均値で1.5〜3.0N/mm2
高い値を示す結果が得られた。

４

結

言

県産木材（針葉樹）による床材等の開発を目的に、単板積層したアカマツ材を用いてその積層効果と塗装による表面硬度の向上について検討した。その結果、以下の知見が得られた。

出現率（％）

35
30
25

アカマツ
av.12.020（1 ） アカマツ材を煮沸処理することにより、素材へのケヤキ
av.19.6
ブ ナ
av.17.7

塗料の浸透性を改善させることができる。
（2 ） 塗装することを前提としたアカマツ材の煮沸処理

15においては、処理浴温度が 80 ℃以下であれば、表面硬10度の低下に及ぼす影響は少ない。

5（3 ） アカマツ材から積層単板を製作しその積層面を塗

0
0

4.9

9.8

14.7

19.6

24.5

29.4

34.3

39.2

ブリネル硬さ（N/m㎡）

図5

広葉樹の表面硬さと同等もしくはそれ以上の表面硬さがアカマツ板目単板のブリネル硬さの分布

得られる。
文

35

av.13.5
出現率（％）

装することによって、その表面硬さはブナやケヤキ等の献

301)特願2000‑57181.

252)Y.Anazawa,Y. Namizaki : Proceedings of 2 nd PacificCoatingForum,p. 354‑357 (1997).

203)Y.Anazawa,Y.Namizaki : Proceedingsof SymposiumT

15

ofIUMRS-ICA-97, p.106-107(1997).

1054)特開平 10‑101993.

0
0

4.9

9.8

14.7

19.6

24.5

29.4

34.3

ブリネル硬さ（N/m㎡）

図6

アカマツ柾目単板のブリネル硬さの分布39.25)谷内,穴沢 : 第48回日本木材学会大会研究発表要旨
集,p.649(1998).
6)木材工業ハンドブック,丸善(株)(1982).

［研究報告］

産業廃棄物の舗装材料への利用＊
佐々木秀幸 、谷藤

眞一

＊＊

＊＊＊

数種類の産業廃棄物を原料としてブリケットマシンで人工骨材を試作した。試作品はプレス成型品や市販品に比べて空隙が大きく吸水率が高かったが他の項目は基準に適合した。試作品を配合したアスファルト混合物の安定度は一般のアスファルトと同等の値を示した。
キーワード：廃棄物、再利用、骨材、アスファルト混合物、マーシャル試験

Utilization of Industrial Waste to Pavement Materials Ⅲ
SASAKI Hideyuki and TANIFUJI Shinichi
Weproduced artifical aggregateswithbriquettemachineforasphaltpavementfromthemixtureof several kinds industrial waste. The water absorption ofartificial aggregates was higher than thoseof press moldings and commerecial aggregates, because the airholes of artificial aggregates werelarger thanthose.However,otherspecificationswereconformedtostandards.Theasphaltcompound
which mixed the artificial aggregates havea marshall stability about equal to that of general asphalt
compounds.
keywords:waste, recycle,aggregate, asphalt compound,marshall stability test

１

緒

工骨材としての評価試験及びアスファルトと混合しての言

無機系の産業廃棄物は鋳物工場をはじめとし、様々な事業所から大量に排出されるがマーシャル安定度試験を行い、骨材として利用するため、その多くは鉱さいまの条件を調べた。その結果、人工骨材Ａは人工骨材Ｂにたは汚泥として埋立処分またはセメント原料に再生され比較して吸水率は大きいが、自然砕石と同等の安定度がている。しかしこれらの処理には多額の費用が必要で企得られたので報告する。

１）

業負担が大きい。無機系産業廃棄物を建設材料に再生す
る研究は実施されているが、その多くがバージン材料に２）増量剤として添加する方法である

。

２
２−１

実験方法
人工骨材の作成

我々はこれまでに県内から排出される廃棄物各々の特人工骨材Ａの原料として、鋳物工場から排出される廃性を生かし、廃棄物のみでタイルや舗装用の人工骨材を砂、生コン工場から発生するスラッジ、光学レンズの研製造する方法を研究し、JIS 規格を満たすタイル状成磨工場から発生するガラス研磨粉を使用した ５） 。試料

形体５）や人工骨材を作成した６）。また、金型成型法によは乾燥後計量し、大塚鉄工（株）製バッジボールミル

る人工骨材（以下人工骨材Ｂ）は乳白色で顔料による着B-56 型に投入し混合・粉砕した。得られた粉体を大塚色が可能であり、カラー舗装用骨材として使用できると鉄工（株）製ブリケットマシン K-102 型で成形し、電思われたが大量製造は不可能であった。そこで昨年度ブ

気炉で表１の条件で焼成した。なお、表１の条件は昨年

リケットマシン成形を行い人工骨材（以下人工骨材Ａ）

度得られた強固な焼成体を得る最適条件である。

3,4 ）

7)

を大量に製造する条件を決定した 。本年度は道路用人＊得られた焼成体は、大塚鉄工（株）製ハンマークラッ

産業廃棄物の舗装材料への利用（第３報）（技術パイオニア養成事業）

＊＊

化学部

＊＊＊

高弥環境整備株式会社

岩手県工業技術センター研究報告
表１

第７号（２０００）

ブリケットマシンによる人工骨材の作成条件

項
目
作
成
条
件
混 合 割 合 （ 重 量 比 ） 生コンスラッジ：鋳物廃砂：ガラス研磨粉＝２：５：３
粉砕装置及び時間
ボールミル：１時間
ブリケットサイズ
４０mm×２０mm×１２mm（アーモンド状）
成
形
圧
力
１７０kgf/cm ２ 、回
転数
フィーダ７０rpm、ロール３ rpm
焼
成
温
度
1025℃
焼 成 パ タ ー ン
昇温６hr、保持２hr、炉内放冷
表２

骨材試験結果試 験 項 目

人工骨材Ａ

人工骨材Ｂ

市販人工骨材

自然砕石

規 格 値

見掛比重 （g／ml）

2.286

2.266

2.475

2.921

2.45以上

吸

率（％）

9.10

5.85

2.00

0.80

3.0以下

安定度試験 （％）

1.6

0.04

−

3.1

12.0以下

すり減り減量（％）

20.4

14.5

18.0

9.3

30.0以下形 状 試 験 （％）

0.6

−

0.7

0.4

10.0以下水

シャー HB-189 型で砕石状に粉砕した後分級し、６号砕ｍの空隙に比べ大きく数も多かった。この空隙が物性低

石サイズ（5 〜 20mm）とし以下の実験に供した。

の要因と思われる。それはブリケットマシンによる成形

２−２が内部まで圧力がかからないことと一切バインダーを添

人工骨材の試験

人工骨材については JIS 規格がなく、 JIS 道路用砕石
の試験方法

3）

4)

に準じ、形状試験 、見掛比重・吸水率試

験、単位容積重量試験、すり減り試験、安定性試験をお加しなかったことに起因すると思われる。今後、成形条件（成形助剤の添加，成形圧力，成形及び離型の速度）や添加剤の混合等について検討する必要がある。

こなった。なお、道路用砕石の試験にはふるい分け試験、粘土塊質量試験、軟石量試験が含まれるが、人工骨材には粘土塊、軟石が含まれておらず事前にふるい分けも行っているため割愛した。

３−２

マーシャル安定度試験結果

６号砕石をすべて天然石から人工骨材Ａに変えてアス
ファルト混合量５〜７％の範囲でマーシャル安定度試験を実施した。空隙率・飽和度・フロー値の測定結果を図２−３マーシャル安定度試験

１から図３に示す。通常アスファルト添加量を増やすとアスファルトに混合する砕石の一部（6 号砕石）を人

骨材間がアスファルトで満たされ飽和度、フロー値は上工骨材で置き換え、配合設計した試料のマーシャル安定

昇し逆に空隙率は低下するが、今回のアスファルト量で

度試験

4）

を実施し、最適アスファルト量の決定と混合物としての物性測定を行った。

はフロー値が一定で変化しなかった。
これは骨材の吸水率が高いため添加アスファルトを吸収し骨材間がアスファルトで満たされていないことを示

３
３−１

結果及び考察骨材試験結果している。また、このため空隙率、飽和度が基準範囲か
ら大きく外れる結果となった。

今回作成した人工骨材Ａの試験結果を、同じ廃棄物をアスファルト混合物の変形に対する抵抗性を表す安定

使用して金型プレスにより成形した人工骨材Ｂ、市販人度の測定結果を図４に示す。基準の 500kgf 以上を満足

工骨材、自然砕石と比較して表２に示す。

し自然砕石と同等の安定度であったが人工骨材Ｂに比べ吸水率を除いておおむね規格値は満足しているが、人て低い値となる。これは人工骨材Ａのアスファルトを吸工骨材Ｂに比べて吸水率，安定性試験，すり減り減量い

収し骨材間の接着力が弱くなったためと考えられる。

ずれも劣る。破砕前の人工骨材Ａは平滑だが、破砕品のしかし、アスファルト混合物の物性として重要な値で破断面をレーザー顕微鏡（オリンパス光学工業（株）製あるフロー値と安定度は基準を満たしていることか

OLS1000）で測定したところ、人工骨材Ａには 100 〜

ら実用上問題ないと考えられる。

200 μｍの空隙が多く存在し、人工骨材Ｂの 10 〜 50 μまた、基準をすべて満たすためには、計算上通常の約産業廃棄物の舗装材料への利用
25

1700

人工骨材Ａ
人工骨材Ｂ
自然砕石

人工骨材Ａ
人工骨材Ｂ
安定度（kgf）

空隙率（％）

20

自然砕石
15
10

基準値

1500

1300
1100

5

基準値：500kgf以上
0

900
5

5.5

6

6.5

7

5

5.5

図１

6

6.5

7

アスファルト量（％）

アスファルト量（％）

アスファルト量と空隙率の関係

図３

100

アスファルト量とフロー値の関係

0.5

基準値
0.4
フロー値（mm)

飽和度（％）

80
60
40
人工骨材Ａ
人工骨材Ｂ
自然砕石

20

0.3
0.2

基準値

人工骨材Ａ
人工骨材Ｂ
自然砕石

0.1

0

0
5

5.5

6

6.5

7

5

5.5

6.5

7

アスファルト量（％）

アスファルト量（％）

図２

6

アスファルト量と飽和度の関係

図４

アスファルト量と安定度の関係

２倍（ 12 ％前後）のアスファルトを配合する必要があ

骨材の骨材試験を実施したところ、プレス成型品や市販るが混合物中で最も高価なアスファルトの混合量を増や品に比べて吸水率が高いが他の基準にはほぼ適合していすことは望ましくなく、骨材自体の吸水率を低下させる

た。

必要があると感じた。

また、この人工骨材を配合したアスファルト混合物の今回試験した範囲での最も良好なアスファルト混合量

マーシャル安定度試験では、吸水率が高いためアスファ

でのマーシャル安定度試験結果を他の骨材で作成したアルトを吸収し空隙率や飽和度の基準に適合できなかった。

スファルト混合物の試験結果を表３で比較した。

しかし、フロー値や安定度は基準に適合しており通常のアスファルトと同等の性能であるといえる。

４

結

語

産業廃棄物のみを原料として大量に人工骨材を製造するためにブリケットマシン等を使用した。得られた人工表３

試 験 項 目

本研究の遂行にあたり指導及び協力いただいた岩手建工株式会社の大沼一人氏に深く感謝いたします。

マーシャル安定度試験の結果

人工骨材Ａ 人工骨材Ｂ 自然砕石

基 準 値

空 隙 率（％）

13.0

3.3

3.3

3 〜 5

飽 和 度（％）

51.0

81.5

80.2

75 〜 85

安 定 度（kgf）

1248

1611

1159

500 以上フ ロ ー 値（cm）

0.30

0.38

0.30

0.2 〜 0.4

岩手県工業技術センター研究報告
今後は人工骨材の吸水率を下げるため、バインダー添
加や成型方法の見直しを行いたい。

第７号（２０００）3)日本工業規格： JISA5001- 1 9 9 5 他
4)日本道路協会：舗装試験法便覧丸善(,
1988)5)佐々木秀幸、谷藤眞一：第 8 回廃棄物学会研究発表

５

文

献

1)（社）日本鋳物工業界他：鋳物工場の産業廃棄物の有効利用等に関する調査研究報告書，(1994)他
2)例えば、平成 10 年度地域産学官共同研究事業成果普及講習会テキスト無機系廃棄物のリサイクル技術の開発：三重県工業技術研究所(1999 )会講演論文集,381 (1997)6)谷藤眞一、佐々木秀幸：第 9 回廃棄物学会研究発表
会講演論文集,201 (1998)
7)佐々木秀幸、谷藤眞一：第 10 回廃棄物学会研究発表
会講演論文集,397 (1999)

［研究報告］アルコール耐性清酒酵母の取得と醸造特性
小浜

恵子 、伊藤

山本

＊

忠 、櫻井
＊

良仁 、米倉

裕一 、

廣

純也

＊

、大澤

＊＊

＊＊

＊

高濃度のアルコール存在下で増殖可能であり、耐性を示す清酒酵母の効率的な取得を実施し、醸造特性について検討した。協会701号酵母を変異処理した後、胞子形成培地で生育良好なものを選択し、15％エタノールを含むYPD培地にレプリカし、さらに20％エタノールを含むYPD培地で生育可能なものを釣菌した。取得した菌株の麹エキス培地でのエタノール生産性及び生育を調べたところ、2/3以上が親株より良好であり、2株は20％エタノール存在下での生存率が親株の100倍以上であった。取得した2株を用いて小仕込み試験を実施した結果、もろみ後半での酵母の生存率が親株より高く、ボーメの切れも良い傾向が見られた。
キーワード：清酒酵母、アルコール耐性、清酒醸造

Isolation of Ethanol-Tolerant Sake Yeasts and Characterizationof Brewing
KOHAMAKeiko, ITO Yoshihito, YONEKURA Yuichi,
YAMAMOTO Tadashi, SAKURAI Hiroshi and OHSAWA Junya
Weattemptedtoisolate ofsakeyeastthatwasabletogrowinthemediumcontaining20%ethanol.
Saccharomyces cerevisiae Kyokai No.701 was treated with ethyl methansulfonate, and incubated on
sporulationmediumfornitrogen starvation. Colonies appeared onthemediumwerereplicated onto YPD
agarmedium addedwith20%ethanol.Themutantsthatcouldgrowonthemediumwereselected,and17
mutants had abilityofethanolproducingmorethanparentstrain. Amongtheisolatedstrains,5-8and 6-1
showed high cell viability in the 20% ethanol solution. In a small sake brewing test, the fermentation
progressed similarly for 5-8, 6-1andparentstrain. Activities of cells in moromi measuredby methylene
blue stainingshowed 5% activefortheboth mutants and15%activeforparentstrain.Aminoacidityand
totalacidityhadnodifferencebetweensakemadewiththesestrains.
keywords： sakeyeast,ethanoltolerance
１緒言

清酒酵母はもろみ末期において自己生産したエタノ

して実用化されている。秋田ら 2 ) は、より長鎖アルコー
ルであるイソアミルアルコール耐性株から効率的にエールにより増殖が止まり、さらには死滅し自己消化する

タノール耐性酵母が取得できるとしている。また、これことに従い、アミノ酸度、酸度、着色などが進んで製成らのエタノール耐性株がキラートキシン耐性を示すこと

酒の品質が劣化しやすくなる。このため高エタノール濃を利用して、朝田らはエタノール耐性株を取得している度でも増殖可能な酵母で、もろみ中でも高いエタノール３）耐性を示すものが望まれる。エタノール耐性酵母は原ら母を選択すると高濃度エタノール存在下でも増殖可能なによって協会 7 号酵母から分離され、協会 11 号酵母と株が取得できるとしている。エタノール耐性には、

1)

＊

応用生物部

＊＊

醸造技術部

。また、伊野本ら４）は窒素飢餓培地で耐久性の高い酵

岩手県工業技術センター研究報告
１）高濃度エタノール下での生存性、２）高濃度エタノ第７号（２０００）

遠心分離により上槽した。

ール下での発酵性、３）高濃度エタノール下での増殖性製成酒の一般分析及びメチレンブルー(MB)染色率の測が考慮される。本研究においては前述したようなエタノ

定は、国税庁所定分析法注解５）に従った。エタノールはール耐性酵母の取得法に加えて、エタノール耐性の３つ

２−３に準じ、有機酸はカルボン酸分析計（S‑3000、東の要素を備えるような選抜方法を設定し、エタノール耐

京理化製）で測定した。

性株を取得し醸造特性について検討した。
３
２
２−１

実験方法

結

３−１

果

変異株の分離と生育及びエタノール生成能

実験方法で述べたように胞子形成培地で３週間培養し、供試菌株及び培地

協会酵母701号を親株として用いた。酵母の培養には、15 ％ YPD 培地にレプリカし、さらに 20 ％ YPD 培地に

YPD培地（1％酵母エキス、2％ポリペプトン、2％グルコ

レプリカして 200 株を得た。生育良好な 70 株を用いてース）を用いた。窒素飢餓培地としては、胞子形成培地

増殖及びエタノール生成を測定した。培養１１日目の結（Mclary medium, Sharmans medium）を用いた。高濃度

果を図１に示した。

エタノール存在下で増殖可能な突然変異株の分離にはエ

ｸﾚｯﾄ単位

タノールを15％または20％含んだ YPD培地（15％及び20

400.0％ YPD培地）を用いた。また、エタノールの生産性及び

350.0
親株

生存率の測定には麹エキス培地を用いた。以上の培地は必要に応じて、２％寒天を加えた平板培地とした。
２−２

高濃度エタノール下増殖可能な変異株の分離

10mlのYPD液体培地に協会701号酵母を植菌し、30℃、一昼夜培養後、滅菌水で２回洗浄した菌体に突然変異処

300.0

濁

度

250.0
200.0
150.0
6.00

6.50

7.00

7.50

8.00

8.50

9.00

9.50

10.00

10.50

エタノール濃度（％）

理を施した。突然変異処理は、5％エチルメタンスルフ
ォン酸（EMS)を含むリン酸緩衝液（pH 7）で30℃、45分

図１

変異株の増殖とエタノール生成

間処理を行った。6％チオ硫酸ナトリウムでEMSを中和後、処理菌体を２回洗浄してYPD液体培地にて30℃、一昼夜培養した。次に、培養液を胞子形成培地に塗抹し、22℃、

約 50 株についてはエタノール生成能が親株よりもす
ぐれ、うち 17 株については生育も良好であった。

3週間培養後、生育したコロニーを15％ YPD平板培地にレプリカし、30℃、２日培養後、さらに20％ YPD平板培
地にレプリカして生育良好な株を釣菌した。

３−２

高濃度エタノール下での生存率分離した 50 株から特に生育とアルコール生成能の高
かった 17 株を実験方法に従って１週間 20 ％エタノー

２−３

増殖とアルコール生成能及び高濃度アルコール

ル存在下においた時の生存率を表１に示した。
親株を含めたほとんどの変異株が死滅していたが、下での生存率取得した変異株を麹エキス培地（Brix 10)で30℃、20

5-8 及び 6-1 株の生存率が非常に高かった。

時間前培養後、麹エキス培地（Brix 20)に植菌し、15℃での増殖をクレット計を用いて測定した。11日後のエタ

３−３

清酒小仕込み試験

ノール生産量をガスクロマトグラフィー（HP5890 ヒュ取得したアルコール耐性酵母 5-8 及び 6-1 株を用い、ーレットパッカード社製）を用いて、国税庁所定分析法

親株である協会 701 号を対照として清酒小仕込み試験

注解５）に従い測定した。

を行った。CO2 発生にともなうもろみの重量減少による高濃度エタノール中での生存率は、20％エタノールを
6

発酵経過を図２に示した。

含む麹エキス培地（Brix 16）に2.0×10/mlとなるよう親株である協会701号酵母と変異株では発酵経過にはに植菌し、15℃、１週間静置培養後の生菌数を測定した。

差がないことが示された。もろみ後半では変異株の方が発酵力が強い傾向が見られた。もろみ日数２１日目の製

２−４

小仕込み試験

成酒の一般成分を表２に、有機酸組成を表３に示す。

難波ら６）の方法に従った。選抜した変異株を使用し、変異株 5-8 及び 6-1 は親株にくらべてボーメの切れが

総米１ｋｇ（精米歩合 70%）の３段仕込みで行った。仕よい傾向にあった。酸度、アミノ酸度ともに変異株と親込温度は水麹、初添、踊りを15℃として仲添12℃、留添

株にはほとんど差がみられない一方で、上槽時のメチレ

は10℃となるように仕込を行い、留後２日目より品温をンブルー染色率は変異株が約 5%、親株が 15%であり生

一日に１℃づつ上げ、最高品温を15℃となるようにした。

存率は明らかに変異株の方が高かった。有機酸組成はCO発生に伴うもろみ重量の減少が300ｇになった時点で2

6-1 に関してはリンゴ酸が若干高い値を示した。

アルコール耐性清酒酵母の取得と醸造特性
表１

変異酵母の高濃度エタノール下生存率

表２
菌株

菌株

生存菌数
（cells/ml)
１−１
57
１−８
0
１−１０
0
２−８
0
２−９
0
４−４
32
４−５
3
４−６
70
４−８
17
４−１０
10
５−８
2.4×102６−１
1.0×104
６−３
8
７−２
5
７−４
1
７−５
0
７−８
6
Ｋ７０１
4

小仕込み試験の製成酒一般分析

日本酒度 酸度

ｱﾐﾉ酸度 ｱﾙｺｰﾙ CO 2 発生

MB染色率

(ml)

(ml)

(%)

(g)

(%)

5-8

-5

2.9

2.5

18.0

300

5.6

6-1

-8

3.0

2.7

19.3

293

5.1

701

-10

2.7

2.5

19.0

292

15.6

表３

製成酒の有機酸組成

菌株

有機酸（ppm)
乳酸

酢酸

リンゴ酸 コハク酸

5‑8

490

57

567

643

6‑1

604

77

682

783

K701

559

62

535

720

CO 2 発生量（ｇ）

それは、主にリンゴ酸、コハク酸の増大によるものであ350るといわれており ８）、ともに協会７号酵母の２倍程度ま300で増大する。リンゴ酸デヒドロゲナーゼ（MDH2 ）活性

250
5-8
6-1
k701

200
150
100

の増大も報告されている９）。今回の取得株では酸度の増大も顕著ではなく、リンゴ酸、コハク酸が大幅には増加していない。これらのことから、既知のものとは異なるメカニズムによるものであることも推察される。協会50

11 号酵母や秋田らの報告したアルコール耐性酵母はＫ

04

7 1 1 1 4 18
もろみ日数（日）21

１キラートキシン耐性が報告されており２ , 1 0 )、今回取得した変異酵母も耐性を示すかを検討する必要がある。また、一般にアルコール耐性酵母はヒートショックタンパ

図２

小仕込み試験でのCO2 発生量

ク質などストレス耐性に関与する遺伝子群が恒常的に発現しているといわれており、中には菌体内にグリセロー

４

考

察

ルを 70 ％も蓄積しているものも報告されている９）。一エタノール耐性に関しては、前述したようにいくつか方、伊野本らの報告４）によれば Zymolyase に耐性を示さの変異株が取得され、性質が検討されている。しかしなないアルコール耐性酵母も取得可能であり、酸度はむし

がら、メカニズムについては未だ不明な部分も多い。今ろ低くなるともいわれている。

回、胞子形成培地による窒素飢餓状態での選択と 20 ％

今回、取得した２株の変異株がどのような変異により、

アルコールを含む培地による選抜で図１に示したように

エタノール耐性を獲得しているのかを検討し、既知の変効率的なアルコール耐性変異株の取得が可能であった。

異株とは異なることが証明できれば岩手県の遺伝子源と小仕込み試験の結果は実際のもろみ中でのエタノール耐して貴重であると考える。また、今回は１ｋｇの小仕込性を示唆するものであり、分離した耐性株は長期発酵をみ試験の結果であるので、今後スケールアップをした場

要する製造や、あるいは発酵経過が急速で酵母の死滅が合の醸造特性の追試も必要であると思われる。

生じたもろみの救済にも使用できるものと思われる。
従来のエタノール耐性酵母についてはいくつかの特徴

５

結

語

が報告されている。１つには細胞壁溶解酵素 Zymolyase

協会701号酵母を親株とし、高濃度のエタノール存に対する感受性の変化である。協会 11 号酵母に関して在下で増殖可能であり、耐性を示す清酒酵母の効率的なあるいは朝田らの報告３）でも Zymolyase に耐性を示し

７）

取得を実施し、醸造特性について検討した。

難溶になると報告されている。今回取得した変異株につ１）胞子形成培地で生育良好なものを、高濃度エタノー

いては、まだ実験を行っていないので同様であるかはわ

ルを含む平板培地で選択することにより、効率的なエからない。しかし、既知の変異株の特徴としては、アル

タノール耐性株の取得が可能であった。

コール耐性による菌体の死滅が少ないのでアミノ酸度は２）得られた耐性株のうち20％エタノール存在下での生低くなるものの、酸度が高くなる傾向が報告されている。

存率が親株の100倍以上である変異株が2株（5‑8,岩手県工業技術センター研究報告
6‑1）取得できた。

第７号（２０００）

３）朝田朝子, 内山博文, 今村武司：生物工学, 78 , 77３）5‑8及び6‑1を用いて小仕込み試験を実施した結果、発酵経過は特に差がないものの、もろみ後半での酵母の生存率が親株より高く、ボーメの切れも良い傾向が(2000)
４）伊野本真彦, 山田修, 五味勝也, 飯村

穣：醸協,

93 , 224 (1998)見られた。製成酒は一般分析値に大きな差異はみられ

５）日本醸造協会：第４回改訂国税庁所定分析法注解なかった。

６）難波幸之祐, 小幡孝之, 萱島

なお、本研究は中小企業庁地域活性化連携促進事業費
補助金の一環として実施されたものである。
文１）原昌道,佐々木雅春, 小幡孝之,野白喜久雄：修, 渡辺隆幸, 蓮尾徹夫, 小幡孝之, 原道：発酵工学, 68 , 95 (1990)

昌道, 溝口晴彦, 小幡孝之, 飯村穣,戸塚昭, 野白喜久雄：醸協, 73 , 408 (1978)

８）原昌道, 小幡孝之, 佐藤俊一, 壺阪興一郎,

下田高久, 野白喜久雄：醸協, 72 , 610 (1977)

醸協, 71 , 301 (1976)
２）秋田

村上光彦, 下田高久：醸協, 73 ,295 (1978)７）原献

進, 山崎与四郎,

９）下飯昌

仁：日本農芸化学会講演要旨集,74 , p.485(2000)１０）原昌道, 山本徳雄, 深田雄一, 小幡孝之,

野白喜久雄：醸協, 71 , 564 (1976)

［研究報告］寒冷地生物資源の利用に関する研究*
岸

敦

、大澤

純也

＊＊

＊＊

本研究は、経験的に健康に良いとされている雑穀、海藻などの 県産食品の消費拡大と加工原料としての新規利用法の開発を目的として行っている。その為に先端技術である超臨界抽出法を利用し、従来の抽出法では取り出せなかった有効成分の抽出を目指している。
今回は水を溶媒として常温常圧から超臨界状態までの様々な温度・圧力の条件による成分の抽出と抽出物の生理的機能性について検討した。
キーワード：雑穀、海藻、超臨界抽出法、生理的機能性

Searchig for Physiological Functional Components in Various Foods Madein Iwate Prefecture.
KISHI Atsushi and OHSAWA Junya

IwarePrefecturehasseveralspecialproducts such asmilletsandseaweeds. Butalmostallof
them areeatensimplybypeoplewhoaretakingcareofhelth .Tomakethemmorepopularandmore
use,wehavebeensearchingforusefullmaterialswithphysiologicalfunctons. In thisstudy,extractsof
milletsandseaweedsundervarious conditionsoftemperatureandpressurehadbeenpreparedandthebotheffectsofantiallegicandantioxidantofextractsweremeasured. Additionally,supercritical
HOfluidextractionmethodhavebeenused2,andcausedgoodresultsinthisstudy .
keywords:millets , seaweeds, supercriticalHOfluid2, physiologicalfunctions.
１

緒が抽出されることなどが期待される。抽出溶媒である二言

雑穀は小麦などに対してアレルギー反応を示す体質の

酸化炭素、水はいずれも毒性が無いので酵素および培養人々が食しても食物アレルギーを引き起こさないことが細胞を用いた検索系に影響を与えないためその活性測定

経験的に知られており、また海藻も健康に良いことは古が容易であり、そのまま食品に添加できるという利点を

来経験的に知られているが、現在は両者共に健康食嗜好持つ。今回は幾つかの雑穀と海産物を試料として常温常の人々に消費が限られている。この様な県産品の食品と圧から超臨界までの様々な条件下での水抽出を行い抽出してのさらなる消費拡大と加工原料としての新規利用法

成分の機能性について検討した。

の開発には、生理的機能性を検索し広く知らしめることが非常に有効であると思われる。

２

超臨界流体を用いた抽出法は従来法と比較して抽出効

２−１

実験方法
原材料

率が良いことから、いままでは抽出されなかったり抽出

原料は、表１に示した通りである。雑穀は脱穀したも量が少なすぎて活性を見落としていた成分も効率的に抽のを微粒磨砕機で処理した。海産物はフリーズドライし出できると考えられる。さらに超臨界流体中で成分の変た後アラメは超微粒磨砕機で、マツカワとヒラメはすり化が起こり活性が上昇し、結果的に生理活性が高い物質

鉢で処理した。

＊生物資源の高度利用化技術に関する研究＊＊応用生物部（地域ものづくり対策事業費補助金事業）

岩手県工業技術センター研究報告
表１

第７号（２０００）

実験原料

雑穀
海産物
ヒエ
アラメ
アワ
マツカワ
キビ
ヒラメ
キビプロラミン（キビ主要蛋白質）
アマランサス

表２

抽出条件 抽出温度 抽出圧力 抽出水量 抽出時間
（℃）
（
bar）
（ml）
A
4
1
3.5
一晩
Ｂ
130
150
9.8
1min
C
180
122
9.3
1min
D（
亜臨界）
300
86
5.0
1min
E（超臨界）
400
300
3.5
1min
２−４

２−２

抽出成分の機能性の検討

２−２，３の方法に従って抽出したサンプルについて

アラメ中の抗アレルギー効果の検討

超臨界抽出に先立ち、三陸産の海藻アラメを用いてバッチ式超臨界水抽出反応条件

抗アレルギー効果及び抗酸化効果を検討した１〜3）。

図１に示した手順で、常温常圧抽出と高圧処理を行い抽出物の抗アレルギー成分を検討した。

３
３−１

アラメ

結

果

アラメ水抽出部の抗アレルギー効果の測定

水で抽出した原液とそれを高圧処理したア、イ、ウ液↓凍結乾燥をそれぞれ5倍及び10倍に希釈し（表３）、抗アレルギー50g＋水2L

効果を測定したところ、図３のように高い効果が認めら↓攪拌抽出、15分れた。この結果から高圧処理したことにより若干抗アレ↓遠心分離

ルギー効果が高まる傾向が認められた。

上清 （＝原液）↓

ｱ：3,000Kgf/cm２ 、 4℃、10分

高圧処理

ｲ：3,000Kgf/cm２ 、60℃、 5分↓

ｳ：3,000Kgf/cm２ 、60℃、10分

表３

サンプル サンプル内容
（
希釈率）
1
原液（
×5）
2
原液（
×10）
3
ア（
×5）
4
ア（
×10）
5
イ（
×5）
6
イ（
×10）
7
ウ（×５）
8
ウ（10）

ヒアルロニダーゼ活性阻害効果＝抗アレルギー効果の測定
図１２−３

サンプル内容アラメの抗アレルギー効果測定法

超臨界抽出法の検討

図２のようなバッチ式超臨界水抽出用反応槽を作成した。 乾燥、粉末化したサンプルを反応容器に水と共に密封し反応槽で加熱し抽出を行った。

100
80
Hylu阻害
効果(%)

60
40
20
0

図２

1

2

3

バッチ式超臨水界抽出反応槽及び反応容器

4

5

6

7

8

サンプル

表２に抽出条件を示す。抽出試料量は全て100 mg と

図３した。A は15ml プラスチックチューブを用いてローテ

アラメ水抽出物及び高圧処理物の抗アレルギー効果

ータで抽出。B 〜 E は内容量10.5ml のステンレスパイ
プに密封し B と C はシリコンオイルバスで、D と E は

３−２

ソルトバスで抽出した。B 〜 E における抽出時間は抽a

出温度に達してからの時間である。

バッチ式超臨界水抽出物の機能性の検討

抗アレルギー効果の検討
図４に抽出物の抗アレルギー効果測定の結果を示した。

アラメのヒアルロニダーゼ阻害効果（＝抗アレルギー効果）は低温から高温域である抽出条件 A 〜 C では高いが、超臨界状態に近づくと失活している。ヒエ、アワ、寒冷地生物資源の利用に関する研究
キビの抗アレルギー効果は亜臨界(D)、超臨界(E)抽出で上昇している。 しかしキビプロラミン蛋白は同様の挙動は示さないことからこれら雑穀の抗アレルギー効果は非蛋白質である可能性が示唆される。ほぼ全成分が蛋白質

2.00であると考えられるマツカワ、ヒラメでは抗アレルギー1.75

効果は認められなかった。

1.50
抗酸化性
1.25

100

C

ヒエ

D

E

×
100

×
10
Ｅ

Ｅ

×
10
0

×
10

D

Ｄ

B

ン
ミ
ラ
ロ
プ
ビ
キ

A

エ
ヒ

0

試料

抽出−希釈条件

キビプロラミン
ヒラメ
マツカワ
アラメ
アマランサス
キビ
アワ
試料

25

メ
ス
ラ
サ
ア
ン
ラ
マ
ア
ビ
キ

0.75
50

ワ
ア

Hylu阻害率
（％）

ワ
カ
ツ
マ

メ
ラ
ヒ

1.00
75

図６

Ｄ抽出及Ｅ抽出希釈物の抗酸化性の測定

抽出条件

図４

抗アレルギー効果の測定

４

考

察

抗アレルギー効果及び抗酸化効果の検討により以下のｂ

ことが明らかとなった。図４〜６より、今回の実験結果

抗酸化効果の測定
図５から抗酸化性は全体的に亜臨界(D)及び超臨界抽を要約すると表４のようであった。

出物(E)において活性が認められ、ヒエ、アワ、アマラ
表４

ンサス、アラメ、において特に活性が高い。

抽出条件と機能性
抽出条件

A B C D E

15.0

10.0

抽出試料
抗酸化性

5.0
キビプロラミン
ヒラメ
マツカワ
アラメ
アマランサス
キビ
アワ
試料
ヒエ

0.0
A

B
抽出条件

図５

C

D

E

抽出物の抗酸化性の測定

ヒエ
アワ
キビ
アマランサスアラメ
マツカワ
ヒラメ
キビプロラミン
抗アレルギー効果
抗酸化効果
抗アレルギーand抗酸化効果

アラメは亜臨界 (D)または超臨界抽出(E)により抗酸効
果を、それ以下の温度条件(A, B ,C) では抗アレルギー効

この高活性な亜臨界 (D)及び超臨界抽出液(E)を10倍及果を示すので、段階抽出により異なった生理活性物質をび100倍に希釈してさらに抗酸化性を測定した見たところ分画できる可能性がある。アラメについては図３の結果（図６）、希釈物も標準物質の75％以上の充分な抗酸化から常温常圧下での抽出物は高い抗アレルギー効果を持性を持つことが明らかとなった。（図５，６に示した抗ち、さらに高圧処理することにより若干抗アレルギー効

酸化性は標準物質「BHA（ブチルヒドロキシアニソー

果が高まる傾向が認められたため（図３）、超臨界抽出ル）1mg/ 100ml 溶液」の持つ抗酸化能を1.0とした場合することにより、より高い抗アレルギー効果を持つ物質の相対値である）が抽出されるのではないかと予測していたが逆に効果は

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）低下した。

本研究の応用技術開発事業の委託先が味噌、醤油などのこの原因に関しては今後も検討の必要があると考えられ調味料会社であるので抽出物を混合した調味料の試作を予定している。

る。
ヒエ、アワ、キビにおいては亜臨界(D)又は超臨界抽

それに際しては、超臨界流体を利用して機能性成分を抽出しそれを添加して機能性強化食品を作るという方向

出(E)により抗アレルギー活性、抗酸化性共に上昇するのみならず、超臨界流体を食品原料の溶解などの食品加傾向がある。それぞれの両機能性の上昇が両方の活性を工の一手法として活用するという方向も有意義ではない

持つ抽出物によるものか、それぞれの活性を持つ別物質かと考えている。

の混合抽出物によるものか今後検討する必要がある。
５

結語

本年度は幾つかの県産食品中を試料として、超臨界流体を利用した水抽出成分中の抗アレルギー効果及び抗酸化効果について検討し、ある程度良好な結果を得た。今後はより多種の抽出試料からの有効成分の抽出を行うと共に、二酸化炭素系の超臨界抽出物による機能性の検討も行う予定である。また、本研究から得られる抽出物を利用し、食品製品の検討を行う。

本研究は通商産業省地域ものづくり対策事業費補助金
事業の一環により実施したものである。
文

献1)中込和哉,高木しのぶ,畑田清隆,岡修一:
花粉症研究会会報 10,8‑15(1998)
2)Asada,M.,Sugie,M.,Inoue,M.,Hongo,S.,Murata,K.,
Irie,S.,Takeuchi,T.,Tomizuka,N.and Oka:S.Biosci.
Biotech.Biochem.1030‑1032(1997)
3)津志田籐二郎ら：日食工誌 41(9),611‑618(1994)

寒冷地生物資源の利用に関する研究［研究報告］畜産未利用資源からの有用成分の抽出*
岸

敦

、大澤

純也

＊＊

＊＊

特有の臭気を持つ内臓を試料とした場合の調味液調製を検討している。現在までに消臭のために醤油麹菌による肉麹の調製を行い、それをさらに酵素分解し調味液とする２段階の調製方法を開発
し良好な結果を得ている。今回はこの２段階調製法に関して原料肉の組み合わせによる肉麹調製の特性や調味液の生産コスト等を検討した。
キーワード：臭気、肉麹、特性、コスト

Extraction of Available Components from Meat Processing Waste
KISHI Atsushi and OHSAWA Junya

Smellofintestinesis a big problem for usingthemasseasonings materials. To removethe
stenchweusedshoyukojikinn(Aspergillssojiae)andpreparednikukoji , similar to shoyukojiand
afterwardmadeliquidseasonings ,thefinalproducts ,from it withenzymes.Thispre-treatmentwith
kojikinnmadegreateffectofremovingthesmell .Inthisstudy,wetriedtomakenikukojiwith
severalkindsofintestines such askidney, lymph ,root o f t o n g,tendon,andexaminedwhich intestines
or combinations ofthemarebetterforprepearingseasoning .
Wefoundthatcombinationsofkidneyandtheothersarebetterthankidneyonlyformakinga
seasoningof goodtaste .
keywords:intestines, shoyu koji kinn,nikukoji,combinations.
１

緒う新たな問題が生じたが、肉麹調製の際の糖質を麹麦か言

畜肉加工の際に生じる骨、血液、一部の内臓等はほとら他のものへ変えることにより褐変しない調味液を調製んど利用されず廃棄物扱いされているが、組成的にはタする方法を開発した２）。今回はこの肉麹調製を経た２段

ンパク質を多く含むことからアミノ酸へと変換すること

階の調味液調製法について原料となる内臓肉の種類と組により調味液として利用することができる。しかし内臓み合わせによる肉麹調製の特性や調味液の生産コストなを原料とした場合はその特有の臭気が問題となり調味液

どの諸点から検討を行った。

原料とはなりにくい。魚を原料とした魚醤は魚自身の持つ酵素による分解であるが、微生物による発酵で消臭とタンパク質の分解の同時進行が可能である。昨年度まで

２
２−１

実験方法
原材料

に、このような技法を応用し醤油麹菌の作用により内臓原料は、グルコース(G)、マルトース(M)、トレハロー

臭を軽減するような発酵調味料である肉麹の調製についス(T)、豚腎臓、豚リンパ腺、豚小肉（舌の根本の肉）、て検討したところ、消臭について有効な結果を得た。

豚骨肉（骨にへばり付いた肉片や筋引きで取り除かれた

また、肉麹調製の際に醤油醸造用小麦（麹麦）を使用

肉片）である。豚内臓類は共同研究者である（株）岩手

１）するため、肉麹を酵素分解し熱殺菌すると褐変するとい

畜産流通センター からの供与物を使用した。

＊畜肉未利用資源有効利用に関する研究（第４報）（地域先端技術共同研究開発促進事業）＊＊応用生物部岩手県工業技術センター研究報告
２−２

肉麹及び肉麹エキスの調製第７号（２０００）

関しては、腎臓とリンパが劣っていた。腎臓の場合は特上記材料を用いて図１の方法で肉麹と肉麹エキスを調有のアンモニア臭が残るためであり、リンパの場合は脂製した。豚内臓類は塩水湯煮後粉砕して使用した。それ肪分が多いため麹菌の生育が困難であり、麹菌によるマぞれに醤油麹菌（Aspergillussojiae）を加え培養し肉麹

スキング作用が無いことと培養中に脂肪が酸化し酸敗臭を調製した。続いて、肉麹に水と酵素フレーバーザイムをもたらすためである。

(NovoNordisk 社を加え分解し遠心分離で残滓を取り除)

腎臓と他の原料肉の混合肉を原料として肉麹を調製したところ（図２.b）、腎臓単独肉麹の問題点であった肉き肉麹エキスを調製した。

原料肉 肉混合比
腎臓
リンパ
単独
小肉
骨肉
腎/リンパ
腎/小肉
腎/骨肉
50/50
リンパ/小肉リンパ/骨肉小肉/骨肉

麹臭気が全ての組み合わせにおいて改善された。またリンパや小肉も腎臓と混合することにより作業性と麹菌生育が改善された。
リンパや小肉は骨肉と混合しても作業性と麹菌生育が改善された（図２.c）。しかしリンパと小肉の組み合わせは短所を助長することとなり好ましくなかった。
図２.ａ
5

得点

2.5

↓
原料肉85% +ｸﾞﾙｺｰｽ､ﾏﾙﾄｰｽ,ﾄﾚﾊﾛｰｽ各5%

0

臭

生

↓

肉

麹

麹

菌

作

28℃、湿度80%、40hr

気

育

性

12,000重量/業↓+醤油麹菌骨肉
小肉
リンパ 肉 麹
腎臓

評価項目

肉麹
↓+水2倍容量

図２.ｂ↓+ﾌﾚｰﾊﾞｰｻﾞｲﾑ7.5mg/g 肉麹

550℃、終夜
↓遠心分離
2.5

腎臓／骨肉
腎臓／小肉
肉麹
腎臓／リンパ

0

肉麹の評価

臭

気

菌
生
育
麹

作

２−３

麹

肉麹及び肉麹エキスの調製法

業
性

図１

得点

肉

肉麹エキス

評価項目

調製した肉麹について、作業性（肉麹調製時の扱い易さ）、麹菌生育（麹菌の生え易さ）、肉麹臭気（できあ
がった肉麹の臭い）について５点評価を行った。
２−４

図２.C

肉麹エキスの評価

5

価格はエキス中の固形分から粉末価格を計算し¥900/
kg=3.5点、¥ 1,000/kg=3.0点、¥1,100kg=2.5点とした。

得点

2.5

臭気、旨味は５点評価のブラインドテストを行った。

麹

臭

生
菌

肉

図２に肉麹の評価結果を示した。図２.a から各原料

肉麹

気

育

性

肉麹の評価

麹

３−１

果

業

結

作

３

小肉／骨肉
リンパ／骨肉リンパ／小肉0

評価項目

肉単独で肉麹を調製した場合、作業性に関しては腎臓と骨肉が優れ、リンパと小肉が劣っていた。これは前者は

図２

肉麹の評価

脂肪分が少なく肉挽き後も粒状系を保つため攪拌、分散が容易であるのに対し後者は脂肪分が多いため粘着感が３−２

肉麹エキスの評価

強く攪拌分散が困難であるためである。麹菌の生育に関原料供給の点から安定供給が可能である腎臓をベースしても同様の理由から同じ傾向が見られた。肉麹臭気にと考え、腎臓と他の原料肉との混合肉の肉麹エキスにつ畜産未利用資源からの有用成分の抽出
いて諸点を評価した。

図５

図３に生産コストについて示した。原料費と酵素分解

４

考

肉麹エキスの価格比較

察

抽出の段階でコストの差が生じている。酵素抽出分解費

図２に示したように原料肉により肉麹の調製時の作業の差は分解後濾過抽出する際に肉麹によって残滓量や濾性、麹菌の生育、できあがった肉麹の臭気にそれぞれ特過効率が異なるためである。

色が見られた。それらを要約すると以下のようになる。
（○は好ましい特徴を、×は好ましくない特徴をそれぞ
れ示す。）

単価
(円/Kg)

豚腎臓：1200○原料の安定的な供給が可能。

酵素分解
抽出

1000
800

○肉挽き後も粒状型を保つため、撹拌・分散が容易で

肉麹作成

600

ある。

400

○加熱損耗、肉麹作成時の損耗が多い。

200
原料前処
理

×原料前処理段階において原料肉の保水性が低いため
肉

肉麹調整時水分が不足し麹菌が表面にのみ麹が繁殖。
豚リンパ肉：

豚

筋

豚

小

腎
豚

原料費

・
骨
肉
腎
／
小
肉
腎
／
リ
ン
パ
腎
／
筋
・
骨

臓

0

○原料の安定的な供給が可能。

エキスの種類○加熱殺菌時の損耗が少ない。
図３

×脂肪分が多く撹拌・分散が悪い。

肉麹エキスの生産コスト

×脂肪分が多く麹菌が繁殖しにくく、脂肪の酸化臭が
図４に肉麹エキスの総合評価結果を示した。腎臓単独強い。

の肉麹エキスでは臭気と旨味の評価が低いが、リンパや豚小肉：

骨肉との混合肉麹エキスではそれらが改善されている。

○加熱殺菌時の損耗が少ない。
○肉挽き後にも適度な粒状型を保つ。

臭気
5.00

臭気
5.00

臭気
5.00

0.00

0.00

0.00

旨味 価格

価格

旨味
２．豚小肉ＧＭＴ

１．豚腎臓ＧＭＴ

価格

×脂肪分が多く麹菌が繁殖しにくい。
豚筋・骨肉○脂肪の割合が少なく、肉挽き後も粒状型を保つ。
旨味３．豚筋・骨肉ＧＭＴ

撹拌・分散が容易である。
○麹菌の繁殖が良好である。
×原料部位が特定できない。

臭気
5.00

臭気
5.00

0.00

臭気
5.00

0.00

価格

旨味 価格

４．腎／小肉ＧＭＴ

×原料の安定供給に問題がある。
×骨片・畜毛の混入がある。

0.00
旨 味 価格５．腎／リンパＧＭＴ

旨味６．腎／筋・骨ＧＭＴ

また以下に記したように、原料肉を組み合わせることによりそれぞれの短所を補えることが明らかとなった。

図４

肉麹エキスの評価

腎／リンパ、腎／小肉、腎／筋・骨：○腎臓との組み合わせにより麹菌・栄養源である糖
肉麹エキスの価格について代表的な市販品と比較した
結果、いずれもが最も廉価であるもの（C 社ビーフエキス）と同等かそれ以下であることが明らかとなった。

類の撹拌・分散が容易になる○麹菌の繁殖が安定する傾向にある。
肉麹調製に関して見られた単一原料と混合原料の違いは、肉麹を分解したエキスにあっても同様であっ

2500

た。

2000
粉末価格
（円／kg）

豚腎臓肉麹エキス：1500

×麹菌の発育が悪いため内臓臭のマスキングが不十

1000

分である。

500

○香り、味、共に内臓のイメージが強いが、味の伸び

Ａ
社
ポ
ー
ク
Ｂ
エ
社
キ
Ｃ 酵
社 母 ス
ビ エ
Ｄ ーフ キス社 エ酵
１． 母 キス豚 エ
２． 腎臓 キス３． 豚 Ｇ
豚筋 小肉 ＭＴ４ ・骨 ＧＭ．
５ 腎／ 肉ＧＭＴ．
腎 小 Ｔ
６． ／リ 肉Ｇ腎／ ンパ ＭＴ
筋・ ＧＭ
骨Ｇ Ｔ
ＭＴ

0

エキス

が強い。
豚リンパ肉麹エキス:
×麹菌の繁殖が不十分であり、かつ脂肪の酸化臭が強いため単独での酵素分解エキスには不適である。
豚小肉麹エキス:岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）○ポークフレーバーは良好である。
豚筋・骨肉麹エキス

生産コストがどの様に変化するかについては今後検討が○ポークフレーバーは良好である。・

必要であると考えられる。

○風味、旨味は良好で味の伸びもある。
○分解エキスの抽出率も良く固形分比率もやや高い。
混合原料肉麹エキス；
ａ．腎／リンパ、ｂ．腎／小肉、

５

結

語

今回の結果から、リンパや小肉のような脂肪分を多く
ｃ．腎／筋・骨含む部位、骨肉のように一般的な正肉と同様な風味を持

・風味

ａ＜ｂ＜ｃ

つ部位などを混合することにより腎臓単独の場合よりも

・旨味

ａ＜ｂ＜ｃ

風味に優れた調味液が調製され、かつ生産コストも従来

・抽出率

ａ＞ｂ＞ｃ

の市販エキスと同等以下であることが明らかとなった。

・固形分比率ａ＜ｂ＜ｃ

今後はこの肉麹エキス調製スケールの拡大とそれに伴

特に原料供給の点から考えると腎臓は屠畜〜精肉の工う条件設定が課題となる。また企業化の際して支障無く程において必ず取り出される物であるから、原料としてエキス調製が可能であるように、エキス調製マニュアル

非常に安定した量を確保できる。従って調味液の原料と等の作成も必要であると考えている。

してまず第１の基本原料として固定し、他の原料を混合

本研究を実施するに当たり、原料を提供して下さった

することが現実的な選択であると考えられる。リンパや共同研究者㈱岩手畜産流通センター、種麹、麹麦を提供

小肉のような脂肪分を多く含む部位、骨肉のように一般して下さった（株）八木澤商店に感謝します。

的な正肉と同様な風味を持つ部位などを混合すると肉麹調製の作業性及び風味が改善され好ましいことが明らか

また、本研究は農林水産省地域先端技術共同研究促進事業の一環により実施したものである。

となったが、大量生産を考慮した場合は混合部位についても供給量などの点から検討することが必要である。
生産コストは市販品と同等以下の価格であることから、
この調味液を使用した加工製品の生産コスト減少にも有効であると考えられる。
しかし数十ｋｇの小パイロットスケールにした場合、

文
1)岸

献

敦,大澤純也岩手県工業技術センター研究報告:5.991021998
- (
)
2)岸

敦,大澤純也岩手県工業技術センター研究報告:6.73761999- ()

畜産未利用資源からの有用成分の抽出[研究報告]吟ぎんがによる吟醸酒、純米吟醸酒製造試験
亨*、中山

高橋

平野

繁喜*、畑山高広**、櫻井誠*

廣*岩手県酒造好適米新品種「吟ぎんが」と２種類の県酵母（岩手吟醸２号、YK‑45）を用いて吟醸酒、純米吟醸酒を試験醸造した。平成11年産吟ぎんがは成熟期の高温のためか、例年より心白が大きく流れ気味で品質が劣り、原料処理で砕米がみられた。もろみ経過は順調であり、製成酒はきれいであったがやや味薄で、渋味、酸味が感じられた。
キーワード：吟ぎんが、岩手吟醸２号、YK‑45

Sake Brewing from Ginginga
TAKAHASHI Tohru, NAKAYAMA Shigeki, HATAKEYAMA Makoto
HIRANO Takahiro and SAKURAIHiroshi
Wemade Ginjo-syu and Junmai-Ginjo-syu from Ginginga, new brewer'sriceofIwatePrefecture.
Yeastsusedwere IS2 and YK-45 developedinIwatePrefecture.Thequalityof Ginginga of Heisei11
was inferior to the one of ordinaly year becouse of its big or off-centered Sinpaku by the hightemperatureofthesummer, and itbrokeatthematerialtreatment. Moromi processwas good.Taste
ofsakewasthinbutclear,andalittleacidicandastringent.
keywords : Ginginga,IS2,YK-45
１

緒言

当センターではこれまで、岩手県農業研究センター、
岩手県酒造組合と共同し酒造好適米の育種開発を行ってる岩手吟醸２号酵母（以下吟２号と省略）および、（財）岩手県生物工学研究センターで開発した YK-45の２株を用いた。

４）。その成果として平成 11 年度、岩手県初のオ

１，２）

きた

リジナル酒造好適米、「吟ぎんが」が誕生した ３）。
一方で、（財）岩手県生物工学研究センターで開発し２−２

原料および処理法

原料米は、精米歩合 50 ％の吟ぎんが（平成１１年石た酵母を用い吟醸酒を製造、育種酵母の実用化試験を

鳥谷町産）を用いた。洗米はＭＪＰ式洗米機（白垣産業

行い

県内酒造場に頒布するに至った。

株式会社製）を用い、２分間洗米した後、麹米と添、仲

４）

５，６）

今回、岩手県独自の酵母と酒造好適米「吟ぎんが」に

掛米は吸水率 30 ％、留掛米は 28 ％を目標に浸漬吸水よる岩手県オリジナル清酒開発の可能性を探ることを目させた。蒸きょうはＯＨ式二重蒸気槽付き甑（増田商事

的とし、吟醸酒、純米吟醸酒を製造したので報告する。

株式会社製）を用い 50 分間行った。蒸きょう終了前 10分間は蒸気を加熱した乾燥蒸気を通じた。

２
２−１

実験方法
供試酵母

当センターで吟醸用酵母として県内企業へ頒布してい＊醸造技術部＊＊醸造技術部（現在応用生物部）

製麹は薄盛三段式製麹機（ハクヨウ株式会社製）を用
い、添麹と仲麹はまとめて製麹した。種麹（㈱秋田今野商店№５菌）は白米 100 ㎏当たり添、仲麹で 50 ｇ、留岩手県工業技術センター研究報告
麹で 20 ｇ使用した。麹の分析は国税庁所定分析法に基づいて分析した

第７号（２０００）

ろみ日数で上槽した。

。

図２にＢＭＤ値の経過を示した。ＢＭＤ値は、最高値

７）がやや低めであった。後半のキレは順調であった。もろ２−３

みの状貌は通常であり、酵母の活動が弱まることなく推

仕込み配合および温度管理

表１に示した仕込み配合で試験醸造した。酒母として、移した。

麹エキス（Brix 11 度、 0.3%酵母エキス）10 • を用い、
30 ℃、 2 日間静置培養した酵母を初添水麹に添加する

表２

原料処理結果酵母仕込みとした。アルコール添加量は白米トン当たり

品温

水温

吸水時間

吸水率

蒸米吸水

純アルコール換算で 90 •とした。

(℃)

(℃)

(分)

(%)

(%)

添・仲麹

13.0

16.5

8.7

31.5

42.4

留仕込みで 7 ℃を目標にした。通常の方法より添仕込み

留

麹

14.0

14.5

7.5

29.2

39.8

と踊りの温度が高くすることで、速やかに酵母の増殖を

添

掛

14.0

14.5

8.3

32.4

43.9

仲

掛

13.0

15.0

7.5

29.5

39.8

留

掛

14.0

14.0

7.5

26.2

37.2

表３

麹分析結果
ｸﾞﾙｺｱﾐﾗｰｾﾞ

ＡＣＰ＊

温度管理は、添仕込みと踊りが 20 ℃、仲仕込で 12 ℃、

６）

促した

。

アルコール添加時期は、もろみの日本酒度−２到達時を目標にした。純米吟醸酒はもろみの日本酒度＋３で上
槽した。

仕込配合

579

89

784

１８０

留

17.8

842

163

2728

１４４

＊

３６

３８

７８

１３６

２６２

製成酒およびもろみは国税庁所定分析法７）に基づいて

25
20
15
10
5
0

分析し、香気成分は、 HEWLETT PACKARD 社製ヘッ

初

℃

54 •

添

分析および官能評価

吟醸２号（
純米）
ＹＫ−４５
吟醸２号（アル添吟醸）

31

１５

28

１２

25

９

22

麹米(kg)

酸性カルボキシペプチダーゼ

19

７２

16

８８

５１

13

６２

２１

7

３０

蒸米(kg)

10

総米(kg)

4

計

添

留添

２−４

（Ｕｇ麹）
/
（Ｕｇ麹）（Ｕｇ麹）
/
/

24.5

仲添

アル添吟醸酒：30%アルコール

(%)
添・仲

初添

汲水()
l

αｱﾐﾗｰｾﾞ
-

仲

表１

水分

日数

トスペースガスクロマトグラフ HP5890A で測定した。
製成酒は平成 12 年 3 月 7 日に開催された岩手県新酒鑑

図１

もろみ品温経過

評会に出品し評価を得た。出品区分はそれぞれ、アル添
吟醸酒は吟醸酒の部、吟２号使用純米酒は純米酒の部、吟醸２号（純米）
ＹＫ−４５
吟醸２号（アル添吟醸）

吟２号、YK-45 使用純米酒は吟ぎんがの部であった。
50

３−１

40

実験結果

30

原料処理および製麹

原料処理は表２のとおりであった。洗米、浸漬時に砕米が多く発生した。このため、見掛吸水の割に整粒の吸水が少なく、蒸米は吸水率の割にやや硬めに蒸しあがり、生蒸しが見られることもあった。
麹の分析結果は表３のとおりであった。全体的に力価

BMD値

３

20
10
0
-10
0

10

20
日数

が低いが、添・仲麹で特に低かった。
図２
３−２

もろみの発酵経過

図１に示した品温経過をたどり、25 日から 32 日のも

Ｂ曲線

30

40

吟ぎんがによる吟醸酒、純米吟醸酒製造試験
３−２

製造事績および製成酒の成分

清酒製造事績および製成酒一般成分は表４のとおりであった。吟２号を使用した吟醸酒、YK-45 は粕歩合がや

表６や高めであった。また、YK-45 はアルコール濃度がやや酒

製成酒の評点

別

出品区分

評

吟

醸

3.73

吟

醸

3.55

純米酒（吟２号（１） ）

純

米

2.55

純米酒（吟２号（２） ）

純

米

2.91

吟醸酒

純米酒（YK-45）

吟ぎんが

2.36

純米酒（吟２号）

吟ぎんが

2.55

低めであった。どの試験区とも酸度、アミノ酸度は通常

吟醸酒（１）

どおりであった。

吟醸酒（２）＊

表４＊

清酒製造事績及び製成酒成分
純米酒

点

吟２号

ＹＫ−４５

吟２号

32

25

27

製成数量()
l

319

311

349

もろみ熟成歩合(%)

80.5

85.0

73.2

もろみたれ歩合(%)

78.3

74.9

77.9

平成 11 年産吟ぎんがは、洗米時にかなり砕米が発生

ｱﾙｺｰﾙ収得量(l/t)

291

265

252

した。この原因として成熟期の高温多照による大きな心粕歩合(%)

53.8

62.5

60.1

白、腹白、刈り取り時期の長雨による影響、乾燥方法、ｱﾙｺｰﾙ濃度(%)

16.5

15.4

17.7

精米等様々な要因によるものと考えられた。気象条件は酸度(ml )

1.7

1.6

1.5

どうしようもないが、他の項目について条件を検討する

ｱﾐﾉ酸度(ml)

0.9

0.8

0.8

ことで多少の改善は可能と考えられる。

+3

+3

+6

もろみ日数(日)日本酒度（１）、（２）はそれぞれ斗ビン 1,2 本目を示す

＊

４

考

察

蒸米が硬めであったこと、麹の酵素力価が弱かったことから、砕米が多い割にもろみでの米の溶解が進まず、

３−３

最高ボーメ、BMD 値はあまり高くならなかった。米の香気成分

３試験区の上槽前の香気成分を表５に示した。

溶解が不十分であり粕歩合が高く、製成酒はキレイであYK-45 では、カプロン酸エチル濃度より酢酸イソアミ

るがやや味薄で線が細く、渋味、酸味が感じられる酒質

ル濃度が高いという酵母の特徴が出ているものの、これとなり、岩手県新酒鑑評会吟醸酒の部・純米酒の部ではまでに比べおとなしい香りであった。

高い評価は得られなかった。もろみ経過は順調であり、

一方吟２号は、カプロン酸エチルがこれまでの試験より高い値を示し、吟醸香の高い製成酒となった。

前年度の試験６）と同様酵母仕込の場合、初添、踊りの温度を高くして速やかに酵母の増殖を促す方法は有効であった。

表５

今回、YK-45 は初添、踊りの温度を高くしても、もろ

もろみの香気成分
純米酒

吟２号

ＹＫ−４５

吟醸酒

み中での泡の発生等発酵の異常は認められなかったが、

吟２号製成酒の香りに華やかさがなかった。酵母の性質が変化

酢酸ｲｿｱﾐﾙ

2.9

2.7

2.2

し、香気成分の生成能が弱くなった可能性があり、詳細

ｶﾌﾟﾛﾝ酸ｴﾁﾙ

7.1

2.2

5.4

に検討する必要がある。

酢酸ｴﾁﾙ

54

63

42

ﾌﾟﾛﾋﾟﾙｱﾙｺｰﾙ

45

59

40

i-ﾌﾞﾁﾙｱﾙｺｰﾙ

39

37

31

吟ぎんがと２種類の県酵母（吟２号、YK-45）で、吟i-ｱﾐﾙｱﾙｺｰﾙ

129

118

98

醸酒、純米吟醸酒を試験醸造した。平成 11 年産吟ぎん（単位 ppm）

５

結

語がは成熟期の高温多照のためか、例年より心白が大きく流れ気味で品質が劣り、原料処理で砕米が多数発生した。

３−４

製成酒の評価また、麹の酵素力価不足のため、もろみで米の溶解が不岩手県新酒鑑評会鑑評値での製成酒の評点（審査員十分であり、粕歩合も高めであった。製成酒の酒質はき

11 名、5 点法）の平均は表６のとおりであった。また、れい型であったが、やや味薄で渋味、酸味が感じられ、審査員のコメントとして渋、酸味、かたい、細いという鑑評会で高い評価を得ることが出来なかった。

ものが全体的に多かった。

YK-45 はこれまでの試験に比べ香りがおとなしく、香岩手県工業技術センター研究報告
気成分の生成能が弱くなっていることが考えられた。

第７号（２０００）４）（財）岩手生物工学研究センター：研究成果集(3)8(1996)

文
１）高橋

亨、桜井

献
廣：岩手工技セ研報, 4, 105(1997)

５）小澤麻由美、中山繁喜、櫻井
5, 115(1998)
６）中山繁喜、櫻井

２）高橋

亨、桜井

廣：岩手工技セ研報, 6, 105(1999)
３）小田中浩哉他：岩手農研セ研報（掲載予定）

廣：岩手工技セ研報,

廣、高橋

亨、畑山

誠、平野

高広：岩手工技セ研報, 6, 85( 1999)
７）注解編集委員会編：第４回改訂
注解，日本醸造協会(1993)

国税庁所定分析法

[研究報告]味覚センサによる清酒の測定
中山

繁喜*、櫻井廣*

複数の脂質を含む膜を使った味覚センサを導入し、清酒を測定したところ再現性のある測定値が得られた。一方、審査員の官能評価を主成分分析した結果、「味の濃淡」「甘さ」「爽やかさ」「苦渋」という観点で清酒を判別していると考えられた。その内、「甘さ」と「爽やかさ」
はセンサで予測できた。また、「酸味の強さ」と「苦味渋味の有無」も予測可能であった。「甘さ」と「苦味渋味」は今回初めて予測できるようになり、新規センサの導入効果が認められた。
キーワード：味覚センサ、官能評価、清酒

Evaluation of Sake by Taste Sensor
NAKAYAMA Shigeki and SAKURAIHiroshi
The lipid film sensorcontaining twoormorelipidswasintroduced for tasting Sake. Itwas
confirmed that themeasuredvaluehadreproducibility.Ontheotherhand,itwas thoughtthatsakewas
distinguishedbytheviewpointof"ThickandThinofthetaste","Sweetness","Freshness",and"Bitterness"sincethesensoryevaluationofthejudgewasanalyzedintheprincipalingredient.

The sensor

wasabletoforecast"Sweetness"and"Freshness"amongthose.Moreover,"Strengthof acidity"and"Presenceofthebitterness"wereabletobeforecasted.

Wefound"Sweetness"and"Bitterness"couldb

e forcastedusinglipidfilm sensor.
keywords : Tastesensor, SensoryEvaluation, sake
１

緒

言

２−１

味覚センサによる清酒の測定

清酒の分類は、吟醸酒や純米酒等の製造品質表示基準

アンリツ㈱製味認識装置ＳＡ４０１を用いた。この装にみられるように、原料米の精米歩合等製造上の区分に

置は人工脂質膜を利用したセンサが装着され、清酒の成基づいて行われることが多い。そのため、消費者には酒分に応じた出力を発生する１）。今回は新たに開発されたの違いが分かりづらく、消費者の立場に立つなら、清酒12 種類のセンサ（表１）を使用した。

の分類は酒質によって区分すべきである。その前提とし測定は次のように行った。始めに、保存液中に保管さて、個々の酒の酒質を客観的に捉え、消費者に分かりやれたセンサの膜表面を、100mM 塩酸を 30 ％エチルアル

すく伝達する手段を確立する必要がある。そこで我々はコール溶液に溶かした洗浄液で洗い、つぎに 15 ％エチ

味覚センサを導入し、センサによって酒質を予測するシ

ルアルコール、30mM コハク酸、30mM 塩化ナトリウム

ステムの開発に着手している。昨年、複数の脂質を組みからなる基準液に浸し、センサ出力値が安定しているこ合わせた新たな脂質膜を利用したセンサが開発され、種とを確認し、この出力値をゼロとした。その後、専用ガ々の酒質を予測できる可能性が出てきた。我々は熟練者

ラス容器に入れた約 150 ‹の検体に浸し、各センサのの官能評価を、センサ測定値を使って再現する方法を検測定値（s1 〜 s12）を得た。続いて、各センサを再び基討したので報告する。

準液に浸し測定値を得た（ws1 〜 ws12）。この場合には、酒成分のうちセンサ膜への強吸着成分を測定するこ

２

実験方法

* 醸造技術部とになる。したがって、１本のセンサにつき２つの測定岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

値を得る。測定は装置の構造上７サンプルずつ行い、補「甘い」と判定した審査員の人数をその酒の甘さの度

正は７サンプル毎に基準清酒で行った。測定は 20℃で数とし、同様に「辛い」、「味が濃い」、「味が淡い」、行った。

「酸味」、「老香味」、「苦渋」についても度数化し、酒ごとの評価値を付けた。この７項目の度数を主成分分表１ センサに使用した人工脂質膜
センサ名称使用した脂質
s1
s2
s3
s4
s5
s6
s7
s8
s9
s10
s11

s12

Dioctylphenyl‑phosphonate
Dioctylphenyl‑phosphonate
PhosphoricAcidDi‑n‑decylEster,n‑Tetradecy Alcohol
PhosphoricAcid Di‑n‑decyl Ester,
Dioctylphenyl‑phosphonate
PhosphoricAcid Di‑n‑decyl Ester
2‑Nitrophenylocyl ether
Hexadecanoic Acid,
Dioctylphenyl‑phosphonate
Tetradodecylammoniumbromide,n‑Tetradecy Alcohol
Tetradodecylammoniumbromide,
Dioctylphenyl‑phosphonate
Oleylamine,
Dioctylphenyl‑phosphonate
2‑Nitrophenylocylether
PhosphoricAcid Di‑n‑decyl Ester,
Tetradodecylammoniumbromide,
Dioctylphenyl‑phosphonate
PhosphoricAcid Di‑n‑decyl Ester,
Tetradodecylammoniumbromide,
Dioctylphenyl‑phosphonate

膜組成が同じでも配合比が異なるセンサがある。

析した。
(2)重回帰分析法
センサ測定値を説明変数とし、「酸味」、「老香味」、「苦渋」の度数、および主成分得点を予測した。この方法は連続した数値を予測することができ、味の強さを予測した。
(3)重判別分析法
センサ測定値を説明変数とし、前述の７つの官能評価項目に該当するか否かを予測した。変数の選択は増減法とし、変数を取り入れるか、あるいは取り除くかを統計的に判定する基準は、偏Ｆ値 2.0とした。
この方法は、重回帰分析で予測精度が低かった項目について行った。二者択一の予測であり、より容易な予測
である。

３
３−１

実験結果
センサ測定値の再現性

同一の酒を５回連続して測定し、センサ測定値の再現性を検討した。その結果、保存液中で保管した後、直ぐ

２−２

センサによる測定値の再現性

市販清酒35点用いて、それぞれの酒を５回ずつ測定
して、センサ測定値の再現性を検討した。

の測定値は、後の４回の測定値と離れる傾向が一部のセンサにみられた（図１）。また、測定開始直後の測定値を除いた４回のバラツキと、酒35点間のバラツキを比較すると、ws7を除いた全てのセンサ測定値で、４回の２−３

官能評価とセンサ測定

県内蔵元の市販清酒 25点を、官能評価とセンサの測定に用いた。
官能評価は、県内酒造技術者および当所職員からなる
審査員14名で行い、各酒ごとに「甘い」「辛い」「味が濃い」「味が淡い」「酸味が離れる」「老香味がある」「苦味渋味がある」の７項目について、該当する項目を指摘した。この７項目は審査会等で使用頻度の高い

バラツキの方が小さく（危険率５％）、各センサは酒間の違いを捉えていた。
以上の結果を踏まえて、測定開始直後の測定値を除く
ため、以下の測定法で行いこととした。すなわち、７サンプルずつの繰り返し測定を２回、これを日を変えて３度行った測定値のうち、２回ずつの測定の２回目の測定
値だけを採用して、３つの測定値の平均値をとることにした。

用語である。
また、「老香味」と「苦渋」については、３人以上が15指摘した酒をそれぞれの特徴に該当する酒、それ以外は
10

センサ測定は、７サンプルずつの繰り返し測定を２回、これを日を変えて３度行い、１サンプル当たり６つの測定値を得た。

出力

その特徴に該当しない酒という区分を設けた。

5
0
‑5
‑10

２−４

1

統計解析法

(1)主成分分析法

図１

2

3

１回目の測定値が離れる例

4

測定順

5

味覚センサによ清酒の測定
表２

官能評価の主成分分析
主成分

変数

第１

第２

第３

第４

第５

第６

第７

甘い

0.062

‑0.868‑0.004‑0.120‑0.271‑0.354‑0.169辛い‑0.422

0.676

0.373

‑0.3700.139‑0.171‑0.203

味が濃い

0.888

‑0.091‑0.088

0.070

0.244

0.264

‑0.249

味が薄い‑0.775‑0.251‑0.070‑0.185‑0.2690.464‑0.100酸味‑0.0210.690‑0.5480.286‑0.340‑0.117‑0.114

老香味

0.577

0.246

0.602

0.119

‑0.467

0.102

0.019

苦渋

0.587

0.170

0.303

‑0.710‑0.148

0.024

0.093

寄与率(%)

32.1

26.4

13.0

11.3

8.3

6.6

2.3

３−２

酸味ありと指摘した人数を、その酒の酸味度数とし、官能評価項目相互の関連性「甘い」、「辛い」、「味が濃い」、「味が淡い」、

センサ測定値を説明変数とする重回帰分析を行った。そ「酸味」、「老香味」、「苦渋」の度数を酒25点で主の結果、つぎの回帰式が算出された。

成分分析を行った結果を表２に示した。第１主成分は「酸味」＝(s2×1.27)+(s10 ×0.37 )−(ws10× 1.41) +2.9

「味が濃い」と「味が淡い」が正負に対局し、「味が濃9い」の方に「老香味」と「苦渋」が位置した。第２主成（酸味を指摘すると予測される人数）

分は「甘い」の因子負荷量が大きく、「辛い」と「酸この式から算出される予測値と、酸味度数との重相関係味」が対局した。第３主成分は「老香味」と「酸味」が数は0.802であった（図２）。

い値であった。第５、６、７主成分には、特に目立つ変数がなかった。

３−３

センサによる各主成分得点の予測

２−２の主成分分析で得られた７つ主成分の因子得点

センサによる予測値

対局して位置した。第４主成分は「苦渋」だけが、大きと、センサ測定値を重回帰分析した。その結果、下記の

8
6
4
2
0
‑2 0
‑4

2

4

6

8

10

酸味を指摘する審査員数
図２ 酸味の指標とセンサによる予測

回帰式が算出された。比較的高い重相関係数は、第２主成分の0.864、第３主成分の0.804 であった。
第１主成分（重相関係数 0.618）＝−(s9 ×0.11)＋(s3×0.26)＋0.25
第２主成分（重相関係数 0.864）＝(s6× 1.01)−(s1×0.51)＋(s7×1.21)−(ws4 ×0.44 )−(s3 ×0.36 )＋3.43
第３主成分（重相関係数 0.804）＝−(s4 ×0.35)＋(ws4 ×0.52 )＋(ws5 ×2.15 )＋(ws8 ×2.86 )−(s8 ×0.13 )−(s1 ×0.10 )−0.76
第４主成分（重相関係数 0.386）＝(s8× 0.05)−0.20
第５主成分（重相関係数 0.764）＝−(s8 ×0.30)＋(ws11 ×2.42)−(s6×0.24)−(s2 ×0.90)＋(s9×0.60)−1.23
第６主成分、第７主成分には、有効な変数が無かった。

３−４

酸味の予測

３−４

老香味と苦渋の予測

酸味と同様にして、重回帰分析を行ったところ、「老香味」の重相関係数は３変数を採用して0.521、「苦渋」では４変数を採用して0.716であった。
さらに、これらの特徴に該当するか否かの予測に限っ
た重判別分析を行った。その結果、３人以上の審査員が指摘し「老香味がある」酒７点の内、センサでも「老香岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

つぎに、センサ測定値を使って、各主成分の因子得点
10
センサの推定範囲

すなわち審査員の４つの観点をセンサで予測した。因子

センサｓ４(mV)

得点と予測値の重相関係数が高く、充分な予測精度が得られたのは、「甘さ」と「爽やかさ」である。この項目
は消費者にも分かりやすく、有用性があると思われる。

0
‑10

‑5

0

5

10

この２つの予測にはセンサを７本使っているが、測定装置に１度に装着できるセンサの数は限られていることか‑10
センサｓ９(mV)
センサによる苦渋の予測

図３■：審査員が苦渋ありとした酒、○：苦渋なしとした酒味がある」と予測できたのは４点に止まった。しかし、ら、より少ない本数で予測できることがことが望ましい。
また、今回「味の濃淡」と「苦渋」は、重相関係数が低く推定精度が低かったが、前者は今回使用しなかった疎水性膜を使ったセンサで対応できることが判っている３）。

「苦渋」は、s9 と s4のセンサ測定値を使って、苦渋があ

苦渋は、その「強さ」を高い精度で予測することはでる３点の酒と無い酒21点を正確に予測し、 1点の酒の予きなかったが、苦渋の「有無」は２本のセンサを使うこ

測を誤るだけであった（図３）。

とで予測可能と思われる。最近は原料米の精白度が上がり、苦渋を指摘される酒が散見されるようなっており、

４

考

察

今回使用したセンサの中には、測定開始直後の測定値だけ、後の測定値と離れるものがあった。これは保存液と清酒では、センサを浸した際、センサ膜への吸着量の差が大きすぎ、センサが安定状態になるまで時間を要す
るためとが考えられる。また、測定値の再現性を高める
ため、補正用の清酒を使用しているが、空気中に長く放置すると酒質が変化したり、測定時期が異なると、補正値が変わることが懸念される。安定な物質で合成した補正液に替えのが望ましいと思われる。
７項目の官能評価値を主成分分析した結果、以下の様に考えられた。第１主成分は「味の濃淡」が根幹になっている。「味が濃い」と同じ方向に「老香味」と「苦渋」が位置することは、熟成が進めば味が濃い方に向か

製造管理用としての有用性はあると思われる。しかし、今回は官能評価で苦渋があると判定された清酒が少なかったことから、サンプル数を増やし再試験する必要がある。
「酸味」は第２、３主成分等に分散したが、消費者が分かりやすい言葉と思われるので、酸味の強さを予測した。酸味は、３つのセンサ測定値から算出した値と審査員の判定との重相関係数が高く、センサで予測できたと思われる。
今回、Dioctyl phenyl-phosphonate、PhosphoricAcid Di-n-decylEster等を含む膜を用いたセンサを使うことで、「甘さ」と「苦渋」を初めて予測できた。さらに、苦渋の強さの感知や、甘さを少ないセンサ数で予測できるよう検討する。

うことや、適度な苦味渋味は味の濃さを助長することと５合致している。第２主成分は「甘さ」を表している。ただし、甘いの対局は、「辛い」でもあり「酸味が離れる」でもある。第３主成分は、「酸味が離れる」と「老香味」が対局しているので「爽やかさ」とする。酸味があると爽やかさが増し、酒が熟成すると「くどさ」が出て爽やかさがなくなる。第４主成分は主に「苦渋」を表している。第５、６、７主成分は明確な意味づけができなかった。
以上ことから、審査員は「味の濃淡」「甘さ」「爽やかさ」「苦渋」という観点で清酒を判別していると考えられた。ただし、消費者へ酒質を伝えるなら、苦渋は「まろやかさ」とし、ビターとマイルドという表現を使

結語

今回、複数の脂質を含む膜を用いた味覚センサを導入
し、清酒を測定したところ再現性のある測定ができた。
一方、審査員の官能評価を主成分分析した結果、「味の濃淡」「甘さ」「爽やかさ」「苦渋」という観点で清酒を判別していると考えられた。その内、「甘さ」と「爽やかさ」をセンサで予測できた。また、「酸味の強さ」と「苦味渋味の有無」も予測可能であった。「甘さ」と「苦味渋味」は今回初めて予測できるようになり、新規センサの導入効果が認められた。今後は、少ないセンサ
数で「甘さ」や「苦渋の強さ」に対応できるよう検討する。

うのが望ましいと思われる。苦渋が強い酒という表現は、消費者へ悪いイメージを与えかねないからである。

本研究の遂行するにあたり、人工脂質膜センサを開発、提供していただいたアンリツ株式会社に深謝します。ま味覚センサによ清酒の測定
た、測定値の解析等に協力していただいた池崎秀和氏、勝史、前田紀寛：アンリツテクニカル東久保理江子氏に深謝します。

(1996)

71,159-166

２）浅野紀夫：統計・分析手法とデータの読み方、日刊
文献１）池崎秀和 、駒井寛、内藤悦伸、東久保理江子、佐藤

工業新聞社(1996)
３）中山繁喜、櫻井

廣：本誌、5、103 (1998)

[研究報告]次世代型水稲(西海187号、北陸183号)の酒造適性評価
高橋

亨 *、櫻井廣*次世代型水稲の利用技術開発のため、西海187号、北陸183号について清酒醸造を目的とした適性評価を行った。西海187号は、原料米の分析値、酒化率、酒質が劣ることから、対照に用いたトヨニシキに比べ醸造適性は劣ることが明らかになった。一方、北陸183号は、酒化率は劣るが酒質は対照より良好だった。また、製成酒のアミノ酸度が低くなる特徴があり、従来の清酒と異なるタイプのアルコール飲料の開発の可能性が示唆された。
キーワード：次世代型水稲、西海187号、北陸183号、醸造適性

Evaluation in Brewing Aptitude of New Types of Rice Grains
TAKAHASHI Tohru and SAKURAI Hiroshi
Wehavestudiedthebrewingexamination ofnewtypesofricegrains, Saikai 187 and Hokuriku
183.Theanalysisoftherawmaterialriceandthequalityofsakeindicatethatthebrewingaptitudeof
Saikai 187 was inferior to that of control Toyonishiki. On the other hand, the brewing aptitude of
Hokuriku 183 was better than that of control in the quality of sake, and amino acidity of sake madefrom Hokuriku183 waslow.Thepossibilityofdevelopingnewalcholicdrinksissuggested.
keywords : newtypeofricegrain, Saikai 187 ,Hokuriku183
１緒, brewing aptitude

して西海 187 号は大粒・多収系統であり、北陸 183 号

言

農業の国際化と労働力の減少・高齢化、消費者ニーズ

は低グルテリン米である。

の高度化・多様化が進行する中で、今後の稲作は高品質
化はもとより大幅な省力化と低コスト化を図り、国際競

２−２

争力を強化するとともに、環境保全の視点から、農薬等

原料米分析

原料米は酒造用原料米全国統一分析法（以下酒米統一

化学資材の使用量を合理的に減じた低投入型の栽培を目分析法と呼ぶ）１） に準じて分析した。

指す必要がある。このため、耐病性や耐冷性、直播適性や高品質多収といった特性を有する画期的新品種の創出

２−３

清酒醸造試験

清酒醸造試験は総米 442kg（精米歩合 60%）で行った。

プロジェクトが、農林水産省農業研究センターを中心として行われている。これら画期的新品種（次世代型水稲

麹米はトヨニシキとし、掛米に試験米を使用した（表・ミラクルライス）の創出と並行して、新規形質米の用１）。製成酒は国税庁所定分析法２）に基づいて分析した。

途別利用・高度利用を図るため、各種加工適性の評価が

酒質は平成 11 酒造年度岩手県新酒鑑評会審査員 11 名

行われており、酒類への利用もその一つとなっている。

により 5 点法で評価した。数字の小さい方が優良であり、今回、我々は西海 187 号、北陸 183 号の 2 系統の次対照であるトヨニシキは３点とした。

世代型水稲について実地醸造試験を含む醸造適性の評価を行ったので、ここに報告する。

表１

清酒醸造試験仕込配合

初添
２
２−１

仲添

留添

計

実験方法

総米(kg)

８８

１４５

２０９

４４２

供試原料米

蒸米(kg)

６６

１１９

１６９

３５４

今回使用した次世代型水稲は、平成 11 年産西海 187

麹米(kg)

２２

２６

４０

８８

号（農水省九州農業試験場）、北陸 183 号（農水省北

汲水(l)

１３０

１８０

２６４

５７４

陸農業試験場）の 2 品種である。また、対照として平成

・３０％アルコール使用量：３８０•／ｔ白米

11 年産トヨニシキ（岩手県産）を用いた。米の特徴と・酵母仕込（協会９０１号）による３段仕込＊醸造技術部-1-

岩手県工業技術センター研究報告た。また、両試験品種とも対照に比べ粕歩合が高く、酒

原料米分析

32.2

糖度（Brix）

10.9

9.4

10.0

F-N 態窒素(ml)

0.82

0.70

0.49

粗ﾀﾝﾊﾟｸ質(%)

4.59

5.54

5.35

精米時砕米率(%)

8.9

45.7

28.9

℃

添
踊
り

29

28.8

31.8

27

27.9

36.5

25

31.4

蒸米吸水(%)

23

120 分吸水(%)

21

26.3

北陸１８３号

19

27.3

24.3

17

28.9

28.5

西海１８７号

15

22.4

20 分吸水(% )

トヨニシキ

13

玄米千粒重(g)

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

トヨニシキ 西海 187 号 北陸 183 号

911

酒米統一分析法による分析結果

初

表２

化率も悪かった。

7

原料米分析結果は表２のとおりであった。

5３−１

られた。北陸 183 号のもろみ経過はほぼ順調に推移し結果および考察3

３

第７号（２０００）

日数

図１

一般に酒造好適米の条件として、①大粒で心白がある
こと、②もろみでの溶解性がよいこと、③タンパク質が少ないこと、④無効精米歩合、砕米の発生が少ないこと
BMDが挙げられる。①の大粒であること、②、③は、斉藤らの原料米の酒造適性を推定する方法３）〜５）に基づいて評価した。なお、トヨニシキは酒造好適米ではないため、玄米千粒重等斉藤らの酒造適性推定法の数値に当てはま

トヨニシキ
西海１８７号
北陸１８３号

80
70
60
50
40
30
20
10
0
0

らない項目がある。また、④については、これまで酒造

もろみ品温経過

5

10

15

20

25

30

35

日数

適性を評価する明確な基準がないことから、対照と比較

図２

BMD値

し経験的に判断した。
西海 187 号は玄米千粒重が大きすぎること、20 分吸

表３

清酒製造事績及び製成酒成分
トヨニシキ 西海 187 号 北陸 183 号

水、糖度の値が低いことから、酒造適性は劣る。精米時砕米率が大きいのは玄米千粒重が大きすぎることも一因

もろみ日数(日)

26

29

22

と考えられるが、米の品質や籾の乾燥条件等によっても製成数量()
l

1,038

1,014

972

左右される項目であり、今回の結果のみで「精米性が悪

ｱﾙｺｰﾙ濃度(%)

20.3

19.1

18.2

い」とはいえない。

滴定酸度(ml)

2.2

2.1

1.7

ｱﾐﾉ酸度(ml)

1.2

1.8

0.4

範囲である。粗蛋白質は多いが、麹のプロテアーゼによ

日本酒度

＋ 0.5

−1

− 0.5

って分解されるグルテリン含量が少ない低グルテリン米

ｱﾙｺｰﾙ収得量(l/t)

363

324

285

のため、F-N 態窒素はかなり低く抑えられている。精米

粕歩合(%)

35.4

41.8

47.6

北陸 183 号の玄米千粒重、20 分吸水、糖度は適正な

時砕米率が高いが、上述のように米の品質や籾の乾燥条
件等によって左右される項目であり、今回の結果のみで

表４「精米性が悪い」とはいえない。
３−２

清酒醸造試験

試験酒求評結果

名

1

2

3

4

5 平均点

西海 187 号

0

1

4

5

1

3.55

北陸 183 号

1

6

2

2

0

2.45

品

種

原料処理において西海 187 号は蒸米で硬いところと軟らかいところのムラが認められた。北陸 183 号の蒸製成酒の酒質は、西海 187 号は少々雑味があり後口米は比較的サバケも良く、大きな問題は感じられなかっが重いと評価され、評点も平均 3.45 点であった。北陸た。

183 号はスッキリ、キレイと評価する審査員が多く評点

もろみ品温経過、BMD 値をそれぞれ図１、図２、清も平均 2.45 点と対象より良かった。また、特徴的な酒酒製造事績及び製成酒成分は表３、試験酒求評結果は表質であり、新商品開発が見込めるのではないかといった

４に示した。

意見もあった。

西海 187 号のもろみ経過は、やや溶けすぎでもろみ
中期にキレが鈍り、もろみ日数がやや長めになった。こ

５

結

語

西海 187 号、北陸 183 号の 2 品種について、清酒醸

れは、精米時に米がかなり砕けたことによるものと考え-2-

次 世 代 型 水 稲 （ 西 海187号、北陸183号）の酒造適性評価
造試験を含めた酒米適性を評価した。

本研究は農林水産省「画期的新品種の創出等による次西海 187 号は玄米千粒重、20 分吸水、消化性に問題

世代水稲技術構築のための基盤的総合研究」の一環としがあり、もろみ管理にやや難点があり酒化率も悪く、きて行ったものである。また、精米にあたって協力いただ

き酒の成績もやや劣ることから、酒造にはあまり適さな

きました高橋酒造店高橋久社長はじめ関係各位に感謝しい品種である。

ます。

北陸 183 号はもろみでの溶解性が悪い事から酒造用原料米としての評価はやや劣る。しかし、製成酒は対照

文

献

より評価も良く、その酒質は非常に特徴的である事から、

１）酒米研究会：酒造用原料米全国統一分析法( 1996)

新商品用の原料米として価値がある。

２）注解編集委員会編：第４回改訂

国税庁所定分析法

注解，日本醸造協会(1993)

また、両品種とも精米時の砕米発生がひどい。砕米発
生は米の性質もあるが、気象条件や乾燥方法等によって

３）斉藤博之，西澤直行：醸協，91, 737 (1996)

も大きく影響される。今回の試験結果のみで「割れ易い４）斉藤博之，谷口米」とは言い切れず、複数年にわたる調査が必要である。

５）斉藤博之，西澤直行：醸協，91, 123 (1996)-3-

肇：醸協，90, 387 (1995)

［研究報告］交雑育種酵母によるぶどう酒製造試験*
平野

高広** 、櫻井廣***

交雑育種したワイン酵母を使用してワイン醸造試験を行い、醸造適性の評価を行った。使用酵母は、県内で広く使用されているワイン酵母Saccharomyces cerevisiae EC‑1118とL‑2226を親株として育成した交雑育種株6株とし、対照に親株2株とW3を使用した。ワイン醸造試験の原料にはリースリング・リオン種ブドウを使用した。醸造試験の結果、多くの交雑育種株において果実様の芳香成分が親株よりも多かった。官能試験の結果、数種の交雑育種株は親株よりも高い評価を得た。交雑育種株は、ワインの多様化や個性化に対応できる優良ワイン酵母である
ことが示唆された。
キーワード：交雑育種、ワイン酵母、Saccharomyces cerevisiae

Enological Characteristics of Wine Yeasts
Constructed by Hybridization
between Saccharomyces cerevisiae EC-1118 and L-2226
HIRANO Takahiro and SAKURAI Hiroshi
Six hybrids were constructed from two wine yeast strains, Saccharomyces cerevisiae
EC-1118 and L-2226, generally used for wine making in Iwate prefecture. Enologicalcharacteristics of the hybrids were investigated by 6.0 l-scale brewing with Riesling Lion
grape must. The components of the aroma, like the fruits, in the wines produced by some ofthe hybrids were higher than that by the parents. The sensory test indicated that wines
produced by some hybrids were higher than the parents were. It was suggested that the
hybrids are superior wine yeast, which can deal with diversification and individualizationof the wine.
key words: hybridization breeding, wine yeast, Saccharomyces cerevisiae
１緒

見直されるようになってきた。

言

ワインの酒質は原料となるブドウの品種・品質に大き岩手県内では白ワイン用酵母としてEC‑1118、赤ワイン

く左右され、酒質向上の研究もブドウの品種、栽培技術、用としてL‑2226などが使用されているが、ワインの高品

果汁の前処理などの製造プロセスの改良がほとんどで、質化、個性化の両面から、オリジナルワイン酵母の出現

主発酵を担うワイン酵母のワイン品質への傾向は過小評が望まれている。本報告では、昨年作成した交雑育種株4価される傾向にあった。しかし、近年、ワインの品質や株と（財）生物工学研究センターで開発された交雑育種

性質を大きく左右する味や香りの成分は、原料ブドウ由

株2株を使用して、ワイン醸造試験を行い、その醸造適性

来だけではなく、酵母の代謝により変化するとの報告がの解明を試みた。

相次いでおり1〜4 ）、ワイン醸造における酵母の重要性が＊交雑育種酵母によるぶどう酒製造試験＊＊

醸造技術部（現在

＊＊＊

醸造技術部

応用生物部）

第2報

岩手県工業技術センター研究報告２

第７号（２０００）

２−１

実験方法
供試菌株

表１

発酵経過（糖度Brix°の日変化）

菌株

発酵時間(日)EC‑1118とL‑2226を親株として交雑育種したKO‑3、KO‑7、

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10 11 12

KO‑10、KO‑11、KO‑12、KO‑13を使用した。対照には、親KO‑3

17.7 17.0 16.4 13.6 14.2 11.4

9.6

8.8

7.7

株であるL‑2226、EC‑1118および代表的なワイン酵母であKO‑7

17.4 16.6 15.8 12.8 13.7 11.2

9.4

8.5

7.5

るW3を使用した。

KO‑10 17.4 16.5 16.0 14.3 16.0 14.1 12.6 11.4 10.0 8.7 8.4 7.6

２―２

ワインの醸造試験

KO‑11 17.4 16.7 15.7 12.7 14.2 11.8 10.2

9.2

8.0 7.5

KO‑12 17.8 17.3 16.1 12.8 13.6 11.6

8.6

7.6

9.5

前培養菌株は、121℃で15分間殺菌したぶどう果汁に供

KO‑13 17.8 17.1 16.3 14.0 15.3 13.0 11.2 10.5

9.0 8.3 7.7

試菌株を接種し、25℃で3日間静置培養して調製した。亜

L‑2226 18.0 17.1 16.6 14.4 12.2 13.7 11.8 10.7

8.8 8.1 7.4

硫酸100 ppmを含むリースリング・リオン種ブドウ果汁

EC‑1118 17.8 17.4 16.4 13.3 10.0 11.2

6.0 lを10 l 容ステンレス製発酵容器に入れ、各供試酵母

W3

9.5

8.5

7.0

17.8 17.2 16.3 13.8 11.2 12.1 10.9

9.7

8.4 7.4

菌株の前培養液5 v/v％を接種し、15℃で発酵させた。補糖は結晶ブドウ糖を使用し、補糖後の糖度(Brix°)が22

３―２

ワインの分析および官能試験になるように発酵4〜5日目に行った。発酵期間中、品温

果汁およびワインの一般成分を表2に、ワインの低沸点と果醪の糖度(Brix°)を毎日測定した。完全発酵を目標

香気成分および有機酸成分を表3に、官能試験結果を表4とし、糖度(Brix°)が8.0未満になったところで発酵を終に示した。

了した。発酵終了後、メタ重亜硫酸カリウムを亜硫酸量

官能評価の総合得点は、KO‑3が6.53、KO‑7が6.81で親で50 ppm添加し、麻布で濾過して10℃で保存した。分析株よりも高い評価を得た。KO‑11はEC‑1118と同点の高いには主に膜濾過(孔経0.20〜1.0μm)したワインを用いた。

評価であった。交雑育種株のワインは、すべてL‑2226やW3より評価が高かった。

２−３

果汁、ワインの一般分析

アルコール生成量は10.6〜12.4 vol.%の範囲であった。

比重、エキス分、アルコール、pH、直接還元糖、総酸、アルコール生成量ともろみ日数の両方を比べても、酵母

色度、総亜硫酸(t‑SO2)、遊離型亜硫酸(f‑SO2)、有機酸、のアルコール発酵力に明確な違いはみられなかった。

低沸点香気成分は前報5）に示した方法で分析した。

酸味が強いとの評価を受けたワインがあったが、交雑育種株のワインの総酸は、親株と同程度であり、顕著な

２―４

官能試験

官能評価は、山梨県果樹試験場で行っている官能検査
法6) に従って行った。すなわち、色調1点、清澄度1点、香差はなかった。
酸臭が指摘されたL‑2226のワインは他よりも酢酸が2〜6倍多かった。

り6点、味 10点の計18点満点で採点したものを10点満点にバナナの芳香成分である酢酸イソアミルについては、換算して評価した。パネラーは当センター職員の4人でKO‑3、7、11、12、13が、メロンの芳香成分であるカプロ

1999年4月12日に行った。

ン酸エチルについてはKO‑11、12、13が、親株よりも多く、
果実様の芳香が多い傾向であった。KO‑7は酢酸エチルが、

３
３―１

実験結果
ワインの醸造試験

KO‑10はアセトアルデヒドが若干高かった。
官能評価の良かったKO‑7は、分析結果においては特に発酵中の糖度（Brix°）の日変化を表1に示した。

目立った特徴はなかったが、全体的に平均的な値であっ

KO‑3、KO‑7、KO‑12は、EC‑1118と同様の経過をとり、9た。

日目でBrix°が8.0未満となったため、発酵終了とした。
KO‑11は、W3と同様の発酵経過で、もろみ日数は10日間であった。若干発酵が遅れたKO‑13とL‑2226のもろみ日数は11日間で、KO‑10は12日間であった。EC‑1118とL‑2226の発酵速度は昨年の結果とほぼ等しかったが、交雑育種株の発酵経過は必ずしも一致しなかった。

交雑育種酵母によるぶどう酒製造試験
表２

ｱﾙｺｰﾙ

比重

ｴｷｽ分

(%)

ワインの一般成分

直接還元糖

pH

総酸度

(g/100ｍl)

果汁

1.070

A 420

(g‑酒石酸/100ｍl)

f‑SO2

t‑SO2

(mg/l) (mg/l)

15.9

3.28

0.83

0.619

KO‑3

11.0

0.998

3.20

0.81

3.29

0.82

0.163

0.0

27.0

KO‑7

10.6

0.998

3.08

0.81

3.19

0.85

0.132

0.0

25.6

KO‑10

12.3

0.997

3.32

0.75

3.20

0.90

0.071

0.0

28.2

KO‑11

11.5

0.997

3.08

0.74

3.19

0.87

0.121

0.6

30.2

KO‑12

11.6

0.998

3.37

0.81

3.36

0.85

0.192

0.0

24.0

KO‑13

11.7

0.996

2.88

0.62

3.28

0.86

0.123

0.8

32.5

L‑2226

11.8

0.998

3.43

0.61

3.35

0.87

0.138

0.0

25.6

EC‑1118

12.4

0.996

3.08

0.60

3.26

0.86

0.178

0.0

22.1

W3

11.7

0.996

2.88

0.71

3.29

0.85

0.155

0.0

18.6

表３
菌株

ワインの低沸点香気成分(mg/l)および有機酸成分(g/l)

ｱｾﾄ

酢酸

n‑ﾌﾟﾛﾊﾟ ｲｿﾌﾞﾀ 酢酸

ｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ

ｴﾁﾙ

ﾉｰﾙ

ﾉｰﾙ

KO‑3

14.3

35.2

20.2

18.27 3.39

KO‑7

20.0

44.3

14.3

KO‑10

47.9

35.7

14.3

KO‑11

6.5

37.0

KO‑12

10.7

KO‑13
L‑2226ｲｿｱﾐﾙ ｶﾌﾟﾛﾝ酸 高級

酢酸 ﾋﾟﾙﾋﾞﾝ酸 酒石酸 ﾘﾝｺﾞ酸 ｸｴﾝ酸 ｺﾊｸ酸

ｴﾁﾙ

ｱﾙｺｰﾙ

152.3

0.80

190.8 0.19

0.07

0.02

2.64

10.72 0.20

0.48

26.53 4.43

174.1

0.87

214.9 0.25

0.09

0.04

3.78

11.42 0.01

0.53

18.47 1.61

158.8

0.78

191.5 0.20

0.17

0.06

3.10

10.76 0.02

0.96

12.6

23.33 4.32

173.6

1.15

209.5 0.23

0.05

0.03

3.41

11.23 0.24

0.50

32.5

13.0

15.54 3.85

153.3

1.33

181.8 0.15

0.09

0.04

2.65

13.41 0.02

0.44

15.8

33.3

14.0

13.14 2.99

136.2

1.42

163.4 0.11

0.05

0.03

2.72

10.28 0.02

0.54

33.5

36.1

14.1

38.44 2.22

190.7

0.69

243.2 0.19

0.30

0.07

2.19

11.49 0.28

1.02

EC‑1118

8.3

35.0

15.7

14.37 2.33

124.6

1.03

154.7 0.20

0.07

0.05

3.03

12.06 0.03

0.55

W3

8.9

35.6

10.3

29.39 5.36

149.6

1.07

189.3 0.10

0.04

0.02

2.76

10.90 0.03

0.49

表４

ｲｿｱﾐﾙ ｱﾙｺｰﾙ乳酸

ワインの官能試験結果

温で発酵させる白ワインに使用されている。本試験では

菌株

総合得点

短評

15℃の低温で発酵させたことから、発酵力が低かった菌

KO‑3
KO‑7

6.53
6.81

調和している、渋い味がソフト、バランスが良い

株でも中温では発酵力が旺盛になる可能性がある。また、

KO‑10

5.56

渋い、苦い

なるため8) 、他品種での検討も必要である。

KO‑11

5.83

酸味が強い

KO‑12

5.42

不調和

って総酸は減少し、さらに交雑育種株は親株と対照より

KO‑13

5.69

酸味が強い

も酸の生成が少なかった。リースリング・リオンを原料

L‑22265.28

酸臭とした本試験では、酸の生成量に大きな差はみられず、

EC‑1118

5.83

ぶなんである、味が薄い

発酵による酸の減少もほとんど確認されなかった。リー

W3

5.14

酸味が強い、渋い

スリング・リオンのワインは、酸が少ないと味がぼやけ

ワイン酵母の発酵速度は、原料ブドウの品種によって異前報のナイアガラを原料とした試験5）では、発酵によてしまうことから、酸が減少しなかった本試験結果は好４

考察

都合であると考えられた。

酵母の発酵速度は発酵温度と関係があり、ワイン酵母

前報と上記の結果から、これらの交雑育種株は香味への発酵型は、低温発酵型、中温発酵型、低･中温の両方での影響や発酵性だけでなく、ブドウ品種との相性なども発酵旺盛な3つに分けられる7) 。L‑2226は20℃付近の中温

異なっており、ワインの多様化・個性化に応えることがで発酵力が高く、15℃付近の低温では発酵力が低いことできると思われた。

から、主に中温で発酵させる赤ワインに用いられている。
これに対してEC‑1118は15℃の低温発酵性が高く、主に低

５

結

語

EC‑1118とL‑2226を親株として得た6種の交雑育種株

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

KO‑3、7、10、11、12、13の醸造試験を行った。交雑育種

3）乙黒親男：醸協, 7 8 (3), 214(1983)

株で作ったワインは、特に香気成分において親株とは異

4）宇井定春：醸協, 7 2 (6), 449(1977)

なる特性を有していた。官能評価において親株よりも高

5）平野高広、泉憲裕、畑山誠、中山繁喜、作山健、櫻井い評価を得た株もあり、有望と思われる株を見いだすことができた。

廣：岩手工技セ研報, 6 , 97 (1999)
6）山梨県食工試編：葡萄醸造法, p.23(1974)
7）押田明成：醸協, 9 0 (5), 381(1995)

文献1）大塚謙一：醸協, 7 0 (11), 800(1975)
2）篠原隆：農化, 5 2 , 309(1978)

8）ワイン学編集委員会: ワイン学, p.101, 産業調査会(1991)

［研究報告］米粉末を原料とする醤油用麹の製麹
畑山

誠 、櫻井
＊

廣

＊

本研究の目的は、産業廃棄物である醤油粕の生成量を減少させることである。そのために小麦の代替原料として、繊維分の少ない米粉末を使用して醤油用麹の製麹を行った。脱脂大豆と米粉末から造られた麹の酵素力価は、通常の醤油麹と比較してほぼ同等の全プロテアーゼ力価を示した。
キーワード：醤油粕の減少、米粉末、全プロテアーゼ

Kouji Making Used Rice Powder for Shoyu Manufacture
HATAKEYAMA Makoto and SAKURAI Hiroshi
Thepurpose ofthisstudyistodecreasetheamountof Shoyu Cake that istheindustrialwaste
in Shoyu manufacture. Asasubstitutablematerialof wheat,ricepowderwhichhad a little fiber thanwheat was used for Shoyu Koji making. The total protease activity of Koji made from defatted soybean andricepowderwasnearlyequaltothatofnormal Shoyu Koji.
keywords： decrease of Shoyu Cake,ricepowder,allprotease１緒

麹麦（日清製粉製）、米粉末としてα米粉砕物を用いた。

言

醤油粕は、醤油製造時に諸味から分離される副産物である。醤油粕の利用に関する研究は様々行われている１〜
が、実際には飼料への利用

６）７）などが僅かに行われいる

２−２

種麹

㈱秋田今野商店製醤油用２号菌を使用した。

程度で大部分は焼却ないし産業廃棄物として処理されている。この廃棄物である醤油粕の生成量を減少させる醤
油製造法の開発を目的とする。

原料処理

丸大豆は、手洗いで洗豆し、一晩室温下で水に浸漬し醤油は大豆、小麦、食塩を主原料とするが、この中で小麦は繊維分を 40 ％あまり含む外皮

２−３

８）

ごと原料として使われる。この小麦の繊維は大部分が醤油粕に移行する

た。翌日水を切り、オートクレーブで 121 ℃、30 分間（最高温度持続時間）蒸煮を行い、 40 ℃位まで手早く冷却した。

と考えられ、現在の醤油製造法では今以上の粕量の減少

脱脂加工大豆は、原料重量に対して 120 ％量の熱水は難しいと思われる。そこで通常使われる炒煎割砕小麦（約 80 ℃）を散水して 30 分間放置した。これをオーを使わない製造法の研究を進めることとした。

トクレーブで 121 ℃、30 分間蒸煮を行い、40 ℃位まで

本報告では、小麦の代わりに繊維分の少ない米粉末を使った醤油用麹の製麹について述べる。

手早く冷却した。
小麦は、外皮に割れが出来、やや焦げ目が付くまでフライパンで炒ったものを冷却し、ミキサーで割砕した。

２
２−１

実験方法
原料

中国産丸大豆、脱脂加工大豆（味の素製）、国産小麦、
＊

醸造技術部

米粉末は、α化した米をミキサーで粉砕し、420 ﾐｸﾛﾝの篩を通過した粉末を用いた。
麹麦は、そのまま麹原料とした。

岩手県工業技術センター研究報告２−４

第７号（２０００）

製麹

40

小麦
麹麦
α米

米粉末）150 ｇに倍散した。これらを蒸煮した丸大豆あるいは脱脂加工大豆（それぞれ原料元重量は 150 ｇ）に振り掛け、表面を均一に覆うように両味混合した。混合
原料をアルミ製バット（300mm × 230mm）に均一に広麹 品 温 （℃ ）種麹 150mg を炭水化物原料（割砕小麦、麹麦またはげ、恒温恒湿機（日本製粉製パン生地発酵機 U-47 ）に引き込み、３日麹あるいは４日麹として製麹した。製麹

35
30
25
20

中の品温経過をサーモレコーダーおんどとりＪｒ．

0

12

24

36
48
時間(hr)

TR-52（ティアンドデイ製）で測定した。製麹の流れを6072

図１に示した。
図２

１番手入れ
２番手入れ

３番手入れ
出

麹

混合原料／バット

恒温恒湿機設定 ３０℃９８％ＲＨ↓
２１〜２３ｈｒ↓
２８〜３０ｈｒ
恒温恒湿機設定 ２３℃９８％ＲＨ↓
５０ｈｒ（３日麹の出麹）↓
７０ｈｒ↓
麹（４日麹）
図１

２−５

０ｈｒ
40

麹 品 温 （℃ ）引き込み

製麹の品温経過（丸大豆麹）

小麦
麹麦
α米

35
30
25
20
0

12

24

醤油用麹の製麹
図３

麹の分析

しょうゆ試験法９）に従い、麹の水分、ｐＨ、全プロテアーゼ力価、消化率の分析を行った。消化率を算出する

表１

システム（tecator 社製）で行った。これらの分析には、

丸 大 豆−小麦丸 大 豆−麹麦丸 大 豆−α米
脱脂大豆−小麦
脱脂大豆−麹麦
脱脂大豆−α米３

結果と考察

製麹中の品温経過を図２と図３に示した。麹の性状と出麹歩合を表１に、麹の分析結果を表２〜５に示した。

72

麹の性状と出麹歩合（４日麹）原料組み合わせ酵素の水抽出に当たって、麹の粉砕は行っていない。

60

製麹の品温経過（脱脂大豆麹）ための全窒素分の分析は、ケルテックオートサンプラー
出麹後直ぐに− 30 ℃で凍結保存した麹を用いた。なお

36
48
時間(hr)

性

状

出麹歩
合(%)*

深黄緑色
深黄緑色、胞子多明黄緑色、胞子少
深黄緑色
深黄緑色、胞子多
黄緑色

１２５
１２０
１３９
１１９
１１８
１２５

＊（出麹重量／原料元重量）×１００

なお全プロテアーゼ力価の表示は水分を含んだ麹の値で表２あり、乾物換算等は行っていない。

原料組み合わせ

３日麹
水分
ｐＨ

４日麹
水分
ｐＨ

丸 大 豆−小麦丸 大 豆−麹麦丸 大 豆−α米
脱脂大豆−小麦
脱脂大豆−麹麦
脱脂大豆−α米

41.1
42.2
42.0
38.9
40.2
39.7

41.0
42.7
42.5
41.6
43.7
41.5

水分（％）とｐＨ

性状的には異常な麹はなかった。米粉末の麹は胞子の着生が遅く、色の進みも遅い傾向を示した。
麹水分は 39 〜 43 ％位であり、丸大豆麹では３日麹と４日麹の水分は同程度、脱脂大豆麹では３日麹の方が４日麹より低めの傾向を示した。今井ら１０）や田崎ら１１）は機械製麹や麹蓋製麹の出麹水分が、３日麹で 35 ％前後、４日麹で 30 ％前後が多いことを報告している。これと

6.2
6.4
6.1
6.6
6.8
6.3

6.0
6.3
6.0
6.5
6.8
6.2

米粉末を原料とする醤油用麹の製麹
表３

麹を自己消化させたときの液汁の全窒素分は、麹麦を全プロテアーゼ力価

原料組み合わせ丸 大 豆−小麦丸 大 豆−麹麦丸 大 豆−α米
脱脂大豆−小麦
脱脂大豆−麹麦
脱脂大豆−α米

全プロテアーゼ（Ｕｇ麹）
/
３日麹
４日麹
４５３
５９３
１４６
７９４
５６９
８２０

３９５
５７５
１７６
９２１
７０４
８３１

原料とした麹が高く、小麦と米粉末の麹は同程度であった。また３日麹と４日麹の全窒素分は同程度であった。
消化率も、麹麦を原料とした麹がやや高く、小麦と米粉末の麹は同程度の傾向が見られた。しかし３日麹と４日麹の比較では、３日麹の方が少し高い傾向にあった。
作業性として、米粉末は蒸煮した蛋白質原料と混合す
ると急激な吸湿のため、団子状になり易い欠点があった。
特に丸大豆と混合するときは顕著であった。そこでこれ

表４を避けるために米粉末を少しずつ振り掛けて混合した。

自己消化麹の液汁の全窒素分

原料組み合わせ全窒素分（％）
３日麹
４日麹

丸 大 豆−小麦丸 大 豆−麹麦丸 大 豆−α米
脱脂大豆−小麦
脱脂大豆−麹麦
脱脂大豆−α米

０.８ ９
１.０ ３
０.８ ０
１.２ ３
１.５ ０
１.１ ６

０ .８ ９１ .１ ４
０ .６ ６
１ .１ ８
１ .４ ５
１ .０ ７

小麦、麹麦の麹には問題はなかった。

４

結

語

本研究は、醤油製造時に生成する廃棄物である醤油粕の量を減少させることを目的としている。そのために原料として通常使われる割砕小麦の代わりに繊維分の少ない米粉末を使った醤油用麹の製麹を行った。
製麹中の品温経過は、芳賀ら１２） の提唱を参考として

表５

２番手入れまで 30 ℃前後、その後は出麹まで 25 ℃前後

消化率となるようにしたかった。しかし２番手入れまでに丸大

原料組み合わせ

消化率（％）
３日麹
４日麹

豆麹で 34 ℃前後まで、脱脂大豆麹では 37 ℃前後まで最丸 大 豆−小麦丸 大 豆−麹麦丸 大 豆−α米
脱脂大豆−小麦
脱脂大豆−麹麦
脱脂大豆−α米

８２. ６
８ ０.３
８ ４.７
８ １.２
８ ８.９
８ ６.５

法であったためと思われる。今後は１番手入れ後に温度

７ ８. ５
８ ２. ９７ ７. ８
８ ０. ９８ ３. １
７ ９. ８

高温度が上昇した。これは通風制御の出来ない麹蓋製麹
設定を２℃程下げることを検討する。
丸大豆麹では、米粉末を原料とした麹の全プロテアー
ゼ力価は小麦や麹麦を原料とした麹の力価に及ばなかった。しかし脱脂大豆麹では、小麦や麹麦の麹と同等の力価を示した。また、消化率を比較しても麹麦を原料とす比較すると出麹水分は高いし、出麹歩合も高い。98 ％る麹よりはやや低いものの、小麦の麹とは同程度の値をＲＨという湿度設定が工場での製麹と比べて高かった可示した。これらのことより脱脂大豆を蛋白質原料とする能性を示唆している。

場合は、米粉末麹で仕込んだ諸味中の蛋白質分解性が通ｐＨは 6.0 〜 6.8 であり、４日麹のｐＨは３日麹と同常の諸味と比べ、著しく劣ることはないものと思われる。

程度か少し低めであった。また丸大豆麹は脱脂大豆麹よ

今後、製麹についての検討をさらに進め、次の段階とりｐＨが低めであり、α米粉末を原料とした麹のｐＨは、して醤油の仕込み試験へと移っていきたい。

小麦、麹麦の麹より低かった。
全プロテアーゼ力価は、脱脂大豆麹の方が丸大豆麹よ文

献り高い傾向を示した。本試験では酵素抽出時に麹粉砕を

1)江口卯三夫：醤研 4(4),142 (1978 )行わなかった。これは麹を粉砕して醤油諸味を仕込むこ

2)門脇とは通常行われないことに習ったものである。そのため

3)木村延二郎：醤研 5(4),178 (1979 )丸大豆麹は酵素の抽出率も低かったと考えられる。また

4)松田茂樹、湯之上雅子：醤研 23(5 ),263 (1997 )

３日麹と４日麹の力価を比較すると、同等か４日麹の方

5)伊藤良仁、成島千文、米倉裕一、櫻井

清：醤研 4(6),237 (1978 )廣、荒川善が少し高い傾向を示した。丸大豆麹では、米粉末を原料

行、大澤純也：岩手県工業技術センター研究報告とした麹の全プロテアーゼ力価は小麦や麹麦を原料とし

5,139(1998)

た麹に及ばなかった。しかし脱脂大豆麹では、小麦や麹
麦の麹と同等の全プロテアーゼ力価を示した。

6)畑山誠、大沢美千代、大澤純也、荒川善行、櫻井廣：岩手県工業技術センター研究報告 5,199(1998)

岩手県工業技術センター研究報告7)福間真介：醤研 4( 2),69(1978)8)長尾精一編：小麦の化学（朝倉書店）p.99 (1995)

第７号（２０００）

10)今井誠一、若林昭、鈴木熊雄：調味科学 13(2),12(1966)

9)しょうゆ試験法編集委員会：しょうゆ試験法

11)田崎竜一、渡辺泰男：調味科学 13( 4 ),1(1966)（日本醤油研究所）(1985)12)芳賀宏、佐々木重夫、中村清、梅田勇雄：醤油と技術（日本醤油技術会）568,1( 1968 ), 569,1 (1968 )[研究報告]県産ヤマブドウの果汁成分分析および醸造試験＊

平野

高広＊＊、泉櫻井

憲裕＊＊＊、作山

健＊＊＊

廣＊＊＊＊

県産ヤマブドウの選抜系統または選抜候補系統の 7 系統について果汁成分を調べたところ、
糖、酸、色調などに系統による差が見られた。このうちの 3 系統で試験醸造したワインは、色調が濃く、酸が多く、渋みのある味でヤマブドウの個性が出ていた。また、発酵前果汁の加熱処理またはマロラクティック発酵を行ったところ、ワインに独特の香味を持たせることができた。
キーワード：ヤマブドウ、系統選抜、ワイン醸造、果汁の加熱処理、マロラクティック発酵

Must Analysis and Brewing Test of the Clones
of YAMABUDO (Vitis coignetiae Pulliat)
Collected in Iwate Prefecture
HIRANO Takahiro, IZUMI Kenyu, SAKUYAMA Takeshi
and SAKURAI Hiroshi
Each must of seven clones, which were selection or candidate selection of clones of
YAMABUDO (Vitis coignetiae Pulliat) made in Iwate prefecture, had individual
characters in view of the color and the amount of sugar and acid. The wines made fromselected 3 clones were deep in color, sour in taste, and rich in body, and had
characteristic qualities of YAMABUDO. Heat treatment of must and malolactic
fermentation contributes the wines to the peculiar taste and flavor.
k e y w o r d s : Y A M A B U D O ( V i t i s c o i g n e t i a e Pulliat), clone selection, wine brewing, heatt r e a t m en t o f m u s t , m a l o l a c t i c f e r m e n t a t i o n .
１

緒かん等が販売されており、近年の健康志向からその需言

ヤマブドウは岩手県内では葛巻町、安代町、久慈市、

要が拡大している。しかし、原料ヤマブドウのほとん

大野村などで栽培されている。県内での総生産量は年

どが天然物であるため、年毎の収量や品質のばらつき

間 100〜300 トンであり、2007 年の生産量は 1000 トン

が大きく、その安定供給および高品質化が望まれていに達するともいわれている。ヤマブドウを原料としたる。

商品は地域特産品として県内企業や第三セクターの産

そこで著者らは前報で、県産ヤマブドウの多収性系

業開発公社等から、ワイン、ジュース、ジャム、よう統が、ジュースやワインなど県特産品への商品化に適＊

県産ヤマブドウの果汁成分分析および醸造試験＊＊

醸造技術部（現在＊＊＊岩手県林業技術センター

＊＊＊＊

醸造技術部

応用生物部）
特用林産部

第2報

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

するか調べる目的で、果汁成分分析および醸造試験をを 10mg/l 添加して 2 週間 23℃に保った後、亜硫酸を試みた。本報では、優良候補系統について同様の検討

100 ppm 添加して発酵を停止した。（以下｢川井 4MLF｣を行った。さらに、将来、ヤマブドウ商品の多様化やと呼ぶ。）

個性化への要求もあると考え、ヤマブドウワインの酸味や青臭さなどの香味の改変方法についても検討した。

２―４

官能試験

官能評価は山梨県果樹試験場で行っている官能検２２―１

査法 5) に従って行った。すなわち、色調 1 点、清澄度

実験方法

1 点、香り 6 点、味 10 点の計 18 点満点で採点したも試験樹

県林業技術センター矢巾試験地又は滝沢試験地において、県内から収集したヤマブドウ 60 系統を垣根仕立のを 10 点満点に換算して評価した。パネラーは当セン
ター職員 4 人で 2000 年 4 月 12 日に実施した。

て法で栽培している。このうち、多収性系統の「衣川」、「川井 1」、「川井 4」、「山形 2」、高品質果汁系統の「江刺」、多収性の候補系統である「二戸 2」、「沢内」を供

３
３―１

実験結果
1999 年の気象概況と成育状況試した。また、県内に広く普及している「葛巻」を対矢巾試験地および滝沢試験地における気象概況を照系統とした。矢巾試験地で栽培している「衣川」、「江以下に示した。なお、平年値等は盛岡気象台の「岩手刺」、「川井 1」、「川井 4」、「山形 2」は樹齢 6 年、結実

県気象月報」6）によった。

回数 4 回で、滝沢試験地で栽培している「二戸 2」、「沢内」、「葛巻」は樹齢 5 年、結実回数 3 回である。

ヤマブドウの活動期の 4〜9 月の気温は平年より高めに推移し、降水量は 763ｍｍ（平年比 94％）、日照時
間は 963 時間（平年比 96％）と平年並みであった。

２―２

4、5 月の気温は平年より高めであり、発芽期は早果汁、ワインの一般分析

比重、エキス分、アルコール、pH、直接還元糖、総めに推移した前年とほぼ同時期であった。5 月 16 日に酸、低沸点香気成分、色度、有機酸、フェノール性化

晩霜が観察され、滝沢試験地ではその影響で花ぶるい

合物の目安である A280 値の分析は前報 1）に準じて行っ（花は咲くが結実しない）が比較的多かった。矢巾試た。アミノ態窒素は、ワインをフォルモール法で滴定験地では花ぶるいは少なかった。

し、滴定 ml を窒素量に換算して求めた。タンニンは後藤ら2）果実の肥大・熟成期である 7、8 月の気温は、平年の方法で測定した。鉄分は誘導結合スペクトルに比べ高く（7 月の平均気温の平年差 1.4℃、8 月同

発光分析装置（PERKIN ELMER JAPAN、Optima3000）で2.2℃）降水量は少なかった。日照は平年比 93％と平測定した。

年並みであった。

２―３

開花期は早かった。生育期後半も気温は高く推移し日

成育状況を表 1 に示す。生育期前半は気温が高く、ワインの醸造醸造試験は、「江刺」、「川井 1」、「川井 4」の 3 系統

照時間も平年並みであったため、果実の登熟はやや早を原料に用いた。「川井 4」については香味の改変が期めに進んだ。8 月中旬から両試験地ともブドウオオト

待される発酵前果汁の加熱処理法

3)とマロラクティッリバによる食害がみられ、結実量が著しく減少した。

ク発酵 4) についても検討した。
前培養菌は、121℃で 15 分間殺菌したぶどう果汁に
酵母 Saccharomyces cerevisiae L‑2226 を接種し、25℃
で 3 日間静置培養して調製した。原料ぶどう各 10 kgを除梗、破砕後、10 L 容ステンレス製発酵容器に入れた。これに亜硫酸濃度が 100 ppm になるようメタ重亜
硫酸カリウムを添加し、前培養液を加えて温度 20℃でかもし発酵を行った。発酵 4 日目に糖度(Brix)22〜25°まで結晶ブドウ糖で補糖した。発酵後は亜硫酸
100 ppm を添加し、数日後におり引きした。
発酵前果汁の加熱処理は、除梗・破砕後の果汁を60℃で 30 分間加熱処理した後、麻布で濾過して果汁のみとし、アルコール発酵（液仕込み）に供した。（以下｢川井 4 加熱処理｣と呼ぶ。）
マロラクティック発酵は、発酵終了後、マロラクテ
ィック発酵用乳酸菌 Leuconostoc oenos DMS7008 (日本シイベルヘグナー株式会社、ビニフローラ・エノス)

系統
衣川
江刺
川井1
川井4
山形2
二戸2
沢内
葛巻

表１ 成育状況*
開花期
収穫期
結実重量（kg/本）
５／３１
９／３０
６．１
５／２９
１０／１
６．８
５／３１
９／３０
４．０
５／２９
１０／１
８．４
５／２９
１０／１
２．３
６／１
１０／６
３．４
６／１
１０／６
２．６
６／１
１０／７
２．１

＊）1 本あたり結実重量(Kg)の系統平均値
３―２

果汁の分析

試験樹 8 系統の果汁成分分析を行った（表 2）。色度
A430 値、A530 値ともに系統間で大きく異なっており、色調も赤色、赤紫色、赤褐色と様々であった。比重は県産ヤマブドウの果汁成分分析および醸造試験
1.056〜1.071、pH は 2.77〜3.25 の範囲であった。味

３―３

醸造試験

への影響が大きい糖度は還元糖で 9.3〜15.2 g/100ml、発酵経過を表 3 に示した。発酵は糖度（Brix°）が

総酸は 1.01〜1.99 g‑酒石酸/100ml の範囲で、系統差

8 台前半となるまで、もしくは発酵が緩慢になるまでが大きいことがあきらかとなった。フェノール性化合行った。「江刺」と「川井 1」はほぼ同じ経過で発酵が物含量の目安である A280 値は 0.124〜0.586 であった。

進み、発酵 16 日目で発酵を終了した。「川井 4」は他

前報

1）にて果汁分析を行った「衣川」、「江刺」、「川井の 2 系統よりも経過が早く 13 日間で発酵を終了した。

1」、「川井 4」、「沢内」、「葛巻」は、昨年の結果と比べ「川井 4 加熱処理」は、発酵が停滞した 19 日目で発て全体的に糖度が低下し、色度が低い傾向にあった。

酵終了とした。「川井 4MLF」は発酵 18 日で発酵を終了した。その後のマロラクティック発酵は、2 週間で終
了させた。

系統

A430
(x5)

A530
(x5)

比重

表２
糖度
(Brix°)

果汁成分
還元糖(g/100ml)

pH

総酸(g‑酒石酸/100ml)

A280(x100)

衣川
江刺
川井1
川井4
山形2
二戸2
沢内
葛巻

0.311
0.185
1.372
0.356
0.496
0.707
0.385
0.423

0.281
0.102
1.990
0.366
0.635
0.776
0.348
0.615

1.060
1.071
1.064
1.069
1.064
1.062
1.056
1.064

14.4
17.2
15.4
16.0
15.3
15.0
13.2
15.4

11.4
15.2
10.2
14.0
12.9
11.4
9.3
13.6

2.77
3.12
2.96
2.86
2.87
3.25
2.92
2.81

1.59
1.01
1.29
1.23
1.31
1.13
1.59
1.99

0.232
0.124
0.586
0.227
0.286
0.331
0.187
0.200

表３

発酵経過（Brix°の日変化）

6

7

試験区

発酵日数
1

2

3

4

5

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

(補糖)

17.7
江刺
15.6
川井1
15.7
川井4
川井4H* 16.2
川井4M** 15.5

17.2
15.2
15.0
14.6
14.8

14.3 11.8
12.6 9.8
13.4 11.8
12.3 10.6
13.0 11.4

19.4
20.4
16.8
18.6
17.2

16.6 15.2
17.7 15.7
14.8 13.3
16.7 15.7
15.1 13.2

13.9
14.7
12.0
15.3
12.0

12.7 12.0
13 12.4
10.5 9.6
14.2 13.6
10.7 9.7

11.2 10.5 9.8 9.3 8.6 8.6
11.5 10.4 10.0 9.6 9.0 9.0
9.0 8.3 7.8
13.3 12.6 11.7 11.4 10.7 10.4 10.4 9.8 9.7
9.4 8.6 7.8 7.6 7.4 7.6 7.7 7.4

表４

試験区
江刺
川井1
川井4
川井4H*
川井4M**

ｱﾙｺｰﾙ 比重
還元糖(%)(g/100ml)
13.4 0.994
0.27
13.4 0.997
0.35
11.3 0.998
0.29
12.4 1.002
1.68
11.4 1.003
0.37
表５

エキ
ス分
2.85
3.63
3.29
4.64
4.62

ワインの一般成分
総酸
ｱﾐﾉ態窒素 タンニン 鉄分
A430
A530
A280
(g‑酒石酸/100ｍl) (mg/l)(mg/l) (mg/l) (x5) (x5) (x100)
3.38
1.03
21.0
880.0
12.2 0.599 0.933 0.483
2.95
1.38
21.0
1340.0
8.1 0.947 2.323 0.695
2.90
1.31
16.8
580.0
7.0 0.599 1.317 0.456
2.95
1.29
2.8
1140.0
7.2 0.659 1.556 0.567
3.01
1.20
40.6
980.0
6.6 0.729 1.185 0.552
pH

ワインの低沸点香気成分(ｍｇ/l)および有機酸成分(ｇ/l)

試験区

ｱｾﾄ
ｱﾙﾃﾞﾋﾄﾞ酢酸
ｴﾁﾙ

n‑ﾌﾟﾛﾊﾟ ｲｿﾌﾞﾀ 酢酸
ﾉｰﾙ
ﾉｰﾙ ｲｿｱﾐﾙ

ｲｿｱﾐﾙ
ｱﾙｺｰﾙ

江刺

32.55
53.33
30.28
28.45
24.03

54.61
68.01
63.39
76.96
37.78

10.92
10.05
9.72
8.04
6.60

451.96381.28292.13293.33265.54

川井1
川井4

川井4H*
川井4M**

91.87
78.90
56.13
53.68
48.70

＊）川井 4 発酵前果汁の加熱処理＊＊）川井 4 マロラクティック発酵

0.93
0.67
0.53
0.69
0.24

ｶﾌﾟﾛﾝ酸 乳酸
ｴﾁﾙ

0.48
0.40
0.56
0.36
0.30

0.17
0.16
0.13
0.12
0.78

酢酸 ﾋﾟﾙﾋﾞﾝ酸 酒石酸

ﾘﾝｺﾞ酸 ｸｴﾝ酸 ｺﾊｸ酸

0.51
0.57
0.51
0.47
0.49

10.52
10.27
10.70
11.12
6.80

0.05
0.03
0.04
0.06
0.04

1.58
3.90
6.01
5.89
3.83

0.53
0.73
0.35
0.05
0.35

1.54
1.32
1.32
1.52
1.33

岩手県工業技術センター研究報告
表６

官能試験結果第７号（２０００）
４

考

察

試験区

総合得点

短評

本研究で醸造したヤマブドウワインは、フェノー

江刺

6.5
5.7
5.8
6.4

こくがある。酸味が強い。まろやか。

ル性化合物含量が多く、その抗酸化効果も期待できた。

渋い。ヤマブドウらしさがある。

また鉄分の量も多くヤマブドウの健康効果について興

川井1
川井4
川井4
加熱処理
川井4MLF

5.6

酸味が強い。渋い。
香りにくせがある。さっぱりして飲みやすい。
酸味が浮く。まろやかである。独特の香味がある。

味が持たれた。また、色や香味だけではなくタンニンや鉄分の含量も系統による違いがあった。
発酵前果汁の加熱処理は、アミノ態窒素を急激に減少させ、味を軽くさせる効果があった。これは加熱処理によってペプチドが凝集（変性）し、これが濾過

３―４

ワインの分析

の過程で除去されたためと考えられた。

一般成分を表 4 に、低沸点香気成分および有機酸

マロラクティック発酵は pH3.3 以上のもろみで起成分を表 5 に示した。アルコールは 11.3〜13.4 vol.%こる 11）と報告されているが、本研究では pH3.0 付近でであった。エキス分は 2.85〜4.64 と一般的な赤ワインも確認された。マロラクティック発酵によるアミノ態よりも高い値を示した 7）。pH は 2.90〜3.38 で果汁の窒素の増加は酵母の自己融解によるものと思われた。

pH と同等か若干高かった。フェノール性化合物含量の目安となる A280 値は 0.483〜0.695 の範囲で、一般的な

５

結

語

赤ワインよりも多かった 7）。総酸は 1.03〜1.38 g‑酒県内から収集したヤマブドウの中から選抜した優石酸/100ml と国産赤ワインの平均値よりも高い値を良候補系統を対象に、果汁成分分析ならびに醸造試験示した 7）。成分、色調とも全体的に濃厚でヤマブドウを行った。また、ワインの香味の改変を目的とした果の個性が生きていた。また一般的な赤ワインよりも鉄汁の加熱処理またはマロラクティック発酵を試みた。

分の量が多かった 8 ）。「江刺」は他よりも低酸、高 pH

試験したすべての果汁およびワインは、系統由来と思で、特に鉄分が多かった。「川井 1」はタンニンが約 2

われる個性を持つとともに、ヤマブドウらしい濃色、倍多かった。「川井 4 加熱処理」および「川井 4MLF」

酸味、渋味を有していた。また果汁の加熱処理やマロは、若干減酸されており、エキス分が増えていた。加

ラクティック発酵は、ワインに独特の香味を付与し、熱処理はアミノ態窒素を 1/6 に減少し、タンニンと残青臭さや酸味を除去する効果があった。この結果は商糖を増加させた。またマロラクティック発酵によって品の性質に適した系統や醸造方法を選択使用できるこ

アミノ態窒素とタンニンが約 2 倍に増えた。

とを示しており、県特産品の原料としての可能性をさ

低沸点香気成分は、全体的に一般的なワインに比らに広げることに繋がると思われた。

べて n‑プロパノールが低くイソアミルアルコールが

なお、県林業技術センターでは、県のオリジナル

若干高い傾向にあった 9）。マロラクティック発酵によ品種として「江刺」を「いわてやまぶどう 1 号」、「川って香気成分は全体的に若干減少していた。加熱処理

井 4」を「いわてやまぶどう 2 号」と命名して品種登による香気成分の変化はほとんど確認されなかった。

録申請中である。

有機酸成分は、全体的に一般的な値よりもリンゴ
酸が多かった 10）。「川井 4MLF」では乳酸菌によるリン文

献

ゴ酸の減少および乳酸の増加が確認された。

1）平野高広、泉憲裕、畑山誠、中山繁喜、作山健、櫻３―５2）後藤（山本）奈美、安井孝、戸塚昭：醸協, 8 9 (12),

井廣：岩手工技セ研報, 6 , 97 (1999)
官能試験

官能試験結果を表 6 に示した。総合得点は 5.6〜6.5

989(1994)の範囲で、「江刺」と「川井 4 加熱処理」の評価が高か

3）ワイン学編集委員会：ワイン学, p.88 (1998)

った。「江刺」は酸味が指摘されているが、まろやかで

4）小原巌：醸協, 5 7 (12), 12(1962)

あるとの評価もあり、低酸、高 pH が評価につながった

5）山梨県食工指編:葡萄醸造法, p.23 (1974)と思われた。「川井 4 加熱処理」はさっぱりして飲みや

6）日本気象協会盛岡支部：岩手県気象月報 (1999)

すいと評価された。これは総酸の減少だけでなくアミ

7）国税庁醸造研究所：醸造研究所報告, 1 7 0 , 13(1998)

ノ態窒素が減ったことで味が軽くなったためと思われ

8）女子栄養大学出版部：食品図鑑, p.460 (1995)

た。またヤマブドウの青臭さが消えたとのコメントも

9）篠原隆：化学工業, 4 8 (2), 35(1997)

あった。「川井 4MLF」はまろやかと評価されており、

10）大塚謙一：醸協, 7 0 (7), 463(1975)

これは総酸の減少だけでなく、リンゴ酸の減少と乳酸

11）原川守：醸協, 9 2 (10), 709(1997)の増加によると思われた。しかし「川井 4MLF」は独特の香味を持っており、パネラーによって評価が大きく分かれた。

［研究報告］ニュータイプのひっつみ製造とその評価
関村 照吉 、荒川 善行＊＊

女子高校生を対象に、手作りひっつみと機械造りひっつみでひっつみ鍋を、また、カレーを包あんしたニューひっつみでサラダを調理と試食評価をしてもらい、その将来性についてアン
ケート調査した。その結果、95％の生徒がひっつみを知っており家庭で食べていた。その調理法は、祖母や母から伝えられていた。お土産やスーパーでひっつみを購入するかとの設問では、購入したいとどちらとも言えないが合わせて60％を越えていた。試食アンケートでは、手作りには及ばないものの、機械造りひっつみはかなり良いレベルまで達しているものと考えられた。
ニューひっつみサラダは今までになかったものであり、見た目と味が悪かったこともあり評価は低くかった。しかし、ひっつみの新しい食べ方の提案として肯定的に評価する意見もあった。
キーワード：包あん型ひっつみ、試食アンケート

Development and Evaluation of the New Type 'Hitsumi'.
SEKIMURA Teruyoshi and ARAKAWA Yoshiyuki'Hitsumi-nabe' of machine-made 'Hitsumi' and salad of 'Hitsumi' filling curry were
cookedandtastedbythewomanhighschool students. Their futurewerealso evaluated.
Students of 95% knew and had eaten 'Hitsumi' in the home. The cooking were handed
down from grandmother or mother to student. The questionnaire that you want to buy'Hitsumi' at supermarket or as souvenir gave that over 60% students were yes or neither
yesnorno. Machine-made'Hitsumi' got favorablecomments inthetastingquestionnaire.
This seems to indicate thatthemachine-made onewere catching up to the hand-made one
inthe quality. Theproposalof 'Hitsumi'put incurryestimatedaffirmatively as a new type
'Hitsumi' though this 'Hitsumi'was ratedlowbecauseofitsoutsideappearanceandtaste.
key words: Hitsumifilling c u r r y , s e n s o r y t e s t
１

緒

言ように評価されるか調査する必要があった。このため本筆者らは、これまでひっつみを工場レベルで大量生産する目的で「手作り風ひっつみの機械化生産技術開発」の研究 1)に取り組んできた。その中で、ひっつみはどち

研究では、女子高生を対象に、機械で製造したひっつみ
で従来型のひっつみ鍋を、包あん型ニュータイプのひっつみでサラダを調理して試食してもらい、それらの商品

らかと言えば年輩者の「郷愁漂う」食事２）であり、若い人に受け入れられていないのではないかという意見があった。一方で、ひっつみは主として冬期間の寒い時期にとしての将来性を明らかにするためアンケート調査を行った。また、これまで調査されたことのほとんどない家
庭のひっつみ料理の実態を調査したので報告する。

しか食べられていないため、生産量は冬期に集中3 ）している。このため、開発したひっつみ製造法を改良し、夏期商品のアイテムとして冷やして食べることができるカ
レーやミートソースをあんとした包あん型ニュータイプ

２ 実験方法２−１ 試料
ひっつみの原料粉は、（株）府金製粉製（商品名：こなやさんのすいとん粉）を用いた。その諸特性値を表１のひっつみを製造した。これらの機械造りのひっつみは、に示す。
これまでひっつみを手作りして食べてきた消費者にどの
表１ ひっつみ原料粉の諸特性値

原料粉＊

アミログラムの特性値
水分(% ) 灰分( % ) 粗タンパク質(% ) 糊化開始温度（℃） 最高粘度（ＢＵ） ブレークダウン（ＢＵ）
12.9
0.38
6.54
62.8
1050
286

食品開発部

岩手県工業技術センター研究報告
２−２

ひっつみ包あん生地の調整法

第７号（２０００）ており、若い世代にも知られていて、飲食店でもメニュ

配合は水分13.5％換算の原料粉100（以下配合は重量ーとして取り上げ始めていることがわかった。家庭で作％）に対し食塩2とサラダ油1および水55を加え、スーパ

られているものは、母や祖母が作るものが90％以上で、ーニーダ（さぬき麺機（株）製：AP‑6）で10分間ミキシ

自分で作るのは3％と少なかった。一般的な家庭料理とングした。これをポリエチレン製フィルムに入れ1時間

同じく、調理法が祖母から母へそして娘へ「母系伝承」

以上室温においた（ねかし）ものを使用した。

しているものと想像された。ひっつみ生地には、粉のほ２−３

か食塩を入れる家庭が多く、片栗粉（でんぷんの意）3

あん生地および包あん機の調整法

あん生地に使用したカレーは、ハインツ日本（株）製

名、サラダ油2名、卵・牛乳・焼麩用の粉（グルテンののスパイシービーフカレー2号缶およびベル食品工業意）各 1 名の回答であった。生地をおく（ねかす）かと（株）製のレギュラーカレーソースRG2000であった。まの設問では、こねてすぐに作るという生徒が1名、半日た別にハインツ日本（株）製のナポリタンソース2号缶

ほどおくが1名のほかは2〜3時間台所におくという回答

でミートソースを包あんしたものを製造した。

が大半であった。ひっつみ1個の大きさは3〜4 cmが多か

あん生地は、皮となるひっつみ包あん生地と同程度のった。また、生地を良く伸ばしてつまむかとの設問では固さか更に柔らかい生地でなければ包あんし難しいため、良く延ばすが84％、あまり延ばさないが16％であった。

配合はひっつみ生地と同じ原料粉100に対し、あんとし

スープはしょうゆが圧倒的に多く、みそを入れるが1名てカレーまたはミートソースを55を加え、スーパーニーであった。だしは煮干しだしが多く、昆布・鰹だしが続

ダ（さぬき麺機（株）製：AP‑6）で10分間ミキシングしいた。肉は鶏肉が90％以上であり、あり合わせの野菜とた。これを包あん機（レオン自動機製：CN‑111）の所定

キノコ、コンニャク・油揚げ・豆腐と言うような具材をの場所に投入し表２の条件で包あん型ひっつみを製造し入れる家庭もあり、一般的に言う肉汁にひっつみ生地をた。

入れたものをひっつみ鍋と言っている実態がわかった。
そのほかの具材としては、サバの水煮、南部せんべいを
表２

包あん機の設定値

回転重合ノズル使用

入れるとの回答があり、家庭によってバリエーションがあると考えられた。

固定ノズル先端10 mmφ

次に、ひっつみが土産品やスーパーで売っていたら購

固定リング

12 mmφ入するかとの設問では、購入すると思うが約20％、どち

5‑45型

らともいえないが40％で、購入すると思わないが40％弱

囲み型シャッター
突出量3g/個で内包材（あん）１：外包材（かわ）１の割合で調整した。

であった。このことは、ニーズに合致した商品を供給す
れば、半数以上の60％は購入を検討しても良いと考えていることで、製造業者がさらに的確な消費者ニーズの把２−４

ひっつみの調理および試食試験

盛岡市内の学校法人久保学園盛岡女子高等学校（戸蒔握と商品の提供を行う必要があることを示していると考えられた。

健夫校長）の家政科2年生45名、学校法人向中野学園盛

岩手の特産品の設問では、南部せんべい、わんこそば、

岡スコーレ高等学校（宮本義孝校長）の調理師養成課程

盛岡冷麺、南部鉄器はほぼ100％が知っていた。これに、23名を対象にひっつみの調理および試食試験を実施した。

じゃーじゃー麺、三陸海産物が続き、岩谷堂箪笥と秀衡

試食当日に表３の3種類のひっつみ料理を調理し、順次塗は知名度が30％程度であった。

試食して、関係者で組織したニュータイプひっつみ製造

３−２

技術開発専門検討委員会

ひっつみ試食アンケート結果

で内容を検討したアンケート

カレーを包あんしたニューひっつみの写真を図１に、（用紙省略）に記入してもらった。この時のニューひっひっつみを調理・試食している風景を図２に示した。図つみサラダにはカレーを包あんしたものを用いた。

１の上段と下段がゆでたもので中段は生のものである。

4)

また、別に各生徒の家庭で調理しているひっつみ調理

中・下段の断面図でカレーは生地に混合されているので法について、同様に委員会で検討した事前アンケート

はなく、完全にあんとして中に入っているのがわかる。

（用紙省略）を実施した。

上段のひっつみは、あんとしてのカレーの分量が多すぎ

３３−１

結果および考察
家庭のひっつみ料理法

ひっつみ試食試験者女子高生の家庭でのひっつみ料理法についてアンケート調査した結果を表４に示した。

たことと湯通しした後に水さらしをしたため表面の皮が破れ、中のカレーあんが見え外観が悪くなった。
次に、試食アンケート結果のうち、見た目の評価項目を図３に、好き・嫌いの評価項目を図４に示した。試食

両校併せて68名の内、アンケート用紙を提出した生徒

アンケートは、他の項目として歯応え、のどごし、味のは61名であった。このうち95％がひっつみを知っており、評価も実施したが、見た目や好き・嫌いの項目と同様な88％の生徒がそれぞれ自分の家庭で作っていた。さらに、傾向であった。（データは省略）

5％の生徒は飲食店のメニューで見たことがあると答え

図３の見た目および図４の好き・嫌いの項目いずれも

ニュータイプのひっつみ製造とその評価
手作りひっつみの評価が良く、以下機械造りひっつみ、

機械造りひっつみは、手作りひっつみに比較して試食

ニューひっつみの順となった。この理由は、表３に示しするまでに加熱と冷却工程があるにも関わらず、見た目たように、それぞれの加熱回数・水冷回数が異なり、手ではとてもおいしそうからまあまあとの評価が多く、好作りは生地を手でちぎりながら調理するので、機械造り

き・嫌いの項目ではどちらかと言えば好きとの評価も多やニューひっつみよりもその回数が少なく、見た目や食かったことから、商品として一定のレベルまで達してい感が良いと考えられる。特にニューひっつみは、加熱・ると考えられた。また、ニューひっつみサラダは、ひっ水冷回数が多く、図１に示したように表面の皮が破れた

つみを冷たくしてサラダとして食べることが試験者にとことと試食に用いたカレーの味がひっつみに合わなかっっては目新しいもので、まだ馴染みの少ないものであったために、良い評価にならなかったと考えられた。別にたが、新しい提案として評価すると肯定的な意見もあり、実施したセンター職員を対象としたカレーを換えた試食

今後、内容量や味などを改良すれば、商品の将来性は十試験では、味の項目でも良いとする評価が多く、あんに分あると考えられた。

する具材を吟味する必要があると考えられた。
表３

試食アンケート用の３種類のひっつみ料理

料理の種類

手作りひっつみ鍋

機械造りひっつみ鍋

ニューひっつみサラダ

材料

スープ

スープ

マヨネーズ

ひっつみ生地機械製造ひっつみ

カレーを包あんしたニュータイプひっつみ

ニンジン

ニンジン

レタス

ゴボウ

ゴボウ

キュウリ

ハクサイ

ハクサイ

トマト

キノコ

キノコ

南部かしわ

ネギ

ネギ

南部かしわ

南部かしわ

生地の処理

生地を適当な大きさにちぎ ひっつみを機械で造り、ゆ ひっつみの中にあんとしてカレーを入れたり鍋に直接入れて作る。

でて水冷し包装後殺菌する ひっつみを機械で造り、ゆでて水冷し包装
これを冷凍保存した。これ 後殺菌するこれを冷凍保存した。これを自を自然解凍し鍋に入れてつ 然解凍後湯通して水冷してサラダをつく

大きさ
試食までの加熱と水冷の回数

くる。

る。

不均一

生で約５ｇ

生で約３ｇその重量の約６０％がカレー

加熱１回水冷なし

加熱３回水冷１回

加熱３回と水冷２回

表４

各家庭のひっつみ料理法（一部省略）

知っている
95
家庭で作ってひっつみを何で知りましたか。
いる88
母
ひっつみは主に誰が作りますか。
59
ひっつみ自体には、小麦粉と水以外に何か入れますか。 食塩

知らない5
お土産でもらっ
た
0
祖母
34
片栗粉

生地はどこに・どのぐらいの時間ねかしますか。
台所
ひっつみ１つの大きさはどのぐらいの大きさですか。 ２〜８㎝
ひっつみは水などをつけて延ばしますか。あまり延ばさ 延ばす
ないでちぎりますか。
84
ひっつみのスープについて、だしは何で取ることが多い
煮干し
ですか。

冷蔵庫
すぐ〜５時間３〜４㎝が多いあまり延ばさな16
昆布
鰹だし

スープはしょうゆ、みそ、その他のいずれの時が多いで しょうゆ
すか。
鶏
お肉は鶏、豚、牛のいずれの時が多いですか。
92
ジャガイモ
野菜類は何が入りますか。
キャベツ
キノコ類は何が入りますか。
シイタケ
その他具材に何か入れますか。
こんにゃく
我が家のオリジナルではないかと思うものがあったら教
焼麩用の粉えてください。
ひっつみの土産品があったら購入したいと思いますか。 思う23
ひっつみがスーパーにあったら購入したいと思います 思うか。
21
南部せんべい100
岩手県の特産品で、知っているもの
三陸海産物
62

みそを少し入れ
る
豚
8
ニンジン
ミョウガ
マイタケ
油揚げ
サバの水煮を入
れる
思わない
37
思わない
39
盛岡冷麺
98
岩谷堂箪笥
28

ひっつみを知っているか。

飲食店のメニューで
見た
5
父
3
サラダ油

ハクサイ
タマネギ
ナメコ
豆腐
南部せんべいを入れる
どちらとも言えない40
どちらとも言えない
39
わんこそば
100
南部鉄器
98

その他
7
自分
3
卵
牛乳
２〜３時間が多
い

ゴボウ

ネギ

シメジ

エノキ

じゃーじゃー麺85
秀衡塗32

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

図２
図１

調理・試食風景

カレー包あん型ニューひっつみ80
手作りひっつみ
機械作りひっつみ
ニューひっつみ

割合

60

40

20

0
とてもおいしそう

図３

まあまあおいしそう

どちらとも言えない

あまりおいしそうではない

おいしそうではない

試食アンケート結果（評価項目：見た目）80
手作りひっつみ
機械作りひっつみ
ニューひっつみ

割合

60

40

20

0
とても好き

図４

どちらかと言えば好き

どちらとも言えない

どちらかと言えば嫌い

とても嫌い

試食アンケート結果（評価項目：好き・嫌い目）

献4) ニュータイプひっつみ製造技術開発専門検討委員会:

1) 関村照吉,荒川善行：本誌, 6 ,101 (1999)

平成11年度フードシステム連携強化・循環組織化推進支

2）岩手の食事：農山漁村文化協会(1984)

援事業(平成11年10月20日設置)

文3) 「ひっつみ・旬」振興アクションプラン：岩手県(1999)

［研究報告］冷凍および生ひっつみの製造とその留意点
関村 照吉 、荒川 善行＊＊

ゆでひっつみは、消費される段階で食感が悪くなっていることが多い。そこで、製造中にゆで工程の無い生ひっつみを加水量30、35、40％で製造した。また、冷凍保存は流通過程でほとんど品質劣化が無いと言われているため、ゆでひっつみを‑5と‑80℃に冷凍保存して食感に与える影響を検討した。その結果、生ひっつみは、加水量30％以下では麺帯にできず、40％では固まりになってゆでることができなかった。このことから、食感と保存性を考慮して適正な加水量決める必要があり、更に、この加水範囲ではエタノールと脱酸素剤が必要と考えられた。冷凍ひっつみは保存12日後の結果では、‑5℃で保存したものは氷晶が大きかったが、‑80℃のものと外見と食感の差はなかった。しかし、品質劣化を最小限にするため、冷凍めんの品質・衛生基準に準じる必要があると考えられた。
キーワード：ゆでひっつみ、生ひっつみ、冷凍ひっつみ

The Attention Point for Making Frozen and Non-boiled 'Hitsumi'.
SEKIMURA Teruyoshi and ARAKAWA Yoshiyuki
The texture ofboiled'Hitsumi' sometimes deteriorates at thecooking. Sothetextureof non-boiled 'Hitsumi was tested which was made with the added water of 30, 35and40%
oftheweightoftheflour. Inaddition, thetextureoffrozenboiled'Hitsumi'preservedat-5
and -80 ℃ was also examined. Non-boiled 'Hitsumi' didn't form dough belt under 30% ofaddedwater. At40%,itchangedtodumpingmassand could not be cooked. The suitableamount of water added to 'Hitsumi' should be decided considering the texture and thepreservation, and ethanolandoxygenabsorbentwasthoughttoberequiredtomaintainthe
quality of the'Hitsumi'. Frozen 'Hitsumi'at-5 ℃ for12daysgavethesameappearanceandtexture as the -80 ℃ one, though the bigger ice crystal was found.

But the quality andsanitary standard ofthefrozennoodlemustbefollowedtominimizethequalitydegradation
offrozen'Hitsumi'.
key words: non-boiled Hitsumi, boiled Hitsumi, frozen H i t s u m i
１

緒し、加水量と食感や保存性について検討した。一方、ゆ言

筆者らは、ひっつみを工場レベルで大量生産するため

でひっつみは水分含量が高いことから、常温流通ではそ「手作り風ひっつみの機械化生産技術開発」の研究に取の中のでんぷんは容易に老化３）する。更に、内部の水分１）とニュータイプひっつみ製造

勾配が無くなることが食感の低下の主な要因４）と考えら２）を提案してきた。これらの機械製造ひっつみはすべてれる。このため、ゆでひっつみを流通過程でほとんど品

成型、ゆであげ、フィルム包装し、殺菌後市場流通する

質の低下が無いと言われている冷凍保存し、凍結温度条

ため、消費者が食べるまでの間に少なくとも、製造中に件が食感に与える影響について検討した。その結果、そ2度の加熱と冷却工程があり、消費者の手に届いてから

れらのひっつみについて製造、流通上の問題点が明らか

調理のための加熱と合わせて加熱3回と冷却2回を繰り返になったので報告する。

り組み、機械化生産技術す。このように加熱および冷却を繰り返すことは、ひっつみの食感に悪影響を与え、シコシコ・モチモチ感が無
くなり、いわゆる麺類の延びた状態のベタベタ・ヌルヌ
ルした食感になってしまう。そこで、このような食感の劣化を防止するため、ゆで工程の無い生ひっつみを製造

＊

食品開発部

２
２−１

実験方法
ひっつみ原料粉

ひっつみの原料粉は、（株）府金製粉製（商品名：こなやさんのすいとん粉）を用いた。

岩手県工業技術センター研究報告２−２

第７号（２０００）

なかった。試食した感想もその差はほとんど感じられ

冷凍ひっつみの調整法

配合は水分13.5％換算の原料粉100（以下の配合は重ないとする意見が多かった。このことから、-5 ℃保存量％）に対し食塩2とサラダ油1および水55を加え、スーの冷凍ひっつみは機械造りひっつみの特長をそのまま

パーニーダ（さぬき麺機（株）製：AP‑6）で10分間ミキ残しており、製造直後の食感をほぼ保持したまま消費

シングした。これをポリエチレン製フィルムに入れ1時

者に提供できると考えられた。しかしながら、保存期間以上室温におい（ねかし）た。これをセンターで開発間をもっと長くしたり、品質基準が厳しい小売店に納した手作り風ひっつみの機械化生産技術の1つであるス

品する場合を想定し、冷凍めんの品質・衛生基準６ ）にタンプ方式によって1個あたり5ｇのひっつみを製造し準じ、‑18℃以下で保存し、品質劣化を最小限にする必

た。ゆで上げ後水洗いし、付着防止剤を塗布した。フ

要があると考えられた。

ィルム包装して90℃で30分間蒸気殺菌し、品温を10℃３−２に下げ、速やかに‑5℃と‑80℃に一定期間保存した。
２−３

生ひっつみ製造と問題点

半生うどんを製造する場合は加水量が30程度でも製麺できるが、ひっつみ粉はでんぷんが混入していることと生ひっつみの調整法

生ひっつみは原料粉100に対して、その加水量を 水分

エチルアルコールがグルテン形成を阻害するために生地

13.5％換算で32、35および40とし、食塩2とサラダ油1がつながらず、加水量30以下では麺帯にできなかった。

を加え、保存性を持たせる目的でエチルアルコールを1

図２に20℃で12日間保存後の生ひっつみの写真を示しの割合で加えミキシングした。 これをポリエチレン製

た。また、12日間の経時変化と試食後の感想を表１に示

フィルムに入れ1時間以上室温においた後、製麺機でロした。

ール成型し、最終麺帯厚を1.5 mmとした。さらに、 セ変がみられ、加水量40では保存後7日以降で酸敗臭がしンターで開発した手作り風ひっつみの機械化生産技術のた。脱酸素剤を封入したものは、いずれの加水量のもの1つである変形波ロールで麺帯に凹凸をつけ、乱切りしでも保存後12日後でも変化がなかった。対照および脱酸て生ひっつみ試料とした。これに脱酸素剤を封入して素剤封入区いずれでも加水量35以上ではひっつみが互い

フィルム包装し20℃の孵卵器に一定期間保存した。

に付着し団子状となって、ゆで作業が困難であり、加水２−４

量40では完全に団子となって、ゆでることができなかっ

冷凍および生ひっつみの試食試験

脱酸素材を封入しない対照は、製造直後から黒保存後の冷凍ひっつみは自然解凍して具材を煮込んでた。 生ひっつみの製造をまとめてみると、加水量が少ある鍋に投入した。また、生ひっつみは袋から直接具材ないと保存性は良くなるが、ゆでたときにひっつみのを煮込んである鍋に投入した。センター食品開発部の職

食感のなめらかさやつるつる感がなくなる。食感を良員と関係者で組織した委員会５）の委員11名で試食し、そくするため加水量を多くすると団子になってゆでるこの意見を集約した。

とができない。
果

以上のことから、生ひっつみの製造には食感と保存

冷凍ひっつみ製造と問題点性の両方の要素を勘案した適正な加水量を決めなけれ

３
３−１

結

製造後12日目の状態の写真を図１に示した。氷晶は、ばならない。加水量30から40の場合には、半生うどん

左の‑5℃に保存したものが右の‑80℃に保存したものよ７）りも大きかったが、ひっつみは外見では変化が見られが必要であると考えられた。

図１

冷凍ひっつみと同様にエチルアルコールおよび脱酸素剤 ８） の併用

製造後12日目

左:‑5℃

右:‑80℃冷凍および生ひっつみの製造とその留意点

図２

製造後12日左から加水量32対照と脱酸素剤封入したもの、以下加水量35と40
表１

保存中の変化と試食結果

保存後3日

保存後7日

加水量32対照

黒変

黒変

黒変

−（試食なし）加水量32脱酸素剤封入

良好

良好

良好

つるつるしない・硬い

加水量35対照

黒変

黒変

黒変

−（試食なし）加水量35脱酸素剤封入

良好

良好

良好

少し硬くなめらかさがない

加水量40対照

黒変

黒変酸敗臭

加水量40脱酸素剤封入

良好

良好

文

保存後12日 主な感想

保存後のｴﾀﾉｰﾙ残存量(%)
0.60
0.59

黒変酸敗臭 −団子状でゆでられない良好−団子状でゆでられない

0.54

平成11年度フードシステム連携強化・循環組織化推進支

献1) 関村照吉,荒川善行：本誌, 6 ,101 (1999)

援事業(平成11年10月20日設置)

2）関村照吉,荒川善行：本誌, 7 ,6) 冷凍めんの品質および衛生に関する指導基準冷凍め:(2000)

3) 新島繁,柴田茂久:麺類百科事典,食品出版社, 146 (1ん協議会(平成11年11月)

984)7) 遠山良,関沢憲夫日食工誌,:
34 ,586 (1987)

4) 小田聞多:新めんの本,食品産業新聞社, p88 (1994)

8) 遠山良,関沢憲夫:岩醸食試報, 19 ,103 (昭和60年)

5) ニュータイプひっつみ製造技術開発専門検討委員会 :［研究報告］雑穀入り冷麺の開発

武山＊

進一 、笹島遠山＊

正彦 、関村

＊

良 、荒川

＊

照吉

＊

善行

雑穀を冷麺の素材として利用するために雑穀入り冷麺の開発を行った。冷麺の製造法には、
油圧式押出法とエクストルーダ法があり、それぞれについて試験した。油圧式押出法では、新たに生粉練り込み方式を考案検討し、標準的な製法よりもかたさを1.3倍向上させることに成功した。この改良法での雑穀入り麺の官能試験では、ヒエが良好な結果を得た。エクストルーダ
法では、雑穀配合を5%として試作したところ、色・味・匂いのバランスの良いモチアワが良好な結果を得た。
キーワード：雑穀、冷麺、エクストルーダ

Development of “Reimen” (Korean noodle) Using Cereals
TAKEYAMA Shinichi, SASAJIMA Masahiko, SEKIMURA Teruyoshi
TOYAMA Ryo and ARAKAWA Yoshiyuki
To use cereals as a material of "Reimen" (Korean noodle), we tried to develop Reimen containing
cereals. We investigated two kinds of extrusion methods. One is extruding materials by cylinder with oilpressure, and the other is by screw. In the method of the extrusion by cylinder, we newly designed andexamined the kneading method with raw cereal powder, and succeeded in the improvement of hardness
1.3 times compared with a standard manufacturing method. In this method, sawa millet got excellent
results in the sensory test. In the method of the extrusion by screw, we made Reimen containing cereals as
5% for trial purposes. The result of sensory evaluation of glutinous foxtail millet was excellent, because
category of sensory evaluation as the color, the taste, and the smell were well-balanced.
key words：cereal, Reimen (Korean noodle), extruder

１

緒

言

ヒエ、アワ、キビといった雑穀類は岩手の特産物であ雑穀は、県内産の５種類（イナキビ、タカキビ、ヒエ、
モチアワ、ウルチアワ）を対象にした。

り、近年では健康食品として脚光を浴びている。これら２の雑穀類を麺に利用する試みは以前より行われている1) 。
しかし、雑穀類はモチ系が多く、麺に多く配合すると麺

２−１

実験方法

試料

が柔らかく変化し、べとつき感、ざらつき感が出るなど雑穀類は、県内で入手した雑穀粉「ヒエ粉」、「イナの問題点があった。また、岩手の特産品である冷麺の素

キビ粉」、「タカキビ粉」、「モチアワ粉」、「ウルチ材として利用しようとする試みは、これまで本格的にはアワ粉」を使用した。

行われていなかった。そこで今回は、食堂などで使用さ冷麺の原料粉については、小麦粉（㈱府金製粉製、オ

れている油圧式押し出し法で、新たに生粉練り込み方式

リンピック１号）、バレイショデンプン（南十勝農工連による製法を検討するとともに、土産用冷麺の製法であ澱粉工場製、南十勝）、重炭酸ナトリウム（㈱旭硝子製）

るエクストルーダ法による「雑穀入り冷麺」の製造法におよび食塩を用いた。

ついて検討した。
─────────────────────────────────────────────────────
＊

食品開発部

岩手県工業技術センター研究報告

２−２

油圧式押出法による試作試験(1) 標準的な製法による試作
雑穀の配合割合を20%にして、デンプンの多い配合と小麦粉の多い配合の２試験区での試作を行った。配合割

第７号（２０００）

２−３ エクストルーダ法による試作
冷麺用エクストルーダを用いた試作では、あらかじめ雑穀配合割合の検討試験を行ってから、5種類の雑穀毎に5%配合品を試作した。配合割合を表３に示す。

合を表１に示す。

表３ エクストルーダ法での配合表１ 標準的な製法による試作品配合
デンプン
小麦粉
雑穀粉
水
注

デンプン多い配合
1.5kg (50%)
0.9kg (30%)
0.6kg (20%)
1.5kg

雑穀配合

小麦粉多い配合
0.9kg (30%)
1.5kg (50%)
0.6kg (20%)
1.5kg

デンプン
小麦粉
雑穀粉
エタノール
水

2.375kg (47.5%)
2.375kg (47.5%)
0.25kg (5%)
250g
2.25kg(対粉50%) *副原料（重曹30g、食塩60g）は共通

試作は、あらかじめよく混合した原料粉（デンプン、
小麦粉、雑穀粉）に重曹と食塩を溶かした熱水を加えて

注

ブランク
2.5kg
2.5kg

(50%)
(50%)

−
250g
2.5kg
(対粉55%) *副原料（重曹50g、食塩100g）は共通*)エタノールを含む

ミキシング（10分間）し、出来上がった麺生地を油圧式

エクストルーダの運転条件は、遠山ら2) の方法に準じ、押出型冷麺機（三上製麺機製）で製麺した。これを直ち

細麺用ダイス（穴口径1.1mm）を用い、回転数約500rpmに茹で上げ（2分間）、冷水で水洗い(約1分間)し水切りで運転した。

し、官能試験に供した。生地のミキシングには、横型ミ２−４ 官能試験
試作した麺は、嗜好性調査を目的とする官能試験を実キサー（三上製麺機製、生地3kg用）を用いた。
(2) 生粉練り込み方式の検討
麺生地のミキシング方法の検討として、デンプン、小施し評価した。評価項目を色、外観、かたさ、粘弾性、麦粉だけでミキシングをはじめ、生地（ドウ）になりつ

もしくは７段階(0〜6点)評価で実施した。なお、パネラ

つある段階で雑穀粉を加え、更にミキシングを行う方法

ーはセンター職員及び関係者とした。

を試験した。生地に雑穀粉を生粉の状態で練り込むかた

２−５

ちとなることから、生粉練り込み方式（図１）と称した。

(1) 物性測定
タケトモ電機（株）製テンシプレッサー My Boy System

デンプン ＋ 小麦粉 ＋ 熱水＊↓
ミキシング（低速 1.5分）
↓
雑穀粉追加
↓
ミキシング（低速）↓
ミキシング（中速）

図１

匂い、味、総合評価の７項目として、 ５段階(0〜4点)測定を用いて、麺のかたさ（Hardness）を１バイト法で測定した。測定はプレート型プランジャー(刃巾1mm×長さ20mm）を用いて実施した。テンシプレッサーでの測定条
件を表４に示す。
測定用の冷麺試料の調整については、遠山ら2) の方法に従った。

生粉練り込み方式
表４＊）あらかじめ重曹、食塩を溶解した沸騰水

この方法でのミキシングには、タテ(竪)型ミキサー（㈱オシキリ製、V6型）を用いた。30L用ボール/フック
を取り付け、回転数を低速(125rpm)と中速(235rpm)で設Distance
Clearance
Thickness1
Repeat time
Static time

１バイト法での測定条件

15mm
0.01mm6mm
10 sec

Bite speed(mm/sec) 2
Loadcell
10 kg
Plunger area (cm^2) 1.000
Selector
37
Mode check0

定した。
この方法では、雑穀粉を加えるまでのミキシング時間、加えた後のミキシング時間を検討した。配合割合を表２(2) 糊化度測定
油圧式押出法でのミキシング方法を検討する際に、麺に示す。

生地の糊化度をグルコアミラーゼ法3) により測定した。
表２ 生粉練り込み方式での配合
雑穀配合

デンプン
小麦粉
雑穀粉
水
注

1.2kg (40%)
1.2kg (40%)
0.6kg (20%)
1.65kg(対粉55%)

３

ブランク
1.5kg
1.5kg

(50%)
(50%)

−
1.5kg
(対粉50%)

副原料（重曹30g、食塩60g）は共通

３−１

結

果

油圧式押出法による試作

３−１−１ 標準的な製法による試作
油圧式押出法は、冷麺食堂等での冷麺製造に用いられている方法である。あらかじめ予備試験にて雑穀の配合割合の検討を行い、雑穀独特の苦みを考慮し、雑穀の配合割合は20%に設定することにした。

雑穀入り冷麺の開発
試作は、冷麺の主原料であるデンプンと小麦粉について、その配合割合をそれぞれ5:3、3:5とした試験区で行ない、官能試験により評価した。

サーは本実験には適さなかった。
雑穀粉を加える前と後でのミキシング時間について検討したところ、加える前のミキシング時間は生地の状

その結果、雑穀20%配合品は全体的に物性（かたさ、態から判断し1.5分が適当と判断し、雑穀粉を加えた後粘弾性）面の評価が低く、全ての試料で「普通」評価をのミキシング時間については、（低速で1.5分ミキシン

下回る結果であった。「ちぎれ易い」、「柔らかすぎる」

グした後の）中 速でのミキシング時間を検討し、図 ３にというコメントが多く、このことが総合評価を低値（0示す結果を得た。

〜4点の5段階評価で、0.8〜1.75）なものとした。

ミキシング時間2.5分と5分では、麺のかたさがほぼ同

主原料（デンプン、小麦粉）の配合割合の比較結果にじなのに対し、10分のミキシングでは、かたさが低下す

ついては、モチ系雑穀（ イナキビ、タカキビ、モチアワ）

ることがわかった。ミキシング時間を長くしすぎると、とウルチ系雑穀（ヒエ、ウルチアワ）との間で物性面でこの方法での効果が薄れる傾向が確認された。

の評価に若干の差は出たものの、主原料比率を検討する

３−１−３ 生粉練り込み方式による雑穀入り冷麺試作
５種類の雑穀について、生粉練り込み方式による20%

レベルで物性的な改善は期待出来ないことがわかった。
３−１−２ 生粉練り込み方式の検討
標準的な製法では、物性面での評価が低かったことか

雑穀入り冷麺（写真１）を試作した。物性測定結果を図らこれを改善するための検討を行った。まず、主原料で能試験のかたさの評価値は比例関係にあった。好き嫌いあるデンプンと小麦粉に着目し、雑穀とデンプンだけのを７段階評価(0〜6点)した結果、物性的にはかたさ粘弾配合による試作、小麦粉に強力粉を用いる方法、を試し

性とも「ヒエ」が良い評価(かたさ=3.3、粘弾性=3.5)

た。つぎに、ミキシング方法の検討試験として、生地をを得た。味、匂いについてもヒエ (味=3.5、匂い=3.0)

蒸してその後にミキシングする方法、雑穀粉をミキシン

が癖がないことから好まれた。色については、通常の冷グ後半で投入する方法、等を検討した。これらの一連の麺の色に近いことからモチアワ(3.3)、イナキビ(3.0)

検討の中で、雑穀粉をミキシング後半で投入する方法でがから好まれたが、タカキビの着色（赤紫色）を面白い試作した場合に、麺としての物性評価が良好になることと評価する人もいた。

がわかった。

４に、官能評価結果を図５に示す。物性測定結果と、官この方法の効果の確認として、通常の方法での試作し３−２ エクストルーダ法による試作
はじめに、モチ系でなおかつ着色の強いタカキビを用た麺と、生粉練り込み方式で試作した麺の比較試験を行いて、雑穀配合割合の検討試験を行った。タカキビの配った。雑穀粉にタカキビ粉を用い、雑穀粉投入前のミキ合割合を5%、10%、20%に設定した試作での官能試験結果

シングを低速で1.5分行い、投入後のミキシングを低速

は、5%配合であれば色に少し差が出る程度で普通の冷麺

1.5分、中速1.5分行ったものである。テンシプレッサーと変わらなかったが、10%配合では「普通」評価を下回

による物性測定結果を図２に示す。

った。20%配合では評価がより低下したものの、製麺が標準的な製法での雑穀入り冷麺と比較すると、かたさ可能であることが確認された。

(Hardness)では約1.3倍高くなり、物性値が向上した。

雑穀の種類毎の試作では、配合割合を5%にして実施し食感についても、麺線に弾力性とコシが出たことで、冷た。かたさの測定結果を図６に、官能評価結果を図７に

麺特有の噛みごたえに近いものとなり、その差は明確な示す。この試作試験では雑穀の配合割合を低く設定したものであった。

ことから、麺のかたさが官能評価結果に及ぼす影響は低

生粉練り込み方式による試作では、生地のミキシングくなった。モチアワは、色、味、匂いといった評価項目にタテ(竪)型ミキサーを用いた。横型ミキサーを使用しでバランスがとれており、高い評価（総合評価3.8）をた場合、雑穀粉を投入した後のミキシング段階において、得た。

ミキサーに高負荷がかかる傾向があり、更に生地が回転
軸に絡みつき、伴回り現象を起こしたたため、横型ミキ
4.0

3.0

5

[dyne ×10]

3.0

5[dyne ×10]

4.0

2.0

2.0

1.0

1.0

0.0

0.0
標準的な製法図 ２

練り込み方式

標準的な製法と生粉練り込み方式のかたさ比較結果

2.5

5

10

ミキシング時間(分)図 ３ ミキシング時間によるかたさの変化

写真１

生粉練り込み式製法で試作品（雑穀入り冷麺および対照品）

岩手県工業技術センター研究報告

14.0

6.0

12.0

[dyne ×105]

5[dyne ×10 ]

5.0
4.0
3.0
2.0
1.0

8.0
6.0
4.0

0.0
ｲﾅｷﾋﾞ

ﾀｶｷﾋﾞ

ヒエ

ﾓﾁｱﾜ

ｳﾙﾁｱﾜ

ブランク

生粉練り込み方式試作品のかたさ測定結果

4.0

図 ６

外観

2.0

2.0

1.0

1.0

0.0

0.0

匂い

モチアワ

外観

かたさ

粘弾性

図 ７ エクストルーダ法試作品の官能試験結果
ウルチアワ

好きか嫌いかを、７点評価法で調査。「普通」(3 点)を基準とし、高い値ほど「好き」側評価。

考

ウルチアワ

色

匂い

図 ５ 生粉練り込み式製法試作品の官能試験結果

ヒ エ

味

粘弾性

ヒエ

モチアワ

3.0

総合評価

かたさ

タカキビ

イナキビ

4.0

味

イナキビ

タカキビ

エクストルーダ法試作品のかたさ測定結果

色
3.0

総合評価

４

10.0

2.0

0.0

図 ４

第７号（２０００）

イナキビ

タカキビ

ヒエ

モチアワ

ウルチアワ

ブランク

好きか嫌いかを、７点評価法で調査。「普通」(3 点)を基準とし、高い値ほど「好き」側評価。

としての麺線が出来ることを確認した。単純な比較は出察

油圧式押出法での検討で実施した「生粉練り込み方
４)

来ないものの、油圧式押出法での生粉練り込み方式によ式」製法は、ライスヌードル の製法を参考にした方法

る麺よりも、かたく弾力性があった。この理由について、である。この製法では、主原料粉で作られた生地組織に麺線の微細構造面からのアプローチを課題とする。

雑穀粉が分散することで、本来の麺の物性が保たれ、麺線が強化されるのではないかと考えられる。

５

結

語

ミキシング工程での生地温度および糊化度の変化を

雑穀入り冷麺の開発を目的として、油圧式押出法、エ

調べたところ、雑穀粉は52℃の生地に混ぜ込まれ、ミキ

クストルーダ法での試作試験を行った。油圧式押出法でシング終了時に生地温度は45℃程度に低下し、このときは、生地のミキシング工程で雑穀粉を練り込む製法で麺生地の糊化度は28〜34%であった。この値は、通常のミの物性が向上した。油圧式押出法では配合割合20%の、キシング方法での生地温度、糊化度（30%程度）と変わ

エクストルーダ法では配合割合5%の雑穀入り冷麺を官らないものであったが、分散した状態の雑穀粉はほとん

能試験し、雑穀毎の特徴を把握した。

ど糊化していない状態と推察される。
茹で麺については、沸騰した湯での2分間の茹で上げにより、製法にかかわらず糊化度は90%前後に達した。

文献1) 笹島正彦,武山進一,荒川善行,小浜恵子,大澤純也:
岩手工技セ研報,6 ,153(1999)

しかし、麺線の中心部と表面付近とでは糊化度に差があ2) 遠山良,種谷真一:食科工,4 6 ,155(1999)

るとされており5) 、生粉練り込み方式と標準的な製法で3) 日本薬学会編:衛生試験法注解,p.320,金原出版

は、茹で麺の芯に相当する中心部分の雑穀粉の糊化程度に差があるのではないかと思われた。このことから、茹で麺について微細構造を走査型電子顕微鏡 での観察を行ったが、両方法とも麺中にデンプン粒子が同様に散在した状態で、両者に差は見出せなかった。
エクストルーダ法での試作については、タカキビについて配合割合を変えた試作を行い、20%配合品でも冷麺(1990)
4) ライス・ヌードル全国講習会資料,新潟県食品研究所(1979)5) 関根正裕,原田勝利:日食工誌,3 7 ,454(1990)

雑穀入り冷麺の開発

［技術報告］研削仕上げ加工技術の開発＊

飯村 崇 、若槻 正明 、堀田
和合 健
＊＊

昌宏 、

＊＊

＊＊

＊＊＊

機械加工分野の海外移転により、国内における加工業のニーズは、短納期な物や高精度な加工に限られている。この様な状況の中、従来手仕上げで加工されていたワークを研削盤で加工し、短納期化もしくは高精度化を図るという方法が注目を集めている。そこで、研削加工を用いた精密加工技術構築のため、様々な加工条件について実験を行った。
キーワード：研削加工、仕上げ加工、短納期、超精密研削加工技術

Development of Finish Grinding Technology
IIMURA Takashi, WAKATUKI Masaaki,HOTTA Masahiro
and WAGO Takeshi
In recent years, the manufacturers of machining move to abroad. And the domestic needs ofmachining are limited to the workpieces to make in a short period or high precision. In such a state,much attentionispaid to the way how wechangehandfinishing for grinding to make workpieces in ashort period or high precision. So we experiment about many conditions to construct ultraprecision
grindingtechnology.
key w o r d s : g r i n d i n g , f i n i s h i n g , s h o r t p e r i o d , u l t r a p r e c i s i o n g r i n d i n g１緒言

簡単な平面形状の研削実験を行ったが、これは曲面など大手メーカの組立ラインが海外へ移転するのに伴い、の特殊形状への応用を目的とするものである。加工実験

機械加工分野も海外へ移転している。その為、国内におは次に示すパラメータを変更しながら、仕上がり状態をける加工業のニーズは、試作品やクレーム対策品など短

表面粗さ計及び平坦度測定機により評価した。

納期が要求される加工や、海外では製造不可能な（もし○研削加工のパラメータ

くは信頼性に問題がある）高精度な加工に絞られてきて

1)

研 削 液：エマルジョン、ソリューションタイプ

いる。このような状況の中、従来手仕上げなどで加工し2)

被 削 材：SKH51 、 SKD11、SK3、SKS3、SUS440C

たワークを研削盤で加工し、短納期化や高精度化を図る

3)

砥

石：

方法が注目を集めている。そこで、この様な研削盤を用一般砥石

いた超精密加工技術における、最適な加工条件を明らか超砥粒砥石… SD#1000、#2000、#2500にするために、数種類の被削材について加工条件を変え

左右送り速度5)

ド レ ス：（砥石の目立て方法）
一般砥石

２

実験方法

cBN#230、#400

加工条件：砥石周速、前後送り速度 、前後送り方法、

4)ながら実験を行い、その表面粗さや平坦度など加工精度を評価した。

… GC#160、#320、WA#2000…単石ダイヤモンドドレッサ

超砥粒砥石…縦型ロータリドレッサ、金属研削法

H10 年度末に導入した超精密研削盤を利用して、研削加工実験を行い、鏡面加工（Ry:0.1 μｍ以下）や高精度加工（形状精度 1 μｍ以下）など精密加工のための基礎データを蓄積した。今年度は研削盤操作の習熟もかねて、

３

実験結果

研削加工実験によって得られた結果を示す。
３−１

研削液の影響＊超精密加工機による加工技術開発（特定産業集積活性化関連機関支援強化事業

＊＊

電子機械部

＊＊＊

企画情報部

研究開発事業）岩手県工業技術センター研究報告
３−１−１

エマルジョンタイプ

切削加工に多く用いられる加工液で、研削加工の場合、第７号（２０００）

し、脱粒が寸法精度に対しどの程度影響を及ぼすかは不明である。

クリープフィード研削と呼ばれる重研削法に使用され目の細かい砥石については、欠け・脱落した砥粒による。一般的な研削加工でも良好な加工面が得られると言るスクラッチ（大きな傷）の発生を防ぐため、周速度をう報告 1)があるが、本実験で目の粗い（今回の実験では粗い砥石の場合の半分（ 1000rpm)にして、砥石への負〜#400）砥石を使用した場合にのみ有効であり、目の細担を軽減し加工しているが、それでもスクラッチの発生

かい砥石（#1000 〜）の場合、ドレス作業段階及び加工を完全に押さえることはできなかった。

段階で砥石に付着物が付き目づまり状態となる不具合がドレスに関しては、単石ドレッサを用いて一定の条件あることから、研削加工には向かないことがわかった。

でドレスする事により、ドレス毎のばらつきが少ない安３−１−２

定した表面粗さの加工面が得られる。

ソリューションタイプ

研削加工では最も一般的な加工液である。粗砥石使用

３−３−２

超砥粒砥石

の場合でも、エマルジョンタイプタイプと比較し大きな

目の粗い cBN 等については、摩耗・破砕・脱粒が少差異は見られない。また、目の細かい砥石ではエマルジ

なく、自生作用よりも砥粒強度の影響で切れ味低下が押ョンの場合の様な付着物は存在せず、良好な加工が可能さえられる。加工時間を延長して、加工条件と研削比（砥であった。このことから、鏡面加工を行う場合には、ソ

石摩耗量と加工量の比率）の関係についても検討したい。

リューションタイプの研削液を使用する必要がある。
３−２

被削材の影響SD（人造ダイヤ砥石）の場合、砥石周速を上げると加工の熱で砥粒が炭化し、加工ができない。その為、目目の細かい砥石で加工した場合、 SUS では粗さの良の細かい一般砥石と同様に周速を 1000rpm 、前後・左右好な面を得にくい印象があるが、他の材質ではみなの送りについても速度を落とした砥石負荷の小さい加工

Ry0.08 程度の面が得られた。しかし、さらに表面粗さが必要となる。ただし、一般砥石の際に見られた、破砕の良好な加工面(Ry0.05 以下)を得ようとした場合に、・脱落した砥粒によるスクラッチは見られない。

影響がでると考えられ 、引き続き調査をする必要がある。

ドレスについては、ドレス材（SUS304 などの金属）

図１，２には一例として SUS304 を SD#1000 で研削を加工して行う方法を用いた。しかし、目の細かい砥石

した加工面の平坦度及び粗さの測定結果を示す。 SUS

で良好な表面粗さを得たい場合、同じ条件でドレス及びは比較的加工が難しいとされ、平坦度は 1.1 μｍとあま加工を行っても表面粗さにして 0.02 〜 0.03 μｍ程度のり良好な結果ではないが、表面粗さは Ry0.09 μｍと、変化が発生するため、加工条件を揃えるだけでは不十分鏡面が得られている。

であり、テストカットや砥石表面の観察など、砥石状況
を簡単に把握する方法の検討も必要である。
４

結言

いくつかのパラメータを変更しながら加工実験を行
い、次のことがわかった。
研削液：エマルジョンタイプは砥石に付着物が付着しやすく、研削加工には向いていない。
図１．平坦度測定結果

被削材：焼き入れを行った鉄系の材料間で大きな差異は見られない。
砥

石：一般砥石はドレスがしやすく、表面粗さの良好なワークが作りやすい反面、スクラッチなどが発生しやすい。
超砥粒砥石はドレスが難しく、同じ条件でドレス作業を行っても得られる加工面にはばらつきがある。しかし、スクラッチなど加工中の不具合が発生しづらいというメリットがある。

３−３

図２．表面粗さ測定結果

今回は基本的な平面形状について加工実験を行った

砥石の種類及び加工条件の影響が、今後は曲面形状についても検討し、最終的には金型

３−３−１

一般砥石

等、複雑形状の仕上げ加工に適用したい。

目の粗い砥石については、周速度を速めて（ 2000rpm
程度で）加工を行うことで、砥石の自生作用（切れなくなった砥粒が脱落し、新しい砥粒が出る現象）が起こり、切れ味が良い状態を保ち続けることが可能である。ただ

文
1)

献

横川和彦，横川宗彦：研削加工のすすめ方，工業調
査会

研削砥石摩耗のインライン計測2)

小林輝夫：研削作業の実技，理工学社

［技術報告］木製福祉用具と新機能付加車椅子の試作＊

藤澤
充 、高橋 民雄 、米倉 勇雄
長嶋 宏之 、長谷川 辰雄 、小林 正信
堀田 昌宏 、浪崎 安治 、高橋 幾久雄
＊＊

＊＊＊

＊＊＊

＊＊＊＊

＊＊

＊＊

＊＊＊

＊＊＊

＊＊＊＊

県内企業のものづくり研究開発力向上と福祉機器産業の育成を目的に、平成10年度ものづくり
試作開発支援センター整備事業により導入した福祉機器・用具開発のための設備群を活用して、
木製福祉用具と新機能車付加椅子を試作し、展示会を開催した。今後、アンケート調査結果を基に、人間工学的な評価及び改良を加えながら、人に優しいものづくりに取り組む予定である。
キーワード：福祉機器、木製福祉用具、新機能付加車椅子、人間工学

Trial Manufacture of Wooden Welfare Goods
and a Wheel-chair with New Function
FUJISAWA Mitsuru, TAKAHASHI Tamio, YONEKURA Isao
NAGASHIMA Hiroyuki, HASEGAWA Tatsuo,KOBAYASHI Masanobu
HOTTA Masahiro, NAMIZAKI Yasuji and TAKAHASHIIkuo
To improve the ability of developmentandpromote auxiliary instruments industry in Iwate, we
made woodenwelfare goods andawheel-chairwithnewfunctionby new machines introduced in1999.
And we held the exhibition of those trial products for the result spread. In future,due to the results of
thisquestionnairesurveywetrytochallengehuman-friendlymanufacture byergonomics.
keywords： auxiliary instruments,woodenwelfaregoods,wheel-chairwithnewfunction,ergonomics
１

緒

今回これらの設備を有効活用することによって、県内

言

２０１５年には６５歳以上の高齢者の割合が４人に１

企業のものづくり研究開発力向上と福祉機器産業の育成

人という超高齢社会が到来すると予測されている。少子を目的に、研修・技術指導・設備開放・共同研究を実施化もあって、介護する人が絶対的に不足するため、高齢したので、その経緯について報告する。

者や障害者の生活を支援する福祉機器や用具が必需品となり、その需要はますます拡大するものと考えられる。
しかし、現在の福祉機器や用具は全般に使い難く、例

２
２−１

方

法

木製福祉用具の試作

え使い易くても北欧などからの輸入品のため高価だった

圧縮処理による木材曲げ加工用のコンプウッドシステ

り、日本人の体型や生活習慣に合わないものが多いのがム(デンマーク製)を使って、樹種の違いと処理条件の組実状である。同時に、現状の景気低迷を打破するための合せによる曲げ加工の適性について実験した。その結果

新産業分野創出の有望な分野として、福祉機器産業の育を企業に展開するために、(協)岩手木工センターとの共成が期待されている。

同研究により、福祉現場ニーズ調査とその調査結果に基

そこで、人に癒し効果のある木材利用と人体の形状や動作特性を考慮して一人一人にぴったりと合った安全でづいて、コンプウッドシステムで処理した木材を中心に活用して、木製福祉用具の試作を行った。

使い易い「人に優しい」福祉機器や用具を開発するため代表的な木製車椅子の開発コンセプトとしては、曲げに、平成１０年度「ものづくり試作開発支援センター整

木を使うことで力学的な強度を出すとともに、柔らかな備事業」により、福祉機器・用具開発のための設備(金カーブを表現し、視覚的にも優しいものとした。また、属及び木材曲げ加工、人体寸法計測、動作解析、生体解

アームの部分は特に人の手があたるため、塗装は木の感析等)を導入した。

触を活かすように配慮した。

＊

人に優しい福祉機器の開発（福祉機器開発事業 ）：福祉機器開発プロジェクト＊＊

電子機械部、＊＊＊

木工特産部、

＊＊＊＊

金属材料部

岩手県工業技術センター研究報告
２−２

新機能付加車椅子の試作

最近は、車椅子で外出する人のためにバリヤフリー構造の道路が増えつつあるが、それは未だごく一部であり、第７号（２０００）

保存が可能、引き割加工が可能、冷えた状態でも曲げ加工が可能、乾燥後は従来の木材と同等の強度が従来と異なる点である。

どこにでも行ける状況とはほど遠いものがある。一般のまた、岩手木工センターとの共同研究の手始めに、障道路における代表的な障害物は、段差と傾斜角の大きい

害者及び高齢者が日頃抱いている福祉機器に対するアン

スロープであるので、これを安全で省力的に乗り越える

ケート調査を行った結果、福祉機器を木製化にすることための機能について検討を行った。

に対して、下記のような要望等があった。

開発コンセプトとしては、①お年寄りや障害者がわか

一目見て優しく気持ちがよい。/一日中車椅子なのでりやすい単純な機構であること、②故障した場合でも自通常品では大変疲れる。/木製品で欲しいものは風呂用

転車店などで簡単に修理可能なものであること、③電気椅子、台所用品、シンク周りの改善である。/ワーキン

的な動力を使わずに楽に漕げること、④後退と後方転倒

グ用カットアウトテーブルがあればよい。

を防止する安全機能をもつこと、⑤木の感触を重視する
ことを基本方針とした。

また、全般的には下記のような意見の他、木に対する親しみ、憧れ、必要性が伺われた。

そこで、前輪持ち上げ用の段差乗り越えハンドルをは

普段の生活の中で使う椅子が意外と少なく、値段も高

じめ、ギア比を約 1/2 にして勾配を漕ぎやすくする変速

くニーズに合わないものが多い。/木製介護用品に限ら

ギアとその切り替えレバー、後退防止用のラチェット機ず少数の注文が出来ない。/昔から親しんだ木が身近に構、後方転倒防止補助輪から構成される新機能付加車椅

あれば老人は嬉しい。/立ち上がり動作に時間がかかる。

子を設計した。
金属加工には CNC パイプベンダ等の金属曲げ加工機

このアンケート結果を基に、類を活用し、コンプウッドシステムで処理した木材を輪

今回の圧縮処理条件で処理した状に成形してハンドリムとして取り付けた。

ブナ材を用いて、約２１種類４０点の木製福祉用具(車椅子(図人間工学的解析・評価方法の検討

１)、座椅子、風呂用具、歩行解析装置には、大きく分けて、人体形状計測・動作解器、てすり、テーブル、ボック

析・生体解析があるが、どの装置も臨床学的な知識が必スなど)を試作し、３月中旬に要で操作が難しい上に、データ解析手法も習得しなけれ当センターと盛岡市中央公民館

ばならないため、メーカーおよび大学からの指導を受けで「やさしさのかたち」展

２−３

図１ 木製車椅子の外観ている最中である。また、各種シンポジウムやセミナーに積極的に参加して、人間工学的解析・評価手法や福祉機器開発の方向性等に関する情報を収集した。
３
３−１

結

果

木製福祉用具の試作展示会「やさしさのかたち」展の開催導入したコンプウッドシステムは、従来型のスチーム加熱だけで曲げる方法に替わって、木材を 100 ℃の蒸気釜（オートクレイヴ）に入れ、約３〜４時間加熱し、そ

図２

やさしさのかたち展全景の後、プレス内で木口方向より 15 ％〜 20 ％の縦圧縮を(図２)を開催したところ、６日間で約６００名の来場者する。これによって木材の縦方向の繊維壁面がアコーデがあり好評を得た。来場された県民からのアンケート結ィオンの様な蛇腹状になることで、曲げ木が容易に出来果の主なものは次のとおりであった。

るようになる。
コンプウッドシステムの基礎的な曲げ加工特性データ収集として、１５種類の木材について圧縮処理実験を行った結果、ナラ材やブナ材の広葉樹材が破壊されずに処・暖かい感じで日本にちょうど良い。
・木製のカーブがよい。
・このように心の安らぐ物の方が一生使えて喜びの時
間が多くなるのではないか。

理できた。一方、著しく破壊したものは松材やスギ材に・非常に良くできているし、歩行困難な方は助かる。

代表される針葉樹類であった。同一処理条件での実験で・木の温もりが丸みのある作りでとても良く伝わる。

このような差が出たことから、コンプウッドシステムに・車椅子の背の部分を高くして、老人の頭を支えられよる木の圧縮と曲げの特性は木の細胞構造に依存していることがわかる。
コンプウッドシステムで処理した圧縮木材は、長期のるようになるともっと良い。
・他の製品よりも木の温もりが特に感じられた。
これらのアンケート調査結果はまだ十分に整理できて木製福祉用具と新機能付加車椅子の試作はいないが、これから評価を行うこととしている。

の時間を確保して装置操作及びデータ解析の訓練が必要であるし、どのような形で適用を図っていくのが効果的

３−２であるかを今後検討しなければならない。

新機能付加車椅子の試作組立が難しくまだ不備な点があるため、まだ実用には以下に、研修及び指導を受けた際や展示会見学・シン

耐えない状況ではあるが、下記の機構を付加した車椅子

ポジウム聴講の際に重要だと感じ、今後の研究や企業に(図３)を試作した。

とって参考になると思われる事項を列記する。
● SolidWorks98 研 修 ( ４ /26 〜 28 ： 東 京 新 橋 )

変速ギア

変速レバー

部から取り込んだ人体形状等のデジタル化されたデータ

ボックス
段差乗り越え後方転倒防止

ハンドル

補助輪

図３

本ソフトは体型応用モデリングシステムの中では、外主車輪を用いて製品設計作業を行うものであるが、以下のような特徴がある。
ソリッドモデラーに属すので、図面、モデリングおよ木製ハンド

びアセンブリの段階的作業により、設計から動作シミュ

リム

レーションまでを行える。/感覚的な造形ではなく、数試作した新機能付加車椅子の外観

値入力による設計が主体である。/他の関連ソフトとの連携により、設計したモデルの構造解析等が可能である。

［段差乗り越え機構］●生体計測研修(９ ７/ 〜９：東京田町)

普通の車椅子の主車輪は、直径が 60cm 以上であり、「人間工学のための生体計測の基礎コース」というメ

主車輪のみであれば 10cm 程度の段差は比較的容易に乗ーカー主催の研修があり、生体信号測定の仕組みと ME

り越えられる。しかし、車椅子の水平姿勢を維持するた機器の知識、アーチファクト対策をはじめ 、生体信号(脳めに主車輪の前方に取り付けられている補助輪の直径が波、表面筋電図、瞬目と眼球運動、心電、重心動揺、体20cm 以下で、これが段差に突き当たってしまうために温変化など)の意味や測定方法、自律神経機能との関係

介護者などが椅子全体を後ろに倒すようにして段差の上と応用を座学と実技で習得できる。

に補助輪を持ち上げてやらないと乗り越えができない。

● 感 性 工 学 会 シ ン ポ ジ ウ ム ( ６/５ ： 東 京 )この動作を車椅子使用者が自力で可能にするため、図

日本感性工学会では各研究部会が独自に活動を行って３に示すように主車輪と補助輪との中間に補助輪を持ちおり、現在約 40 近い研究部会が学会設立に向けて準備上げるためのハンドルを取り付けた。その機構は、下部されている。ものづくり事業に関連ある部会としてはユフレームに固定したメスの角ネジに噛み合ったオネジ

ニバーサルシステム研究部会や魅力工学研究部会、そのが、ハンドルを回すことによって下方に伸び、その先端

他にも人間の感覚や好みを数値化、定量化しようとするのキャスターが補助輪を持ち上げるもので、ハンドル軸部会が存在する。分野を限定しない感性工学の幅広さととオネジを滑りキーで連結することでキャスターが下が福祉関係等への応用性の高さを知ることができて、有益ってもハンドルの位置は変わらないようにした。

な学会である。

［変速および逆転防止機構］● 米 国 福 祉 機 器 展 及 び セ ミ ナ ー ( ７/７ ： 仙 台 )車椅子で楽にスロープを登る方法として、手漕ぎ力低

海外では公設機関やベンチャー企業の出展が多いが、減のための変速機構と、逆転防止のためのラチェット機

まだ日本では少ないのが実状である。セミナーでの意見構を取り付けた。スロープで、図３に示す変速レバーをとして、商品コンセプトの明確さを第一にすべきである

作動させると、約２分の１の手漕ぎ力で登坂が可能とな/リハビリの方向性は、米国では１人で何とか生活させり、手を離してもスロープを転げ落ちる危険が解消されるが、日本では五体満足に近づける/介護体制は、米国る。但し、手漕ぎ輪と主車輪の軸は同軸であることが望では道具を使用して日常生活をさせるところまで行う

ましいため、変速機構はかなり複雑なものになった。

が、日本では寝たきり看護が楽な福祉機器が設計されて［後方転倒防止機構］

いる等が出された。

段差乗り越えの際、および登坂時の後方転倒を防止す● 国 際 福 祉 機 器 展 ( 10/14,15： 東 京 )るため、主車輪の後方に後方転倒防止補助輪を取り付け

今年は、海外企業 15 カ国・112 社を含む 542 社が出た。この補助輪は、普通の走行の際には浮いた形になっ

展し、入場者数は約 12 万人。移動機器・福祉車両ブーており、水平姿勢維持補助輪下端が主車輪よりも 15cm

スにはオーダメイドのタイプ、木製、各種スポーツ用等

以上持ち上がった際に接地するようになっている。

の車椅子とその関連製品の出展が目立つ。日常生活用品
ブースでは、食器・文具・家具等の自助具やユニバーサ

人間工学的解析・評価方法の検討

ル製品展示が、建築・住宅・施設用設備ブースでは、バ

各装置について、約２回程度教育を受けたが、まだ使

リアフリー対応の住宅や高齢者・障害者対応の衛生陶器

３−３

えこなせる状況ではない。継続して指導を受け、かなり等の展示や実演が行われていた。

岩手県工業技術センター研究報告● 第 １ 回 福 祉 技 術 部 会 シ ン ポ ジ ウ ム ( 10/28,29： つ く ば )第７号（２０００）４

考察

前回の続編的な発表内容も多く、福祉機器開発とその試作した新機能付加車椅子と木製福祉用具は第１号機

評価には時間がかかる。岩手県も県内外の大学等の指導としてやっと試作してみた段階であるため、実用化のたを受け、外部との連携を深めながら徐々に土壌を整備しめの評価がまだこれからである。具体的には、木製福祉ていかなければいけない。また、開発テーマは企業が発用具はデザイン重視で試作したため、安全性や機能性の掘・選定し、公設試は情報提供、技術支援、コーディネ

配慮が不十分であり、新機能付加車椅子は機能面だけにート(必要に応じて共同研究)を行うのが自然である。

特化して試作した段階であるため、実用性に乏しい。

●生命研(持丸研究員)による動作解析及び生体計測指導

特に、当センターが独自に取り組んだ新機能付加車椅子

結 果 ( 12/9,10： 盛 岡 )の試作は、市販の車椅子を改造する形で進めたが、次の・被験者の取り扱いに関しては、倫理規定、同意書、ような問題点が浮き彫りにされており、その解決のため

女性スタッフ、保険や謝金の予算措置が必要となる。
・最初はできるだけ簡素化した人体モデルを用い、簡今後さらに実用化に向けた改良を進める予定である。
1)今回使用した市販の車椅子は、折りたたみ式であり、単な計測から徐々に高度な計測に移るのがよい。

その機能性と重量軽減を重視しているためと考えられる・人間を計測するためのマーキングポイントの習得にが、フレームに使用している鋼管の肉厚が薄く強度が小は実習経験が不可欠である。
●知能型福祉介護機器開発協議会設立記念シンポジウム( 12/16： 仙 台 )さい上、左右・上下の寸法がバラバラで、例えば長さが60cm 以上になる段差乗り越え機構などの中心線を曲げず、左右同じ位置に取り付けることが困難であった。

・21世紀のキーワードは「環境、福祉、安全」であり、

2)全ての機構部品に鉄系材料を使用したので、改造後迅速でかつ十分な調査に基づく事業化が必要。

の車椅子の総重量が約 50Kg にもなり、取り扱い上の問・高齢化社会では行動範囲が狭まるため、今後通信販

題が出てきた。

売の増加が予測される。また、介護保険がスタート

車椅子の性能は、電動品を中心に年々向上しているとすることにより、販売よりレンタルが主流となる。

ともに、大幅な製造コストの低減が計られ、普及品では・最初に流通事業者の意見を聞くべきである。

３万円代のものが市販されるようになっている。
従って、・介護者とケアマネジャの大半が女性であるので、女

車椅子の製造メーカーが皆無である本県業界が、これか性の感性に訴えることがカギとなる。
・今後フィッティング技術が重要なファクタとなる。
●東北大(山本講師)による動作解析指導結果

ら車椅子業界に新規参入することは、製造技術の導入・習得と、その合理化によるコスト低減の壁が高く、極めて困難である。わずかな望みがあるとすれば、他のメー( ２ /８ ： 仙 台 、 ３ /９ ： 盛 岡 )カーにはない画期的な機能を付加するか、障害者もしく・マーカー貼付に適したウェア選択とバンド(膝の上はお年寄り一人一人の身体の大きさや障害の程度に合っ下)の活用と、マーカーが隠れないようにカメラのた、その人のための一台を作るという方法が考えられる。

台数は６台以上、８台が望ましい。

その際に、本研究の経験が生かされれば幸いである。

・椅子などの小物はカメラ視界を遮らないような工夫が必要である。
・移乗動作等の解析は非常に難しいので、簡素化したモデルで行う工夫が必要である。

全般的には、本来の目的でもあるように、人体形状計
測や動作特性・生理学的解析などにより、安全性や操作性、快適性などの向上に取り組み、さらに「人に優しい
ものづくり」に挑戦したいと考えている。しかし、平成・関節モーメント法等データ解析手法として、臨床歩

１０年度ものづくり試作開発支援センター整備事業によ行分析研究会が開発したデータ変換プログラムではり導入した設備群は、どの設備も操作方法及び応用が難

Excel による解析が有効である。

しいため、基礎的な実験データがかなり不足している状・マーカーは左右５カ所ずつでかなりの解析が可能。

況にある。福祉機器に限らず一般的な商品開発に関して・実際の計測に入る前に、データ検証のためのシステも言えることであるが、斬新で良いアイディアと素早い

ムチェックが必要である。
●生命研(木塚研究員)による生体計測指導結果

対応が不可欠であるので、開発体制を含めた開発環境を早期に整備充実したいと考えている。

(３ /24： つ く ば )筋肉の収縮状態を電位に変換したものが筋電位であ謝辞り、筋肉の活性化の状態を知ることができるが、現在は共同研究を実施していただいた協同組合岩手木工セン

皮膚に近い筋肉の状態しか計測できない。筋力は最大筋

ターの方々をはじめ、人間工学的な解析についてご指導

力の３０％程しか使われておらず、筋電図と筋出力(トをいただいている東北大学大学院医学系研究科の山本澄ルク)を表にすると、ほぼ比例関係となる。しかし、微子講師、通商産業省工業技術院生命工学工業技術研究所

少トルクでは比例関係が成り立たず微妙な曲線を描く。

人間環境システム部の持丸正明研究員、同所木塚朝博研

この特徴を利用してリラックス度の計測が可能となる。

究員に感謝の意を表します。

木製福祉用具と新機能付加車椅子の試作

［技術報告］

三次元測定機評価の実験計画

＊

和合

健 、南幅

留男

＊＊

＊＊＊

試作した３次元ゲージ １）を使用して、企業６社と花巻市と北上市の支援センター及び工業技術センターの全９機関の参加により、持ち回り測定による三次元測定機の誤差評価実験を行った。
ここでは、品質工学に基づく三次元測定機評価のための実験計画と持ち回り実験での留意点、及び代表的な３機関の実験結果を示した。
キーワード：持ち回り測定、実験計画、三次元測定機、品質工学

Experiment Plan for Evaluation of Error of CMM
WAGO Takeshi and MINAMIHABA Tomeo
Roundrobin test on an evaluation of error of CMM(Coordinate Measurering Machine)
were experimented using a trial gauge of 3 dimensions by nine institutions ,such as six
enterprises and Municipal Support Centers of HANAMAKI city and KITAKAMI city andIIRI(Iwate Industrial Research Institute). This report showed experiment plan forevaluation ofuncertainty of CMM which is based on thequality engineerring,anattention
point inexperiment and theexperiment resultofrepresentativethreeinstitutions.
key words : round r o b i n t e s t , e x p e r i m e n t p l a n , C M M , q u a l i t y e n g i n e e r i n g
１緒

一致していることが良い機能と考え、ゲージの値とＣＭ

言

計測の不確かさを見積もるには、タイプＡ（統計的方法によるもの）とタイプＢ（タイプＡ以外のもの）の２

Ｍ測定値の転写性 ３）とし、動特性のＳＮ比により評価した。

通りの積算方法がある。タイプＡでは実際の測定機の誤差評価実験が必要になるが、その実験方法はあまり知ら２−２

誤差因子及び標示因子の設定４）れていない。また、企業では加工技術と並び品質保証を

図１に誤差因子及び標示因子の説明、表１に誤差因子行う計測技術も重要となるが、実際の計測作業では測定とその水準、表２に標示因子とその水準を示す。誤差因

結果の出力値をそのまま信用しているのが現状である。

子は、従来から指摘されている斜め方向でのプロービン

特に、三次元測定機（以下、ＣＭＭ）は構造が複雑であグによる誤差の大きさを求めるために設定した。標示因

り、構造に起因する誤差やプロービング方式による誤差

子は、スタイラスのたわみによる誤差を求めるためにＡ

２）が従来から指摘されている 。そこで、測定機の誤差評：延長スタイラスとし、Ｂ：スタイラスの向きとした。

価手法の修得、自社保有のＣＭＭの誤差把握を目的に、

ここで向きとはプローブヘッドのセンシング構造に起因

当工業技術センターを中心に企業及び北上市基盤技術支する誤差を求めるために 45 °に意図的に取り付けるこ援センター、花巻市起業化支援センターなど全９機関にととした。Ｃ：チップの径はチップ径が大きくなること

より、持ち回り測定によるＣＭＭの誤差評価実験を行っにより接触点が面接触となる懸念と、チップ径と比例している。ここでは、ＣＭＭ評価のための実験計画と代表てシャフト径が変化するため細いシャフトでのたわみ誤的な３機関の結果について示す。

差も考慮した。さらに、Ｄ及びＥとしてゲージを置く位
置ＸＹはアッペの原理に反した三次元測定機の構造によ

２２−１

実験計画及び実験方法

る誤差を求めるために設定し、ゲージを置く位置Ｚは試作ゲージの高さが十分大きくＺ方向の誤差は測定値に反基本機能

三次元測定機の基本機能は、ゲージ寸法値と測定値が映されることからここでは設定はしなかった。

＊

持ち回り測定による三次元測定機の誤差評価（第２報）（特定産業集積活性化関連機関支援強化事業）＊＊

電子機械部（現

＊＊＊

電子機械部

企画情報部）

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

また、測定の繰り返しはＲ１〜Ｒ３の３回とした。

誤差因子：プロービング点数及び方向
標示因子：因子Ａ〜Ｅ
左４５°右４５°
Ｚ
Ｙ
なし

下向き
Ｘ
Ｘ
Ｂ：スタイラスの向き

100mm
Ａ：延長スタイラス

Φ３ｍｍ
Φ８ｍｍ
Φ５ｍｍ

ゼロ点

Ｃ：チップの径

平面（空間軸）

Ｙ
奥
中
前
左 中 右

極２点赤道 極２点赤道
軸方向４点 45度方向４点

Ｘ

Ｄ：ゲージを置く位置Ｘ軸
Ｅ：ゲージを置く位置Ｙ軸

図１

Ｙ

Ｚ

a
d

回転軸

極１点赤道
均等３点

b
Ｘ

c

e

f

プロービング点数及び方向gh

誤差因子及び標示因子
表１

誤差因子

水準
1
2
3
ﾌﾟﾛｰﾋﾞﾝ 極2点及 極2点及 極1点及
ｸﾞ点数及 び軸方向 び45゜方 び均等3
び方向 4点
向4点
点

図２

ワーク座標設定の定義

因子

表２

標示因子

因子

A
B
C
D
E

水準
1
2
3
延長スタイラスなし 100ｍｍ −スタイラスの向き
下右45° 左45°
チップの径
Φ3ｍｍ Φ5ｍｍ Φ8ｍｍ
ゲージを置く位置Ｘ軸
左中右
ゲージを置く位置Ｙ軸
前
中
奥

２−３

信号因子及びワーク座標設定

表３

直交表Ｌ１８への割付け

ａ延長ス
なし
なし
なし
なし
なし
なし
なし
なし
なし
100ｍｍ
100ｍｍ
100ｍｍ
100ｍｍ
100ｍｍ
100ｍｍ
100ｍｍ
100ｍｍ
100ｍｍ

標示因子
ｂ向き ｃチップ ｄＸ軸
下Φ3ｍｍ
左右45° Φ5ｍｍ
中左45° Φ8ｍｍ
右
下
Φ3ｍｍ
中
右45° Φ5ｍｍ
右左45° Φ8ｍｍ
左
下
Φ5ｍｍ
左
右45° Φ8ｍｍ
中左45° Φ3ｍｍ
右
下
Φ8ｍｍ
右
右45° Φ3ｍｍ
左左45° Φ5ｍｍ
中
下
Φ5ｍｍ
右
右45° Φ8ｍｍ
左左45° Φ3ｍｍ
中
下
Φ8ｍｍ
中
右45° Φ3ｍｍ
右左45° Φ5ｍｍ
左

番号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18

ｅＹ軸
前
中
奥
中
奥
前
奥
前
中
中
奥
前
前
中
奥
奥
前
中

図２にワーク座標設定の定義を示す。信号因子の特性
値は球間距離、球径、真球度の３種類とし、球間距離は２−５

ゼロ点球と球ａ〜球ｈの中心座標間の距離が８水準でゼ・基本スタンスとして、通常の生産現場で使用している

ロ点比例式によりＳＮ比を算出した。球径はＳΦ状態で測定することとする。誤差評価実験だからと言0.5inch 球である球ａ、球ｃ、球ｅ、球ｇの４個の総和って、いつもは稼動していない空調などは使用しないとＳΦ１ inch 球である球ｂ、球ｄ、球ｆ、球ｈの４個の総和の２水準でゼロ点比例式によりＳＮ比を算出した。また、真球度は球ａ〜球ｈのすべての球において真球度が 0.08 μｍ以下なので、ゼロ望目特性としてＳＮ比を算出した。
ワーク座標は、図２に示すとり球ａ、球ｆ、球ｈの３持ち回り測定での留意点こと。
・測定実験方法は、決められたフォーマットに従い直交表Ｌ１８による測定実験を行う。
・測定データは各自がＳＮ比算出手順書に従い表計算ソ
フト（エクセル、ロータス等）により計算し、ＳＮ比による誤差を算出する。

個により平面を作り空間軸とし、球ａ、球ｆの２個で回・試作ゲージの標準値は岩手工技セのＵＰＭＣ５５０−

転軸とする。ＸＹＺのゼロ点は球ａの中心座標とし、ワ

ＣＡＲＡＴ・ＨＳＳ（ＺＥＩＳＳ）で繰り返し９回測ーク座標設定での球測定はすべて極３点赤道軸方向４点定した値とした。今後、標準値について検討する。

×２回の計１１点とした。

・ＣＭＭの機種毎による制限からフォーマットに従う測定が出来ない場合は、相談の上最善の方法により対処

２−４

直交表への割付け

表３に直交表への割付け、表４に測定値テーブルを示す。表３及び表４に示す通り直交表Ｌ１８について、標示因子を直交表の内側、誤差因子を直交表の外側に割り付けた。直交表Ｌ１８では交互作用は列の犠牲なしに出る。

する。
・長さの測定では温度変化が重要となるので、温度を定期的に記録しておくこと。
・エージング（温度ならし）については１日程度は測定室の環境にならしておくこと。

三次元測定機評価の実験計画
表４
番号
1
2
3
・
18

延長
なし
なし
なし
・
100

因子
向き ﾁｯﾌﾟ Ｘ軸 Ｙ軸
下 φ３ 左前右45 φ５ 中中
左45 φ８ 右奥・・・・
左45 Φ5 左中

測定値テーブル
R1

軸−６Ｐ
R2 R3 SN比

特性値：距離45°−６Ｐ均−４Ｐ
R1 R2 R3 SN比 R1 R2 R3 SN比

R1

軸−６Ｐ
R2 R3 SN比

特性値：球径45°−６Ｐ均−４Ｐ
R1 R2 R3 SN比 R1 R2 R3 SN比

R1

軸−６Ｐ
R2 R3 SN比

特性値：真球度
45°−６Ｐ均−４Ｐ
R1 R2 R3 SN比 R1 R2 R3 SN比※Ｒ１〜Ｒ３は繰り返し・ゲージの底面はラッピング加工面となっており小さい

η＝ 1 ／（3 ×ｒ）×（Ｓβ−Ｖｅ）／Ｖ ｅ （ｍｍ−１）

力でゲージが動きやすいので、ゲージ側面の貫通穴を

η＝ 10 × log （1 ／（3 × r）×（Ｓβ−Ｖｅ）／Ｖｅ）

利用してクランプで２カ所ＣＭＭ測定定盤に固定する（ｄｂ）
誤差限界（これはほぼ 95 ％信頼限界に相当する 。）

こと。
・企業で生産に使用しているＣＭＭなので、ＣＭＭの測± 3 ／√η(mm)

定誤差などデータは部外秘としデータの取り扱いには

ここで、η：ＳＮ比、ｒ：有効除数、Ｓβ：比例項の変十分注意すること。

動、Ｖｅ：誤差分散とした。

・学会等の外部発表については研究会の了解を得ること。

３・ゲージは石製であり、球は破損し易いのでゲージの取り扱いは慎重に行うこと。

実験結果及び考察

表６に代表的な３機関の実験結果、図３にＡ機関のＳ
Ｎ比の要因効果図、図４にＢ機関ＳＮ比の要因効果図、・ゲージの鋼球は錆に注意すること。

図５にＣ機関のＳＮ比の要因効果図を示す。Ａ機関とＢ

・実験を行うにあたり初日に岩手工技セの担当者が立ち機関のＣＭＭは同一メーカであり、ＣＮＣ機、プロービ

会い、実験のノウハウ及び実験計画について説明する。

ング方式、機械構造は全く同等であるが、測定範囲のみが異なる。Ａ機関とＢ機関の誤差限界はＡ機関が 0.0040

２−６ｍｍ、Ｂ機関が 0.0041 ｍｍと全く等しくなった。これ

持ち回り日程表５に持ち回り日程を示す。日程はゲージの受け渡しは、同一方式のＣＭＭを使用していることからＣＭＭのの容易性を考慮して南から北に北上する経路とした。各ばらつきの再現性は高いと推測できる。一方、Ｃ機関の機関２週間の測定期間として測定を行うが、会社業務のＣＭＭは手動方式でプローブヘッド構造が３点支持のタ

都合等で不具合のある機関は事務局（岩手工技セ）まで

ッチトリガ方式であるが、誤差限界は 0.0288 ｍｍと 30

前もって連絡すること。

μｍ程度のばらつきとなった。Ｃ機関のＣＭＭで誤差が大きくなった原因は、手動によるプロービングと、プロ

表５

持ち回り日程No.
日程
1 7/21〜8/3
2 8/19〜9/1
3 9/2〜9/15
4 9/16〜9/29
5 9/30〜10/13
6 10/14〜10/27
7 10/28〜11/10
8 11/11〜11/24
9 11/25〜12/8

機関
北上市基盤技術支援センター㈱阿部製作所
花巻市起業化支援センター
岩手県工業技術センター
横河電子機器㈱セイコーインスツルメンツ㈱（有）小林精機
美和ロック㈱アルプス電気㈱ービング方向２）の違いにより誤差の大きさが変化すると言われている３点支持タッチトリガ方式の２つが影響したものと推測される。
各因子間の効果の大きさについてＡ機関のＣＭＭでは、誤差因子とした３種類のプロービングでは大きさ差は見られない。しかし、因子Ｅの水準１でＳＮ比が小さ
くなっており、これはゲージを置く位置Ｙ軸−前である。
また、Ｂ機関の因子ＢでＳＮ比が小さく、これはスタイ
ラスが下向きの場合である。Ａ機関とＢ機関の同一構造の CMM による効果の大きな因子の種類の違いは、今２−７ＳＮ比の算出以下にＳＮ比の算出式を示す。

後の追加実験で検討が必要と思われる。Ｃ機関のＣＭＭ
では、特に因子Ａのプロービング手動及び延長スタイラ

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）スの使用でＳＮ比が大きくなっている。通常は延長スタ

４

結

語

イラスのたわみが誤差となるが、タッチトリガ方式では試作３次元ゲージを使用して９機関の参加により、実測定圧が小さく、手動プロービングによる操作性の善し

際の持ち回り測定実験を行い、以下の結果が得られた。

悪しが誤差に影響を与えていると推測される。

・平成１１年度は前年度に設計製作した試作三次元ゲー
ジ１）を使用して、全９機関により各機関２週間の測定

表６

期間の割り当てで持ち回り測定を行い、年度中に全９３機関のＳＮ比と誤差限界

機関の測定が終了した。

機関名

SN比η 誤差限界（ｄｂ） （ｍｍ）
Ａ機関
57.51
0.0040Ｂ機関
57.36
0.0041
Ｃ機関40.36
0.0288・誤差限界でＡ機関とＢ機関は両者同等の４μｍとな
り、ＣＭＭは同一メーカであり測定範囲以外は同一構造であることからばらつきの再現性は良いと推測される。
・Ｃ機関の手動方式のＣＭＭでは因子Ａのプロービング

軸‑6P
45°‑6P
均‑4P

ＳＮ比（ｄｂ）

60
59

手動及び延長スタイラスの使用でＳＮ比が大きくなっており、手動プロービングによる操作性の善し悪しが誤差に影響を与えていると推測される。

58
57

５

今後の予定

56

研究会内で各機関での測定結果について議論すると共55に、ＳＮ比算出式等の勉強会を行う。以上の活動を通し
1 2

1 2 3

A 延長ｽﾀｲﾗｽ

1 2 3

B ｽﾀｲﾗｽの向き

因

図３

1 2 3

C ﾁｯﾌﾟの径

1 2 3

E ｹﾞｰｼﾞ位置Ｙ軸て自社保有の三次元測定機の誤差を把握し、実生産業務に役立てる。

D ｹﾞｰｼﾞ位置Ｘ軸子

本研究は、（株）阿部製作所、横河電子機器（株）、セ

Ａ機関のＳＮ比の要因効果図

イコーインスツルメンツ（株）、（有）小林精機、美和ロック（株）、アルプス電気（株）、北上市基盤技術支援センター、花巻市起業化支援センター、岩手県工業技術セ

軸‑6P
45°‑6P
均‑4P

ＳＮ比（ｄｂ）

60
59
58

ンター（順不同）の全９機関の共同研究として行った。
また、実験を進めるにあたりご指導を頂いた工業技術院
計量研究所計測システム部

松田次郎主任研究官に感謝いたします。

57
56

文

55
1 2

1 2 3

A 延長ｽﾀｲﾗｽ

1 2 3
C ﾁｯﾌﾟの径

B ｽﾀｲﾗｽの向き

因

図４

1 2 3

1 2 3

E ｹﾞｰｼﾞ位置Ｙ軸

D ｹﾞｰｼﾞ位置Ｘ軸

子

1)和合

献

健ほか：三次元測定機評価用ゲージの要素設計と試作，工技セ報告 P121 − P124（1999）
2）丸山六男：三次元検出器の動作特性，機械の研究 ．39．
3（1987）Ｂ機関のＳＮ比の要因効果図

3)田口玄一ほか：転写性の技術開発，日本規格協会（1992）

ＳＮ比（ｄｂ）

4)松田次郎ほか：リングプレートメソッドによる三次

微動
手動

50
45

元測定機の誤差評価，精密工学会秋季大会論文集（1994）

40
35
30
1 2

1 2 3

A 延長ｽﾀｲﾗｽ

1 2 3
C ﾁｯﾌﾟの径

B ｽﾀｲﾗｽの向き

1 2 3

E ｹﾞｰｼﾞ位置Ｙ軸

D ｹﾞｰｼﾞ位置Ｘ軸

因
図５

1 2 3

子

Ｃ機関のＳＮ比の要因効果図

［技術報告］生産管理システムへ移行するための現状分析＊（その２）若槻

正明＊＊、行方和合

学＊＊＊、堀田

健＊＊、飯村昌宏＊＊、

崇＊＊

現在の生産管理上の問題点を作業従事者側からの視点でまとめた。この結果、明確な生産計画がないことや生産指示の曖昧性などがあり、管理機能そのものが十分に働いていないことが判明した。
また、管理の効率化を目指し自社開発した、現在使用中の生産管理システムが、実際は管理業務の効率化の障害となっていることが判明した。このことから、新たな取り組みとして、バーコード利用による効率化についての検討と新たなシステムの開発についての要件をまとめた。

キーワード：生産管理、生産分析、生産管理システム

Evaluation of Administrative Production to Replace
Manufacturing Management System with Computer
WAKATUKI Masaaki, NAMEKATA Manabu, HOTTA Masahiro,
WAGO Takeshi and IIMURA Takashi
This report describes the problems of production managements, which are picked up
from viewpoint of workers. Then it is disclosed that they have no definite planning for
manufacturing and workers have been given ambiguous instruction, so the function as
production management doesn’t enough to work for managing. And we knew that the
management system which had made by themselves for effective management has been in
the management way. As a result, we suggest that it can be usefully to use barcode systemand to construct new management system for production contorol.
k e y w o r d s : m a n u f a c t u r i n g m a n a g e m e n t , p r o d u c t i o n p r o c e s s evaluation, manufacturing
management system
１

緒言

生産管理システムの構築を円滑に進めるためには、そのにそれぞれの機能の中身を検討・充実することにより調和のとれたシステムとして構築することができる。

企業が持っている特性や現行の生産管理システムの仕組み

前報 1) において、生産管理のシステム化のため、現状のを十分分析、認識した上で、新しい生産管理システムの構

生産管理とその問題点、システム化の効果を管理者側から築に取り組む必要がある。こ のとき、まず全体的にどのよ

見た大きな流れとして報告した。

うな機能が生産管理に必要であるかをマクロ的に捉え、次本年度は、管理業務や生産に直接携わる担当者側から見＊コンピュータ利用による生産技術のシステム化（技術パイオニア養成事業）

＊＊

電子機械部

＊＊＊

㈲小林精機

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

た生産管理の現状と問題点を聴取分析し、Ｋ社にとって必（ハードウェア・ソフトウェア両面）についての調査を行要とされる生産管理の業務内容について検討した。また、った。

現在使用している生産管理システムで発生している問題点についても調査した。この結果、生産現場を管理するという本来の管理機能が上手く働いていないことが判明した。
このことから、この問題の改善策として、バーコードによ

３
３−１

調査の結果
生産管理上の問題

生産管理上の問題を調査した結果、以下の３項目についる実績集計を導入した生産現場の管理方法について検討し、ての問題にわけることができる。

また、これを実施するための生産管理システムについて検（１）生産計画、生産指示についての問題

討し、新しい生産管理システムを構築するための要件としてまとめた。

生産計画、生産指示では以下のような問題があることがわかった。
・製品投入可能性の可否に無関係な受注実施

２

調査の方法および内容

現状の生産システムを分析し、新しいシステムへの移行

・基準不明確な２種類の納期（社内、客先）設定
・生産数量の指示のない生産実施を図るための取り組みとして、今回は以下に述べる３つの・現場作業者のその場の判断による生産数量決定

内容について調査ならびに分析・検討を行った。

・作業者の個人判断による材料の入出庫

２−１

・毎回の材料の見込み発注による余剰材料の多量発生

生産管理上の問題把握に関するアプローチ

現状業務の実体を調査するため、各担当部署でその業務・不明確な生産指示と責任回避の問題

について熟知している従業者５名で構成される生産管理合・複数の担当者からの無調整な同時生産指示

理化委員会を設置し、管理上の問題点の洗い出しを行った。

・現場作業者の独自判断による生産数量、納期設定

委員会は５月から１０月まで月２回の頻度で開催することとし、立場の違いが障害となり、真の実体が隠れることを防ぐため、委員会の中での意見は全て匿名で記録した。そして、この委員会で出された過去の事例や問題点、生産管理のあるべき姿などの意見を業務毎にまとめ、さらに原因毎に分類し現状調査の結果とした。

管理者

作業担当者

朝礼の指示
「本日の予定はAとBとC」•製品Cは誰かがやるだろう（誰に対しての指示か不明）

朝礼指示した管理者「Aの後にCをやってほしい」

製品

A•Aの後にCでは段取りが大変•Bの作業時間がなくなるの作業
別の管理者の指示「AとBの間にちょっとDを･･･」•正式な指示？（命令か希望か）•BとDどちらが優先か判断を

また、生産業務の手順ごとに、不定期に各業務の担当者
から業務内容やそのときの問題点、担当者の希望などを聴取し、委員以外の各業務担当者の意見や、その都度発生した問題などについても調べた。
２−２

管理者打合せ後の指示「今から急いでDの作業をやれ」

B•Bの作業を開始してしまった•管理者の判断・指示が遅いの作業•作業票を渡す＝生産指示•細かい計画は現場で考えよ•急ぎ品は納期守るため指示

生産管理業務の効率化に関するアプローチ

生産管理業務の効率化を図るために使用するバーコード

製品

図１•生産計画は管理者の仕事•仕事量を考えて指示せよ•管理者同士の整合性を

１日の生産指示のやりとり

に関する情報の収集と、社内利用の可能性について検討した。このとき、バーコードの基本的な構成やコード体系の

図１に１日の生産指示についての例を示す。この例から種類、バーコードリーダーの種類などを関連書籍やメーカもわかるように管理者側と作業者側での認識のズレが大きーの製品情報、インターネット検索などにより情報を収集

く、計画や指示の内容が正確に伝わっていないことがわかするとともに、機械加工現場で利用に適するバーコード、る。このように、作業指示に関する権限と責任が不明確でバーコードリーダーについて検討した。

あり、各作業者任せの生産となっており、生産についての

２−３

決定事項の遅延を招いている。これは、根本的に、統一さシステム開発に関するアプローチ

現在利用している生産管理システムへのバーコードを利れた生産計画が立てられていないこと、曖昧な指示に代表用するための機能の追加の検討、および新しい管理システ

されるように生産に関するルールが無いこと起因しているムの構築について検討した。また、現在利用している生産問題であるといえる。

管理システムのプログラムについて、そのプログラムの内（２）進捗管理と生産・作業実績についての問題

容やデータ構造について調べた。さらに、これらをもとにＫ社に適合する生産管理システムを開発するための手法

進捗管理と生産・作業実績で問題があると思われる内容
について以下に示す。

生産管理システムへ移行するための現状分析（その２）・未納品リストによる納入日直前の現品確認での進捗管理

・長年に渡りシステムの見直しが行われていない。

・納品書のデータを元にした未納品リスト作成

・直接業務に携わる作業者の改善提案や問題提起を採り入・複数の担当者による重複した未納品リスト作成、未納確
認れないシステム。
・規模の増大に対応できない。

・進捗確認は各現場の各作業担当者へ出向いての確認
・確認内容は確認作業者のみが保持

・受注件数の増大とともにシステムの不具合点を回避するための補助作業が増加

・作業日報が作成されていない・操作性が悪く、入力作業効率が悪い

・作業票の作業実績無記入と遅い回収

・出力帳票のフォーマットの不具合

現状の進捗管理は、現在使われている生産管理システム・開発担当者の退社で、システムの不具合が修正できないにより週１回印刷される未納リストのみで行われている。

・システムについての説明資料が無い

管理担当者が未納リストと現品を突き合わせ、完了してい・データのバックアップ、不要データの削除が不可能

ればリストの内容を消し込むという方法である。（図２）・データベースに不要データ、重複データが多い

しかし、この方法では納期直前の確認であり、その時点で３−２

未完了製品が判明しても納期に間に合うように完了させる（１）作業実績の集計方法

生産管理業務の効率化ことが不可能なことも生ずる。また、週後半になるに従い、作業実績の手作業による集計では工数がかかることから、その週内の納期であるにもかかわらず、未納リストには掲

この負担を減らす実績収集・集計の自動化が必要である。

載されない製品が存在するということが生ずる。さらに、

しかし、加工作業者が常時扱うためには、キーボードなど

同一週の異なる未納リストが複数存在したり、無記入の作のように入力処理時に手間がかかるものでなく、片手など業票が存在したりする現実は、生産管理の方法や実績の利によりワンタッチで簡単に処理できる機種が好ましい。バ

用方法が十分理解、認識されていないことが原因である。

ーコードは、高速かつ正確に情報を読み取ることができ、このため、作業実績を生産管理のための管理データとして

またコンピュータを意識することなく誰でも簡単に入力が使うことが必要とされず、実績の集計業務そのものが風化できるという利点を持っている。このことから、実績集計

している状態にある。

にバーコードを利用することは効果的である。
（２）バーコードについての調査
納品入力

シ
ス
テ
ム
納品書

未納
リスト

納品書

ファイル

製品
現場で選択
作業票

現場で選択

現
物
目
視

ファイル

作業票
実績

作業票

しかし、加工現場は油汚れや切粉などが飛散している環境

出荷

現
物
目
視

該
当
品
を
線
で
消
す

またバーコードを読み取るスキャナも光学式やレーザー光式など種類が多く、その特徴や長所短所もさまざまである。

約１週間使用
該
当
品
を
線
で
消
す

実績

生
産
部
門

図３に代表的なバーコード、図４主なバーコードスキャナを示す。バーコードには数十種類のコード体系があり、

未納リスト
印刷

出荷
荷
出

生
産
管
理
部
門

納品入力

であり、必然的に汚れなどを考慮する必要がある。この点からバーコードを選択すると、印刷精度があまり要求されない（高い読み取り精度が必要とされない）
Codabar(NW‑7)、

製品
Ｊ
ＪＡ
ＡＮ
Ｎ（
（ Japan A rticle N umber ）図２•最も一般的で有名•４種の太さのバー/スペース•１文字が２バー２スペースと短い•桁数制限（１３又は８桁のみ）

現在の進捗管理方法

Codabar （（ NW
NW--7 ／ N arrow Wide -7））（３）現行の生産管理システムの問題•印刷精度がラフでも可能•桁数制限なし•太さは２種のバー/スペース•１文字に４バー３スペース

現在運用中の生産管理システムは、OS の Windows95 対応や 2000 年問題の対策として、Ｋ社が独自に開発したも伝票の取扱い方や印刷品質があまり要求されない

Code３
Code
３９

を行わないまま開発したため、実際の生産管理には不都合•アルファベット表示も可能•２種の太さのバー/スペース•１文字に５バー４スペース•工業用では一般的な点や非効率的な面が多く、将来に渡り生産管理システム

Ｉ Ｔ Ｆ （ IInterleaved
nterleaved Two
wo of Five））

として使用するには多くの問題点をかかえたままのシステ•独特の表現構成で情報密度が高い•２文字に５バー５スペースのである。しかし、システム開発担当者が生産の現状分析

ムとなっている。以下にその問題を示す。

図３

表示するスペースが取れるならアルファベットが使えて細かい分類表示可能

代表的なバーコードの種類と特徴

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）
分納データテーブルペンスキャナ

タッチスキャナ

長所
最も安価、小型
短所
読取り精度低い操作に慣れが必要

長所
安価
読取り精度高い
短所
読取り幅が制限

ハンドレーザースキャナ
長所
読取り幅制限無し
遠距離読取り可能
２次元コード読取り可
短所
高価

1,000回／秒のスキャン
ベルトコンベア等に設置据置きスキャナ
ＰＯＳ用スーパーのレジ等に設置

ハンディターミナル
長所
データ確認可能
コードレス
短所
読取り幅が制限
高価
操作教育が必要

図４

高速スキャナＣＣＤスキャナ
遠距離の読取り精度が高い

集計計算結果テーブル
これらのなかから、現システムにおいて重複や不必要項目、参照先の不整合などを整理し、再分類、再構築する。
（３）システム開発への取り組み必要事項
現システムも自社開発であるが、前回の反省を踏まえた自社開発とする。また、システムの規模は中規模で比較的構築の容易なクライアント・サーバー型とする。Accessによるクライアント／サーバーシステムで以下の問題が判明しているが、これらについて調査・実験した結果、Ｋ社規模での使用については問題がないことが判明した。

スキャナの種類・１テーブルあたり４万件・応答速度が遅い

または工業用に普及している Code39 のどちらかを利用す・不十分なセキュリティるのが妥当と判断される。また、スキャナは設置台数も多いことや手軽さを考慮し、安価で使い勝手もよいタッチス
キャナが加工現場での使用に適しているといえる。

４まとめ

現状の生産管理についての問題を、従業者の視点から調査し、生産管理上の問題、生産管理業務の効率化、システ

３−３

システム開発（１）現行の生産管理システムの置き換えの検討
バーコードシステムを取り入れた生産管理を行うため、現在の生産管理システムの改良を検討した。しかし、前述

ム開発についてまとめた。この結果、生産管理上の大きな問題として、次のことがわかった。
①明確な生産指示（計画）が存在せず、進捗管理（実績）も不十分なまま、曖昧な処理が行われている。

のようにシステムプログラムについての資料がないことか②現行の生産管理システムは、システム設計時の機能検討

ら、バーコード印刷を組み込むことを断念した。また、デが不十分であったため、今日では利用することが業務効ータベースの管理基準も不明確であるため、データベース

率化の障害となっている。

を操作した際の現システムの正常動作が保証されないため、

また、これらの問題を解決する方法として生産管理業務

現システムの主な機能である受注出荷管理システムを新しの効率化、システム開発として以下の２点を検討した。

く開発し、現システムと置き換えることとした。このシス①生産管理へのバーコードの導入

テムの置き換えについては、開発、運用の手軽さとバーコ取扱いが簡単で、現場で抵抗なく使用できる。これにードの使用、そして第三者がプログラム内容を見た場合により、集計作業が正確・迅速に処理でき、リアルタイ

理解できることを考慮し、Microsoft Access を利用してムな進捗管理や実績管理が可能となる。

自社開発を行うこととした。
（２）現行のデータベースの置き換えの検討②生産管理システムの新規作成
現システムでは事務手作業が増加する傾向にある。し現行の生産管理システムのデータベースは Microsoft

たがって、今後のシステム拡張（バーコード処理、日Access が使用されており、その主な構成内容は以下のと

程計画処理など）を行うため、新たな生産管理システ

おりである。

ムを自社開発する。

○マスター類○データ類

部品マスターテーブル

新たなシステムを開発し、移行するための事前調査は今

客先マスターテーブル

回で概ね完了した。今後、これらの調査・分析した結果を

工程マスターテーブル

もとに生産管理システムの開発作業を進める予定である。

材料市販寸法マスターテーブル

なお、本研究は平成 11 年度技術パイオニア養成事業にて受注データ実施したものである。

材料必要量計算データテーブル
受注出荷データテーブル
工程データテーブル文献1)若槻，行方：岩手工技セ研報，6，117（1999）

３次元人体形状スキャナーの開発［技術報告］

３次元人体形状スキャナーの開発＊
長谷川辰雄＊＊，中村 吉信＊＊＊，上野山火 英子＊＊＊

育子＊＊＊（株）でんは靴製造業へ事業展開を計画していることから、様々な観点で靴業界の現状を調査した。市販されている靴は大量生産により低価格で供給されている．しかし、足に合わない理由で返品や多量在庫などの課題を抱えている。これを解決するためには、オーダーメイド靴を低価格・短納期で可能とする必要がある．従来のオーダーメイド靴は、足サイズの測定から木型の作成、デザインまでを職人が手作りで行っているためにコストや制作時間を要している。本研究では、手作業で行われていた足サイズの計測を自動化し、計測データを３次元ＣＡＤへ自動転送することで制作
時間の短縮を目指した。足サイズの計測は、従来の３次元形状の測定方法とは異なる独自の３次元形状測定機として開発した。
キーワード：人体形状，スキャナー，オーダーメイド

Development of 3D Scanner for Measurement of Human Body
HASEGAWA Tatsuo, NAKAMURA Yoshinobu, UWANO Ikuko
and YAMABI EikoThe DEN Co. has planned the shoes business development to the manufacturing industry.
We investigated present state of the shoes industry from various viewpoints. As the result of
these investigations, there are problems of high return rate and large stock because of not being
suitable for individual foot. As a method for solving this problem, we proposed the system which
automated the measurement which the craftsman does in the manual operation. It is important
to measure the shape of the foot in order to make the suitable individual shoes. In this reports, we
described the development of the original three-dimensional shape measurement machine for thefoot.
key words: human body, scanner, housemaid
１ 緒言
現在、人体の３次元計測、非接触法が多く用いられており、その中でもレーザー光による光切断法が一般的である。人体計測で問題となるのが計測時間であり、１０秒という短時間でも人間が静止し続けることは困難であり、静止物体に比べて測定結果の誤差が大きくなる傾向がある。また、市販されている３次元計測器は非常に高価であり、維持費も高額である。そこで、従来よりも手軽で低価格の３次元計測器の開発を行った。メッシュ状の靴下を
市販の低価格デジタルカメラで撮影し、得られた画像を解析するためのソフトウェアを開発した。メッシュを採用した理由は３次元計測する場合の指標点とすることにより、ソフトウェア開発が容易になるためである。足の３次元計測データはネットワークによって自動的にデータベースへ保管され、ＣＡＤによってその場で木型のデザインをすることが可能となる。現在、職人が手作業で行っている各工程に対して、本システムは効率よく時間短縮を実現できる。
本研究では、短時間に計測可能な測定機の開発と、３次元幾何形状を自動生成するプログラムの開発を行った。
＊技術パイオニア養成事業＊＊電子機械部
＊＊＊（株）でん２

開発方法
２−１ 靴や足に関するデータ収集
履き心地のよい靴や、疲れにくい靴を作るために靴の形や材料が人体に与える影響などを調査した。この調査にはインターネットを活用し、足の病気や形状、靴に関する情報を収集した。また、実際に靴作りの現場視察や靴業界の抱える問題などを調査した。図１は、靴工場で革を固

図１

革の固定

岩手県工業技術センター報告

第７号（２０００）

定している様子である。革靴制作の工程は、木型の作成か
ら革の切断、靴底固定、靴の裁縫など多数の工程を経る。
その各工程には機械が使われるているが、職人の技術で機械を使いこなしており自動化は行われていない。その理由は、各工程の作業が複雑であるからである。図２は、靴底の固定を示し、図３は革の裁縫を示す。どちらも非常

図４

図２

靴底の固定

３次元形状測定器イメージ図

２−３ ３次元形状解析プログラム開発
３次元形状測定器で測定したデータを解析し、３次元データとして出力できるプログラムの開発を行った。解析方法は、メッシュ状の靴下を履き、３次元形状測定器で撮影し、その画像データをプログラムにより解析した。また、計測のポイントとなる部分には、予めマーカー（シール）を付けた。解析方法は、三角測量で算出する方式を取り入れ、３次元データとしては、ＤＸＦ形式で出力できるように機能設計を行った。このシステムは、市販のデジタ
ルカメラを用意し、撮影したデータをパソコンに取りこ
んで画像処理計算を行うシステムとした。また、プログラ
ムは、Visual Basic 6.0およびVisual C++1)2)3)4)5) で作成した。図５に計算アルゴリズムを示す

取り込んだ画像を２値化する

メッシュの中心点を求める
図３

革の裁縫

中心点を左右で一致させるに複雑な工程となっている。
２−２ ３次元形状測定機の開発
３次元形状測定器の開発では、測定方法の検討を行い、低コストで瞬時に測定できるカメラを利用した測定機の開発を進めることにした。３次元座標を得るために、複数
画像から三角測量の原理で計算でする手法を採用した。
この理由は、最もシンプルに３次元座標を求めることができるからである。開発当初、複数画像を求めるために、カメラ台自体を回転する方法で設計をしたが、一般消費者向けデジタルカメラの低価格さと、画素数が多い点に着目して、４台のカメラを固定して画像を撮影する設計とした。
４台のカメラからの画像をパソコンへ取り込むために、最大６画像取り込み可能なビデオキャプチャボード（フォトロン社製）を利用した。図４に４台のデジタルカ
メラによる３次元形状測定器のイメージ図を示す。

その点を基に三角測量計算する
図５

計算アルゴリズム３ 開発結果３−１ 靴や足に関するデータ収集
自分の足に合わない靴を履き続けることで、足の病気
や冷え性・腰痛・偏頭痛に影響を及ぼしていることがわかった。このことから、個人の足にフィットするオーダ
ーメイドの靴製造が必要であり、安価で製造スピードの速いシステム化が重要であると確信した。靴や足に関するデータを収集し、オーダーメイドの様々な技術を身につけるために、革の切断や、裁縫を行った。図６はカッ３次元人体形状スキャナーの開発
タープロッターを使った革の切断を示し、図７は切断した革靴のパーツを示している。図８は革靴のパーツを裁縫している様子である。

図９

図６

カッタープロッタによる切断

図７

革靴のパーツ３次元形状測定器

きる。撮影に関するプログラム開発を Visual C++ とVisual basic で行った。キャプチャーカードで準備されているプログラム機能は、Visual C++ と Visual Basic
で多少異なっており、実行速度も Visual C++ の方が高速であったため、時間を要するビデオ信号の切り替え、シャッター、画像保存の機能を Visual C++ で開発し、ユーザーインターフェイス（GUI）を Visual Basic で行った。しかし、Visual C++ を使っても１画像の保存に５秒ほど要するため、全体で２０秒の画像取り込み時間となり、今後高速化を検討しなければならない。
３−３ ３次元形状解析プログラム開発
図１０にカメラで取り込んだ画像を示す。メッシュの靴下と計算の基準となるマーカーを貼っている。現段階の３次元形状解析プログラムは、開発途中であるが、試験的に撮影しプログラムで解析した結果、実寸値（被写体のｘ、ｙ、ｚ）とほぼ同じ値を示した。しかし、これは、得られた画像データの一部の解析結果であり、３次元データ（ＤＸＦ）への変換は、まだプログラム中である。また、カメラの解像度により、解析結果に多少の誤差が見られた。
４ 考察
測定機の実用化に向けては、カメラの同時制御や、撮影した画像データの自動転送化など、まだ多くの課題が残されている。また、カメラの解像度により結果に差が生じ

図８

靴の裁縫

３−２ ３次元形状測定器
図９に開発した３次元形状測定器を示す。円形の中心に足を置くように設計し、デジタルスチルカメラ４台を９０度間隔に設定した。デジタルスチルカメラの画像はビデオキャプチャカードでパソコンへ取り込む。採用したデジタルスチルカメラは、ビデオ画像を出力することができるため、これをキャプチャーカードへの入力とした。撮影はデジタルスチルカメラのシャッターではなく、キャプチャカードの撮影機能を使うことで、カメラ４台の連続撮影を可能とした。採用したキャプチャー
カードはビデオ信号（チャンネル）の切り替えやシャッ
ター、ビットマップ画像での保存がプログラムで実行で

図１０

カメラの取り込み画像（実行結果）

岩手県工業技術センター報告
ることから、安価にするためにも低解像度で品質が一定のデータが常に得られる必要もある。３次元形状計測器の試作を行ったが、これを製品化した場合のイメージデ
ザインを行った。座って足の計測ができるように工夫されている。これを図１１に示す。３次元形状計測器は自動計測を目的として試作したが、スケーラーによる手作業の計測を簡単に行える装置を試作した。これによって、実測値を測ることができる。図１２は足の長さをワンタッチで計測できるスケーラ、図１３はハイヒールに対応してかかとの高さがある場合の計測器である。図１４は、足第７号（２０００）

慮するために必要である。デザインと機能性の両方を満たす設計は非常に重要なことである。図１５は、足底の計測器からの計測データを取り込んで３次元形状解析を行っている画像であり、図１６は側面の３次元データ元に木型のデザインを行っている画面である。

図１６
５
図１１

図１２

製品のイメージ図

スケーラに
よる計測器

図１４

図１３

ハイヒール
用計測器

論

今後の展開としては、靴業界でこの様な測定機が利用される場合に、計測データのデータベース化（顧客情報の管理データベースなど）を進める必要がある。特に今後は電子商取引による販売流通形態が進展すると予想され、インターネットによる販売システムは、データベース連
携が作業効率を左右する。図１７はデータベース連携シ
ステムの検討図である。また、医療の現場での利用の場
合、測定機の持ち運びが便利なように小型化することや、各業界や機関との連携を図っていく必要がある。

足底の計測器裏を撮影するための計測器である。鏡を４５度の角度で設置することで、カメラを水平方向に設定し、足底の画像
データを取得することができる。足底を計測することは、
心地よい靴・疲れにくい靴を作成するためには重要なデータと考える。足計測に関して、側面計測はデザインを行うために必要であり、足底計測は足に及ぼす影響を考

図１５

結

木型の設計

足底の計測

図１７

データベース連携システム

文献1) 桜田幸嗣 , 田口景介:Visual C++5.0 プログラミング
入門 , アスキー , 1998
2) 横井与次郎:Visual C++5.0 パワープログラミング ,ソフトバンク ,1996
3) David J.kruglinski:Inside VisualC++ Version5,
アスキー ,1998
4) 林晴比古:新 Visual C++ 5.0 入門 , ソフトバンク ,19985) 石塚圭樹 , 横手靖彦:オブジェクト指向プログラミ
ング , アスキー ,1993

［技術報告］漆器木地へのＣＡＤ利用 *（第２報）
有賀

康弘 **、高橋 民雄 **、浪崎 安治 **

本県の木材加工産業が高品質な製品開発、製造を行うために必要な技術について検討した。県内で生産されている自由曲面を含む伝統的な漆器木地を例にとりあげ、
その形状を３次元ＣＡＤデータに置き換えることで、木地師が作り上げる伝統的な形状をＮＣルータの自動加工によって複製した。
キーワード：木材、ＣＡＤ、漆器、ＮＣ

Practical Use of 3D CAD to Wood Processing Product (II)ARUGA Yasuhiro, TAKAHASHI Tamio and NAMIZAKI Yasuji
We examined the technology necessary for making high quality products in the wood processing industry of
Iwate Prefecture. We took as a case study the manufacture of a local traditional lacquer ware with freeform curvature . Product design was carried out by 3D CAD and assessed for assembly. We were able to make a reproductionof traditional form with the 3D CAD data and NC router.
key words : wood, CAD, NC, lacquer ware

１

緒

言

木製品の製作において手作業による場合、製品図面が軽視されがちであった。正確な寸法や形がわからなくても製作者の経験によって補い、だいたい正確な製品を作ることができた。これには製作者の熟練が重要である。
小木工品、工芸品にこの傾向がよくみられるが、製作者の違いによる品質格差は大きくなってしまう。製品の形
状をＣＡＤやコンピュータデザインなどの客観的なデー
タに置き換えることで、これまで製品図面がなかった伝統的な形も将来にわたって継承でき、製作に必要な情報の伝達、保存が可能となる。さらにＮＣ加工機を利用すれば正確で高品質な製品の加工も可能である。
1)

前報 では県北地方（安代町、浄法寺町）
で生産されているヒアゲあるいは片口（かたくち）と呼ばれる漆器を例にとりあげ、その製品設計を３次元ＣＡＤによって行うこと

図1

ヒアゲ外観

を試みた。本報では引き続き作成したＣＡＤデータに改良を加えるとともにヒアゲ木地の口部分を自動加工するの後の部分的な変更には柔軟に対応できることから、ヒための治工具の設計を行い、伝統的な製品の形状をＮＣ

アゲ木地の口部分の本体への接合が的確に行えるようなルータを用いて実際に製作することについて検討した。

仕口をＣＡＤデータに追加し試作用データとした。また、加工に必要となる加工物の吸着ジグも同じＣＡＤ

２

実験方法

ＣＡＤによる製品設計データは一度作成されれば、そ＊県内木製品の高品質化に関する研究（第２報）＊＊木工特産部

データをもとに設計し、ＮＣルータによって製作した。
設計にはできるだけ一般的な機器を使用し、小規模な

岩手県工業技術センター研究報告
木製品製造現場でも導入しやすいことに留意した前報同1)第７号 （２０００）が完成するが、その接合部が単純な突きつけやイモづけ様の機器 に加えて、廉価な３次元モデリングソフトを使では接着面積が不足する。木地製作者は口の本体取り付用した（表１）。自動加工による試作には平安コーポレー

け部分を肩付きとして本体に嵌入するようにしているション製ＮＣルータ（ＮＣ―151ＭＣ―1508）
を使用した。

が、その加工はクリ小刀を使った手作業であるために正試作に用いた材料は、厚さ15mmのＭＤＦを接着積層して所

確な嵌合は得難い。同様の仕口をＮＣルータで加工する

定の大きさのブロック材としたものを使用した。

ようにＣＡＤデータに本体への嵌入部分を追加設計した。試作のためのヒアゲ口部分の３次元ＣＡＤ画像と外表１１

設計機器構成３次元ＣＡＤ／ＣＡＭソフト
NCM System社 HEIAN-QuickSurf 2.03 j

２

３次元ＮＵＲＢＳモデリングソフト
TLM社 (Robert Mcneel & Associates) Rhinoceros 1.1

観を図２、図３に示す。
加工物のＮＣルータ定盤への位置決め固定はジグを使った吸着固定式とした。これは、加工物の脱着が短時間で行える、締め金具を使わないので加工物に傷をつけない、などの利点がありＮＣルータでは一般的な方式となっているものである。ジグの設計に際しては、木地の３３─１

実験結果および考察

加工手順をあらかじめ決定しておかなければならない。

口部分の設計とジグ設計試作する製品の形状から内側、外側を材料の位置を変え

ヒアゲ木地の口部分は本体に接着固定されて漆器木地

ずに一工程で加工することは困難であり、それぞれの加工が必要となる。どちらを先に加工するかによってそれぞれのジグ設計が異なってくる。また、加工を正確かつ安全に行うためには、加工物の形状に忠実に合わせた曲面を持ち、できるだけ広い吸着面積を得られるようなジグを作製して定盤に確実な吸着固定が行えるようにする

図２

ＣＡＤ画面

図３ 口部分外観図（単位：mm）

図４

加工手順

漆器木地へのＣＡＤ利用（第２報）
ことが必要である。そこで図４に示したように２つの加工手順を想定し、試作のための加工工程とジグの設計を検討した。図４中の１と２の工程で、それぞれのジグによる被削材の吸着面積をＣＡＤデータから比較すると、２の外側加工用ジグは１の内側加工用ジグの約70％の面積であることがわかった。このことからＮＣルータでの加工は図４中の１のような順番で行い、それに適するよ
うに内側加工用ジグを設計した。
ジグ設計にはヒアゲ口部分の３次元ＣＡＤの曲面デー
タをそのまま利用する。これは、３次元ＣＡＤを製品設

写真１

ジグ （左

ジグ荒加工状況、右ジグ外観）計に導入することの大きなメリットの一つで、複雑な曲面を持ったさまざまな木製品においても製品のＣＡＤ

ヒアゲ口部分の加工工程を表３に示した。加工条件はデータから最適なジグを短時間で設計して、効率的な加外側加工、内側加工それぞれについてジグ加工の場合（表

工方法をシュミレーションすることが可能である。図５２）と同様にして各ＮＣプログラムを作成した。加工は、にジグの３次元ＣＡＤ画面を示した。

はじめの加工物セットと外側加工から内側加工へ移るときのジグ交換の時だけが人の手作業となり、他は自動加工となる。写真２、写真３に加工状況を、写真４に加工の終了したヒアゲ口部分を示した。
表３

ヒアゲ口部分加工工程

１

加工物セット（手動）２

外側加工（自動）（1） 工具交換（2） 荒加工（3） 工具交換（4） 仕上げ加工

図５
３─２

ジグＣＡＤ画面

ＮＣルータ加工３

ジグ交換（手動）

４

内側加工（自動）（1） 工具交換（2） 荒加工（3） 工具交換

はじめにジグを製作した。加工条件を表２のようにし（4） 仕上げ加工てＮＣプログラムを作成した。写真１にジグの荒加工状

５

況と仕上がり外観を示した。仕上がったジグには吸着用（1） 工具交換の孔とエア漏れ防止シールを施した。加工物はこのジグ（2） 加工を介して定盤に吸着固定される。

６

表２

本体取付け部分加工

終了

ジグ加工条件

荒加工
使用刃物

ストレートルータビット
スパイラル３枚刃 外径12mm

刃物回転数 15,000 rpm/min
送り速度500mm/min

仕上げ加工
使用刃物

ボールエンドルータビット
２枚刃 外径12mm

刃物回転数 15,000 rpm/min
送り速度500mm/min

スカロップハイト設定 0.001 mm
各工具は自動交換とする

写真２

外側加工状況

岩手県工業技術センター研究報告第７号 （２０００）ばならない。
完成したヒアゲ口部分（写真４）と、あらかじめ用意した本体を組み立ててヒアゲ木地を完成した
（写真５）
。本体の
形状は単純な回転体であるので、ＮＣルータで加工するよりも汎用の木工旋盤あるいは倣い木工旋盤で加工した方が効率がよい。旋盤加工に必要な倣い型、挽き型はヒ
アゲ本体断面のＣＡＤデータから作製できる。
４

結語

自由曲面を含む伝統的な漆器木地であるヒアゲについて、３次元ＣＡＤデータからＮＣルータを用いた実際の製作を検討した結果、つぎのことを確認した。
1） 熟練製作者の作り上げた従来の漆器木地と遜色の写真３ジグを使った内側荒加工状況ない木地を製作できる。
2） ＣＡＤによる製品データは一度作成されれば、その後の形状変更から加工まで柔軟に対応することが可能である。また、治工具の設計もそれにあわせて正確に行うことができ、より効率的な加工が可能となる。
3） 従来の手作業に比べて、実際に加工するまでのジグの設計製作などの段取りに工程が多くなる。言い換えれば、ＮＣルータを用いて自動加工をしようとするとき、製品図面に基づいた加工計画がより重要である。
4） 加工全体を考えた場合、製品の仕上がりや精度は
ＮＣ加工のほうがはるかに優れ、均一な品質を保つことができる。

写真４

加工の終了したヒアゲ口部分

5） 製品の加工をすべてＮＣ加工機で行うことが効率の良い方法とは限らない。加工物の形状をよく観察し、最も効率の良い加工方法を選択し決定しなければならない。

以上のヒアゲ口部分の加工に要する時間はおよそ１時間程度であった。これは、熟練製作者の加工時間よりや文や短時間である。今回の実験では、ＣＡＤデータからの献加工に主眼をおき確実な加工を行うために切削送り速度1)

有賀康弘、他：岩手工技セ研報,６,137（1999）

を低速としているが、実際にはトチやカツラ等使われる

2)

有賀康弘、他：岩手工技セ研報,４,157（1997）3)

有賀康弘、他：岩手工技セ研報,２,31（1995）

材料に応じた最適な切削加工条件によって加工しなけれ

4) 平安コーポレーション：HEIAN-QuickSerf取扱説明書（1994）
5) データクラフト社：Rhinocerosユーザーガイド（1998）
6)

日本建材新聞社：ＮＣ木工機械のためのプログラ

ミング（1992）
7)成田壽一郎：木材工芸用語辞典（増補版）,理工学社（1988）

写真５

ヒアゲ木地の完成

［技術報告］織物およびニットの安定化挙動について ＊大和 進 、久慈
＊＊

省一郎

＊＊

本報告では平成１０年度に導入したスポンジングマシンの性能試験を兼ねて織物及びニット生地の加熱及び蒸気付与による伸縮挙動について調べた。その結果、次のことがわかった。
①試験に使用した生地はいずれも収縮を示すが、その挙動は素材によって異なる②生地のたて方向
とよこ方向の収縮挙動を比較した場合、よこ方向の変化が大きい③加熱温度140℃〜160℃の高温時における温度と蒸気が生地に与える影響を比較すると、加熱温度が生地に与える影響の方が大きい。
④しかし、加熱温度が120℃のように低い場合は生地に対する蒸気の影響が大きく作用する⑤蒸気レベルの５と７では、生地に与える影響にほとんど差がない⑥加熱温度の影響では１４０℃を分岐点としてそれまでと逆の変化をする試料も見られることから、１４０℃近辺での挙動に留意する必要がある。
キーワード：スポンジングマシン、安定化、収縮挙動

Study on Stablizing Behavior of Textile Fabric and Knitting Fabric
YAMATO Susumu and KUJIShoichiro
We studied the influence of the txtile fabric and the knitting fabric on heating andsteam of the sponging machine.The result is as follows. ① The behavior is different on thekind of the cloth. ② The change of the side of theclose is larger than vertical change. ③ T
heeffect of the high temperature(140 ℃〜160 ℃) is larger than the steam. ④ At the lowtemperature(120 ℃), the effect of the cloth by the steam is large. ⑤In five and seven bysteam level, the cloth by the effect given to the cloth has few differences.

⑥T
he heating

temperatureneedstopayattentiontobehavioratthelevelof140 ℃.
key words : s p o n g i n g m a c h i n e , s t a b i l i z a t i o n , s h r i n k i n g b e h a v i o r ,

１

緒

言

一般的に、織物はたて方向張力を加えられながら製造

さらに近年、ポリエステルを主体としたいわゆる新合

され、幅出し乾燥工程において初めてよこ方向張力が加繊を始め、寸法変化の大きな素材が増加しており、縫製えられる。また製造後の織物はロール上に巻かれること

工程中、あるいは製品完成後に寸法変化をおこし、型崩により再度たて方向張力が加えられる。これらの残留応れをおこす場合や、部分的な寸法変化によりパッカリン

力が徐々に開放される過程において、織物はたて方向あグ状の不良を呈する場合もある。このため工場内不良率

るいはよこ方向に寸法の変化をきたす。天然繊維の中でが増加し、手直しのための新らたな労力を必要とするな

も特に毛織物や木綿などはこのような応力開放による変ど縫製業界の大きな問題となっている。

化のほかに、アイロンやプレスによる熱収縮をおこすことは広く知られている。

この問題に対処するため、当センターでは平成１０年にスポンジングマシンを導入し業界に開放している。

従来、このように大きな寸法変化をおこす素材につい本研究は、導入したスポンジングマシンの性能及び素ては「放反」などにより対処してきたが、短納期が通常材に適合したスポンジング条件の把握を目的として実施となった今日では実施する時間的余裕が無くなっている

し幾分かの所見を得たので報告する。

のが現状である。
＊

繊維製品の形態安定化と機能性向上に関する研究＊＊木工特産部

岩手県工業技術センター研究報告２
２−１

第７号（２０００）

図１に蒸気レベルと供試材の含水率との関係を示す。

実験方法

試料３（織物、ナイロン 100%）、試料４（ニット、装置および試験機器

スポンジングマシン：㈱アパレルマシンセンター（現：羊毛 100%）試料５（織物、羊毛 70%、レーヨン 30%）㈱川上製作所）の AMS-1800S を

試料６（織物、アクリル 100%）の含水率は蒸気レベル使用した。

の増加と直線的に比例している。その他試料の含水率は

試

験

器

：厚さ及び圧縮弾性率の測定は、前田式圧縮弾性試験器を使用した。

２−２は増加するが直線的でなく、ほぼ吸水能力の限界に達し
ている。

実験方法

８点の織物及びニットを供試材とし、スポンジング条
件を変化させ、収縮率の試験片は JIS L1018 a 法により３枚作成しその平均値を算出した。厚さ及び圧縮弾性率
は、JIS Ｌ 1006

5.1 により厚さを、7.21 により圧縮弾

含
水 2
分
量 1.5
％ 1

した。また、本実験に使用した供試材の組成を表１に示

0.5︶

instruments 社（米国）製非接触型温湿度計により測定
す。

試料１
試料２
試料３
試料４
試料５
試料６
試料７
試料８

2.5

︵

性 率 を 求 め た 。 蒸 気 温 度 に つ い て は HANNA

3

0

試料 No
１
２
３
４
５
６
７
８

3

表１

供試材の組成

形 態
ニット
織 物
織 物
ニット
織 物
織 物
織 物
織 物

組
成
ナイロン１００％
羊毛 75%ビニロン 25%（縦緯）ナイロン 100%（縦緯）
羊毛 100%
羊毛７０％ レーヨン３０％
アクリル１００％
ビニロン１００％
ポリエステル１００％

図１

5
蒸気レベル

7

蒸気レベルと供試材の含水率の関係

３−２ 乾 熱 温 度 と 厚 さ 変 化 率 の 関 係
図２に乾熱温度と厚さ変化率の関係を示す。これより、素材や組織構成により厚さ変化率が大きく異なり、次の３種に大別される。乾熱温度の上昇に比例して厚さが増

２−３

安定化処理

加する試料３（織物、ナイロン 100%）、試料５（織物、ベルトコンベアの速度を一定にし、乾熱温度と蒸気量

羊毛 70%、レーヨン 30%）、試料７（織物、ビニロンを変化させた。ただし蒸気量は測定できなかったことか

100%）。乾熱温度 120 ℃で厚さが減少し、その後 140ら、便宜上スポンジングマシンの蒸気量目盛りを目安と℃から 160 ℃にかけて直線的に厚さが増加する試料２した。本実験に使用したスポンジングマシンの蒸気量目（織物、羊毛 75%、ビニロン 25%）、試料２と同様に盛りは０〜７である。また本機はバイブレーター部、加乾熱温度 120 ℃で厚さは減少するものの乾熱温度 140 ℃

湿部、加熱部、バキューム部に大別される。加湿は蒸気で厚さが増加し、その後の乾熱温度 160 ℃ではほとんを使用するため、加湿と加熱が同時に行われる。このたど厚さの変化が見られない試料１（ニット、ナイロン

め本報告では加湿を蒸気、加熱を乾熱と表現する。加湿100%）、試料４（ニット、羊毛 100%）、試料６（織物、時の蒸気温度を表２に、処理条件を表３に示す。

アクリル 100%）試料７（ビニロン 100%）。

表２

蒸気レベルと温度の関係

14

試料１
試料２
試料３
試料４
試料５
試料６
試料７
試料８

12

蒸気レベル

３

５

７

温度（℃）

７５

９１

９７

10
厚
さ 8
変
化 6
率
4

スポンジング処理条件

項

目

処

速

度

４．２ｍ／分0

量０、３、５、７（レベル）-2

度

１２０、１６０、１８０℃

-4

気

温

バキューム

３
３−１

条

件

全ての試験に使用

結果及び考察蒸気レベルと供試材の含水率の関係

％ 2
︶

蒸

理

︵

表３

処理前

120℃

１４０℃

１６０℃

乾熱温度

図２

乾熱温度と厚さ変化率の関係

これらの変化は使用した試料の組織構成と使用素材か
ら以下のように推測できる。

織物及びニットの安定化挙動について
表４

使用素材の耐熱性能

4
3.5

能

試料１
試料２
試料３
試料４
試料５
試料６
試料７
試料８

3

収
縮 2.5
率
2
％ 1.5
︶

耐 熱 性
176 ℃で分解開始。
150 ℃で強度喪失。
軟化点 180 〜 230 ℃。
軟化点 220 〜 230 ℃。
軟化点 230 ℃。

︵

素 材 名
羊毛
レーヨン
ナイロン
ビニロン
アクリル

1

ニットは織物と比較し安定性が悪い。比較的低い 120 ℃
での一時的な厚さ減少は、組織内の残留応力の開放で生

0.5
0
3

地が伸び、その結果厚さが減少したか、化学繊維の場合、

図４

5
蒸気レベル

7

蒸気量とたて方向収縮率の関係

素材の耐熱性能から一時的に素材が伸びたことによるものと考えられる。また 140 ℃、160 ℃において厚さが増加している生地については生地の組織よりも素材の熱収縮挙動が大きく影響しているものと考えられる。乾熱温度 140 ℃〜 160 ℃の値がほとんど変わらないものに化学繊維としてナイロン、アクリル、ビニロンが使用されている。表４に各素材の耐熱性能を示したが、 160 ℃はナイロンの軟化点にほぼ近い状態であり、軟化点に達す

１（ニット、ナイロン 100%）、試料３（織物ナイロン100%）、

試料５（織物、羊毛 70%、レーヨン 30%）、

試料７（織物、ビニロン 100%）。レベル５でもっとも小さい収縮率を示す試料４（ニット、羊毛 100%）、試料６（織物、アクリル 100%）の３種に大別される。
試料１と試料３はナイロン 100%素材であり収縮挙動のパターンも似かよっているが、収縮率は試料１が大きる前の素材の熱収縮が大きな影響を与えているものと推な値を示している。これは伸縮しやすいニットと伸縮し測する。

にくい織物との構成上の違いが現れたものと推測される。

３−３

乾熱温度と圧縮弾性率の関係

また、羊毛素材の熱収縮については古くから知られてい図３に乾熱温度と圧縮弾性率の関係を示す。これから、ほとんどの試料の圧縮弾性率に大きな変化はなくほぼ横這い状態であり約 85% 〜 97%の範囲にあるが、試料７（織物、ビニロン 100%）は乾熱温度 140 ℃において大きく減少している。

るが、試料４（ニット、羊毛 100%）はレベル３と５の間で一時伸びの挙動をするがレベル５と７の間では急激に収縮している。表２に示したようにレベル３、５、７の温度はそれぞれ 75 ℃、91 ℃、97 ℃であり、いずれも高温ではあるが、レベル３と５の温度差が 16 ℃であ

120

試料１
試料２
試料３
試料４
試料５
試料６
試料７
試料８

100

︵

圧
縮 80
弾
性
率 60

るのに対し、レベル５と７の温度差は６℃と小さい。レ
ベル５と７における急激な収縮率変化から、この現象は吸湿による影響を大きく受けていることが推察できる。
３−４−２

蒸気量とよこ方向収縮率の関係

図５に蒸気量とよこ方向の収縮率との関係を示す。この収縮挙動もたて方向と同様に、蒸気量に従って収縮率

︶

％ 40

が増大している試料１（ニット、ナイロン 100%）、試20

料３（織物、ナイロン 100%）、試料５（織物、羊毛70%、 レ ー ヨ ン 30%） 、 試 料 ６ （ 織 物 、 ア ク リ ル

0
処理前

１２０℃

１４０℃

１６０℃

温度

100%）、試料７（織物、ビニロン 100%）。レベル５においてもっとも収縮率が増大する試料２（織物、羊毛

図３

乾熱温度と圧縮弾性率の関係

試料１
試料２
試料３
試料４
試料５
試料６
試料７
試料８

3.5
3

３−４

収縮率

３−４−１

蒸気量とたて方向収縮率の関係

％

1.5

︶

れぞれの収縮率のほか面積収縮率も算出した。

︵

収縮率試験に当たっては、乾熱、蒸気及び乾熱と蒸気を組み合わせた条件で測定し、たて方向、よこ方向そ

収 2.5
縮
率 2

1

0.5
0
3

図４に蒸気量とたて方向収縮率の関係を示す。

5
蒸気レベル

7

これによると、全体としては全ての試料が収縮している。また、収縮率挙動は厚さと同様に、蒸気量の増加と

図５

蒸気量とよこ方向収縮率の関係

共に収縮率も増加の傾向を示す試料２（織物、羊毛
75%ビニロン 25%）および試料８（織物、ポリエステル
100%）。レベル５でもっとも大きな収縮率を示す試料

75%、ビニロン 25%）、試料４（ニット、羊毛 100%）。
レベル３からレベル５にかけて変化がなく、レベル７に

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

おいて急激に収縮率が増大する試料８（ポリエステル

いる。

100%）の３種類に分類できる。

３−４−５

乾熱温度及び蒸気量と面積収縮率の関係

試料４（ニット、羊毛 100%）および試料５（織物、乾熱及び蒸気を同時に与えた場合の面積収縮率を図８

羊毛 70%、レーヨン 30%）はたて方向、よこ方向ともから図 10 に示す。図から、蒸気量の増加により収縮率に大きな収縮挙動を示す。また、試料３（織物、ナイロも増大する傾向がうかがえる。蒸気を使用しないレベル

ン 100%）はよこ方向の収縮率が大きな値を示す。

０位置で各図の収縮率を比較すると、加熱１２０℃でその他の試料については、たて、よこ方向ともほぼ１％

0.5 ％から約２％、加熱温度１４０℃で約１％から 4.6程度の変化にとどまっている。

％、加熱温度１６０℃で 1.6 ％から６％になっており、

３−４−３

乾熱温度とたて方向収縮率の関係

加熱温度の上昇により収縮率が増加していることがわか

乾熱温度とたて収縮率の関係を図６に示す。これによる。また、蒸気を付与したレベル３から７の間でさらにると、温度が高くなるに従って収縮率も増大するもの、伸縮挙動が見られる。供試材によって収縮が増大するも140 ℃でもっとも大きな収縮挙動を示すもの、 140 ℃でのと収縮率の増減を示すものに分かれる。各図を比較す

もっとも小さな収縮挙動を示すものの３種類に大別でき

ると乾熱温度が高くなるに従って収縮率は増大しているる。蒸気量と収縮率変化の関係を比較すると変化量の大ことがわかる。

きな試料が多い。
3.5

1.5

︶

％

1

0.5

︶

︵

収 2.5
縮
率 2

試料 １
試料 ２
試料 ３
試料 ４
試料 ５
試料 ６
試料 ７
試料 ８

︵

試料１
試料２
試料３
試料４
試料５
試料６
試料７
試料８

3

5
4.5
4
収 3.5
縮 3
率
2.5
％ 2
1.5
1
0.5
0
0

3

0
120℃

１４０℃
温度（
℃）

１６０℃

図８

5

蒸気レベル

7

１２０℃における蒸気レベルと収縮率の関係

7

図６

6

乾熱温度 120 ℃と 160 ℃を比較すると、ほとんどの

収5
縮
率4

試料が温度の上昇とともに収縮率も増加の傾向を示してエステル 100%）は減少の傾向を示している。
6

試料１
試料２
試料３
試料４
試料５
試料６
試料７
試料８

︵

5
収
4
縮
率
3

︶

％
2
1
0

120℃

１４０℃
温度（℃）

１６０℃

％

3

︶

いるが、試料４（ニット、羊毛 100%）と試料８（ポリ

試料 １
試料 ２
試料 ３
試料 ４
試料 ５
試料 ６
試料 ７
試料 ８

︵

乾熱温度とたて方向収縮率の関係

2
1
0
0

3

5

蒸気レベル

7

１４０℃における蒸気レベルと収縮率の関係

9
8
収7
縮6
率5
4
％3
2
1
0

試料 １
試料 ２
試料 ３
試料 ４
試料 ５
試料 ６
試料 ７
試料 ８

︵

図９

乾熱温度とよこ方向収縮率の関係
乾熱温度とよこ方向収縮率の関係

図７に乾熱温度とよこ方向の収縮率を示す。これによると試料３（織物ナイロン１００％）、試料４（ニット

︶

図７
３−４−４

0

図１０

3

蒸気レベル

5

7

１６０℃における蒸気レベルと収縮率の関係

羊毛１００％）、試料７（織物ビニロン１００％）はたて方向とは逆の挙動を示しているが試料２（織物羊毛

４

結

言

75 ％、ビニロン 25%）や試料６（織物アクリル１００

主として温度と蒸気加湿による収縮率変化を調べた。

収縮率も増加しているものもある。つまり、挙動の程度

スポンジングマシンにより生地に内在する残留歪みを除差はあるものの、たて方向が伸びの傾向を示すとよこ方

去することが目的であるが、安定しているどうかの判断

向は収縮の挙動を示すものと、たて方向、よこ方向ともは非常に難しい。今回は挙動の概要を把握するために実に収縮する傾向のものとに大別される。また、 120 ℃と験したが、縫製工場等のアイロンやプレス条件などの現160 ℃の２点間で比較すると、温度の上昇により収縮す状から判断すると、温度は 140 ℃近辺について絞り込る傾向にあるが、試料４（ニット、羊毛 1200%）と試んで検討する必要がある。また安定化処理後の生地の経料７（織物、ビニロン 100%）は収縮度合いが減少して時変化についても併せて検討する必要がある。

［技術報告］廃棄貝殻による鋳鉄溶湯からの脱リン
高川

貫仁 、勝負澤＊池

善行 、茨島
＊

明 、
＊

浩之

＊＊

廃棄貝殻による溶融高リン含有鋳鉄からの脱リン効果を、実験室レベルで調べた。その結果、脱リン
反応は１分で起こり、貝殻とFeOの添加により、鋳鉄溶湯中のリン含有量は0.35%から0.14%、0.15%から0.
03%まで減少した。しかし、脱リン促進剤(FeO,CaF2)の添加により、復リン速度は速くなった。
キーワード：脱リン

廃棄貝殻

鉄鋼スクラップのリサイクル

高リン含有鋳鉄

Dephosphorization of Molten Cast Iron by Waste Seashells
TAKAGAWA Takahito, SHOUBUZAWA Yoshiyuki, BARAJIMA Akira
and IKE Hiroyuki
Dephosphorization of moltenhighphosphoruscastironsbywaste seashells is investigated ina laboratory scaletest. As the results, the dephosphorizationalreaction occurs in one minute, andphosphorus content incastironisdecreased from 0.35%to 0.14%, and f r o m 0 . 1 5 % t o 0 . 0 3 % b y t h eaddition of waste shells and FeO. But, the rate of rephosphorization is promoted by additing
accelerants ofdephosphorization(FeO and C a F2) .
k e y w o r d s ： dephosphorization; w a s t e s e a s h e l l s ; r e c y c l i n g o f s t e e l s c r a p ;moltenhighphosphoruscastiron
１

緒

廃棄が問題となっている。

言

近年、省資源・省エネルギー及び環境保全の面から、本技術開発は、本県において廃棄されるカキ殻を用い

鉄スクラップのリサイクル利用が重要問題になっている。

て、鋳鉄溶湯からリンを除去する技術を開発するもので

鉄スクラップをリサイクルする上での問題は、不純物元ある。これにより、省資源・環境保全に寄与するととも素の混入による製品の品質低下である。銑鉄鋳物の製造に、銑鉄鋳物の低コスト化、高品質化を図るものである。

においては、原料の半分以上に鉄スクラップを使用しており、製品に及ぼす鉄スクラップ品位の影響は大きい。
そのため、最近、鋳鉄を対象とした不純物元素の影響や除去技術が提案・報告されている

１）〜４）

。

リンは、鋳鉄、特に球状黒鉛鋳鉄にとって有害元素の２

鋳鉄溶湯中リンと貝殻の反応原理

貝殻の主成分は、炭酸カルシウムであり、炭酸カルシ
ウムと鋳鉄溶湯中リンの反応は、①、②式のように表される。

一つであり、リンの含有量が多い鋳鉄は、基地にステダ

CaCO=CaO+CO
3
2･･････①

イトが晶出し、引け巣欠陥が生じやすくなり、また硬く

4CaO(s)+2P+5O=4CaO･PO(s)2 5･･････②

脆い性質になる。球状黒鉛鋳鉄の製造にあたっては、リン含有量を0.08mass％(以下％と記す)以下に制御する必

３

要がある。

３−１

一方、水産資源が豊富な本県においては、多量の貝殻
＊

金属材料部

＊＊企画情報部

実験方法
脱リン剤

脱リン剤として、カキ殻(12メッシュ以下)、第一酸化岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

湯を5分間攪拌保持した後、試料を吊り上げ水冷した。
水冷した試料を平行に切断し、固体発光分光分析装置により分析を行った。
ここで、反応時間は5分と設定したが、これはH10年度に行った炭酸カルシウムを用いた基礎実験結果より決定した。脱リン反応は1分で起こり20分経過しても復リンはみられなかった(図３)。

４

実験結果および考察

４−１

貝殻＋FeOを用いた実験

図４に、貝殻0.54g〜1.08g＋FeOを添加した場合の、
図１

カキ殻の電子顕微鏡写真(1000倍)

鋳鉄溶湯中リン含有量(以下[%P]と記す)に及ぼすFeO添
加量の影響を示す。初期リン含有量は0.35%とした。こAB

こで貝殻添加量0.54gは、貝殻の成分がすべてCaCOであ3るとした場合、CaOに換算すると0.3g(2%)の量となる。

C

貝殻単独でも多少[%P]は減少するが、FeOの添加により
D
A：Mo線
B：Arガス出口

0.4
CaCO3添加量:0.3g, FeO添加量:0.6g

C：シリコンゴム
E
F
G

D：反応管

H

F：脱リン剤I

G：鋳鉄溶湯H：ルツボ支持台[P], mass%

J

0.3

E：るつぼ

I：熱電対
J：Arガス入口

0.1
1623K, 溶鉄 15g,

C

図２

0.2

0.0

0

5

10
15
時間, min

図３[%P]に及ぼす保持時間の影響

実験装置概略図

鉄(FeO)及びフッ化カルシウム(CaF)を用いた。
2

20

25

(CaCO3 0.3g+FeO 0.6g添加)用いたカキ殻の電子顕微鏡写真を図１に示す。カキ殻は非常にポーラスであり、反応面積(鋳鉄溶湯接触面積)が大きいので、反応効率が良いと推測される。また、ポ0.5

ーラスで砕きやすく、炉径や作業に適した寸法に簡単に

4

FeO添加量，mass%
8
12
16

20

貝殻添加量

粉砕できると考えられる。
３−２

0

0.54g
1.08g

0.4

実験装置および方法
初期のリン含有量

ニット電気抵抗炉である。内径19mm、高さ55mmの黒鉛る
つぼに、高リン鋳鉄(C sat.‑0.15〜0.35%P‑Fe合金)15gを入[P], mass%

実験装置概略図を図２に示す。加熱炉は、縦型シリコ

0.3

0.2

れて溶解した。また、るつぼには、反応管からの出し入れができるようにモリブデン線を取付けた。

0.1
1623K, 5min, 溶鉄 15g,

実験は、反応管内をアルゴン雰囲気とした後、試料を入れたるつぼを所定位置まで降下させた。試料温度が16

0.0
0.0

0.5

図４

[%P]に及ぼすFeO添加量の影響

23Ｋに達し安定した後、反応管上部のシリコンゴムを取り外し、脱リン剤添加用石英ガラス製ランスにより、試料直上に脱リン剤を添加した。添加後、石英管により溶

1.0
1.5
2.0
FeO添加量, g

2.5

3.0

(初期リン含有量0.35%、貝殻0.54〜1.08g＋FeO添加)図廃棄貝殻による鋳鉄溶湯からの脱リン

1000[P]，mass%

FeO添加量，mass%
812

FeO添加量，mass%
16

20

0.5

1623K, 5min, 溶鉄 15g
貝殻添加量：1.08g

0

4

8

12

16

20

1623K, 5min, 溶鉄 15g，貝殻添加量;0.54g

60

0.4

40

初期のリン含有量

20
00.4

初期リン含有量0.30.35mass%
0.15mass%[P], mass%

脱リン率, %

80

4

0.2

0.3

0.2

0.1

CaF2添加量;0.6g(4%)
CaF2無添加

0.1
0.0
0.0

0.0
0.0
0.5

1.0
1.5
2.0
FeO添加量，g

2.5

3.0

図６

図５ [%P]及び脱リン率に及ぼすFeO添加量の影響(初期リン含有量0.15〜0.35%、貝殻1.08g＋FeO添加)

0.5

1.0
1.5
2.0
FeO添加量, g

2.5

3.0

[%P]に及ぼすFeO添加量の影響(貝殻0.54g＋FeO＋CaF2 0〜0.6g添加)
二回に分けて処理剤を添加する必要があることがわかっ

さらに大きく減少する。貝殻添加量0.54gの場合、FeO添た。更なる方法としては、予め不純物の少ないスクラッ

加量の増加に伴い[%P]は減少し、FeO添加量1.8gでは、0.

プ又は銑鉄により鋳鉄溶湯中のリン含有量をある程度希14%まで減少する。しかし、FeO添加量2.4gでは、[%P]は釈し、その後処理するのが更に効果的であることが分

約0.21%までしか減少しない。貝殻添加量1.08gの場合、かった。

[%P]はFeO添加量の増加に伴い、貝殻添加量0.54gの場合

４−２とほぼ同じ程度減少する。FeO添加量2.4gでは、貝殻添

ここでは、初期含有量0.35%の場合において行った。

加量0.54gの場合と異なり、[%P]は0.14%まで減少するが、貝殻0.54g＋FeO＋CaF2 0.6g添加した場合の、[%P]にFeO添加量1.8gのときとほぼ同じ値となる。

貝殻＋FeO＋CaFを用いた実験
2及ぼすFeO添加量の影響を図６示す。また、図中にCaF2

これより、FeO添加量1.8g以下の範囲では、貝殻を0.5

無添加のときの結果も示す。[%P]は、FeO添加量0.9gに4g以上添加しても脱リン効果が上がらないことが分かる。

おいて0.22%まで減少するが、その後FeO添加量の増加に

次に、初期リン含有量0.15%とした場合の、[%P]およ

関係なく[%P]はほぼ一定となる。FeO添加量1.8gでは、C

び脱リン率に及ぼすFeO添加量の影響を図５に示す。貝

aFを添加しない方が[%P]が減少するという結果になっ2

殻添加量は1.08g一定とした。また、図中に初期リン含

た。CaO系のフラックスを用いた鋼からの脱リン・脱硫

有量0.35%のときの結果も示す。初期リン含有量0.15%のの研究においては、CaFはその効果を向上させるといわ2場合も、[%P]はFeO添加量の増加に伴い減少し、FeO添加れている。しかし、今回の実験では、その効果はあまり

量2.4gにおいて0.033％まで減少する。また、[%P]は、にも小さく、添加物の配合によってはその効果を低下さ

初期リン含有量値をy切片として、FeO添加量に対してほせた。

ぼ同じ傾きで減少することが分かる。

以上の実験において、脱リンを促進すると考えられた

脱リン率は、初期リン含有量0.15%の場合、最大約78%

FeO及びCaFを添加又は多く添加すると、脱リン率が減
2と高い脱リン率であり、初期リン含有量0.35%の場合よ少するという結果になったので、ここで、復リンについりも約20％高い。一般的には、初期含有量が低いと、そてもう一度検討することとした。図３の基礎実験にでは、の元素の活量が小さいので、除去率は低下する。今回20分保持しても復リンがみられなかったが、これは脱リ行った実験条件においては、鋳鉄溶湯中のリンの活量がン率30%以下の条件において調べた経時変化であったた

小さくなったものの、スラグ中にPOを吸収できる能力
2 5

め、今回は、高い脱リン率が得られた条件において復リがあまり減少しなかったために、初期リン含有量が小さンの影響を検討した。

いときの方が、反応率が高くなったものと考えられる。

４−３

脱リン処理時間の影響

このことから、貝殻＋FeOを添加して、初期リン含有

ここでは、初期含有量0.35%の場合において行った。

量0.35%の鋳鉄溶湯から0.08%まで脱リン処理する場合は、

図７に、貝殻0.54g＋FeO 1.8〜2.4g＋CaF2 0〜0.6g添加岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

５

0.5

言

廃棄貝殻による溶融高リン鋳鉄(Csat.‑0.15〜0.35%P‑Fe

FeO添加量；1.8g(12%)
FeO添加量；1.8g, CaF2添加量, 0.6g(4%)
FeO添加量；2.4(16%)

0.4結合金)からの脱リン効果を、実験室レベルで検討した。

[P], mass%

得られた結果を次に示す。
(1)脱リン反応は、約1分で起こる。

0.3(2)貝殻＋FeOの添加により、[%P]を0.35%から0.14%、0.
15%から0.03%まで下げることができる。

0.2(3)貝殻＋FeOを添加した場合、[%P]は、初期リン含有量
値をy切片として、FeO添加量に対してほぼ同じ傾きで減

0.1

少する。

1623K, 溶鉄 15g, 貝殻添加量:0.54g

0.0

0

3

6
9
時間，min1215

図７ [%P]に及ぼす保持時間の影響(貝殻0.54g＋FeO 1.8〜2.4g＋CaF2 0〜0.6g添加)(4)FeO及びCaFの添加により、脱リン率は向上したが、2
復リン速度は速くなる。
本研究を実施するにあたり、御指導・御助言をいただ
いた室蘭工業大学

片山博名誉教授および桃野正教授、した場合の、[%P]に及ぼす保持時間の影響を示す。FeO(社)鋳造工学会

添加量1.8gの場合、[%P]は1.5分で急激に減少し、5〜7

小岩浩一代表取締役に深く感謝いたします。また、貝殻分の間で復リンが起こる。FeO添加量2.4gの場合、[%P]に関する資料等を提供して下さいました岩手県水産技術は1.5分で0.12%まで急激に減少し、1.5〜3分の短時間でセンターの皆様に深く感謝いたします。

復リンが起こる。FeO 1.8g＋CaF2 0.6gの場合、[%P]は1.
5分で0.07%まで急激に減少し、1.5〜3分の間で復リンが起こる。
これより、FeO添加量の増加およびCaFの添加により、2脱リン効果は大きく向上するが、短時間で復リンが起こ

千田昭夫東北支部長、(有)三協金属

なお、本研究は、平成11年度地域活性化連携事業により実施しました。
また、本研究を実施するにあたり使用した高周波溶解炉および高速切断機は、日本自転車振興会の補助金により購入したものです。

るということが分かった。
復リン反応は、スラグ中FeOが炭素により還元され、文

献

それに伴いスラグ中POが炭素により還元されて起こる。
2 51)千田昭夫：鋳鉄溶湯の性状及び材質に及ぼす微量元素

特にCaFを添加した場合は、FeOの活量が高くなるとと
2の影響(日本鋳造工学会)(1997)73

５）

もに

FeOが還元されやすくなり、復リン速度が速くなるものと考えられる。

2)堀江皓、中村満、平塚貞人、小綿利憲、石川佳樹：鋳物64(1992)245

ここで、図５において、FeO添加量2.4gのとき、貝殻

3)田湯善章、高橋弘行、桃野正、片山博、勝負澤善行、

添加量0.54gでは復リンが起こっており、貝殻添加量1.0

高川貫仁：日本鋳造工学会北海道支部概要(1998年6月)

8gでは同じFeO添加量でも復リンは起こっていない。こ

4)高川貫仁、勝負澤善行、茨島明、池浩之、片山博、桃れは、貝殻の添加量増加によりスラグ中POの活量が小2 5

野正：日本鋳造工学会東北支部第5回現場技術講習会概さくなり、スラグ中POが還元されにくくなったものと
2 5要(2000年1月)

考えられる。これより、貝殻を多く添加することにより、

5)伊藤公久、佐野信雄：鉄と鋼69(1983)1747

復リンが抑えられると考えられる。

［技術報告］廃プラスチックの再利用技術に関する研究 ＊酒井 晃二＊＊、佐々木 秀幸＊＊、大内 康弘＊＊
小向 隆志＊＊、佐々木 陽＊＊、瀬川 晃児＊＊
穴沢 靖＊＊、鈴木 一孝＊＊、藤原 智徳＊＊
岩手県内で排出されるプラスチック系産業廃棄物の有効利用方法として、アスファルト舗装などの道
路構造体への応用を目標として基礎的な調査を行った。その結果、廃発泡スチロールをアスファルト舗
装に添加する場合、最適添加量は 0.5〜3wt%程度であり、アスファルト改質効果があった。また、主に廃発泡スチロールとガラス廃棄物から製造した骨材は、ガラス廃棄物添加量 30wt.%までの有害物溶出は基準内であり、低い熱伝導率に由来する保温性能を示すことが分かった。
キーワード：廃プラスチック、再利用、舗装道路、骨材

Study of Reusing techniques for the Postindustrial Plastic Wastes II
SAKAI Koji, SASAKI Hideyuki, OUCHI Yasuhiro
KOMUKAI Takashi, SASAKI Akira, SEGAWA Koji
ANAZAWA Yasushi, SUZUKI Kazunori and FUJIWARA Tomonori
We carried out the fundamental investigation of postindustrial expanded polystyrene (EPS) wastes
in Iwate prefecture, the aims to apply for asphalt pavement. The results of Marshall Stability Test
showed that EPS wastes were able to add to the asphalt composite within the limit of 0.5-3wt.%. And theasphalt composites including the EPS waste increased a toughness value of the toughness and tenacity
test. The elution test depicted the aggregates made from EPS waste and glass polished sludge (<30wt.%)
were safe under the regulation of the soil environment. And those aggregates kept temperature above
the freezing point at -20℃ in 120 hours. This thermal ability assumed to base on the low thermal
conductivity of the EPS.
Key words : plastic waste, reuse, paved road, aggregate

１

緒

言

２
１）

平成 12 年度より「容器包装リサイクル法」

が完全

実験方法

２−１

圧縮・圧裂試験施行され、これまで対象外であった材質も含めたリサイ

我々はこれまでの研究からポリスチレン添加により、クルを行わなければならない。しかしながら、一部の業

アスファルト混合物のマーシャル安定度が向上すること

界が再利用の流れを構築できているものの未だ社会全体を確認している２），３) 。しかしながら、ポリスチレン(PS)システムとして確立されていない。また、不純物が混入

は常温でのロックウェル硬さがＭ60〜75４) と硬い樹脂でしたプラスチック類の再利用技術開発は困難であり、各あり、一般に耐衝撃性が低いため、低温域でのアスファ

種の試みはあるもののコストのかかる洗浄や高度の分別、ルト物性に悪影響を与える可能性が考えられた。

既存用途への参入、新規用途開発など実用化は難しい状況にある。当所では平成 10 年度から 3 ヵ年計画で路盤材
等土木資材への応用研究を実施している。平成 11 年度は
主に、廃発泡スチロールを表層アスファルト路盤材用骨材、ガラス廃棄物との混練により製造した骨材の保温性材料としての適用試験を実施したので報告する。

表１
項目
アスファルト混合物
アスファルト量
混合温度
突き固め温度PS 添加量
試験温度
試料数＊廃プラスチック類用途開発研究（第２報）（地域活性化連携促進事業）＊＊化学部

圧縮・圧裂試験条件条件
密粒度アスコン（13F）
5.7％
175〜180℃
140〜145℃
0,0.5,1.0,3.0,5.0,10.0wt%
60℃、27℃（室温）、−10℃各３個

岩手県工業技術センター研究報告書

第７号（２０００）

そこで、低温域での圧縮試験および圧裂試験を実施し有害金属分析は、原子吸光法（ Varian 製 SpecterAA‑880）

た。圧縮試験は、円柱状のアスファルト混合物の平面でを、揮発性有機化合物分析は、GC‑MS（Hewllet Packert

圧縮し、破壊荷重を測定した。圧裂試験は、円柱形試験

製 HP‑5972）を用いた。検出感度等の分析条件も環境庁

片の側面を圧縮し破壊点を測定した。試験条件は表１に

告示第 13 号の試験方法に従った。なお、環境基準値は告示した。

示第 46 号に従った。

２−２

タフネス・テナシティ試験

２−５

２)

冷却試験

これまでの研究 から、ＰＳがアスファルト混合物の混練試料を C‑25 程度に粉砕し、塩化ビニル製円筒（内強度向上に効果を示すことが分かったが、どのように効径 150mm、厚さ 3mm、長さ 200mm）に所定の突堅め回数で果が発現して締め固め、冷却面より 5cm おきの温度センサーにより温いるかは不明度を測定した。冷却温度は‑20℃とした６）。廃棄物以外のであった。そこ

骨材は通常道路、土木材料に使用されているものを用い

で、ストレートた。

アスファルトにＰＳを完全３に溶融した試図１

タフネス・テナシティ試験持具

結果と考察

３−１

圧縮・圧裂試験結果料を作成し、（１） 圧縮試験

その把握力

結果を図３から５に示した。27℃（室温）での試験（タフネス）

結果から、ＰＳの添加量を増すに従い強度は大きくなと伸びおよびった。10％添加した試料は、ブランク試料の 1.3 倍ほ

粘着力（テナ

どの強度となった。これに対し、60℃での圧縮強度は、

シティ）を測平均で 29.02KN と室温域（平均値 67.20KN）の半分ほ定した５ ）。実験は図１に示どとなった。PS を 10％添加した混合物は、ブランク試
図２

タフネス・テナシティ試験の様子

料のおよそ 2 倍の強度を示した。室温域では 1.3 倍程す持具にアスファルトを溶かし入れ、25℃に冷却した後、であることを考えると添加の効果が高温域で顕著になる

テンションヘッドを引き上げた際の応力を測定した（図ことが分かった。これに対し低温（‑10℃）で、アスファ

２）。

ルト混合物は固くなるため強度が高くなり平均で

２−３

路盤材製造

319.17KN を示したが、ＰＳ添加量 1％を境に強度は低下

ＰＳ廃棄物とガラス加工業より廃出された泥状ガラスする傾向を示した。これは、ＰＳがもろい材料であるた

廃棄物を乾燥後混練し、路盤材としての評価した。混練

め過剰添加は低温域での物性を低下させることになる。

には、２軸押出機（Technovel 社製 KZW25‑50MG、L/D=50）（２） 圧裂試験結果

を用い、混練温度は 160〜180℃、速度は 200〜230rpm と圧裂強度は、圧縮荷重を線で受けることから圧縮強度した。混練後の試料は、ハンマークラッシャー（大塚鉄の 1/10 程の値となったが、傾向は圧縮強度とほぼ同様に

工所製 HB‑189）を用いて破砕し、5mm 以上のものを試料

高温域での強度改善の効果が高く、低温域では小さい傾とした。

向であった。圧縮試験では 1％を境に強度が低下したが、２−４

圧裂試験では PS の添加量による効果はなかった。60℃で溶出試験

プラスチック類は安定型処分場への埋立が認められ、の圧裂試験において、高い値を示すほど耐流動性に優れ溶出試験の義務はないが、路盤材への利用を考慮し、周ると評価される。ＰＳ添加量 1%の場合のみがブランク試

辺環境への影響の有無を確認する目的から、環境庁告示

料よりやや低い値を示したのを除けば、他は全て高い値

第 13 号の試験方法に従って溶出試験を実施した。

を示した。このことから、ＰＳの添加はアスファルト混

12
10
8
6
4
2
0

圧縮強度(KN)

80
60
圧縮

40

圧裂

20
0
0

2

4
6
8
PS添加量(%)-10℃圧裂／60℃圧裂

1440
廃プラスチックの再利用技術に関する研究
割裂強度(KN)

100

30
最適範囲
20
10
0

10

0

2

3.0

50

2.5

40
30

2.0
1.5

圧縮

20

1.0

10

圧裂

0.5

0
2

4
6
ＰＳ添加量(%)

8810値とすれば、圧裂強度比の目標値（墓準値±5%）を満足
する 3％がＰＳ添加量の上限であると考えられる。
３−２

タフネス・テナシティ試験

試験結果を図７に示した。ＰＳの添加によってタフネ
ス、テナシティともに上昇し添加の効果が確認された。

10

特に 0.5％添加時にブランク試料の約 1.5 倍の値が得ら

図４ 60℃における強度60050れた。しかしながら１％以上添加した場合、改善効果は

500

40

20〜30％に低下することから、１％以上の PS 添加はタフ

400

30

300
200

圧縮

100

圧裂

20
10

0

割裂強度(KN)

圧縮強度(KN)6

図６ 耐流動性評価結果

0.0
0

4

PS添加量（％）

60

割裂強度（KN)

圧縮強度（KN)

図３ 室温（27℃)における強度

0
0

2

4
6
8
PS添加量(%)
図５ -10℃における強度

10ネス・テナシティの改善に効果がないことが分かった。
なお、これまでの研究３）から、アスファルト混合物に骨材状のＰＳを添加した場合、3％以上の範囲で強度が 50％以上改善されることが明らかになっている。本試験の結果アスファルト自体の改質効果は 20〜30％であり、ＰＳ
添加の効果はアスファルトのタフネスとテナシティの改とが示唆された。
（３）

添加の効果と最適添加量

圧裂強度比（耐流動性評価）について検討した結果を図６に示した。これは、0℃における圧裂強度を 60℃
における圧裂強度で除して求められるが、本試験においては‑10℃の測定値を用いて算出した値を圧裂強度比とした。圧裂強度比が大きいものはわだち掘れ量が大きく、圧裂強度比が小さいものはひび割れが発生しやすいという相関性を持っている。本実験の場合、ポリスチレン(PS)善によるものだけではないと考えられた。また、ＰＳを添加した混合物はＰＳが完全に溶融しておらず、骨材とアスファルトの密着性の改善によってアスファルト混合物の強度が増加したと推測された。また、ＰＳの添加はテナシティに比べタフネスの改善効果が大きいことが分かった。市販のアスファルト改質剤の主成分はエラスト
マーであり、ゴム様の物性を示してテナシティ改善効果が大きい。今後は、さらに改質効果を向上させるためテナシティ改善のための添加方法を検討する予定である。
３−３

路盤材試験

量が増えるに従い圧裂強度比は小さくなった。PS 添加量
10％の混合物においては、ブランク試料の 5 割程度まで
圧裂強度比が減少する結果となった。このことより、添加量は 5%以下とすることが適当であると考えられた。PS
の最適添加量は、圧裂強度比の目標値 20〜30 の範囲検討することが適切である。なお、PS ブランク試料での圧裂強度比は 25.5 であり、先に述べた目標値のほぼ中央値に位置している。よってブランク試料の圧裂強度比を墓準タフネス（N・m）

添加量 0.5%のとき、圧裂強度比は最大値を示し、PS 添加
5

0.6

4

0.5
0.4

3

0.3
2

タフネス

1

テナシティ

0.2
0.1

0

0
0

2

4

6

8

10

PS添加量（％）
図７ タフネス・テナシティ試験結果

テナシティ（N・m）

合物の耐流動性を高めるための有効な手段となりうるこ

岩手県工業技術センター研究報告書

第７号（２０００）（１）溶出試験結果

７）

溶出試験の結果、試作した路盤材から、揮発性有機化

PS 骨材を（通常砕石は 2.52８））粘土層に混合するという合物類については土壌環境基準を超過する溶出物量は検ことは系全体の熱伝導率を小さくする。このため、図の出されなかった。しかしながら、ガラス研磨汚泥から基ような結果に至る一因になっているものと考えられた。

ことは知られており、熱伝導率 0.0872kcal/mhK の廃準を超過する鉛が溶出した。ＰＳを 30wt％程度で混練した場合は、環境基準値を超える有害物を溶出物しなかっ
た。

４

結

言

廃ＰＳを添加したアスファルト混合物の圧縮・圧裂試
表２

験の結果、廃 PS 添加は耐流動性を高めるための有効な手溶出試験結果PS/GS [wt%]

分析項目

100/0

70/30

50/50

0/100

土壌
環境
基準

−
0.77
1.28
0.01
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
0.1

‑
5.52
3.72
0.01
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑

‑
16.66
6.12
0.02
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑

0.13
117.4
16.57
0.02
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑
‑

10
10
50
0.3
20
2
4
20
40
1000
6
30
10
2
10

カドミウム
鉛
６価クロム
全水銀
ジクロロメタン
テトラクロロメタン
1,2‑ジクロロエタン
1,1‑ジクロロエチレン
cis‑1,2‑ジクロロエチレン
1,1,1‑トリクロロエチレン
1,1,2‑トリクロロエタン
トリクロロエチレン
テトラクロロエチレン
1,3‑ジクロロプロペン
ベンゼン

段となり、添加量は 3％が上限であると考えられた。タフネス・テナシティ試験の結果、廃ＰＳの添加はアスフ
ァルト改質効果があることが分かった。廃ＰＳとガラス廃棄物から製造した骨材は、ガラス廃棄物添加量 30wt.%までの有害物溶出量は基準内であり、冷却試験から低い
熱伝導率に由来する保温性能を示すことが分かった。今後は実舗装試験を行い耐久性、施工性を調査する予定である。
本研究を推進するにあたり、アスファルト混練物試験

単位；ppb，―；未検出（２）冷却試験等についてご指導、ご助言をくださいました秋田県工業

図８に‑20℃で 120 時間冷却後の結果を示した。軟弱路
盤または路床への配合を想定し、粘土に対する廃ＰＳ骨材の配合量を検討した。その結果、廃 PS 骨材を 70vol.%混合した場合、上面から 10ｃｍの位置は氷点に到達せず、
氷点下 20℃前後にあっても厚さ 10cm 程度で凍結を防止

技術センター加藤主任専門研究員に感謝いたします。
参考文献
１）詳しくは、（財）日本容器包装リサイクル協会ＨＰ（http://www.jcpa.or.jp/）
２）酒井，佐々木ら，岩手県工業技術センター研究報
告 6 ，65‑68(1999)

15３）大沼，佐々木，藤原，第 23 回日本道路会議一般論10

文集(C)舗装部会，136‑137，平成 11 年

温度[℃]

5

４）大阪市立工業研究所ら編，プラスチック読本，主

0
-5

0

5

10

15

20

要熱可塑性樹脂の性能一覧表Ｉ，プラスチックエージ
５）（社）日本道路協会編，舗装試験法便覧，pp456，

-10
0

-15

30

丸善（1999）

50

-20

70

６）酒井，中根，佐々木，藤原，成形加工シンポジア’99，

PS/GS(50/50) 50-25

P30（349）
冷却面からの距離[cm]図８

冷却試験結果できることが分かった。50vol.%混合した場合は、上面から 15cm の位置に氷点は到達せず、30vol.%混合では混合の効果は見られなかった。また、ガラス研磨汚泥（GS）
を 50wt.%混練した廃ＰＳ骨材（PS/GS=50/50）を粘土と50vol.%の割合で混合した場合も廃ＰＳ骨材とほぼ同等の値を示した。層の熱伝導率が凍上現象に深く関係する

７）例えば、土の凍結−その理論と実際−，土質工学会編，（社）土質工学会
８）化学便覧

基礎編 II，日本化学会編，丸善

［技術報告］トリアジンチオ−ルの利用分野開発
小向

隆志 *

トリアジンチオ−ル化合物（主にＮ１、ＤＢＮ）の有効利用について検討を行っている。今回
鉄を用い、浸漬処理方法によって鉄表面にＮ１、ＤＢＮ皮膜を形成させ、皮膜の防錆剤としての適性について検討した。その結果、鉄表面にＮ１、ＤＢＮ皮膜が形成されることが明らかとなったが、処理試料を上水中および塩水噴霧試験機で試験したところ、未処理試料と処理試料との腐食時間に差が現れず、効果を見いだすことができなかった。
キーワード：トリアジンチオ−ル、Ｎ１、ＤＢＮ、防錆効果

Utilizatoin of Triazine Thiols
KOMUKAI TAKASHI
Utilizations of chemical compound that were made up several types of Triazine thiols(
N1;1,3,5-triazine-2,4,6-trithiol-mononatorium.DBN;6-butylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiolmononatoriumu. ) and N1byelectroless platingor somechemical agents by painting pretreatment,are studing forseveral years. In this report,steal plates were treatedwith N1orDBNsolutionbydipping,andthe
rustproof abilityoftheseplateswastreatedinthesuppliedwaterand salt water. As a result,surfaceof stealplateswere covered enough with somecomponents ofN1andDBN.Buttherustproofability
didn'timprove.
keyword:triazinethiol, N1,DBN,stainless１

緒

皮膜の防錆効果を見いだせなかった。

言

当所では、岩手大学工学部応用化学科（前応用分子化学科）が昭和３４年設立されて以来研究を続けている

２
２−１

実験方法
装置

有機硫黄化合物の一つトリアジンチオ−ル化合物を利用試験片に形成されたＮ１、ＤＢＮ皮膜の膜厚測定は、する研究を昭和４０年代後半から大学の指導のもと断続㈱溝尻光学工業所製エリプソメ−タを、表面エネルギ−的に行ってきている。平成２〜３年には中小企業庁の補の算出のために、エルマ−社㈱製接触角計を用いた。ま助事業「技術おこし事業」、平成５〜７年には科学技術

た、皮膜の防錆評価試験機として、スガ試験機㈱製ＣＡ

庁の補助事業「生活・地域流動研究『トリアジンチオ−

ＳＳＥＲ−ＩＳＯ−３型を使用した。

ルのス−パ−ファイン化に関する総合的研究』」を実施

２−２

した。今回現在市販されているトリアジンチオ−ル化合２−２−１

Ｎ１、ＤＢＮ皮膜の形成
供試材料

物、Ｎ１（１，３，５−トリアジン−２，４，６−トリ

Ｎ１、ＤＢＮは三協化成（株）製をメチルアルコ−ルチオ−ルモノナトリウム）、ＤＢＮ（６−ブチルアミノで精製し使用し、試験片は冷間圧延鋼板（ＳＰＣＣ）を−１、３、６−トリアジン−２、４ジチオ−ルモノナト

使用した。

リウム）を用い、水溶液中で鉄と浸漬処理を行い、形成２−２−２

されたＮ１、ＤＢＮ皮膜の防錆効果を検討した。鉄表面にＮ１、ＤＢＮ皮膜を形成することは可能であったが、*化学部

皮膜の形成、表面エネルギ−の算出および膜厚の測定

浸漬処理法で試験片にＮ１、ＤＢＮ皮膜を形成させる

岩手県工業技術センタ−研究報告
方法、形成された皮膜の表面エネルギ−の算出方法および皮膜の測定方法は既報によった。浸漬処理条件はＲ

１）

ＴＤＮ濃度１０

第７号（２０００）

表２にＤＢＮ皮膜の表面エネルギ−を示す。
表１

Ｎ１皮膜の表面エネルギ−

Ｍｏｌ／ｌ、液温８０℃、処理時間６−３０分とした。

浸漬時間（分）

Ｒｄ

Ｒｐ

２−３

０（ブランク）

２９．１

２５．４

５４．５

２０

２８．３

２５．６

５３．９

市の上水中、②塩水噴霧による腐食試験方法（ＪＩＳ

３０

２８．４

３３．４

６１．８

Ｚ

４０

２８．６

３６．９

６５．５

５０

２９．７

３０．７

６０．４

７５

３１．５

２６．０

５７．５

皮膜の防錆評価試験

鉄表面上のＮ１、ＤＢＮ皮膜の防錆評価試験を①盛岡
２３７１）で行った。

３
３−１

結果と考察

Ｒ

Ｎ１、ＤＢＮ皮膜の形成

浸漬方法によって鉄表面上に形成されるＮ１、ＤＢＮ

表２

ＤＢＮ皮膜の表面エネルギ−

皮膜の膜厚を図１、図２に示す。
図１

Ｎ１生成皮膜におよぼす浸漬時間の影響

浸漬時間（分）Ｒｄ

Ｒｐ０（ブランク）

２９．１

２５．４

５４．５

２０

３０．８

１５．５

４６．３

３０

３１．０

１６．１

４７．１

４０

３２．３

１３．７

４６．０

５０

３０．９

１５．９

４６．８

７５

３２．５

１４．２

４６．７

膜 厚［Å］

300
250
200

Ｒ

150

Ｒ：表面エネルギ−（ｅｒｇ／ｃｍ ２）

100
0

20

40
60
浸漬時間［ｍｉｎ］

80

Ｒｄ：分散成分100

Ｒｐ：極性成分

表１より、ほとんどの処理時間で未処理試料の表面エネ
ルギ−５４．５ｅｒｇ／ｃｍ２ より大きな値となった。

（浸漬温度８０℃）

このことは、処理表面が未処理試料よりぬれ性が劣り、防錆の効果は期待できいと思われる。表２より、Ｎ１表

60

面と異なり表面エネルギ−が小さな値となった。このことは、処理表面が未処理試料よりぬれ性が優れ、防錆の膜 厚［Å］

50

効果が期待できる。
３−３

40

Ｎ１、ＤＢＮ皮膜の防錆評価

３−３−１

上水による防錆評価

未処理試料、Ｎ１およびＤＢＮ処理試料の防錆評価試30

験を盛岡市上水（硬水）で行った。結果を表３に示す。
20
0

図２

20

40
60
浸漬時間［ｍｉｎ］

80

100

ＤＢＮ生成皮膜におよぼす浸漬時間の影響

表３

上水による防錆評価試験

浸漬時間（分）

３０

６０

１２０

未処理

変化なし

液黄変

表面に赤錆発生（浸漬温度８０℃）
図１、図２より、鉄表面上にＮ１、ＤＢＮ皮膜が形成されることが明らかであり、処理時間と共に膜厚が増加することがわかる。既報 １）の銅の膜厚と比較すると、およN1

処理 被膜黒変 Fe(OH)3 沈殿発生

そ１／６の膜厚となった。
３−２

Ｎ１、ＤＢＮ皮膜の表面エネルギ−

DBN 処理 被膜黒変 Fe(OH)3 沈殿発生

Ｎ１、ＤＢＮ皮膜の防錆効果を検討するため、表面のぬれ性を検討した。表１にＮ１皮膜の表面エネルギ−、（試験液の液温：２０℃）

トリアジンチオ−ルの利用分野開発
表３よりＮ１、ＤＢＮ処理試料とも試験３０分で皮膜が達成できなかった。

黒変した。６０分の結果から考察すると、３０分までに鉄が試験液に溶解し、黒色のＦｅ（Ⅱ）が試験時間とともに溶存酸素等によってＦｅ（Ⅲ）に酸化され、水酸化

４

結

言

市販されているトリアジンチオ−ル化合物（Ｎ１、Ｄ

物として沈殿するものと考えられる。

ＢＮ）の有効な利用法について検討している。今回、浸３−３−２

漬方法によって鉄表面に形成されたＮ１、ＤＢＮ皮膜の塩水噴霧試験機による防錆評価

次に、日本工業規格ＪＩＳ

Ｚ

２３７１に定める方

防錆効果について検討した。

法によって塩水噴霧試験を行った。その結果を表４に示

１．浸漬方法によって鉄表面にＮ１、ＤＢＮ皮膜が形成す。

することがわかった。その膜厚は、同じ条件で銅表面に

表４

塩水噴霧試験機による防錆評価試験

形成されたものと比較し、およそ１／６であった。
２．上水中の防錆評価試験、塩水噴霧試験機による防錆試験時間（分）５

１０

評価試験において、Ｎ１、ＤＢＮ処理試料とも未処理試料と比較し、防錆効果が劣る結果となり研究の目的が達

未

処

理

変化なし

表面に赤錆発生成されなかった。
３．今後の方針

N1

処

理

被膜黄変

全面黄変

今までトリアジンチオ−ルを用いる金属表面処理について検討してきた。浸漬方法で処理した金属表面のトリア

DBN 処

理

被膜黒変

黒色濃く広がるジンチオ−ル皮膜に有効な機能を見いだすことが困難であった。今後水溶液中の金属イオンとＮ１の反応を利用

表４より、ＲＴＤＮ処理試料の表面の着色が激しかった。

し、金属捕集剤としての有効利用について検討する。

Ｆｅ（Ⅲ）の赤錆とは違い、ＲＴＤＮ、鉄、塩化ナトリ
ウム、水の化学反応による着色と思われる。Ｎ１、ＤＢ
Ｎ皮膜による鉄の防錆を研究の目的としたが、今回の検討で皮膜に防錆の機能を見い出すことができず、目的を文

献1) 小向隆志，河野隆年，瀬川晃児，佐々木英幸：岩工試報，33, 35 (1991)

［技術報告］県産粘土鉱物を利用した無機系吸着材料の開発
瀬川

晃児

＊

県内で産出する耐火粘土と木材チップ工場より排出されるチップダストを原料とし、水処理などを目的としたセラミック−炭素複合系吸着剤の製造技術の確立を目的として、材料の配合、炭化条件、ガス賦活による特性の改善について検討した。その結果、一連の工程を経ると１００㎡／ｇ前後の比表面積を有し任意の形状の多孔体が得られるものの、炭酸ガス気流中で熱処理しても十分な賦活効果は見られない事がわかった。
キーワード：粘土

吸着材、炭化、賦活

Study on Production Method for Inorganic Absorbent
with Clay Minerals
SEGAWA Koji
Manufacturing method for adsorbent of ceramic-carbon composite was investigated.
Ironrichfireclay and wood chip dustwereblended,milled,pelletized andcarbonated withtube furnace with nitrogen gas flow. The process gave porous carbide samples of the2necessary shape and specific surface area of about 100m/g.
Buttheactivationwithcarbon

dioxidegaswasnoteffectiveforthesamples.
key words : clay,adsorbent, carbonization,activation
１

緒言

粘土鉱物を炭素系材料と複合化させて吸着材とし、水

２

実験方法

２−１

原料の調製

処理等に利用する研究は従来ほとんど行われていない。

粘土鉱物は、岩泉町石見鉱山産の赤盤粘土を用い、ア

また、耐火粘土に代表される県産粘土鉱物は豊富な埋蔵

ルミナ製ポットミルで水とともに１２時間粉砕し、脱水

１）量で知られている

ものの、現在は一部が陶磁器用など

後風乾した。炭素源となる有機質原料としては岩手町のに利用されているのみで新たな用途開拓による有効利用

木材チップ工場より排出される広葉樹質のダストをあらが求められている。

かじめカッター式ミル（ＩＫＡ製Ｍ−２０）で１０分間

本研究は、水処理等を目的としたセラミック−炭素複

破砕し１００℃で乾燥して用いた。

合系吸着材料を開発して、県産粘土鉱物の利用を促進す

これらの材料を所定の割合で配合し、アルミナ製振動るとともに、副原料として有機系及び無機系産業廃棄物

ミル（平工製作所製ＴＩ−１００）で５分間粉砕混合しを使用することで、それらの有効利用も図ることを目的た粉末に水を加えて混練し３〜５ｍｍの粒状に可塑成形として実施した。

して１００℃で乾燥したものを焼成に供した。

化学部＊

岩手県工業技術センター研究報告

炉

体

磁製ボート
｜
↓

シリコン栓
↓
↑
ガス導入管

第７号（２０００）

↑
炉心管

熱電対
↓
↑
ガス排出管

↑
↑
↑
多孔質アルミナブロック

図 １ 炉心管の内部構造

２−２炭化およびガス賦活を考慮しても、上の熱分析結果と良い一致を示した

炭化処理は、図１のように雰囲気焼成できる内部構造

次に、炭化物の比表面積に及ぼす炭化温度の影響を図のムライト製炉心管（内径４０ｍｍ）を取り付けたシリ４に示す。８００℃前後で比表面積は最大となり、さらコニット管状炉で行った。約８ｇの成形試料を磁製ボーに温度を上げると炭化温度の上昇とともに比表面積は減トに入れて炉内中央に配置し、予めダイアフラム式ポン

少した。収率の結果から、８００℃から１２００℃付近

プで排気後に塩化カルシウム入り乾燥管を通して乾燥しまでは著しい重量減少が見られず、炭素量がそれほど減た工業用窒素ガスを１４０Ｎｍｌ／ｍｉｎの割合で流し

少していないと考えられることから、比表面積の減少はながら昇温速度４００℃／ｈｒで所定の温度に到達後直細孔の収縮に起因すると考えられる。

ちに炉冷した。賦活処理は、２．５ｇの試料について炭化処理と同様の操作で工業用炭酸ガスを用いて行った。

10

試料の評価

原料の熱重量変化は、示差熱天秤（真空理工製ＳＹＳ
ＴＧＤ７０００）を用いて窒素気流中、昇温速度１０℃／ｍｉｎで、約２０ｍｇの粉末試料について測定した。
炭化試料の迅速表面積は比表面積測定装置（柴田科学製

重量変化 ［％］

0

２−３

-10

-30
-40

-60

法で求めた。炭化処理および賦活処理による収率は、そ-70
0

れぞれの処理前後の重量変化の割合から求めた。

結果と考察

３−１

チップダスト↓-50

ＳＡ−１１００型）を用い、窒素ガスによるＢＥＴ１点

３

↑
赤盤粘土

-20

200

400

600 800 1000
温度 ［℃］

図２

原料の加熱重量変化

1200

1400

原料の配合

図２に赤盤粘土とチップダストの熱分析結果を示す。
この結果から、６００℃から１１００℃の温度範囲では

65

いずれの材料も大きな重量変化はないことがわかる。１
０００℃付近での炭化処理を想定して、炭化後の重量比

60２の重量比で混合粉砕した。粉砕試料は、水を用いた可塑成形が容易で、乾燥後及び炭化後も十分な強度を保持

収率［％］がほぼ１：１となるように、赤盤粘土１：チップダスト

55

しており、ハンドリングによる破壊は見られなかった。
50

３−２

炭化処理

熱分析の結果と、赤盤粘土の焼結特性２）から、炭化処

45600

理の温度を６００℃から１４００℃とした。

800

1000
1200
炭化温度［℃］

収率と得られた炭化物の比表面積に及ぼす炭化温度の影響を図３に示す。この結果は、試料重量や形状の違い

図３

炭化温度の収率への影響

1400

120

120

100

100
比表面積［㎡／ｇ］

比表面積［㎡／ｇ］

県産粘土鉱物を利用した無機系吸着材料の開発

80

60

80
保持時間なし
１５分保持
３０分保持

60
40
20

40

0

20
600

図４

800

1000
1200
炭化温度［℃］

600

1400

３−３

炭化温度の比表面積への影響

700

図５

800
900
賦活温度［℃］

1000

賦活温度の比表面積への影響

賦活処理

あらかじめ６００℃で炭化した材料について、炭酸ガ

100

ス気流中、最高温度６００℃から１０００℃、最高温度95得られた試料の比表面積に及ぼす賦活温度の影響を図５に示す。この結果から、炭酸ガスによる賦活効果は６
００℃〜８００℃の低温側でわずかに認められる程度で、逆に９００℃以上で長時間賦活処理を行うと比表面積は著しく低下することがわかった。

賦活収率［％］

到達後の保持時間０〜３０分の条件で賦活処理を行った。

90
保持時間なし
１５分保持
３０分保持

85
80
75

さらに、賦活処理前後の重量変化から求めた賦活収率に及ぼす賦活温度の影響を図６に示す。賦活処理での重

70
600

700

量減少の大部分は、酸化による炭素の消費に起因するとみなせるが、この結果と上の比表面積の結果を合わせて

図６

800
900
賦活温度［℃］

1000

賦活温度の賦活収率への影響考えても、炭素の残存量と比表面積の間に明確な相関は見られない。

試作材料の比表面積は最大でも１００㎡／ｇ前後にと

これは、８００℃以下の低温側では細孔構造を維持しどまり、一般の活性炭（１０００㎡／ｇ前後）やさらにたままで炭素が消費されていくために比表面積が大きく

良質の木炭（５００㎡／ｇ前後）3)に比べてもかなり低変化しないのに対して、９００℃以上では表面の炭素がいことから、吸着剤としての特性が十分には期待できな

急激に失われることによって比表面積も大きく減少する

いと考えられる。

と考えられる。

４結言

県内で産出する耐火粘土と木材チップ工場より排出さ文

献1)「岩手県岩泉町

赤盤粘土の利用に関する基礎研究れるチップダストを原料とし、水処理などを目的とした（東北の非金属鉱物資源調査報告）」仙台通商産業局、セラミック−炭素複合系吸着剤の製造技術の確立を目的

非金属鉱物調査委員会編（1989）

として、材料の配合、炭化条件、ガス賦活による特性の

2)横屋正男、船山博：岩手県工業試験場研究報告、２ １ ，４６

改善について検討した。その結果、一連の工程で１００（1979）㎡／ｇ前後の比表面積を有した任意の形状の多孔体が得

3)たとえば「新版活性炭−基礎と応用−」真田雄三他編られた。さらに、得られた炭化物を炭酸ガス気流中で熱講談社(1997)など

処理しても十分な賦活効果は見られない事がわかった。

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）県産粘土鉱物を利用した無機系吸着材料の開発

[技術報告]岩手県産大豆の納豆・甘納豆加工適性 ＊伊藤良仁 、山本 忠 、岸 敦 、
＊＊

小浜

＊＊

恵子 、大澤
＊＊

＊＊

純也

＊＊

消費者ニーズの変化に伴い、大豆の新品種育種の指標は収量、耐病性等の栽培特性から、商品
加工適性にシフトしつつある。今回、岩手県産小粒大豆の納豆加工適性及び黒大豆の甘納豆加工
適性を調べた。その結果、奨励品種候補である東北１２２号を用いて製造した納豆は他の小粒品
種と比較して、柔らかく、歩留まりも良いため、納豆加工適性が高いものと判断された。また、
ＢＬ９７Ｌで製造した甘納豆は他の黒大豆と比較して柔らかく、加工適性に優れることが示された。
キーワード：大豆、納豆、甘納豆、加工適性

Properties of Soybeans Grown in Iwate Prefecture
for Processing Natto and Amanatto
ITO Yoshihito, YAMAMOTO Tadashi, KISHI Atsushi,
KOHAMA Keiko and OHSAWA Junya
Breeding indexofsoybeanhavebeenshiftedtoprocessingaptitudeforfoodsfrom
cultivation characterwiththechangeofconsumer needs. Toclarifytheprocessing
propertiesofsomecultivarsofsoybeansgrowninIwateprefecturefornattoandamanatto
wereinvestigated.ItwasshowedthatTouhoku-122andBL97Lweresuitableforprocessing
nattoandamanatto, respectivery.
key words : s o y b e a n , n a t t o , a m a n a t t o , p r o c e s s i n g

１

緒

言

２

従来大豆の育種は収量や耐病害虫性、機械化特性など

２−１

材料及び実験方法
原材料が指標とされてきたが、近年、消費者あるいは加工食品

納豆加工試験には、岩手県農業研究センター（北上企業からのニーズから、優良な「最終商品の加工適性」

市）で収穫された平成１０年度産の小粒３品種（コスズ、を持つ品種の供給が求められてきている。筆者らは前報

鈴の音、東北１２２号：奨励品種候補）及び比較として

１）

において岩手県の風土に適した個性のある原材料の開

大粒種のスズカリの計４品種を用いた。甘納豆加工試験

発および、最終商品加工適性から育種目標を設定するこには、黒豆３品種（南部黒平、中生光黒、ＢＬ９７Ｌ：とを大目的として、県内で従来から栽培されている品種

奨励品種候補）及び比較として普通大豆大粒種・東北１

及び奨励品種候補、合わせて１４品種の豆腐加工適性を

１８号の計４品種を用いた。

報告した。本報では、奨励品種候補を含む小粒種の納豆

２−２

加工適性及び同じく黒大豆の甘納豆加工特性を調べた。

成分分析

水分は１０５℃･１６時間乾燥法、粗蛋白質はケルダール法（係数 5.71）、粗脂肪はジエチルエーテルによるソックスレー抽出法、粗灰分は５５０℃灰化法で測定した。

＊ 岩手県産大豆の加工特性＊＊応用生物部第２報

岩手県工業技術センター研究報告２−３

第７号（２０００）

蒸煮：浸漬液を捨て、１，５００ｇの蒸留水を加え、納豆加工試験
３，

納豆加工試験は「納豆試験法」

１２１℃で３０分間オートクレーブした。缶ごと流水中に準じ、以下に示す方法で行った。生豆１００ｇを水で冷却し、カゴを引き上げ煮豆及び液重量を測定した。

洗し、５００ｇの蒸留水に１５℃で２０時間浸漬後、浸１番蜜漬け：煮汁液に６００ｇのグラニュー糖と３．

漬液を捨て、オートクレーブで１２１℃、６０分蒸煮し２ｇの食塩を添加し、撹拌溶解した。煮豆を入れ、沸騰た。室温まで放冷後、重量を測定して重量増加比を、ま直前まで加熱後、そのまま１５℃で一夜静置した。

２）

及び松本らの報告

４）

た、健全粒約１０ｇを１０５℃１６時間乾燥し、水分を２番蜜漬け：沸騰直前まで加熱後、 蜜液に１０００ｇ算出した。さらに健全粒５０粒をテンシプレッサーで測のグラニュー糖を添加し、撹拌溶解し、蜜豆を入れ、沸定し、最大応力の平均値及び度数分布を求めた。色調は

騰直前まで加熱後、そのまま１５℃で一夜静置した。

２０ｇ程度を乳鉢ですりつぶし、シャーレに入れて、色

蜜切り〜乾燥：沸騰直前まで加熱後、カゴを引き上げ

彩色差計（ミノルタカメラ㈱製・ＣＲ２００）で測定しザルに広げた後、８０℃の乾燥機で３時間３０分乾燥した。色調を示すＬ値は大きいほど明るく、ａ値は小さい

た。完成した甘納豆はビニール袋に密閉し、一晩、水分ほど緑が強く、大きいほど赤が強く、ｂ値は小さいほどを平均化させた後、各分析に供した。

青が強く、大きいほど黄が強い。
発酵は蒸煮豆１００ｇに対して宮城野菌菌液１ｍｌ（５ｘ１０ cells）を添加し、良く撹拌した後に、５０
７

３
３−１

結果
大豆の成分分析

ｇをＰＳＰ容器に入れ、穴あきフィルムをかぶせて４０

生大豆の成分分析結果を表１に示した。東北１２２号℃・湿度９０％・２４時間インキュベートした。さらには小粒種の中では最も粗蛋白質量が少なく、粗脂肪量が４℃で２４時間熟成を行い、完成とした。作成した納豆多い。ＢＬ９７Ｌは他の黒大豆と比較して粗蛋白量、粗を室温まで戻した後、重量増加比、水分、最大応力、色

脂肪量ともに少なかった。

調を上記方法で測定した。生菌数は、納豆１０ｇを計り

３−２

納豆加工試験

取り、９０ｍｌの滅菌水とともに磨砕し、段階希釈して、蒸煮大豆分析結果を表２に、納豆分析結果を表３に示

ＰＰＧＧ寒天培地に塗抹接種し、３０℃１６時間培養しした。東北１２２号は吸水性の良さから、歩留まりが良て測定した。粘度は、１０ｇに２０ｍｌの蒸留水を加え、く、また、蒸煮豆及び納豆での堅さ測定及び納豆官能検

良く撹拌した後に、キッチンペーパーで濾過し、濾液１査の結果、最もやわらかいことが明らかになった。鈴の０mlをオストワルド計を用いて測定し、純水に対する相音とコスズは最大応力測定の平均値はほぼ等しいが、官対粘度を求め、コスズを１００として算出した。官能評

能検査では鈴の音が堅く評価された。鈴の音の度数分布

価は、納豆を食べ慣れた研究員５名で行い、一致した評（表には示していない）から堅い豆が少数混在している価を採用した。

ことが示され、これが官能的に影響していると考えられ２−４た。一方、色調測定結果から小粒３品種の差はほとんど

甘納豆加工試験

蒸煮試験はすべて、カゴ（φ１５ｘＨ１５cm）に入れないと判断されるが、官能的には鈴の音が暗いと評価さた豆を、さらにステンレス缶（φ１８ｘＨ１８cm）に入れた。これは、色調測定ではペーストを試料としている

れて行った。生豆１００ｇを水洗し、５００ｇの蒸留水ためで、豆表面の色調は目視で確かに黒みが強い。納豆に１５℃で２０時間浸漬した。さらに、浸漬液を捨て、菌による発酵については、小粒３種での大きな差異はみ１，５００ｇの蒸留水を加え、中火にかけ７分間で沸騰られなかった。総合評価として、東北１２２号はコスズ

後、弱火で３０分間緩やかに沸騰を続けた。缶ごと流水に近い性質を持ち、歩留まり良くやわらかい明るめの納中で室温まで冷却し、カゴを引き上げ煮豆重量（粒重）

豆ができるため、加工適性に優れると判断した。

を測定した。また、水分、最大応力を既記方法で測定し

３−３

た。

甘納豆加工試験

蒸煮豆の分析結果を表４に示した。ＢＬ９７Ｌは他の甘納豆加工試験には、煮豆加工試験と同じ４品種を用

黒豆２品種と比較して、仕上がり粒重が最も大きく、やいた。甘納豆の調製はすべて、カゴ（φ１５ｘＨ１５c

わらかいことが示された。さらに高度な加工である甘納m）に入れた豆を、さらにステンレス缶（φ１８ｘＨ１８豆の分析結果を表５に示した。煮豆加工特性と同様にＢcm）に入れて以下に示す工程で行った。

Ｌ９７Ｌは他の黒豆２品種と比較して、仕上がり粒重が吸水：水洗した生豆３００ｇに１，５００ｇの蒸留水を加え、１５℃で２０時間浸漬した。

最も大きく、やわらかいため、甘納豆として加工適性に優れると判断した。研究員５名での官能評価を行った結岩手県産大豆の納豆・甘納豆加工適性
果、堅さについては分析結果と同様の結果が得られたが、
表１「おいしさ」の点では、有意な差は見られなかった。

大豆一般分析

系統名

水分
（％）

百粒重
（g）

粗蛋白質
（乾物％）

粗脂肪
（乾物％）

粗灰分
（乾物％）

コスズ
鈴の音
東北１２２号
スズカリ

10.5
11.2
10.7
11.3

12.2
14.0
11.3
41.2

42.0
41.5
37.7
40.3

18.9
19.6
22.9
20.4

5.31
5.46
5.46
5.31

南部黒平
中生光黒
ＢＬ９７Ｌ
東北１１８号

11.0
10.7
12.5
11.6

55.4
52.8
61.0
49.9

40.1
39.5
39.0
42.7

21.8
22.7
19.5
20.2

5.44
5.91
5.24
5.34

重量増加比
（乾物％）

水分
（％）

堅さ平均2
（dyn/cm）

245
245
254
245

57.1
57.2
59.3
57.1

228604262682208742327254表２

蒸煮大豆分析

系統名
コスズ
鈴の音
東北１２２号
スズカリ

表３

（Ｌ

色

調
ａ

ｂ）

59.06, +7.04, +21.66
58.73, +6.86, +20.13
58.31, +7.22, +21.50
56.22, +8.41, +18.25

納豆分析

系統名
コスズ
鈴の音
東北１２２号
スズカリ
系統名
コスズ
鈴の音
東北１２２号スズカリ

重量増加比 水分（乾物％） （％）
234
230
242
231

堅さ平均2
（dyn/cm）

57.3
57.7
59.2
56.0

320298325938268530519048

菌数
相対粘度
（個/ｇ）
８

5.8×10８
9.5×10８8.0×1036.5×10８

100
97
95
105

（Ｌ

色

調
ａ

ｂ）

51.42, +7.75, +20.49
50.52, +7.53, +19.45
49.35, +8.65, +20.59
50.15, +8.55, +16.90

色

官 能
堅さ

評 価
納豆臭

旨味

＋＋＋
＋＋
＋＋＋
＋＋

＋＋
＋＋＋
＋＋
＋＋＋

＋＋＋
＋＋
＋＋＋
＋

＋＋＋
＋＋＋
＋＋＋
＋＋

納豆の官能評価
色
堅さ
納豆臭
旨味

表４

：
：
：
：

明るい（＋＋＋／＋＋／＋）暗い
堅い（＋＋＋／＋＋／＋）やわらかい
良い納豆臭（＋＋＋／＋＋／＋）悪い納豆臭
旨味が強い（＋＋＋／＋＋／＋）旨味が弱い

蒸煮豆分析

系統名

粒重
（ｇ）

水分
（％）

堅さ平均2
（dyn/cm）

裂皮
（％）

南部黒平
中生光黒
ＢＬ９７Ｌ
東北１１８号

1.30
1.11
1.49
1.18

66.5
66.6
67.2
65.6

12313361156954934800802572

31.2
27.6
21.9
1.4

系統名

粒重
（ｇ）

水分
（％）

糖度
(Brix%)

水分活性

堅さ平均2
（dyn/cm）

南部黒平
中生光黒
ＢＬ９７Ｌ
東北１１８号

1.16
0.98
1.22
1.01

16.4
16.8
18.5
15.3

52
51
51
46

0.731
0.729
0.759
0.710

4044400
3417100
22400402958780

表５

甘納豆分析

岩手県工業技術センター研究報告４

考察

東北１２２号は極小粒の納豆用品種として育種され、第７号（２０００）５結

語

前報の豆腐加工適性に引き続き、各種県産大豆の納豆、

紫班病耐性が強く、収量・品質ともに安定していること

甘納豆の加工適性を調べた。これらの結果は、新品種加から奨励品種候補として選択されてきている。今回、納工特性の情報として実需者の新商品開発に活用されるこ豆加工に於いて、その加工特性が良好であることが示さとが期待される。また、次の新品種育成の指標として、れた。一方、黒大豆のＢＬ９７Ｌについては、岩手在来

従来の「栽培しやすさ」の評価に「加工したときの個種選抜系統であり、加工特性も良いことから、県独自の性」を加えることにより、差別化された加工食品の誕生

品種として有望と考えられる。また、ＢＬ９７Ｌの種皮を担う岩手県の風土に適した大豆の育種が進められるでの色は中生光黒と同様赤紫系であり、南部黒平の灰紫系あろう。

とは異なる。今後、色を特徴とした黒大豆加工品開発に活用できるものと考えられる。
昨今の健康志向から今後益々、国産（県産）大豆の加工食品が増加するものと思われるが、品種間やロットに本研究を実施するに当たり、大豆原材料及び関連資料等を提供していただきました岩手県農業研究センター園
芸畑作部高橋智宏氏に感謝いたします。

おける加工特性の差異が大きく、その利用のネックの一つになっている。今回の試験で納豆、甘納豆共に一次加文

献

工（蒸煮）後の性質は、二次加工（発酵もしくは蜜漬

1)伊藤良仁、山本忠、岸敦、小浜恵子、大澤純也：岩手け）後も同じ傾向を示すことが明らかとなった。今後、

県工業技術センター研究報告，1 ,

品種間差だけでなく産年や産地間の差を調査する必要が

2)納豆試験法研究会編著：初版納豆試験法

あるが、抜き取り検査などで蒸煮大豆の性質を調べるこ

3)松本伊左尾、秋本隆司、今井誠一：日本食品科学工学とにより完成製品の色調や堅さ、歩留などを予測し、そ会誌, 40 (1), 75‑82 (1993)

れらの値を原材料の選択に使用できる可能性が示された。

4)松本伊左尾、秋本隆司、今井誠一：日本食品科学工学

今回の試験結果を個々の品種の性質の把握だけでなく加会誌, 40 (1), 83‑90 (1993)

工における特性を簡単迅速に掴む方法として活用されることを期待する。

43‑51 (1993)

[技術報告]マツカワのコラーゲンに関する研究
伊藤

良仁 、山本
＊

小浜

忠 、岸

敦、

＊

恵子 、大澤＊＊純也＊

マツカワ（Verasper moseri Jordan et Gilbert）はそのテクスチャーに特徴がある。そこで、魚類の堅さに関与するとされるコラーゲンに着目し、筋肉（フィレー）中の含量を定量した。その結果、マツカワのコラーゲン含量は ３００〜１,８００ｍｇ/１００ｇ新鮮重であり、魚体重と相関して増加する傾向があった。
キーワード：マツカワ、コラーゲン

Collagen Content in the Muscle ofMatsukawa (Verasper moseri Jordan et Gilbert)
ITO Yoshihito, YAMAMOTO Tadashi, KISHI Atsushi,
KOHAMA Keiko and OHSAWA Junya
The contentsofcollagen, whichcontributes tothetoughnessoffishmeat,inthemuscleof Matsukawa (Verasper moseri JordanetGilbert) weredetermined. The collagencontent
variedintherangesfrom300to1,800mg/100g-wettissueandweightoffishandcontentof
collagenincludecorrelation.
key words : Matsukawa, collagen１緒

着目し、魚肉中のコラーゲン定量方法の改良を試み、さ言

マツカワ（Verasper moseri Jordan et Gilbert）は、

らに、魚体重の異なる試料の含量を測定した。

カレイ目カレイ科に属する冷水性の大型カレイであるが昭和３０年代以降、漁獲がほとんどなく「幻の魚」と呼１）ばれ市場では高級魚とされている。岩手県では重要栽

２２−１

実験方法及び結果
材料

培対象魚種として種苗生産技術、養殖技術の開発を進め試験に用いたマツカワは県内養殖業者より生きたままており、今後、生産技術の確立と共に、流通拡大のため取り寄せ、即殺後、有眼背側の筋肉部分（フィレー）を

マツカワの商品価値を科学的に証明し、普及につとめる

切り出し、試験に供するまで−８０℃で保存した。

ことが重要とされる。
マツカワの特徴はその歯ごたえであり、カレイとフグ２）の中間程度の堅さである。一般に魚類の堅さは筋肉中に含まれるコラーゲンの量に相関があり

３）

２−２

コラーゲン定量法の検討

コラーゲンの定量は、魚体重４４４ｇのマツカワから、また、死後フィレーを切り出し①精製を行い重量測定する方法、②の軟化は時間経過に伴うコラーゲン繊維の崩壊が原因と酢酸抽出液を Sircol Collagen Assay Kit（色素法）で報告

測定する方法および③フィレーを６Ｎ塩酸で加水分解し、されている。一方、精製コラーゲンについては、

４）

市販化粧品における保湿成分や毛髪修復成分

としてすアミノ酸分析器に供して、得られたヒドロキシプロリン

でに利用されている他、創傷治癒効果 や、 抗血小板作量から逆算して算出する方法の３種類の方法で行った。

5）

6）

7）

用

などの活性が報告されており、生理機能を有する食材としても注目を集めている。
今回、マツカワの生体成分の一つとしてコラーゲンに
＊

応用生物部

コラーゲンの抽出精製は、Satoらの方法 8）に準じて行った。すなわち、凍結保存マツカワフィレー（有眼背側）
２０ｇをワーリングブレンダーを用いて１５,０００rpm

岩手県工業技術センター研究報告で５分間磨砕した。これを７,０００rpmで２０分間遠心第７号（２０００）

改良を試みた。以下に具体的な試験方法を示す。

し上澄を捨て、沈殿に１００ｍｌの蒸留水を加え、同様

フィレーをナイフで刻み、内２０ｇを凍結乾燥した。

に磨砕、遠心して沈殿を得た。この沈殿に０．１Ｎの水

完全に乾固したサンプルをミルで粉砕し、粉末１．０ｇ

酸化ナトリウムを４００ｍｌ加え、一昼夜マグネットス

を５０ｍｌ容のコーニングチューブに入れ、蒸留水を３ターラーで撹拌した後、遠心して沈殿を得た。この操作

９ｍｌ添加し、ロータリーシェーカーで３０分間緩やかを３回繰り返し、得られた沈殿をさらに５０ｍｌのに撹拌した。これを７,０００rpm で２０分間遠心して上０．５Ｎ酢酸で一昼夜撹拌して抽出し、抽出液を蒸留水

澄を捨て、沈殿に蒸留水を添加し、合計で３８ｇとしたに対して透析し、さらに凍結乾燥して酸可溶性コラーゲ

後に２Ｎ‑水酸化ナトリウムを２ｍｌ添加して６０分間撹

ンを得た。

拌した。次に同様に遠心し、沈殿に４０ｍｌの蒸留水を得られた精製コラーゲンについてＳＤＳ電気泳動によ加え、ボルテックスミキサーにて充分撹拌後、同様に遠る純度の確認を行った結果、ほぼ単一であり、精製度が心した。得られた沈殿を凍結乾燥し、スパーテルを用い非常に高いことが確認された。重量測定した結果、そのて粉砕して、塩酸加水分解用の試料とした。

含量は新鮮重１００ｇ当たり１８４ｍｇと算出された。

塩酸加水分解はガラス試験管に１０ｍｇの粉末試料をまた、０．５Ｎ酢酸抽出液を Sircol Collagen Assay

入れ、さらに２ｍｌの６Ｎ塩酸を加え、脱気熔封後、１

Kitでウシ由来コラーゲンを標準物質として定量した結果

１０℃で２４時間インキュベートして行った。アミノ酸

１９２ｍｇと算出された。従って、抽出法によるコラー

分析はエバポレーターで塩酸を除去した後、前述のアミゲン含量測定値は約１９０ｍｇ/１００ｇ新鮮重であるこノ酸分析器により行った。

とが確認された。

５回の試験から得られたヒドロキシプロリン量（平一方、フィレーの一部（１試験区１０ｍｇ）を常法に均）からコラーゲン含量は３４３ｍｇ/１００ｇ新鮮重と従って６Ｎの塩酸で加水分解（１１０℃・２４時間）し算出された。各試験間の差も少なく、また算出された含

た後、アミノ酸分析機（日本電子㈱製ＪＣＬ−３００）

量は、抽出−重量法や直接塩酸加水分解（ヒドロキシプ

にてヒドロキシプロリン量を測定した。コラーゲン分子ロリン）法と比較して高く、定量法としてより優れたものアミノ酸１,０００残基中にヒドロキシプロリンが９０のであると判断した。

残基存在するとして９） コラーゲン量に換算した。５回の試験結果の平均値は２９０ｍｇ/１００ｇ新鮮重であり、抽出法に比べ約１．５倍となった。

２−４

魚体重の異なるマツカワのコラーゲン含量

２−３にて設定した改良法を用いて魚体重４００〜抽出の２法よりもヒドロキシプロリン法が高めに測定

１,２００ｇのマツカワ（１０匹）から有眼・背側のフィされた原因は抽出工程が無いヒドロキシプロリン法に対レーを切り出し、コラーゲン含量を測定した（図）。そして、抽出法では回収率１００％とはならないためと考の結果、最低値が３４３ｍｇ/１００ｇ新鮮重（魚体重４えられる。また、ヒドロキシプロリン法においても塩酸４４ｇ）で 最高値が１７７６ｍｇ/１００ｇ新鮮重（魚加水分解に供することができるサンプル量が１０ｍｇと体重９１３ｇ）であった。また、魚体重とコラーゲン含微量であるためにサンプリング箇所による大きな差及び量はバラツキが多少大きい（Ｒ２＝０．６２６）が正の相

ヒドロキシプロリン含量が他のアミノ酸に比較して極め関があり、特に９００ｇを越える個体の含量が特に高いて少ないためアミノ酸分析時における誤差も見られ、分ことが示された。

析手法の改良が必要と判断した。
３２−３

コラーゲン定量法の改良

考察

魚肉中のコラーゲンに関する報告は非常に少なく、マ２−２の結果から、抽出法の欠点である低回収率とヒ

ツカワについて調べた報告は無い。安藤ら ９）は、ホシガ

ドロキシプロリン法の欠点であるサンプリングのバラツ

レイとヒラメについて筋肉コラーゲンをヒドロキシプロ

キ及びアミノ酸分析の誤差が指摘された。これらを解消

リン法で測定し、その含量は新鮮重１００ｇ当たり５３

するために両方法を組み合わせ、①試料の前処理として９ｍｇ（魚体重４６０〜５００ｇ）及び４９８ｍｇ（魚フィレーを凍結乾燥及び粉砕し、均一な粉末とすること

体重４６０〜５００ｇ）と報告している。一方、Ｓａｔ②半抽出（洗浄）を行い、コラーゲンのロスを少なくすｏら３）は抽出法によりマコガレイ１,０８０ｍｇ（魚体重

ると同時に、アミノ酸分析に供するサンプル中の相対的１７３ｇ）、ヒラメ１,３９０ｍｇ（魚体重３５９ｇ）となヒドロキシプロリン量を増加させ、誤差を低下させる

報告している。これらの数値の差異が測定方法に由来すマツカワのコラーゲンに関する研究るものなのか、あるいは試料の個体差によるものかは不

４

結

語

明であるが、今回マツカワで得られた結果から１魚種の前述のとおり、コラーゲンは多方面から注目される食コラーゲン含量は魚体重による変化を考慮する必要性が品成分である。今回、定量方法の改良を試み、初めてマあると考えられた。今後、マツカワと他魚種との比較を

ツカワフィレー中の含量及び魚体重との相関を明らかに行う場合には、同じ測定法で異なった魚体重の試料を複した。今後、他魚種との相違やテクスチャーとの関連が数分析する必要がある。

明確になり、マツカワの商品価値を数値で評価し、ＰＲ

一方、コラーゲン含量とテクスチャーの関係についてできること期待したい。

は、官能的には魚体重の大きい（コラーゲン含量の高い）個体がより堅く感じられたものの、テクチュロメー

本研究を実施するに当たり、技術的な助言及び関連資ターによる測定では有意な差（傾向）は見られなかった。

料等を提供していただきました岩手県水産技術センター

これは、小型の個体と大型の個体ではフィレーの形状、利用加工部（現：岩手県内水面水産技術センター）遠藤

特に厚みが大きく異なるため、正確な測定に必要なサン

良徳氏に感謝いたします。

プル形状をとれなかったためと考えられる。テクスチャーに関しては今後に残された課題となった。

５

文

献

1)遠藤良徳、小原貢、山根三男、坂下薫：平成１０年度
水産業関係地域重要新技術開発促進事業・年度末報告会
資料2)山本忠：未発表データ
3)K.Sato, R.Yoshinaka, M.Sato and Y.Shinmizu:
Bulletin of the Japanese Society of ScientificFisheries, 52 , 1595‑1600(1986)
4)M.Ando, H.Toyohara and M.Sakaguchi: Nippon
Suisan Gakkaishi, 58 , 567‑570 (1992)
5)高井光男：日本農芸化学会誌，72 , 843‑845 (1998)
6)外立ちあき、多田司、横越英彦：日本農芸化学会大会
講演要旨集，72 , p.180 (1998)
7)野仲功、勝田新一郎、大森丘、重久保、中上辰芳、丸山進：日本農芸化学会大会講演要旨集，70 , p.6 (1998)
8)K.Sato, R.Yoshinaka, M.Sato and S.Ikeda:
Bulletin of the Japanese Society of ScientificFisheries,52 , 889‑893(1986)
9)安藤正史、仁保浩、塚正泰之、牧之段保夫：日本水産図

マツカワの魚体重とフィレー中のコラーゲン含量

学会誌, 64 , 1027‑1033 (1998)

［技術報告］乳酸菌を用いた醤油粕の利用
山本

忠*、小浜

伊藤

恵子* 、岸良仁*、大澤

敦*、

純也*

*

醤油粕を有効に利用するため、乳酸菌添加による乳酸の生成を試みた。醤油粕を温水処理して得られる可溶性成分をそのまま乳酸発酵の基質として利用した。醤油粕の温水抽出液の培地に乳酸菌が生育することから、醤油粕が生分解性素材としての可能性が示された。また、温水に難溶性の成分について、酸やアルカリで処理することで、一部ではあるが乳酸菌の基質とすることが出来た。
キーワード：醤油粕

分解

乳酸菌

Utilization of the Soy Sauce Lees Using the Lactic Acid Bacteria
YAMAMOTO Tadashi,KOHAMA Keiko,KISHI Atsushi,
ITO Yoshihito and OHSAWA Junya
We study to produce lactic acid from soy sauce lees by the lactic acid bacteria in order toeffectively utilize the soy sauce lees. Lactic acid bacteria were grown on the soluble component of
the warm water treatment of the soy sauce lees as a midium of lactic acid fermentation.
showed the possibility that the soy sauce lees was biodegradable material.

This

By acid or alkali

treatment, the component of the poor solubility in thewarmwaterwaspartiallyused as a substrateofthelacticacidbacteria.
key words : soy s a u c e l e e s decomposition lactic acid b a c t e r i a .

１

緒

言

醤油粕などのような食品製造時の副産物の中には、タン

醤油粕のようなこれら未利用資源を資源化することで、廃パク質や糖質などの栄養素を含むものも多い。しかしながら、棄物の削減、処理コストの低下を図るため、当センターでは多水分で腐敗しやすかったり、セルロースなど微生物により漬け床への利用 ２）、酵素による調味成分の抽出３）などいくつ

分解されにくい成分を多く含んでいたり、これらの多くは有効かの方面から研究を進めている。

な利用手段がないために産業廃棄物とされている。こうした

また、醤油粕中で血圧上昇抑制成分などは見いだされい未利用・低利用の副産物は、無償あるいは有償で処分されるが、ペプチドを中心に考えると濃度的に実用化は難しい状ており、生産コストからも環境上からも問題となっている。

況である。そこで、視点を切り替え、可溶性成分はそのまま

１）

例えば、醤油粕は国内全体では年間８万ｔと言われ てお乳酸発酵の基質の一部として利用できないか検討した。また、り、岩手県内でも醤油は年間約 20 億円出荷され、製造企業

難溶性成分は酸やアルカリで処理することで低分子化しての抱える問題として、醤油生産量の約１割を占める醤油粕の基質とすることを試みた。既に、でんぷんを素材として乳酸を処分がある。現在、醤油粕の一部は家畜飼料として利用され生成４）させて、それを原料として生分解性プラスチックの生産

るものの、大半は処理業者により有償で廃棄される。こうしたが行われていることから、その手法を参考としながら実験を家畜飼料としての用途も減少傾向にあり、食塩を含んでいる行った。ここでは、今回得られた若干の知見を報告する。

醤油粕の処理問題は一層深刻化していくと考えられる。

*＊ 応用生物部岩手県工業技術センター研究報告２
２ー１

第７号（２０００）

Lactococcus lactis subsp. Lactis

実験方法

JCM １１５８（以下 L.Lactis

ＸＹと記載）、 Lactis のタイプカルチャーである Lactococcus

使用原料

醤油粕は、岩手県内の企業から提供されたものを試験に

lactis subsp. Lactis JCM ５８０５（以下 L.Lactis ＴＰと記載）、使用した。醤油粕の標準的なデータを得るため、一般的な乳酸発酵のタイプが異なる Lactococcus lactis JCM ７６３８醤油の製法である脱脂大豆と国産小麦を５０対５０で配合、（以下 L.LactisIO-1 と記載）の３株である。

製麹後に仕込みをして、もろみを加温管理して約６ヶ月発酵させて製造した醤油もろみの醤油粕を用いた。

２ー５

微生物の測定市販の BCP 加プレートカウントアガール（日水製薬製）で、
２ー２

醤油粕及び抽出液の一般成分分析

３０℃、４８時間の培養で検出された生酸菌数を乳酸菌として
５）

醤油関連の一般成分の分析は、しょうゆ試験法 により行測定した。

った。その概要は以下の通りである。水分は１０５℃乾燥法、タンパクは TECATOR 社のケルテックオートサンプラーシス

３

結

果

テム１０３５によるケールダール法、アミノ酸度はフォルモール

実験に使用した醤油粕の一般成分の分析結果は、表１の法、全糖はフェノール硫酸法、直接還元糖はソモギー変法

通りである。醤油粕（Ａ）は、Ａ社のもので、現在は新しい圧で行った。

搾機を導入することで圧搾効率が大幅に改善されており、醤
油粕の水分も少なくなっている。また、醤油粕（Ｂ）は、Ｂ社の２ー３

醤油粕の調整醤油粕である。

試料に用いた醤油粕の保存は−３０℃凍結で行った。また、一部については常温保存のため乾燥して微粉化した。

(%)

表１ 醤油粕の成分

乾燥・微粉化は、醤油粕を板状のまま、ステンレス製の網に乗せて、１０５℃通風乾燥機で８時間乾燥して、高速粉砕器

試

料

水分

直接還元糖

粗タンパク 食塩（Ｉ
ＫＡ− Universalmuhle ）で、２０，０００ｒｐｍ、３分間粉砕した。
２ー４

醤油粕（A ）

３6.7

1.２

３６
.４

5.5

醤油粕（B ）

３5.0

1.０

２４.３

5.０

醤油粕中の温水可溶性成分の抽出

醤油粕２００ｇに温水を１ｌ加え、６０℃で１時間浸積してステンレス金網で濾過した。このろ液を温水可溶性成分とした。

温水による醤油粕の可溶性成分の抽出による変化を見る

不溶性の部分はステンレス製の網に乗せて、１０５℃通風乾ために、繰り返し５回温水抽出を行った。醤油粕（Ａ）を例に

燥機で８時間乾燥して、醤油粕と同様に粉砕した。

温水可溶性のろ液成分の分析結果を表２に示した。

この醤油粕温水可溶性成分を、１２１℃、１５分加熱殺菌して乳酸菌生育培地とした。

表２ 醤油粕温水可溶性ろ液の成分

２ー５

試酸・アルカリでの醤油粕分解料

醤油粕あるいは温水抽出した醤油粕の不溶性の部分を酢酸あるいは水酸化ナトリウムで分解した。分解条件は、も

洗浄

全窒素

回数

直

接

ｐＨ 食 塩還元糖

醤油粕（Ａ） （回） ( % )

(% )

(% )

６）

み殻について検討した戸枝らの条件を参考にして、酢酸濃度は、0.01M 、0.1M 、1M 、 10M の４濃度で、水酸化ナト

醤油粕ろ液

1

0.106

1.00

4.12

0.80

リウム濃度は、5 ％、10 ％、15 ％、20 ％の４濃度で行った。

醤油粕ろ液

2

0.040

0.21

4.17

0.05

対照として蒸留水を用いた。醤油粕 ５ｇに処理用の液を 50

醤油粕ろ液

3

0.036

0.17

4.28

0.04

ｍｌ
加えた。分解反応は、試料を耐熱試薬瓶に入れ、オートク

醤油粕ろ液

4

0.035

0.11

4.28

0.01

レーブで 121 ℃、60 分行った。

醤油粕ろ液

5

0.028

0.10

4.29

0.00

分解反応後にそれぞれ、水酸化ナトリウム、塩酸で中和して、乳酸菌培地として使用した。
醤油粕(B)の温水抽出ろ液を滅菌したものに、３種類の乳
２ー４

微生物

培養試験に用いた乳酸菌は、キシロース資化性が高い酸菌を 1.00 ×１０４ cuf/ ｍｌ
添加して、３０℃で１週間静置培養
した結果を表３に示した。

乳酸菌を用いた醤油粕の利用
表３ 醤油粕温水抽出ろ液培地での乳酸菌の生育（ ｃｆｕ/ ｍ ｌ ）醤油粕を酢酸あるいは水酸化ナトリウムで分解した液で、３種類の乳酸菌の生育試験をした。酸あるいはアルカリで分
解後中和処理した培地 ５ｍｌを１５ｍｌの培養チューブに入

乳酸菌

試

料

れ、1.00 ×１０４ cuf/ ｍｌの乳酸菌を添加して、３０℃で静置培１週間後養した。１週間後に BCP 加プレートカウントアガールで菌数
L.Lactis ＸＹ 醤油粕抽出液

1.00 ×１０２ 以下

L.Lactis ＴＰ 醤油粕抽出液

1.00 ×１０ 以下

L.LactisIO-1 醤油粕抽出液

6.25 ×１０４を測定した。この培養結果を表６にまとめた。

２

表６ 醤油粕の酸・アルカリ分解液培地での乳酸菌の生育（ｃｆｕ/ｍｌ）

L.Lactis ＸＹ：Lactococcuslactissubsp.Lactis

JCM １１５８

試料処理条件

L.Lactis ＴＰ： Lactococcuslactissubsp.Lactis JCM ５８０５

乳L.Lactis IO-1 ：Lactococcuslactis JCM ７６３８

醤油粕（Ｂ）の乾燥微粉化試料を酢酸あるいは水酸化ナト
リウムで分解した液の成分を表４に示した。
表４ 醤油粕の酸・アルカリ分解液の成分（％）

DistilledWater

直接還元糖

Distilled Water

0.217

菌

L.Lactis ＸＹ

L.Lactis ＴＰ

L.LactisIO-1−−

4.17 ×１0−−

AceticAcid

1M−

AceticAcid

10M

−

−

SodiumHydroxide1% 7.00 ×１0
SodiumHydroxide10%

試料処理条件酸

3−1.52 ×１0

６−５

9.04 ×１0

−

６

−

アミノ酸度
1.75

醤油粕を温水で１回注した残渣を酢酸あるいは水酸化ナ

AceticAcid

0.01M

0.145

1.33

トリウムで分解した液で、３種類の乳酸菌の生育試験を醤油

AceticAcid

0.1M

0.261

1.13

粕の分解液と同様に行い、培養結果を表７にまとめた。

AceticAcid

1 M

0.565

0.87

AceticAcid

10 M

1.029

表７醤油粕温水１回抽出した不溶性成分を酸・アルカリでSodiumHydroxide 1 %

0.507

1.37

SodiumHydroxide 5 %

0.275

2.87

SodiumHydroxide10%

0.449

分解した液での乳酸菌の生育（ｃｆｕ／ｍｌ）
試料処理条件乳酸

L.Lactis ＸＹ

醤油粕（Ｂ）を温水で１回抽出し残渣を乾燥微粉化した試DistilledWater

L.LactisIO-1

４1.00 ×１0

３

1..26 ×１0

６

５

9.40 ×１0４

8.54 ×１0

６

AceticAcid

1M 4.06 ×１0５に示した。

AceticAcid

10M−

SodiumHydroxide1%5.00 ×１0酸・アルカリ分解液の成分

L.Lactis ＴＰ7.20 ×１0

料を酢酸あるいは水酸化ナトリウムで分解した液の成分を表

SodiumHydroxide10%

表５ 醤油粕を温水で１回抽出した残渣の

菌

−

４

−

−

−

−

−

−

（％）

試料処理条件

直接還元糖

アミノ酸度

４

考

察

Distilled Water

0.145

0.83

酵母培養の試みが牧野ら７）によって行われている。しかし、

醤油粕の微生物利用については、脱塩液を利用した醤油
AceticAcid

1 M

0.464

0.80

塩分が高いため発酵原料としてはあまり考えてこられなかっAceticAcid

10 M

0.797

0.78

た。今回、醤油粕の抽出液及び酸やアルカリによる分解物

SodiumHydroxide1%

0.406

1.27

は乳酸菌が生育できることで、乳酸を利用できる可能性を見SodiumHydroxide10% 0.304

3.62

いだすことができた。これは、今までネックとなっていた食塩も多量の温水で抽出することで、濃度が低くなり、適切な培地となるためと考えている。

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

ただし、乳酸発酵を行なわせる素材化での利用を考える

文

献

場合、分解試薬の種類や濃度条件などを検討して、発酵原

１) 牧野義雄、谷川善弘、竹上伊津子、白川武志：廃棄物

料の糖やアミノ酸濃度を高くする手段の開発が必要である。

論文誌、9 ,2081998()

特に、分解用の酸やアルカリの濃度を上げると直接還元糖

2) 伊藤良仁、成島千文、米倉裕一、櫻井の値は大きくなるが、アミノ酸の濃度が下がり、ｐＨを調整して

大澤純也：岩手工技セ研報,5 , 139(1998 )も乳酸菌が生育してこない、あるいは逆にアミノ酸濃度が高く

3) 畑山

なっても糖濃度が下がり乳酸菌が生育してこないなどの問題

廣、荒川善行、誠、大沢美千代、、大澤純也、荒川義行、櫻井廣：岩手工技セ研報,5 ,209(1998)が生じてくるため、酵素剤の利用を含めてさらに検討が必要

4) 食品産業環境保全技術研究組合編：未利用資源の有である。

効利用技術を探る、食品産業環境保全技術研究組合、
８）

発酵試験に用いた乳酸菌については、石崎ら によってL.Lactis IO-1 ：Lactococcus lactis JCCM ７６３８ がキシロースからもっとも効率よく乳酸を生産すると報告されており、

p.2431999()
5) しょうゆ試験法編集委員会編：「しょうゆ試験法」, （財）
日本醤油研究所(1985)

温水抽出液での生育も他に比べよかった。ただし、素材化

6) 戸枝一喜、川端康之、柴本憲夫：「酵素利用技術及び研究を進めるためには、さらに効率的な発酵を行う菌株をス

高圧・高熱処理技術を応用した新しい食品の開発に関す

クリーニングするなど微生物源を含め検討したいと考えてい

る研究

る。

スト」中小企業庁(1997)

平成７年度中小企業庁技術開発研究成果テキ

7) 牧野義雄、白川武志：第１０回廃棄物学会研究発表会
本研究は岩手県事業の「食品バイオテクノロジー研究開

講演論文集Ⅰ、p.3251999()

発事業」の中で進めた。なお、実施するに当たり、醤油粕を8 ) 田中賢二、小宮山昌子、園元謙二、石崎文彬：農化,73 ,提供いただいた八木沢商店株式会社、佐々長醸造株式会

258(1999)社の関係者にお礼申し上げます。

[技術報告]食塩の種類が乳酸菌に与える影響山本

忠*、小野寺俊隆***

食塩の品質を評価するため、微生物の生育への影響を調べた。試験は試薬や市販精製塩を含む５つの塩で行った。２％食塩の乳酸菌培地で、４種類の乳酸菌の成長速度を吸光度計により比較した。その結果、３種類の乳酸菌で海水全成分塩培地の乳酸菌の生育が良かった。さらに、この５つの塩を用いNaCl濃度を２％に調整して、キャベツの漬物を15℃で作り、微生物の動向を検討した。
食塩の種類によって、食味など官能的な差だけでなく、乳酸菌の生育やｐＨの変化に差が見られた。
キーワード：食塩、乳酸菌、漬物、ｐＨ

Effect of the Type of Kitchen Salt on the Lactic Acid Bacteria.
YAMAMOTO Tadashi and ONODERA Toshitaka
The effect of salt on the growth of the microorganism was examined inorder to evaluate thequality of the kitchen salt. The test was carried out in five salts including chemical reagent andmarketing refinedsalt. Thegrowth rateof4kindsoflacticacidbacteriawasexaminedonthelactic
acid bacteriaculture medium of 2% kitchen salt . Three of four bacteria grew well on the all sea
water component saltculturemedium. Wemadecabagepickles useing5saltsat15 ℃ byadjusting
the concentrationof NaClto2%,andbacterialgrowthinandsensorytestofpickleswereexamined.
Thegrowthofbacteia,pHofpicklesandtasteundersensorytestdifferedin5kindsofsalts.
key words : K i t c h e n s a l t , l a c t i c a c i d b a c t e r i a , p i c k l e s , p H .
１ 緒言

船渡市の産直グループ有限会社の試作品）の５種類である。

食の意味が見直され、美味しくて体に良いものを食べたいと思っている人が増加しており、著者の小野寺は新しい塩の２−２ 乳酸菌及び培地製造法の開発を進めており、食塩の食品としての評価の再検討を進めてゆきたいと考えている。

乳酸菌は、食品由来の株を中心に表１に示した２１株を使用した。手軽に入手できて、乳酸菌の生育のよい培地として

１）

食塩が漬物の物性に与える影響については、小川 によ用いた醤油ベース培地は、醤油を１０倍希釈したものに１％って説明されているが、微生物の利用視点からの検討はこのグルコースを添加して、オートクレーブ処理後使用した。

れからの課題と思われる。とくに、岩手県の海岸地域では、

乳酸菌培地は、ペプトン１％、イーストエクストラクト１％、グル

海水で下漬けした漬物が美味しい言われていますが、そのコース１％で、酢酸ナトリウム０３％からなる乳酸菌一般培地.

理由は明らかになっていない。この問題の科学的解明へ向１）

けて、食塩の品質の違いが微生物の生育にあたえる効果を

ｐＨ 6.5 に調整した。

を基本に、培地の中の NaCl を２％になるように加えたあと、中心に検討したので報告する。
２−３ 乳酸菌培養液の吸光度測定
２ 実験方法

吸光度の測定は、クレット吸光度計の赤色フィルターで測２−１ 試験に用いた食塩定した。１０ｍｌ
容のクレット試験管に培地を５ｍｌ分注して、シ

使用した塩は、塩化ナトリウム試薬特級、市販精製塩、市リコ栓をした後オートクレーブで１２１℃、１５分の滅菌後、別販並塩（漬物用）、市販海水精製塩（にがり等を除いてある）、

途培養した乳酸菌を植菌した。培養条件は、３０℃で静置培

海水全成分塩（にがり、硫酸カルシウム沈殿も含む岩手県大

養とした。

*

＊応用生物部

＊＊有限会社童岳舎

岩手県工業技術センター研究報告
表１ 乳酸菌の由来

水分は、１３５℃乾燥法で測定した。試料を約１ｇ耐熱ビーカ

番号

由来 登録ナンバー

1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
19
20
21

IFO
IFO
IFO
IFO
IFO
IFO
IFO
IFO
IFO
NRIC
NRIC
NRIC
NRIC
NRIC
NRIC
NRIC
TUA
NRIC
NRIC
NRIC
IFO

3426
3832
12060
12964
13138
3888
3892
3070
3345
1067
1035
1057
1028
1039
1042
1053
80
1089
1085
1149
12172

第７号（２０００）

分類

Leuconostoc mesenteroides
Leuconostoc mesenteroides
Leuconostoc mesenteroides
Streptocouss faecalis
Streptocouss faecium
Pediococuss asidilactici
Pediococuss pentosaceus
Lactobacillus plantararum
Lactobacillus brevis
Lactobacillus plantararum
Lactobacillus brevis
Leuconostoc mesenteroides
Lactobacillus acidohilus
Lactobacillus buchneri
Lactobacillus casei
Lactobacillus delbrueckii
Lactobacillus lactis
Leuconostoc citrovorum
Leuconostoc dextranicum
Streptocouss lactis
Pediococuss soyae

２−４ 漬物製造条件

ーに精秤し、１３５℃の送風乾燥機で２時間乾燥して減少した重量を水分として計算した。直接還元糖は、ソモギー変法
で、ｐＨは試験管に取った漬け液にｐＨメーターの電極を直接差込読みとった。官能検査は食品系の職員８名による短評法で行った。
３ 結

果

３−１ 食塩の分析結果試験に用いた食塩の成分の分析結果を表２に示した。
表２ 食塩の分析結果
（％）
塩の名前

Ｎａ

Ｃｌ

Ｃａ

Ｍｇ

ＳＯ ４

Ｋ

水 分

その他

総計

試薬特級

39.30260.638

0.001

0.001

0.002

0.004

0.003

0.048

100

市販食塩（精製）39.10060.461

0.048

0.030

0.112

0.081

0.167

0.001

100

市販食塩（並塩）

38.18359.192

0.062

0.060

0.174

0.122

1.957

0.250

100

海水精製塩

32.75153.012

0.428

0.730

3.336

2.314

6.938

0.491

100

海水全成分塩27.74350.912

1.226

3.230

6.264

2.013

7.933

0.679

100

漬物に用いたキャベツは、市販品（千葉県産）を盛岡市内の店頭で購入した。漬物全体の NaCl 濃度が２％になるように５種類の食塩の添加量を調整して、キャベツの漬物を作った。キャベツを５ｍｍ幅に刻んで混ぜたものから２００ｇ取り、

３−２ 乳酸菌種類別の生育速度比較
表１に示した２１株の乳酸菌の醤油ベース培地での生育速度の違いを比較し図１に示した。

食塩４ｇとともにガスバリアー性の高い袋（明和、 A-32 ）に入れた。さらに、キャベツが漬液に漬かる量（２００ｍｌ
）
の２％食

140

1

塩水加え、脱気してからヒートシールした。袋ごとプラスチック

2製の容器に入れ、袋の上に 1.5 ｋｇの重石を乗せ、 15 ℃で3120発酵させた。

45
6

２−５ 微生物試験法

1007

衛生試験法・注解 ３）に基づいて試験を行った。一般細菌

8は、標準寒天培地（日水製薬製）を用いて３７℃、２４時間で製薬製）を用いて、３７℃、２４時間で測定した。大腸菌群は、デソキシコレート培地を用い（日水製薬製）を用い、３７℃、４9吸光度（クレット）

測定した。生酸菌は、ＢＣＰ加プレートカウントアガール（日水

80

10
11
12

60

13

８時間で測定した。嫌気性菌は、変法ＧＡＭ培地（日水製薬

14製）で脱酸素剤を用い、３７℃、２４時間で測定した。

15
16

40

17

２−６ 成分分析

18

食塩の成分は衛生試験法・注解３）に準じて行った。その概1920

要は、以下のとおりである。Kは原子吸光法、MgとCaは滴定

20法、塩素はモール法、水分は１３５℃乾燥法、有機物は灼熱

21

減量法を用いた。
漬物の分析は次のとおり行った。窒素分析は、TECATOR
社製ケルテックオートサンプラーシステム１０３５を用いてケー
ルダール法により測定した。試料を約１ｇ精秤して測定した。

0
0

1

2

3
4
培養日数（日）56

図１ 乳酸菌用培地での乳酸菌の種類による生育の比較（凡例の番号は表１と同一）

7

食塩の種類が乳酸菌に与える影響
３−３ 食塩の違いによる乳酸菌の生育速度比較

漬物の官能評価のコメントを表２にまとめた。精製塩では、素生育の速さの違う乳酸菌を４種類選び、５種類の食塩でつ材の甘みを出すが塩かどがとれないとする評価となった。まく っ た 乳 酸 菌 標 準 培 地 で 培 養 し た 。 Leuconostoc

た、 Mg の多く含まれているものは苦い４）とする評価となっ

mesenteroides

IFO 3426 の生育速度を比較した結果を図２に、Lactobacillus plantara

Streptocouss lactis

IFO 3070 の結果を図３に、IFO 3345 の 結 果 を 図 ４ に 、Lactobacillus brevis

た。反面、漬物らしいとの評価につながった。
表3 漬け物官能検査票のとりまとめ
番号

NRIC1149 の結果を図５に示した。

総合
評価
好き
まあまあ
嫌い
好き
まあまあ
嫌い
好き
まあまあ
嫌い
好き
まあまあ
嫌い
好き
まあまあ
嫌い

1
試薬特級

３−４ 漬物の官能評価
吸光度（クレット）

100

試薬特級

80

2
精製塩
3
並塩

食塩（精製）

6040

並塩（漬物用）

20

海水精製塩

0
0

2

4
生育時間（日）68

海水全成分塩4
海水食塩
5
海水全成分塩

図２ 食塩別培地でのLeuconostoc mesenteroidesの生育速度の比較

評価
人数
2
3
3
1
5
2
2
4
2
5
3
0
2
3
3

コメント
甘みあり、やや塩味浮く
甘みあるが塩味浮く
塩味いや漬物とはいえない
甘みあり、やや塩味浮く
甘みあるが塩味浮く
塩味いや漬物とはいえない
甘みあり、塩味浮く
甘みあるが塩味浮く
塩味いや
塩かどもややまろやか、漬物の感じ有り
塩味浮かない苦み不快、
苦みあるが、漬物らしい
漬物らしい

評価は好き嫌いで、１：好き ２：まあまあ ３：嫌いそれぞれの項目の特記事項はコメントに

食塩（精製）

100
80
60
40
20
0

並塩（漬物用）
海水精製塩
海水全成分塩02

46
生育時間（日）漬液の一般細菌数の変化を図６に、乳酸菌数の経時変化を図７に示した。

8

図3 食塩別培地でのLactobacillus plantararumの生育速度の比較

100
吸光度（クレット）

３−５ 漬物の微生物の変化

試薬特級

80

食塩（精製）

60

並塩（漬物用）40

一般細菌数（ｌｏｇ１０ 個／ｍｌ）

吸光度（クレット）

試薬特級

10
9
8
7
6
5
4
3
2
1
0

試薬特級
食塩（精製）
食塩（並塩）
海水精製塩
海水全成分塩
0

5

海水精製塩

20
0

海水全成分塩
0

2

4

6

8

10

15

つけ込み後の日数（日）図６

食塩別漬物漬け液中の一般細菌数の変化

図４

食塩別培地でのLactobacillus brevisの生育速度の比較

吸光度（クレット）

100

試薬特級

80

食塩（精製）

60
並塩（漬物用）

40

海水精製塩

20

海水全成分塩00246
生育時間（日）図5 食塩別培地でのStreptocouss lactisの生育速度の比較

生酸菌数（ｌｏｇ１０ 個／ｍｌ）

生育時間（日）

10

試薬特級

8

食塩（精製）

6

並塩（漬物用）

4

海水精製塩

2

海水全成分塩00510
漬け込み後の日数（日）158
図７ 食塩別漬物漬け液中の生酸菌数の変化

３−６ 漬物のｐＨ・還元糖の変化
漬物の漬け汁のｐＨの変化を図−８に、還元糖の変化を
図−９示した。

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

栄養成分が豊富で食塩の種類だけを変えた培養液で、乳漬け汁のｐＨ

7.00
6.80
6.60
6.40
6.20
6.00
5.80
5.60
5.40
5.20
5.00

試薬特級

酸菌の生育の速さと濃度に違いが有ることから、食塩中の成精製食塩分の違いが微生物の生育へ与える総合的な効果は著しいと並塩（漬物用）考えられる。

精製海水塩
海水全成分塩

0

2
4
日数（日）

6

特に、漬物での味の違いといった官能的な評価では、好みにより評価が分かれた。これは食塩に含まれる Mg や Caの量や形態の違いで味が異なるためと考えている。全成分
海水食塩で、乳酸菌の生育が早いといった乳酸菌数の変化や Ca の量や形態の違いによると思われるｐＨの変化、ひい図８ キャベツ漬物漬け汁の食塩別
ｐＨの変化ては漬物の色の違いからも食塩の成分が食品に与える影響が大きいことがわかった。
今回は、キャベツの塩漬け（液漬け）といった、いわば旨味の少ない系での試験のため、にがり成分の「苦さ」の評価が

6

試薬特級

漬け汁中の直接還元糖（％）

5
4
3

分かれたが、魚の干物など旨味成分が高濃度の系では、全精製食塩

成分海水塩で作った魚の干物がおいしいとの話もあり、「苦並塩（漬物用）さ」もむしろ旨いと言う評価の可能性もあり、さらに検討した

海水精製食塩い。

21

海水全成分塩

0
0

2

4

6

8

10

12

本研究は、技術パイオニア養成事業の研究として平成１０

日数（日）図９ キャベツ漬物漬け汁の直接還元糖量の変化

年度に実施した。研究を実施するに当たり、食塩についての研究を調査事業化していただく等ご支援いただいた岩手県
中小企業団体中央会の畠潤一氏、海水全成分食塩を提供

４ 考察いただいた産直グループ有限会社代表上野孝雄氏に感謝

醤油ベース培地は培養した乳酸菌をそのまま漬物に添加いたします。また、分析や官能検査ににご協力いただいた小できることから、乳酸菌の食品的な性質を見る最初の段階に野怜子さん、佐藤望さん、伊藤美雪さんにお礼申し上げま用いた。食塩濃度が約１．４％であり、この栄養条件で、乳酸す。

菌の生育に大きな違いが見られた。この結果から、食塩別の生育試験に使用する乳酸菌を５株選択した。
５）

それそれ、漬物中でよく見いだされ 、乳酸を多く生産する

文

献１） 小 川 敏 男 著 ：漬 物 製 造 学 ： p.36 、株式会社光琳

代表的な菌株で、培養６日目でも吸光度が下がらない(1989)

Lactobacillus plantara か ら１株、漬物でよく検出され、この培2 ） 微生物研究法懇談会編：微生物学実験法：p.348 、地であまり吸光度が増加しない Leuconostoc mesenteroides

講談社(1975)から１株、同じく漬物でよく見いだされ、同じくやや塩分が高

3 ） 日本薬学会編：衛生試験法・注解金原出版(,
1990)

い培地を好む Lactobacillus brevis か ら１株、さらに、比較的4 ） 太田静行著：調理と塩：p.34 、学建書院(1979)

酸は出すが漬物としてさほど見られない乳酸菌として5 ） 小 川 敏 男 著 ：漬 物 製 造 学 ： p.243 、株 式 会 社 光 琳Streptocouss lacti か ら１株選んだ。

(1989)

[ 技術報告 ]清酒酵母によるビール用麦汁の発酵
中山

繁喜*、平野高広** 、櫻井廣*

一般のビールと異なる香味の特徴を持つビール製造の可能性を検討するため、清酒酵母から転用できる株の選抜を試みた。その結果、麦芽糖の発酵性を有する株はあるものの、ビール用麦汁中では発酵力が弱く直ちに使用できる株は見つからなかった。しかし、さっぱりした香味に仕上がることから、製造法の改良や酵母の育種を行えば、清酒酵母は差別化した商品の開発に貢献できると思われた。
キーワード：ビール、麦汁、清酒酵母

Beer Brewing Using Sake Yeast
NAKAYAMA Shigeki and SAKURAIHiroshi
Tomakeacharacteristicbeerwithaflavorortaste,weattemptedtoselectethestrainsuitableforbre
wingbeer from sake yeast. Wefoundthestrainfermentedmaltose, butitwasnotactiveenoughinma
lt extract.Asthemaltextracttreatedwiththestarainhasclearflavorandtaste,wethinkthat sake y e a s t isvaluablein use.
keywords:beer,maltextract, sake yeast

１

緒

言

平成６年にビール製造免許交付条件が緩和されて以来、全国のビール製造免許取得数は３００以上になっている。

２−２

麦芽糖発酵試験

麦芽糖を発酵する能力が強い酵母を探すため、酵母用

そのため、地ビールメーカーは酒質の良さや特徴を持た完全培地である Burkholder 培地１）のブドウ糖を麦芽糖せて、積極的に消費者にアピールする必要が生じてきてに置き換えた培地に供試酵母を接種し発酵経過をみた。

いる。昨年、県内の地ビールメーカーはワイン酵母で発培地組成は表１のとおりである。

酵させたビールを商品化し好評を得ている。また、別の発酵経過の測定は、アルコール発酵に伴う炭酸ガス発メーカーは清酒酵母で造るビールに着目しており、清酒

生量を測定するマイセル(Meissel)の方法で行った。500の吟醸香様の香りを持つビールの開発を目指している。

‹容三角フラスコに麦芽糖発酵試験培地 200 ‹を入れその実現に向けて、当センターで保有している清酒酵母てオートクレーブで殺菌（121 ℃、10 分間）した後、を用い、麦芽糖の発酵試験や、麦汁の発酵試験を行い実麦汁培地 10 ‹に１ loop ずつ接種し 20 ℃で２日間培養用性について検討した。

した酵母培養液を接種し、20 ℃で静置培養した。

２
２−１

方

法

供試酵母

当センターで保存している清酒酵母ｂ-1 〜 10 の 10
株を供試酵母とした。この酵母の中には、酢酸イソアミ
ルやカプロン酸エチル等吟醸香の生成能が高い酵母が複数含まれている。対照は、バイツェン用ビール酵母 WY
3068n を使用した。

＊醸造技術部、＊＊応用生物部

表１ 麦芽糖発酵試験培地の組成
麦芽糖
２０ｇ
アスパラギン
２ｇ
MgSO ４
０ .５ ｇ(NH4)SO ４２ｇ
KH 2 PO ４
１５ｇ.
KI
０.１ mg
CaCl2 ･2 H2 O
０３３ｇ
.
蒸留水
１０００‹
ｐＨ
５.０

岩手県工業技術センター研究報告２−３

第７号（２０００）

香様の香りはどの株でも認められなかった。しかし、ダ麦汁発酵試験

ホップが入りバイツェンビールの醸造用に製造された麦イアセチル臭は対照で強く感じられたが、試験株では b

汁（Brix13.2）500 ‹に、の前培養液 10 ‹を加え、10-9 株を除いて認められなかった。また、試験株には舌℃で７日間発酵させた。10 ℃は目的とする吟醸香を生にまとわりつくような味がなくサッパリとしていた。

成する酵素（アルコールアセチルトランスフェラーゼ）表２ 麦汁発酵液の成分
菌株№
ｱﾙｺｰﾙ(%) 酸度 比重 還元糖(%)
b-1
1.3
1.5 1.045
3.8
b-2
1.4
1.5 1.044
3.5
b-7
1.3
1.3 1.044
3.6
b-8
0.9
1.3 1.044
3.8
b-9
1.4
1.6 1.044
3.5
WY3068n
2.1
2.6 1.0352.6が安定な温度である２） 。
発酵終了液は、当センター職員５名でで官能評価した。

３
３−１

結

果

麦芽糖の発酵力

培養期間中の炭酸ガス発生量を図１に示した。１０株
中６株で明確な炭酸ガスの発生が認められた。中でも b

４

考

察

清酒酵母の中で、麦芽糖の発酵力がある酵母が見つか順に高かった。残りの４株は、炭酸ガスの発生がほとんったものの、ホップを含んだ麦汁の発酵力は弱く、通常ど認められなかった。この４株は吟醸香の生成能が高いの方法でビール製造に清酒酵母を使うことはできないと株であった。

思われる。対策としては、酵素剤を使って麦芽糖をブド

炭酸ガス発生量（ｇ）-8 と b-9 の２株は対照を上回り、以下 b-7、 b-2 、b-1 の

1.6
1.2

b‑8

ウ糖に分解してから発酵させる方法が考えられる。また、

b‑9

麦芽糖発酵試験培地で発酵しても、ホップを含んだ麦汁

0.8で発酵しない株があったので、ポップ耐性を付与させる

0.4

ことも有効と考えられる。
清酒酵母はビール醸造中に発生しやすいダイアセチル

0
0
図１

2

4

6

8

10

臭が少なく、さっぱりしたした味に仕上げられる可能性

日数

麦芽糖発酵試験
b‑1

b‑2

b‑3

b‑4

b‑8

b‑9

b‑10

対照

b‑5

b‑6

があり、清酒酵母を使う利点はあると思われる。

b‑7

５
３−２

麦汁の発酵

結

語

一般のビール酵母と異なる特徴をビールに付与できる

麦芽糖の発酵性が高かった b-1、 b-2、 b-7、 b-8、 b-9

清酒酵母を探したが、麦汁中での発酵力が弱く直ちに使株に対照を加えた６株で麦汁を発酵させ、発酵終了後の用できる株は見つけられなかった。しかし、さっぱりし成分を表２に示した。供試株は対照に比べ還元糖が多くた香味に仕上がることから、製法上の改良や酵母の育種

残り、アルコール生成が少なく発酵が緩慢であった。酸により、差別化した商品を育成に貢献できると思われる。

度も対照に比べて低かった。製成酒の有機酸組成を図２に示した。供試株は対照より発酵が進んでいないため全文体的に少なかった。なかでもピルビン酸とリンゴ酸量は

献

１）東京大学農学部農芸化学教室：第３版実験農芸化学

顕著であった。

下

供試株は全般に甘さが残っており、特に b-8、 b-2 株

p.184(1989)

２）石川雄章、百瀬洋夫、吉沢淑：醸協,79, 6 2 (1984)

は甘く味のしまりがなくなっていた。また、清酒の吟醸

μｇ／ｍｌ

250
200
150
100
50
0

b-1

図２ 有機酸組成
乳酸
酢酸

b-2

b-7

b-8

b-9

対照

酵母の種類

ピルビン酸

リンゴ酸

クエン酸

コハク酸

［技術報告］新品種小麦粉の食品への加工適性
笹島 正彦＊、関村 照吉＊、荒川 善行＊
東北 205 号粉の製パン適性、東北 206 号粉の製めん適性及び東北糯 211 号の製菓適性を官能試験により評価した。その結果、東北 205 号粉のパンは市販パン用粉並の評価であったが、東北 206
号粉のゆでうどんは良悪に評価が分かれた。また、東北糯 211 号を用い南部せんべい、モチまんじゅう及びクッキーを製造し、別途菓子製造業者に製造を依頼したゆべし及びがんづきと併せて評価したところ、モチまんじゅうの評価が良く、モチ状の菓子類への加工適性が高いものと推定された。南部せんべい、クッキー及びゆべしは総合的には悪い評価が多かったが、良いとする意見もあり、加工工程等の検討により改善の余地があると考えられた。また、がんづきについては
膨らみを保つことができず加工適性は低いものと認められた。
キーワード：モチ性小麦粉、加工適性、菓子類

Processing Suitability of New Flour to Foods.
SASAJIMA Masahiko,SEKIMURA Teruyoshi and ARAKAWA Yoshiyuki
Bread made from Tohoku 205 flour, noodle made from Tohoku 206 flour and sweets
made from Tohoku 211 waxy flour were evaluated in sensory test. Tohoku 205 flour bread
was equal to the marketing flour bread. In the sensory test of Tohoku 206 flour noodle, somepanelists had good impression, but others had bad one. Tohoku 211 Mochi-manju was good insensory test. This indicated that waxy flour is suitable for processing to sweets like Mochi.
Though Tohoku 211 Nanbu-senbei, cookie and Yubeshi were not good as a whole, somepanelists had a good impression on them. These suggest that the processing needs further
improvement. Tohoku 211 Ganzuki was bad in sensory test because it could not keep its
volume, and this processing was unsuitable for waxy flour.
key words: waxy flour, processing suitability, sweets
１

緒言料とした。市販パン用粉は日本製粉（株）製イーグルを

東北農業試験場で育種された小麦の新品種のうち、そ使用した。

れぞれ製パン適性と製めん適性に優れるとされる東北

２−１−２

205 号と東北 206 号について、その加工適性を評価してパンの製造法前報３）に準じ、象印マホービン（株）製ホームベーカ

きた。１）、２）、３） 今年度は、岩手県内農家で試験栽培されリー（BC‑S15）で所定の方法４）により製造した。

民間製粉工場で製粉された東北 205 号粉及び東北 206 号

２−１−３パンの官能試験

粉を用い、前者については製パン適性を後者については

市販小麦粉のパンを基準品とし、東北 205 号粉、コユ

製めん適性を市販小麦粉等と比較する官能試験により評

キコムギ粉及びナンブコムギ粉のパンを外観、すだち、価した。

触感・弾力、香り、味及び総合の６項目についてかなり

また、モチ性小麦粉については、モチまんじゅうやゆ

悪いからかなり良いまでの５段階で 40 名のパネルによべし等菓子類への加工適性が高いものと報告してきた ４）

り官能評価した。

が、今年度は菓子製造業者がモチ性小麦粉を使用して製２−２造した菓子等を用い、官能試験により菓子類への加工適

２−２−１

結

果
原料小麦粉の特性値性を評価した。

原料小麦粉の分析値を表１に示した。東北 205 号粉の２

タンパク質含量は、コユキコムギ及びナンブコムギより

２−１

東北 205 号粉の製パン適性
実験方法

２−１−１

試料

多かったが、市販パン用粉よりは若干少なかった。
２−２−２

パンの分析値

東北 205 号粉、コユキコムギ粉及びナンブコムギ粉はパンの分析値を表２に、内層図を図１に示した。東北

岩手県内で栽培されマーケットミルで製粉された粉を試

205 号粉のパンは、焼減率、比容積とも市販パン用粉と

＊

食品開発部

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

ほぼ同程度で、ボリュームが出る点でコユキコムギ及び

４

モチ性小麦粉の製菓適性

ナンブコムギを上回った。

４−１

２−２−３

４−１−１

パンの官能試験結果

図２に官能試験の結果を示した。東北 205 号粉のパン

実験方法
試料

１）原料粉

は、触感・弾力がやや劣るものの他の項目では基準品のモチ性小麦粉は岩手県産の東北糯 211 号粉で、東北製

市販パン用粉のパンとほぼ同程度であり、全ての項目で

粉組合岩手事務所を通じ、（財）農産業振興奨励会から提コユキコムギ及びナンブコムギを上回った。

供された。製粉方法は、精米式で外皮から順に削り取る

３３−１

方法６）である。市販南部せんべい用粉は菅原製粉製麺工

東北 206 号粉の製めん適性

場製きりを使用した。

実験方法

３−１−１

試料

２）モチ性小麦粉使用製品

東北 206 号粉及びナンブコムギは岩手県内で栽培されゆべし製造業者及びがんづき製造業者に、それぞれモ

マーケットミルで製粉された粉を試料とした。市販めん

チ性小麦粉を使用した製品の製造を依頼した。

用粉は菅原製粉製麺工場製スワンを使用した。

４−１−２

３−１−２

１）原料小麦粉配合

ゆでうどんの製造法

製めん方法及びゆで時間の設定は前報に準じた。２）
３−１−３

製造法

南部せんべいについては、市販の南部せんべい用粉とゆでうどんの官能試験

岩手産東北糯 211 号粉とをそれぞれ 50％の割合で混合し市販めん用粉を基準品とし、東北 206 号粉及びナンブたものをモチ性小麦混合粉とした。製造に当たっては、

コムギ粉のうどんを 40 名のパネルにより官能評価した。

市販南部せんべい用粉を対照とし、このモチ性小麦混合５)

粉及び 100％岩手産東北糯 211 号粉を使用した。

３−２

結

３−２−１

もちまんじゅう及びクッキーについては、 100％岩手

果
原料小麦粉の特性値

産東北糯 211 号粉で製造した。

ゆでうどんの原料粉の特性値を表３に示した。東北206 号粉のアミログラムの MV(BU)：最高粘度は高く低ア２）南部せんべいの製造法
原料小麦粉 100 に対し食塩２、水 60、重曹 0.2 を加え、

ミロ小麦ではなかった。

手で混合後約 20g に分割し石釜式の南部せんべい焼き機

３−２−２で焼き上げた。試験当日まで防湿フィルムに保存し官能

ゆでうどんの分析値

ゆでうどんの分析値を表４に示した。東北 206 号粉のうどんの分析値は、他の小麦粉のものと比較して大きく異なるものではなかった。
３−２−３

評価した。
３）モチまんじゅうの製造法
原料小麦粉 100 に対し上白糖 100、水適量を加え、蒸ゆでうどんの官能試験結果

練機で 10 分間蒸練後、包あん機で包あんした。試食１時

図３にゆでうどんの官能試験結果を示した。東北 206
号粉のうどんは、多くの項目で良悪に評価が分かれ、特にかたさの項目でその傾向が顕著であり、従来のうどんと性質が異なるものと認められた。

間前まで‑20℃で凍結保存し、自然解凍後官能評価した。
４）クッキーの製造法
バター200g を加温し軟化させ、原料小麦粉 300g、上白糖 100g、卵 60g を加え、手で混合、圧延、型抜き後、焼成した。試験当日まで防湿フィルムに保存し、官能評価した。

東北 205 号粉

市販小麦粉

キタカミコムギ粉
図１

パンの内層図ナンブコムギ粉

新品種小麦粉の食品への加工適性
表１ パンの原料粉分析値
水分（％）
灰分（％）
12.8
0.51
13.5
0.37
13.5
0.48
13.4
0.52

製粉方法
マーケットミルマーケットミルマーケットミルマーケットミル東北 205 号粉
市販パン用粉コユキコムギ粉
ナンブコムギ粉

表２
東北 205 号粉
市販パン用粉コユキコムギ粉
ナンブコムギ粉

焼減率（％）
18.8
18.1
18.5
18.4

表３

ゆでうどん原料粉の分析値
水分（％）
灰分（％）
11.2
0.41
13.0
0.50
13.4
0.52

タンパク質（％）
8.3
9.8
10.8

表４ ゆでうどんの分析値
ゆで歩留まりゆで溶出率

ゆで時間
東北 206 号粉
市販めん用粉ナンブコムギ粉

パンの分析値

比容積
4.86
4.74
4.01
3.85

製粉方法
マーケットミルマーケットミルマーケットミル東北 206 号粉
市販めん用粉ナンブコムギ粉タンパク質（％）
11.3
12.0
9.7
10.8

18’50”
22’33”
19’41”

3.79
3.67
3.41

東北 205 号粉

7.85
8.17
7.97

コユキコムギ粉

東北 206 号粉ナンブコムギ粉

度数

度数

度数

30

30

30

30

20

20

20

20

10

10

10

0

0

30

30

30

30

20

20

20

20

10

10

10

0

0

30

30

30

30

20

20

20

20

10

10

10

0

触感弾力 0

0

30

30

30

20

20

20

10

10

10

0

0

30

30

30

20

20

20

10

10

10

味

0

香り

0

すだち

0

外観

0

0

度数

10

色

0

10

外観

0

10

かたさ

0

粘

30

30

30

20

20

20

20

10

10

10

0

0

総合
か
な
り
悪
い

わ
ず
か
に
悪
い

普
通

わ
ず
か
に
良
い

図２

か
な
り
良
い

性

0

30

0

弾

か
な
り
悪
い

わ
ず
か
に
悪
い

パンの官能試験結果

普
通

わ
ず
か
に
良
い

か
な
り
良
い

10

なめらかさ

0

30
20
10
0

30
20
10
0

食

味

岩手県工業技術センター研究報告
４−１−３

菓子類の官能試験

第７号（２０００）

では Abs(%):吸水率が大きいにもかかわらず、WK(BU):弱

１）南部せんべい

化度が大きく、また、エクステンソグラムでは、R(BU):

市販の南部せんべい用粉で製造した南部せんべいを伸張抵抗が小さいが E(mm):伸張度がそれほど大きくな基準品とし、①市販の南部せんべい用粉とモチ性小麦粉

いことが特徴的で、加水し生地にしたときに生地の形をとを各 50％の割合で製造したもの及び②100％モチ性小維持しにくいことが推定された。

麦粉で製造したものについて、色、香り、歯触り、味、

４−２−２

総合評価の５項目をそれぞれ５段階で、40 名のパネルに

１）南部せんべいより評価した。

官能試験結果

モチ性小麦粉を使用したせんべいは軟らかく、サクサ

２）その他の菓子

クした食感になり、50％、100％のいずれについても、歯ゆべし、がんづき、モチまんじゅう及びクッキーにつ触りでは良悪に評価が分かれ、味及び総合では「普通」

いては、基準品を設けず、総合評価のみを悪い（購入しから「わずかに悪い」に評価が集まった。

ない）から良い（是非購入したい）までの３段階で 40

２）その他の菓子名のパネルにより評価した。

菓子４種の評価では、モチまんじゅうが比較的に評価

東北糯 211 号粉 50% ＋

東北糯 211 号粉

市販南部せんべい用粉 50％
度数

30

30

20

20

10

10

色

５

20

20

10

10

香り

東北 205 号粉を使用したパンは、分析値、官能評価とも市販パン用粉のものとほぼ同等の評価であった。しかンに劣っており、栽培地域や気象条件等により品質にばらつきが大きいことも考えられる。

0

東北 206 号粉を使用したゆでうどんは、官能試験で「や

30

30

20

20

10

わらかい」、「表面がぬるぬるする」との意見が多かった

10

歯触り

がある食感を良いと判断するか劣ると判断するかで評価
30

20

20

10

10

味

30
20

10

10

総合
わ
ず
か
に
悪
い

普
通

図４

わ
ず
か
に
良
い

モチ性小麦粉については、モチまんじゅうが評価が高
く、モチ状の菓子への加工適性が高いものと認められる。

20

か
な
り
悪
い

が分かれたものと考えられる。

0

30

0

一方で「弾力がある」との意見も多く、軟らかいが弾力

0

30

0

南部せんべいは、軟らかくてせんべいとしてもの足りないという意見が多かった 反面、サクサクした食感が子

0

か
な
り
良
い

か
な
り
悪
い

わ
ず
か
に
悪
い

普
通

わ
ず
か
に
良
い

か
な
り
良
い

南部せんべいの官能試験結果

ゆべし
40

30

30

20

20

10

10

0

0

りがよい」との意見もあったことから、軽い食感の焼き製造を依頼した菓子製造業者の意見では「軟らかすぎて、
こしとねばりが出せない」とのことであり、モチ性小麦
粉の性質にあった加工工程の検討が必要と考えられた。

モチまんじゅう

文

クッキー

40

40

30

30

20

20

10

10

0

0

良い 是
(非
購 入 し た
い )

普通 購
(入
したい )

悪い 購
(入
しない )

良い 是
(非
購 入 し た
い )

普通 購
(入
したい )

悪い 購
(入
しない )

図５

ーでは、バターを用いたものとしては軟らかめで「歯触と考えられる。昨年度評価の高かったゆべしについては、

度数

40

供・お年寄り向けによいとの意見があり、また、クッキ

菓子への応用という面で新規用途開発の余地があるもの

がんづき

度数

結

荒川善行、吉田和美、高橋正一：本誌,4,183 (1997)2)

関村照吉、伊藤良仁、荒川善行：本誌,5,209 (1998)3)

関村照吉、笹島正彦、荒川善行：本誌,6,113 (1999)

4)

ホームベーカリーご愛用の手びき：象印マホービン
（株）

5)

４−２−１

モチ性小麦粉の特性値

モチ性小麦粉の特性値を表５に示す。ファリノグラム

小麦の品質評価法

官能検査によるめん適性：農林水産省食品総合研究所, 昭和 60 年 11 月

菓子の官能試験結果

果

献

1)

6)
４−２

語

し昨年度は、比容積、官能評価の色で市販パン用粉のパ
30

0

結

0

30

0

まり、雁月については悪いに評価が集中した。

100％

度数

0

が良く、ゆべし及びクッキーは普通から悪いに評価が集

モチ性小麦の 生産・利用技術実用化事業実績報告
書：（財）農産業振興奨励会 (1998)

［指導報告］干しそばに生育するカビについて
遠山

良 、櫻井
＊

米吉

＊＊

ＪＡＳ規格によれば、干しそばは水分含量が14.0％以下であることと定められており、このよ
うな水分含量では長期間カビの発生は無いものと一般には考えられている。しかし、工業技術センターに持ち込まれた製品の中に、水分含量が13.5％とこの基準をクリアーしているにもかかわらず、カビの発生が確認された製品があった。そこで、これらのカビの同定を行うとともに、このような低水分状態でも長期保存によりカビが生育する可能性があるかどうか再現試験を行った。
その結果、干しそばの場合にはこのような低水分状態でも長期間の保存によりカビの発生する可能性があることが分かった。
キーワード：干しそば、カビ、水分含量、水分活性、異物、小麦

Several Kinds of Molds Grown on Dried Buckwheat Noodle
TOYAMA Ryo and SAKURAI Yonekichi
It is generallyacceptedthatthemoldcannotgrowonthenoodlesbelowthedefinedmoisture
content (dried udon noodle: 14.5%; dried buckwheat noodle: 14.0%) by JAS (Japanese AgriculturalStandards).But there wasasample (moisture content 13.5%) which was broughtinfoodtechnology
divisionin responsetouserscomplaint,onwhichmoldsweredetected.So we identifiedthesemolds,
and tested whether molds grow on the dried buckwheat nooldles during long period storage. We
consequently found the possibility of the growth of molds in the long period storage in the case ofdriedbuckwheatnoodle.
key w o r d s：

dried b u c k w h e a t n o o d l e , m o l d, m o i s t u r e c o n t e n t , w a t e r a c t i v i t y , foreign b o d y,

wheat
１

緒

言

日本農林規格（以下ＪＡＳ規格という）により、干し２ 実験方法２−１ クレーム品からのカビの分離

そばの水分含量は 14%以下と定められている。しかし、クレーム品からカビの生えたヶ所を取り、50 ％蔗糖

工業技術センターに持ち込まれたクレーム品の中に水分

添加 PDA 培地（以後糖添加 PDA 培地という）上で培養

含量は 13.5 ％とこの規格をクリアーしているにもかかした。生じたコロニーからカビの胞子を取り、再度糖添

わらず、カビが生えたという製品があった。その原因と加 PDA 培地に植え付けて培養した。培養温度は室温でしては、乾性カビの生育や、乾燥むらなどによる麺の水行った。

分含量の不均一などが考えられる。また、そばはもともと細菌の生菌数が高いといわれていることや、小麦粉と２−２ カビの生育の再現試験

栄養成分が異なることなども影響していると考えられる。

製造年月日の異なる、クレーム品と同一の試料をＡ

本研究では、それらの原因を探るためにクレーム品か（賞味期限が既に切れた試料）とＢ（製造後３ヶ月経過

らカビを分離、同定するとともに、クレーム品と同一のした試料）の２種類それぞれ４個づつ用意し、そのうち試料を入手し、長期間保存して、実際にクレーム品と同２個は袋の端を切断し、保存試験開始前に、カビの発生

様にカビが発生するかどうか再現試験を行うこととした。

＊：食品開発部＊＊：前岩手大学教授、工業技術センター技術アドバイザー

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

状況を顕微鏡で観察した。その後室温に４ヶ月間放置し、時々一部を取り出して、顕微鏡によりカビの生育状態を観察した。保存試終了後には未開封の試料も開封してカビの発生状況を調べた。カビの発生が観察された試料について２−１と同様にしてカビを分離培養した。
２−３ 水分含量の測定
干しそばの水分含量は 135 ℃ 3 時間乾燥法 （１）により
測定した。
３ 結 果
３−１ クレーム品に生育したカビクレーム品を直接検鏡した結果カビの発生が認められた。さらにカビを分離培養した結果全部で５種類のカビ

写真３ Eurotium 属

子嚢果

写真４ Eurotium 属

子嚢胞子が分離された。その中の一種は、生育コロニーが茶色で小さく、生育初期では菌糸の先端が４つに分節して胞子を形成するのが認められることから Wallemia 属 （２）と同定された（写真１）。

カビと考えられた。これらのカビはコロニーの形状、分
写真１ Wallemia 属

生子や子嚢の形状や大きさも類似していたが、コロニーの菌叢が若干異なり、子嚢の色調が黄色からオレンジ色
まで微妙に異なっていることから別種であると考えられた。分離した Eurotium 属のうち典型的な分生子、子嚢果、子嚢胞子の写真を写真２〜４に示した。

写真２ Eurotium 属

分生子

他の４種のカビはいずれも Aspergillus 型の分生子を形成し、子嚢を形成したことから Eurotium 属（３）に属する

写真５ 干しそば表面に発生したカビ干しそばに生育するカビについて
３−２

４ヶ月間保存後の試料から分離したカビ

保存開始前に顕微鏡で麺の表面観察を行った結果では、カビの生育は認められなかった。しかし、３ヶ月保存後開封状態で保存した試料のうち、試料Ｂにカビの発生が観察された（写真５）。４ヶ月間保存したのち未開封で保存しておいた試料を直接顕微鏡で観察した結果、同じ
く試料Ｂに明らかにカビが生育しているのが観察された。
水分含量を測定した結果、開封状態で保存しておいた試料では、開封側は 9.6 ％、反対側では 12.0 ％とかなりの差が見られた。また、４ヶ月後に開封した試料では試料Ａでは 11.7 ％、試料Ｂでは 13.4 ％であった。このようにいずれの試料もＪＡＳ規格の干しそばの製造基準である 14.0 ％を下回っていた。
生育したカビを分離培養した結果、５種類分離された。

写真８ Aspergillus 属

分生子

そのうち１種は分生子の形状から Penicillium 属 （４）と確認された。また他の２種は分生子の形状から Aspergillus

３−３ 干しそばに見られるカビ以外の異物

属（ ５ ）と考えられ、更に他の２種は分生子の形状と子嚢

干しそばには、カビときわめて類似する菌糸状の異物を形成することから Eurotium 属と考えられた。分離しがかなりの頻度で認められる。当初はカビと誤認したが、たカビのうち、Penicillium 属と Aspergillus 属の分生子の調査の結果、これらの異物には、通常カビの菌糸には認写真を写真６〜８に示した。

められない中空の構造を有することと、その形状や大きさがきわめて類似することから小麦に由来する異物が混入したものと考えられた。写真９に麺表面に見られる異物の写真を、また写真１０に小麦粒の基部に見られる毛状体の写真を示した。

写真６ Penicillium 属分生子

写真９ 干しそばの表面に見られる異物
４ 考 察
一般に微生物の成育は水分活性との関係が深いといわれている。特にカビは低水分活性の条件下でも生育する
種類があり、比較的低い水分活性（0.65 〜 0.86）で着生する菌属は Aspergillus 属、Penicillium 属、Eurotium属などによるとされている（６）。Wallemia 属も低水分活性で生育可能な菌であり、一般家庭におけるカーペットや、羊羹など糖分の多い食品にも良く見いだされる。石黒らは、カーペット内での生育試験に用いた菌株の最低
写真７ Aspergillus 属

分生子

水分活性を 0.708 と報告したが、研究者によっては 0.60という値も報告されていることを紹介している（７） 。大岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）

４ 結語

干しそばのクレーム品からカビを分離培養するとともに、クレーム品と同一の試料の保存試験を行い、カビ発
生の再現試験を行った。
クレーム品からは Wallemia １種と Eurotium ４（１）種の計５種類のカビが検出された。
（２）

干しそばの保存試験を行った結果、４ヶ月間の保存により、カビの発生が確認され、Penicillium １種、Eurotium ２種、 Aspergillus ２種の計５種類のカビが検出
された。
（３）

カビの発生が確認された干しそばの水分含量は13.4 ％であったが、干しうどんの文献値から水分活性は 0.61 〜 0.70 と推定された。
（４）

写真１０ 小麦粒の基部に見られる毛以上のことから、ＪＡＳ規格で定められている

干しそばの水分含量に関する基準を満たしていても、乾澤らは羊羹から分離した菌が 0.75 でも生育可能であっ（８）たと報告している。今回これらの乾性カビといわれるカビのほとんどすべての属が試料から検出された。
乾麺と水分活性との関係については柴田らの報告

性カビの発生が見られることが分かった。
（５）干しそばにはカビにきわめて類似する小麦粒由来の異物がかなりの頻度で認められることが分かった。

（９）がある。柴田らは、麺の食塩含量と水分含量を変えた場

文

献合の収着等温線を詳細に作成した。これによれば、ＪＡ(1)

Ｓ規格で定められているうどん類の規格 14.5 ％では水分析法, p. 41, ㈱光琳 ( 1982)

分活性が約 0.68 〜 0.71 の範囲にあり、干しそばの規格(2)

である 14.0 ％では、 0.65 〜 0.70 の範囲にある。

ック, p. 46, 医師薬出版㈱ (1984)

今回カビの発生した試料の水分は 13.4 ％以下であり、(3)

日本食品工業学会食品分析法編集委員会編：食品
宇田川俊一・松田良夫
宇田川俊一・松田良夫

監訳：食品菌類ハンドブ
監訳：食品菌類ハンドブ

水分活性に換算すれば、0.61 〜 0.68 の範囲であり、文ック, p. 32, 医師薬出版㈱ (1984)

献に見られる乾性カビのほぼ生育限界にある。従って、(4)

今回のような低水分条件下でカビが生育したと単純にはック, p. 100, 医師薬出版㈱ (1984)

考えにくく、他にも製造工程中の汚染や製品の水分分布(5)が不均一である場合などを可能性として考えなければなック, p. 54, 医師薬出版㈱ (1984)

らない。しかし、干しそばの場合、ＪＡＳ規格を満足す(6)る値であっても、様々な要因が影響しあってカビの発生

出版㈱ (1975)

する可能性があることが示された。また、柴田らのデー(7)

タは小麦粉を原料とする干しうどんによるものであり、

13 (1992)

干しそばについて水分活性を調べた例は見受けられない。

(8)

そば粉が配合された場合、水分活性が若干異なることも告, 23, 106 (1989)考えられるため、厳密には今後干しそばの水分活性を実(9)測するなどの検討が必要である。

工誌, 23, 397 ( 1976)

宇田川俊一・松田良夫
宇田川俊一・松田良夫
宇田川俊一・鶴田

監訳：食品菌類ハンドブ
監訳：食品菌類ハンドブ

理：カビと食物 , p.173, 医師薬石黒彩子・土井まつ子・鳥居新兵：防菌防黴, 20,
大澤純也・櫻井米吉：

岩手県醸造食品試験場報柴田茂久・豊島英親・今井徹・井上祐子： 日食

［調査報告］ペ ル ー の 鋳 物 現 況
勝負澤 善行、池 浩之＊

本県の増田知事とペルー共和国・フジモリ大統領の合意による『南部鉄器の製造技術を含む鋳物技術で国際交流・協力』の準備のため、日本国際協力事業団 (JICA)の支援事業により、南米のペルー共和国を訪問し、首都リマ市及び北部のトルヒーヨ市リマ市の北約600(km)とチクラヨ市同約800(km) などを巡り、12の鋳物工場を視察した。
その結果、ペルーの鋳造業界には鋳型・溶解技術などに改善点が多いことが分かったが、今後の発展の可能性を強く感じた。理由は次のとおりである。
・ 国が産業界の活性化に意欲的に取り組んでいること。
・ 鋳造業の発展に意欲な経営者や若くて活気ある経営者及び人材がいること。
・ 資源が豊富であること。未開発原材料が豊である。
()

キーワード:ペルー共和国、鋳造技術

Casting a look at P e r u Foundry
SHOUBUZAWA Yoshiyuki and IKE Hiroyuki
keywords:

１

Peru, foundry

はじめに
1899年790名の日本人が佐倉丸で第一回の移民渡航して100周年となる1999年 ( 平成11年10月、南米のペルー)共和国を訪問し、図１に示す首都リマ市及び北部のトル
ヒーヨ市リマ市の北約600(
km) とチクラヨ市同約800(
km)などを巡り、12の鋳物工場を視察する機会を得たので、それを基に同国の鋳物現況を報告する。
ペルーの鋳物に関する情報や生産量のデータは非常に少なく、素形材年鑑1994年では総生産量54千トンとな()っており、内訳の主なものはねずみ鋳鉄15千トン、鋳鋼36千トンなどである。しかし、実際訪問してみると工業会に未登録の事業所が多く、専門家でも正確な数字を把握することは難しい様であり、実際の生産量はもっと多いと思われた。
今まで日本の鋳造業界では、ペルーと交流する機会がほとんど皆無であったと思われ、私たちが初めてペルー
金属材料部 、* 企画情報部

図１

ペルー全体地図岩手県工業技術センター研究報告

第 ７ 号(2 0 0 0)鉛881,000t/y が産出される。

鋳物業界の状況を知ったのは、日本貿易振興会(JETRO)の機械技術普及事業で1997年11月と1999年3月

・ペルー沖はフンボルト寒流により世界有数の漁場であに荒金煉氏(BMR 経営工学研究所：元新日本製鐵㈱)がる。(東北では八戸、塩釜、宮古から遠洋漁業に行っ1)

リマ市内の鋳造工場を指導した報告書 をいただき、更ている。八戸には親睦のためのペルー会がある。)に同氏にお会いし詳細な話しを承った時である。
私たちの今回の訪問は、本県の増田知事とペルー共和

３

鋳物業界

国・フジモリ大統領の合意による『南部鉄器の製造技術(1)

産業機械鋳物を含む鋳物技術で国際交流・協力』を実施する準備のた

ペルーへの進出企業及び国家プロジェクト等で輸入しめのもので、日本国際協力事業団(JICA)の支援事業によた鉱山機械・自動車・船舶機械等るものであった。

理部品の製造を目的に、下請け受注生産が続けられてい各種機械の補給・修る。この部門の多くはペルーの大手企業であり、高周波２ペルーの概要溶解炉(図２)や自硬性鋳型システム及び発光分光分析装

ペルーは図１に示すように赤道直下に近い南緯３〜18置などの最新の生産設備や品質管理機器を設置している度、西経69〜81度に囲まれた地域に位置している。人口

工場が多い。これは、発注者側からの品質維持を目的との50%がペルー海流(フンボルト寒流)の影響が大きく雨する要求によるものと思われる。しかし、稼働率は高くの降らないコスタ地域(沿岸地域で国土の約12%)に住んない様に見受けられた。また、副資材などは高額な輸入でおり、首都リマ市も同地域に属する。

品が多いので、自硬性鋳型では生型をバックサンドとす

ペルーには先史時代から多くの文明が興り、チャビン

るツーサンドシステムを実施している工場がほとんどで、

文明・シパン文明・シカン文明・モチェ文明・ナスカ文

再生装置が不備なこともあり、廃棄の問題や生砂への混

明・チムー文明等を経て、1532年にスペインにより滅ぼ入など多くの問題を抱えたままである。

されたインカ文明へと続いていた。この間に、精錬・鋳造・鍛造などの技術蓄積があり、多くの黄金や銀製品などが残されている。
16世紀以降、ヨーロッパの国々は「エル・ドラド(黄金郷)」を求めて南米に進出してきたが、ペルーは金・銀・銅・鉄を初めとする多くの鉱山資源に恵まれており、
正にここが目的地だった。
現在も鉱産物の出荷量(下述)は多く、総輸出額の43%を占めている。
次にペルーの主な概要を示す。
・国土128.5万平方ｷﾛ(日本の約3.4倍)

図２

操業中の高周波溶解炉

・人口2,400万人(日本の15)で首都はリマ市(約700/万人)
・日系人約8万人、在住邦人約3,000人(2)

生活用品鋳物・1990年より大統領はアルベルト・フジモリ氏で政情安

下水道・マンホール蓋・コーヒーミル部品など主に地定化や経済復興に努め成果を上げている。これは、政域周辺で需要の多い製品は、地域の中小企業で製造され情安定化により観光客が1991年の23万人から1998年にている。これらの工場では、最終部品も製造するため旋は75万人と増加していることからも伺える。

盤やフライス盤などを設置して機械加工を行っているの・インカやシパン等歴史的なすばらしい文明遺跡の多くが一般的である。これらの企業で一般的に使用されてが世界遺産に登録され世界中から注目されている。

いる溶解炉は、図３に示すように羽口が２つのキュポラ

・学制は、小学校6年、中学校5年が義務教育で、その後であった。驚いたことは燃料がコークスに代わり石炭で大学や専門学校(工商農業高校や職業訓練校にあたるあることで、出湯温度は1300℃程度であった。また、溶SENATI)がある。

解材料は全てスクラップであり、自ら粉砕して人力で炉・サトウキビやジャガイモ、米、綿花等を産出する農業国であるが、鉱山資源が豊かで金94t/y、銀2,000 t/y 、
錫26,000t/y、銅480,000 t/y、鉄鉱石3,173,000 t/y、亜頂まで揚げて投入していた。(材料投入機は無い)
造型用鋳物砂は近隣の山野から掘り出した山砂であり、篩いで調整して手込め造型(図４)に用いていた。この山

ペルーの鋳物現況
ではスペインの生活様式が定着しており、製品精度やデザインを向上することにより需要はもっと拡大するものと思われた。
アルミニウム合金鍋の製造工場では、厚物は鋳造で、薄物は絞り加工で各種サイズの鍋を製造していた。材料の溶解は、重油バーナー加熱のるつぼ炉で行い、鋳型は(2)と同様の山砂を用いていた。アルミニウム合金の溶解材料は、アルミ缶や機械部品などのスクラップであるが、絞り加工用にはアルミニウム純度の高いアルミ箔を用いるなど使い分けていた。なお、この企業の業績は、
図３

中規模工場のキュポラ

鍋の需要が高いので非常に良好のように見受けられた。
おみやげ品として真鍮鋳物の栓抜きやキーホルダーなどが店に並べられており、これは各地の小規模工場で製造されているとのことであった。この種の製品も、精度を向上することにより高付加価値化が可能と思われる。
特に、ペルーでは自国で産出精錬されている銅の使用拡大を推進しており、今後の対応を期待したい。
(4) 改善必要点・その他
・品質管理能力の向上
各社の製造品を見ると不良や欠陥が多く、企業の品質

図4‑1 造型作業管理能力を向上することが急務と思われた。現在、スイスやドイツなどから各種支援が行われており、日本からは JETRO の事業で、前述の荒金煉氏が品質管理の指導を行っている。これらの事業の活用を期待したい。
・原材料の選択と品質向上
溶解材料はほとんどがスクラップであり、不純物元素や異物が混在し材質レベルは低い。分析による原材料分類選別などペルーの公的機関(SENATI)の指導が必要と思われた。同様に、鋳型砂についても砂の評価と使用方法を指導することが必要と思われた。

図4‑2 造型された鋳型

・球状黒鉛鋳鉄の製造
多くの中小企業者から、今後需要の高まる同鋳鉄鋳物

砂は耐火度が低いため、銅やアルミニウム合金鋳物ではの製造技術についての指導要望があった。今後、公的機問題が少ないと思われたが、鋳鉄を鋳造する場合は鋳型関の指導を期待したい。

表面に天然黒鉛を塗っていた。しかし、これでも鋳肌は・SENATI

鋳鉄溶湯との反応のため非常に悪いものであった。また、この機関は日本の公設試と同じ様に産業振興を支援す

機械加工面にも欠陥が多く、品質改善の余地があったが、る機能も併せ持っている。技術相談の他、企業の要請にそれでもマンホールなどは機能的には十分と思われた。

応じて巡回指導する。図５は巡回指導車で、顕微鏡や砂中子は、山砂と粘土及びデンプン等を混合して水を加えて練り木型で成型後、日陰で通風乾燥後使用していた。
(3)

工芸品・景観鋳物

工芸品とし宗教関連の鋳鉄像を試作していたのが１社、試験機などが積んである。
・ 事業意欲１
トルヒーヨ市郊外にある小規模鋳物工場では、ドラム缶を２つ積み重ね、耐火物で内張りをした小型キュポラ

ベンチフレーム鋳鉄鋳物を製造していたのが１社で、工を重油エンジンで送風機を回して溶解(図５)していた。

場の生産形態は(2)に属していた。本県は南部鉄器の産

経営者は若い方で、３人の若い工員と一緒に意欲的に仕地であるのでこの種の製品需要が気になったが、ペルー事をしていた。

岩手県工業技術センター研究報告

第 ７ 号(2 0 0 0)のか、工場が城壁のような強固な塀で囲われていることである。大きな工場では、監視塔もあり私設警備員や今にも噛みつきそうなシェパードが配備されていたのには更にビックリした。
場内に入って、もっと驚いたのは工場に屋根が無いことだ。工場によっては申し訳程度の日差し避けがあるだ
けで、地方の中小企業では葦で編んだネット(日本の竹編み状のもの)が頭上に張ってあった。工場があるコス
タ地域は、雨が降らないから屋根が不要なのは当たり前
で、塀と柱が必要なだけである。工場の建設費を考えるとうらやましい。日差し避けとしたのは、上空には雲が
図５

SENATIの巡回指導車

多く陽が照ることはあまりないのであるが、赤道に近いこともあり日差しは強いらしく、帰国後日焼けしていたのに気付いたからである。
国際協力する項目に南部鉄器の製造技術移転も含まれているが、ペルーや周辺の国々の鉄器に関するニーズを把握しながら、ペルー方式の南部鉄器を開発していくことがベターと思われた。移民100周年を記念する見本市
で、南部鉄器のステーキ皿がいくらか売れたそうである。
今後、地元ペルーでデザイン・製造したペルーブランドの安価な鋳鉄製ステーキ皿が開発され、同国に新規産業分野が開拓されることを期待したい。

４

まとめ
この度ペルーの鋳造業界を視察させていただき、同業界の発展の可能性を強く感じた。
理由は次のとおりである。
図６

ドラム缶キュポラ

・ 国が産業界の活性化に意欲的に取り組んでいる。
・ 鋳造業の発展に意欲な経営者や若くて活気ある経・ 事業意欲２
チクラヨ市では、小規模鋳物工場でコーヒー豆のクラ

営者及び人材がいること。
・ 資源が豊富であること。(未開発原材料が豊富)

ッシャーを、鋳物造り・機械加工・組立と一貫作業で最終製品まで製造していた。このクラッシャーはこの地域

今後、本県では SENATI を窓口として JICA 事業でペで需要が多いものであり、自社製品として製造すること

ルーの研修生を受け入れ本格的な国際交流・協力を実施

により利益を高めていた。やはり経営者は若い方で、自する。これに対して、皆様のご指導・ご協力をお願いし慢げに商品を見せてくれたが、感動するものがあった。

たい。また、これを機会に我が国の鋳造業界とペルーと(5)の交流が本格的に進むことを期待したい。

感想

ペルー国内や首都リマ市内でも、まだテロ集団を警戒した立入禁止地帯が設定されており、今回は視察できな
い場所もあった。しかし、街に出てみると危険な感じは

文

献

荒金煉：JETRO ペルー出張報告書1999.3

1)無かった。近々それらの地域の見直しと設定解除が検討されていると聞いた。フジモリ大統領の政策により、政情が徐々に安定しているのが実感された。他の方々の話によると X 国や Y 国の大都市の方が怖いらしい。
工場の視察で驚いたのは、政情が悪かった頃の名残な◎その後
本年度は、2000年6月12日より SENATI 職員のロメロ
氏とコルデロ氏を受け入れ、第１回目の交流事業を開始している。

ペルーの鋳物現況

［調査報告］中小食品製造企業のＨＡＣＣＰ対応
笹島

正彦＊、伊藤荒川

良仁＊＊、関村

善行＊、小林照吉＊

晴己＊＊＊

ＨＡＣＣＰ（Hazard Analysis Critical Control Point: 危害分析重要管理点）システムは、安全な食品の生産・供給を確保するための衛生管理システムである。近年における食中毒事件の多発や、米国をはじめとする世界各国で政府規制が実施されつつある状況の中で、日本でも食品衛生法等のＨＡＣＣＰ概念に基づいた法制度の整備が急ピッチで進められており、中小企業といえども将来的にはＨＡＣＣＰへの対応を余儀なくされている。そこで、ＨＡＣＣＰシステム導入の観点から県内の食品企業における対応現状を調査するとともに、ＨＡＣＣＰに関する情報普及のため講習会等を実施した。
キーワード：ＨＡＣＣＰ、食品衛生管理、中小企業
１

緒が必要であること、現行ライン従事者の発想の切り替え、

言

ＨＡＣＣＰとは、Hazard Analysis Critical Control

予算面で困難等をあげている工場がいくつかある。また、Point （危害分析・重要管理点）の頭文字であり、「ＨＡ

取り組まないとした工場では、その理由として「製品のＣＣＰシステム」を適用した食品の衛生管理を実施する

特性上必要ない」「現在の品質管理で充分」「衛生管理の際に用いる略称である。また、製品の安全性を保証する

詳細なマニュアルがある」「業界の動向待ち」等があげらため、最終製品の検査に依存するのではなく、原料搬入れている。

から製造・加工、保存・流通を経て最終消費者の手に渡るまでの各段階で、製品を摂取したときに生じる可能性

表１のある危害を防止するための措置を特定し、その措置の調査対象：醤油、果実飲料、乾麺類、食料缶詰、炭酸飲料等のＪＡＳ承認・認定工場（従業員２０名以上）

うち特に重要なものの実施状況を連続的にモニターすることで危害の発生を未然に防止するシステムである。

ＨＡＣＣＰに対する食品工場の取り組み状況

近年における食中毒事件の多発や、米国をはじめとする世界各国での政府規制が実施されつつある状況の中で、日本でも食品衛生法の改正に見られるようにＨＡＣＣＰ
概念に基づいた規制の整備が急ピッチで進められており、中小企業といえども将来的にはＨＡＣＣＰへの対応を余儀なくされている。そこで、平成９年度から平成１１年

年度
実施している
準備中または検討中
取り組まない
知らない
その他

Ｈ10

Ｈ8

22.1%
56.7%
16.3%
1.4%
3.4%

8.9%
58.6%
22.2%
8.9%
1.4%

度にかけて、ＨＡＣＣＰシステム導入の観点から県内の食品企業における生産プロセスの現状を調査するとともに、ＨＡＣＣＰに関する情報普及のため講習会の開催、食品製造工程の衛生管理技術指導を行った。
２
２−１

２−２

県内食品企業の実地調査・技術調査

県内食品製造業者（漬物製造２社、水産加工３社、惣菜製造１社、菓子製造１社）においてＨＡＣＣＰに関する実地調査、聞き取り調査を行った。

ＨＡＣＣＰ取り組み状況調査

調査時にＨＡＣＣＰシステムを既に採用している企業

全国レベルの状況調査

インターネットを利用した情報収集を行った。農林水はなく、すべてが検討中であった。一方、納入業者等か

産省農林水産消費技術センターＱＣ・ＨＯＴ情報らＨＡＣＣＰ導入の強い要請が繰り返されており、導入(http://www.maff.go.jp/soshiki/syokuhin/cqccs/qchot6.
html)の概要を表１に示す。

なしでは、取引中止の強行手段もあり得るといった状況

平成１０年度は平成８年度に比べ、実施している工場てその詳細を理解しているとは言えず、ただ脅迫観念的の増加、知らないとする工場がわずかとなったことから
ＨＡＣＣＰの普及が認められ、現在は実施工場の割合はに必要性を説いているにすぎない面もある。）
現場レベルでは、調査企業を含め県内食品中小企業のほとんどが少量多品種生産体制であり、商品毎に工程をさらに増加しているものと考えられる。
導入に当たっての問題点として、工場の根本的な改造＊食品開発部、＊＊食品開発部（現在も生じてきている。（納入業者自体もＨＡＣＣＰについ点検し、重要管理点を抽出する作業はできないのが現状

応用生物部）、＊＊＊副所長（現在

工業技術院生命工学工業技術研究所）

岩手県工業技術センター研究報告

第７号（２０００）である。さらに、日々の生産業務に追われて、品質管理

対象：同会会員ほか業務に携われる専門スタッフが割り当てられず、通常の演題：「食品企業とＨＡＣＣＰ」

品質管理ができていない企業も多く、ＨＡＣＣＰシステ

講師：アース環境サービス（株）猪野毅氏

ムによる品質管理に到達するまでには予想以上の時間と労力が必要と考えられる。

内容：企業内の体制整備、人材養成、システム構築手法等

すべての調査企業が、できればＨＡＣＣＰシステムを

２）漬物加工技術講習会（平成１０年度）

導入したいと考えているが実際には先延ばしになってい実施主体：岩手県工業技術センター

る。その理由は、費用が出せない、人材を割り当てられ

対象：岩手県漬物協同組合

ない、具体的なＨＡＣＣＰ構築のための情報が入ってこ

演題：「漬物工業における微生物管理」

ない、方法がわからない等に集約される。しかし、数種

講師：東京都食品技術センターの業種（食肉、牛乳、レトルト食品等）では既にＨＡＣ

宮尾茂雄氏

内容：ＨＡＣＣＰ方式の順次導入（ワンポイントＨＡ

ＣＰシステムの認定が行われており、近年中に多種の他ＣＣＰ）、ＨＡＣＣＰの前提としての一般衛生管理等

業種に広がるものと考えられる。このような状況の中、

３）岩手食品加工研究会技術公開講演会（平成１０年度）

中小企業の現状（業態・商品・体力）に応じたシステム

実施主体：岩手食品加工研究会

導入法の確立が求められている。

対象：同会会員ほか

２−３

演題：「ＨＡＣＣＰ対応食品工場の構築」

ＨＡＣＣＰへの取り組み例

全国乾麺協同組合連合会ではＨＡＣＣＰ方式による事
業所の認証制度を設ける予定であり、これに先立ち平成

講師：日立プラント建設（株）織田原蓉二氏
内容：工場設計のポイント、実例紹介等

１２年１月に「危害分析・重要管理点方式（ＨＡＣＣＰ）

４）製麺技術講習会（平成１１年度）

マニュアル」を作成した。その概要を表２に示すが、Ｈ

実施主体：岩手県工業技術センター

ＡＣＣＰ導入の手順、危害リストや重要管理点整理表の対象：岩手県乾麺工業協同組合

例などが具体的に示されている。これを受け、本県でも一部の乾めん製造業者が認証を目指し、連合会の指導員を工場に招き実地に指導を受けている。
表２

ＨＡＣＣＰマニュアル概要

第１段階：ＨＡＣＣＰシステムを導入するための体制作り推進するための専門チームを編成。
第２段階：一般的衛生管理プログラムの作成
プログラム作成マニュアルにより、プログラム作成すべき事
項を、施設設備の衛生管理、従事員の衛生教育等 10 項目にわけて具体的に説明。
第３段階：ＨＡＣＣＰプランの作成
手順１：ＨＡＣＣＰチーム編成
手順２：製品についての記載
手順３：意図する用途の確認
製品説明書を具体的に例示して説明。
手順４：フローダイヤグラム等作成
手順５：フローダイヤグラム現場検証
原料受け入れから出荷まで製造工程を具体的に例示。
手順６：危害リストの作成
工程ごとに、微生物・異物等による危害を例示。
手順７：重要管理点の設定
手順８：重要管理点について管理基準を設定
手順９：重要管理点の監視、測定方法の設定
手順 10：逸脱発生時の改善措置方法
手順 11：ＨＡＣＣＰ方式の検証方法の設定
手順 12：記録およびその保存システムの設定
危害リストに例示された危害ごとに、防止措置、管理基準、モニタリング方法、改善措置方法、検証方法及び記録文書を総括表にまとめ例示。

３

ＨＡＣＣＰ関連情報の普及

演題：「乾めん製造業を取り巻く経営の諸問題とＨＡＣ
ＣＰについての解説」
講師：全国乾麺協同組合連合会

安藤剛久氏

内容：ＨＡＣＣＰシステムの支援策と認証制度、導入を進めるための作業順序等
４

結語

現在までのところ、ＨＡＣＣＰシステムの認定が行われている業種は乳肉製造、レトルト食品製造等に限られている。しかし、消費者の安心・安全志向、これにともなう小売業者の要請により、食品企業全般にＨＡＣＣＰ
システムは無視できない存在となっている。特にコンビ
ニエンスストア・学校給食向けの調理パン、生めん、弁当、惣菜等は短期間での対応に迫られている。また、比較的危害発生のおそれの少ないと考えられる乾めん業界においても業界自主ではあるがＨＡＣＣＰ認証制度が設けられつつあることからも、食品製造業界のおかれている状況がうかがわれる。
しかしながら、県内食品中小企業の現状からは、①方法がわからない。②資金、時間、人材がない。③前段階の一般衛生管理が十分とはいえない。等の多くの問題点があげられる。
そこで、当センターとしては、食品企業等からの問い
合わせに対して、法規制、行政等による支援制度、社員教育・研修情報、コンサルタント業者情報、衛生機器情ＨＡＣＣＰ関連情報の普及のため、県内企業向けに講報等、ＨＡＣＣＰに関する各種情報を提供していく必要

習会の開催、食品企業関連団体が行う講演会等への支援がある。また、技術面からは、各種成分分析方法、保存を行った。

試験方法、微生物操作、洗浄方法、殺菌方法等、ＨＡＣ

１）岩手食品加工研究会講演会（平成９年度）

ＣＰの前段階である一般衛生管理も含めた技術指導を引実施主体：岩手食品加工研究会

き続き行っていく。

［再録］計算機断層法と計算機ホログラムを結合した可視化方法
電子情報通信学会

論文誌

Vol. J82‑D‑ Ⅱ , No. 9, pp. 1420‑1428 (1999)

計算機ホログラムとＸ線計算機断層法を統合した３次元可視化
大坊

真洋＊，＊＊

田山

典男＊

従来，３次元計算機断層法(CT)の結果は，コンピュータ・グラフィクス(CG)によってモニターに表示されているが，立体視ではないので奥行き感に乏しい．CT の結果を計算機ホログラフィ(CGH)で表示できるならば，他の立体視に比べて自然な立体感が得られる．しかし，CT も CGH も計算量が膨大であり，それぞれを計算する方法は効率的ではない．そこで CT と CGH を一つに統合して，１ステップで計算する方法を提案する．CT と CGH をそれぞれ行列で表現して，次に CGH の位相行列と CT の一般逆行
列を掛け算した投影ホログラム変換行列をあらかじめ算出する．次にその変換行列と測定して得られたＸ線投影ベクトルを掛け算すると，Ｘ線投影ベクトルからホログラムベクトルへ，低次元を保った
まま直接変換される．本方法は，電子計算機によるデジタル演算と，ホログラムにおけるアナログ光演算作用を巧みに組み合わせた新しい３次元可視化方法である．本方法を実証するために，Ｘ線 TV装置で測定した投影データからホログラムへ直接変換して，そのホログラムをレーザで再生したとこ
ろ，３次元空間に CT 断面が再構成された．

A 3-D Visualization by Combination Computed Tomography
with Computer Generated Holography
Masahiro DAIBO*,** and Norio TAYAMA *This paper presents direct data conversion method that is from x-ray projection data to thehologram data using combination of Computed Tomography (CT) with Computer Generated Hologram (CGH). A generalized inverse matrix which is obtained by the singular value decomposition
for a few projection CT. To combine CT and CGH by direct conversion matrix, a phase matrix of
CGH is multiplied with the inverse matrix. Incorporating holographic analog computation into CT
reconstruction, it becomes possible that the calculation amount is reduced. We demonstrate theCT cross section which is reconstituted by laser in the 3-D space using the x-ray projection dataacquired by x-ray television.

* 岩手大学工学部** 岩手県工業技術センター

［再録］Biosci. Biotechnol.Biochem.,63(11), 1921-1926, 1999

Polypeptide Compositions and NH-terminal
2
Amino Acid Sequences ofProteins in Foxtail and Proso millets
Keiko KOHAMA*, Takashi NAGASAWA** and Naoyuki NISHIZAWA***Iwate Industrial Research Institute; Morioka, Iwate 020-0852, Japan and United Graduate School of Agric. Sci., Iwate Univ.;**Department.ofBioscienceandTechnology,FacultyofAgriculture,IwateUniversity,Morioka,Iwate020-8550,Japan

Seed protein of foxtail and proso millets were fractionated into polypeptides that were analyzed for their major protein,prolamin, and NH-terminal
2amino acid sequences of proteins were determined. The proteins extracted from foxtail and proso
millet were64.1and80.0%prolamin, respectively.Polypeptides of prolaminswereclassifiedintotwogroups.Majorpolypeptidesof 27-19 kDa were rich in leucine and alanine, whereas the 17-14 kDa polypeptides were rich in methionineandcysteine.
Glutelin-like proteins that wereextracted with reducedreagent were high in proline content and the major polypeptides w e r e 1 7
and20kDarespectively. NH-terminal
2amino acidsequenceshowedthat the major polypeptides of prolaminwerehomologousto
α-zein and glutelin-like protein containing

Pro-Pro-Pro sequence like repetitive sequence of γ-zein. Although the prolaminconsistedofasimilarsubunitaszein,polypeptideswithvariouspIvaluewerefoundamongthem.
Keywords:millet,prolamins,polypeptidecomposition,NH-terminal
2amino acidsequence;homology

アワ(Foxtail millet)及びキビ(Proso millet)種子タンパク質のポリペプチド構成とＮ末端配列
小浜恵子 、長澤孝志 、西澤直行
＊

＊＊

＊＊

本研究ではHDLコレステロール代謝に影響を与えるアワとキビ種子タンパク質の構造について検討した。主成分であるプロラミン画分のポリペプチドは、１９から２７ｋＤａのLeu及びAla
高含量のものと１４から１７ｋＤａのMet及びCys含量の多いものに分類された。１９ー２７kDaのポリペプチドのＮ末端配列はα‑ゼインと相同性を有しており、ホモオリゴマー構造をとることが示唆された。更に還元剤の存在下で水溶性であるグルテリン様のポリペプチドはPro含量が高く、γーゼイン様のProの繰り返し配列を有していた。アワ、キビのプロラミンでは含有するポリペプチドの数や等電点に相違が認められたがゼインのサブユニットとの共通性が見られた。

＊岩手県工業技術センター＊＊岩手大学農学部応用生物学科

［再録］Biosci. Biotechnol.Biochem.,63(11), 1921-1926, 1999

雑穀種子タンパク質の構成成分と機能性
２

実験方法

添付したpaper原稿の部分を参照願いたい。

４

今後の計画

以上のことから、paper の新規性を守るため、今回は報告書への掲載を見合わせたい。

３

結果と現在までの経過

今年度は分画した成分の何がＨＤＬ上昇効果を有して和文要約の部分に述べたような結果が得られている。

いるのかを調べていく予定である。また、ＨＤＬ上昇以

アワとキビの主な貯蔵タンパク質の構成ポリペプチドを外の生理活性も有している可能性（抗ガン性）もでてき

分画し、アミノ酸組成と他の穀類タンパク質との比較をたのでどの程度有望か見極める。農研センターへの技術行った。ポリペプチド組成はトウモロコシの貯蔵タンパ

協力は現在のデータを提供する方向で進めたい。

ク zein （ゼイン）に似ていた。しかし、トウモロコシにおいてはＨＤＬの上昇効果は報告されていない。
アワ、キビのポリペプチドについて分画・解析した例はほとんどなく現在、添付したように paper にまとめている。投稿先は Journal of Agricultural Food Chemistry（アメリカの雑誌）を想定、現在は native の方による英文の校正前なのでまだ完成ではない。
さらに、県北農研センターで栽培された品種について
タンパク質の抽出を実施している。今後県北農研センタ
ーで県内の雑穀の分類を進める、とのことであり抽出法を教えて欲しいとの話が進行中である。

岩手県工業技術センター研究報告第４号（１９９７）

表１

変異株のPGA生産性
生成 PGA 量（mg/ml）

菌株

B.natto M

6.0

M-17

7.0

M-21

7.0

図１

PGAの分子量の測定

またＬＢ液体培地で３７℃２４時間培養時の培養上清の
GGT 活性は親株よりもＭー１７、Ｍー２１ともに高かった（表２）。Ｍ株とＭー２１をＬＢ培地及びＬＢＧＮ培地で培養したときの growth と培養上清の GGT 活性の経時変化を図２に示した。 またこのときの２４時間
後、５４時間後の相対粘度と GGT 活性はＭー２１の方が高かった（表３）。

雑穀種子タンパク質の構成成分と機能性
３ー３

変異株を用いた納豆の試作と評価

製品のナットウキナーゼ活性（Tyr 1nmol/mgprotein・min を１ U とした）相対粘度、アンモニア濃度を表４

図２

菌株の増殖とGGT活性の発現に示した。官能検査ではＭー１７が一番粘りが感じられた。アンモニア量には差異が認められなかったがＭー２がよかったが、使用した大豆「鈴の音」は発酵時間がほの香りが良く思われた。Ｍー２１は菌の被りが均一ではかの大豆より長く必要との製造業者の意見もあることかなく、外観としては好ましくなかった。

ら、プロテアーゼ活性の高いＭー２が適したとも考えられる。ほかの大豆での試作もする必要がある。また粘性４

考については好みがあると考えれ、商品イメージによって察

納豆は健康食品として注目を集めており今後も需要が調節が可能であればバラエティに富んだものが得られる

増すものと考えられ、多様なニーズに合わせた製品開発と思われる。PGA の生成経路については B. Anthracis にが必要である。今回、ナットウキナーゼ高生産株を取得

おいてプラスミド上に粘質物の生産に係わる遺伝子が存したが親株と特に遜色ない試作品ができた。むしろ香り在しているとの報告があり８）、納豆菌については生産
表４

表２ＬＢ培地培養上清のGGT活性菌株

菌

試作納豆の分析値

GGT 活性（mU/ml）

株ﾅｯﾄｳｷﾅｰｾﾞ活性

相対粘度

(U)

ｱﾝﾓﾆｱ量（％）

B.natto M

160.0

M

M-17

211.0

M-2

13.0

2.5

0.2

M-21

265.8

M-17

6.2

2.9

0.2

M-21

4.5

2.7

0.2

表３

6.2

2.5

0.2

ＬＢＧＮ培地培養上清の相対粘度とGGT活性に係わる遺伝子としてはコンピテンシィに関与する遺伝

菌株

相対粘度

GGT 活性(mU/ml)

子の破壊によって生産性がなくなるとの報告９）がある。
PGA を合成する枯草菌は GGT 活性が高いことが知られ

24hr

54hr

24hr

54hr

ているが１０）、GGT の PGA 生産における役割を直接証明した例はない。図２及び表３に示したように GGT は

B.natto M

1.6

2.0

69.7

M-21

2.7

3.0

104.6

107.0
221.5

定常期以降に培地中に分泌されており、グルタミン酸ナトリウムを添加したＬＢＧＮ培地すなわち PGA 生産培地においてはＬＢ培地より分泌されるのが遅く、PGAの培地への分泌にともなって分泌されてくる。変異株はPGA 生産が GGT 活性が高いことによって生産性が高いのではなく、早期から PGA が培地中に分泌されてきているのではないかと推察している。GGT 活性が高い理由としては菌体外酵素の調節変異が考えられるが、ほかの主な菌体外酵素としてプロテアーゼ活性とアミラーゼ
活性を調べたところ、差がなかった（データ未発表）。
最近 B.subtilis の GGT 遺伝子がクローニングされ１１）、
カタボライトリプレッションを受けることが報告されており今回取得した変異株Ｍー２１、Ｍー１７について調
べたところ、親株よりも GGT 活性が強く阻害された１。

２）

岩手県工業技術センター研究報告

この点については遺伝子レベルで現在検討中である。
また図１に見られるように変異株とのあいだに分子量的な差はないが構成アミノ酸のＤＬ比についてはまだ検討していないので今後の課題である。

５

結

語

納豆菌の変異処理によって高ナットウキナーゼ生産
株と PGA 生産変異株を取得した。 PGA 生産変異株はGGT 活性が親株よりも高く、 PGA が速く培地中に分泌されると推察された。取得した変異株で納豆を試作した
ところ、高ナットウキナーゼ活性株は親株と遜色なく
PGA 生産変異株は相対粘度がわずかに高かった。
文献1) 須見洋行：醸造協会誌, 85, 518 (1990 )2)江崎ら：日本食品工業学会誌：37, 474 ( 1990)
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(1997)

第４号（１９９７）

雑穀種子タンパク質の構成成分と機能性

細胞外プロテアーゼによる消化が最も重要であるとは考えられるが、細胞内プロテアーゼが発酵中にどのような役割を果たしているのか興味がもたれる。
最近、一島らは好アルカリ性の Bacillus 属から、pH
１２で高い活性を有する細胞内プロテアーゼの遺伝子をクローニングし、その性質について検討しているが９）、
今回クローニングした細胞内プロテアーゼと非常に似ており、Ｃ末側８残基が長いこと、４アミノ酸が異なる他は全く同一であった。Kinema の菌株は pH10 で生育不能であることから、アミノ酸の相違がアルカリ耐性の性質の差であると推察される。

４

結

語

Bacillus subtilis kinema から細胞内プロテアーゼ遺伝
子をクローニングし、塩基配列を決定した。３３１アミノ酸から構成されており、Bacillus subtilis ISP-I 及びBacilluspolymixia の細胞内プロテアーゼと高い相同性を示した。また、Alkalophilic Bacillus sp.の細胞内プロテアーゼと１２アミノ酸の相違しかないことから、アルカ上段：

リ耐性の細胞内プロテアーゼとの性質の相違について今中段：

後検討する必要がある。

下段：
図

細胞内プロテアーゼのアミノ酸相同性

３

本研究を実施するに当たり、キネマの菌株を分譲、併せてご指導ご助言していただいた東北大学農学部一島英４

考治教授に感謝いたします。

察

Bacillus 属の生産する菌体内プロテアーゼは、胞子形成期に活性が認められることから、遺伝子レベルでの

文

献

活性調節機構と、胞子形成過程との関連について検討さ

1)須見洋行：醸造協会誌,85, 518 (1990)

れ、ISP-I の制御機構については多くの報告がある。

2)小浜恵子：岩手工技セ研報, 2, 83 (1995)

ISP-I は、他の不要タンパクを分解し、胞子の特異的タ3)Maniatis, T. et al.: Molecular cloning. Cold Spring

ンパクの新生に必要とも言われていたが、胞子形成に必Harbor Laboratory, Cold SpringHarbor, New York( 1982)

須ではないとの報告が有力である。他の細胞内プロテア

4)Sanger, F. et al.: Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 74, 5463

ーゼ ISP-II なども胞子形成には関連しているが必須で(1977)

７）はない。胞子形成期の細胞内プロテアーゼの生理的役割については、今後の報告が待たれるところである

８）。

食品製造、納豆製造におけるプロテアーゼの役割は、

5)KoidoY.etal.: J.Bacteriol ., 167, 110 ( 1986)
6)TakekawaS.etal.: J.Bacteriol., 173 , 6820 ( 1991)7)SastryK.J.etal.: JBacteriol., 153, 511 ( 1983)

岩手県工業技術センター研究報告第４号（１９９７）

8)村尾澤夫：日本農芸化学会誌, 65, 56. ( 1991)
9)YamagataYandIchishimaE. : Curr.Microbiol., 30, 357(1995)

図１

キネマから精製したセリンプロテアーゼのＳＤＳ−ＰＡＧ電気泳動

レーン１：分子量マーカー
レーン２：精製蛋白質
レーン３：キネマ培養液の上澄
単一のバンドとして検出され、分子量約 30,000 であった（subtilisin kinema)。既に精製、クローニングされている Baciilus natto のセリンプロテアーゼ（ナットウキナーゼ）subtilisin NAT ６ ） と同様である。
また、精製された酵素の活性は、セリンプロテアーゼ阻害剤である phenylmethylsulfonyl fluoride ( PMSF )10mM 存在下で完全に阻害された。得られた精製酵素の比活性は、Tyr 1mol/mg protein・ sec を１ Kat としたと
き 40nKat であった。
図２には、今回精製した酵素のＮ末端配列を解析した
結果を示した。比較として Bacillusnatto の生産する
subtilisin NAT、及び既に報告されている各種 Bacillus
属の生産する細胞外セリンプロテアーゼ subtilisin E ８）
、subtilisin amylosacchariticus １０）、 subtilisin BPN １１）、

９）

subtilisin Carlsberg １２） を示した。図２に示した通り、
subtilisin NAT 等のプロセッシングを受けた後、細胞外に分泌された酵素の最初の 12 残基と全く同一であった。
Ｎ末からの番号
蛋白質の由来1

Subtilisin Kinema

AQSVPYGISQIK

Subtilisin NATAQSVPYGISQIK

Subtilisin E

AQSVPYGISQIK

Amylosaccharitics

AQSVPYGISQIK

Subtilisin BPN

AQSVPYGVSQIK

Subtilisin Carlsberg

AQTVPYGIPQIK

図２

10

キネマ及び関連細菌のセリンプロテアーゼのアミノ酸配列４

考察Bacillus subtilis Kinema から今回精製した subtilisin
kinema は 、Bacillus subtilis Natto からのセリンプロテ

雑穀種子タンパク質の構成成分と機能性
アーゼ Subtilisin NAT と分子量やＮ末のアミノ酸配列

文

献では同じであるが、其質特異性を検討しないと同一性に

1) 小浜恵子：岩手工技セ研報,2 ,83( 1995)

ついて明確な評価はできない。特に、この Bacillus sub2) 須見洋行：醸造協会誌, 85, 518 ( 1990)

tilis Kinema からは、今回精製した subtilisin kinema の3) 木内

他に 90kDa の分子量で等電点が 3.9 である細胞外セリ4) E. Ichishima, Y. Takeda, K. Taira,and M.Takeuchi :幹, 鈴木英也：食品と科学, 33, 8 5 (1 9 9 1 )ンプロテアーゼが精製され、Bacillopeptidase F と相同性

Biochim.Biophys.Acta, 869 , 178( 1986)

が高いこと、等電点がこのように低いセリンプロテアー

5) M.Bradford: Annal.Biochem. , 72, 248 ( 1976)

ゼは例がないことが報告されている

6) V.K.Laemmli: Nature , 227, 680 ( 1970)

７）。

こうした点で、いわゆるナットウキナーゼと呼ばれてい

7) T.Nakamura,Y.Yamagata,andE.Ichishima:

る今回精製した細胞外酵素の基質特異性、フィブリン塊

Biosci.Biotech.Biochem., 56, 1869 ( 1992 )（血栓）溶解活性等の生理活性については今後検討する

8) T.Kato,Y.Yamagata,andE.Ichishima: Biosci.Biotech.
Biochem., 56, 1166 ( 1992)

ことにしている。
５結語9) M.L.StahlandE.Ferrari: J.Bacteriol., 158, 411

Bacillus subtilis Kinema から今回精製した subtilisin(1984)

kinema は 、Bacillus subtilis Natto からの酵素などとと10) S. L. Wong, C. W. Price, D. S. Goldfarb, and R. H.

もに subtilisin ファミリーに属するものであるが、Doi

subtilisin E などとは免疫的同一性などに差異が見られ

11) T.Yoshimoto,H.Oyama,T.Honda,H.Tone,T.

: Proc.Natrl.Acad.Sci.U.S.A. , 81,1184 ( 1984)

ることより、基本的な構造特性による検討だけでは不十Takeshita,T.Kamiyama,andD.Tsuru: J.Biochem. ,分であり、反応特性解析が今後の課題である。

103, 1060 (1988 )12) N. Vsantha, L. D. Thompson, C. Rhodes, C. Banner,

本研究を実施するに当たり、キネマの菌株を分譲、併せて、ご指導ご助言していただいた農林水産省食品総合研究所新国浩一微生物研究室長に感謝いたします。

J.Nagle,andD.Filpula: J.Bactriol., 159 , 811(1984)
13) M.Jacobs,M.Eliasson,M.Uhlen,andJ.-I.Flock,Nucl.Acid.Res. , 13, 8913 (1985)