ISSN 1341-0776

研

究

報

告

Journal of Iwate Industrial Research Institute２００３年６月
第１０号

岩手県工業技術センター

岩手県工業技術センター
表紙についてモチーフは「いわて型ペレットストーブ」です。平成１４年度に岩手県工業技術センターと県内企業が共同で開発しました。研究報告は９ページに記載されています。
「いわて型ペレットストーブは、
環境にやさしいストーブ・岩手県産の木質ペレットを使います。原料は、そのまま捨てられてしまう

木の皮

です。

・化石燃料の代わりに使うと地球温暖化対策に有効です。
心が安らぐ

ストーブ

・岩手の伝統的地場産業である南部鉄器の技術を使い、窓部等をつくりました。梨肌の落ち着いた表面が特徴です。
・ガラスごしに見える炎は、心をなごませます。
使いやすい

ストーブ

・着火・消化それに温度調節などすべて自動、掃除の時以外は手を汚すことはありません。
・燃料タンクを一番下に配置したので、燃料供給が楽にできます。

ストーブについての問い合わせは
岩手県商工労働観光部産業振興課

ＴＥＬ ０１９−６２９−５５５０

または岩手県工業技術センター

ＴＥＬ ０１９−６３５−１１１５まで
CD‑ROM ラベルの背景について
岩手県工業技術センターにある壁面パネルを写しました。この壁面パネルの題名は「イーハトーボ・コスモス」です。
イーハトーボとは、宮沢賢治が心に描いた理想郷としての岩手を表現した言葉です。そこは、豊かな自然のなかで、人の愛に裏づけられた科学や創造の力によってつくる理想の地なのです。
この壁面パネルは、太陽と月と星々が巡る心豊かな四季、自然と人間と科学が調和し、住む人の無限の可能性を秘めた
岩手の広がりを表現しています。
このパネルは木、漆、鉄、陶を素材に制作したものです。制作にあたり岩手県内の木工、漆器、窯業、鋳造などの企業のご協力を得て完成しました。

複写利用について必要に応じて、本研究報告の内容をご利用ください。

岩手県工業技術センター〒020-0852 岩手県盛岡市飯岡新田 3-35-2
ＴＥＬ 019−635−1115
ＦＡＸ 019−635−0311
技術相談ホットライン：TLE 019‑635‑1119
インターネットホームページアドレス：http://www.kiri.pref.iwate.jp/kiri/

問い合わせ電子メールアドレス：kikaku@sv02.kiri.pref.iwate.jp

岩手県工業技術センター研究報告2003 第１０号

目次− 工業系 −
【研究報告】
１ いわて型ペッレトストーブの開発
園田 哲也、堀田 昌宏、田中 愼造、遠藤 治之、東矢 恭明、高川 貫仁、
真賀 幸八、落合 昇、北田 佳晴・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９２ 創成放電加工による加工精度評価
和合 健、田中 愼造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１３３ SQUID 応用計測システムの開発
菊地 利雄、大坊 真洋、田中 慎造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１７
４ 振動切削加工技術の基礎的研究
堀田 昌宏、池 浩之、勝負澤 善行、高川 貫仁、鈴木 一孝、飯村 崇・・・・・・・・・・・２１
５ カーボンナノチューブの応用に関する研究
泉田 福典、馬場 守、田中 愼造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２５
６ 秋鮭の画像処理品質判定システムに関する研究
長谷川 辰雄、田中 愼造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・２９７ 県産木材製家具へのユニバーサルデザインの導入
町田 俊一、東矢 恭明、長嶋 宏之、有賀 康弘・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３３
８ 廃棄超硬合金粉末を用いた再生超硬合金の製造技術とその特性
小野 元、鎌田 公一、中村 満、齋藤 貴・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・３７
９ TiO２光触媒溶射皮膜の脱臭性能
桑嶋 孝幸、高橋 幾久雄、小浜 恵子、平野 高広、佐藤 一彦、太田 利夫、
木村 貞則、伊藤 歩・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４１
10 トリアジンチオール蒸着重合膜への光磁場の活用
鈴木 一孝、森 邦夫、叶 榮彬・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４５【技術報告】
１ 木質バイオマスガス化燃焼基礎研究
園田 哲也、遠藤 治之、田中 愼造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・４９２ 自然エネルギー利用技術に関する研究
菊地 利雄、田中 愼造・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５２

３ コンプレスドウッド利用製品の実用化
浪崎 安治、有賀 康弘・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５５
４ ＣＡＤデータ交換に関する指導事業
長嶋 宏之、町田 俊一・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・５９
５ 複合オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の耐摩耗性
勝負澤 善行、池 浩之、高川 貫仁、茨島 明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６３６ 鋳鉄製厨房用品へのカラー琺瑯施行技術
米倉 勇雄・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・６７
７ コシキ溶解技術の高度化
勝負澤 善行、高川 貫仁、池 浩之、茨島 明・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７１【外部発表論文要旨】
１ メッシュネットを用いた人体用簡易３次元計測長谷川 辰雄、土井 章男、松田 浩一・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７５
２ メッシュネットによる効果的な三次元足計測システムの開発
長谷川 辰雄、土井 章男、松田 浩一・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・７６

− 食品系 −【研究報告】
１ ラジカル消去活性の測定とヤマブドウ抗酸化性に関する研究
小浜 恵子、岸 敦、米倉 裕一、大澤 純也、澤井 秀幸、長澤 孝志・・・・・・・・・・・・７７
２ 県産ヤマブドウの果汁成分分析及び醸造試験
米倉 裕一、泉 憲裕、山口 佑子、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８１
３ ゆきちから 及び ナンブコムギ の製パン性評価
関村 照吉、遠山 良・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・８５
４ 湯戻し法による冷麺の早茹で化と保存中における冷麺の硬化防止について
武山 進一、山口 佑子、笹島 正彦、関村 照吉、遠山 良・・・・・・・・・・・・・・・・・９１【技術報告】
１ バイオマスを混合した生分解性成型品の試作
平野 高広、佐々木 英幸、米倉 勇雄、大澤 純也・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・９７
２ 平成１４年度産「吟ぎんが」「ぎんおとめ」の酒造適性
高橋 亨、中山 繁喜、畑山 誠、米倉 裕一、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・１００
３ 岩手県産酒米育種系統の醸造適性評価（Ⅳ）
高橋 亨、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０４
４ 低アルコール清酒の試験醸造
中山 繁樹、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１０８
５ 白糠を原料とする色の薄い調味液
畑山 誠、櫻井 廣・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１１１
６ 岩手県産大豆の豆腐加工適性山口 佑子、平野 高広、岸 敦、小浜 恵子、山本 忠、大澤 純也・・・・・・・・・・・・１１５７ 膨化処理による機能性県産食品素材の活用
笹島 正彦、遠山 良・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・１２０

JOURNAL OF
IWATE INDUSTRIAL RESEARCH INSITITUTE
2003 Vol.10− Industrial Technology Field −[Original Reports]
1 Development of Iwate Pellet Stove
SONODA Tetsuya, HOTTA Masahiro, TANAKA Shinzou,ENDO Haruyuki, TOUYA
Yasuaki, TAKAGAWA Takahito, MAGA Kouhachi, OCHIAI Noboru,
and KITADA Yoshiharu ----------------------------------------------------------------------------------------9
2 Evaluation of Scanning Precision for Lectric Discharge Scanning
WAGO Takeshi and TANAKA Shinzo -------------------------------------------------------------------13
3 Development of Applied Measurement System Using Laser SQUIDKIKUCHI Toshio, DAIBO Masahiro and TANAKA Shinzou ------------------------------------17
4 Basic study of the vibration cutting
HOTTA Masahiro, IKE Hiroyuki, SHOUBUZAWA Yoshiyuki, TAKAGAWA Takahito,
SUZUKI Kazunori and IIMURA Takashi --------------------------------------------------------------21
5 Research for Application of Carbon Nanotube Thin FilmIZUMIDA Fukunori, BABA Mamoru and TANAKA Shinzo ------------------------------------25
6 The Evaluation of Quality of Salmon Utilizing Image Processing
HASEGAWA Tatsuo and TANAKA Shinzou -----------------------------------------------------------29
7 Introduction of a Universal Design to Wooden Furniture
MACHIDA Toshikazu, TOYA Yasuaki, NAGASHIMA Hiroyuki
and ARUGA Yasuhiro ------------------------------------------------------------------------------------------33
8 Production Technique and Mechanical Properties of Recycled
Hard Alloy Reusing Waste Hard Alloy Powder
ONO Tsukasa, KAMADA Koichi, NAKAMURA Mitsuru and SAITOH Takashi --------37
9 The Deodorant Properties of TiO2 Coatings Sprayed by HVOF Spraying
KUWASHIMA Takayuki, TAKAHASHI Ikuo, KOHAMA Keiko, HIRANO Takahiro,
SATOH Kazuhiko, OHTA Toshio, KIMURA Sadanori and ITOH Ayumi -------------------41
10 Application of Photo-magnetic Field on Triazine-dithiol Polymerization Thin Films
SUZUKI Kazunori, MORI Kunio and Ye Ronbin ----------------------------------------------------45

[Technical Reports]
1 Study of Wood Biomass Gasification
SONODA Tetsuya, ENDO Haruyuki and TANAKA Shinzou -----------------------------------49
2 Investigation of Clean Energy Utilization Technologies
KIKUCHI Toshio and TANAKA Shinzou ---------------------------------------------------------------52
3 Commercialization of the Application Product of Compressed Wood
NAMIZAKI Yasuji and ARUGA Yasuhiro ---------------------------------------------------------------55
4 Solution of Troubles CAD Data Exchange
NAGASHIMA Hiroyuki and MACHIDA Toshikazu ------------------------------------------------59
5 Wear Properties of Composite Austemperd Ductile Cast Iron
with Partial Reinforcement
SHOUBUZAWA Yoshiyuki, IKE Hiroyuki, TAKAGAWA Takahito
and BARAJIMA Akira -----------------------------------------------------------------------------------------63
6 The Technique of Colored Enamel Coating for Kitchenware Made of Gray Cast Iron
YONEKURA Isao ------------------------------------------------------------------------------------------------67
7 The Improvement on the Melting Technology of Small Cupola
SHOUBUZAWA Yoshiyuki, TAKAGAWA Takahito, IKE Hiroyuki
and BARAJIMA Akira -----------------------------------------------------------------------------------------71[Reprints]
1 A Simple Three-dimensional Measurement of Human Shape Using Mesh Net
HASEGAWA Tatsuo, DOI Akio and MATSUDA Koichi -------------------------------------------75
2 Efficient 3D Foot Measurement System Using Mesh Net
HASEGAWA Tatsuo, DOI Akio and MATSUDA Koichi -------------------------------------------76

− Food Technology Field −[Original Reports]
1 Estimation of Radical Scavenging Activities Using Various Methods
and Antioxidant Activity of Wild Grapes (Vitis coigenetiae)
KOHAMA Keiko, KISHI Atsushi, OHSAWA Junya, SAWAI Hideyuki
and NAGASAWA Takashi -------------------------------------------------------------------------------------77
2 Must Analysis and Brewing Test of the Clones of YAMABUDO (Vitis coignetiae Pulliat)
Collected in Iwate Prefecture
YONEKURA Yuichi, IZUMI Kenyu, YAMAGUCHI Yuko and SAKURAI Hiroshi ------81
3 The Baking Suitability of the Yukichikara and Nanbukomugi FlourSEKIMURA Teruyoshi and TOYAMA Ryo -------------------------------------------------------------85
4 Reducing the Soaking Time of “Reimen” (Korean Noodle)
on the Method of Pouring the Boiling Water to it in the Cup,and Prevention of the Hardening in the Preservation
TAKEYAMA Shinichi, YAMAGUCHI Yuko, SASAJIMA Masahiko,
SEKIMURA Teruyoshi and TOYAMA Ryo -------------------------------------------------------------91[Technical Reports ]1 Modification of Biodegradable Plastics by Mixing Biomass Resources
HIRANO Takahiro, SASAKI Hideyuki, YONEKURA Isaoand OHSAWA Junya --------97
2 The Brewing Aptitude of Ginginga and Gin-otome Harvested in Heisei 14
TAKAHASHI Tohru, NAKAYAMA Shigeki, HATAKEYAMA Makoto,
YONEKURA Yuichi and SAKURAI Hiroshi ---------------------------------------------------------100
3 Evaluation of New Rice Bred in Iwate Prefecture for Sake Brewing
TAKAHASHI Tohru and SAKURAI Hiroshi ---------------------------------------------------------104
4 Brewing of Low Alcohol Sake
NAKAYAMA Shigeki and SAKURAI Hiroshi -------------------------------------------------------108
5 Light Color Sauce Using White Rice Bran
HATAKEYAMA Makoto and SAKURAI Hiroshi ---------------------------------------------------111
6 Properties of Soybeans Grown in Iwate Prefecture for Processing Tofu
YAMAGUCHI Yuko, HIRANO Takahiro, KISHI Atsushi, KOHAMA Keiko,
YAMAMOTO Tadashi and OHSAWA Junya ---------------------------------------------------------115
7 Development of Foods Using Functional Ingredient of Iwate Prefecturewith Puffing Method
SASAJIMA Masahiko and TOYAMA Ryo -------------------------------------------------------------120

［研究報告］いわて型ペレットストーブの開発＊
園田 哲也＊＊、堀田 昌宏＊＊、田中 愼造＊＊、遠藤 治之＊＊、東矢 恭明＊＊＊、高川 貫仁＊＊＊＊、
真賀 幸八＊＊＊＊＊、落合 昇＊＊＊＊＊、北田 佳晴＊＊＊＊＊
木質バイオマスエネルギーは｢持続可能な循環型社会｣を形成する上で、地球環境への負荷を抑制し、資源の有効活用を促進する事から、日本各地でその利活用に関する取り組みが急速に活発化している。木質バイオマスエネルギーの利用拡大と普及啓発を目的として、これまで外国製のペレットストーブでは完全燃焼させる事が困難であった樹皮 100％のペレットを燃料とし、県産品である南部鉄器を利用したいわて型ペレットストーブの開発を行った。
キーワード：木質バイオマスエネルギー、いわて型ペレットストーブ、バークペレット

Development of Iwate Pellet Stove
SONODA Tetsuya, HOTTA Masahiro, TANAKA Shinzou,
ENDO Haruyuki, TOUYA Yasuaki, TAKAGAWA Takahito,
MAGA Kouhachi, OCHIAI Noboru and KITADA Yoshiharu
An approach of using the wood biomass spreads in all of Japan. Because, woodbiomass energy inhibits loads to the earth environment and promotes effective use ofresources. This time, our project has developed " Model Iwate pellet stove" as a purpose for
expansion of wood biomass use. This stove is able to burn 100% bark pellet, which is said
to very difficult to burn continuously. Also it has a characteristic that NANBU-TEKKI,
which is a traditional industry in Iwate, is used.
key words :wood biomass energy, Iwate pellet stove, bark pellet
１ 緒

言をペレット化して燃料とした場合、ホワイト(木部)ペレット

岩手県では「環境首都いわて」の実現を目標に、地球温暖と比べ灰分が 4 倍〜6 倍と非常に多いことと、灰中に含まれる化対策と循環型社会の形成に向け、環境負荷の小さい新エネ

ケイ酸(SiO2)に起因するクリンカーと呼ばれる燃焼生成物のルギーの導入に向けた取り組みを行っている。その中でも県影響から、対応可能なストーブは存在しないのが現状である。

土の約8割が森林で森林面積でも国内第２位を誇る岩手では、

以上の背景から本研究は、バークペレットを対象とし、加木質バイオマスエネルギーの利活用を一つの大きな柱とし、えて岩手の地場産品である南部鉄器を使用した木質バイオマ

環境側面のみならず、体力の衰えが著しい木材界、林業界をスストーブの開発を目的として実施した。

救う切り札として捉え、導入に向けた積極的な取り組みが行
２ 開発ストーブ仕様

われている。
その取り組みの一環としてサンポット株式会社との共同研「いわて型ペレットストーブ」の開発仕様を表 1 に示す。

究により木質ペレットを燃料とした「いわて型ペレットスト

対象燃料はバークペレットとし、葛巻林業株式会社製ーブ」の開発を行った。今回開発したストーブの柱となるコ

ALA‑Wood”を使用した。燃料性状を表 2 に示す。今回設定しンセプトは、海外製のペレットストーブでは、安定燃焼させた燃焼出力は一般家庭用としては大型であるが、木質バイオることが困難な、バーク(樹皮)ペレットの高効率燃焼である。

マスエネルギーの普及啓蒙の観点から、学校等の公共施設へ

木材チップ製造や製材時に発生する大量のバークは、極めての導入を視野に入れた出力とした。着火方式はセラミックヒ

利用価値が少なく、これまで殆んどが工場内で焼却処分されーターを熱源とした熱風による自動着火方式である。この方１）てきた 。しかし「ダイオキシン類対策特別措置法」の制定式の場合、ヒーターが直接ペレットに触れない為、安定且つにより焼却処分が禁止され、廃棄物削減と木材の付加価値向

高寿命な着火が実現できる。外形は省スペース化から床面積上の面から新規用途の開拓が強く望まれている。一方バーク

を可能な限り小さくした。

＊

木質バイオマス燃焼装置試作開発事業＊＊

電子機械部（現在＊＊＊

特産開発デザイン部＊＊＊＊

金属材料部（現在＊＊＊＊＊

サンポット株式会社

電子機械技術部）
材料技術部）

9岩手県工業技術センター研究報告
表 1 いわて型ペレットストーブ開発仕様

第１０号（２００３）

イに掻き出す機構を備えた燃焼部を開発した。今回開発した燃焼部を図 1 に示す。火床は一定間隔で平行に配置されたス

燃料

バークペレット

リット形状であり、スリットの隙間に灰処理用の歯車が 2 列

出力2.3kW/h〜9.3kW/h(2,000kcal/h〜8,000kcal/h)交互に配置されている。この歯車の凹凸の一部がスリット上方式

強制給排気方式（FF 式）

る。この機構においては、未燃のペレットの掻き出しを防止

着火方式

熱風着火方式する為、全ての灰を掻き出すのではなく、灰レベルをおおよ

外形サイズ

H1410mm×W496mm×D580mm

燃焼効率

80％以上

するように設定した。その結果どの燃焼出力においても、灰

質量

105kg

の堆積による燃焼不良や、クリンカーの発生が見られず長時

電源

AC100V 50/60Hz

消費電力

50W(運転時)

その他

対震自動消火機能、室温調節機能
アラーム表示機能、タイマー運転機能

面から露出しており、露出した部分で灰を掻き出す構造であそ一定に保ちながら、その灰の上でペレットを燃焼させる必要がある。その為燃焼出力に応じ、所定のタイミングで動作間の安定燃焼を実現する事が出来た。
３−２ 燃料供給部
図２にペレットストー
ブ構造図を示す。今回開発した「いわて型ペレットス
トーブ」はペレットタンク

表２ バークペレット性状
低位発熱量
灰分
比容積
形状

をストーブの最下部に配4.88kW/kg
3.5%
1.6×10‑3(m3/kg)
φ6mm×(10mm〜30mm)

置している。市販のペレッ
トストーブの殆どが、燃料タンクをストーブ上部に安全性と操作性については、石油ストーブと同等を目指し、配置しているが、下に配置

地震対策や、室温調節機能も盛り込む事とした。

することで、省スペース化と、燃料補給時の負担を軽

３ 実験結果及び考察

減することができる。また

３−１ 燃焼部

燃焼部との距離を保てる

バークペレット対応を考慮した場合、燃焼部で問題となる

為、安全面からも有効な配のは、クリンカーの生成と多量に発生する灰の除去である。

置と言える。その反面搬送

クリンカーは灰に含まれるケイ酸(SiO2)が熱せられることに距離が長くなる事と、搬送よりガラス化し生じる燃焼生成物で、空気供給口を塞ぐ等燃スクリュー入り口へのペ焼器にとって致命的な障害を引き起こす可能性がある。クリ

レットの導入方法に課題

ンカーの生成を防ぐには、燃焼後の灰を火床から除去すればが生じる。

図 2 ストーブ構造図

よいが、バークペレットの灰は粉状にならず、ペレット形状

ペレットタンクが上部にある場合、搬送スクリューはタンのまま灰となるため除去が非常に困難である。この問題を解

ク下部に設置されるので、タンク形状を搬送スクリューの入決する為、燃焼後の灰を歯車により強制的に粉砕し、灰トレり口に向かいペレットを誘い込む形状にすれば、重力によりペレットを搬送スクリューに導入することができる。しかし今回のように重力に反し、鉛直上向きにペレットを搬送する
場合、搬送スクリュー入り口周辺のペレットのみ、搬送スク
リューに供給されるので、ある程度供給されるとスクリュー
入り口付近を中心としたホールが発生し、搬送スクリュー入り口が露出するまで成長し、最終的には搬送スクリューにペレットが供給されない状態に陥る。この問題を解決する為、タンク下部にコイル状の攪拌スクリューを設置した。攪拌ス
クリューを取り付けることにより、常に一定圧で搬送スクリュー入り口にペレットを導入することが可能となり、燃焼出力に応じた所定量を安定して燃焼部に供給することが可能となった。加えてタンク内の取り残しを最小限に押えることができた。燃料供給量のばらつきは、連続運転で 6％以内となっ

図 1 燃焼部ている。

10

いわて型ペレットストーブの開発
３−３ 操作パネル部

ータのばらつきが特に大きく、今後の商品化へ向けて最小燃
焼の安定化が課題である。

図３に操作パネルを示す。本ストーブは石油ストーブと同等の使い勝手を目指した開発を行い、操作パネルも石油スト

表３ 燃焼性能データーブと同様に、全てボタンで操作可能な構成とした。点火/消
火は運転ボタンの入り切りのみで可能である。火力調整も室

排ガス中 ＣＯ２濃度

10%程度

温制御となっており、運転ボタン下の低・高ボタンで希望温排ガス中 ＣＯ濃度

0.02%以下度を設定すると、室温と設定温度の差から６段階で自動的に

ばい煙濃度(スモークスケール)

1〜３

出力が決定される。エラー表示機能も備えており、なんらか

排気温度

260℃以下のトラブルでストーブが停止した場合、表示されるエラー番

燃焼効率

最大 85％

燃料消費量（MAX/MIN）

2.20/0.73(kg/h)

号から原因を推定する事が可能である。

３−５−２ 各部温度測定
各部温度測定最大/最小燃焼それぞれ２時間連続運転後のストーブ表面
温度及び制御基板周辺の温度測定を行った。結果を表４に示す。石油ストーブの JIS S 2031 によって、手の触れる恐れのある部分の表面温度は 150℃以下と定められているが、最も高温部でも 81.5℃であり、基準を充分にクリアする結果であった。しかし 80℃という温度はやけどの危険性が全く無い温度
図３ 操作パネルとは言えないので、比較的高温となる窓部周辺を触る際には３−４ 南部鉄器部品

注意が必要である。操作・制御基板周辺は実装部品の動作規図４に南部鉄器部品を示す。今回のストーブ開発において格上 60℃以下にする必要がある。今回の測定では操作基板、

地場産業振興の観点から、岩手県の伝統産業である南部鉄器

制御基板周辺温度共に 60℃以下であり、特に問題は見られなを使用した。鋳物部品はルーバー部、窓部、ロゴ部の３箇所かった。

に使用しており、南部鉄器独特の鋳肌によってストーブ全体

表４ 各部温度測定結果に重厚感を与える事ができた。鋳物部品は砂型鋳造で行った測定箇所

最大燃焼 2 時間後最小燃焼 2 時間後が、その際必要とな

操作基板周辺

31.7℃

25.4℃

る原型は、光造型機

制御基板周辺

46.4℃

34.1℃

にて作成した。これ

窓部鋳物部品

81.5℃

44.2℃

により試作コストの正面(鋳物下)

81.1℃

42.8℃

削減と、製造納期の

左側面

54.9℃

34.7℃

短縮に繋げることが

右側面

57.0℃

34.7℃

出来た。今後コスト

上面

43.0℃

29.9℃

ダウンの取り組みと

裏面

55.0℃

35.1℃

して、形状の見直し、

この他、‑20℃環境下での燃焼試験、JIS S 2031 に準拠した耐2 次加工箇所の削減

風速性試験、耐風圧性試験を実施し、安全に運転することを等について鋳物メー確認した。

カーと検討し、改良

３−６ アンケート調査結果していく計画である。

昨年 12 月、いわて型ペレットストーブのモニター機を岩手

図 4 南部鉄器部品

県庁県民室に設置し、長期的な評価を行うと共に、アンケー

３−５ 性能評価
３−５−１ 燃焼性能ト調査を開始した。
4/1 現在で 130 名の方に回答を頂いており、表３に燃焼性能試験結果を示す。排ガス中のガス濃度は、その結果の一部を図５に示す。このアンケート調査の中で、燃焼中の連続データを収集したが、大きなばらつきがみられペレットストーブの知名度の高さに驚かされた。もちろん無た。これは燃料供給形態が断続供給なので、燃焼状態が刻一

作為のアンケートでは無い為、関心を持った方の回答が多い

刻と変化する事と、木質ペレットの形状の不均一さが大きくという点を考慮しても予想以上の数値であった。全体的に好影響していると考えられる。その為数値的な判断が非常に難意的な回答が多く特に南部鉄器を使用した事に、非常に高いしい事から、表中の数値はある程度数値が安定した状態の代評価を頂いた。図５の結果から見てもわかる通り、家庭用で表値を記した。スモークスケールは最大燃焼時１程度である

安価なストーブ開発の要望が非常に多く見られた。一昨年前

が、最小燃焼時３程度となった。最小燃焼の場合、燃料供給までは一般家庭用への普及は市場性から判断しても、まだ数のバランスによって、燃焼状態が著しく変化する為、燃焼デ年先という認識があったが、前倒しで検討する必要性を感じ

11岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

ストーブを見た印象はどうですか

ペレットストーブをご存知でしたか

その他
12%

知らなかった
26%
普通
22%

非常に良い
66%

知っていた
74%

ストーブを設置したい場所はどこですか

南部鉄器の印象はどうですかその他
8%

使用しなくても良い
10%

その他
1%

公共施設（学校等）
20%

事務所（職場）
15%

非常に良い
82%

意見及び要望希望価格
20～30万円
12%30～40万円
4%
10万円以下42%

10～20万円
42%

自宅
64%

・

家庭用のストーブを開発して欲しい。

・

価格が手ごろであれば今すぐにでも購入したい。

・

もっと PR すべき・

岩手にとって自慢できる物を使用しているのが良い・煮炊きが出来るようにして欲しい・

遊び心が無い・

ペレットの供給は大丈夫？

・ 燃焼部がもう少し下のほうが良い
図 5 アンケート結果た。その他たくさんの御意見、御要望を頂き非常に意義深い
アンケート結果となった。
４ 結言

木質バイオマスエネルギーの利用促進及び普及啓蒙を目的とし、｢いわて型ペレットストーブ｣の開発を行った。その結果従来のペレットストーブでは対応する事の出来ない、バー
クペレットに対応可能なストーブ開発に成功した。現在、平成 15 年度の商品化を目指し、量産に向けた取り組みと、県内
5 箇所、県外 2 箇所にモニター機を設置し評価を行っている。
本ストーブを開発するにあたり、多くの情報提供を頂きました、岩手・木質バイオマス研究会、岩手県林業技術センタ
ー、またアンケートにご協力頂いた皆様に感謝申し上げます。
文献1） NPO 法人 SDG、伊那谷森林バイオマス利用研究会編：森林バイオマス、川辺書林(2003)

図６ いわて型ペレットストーブ

12［研究報告］創成放電加工による加工精度評価
和合

健 、田中

＊

愼造

＊＊

＊＊

創成放電加工を企業での製品製造のための実用的な加工技術とするために、加工精度、加工時
間、WEDG（ワイヤ放電研削法）などの事項について加工実験を行った。その結果、有用な結果が得られ十分に実用加工として適応できることを確認した。
キーワード：創成放電加工、WEDG、加工実験

Evaluation of Scanning Precision for Lectric Discharge Scanning
WAGO Takeshi and TANAKA Shinzo
We experimented on electric dischargescanning in orderto usepracticalmanufacture
for productsthat experiment

items were

scanning precision, scanning timeandWEDG(wire electro-discharge grinding) . As the result, wehadvaluable data ,possibility to
useforpracticalmanufactureinenterprises.
key words:lectricdischargescanning, WEDG,experiment ofscanning precision

１

緒

言

創成放電加工では棒状電極の底面のみを使用した加工

創成放電加工は棒状電極を使用し放電現象によりワー方法であることから加工精度、加工時間、電極消耗率なクを融解除去して目的の形状に成型する。掘り込み形状

ど多くの問題が予想される。そこで、加工指示値に対すの最小寸法は電極径に支配されるので電極径を小径成形

る加工後寸法を誤差として加工実験を行う。

する技術が要求される。電極を小径成形する加工方法は

２−２

WEDG （ワイヤ放電研削法）と呼ばれ、機上において

２−２−１

ワイヤ電極により放電加工方式で小径に成形し、理論値

(1)

実験方法
創成放電による加工精度

加工原理1)

では数μｍの径も可能となる。創成放電加工では電極の図１に創成放電加工の基本的な加工原理、図２に送り底面のみを使用して加工する新しい方法のため、今まで方向の基本的な考え方を示す。創成放電加工では、図１の型彫り放電加工とは異なる加工プログラム作成が必要に示すとおり、電極底面のみの放電により加工を行うたになる。加工精度、加工速度に適応した電極径、電極材

め電極底面の消耗率が大きく、これに伴いＺ方向の消耗

種、加工電気条件などの選定が要求され、多くの組み合

補正送量は大きくなる。電極消耗率が安定することによわせが存在するため、個々の条件での加工精度把握が必り Z 補正量に対する XY 移動量の比が求められ、高精度要になる。特に電極の底面消耗度の割合が大きいことがな形状精度が得られる。

予想されることから高さ方向の加工精度把握は重要となる。さらに総型電極による大面積加工とは異なり小径電回転極の底面による一方向の加工のため加工時間が過大とな電極ることが懸念される。以上に示した創成放電加工での加リアルタイム
消耗補正送り工原理から想定される加工精度、加工時間に対する問題
点、微細加工を行う上での有望技術としての期待など実

電極
加工送り

α＝XY移動量／Z補正量
α

加工電源

X

Z

放電現象

用加工としての性能を明らかにすることを目的とする。
加工ワーク

加工ワーク

２
２−１
＊
＊＊

実験方法、結果及び考察

図１

目的

創成放電加工での加工原理

超精密加工技術の開発（特定産業集積中小企業等活性化補助事業）
電子機械部（現在

電子機械技術部）

13

図２

送り方向の考え方

岩手県工業技術センター研究報告(2)

第１０号（２００３）

実験装置

表３

表１に創成放電加工機の主な仕様を示す。創成放電加多段形状での加工条件

加工 Eパック 加工タイ 電極 加工
条件 番号
プ
軌跡 時間
B1
825 荒
シフト 6h827 仕上げシフト
827 仕上げ輪郭

工機は三菱電機製の EDSCAN8E で型彫り放電加工機
を基本構造として微細放電加工に特化した特殊機能を付加した微細放電加工専用機である。加工後の測定では、

その他の
加工条件
電極径
電極材種
電極形状
ワーク材種

φ0.5mm
銅パイプ
SKD11

XY 方向は測定顕微鏡による非接触方式、Z 方向は三次元測定機による有接触方式により長さを測定した。加工
面粗さは接触方式により測定し、微細形状の観察では
CCD カメラによるマイクロスコープを使用した。
表１

創成放電加工機の主な仕様

項目
XYZストローク
XYZ軸制御方式
XYZ軸駆動単位
特殊機能
加工面粗さ
加工面真直度(3)

仕様
300×250×250(mm)リニアスケールフィードバック
0.1(μm)WEDG（ワイヤ放電研削法）
μSF電源
創成放電ＣＡＭ
0.3μmRy
1.0μm以下

図３

簡易形状の設計図

図４

多段形状での設計図

実験方法

精密金型製作では加工精度が± 2 μｍ指示の高精度加工が要求される。モールド、ダイキャスト金型等の自由曲面部位や合わせの逃げ代などは比較的大きな公差となる部位もあり、創成放電加工で得られる加工精度を把握し、どの種類の金型製造へ適用できるかを検討する。
ここでは創成放電加工で得られる加工精度を求めるために、表２に示す異なる加工条件設定で加工を行い、図３、図４に示す設計寸法に対する加工寸法の差を誤差とし、測定項目は長さ、形状、表面粗さとした。
①簡易形状の場合
図３に示す四角形の掘り込み形状（以下、池形状 ）、
横 6.0 ｍｍ、縦 5.0 ｍｍの大きさで内側に丸状の島形状
φ 2.0mm があり、深さが 1.0 ｍｍの形状を創成放電加工で成型する。評価は長さ、直径、粗さなどの項目につ(4)

いて 11 箇所を測定し設計値との差を誤差とする。

①簡易形状の場合②多段形状の場合

実験結果及び考察

図５、６、７に簡易形状の加工後の拡大図、表４に粗

図４に示す四角形の多段の池形状、横 2.5 ｍｍ、縦 2.4ｍｍの大きさで一段の深さが 0.2 ｍｍから 3 段で 0.6 ｍ

さ誤差、表５に簡易形状の場合の形状誤差を示す。表２ｍの深さについて創成放電加工で成型する。簡易形状でに反して加工時間が 3 時間 23 分と最も長い。加工条件の加工データを基に最適と思われる条件で加工を行う。
評価は長さ、直径などの項目について 16 箇所を測定し

A2 は荒、仕上げ（シフト）、仕上げ（輪郭）の３工程の条件であり、加工時間が最も短いが 1 時間 33 分と切設計値との差を誤差とする。

削加工を基準に比較すると長く感じるが、加工原理、優より加工条件 A1 では荒加工のみの条件であるが、予想位性が異なることから単純比較は出来ない 。加工条件 A3
表２

は４工程の条件であり加工時間は A2 より１段階多い分

簡易形状での加工条件

加工 Eパック 加工タイ 電極 加工
条件 番号
プ
軌跡 時間
A1
825 荒
シフト 3h23m
A2825 荒シフト 1h33m
827 仕上げシフト
827 仕上げ輪郭
A3
825 荒シフト 2h44m
827 荒シフト
828 仕上げシフト
828 仕上げ
輪郭

その他の
加工条件
電極径
電極材種
電極形状
ワーク材種

1 時間程度長い。誤差は加工工程を細分化し電気条件の弱い仕上げ加工条件で加工した場合ほど小さくなる。誤

φ0.5mm
銅パイプ
SKD11

差の絶対値では、加工条件 A3 で誤差の平均値が 7.6 μｍであり精密プレス金型の公差± 2.0 μｍと比較して大きく、標準偏差でも 5.2 μｍと大きい。金型用途にもよるが、精密金型に対応した製品製作を視野にいれた場合
ではさらに形状精度の高精度化が要求されると思われる。加工面粗さでは形状誤差と同様に仕上げ加工用の弱14

創成放電加工による加工精度評価
い電気加工条件で加工面粗さが小さくなっている。旧

表４

簡易形状での加工面粗さ（単位：μｍ）
加工 種類 記号 設計値A 測定値B 誤差B条件
※1
※2
A
A1
粗さ Ra
0.8
1.8
1.0
Rz
3.2
12.9
9.7
A2
粗さ Ra
0.8
1.0
0.2
Rz
3.2
6.3
3.1
A3
粗さ Ra
0.8
0.5
-0.3
Rz
3.2
3.9
0.7
※1)JIS B 0601:2001によるRa：算術平均粗さ，Rz：最大粗さ※2)設計値は仕上記号▽▽▽によるもの

JIS による仕上記号▽▽▽では Ra0.8 μｍ、Rz3.2 μｍ（Ra 、Rz は JIS B 0601:2001 による表面粗さパラメー
タで Ra：算術平均粗さ、Rz：最大粗さ）と定義されている。加工条件 A3 では Ra0.5 μｍと設計値 Ra0.8 μｍに対して公差を満たしており、Rz について公差 Rz3.2μｍに対して Rz3.9 μｍと 0.7 μｍ公差からはずれている。加工面粗さについてはマイクロ電源の選択、電気加工条件のより弱い選択などで設計値を満たすことが可能と思われる。
②多段形状の場合

加工条件
Hrizontal Magnification

図８に多段形状の加工後の拡大図、表６に多段形状の10 μ m Vertical Magnification
Filter Type場合の形状誤差を示す。全体 16 箇所を測定し設計値と

A1
×100
×2000
No filter

200μ mの差を誤差とすると誤差の平均値は 8.9 μｍとなった。
標準偏差で 6.5 μｍとなり、簡易形状の場合での仕上げ工程を重視した加工条件 A3 での平均の誤差値で 7.6 μｍ、標準偏差で 5.2 μｍとほぼ同等な誤差値となっている。簡易形状に対して多段形状の場合は最大値で 20.5
加工条件
Hrizontal Magnification
Vertical Magnification
Filter Typeμｍ大きくなっている。微細な多段形状で隅Ｒの影響が大きく、形状の辺となる直線部が隣合う隅Ｒとの交線により小さくなっており、測定顕微鏡による測定でエッジ

A2
×100
×5000
No filter4μm

抽出が難しかった。今後、隅Ｒを小さくする対策と測定

200μm

でエッジを正確に測定する技術の向上が必要と思われる。以上について微細形状での隅Ｒの問題点と測定技術を考慮し、誤差の平均値と標準偏差の大きさが簡易形状の場合と、より小さい多段形状でもほぼ等しいことから、指示形状の大きさに依存する加工精度の影響は小さく、加工条件
Hrizontal Magnification
Vertical Magnification
Filter Type

電気的な加工条件により加工精度が決定されると思われる。次に加工時間について、複雑形状では加工時間が 6

A3
×100
×5000
No filter

4 μm

時間と長くなった。実際に加工の様子を観察すると実加200 μm

工時間（放電時間）とは別に電極消耗補正のための基準
点参照動作の回数が多く、この動作により加工精度を維持する反面、加工時間を長くしているようである。
図９

簡易形状での加工面の断面曲線

表６No.
1.0mm／div

図５

加工条件A1

図７

加工条件A3

加工条件A2

図８

加工条件B11.0mm ／div

多段形状での誤差結果

記号

1 長さ
X
2 長さ
X
3 長さ
X
4 長さ
X
5 長さ
X
6 長さ
X
7 長さ
Y
8 長さ
Y
9 長さ
Y
10 長さ
Y
11 長さ
Y
12 長さ
Y
13 中心位置 CIRC‑X
14 中心位置 CIRC‑Y
15 直径
Φ
16 真円度 ○1.0mm／div

図６

種類

0.5mm／div

15

設計値
A(mm)
1.000
0.600
0.200
0.500
0.700
1.500
1.200
0.800
0.600
0.300
1.050
1.200
0.700
0.400
0.400
0.000

測定値
B(mm)
0.996
0.601
0.216
0.501
0.708
1.515
1.211
0.808
0.621
0.306
1.050
1.196
0.704
0.410
0.384
0.017

誤差B‑A
(μm)
‑4.1
1.0
15.9
0.9
8.4
14.9
11.1
8.0
20.5
6.1
0.0
‑4.2
3.6
9.7
‑16.5
16.8
最大値
最小値
標準偏差
平均値

￨B‑A￨
(μm)
4.1
1.0
15.9
0.9
8.4
14.9
11.1
8.0
20.5
6.1
0.0
4.2
3.6
9.7
16.5
16.8
20.5
0.0
6.5
8.9

岩手県工業技術センター研究報告
表５

簡易形状での誤差結果

加工条件：A1
No.
種類
記号
1
2
3
4
5
6
7
8
9

長さ
長さ
長さ
長さ
直径
真円度
深さ
深さ
深さ

X
X
Y
Y
Φ
○
Z
Z
Z

加工条件：A2
No.
種類
記号
1
2
3
4
5
6
7
8
9

長さ
長さ
長さ
長さ
直径
真円度
深さ
深さ
深さ

X
X
Y
Y
Φ
○
Z
Z
Z

加工条件：A3
No.
種類
記号
1
2
3
4
5
6
7
8
9

長さ
長さ
長さ
長さ
直径
真円度
深さ
深さ
深さ

X
X
Y
Y
Φ
○
Z
Z
Z

設計値A
(mm)
4.000
2.000
2.000
3.000
2.000
0.000
1.000
1.000
1.000

設計値A
(mm)
4.000
2.000
2.000
3.000
2.000
0.000
1.000
1.000
1.000

測定値B
(mm)
4.032
2.020
2.033
3.020
1.932
0.018
1.030
1.023
1.016

測定値B
(mm)
4.003
2.013
2.010
3.007
1.976
0.010
1.014
1.013
1.014

第１０号（２００３）

２−２−２

誤差B‑A
(μm)
32.0
19.8
33.0
19.8
‑68.1
17.8
30.1
22.8
16.3
最大値
最小値
標準偏差
平均値

￨B‑A￨
(μm)
32.0
19.8
33.0
19.8
68.1
17.8
30.1
22.8
16.3
68.1
16.3
19.5
32.8

誤差B‑A
(μm)
3.0
13.0
9.9
7.4
‑23.9
10.4
14.2
12.8
14.0
最大値
最小値
標準偏差
平均値

￨B‑A￨
(μm)
3.0
13.0
9.9
7.4
23.9
10.4
14.2
12.8
14.0
23.9
3.0
5.7
12.1

誤差B‑A
(μm)
7.9
4.3
2.3
5.8
‑17.3
7.9
3.4
1.9
0.3
最大値
最小値
標準偏差
平均値

￨B‑A￨
(μm)
7.9
4.3
2.3
5.8
17.3
7.9
3.4
1.9
0.3
17.3
2.3
5.2
7.6

(1)

目的

微細形状加工では電極径の大きさにより加工形状の大きさが決定される。加工形状の大きさを微細化するために WEDG による電極小径成形は必要条件となることから WEDG による電極小径成形の微細化を試みた。
(2)

実験方法

φ 1.0 ｍｍのタングステン電極を使用し、WEDG マ
クロプログラム L97000102 により小径成形を行い、WEDG を行う上での加工技術を修得するとともに現状での最高位計測値を取得する。
(3)

実験結果及び考察

図１０にφ 200 μｍ、長さ 1 ｍｍに小径成形した電極、図１１にφ 23 μｍ、長さ 760 μｍに小径成形した電極を示す。材質はタングステン、成形に用いたワイヤ
電極はφ 0.2 ｍｍ、材質は黄銅とした。φ 200 μｍ、
φ 23 μｍと小径化を行い、現状ではφ 23 μｍ、長さ760 μｍでアスペクト比（縦／横の比） 33 の最高位計測値を得た。加工時間は 1 時間程度を要し、ロッド電極底面の平面度、ロッド電極振れ精度の高度化が必要に

設計値A
(mm)
4.000
2.000
2.000
3.000
2.000
0.000
1.000
1.000
1.000

測定値B
(mm)
4.008
2.004
2.002
3.006
1.983
0.008
1.003
1.002
1.000

なり、最終仕上げ径の小ささにより段取り精度が要求される。

1.0mm／div

1.0mm／div

図１０(5)

WEDGによる電極小径成形

WEDG:φ200μm

図１１

WEDG:φ23μm

結論

設計図を四角形の池形状、すなわち横 6.0 ｍｍ、縦 5.0

(4)

結論

ｍｍの大きさで内側に丸状の島形状φ 2.0mm があり、電極材種をタングステンで電極径φ 1.0 ｍｍから

深さが 1.0 ｍｍの簡易形状とした場合と、四角形の多段

WEDG による最高位計測値としてφ 23 μｍ、長さ 760
μｍ、アスペクト比 33 を得た。

の池形状、横 2.5 ｍｍ、縦 2.4 ｍｍの大きさで一段の深さが 0.2 ｍｍから 3 段で 0.6 ｍｍの深さの２つの形状について創成放電加工を行い、長さ、粗さなどの項目につ３いて評価した結果、以下の点が明らかとなった。

結言

創成放電加工を企業での製品製造のための実用的な加(1)誤差の平均値と標準偏差の大きさが、簡易形状の場工技術とするために、加工精度 、加工時間、WEDG（ワ合と、より小さい多段形状でもほぼ等しいことから、

イヤ放電研削法）などの事項について加工実験を行い、指示形状の大きさに依存する加工精度の影響は小さ

有用な結果が得られ十分に実用加工として適応できる。

く、電気的な加工条件により加工精度が決定される。

今後は、製品開発を視野に入れた創成放電加工による(2)ここでの仕上げによる電気加工条件の場合、誤差の製品製造に取り組む予定である。

平均値で 8.9 μｍ、標準偏差で 6.5 μｍ程度の大きさに加工できる。しかし、ロッド電極径に依存する

文
1)

隅Ｒ、非接触測定法による測定誤差の低減などの改善が必要となる。

湯澤隆：微細創成放電加工技術の開発，三菱電機㈱技術資料16

献［研究報告］SQUID 応用計測システムの開発＊
菊地利雄＊＊、大坊 真洋＊＊＊、田中慎造＊＊

半導体の検査を主目的としたレーザーSQUID 顕微鏡の開発を行っている。非侵襲、非接触の計測が可能であり、高温超伝導 SQUID マグネットメータとレーザーダイオードを組み合わせることにより、空間分解能の向上を図っている。レーザーダイオードに 684、783、809、851nm と複数波長を使用することにより、ｐ−ｎ接合を有する単結晶シリコンの少数キャリア拡散長を精度よく算出することが可能となった。また、太陽電池で多用される多結晶シリコンの結晶粒界を検出することができることも明らかとなった。
キーワード：SQUID、レーザー、顕微鏡、キャリア拡散長

Development of Applied Measurement System Using Laser SQUIDKIKUCHI Toshio, DAIBO Masahiro and TANAKA Shinzou
We have been developing a laser SQUID microscope for mainly evaluation of semiconductors. It
consists of a high temperature superconductor SQUID magnetometer and laser diodes, which provides
nondestructive measurement as well as the improvement of the resolution. The minority carrier
diffusion length was obtained for p-n junction structure using four laser diodes; 684nm, 783nm, 809nm
and 851nm. We also demonstrated that the laser SQUID microscope detected grain boundary forpoly-crystal silicon.
key words : SQUID, laser, microscope, carrier diffusion length
１ 緒

させることは難しい。したがって、従来の SQUID 顕微鏡

言Interference

では、半導体の検査に使えるようなミクロンレベルの分

Device：超伝導量子干渉素子）は、現存する磁気センサ

解能は望めない。そこで、我々は対象物にレーザー光をーの中で最も高い磁気感度を有するため、微弱な電磁気照射することで微少領域に磁場の変化を誘発させ、その現象の計測には効果的なセンサーである。このため、磁場を SQUID で計測する原理のレーザーSQUID 顕微鏡を

SQUID は脳磁場や心臓磁場の検出などの先端医療への提案し、開発を進めてきた 1‑7)。ほぼ同時期に PTB8,9)と応用が積極的に研究されている。医療以外の分野では、

NEC10,11)から全く独立に類似の研究が報告され、現在で近年、微少領域の非常に微弱な磁場分布を画像化するも研究が進められている。レーザーと SQUID の組み合わSQUID 顕微鏡が注目されており、超伝導材料中の磁束のせによって、半導体が SQUID の産業応用のよいターゲッ

観察やプリント基板の電流分布の計測などに応用されトになったと考えられる。

SQUID （ Superconducting Quantumてきている。

レーザーSQUID 顕微鏡では磁気信号の発生と変調領

しかし、SQUID 顕微鏡の室温の対象物に対する空間分

域が、最小の場合、レーザースポットサイズとキャリア

解能は、数百ミクロンから数ミリ程度でありこの短所が、の拡散長とを加算した程度の距離に限定できるため、適用できる対象の範囲を著しく制限している。一般に

SQUID 顕微鏡の低空間分解能を改善することができる。

SQUID 顕微鏡の空間分解能は、SQUID の受感部のサイズ

また、レーザー光を半導体に照射することで生じる磁場

か、SQUID と計測対象物の距離のいずれか大きい方の値を SQUID で計測するため、非接触な計測であり、対象物で決定される。したがって、SQUID 顕微鏡の空間分解能の破壊や汚染が一切ないという長所がある。さらに、アが低い原因は、センサーである SQUID の超伝導状態を保クティブ型の計測なので、ノイズ除去が容易となり、簡つための低温と、計測対象物が置かれている室温状態と易な磁気シールドでも計測が可能である。

の断熱に要する物理的な距離に起因する。SQUID の超伝本報告では、対象物としてｐ−ｎ接合を有する単結晶

導状態を保つためには外界と断熱する必要があり、検査

シリコンウェハーを用い、低濃度側の不純物濃度を定量

対象物が超伝導体のように低温であれば SQUID と対象的に計測した結果を報告する。また、太陽電池で多用さ物を近接して配置できる。しかし、産業応用上、一般的れる多結晶シリコンの結晶粒界を検出した結果を報告な対象物は室温状態にあるため、SQUID と対象物を近接する。

＊

ネットワーク型磁気活用研究拠点形成推進事業（地域結集型共同研究事業）＊＊

電子機械部（現在

電子機械技術部）＊＊＊岩手大学工学部電気電子工学科

17岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）ープ）のロックが外れることはない。サーボ制御により２ 実験方法

0.2μm の位置合わせ精度を実現している。SQUID

図１にレーザーＳＱＵＩＤ顕微鏡のシステムブロッ
ク図を示す。

ロックイン

電磁ｼｰﾙﾄﾞ

アンプ

磁気
ｼｰﾙﾄﾞ

パーソナル

CCD
FLL

コンピュータ
白色光源

HM
SQUID
測定

ファンクション

ｻﾝﾌﾟﾙ

ﾚﾝｽﾞ

ジェネレータ
ﾌｨﾙﾀｰ

絞り
XY
ｽﾃｰｼﾞ

ﾐﾗｰ

半導体

HM

ﾚｰｻﾞｰ
ｺﾘﾒｰﾀ

ﾊﾟﾜｰﾒｰﾀ

FLL: 磁束ロックループ回路
図１ システムブロック図

HM: 半透明ミラー

半導体レーザーには、波長が 684nm、783nm、809nm、（Tristan Technology 社製）は、高温超伝導体(YBCO)

851nm の４種類を用いた。半導体レーザーはペルチェ素

であり液体窒素に浸して冷却するタイプである。SQUID

子で一定温度に制御されており、測定結果に及ぼす出力、とレーザースポット間の距離は、約 10.2mm であり、波長変動の影響が最小になるようにしている。測定サン

SQUID のサイズは 8mm である。磁気感度のある方向 Bz

プルに照射されるレーザー光のパワーは各波長とも２は、試料に対して垂直な方向である。

mW 程度である。半導体レーザーは、磁気シールドボッ
クス及び電磁シールドルームの外に配置し、レーザー光をシングルモード光ファイバーで試料近傍まで導光することによって、半導体レーザーからのノイズ混入が最小になるようにしている。半導体レーザーをデューティ
ー比 50％、周波数３kHz で直接変調した状態で、レーザー光を遮光板で遮ったときのノイズレベルは、検波帯域
幅 0.25Hz の条件 170fT/Hz(1/2)であった。レーザー光を変調することにより、ロックインアンプ(Lock‑in)を用いて低ノイズで狭帯域検出し、微弱信号を検出した。レーザーの駆動電流を変化させて光束量を制御すると、ノイズレベルも若干変化するので、光束量はフィルターで光学的に調整した。光ファイバーの先端に接続したコリ

図２ 実験装置外観

メータレンズでレーザー光を平行光に調整し、倍率 50倍、N.A. 0.8 の対物レンズで試料表面に集光した。ス

磁気シールド環境は、厚さ 0.8mm のパーマロイ２層

ポットサイズは 20μm が得られている。光学部は倒立顕と厚さ 5mm のアルミニウムから構成される磁気シール

微鏡の構成となっており、ピント調整や試料表面の光学

ドボックス（シールド率‑20dB@150Hz）と、厚さ 20mm

観察は、ＣＣＤカメラで随時行うことができる。

のアルミニウム製の電磁シールドルームの２重構成とレーザー照射位置の走査は、試料を移動させて行っなっている。アクティブ計測の場合、ロックが外れないた。試料を移動させるステージ（京セラ製）の主構成材

限り、信号検出が可能なので、生体計測のような厳重な料はセラミクスであり、ピエゾアクチュエータで駆動しシールドは不要であり、このような簡易シールドでも十て、磁気ノイズが最小になるようにしている。フルスト分である。

ローク（20mm）量を移動させても、FLL（磁束ロックル

18

SQUID 応用計測システムの開発てはまった。特に，短波長側の 684nm の磁場分布にはｐ３ 実験結果−ｎ接合の側壁部で鋭いピークが現れた。

３−１ ｐ−ｎ接合を有する単結晶シリコン
図３にｐ−ｎ接合を有する単結晶シリコン試料の磁図３(a)では左右ほぼ対称となっている典型的な磁場分布の波長依存性を示す。レーザー照射位置を 20μ場分布を示したが、図３(b)のように左右が非対称とな

m 毎に移動させて１波長あたり 250 サンプル点を測定るチップも数割の割合で存在する。このようなチップは、した。試料はプレーナー型のダイオード構造（p /ｎ）

チップ内の何らかの要因により、電流分布が非対称になであり、ｐ型アイランドが周期的に配置されたものであっていると思われる。単純な接触式の計測ではチップ全る。この一つのアイランドを横切るように直接的にスキ体の平均値しか測定できないので、このようなチップ内＋の分布に関する情報は、従来の測定方法では得られない。
本レーザーSQUID 法ならば、同一アイランド内部の分布も計測できることがわかる。
ステージを移動させてから、ロックインアンプの値が定常的な状態になるまで、およそ２秒程度必要であり、多点計測では長時間かかる。そこで、レーザーの波長を切り替えて、磁場のレーザー波長依存性を利用することにした。この効果を利用して少数キャリアの拡散長 Lpを算出した。
図４は不純物濃度が異なる２種類のサンプルの 1/ Bと 1/αの関係を図示したものである。各波長（４波長）の時の 1/ B と 1/αを求め、４点を最小自乗で直線近似
して、外挿した X 切片から Lp を得ている。４つの波長について、それらの関係が直線状になり、その X 切片
（1/α軸）が拡散長を示していることを確認できる。磁場の大きさが異なる４箇所のデータ（それぞれのサンプルで４本の直線に対応）は、いずれも一定の拡散長に収束している。すなわち、波長を変化させて測定すれば、ｐ−ｎ接合の空間的な分布を測定しなくても、一点の測定だ
けで、キャリア拡散長の測定が可能であることがわかる。
図５にはこのようにして算出した、全測定点での拡散長分布を示した。波長依存性を使うと、グローバルな磁場分布のシフトに影響されずに、安定に少数キャリア拡散

図３

ｐ−ｎ接合を有する単結晶シリコンの磁場分布の波長依存性ャンした。図３(a)は sample‑1 でありｎ型の不純物濃度が 1×1014cm‑3 である。図３(b)は sample‑2 であり、ｎ型の不純物濃度は 6×1014cm‑3 である。ｐ型アイランドの不純物濃度はいずれのサンプルも 1×1018cm‑3 であり、接合深さは 4μm である。空乏層厚さ d は、
SRP(Spreading Resistance Profiling method)の測定結果により、１μm と仮定した。縦軸の磁束密度 Bz は、
SQUID の出力をロックインアンプで位相検波した振幅

α：光吸収係数に対応している。BZ が極大となる場所（図中で４箇所）

図４ １／B と１／αの関係

がｐ−ｎ接合の側壁部である。図３(a)の磁場分布をみると、ｐ型アイランドの両端で磁場が最大となり、中央長を抽出できることがわかる。ｐ−ｎ接合が存在するｐ部で最小となっている。この傾向は全てのサンプルに当型アイランド上にレーザーを照射すれば、S/N が極端に19

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）悪化する磁場が最小となる領域を除いて、一定の拡散長なっている。試料外周部で磁場が大きくなるグローバルが得られている。これにより、高速で定量的な計測が可な磁場分布の中に、局所的に不連続な部分があるが、こ能になる。試料は基板の不純物濃度の異なる２種類であの部分が結晶粒界と考えられる。

14‑3

り、不純物濃度の低い Sample‑1(1×10 cm )では長い拡
散長（44μm）、不純物濃度の高い Sample‑2（6×1014cm‑3）

４ 結レーザーと高温超伝導 SQUID を組み合わせたレーザ

では短い拡散長（22μm）が得られた。これらの値は、

ーSQUID 顕微鏡を開発し、半導体の非接触評価を行った。

接触式の SRP 法で得られた値と良く一致した。

多波長のレーザー光を用いることによって、ｐ−ｎ接合

100拡Sample-1を有する単結晶シリコンウエハーの少数キャリアの拡

Sample-2

散長を定量的に評価する方法を示した。さらに、多結晶シリコンの太陽電池セルの結晶粒界を検出できること

散長言を示した。本方法では、電気的な接触も試料表面の前処50理も必要としないので、ウエハーに汚染やダメージを与[μm]

えることはない。そのため、半導体（LSI、低温ポリシ
リコン TFT、ワイドバンドギャップ材料等）を製造プロ
セスの途中で検査する用途に好都合である。検査汚染が

0

0

1

2

3

4

ないので、検査後に製造ラインに復帰でき、抜取検査用

5のダミーウェハーが不要で、検査によるスクラップウェ

Position x [mm]

ハーが排出されない。本システムは半導体産業の効率化

図５ 少数キャリアの拡散長分布にとっても、また、SQUID の産業応用を加速する上でも有益と思われる。

３−２ 多結晶シリコン
太陽電池で多用される多結晶シリコンの結晶粒界に

文

は内部電界が存在しており、光照射した場合にはｐ−ｎ献接合と同様に光電流の駆動源となる。またそれと同時に、

1) 大坊真洋，小高正，志子田有光，2000 年秋季第６１応キャリアの再結合領域となる場合もあり、不均一な光電用物理学会学術講演会講演予稿集，3p‑ZM‑14 ，210
(2000)

流分布となる。結晶粒界は太陽電池の性能を劣化させて

2) 大坊真洋，小高正，志子田有光，計測自動制御学会第おり、これを評価することは重要である。通常、結晶粒

１７回センシングフォーラム資料，227(2000)

界は光学的にも観察可能である。しかし、全ての結晶粒

3) 大坊真洋，小高正，志子田有光，電気学会センサ・マ

界が電気的特性を劣化させるのではなく、存在していても電気的には不活性で問題のない場合もある。したがっ

イクロマシン準部門平成１２年度総合研究会，て、電気的な結晶粒界を評価するのが好ましい。図６にPHS‑00‑28 28，65 (2000)
4) 大坊真洋，泉田福典，小高正，志子田有光，岩手県工多結晶シリコンサンプルの磁場分布を測定した結果を業技術センター研究報告，8，13 (2001)示す。試料はｐ型基板の表面全体にｎ型を設けた構造と

5) 大坊真洋，泉田福典，志子田有光，岩手県工業技術センター研究報告，9，25 (2002)
6) M. Daibo, T. Kotaka and A. Shikoda, Physica C,
20

357‑360 360, pp.1483‑1487, 2001.

Bz

7) M. Daibo, A. Shikoda and M. Yoshizawa, Physica C（in press）[pT]

8) J. Beyer, H. Mats, D. Drung and Th. Schurig, Applied
10

Physics Letters 74‑19 19, 2863 (1999)
9) T. Schurig, J. Beyer, D. Drung, F. Ludwig, A. Ludge
and H. Riemann, IEICE Trans. Electron. E85‑C C, 665

0
0

2

4

6

8

(2002)

1010) K. Nikawa and S. Inoue, Technical Report of IEICE,
Position [mm]Osaka, ICD2000‑174 174, 1 (2000)
11) K. Nikawa, IEICE Trans. Electron. E85‑C C, 746

図６ 多結晶シリコンの磁場分布(2002)

20

［研究報告］振動切削加工技術の基礎的研究 ＊堀田高川昌宏 ＊ ＊ 、池浩之 ＊ ＊＊ 、勝負澤貫仁 ＊ ＊ ＊ 、鈴木

一孝 ＊ ＊＊ ＊ 、飯村

善行 ＊＊ ＊
崇 ＊＊ ＊ ＊ ＊新たに開発される耐摩耗性に優れた新素材を加工するため、工具刃先に超音波振動を付加する振動切削方法を用いて、鋼系高硬度材料及び超硬を被削材とした基礎的な加工実験を行った。その結果、今回設定した切削条件において、切削速度を遅くすると正常な加工は期待できないこと、削り誤差は振動切削を用いた場合小さくなることがわかった。
キーワード：振動切削、超音波振動

Basic Study of the Vibration Cutting
HOTTA Masahiro, IKE Hiroyuki, SHOUBUZAWA Yoshiyuki，
TAKAGAWA Takahito, SUZUKI Kazunori and IIMURA Takashi
We performed basic work experiment, using the way of giving ultrasonic vibration
tool edge, in order to work a new material that have the anti-wearing. As a result, we
knew that cutting speed is slow, normal working is impossible, and when vibration
cutting is used, cutting error is loss, in cutting conditions set this time.
k ey words : vibration cutting,cutting , ultrasonic vibration
１

緒は指定粗さ（▽▽▽、Ｒｙが 1.6〜6.3μｍ内にあるこ言

新たに開発される耐摩耗性に優れた新素材を加工と）を満足するため 0.1mm/rev に設定した。そして、するために、新規加工法として、工具刃先を超音波域

触針式表面粗さ測定機（Form Talysulf S5，テーラーの振動数で切削方向に規則的に振動させ断続的に切削

ホブソン製）を用いて加工面の表面粗さを、削り始めする超音波振動切削法（以下、振動切削）を提案した。

の寸法と削り終わり時の寸法をマイクロメータで測定

この方法は、工具刃先が連続接触することがない一種し、その誤差を削り誤差とした。工具として、通常切の断続切削であるために切削力の低減が期待でき

１）、

削ではセラミック工具及びｃＢＮ工具を、振動切削で刃先が欠損することなく安定して加工できるのではな

は超硬工具を使用した。加工条件を表１に示す。

いかと考えられる。本報では、振動切削が通常加工法

本実験として、被削材を超硬に選定し、端面切削をと比べてどの位優位性があるか不明であるため、実際実施した。工具はｃＢＮ工具を用い、切削液として、に切削条件を変更しながら振動切削を実施し、その加鏡面加工機用及び研削加工機用の粘性の低い非水溶性

工特性に関する基礎的な評価実験を行ったので、その切削油，難削材加工用のタッピングオイルを使用した。

経過について報告する。

切削速度，送り速度は通常加工の予備実験で実施した結果を基に決定した。表２に加工条件を示す。なお、

２

実験方法

無断変速機能を有する汎用旋盤（昌運製作所製

予備実験，本実験では、工具刃先に超音波振動を付加Ｓする装置として市販の超音波振動切削装置（冨士工業

Ｔ−５）を用いて、予備実験と本実験の２種類を実施（株）製，ＦＵＭ１）を用いた。この装置は振動周波した。予備実験として、被削材を鋼系高硬度材料に選数 27kHz，最大片振幅 12.5μm の性能を有し、切削定し、片持ちによる外周切削を実施した。仕上げ加工

工具として振動用ホーンへの取り付けが容易な市販のに振動切削を適用するため加工条件を検討した結果、スローアウェイチップを用いている。写真１に超音波加工しろをそれぞれ：片側 0.05mm，0.1mm に、送り
＊
＊＊
＊＊＊
＊＊＊＊
＊＊＊＊＊

素材再利用による新材料製造技術開発事業
電子機械部（現在 電子機械技術部）
金属材料部（現在 材料技術部）
化学部（現在 材料技術部）
企画情報部

21

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

振動切削装置を示す。なお、本文中に用いる記号は下更しても、Ｒｙは振動切削よりも小さい値（2〜4μｍ）

記のとおりである。

となっている。セラミック工具を用いた場合は、切りｖ：

切削速度（ｍ／ｍｉｎ）

込みを変更したにもかかわらず、切削速度が大きくなｆ：

送り（ｍｍ／ｒｅｖ）

るについて、値が小さくなっていることがわかる。粗ａ：

切り込み(mm)

さが小さくなった原因の一つとして、焼入鋼を切削し縦方向の最大粗さ（μm）

た際、背分力が大きくなるため２）、その結果バニシ効

Ｒｙ：

果により粗さが小さくなっていると思われる。ところ
で、加工面を観察すると工具刃先が規則正しく転写されているように見えるが、よく観察すると所々組織がむしられた様な痕が見られる。この現象は、切削速度
及び切り込みを変更しても同様の現象が観察されることから、工具が加工面を切っている状態ではなくある
程度面をこすっているのではないかと推測される。ｃ
ＢＮ工具を用いた場合は、切り込みや切削速度を変更
しても、さほど差は見られない。
写 真 ２ に （ ｖ =20m/min ， ｆ =0.1mm/rev ， ａ

写真１
表１

表面粗さRy(μｍ)

0.025mm/回の表面粗さ

超音波振動切削装置
加工条件１

被削材 SKH51(HRC63)
速度10,20,30,40m/min
送り０．１mm/rev
切り込み 0.025mm/回，0.05mm/回，２回仕上切削液 無し通常切削 cBN，セラミックス
工具
振動切削 超硬(JISK10種相当）（いずれもノーズＲ0.8mm)

被削材
速度
送り
切り込み
切削液
工具

ｃBN

10

セラミック

20

30

超硬

40

切削速度(m/min)
表面粗さRy(μｍ)

表２

10
8
6
4
2
0

加工条件２

Ｇ７０(超硬)5,10,20m/min
0.05,0.1mm/rev
0.010mm/回，２回仕上無し，鏡面加工用油，研削加工用
油，タッピングオイル
振動切削 ｃＢＮ(ノーズＲ0.4)mm)

10
8
6
4
2
0

0.05mm/回の表面粗さ
ｃBN

10

20
30
切削速度(m/min)

ｆ＝0.1mm/rev 乾式切削
図１

セラミック

超硬

40

被削材：SKH51（HRC63）

切削速度を変化させた場合の表面粗さ=0.025mm／回，超硬工具）の加工条件で振動切削し３

実験結果及び考察

３−１

た際の加工面を示す。加工面には、工具刃先の送りマ

予備実験ークとは別に工具の超音波振動によって生じた振動マ

表１の条件で実施したところ、表面粗さＲｙは図１

ークが切削方向と垂直に細かな線となって現れている。

に示す結果となった。振動切削において、切り込み及また、切削速度が速い程、振動マークが大きくなって

び切削速度を変更しても、大きな変化はない。また、いることがわかる。振動装置の仕様からすると、理論

Ｒｙが平均約６μｍと通常切削した場合よりも大きい

的には約 12μｍ／回当たりの振動（ｖ=20m/min の場

数値を示しているが、指定粗さ（▽▽▽，Ｒｙが 1.6

合）をしており、加工面写真から振動ピッチを判断す〜6.3μｍ内にあること）内にあるため、要求条件を満るとほぼ同値に見えるので、振動切削が正常に行われたしている。また、ｃＢＮ工具及びセラミック工具をていたと判断できる。しかし、切削速度が遅くなると、用いて通常切削した場合、切り込み及び切削速度を変振動マークがあまり確認できないので、振動切削が正22

振動切削加工技術の基礎的研究常に行われていないと思われる。以上のことから、振速度が大きくなるとセラミック工具及びｃＢＮ工具で動切削を行う場合、切削速度を遅くすると正常な加工は誤差が小さくなっているが、原因が特定できないのができないと考える。

で、今後の検討課題である。
また、加工中の状態を見ると、通常切削の場合、切削熱発生の為、切り屑が若干ではあるが変色し、加工後に加工表面に触ると熱くなっていることがわかる。
しかし、振動切削の場合、切り屑が通常切削の場合よりも変色せず、加工表面も熱くなっていない状態であるため、あまり切削熱が発生していないのではないかと推測される。
理由として、振動切削は断続切削であるため、加工負荷が被削材にかかった時に離れるので、被削材の変形が起きず、また切削熱が発生しても刃先が冷却される

ｖ＝20m/min

ｆ＝0.1mm/rev

ので、被削材も熱くならないと思われる。

a=0.025mm／回，

以上、設定した加工条件において、鋼系高硬度材料

被削材：SKH51（HRC63），超硬工具，振動切削
写真２を切削した場合、表面粗さにおいて振動切削は粗さが振動切削時の加工面写真

指定公差内とはいえ通常切削に比べて大きくなってい通常切削と振動切削時との削り誤差（削り始めの寸るため、通常切削に優位性があらわれ、削り誤差では法と削り終わり時との寸法差）を図２に示す。振動切

逆に振動切削に優位性があらわれた。理由として、振削において、ａ=0.025mm／回の場合、切削速度が変

動切削は断続切削であるため、加工負荷が被削材にか化しても削り誤差はほぼ 1μｍとほぼ差がないが、かった時に離れるので切削力も小さくなり３）、被削材

a=0.05mm／回の場合、切削速度が大きくなるにつれの変形が起きにくいと思われる。
振動切削において、削り誤差が小さいと言うことは、

10
8
6
4
2
0

10
8
6
4
2
0

ｃBN

セラミック

することがないことを示しているので、加工時間もトータルとして短縮される方向にある。よって、この加超硬工法は径が小さくかつ高硬度である材料を片持ち支持で加工しなければならない場合には、特に有効であると思われる。
３−２ 本実験
表２の条件で実施したところ、表面粗さＲｙは図４

10

20
30
切削速度(m/min)40に示す結果となった。振動切削において、切削速度が8

ｆ：0.05mm/rev

0.05mm/回の削り誤差
ｃBN

10

セラミック

20
30
切削速度(m/min)

ｆ＝0.1mm/rev 乾式切削
図２

通常切削のように指定寸法に仕上げるのに何回も加工

0.025mm/回の削り誤差

表面粗さRy（μm）

削り誤差(μｍ)

削り誤差(μｍ)て値が大きくなっている。通常切削の場合、振動切削

超硬ｆ:0.1mm/rev

6
4
2
0
5

40

10
15
切削速度(m/min)20

ａ＝0.01mm/回，乾式，ｃＢＮ工具（R0.4mm）

被削材：SKH51（HRC63）

図３

加工条件変更による表面粗さ

切削速度を変化させた場合の削り誤差大きくなるにつれて、面粗さが小さくなっている。しと比べて全体的に値が大きくなっているセラミック工かし、送りを変化させた場合、さほど面粗さに変化が具は切削速度が変化しても値に差が見られないが、ｃ見られない。よって、仕上げ面粗さを小さくするため

BN 工具は切削速度が大きくなるにつれて、値が大きには、送りを変更するよりも切削速度を変更した方がくなっている。また、ａ=0.025mm／回の場合、切削より効果が期待できると思われる。

23

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

また、切削速度及び送りを固定した状態で切り込みを変更したところ、表面粗さはａ=0.01mm／回に設定した場合が１番小さかったが、それ程面粗さにさほど変化が見られない。一般的にあまり切り込みを小さくんでしまったのではないか等と考えることができるがすると面粗さがかえって悪くなる傾向があるが、今回現時点では特定できないため、今後の検討課題である。

設定した加工条件では切り込み量が小さいため、多少

今回、使用した工具刃先の丸み半径は 0.4mm と小さ変化させても面粗さに変化が現れることが少ないと思いので、それよりも大きい物を使用することにより、われる。

面粗さが小さくなると考えられるので、今後工具刃先

図４に湿式切削（数種類の切削液をかけて切削）との丸み半径を変更する等の検討を加えた実験を行う必

乾式切削（何もかけないで切削）状態での表面粗さを要があると思われる。

示す。結果から言うと、乾式切削の方が湿式切削した
４

場合よりも粗さが小さくなっている。また、湿式切削

結言

状態で比較した場合、粘性が高い切削液（鏡面加工油

今回新たに開発される耐摩耗性に優れた新素材材料＜研削加工油＜タッピングオイル）を使用した方が面を加工するための予備試験として、鋼系高硬度材料及粗さが大きくなっている。一般的に湿式切削した場合、

び超硬を振動切削した場合の加工特性に関する基礎的面粗さが小さくなっており、今回の結果は全く逆となな評価実験を行ったところ、以下のことがわかった。

っている。原因として考えられるのが、振動切削は切

１）鋼系高硬度材料を切削した場合、表面粗さにおい

削力が小さい状態で加工しているため、切削液をかけて、振動切削は切削速度及び切り込みを変更してもさることにより刃先が滑って切り込む場合と切り込まなほど値に差が見られない

い場合があるのではないか、振動によって発生した熱２）鋼系高硬度材料を切削した場合、削り誤差においによって液が局所的に蒸発し、そのために深く切り込て、振動切削は通常切削よりも値は小さく、かつ切削ない

12３）超硬を振動切削した場合、乾式切削で切削速度を10

ある程度早めに設定した方が表面粗さを小さくする可8能性がある。

6

今後、工具刃先の丸み半径を変更する等の検討を加え4た実験を行うことによって振動切削加工の加工特性を更に把握すると共に、新たに開発される耐摩耗性に優2れた新素材材料の加工について検討を行っていきたい
塗
ル
イ

文

グ

オ

ュ
ー
シ

ン
ッ

タ

フジテクノシステム，910(1994)
2) 狩 野 勝 吉 ： 難 削 材 の 切 削 加 工 技 術 , 工 業 調 査

ｖ＝10m/min，ｆ＝0.1mm/rev，ａ＝0.01mm/回，会,213(1991)

ｃＢＮ工具（R0.4mm）
図４献1) 森脇俊道他：超精密生産技術体系第２巻実用技術，

ピ

リ
ソ

と考える。

布

布
塗
ョン

油
工

放

電

加

工
加
電

塗

（ミ
ス
油

乾
放

布

ト）

0
式

表面粗さＲｙ(μｍ)

速度及び切り込みを変更してもさほど値に差が見られ

3) 隈部淳一郎：振動切削,実教出版,21(1979)

切削液毎の表面粗さ24［研究報告］カーボンナノチューブ薄膜の応用に関する研究
泉田

福典 ＊ 、馬場守 ＊＊ 、田中愼造 ＊4H‑SiC の表面分解法により作成した CNT（カーボンナノチューブ）薄膜を TEM（透過型
電子顕微鏡）により観察し、その厚さを評価した。さらに 6H‑SiC や N 形、P 形の 4H‑SiC
でも表面分解法を実施し、Raman 散乱スペクトルの測定によって基板表面の評価を行った。
その結果、いずれの基板でも CNT による散乱ピークが観測された。
さらに、SiC 基板上に作成した CNT 薄膜上に固体電解質と正極を堆積し、薄膜 Li 電池の充放電特性を測定した。
キーワード： カーボンナノチューブ、SiC、TEM、Li イオン電池

Research for Application of Carbon Nanotube Thin FilmIZUMIDA Fukunori, BABA Mamoru and TANAKA Shinzo
It observed by TEM (Transmission Electron Microscope) of the CNT (Carbon
Nanotube) thin film created by the surface decomposition method of 4H-SiC, and thethickness was evaluated. Furthermore, the surface decomposition method of 6H-SiC,
N-type and P-type 4H-SiC was enforced, and the substrate surface was evaluated bymeasurement of Raman scattering spectrum. Consequently, the scattering spectrumby CNT was observed at any substrate.
Furthermore, a solid electrolyte and positive electrode were deposited on the CNT
thin film created on the SiC substrate, and the charge-discharge characteristic of athin film Li battery was measured.
key words : carbon nanotube, SiC, TEM, Li ion battery
１
１−１

言

ことが考えられる。そこで、今年度は SiC のポリタイプ

CNT 薄膜の生成と評価

緒やドーピング種の違いによる CNT の形成について検討し

CNT は、ナノサイズの特異な形状とその興味深い物性た。

を持つ新しい材料として、様々な分野で注目されている。

また、生成された CNT を直接観察するために、FIB にFPD（フラットパネルディスプレイ）用の電子放出源やプより TEM（透過型電子顕微鏡）観察用の試料の作成を行

ローブ顕微鏡用のプローブなどにはすでに実用化されてい、TEM による断面観察を行った。

いる。また、触媒 CVD 法による大量に合成する技術も進

１−２

Li 電池への応用

み、より安い単価で大量に供給できる体制が整えられつ

携帯電話やノートパソコンなどの携帯用電源として二つある。高品質の CNT が安価に大量に供給されれば、さ次電池が使われており、リチウムイオン二次電池は電池

らにその応用が広がり、その応用は様々な分野に波及すの総生産額の約 40％を占めている。現在実用化されていると考えられる。

る Li 電池の負極材料として、グラファイトが一般的に使昨年度は、SiC 単結晶基板を高温加熱する SiC 表面分

われているが、CNT を用いることでさらに容量が上がる

解法により CNT 薄膜の合成を試み、Raman 散乱スペクト

ことが期待されている。現在、岩手大学では電極と電解

1)

ルや ESCA による分析評価を行った 。ところで、SiC は、質すべて固体の薄膜 Li 電池を開発しており 3)、本研究でSi と C の積層の違いによって多数の結晶構造をとること作成した CNT 薄膜を負極材料として薄膜 Li 電池を作成し、が知られている。これらはポリタイプ（多形）と呼ばれ、その充放電特性の測定を行った。

2)

SiC では 80 以上のポリタイプが報告されている 。代表
２的なポリタイプとして、3C‑SiC 、4H‑SiC、6H‑SiC など

２−１がある。また、N をドープすることで N 形半導体に、Al

実験方法
SiC の基板と CNT 薄膜をドープすることで P 形半導体になる。これら結晶構造

Cree 社が市販している、表面を C で終端した N 形の違いや不純物が表面分解時の CNT 成長に影響を与える

4H‑SiC、P 形 4H‑SiC、N 形 6H‑SiC の各基板（10mm×10mm）＊＊＊

電子機械部 （現在 電子機械技術部）
岩手大学工学部電気電子工学科

25

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）をアセトン中で 10 分間超音波洗浄した後、電気炉によりμm 程度の炭素の保護膜を堆積した（図１(a)）
。次に、

1×10‑2Torr、1500℃で 2 時間加熱を行った。その後、各

Ga イオンビームで、厚さ 0.5μm 程度の部分を残して両試料の Raman 散乱スペクトル測定を行った。励起は He‑Ne

側を掘り下げ（図１(b)）、残った部分をさらに厚さ 0.1

レーザーにより波長 514.5nm、出力 400mW とした。

程度まで薄く加工した（図１(c)）。加工したさらに試料

２−２

TEM 観察による評価を載せたステージを約 50°傾け、イオンビームにより試‑2電気炉で 1×10 Torr 、1500℃で 2 時間加熱した N 形

料を基板から切り離した（図１(d)）。加工した試料片は、

4H‑SiC 基板表面に、保護膜として厚さ 0.3μm の Al 膜を石英プローブで静電吸着して吊り上げ（図１(e)）、TEM

蒸 着 し た 後 、 FIB （ セ イ コ ー イ ン ス ツ ル メ ン ツ 社 製

観察用グリッドの上に配置した。

SMI‑9200）で TEM 観察試料の作成を行った。

FIB で加工した状態を図２に示す。またグリッドに積

次に、TEM 試料作成の手順を述べる。FIB の機能である

載した状態を光学顕微鏡で観察した写真を図３に示す。

FIB‑CVD により幅 2μm、長さ 50μm 程度の領域に厚さ 0.5

実際には観察試料片がグリッド上から脱離しないよう、
図３のように試料を配置したグリッドの上にさらにコロジオン膜をつけて保護した。TEM 観察は、岩手大学機器
分析センター所有の透過型電子顕微鏡（㈱日立製作所製
H‑800）を用いて行った。
２−３

薄膜 Li 電池の充放電特性‑21×10 Torr、1500℃で 2 時間加熱した N 形 4H‑SiC の表面にスパッタリングで、固体電解質（Li3PO4‑xNx ）を10000Å、正極活物質膜（LiMn2O4）を 8000Åを堆積させ、さらにバナジウム電極を形成し、定電流（I=0.2μA）で
23 回充放電を繰り返し、充放電特性の測定を行った。充電は 0.2μA で 300 分、放電は 0.2μA で端子間電圧が 0.3Vになるまで実施した。
図１

FIB による TEM 観察試料の作成
３３−１

実験結果及び考察
SiC ポリタイプにおける CNT 薄膜

1300cm‑1〜1800cm‑1 のラマンスペクトルについて測定した結果を図４に示す。
SiC 基板による散乱スペクトルが畳重しているため、
4H‑SiC と 6H‑SiC は結晶構造の違いにより全体のスペク
トルは異なるが、表１に示すとおりどの結晶においてもCNT に起因すると思われる D バンドと G バンドにピークが存在している。
G バ ン ド で は い ず れ の 結 晶 で も 1553cm‑1 付 近 と1580cm‑1 付近とにそれぞれピークが観測されている。これらは CNT を構成するグラフェンに起因する散乱である。
また、D バンドにおけるピークの存在は、グラフェンシ
図２

FIB で加工した TEM 観察用試料

ートにおける結晶の乱れに起因すると考えられる。
これらの結果から、6H‑SiC、4H‑SiC いずれのタイプでも高温昇華法により CNT が成長していると考えられる。
また N 形、P 形いずれのスペクトルも G バンド、D バンドのピーク強度は同等であるため、ドーピング種による影響はないと考えられる。
３−２

TEM による評価

FIB により作成した 4H‑SiC 表面部分の断面を TEM により観察した結果を図５に示す。図左下は SiC 基板、右上は保護膜として表面に蒸着した Al である。
SiC 基板と Alとの間に一様な厚さの層が観察される。この層が CNT 薄
図３膜であると考えられる。この観察結果から CNT 薄膜はグリッドに積載した TEM 観察用試料

26

カーボンナノチューブ薄膜の応用に関する研究

図５

図４
表１
バンド名
D バンド

Voltage [V]

図６

SiC ポリタイプの Raman スペクトル
Raman 散乱スペクトルのピーク
6H‑SiC
4H‑SiC
N形
P形
N形
1384cm‑11370cm‑1

1357cm

CNT 薄膜を使った薄膜 Li 電池

2.0

1st

2nd

1.8

3rd

4th

1.6
1.4

5th

6th

1.2

12th
14th

0.8

15th

16th

0.6
0.4

17th

18th

19th

20th

21st

22nd

23rd

0

1579cm‑1

1581cm‑1
1585cm‑1

1580cm‑1
1586cm‑1

10th

13th

100
200
300
Charge－Discharge Time [min]‑11553cm‑1

8th

9th
11th

0.0

1555cm‑1

7th

1.0

0.2

1553cm‑1
G バンド

SiC 断面の TEM 写真

図７

薄膜 Li 電池の充放電特性

表２

薄膜 Li 電池の放電容量
放電容量
膜厚（Å）
（μAh/cm2）

負極活物質

20nm〜30nm 程度の厚さで生成されていることが示され

V2O5

18

2000〜2500

る。

CNT

2.7

200〜 300

1×10‑4Torr、1500℃で 1 時間加熱した場合でも、CNT
は 100nm 程度の長さまで成長することが知られており 4)、れる。

本研究の CNT 薄膜の厚さはその 1/5 程度しかない。この３−３

薄膜 Li 電池の充放電特性

原因として、①電気炉内の汚染による SiC 表面の金属膜

図６に作成した薄膜 Li 電池の構造を示す。また、このコーティング、②Al 蒸着による C の Al 層への拡散、③Li 電池の充放電特性を図７に示す。充放電の繰り返しに

FIB 加工時のイオンビーム照射ダメージ、などが考えらよる特性の大きな変化は見られないことから、安定した27

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

充放電が行われていると考えられる。むしろ、何度か充とが分かった。また、Raman 散乱測定により、N 形 6H‑SiC

放電を繰り返すことによって、放電時間が若干長くなる及び P 形 4H‑SiC、N 形 4H‑SiC のいずれでも、CNT 膜が生傾向が見られる。これは、充放電を繰り返す事によって成されていることが示された。

Li イオンの拡散パスが形成され、初期状態よりも負極活

これらの結果を踏まえ、SiC 表面分解法で作成した CNT

物質における Li イオンの拡散がスムーズに行われるよ膜上に固体電解質および正極活物質を積載し、固体薄膜

うになるためと考えられる。

Li 電池を作成し、充放電特性を測定した。その結果 Li

一方、飽和充放電電圧は 1.8V 程度であり、V2O5 を負極電池の充放電特性は確認されたが、飽和電圧が低いこと

活物質とした場合の約 3V に比べかなり低い。今回作成しや充放電容量が小さいことなどの問題があることが分かた Li 電池は CNT 膜を電極としても利用しており、CNT 薄った。

膜における電圧降下も考えられるが、それだけでこれ程これらの問題を解決するためには、CNT 膜の改善を行の電圧低下があるとは考えにくいため、他の別の要因にう必要があると考えられる。

ついて検討する必要がある。
文

また、表 2 に示すように、単位面積あたりの放電容量

献は、2.7μAh/cm2 であり、V2O5 の場合に比べ 15%しかない。

1) 泉田福典、馬場守、田中愼造：SiC によるカーボンナ

この原因は、CNT の膜厚が V2O5 の 2000Åに比べ非常に薄ノチューブ薄膜の作製と評価、岩手県工業技術センタいことが挙げられる。膜厚が薄いため Li イオンのドープー研究報告，9 (2002)

量が少なく、小さな容量しか得られないものと考えられ

2) 日本学術振興会第 124 委員会

る。また、放電容量の計算では CNT 膜が SiC 全面に一様

新材料、内田老鶴圃 (2001)

編：SiC 系セラミックに形成されていることを前提としており、CNT 膜が形成

3) M. Baba, N. Kumagai, N. Fujita, K. Ohta, K.

されていない部分が存在すれば、その部分は Li 電池動作

Nishidate, S. Komaba, H. Groult, D. Devilliers, B.

に寄与しないため、実効的な容量は低くなる。

Kaplan:Fabrication
Characteristics

Li 電池の特性を改善するためには、基板に一様にかつ

of

and

Electrochemical

All-Solid-State

Lithium-Ion

Rechargeable Batteries Composed of LiMn2O4

10 倍以上の膜厚で CNT 膜を形成する必要がある。

Positive and V2O5 Negative Electrodes, J. Power
４

結Sources, 97-98, 798-800 (2001)

言4) 田中一義

SiC 表面分解法により CNT の作成を行い、TEM 観察を実

編：カーボンナノチューブへの応用、化学同人 (2001)

施した結果、20nm〜30nm の非常に薄い CNT 薄膜であるこ28

ナノデバイス

［研究報告］秋鮭の画像処理品質判定システムに関する研究
長谷川

辰雄＊、田中愼造＊

秋鮭の品質等級の選別は岩手県が最も細分化されているが、その基準は必ずしも一定ではない。これは、明確な選別基準が無いことや、人手選別によるバラツキ、地域の目的に応じた合理的な選別など、様々な要因が考えられる。また、食品加工では、衛生面から人手による選別よりも、自動機械による選別が望まれている。このような背景から本研究では、画像処理による鮭の自動品質判定を行い、選別基準の一定化と衛生管理の向上を目的とする。品質判定の方法は、カラー画像センサによって、鮭の体表面に現れる赤色模様の面積を計算することで判定を行った。本実験は４種類の鮭の画像撮影を行い、一定の判定基準が設定可能であることについて述べる。
キーワード：鮭、等級選別、カラー画像

The Evaluation of Quality of Salmon Utilizing Image Processing
HASEGAWA Tatsuo and TANAKA Shinzou
As for the quality grade definition of the salmon, Iwate Prefecture is the most detailed, but thestandard for grade selection isn't clearly stable. Various factors that are no standard, the dispersion by
the person, and rational grade selection in local area can be thought. As for food processing hygienically,
the automatic selection machine of the salmon is required than the hand works. This research did theautomatic grade selection of the salmon by the image processing and aimed at the stabilization of thestandard for selection and the improvement in hygienic management. The Grade selection was judged
by the calculation the red area of the salmon of the color image sensor. The standard colors for thegrade selection were decided in this experiment by using four kinds of salmon.
key words: salmon, grade selection, color image
１ 緒

２ 実験方法言２−１ 選別システムの設計

北海道および岩手県はサケ・マスの漁獲量が全国都道府県で第１位と第２位を占め、年間 100 万尾を超える水揚げを持選別システムの全体イメージを図１に示す。鮭はベルトコ

つ市場が、北海道で約 15 か所・岩手県で約８か所存在する。

ンベアで搬送され、雌雄選別、品質選別、重量選別、秤量の秋鮭の盛漁期には１日当たりの水揚げ量が10万尾を超える市

各機能で選別が行われる。本研究は品質選別の高速自動化を場も少なくない。市場におけるサケ・マスの選別工程は、イ実現するため、移動する鮭をカラーカメラで撮影し、画像処クラがとれる雌と雄の判別が最も重要であり、このほかに肉理で選別する方法を提案した。

質に影響がある体の色調による品質選別と重量選別が求められる。しかし、盛漁期の選別作業は熟練者の手作業に頼ると重量選別

ころが多く、選別の迅速化・正確化が求められている。また、

品質選別

食品加工では衛生管理（HACCP）の導入が不可避になっているが、対応の遅れが目立つ状況にある。特に市場での選別・搬送は屋外での手作業が主であり、現状のままでは、海外を含む食品流通に対応できなくなることが懸念される。このため、

雌雄選別

HACCP 対応の一環としても、人手を介さない自動選別システムに移行することが求められている。本研究では、品質判別の自動化を目的に、カラー画像処理による色抽出の実験を行い、一定の判定が可能であることを示した。一般的に鮭の品質選

秤量

別は、主に成熟色として現れる体表面の色や模様が、時間経過と供に変化することを捉えて行われている。過去に白黒カメラを使用した実験例があるが、薄い黄色と白色の区別が困難である問題が報告１）されている。本研究は、この問題を解

図１ 選別システムの全体イメージ決するため、カラーＣＣＤカメラを利用し、より詳細な色の識別を試みた実験について報告する。
＊

電子機械部（現在

電子機械技術部）

29

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

２−２ 基準色の選択
人による現在の鮭の品質等級は、主に体表面に現れる成熟色（婚姻色とも呼ばれる）の割合や明度を基準に、最大で９

カメラ

差分演算
Ｒ－Ｇ
Ｂ－Ｇ
Ｒ－Ｂ

Ａ/D変換
Ｒ，Ｇ，Ｂ

等級の選別を行っている。各市場によって選別等級は異なる
が、岩手県の選別規格の一例 1)を表１に示す。

抽出設定

画像処理

(a) 画像センサの機能構成

表１ 岩手県の選別規格の一例
等級
1
2
3
4
5
6
7
8

名称
銀毛
銀毛
銀毛
A ブナ
B ブナ
C ブナ
銀ブナ
キズ

内容
腹部に黒色が全くない
腹部に一部黒色
腹部全体に黒色
腹部に薄い赤色
腹部に赤色が拡がる
黄色が混じり、濃い赤色
黄色が拡がり、濃い赤色
キズがある(b) カラー濃淡変換のイメージ
図２ 画像センサの機能構成とカラー濃淡変換
カラー画像の濃淡変換は、図３に示すように離散的な画素
値を曲線の方程式で近似することで行われ、１画素より細か
い単位の解析を可能とする 3)。

本研究は、現状の目視による成熟色の判定を、カラーカメ
ラに置き換え、色の割合を抽出し、基準値と比較することで自動選別が可能であると考えた。一般的にカラーＣＣＤ画像
は光の３原色である赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）で表現され

図３ サブピクセル処理

る。ＲＧＢ画像の問題は、処理するための情報量が、モノク
ロ画像の２５６階調に比べて、１６７７万階調（２５６３階調）

選択色のみを抽出するカラー２値化と異なり、色の微妙なと膨大となることである。また、画像処理結果を人の選別結違いを２５６階調の濃淡データに変換するため、従来の白黒果と同等にすることを考えると、人間の目で認識した色で判

濃淡値処理では判定しにくい色を識別できる。これはサブピ

定処理を行わなければならない。一般的に人の目は、彩度をクセル処理と呼ばれ、曲線の近似式は、ラグランジェ補間や強く認識する傾向にあり、これを利用して色相、明度、彩度

スプライン補間、最小二乗法があるが、シンプルに実現したの組み合わせで色を表現する方法が用いられることが多い。

い場合はラグランジェ補間を用い、曲線をより滑らかに近似

また、実際の選別では、色以外に、鮮度や経験値などの情報したい場合は３次スプライン補間を用いるなど、目的に応じも活用していると推測できる。これらの情報から具体的に選て選択する必要がある。最もシンプルなラグランジェ補間は別方法を解明することは大切であるが、本研究ではシステム

式（１）で表される。

構築の容易性・高速性を重視し、画像のＲＧＢ値による色のk +m

P ( x) =抽出を試みた。選別基準となる色の抽出は、等級ごとに現れ¦ N ( x) yi・・・(1)ii=k

る特徴色を、あらかじめ人が選択する方法を採用した。これには画像ソフトウェアを使い、マウスによる色選択を行った。

ただし、 N i ( x) =２−３ 画像センサ
過去の研究結果によると、白黒カメラでは６、７等級に現k +mx − xj

j =k

i

∏x −x

j

２−４ 画像マッチングれる薄い黄色が白色と認識されるため、判定が困難と報告 1)

鮭の選別システムは、図１のイメージ図のようにベルトコされている。そこで、より細かい色合いを識別できるカメラ

ンベアで鮭を搬送しながら動的に画像認識を行う必要がある。

を用いて実験を行った。カメラは（株）キーエンス社のご協

このとき、画像センサで捉える鮭の大きさや向き、位置は常力により、カラー画像センサＣＶ７５０2)を用いた。この画像に一定ではない。これらの情報を自動的に捉えることは、画センサの機能構成とカラー濃淡画像処理のイメージを図２に像処理の高速化につながる。品質判定を１秒以内とする場合、示す。本装置は小型で、色の微妙な違いを認識できる特徴が画像全体を走査するより、範囲を限定して走査する方が高速あり、ＲＧＢの値とその差分データＲ−Ｇ、Ｇ−Ｂ、Ｒ−Ｂに処理ができる。このように、ある目的の画像の位置を照合を含めた６つのパラメータを利用し、ユーザが選択した色をする場合、画像処理のテンプレートマッチング法が一般的に最大値（２５５）と設定し、その色から遠ざかるにつれ０に用いられる。これには、照合したい画像（テンプレート画像）

近づくような濃淡画像変換を行う。この変換によって、微妙と入力画像を直接照合して、２つの画像の相関値によって類な色合いの認識が可能となる 2)。

似度を評価する正規化相関が代表的である。正規化相関法は、原画像と目標画像の正規化相関値が最も大きくなる点を求め30

秋鮭の画像処理品質判定システムに関する研究る方法 4)で、残差マッチングに比べて膨大な演算時間を要す

はじめに、選別基準となる色をマウス選択によって決定しるが、階層化による高速化によって実時間での処理が可能でた。Ｂ、Ｃブナは赤系色を全て含むように選択し、銀毛、Ａある。入力画像の濃度値 f[i,j]、テンプレート画像の濃度値

ブナは、体表面内の白色系を含むように選択した。背景が白を s[i,j]、両方の画像サイズを M×N としたとき、相関係数

色のため、体表面の白色を抽出するには、鮭が占める領域を

Ｒは式（２）で表される。

特定する必要がある。このために、エッジ抽出に用いられる
Sobel フィルタ処理 5)を行った。次に選択した色領域について、

N −1 M −1

R=¦¦ ( f [i, j] − f )(s[i, j] − s )RGB ヒストグラムを作成し、ＲＧＢの最大画素値や画素の総j =0 i =0

N −1 M −1¦¦ ( f ([i, j] − f ) ¦¦ (s[i, j] − s )2

j =0 i =0

和（面積）を求めた。抽出した色の位置がわかるようにエッ・・

N −1 M −1

ジ画像と重ね合わせて表示を行った。この実験結果を図５に2示す。

j = 0 i =0

(2)
抽出色領域
ここで、 f および s は平均明度である。

また、入力画像に比べて、テンプレート画像の大きさが小さい場合、テンプレート画像の濃度値を t[k,l]、画像サイズ
を m×n(m<M,n<N)とすると、相関係数 R[i,j]は式(3)で表され

原画像

解析画像

(a) Ｃブナの基準色抽出

る。また、詳細な画像照合を行う場合、必要に応じて式(2)のような平均明度の差分を使った正規化を行う。

抽出色領域
n −1 m −1

R[i, j ] =¦¦ f [i − 2 + k , j − 2 + l ] ⋅ t[k , l ] ・・・・(3)mnl =0 m =0

原画像

画像センサＣＶ７５０は、多少のワークの色変化や周囲照明

解析画像の変動が生じても、正規化相関法により安定した検出が可能で(b) Ｂブナの基準色抽出ある。また、赤色と黒色、金色と銀色など、モノクロでは濃淡

図５ ブナ種類の基準色抽出結果の差がつきにくい対象に対しても有効に働く。
図６はＢブナとＣブナの抽出した基準色のＲＧＢヒストグ
３ 実験結果ラムの比較を示している。ＲＧＢのそれぞれの値に関して、３−１ 基準色の解析

画素値の分布が明確に異なっていることを示している。

実験は（株）東興の協力により、４種類の鮭を用いて実験を行った。選別の基準となる RGB 値を決定するため、撮影した画像を PC（パソコン）に取り込み、画像処理プログラム

R値

で解析を行った。解析方法のフローチャートを図４に示す。
マウス選択による色の抽出
G値
RGB ヒストグラム計算（ピーク値，画素数）
B値
鮭のエッジ抽出（Sobel フィルタ）
0

C ブナ

255 0

B ブナ

255

図６ ＢブナとＣブナのＲＧＢヒストグラム

エッジ画像と選択色の重ね合わせ表示
図４ 基準色解析のフローチャート

31

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

このＲＧＢヒストグラムを元に、各ＲＧＢの最大値と総画

この実験に要した処理時間と撮影条件を表３に示す。シャッ素数を表２に示す。この表から実験に使用した銀毛とＡブナ

タースピードは、ベルトコンベアの搬送速度に応じて設定すは、黒色と白色で占められ、色の差による区別が出来ないこる必要があるが、今回の実験は、色抽出を目的としたため静とが分かった。そのため、ＲＧＢ値の差異による識別ではな

止状態で行った。このときのシャッタースピードは撮影画像

く、体表面の白色の総画素数（面積）の差で識別できることの明るさを調整するために用いた。位置補正は、鮭の大きさが分かった。

や向きを捉えるための機能であり、手によって鮭を移動させ

表２ ＲＧＢ最大値と総画素数
等
級
1
2
3
4

ながらリアルタイムに位置を検出できることを確認した。

種類

R 最大値

G 最大値

B 最大値

総画素数

銀毛
A ブナ
B ブナ
C ブナ

255
255
237
159

255
255
178
80

255
255
138
58

16834
11488
831
1471

表３ 色抽出速度と実験条件

３−２ 専用機によるカラー画像処理
４種類の鮭について、画像処理の専用機である（株）キー
エンス社製のＣＶ７５０と白色 LED リング照明を用いて成熟種類

色抽出速度(ms)

銀毛
A ブナ
B ブナ
C ブナ

１６７
１３８
２１８
１８２

４ 考

察

シャッター
スピード(s)
１／５０
１／５０
１／３０
１／３０

位置補正
有り
有り
有り
有り

今回の実験では、白色リング照明を用いたが、照明の角度

色の抽出を行った結果を図７に示す。

や強さによって抽出結果が異なった。抽出結果を安定させる
ため、暗室などの環境が必要であることが分かった。また、
実験は時間の都合上、鮭の片側のみで行っており、両側での色抽出の相関実験が必要と考える。また、４種類のサンプリング実験では、基準色や面積率、領域抽出パラメータなど、

C ブナ

より詳細な等級区別のための条件が求められなかった。これに対しては、実験のサンプリング数を増やすことで、実用化に必要な各種のパラメータが決定できると考える。
５ 結
B ブナ

言

鮭の体表面に現れる成熟色をカラーカメラで捉え、その特徴から鮭の等級を区別することができた。特徴となる情報は、
RGB ヒストグラムから、それぞれの RGB の最大値及びその近傍が異なることで識別できた。RGB ヒストグラムは、各
RGB の色濃度とその数量を示しており、指定した色の定量化を可能としている。この定量化によって、等級ごとの基準色A ブナを決定することができた。また、色の抽出速度も１尾１秒以下と高速に処理が可能であるため、実用化の条件をクリアした。さらに実験サンプリング数を増やし、安定した照明などの撮影環境を整えることにより、高精度の等級判定が期待で
きる。
銀毛
文
1)
原画像

献

共同組合フロンティア釜石：秋鮭の画像処理品質判定と自動選別搬送システムの開発、融合化開発促進事業成果

色抽出

報告書(2000)

図７ 鮭の成熟色の抽出結果
2)

http://www.keyence.co.jp/gazo/lineup/CV‑700/3)

http://www.keyence.co.jp/gazo/tech/tech10.html

4)

酒井幸市：デジタル画像処理入門、ＣＱ出版(2002)

5)

安居院 猛、長尾 智晴：画像の処理と認識、pp.35‑37、

cv700‑01.html(（株）ｷｰｴﾝｽ、CV‑700 ｶﾀﾛｸﾞ(2002))

抽出色の選択は、人が画像を見ながらマウス選択により決定した。この結果から、Ａ〜Ｃのブナ種に現れる成熟色の濃度や面積の差異は明確であり、種類の区別が可能である。銀毛は、成熟色がほとんど現れないことや、腹部における白色

昭晃堂(2000)の割合（面積率）で区別が可能であることが分かった。また、32

［研究報告］県産木製家具へのユニバーサルデザインの導入 *町田俊一 **、東矢恭明 **、長嶋宏之 ** 、有賀康弘 **平成 13 年度から、岩手県で生産されている各種日用品を対象に、ユニバーサルデザインの導入を目的とする、ユニバーサルデザイン推進事業を実施している。平成14年度は家具をテーマに、12点の事例開発を行い、ハンドブックを作成した。
キーワード：ユニバーサルデザイン、 家具

Introduction of a Universal Design to Wooden Furniture
MACHIDA Toshikazu, TOYA Yasuaki, NAGASHIMA Hiroyuki
and ARUGA Yasuhiro"Universal design promotion enterprise" is carried out since 2001, which contains the example
development and making handbooks for the universal design, in order to introduce the universal design
into various daily necessities produced in Iwate. In 2002, 12 examples of wooden furnitures were developed,
and the handbook of introducing universal design was published.
key words : universal design, wooden furniture

1

緒

言

岩手県で製造されている生活用品の多くは地場産品、価値が大きな魅力であるが、日常生活での道具として捉えたときに、機能性、安全性等を高めていく余地は多くある。特に、高齢者や非健常者の使用に対する配慮は現在の市場・生活環境にとって必要であり、また県産家具の付加価値の向上に大きく寄与することが予想される。

工芸品として位置づけられている。しかし、平成 10 年度に財団法人伝統的工芸品産業振興協会が実施した、伝統的工芸品の製造業に関する調査では、昭和 54 年をピークに 15 年間で企業数、生産額、従事者、それぞれ約半分に減少している。これは、景気の低迷だけでなく、工芸品

2 研究方法2 − 1 事例デザイン開発
2 − 1 − 1 参加企業と開発のコンセプト

が嗜好性の強い情緒的なモノとして使用者に受け取られるようになり、一般的な生活用品の範疇からはみ出てしまったことに大きな原因があると考えられる。

共同開発に参加する県産家具メーカーを募集し、参加
企業との協議、製品の生産・販売状況から、使用空間と使用者の拡大を目的に、デザインコンセプトを立案し、企業が今後、改良・開発・販売を希望するものから開発品種を決定した。デザインコンセプトは、「現在の生活における機能性の見直し」、「さまざまなユーザーへの配慮の付加」、「伝統的な価値の継承と近代化」の 3 点である。
また、参加企業は岩泉純木家具（有）、（有）中千家具、（有）藤里木工所、（有）福浦木工所、（株）マルイ造形家
具工業（順不同）の 5 社である。
2 − 1 − 2 調査による製品の問題点抽出と分析

このような現象は県内で生産されている様々な生活用品にも当てはまり、当センターでは伝統的な県産生活用品を日常生活に引き戻すことを目的に、ユニバーサルデ
ザイン開発技術普及推進事業を平成 13 年度から実施している。事業は、県産品へのユニバーサルデザインの導入を目的として、規範デザインの開発と、導入のためのハンドブックの製作を主たる内容としている。各年のテーマは初年度が鉄器厨房用品であり、２年度、３年度はそ
れぞれ、家具、その他の生活用品用品である。平成 14 年
度は家具業界に焦点を当て、誰にでも使いやすい製品を作るためのユニバーサルデザインの導入を試みた。

参加企業から提供された製品サンプル 7 種について、39 人を対象に、デザイン、機能性、価格等についての意見聴取を実施した。被験者の内訳を表１に示す。
調査サンプルの内訳は、伝統的な飾り金具付き総抽斗箪笥 2 種類、白木の開き戸付き収納家具 1 種類、リビン

岩手県には、国の伝統的工芸品に指定されている「岩谷堂箪笥」を中心とする伝統的な収納家具と、森林県岩
手ならではの特色を活かした、むく材を多用した家具がある。これらの家具は伝統的なデザインや技術、素材の＊

平成 14 年度ユニバーサルデザイン開発技術普及推進事業＊＊

特産開発デザイン部

33

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３)

グ・ダイニング等で使用する軽作業用椅子 4 種類である。
表１

表2

被験者の内訳項

家具の配慮すべき点一覧
配慮すべき点

目
収納家具

抽

2−1−3

ユニバーサルデザイン的配慮の具体的なアイデアの創出

使用感調査の結果と文献調査から、家具のユニバーサ
ルデザインに必要な事項を検討し、改善案を作成した。
2 − 1 − 4 デザイン案の作成
参加企業の要望によりサンプル製品のデザイン改善を行い、バリエーションを加えたデザイン案を作成した。
デザイン案作成に際しては、フィンランドより家具デザイナー、シモ・ヘイッキラ氏を招聘し、開発製品のデザインについて、理念、改善方法等の指導を受けた。
2−2

斗

引き手

・直感的に位置や握り方、つかみ方がわかる
・上からでも下からでもつかみやすい・冷たい感触をさける

開き戸

・力を入れなくても容易に開く
・閉めたときにソフトに戸を保持する
・勢いあまって開きすぎない
・中身が楽に取り出せる角度まで戸が開く・戸と中の抽斗とがぶつからない・スペースがなくても戸の開閉が楽にできる
・開け閉めのときの不愉快な音や感触をさける設

・壁との間に隙間がないように設置できる・壁のものを隠してしまうこと解消（コンセント）
・畳や床を傷つけない

置

安全性
メンテ
ナンス

ユニバーサルデザインハンドブックの作成

昨年度と同様にハンドブックを作成したが今年度は、ユニバーサルデザイン実施上のヒントにすべく、検討す

・大きい抽斗も軽く、片手で開けられる・最下部の抽斗を開けやすくする工夫
・引き抜けない・外せる抽斗（盆）は出しやすく、入れやすく
・抽斗を閉めた時に他の抽斗が飛び出さない
・不必要に抽斗が出ない
・一番下の抽斗を使いやすくする・収納物を汚したりしない、臭いがつかないべき事項の事例を掲載した。

・箪笥の上を活用できる高さ、広さ
・狭い空間での使い勝手を考える
・転倒の防止・指を挟んだり金具で怪我をしない
・ぶつかったときに角で怪我をしない・引っかかって転んだりしない
・移動時に事故を起こさない・掃除しやすく、ホコリがつきにくい

椅
３
3−1

結果及び考察脚使用感調査の結果

使用感調査の結果は大きく収納家具２種類、椅子１種

座類に分類できた。収納家具は伝統的な総抽斗の箪笥と、板

白木の開き戸式収納家具であり、椅子は 4 点のサンプルを通して全体的に同じ傾向の結果が得られた。
伝統的な箪笥については、和風箪笥独特の重量感が好・背中が痛くならない
・移動するときの持ち手も兼ねる・首があたらない・背もたれに重心をかけた時に後ろに倒れない

肘掛け・立ったりする時には邪魔にならない・机、テーブルに干渉しない
・くつろぐ時の補助になる・衣服等が引っかからない
・移動するときの取っ手を兼ねる・体重をかけて立ち上がったときにたおれない

重 量
サイズ

・楽に移動したり、ひっくり返したりしやすい・用途に適したサイズ
・椅子同士を並べたときに不必要にぶつからない
・合理的に収納できるが多く出された。特に、抽斗のサイズ、開閉のスムーズて意見が集中していた。また、開き戸式の収納家具は特
徴的な開き戸に対して意見が集中した。前述の和風箪笥と比較し、デザインの傾向がかなり違う事と、開き戸、およびその中の衣装盆に、被験者の目が向けられた。
抽斗に関しては和風箪笥と同じく、開閉やサイズにつ

安全性

いての意見が出された。ただし、ユーザーの意識として

メンテ
ナンス

洋服の収納、または和装の収納のどちらを想定している・腰や尻がフィットする座面
・足や膝裏が座面に当たったりしない・尻が滑らない・用途に適した座面
・立つときに力がいらない

背もたれ

みの分かれる点となったが、圧倒的に抽斗に関する意見
さ、閉めると他の抽斗が出てくる等、抽斗の開閉に対し子

・足が椅子の部材にあたらない
・重心を動かしたときの安定性の確保
・床においたときにぐらつかない

かで家具の細部に対する意見が変わっているのが特徴的であった。開き戸は戸を閉めた時のマグネットキャッチの感触、開き戸を全開にしないと中身の衣装盆を取り出・倒れない・ぶつかったときに角で怪我をしない・引っかかって転んだりしない
・移動時に事故を起こさない・持ち手などは場所が明確に分かるように・踏み台等にも安全に使用できる・ふき掃除をしやすいシンプルさ
・ゴミがたまるようなくぼみを作らない
・汚れにくい・掃除の時に邪魔にならない

せないことに意見が集中した。椅子に関しては座り心地
3−3について意見が集中し、座った時の第一印象が大きな要

具体的アイデアの創出

次に、不都合や配慮すべき点を整理し、改良を行うた因であると思われる。さらに、長時間座れないなど、疲労に関する意見も多く見られ、椅子は休息する道具といめのアイデアを創出した。収納家具の例を図 1 に示す。

う意識が高いことがうかがえた。

3−4

３−２

デザイン案の作成

次に、その結果を元にデザインスケッチを作成し、デザ

従来製品の問題点の抽出と分析

イン原案 12 点を作成した。収納家具のデザイン開発例を

使用感調査等から得られた家具における配慮すべき点

図 2、3 に、椅子の事例を図 4、5 に示す。

をまとめたものを表 2 に示す。

34

県産木製家具へのユニバーサルデザインの導入

図１

図２

図３

創出した改善のアイデアの例（ユニバーサルデザインハンドブックよりの抜粋）

開発した収納家具のデザイン例１

開発した収納家具のデザイン例 235

図４

開発した椅子のデザイン例１

図５

開発した椅子のデザイン例２

岩手県工業技術センター研究報告3−5

第１０号（２００３)

指導者招聘によるデザイン技術の受講

平成 14 年 12 月 2 日から 6 日までの 5 日間、フィンラン
ドより、家具デザイナー、シモ・ヘイッキラ氏を招聘し、製品のデザインについて理念、改善方法等の指導を受講した（図 6）。指導は表 3 に示す日程と内容で実施された。
3−6

ユニバーサルデザインハンドブックの作成

企業が自社の製品にユニバーサルデザインを活用する
際の参考に資することを目的として、下記の内容による
ハンドブックを作成した。（図 7 参照）
・文献、資料等によるユニバーサルデザイン情報の収集
・他の参考事例の収集と紹介
・事例デザイン開発で実施したプロセスとデザイン技術の紹介ならびに提案
特に、今年度は企業が、自社製品へのユニバーサルデザ
イン導入のチェックに使用できる事例集を加えた。
このハンドブックは工業技術センターのホームページ
からＰＤＦ版を入手できるようになっている。

図 7 作成したハンドブック（表紙）4結言

ユニバーサルデザイン開発技術普及推進事業は平成 15年度も継続し、漆器木工製品、陶磁器などの食器、小品の活用品をテーマに、事例開発と得られたノウハウを記載したハンドブックを作成する。
また、ユニバーサルデザイン推進事業の中で開発される製品やデザインは、企業の方が製品開発を行う際の参考にしていただきたいと考えている。
図6

デザイン指導会

本事業に参加していただいた家具製造業の皆様、今回開発した製品の完成度の向上と、道具の普遍性を高めるためのデザイン上の理念、具体化の方法をご指導をいた

表 3 指導日程・内容
月

日

項

目

12 月 デザイン開発指導
２日 ・作成したデザイン案の説明と講評（月）
３日 デザイン開発指導（火） ・作成したデザイン案の説明と講評
・デザイン検討方法の指導
４日 デザイン開発指導（水） ・デザイン検討方法の指導
・試作方法の指導
５日 デザイン開発指導（木） ・参加企業による試作実習
６日 デザイン開発指導（金） ・試作実習の講評と全体のまとめ
講演会
・フィンランドの家具デザイン

備

だきましたシモ・ヘイッキラ氏に謹んで感謝申し上げる。

考

文

工業技術センター

1)

献

椅子のＳ・Ｍ・Ｌとテーブル JAFICA（ジャパン・フリーランス・インテリアコーディネーター・アソシ
エイション）（2001）
2)
椅子のＳ・Ｍ・Ｌ
JAFICA（2000）
3)
ユニバーサルな椅子Ⅱ ―休息の椅子― JAFICA（1999）
4)
60 才からの椅子
JAFICA（1995）
5)
ユニバーサルデザインの教科書
中川聡 日経デザイン編集 日経 BP 社（2002）
6)
ユニバーサルデザイン BOOK
―生活をもっともっと心地よく―株式会社マガジン
ハウス クロワッサン出版開発室（2001）
7)
ユニバーサルデザインの考え方―建築・都市・プロダクトデザイン―
梶本久夫 / 監修 丸善株式会社（2002）

工業技術センター

工業技術センター
工業技術センター

工業技術センター
プラザおでって聴講者 125 名

36[研究報告]廃棄超硬合金粉末を用いた再生超硬合金の製造技術とその特性 *小野

元 **、鎌田

公一 ***、中村

満 ****、齋藤貴 **

廃棄超硬合金の再粉化技術によって得られる再生タングステンカーバイド(WC)粉末を用いた再生超硬合金の製造技術開発を行い、その機械的特性を市販WC粉末を用いて作製した市販超硬合金と共に評価した。市販超硬合金の硬さ及び抗折力は日本工業規格(JIS)を十分に満たす。一方、再生超硬合金は市販超硬合金に比べ硬さでは約2%低く、抗折力では約20%低い値を示すが、JISをほぼ満足することが分かった。
キーワード：超硬合金、タングステンカーバイド、リサイクル、粉末冶金

Production Technique and Mechanical Properties of Recycled
Hard Alloy Reusing Waste Hard Alloy Powder
ONO Tsukasa, KAMADA Koichi, NAKAMURA Mitsuru and SAITOH Takashi
We developed the production technique of recycled hard alloy utilizing recycled tungsten carbide (WC) powder which were obtained from the repowdering technique of waste hardalloy, and then we evaluated the mechanical properties of recycled hard alloy and commercial
hard alloy which were prepared by commercial WC powder. The hardness and transverse
rupture strength of commercial hard alloy meet well Japan Industrial Standard. On the other
hand, both the mechanical properties of recycled hard alloy are low about 2% and 20% ascompared with that of commercial hard alloy, respectively. However, these values meet almost
Japan Industrial Standard.
key words: hard alloy, tungsten carbide, recycle, powder metallurgy
１ 緒言
超硬合金(WC-Co系)は鉄系材料に比べ、極めて高い強度・硬度を示し、かつ優れた耐摩耗性・耐食性を有する
1）。このことから工具・金型などに使用され、生産量は約3000t/年の市場を形成している。しかし、これらの加工で発生する切断破片や端部等のチップ材は非常に高価（2〜3万円/kg程度）であるにも関わらず有料で廃棄されている。また、中小企業においてはより廉価な超硬合金が切望されている。
これまでに著者らは廃棄超硬合金に対してSn含浸処
理 - 塩酸洗浄- 物理的粉砕及び粒度調整を施すことによって、従来の方法に比べより廉価に高純度のWC微粉末を回収する技術（再粉化技術）を開発した2）。本研究はこの再粉化技術によって得られた再生WC粉末を原材料とする再生超硬合金の製造技術の開発を目的とし、再生
WC粉末及び再生超硬合金の諸物性評価を市販WC粉末及びそれを原材料とする市販超硬合金と共に行ったので、その結果を報告する。
＊
＊＊
＊＊＊
＊＊＊＊

２

実験方法
２−１ 供試材料
原料粉末は(株)富士工業にて作製された再生 WC粉末
及び市販WC粉末((株)豊島製作所製、平均粒径1μm前後、純度99%以上)を、バインダー材として市販Co粉末((株)豊島製作所製、平均粒径1〜2μm、純度99.9%以上)及び再生WC粉末の全炭素量調整用として黒鉛粉末を用いた。
２−２ WC 粉末の S E M 観察及び粒度分布測定
再生WC粉末及び市販WC粉末の大きさ、形状及び凝集状態を走査型電子顕微鏡(SEM)を用いて観察した。また、
再生WC粉末及び市販WC粉末の粒度分布をレーザー光散
乱式粒度分布測定装置を用いて測定した。分散媒には0.1%ヘキサメタリン酸ナトリウム水溶液を用い、WC粉
末及び分散媒の屈折率をそれぞれ1.82及び1.33として粒度分布解析モデルを作成した。

廃棄超硬合金のリサイクルによる再生超硬合金製造技術の開発
金属材料部 （現在 材料技術部）
企画情報部
岩手大学工学部材料物性工学科

37

岩手県工業技術センター研究報告
２−３ 超硬合金粉末の作製
化学組成がWC-13wt%Coの超硬合金粉末を得るため、表1に示される混合比率にてそれぞれの粉末をアルミナ製
自動乳鉢及びステンレス製V型混合器を用いて混合し、再生超硬合金粉末及び市販超硬合金粉末（以後、再生粉末及び市販粉末と表記）を作製した。ここで、再生WC粉末の全炭素量は5.9%と再粉化処理過程での酸化等により脱炭が認められたことから、黒鉛粉末にて全炭素量を約6.2%に調整した後、Co粉末と混合した。混合時間は約2hである。

３ 実験結果及び考察
３−１ 市販・再生 WC 粉末の S E M 像及び粒度分布
図1に(a)市販WC粉末及び(b)再生WC粉末の走査型電子顕微鏡(SEM)像を示す。市販WC粉末は1μm程度の球形に近い粒子同士が数μm 程度の大きさに凝集している。一方、再生WC粉末は1〜3μm程度の角形に近い粒子からなる。
図2に(a)市販WC粉末及び(b)再生WC粉末の粒度分布グラフをそれぞれ示す。市販WC粉末の粒度は約0.05μ
m〜40μmの範囲に分布しており、2μm付近で大きなピークを示す。また、10μm付近に表れている相対粒子
量の山は粒子の凝集によるものと考えられる。一方、再生WC粉末の粒度は約0.05μm〜50μmの範囲に分布しており、2μm付近で大きなピークを示していることから、ほぼ市販WC粉末と同じような粒度分布であることが分かる。ただし、市販WC粉末でみられた10μm付近での凝集による相対粒子量の山は小さい。

再生及び市販超硬合金粉末の混合比率
混合比率(%)
再生WC粉末+黒鉛粉末 市販WC粉末 市販Co粉末

再生超硬合金粉末

86.7+0.3-

13.0

市販超硬合金粉末

-

87.0

13.0

２−４ 超硬合金粉末の成形及び成形密度の測定
粉末成形機及び4種類の金型を用いて超硬合金粉末を成形した。成形条件は成形圧力：1.0〜4.0t/cm2、成形時間：5〜30secの範囲で行った。また、成形密度は成形体の実測密度を混合則によって見積もられる真密度(14.7g/cm2)で割り求めた。
実測密度は成形体の重さを体積で割る方法によって求めた。
２−５ 成形体の焼結及び焼結密度の測定
成形体を真空焼結炉及び高真空焼結炉を用いて焼結した。焼結条件を表2に示す。また、焼結密度は焼結体の実測密度を真密度で割り求めた。実測密度はアルキメデ
スの原理を応用した水中排除法を利用した。その計算式
を式(1)に示す。ここで、ρは試料の密度、Aは試料の空気中の重さ、Bは試料の液体中の重さ、ρ 0 は液体の密度である。液体には20℃の水を用いた。

図１(a)市販WC粉末及び(b)再生WC粉末のSEM像

7

10

(a)
相対粒子量(%)

5
4
3
2

温度(℃)

10-2

1300〜1400

1, 2, 4

高真空焼結炉10-4

1300, 1360

1

A
×
A−B

0

4

2

0
0.01

0.1

1

10

図２

100

1000

0
0.01

0.1

1

10

100

1000

粒子の直径(μm)(a)市販WC粉末及び(b)再生WC粉末の粒度分布

時間(Hour)

真空焼結炉

=

6

1

真空焼結炉及び高真空焼結炉による焼結条件
雰囲気(Torr)

相対粒子量

8

粒子の直径(μm)

表２

(b)

相対粒子量

6

相対粒子量(%)

表１

第１０号（２００３）３−２

成形密度に及ぼす混合方式及び成形条件の影響
図3 に成形体の成形圧力による成形密度の変化を示す。市販粉末は混合方式に自動乳鉢及びV型混合器を用いた結果を、再生粉末は自動乳鉢を用いた結果をそれぞれ示す。市販粉末の成形密度は成形圧力が1.0〜4.0t/
cm2 の範囲では成形圧力の増加によって上昇する傾向を示し、成形圧力が1.5t/cm 2 のとき約43%、4.0t/cm 2 のとき約49%を示す。しかし、成形圧力が2.0t/cm2 以上になると成形品の側面に割れが観察された。混合方式による成形密度の影響は、乳鉢混合がV型混合より全成形圧力に渡って約1%程度良好な結果を示す。一方、再生粉末の成形密度も市販粉末と同様に成形圧力の増加によって上昇する傾向を示すが、市販粉末に比べ成形性が著しく向上し、成形圧力が1.5t/cm2 のとき約54%と市販粉末より11%も高い成形密度を示す。また、2t/cm 2 の成形圧力で式（１）２−６ 焼結体の硬さ試験及び抗折試験(株)岡本工作機械製作所製CNC超精密研削盤UPG-63NC
にて硬さ試験片は約15×15×6mm 3、抗折試験片は約43）×8×45mm 3 に焼結体の形状を整え、JIS H 5501 に準拠した硬さ試験及び抗折試験にて評価した。
２−７ 焼結体の組織観察
焼結体をストルアス製エポフィックス冷間埋込樹脂に埋め込み、MD-Chem琢磨布と0.04μmアルミナ懸濁液によって最終研磨した面を光学顕微鏡を用いて組織観察した。

38

廃棄超硬合金粉末を用いた再生超硬合金の製造技術とその特性
100

65
市販粉末-乳鉢
市販粉末-V型
再生粉末-乳鉢
割れ

55

焼結密度 (%)

成形密度 (%)

60

96

割れ

割れ
50

成形圧力：1.5 t/cm2
焼結温度：1300〜1400℃

基板と反応し溶着

焼結雰囲気：10-2 Torr
焼結時間：1 h

92
88
84

45

80

40
0.5

76
1300

市販粉末
再生粉末

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

1320

1340

成形圧力 (t/cm )

図３

1360

1380

1400

1420

焼結温度 (℃)

2

成形体の成形圧力による成形密度の変化

図５

原料粉末による焼結密度の違い（焼結温度）

60

100

市販粉末
成形圧力：1.5 t/cm2

95

焼結密度 (%)

成形密度 (%)

55

50

90

85

45

成形圧力：1.5 t/cm2
焼結温度：1360℃

市販粉末

焼結雰囲気：10-2, 10-4 Torr
焼結時間：1 h

再生粉末
80
10-5

40
0

20

40

60

80

100

120

10-4

10-2

10-1

焼結雰囲気(Torr)

成形保持時間 (sec)

図４

10-3

成形体の成形保持時間による成形密度の変化

図６

も割れが確認されなかった。このように再生粉末の成形性が市販粉末より優れているのは、全炭素量調整のため添加した黒鉛粉末が潤滑剤として働いているためと考えられる。
図4に成形体の成形保持時間による成形密度の変化を示す。成形に用いた粉末は市販粉末である。混合方式は自動乳鉢による混合、成形圧力は1.5t/cm2 である。成形保持時間を5〜120secの範囲で行ったが、成形密度は5secで43.6%、120secで44.0%と大きな変化は見られない。このことから、成形保持時間が成形密度に及ぼす影
響はほとんどないことが分かる。
これらの結果から最適な成形条件は、混合法：乳鉢混合、成形圧力：1.5t/cm2、成形保持時間：10secであることが分かった。
３−３ 焼結密度に及ぼす成形条件及び焼結条件の影響
図5に焼結温度による焼結密度の変化を原料粉末(市販及び再生粉末)ごとに示す。成形・焼結条件は混合方
式：乳鉢混合、成形圧力：1.5t/cm2、焼結温度：1300〜
1400℃、焼結雰囲気：10-2Torr、焼結時間：1hである。市
販及び再生超硬合金ともに焼結温度の上昇によって焼結密度が増加するが、市販超硬合金は1370℃以上で約95%、
再生超硬合金は1360℃以上で約94%とほぼ一定となる。
このときの原料粉末による焼結密度の差は1%程度とほとんど変わらないが、1330℃以下の温度範囲では再生超硬合金の焼結密度は市販超硬合金に比べ1300℃で約9%、

原料粉末による焼結密度の違い（焼結雰囲気）
100

焼結密度 (%)

95

90

85

成形圧力：1.5 t/cm2
焼結温度：1360℃

市販粉末

焼結雰囲気：10-2 Torr
焼結時間：1, 2, 4 h

再生粉末
80
0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

焼結時間(h)図７

原料粉末による焼結密度の違い（焼結時間）

1330℃で約4%と著しく低い値を示す。また、1370℃以上の温度では焼結体と基板が溶着する現象が確認された。
図6に焼結雰囲気による焼結密度の変化を原料粉末ごとに示す。成形・焼結条件は混合方式：乳鉢混合、成形
圧力：1.5t/cm2、焼結温度：1360℃、焼結雰囲気：10-2、
10-4Torr、焼結時間：1hである。市販及び再生超硬合金
ともに焼結密度は焼結雰囲気に大きく影響を受けない。
ただし、再生超硬合金の焼結密度は約94%と市販超硬合金に比べ1%弱低い値を示す。
図7に市販超硬合金及び再生超硬合金の焼結時間による焼結密度の変化を示す。成形・焼結条件は混合方式：
乳鉢混合、成形圧力：1.5t/cm2、焼結温度：1360℃、焼39岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

結雰囲気：10-2Torr、焼結時間：1、2、4hである。市販
超硬合金の焼結密度は焼結時間を1h から2h にすると94.5%から96%に増加するが、さらに4hで行ってもほとんど変化しない。一方、再生超硬合金は2hまでは94.5%と変化しないが、4h行うと93.5%に低下することが分かる。
これらの結果から最適な焼結条件は、焼結温度：1360〜1370℃、焼結雰囲気：10 -2Torr、焼結時間：1〜2hであることが分かった。
３−４ 硬さ試験及び抗折試験
図8に市販超硬合金及び再生超硬合金の焼結温度によるHRA硬さ(ロックウエルAスケール)の変化を示す。成形・焼結条件は混合方式：乳鉢混合、成形圧力：1.5t/
cm2、焼結温度：1300〜1400℃、焼結時間：1h、焼結雰
囲気：10-2Torrである。市販超硬合金及び再生超硬合金
ともに硬さは焼結温度の上昇とともに増加するが、1360℃付近からそれぞれ約89及び87.5の一定値を示す。
表3に種々の焼結条件で作製した市販超硬合金及び再生超硬合金の抗折力の最小値と最大値を示す。共通する
成形・焼結条件は混合方式：乳鉢混合、成形圧力：1.5t/
cm2、焼結雰囲気：10-2Torrである。市販超硬合金は137〜178kgf/mm 2 の抗折力を示し、再生超硬合金は102〜141kgf/mm2 の抗折力を示す。このことから、再生超硬合
金は市販超硬合金に比べ8割程度の抗折力を示すことが分かる。また、最も優れた抗折力が得られた試験片の焼結条件は市販超硬合金で1360℃×2h、再生超硬合金で1370℃×1hである。

硬さ(HRA)9290

成形圧力：1.5 t/cm2
焼結温度：1300〜1400℃

88

焼結雰囲気：10-2 Torr
焼結時間：1 h

図９

３−５ 組織観察
図9に(a)市販超硬合金及び(b)再生超硬合金の微細組織を示す。観察倍率は左が100倍、右が1000倍で、灰色のコントラストを示す領域がWC相、白色のコントラストを示す領域がCo相、そして黒い点はポアである。成形・焼結条件は混合方式：乳鉢混合、成形圧力：1.5t/cm2、焼結温度：1360℃、焼結時間：1h、焼結雰囲気：10-2Torrである。観察倍率100倍にて両合金のポアの様子を比較すると、市販超硬合金のポアに比べより大きなポアが再生超硬合金で形成されていることが分かる。次に観察倍率1000倍にてWC相とCo相の微細組織を比較すると、再生超硬合金の方がより微細なWC相を形成しているが、観察倍率100倍で確認できなかった数μm程度のポアまたは遊離黒鉛が多数存在していることが分かる。
４ 結言
本研究で作製した市販超硬合金の機械的特性は日本工業規格(JIS H 55013）)を十分に満たす。一方、再生WC粉末を用いた再生超硬合金は市販超硬合金に比べ硬さでは約2%低く、抗折力では約20%低い値を示し、JISをほぼ満足することが分かった。再生超硬合金がJISを十分にクリアするためには、例えばD種1号の場合、硬さを約1%、抗折力を約15%それぞれ向上するか、S種3号の場
合、硬さを約2%、抗折力を約7%それぞれ向上する必要がある。今後は組織観察の結果等を参考に再生超硬合金の機械的特性を低下させている原因を調査し、成形・焼結条件のさらなる最適化を行う必要がある。

86
84
82
80

市販超硬合金78

再生超硬合金

76
1300

1320

1340

1360

1380

1400

1420

焼結温度 (℃)

図８
表３

市販及び再生超硬合金の焼結温度による硬さ
市販及び再生超硬合金の抗折力
焼結条件

市販超硬合金

再生超硬合金抗折力(kgf/mm2)

温度(℃)

時間(Hour)

最小値

最大値

1360

1

141

158

2

161

178

1

137

154

2

155

176

1

102

136

2

131

132

1

110

141

2

110

114

1370

1360

1370

市販及び再生超硬合金の微細組織

本研究は平成13年度即効型地域新生コンソーシアム
研究開発事業により実施した。
文
献1) 鈴木 壽 編著：超硬合金と焼結硬質材料 基礎と応用、丸善株式会社、1（1986）2) 中村 満：超硬合金のリサイクル技術、工業材料、43
巻12号（1995）60-63
3) 日本工業規格協会：日本工業規格 JIS H 5501、755（1996）

40

[研究報告]TiO 2 光触媒溶射皮膜の脱臭性能
桑嶋 孝幸 * 高橋 幾久雄 ** 小浜 恵子 *** 平野 高広 **** 佐藤 一彦 *****
太田 利夫 ***** 木村 貞則 ***** 伊藤 歩 ******
アナターゼ型 T i O 2 を高速フレーム溶射装置を使用して、 光 触 媒 溶 射 皮 膜 を 製 膜 しその脱臭試験を行った。 溶射は燃料ガスとしてプロピレンー酸素を使用し、 溶射皮膜を形成した。 表 面 及 び 断 面 は S E M による観察を行った。 アナターゼ型 T i O 2 からルチル型
T i O 2 へ の 転 移 は X 線回折装置により測定を行った。 また、 脱臭試験は、 アセトアルデ
ヒドを使って評価を行った。 また、 併 せ て 耐 候 性 試 験 装 置 に よ り 皮 膜 の 耐 久 性 試 験 を行った。 その結果、( 1 ) 皮膜中のアナターゼ残存率は、 約 8 5 % であった。( 2 ) アセトアル
デヒド分解実験では、 初 期 濃 度 1 0 0 p p m のアセトアルデヒドが約 3 0 分でほとんど分解された。( 3 ) 耐久試験では、 1 0 0 0 時間経過後の皮膜も分解時間はほとんど変わらなかった。
キーワード：チタニア、 光触媒、 高速フレーム溶射、 脱臭試験、 耐久試験

The Deodorant Properties of TiO 2 Coatings
Sprayed by HVOF Spraying
KUWASHIMA Takayuki, TAKAHASHI Ikuo, KOHAMA Keiko,
HIRANO Takahiro, SATOH Kazuhiko, OHTA Toshio ,KIMURA Sadanori and ITOH Ayumi
The TiO2 photo catalyst powder(anatase type) are sprayed by high velocity oxygen fuelequipment and the deodorant properties of the coatings are examined. Propylene and oxygen
are used as fuel gas in thermal spraying. The forms of the coating surface and cross section
are observed by SEM and the ratio of transformation from anataze to rutile are measured by
XRD. The acetaldehyde are used for deodorant test gas and the initial consentration of thegas are about 100ppm. An endurance test of the coatings are carried out.
The results are as follows.
(1)After spraying, remanent ratio of transformation from anataze to rutile are about 85%.
(2)The 100ppm acetaldehyde test gas are decomposited by photo catalyst coatings during 30
minutes.
(3)After 1000 hours endurance test, decomposition time of the coating is as well as initialcoating.
key words: titanium oxide, photo catalyst, HVOF spraying, deodorant test,
endurance test
棄物の再利用技術や、大気汚染物質など有害物質の除去、分解技術が求められている。
有害物質を分解、除去する材料として注目されているものとして TiO2 光触媒がある。この物質は光を照射することにより、抗菌、消臭等の効果があるもので、様々な分野で応用研究や商品化が進められている。

１ 緒言
近年、環境に対する問題意識の高まりから、循環型社
会への転換が叫ばれ、産業界においてもリサイクルに対する意識が高まっている。廃棄物の排出量を減らす
ためには、Reduce、Reuse、Recycle のいわゆる環境の
3R が重要であり、部品、部材の耐久性の向上、産業廃*金属材料部 （現在 材料技術部）**

金属材料部 （現在 企画情報部）***

応用生物部 （現在 食品技術部）****

応用生物部 （現在 材料技術部）***** （株）釜石電機製作所****** 岩手大学工学部建設環境工学科

41

岩手県工業技術センター研究報告 第１０号 （２００３）
表 1 溶射条件
溶射装置

スルザ−メテコ社製 DJ 溶射装置

溶射距離(mm)
燃料ガス（
プロピレン）

酸素

エアー

300

圧力(psi)100

流量(FMR)23

圧力(psi)150

流量(FMR)31

圧力(psi)75

流量(FMR)

44

アナターゼ型の T i O 2 は、熱影響によりルチル型のTiO2 に転移するため、溶射皮膜を製膜するには、できるだけ入熱を抑える必要があるが、入熱量が不十分だと、製膜ができない相反する条件を克服する必要がある。そのため、本研究では、種々の溶射法による皮膜の評価を行った結果、高速フレーム溶射による皮膜の方が、アナターゼ残存率が高かった。そこで、溶射装置として高速フレーム溶射装置を使用し溶射加工を行った。
高速フレーム溶射装置はスルーザメテコ社製のダイヤ
モンドジェット溶射装置（以下、DJ 溶射装置と記す。）
を使用した。溶射条件を表1に示す。燃料ガスとしては、
プロピレンー酸素を使用し、溶射距離は 250mm で溶射をした。溶射に際しては、ブラスト処理を施し、基材表面を清浄化、粗面化して溶射に供した。
作成した試験片は、E P M A （（株）日本電子製 J X A ‑8900M）による表面形態の観察や X 線回折装置（（株）
リガク製 RINT‑2500）による構造解析を行い、皮膜の性状を調べた。
また、比較のために光触媒塗料により試験片を作製し、溶射皮膜と同様に耐久試験及び脱臭試験を行った。
２−２ 耐久性試験方法
耐久性試験装置は、スガ試験機（株）製（WEL‑SH‑
2C）のキセノンウェザリングメ−タ−を使用した。試験条件は、溶射皮膜表面に紫外線を照射し、１時間おきに１５分間シャワ−リングした。又、耐久性試験時間が皮膜に与える性状を明らかにするために 200 時間、400
時間、600 時間、800 時間、1000 時間の試験時間で試験片を取り出し、脱臭試験の試験片とした。
２−３ 脱臭試験方法
脱臭試験のガスとしては、アセトアルデヒド標準ガスを用いた。試験ガスは、試験ガス調製用テドラ−バッグに封入して使用した。実験用ガスはアセトアルデヒド標
準ガス（ガス濃度約 6000 ｐｐｍ）を普通空気で希釈して 80 100 ｐｐｍに濃度を調整した。このガスをあらかじめ溶射した試験片をいれ密閉したテドラーバックに入れた。バック内のガス量は全量を 3l とした。
ガス濃度の測定は、（株）ガステック社製のガス検知管を使用した。はじめにガス濃度測定を行い当初ガス濃度とした。試験試料と試験ガスを入れたテドラ−バッグ
を室温でブラックライトを照射し、５分おきに検知管を用いてガス濃度測定を行った。

図 1 溶射材料外観の SEM 写真
TiO 2 の加工方法としては、塗布法、ゾルゲル法、CVD法、溶射法などがある。
溶射は表面改質技術の中でも加工速度が速く、金属は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な産業分野で広く用いられている。
TiO2 の加工においては、加工速度が速く、大面積でも対応出来ること、現地施工が出来ることなどから、有望な加工方法と考えられている。TiO2 には、いくつかの結晶構造が存在するが、光触媒活性が高いアナター
ゼ型 T i O 2 は 9 0 0 ℃以上で光触媒活性の低いルチル型
TiO2 に変態する。そのため溶射法でこの皮膜を形成する場合には最適な加工条件で加工することが重要である。前報では溶射法を用いて TiO2 皮膜を形成し、その製膜条件とアナターゼ型 TiO2 残存量、光触媒抗菌性に及ぼす加工条件の影響を明らかにした。一方、光触媒
皮膜の脱臭関連製品の開発のためには、皮膜の脱臭性
能や耐久性を明らかすることが重要である。
そこで、本研究で溶射法で作製した皮膜の脱臭性能や耐久性などを明らかにすることを目的に行った。
２

実験方法
２−１ 供試材及び溶射方法
TiO2 は、種々の結晶構造を有しているが、その中でも光触媒効果が高いのは、アナターゼ型のTiO2である。
そのため、本研究では、アナターゼ型の TiO2 粉末を使用した。この溶射材料外観の S E M 写真を図 1 に示す。
この粉末は、１次粒径 0.2 μm の粉末を粒径 10 〜 45μm に造粒した粉末である。

42

TiO2 光触媒溶射皮膜の脱臭性能
よりアナターゼ型 TiO2 とルチル型 TiO2 の定量分析について検討を行い、(1)式によりアナターゼ型 TiO2 とルチル型TiO2 の存在比率を算出している。ここでIr、Ia はそれぞれ X 線回折のアナターゼ型 TiO2 とルチル
型 TiO2 の最強線の X 線強度である。本研究では、この式により、皮膜中のアナターゼ型 TiO2 とルチル型
TiO2 の存在比を計算した。その結果、アナターゼ残溶射材料

X-ray Intensity (a.u.)

アナターゼ
ルチル

f ?

1? 1.26

溶射皮膜

30

40

50

60

2θ

70

Ia

80

Ir
Ia

・・・・ (1)

存率は約 8 5 % であった。
次に溶射皮膜表面の SEM 写真を図 3 に示す。皮膜
表面は凹凸が激しく、球形の未溶融粒子はほとんど認められず、均一な表面形態となっている。断面組織をみると、大きな気孔は認められず、緻密な皮膜組織となっている。

Cu-Kα
３−２ 脱臭試験結果
図 4 に脱臭試験時のガス検知管の外観写真を図 5に脱臭試験結果を示す。TiO 2 溶射皮膜は試験開始直後
から急激に濃度が減少し、約３０分後にはほぼ全量が分解されていることが分かる。溶射皮膜を形成していない
基材では、アセトアルデヒド濃度がほとんど変化していないこと及び誌面の関係で割愛したが、ブラックライト
を照射していない溶射皮膜試験片でもアセトアルデヒド
濃度がほとんど変化しないことから、光触媒溶射皮膜によりアセトアルデヒドが分解されている。耐久試験の結果に注目すると試験時間による差は認められない。このことは、屋外で使用した場合でも長期間にわたって光触媒性能が低下していないことを示している。これに対して、光触媒塗料は、濃度低下の割合が溶射皮膜よりかな
り低い。これは、溶射法により作製した皮膜は、TiO2 のみからなる固体膜でありバインダー成分を含まないこと、溶射皮膜特有の組織として皮膜中に数％の気孔を含み表面積が大きいことなどによりアセトアルデヒドの分解に働くTiO2 の接触面積が大きいことが影響している。
これに対して、抗菌塗料ではコ−ティング剤のバインダ−成分が非常に多く、有効に働く TiO 2 が表面にあまり

図 2 溶射皮膜の X 線回折結果

図 3 溶射皮膜表面及び断面の捜査電子顕微鏡写真

３

実験結果及び考察
３−１ 結晶構造及び表面形態
溶射皮膜の結晶構造を調べるために、X線回折装置に
より構造解析い、その結果を図 2 に示す。溶射材料は、アナターゼのみからなっている。これに対して、溶射
皮膜は、溶射時の熱影響により一部がルチル型に転移している。R O B E R T A S P U R R ( 4 ) らは、X 線回折法に

図 4 アセトアルデヒド分解実験時の検知管測定例43岩手県工業技術センター研究報告 第１０号 （２００３）

アセトアルデヒド濃度(ppm)

100
80
0h
200h
400h
600h
800h
1000h
SUS基材
塗料

60
40
20
0

0

10

20

30

40

50

60

ブラックライト照射時間（分）
図 5 脱臭試験結果

図 ,6 光触媒溶射被膜の応用製品例

露出していないため有効に働くTiO2が少ないためであると考えられる。施工時のイニシャルコストは、溶射法による皮膜の方が約 2.5 倍程度高く試算されるが、脱臭性能及び施工の自由度などを加味すれば、十分に応用できる分野があると考えられる。
３−３ 応用分野
光の照射のみで抗菌性能、有害物の分解、脱臭性能などの機能を発揮する光触媒材料は、環境負荷が低く
複雑な電気回路などを必要としないため、様々な応用製品が考えられる。溶射加工を応用した光触媒材料のコーティング技術は、バインダーを含まない固体皮膜を高速で形成でき、皮膜の再コーティングも容易に行える特徴を有している。図6に応用製品の一例を示す。
いずれも既存の装置に対して、わずかな改良で光触媒
皮膜を組み込むことができた。溶射加工では、皮膜の積層方法を工夫することによりほとんどの基材に対して、コーティングが可能であることから、例えば、廃棄が問題となっている廃材を利用することにより、廃棄物を利用した環境対策製品を製造できると考えられる。

(1) 皮膜中のアナターゼ残存率は、約 85% であった。
(2)アセトアルデヒド分解実験では、初期濃度 100ppmのアセトアルデヒドが約 30 分でほとんど分解された。
(3)耐久試験では、1000 時間経過後の皮膜も分解時間はほとんど変わらなかった。

４

結

本報告は平成 14年度基盤的先導的研究事業で実施した成果です。
溶射材料は、大阪大学接合科学研究所 大森 明 教
授からご提供頂いたこと記して感謝の意を表します。
文献1) 福本昌宏:溶射法による光触媒チタニア皮膜創製の可能性,高温学会誌,26(Supplement),240‑247(2000)
2) 橋本和仁:光触媒実用化の課題,工業材料誌,48(6)22‑
25(2000)
3) 藤嶋 昭:光触媒開発の最前線,工業材料誌,48(6)17‑
21(2000)
4) ROBERT A.SPURR ,HOWARDMYERS:Quantitative Analysis of Anatase‑Rutile Mixtureswith an X‑ray Diffractometer,ANALYTICALCHEMISTRY,29(5),760‑762(1957)

言44

［研究報告］トリアジンチオール蒸着重合膜への光磁場の活用＊
鈴木 一孝＊＊、森邦夫＊＊＊、叶 榮彬＊＊＊＊

真空蒸着法により、各種基板にジアリルアミノトリアジンチオール化合物(DA)の被膜を作製し、その光重合性に及ぼす磁場効果と成膜プロセスにおける磁気利用技術について検討した。
1T 以下の汎用磁場で成膜する場合、基板により光重合率に磁場効果の違いが見られ、成膜初期の基板への吸着率と関係があることがわかった。また、成膜から光照射という成膜プロセスにおける磁気活用として、特に光照射時に磁場が有効であることが確認された。強磁場を使った
場合、基板に影響されず、光重合率は向上することがわかった。
キーワード：トリアジンチオール，真空蒸着法，光重合，バルク超電導磁石

Application of Photo-magnetic Field on Triazine-dithiol
Polymerization Thin Films
SUZUKI Kazunori, MORI Kunio and Ye Ronbin
Films of 6-diallylamino-1,3,5-triazine-2,4-dithiol（DA）were formed on the metal
substrates by the conventional vacuum deposition method and were polymerized withultraviolet irradiation in air. Photo-polymerization yields of the films were investigatedusing superconducting bulk magnet. The photo-polymerized film was obtained in a goodyield using the magnet.
key words：triazine thiol，vacuum deposition，polymerization，superconducting,bulk magnet

１

緒

言

導体の分子配向・配列技術として、真空蒸着膜構造にお多くの工業材料の表面改質として、ナノオーダーのよぼす磁場効果と、得られた被膜の重合性について検討

超薄膜技術が必要とされ、特に有機化合物による超薄膜し、その結果を前報で報告した 3)。鉄基板に汎用磁場を化技術（ナノオーダー薄膜作製技術）が注目されている

使って被膜作製すると、分子は並らび、そのまま汎用磁

1）

場で光重合すると重合率が向上することを明らかにしの配向・配列制御技術の確立が重要なキーテクノロジー

た。本報ではである。分子が並ぶことにより、薄くても目的機能が発オール蒸着膜に及ぼす磁場効果、膜作製プロセスにおけ揮され、重合反応により耐久性ある有機膜が得られ易い

る磁場効果、および強磁場利用効果について調べたのでなどの有用性のため、多くの有機薄膜研究者がその技術

その結果を報告する。

。有機超薄膜の機能化として、膜を構成する有機分子確立に努めている 2)。著者らもトリアジンジチオール誘＊

地域共同研究型結集事業＊＊

化学部（現在 材料技術部）＊＊＊

岩手大学 工学部＊＊＊＊

財団法人 いわて産業振興センター

45

鉄以外の金属基板におけるトリアジンチ

岩手県工業技術センター研究報告 第１０号 （２００３）

30

HS

N

N
N

N H

S

SH

N

光重合率(%)

N

25

N

N

S

H

Fe

20
Ni

15
Al
SUS

10

チオール型

チオン型

5

図1 成膜原料の化学構造

0
60

２

実験方法

２−１

70

80

90

100

吸着率(%)

成膜材料と基板

図 3 各種基板への DA 吸着率と光重合

2mmt×20mm×20mm の鉄板（機械構造用炭素鋼材
え型ハンディUVランプ（井内盛栄堂㈱製：SLUV-8）を

S45C: JIS G 4051 および JIS G 3193 に規定、以後 Fe

用いて、紫外線照射距離を60mmで行った。

と略記する。）、ステンレス板（冷間圧延ステンレス鋼鈑

２−３SUS304-CP:JIS G 4305 に規定、以後 SUS と略記す
る。）、Al 板（ニラコ㈱製

膜厚測定はエリプソメーターを使い、屈折率を1.674

以後 Al と略記する。）およとし、5回の計測の算術平均値から求めた。被膜形態は、び Ni 板（ニラコ㈱製、以後 Ni と略記する。）を、１μ原子間力顕微鏡のタッピングモードにより観察した。被ｍのダイヤモンド粉を分散したバフで研磨し成膜基板

膜の重合率はメタノール溶媒に24時間浸漬前後の膜厚とした。成膜原料はジアリルアミノトリアジンジチオー

をエリプソメーターにより計測し、残存率から算出した。

ル（DＡ）である。その化学構造式を図 1 に示す。
２−２

有機蒸着薄膜の評価・分析

成膜方法と重合方法
３

蒸着法による成膜は、到達真空度を5×10-4Paとし、３−１所定の基板温度で、約30分間行った。成膜速度は水晶振光重合に及ぼす基板の影響

強磁性の鉄(Fe)、ニッケル(Ni)基板および非磁性のア動子モニターで約0.02nm/secとした。磁場強度は市販のルミニウム（Al）およびステンレス（SUS）基板に磁ネオジウム合金磁石（φ30×5mmt，表面磁束密度：

場強度を変えて成膜および光照射した被膜の光重合率0.45T）の直列重ね合わせ数により調整した。表面磁束
密度は磁束計（島津理化器械株式会社

実験結果及び考察を調べた結果を図 2 に示す。磁性、非磁性に関わらずど磁束計TM-501）の基板を使っても、磁場の影響に差はあるものの重合率により計測し、磁石１,２,および３個でそれぞれ約0.45,は高くなり、磁場効果があることがわかる。しかしなが0.50, および0.55Tであった。また光重合は、波長切り替ら Fe 基板ほどの顕著な効果が見られないことがわかった。基板と光重合に及ぼす磁場効果との関係を明らかにするために、基板への DA 蒸着膜の化学吸着性と光重合

光重合率 (%)

100
90

Fe

率の関係を調べた。各基板に水晶振動子でモニターしな

80

Ni

70

SUS

がら、DA を 3nm 成膜し、各基板へ実際に吸着した膜

60

Al厚をエリプソメーターで測定し、吸着確率（吸着率）を算出した。その吸着率と光重合率の関係を図３に示す。

50
40

Fe＞Ni＞Al＞SUS の順で吸着率が高く、光重合率もそ30の順で高くなっており、吸着率と光重合率には密接な相20

関関係があることが確認できた。この結果は基板への吸10着率が高い被膜では光重合率は高くなることを示唆す

0
0

0.2

0.4

0.6

る。結晶成長理論により考察すると、基板に化学吸着し0.8た核分子に表面拡散した分子が吸着し、島（分子凝集体）

磁石の表面磁束密度 (T)

図2を形成しやすくなったと考えられる。分子凝集体に対し、DA 光重合の磁場強度依存性

46

トリアジンチオール蒸着重合への光磁場の活用
磁場効果が発揮されやすいことが知られていることか
2.2
2
1.8
1.6
1.4
1.2
1
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2

ら、形成した分子凝集体は磁場効果により近接して並んだ分子構造を有し、光重合しやすい被膜を形成したと考えられる。この結果から、最も吸着率の低いステンレス
表面に対し、吸着性の高い表面処理を施すことによって、磁場効果が発揮されると考えられる。このステンレス表
面の前処理方法については、並行して行われる研究によ

2-2.2
1.8-2
1.6-1.8
1.4-1.6
1.2-1.4
1-1.2
0.8-1
0.6-0.8
0.4-0.6
0.2-0.4
0-0.2
-0-0

72
36
0

り徐々に明らかになりつつあり、この確認は今後の課題

18

36

54

72

0

磁場分布（最大2.2T）とする。
紫外線ランプ３−２ｽﾃﾝﾚｽ基板

成膜プロセスにおける磁場効果

本研究における膜作製プロセスは蒸着と光重合処理に大別され、蒸着成膜中における磁場効果として基板表面への吸着率が重要な要因であることが明らかにされた。

ﾊﾞﾙｸ超伝導磁石

次にどのプロセスが光重合に対し、磁場効果が発揮されるのかについて調べることとした。図４は鉄基板に作製

図 5 バルク超伝導磁石を活用した実験の様子した DA 膜の紫外光照射時間に対する重合率の関係を調と磁場分布

べた結果を示す。無磁場で成膜および光重合した被膜、どちらのプロセスでも磁場効果があり、磁場活用プロセ

無磁場で成膜して磁場中で光重合した被膜、磁場中で成スでの差は明確ではない。蒸着と光照射における重合に膜して無磁場で光重合した被膜、および磁場中で成膜お及ぼす磁場効果はそれぞれ異なる機構であると考えられよび光重合した被膜について調べた結果である。尚、磁
石の表面磁束密度は磁束計で計測すると 0.5T を示した。
図 4 の結果から、磁場中で成膜した被膜は紫外光照射

基が近接する分子の並びによって光照射初期に重合反応
しやすくすると考えられる。一方光照射時の磁場効果は、しなくても、重合率が数％であり、メタノールに溶解し分子を並べる効果とともに酸素（酸素は常磁生体）の拡ない重合生成物ができていることがわかった。また、磁散、閉じ込め等により酸化重合を促進すると推測される。

場中で成膜および光照射した被膜が最も重合しやすく、

事実、酸素の少ない真空中では重合速度が遅くなること

無磁場で蒸着および紫外光照射した被膜が重合し難く、か確認されている。

光重合率に磁場効果があることが確認される。そこで、

３−３蒸着と光照射プロセスのどちらにより磁場効果があるか

強磁場によるステンレス表面の光重合基板がステンレスの場合、汎用磁場（１Ｔ以下）では検討した。紫外光照射初期では磁場中で成膜するプロセ

磁場効果が顕著でなかったが、様々な基板に対して光重

スが重合しやすいが、長時間の紫外光照射後は逆転し、光照射時に磁場印可した方が重合しやすいことがわかる。

合反応を促進する技術開発が、実用化には必要である。

100

100

90

90

80

80

70

70

60

60

重合率(%)

重合率(%)

る。すなわち、成膜時の効果は分子配向に寄与し、反応

50
40

無磁場
蒸着
光重合
蒸着+光重合

30
20
10

50
40

無磁場(Fe)磁場（Fe)
無磁場(SUS)
磁場（SUS)

30
20
10

0

0
0

1

2

3

4

5

0

照射時間(時間）

図 4 膜作製プロセス毎の磁場活用効果

2

4

6

照射時間(時間）47

図6

SUS 基板における強磁場活用効果

岩手県工業技術センター研究報告 第１０号 （２００３）
ここでは磁場活用の一例として、磁場強度を強くした場合の効果について検討することとした。前項の結果から、

SUS

0T

2.2T

Fe

0T

0.55T

成膜と光照射のどちらでも磁場効果が期待できること、
および実用化を考慮した場合、成膜中に強磁場印可することは困難であると判断されることから、光照射時の強磁場活用について検討することとした。図 5 には DA 蒸
着膜を強磁場中で光照射実験した様子を写真で示した。
また強磁場印可に使用したバルク超伝導体の磁場分布も示した。使った磁場は中心で最大に磁場強 2.2T を示し、外周で 0T となる勾配があった。このバルク超伝導体表面に前処理した SUS 基板を置き、紫外線を照射した。この実験により得られた DA 重合膜の照射時間に対

図 8 ステンレス基板への強磁場効果を示す DA

する重合率を調べた結果を図 6 に示す。バルク超伝導体

光重合膜の原子間力顕微鏡像を使った強磁場を活用した場合、照射時間は 3 時間でほぼ 100%の重合率となることがわかった。無磁場における鉄基板と SUS 基板両者では、重合率が約 100%とな

さらに、図 8 に無磁場および 0.5T で Fe 基板に成膜

るのに紫外光照射に 5 時間を要したが、このように光照

および光照射した DA 膜と無磁場および光照射時のみ

射処理工程だけを強磁場環境とした場合でも、鉄表面の2.2T の磁場中で処理した被膜の原子間力顕微鏡像を示

汎用磁場の場合と同等の効果があることがわかった。

す。SUS 基板で光照射時のみ強磁場で処理した場合で図７には無磁場で成膜して 2.2T の強磁場で 2 時間光も、無磁場の被膜とは異なり、汎用磁場で処理した Fe

照射した DA 重合膜と無磁場で同じ 2 時間光照射した基板の DA 膜と同様に、磁場中で作製した被膜には、分DA 重合膜、比較として光重合しない DA 蒸着膜、およ子凝集したような島状形態も見られた。このように汎用

び原料の FTIR スペクトルを示す。無磁場の場合は重合

磁場では効果が小さい基板の場合でも、紫外光照射時に反応が不充分であり、モノマーに起因する 1605cm-1 と強磁場を活用することにより、重合反応に対し、磁場効重合構造を示す 1556cm-1 と 2 本のピークが観察される果を示すことが確認できた。

が、強磁場で光照射した膜は重合構造を示す 1 本のピー
4クとなっていることが確認できた。強磁場での 2 時間の結言

照射では FTIR スペクトルのピークが、1 本となり完全真空蒸着法により、各種基板にジアリルアミノトリアに重合したように思われるが、図 6 の重合率は 85%ほジンチオール化合物(DA)の被膜を作製し、その光重合性どであった。これは 2 時間の照射では、溶剤に可溶な低に及ぼす磁場効果と成膜プロセスにおける磁気利用技

重合体が残存することに起因すると考えられる。

術について検討した。1T 以下の汎用磁場で成膜する場
合、基板により光重合率に磁場効果の違いが見られ、成膜初期の基板への吸着率と関係があることがわかった。

1556cm-1

また、成膜から光照射という成膜プロセスにおける磁気
磁場 UV 照射膜(RAS 法)

活用として、特に光照射時に磁場が有効であることが確

1605cm-1

認された。強磁場を使った場合、基板に影響されず、光無磁場 UV 照射膜(RAS 法)

重合率は向上することがわかった。
蒸着膜(RAS 法)

文

献1）有機超薄膜作製技術調査専門委員会編，電気学会技術
DA 原料（KBr 法）

報告，2，420，(1992)
2）矢部明，谷口 雄，増原 宏，松田宏雄，培風館，有機超薄膜入門，(1995)
3) 鈴木一孝，森邦夫，叶 榮彬：岩手県工業技術センタ

図 7 SUS 基板における磁場効果を示す

ー研究報告，９，(2002)

FTIR スペクトル48

［技術報告］木質バイオマスガス化燃焼基礎研究＊園田

哲也＊＊、遠藤

治之＊＊、田中愼造＊＊

地球温暖化対策の為、脱化石燃料への取組みが急務となっている中、木質バイオマスエネル
ギーの有効利用に関する技術開発が求められている。本研究では、木質バイオマスを燃料とした
小規模ガス化コジェネレーションシステムの開発を最終目標とし、その予備研究として、木質ペレットのガス化について基礎的な実験を行った。実験で得られた主な結果として、CO ガス 25%volと高濃度の可燃性ガスを得る事が出来た。
キーワード：自然エネルギー、木質バイオマス、コジェネレーション、木質ペレット

Study of Wood Biomass Gasification
SONODA Tetsuya, ENDO Haruyuki and TANAKA Shinzou
In order to prevent global warming, developing a utilization technology of woodbiomass is demanded. An aim of this study is the development of a gasificationcogeneration system using wood biomass.
This paper describes a study on the thermal property of wood pellets by thermal analysis
and gasification experiments. Condition of atmospheric 600 ℃, high concentration of
25vol% CO were observed in this experiment.
key words : clean energy, wood biomass, cogeneration,ogeneration, wood pellet
１ 緒

２ 実験方法言

２−１ 燃料性状

環境問題が深刻化し、二酸化炭素削減という世界的な課題を抱える今日、カーボンニュートラルの特性を持つ

ガス化実験には、㈱葛巻林業社製の広葉樹皮 100％の木質バイオマスエネルギーの利活用に関する取り組みが

木質ペレット燃料 ALA‑Wood”を使用した。木質ペレット

活発化している。中でも県土の 8 割が森林面積の岩手で燃料は含水率・成型速度等をコントロールしながら製造

は、林業振興の面からも、木質バイオマスエネルギーのされる為、木質燃料の中では最も材料特性のばらつきが導入が盛んで、チップボイラーの導入や当センターのペ少ない燃料である。今回使用した燃料の化学成分を表 1

レットストーブの開発等、全国的に注目をあびている。

に燃料性状を表 2 に示す。

木質バイオマスエネルギーの活用手段として、ストー
表1

ブや温水ボイラーの燃料としての利用が第一に考えられバークペレット化学成分(%)

るが、1 歩踏み込んで木材の持つエネルギーをいかに効

灰

分

C

H

O

N

S

率的に利用するかを考慮した場合、コジェネレーション

3.56

43.0

5.5

37.0

0.37

0.07

が最も有効な利用形態と言える。コジェネレーションにおける発電方式は、蒸気発電とガス化発電に分類される

表２

バークペレット性状が、両者を比較した場合、ガス化発電は小規模かつ高効

低位発熱量

4.88kW/kg

率発電が実現出来る為、将来の利用技術として有望視さ

比容積

1.6×10‑3(m3/kg)

形状

φ6mm×(10mm〜30mm)れている。しかしガス化時に生じるタール分の分解や、燃焼生成物に起因する諸問題により、実用段階まで至らないのが現状である。

２−２ 木質バイオマスのガス化反応

本研究はガス化研究の第一歩として、電気炉を使用しバイオマス原料のガス化プロセスは基本的に次のようたラボスケールでのガス化実験を行い、発生ガスのサン（１）
な段階を経てガス化に至る。

プリング手法の検討と、実際発生したガスの定量分析を行う事と、木質ペレット燃料の、示差熱量‑質量分析の同時測定を行い、燃料の熱分解特性について調査する事を目的として実施した。
＊

基盤的・先導的技術研究推進事業

＊＊

電子機械部

（現在

電子機械技術部）

49①

表面水分の蒸発②

固有水分の蒸発③

揮発分の気化④

揮発分の気化とガス化反応

岩手県工業技術センター研究報告⑤第１０号（２００3）

２−５ ガス化実験

チャーのガス化③の段階は､原料が 200℃〜300℃になるとバイオマスの表５にガス化条件、写真１に実験時のガス化装置を示

熱分解が始まりＣＯ、ＣＯ２、Ｈ２及びＨ２Ｏがガスとしす。木質ペレットの熱分解によるガス化は､あらかじめ炉て気化する。そして揮発成分の気化終了後､固定炭素分と温度を 600℃に安定させ､中央部に木質ペレットを挿入し灰分として残されたチャーは、ガス化剤と反応し､炭素分たφ50mm の石英管を横型炉に設置し､加熱した。発生しはＣＯ及びＣＯ２ガスに転換する。表３にチャーのガス化

たガスの捕集は、石英管を横型炉に設置した瞬間から反応を示す。

各々､１）5 分〜7 分後､２）13 分〜15 分後、３）20 分〜
主要なガス化反応（２）表３25 分後の計 3 回行った。
表５

ガス化条件

１）Ｃ＋２Ｈ２＝ＣＨ４２）Ｃ＋Ｈ２Ｏ（ｇ）＝ＣＯ＋Ｈ２

雰囲気ガス

：大気

３）Ｃ＋０．５Ｏ２＝ＣＯ

空気流量：1300ml/min

４）Ｃ＋Ｏ２＝ＣＯ２

温度

：600℃

５）Ｃ＋ＣＯ２＝２ＣＯ

木質ペレット質量：25g６）ＣＯ２＝Ｈ２Ｏ（ｇ）＝ＣＯ２＋Ｈ２

２−３

木質ペレットの熱分析

木質ペレット熱分解の温度特性を調査する為に、示差
熱量測定及び質量分析を行った。熱分析には、NETZSCH
社製熱分析装置を用いた。
分析条件を表４に示す。
表４

熱分析条件

雰囲気ガス：酸素(99.9vol%)試料室：流量 50ml/min

分析室：25ml/min

温度：室温〜1200℃

昇温速度：15℃/min.

（a）管状炉内部

木質ペレット

熱電対

２−４ ガス化実験装置の製作
木質ペレットを熱分解させ、可燃性ガスを取り出す実験を行う為に､ガス化実験装置を製作した。熱分解の為の加熱には、木質ペレットの自己発熱による加熱ではなく､温度制御性の良い外部加熱方式を選択した。加熱装置には､㈱いすず製作所製全自動開閉式管状炉 EKRO‑25KS を用いた。ガス化剤として空気をコンプレッサーからレギ(b)

木質ペレットと石英管内部温度測定用熱電対
写真１

ュレータ及び流量計を通して石英管に導入し､石英管かガス化装置

ら排出されるガスをテドラ‑ガス捕集バッグ（容量 10 ㍑）
２−６ 発生したガスの定量分析発生したガスの定量分析

により捕集するシステムとした。図１に製作したガス化
Compressor

実験装置を示す。

捕集したガスの定量分析は､島津製作所製ガスクロマ
トフィー(GC)装置 GC-14A を用いて行った。ガラスカラ

Gas Bag

ムは、島津製作所 7G 3.2-1.6m、充填材には､モレキュ
ラ-シーブ 5A M-2 mesh6、キャリアガスには He ガスを用い分析を行った。

Cooling Unit

Electric Furnace
図１

Flow Meter

ガス化実験装置50木質バイオマスガス化燃焼基礎研究
３ 結果及び考察

ガスは、タール分を多く含んだ茶色のガスで､その後 13

３−１ 木質ペレット熱分析結果

分〜15 分後（管内部温度 750℃）及び 20 分〜25 分後（管内部温度 650℃）に捕集されたガスは､わずかに白濁した

木質ペレットの示差走査熱量測定結果を図２に、同時ガスであった。

測定を行った質量分析結果を図３に示す。図２を見ると
炉内温度 200℃近辺で DSC（示差走査熱量測定）カーブ

定量分析結果を図５に示す。分析の結果、加熱開始後、の急激な立ち上がりが見ら、この熱分解による試料の発5 分〜7 分後に捕集したガス中に可燃性ガスである CO が熱反応に伴って、炉内温度も上昇しているのがわかる。

最も多く発生しており、25%vol と高濃度のガスを回収す

この結果より、バークペレットの熱分解は 200℃〜300℃

る事が出来た。同じく可燃ガスである CH4 についても 8%で開始される事が確認できた。また図３よりこの時の熱弱の発生が確認出来た。その後木質ペレットの熱分解が分解反応により、酸素が消費され、H2、CO、CO2、の熱分終了し､可燃性ガスは殆ど発生しない事がわかった。

解ガスが発生していることがわかった。分析は 1200℃ま
800
４
700

石英管内部温度[℃]で行ったが、この後 DSC カーブの目立った変化やガスの

400

7.0

350

6.0

300

5.0

250

4.0

200

3.0

150

2.0

TEMP.

100

1.0

50

0

5

10

言

600
500
400
300
200
100
0
0

100

200

300

図４

-1.0
15

400

500

600

700

800

時間[秒]

0.0

DSC

0

DSC[μV/mg]

Temperature[℃]

発生は確認する事が出来なかった。

結20

ガス化実験管内温度50100

TIME[min]1000

1.0E-0532
900
1.0E-06

800

30

20

500

2
1.0E-08

40

20

O2
0

0
5～7分後

13～15分後

図５

300

温度
1.0E-09

４ 結

200

500

1000

1500

2000

の結果を得た。

02500１）木質ペレットの示差熱量‑質量の同時測定を行い、熱

時間[秒]

図３

言

木質ペレットを燃料としたガス化燃焼実験を行い以下

100
1.0E-1020～25分後時間
発生ガス定量分析結果

400

30

0

CO

10

600

1.0E-07

60

CH4

700

44

28

温度[℃]

強度 任意単位

16

80

N2

N2ガス濃度[vol%]40

示差走査熱量測定結果
ガス濃度[vol%]図２

分解開始温度と、発生ガスの確認を行った。

質量分析結果２）電気炉によるガス化実験を行い、25%vol の CO ガス※グラフ中の数値は質量数を収集する事が出来た。

３−２ ガス化実験結果
図４に石英管内部に木質ペレットを挿入し、加熱した

文

際の石英管内部温度測定結果を示す。結果より、400℃近１） 社団法人献
日本エネルギー学会[編]：バイオマスハ

ンドブック,

辺において温度上昇勾配に変化が見られる。これは木質

オーム社

２） 鈴木勉：木質系バイオマスの液化とガス化―プロセ

ペレットの発火温度が 400 度近辺である事から、木質ペス開発の現状,

レットの燃焼に伴う温度上昇と考えられる。

224(2002)

5 分〜7 分後(管内部温度 400℃〜500℃)に捕集された51

木材学会誌 Vol.48

No.4,p.217‑

［技術報告］自然エネルギー利用技術に関する研究
菊地

利雄＊、田中愼造＊

自然エネルギー利用技術に関する研究として、太陽電池、その中でも次世代薄膜太陽電池として期待されている CIGS（CuInGaSe2）薄膜太陽電池に関する研究を行った。核となる CIGS 層は通常、真空蒸着によって製膜されるが、低コスト化の観点から微粒子をインク状にして塗布する非真空プロセスによる製膜を試みた。
試作では、セレン化銅とセレン化インジウムの粉末を使用し、それぞれをインク状として 2 層に塗布し、2層で約 8μm 厚の CIS 層を形成することができた。
キーワード：自然エネルギー、太陽電池、CIS 薄膜太陽電池

Investigation of Clean Energy Utilization Technologies
KIKUCHI Toshio and TANAKA Shinzou
We investigated CIGS(CuInGaSe2) thin film solar cells that as an investigation of clean energy
utilization technologies. The CIGS layer is usually fabricated by coevaporation. We tried to fabricatethat layer with non-vacuum process due to cost effectiveness. Cu2Se and In2Se3 fine powder wereprepared to formulate inks, then both inks were coated onto glass substrate.
key words : clean energy, solar cell, CIS thin film solar cell１

緒

言

一般的なソーダライムガラスを使用することができる。

太陽電池は半導体の厚さによって、バルク形と薄膜

その基板に Mo（モリブデン）の裏面電極、CIGS 層が形形に分類することができる。バルク形は単結晶シリコン

成され、さらに CdS バッファ層、ZnO 透明電極が形成さなどのように、いったんバルク状結晶を製造し、その結れる構造となっている。

晶を板状に加工して太陽電池として使用するものであ

CIS 層／CIGS 層の形成には多源蒸着法、セレン化法、る。単結晶シリコン太陽電池では、その厚さは約 300μスパッタ法などが報告されてきたが、小面積での高効率m 程度である。一方、薄膜形では半導体層の厚さが数 10化をねらった製膜技術の中では多源蒸着法（３段階法）

μm〜数μm 以下で、シリコン系薄膜太陽電池、化合物が最も優れた方法である。また、量産用製膜法として昭薄膜系、カルコパイライト系がある。シリコン系薄膜太和シェル石油や SSI（Siemens Solar Industries）では陽電池の代表がアモルファス太陽電池であり、その厚さ

セレン化法を採用している。その一方で、最近、低コスは約 0.3μm である。

ト化の観点から非真空プロセスによる製膜法も注目されている。これは米国のベンチャー企業の ISET 社とＡｌ電極

今回試作を行った CIGS（CuInGaSe2）
薄膜太陽電池は、薄膜太陽電池の中では最も変換効率が高く、長期信頼性も実証されていることから、次世代太陽電池の有力候補として位置づけられている。CIGS 系太陽電池の研究は

ＺｎＯ

1974 年にベル研究所（米国）が CuInSe2 単結晶に CdS

ＣｄＳバッファＡｌ電極を蒸着して 12％という変換効率を報告したのが始まりＣＩＧＳである。これを契機に米国、欧州、日本など各国で研究

Ｍｏ（モリブデン）開発が行われ、現在では多結晶シリコン太陽電池に匹敵

ｿｰﾀﾞﾗｲﾑｶﾞﾗｽ

する変換効率 18％が複数の研究機関で達成されるようになった。CuInSe2（CIS）系はⅠ‑Ⅲ‑Ⅵ2 族化合物半導図１ ＣＩＧＳ薄膜太陽電池の構造体に属し、結晶構造にはカルコパイライト形とスファレ

UNISUN 社が開発中の方法で、ナノパーティクルを応用

ライト形がある。このうち太陽電池として利用できるのして、インク状に塗布焼成する方法である。この方法では光吸収係数の大きなカルコパイライト形で、光吸収係

は低コストで大面積化が可能なことや、高い原料使用率

数は 1×105cm‑1 程度と既知の太陽電池材料の中では最などが利点である。日本でも複数の大学でナノパーティも大きい。

クルを生成して、同様な試みが行われているが、まだ成功例は報告されていない。

図１に CIGS 薄膜太陽電池の構造を示す。基板はごく＊

電子機械部（現在

電子機械技術部）

52

岩手県工業技術センター研究報告２

第１０号（２００３）

いずれも Cu2Se／In2Se3 が２層になっている。目視では実験方法

ISET 社の非真空プロセスでは、Cu（銅）、In（インジ非常にきれいに塗布されている様子がわかる。

ウム）、Ga（ガリウム）の混合酸化物の微粉末（ファインパウダー）をインク状にして、Mo（モリブデン）を蒸着したガラス基板に塗布し、これを H2Se ガス中で熱処理する気相セレン化法を使用している。そのため、厳密には CIGS 層を非真空プロセスで生成しているとは言えない面もある。

（ａ）サンプル１

これに対し本研究では、Cu2Se（セレン化銅）In2Se3（ｂ）サンプル２

図４ スプレー法による Cu2Se、In2Se3 の塗布（セレン化インジウム）の粉末をそれぞれインク状にしてガラス基板に塗布する方法を試みた。Cu2Se 粉末の初期状態を図２に示す。In2Se3 もほぼ同様で、粒子の大きさは数十μm から 200μm 程度であった。しかし、多源Se

蒸着によって作成されている CIS／CIGS 層の厚さはIn

Cu2Se 粉末の初期状態

図２

Cu

1.5μm〜2μm 程度であるため、Cu2Se 粉末、In2Se3 粉末
ともさらに細かく粉砕する必要がある。図３は Cu2Se 粉末を粉砕した状態で、粒径はほぼ１μm 以下程度となっている（それより粒径が大きく見えているものも、小粒Si径が集まって大きなかたまりに見えている）。In2Se3 粉
末も同様に粒径が１μm 以下、300nm〜500nm 程度になるまで粉砕した。
0.00

0.01

0.02

0.03

0.04

(mm)
｜

Si

｜

Cu2Se

｜

In2Se2｜

図５ サンプル２の深さ方向成分分析結果
図 5 にサンプル２を深さ方向に成分分析した結果を図３示す。成分は上から Se（セレン）、In（インジウム）、Cu2Se 粉末を粉砕した状態

Cu（銅）、Si（シリコン）で、Si はガラス基板を表して次にこの Cu2Se、In2Se3 の微粉末を PVC（Pigment

いる。下に付けているスケールより、左側にガラス基板

Volume Concentration）が大き目の値になるようにインがあり、Cu2Se、In2Se3 と積層している様子がわかる。

ク状にして、スプレー法及びメッシュを使った方法によCu2Se、In2Se3 の層はそれぞれ 12〜13μm 厚となっておりガラス基板に塗布した。

り、合わせて 25〜26μm 程度の厚さになっている。それぞれの層で Se（セレン）、In（インジウム）、Cu（銅）

３といった元素が均一に分布していないのは、Cu2Se、

実験結果

図４にスプレー法で Cu2Se、In2Se3 をガラス基板に塗In2Se3 が粒子として存在していることによる。

布した様子を示す。
（ａ）のサンプル１は薄目に、（ｂ）

図６にはサンプル２の顕微鏡写真を示す。２つのサのサンプル２は（ａ）より濃くなるよう塗布している。

ンプル小片を向かい合わせに貼り付けて固定している53

自然エネルギー利用技術に関する研究ため、写真の左からガラス基板／Cu2Se／In2Se3／In2Se3

スプレー方式による塗布では均一な薄膜化に限界が／Cu2Se／ガラス基板という層の順序になっている。まあることがわかったため、次にメッシュを使用して塗布た、試料作成にあたって観察面の表面を研磨している。

する方法を試みた。図８にメッシュを使用して Cu2Se 及写真中のスケールより、左右のガラス基板間の間隔は約

び In2Se3 を塗布した様子を示す。
（ｂ）は顕微鏡写真で、50μm であり、図５で示した Cu2Se と In2Se3 を合わせた

左側がガラス基板になっているが、Cu2Se、In2Se3 層は厚さのちょうど２倍になっている。図６の顕微鏡写真をおおよそ 8μm 程度の膜厚で平坦に塗布できていること

見ると、Cu2Se あるいは In2Se3 と思われる粒子がいたるがわかる。図９には Mo（モリブデン）を蒸着させたガラス基板に、メッシュを使用して Cu2Se、In2Se3 を塗布した外観を示す。（ａ）は問題なく塗布できた例である
が、（ｂ）ではモリブデンの膜が剥離してしまった。このことにより、Cu2Se、In2Se3 をインク状にして塗布する際、その粘性にも注意しながら塗布する必要があることがわかった。

（ａ）外観

ガラス基板｜ Cu2Se/In2Se3 ｜ In2Se3/ Cu2Se ｜ガラス基板（ｂ）顕微鏡写真

図８ メッシュを使用した塗布（ガラス基板）
図６ サンプル２の顕微鏡写真（ａ）外観（ｂ）Mo 剥離

図９ メッシュを使用した塗布（ガラス＋Mo 基板）
メッシュを使用した塗布により約 8μm の厚さが得られたが、今後、さらに薄膜化を進める場合にはスピン法など他の塗布方法を検討していく必要がある。また、
In2Se3/Cu2Se

Cu2Se、In2Se3 の粒径、インクの粘性などについても定｜ ガラス基板

図７ サンプル１の顕微鏡写真

量的に把握、制御していく必要があると考えられる。

ところに分布している様子がわかる。中には粒径の大き

４

結

言

なものも見受けられるが、よく見ると内部に複数の小粒

自然エネルギー利用技術に関する研究として、CIGSが見えるので、いくつかの粒子が集まっているものと考（CuInGaSe2）薄膜太陽電池に関する研究を行った。核えられる。一方、Cu2Se と In2Se3 がやわらかい材料のたとなる CIS 層を構成元素の微粒子をインク状にして塗め、観察用試料作成時に行った研磨で断面が崩れてしま

布する非真空プロセスによって製膜した。試作では、セった可能性もある。図７にはサンプル１の顕微鏡写真をレン化銅とセレン化インジウムの粉末を使用し、それぞ示す。試料の作成が十分ではなかったため Cu2Se とれをインク状として 2 層に塗布し、2 層で約 8μm 厚のIn2Se3 の層の様子がはっきりしていないが、両方を合わ

CIS 層を形成することができた。

せた膜厚は薄い部分で 7μm 程度とだいぶ薄くなってい研究を進めるにあたり、有意義な助言をしていただいる。その一方、膜の表面は平坦になっていないことがわた青山学院大学理工学部の中田時夫助教授に感謝申し

かる。

上げます。

54

［技術報告］コンプレスドウッド利用製品の実用化＊
浪崎

安治＊＊、有賀 康弘＊＊

木製車いすの実用化について検討をした。昨年度の試験結果をもとに，木製車いすを再度試作し，JIS に規定されている強度試験に供した。その結果，自在輪に使用したキャスタタイヤに問題が見られたものの，キャスタタイヤの材質を変えることで問題を解決できることが認められた。
その他については異常は認められなかった。これらの結果をふまえ，盛岡市内の建具組合が木製
車いすの製造販売をすることになった。
キ−ワ−ド：木製車いす、実用化

Commercialization of the Application Product ofCompressed Wood
NAMIZAKI Yasuji and ARUGA YasuhiroThis year, we examined the commercialization of the Wooden Wheelchair that we
experimentally produced last year. We did the experimental production of a newly Wooden
Wheelchair based on the test result in last year. As a result that we examined the test ofJapanese Industrial Standard ( JIS T 9201 ) to this again, the only problem was caster-tire.
This problem could be solved by changing the material of the caster-tire.

By the result of

these, the fittings cooperative inside Morioka-City have come to do the production sales of the
Wooden Wheelchair.
key words: wooden wheelchair, commercialization
１

緒

製品試作を行い，その結果をもとに県内企業への技術普言

岩手県工業技術センターは，ものづくり試作開発支援

及，技術支援を行った。

センター設置事業の中で中小企業ニーズ調査から「高度２な試作・研究開発用設備」としてコンプウッドシステム

試作（デンマーク製）1)を導入した。同システムは木材をコ

昨年度の結果をもとに実用化を前提とした木製車いす

ールドベンディング（常温での曲げ処理）できるようにの仕様を設定し，県内企業に製作を委託した。つぎの 2‑1処理をするシステムである。つまり，このシステムは曲に試作内容を記した。

げ木加工するための素材をつくるもので，従来のスチー

２−１

ム曲げ木加工法とは異なる全く新しい加工処理法である。

(1)

木製車いす試作品の製作

木製車いす（固定式）の仕様に従って木製車いすを

この素材は一般にコンプウッドと呼ばれ，コンプレスド

製作し，日本工業規格手動車いす（JIS T 9201:1998）

ウッドの略称で，縦圧縮された木材のことである。

の機能試験，強度・耐久性試験に供すること。試験昨年度（平成 13 年度）は，同システムの技術習得と併は，製作した車いすに該当するすべての項目につい行して，中小企業の技術支援に資するために，曲げ木技て行うこと。ダミー質量は 100kg とする。

術を取り入れた木製車いすの試作及び同車椅子の JIS に(2)規定される試験について検討を行った。その結果，室内

木部使用部位にコンプレスドウッドを活用したものを組み入れること。

での使用に限定すれば，木製の躯体は車いすとして充分

(3)

2)

な強度を持つことが認められた 。

試験の結果，すべての項目について適合の判断を得た場合には，試験に供した木製車いすと同様のもの

そこで，平成 14 年度はコンプレスドウッドを活用しを再度製作する。

た木製車いすの実用化を目標として，再度木製車いすの(4)＊福祉機器開発事業＊＊特産開発デザイン部

55

試験の結果，不適合の判断を得た場合には，不適岩手県工業技術センター研究報告
合箇所を改良した木製車いすを製作する。
(5)

第１０号（２００３）

２−２−３

サイズ

よって，製作を委託する製品は試験に供する木製車(1)

全幅 630mm×全長 950mm×全高 870mm 以内とする。

いす，及び同様の木製車いす，あるいは改良した木(2)

フットレストはグランドレベルから下端まで 20mm

製車いすの合計２台とする。
(6)

試験結果（成績証明書の正本）を得る。

(7)

委託期間は平成 14 年９月 30 日までとする。

２−２

構

(4)

造

以上の他については岩手県工業技術センターと協議のト，ティッピングレバー，グリップ（握り）及びブレ

上決定する。

ーキのグリップは木製とする。

なお，最終委託製作の木製車いすは第 29 回国際福祉機

使用木材の樹種はブナ材またはブナ材と同等以上

器展（会期：平成 14 年 9 月 10 日〜平成 14 年 9 月 12 日）の材質ものとする。
(3)座の幅は 400mm を基準とする。

２−２−４ その他

フレーム，ハンドリム，フットレスト，アームレス(2)

座の高さはグランドレベルからクッションの上端まで 450mm とする。

木製車いす（固定式）の仕様

２−２−１
(1)

以上 50mm 以下とする。
(3)に出品する。

フレームの接合は両胴付止ほぞ接ぎ以上の強度を要する接合方法とする。
(4)

フットレストは跳ね上げ式とする。

(5)

グリップはグリップカバーを付けない。

(6)

フレーム用木部等は人体に触れる部分，及び人体

３

木製車いす（試作）の試験

試作した木製車いす（図２）について JIS に規定されに触れる可能性のある部分については面取りを施すこと。
(7)

ハンドリム及びキャスタは，確実に取り付け，衝撃，及び振動等で容易にゆるまないこと。
(8)

駐車用のブレーキを有すること。

(9)

ブレーキは操作が容易で，左右両車輪を確実に制御できるものであること。
(10)

後方転倒防止をつけること。

(11)

ティッピングレバーを設けること。

(12)

キャンパ角（前額面における主輪の垂線に対する角度）は−５〜０度とする。プラスのキャンパ角は，
明らかに走行性能を落とすので注意すること。また，
マイナスでも大きすぎると全幅に影響するので注意すること。

(13)

トウ角（水平面における主輪の進行方向に対する角度）は０度とする。０度以外は，走行性能に悪影響があるため，注意すること。
(14)

キャスタ{自在輪}角(矢状面におけるキャスタ{自在輪}旋回時の垂線に対する角度)は０度とする。
(15)

木部の仕上げは，AURO，OSMO，LIVOS 社相当の自然塗料を用いクリヤ仕上げ塗装とする。
(16)

図１は，部品の構造及び形状を示すものではないので注意すること。

２−２−２

部

品

(1)

主輪は 22 インチ〜24 インチとする。

(2)

キャスタは５インチ〜６インチとする。キャスタはステム付きのものとする。

(3)

クッションはＦＣ−２クッション（（株）舟木義肢）相当とする。

(4)

ブレーキはタッグルブレーキ（（株）カワムラサイ
クル）相当とする。
図１

56

木製車いすの試作仕様

コンプレスドウッド利用製品の実用化ている試験を実施し，検討を行った。試験は，車いすの試験設備を備えている試験機関に委託した。試験項目は機能試験５項目，強度試験６項目，走行耐久性試験１項

図３

図２

試作車いす

表１

試験項目

左右独立型グリップ

図４

ループ型グリップ

静止力試験
・機能試験

静的安定性試験

昨年度試作品のグリップは左右独立型（図３）とし

直進走行性試験

たが，押し易さと握り易さを考慮しループ型のグリッ

駆動輪・主輪の振れ試験

プ（図４）を考案，試作して取り付けた。このグリッ

ハンドリムの振れ試験

プはソリッドの木材から成形加工したため，目切れ部
分から割れが発生し試験に耐えることができなかった。
最終試作には，昨年度に行った同試験に適合した左シート耐荷重試験

右独立のグリップを採用することにした。

アームレスト上方耐荷重試験
・強度試験

(2)

アームレスト下方耐荷重試験

走行耐久性試験
試験はダミー（質量 100kg）を載せた車いすを回転

グリップ部上部耐荷重試験
バックレスト斜め耐衝撃性試験

ドラム上に設置し，各々の車輪がドラム一回転中に一耐衝撃性試験

回段差（幅 36mm,高さ 12mm）を乗り越えるように位置決めして，20 万回回転させた後，目視，触感により確認する。

・走行耐久性試験

昨年度の試験で問題となったキャスタの取り付け目の合計 12 試験項目で表１に示したとおりである。

方法を図５のように改良して試験に供した。試験の結４果，キャスタ取り付け部に異常は認められなかったが，木製車いすの JIS 試験結果及び考察
試作品を試験した結果，12 項目中，10 項目の試験に適

ドラムの回転回数が約 40,000 回転時，約 67,000 回転

合し，不適合は 2 項目であった。不適合の試験項目は，時，約 110,000 回転時でそれぞれキャスタタイヤが破

グリップ部上方耐荷重試験，及び走行性耐久試験であっ損し，その都度予備のキャスタを付け替えて試験を続た。

行した。キャスタの耐久性は平均約 40,000 回転程度

試験後の木製車いすを観察し，不適合の理由は次のよであった。このキャスタタイヤの材質はウレタンゴム

うに考えられた。さらに，改良方法を検討して実用化にで硬く，このため段差を乗り越えるときの変形に追従向けた最終試作を行うことにした。

できず破損が起きたと考えられたので，約 110,000 回(1)

グリップ部上方耐荷重試験

転以降はより柔らかい発泡ウレタン樹脂製のキャス

試験方法は，ダミーを載せた車いすを試験中動かな

タタイヤに交換して試験を継続した（約 90,000 回転）。

いように固定し，グリップ中央部に上方へ荷重を加え発泡ウレタン樹脂製のキャスタには異常は見られずたのち目視，触感などによって確認をする。

問題なく試験を終了した。

57

岩手県工業技術センター研究報告

図５第１０号（２００３）

キャスタの取り付け試験終了後の車いすの状態は，昨年度の試験と同様な
木部接合部の胴付き切れの状態が見られた。これは試験開始から約 110,000 回転までの間でのキャスタの破損に

図７

第 29 回国際福祉機器展展示風景

起因する躯体のねじれが生じたためと考えられる。キャスタのメーカーによれば，キャスタに関する JIS ではキ• リースの要望

ャスタ単体の試験は規定されているが，キャスタを車い• 重量，寸法は一般的車いすと比較してどうか。

すに取り付けた状態での試験規定はないとのことであっ（重量はほぼ同等，寸法も同等である）

た。

• 室内で扱いやすそうだ。
• 足かけ部の収納方法が良く，じゃまなものが前部にな
５

最終試作

いことが使いやすくて良い。

前項４の結果を踏まえて再設計し，最終試作とした。

• 木製手動輪の接合部の仕上げ不良はケガを引き起こし

ハンドリム，ハンドル，アームレストにコンプレスドウやすいとの指摘。

ッドを応用し，キャスタタイヤには発泡ウレタン樹脂製• 耐久性はどうか。（JIS に規定される試験とその結果のものを採用した。人体の接触，支持部位などの構造にに基づいて設計製作しているので充分な耐久性があ

木材（ソリッド）を多用し，一般住宅の室内での使用にる。）• 足かけ部に立った場合，転倒のおそれがある。
• 価格をできるだけ下げてほしい。あるいはリースの設定があると良い。
６

結言

コンプレスドウッド処理木材を使用して曲げ木を取り入れた木製車いすの試作を行い，次の結果を得た。
日本工業規格手動車いすの試験の結果，キャスタ以外に問題はなかった。キャスタタイヤは柔軟性のある発泡
ウレタン樹脂製を採用することで問題解決できると判断した。最終試作した車いすは使用場所を室内に限定すれば，木製の躯体でも強度的に問題がないことが実証された。
図６

木製車いす（最終試作）

また，国際福祉機器展で得られた感想，意見等から，木製車いすの要望は充分にあると思われた。

際しても健常者用家具と違和感なく共存できる形状，外これらの結果をふまえ，県内建具業者の組合に対して観をめざした。最終試作の木製車いすを図６に示した。

技術支援を行い，室内専用木製手動車いすとして商品化

５−１

されることになっている。

木製車いす（最終試作）の評価

最終試作を第 29 回国際福祉機器展に出品し，自由に試乗できるように展示した。来場者から寄せられた感想・文

献

意見は次のとおりでおおむね好意的な回答が得られた。

1) http://www.compwood.dk/• 使用状況に応じられる交換式シートは良い。

2)浪崎安治，有賀康弘，高橋民雄：岩手工技セ研究報告，• 木の素材感が良く，このような車いすを探していた。

第 9 号，83 (2002)

58

［技術報告］ＣＡＤデータ交換時の問題解決 *長嶋

宏之 **、町田

俊一 **昨今、製造業において CAD/CAM システムの普及に伴い、データ交換時のトラブルが多く発生している。そこで、データ交換時に発生する問題を抽出し、それに対する解決策を検討した。光造形用データとして使用頻度が高い、「STL」、「IGES」形式のデータを事例とし、異なるシステム間でのデー
タ交換時の問題点を検証した。その結果下記の事項に配慮することで不具合を改善することができた。
１．CAD 間での許容精度やオブジェクト次数を適正値にする。
２．CAD システムの独自機能の多用を避け、複雑な要素や極小要素を作らない。
３．データ保存時にデータの品質を検証し、保存時の各種設定を適正に行う。
キーワード：データ交換、CAD

Solution of Troubles in CAD Data Exchange
NAGASHIMA Hiroyuki and MACHIDA Toshikazu
Recently, troubles of CAD data exchange increase with spread of CAD/CAM system in companies. In
this year, the problems which occurs at exchanging between different systems or various devices were inspected.
The CAD data made for rapid prototyping was examined as an example, and it was found that these problems
should be kept avoid by the consideration as follows.
1. Keeping reasonable tolerance and object degree.
2. Not to use a peculiar function of each CAD and complexity and small elements.
3. To inspect the data quality and to carry out appropriate setting in saving.
key words : CAD data exchange, rapid prototyping

１

緒

言

昨今、製造業においてCAD/CAMシステムの導入は必要不可欠になっている。しかし、下請けの多い県内企業では顧客とのデータ交換や加工機へのデータの受け渡しができない、データが破損するなどの問題で頭を悩ますことが多く、工業技術センター（以下センター）の技術相談においても同様の問題がかなり発生している。
そこで本指導事業では作業中に発生する問題を抽出し、それに対する解決策を検討した。さらにそれをノウハウとして収集し、一般に公開することで、県内企業のデータ

図１

受け渡し時の問題解決を図った。この事業は2カ年計画で行われ、今年度が最終年度である。

データ交換の流れと起こりうる問題

そこでセンターのCADシステムを使用して検証用データを作成し、他のCADや加工機へのデータ交換を試み、実際

２
２−１

方

法

の作業過程を通して問題の発生する状況を抽出し、それ事業の流れに対する解決法を検討する。

異なるCAD システム間でのCAD データの授受や、NC 加工

次に協力企業＊＊＊のシステムで作製されたデータにおい機等への送信時に発生する問題の多くは、作業の過程でて同様の検討を実施し、抽出された問題点を整理検討し、問題が発生し受け取ったデータが展開できないことであ

具体的な改善方法を企業に提案する。

る（図１）
。
＊

平成 14 年度特定地域産業集積活性化機関支援強化事業（指導事業）＊＊

特産開発デザイン部＊＊＊

本事業に関する協力企業は 7 社。数企業に要望により詳細は非公表。

59

岩手県工業技術センター研究報告２−２

第１０号（２００３）

昨年度（平成 13 年度）までの経過

パッチによって立体を表現しており、光造形に代表され検証用 CAD データをセンターのシステムによって作成

るラピッドプロトタイピング装置でほぼ標準データ形式

し、このデータをセンター内の異なる CAD システムとでとして使用されている。

データ交換を行い、不具合発生の有無を検証した。また、

また、「IGES 形式」は ANSI 規格が制定した 3 次元データ

異環境で作成したデータを、センターの加工機（光造形装交換の標準フォーマットで、CADデータ交換のデファクト

置）用データに変換し、データ交換の不具合を検証した。

スタンダードとしてよく使われている。しかしながら、寸

この際の、不具合は原因を調べ、解決策を検討し、データ法の表現方法不足や各ソフトウェア独自の方言を持ってを受け渡し可能な状態に修正して、改善方法の検討をいるなどの問題も多い。

行った（表１）。
表１
設定に関するトラブル

今回は、データ交換時の事例としてセンターの光造形装置へのデータ修正ソフトウェアに読み込みを行った。

抽出したトラブル（一部）トラブルの症例

トラブルの原因

サイズが異なる。

単位系が正しくない。

形状が見えない。

非表示の属性が与えられている。

モデルが読み込めない。

精度の値が小さすぎる。

反応が遅くなる。

精度の値が小さすぎる。

面に隙間ができる。

精度の値が大きすぎる。

その際問題が起こった事例を以下に示す。
１）許容精度（トレランス）値が異なる事例。

スケールの設定が正しくない。

送り手側システムでは正常に読み込まれるが、受け手

原点から遠い場所に物体がある。

形状を正しく表現しない。
ファイル変換時のトラブル うまくファイル変換されない。

側システムでは面の間に隙間が発生する場合である。原
因の一因は送り手側システムと受け手側システムとの許精度の値が大きすぎる。

容精度（トレランス）の差によるものと考えられる。送り変換対象を選択していない。
バージョンが古い。

手側よりも受け手側のトレランスが小さいと、面の境界変換データが不完全である。
ファイル変換ツールが読み込めない。

拡張子が違う。

を同一と見なせず、隙間が発生しやすい（図２）。IGES 形

読み込み側に機能制限がある。
ファイルが壊れている。

式のデータ交換でよく見られるトリミングの失敗も、ト

ASCII／バイナリモードが正しくない。
変換側で独自拡張機能を書き込む。
カーブや面のトラブル

レランスの違いによる境界曲線のずれが原因となる場合

カーブや面が無くなる／形状が変わる。 曲面の表現が異なる。

が多い。また、逆に送り手よりも受け手のトレランスが大制御点が多い。
次数が高い

きい場合は微小要素による問題が起こりやすい。この場

面にシワや折れがある。
精度が悪く近似や補正をされる。
トリミングのトラブル

トリムが解除される。

合、受け手のトレランスが微小要素より大きいとこの要

複数の境界線がある。
縮退している面がある。

素を認識できず、この要素が抜け落ちて隙間や穴になる。

境界線が交差している。
精度の値が大きすぎる。

このような微小要素はモデリングの際に発生し、データ

その結果、大きく以下の3点に配慮しなくてはならない

交換の問題の原因となる。

ことが分かった。
１）送り手側、受け手側の CAD ソフトウェアの特性、許容精度などの確認。
２）ファイル形式、単位系、保存要素の選択等、ファイル
保存の詳細設定の確認。
３）オペレーションシステム、ファイル転送の条件等、送り手側、受け手側、双方のシステムの確認。
２−３

平成 14 年度の計画

平成 14 年度は、検討した改善方法が他の CAD システムや加工機等のデータにも利用できるかを検証した。そこ
で技術相談、機器貸付等で協力企業から持ち込まれたCAD
データを使用し、問題発生の有無、その内容を抽出する。

図２

今回は、実際に企業から持ち込まれたデータを使用し、センターの光造形装置へのデータ交換を実例とした。これ

受け手の許容精度が小さい場合

２）モデリングにおける事例

らの情報から、CAD 間の相性、発生した問題の状況、解決

基本的なことではあるが、トレランスの問題以前にCAD

方法の整理を行い、パターンを抽出して、具体的な改善方

上で作成された面が実際に重なっていたり、離れていた

法を県内企業に公開した。

り、交差している場合が問題となる。モデリングにおいて複雑な形状を作成していると、意図せず、オブジェクトの３
３−１

結果及び考察位置がずれたり、同じ面を２枚重ねてしまったままそれ

改善方法の作業現場での検証に気づかないことがある。そのため、オブジェクトに隙間

光造形装置へのデータの受け渡しで一般的に使用されや交差が生じたり、トリミングしたにもかかわらず、面がるデータ形式は「STL 形式」と「IGES 形式」である。
「STL

残っていたり、面の連続性が保たれていなかったりする

形式」は米国3D System社が自社光造形装置のために開発（図３）。

したファイル形式で、頂点を共有する法線を持った三角60

ＣＡＤデータ交換に関する指導事業

図３

トリミングされなかった面

図５３）アセンブリを利用して作成された事例

STL の精度の違い

CADシステムにおいてトレランスの差異は非常に重要なアセンブリを利用して作成された形状は、作成したソ設定事項である。最悪の場合、トリミングできない。形状

フトウェア上では意図していた形状を維持するが、他のを維持できない、オブジェクトの位置、接続関係、面の連システムでは一部の情報が反映されず、形状を維持でき続性（位相情報）が正常に伝わらない等、致命的なエラーない場合がある。例えばアセンブリによって組み合わせにつながることがある。このようなエラーを防ぐためにたパーツの境界にトリミングを適応していたが、IGES、は、送り手側、受け手側、双方のシステムのトレランスを

STL、どちらのファイル形式でもパーツの境界で面の交差知っておく、または送り手の必要な精度、常識的に必要なを起こしてしまうことがあった。これは、他のファイル形

精度（0.01mm 等）に合わせるなど、モデリングを行う前式に変換した場合にトリミングの情報が伝わらなかったに双方のシステム（特に送り手）を設定する必要がある。

ことが原因と考えられる（図４）。

２）モデリング２−１）制御点、曲線、曲面の次数を適正な値にする。
点、曲線、曲面の定義に必要な次数が極端に異なる場
合、特に高次数のオブジェクトを低次数のシステムに受け入れると、受け手のシステムは曲線等をそのままでは定義できず、近似してしまう。その時オブジェクトは変形される場合があり、隙間やずれができる可能性がある。
よってモデリング時に極端に次数を高くすることはせず、なるべく 5 次以下に押さえると良いといわれている。
２−２）CAD システムの固有機能を使用しない。
システムによって平面の定義の仕方が違うことがある。
同じ立体でも基本となる曲線や平面の分割は異なる（例：
回転体の境界、
トリミング面が有限平面か無限平面か等）。

図４

アセンブリの問題の例

そのために、受け手のシステムでは理解できない定義法

４）STL の精度の事例の場合、面の接続や形状に異常が発生することがある。

STLは前述の通り、単純に三角パッチの集合データであ

従って、特にそのシステム固有の機能は極力使用を控え

り、データ構造が非常にシンプルで扱いやすい。しかしなた方がよい。

がら、面の曲率や連続性の保持や形状修正が困難などCAD

２−３）無理なモデリングはしない。

で要求される事項については得意でない。そのために、自己交差（オブジェクトがねじれなどにより自分自身

STLを書き出す際に適切な設定を行わないと、形状表面にと交わってしまうこと）や縮退部（オブジェクト上の異なパッチが目立ったりする場合がある（図５）。

る点が一カ所に集中してしまった部分）を持つオブジェ

３−２

クト、折れを持つ面、また、多くの要素から生成された一改善方法の検討

今回、センターの光造形装置を例に取り、外部CADシス

つの面など無理なモデリングは問題の原因となる。できテムとのデータ交換では以下のような点に注意すれば良るだけシンプルなオブジェクトを作成することが、後のいことが分かった。

データ交換での問題を減少させる。

１）許容精度（トレランス）の確認

２−４）できるだけ極小要素を作らない。

１−１）送り手、受け手のCAD システムのトレランスを極

極小要素はモデリング時にユーザーの意図しないとこ

端に相違させない。

ろで生成されることが多いが、データ交換時には問題を

61

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

引き起こしやすい。特にトレランスの小さいシステムか

テムの方言によってデータ交換に問題を生じる場合があら、大きいシステムにデータを移した場合、あるはずの要る。ソフトウェアによっては主だったCADシステムに対応

素が、トレランス以下の微小要素であったため抜け落ちするオプション設定が存在する物もあるので利用する。

る場合がある。線分や面の制御点を必要以上に多くした

STL 形式などではデータの質（パッチの大きさ、トレラン

り、接する曲線、曲面でのトリミングや切断などは微小要スなど）に関する設定が必要となるので、目的にあった適素を発生しやすいので避けたほうがよい。

切な値を設定する。

３）データ保存の確認

また、単純な問題を増やさないためにもデータのトレ３−１）データに不具合がある場合は変換をしない。

ランスや次数、単位系、縮尺等も確認する必要がある。

データ保存時にはオブジェクトデータをチェックする。

４

結

言

ソフトウェアによってはデータの品質検証ツールが装備

今年度はセンターのシステムを使用し、外部システム

されている物もあるので利用する。特に、微小要素、オブで作成されたデータを読み込むことで、一般的なデータ

ジェクトの自己交差、面の隙間、交差、折れ等が含まれて交換における問題点を抽出し、まとめることができた。単いないこと確認することが必要である。

純な問題から、モデリング、システムの設定など様々な要

スティッチ（面の縫合）を行い、モデルをシェル化する因から発生する問題を見直していくことで、高価な変換ことで、面の接続性が保たれ問題が解決する場合もある。

ツールを使用せずとも、交換時の不具合の発生を防ぐこまた一度 IGES 形式等の中間ファイル形式で保存して、とに有効なことが分かった。

もう一度送り手システムで読み込み、改めて保存するこ

今後も、新たなトラブルの発見やファイル形式の規格とで問題が解決することがある。

の変更に伴って、継続的に問題の解決法を検討すること

３−２）アセンブリモデルは、パーツデータとしてまとめとし、情報として随時公開するつもりである。

る。
モデリング時には必要不可欠なアセンブリ機能である

本事業を実施するにあたり、多大なる協力いただいたが、時としてはデータ交換に支障をおよぼす。受け手がア

各協力企業の皆様に深謝いたします。

センブリ機能に対応していない場合やIGES形式などの中
文
献1) 鈴木浩司 , 荻野目智明 : 基礎から学ぶ−データ交間ファイル形式でファイル交換を行う場合は注意が必要である。

換かけこみ寺 , 日経デジタルエンジニアリング
2000.5 〜 2001.3 連載 , 日経 BP 社

３−３）各種設定の確認
受け手が受け取り可能なデータ形式なのかを確認する。

2) Alias|wavefront：DATA TRANSFER FOR CAD AND
SOLID IMAGING IN ALIAS 9.0, (1998)

データ形式の種類から、各形式のバージョン等も確認する。特に IGES 形式などは同じ形式でもバージョンやシス

62

［技術報告］複合オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の耐摩耗性
勝負澤

善行 、池
＊

浩之 、高川＊貫仁 、茨島＊明＊＊

土木・産業機械の性能向上のため、高い耐摩耗性と強靱な機械的性質の鋳鉄材が必要とされている。これに対応して、鋳ぐるみにより超硬合金を複合化させたオーステンパ球状黒鉛鋳鉄を製作し、その耐摩耗性について検討を行った。その結果、次のことが明らかになった。
(1) 超硬合金粉及び焼結体を球状黒鉛鋳鉄により鋳ぐるみ複合化することは容易であり、さらに超硬合金の割れを伴わずにオーステンパ熱処理が可能である。
(2) 超硬合金の複合化により、オーステンパ球状黒鉛鋳鉄及び球状黒鉛鋳鉄の耐摩耗性能を大きく向上できる。
(3) 超硬合金と球状黒鉛鋳鉄の鋳ぐるみ界面には、黒鉛層が晶出する。
キーワード:複合オーステンパ球状黒鉛鋳鉄、超硬合金、耐摩耗性

Wear Properties of Composite Austemperd Ductile Cast Iron
with Partial Reinforcement
SHOUBUZAWA Yoshiyuki, IKE Hiroyuki, TAKAGAWA Takahito
and BARAJIMA Akira
The wear properties of composite austempered ductile cast iron with WC(wc) particles
are examined by using pin-on-disk method in this study. It is summarized as follows:(1) Composite austempered ductile cast iron can be made easily. Ductile cast iron combinedwith wc particles by cast-in insertions, and this composite ductile cast iron can beheat-treated without crack of wc particles.
(2) Wear properties of composite austempered ductile cast iron are superior wear-resistance.
(3) Flake graphite are seen in the interface of ductile cast iron and wc particles.
key words : composite austempered ductile cast iron, WC, wear１

緒

言

現在、ADI鋳物は機械的性質の制御が容易であること

ねずみ鋳鉄や球状黒鉛鋳鉄は、形状に対する自由度

及びリサイクル性が優れていることなどにより、特殊鋼が高く、従来より種々の産業機械用部材として広く用や鍛造鋼に代わり今後の用途拡大が期待されている。

いられている。しかし、引張強さは 100 〜800MPa、実用化されている製品例は、歯車、カムシャフト、土硬さは 8 〜20HRC の範囲であり、より高い強度や耐摩

木機械部品等の耐摩耗部材であるが、機器の高性能化に耗を必要する部材として用いるためには機械的性質が従い、更に高い耐摩耗性や強靱性が求められている。

低い。これに対して、球状黒鉛鋳鉄にオーステンパ熱

著者らは、オーステンパ熱処理に冷却能が高く無公害

１)な金属錫浴２ ) を用いた熱処理方法を工夫して ADI の性された。その機械的性質は引張強さ 900 〜 1500MPa、能向上を試みてきた。例えば、図１に示すように ADI

伸び 1 〜 10%、硬さ 30 〜 48HRC と強靱で硬い。

熱処理工程を従来の処理 B から処理 A に代えることに処理を施したオーステンパ球状黒鉛鋳鉄(ADI)が開発＊

金属材料部(現在

＊＊

企画情報部

材料技術部)

63

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）より最高硬さを 45 〜 48HRC から 53 〜 58HRC に向上させ、ベルカッター、鉋盤用刃物及びルータビット等の木工用刃物に用いる検討3)を行い実用化に成功した。

表１
元素名

球状黒鉛鋳鉄の化学組成(mass%)
C

Si

Mn

含有量 3.96 2.57 0.26
1173K

処理Ａ

1173K
3.6ksec

0.3ksec573K

２−２

1.8ksec

573K

S

Mg

0.072 0.016 0.033

処理Ｂ

温度、K

3.6ksec

P

溶製した球状黒鉛鋳鉄を40φ×16mmに加工後、各種

空冷

水冷

各試験片と熱処理

処理を施し摩耗試験片を作成した。各試験片の内容を時間、ksec

図１

時間、ksec

表２に示すが、基本的に図１‑Bのオーステンパ熱処理

熱処理方法の変更

により基地をベイナイト化した試験片、そして超硬合金を鋳ぐるみ複合化した試験片、更に両処理を併用し本年度は、高い耐摩耗性が必要な土木関連機械部品へた試験片の３種である。また、A-4 と A-6 では、オーの応用化を図るため、超硬合金を鋳ぐるみ複合化した

ステンパ熱処理時に超硬合金の劣化が懸念されたので、

ADI の耐摩耗性向上について検討した。

アルミナ系塗型材 (鋳型表面の耐火度を増すために塗るもの)を熱処理前に試片に塗布して被覆した。

２
２−１

実験方法
試験片の溶製と鋳ぐるみ

表２ 各試験片と内容

銑鉄と電解鉄及び Fe-Si(75%)等を配合し、 7kg/回を

試料名

内

容

3KHz-50KW の 高 周 波 誘 導 炉 を 用 い て 最 高 溶 解 温 度

A −0

無処理材

1723K で 溶 解 し た 。 そ し て サ ン ド イ ッ チ 法 に よ り

A −1

図１−A 処理

1700K で Fe-Si-Mg(6.6%)合金を添加して球状化処理を

A −2

図１−B 処理行い球状黒鉛鋳鉄試験片（ FCD500 相当）を溶製した。

A −3

超硬合金粉を鋳ぐるみ、表面硬化

試験片は図２に示す様に、寸法が 50 φ× 24mm、押A −4A-3を図１−B 処 理

し湯は 45 φ× 60mm であり、人工ムライト砂の CO2

A−５

超硬合金焼結体を鋳ぐるみ硬化

A−６

A‑5 を 図１−B 処理

鋳型を用いて２個／型を鋳造した。
超 硬 合 金 ( W C ‑ 1 5 % C o : 6 . 1 % C ) を 鋳 ぐ る む 場 合 は、
60mesh 粉-10g 及び焼結体(30φ×3-30g)をそれぞれ試験

２−３

片鋳型底面部にセット(図２)し、球状黒鉛鋳鉄溶湯を注

摩耗試験

各試験片の耐摩耗特性は、ピンオンディスク摩耗試

湯して鋳ぐるんだ。溶製した球状黒鉛鋳鉄の化学組成は

験装置(神鋼造機㈱製SWT‑405‑03)を用いて行い、摩耗表１に示すとおりであるが、黒鉛球状化率を90%以上と深さを測定して評価した。すなわち、相手材を5.55 φ

するため残留Mg量は0.03%以上とした。

の玉軸受け鋼球(硬さ62HRC−３ 個)とし、デスク位置に各摩耗試験片を設置後、20kgの負荷で回転数800rpmとして60minの一定時間摩耗試験を行った。

３

押し湯
45φ×60

３−１

結果及び考察硬さ

各試験片の硬さを表３に示すが、 A‑ 0 材は一般的な試験片 50φ×24

フェライト系球状黒鉛鋳鉄の硬さで軟らかく、オース
テンパ熱処理途中水冷処理した A-1 は ADI(A-2)より若干高い値となっている。これは下部ベイナイト組織にマ

超 硬合 金

ルテンサイトが混在 4) するためである。しかし、超硬合(1)試験片形状(2) 試験片寸法

金粉を鋳ぐるんだ A-3 ではベースの A-0 より低い値となった。これは、超硬 合金粉が粗の状態で表面に鋳ぐ

図２

試験片形状と寸法64

複合オーステンパ球状黒鉛鋳鉄の耐摩耗性
るまれ、ベースも軟らかいためと思われる。同様の理であることが分かる。

由で A-4 も基地が ADI の A-2に比べ低い値となっていまた、超硬合金焼結体を複合化した試験片では、鋳放るものと思われる。しかし、超硬合金焼結体を鋳ぐる

しでもベースを ADI とした場合でも摩耗深さは非常にんだA‑5とA‑6では、超硬合金自体と同様な硬さとなり、小さく、複合化の効果が大きく母材の基地組織の影響は複合化効果が顕著である。

少ない。これは、超硬合金粉に比べ焼結体は厚さがある
ため、複合化母材の影響が少なくそれ自体の硬さが発揮

各試験片の硬さされるためと考えられる。

試験片

硬さ HRC

３−３

A-0

9.3

耐摩耗向上に効果があった超硬合金粉複合化の界面

A-1

50.4

付近の顕微鏡組織を図４に示す。球状黒鉛鋳鉄と複合

A-2

44.7

化された超硬合金粉層(図4‑1)は厚さが400〜800μmあり、

A-3

7.3

各粉粒には鋳ぐるみ時の熱影響のため30〜80μm程の拡

A-4

38.4

散相が形成されている。この相の機械的性質は若干低

A-5

68.3

いと思われる。 また、図4‑2に示すように超硬合金粉粒

A-6

68.1

の近接では、黒鉛の球状化が崩れ片状黒鉛となっており、

表３

超硬合金粉複合化の顕微鏡組織

強度は低下するが熱伝導性が向上し耐摩耗性には良好に作用するものと思われる。更に、 ADI として基地をベ
1.2

３min

イナイトとした試験片では、超硬合金粉粒近傍でのベイナイト組織が荒くなっている様に観察される。これは、摩耗深さ(mm)1.0

融合化時、超硬合金が分解して母材の球状黒鉛鋳鉄側に試験 時間 (60m in)

0.4

ＷとＣが拡散するため、Ｗ6Ｃの生成5) やベイナイト析出に影響を及ぼしているものと思われる。これらの状況は更に詳しく調べる必要がある。

0.2

4‑1

0.0
A-0

A-1

A-2

A-3

A-4

A-5

複合化した超硬合金粉

A-6

試料名

図３

３−２

ピンオンディスク摩耗試験の結果

摩耗試験結果ピンオンディスク摩耗試験の結果を図３に示す。A‑0
は硬さが低いため、この摩耗試験では3minの短時間内に急激に摩耗してしまい他の試験片と比較ができるレベルではない。オーステンパ熱処理したA‑1とA‑2での摩耗は4‑2

ADIとした基地組織

同じレベルであるが、硬さが高い方が少し摩耗は少ない。
超硬合金粉を鋳ぐるんだA‑3では、各種処理した試験片に比べて摩耗深さが大きいが、硬さが同レベルのA‑0

基地

超硬合金粉粒に比較して耐摩耗性は大きく向上した。しかし、耐摩耗性が低いのは、表面に超硬合金粉を複合化しただけでは耐摩耗性の効果が小さいことを示している。これに対して、超硬合金粉の複合化と共にベースの球状黒鉛鋳鉄をADIとして硬さを向上させたA‑4では、非常に摩耗が少なくなる。この結果、超硬合金粉を鋳ぐるむことにより耐摩耗性を向上する場合は、ベースも硬化することが有効

図４65

超硬合金粉複合化の顕微鏡組織

岩手県工業技術センター研究報告

３−４

超硬合金焼結体複合化の顕微鏡組織

第１０号（２００３）

はマイナスに作用するものと思われる。黒鉛層は、超硬本検討で最も摩耗深さが小さい、超硬合金焼結体を合金中のWとCが鋳ぐるみ時に鋳鉄側に拡散し、その拡散複合化した試験片の顕微鏡組織を図５に示す。図5‑1のしたＣが界面で黒鉛化したものと思われる。そしてオー

鋳放し材で確認されるように、超硬合金焼結体界面にはステンパ熱処理後では、更に分解と拡散が進み黒鉛が晶矢印で示すような拡散相が70〜90μm形成され、融合化出成長したものと思われる。対策としては、球状黒鉛鋳は良好に行われて複合化している。耐摩耗性は、鋳ぐる

鉄のCE値(C+Si/3)を低下して炭素を吸収する事などが考み接合面とは逆側の超硬合金の硬さの維持によって十分えられる。

発揮される。

４

また、界面には球状黒鉛鋳鉄側に薄い黒結言

超硬合金を鋳ぐるみ複合化した ADI の耐摩耗性向上

鉛層が超硬合金粉の場合より明確に形成されているのがについて検討し、次の結果を得た。

観察される。この黒鉛層は、図5‑2の様にオーステンパ
熱処理で更に成長して明確な層となっており、強度的に(1) 超硬合金粉及び焼結体は、球状黒鉛鋳鉄により鋳5 -1

ぐるみ複合化が容易である。

複合化した超硬合金界面(2) 超硬合金粉を複合化した球状黒鉛鋳鉄鋳放し材は、拡散相

球状黒鉛鋳鉄の耐摩耗性を向上する。
(3) 超硬合金焼結体を鋳ぐるんだ球状黒鉛鋳鉄は、超硬合金の割れを伴わずにオーステンパ熱処理が可能である。
(4) 超硬合金粉を複合化したオーステンパ球状黒鉛鋳鉄
は、基地の効果と共に耐摩耗性能を大きく向上する。

球状黒鉛鋳鉄(5) 超硬合金焼結体を複合化した材料は、鋳放しでも耐摩耗性が飛躍的に向上する。
(6) 超硬合金と球状黒鉛鋳鉄の鋳ぐるみ界面には、黒鉛層が晶出する。

5-2 オーステンパ処理後の超硬合金界面(7) 超硬合金粉を鋳ぐるんだ球状黒鉛鋳鉄状及び ADI
は耐摩耗性が向上し、土木関係器機の耐摩耗部材と

超硬合金
界

面

して用途が期待できることが分かった。

文

献1) 第３回ADI国際会議報告 他
2) 勝負澤ほか：鋳造工学 Vol.71（1999）7-484

球状黒鉛鋳鉄3) 茨島

ほか：岩手工技セ研究報告 Vol.8(2001)25

4) 勝負澤ほか：岩手工技セ研究報告 Vol.7(2000)45
図５

超硬合金焼結体を複合化した顕微鏡組織

5) 麻生

66

ほか：鋳造工学 Vol.73（2001）3-155

［技術報告］鋳鉄製厨房用品へのカラー琺瑯施工技術
米倉

勇雄

＊

鋳鉄製厨房用品に対する、欠陥の無いカラー琺瑯施工方法について検討した。その結果、ピンホール欠陥防止のためには、鋳物基材に対する脱ガス熱処理が非常に有効であることが判った。
また、軽微な欠陥が発生した製品については、時間と温度を調整した再焼成によって、その部分の補修が可能であることが明らかになった。
キーワード ： 鋳鉄製厨房用品、カラー琺瑯、熱処理

The Technique of Colored Enamel Coating for Kitchenware
Made of Gray Cast Iron
YONEKURA Isao
We investigated about the perfect technique of colored enamel coating for kitchenware
made of gray cast iron. Consequently, we recognized that the heat treatment to pull out ofgas on the basic castings was very effective to prevent from occurring pinhole. And we foundthat it was able to repair the products small defects by reheating with regulated the time
and the temperature.
key words : kitchenware made of gray cast iron, colored enamel coating, heat treatment
１

緒取ることとなった。本県の鋳鉄厨房用品工房でも、鍋や言

琺瑯（ほうろう）は、鉄、銅、アルミニウム、金、銀

急須鉄瓶などの内面に琺瑯を施工した製品が製造されてなどに、釉（ゆう）または釉薬と呼ばれる無機ガラス質

いるが、それは下釉（したゆう）と呼ばれ、140年前の１）である。塗料よりも耐桑名鍋と同様に錆び止めだけを目的としたものであり、蝕・耐熱性に優れ、光沢のある鮮やかな色彩は、紫外線

現在日本国内でも輸入販売されているヨーロッパの琺瑯

や塩水などの劣悪環境にも強いため、厨房用品、化学工製品とは、その鮮やかな色彩などの点で大差がある。本

業用品、醸造用タンク、浴槽、燃焼機器、看板、道路標

研究は、先に行われた県内企業へのニーズ調査において、識板など、幅広い分野で活用されている。琺瑯の起源は複数企業から自社製品のバリエーションを増やす目的で極めて古く、紀元前のエジプトやメソポタミアの遺跡か要望のあったカラー琺瑯施工技術について、小規模工房らも発掘されているが、鉄基地琺瑯の歴史は比較的新しでの施工可能性などを含めて検討したものである。

の被膜を焼き付ける表面処理法

く、19世紀初頭にドイツ、スウェーデン、イギリスなど
２

ヨーロッパ諸国を中心に始まったとされていて、これら
２−１の国々は、今日でも琺瑯に関する技術先進国になってい実験方法
釉の選定と調整る。鉄基地琺瑯の技術は、約半世紀遅れて日本に伝えら釉は、下釉・上釉ともに関東琺瑯釉薬（株）製の鋳鉄れており、1866年に桑名で内面に琺瑯を施工した鋳鉄製用湿式釉を使用した。この釉は、工場出荷時に、そのまの鍋が生産されている。しかし、その後、日本国内におま鋳鉄素材に施釉可能な粘度に調整されていたものと思ける鉄基地琺瑯の研究は、需要の多い軟鋼板製品が中心われるが、輸送途中で水分が分離蒸発したために粘性がとなり、特に鋳鉄厨房用品に対する彩色を兼ねたカラー

上昇し、スプレー吹き付けが不可能だったことから、試琺瑯の技術は、ヨーロッパ諸国と比較して大きな後れをし吹きをしながら水を加え、下釉・上釉ともに比重が約＊

金属材料部（現在

電子機械技術部）

67

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

1.8 になるように調整した。

近に集中して、透明感のあるガラス質被膜とは異なる黒

２−２点の発生が見られる。この黒点は、同一条件で施釉した鋳鉄基材（琺瑯施工試験片）

欠陥の発生程度や位置などを評価するための鋳鉄基材

SS400 の軟鋼板には見られないことから、鋳鉄板であるには、100 × 145 ×厚さ 5mm の板状試験片と、現在焼がゆえに発生するガス成分が釉中の何らかの成分と反応

き付け塗装で市販されているグラタン鍋を使用した。板して生成するものと考えられ、黒変した部分の性状は、状試験片は、欠陥発生に及ぼす鋳鉄材質の影響を検討す

今のところ明らかではないが、陶器の焼成時に炉内の雰るため、表１に示す２種類の材質に溶製した。グラタン

囲気によって釉薬の色が多様に変化する現象に近いもの

鍋の材質は、小規模鋳鉄工芸品工房での再現試作を考慮であると思われる。この黒点は、市販されている琺瑯引

して、表１の工芸品の材質で統一した。

きの鍋や急須などにも同様に観察されるが、これを起点として錆びが発生したというような問題は、今のところ

表１

報告されておらず、錆止めを目的とした下釉琺瑯の性能

板状試験片の化学組成（mass％）

成 分 名

T.C

Si

Mn

P

S

が極端に損なわれるものではないと考えられる。

工芸品用溶湯

3.78

2.42

0.38

0.038

0.042

３−２

FC 200 相当

3.52

2.19

0.61

0.038

0.031

上釉焼成試験

次に、下釉を施工した試験片に重ねる形で、純白のカ
ラー上釉を焼き付けた。図３および図４は、図１および

２−３

図２に示したものと同一条件で下釉を施工した工芸品お施釉および焼成方法

基材に対する釉の塗布は、ノズル径 2.0mm の重力式

よび FC200 相当の試験片に、それぞれ上釉を焼き付け

スプレーガンを使用し、下釉・上釉ともに湿態での被膜た状況である。図３および図４から明らかであるように、

厚さ 300 μ m を目標に、約 0.24MPa の空気圧で吹き付

下釉施工段階で黒点が観察された部分を中心に、その範けした。釉の塗布後、大和科学工業（株）製の定温乾燥器を用い、105 ± 5 ℃で 1 時間乾燥し、直ちに星和理工（株）製の高温マッフル炉に投入して、下釉を 725 ℃で15 分、上釉を 700 ℃で 15 分間焼成した。
３３−１

実験結果および考察
板状試験片による下釉焼成試験

図１に、鋳放しのままでショットブラスト処理した工芸品組成の板状試験片に下釉を施工した状況を、図２に

図３

上釉を焼き付けた工芸品組成試験片

図４

上釉を焼き付けたFC200組成試験片

は、同じく FC200 組成の試験片の施工状況を示す。

図１

下釉を焼き付けた工芸品組成試験片
囲が拡大した形で上釉被膜が泡立ち、特に膨れが大きい部分では、被膜が破れて下釉が露出するピンホール状の欠陥になっている。この欠陥は、形状から判断して明らかにガス欠陥であり、その発生位置が工芸品組成とFC200 組成の試験片に共通して下釉に黒点があった場所であることから、黒変した下釉と深い関わりを持つものと推測される。すなわち、黒変した下釉そのものがガス発生源になっている可能性と、下釉の黒変が実は炭化に図２近い現象であって、その部分の被膜に通気性が発生し、下釉を焼き付けたFC200組成試験片

鋳鉄基地から発生するガスが下釉を貫通して上釉に影響
図１および図２から判るように、工芸品組成の試験片を及ぼすことの二つの原因が考えられる。いずれにしてでは中央部に、FC200 相当の試験片では特に板の端部付も、欠陥の発生する位置が不特定ではなく、工芸品組成68

鋳鉄製厨房用品へのカラー琺瑯施工技術の試験片では板の中央に、FC200 組成の試験片では板の験片表面に、50 〜 100 μ m の厚さを有するパーライト

端部に集中していることから、試験片材質に偏りがあっ層が形成される部分があり、ここには黒鉛が無いため琺

て、特定部分のガス発生量が多くなり、欠陥がその場所

瑯施工には最適ではないかと考えられたが、上釉を施工に集中したことは明らかである。図５は、工芸品組成のすると膨れの発生が多く、必ずしも良好な組織ではない試験片の中央部で下釉に黒点が多く、上釉にも多数のピことが判った。図８は、焼成後の層組織を示したもので、ンホール欠陥が発生した部分の組織を示したものであり、パーライトだった層が下釉および上釉焼き付けのための大きく成長した片状黒鉛が鋳肌表面に開口している。

二度に渡る熱影響で分解し、焼鈍黒鉛と思われる塊状の黒鉛が析出していて、この黒鉛が釉層を膨れさせる原因になっているものと考えられる。図７の組織は、これと同様の熱履歴を受けているにもかかわらず、塊状黒鉛の析出が無く、この事からも琺瑯処理に適した鋳鉄基材の組織は、フェライト地で小さ目のＡ型黒鉛が均一に分散したものであることが確認された。

図５

工芸品組成中央部組織（

100 μ m)

（組織写真の倍率は、図５〜図８まで全て同じ）
また図６は、同様に欠陥の多い FC200 組成の試験片の板端部の組織を示したもので、細かい共晶状黒鉛や遊離セメンタイトおよびパーライトが混在した異常な組織
図８になっている。従って、欠陥の発生しやすい組織は一種

３−３

琺瑯処理の熱影響を受けた表面層組織

脱ガス熱処理の効果

これまでの実験で、琺瑯処理に適した鋳鉄基材の組織が明らかになったが、実際問題として厨房用品の表面全てを図７のような均一組織に製造することは不可能である。そこで、異常組織部分から発生するガスなどを、琺
瑯処理時に受ける熱影響よりも過酷な条件で熱処理することによって、釉の塗布前にあらかじめ抜いてしまう手
図６法を試みた。表２は、工芸品と FC200 組成の試験片をFC200組成試験片の端部組織

700 〜 850 ℃に１時間過熱し、サンドブラストで酸化被類ではなく、徐冷されて黒鉛が肥大した部分と、逆に急膜を除去した後に下釉・上釉を焼き付けた場合に発生し冷されて黒鉛の成長が妨げられた両極端の部分であるもた欠陥数を示したもので、800 ℃以上の処理において極のと考えられ、このことから琺瑯処理に適した組織は、めて顕著な欠陥抑止効果が見られる。表２で∞の記号は、

この両者の中間的な組織であるものと推測される。図７
表２

は、工芸品組成の試験片で欠陥が発生していない部分の脱ガス熱処理による欠陥抑止効果
欠陥（膨れ、ピンホール）の発生数（個）組織を示したもので、フェライトの多い基地に小さ目の熱処理温度 ℃

700

750

800

850

工芸品相当組成

∞

147

4

2

FC200 相当組成

298

228

9

4

広い面積を持つ欠陥があるため計数不可能であることを示す。脱ガス熱処理の温度は、本来であればセメンタイ
トの分解温度といわれる 900 ℃程度が望ましいと思われるが、薄肉の工芸品の場合は変形の恐れが生じるため
図７

欠陥が無い部分の組織

850 ℃を上限とした。この処理によっても欠陥を完全に抑えることは難しいが、図９に示すように 800 ℃ ,１時

Ａ型黒鉛が均一に分散した緻密な組織になっていること

間の脱ガス熱処理によって、ほとんど欠陥の無い上釉焼から推測が裏付けられた。また、特に FC200 組成の試

き付け試験片が得られた。

69

岩手県工業技術センター研究報告

図９第１０号（２００３）

脱ガス熱処理後の上釉被膜
図12

３−４

欠陥の無いカラー琺瑯グラタン鍋

実製品（グラタン鍋）の焼成試験

実際の製品にカラー琺瑯を施工するに当たっては、充３−５残された問題点

分な脱ガス熱処理も重要であるが、釉を均一な厚さに塗今回の実験では、ステンレスボルトの先を針状に加工

布することなど、現場的な技術が肝要である。今回採用し、その上に試験片を乗せる方式の焼成台を使用したが、したスプレー塗布の場合には、ガンと製品の距離や吹きその針痕を消去することができなかった。したがって製

付け時間を一定にしても、製品の凹部分には釉が厚く塗品化のためにはこの問題を解決する必要がある。簡便な布され、凸部分は薄くなる。これをそのまま焼成すると、方法としては、耐熱塗料などでカバーする方法も考えら

図 10 および図 11 に示すように、下釉の厚い部分はガラ

れるが、根本的にはこの焼成台痕の消去方法や、前述しス光沢の無い生焼けの状態になり、薄い部分は被膜が焼たエッジ形状を避けることなどを含めて、琺瑯処理に適

き切れた炭化状態になって、同じ場所の上釉にも欠陥が合した厨房用品のデザイン開発が必要と考えられる。
４

結言

鋳鉄厨房用品に対するカラー琺瑯施工技術に関して、
次のような知見が得られた。
１）カラー琺瑯に適した鋳鉄基材は、フェライトの多い基地で小さ目のＡ型黒鉛が均一に分散した組織であり、肥大した徐冷黒鉛組織や急冷組織およびパーライト表
図10

実製品の焼成状態（下釉）面層を有する組織は好ましくない。
２）琺瑯施工前の脱ガス熱処理は、基材組織と無関係に
ピンホール欠陥を減少させる効果が顕著である。
３）下釉塗布時の厚さムラは、生焼けや焼き切れの原因になり、それが上釉の欠陥発生にもつながる。
４）下釉の施工が万全であれば、上釉に厚さムラがあったことで生じた軽微な欠陥は、温度と時間を調整した
再焼成によって補修が可能である。

図11

実製品の焼成状態（上釉）５）欠陥のないカラー琺瑯を施工するためには、炉内の温度を均一かつ正確にコントロール可能な焼成炉が必多発する。この釉厚さムラの解消方法としては、一度薄要であり、さらに製品同士が接触しない状態で焼成す

めに施釉して乾燥した後に、凸部分のみを狙って二度吹る必要がある。このため、内面のみを下釉処理し、外きをする方法があるが、根本的には製品のエッジ形状を側は塗料着色して出荷する製品と比較すると、製造コ極力避けることであると考えられる。また、下釉の施工

ストが２倍以上になるものと考えられる。

が万全であっても、上釉が薄かったために軽微な欠陥が

６）全面カラー琺瑯の鋳鉄厨房用品を商品化するために生じた場合には、再度上釉を薄く塗布し、一度目の焼成は、焼成台痕の処理法と、均一肉厚や丸縁など、琺瑯

温度よりも 15 ℃程度低温にするか、または時間を半分処理を前提としたデザイン開発が必要である。

程度に短縮した再焼成によって、欠陥の補修が可能であ

最後に、本研究を進めるに当たってご協力いただいた

る。しかし、この方法はやむを得ない場合に適用すべき

関東琺瑯釉薬（株）、（株）岩鋳鋳造所ならびに水沢鋳で、基本的に欠陥の無い製品を得るためには、鋳鉄基材物工業協同組合に深謝します。

の丁寧な脱ガス熱処理と表面処理、均一な厚さの施釉、発熱体からの距離の差などによる温度ムラが無い焼成条文

件が必要であり、それが達成されることによって初めて

献

1) （社）日本セラミックス協会編「セラミック工学ハ

図 12 に示したような欠陥の無い琺瑯製品が得られる。

ンドブック」,1297( 1989)70

［技術報告］コシキ溶解技術の高度化
勝負澤善行 、高川＊貫仁 、池浩之 、茨島

＊

＊

明

＊＊

コシキ炉溶解における操業の安定化を目的に、溶解の基礎的調査を行い、さらにイオウ含有量の抑制、高温溶解技術について検討を行った。その結果、コークスの一部を木炭に代替することにより、イオウの増加を抑制することができた。また、空気と一緒に酸素ガスを吹き込むことにより、高い温度の鋳鉄溶湯を得ることができた。
キーワード：コシキ炉、鋳鉄、イオウ、温度The Improvement on the Melting Technology of Small Cupola
SHOUBUZAWA Yoshiyuki, TAKAGAWA Takahito, IKE Hiroyuki
and BARAJIMA Akira
In order to stabilize the quality of molten cast iron by small cupola, we carriedout the basic investigation of the melting operation. In addition, we examined technology
which controlled the content of sulfur in molten cast iron, and which increased
the temperature of molten cast iron. Consequently, by using charcoal as a substitutefor a part of coke, we were able to suppress that the sulfur increased. And by
blowing the oxygen gas with the air, we were able to increase the temperature of
the molten cast iron.
key words： small cupola, cast iron, sulfur, temperature１

緒制については、イオウ発生源がコークスであることが知言

鉄瓶などの南部鉄器を製造している工房では、コシキられており１）、今回はコークス投入量の一部を木炭に換(甑)炉と言われる、キュポラを縮小したような形状の小えてその影響を検討した。また高温溶解技術については、型炉で鋳鉄を溶解している。使用されているコシキ炉の酸素ガスを吹き込むことによりその効果を検討した。

サイズは様々であるが、いずれも溶解能力は低く、それ故に、手づくりで鉄瓶用焼型を造型し鋳造している小２

ロット生産の工房に適している。

２−１

実験方法
コシキ炉の構造

コシキ炉は、積み重ね式の炉であり、上ゴシキ・中ゴ

実験に用いたコシキ炉の概略図を図１に示す。本炉のシキ・湯溜部の３つに分けることができるので、炉の補特徴は、①羽口が３本ある、②風箱がある、③上ゴシキ

修がしやすく、扱いやすいのが特徴である。

に湯返口がある等である。①②は、炉に送り込まれる風

しかし、溶解作業は、経験に頼るところが多く目勘定の方向性を和らげ、燃料や材料の溶解が不均一にならなで行われているため、溶湯温度が変化しやすかったり、

いように考慮されたものであり、③はテル(取鍋)の残り

溶湯成分がバラつくなど、操業の安定化が難しい。当然、湯を戻しやすいというだけでなく、湯温を高める効果も業界においても数値の蓄積や操業の技術改善等が大切で持つ。炉の性能を示す各値は次のとおりである。

あるとの認識はあるのだが、コシキ炉溶解方法の文献や＜有効高さ比＞情報はほとんどなく、技術的解析が求められている。

有効高さ比とは、羽口面から原材料が常に充填されてそこで、本実験では、操業の安定化を目的に、コシキ

いる上面までの高さ(有効高さ)と、羽口面の炉内径との炉溶解における基礎的な調査を行い、さらに湯流れや材比率のことである。有効高さの上方は地金を予熱するの料を脆くするイオウの抑制や高温溶解技術など、業界がで、高くした方が熱的に有利となる。しかし高すぎると、抱えている諸問題についても検討を行った。イオウの抑燃料(コークスや木炭など)に大きな圧力がかかるため燃＊金属材料部（現在 材料技術部）

＊＊

企画情報部

71

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

φ130

上ゴシキ

290

湯返し口

送風管
風箱

φ205

中ゴシキ

520

羽口

φ22
100
170

湯溜部

出湯口

図１

図２

操業の様子

コシキ炉の概略図

料が破損し、炉内の通風抵抗が大きくなり正常な溶解が溶解における温度の経時変化は、Ｒ熱電対を炉床の炉行われない。一般的なキュポラでは4〜6程度であるが壁内面より10mmの所に挿入し記録した。また20〜30

１）、小型炉の場合は大抵、少し大きめである。

分おきに、テルで受けた溶湯温度を測定し、その後、分

本炉は、710／205 ≒3.5

析用金型に注湯した。得られた分析試料について、発光であり、値は小さめである。木炭を燃料とした炉は、木炭の圧縮強度が弱いため

分光分析装置により分析を行った。

に小さな値となっているものが多い。この炉も、木炭を２−２−２燃料として南部鉄瓶を製造していた当時の寸法比率に

木炭添加実験

２−２−１の実験方法をベースとして、燃料にコークなっていると思われる。

スと木炭を用い、溶湯中元素におよぼす木炭使用の影響＜羽口比＞を調べた。1回の燃料投入量は、コークス1kgおよび木

羽口の効率は、羽口面の炉の断面積と羽口の総断面積

炭0.5kgである。木炭の投入は、出湯開始から80分経過の比率(羽口比)で示される。羽口比が大きいことは、羽後に開始した。

口面積が小さいことを意味し、速度が大きい風が炉内に

２−２−３

酸素ガス吹き込み実験

入り、局部的･偏析的な燃焼が起こる。これに対して羽口２−２−１の実験方法をベースにして、空気と一緒に比が小さい場合は、送られる風の速度が小さく、燃焼が酸素ガスを吹き込み、溶湯温度及び溶湯元素に及ぼす影

炉の中心まで達しない。大型キュポラでは10〜15、小響を調べた。酸素ガスは、ブロアー側面の空気吸込み口型キュポラでは5〜9が一般的な値である 。

から3•/min注入した。

２）

この炉は、102.5 π／(11 π×３)≒2922である。これ

燃料にはコークスと木炭を使用し、材料投入開始からは相当高い値であるが、その理由は、この炉が設計され木炭の投入を行った。1回の燃料投入量は、上記実験同た当時は、燃料の主体が木炭であったことと、送風に鞴

様、コークス1kg＋木炭0.5kgとした。

(ふいご)を使用する南部鉄瓶製造技術の名残であると考
えられる。

３

送風機には、1.5kWのモーター式ブロアーを使用した。
２−２

３−１

溶解方法

２−２−１

実験結果および考察
コシキ炉溶解の基礎調査結果

３−１−１

コシキ炉溶解の基礎調査

溶解温度の変化

溶解温度の経時変化を図３に示す。図は、溶解材料を

原料は、銑鉄(JIS-1種B銑)および機械鋳物故銑を用い投入し始めてからの時間を示している。

た。機械鋳物故銑は不純物が比較的少なく、B銑はシリ

15分後、炉床の温度が上がっていき、炉床に溶湯がコンを1.8〜2.2％を含有している。

溜まりはじめたことが分かる。18〜20分で、湯温は操業の様子を図２に示す。操業は、まず湯返口を塞ぎ1350℃付近で安定し、出湯可能となった。この時間は、出湯口を開けたままの状態で空吹きを行った。10分後、正常操業している一般のキュポラも同様である。炉床の出湯口を栓止棒で塞ぎ、溶解材料と燃料であるコークス

温度は、湯溜まりの溶湯に直接熱電対を挿入しているのを投入した。約5分おきに、コークスと材料を添加し、ではなく、炉壁の10mm内側の温度であり、実際の溶湯

途中、造滓材である石灰石も添加した。

温度は1450℃程度と思われる。

72

コシキ溶解技術の高度化

0.28

2000
ｺｰｸｽ 1杯

0.24

ｺｰｸｽ 1杯

ｺｰｸｽ 1杯1600

イオウ含有量，質量％

1800

温度，℃

1400
1200
1000

ｺｰｸｽ 2杯
石灰石 半杯

800

ｺｰｸｽ 3杯

600

ｺｰｸｽ 半杯
石灰石 半杯

400

0

10

20

30

60

80

0.16
0.12
0.08
0.04

測温場所：炉床壁内 内面より10mmの所

200
0

石灰石 半杯

木炭添加開始0.20

0.00

100 120 140

0

40

時間，分

図３

図５

溶解温度の経時変化

120

160

200

木炭を添加したときのイオウの経時変化と共に減少し、90分以降では0.1％程度となった。イオ

1500

5.0

ウは、石灰との反応によりある程度減少したものと考え

4.5

炭素

1400

3.5
3.0

温度

2.5

1300

2.0

シリコン

1.5
0.16

1200

0.12

イオウ

0.08
0.04
20

40

60

80

100

120

140

(テルで受けた湯の)温度，℃

4.0

含有量，質量％80

出湯経過時間，分られる。
溶湯の化学成分から判断すると、50分以降の溶湯が良好である。テルの予熱を充分に行えば、注湯に適した
良好な溶湯となることが予測される。
その他の元素については、次のとおりである。リン=
0.072％、マンガン=0.53％、クロム=0.042％、銅=0.03
3％、ニッケル=0.039％、チタン=0.034％、バナジウム

1100=0.013％。リンとマンガンはやや高めであるが、問題

時間，分

図４

になる量ではない。また、クロム、チタン、バナジウム

炭素･シリコン･イオウの経時変化

等の白銑化元素も0.05％以下で問題のない量であった。
３−２

木炭添加実験の結果

溶湯中のイオウを抑制するために、コークスの一部を60分以降は、熱電対の装入場所を変え、前より厚い木炭に換えて溶解実験を行った。その結果を図５に示す。

炉床壁内で測温したため、正確な測温はできていないと横軸は、出湯からの経過時間を示す。前の実験では、初思われるが、溶解の継続により、温度の降下が大きくなっ湯(はなゆ：最初に出湯した溶湯のこと)の分析を行わなた。これは、ベットコークスが燃焼し降下したためと考かったが、今回は最初から分析試料を採取した。
イオウは、出湯開始直後では0.16〜0.23とかなり高

えられ、ここから更に継続して安定な溶解を行うには、ベットコークスを補給すべきであることが分かる。

かったが、その後数回出湯することにより、0.12％近傍

３−１−２に安定した。木炭投入開始後、イオウは徐々に下がって鋳鉄溶湯の化学組成の変化

図４に、鋳鉄の主要元素である炭素・シリコン・イオ

いき、0.08％まで減少した。これより、木炭による代替

ウの経時変化を示す。また、図中に、テルで受けた溶湯は、溶湯中イオウ含有量の抑制に効果があることが分温度も示す。溶湯温度は、テルの予熱によりバラツキがかった。初湯のイオウ含有量が高いのは、コークスの燃生じているが、実験による溶湯温度の変化を見るための焼により溶解材料がイオウガス雰囲気中にさらされ、さ大まかな目安として記録した。

らに湯溜部でベットコークスのイオウ分を吸収するためと考えられる。

図中の３元素とも、時間の経過と共に大きく変化している。炭素は、溶解温度の上昇に伴って増加することが早期にイオウの量を減少させるには、石灰石の投入量知られており１）、本実験でも、3.5％から3.9％へ増加しを多くすることにより可能と思われるが、炉壁が酸性耐ており、時間の経過にしたがって炉況が良くなっている

火物であるため、炉壁の損耗が大きくなる。この辺の兼ことが分かる。

ね合いは、これからの溶解で見極めていく必要がある。
また、イオウの含有量を高めないために、初湯を再度炉

また珪素は、溶解当初、酸化傾向が強かったためか値は低いが、時間の経過にしたがって上昇した。これは炭に返さないで、捨てる方がよいと思われた。

素の挙動と類似している。

３−３

酸素ガス吹き込み実験の結果

これに対して、鋳鉄の材質を劣化させるイオウは、溶酸素ガス吹き込みによる溶解温度および溶湯中元素の解開始時には0.12％以上と高い値であるが、時間の経過の経時変化を図６に示す。図は、溶解材料を投入し始め

73

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

投入などを改善すれば、更に良好な溶解が可能と思われ酸素ガス吹き込み改善などを検討すれば、このような小型のコシキで、さ4.5

含有量，質量％

1400

3.5

温度

3.0
2.5

1300

2.0
1.5

シリコン

1200

イオウ
40

60

80

100

120

(テルで受けた湯の)温度，℃

炭素

4.0

0.16
0.12
0.08
0.04

る。また、風圧・風量と温度上昇、耐火物の選択と築炉

1500

5.0

らに良好な溶湯が得られるものと考えられる。

本実験を遂行するにあたり、多大なる御協力をいただ
いた、南部鉄器販売(株)の皆様、ならびに南部鉄器協同組合 岩清水康二氏に深く感謝いたします。

1100

最後に、平成12年度から平成14年度に行われたペル

時間，分ーと当センター及び県内企業との技術交流により、本報
図６

酸素ガス吹き込みによる溶解温度と元素の挙動

告で使用したコシキ炉と同様の炉が、ペルーにも造られたので図７に紹介いたします。

てからの時間を示している。また、図中の溶湯温度は、テルで受けた溶湯温度である。
酸素ガス吹き込み前は、1330℃付近で安定していたが、酸素吹き込み開始後、溶湯温度は急激に上昇し、1360℃、最高1370℃まで上がった。これは、酸素ガスの吹き込みにより、C＋O２＝CO２の発熱反応が活発に行われたためと考えられる。また、溶湯中の炭素含有量が増加していることから、燃料の投入量及びサイズには問題なく、良好な溶解ができたことが分かる。
イオウ含有量は、溶解当初はベットコークスの影響もあり変わらず高い値であったが、徐々に減少していき
0.07％まで下がった。
４

結言１）通常の操業において、溶解材料投入開始から18〜20分後に湯溜部の湯温は安定した。
２）通常の操業において、テルに受けた湯の温度は、約1300℃であった。
３）原材料に機械鋳物故銑と銑鉄(B銑)を用いて、炭素含有量3.8％、シリコン含有量1.8％前後の南部鉄瓶にとって理想の化学組成を得ることができた。
４）初湯のイオウ含有量は、0.16〜0.23％とかなり高く、その後数回出湯することにより0.12％まで減少した。
５）燃料として、コークス投入量の1/3を木炭に換える
図７

ことにより、
イオウ含有量の増加を抑えることができた。

ペルー国で造られたコシキ炉６）酸素ガスを吹き込むことにより、湯温を1330℃から最高1370℃まで上昇させることができた。
文献1）例えば、石野亨著：キュポラ、(社)新日本鋳鍛造協以上より、不良や歩留まり、単価を考慮すれば、今後会(1985)は機械鋳物の故銑や専用に配合された銑鉄を購入し用い

2）例えば、鋳造技術シリーズ３ 鋳鉄の生産技術(改訂た方が、品質の安定化に効果的と考えられた。

版)、(財)素形材センター(1998)

今後、初湯の処理やベットコークスの補給、石灰石の74

［外部発表論文要旨］
International Conference on Image Science, Systems, and Technology (Vol.Ⅱ, pp.594-600, Las Vegas, 2002)

A simple three-dimensional measurement of human shapeusing mesh net
Tatsuo Hasegawa*, Akio Doi** and Koichi Matsuda**
This paper presents a 3D representation algorithm using mesh net that is suitable for measurement of a human shape: ‘foot’. Projective approximation for stereo matching is a simple method to obtain 3D measurements, butstereo matching problem is recognized as the most difficult step in computer vision. The correspondence problem incomputer vision is the calculation of matching of points or other kinds of primitives in two images. The method of
calculating these matches over an entire stereo image pair usually depends on the application for which accuracy ofdepth information will be used. We implemented an application that measures foot size with mesh net, and thendeveloped a stereo matching algorithm using thinning and constrained depth first search. The foot is covered withmesh cloth such as that used for tights, and is recorded by several consumer digital still cameras. Meshintersections are used here for the matching points of stereo images. We adopted thinning process to mesh image
for searching intersections. When corresponding intersections of mesh are determined, depth can be computed byperspective projection matrices. We also describe a 3D measuring system that produces effective structured data foravailable analysis of the human foot shape.

メッシュ・ネットを用いた人体用簡易３次元計測
長谷川辰雄*，土井章男**，松田浩一**
本論文は，足計測のために，メッシュ・ネットを利用した３次元形状再構成のアルゴリズムについて述べている．ステレオマッチングのための投影近似法は，簡単に３次元計測を行うことができる．しかし，ステレオマッチング問題は，コンピュータビジョンにおいて，最も困難であると認識されている．
コンピュータビジョンにおける対応点問題，２つの画像の同一点，または，基本図形の一致を決定することである．これらのマッチングの計算方法は，実際に求められるアプリケーションの３次元計測精度
によって異なる．我々は，メッシュ・ネットを使った足の３次元計測を行うアプリケーションを開発した．これは，細線化，制限付き深さ探査を使っている．計測は，タイツのようなメッシュを足に履かせ，数台のデジタルカメラで撮影する．メッシュ交差点は，ステレオ画像のマッチング対応点として使われる．対応点の決定には，細線化画像処理を適用した．対応点が決定されると，透視投影行列によって，３次元座標が求まる．また，この座標は，足の形状を分析する場合の構造化データとして有効に使われる．
＊

電子機械部（現在

電子機械技術部）＊＊

岩手県立大学ソフトウェア情報学部

75

［外部発表論文要旨］
画像電子学会Vol.31, No. 6, pp.1165‑1174(2002)

Efficient 3D foot measurement system using mesh net
Tatsuo Hasegawa*, Akio Doi** and Koichi Matsuda**

This paper presents a 3D foot measurement system for tailor-maid shoes, which using meshnet that is suitable for measurement of a human shape: ‘foot’. The foot is covered with mesh net,
and is recorded as images by eight digital still cameras. The coordinates of mesh intersections are
extracted by the developed filtering process, and are used here for the matching points ofstereophonic measurement. The typical three-dimensional measurement system consists of the laser
device and the high-speed image-processing device. These devices are expensive, and general users
can't get the whole of three-dimensional shape easily. We adopted mesh net so that the user could
get the whole of three-dimensional shape easily. The user can decide the necessary number ofcamera and the position easily by referring to the indicated stereophonic area in advance. The
measurement point (mesh intersections) can be constructed as the structured data because it is alattice structure. The structured data is useful for analysis of human foot shape.

メッシュ・ネットによる効果的な３次元足計測システムの開発
長谷川辰雄*，土井章男**，松田浩一**

本論文は，オーダメイド靴作成のために，メッシュ・ネットを活用した，足全体の計測に効果的な３次元計測システムについて述べる．この計測は，メッシュ・ネットを被せた足を，８台のデジタルカメ
ラで撮影して行われる．メッシュ交差点の座標は，開発した画像処理フィルタによって抽出され，ステ
レオ計測の対応点として使われる．従来の３次元計測システムは，高額なレーザ装置と高速画像処理装置で構成され，一般ユーザにとって，足全体の形状を手軽に求めることが困難である．そこで我々は，足全体の３次元の形状を，手軽に求められるようにメッシュを利用した．ユーザは，事前に明示されたステレオ計測領域を参照することで，必要なカメラ台数及び，その位置を決定することができる．また，計測点（メッシュ交差点）は，格子構造のため，構造化データとして構成することができる．この構造化データは，足形状の分析に有益なデータである．

＊

電子機械部（現在

電子機械技術部）＊＊

岩手県立大学ソフトウェア情報学部

76

［研究報告］ラジカル消去活性の測定法とヤマブドウ抗酸化性に関する研究
小浜

恵子＊、岸 敦＊、米倉 裕一＊＊、大澤 純也＊、
澤井 秀幸＊＊＊、長澤 孝志＊＊＊

簡便、高感度かつ多試料を測定可能なラジカル消去活性測定法を確立するため、DPPH ラジカル消去活性、リノール酸メチルペルオキシド生成抑制、oxygen radical absorbance capacity (ORAC)を利用して検討し、ヤマブドウを試料として実際に測定を行った。ラジカル消去活性は試料のポリフェノール含量とほぼ比例し、いずれの方法でも試料間の差を検出することが可能であった。ORAC は検出感度が非常に高く、1000 倍に希釈した試料での検出が可能であった。また、試験管内でのタンパク質の非酵素的糖化抑制を測定したところ、ヤマブドウジュース搾汁残滓の効果が非常に大きかった。
キーワード：ラジカル消去活性、ヤマブドウ、糖化変性

Estimation of Radical Scavenging Activities Using Various Methods
and Antioxidant Activity of Wild Grapes (Vitis coigenetiae)
KOHAMA Keiko, KISHI Atsushi, OHSAWA Junya,
SAWAI Hideyuki and NAGASAWA Takashi
To develop simple and sensitive methods for measuring radical scavenging activities, evaluation
was done using three different analyses: DPPH radical scavenging activities, AAPH-induced lipidoxidation and oxygen radical absorbance capacity (ORAC). Each of the methods were useful for
screening, in particular, ORAC was suitable to test for small amounts because of the high sensitivity.
Using these methods, juice and wine made from wild grapes (vitis coigenetiae) were measured, and theactivities were correlated to polyphenol contents. Skin-seed mixture, after squeeze, showed the highest
activity in these methods. In addition, skin-seed mixture strongly prevented production glycated protein
as well as G-rutin in vitro.
key words : radical scavenging activity, wild grape, glycation
１ 緒

法 1)、電子スピン共鳴（ESR）により活性酸素種を測定する方言

生体内で発生する様々な酸化ストレスは生活習慣病発症

法 1)、ラジカルにより進行する不飽和脂肪酸の酸化を、生じに大きく関わっており、酸化ストレスに関与する活性酸素種

る脂質ヒドロペルオキシド量で測定する方法 2)などが用いら等を生体内で防御可能な食品への期待は大きい。たとえば、れている。ESR は直接ラジカルをみるものであるが、他のほお茶のカテキンや赤ワインのポリフェノールなどラジカル消

とんどはラジカル消去活性を間接的に測定しており、通常は去能を有する食品素材が酸化ストレスを低減するものとして２つ以上の原理に基づく方法で測定し総合評価することが多注目されている。

い。

食品素材中のラジカル消去作用は様々な方法によって測本報告では、岩手県内の農林水産物中から高いラジカル消定されている。有色の安定ラジカル DPPH の退色を測定する方去活性を有するものを検索して有効利用するため、多種試料＊
応用生物部（現在＊＊ 醸造技術部＊＊＊岩手大学農学部

食品技術部）

77岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）を簡便に評価可能な３種類の測定法構築を試みた。試料とし

流速 1ml/min、検出波長、234nm。生成量は試料無添加時のリてはヤマブドウを用い、必要量や感度の検討を行った。また、

ノール酸メチルヒドロペルオキシドピークエリア値を 100 と深刻な糖尿病合併症を引き起こす、タンパク質の非酵素的糖して生成率で表示した。メタノールに溶解したα―トコフェ

化反応の抑制についても比較検討を行ったので報告する。

ロールを対照として用いた。
Oxygen radical absorbance capacity (ORAC)を指標としたラジカル消去活性は Cao らの方法 5)に準じて測定した。0.2nM

２ 実験方法のβ‑phycoerythrin(75mM リン酸緩衝液 pH7.0)を 170μl、96

２−１ 分析試料
試料として、岩手県林業技術センターで選抜された７系統

穴プレートに分注し、試料を 100 倍、1000 倍に希釈して 10のヤマブドウ（涼実紫 1,2,4,5 号、川井 1、衣川、山形 2）をμl 添加した。対照として、2, 0.2, 0.02mM の Trolox を添加

除梗後、圧搾、加熱抽出したジュース、破砕後に種皮とともした。37℃にて 10 分間静置後、0.2M AAPH を 20μl 加え、2に通常通りかもし仕込みを行ったワイン及び圧搾残滓を用い

時間後に蛍光イメージアナライザー（FMBIOII、宝酒造製）にた。圧搾残滓は適量の水を添加して抽出した後、凍結乾燥しよりラジカルによる蛍光退色の防止作用（Ex:532nm,検出フィて得た粉末を 0.2mg/ml となるように水に溶解して用いた。参ルター605nm）を測定した。

考として市販のヤマブドウジュースも試料とした。

２−４ 糖化タンパク質生成抑制能の測定
糖化タンパク質生成抑制能は次のように測定した。

２−２ 総フェノール及びアントシアニン含量の測定
総フェノール量は Folin‑Denis 法により測定し、没食子酸

BSA‑Fructose 溶液（20mg/mlBSA、
500mM fructose、
0.2g/l NaN3、相当量として算出した。アントシアニンモノマー含量は、200mM P‑K buffer(pH7.4)）を試験管に 3.96ml 分注後、試料

3)

Wrolstad らの方法 により測定した。ジュース、ワイン試料

を 40μl 加え 37℃で 5 日間インキュベートした。対照としてを75倍に希釈してpH1.0及びｐＨ4.5における520nmと700nm

は水溶性のＧ−ルチン（東洋製糖）を用いた。Control にはの吸光度から cyanidin‑ 3‑glucoside 相当量として算出した。

200mM P‑K buffer を加えた。インキュベート終了後、氷冷し

２−３ ラジカル消去活性の測定

た20%TCA を4ml 加えて混和、遠心分離によって沈殿を回収し、ラジカル消去活性は原理の異なる以下の方法で測定した。

さらに 10%TCA で２回洗浄した後、200mM P‑K buffer７ml に有色ラジカルである DPPH の消去活性は木村らの方法 4)に準じ

完全に溶解させた。生成した糖化タンパク質は蛍光強度によて測定した。試料を 5,10,25,50 倍に希釈して 96 穴プレートって測定し（Ex 350nm, Em 425nm）、Control を０としたときに 10μl ずつ分注したものに 50% (V/V)エタノールに溶解しの生成阻害率で表示した。

た 200μM DPPH (1,1‑ diph‑ enyl‑2‑picrylhydrazol, ナカライテスク）を 185μl 加えて５分間振とうした。マイクロプレ

３ 結果および考察

ートリーダーにより 550nm の吸光度を測定しラジカル消去に

３−１ 試料中の総フェノール含量と DPPH ラジカル消去活

よる退色活性を没食子酸相当量として表示した。試料は３点性分析した平均値とした。

図１にヤマブドウ試料の総ポリフェノール量およびアント

脂質酸化の抑制活性についてはモデルとしてリノール酸メ

シアニンモノマーの占める量を示した。ヤマブドウのアントチルを用いた。試料 160μl に,リノール酸メチル 132μl 及びシアニンは malvidin‑3,5‑diglucoside が主であると報告さ50mM リン酸緩衝液（pH7.4, tween20 を 1.2%含む）8 ml を加れているが、本報告では cyanidin ‑3‑glucoside のモル吸光

えた。Vortex により２分間混合後、超音波によりミセル化し係数を便宜上用いた。図２には DPPH ラジカル消去能を示した。

た。
2 ml をガラスバイアルにとり、ラジカル開始剤として 0.2M

総ポリフェノール量と DPPH ラジカル消去活性は、ほぼ比例し

AAPH (2,2’‑ azobis(2‑amino‑proppane) dihydrochloride)ていた。ただし川井１、山形２は総ポリフェノールが比較的100μl を加えて 37℃、３時間振とうした。反応液をメタノー高いものの、ラジカル消去活性は他と比較してやや低めであルで 20 倍に希釈し、HPLC によってリノール酸メチルヒドロった。DPPH ラジカル消去活性は、アントシアニン量よりもポペルオキシドを以下の条件で定量した。カラム、Waters

リフェノール量と相関すると報告されており、これらはアン

Symmetry C18 5μ 3.9×150mm、
溶媒、
水：メタノール（20:80）、トシアニンモノマーの占める割合が高いことが原因と思われ

78

ラジカル消去活性の測定法とヤマブドウ抗酸化性に関する研究

圧搾抽出物
圧搾抽出物

圧搾残滓

山形（ワイ
山形（ワインン））

山形(ワイ ン ）涼実紫２（ワイ
涼実紫２（ワインン））

涼実紫2（ワイ ン ）川井1（ワイ
川井1（ワインン) )川井1（ワイ ン )

市販品
市販品

市販

山形2
山形2

山形2

衣川
衣川

衣川

川井１
川井１

川井１

涼実紫5
涼実紫5

涼実紫5

涼実紫４
涼実紫４
涼実紫２
涼実紫２

涼実紫４

涼実紫１
涼実紫１

涼実紫２

00

1000
1000

2000
2000

3000
3000
mg/l
mg/l

アントシアニンアントシアニン

4000
4000

5000
5000

6000
6000

涼実紫１

0

200

400

600

800

1000

galic acid(μg/ml)

ポリフェノール
ポリフェノール

図１ ﾎﾟﾘﾌｪﾉｰﾙ・ｱﾝﾄｼｱﾆﾝ含量

図２ DPPH ラジカル消去活性（没食子酸相当）に涼実紫 5 号と 2、4 号とのラジカル消去活性の差も検出可能る。しかし、これらは色調が濃くジュース向きとして期待さであった。蛍光イメージアナライザーの感度を 1/2（感度２れており、他と比べて劣るものではない。市販品のヤマブド

５％）に落とした時の 100 倍に希釈した試料と Trolox の比較

ウジュースでは長期間貯蔵されるため、アントシアニンモノ

結果は、ヤマブドウジュースが 0.02mM Trolox と同等以上の

マーはほとんど検出されなかった。圧搾残滓抽出液は多量の消去活性を持つことを示しており、圧搾残滓抽出液はそれ以ポリフェノールを含んでいた。

上の活性を有していた。多検体を処理可能で、感度が非常に

３−２ 各測定法によるラジカル消去活性の比較高いことから、スクリーニングや活性物質の分画に有効と思

圧搾残滓抽出液、および涼実紫 2、4、5 号のヤマブドウジ

われる。蛍光プレートリーダーを用いれば、定量測定も可能

ュースを用いてリノール酸メチルヒドロペルオキシド生成抑である。

制によるラジカル消去活性を測定した結果をα―トコフェロ

以上のことから、これら２種の方法は、DPPH ラジカル消去

ールの濃度 25, 62.5, 125μg/ml とした場合とともに表１に活性と同様に有効な測定方法であり、併用することでより正示した。圧搾残滓、ヤマブドウジュース系統間とのラジカル

確なラジカル消去活性を評価可能であると考えられる。

消去活性の差はこの手法でも測定可能であった。
また、同サンプルの ORAC を指標としたラジカル消去活性を

１）試料の配置（各３）

解析した結果を図３に示す。ラジカル消去活性を有するもの

Control
2
10 倍涼実紫２
3
10 倍涼実紫２として Trolox を対照とし、試料の代わりに水を添加し0.02mM Trolox
2
10 倍涼実紫４
3
10 倍涼実紫４0.2mM Trolox
2
10 倍涼実紫５
3
10 倍涼実紫５

Control とした。1,000 倍に希釈した試料でラジカル消去活性が検出可能であり、残滓とヤマブドウジュースとの差、さら

２）検出感度５０％

表１ ヒドロペルオキシド生成による測定
ﾋﾄﾞﾛﾍﾟﾙｵｷｼﾄﾞ生成率(%)
Control
αﾄｺﾌｪﾛｰﾙ 125μg/ml
αﾄｺﾌｪﾛｰﾙ62.5μg/ml
αﾄｺﾌｪﾛｰﾙ25μg/ml
圧搾残滓
涼実紫5
涼実紫4
涼実紫2

100.0
46.1
52.5
58.2
43.6
44.5
48.0
47.0

３）検出感度２５％

図３ ORAC による測定

792mM Trolox
2
10 倍圧搾残滓3
10 倍圧搾残滓岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

３−３糖化タンパク質生成抑制活性
ルチン 5ｍＭ３−１で測定に用いた試料を用いて糖化タンパク質生成抑

ルチン 10ｍＭ

制活性を測定した結果を、Ｇ−ルチンを用いた場合とともに圧搾残滓
山形（ﾜｲﾝ）

図４に示した。ジュースの抑制活性の差は DPPH ラジカル消去

涼実紫２（ﾜｲﾝ）
川井1（ワイ ン )活性と同様の傾向を示した。ワインの総ポリフェノールはジ

市販
山形2ュースよりも低いが（図１）、糖化抑制はむしろ高い値を示し衣川
川井１た。また、圧搾残滓抽出液の活性が飛び抜けて高いことから、

涼実紫5

種子中フェノール化合物の抑制活性が高いものと推察してい

涼実紫４
涼実紫２

る。対照として用いた抗酸化性を有するＧ−ルチンは糖尿病

涼実紫１Controlの病態として体内に蓄積する糖化タンパク質（後期反応生成020

物：advanced glycation end products）の生成を in vivo

40

60

80

100

抑制率（％）

で抑制すると報告されている。そのメカニズムの１つはラジ
図４ 糖化タンパク質生成抑制

カルの消去と考えられている。10mMＧ−ルチンよりも高い抑6)制活性を圧搾残滓抽出物は有しており、澤井ら によれば本報告で用いた圧搾残滓抽出物を糖尿病ラットに摂取させた場

ドウ圧搾残滓中の高活性成分の分析と利用について検討を進合、肝臓と腎臓における糖化タンパク質の生成を抑制する興める予定である。
本研究は県林業技術センター特用林産部との共同研究にお味深い結果を得ている。今後、さらに検討をすすめる予定で

いて、供与いただいたヤマブドウを用いて実施したものであある。

り、関係各位に深く御礼申しあげます。
４ 結

言
文

岩手県内の農林水産物の有効利用のため、多試料を同列に献

1)篠原和毅、鈴木建夫、上野川修一編：食品機能研究

比較評価可能な３種類のラジカル消去活性測定法の構築を試

法、光琳、（2001）

みた。DPPH ラジカル消去活性、リノール酸メチルペルオキシ2)五十嵐脩、島崎弘幸編：過酸化脂質・フリーラジカ

ド生成抑制、oxygen radical absorbance capacity (ORAC)

ル実験法、学会出版センター（1995）

を利用して検討し、ヤマブドウを試料として実際に測定を行った。ラジカル消去活性は試料のポリフェノール含量とほぼ

3)Wrolstad, R. E. : Current Protocols in Food Analytical

比例し、いずれの方法でも試料間の差を検出することが可能

Chemistry, John Wiley & Sons (2001)
4)木村俊之、山岸賢治、鈴木雅博、新本洋士：日食工誌 49, 257であった。ORAC は検出感度が非常に高く、1000 倍に希釈した試料での検出が可能であった。また、試験管内でのタンパク(2002)
5)Cao, G., Verdon, C. P., Wu, A. H. B., Wang,H.:Clin. Chem.,

質の非酵素的糖化抑制を測定したところ、ヤマブドウの圧搾41, 1738(1995)

残滓抽出物は顕著に抑制していた。今後、構築した評価方法

6)澤井秀幸ら：日本栄養・食糧学会大会講演要旨集(2003)

を用いて食品素材のスクリーニングを行うとともに、ヤマブ

80

[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＊
米倉

裕一＊＊、泉憲裕＊＊＊、山口佑子＊＊＊＊、櫻井廣＊＊

県産ヤマブドウの選抜系統７系統について果汁分析とジュースを製造し官能評価を行った。
また、ヤマブドウワインの酸味を和らげる醸造法として、マセラシオンカルボニック(MC)処理とマロラクチック発酵(MLF)法の検討を行った。その結果酸の量に減少が見られ、醸造法による酸味改善の可能性が示唆された。
キーワード：ヤマブドウ、ワイン醸造

Must Analysis and Brewing Test of the Clones
of YAMABUDO (Vitis coignetiae Pulliat)
Collected in Iwate Prefecture
YONEKURA Yuichi, IZUMI Kenyu ,YAMAGUCHI Yuko
and SAKURAI Hiroshi
Each must of seven strains, which were selected of clones of YAMABUDO (Vitis
coignetiae Pulliat) collected in Iwate prefecture, were analyzed components, and juice
made from these strains and these were tasted sensory. It was considered thatmacelation carbonic(MC) and malolactic fermentation(MLF) were brewing method for
decreasing the sour in wine. The result is that the sour in wine is decreased by thesemethods, and it is suggested to be able to improve the sour by them.
key words: Y A M A B U D O (Vitis coignetiae Pulliat),
１ 緒

wine brewing.

言

ヤマブドウは岩手県内では葛巻町、安代町、久慈市、

品種登録など今後頒布する系統の特定に寄与した（表１）。

大野村などで栽培されおり、その収穫量は天然と合わせ本報では、登録品種等今後頒布予定の優良系統７株に年間 100〜300 トンである。また、これを原料とした商ついて、果汁成分の品種特性とその経年変化を検討した。

品は地域特産品として県内企業や産業開発公社等から、

また、ヤマブドウワインの酸味を和らげる醸造方法としワイン、ジュース、ジャム等が販売されており、近年のてマセラシオンカルボニック（MC）処理とマロラクチッ

健康志向からその需要が拡大している。しかし、これら

ク発酵（MLF）法を検討した。

原料は天然物に依存するところが大きく、年毎の収量や品質のばらつきの原因となっている。

２ 実験方法

その解決のため、県林業技術センターでは優良系統選

２―１ 試験樹抜を行い、著者らはこの優良系統の果汁成分分析及びワ試験樹の由来等を表 1 に示す。これらは岩手県内からイン醸造等によりその特性を明らかにし 1)2)3) 、涼実紫の収集した野生株のうち、多収性、高糖度・低酸性に特徴*

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

***

岩手県林業技術センター****

食品開発部（現：食品技術部）

第5報

特用林産部

81

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）のある株の蔓を挿し木で増殖した試験樹と、葛巻町で栽に換算して評価した。ジュースの官能評価は、好き３点、培されている「葛巻（対照樹）」であり、県林業技術セン

普通２点、嫌い１点で行った。パネラーは岩手県ワイン

ター矢巾試験地及び滝沢試験地で検定している。栽培管研究会に出席した県ワインメーカー職員、県試験場及び理は「ヤマブドウの手引き」（葛巻町発行）に従い、房数

県関係者等 18 人で 2002 年 11 月 28 日に行った。

の調整は剪定にまかせ、摘果や摘房は行わなかった。これら８系統について、結実期に果実を収穫し果汁成分を
表１
品種及び
系統名
涼実紫 1 号
涼実紫 2 号
涼実紫 4 号
涼実紫 5 号
衣川
川井１
山形２
葛巻(対照)

３ 実験結果３―１ 2 0 0 2 年の気象概況と成育状況

分析した。
試験系統

母樹の自生地

検定林

江刺市根木
川井村田代
二戸市白鳥
沢内村猿橋
衣川村餅転
川井村田代
山形村戸呂
葛巻町

矢巾
矢巾
滝沢
滝沢
矢巾
矢巾
矢巾
滝沢

矢巾及び滝沢両試験地域における月別平均気温、降水
樹
齢
9
9
8
8
9
9
9
8

結実
回数
7
7
6
6
7
7
7
6

量、日照時間の平年値比較を表 2 に示す。なお、観測値
等は盛岡気象台の「岩手県気象月報」5）によった。
ヤマブドウの活動期である 4〜9 月の気温は全般に平年より高めに推移し、降水量は 1,057mm（平年比129.9%）と多雨だった。日照時間は 851 時間（平年比89.8％）と少なかった。
表２

２―２ ジュース製造

３月
４月
５月
６月
７月
８月
９月
10 月

表１の試験系統株を原料に用いた。原料ぶどう約 3kgを除梗後、500g を 2-3 の果汁分析用とし、残りをジュース製造用とした。製造法は、果実を鍋に入れ直火で焦げないように撹拌しながら約 15 分で 80℃となるように加熱した。加熱後直ちに、ステンレス製ハンドジューサー
により搾汁、瓶詰め後 80℃達温で殺菌した。
２―３ 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、総酸、色度の分析は前報 1） に準じて行った。直接還元糖はブド

3 月及び 4 月の気温は平年に比べ高く、発芽期は早かったが、5 月は気温が低めに推移し開花期は例年並みであった。

ウ糖、総酸は酒石酸として換算した。
２―４ ワインの醸造

2002 年の月別気象（平年値格差）
気温
日照時間
降水量
(℃)
(%)
(%)
2.2
83
168
2.1
104
50
-0.5
96
95
-0.8
113
60
1.1
71
231
-0.9
48
199
0.2
111
67
0.6
83
156

果実の肥大、成熟期では 7 月の気温が高かったものの、8 月には平均気温が 22.3 度（平年差-0.9 度）と低かった。

醸造試験は、涼実紫 2 号を原料に用いた。前培養は、

降水量は 7 月（平年比 231%）、8 月（平年比 199%）と

121 ℃ で 15 分 間 殺 菌 し た ぶ ど う 果 汁 に 酵 母

非常に多かった。日照時間は 7 月（平年比 71%）、8 月

Saccharomyces cerevisiae L-2226 を接種し、25℃で 3（平年比 48%）と非常に少なかった。収穫期の 9 月の気

日間静置培養して調製した。原料ぶどうは、各 15kg を

温は平年並みで降水量は少なかった。

そのまま次工程へ（無処理）、もう一方は、炭酸ガス存在試験系統の生育状況を表 3 に示す。全般に生育は順調で下に約１週間置き MC 処理した。このぶどうをそれぞれあったが、7 月、8 月の日照不足により果実の登熟が遅除梗、破砕後、20L 容ステンレス製ジャケットタンクにれる傾向が見られた。同時期の日照不足及び多雨により入れ、亜硫酸濃度が 50ppm になるようメタ重亜硫酸カ各試験地ともべと病の発生が観察され、結実量に影響がリウムを添加し、前培養液を 5%加えて品温 20℃でかもあった。また、滝沢試験地では 4 月 27 日の晩霜被害がし発酵を行った。発酵 3 日目に糖度(Brix)23°まで結晶見られ、涼実紫 4、5 号、葛巻の結実量に影響があった。

ブドウ糖で補糖した。発酵終了後、圧搾を行い、製成酒

表３の半量に亜硫酸濃度が 50ppm になるようメタ重亜硫酸
カリウムを添加し、数日後おり引きした。残りの半量は、Leuconostoc aenos DSM7008（クリスチャンハンセン社
製）を 106 個/ml 添加し 23℃にて MLF 処理を行った。
発酵停止は酸度の変化が無くなった時点とし、前記と同様メタ重亜硫酸カリウムを添加した。
２―５ 官能試験
ワインの官能評価は山梨県果樹試験場の官能検査法
4) に従った。すなわち、色調 1 点、清澄度 1 点、香り 6

点、味 10 点の計 18 点満点で採点したものを 10 点満点

品種及び
系統名

開花期

収穫期

結実重量*
（kg/本）

涼実紫 1 号
涼実紫 2 号
涼実紫 4 号
涼実紫 5 号
衣川
川井 1
山形 2
葛巻(対照)

6月3日
6月3日
6月6日
6月6日
6月4日
6月4日
6月3日
6月5日

9 月 27 日
9 月 25 日
9 月 26 日
9 月 26 日
9 月 27 日
9 月 25 日
9 月 25 日
10 月 2 日

7.5
10.5
1.6
4.6
7.6
3.8
5.4
1.9

＊

82

試験系統の成育状況等

1 本あたり結実重量(Kg)の系統平均値

県産ヤマブドウの果汁成分分析および醸造試験の評価が高く、次いで「山形 2」、「川井 1」の評価が高

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 4）。比重はかった。個々では「涼実紫 1 号」、「涼実紫 2 号」の評価

1.051〜1.076 と例年並みであった。色度 A420 値、A530

が高く、次いで「山形 2」、「川井 1」の評価が高かった。

値ともに例年に比べ低く色が薄かった。味への影響が大20

きい糖度は還元糖で昨年並みの 7.4〜14.1g/100ml だっ
たが、総酸は 1.44〜2.81g-酒石酸/100ml、pH は 2.60〜

18

2.88 と例年より酸味が強かった。

16

３―３ 醸造試験

14
Brix.

酵母の発酵経過を図 2 に示す。発酵終了は、糖度（Brix°）8°とした。発酵日数は、MC 処理区 13 日、

1210

無処理区 15 日と昨年並みであった。
MLF によるリンゴ酸と乳酸の消長を図 3 に示す。発8

酵初期から 8 日目くらいまではあまり変化がなかった。

6

その後、MC 処理区は MLF が起こりリンゴ酸が減少し

1

3

5

7

9
日数

11

乳酸を生成したが、無処理区は MLF が起こらずリンゴ

図２ 発酵経過

酸が増加し乳酸が減少した。

MC処理

13

15

無処理

３―４ ワイン及び原料果汁の分析
一般成分を表 5 に示す。原料果汁は、MC 処理後 pH が8000

0.05 高く、酸度が 0.04%低く、通常見られるアルコール(mg/l)
6000の生成はなかった。ワインは、アルコールが MLF 前は 9.7〜9.8vol%、MLF 後は 10.2〜10.3vol%と増加していた。還4000

元糖は、MLF の前後で 0.7〜0.8 程度少なくなった。総酸
は、MC 処理の有無では処理区が低く、MLF の有無では MC

2000

処理区で MLF 後減少したのに対し、無処理区では増加した。色は無処理‑MLF 区が他の試験区に比べ度 A420 値、A5300

値とも高かった。

0

３―５ 官能試験

3

結果を表 7 に示す。
ジュースの総合得点は、「涼実紫 1 号」、「涼実紫 2 号」

比重
1.070
1.065
1.058
1.051
1.063
1.068
1.060
1.076

還元糖
(%)
14.1
12.5
8.9
7.4
12.2
11.9
10.6
13.9
表５

表４ 果汁成分
糖度
pH(Brix°)
17.4
15.1
13.6
10.9
14.6
15.2
13.7
17.6

ワイン及び原料果汁の一般成分
還元糖
ｴｷｽ分
pH
(%)
−
14.4
2.96

15

無処理-乳酸

(%)

A420
(x5)

A530
(x5)

1.44
1.55
2.63
2.81
1.59
1.71
2.09
2.72

0.813
1.224
0.850
0.989
0.782
0.769
0.930
0.944

0.309
0.467
0.353
0.651
0.342
0.324
0.350
0.514

A420
(x5)
−

A530
(x5)
−

2.96

1.36

0.634

0.857

3.01

1.39

13.9

3.04

1.38

0.859
−

1.151
−

1.01

3.05

1.11

0.625

0.857

0.31

3.10

1.04

0.675

0.836

1.065

9.7

1.004

4.32

1.22

上記-MLF

10.2

0.999

0.38

MC処理果汁

0

1.060

3.47
−

MC処理ﾜｲﾝ

9.8

1.000

3.60

上記-MLF

10.3

0.996

2.72

83

MC-乳酸

無処理-ﾘﾝｺﾞ酸

総酸
(%)
1.42

無処理ﾜｲﾝ

無処理果汁

比重

12

MC-ﾘﾝｺﾞ酸

総酸

2.88
2.85
2.65
2.60
2.74
2.70
2.63
2.74

ｱﾙｺｰﾙ
(%)
−

試験区

9
日数

図３ MLF発酵によるリンゴ酸及び乳酸の消長

ジュースの官能試験結果を表 6 に、ワインの官能試験

品種及び
系統名
涼実紫1号
涼実紫2号
涼実紫4号
涼実紫5号
川井1
衣 川
山形2
葛巻(対照)

618

岩手県工業技術センター研究報告
表６

ジュースの官能試験結果

第１０号（２００３）に何らかの酸化もしくは発酵により酸の量が増えた。そ

品種及び
系統名

総合得点

涼実紫1号

2.31

甘く飲みやすいに上昇し、その結果 MLF が起こりさらに pH が上昇し

涼実紫2号

2.25

甘み良好

た。しかし、生じた MLF 発酵は乳酸菌添加後 10 日目か

涼実紫4号

1.63

酸強い

ら開始し、本来１週間程度で終了する MLF とは異なる

涼実紫5号

1.44

酸強い

ものであった。この原因として、1%程度の残糖があり初

川井１

2.00

焦げ臭、酸味良好

期段階でアルコール発酵が優先的に行われていたことと、

衣川

1.69

酸強い

依然 pH が低く乳酸菌の活発を阻害していたこと考えら

山形２

2.00

酸味良好。苦み少々れるが、特に後者が大きく影響していると思われる。こ

表７
試験区

短

評

れに対し、無酸素状態で自己消化を誘導しリンゴ酸等を減少させ減酸する MC 処理したワインでは、pH が 3.05

ワインの官能試験結果

総合得点

短

評

れらは、官能試験の各処理の効果が充分でないという評価と一致している。以上のことより、健全な MLF を行
うには製成酒の pH 上昇の必要性が示唆されたが、今回

無処理

5.09

酸強い

の MC 処理では、本来見られる 1〜2%程度のアルコール

上記-MLF

4.97

酸異常。酸味落ちてないの生成が見られなかったこと、自重による果肉の潰れが

MC処理

5.22

青草臭、酸強いみられなかったことより処理が完了してなかったと思わ

上記-MLF

5.25

多少減酸れる。MC 処理が完全であれば pH がもう少し上昇し苦み

個々では「涼実紫 1 号」、「涼実紫 2 号」は甘みに対する評価が高かった。「川井 1」、「山形 2」は酸に対する評価が高かったが、「焦げ臭」や「苦み」の指摘があった。評

MLF が円滑に行われた可能性が大きい。今後、MC 処理
条件の再検討やその他の減酸方法を試みることにより、製成ワインの pH が上昇し、MLF が促され、ヤマブドウ
ワインの風味改善が出来ると思われる。

価の低かった「涼実紫 4 号」、「涼実紫 5 号」、「衣川」は５ 結

共に酸が強いという評価であった。
ワインの総合得点は 4.97〜5.25 の狭い範囲で、「MC処理-MLF」、「MC 処理」、「無処理」の評価が高かった。
これらの処理に対し、「ヤマブドウは個性が強く、醸造用
ぶどうに行う効果に比べ、その効果が小さいのでは」という意見があった。また、一番評価の低かった「無処理-MLF」については、「酸が落ちていない」、「酸味が異常である」という意見が多かった。
４ 考

察

昨年ジュースの官能試験で高い評価を得た４系統は、今年も比較的評価が高かった。特に、「涼実紫 1 号」は、酸が低く甘みが引き立ち従来のヤマブドウジュースとはヤマブドウの優良系統について、果汁成分分析ならびに醸造試験を行った。試験したすべての果汁は、系統
由来の個性とヤマブドウらしい色調、酸味、渋味を持っていた。ジュースの官能試験では、例年に比べ酸味が強かったにもかかわらず、昨年同様「涼実紫 1 号」「涼実紫 2 号」「川井 1」「山形 2」がジュース向きとの評価であり用途の展望が開けた。
また、醸造試験ではワインの酸味を和らげるため、MC及び MLF 処理を行い、風味改善につながる知見が得られた。
なお、2004 年よりこれら優良系統の苗木を（社）岩手県農産物改良種苗センターから販売する予定である。

異なる商品が見込める。その他の系統も酸味や甘み等にそれぞれ個性があり、それぞれ特徴をもった商品化が可能と思われる。また、酸が高かった「涼実紫 4 号」、「涼実紫 5 号」は、他の系統と異なり滝沢試験地であり、晩霜被害や 7-8 月の日照不足と多雨の影響で酸が高くなった可能性もあり調査の継続が必要性と思われる。
ワイン醸造は、リンゴ酸を乳酸に変えることによりワインの減酸と酸味を改善する MLF を試みた。今回供した MLF 乳酸菌は、アルコール濃度 13%、亜硫酸 70ppm
で、pH3.1 以上での発酵が可能で、アルコール濃度や亜硫酸が低濃度の場合は、さらに低い pH でも発酵可能と

言

文

献

1）平野高広,泉憲裕,畑山誠,中山繁喜,作山健,櫻井廣：岩手工技セ研報, 7 , 111 (2000)
2）米倉裕一,平野高広,泉憲裕,作山健,櫻井廣：岩手工技セ研報, 8 , 183 (2001)
3）米倉裕一,泉憲裕, ,平野高広,山口佑子,作山健,櫻井廣：岩手工技セ研報, 9 , 209 (2002)
4）山梨県食工指編:葡萄醸造法, p.23 (1974)
5）日本気象協会盛岡支部：岩手県気象月報 (2002)
6）新技術解説シリーズ

ヤマブドウの優良品種の育成：岩手県林業技術センター（平成 15 年３月 31 日）のことであった。本試験の無処理区ワインは、アルコー
ル 10%弱、亜硫酸 50ppm 以下、pH3 以下であり MLFの限界と思われ、実際の試験でも MLF は起こらず、逆84

［研究報告］ゆきちから'及び関村

ナンブコムギ'の製パン性評価
照吉＊、遠山岩手県は平成１５年に小麦の奨励品種としてのナンブコムギ良＊＊

ゆきちからを採用した。また、既存小麦品種

は、今後市場出回り量が増加すると予想されることから、両品種の製パン性について市販パン用粉と比較評価した。その結果、両品種ともタンパク質含量は、市販のパン用
粉よりも2から3％低く、中力粉の特性値であった。製パン性総合5段階評価では、市販パン用粉のパンを"A"とした場合、食パンを造った場合では

ゆきちから

は"B"、

ナンブコムギは"C"であった。フランスパンを造った場合では両品種とも"D"であった。両品種の食パンを比容積が大きく硬さも柔らかく製造できるパン生地のミキシングを検討したところ、高速ミキシングをしない方が良かった。また、加水量を減らした場合は作業性は改善されたが、食パンの比容積は低
下し硬くなった。食パンを保存したところ、ゆきちからの食パンは市販パン用粉の食パン同程度にやわらかさが保持できた。
キーワード： 国内産小麦粉、ゆきちから'、

ナ ン ブ コ ム ギ ' 、製パン性

The Baking Suitability of the Yukichikara and Nanbukomugi FlourSEKIMURA Teruyoshi and TOYAMARyo
The baking suitability of the wheat flour Yukichikara and Nanbukomugi werecompared with those of market-sold flour. As the result, the protein content was 2 to 3
percent lower and categorizedmediumtypeflour. Thebreadmade out ofmarket-soldflour
was evaluated 'A' in total test, however Yukichikara was 'B', Nanbukomugi was 'C'.

The

specific volume of Yukichikara and Nanbukomugi bread were the largest and became soft
without high-speed mixing.

The bread made of additional reduce water decreased thespecific volume, and became hard, however the dough handling was improved.

Afterstorage, Yukichikara breadkeptenoughsoftassameasmarket-soldflourbread.
key word s :domesticflour, Yukichikara , N a n b u k o m u g i , b a k i n g quality
１

緒言

老化について比較した。更に、既存品種のこれまで国内産小麦は製パン性が高いと評価された

ムギ

ナンブコ

の製パン性は、これまでもいくつか報告４）〜７）さ

品種は少なかったが、近年北海道などで製パン適性のれているが、平成11年度から栽培面積が急激に増加し、優れた新品種として学校給食の食パンに使われてきている。今後その市場

２）

春よ恋

や

１）

キタノカオリが育成されている。独立行政法人農業研究機構東北農業研究センターでは、ゆきちから出回り量が多くなり、学校給食用パンへの混合率も増（旧系統名東加すると予想されることから、その製パン特性につい北214号）を育成し、岩手県では平成15年２月に奨励品ても改めて比較評価したので報告する。

種とした。既に当センターではホームベーカリーを使用して、この品種の製パン性について市販パン用粉と２比較した結果を報告３ ）している。 今年度は、製パン設

２−１

備で仕込量を多くし、ミキシング条件や製造したパンの＊ 食品開発部（現在 食品技術部）＊＊ 食品開発部（現在 企画情報部）

実験方法
試料

供試小麦は東北地方で栽培された2002年産を用いた。

85

岩手県工業技術センター研究報告
ゆきちからは岩手、宮城、福島産で、菅原製粉製麺

特性値をブラベンダー社製を用いて測定した。

工場と福島県の製粉会社で製粉したものを使用した。
ハルイブキ

２−４

は秋田産で東日本産業（株）で製粉したものを使用した。

パンの分析

水分はアルミ秤量管に採取し、135℃の通風乾燥器で２は岩手産で東日本産業

時間乾燥し測定した。パンの容積は、型一杯に膨らまな（株）と府金製粉（株）で製粉したものを使用した。各

い食パンとフランスパンはナタネ置換法で測定し、パン小麦の製粉方法は、市場流通している小麦粉の製粉機械の容積を重量で割った比容積を求めた。パンの硬さは、を用いた。対照には市販の食パン用粉として日本製粉

パンをポリエチレン袋に入れ18℃の室温に所定の日数

（株）の

イーグル

保存し、パンスライサーで25mmの厚さに切り取り、テン（株）のＦ・ナポレオン２−２

ナンブコムギ第１０号（２００３）とフランスパン用粉は日本製粉を用いた。

シプレッサーを用い、測定条件を圧縮スピード2.0mm/s

製造方法

2ec、変形歪み75%、プランジャー面積706.5mmでパンを比較品種はすべて食パンとフランスパンを製造した。
８）

食パンは中種製パン

圧縮して最大圧縮仕事量を測定し、各10回測定した平とし、小麦粉の2,100gにドライイ均値で表した。パンの内相白度は、色彩色差計を用い、ースト60g、イーストフード3g及び水1,200mlを加え、ミ

明度Ｌ＊値を測定し各10回測定した平均値で表した。パンキサーで低速3分、高速2分間ミキシングした後、温度28の内相を客観的に比較するため、パンの断面内部2,500m℃、湿度85％で4時間中種発酵した。本捏は、市販パン用

2mをスキャナーで取り込み白黒立体図形で表した。また、

粉は、発酵生地に小麦粉900gと砂糖150g、食塩60g、脱脂

パンは8ないし9名のほぼ同一のパネルで官能評価試験を

粉乳60g及び水600mlを加え、ミキサーで低速3分、高速2行った。評価の項目は表皮の焼色、焼上均等、形の均整、

分間ミキシングし、更に油脂60gを加えた後、低速3分、皮質、すだち、色相、触感、香り及び味で、フランスパ

高速2分間ミキシングした。

ハルイブ

ンは形の均整を除いて評価した。配点は日本イースト工

は、中種発酵生地に同量の小業会パン酵母試験法９）を基本とし、一部学校給食パンの麦粉、砂糖、食塩、脱脂粉乳及び水を加えて低速のみで

審査採点１０）を取り入れ配点し合計点を算出した。また、3分間ミキシングし、更に油脂を加えた後、低速のみで3パン生地の扱いやすさや作業性を難・中・易の3段階で評

分間ミキシングした。その後、すべての生地で、20分間価した。総合5段階評価は合計点の78以上をフロアタイムをとり、生地分割は230gとし丸めてベンチ

以下78〜74をＢ

タイムを20分間とった。整形機で整形し、食パン3斤型に66以下をと判定した。

キ及びナンブコムギ

ゆきちから

、

Ｅ

、74〜70をＣＡ、70〜66をとし、Ｄ、6個詰めして温度37℃、湿度86％で最終発酵させた。生地が上部20mmに達するまで発酵した状態をホイロ時間とし３て取り出し、蓋をして200℃にセットしたオーブンに入れ

３−１

実験結果及び考察
原料小麦粉の特性値

45分間焼成した。焼成後は直ちに取り出し自然冷却した。

原料小麦粉の分析値を表１に示す。市販パン用粉をフランスパンは、市販パン用粉は小麦粉の3,000gにド除いてタンパク質含量は9％台であり、市販パン用粉よライイースト30g、砂糖9g、食塩60g及び水1,900mlを加え、りも2から3％低かった。 アミログラムの最高粘度はミキサーで低速3分、高速3分間ミキシングした。

ハルイブキ

ちから

、

ハルイブキ

及び

ナンブコムギゆき
は同量

は320BUであり、過去の報告 11） でも低いことからこの品種の特性と考えられた。いずれの小麦粉もデで低速3分、高速1分間ミキシングした。その後、すべてンプンが損傷している低アミロ小麦１2）ではなかった。

の生地を、温度28℃、湿度85％で2.5時間発酵させた。生ファリノグラムの弱化度は地を250gに分割整形し、ベンチタイムを20分間とった。

コムギ

更に温度37℃、湿度86％で1時間ホイロし、切り込みを入が無く、それよりも小さい

れ200℃にセットしたオープンで、水蒸気を吹き込み後4用粉と同程度に生地の機械耐性があると考えられた。

0分間焼成した。焼成後は直ちに取り出し自然冷却した。

バロリーメーター・バリューは、市販パン用粉は70以２−３上で強力粉の値であったが、比較品種は38から47とい

小麦粉分析

ゆきちから

と

ナンブ

は100BUを越えていることから生地の機械耐性
ハルイブキ

は市販パン

水分はアルミ秤量管に直接採取し、135℃の通風乾燥器

ずれも中力粉の値を示した。エクステンソグラムのR/E

で２時間乾燥し測定した。灰分は550℃のマッフル炉で灰は、値が小さいほど生地がだれ、製パンには好ましく化して測定した。タンパク質はセミミクロケールダール

ないとされるが、法で全窒素を分析し、タンパク質係数5.7を乗じた。ビス

小さく、逆にコグラム、ファリノグラム及びエクステンソグラムの諸

86

ゆきちから

ナンブコムギはいずれの産地とも
は市販パン用粉と同程小麦粉

ゆ き ち か ら'及 び

ナ ン ブ コ ム ギ 'の 製 パ ン 性 評 価

度に大きかった。

キ

３−２

では岩手産の製パンの特性値

パンの分析値を表２に示す。生地の取り扱いやすさは、とナンブコムギが、フランスパンを造った場合

ゆきちから

と

ナンブコムギがそれぞれ悪かった。図１に食パンの断面写真を図２に４品種

市販パン用粉は食パン用とフランスパン用とも易であり、の食パンの内相白黒立体図を示した。ハルイブキ

食パンを製造した結果では、岩手産と宮城産のナンブコムギから

ゆきち

が、フランスパンを製造した結果では、岩手産の

ゆきちから

と

ナンブコムギが中程度であったが、他の品種は生地がベトつき悪く作業性が劣った。
ちから

は

ハルイブキ

や

相は、

ナンブコムギゆきとの食パンはすだちの粗さがめだった。色

ハルイブキ

の食パンと

ナンブコムギのフ

ランスパンが悪かった。触感は、

ナンブコムギの食パンが悪く、ボソボソしていた。フランスパンを造ったと比較す

場合の触感はハルイブキとナンブコムギが悪かれば易であるが、福島産は難で岩手産は中であるなど産った。香りは差があまりなかった。味は、地によって差があった。生地温度は、概して市販パン用

ギ粉が他に比較して高かった。また、食パンの生地温度は見があった。フランスパンでは

フランスパンのそれより高く、パン酵母発酵の基質となた。合計点は、る糖含量で生地温度が上下していると考えられた。食パ

パンが悪く、フランスパンでは上記２品種は食パン同様

ンのホイロ時間は、

に、また

ハルイブキ

が47分間と最も長くナンブコムの食パンが悪い評価であり、独特の味があるとの意
ハルイブキ

ゆきちから

ハルイブキ
と

が悪かっ

ナンブコムギの食も市販のパン用粉よりも悪い評

作業効率が悪いと考えられた。他の品種は40から43分間価となった。生地の作業性と比容積及び官能評価を、総とほぼ同時間であった。比容積は、食パンでは合的に５段階で評価した結果、市販パン用粉は

ブキ

ハルイ

が3.9で小さく、フランスパンでは2.9から4.3まで

ばらつき、特に福島産のゆきちからであり、食パン用としてははボリュームが

ルイブキ

と

ゆきちから

ナンブコムギ

は

が

Ａ"評価
Ｂ"、

ハ

Ｃ"の評価であった。

小さかった。食パンの内相白度Ｌ 値は、市販パン用粉よまた、フランスパン用としては、市販パン用粉以外はすりも比較品種が低く、特に宮城産

べての品種が

＊

ゆきちから

は食パ

３−４

ン及びフランスパンとも最も低く灰褐色であった。パン
の水分は食パンとフランスパンいずれも市販パン用粉がＤ"の評価であった。

小麦品種とパンの老化

それぞれの品種の食パンを７日間保存したときのパン最も少なく、特にフランスパンはその差が大きかった。

の硬さの変化を図３に示した。市販パン用粉とパンの水分と比容積及び蛋白質含量の関係は、食パンでからは水分と比容積が‑0.81と負の相関が高く、比容積と蛋白な傾向で変化した。

質含量には明確な関係がなかった。これと比較しフランのパンは硬度の変化が大きく両品種やはり同じように変スパンでは水分と比容積は食パン同様‑0.75と負の相関が化を示し、これら２つは市販パン用粉と高く、比容積と蛋白質含量にはも0.82と正の関係があり、の食パンよりも硬くなりやすく、それぞれの品種とパン

蛋白質含量が多いほど比容積が大きかった。

の老化には関係があると考えられた。

３−３

パンの官能試験評価の食パンは硬度の変化が小さく両品種は同じよう

３−５

パン官能評価結果を表３に示す。比容積の配点は30点

ゆきち

ナンブコムギ

と

ハルイブキ
ゆきちから

生地のミキシング時間と加水量がパンの硬さに及ぼす影響であるが、型焼きパンではパン型一杯に膨らんだ場合、国内産小麦は、タンパク質含量が少なくその質も悪い

比容積が4.5となり24点が満点となる採点法である。市販

ため生地をミキシングした場合に、機械耐性がなく、短パン用粉の食パンは満点の24点であった。フランスパン

い時間のミキシングでもオーバーミキシングになり生地は市販パン用粉のパンの比容積5.4を満点の24点とし、他がだれて作業性が悪くなりやすい。そこで、岩手産のの品種のフランスパンは学校給食パンの比容積換算表をゆきちから用いて換算した。食パンを造った場合はを変えて製パンした場合に食パンの比容積や硬さに及ぼが、フランスパンを造った場合はハルイブキ

ナンブコムギがそとナンブコムギを用いミキシング時間

す影響を測定した結果を表４と５に示した。

ゆきちか

れぞれ市販パン用粉と比較して比容積が小さかった。岩

ら

手産の区が最も比容積が大きく、食パンの硬さも柔らかくなっゆきちからのフランスパンは比容積は小さかは本捏ミキシング時に高速ミキシングをしなかったった。焼色と焼上均等及び食パンの形均整は有意な差はた。

なかった。皮質は、容積が低下しパンが硬くなった。更に、生地のだれや生

ハルイブキのフランスパンが悪かった。すだちは、食パンを造った場合では

ハルイブ

ナンブコムギも同様に高速ミキシングすると比地が柔らかくなるのを防止するため、加水量を２％減らして食パンを作り、その食パンを保存したときの硬さの87岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

変化を測定した結果を図４に示した。加水量を減らすこ

パンの比容積が低下し硬くなった。パンを保存した場合とで、ミキシング時の生地のだれとハンドリングは改善の硬度変化はされたが、食パンの比容積は低下し硬くなった。そのパ同程度であった。

ゆきちからの食パンは市販パン用粉とンを８日間保存した場合、保存日数が経過するほど、加水量の多いパンと少ないパンの硬さの差は拡大し、加水文

量の少ない食パンの老化が早まったことから、単純に加献

1) 麦類新品種の特性と栽培ポイント:麦類良質品種実用

水量を減らすことはできないと考えられた。

化・普及促進協議会、平成13年3月
2）MOBAC SHOW 2003:配付資料

４

結

言

3) 関村照吉他1名:岩工技報,9 ,185（2002）

岩手県の小麦新奨励品種と既存小麦品

4) 島津裕子他3名:岩醸試報,15 ,145（1981）の製パン性を市販のパン用粉と比

5) 島津裕子他2名:岩醸試報,16 ,126（1982）

較評価した。その結果、両品種ともタンパク質含量は、

6) 島津裕子他2名:岩醸試報,18 ,119（1984）

市販のパン用粉よりも2から3％低く、いずれも中力粉の

7) 荒川善行:岩醸試報,27 ,39（1993）

特性値を示した。製パン性の総合5段階評価では、市販パ

8) 吉川亮他3名:東北農研,52 ,87（1999）

ン用粉を"A"とした場合、食パン製造では

9) パンの品質採点表:日本イースト工業会パン酵母試験

種のナンブコムギは"B"、

ナンブコムギ

ゆきちから

ゆきちから

は"C"であった。フランスパン法,60 ,102（1991）

製造はいずれの品種とも"D"であった。両品種のパン生地

10)学校給食用パン採点表:学校給食会

ミキシング時間を検討したところ、高速ミキシングなし

11)関村照吉他2名:岩工技報,6 ,113（1999）

で最も比容積が大きく、パンの硬さも柔らかであった。

12)小麦の品質評価法

加水量を減らした場合はハンドリングは改善されたが、
表１

産省食品総合研究所，昭和60年11月

原料小麦粉の分析値
アミログラム小麦粉・品種名

灰分(%)

官能検査によるめん適性:農林水

蛋白質(%) 最高粘度(BU)

ファリノグラム
弱化度(BU)

エクステンソグラム

バロリーメーター

R/E(135分後)･ バリューゆきちから（岩手産）

0.44

9.9

900

115

39

1.48

ゆきちから（宮城産）

0.46

10.1

814

115

44

1.94

ゆきちから（福島産）

0.49

9.3

665

120

38

2.08

ハルイブキ（秋田産）

0.43

9.3

320

60

47

N.D.

ナンブコムギ（岩手産)

0.39

9.8

1061

100

40

3.86

市販粉（食パン用）

0.32

12.4

910

30

83

3.77

市販粉（フランスパン用）

0.44

11.6

780

70

74

3.83

表２

パンの分析値
官能評価項目と配点

小麦粉・品種名

比容積

焼色

焼上均等

形均整

皮質

すだち

色相

触感

香り

味

30

5

5

5

5

10

5

5

15

15

ゆきちから（岩手産)

23

3.7

3.7

4.2

4.1

7.2

3.9

4.2

11.4

11.7

ハルイブキ（秋田産）

18

4.1

3.8

3.9

3.9

6.3

3.9

11.4

11.9

パンの種類・食パン

＊＊

＊＊

＊＊

＊

3.5

＊

＊＊

ナンブコムギ（岩手産)

22

3.9

3.9

4

3.9

6.4

3.6

3.6

11.3

10.8

市販粉（食パン用）

24

4

3.9

3.9

4.2

7.7

4.3

4.2

12.1

12.1

比容積

焼色

焼上均等

皮質

すだち

色相

触感

香り

味

合計

5

5

15

15

3.8

3.8

10.6

10.8

小麦粉・品種名
パンの種類・フランスパン

30

5

5

10

10

ゆきちから（岩手産）

19

3.9

3.9

6.8

5.8

ハルイブキ（秋田産）

21
＊＊

3.6

3.6

＊＊

＊＊

5

6.3
＊＊

3.7
＊

＊

3.6

＊

10.3

＊

9.9

合計

77.2
＊＊

70.9

＊＊

73.4

80.4
評価

＊

68.4

＊＊

66.9

＊＊

D
D

ナンブコムギ（岩手産)

11

3.6

3.7

6.1

5.5

3.4

3.5

10

10

56.8

D

市販粉（フランスパン用）

24

3.9

3.9

7.5

7.2

4.3

4.2

11.7

11.7

78.4

A

88

評価

B
C
C
A

小麦粉

ゆ き ち か ら'及 び
表３

小麦粉・品種名

ナ ン ブ コ ム ギ 'の 製 パ ン 性 評 価

パン官能評価結果

生地ハンドリング 生地温度（℃） ホイロ時間（分）

パンの種類・食パン＊

比容積

パン内相白度（L 値） パン水分（％)

ゆきちから（岩手産）

中

29.9

43

4.4

73.16

42.8

ゆきちから（宮城産）

中

27.7

42

4.5

71.45

41.8

ゆきちから（福島産）

難

28.4

43

4.4

74.36

42.1

ハルイブキ（秋田産）

難

31.0

47

3.9

72.57

43.2

ナンブコムギ（岩手産)

難

29.4

41

4.4

74.36

42.4

市販粉（食パン用）

昜

30.0

40

4.5

76.73

41.5

小麦粉・品種名
パンの種類・フランスパン

生地ハンドリング 生地温度（℃）＊

比容積

パン内相白度（L 値）

パン 水分（％)

ゆきちから（岩手産）

中

27.9

3.7

60.32

37.7

ゆきちから（宮城産）

難

25.3

4.3

58.44

41.7

ゆきちから（福島産）

難

25.3

2.9

64.70

42.5

ハルイブキ（秋田産）

難

27.8

4.2

63.36

40.9

ナンブコムギ（岩手産)

中

27.9

3.3

61.65

42.7

市販粉（フランスパン用）

昜

30.0

5.4

64.06

35.2

食パンは比容積4.5以上を24点とし，それ以外とフランスパンは比容積換算

岩手産

ゆきちから

：5％有意

ナンブコムギハルイブキ

市販パン用粉図１

岩手産＊

食パン断面写真ゆきちから

ナンブコムギハルイブキ

市販パン用粉図２

食パンの内相白黒立体図

89

＊＊

：1％有意

岩手県工業技術センター研究報告
表４

ミキシング時間がパンの比容積と硬さに与える影響( ゆきちから 食パン)

生地ミキシング条件

パン水分

中種

本捏

L3H2

L3↓L3

42.8

L3H2

L3↓L3H1

L3H2
L3H3

比容積

表５

パンの硬さ

(%)

第１０号（２００３）
ミキシング時間がパンの比容積と硬さに与える影響( ナンブコムギ 食パン)

生地ミキシング条件 パン水分 比容積 パンの硬さ

(erg)

中種

本捏

4.4

419､000

L3H2

L3↓L3

40.4

4.4

605､000

41.1

4.2

550､000

L3H2

L3↓L3H1

39.5

4.3

613､000

L3H2↓L3H2

41.5

3.9

613､000

L2H2↓L2H6

43.4

3.8

589､000

(%)

(erg)

L:低速ミキシング，H:高速ミキシング，後数字は時間(分数)2.0

パ ン の 硬 さ ( × 1 0 6erg)

1.5

1.0

0.5

0.0
1

3

7

保存日数(+days）

図３ 食パン保存中のパンの硬さ変化○−○：市販パン用粉，●−●：ゆきちから，□−□：ハルイブキ，■−■：ナンブコムギ
2.0

パ ン の 硬 さ ( × 1 0 6erg)

1.5

1.0

4.0
0.5

4.4

0.0
1

2

3

4
5
保存日数(+days)

6

7

8

図４ 加水量を減らして製造したパンの保存中の硬さ変化■−■：中種仕込水が全粉量40%， □−□：中種仕込水が全粉量38% グラフ上の数字はパンの比容積90［研究報告］湯戻し法による冷麺の早茹で化と保存中における冷麺の硬化防止について
武山＊

進一 、山口＊佑子 、笹島

＊＊

正彦

、関村

＊

照吉 、遠山＊＊良

冷麺の調理方法の簡便化のために麺の早茹で化と、冷麺が保存期間に硬化する現象（老化）について調査、検討した。早茹で化については、カップ麺方式での検討を行い、化工デンプン
配合と細麺化によって加熱調理時間が短縮できることがわかった。冷麺製造後生麺を25℃1ヶ月保存すると、カップ麺として調理した場合茹で麺のHardness(かたさ)が約4割増加することを確認した。また、試用したいくつかの化工デンプンにこの硬化現象を抑える効果があることを確認した。
キーワード：冷麺、化工デンプン、カップ麺、硬化現象

Reducing the Soaking Time of “Reimen” (Korean Noodle)
on the Method of Pouring the Boiling Water to it in the Cup,and Prevention of the Hardening in the Preservation.
TAKEYAMA Shinichi, YAMAGUCHI Yuko, SASAJIMA Masahiko,
SEKIMURA Teruyoshi and TOYAMA Ryo
In order to simplify the cooking process of “Reimen”, we investigated the shortening of
the boiling time. We made some instant noodles of “Reimen” with several conditions for the
test, and evaluated these noodles on the method of pouring the boiling water to “Reimen” in
the Cup. Using chemically modified starches for a part of noodle’s ingredients and thethinning of the noodles brought reduction on the boiling time. And we also examined theprevention of the hardening of “Reimen” in the preservation. We recognized the increases of
the hardness values of “Reimen” about 40% during 1 month preservation at 25℃, and someof the chemically modified starches had the prevention effect for this phenomenon.
key words：reimen (Korean noodles), chemically modified starch, instant noodle, hardening
１

緒

２

言
２−１

冷麺を家庭で調理する際には、ナベで茹でる手間が欠

実験方法

試料

かせない。より簡便に調理したいという消費者ニーズが冷麺の原料粉については、小麦粉（㈱府金製粉製、オ

あることからカップ麺方式での検討が必要となり、それ

リンピック１号）、バレイショデンプン（南十勝農工連にともない低温での茹で時間短縮についての検討が必要

澱粉工場製、南十勝）および食塩を用いた。

となってきている。一方、半生タイプの冷麺では常温流化工デンプンとして、馬鈴薯澱粉ベースタイプでは、

通での期間中に麺線が硬化するという、麺の老化現象がファリネックスAG600、たんぽぽ（㈱松谷化学工業製）、

指摘され、その防止対策への要望が出てきている。

デリカKH、デリカM9（㈱日澱化学製）を、タピオカ澱粉

これらの問題点について、改善効果の期待される各種

ベースタイプでは、さくら＃２、ゆり（㈱松谷化学製）、の化工デンプンを用いた試作試験をおこなったところ、

G800、G500、G400（㈱日澱化学製）を用いた。ファリネ

基礎的な知見が得られたので報告する。

ックスAG600とデリカKHはエーテル化デンプンであり、他─────────────────────────────────────────────────────
＊

食品開発部（現在 食品技術部）＊＊

食品開発部（現在 企画情報部）

91

岩手県工業技術センター研究報告

評価で実施した。パネラーは熟練したセンター職員5〜6は全てエステル化デンプンであった1,2) 。
２−２

第１０号（２００３）

名とした。

試作および調理条件

２−２−１ 冷麺の試作
化工デンプンを用いない対照品は、デンプン60%、小麦

２−７ 物性測定既報5) と同様に、㈲タケトモ電機製テンシプレッサー

粉40%、加水55%(対粉)、食塩2%(対粉)を配合し、既報3)

My Boy Systemを用いて、麺のHardnessおよびWorkを１での対照品の製法に準じて、冷麺用エクストルーダーでバイト法で測定した。
測定用の冷麺試料の調整については、遠山ら6) の方法

製麺した。

に従った。

エクストルーダーのダイスは、孔径1.1mmφのものを使用し、一部の麺は細麺用として孔径0.9mmφのダイス

２−８ DSC測定
ＤＳＣ（示差走査熱量計）の測定は、ネッチゲレイテ

で製麺した。
麺は放冷後、脱酸素剤（㈱三菱ガス化学製、エージレ

バウ社（ドイツ）製 NETZSCH DSC 204 Phoenix を用い

スSA‑200）と共に、㈱メイワパックス製A‑31(200×300mmた。試料10mgを銀製容器（70μl容）に精秤し水40μl

三方袋、KNY15／ドライ／LLDPE60)フィルムに入れ、シを加え、10℃から5℃/min.の速度で100℃まで昇温して

ールした。

測定した。
測定用試料は、デンプンの25%を化工デンプン（ファ２−２−２ 化工デンプン配合品の試作
原料粉のデンプンを化工デンプンで50%、25%、12.5%

リネックスAG600）で置換した麺とその対照品とし、4℃の割合で置換し試作した。このとき、原料粉に占める化および25℃で２ヶ月保存後の生麺とした。測定用試料は、

工デンプンの割合は30%、15%、7.5%となる。

麺を細切後アセトン処理により脱水し、風乾後メノウ製乳鉢で粉砕し150μmの分析篩を通過させて調整した。

化工デンプン配合品の試験区は、化工デンプンの種類毎とし、AG600、デリカKH、たんぽぽ、デリカM9、さく３

ら#2、ゆり、G800、G500、G400 の9種類とした。

３−１

実験結果及び考察

低温での冷麺の早ゆで化に関する検討

２−２−３ 冷麺調理条件
茹で調理は、ナベで2分間茹でた後、冷水で1分間冷や麺の入った容器に熱湯を注いで茹でる、カップ麺方式
による、ゆで麺に及ぼす湯の温度、化工デンプン添加のし、よく水切りした。

影響について検討した。

２−２−４ カップ麺調理条件
発泡スチロール製カップ（中央化学㈱製Ｐ丼）に、冷

３−１−１

麺100ｇ（麺線をハサミで二分割）を入れ、沸騰した熱１に示す。また、その際の麺線の水分量の推移を図２に

湯約330mlを注ぎ、直ちにアルミホイルで蓋をして調理。

示す。

カップ麺調理中の麺の変化

カップ麺調理中の容器内の温度変化を調べた結果を図

3分後に麺をザルに移し、水中で1分間冷却後、よく水切

90

りした。
80
温度[℃]

２−３ 保存試験
包装後の冷麺は、4℃および25℃で１ヶ月（DSC測定用
冷麺については２ヶ月）保存し、保存試験用試料とした。

7060

２−４ 水分測定常法4) に従い、135℃で2時間乾燥し水分を測定した。

50

測定用試料の調整については、生麺については長さ2mm

0程度に細切し、茹で麺等の調理済みの麺については、冷

1

図１

2

3

4

沸騰水 (上部)
90℃ (下部)

カップ麺調理中の麺線の水分の測定としては、1分間75用試料とした。

70
水分[%]

２−５ カップ麺内の温度測定
カップ麺内の温度測定は、㈱テイアンドデイ製温度データロガー TR‑71Sを用いた。２個の温度センサーをカ
ップ内の麺の上部と下部に配置して測定した。

6

7

8

9
10
時間[min.]カップ麺として調理中の茹で湯の温度変化

水で1分間冷却後よく水を切り、水分測定用試料とした。
隔で少量の麺を採取し、よく水切りしたものを水分測定

5

沸騰水 (下部)
80℃ (上部)

90℃ (上部)
80℃ (下部)

6560
55

２−６ 官能試験
官能試験は、評価項目を色、外観、かたさの強弱、粘500

弾性の強弱、かたさについての好き嫌い、粘弾性につい

図２

1

2

3

4

5

6

7

9
10
時間[min.]カップ麺として調理中の冷麺の水分含量変化ての好き嫌い、総合評価の７項目とし、７段階(0〜6点)
沸騰水

92

8

90℃

80℃

湯戻し法による冷麺の早茹で化と保存中における冷麺の硬化防止について

カップ麺調理時のお湯の温度は、沸騰水を注いだ場合

カップ麺として調理した冷麺の物性測定結果は、通常は約1.5分でカップ上部では約87℃、下部では約80℃に達のナベで茹でた場合に比べ変動幅が大きく、個別の評価した。カップ内の上と下では6〜7℃の温度差があった。

が困難なものであった。加熱調理段階でかき混ぜ出来な

お湯の温度が90℃の場合には、上部で80℃、下部で73℃、いことから、カップ容器内でのお湯の温度差が生じるた

80℃の場合には上部で72℃、下部で67℃であった。何れめと判断される。
官能試験では、かたさに関する強弱の評価結果に特徴も、馬鈴薯澱粉の糊化温度56〜66℃7) 、小麦粉の澱粉糊化がみられた。対照品の評価が高値で、これに「たんぽぽ」

温度52〜63℃7) を上まわっていたものの、加熱調理の条件が続いた。逆に、「ゆり」、「G500」、「G800」等が低としては充分とは言えないものであった。

値であった。かたさの嗜好に関する評価では、対照品は麺の水分量の推移については、生状態での水分量（36

硬すぎたために評価は中程度であったのに対し、「たん〜37%）は、沸騰した熱湯を注いだ場合約4分でナベ茹でぽぽ」、「デリカM9」、「AG600」の評価が高かった。

加熱の場合と同程度の水分量(64%)に達した。この水分量

これらの化工デンプンを配合することでかたさの嗜好に達する迄の時間は、90℃のお湯の場合では約5分、80℃面での評価が改善された。

の場合では約7分を要した。お湯の温度が低い場合での吸今回、メーカー２社の化工デンプン９種類を対象とし水率の低下が確認できた。

て試験した。それらは馬鈴薯澱粉ベース、タピオカ澱粉

３−１−２

ベースのものに分けられ、更に誘導体別にエステル化デ化工デンプン配合の検討

冷麺の基本的な配合をデンプン６、小麦粉４に設定し、ンプン、エーテル化デンプンに分類される。これらを冷デンプンの一部（ 50%,25%,12.5%）を化工デンプンで置き麺に配合した場合、分類毎に麺の物性に及ぼす影響、傾換えて試作した。カップ入り麺として官能評価を実施し向がでるのかを検討したが、ばらつきが大きく傾向は掴たところ、化工デンプンの割合が多いほど麺がやわらかめなかった。

くなる傾向が認められた。早茹でしながら、冷麺特有の３−１−３

弾力性のある食感を重視し、化工デンプンの置換割合を細麺による早茹で効果

エクストルーダーのダイス（麺押出部分）は、通常の25%に設定することとした。

冷麺では孔径1.1mmφのものを用いているが、孔径を小さ

化工デンプンを25%置き換えた場合の、カップ麺の

くし麺線を細くすることによる早茹で効果を試験した。

Hardness(かたさ)を図３に、官能試験結果を図４に示す。

ダイス孔径0.9mmφで製麺したものを細麺、同孔径1.1mm
φで製麺したものを通常麺とし、それらの麺のHardness(かたさ)の比率を図５、調理時の麺の水分含量4の変化を図６に示す。

3

細麺Hardness値／通常麺Hardness値×100 [%]Hardness [ dyne×10５]

5

2

1

0

対照

図３

AG600

デリカKH たんぽぽ デリカM9

さくら#2

ゆり

G800

G500

G400

化工デンプンを 25%置換して製造し、カップ麺として茹でた冷麺の Hardness(かたさ)
色
5

3

90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
対照

図５

4

総合

100

AG600

たんぽぽ

デリカM9

G400

細麺と通常麺の Hardness(かたさ)の比率

外観

細麺は通常麺に比べ麺線が細いために当然Hardness値2は低くなる。化工デンプンが配合されない対照品では、

1

通常麺のHardness値を100とした場合の細麺のHardness0

粘弾性(嗜好)値は、約87.2%であった。化工デンプン配合の「たんぽぽ」、

かたさ(強弱)「G400」のそれは、85.9%〜86.3%。「AG600」、「デリカM9」では、72.0%〜75.4%であった。よって細麺化によるかたさ(嗜好)Hardnessの低下については、「たんぽぽ」と「G400」は

粘弾性(強弱)図４ 化工デンプンを 25%置換して製造し、カップ麺として茹でた冷麺の官能試験結果
対照
さくら＃２

AG600
ゆり

デリカKH
G800

たんぽぽ
G500

対照品とほぼ同じであったのに対し、「AG600」と「デリカM9」は対照品よりも大きかった。この結果は官能試験

デリカM9
G400

７点評価法で調査。「普通」(3 点)を基準とし、高い値ほど「強い」
もしくは「好き」側評価。

結果と一致した。

93

岩手県工業技術センター研究報告

冷麺の25℃、１ヶ月保存品は、製造直後と比較すると

71
69

Hardness値は約4割、Work値は約6割増加していた。これ

67
水分[%]

第１０号（２００３）

65

に対し4℃保存品は、製造直後と物性的にほとんど同じで63あった。官能試験では、4℃保存品と25℃保存品とでは、

6159

かたさ（強弱）の評価で、1.0点(７点評価法）の差あり、

57

25℃保存により麺が硬化したことが、確認された。

55

３−２−２

53
0

1

2

3

4

時間[min.]

図６について調べた。

カップ麺調理時の麺水分含量の変化

対照品 ･通常麺
AG600 ･細麺

対照品 ･細麺
たんぽぽ ･通常麺

化工デンプン配合による硬化現象の抑制

各種化工デンプンの、冷麺保存期間中の硬化抑制効果

5

生麺および茹で上げ後の冷麺の水分を測定した結果を

AG600 ･通常麺
たんぽぽ ･細麺

表２に示す。また、１ヶ月保存した麺について、吸水性をより詳しく調べるために麺をカップ麺として調理し、カップ麺調理時の麺の水分量推移より、細麺が通常麺

その際の麺線を1分間隔で取り出し水分を測定した結果

よりも吸水性が高いことがわかる。また、化工デンプンを図８に示す。

の種類により吸水性に差があることも示された。ナベを

表２

生麺および茹で麺の水分(%)

用いて茹でる場合、冷麺の水分量は約64%に達する。この

生麺

茹で麺

水分量を基準とすれば、カップ麺でこの温度に達する迄

製造後

37.9

61.0

の時間は、通常麺では対照品で4分のところ、化工デンプ

１ヶ月後(4℃保存)

37.1

61.0

ン配合品では3〜3.5分であった。これに対し、細麺では、

1 ヶ月後(25℃保存)

37.3

62.7

対照品で3分、化工デンプン配合品ではおおよそ2分と、茹で時間の短縮が確認された。

70

３−２

68

硬化防止に関する検討

66

冷麺製造業関係者の間では、半生タイプの冷麺は保存

64
水分[%]

期間中に徐々に硬くなる傾向があり製造後１ヶ月以内で起きてくるという指摘があった。このことから、まず保

62
60
58

存による硬化現象の確認を行い、原因を調査し更に硬化

56現象の防止方法の検討を行った。

54

３−２−１

52

硬化現象の確認0

冷麺の製造後および１ヶ月保存品の、かたさの指標で

図８

1

2

3

4

5

6

時間[min.]

１ヶ月保存した冷麺の調理時の麺の水分変化

ある最大圧縮応力Hardness値、噛み応えに相当する指標
対照品・
4℃
対照・
25℃

である最大圧縮エネルギーWork値、の測定結果を図７に、AG600・
4℃
AG600・
25℃

たんぽぽ・4℃
たんぽぽ・25℃

１ヶ月保存品の官能試験結果を表１に示す。

図７

7

16

る包装材内での麺の乾燥や離水は起きていないことが確614認された。茹で麺については１ヶ月保存品での水分の減

125Work [erg×10 ５]５Hardness [dyne×10 ]生麺は、１ヶ月保存後も37%前後であり保存期間におけ432

少は認められなかった。

10
8

茹で調理よりも、調理時の加熱条件がよくないカップ

6

麺での麺線の水分量測定結果からは、化工デンプンを含

4

1

2

0

0
製造後

4℃・１ヶ月25℃・1ヶ月

まない対照品の25℃保存品だけが吸水速度が低いことが製造後4℃・１ヶ月示された。化工デンプン配合品では25℃保存品は冷蔵保

25℃・1ヶ月

製造後および１ヶ月保存品の Hardness と Work 測定値

存(4℃)していたものに近く、化工デンプン配合品での吸水性低下防止効果が確認された。

表１

１ヶ月保存した冷麺の官能試験結果
色

外観

4℃保存

3.00

3.00

かたさ
(強弱)
3.00

25℃保存

2.50

2.67

4.00

粘弾性
(強弱)
3.00

かたさ
(嗜好)
3.00

粘弾性
(嗜好)
3.00

2.50

2.50

2.83

化工デンプン25%置換品について１ヶ月保存した場合
総合のHardness(かたさ)を図９に、官能試験結果を図１０に3.00示す。いずれもカップ麺として加熱調理している。

2.83

７点評価法で調査。「普通」(3点)を基準とし、高い値ほど「強い」
もしくは「好き」側評価。

94

湯戻し法による冷麺の早茹で化と保存中における冷麺の硬化防止について

-1.41

7
-1.43

6
5

DSC [mW/mg]

Hardness [dyne×10 ５]

8

4
3
2

-1.45

-1.47

1
-1.49

0
対照品

図９

AG600

たんぽぽ

G400

１ヶ月保存後カップ麺として茹でた冷麺のHardness 測定結果
製造後

4℃保存

-1.51
20

30

図１１

25℃保存

40

50

対照品・4℃保存
AG600・4℃保存

表３のするものであった。25℃１ヶ月保存することにより、

70

80
90
Temp． [℃]

冷麺２ヶ月保存品のＤＳＣチャート測定結果

化工デンプン配合品のうち、タンポポとG400は対照品に近い物性でやや弾力があり、AG600はやわらかめの食感

60

対照品・25℃保存
AG600・25℃保存

冷麺２ヶ月保存品のＤＳＣ測定結果

対照品、タンポポ、G400等は、4℃保存品や製造直後に比

熱量
[J/g]

ピーク温度
[℃]

温度範囲
[℃]

べ硬化したのに対し、AG600は硬化の程度が低かった。官対照品・4℃保存

1.99

55.5

44-68

能試験結果からは、4℃保存品よりも25℃保存品が全体的対照品・25℃保存

3.20

59.0

40-63

に硬く、これが全体の評価を下げたことが示された。特

AG600・4℃保存

0.96

60.5

46-72

に対照品とG400の25℃保存品の評価が極端に低く、これ

AG600・25℃保存

1.76

59.0

48-68

に対しAG600の評価は４試験区の中は一番良かった。このように、化工デンプンの硬化抑制効果には、種類（製品）ＤＳＣにより冷麺中の澱粉の糊化状態を観察・測定出によって大きな差が認められた。

来る。結果より、4℃保存品よりも25℃保存品の方が吸熱
ピークは大きく、デンプンの再結晶化が進行し、糊化度の低下が確認された。この結果は、25℃保存品で硬化が色6進行しているとする、これ迄の一連の試験結果を裏付け

5
4

総合

るものである。しかしながら通常、室温（25℃保存）よ外観

3

りも冷蔵（4℃保存）の方がデンプンの老化・再結晶化が2進行し易いとされており8) 、矛盾する。
稲場ら9) は、二軸型エクストルーダーで製造した餅類の10

老化特性を詳細に調べ、粳米粉を原料とする餅で冷蔵庫

粘弾性(嗜好)かたさ(強弱)中(5℃)２ヶ月の保存時の糊化度（ BAP法）は66.5%だったとしている。また、家庭用電気餅つき機で製造した餅よ
りも老化速度が遅い理由としては、二軸型エクストルー

かたさ(嗜好)図１０

ダーによる糊化時の温度が高いことを挙げている。この

粘弾性(強弱)ことから、エクストルーダーで糊化した食品は、そのデ１ヶ月保存後カップ麺としてゆでた冷麺の官能試験結果対照品・4℃
対照品・25℃

AG600・4℃
AG600・25℃

たんぽぽ・4℃
たんぽぽ・25℃

ンプンの老化の進行に、特徴的な傾向がありうる。この点について、今後更なる確認を行い解明してゆきたい。

G400・4℃
G400・25℃

４ 結言
冷麺の調理方法について簡便化の要望があり、カップ

７点評価法で調査。「普通」(3 点)を基準とし、高い値ほど「強い」
もしくは「好き」側評価。

麺方式での麺の早茹で化を検討することにした。また、
３−２−３

冷麺の保存期間中の硬化現象について調査、対策の検討

冷麺の硬化現象とデンプンの関係についてを行った。その結果、以下のことがわかった。

冷麺の保存期間中に起こる硬化現象と、デンプンの糊

(1) カップ麺用として、９種類の化工デンプンを検討

化状態の関係を調べるため、冷麺の保存品について熱分したところ、デンプンの25%を化工デンプンで置き

析試験を実施した。２ヶ月保存品のＤＳＣチャートを図換えた配合が適当とされ、「たんぽぽ」をはじめ

１１に、吸熱ピーク値およびピーク温度の結果を表３にとする化工デンプンの配合品はかたさに関する官示す。

能評価が向上した。
(2) カップ麺での加熱調理では、細麺化（ダイス孔径
0.9mmφ）と化工デンプン配合の有効性が確認され、95

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

調理時間4分を2分に短縮可能であった。

岩手工技セ研報,7,123(2000)(3) 冷麺は、25℃で１ヶ月保存した場合、Hardness値

4)が約4割増加し保存期間中の硬化が確認された。

分析法,p.42,光琳(1982)(4) 使用した化工デンプンのいくつかは、冷麺保存中
での硬化現象抑制効果があった。

5)

遠山良,種谷真一:食科工,46 ,155(1999)

6)

武山進一,笹島正彦,遠山良,荒川善行:岩手工技セ(5) 冷麺保存品のＤＳＣ測定の結果、硬化した麺ほど

研報,9,177(2002)

吸熱ピークが大きくなっていることが確認された

7)が、デンプンが老化し易いとされる温度帯でなか

8)㈱松谷化学工業、製品資料

2)㈱日澱化学、製品資料

3)

武山進一,笹島正彦 ,関村照吉,遠山良,荒川善行:

二国二郎編 :デンプンハンドブック,p.70,朝倉書
店(1961)

献1)

鈴木繁男,中村道徳編 :澱粉化学実験法,p146, 朝
倉書店(1979)

ったことから、今後更なる検証が必要とされた。
文

日本食品工業学会食品分析法編集委員会編 :食品

9)

稲場久二,畠中義男 ,飯村普則,松村康生,森友彦:
日食工誌,35,15(1988)

96

[技術報告]バイオマスを混合した生分解性成型品の試作
平野

高広＊、佐々木 英幸＊＊、米倉
大澤 純也＊＊＊＊

勇雄＊＊＊

バイオマスの有効活用および生分解性プラスチックの機能改変を目的として、小麦のふす
ま、末粉、根昆布粉末をポリブチレンサクシネートへ重量比 1:1 で混合し、成型した。成型
試作品を、引張強度試験、酵素分解試験、浸漬試験、コンポスト分解試験で評価した。バイオマスを添加すると、引張強度は約 1/3〜1/6 まで低下したが、酵素、浸漬、コンポストによる分解速度は 10〜800 倍上昇した。
キーワード：小麦ふすま、末粉、根昆布粉末、ポリブチレンサクシネート

Modification of Biodegradable Plastics by Mixing Biomass Resources
HIRANO Takahiro, SASAKI Hideyuki, YONEKURA Isao
and OHSAWA Junya
To making good use of the biomass resources and easy modification of thecharacters of the biodegradable plastic, we put 50%(w/w) of flour, bran, or kelp root
powder into polybutylene succinate, the major biodegradable plastic. The strengths ofthe plastic films with the biomass resources were 1/3~1/6 of that without it. Addition thebiomass resources raised the degradation rates of the plastic films up to about 10~800
times.
key words: flour, bran, kelp root, biodegradable plastics, polybutylene succinate.
１緒

言バイオマスとして、小麦のふすまと末粉、および根昆マスの有効活用が進められている。我々はこれまでに籾布を使用した。根昆布は凍結乾燥後、超微粒摩砕機(増幸
産業（株）製、スーパーマスコロイダーMKCA6‑3)で粉砕

殻粉末を生分解性プラスチックに混合する方法で、籾殻し粉末にして用いた。成型加工の際、バインダーとしての有効活用及び生分解性プラスチックの機能改変に取り

生分解性プラスチックであるポリブチレンサクシネート

近年、環境負荷の低減を目的に、様々な分野でバイオ

１、２）

組んだ

。

（昭和高分子（株）製、ビオノーレ#1020）を使用した。

本研究では、籾殻と同様に余剰状態にある小麦のふす

ポリブチレンサクシネートのペレット及び同重量のバイ

ま（小麦の外皮）、末粉（三等粉や四等粉と呼ばれる外皮

オマスをニーダーで 130℃にて混合後、ホットプレスに近い部分の小麦粉）、根昆布粉末を混合した成型品を試（（株）小平製作所製、PY‑50E）にて 135℃で板状に成型作し、その強度及び分解性を評価した。

した。またアルミ製の金型で 135℃にて成型品のサンプルを作成した。

２
２―１

実験方法

２―２

成型加工

引張強度試験

板状にした試料をダンベル型（2 号ダンベル、JIS＊

応用生物部（現在

材料技術部）＊＊

化学部（現在＊＊＊金属材料部（現在

電子機械技術部）＊＊＊＊

応用生物部（現在

食品技術部）

材料技術部）

97

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

K7127）に打ち抜き供試した。試験方法は前報 ２ ）に従った。
２―３

酵素分解試験

板状にした試料を、厚さ約 1 mm、縦横約 3×30mm、重量約 100mg に切断し供試した。試験方法は前報 ２）に従っ
た。
２—４

浸漬試験

試料（厚さ約 1.0mm、縦横約 20×40mm、重量約 1.0g）
を、蒸留水 30ml を入れたプラスチックチューブに沈め、

ふすま

末粉

根昆布

試料全体を浸漬させた。浸漬 72 時間後に試料を 60℃で 4
時間以上乾燥させ、重量を測定した。浸漬前後の重量変図１化から、水への溶解率を求めた。なお、本試験では前報（右、末粉入り）

試作したダンベル片（左）及び成型品サンプルにて作成した籾殻粉末 40％(w/w)を含むポリブチレンサ
クシネートも試験に用いた。
２―５

籾殻含有率
(重量％)
無添加
ふすま
末粉
根昆布

コンポスト分解試験

発泡スチロール容器（縦 20cm、横 30cm、高さ 10cm）に、コンポスト（盛岡・紫波地区環境施設組合製、田園
有機、原料：生ごみ及び樹皮、成分：窒素全量 3.1％、リン酸全量 0.7％、カリ全量 1.1％、炭素窒素比 14、pH6.5）

表１ 引張強度
強度
ｸﾛｽﾍｯﾄﾞの変位(N/mm2 )
(mm)
29.3
58.7
5.6
1.6
8.8
3.3
12.4
1.4

700g を入れ、深さ 2cm の位置に試料（厚さ約 1.0mm、縦３―２

横約 20×40mm、重量約 1.0g）を水平に埋設した。発泡ス

酵素分解試験

酵素分解試験後の試験片の重量減少率を図 2 に示す。

チロール容器に空気が若干通る程度にビニールで蓋をし、重量減少率はバイオマスの添加により、酵素無添加の場

恒温恒湿器内で温度 25℃±1℃、湿度 50％に保った。
試験 20 日後に試験片を採取し、超音波洗浄器にて数秒

合で 35 倍以上、酵素添加の場合で 10 倍以上増した。バ

間洗浄した後、温度 60℃で 4 時間以上乾燥させて重量をイオマス無添加区では酵素添加によって重量減少率が増測定した。重量減少率を分解量とした。

したが、バイオマス添加区では酵素の有無に関わらず重試験前のコンポスト中の菌叢を以下の方法で調べた。

量減少率は高かった。これはバイオマスが水溶液中に溶

コンポスト 1.0g を採取し、滅菌済み生理食塩水中に懸濁出する速度が、酵素分解速度と同等に高かったためと思し適宜希釈した。細菌数は、普通寒天培地に菌液を塗布われる。

し、培養 3 日後にコロニーをカウントした。糸状菌数は、10.0%

ストレプトマイシン 30mg/L を含んだポテトデキストロ
ース寒天培地を用い、培養 5 日後にカウントした。放線

酵素無し
酵素有り

重量減少率 (%)

8.0%

菌数は、グリセロール 5g/L、シクロヘキシミド 50mg/Lを含む actinomyces isolation agar を用い、培養 7 日後にカウントした。培養温度はすべて 25℃とした。コロニ
ー数と菌液の希釈倍率から、菌数を求めた。また対照と

6.0%
4.0%
2.0%

して畑地土壌の菌叢も調査した。

0.0%

３
３―１

無添加区

実験結果及び考察
試験片の性状及び引張強度

図２

ふすま

末粉

根昆布

酵素分解による重量減少

図 1 に作成したダンベル片及び成型品サンプル（末粉50％を含む）を示す。表１に引張強度およびクロスヘッ

３―３

浸漬試験

ドの変位の平均値を示す。バイオマスの添加により、引図 3 に浸漬試験の重量減少量を示す。ふすま、末粉、張強度は約 1/3〜1/6 に低下した。また、伸びの指標であ

根昆布粉末を添加した場合、浸漬による重量減少が大きるクロスヘッドの変位が約 1/18〜1/42 まで低下した。成く（無添加区の 200 倍以上）、籾殻粉末では重量減少が確

型品サンプルは 2〜4mm の厚さがあるが、直接大きな力を認されなかった。浸漬による重量減少が、添加したバイ

加えない用途には十分使用できる強度を備えていると思

オマスの性質に影響されることが明らかとなった。このわれた。

影響はバイオマスの水溶性や親水性の違いに起因すると
思われる。

98

バイオマスを混合した生分解性成型品の試作
４
重量減少率（％）

6.0%

結

言

バイオマスの有効活用を目的に、バイオマス（ふすま、5.0%

末粉、根昆布粉末）とポリブチレンサクシネートを重量4.0%

比 1:1 で含む成型品を試作し、その強度及び分解性を試

3.0%

験した。

2.0%

生分解性評価には数カ月を要するため、短期間で評価

1.0%

できる方法が望まれている。前報 ２）のコンポスト分解試
験法は短期間で生分解性を評価できたが、毎日メンテナ

0.0%
無添加 ふすま末粉

根昆布

ンスする必要があった。本報告では、惠谷らの方法 3）を

籾殻

参考に改良し作業の大幅な簡素化に成功した。
図３

浸漬による重量減少

引張強度は、バイオマス添加により 1/3〜1/6 まで低下した。酵素試験、浸漬試験、コンポスト試験による分解

３―４

コンポスト分解試験

速度は、バイオマスの添加で 10〜800 倍まで上昇した。

図４にコンポスト試験の重量減少率を示す。無添加のポリブチレンサクシネートを土壌中に 1 年以上埋設した場合と比べて、ふすま、末粉、根昆布を添加した場合、場合、重量で数%しか分解せず 4）、完全分解には数年から重量減少率はそれぞれ約 80、400、800 倍増した。なお、十数年かかることが予想される。本試験結果から、バイコンポストの菌数（表２）は一般的な土壌よりも 1 桁か

オマスの添加によって完全分解に必要な期間を大幅に短

ら 2 桁多く、生分解に関与する微生物数も多いと思われ縮できると思われる。

る。

成型品サンプルの試作から、厚さが数 mm あれば力が直重量減少率（％）

接加わらない用途ならば十分使用できると思われた。す3.0

なわち、重い物を入れる薄手の袋類等には適さないが、2.5

軽いものを入れる小物トレイ等の容器には使用できる。

2.0

強度と分解性は裏表の性質であるが、製品の特徴にあわ

1.5

せてそれらを制御することで実用性が広がるだろう。

1.0

文

0.5

献

１)平野高広, 酒井晃二, 佐々木英幸 , 山本忠, 大澤純

0.0

無添加

ふすま

末粉

也：岩手県工業技術センター研究報告, 8, 151‑153

根昆布(2001)
図４

コンポスト中での重量減少

２)平野高広, 佐々木英幸, 山本忠, 大澤純也：岩手県工

表２３）惠谷浩, 平野元三, 岩城尚子, 日本生物工学会誌, 80 ,業技術センター研究報告, 9, 154‑157 (2002)
コンポストの菌叢

試料
コンポスト
畑地土壌(対照)細菌
1.7×1086.2×106

菌数（個/g）
糸状菌
放線菌
1.2×106
5.2×108
2.5×105
3.7×106

331‑338 (2002)４）高分子分科会, 「生分解性プラスチックのフィール
ドテスト」中間報告、平成 13 年度 第 39 回高分子分科会会議資料99

[技術報告]平成１４年産「吟ぎんが」「ぎんおとめ」の酒造適性
高橋

亨*、中山 繁喜*、畑山
米倉 裕一*、櫻井 廣*

誠*

平成14年産「吟ぎんが」と「ぎんおとめ」について酒造用原料米全国統一分析、試験醸造を行った。平成14年産米は両品種とも砕米率が高めであり、もろみ初期にボーメが出やすいが、もろみの適正管理によりもろみ後半は順調にボーメが減少する事がわかった。
キーワード：平成14年、吟ぎんが、ぎんおとめ、酒造適性

The Brewing Aptitude of Ginginga and Gin-otome Harvested in Heisei 14
TAKAHASHI Tohru, NAKAYAMA Shigeki, HATAKEYAMA Makoto,
YONEKURA Yuichi and SAKURAI Hiroshi
Weexamined thericegrainof Ginginga and Gin-otome harvestedin Heisei 14bythemehtodof
national standardanalysis forsakebrewing and weremadethesake.Thepropertiesof Ginginga and
Gin-otome were highcracked rice ratio, and were very easily dissolved in early period of Moromi.
However, it was clarified that the latter Moromi wasprogressed satisfactorily by proper control ofMoromi 'stemperature.
key words : Ginginga,Gin-otome,Heise i 14 , brewing aptitude

岩手県オリジナル酒造好適米である「吟ぎんが」は県30 ％、留掛米は 28 ％を目標に浸漬吸水させた。蒸きょうはＯＨ式二重蒸気槽付き甑（増田商事株式会社製）を

内各酒造会社で主に吟醸酒、純米吟醸酒の原料米として、用い 50 分間行った。蒸きょう終了前 10 分間は加熱し「ぎんおとめ」は主に純米酒、本醸造酒の原料米としてた乾燥蒸気を通じた。

１

緒

言

用いられている。当センターでは岩手県酒造協同組合の製麹は薄盛三段式製麹機（ハクヨウ株式会社製）を用

委託により、平成 14 年産「吟ぎんが」、「ぎんおとい、添麹と仲麹はまとめて製麹した。「吟ぎんが」は種め」の特性を調査するために、酒造用原料米全国統一分

麹（㈱秋田今野商店製、特別吟醸用№５菌）を白米 100

析、醸造試験を行ったのでここに報告する。

㎏当たり添・仲麹で 50 ｇ、留麹で 30 ｇ使用した。
「ぎんおとめ」は種麹（㈱秋田今野商店製、高級もろみ

実験方法用）を白米 100 ㎏当たり添・仲・留麹で 100 ｇ使用し原料米分析

た。麹の分析は国税庁所定分析法２）に基づいて分析した。

２
２−１

岩手県酒造協同組合共同精米所より提供された玄米を、仕込み配合はそれぞれ表１，２のとおりであり、酵母

酒造用原料米全国統一分析１）により分析した。また、花仕込みで行った。なお、「吟ぎんが」は岩手吟醸 2 号酵巻農業改良普及センターより提供された栽培農家の異な母、「ぎんおとめ」は協会 901 を使用した。「吟ぎんる石鳥谷町産「吟ぎんが」24 点は、（株）チヨダエンが」は添仕込みと踊りが 20 ℃、仲仕込で 10 ℃、留仕

ジニアリング製試験精米機 HS-4 にて、見掛け精米歩合

込みで 6 ℃、最高温度 10.5 ℃を目標にした。アルコー

50%目標に精米し、砕米等の発生状況および精米特性を調査した。

ル添加時期は、もろみの日本酒度− 2 到達時を目標にし

２−２

共同精米所より購入した「吟ぎんが（精米歩合40 •を斗ビン（ 20 •容ガラス容器）にとった。
「ぎんおとめ」は添仕込みと踊りが 20 ℃、仲仕込みが50%）」および「ぎんおとめ（精米歩合 60%）」を用いた。洗米はＭＪＰ式洗米機（白垣産業株式会社製）を用

11 ℃、留添時の温度 9 ℃、最高温度 13.5 ℃を目標とし、
日本酒度± 0 で藪田産業㈱藪田式濾過圧搾機 B-60 型でい、２分間洗米した後、麹米と添および仲掛米は吸水率

上槽した。

た。上槽は綿搾袋で行い、初期の濁りが無くなった後

試験醸造＊醸造技術部

100

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）

初添

仲添

留添

計

15.4%）と低く過乾燥であり、胴割れが生じていたためと考えられた。刈り取り日が 9 月 25 日以降に砕米率の総米(kg)

４５

５４

８１

１８０

高いものが出現しており、相関係数は r ＝ 0.45 （5 ％有

蒸米(kg)
麹米(kg)

３５

４２

６７

１４４

意）と刈り取り時期が遅れると精米時に砕米が発生しや

１０

１２

１４

３６

すい傾向が見られた。この結果をふまえ、花巻農業普及

汲水(•)

６２

７０

１２０

２５２

センターでは今後、刈り遅れに注意するようにし、これ６０まで以上に「吟ぎんが」の品質向上に取り組む予定であ

表１

吟ぎんがの仕込配合

30%アルコール(•)

る。
表２

ぎんおとめ仕込配合

初添

仲添

留添

表４

計

「吟ぎんが」50%精米試験

総米(kg)

８０

１４０

１８０

４００

番 刈取 栽培状況

精米 真精米 無効精 砕米

蒸米(kg)

５８

１１２

１５０

３２０

号 日

時間 歩

麹米(kg)

２２

２８

３０

８０

汲水(•)

９２

１８２

２８６

５６０

合 米歩合 率(hr) （％） （％） (％)
1 9/20

4.50

52.9

2.3

12.9

2 9/21 着色粒･茶米

4.25

53.1

2.1

4.7

3 9/21 青濃い

4.50

53.6

2.5

8.4

4 9/21 屑米多･ｶﾒ着色

4.50

51.9

1.4

7.0

5 9/21

4.50

51.9

1.8

6.0

平成 14 年産米は千粒重、吸水、粗タンパク質、砕米率、

6 9/22 茶米･発酵粒

5.00

52.2

2.0

4.3

真精米歩合がやや高めだが、消化性試験の Brix はやや

7 9/22 青未熟･発酵粒

4.50

52.1

1.4

2.3

低めであった。平成 13 年産米が吸水率に比べ Brix が高

8 9/22 ｶﾒ着色多

4.50

51.5

2.0

8.0

く、もろみ中で米の溶解が進み、もろみ末期にボーメの

9 9/22 ｶﾒ着色微

4.83

50.8

1.3

12.8

減少が鈍くなった３）のに対し、平成 14 年産米の傾向と

10 9/25

5.00

61.6

11.8

94.8

しては、砕米が多いことから吸水率は高くなるが、Brix

11 9/25 ｶﾒ着色

4.50

51.7

6.1

24.7

の数値からもろみでの溶解性は平成 13 年産米より進ま

12 9/26 ｶﾒ着色微

＊

49.8

2.3

12.8

ないと考えられた。ただし、砕米が多いことにより限定

13 9/26 茶米･ｶﾒ着色微

4.50

51.6

1.0

14.0

吸水に注意が必要なこと、もろみ初期はボーメがでやす

14 9/26 青濃い･ｶﾒ着色

4.50

52.2

2.5

3.7

いこと、真精米歩合が高いことから米が見掛精米歩合の15 9/26 茶米･ｶﾒ着色微

4.50

51.0

2.4

10.6

数値ほど削られていないことや粗タンパク質が高いため、

16 9/26

4.50

52.0

0.9

3.3

米の溶解性が低くても雑味が出る可能性が高いことが明

17 9/27 茶･青未熟･発芽 4.75

51.9

1.4

8.1

らかになった。

18 9/27 ｶﾒ着色多

4.50

51.6

1.0

17.6

19 9/29 茶米

4.50

51.2

1.5

9.5

３
３−１

実験結果および考察
原料米分析

原料米分析結果を表３に示す。平成 13 年産米に比べ20 9/29 稲ｺｳｼﾞ多･茶米 4.50

50.7

0.9

7.3

吟ぎんが

ぎんおとめ

21 9/29 青未熟･茶米多

5.00

52.0

1.6

7.3

表３

原料米分析結果

H14

H13

H14

H13

22 9/29 茶米･着色粒

4.83

50.3

0.5

29.7

玄米千粒重(g)

27.0

26.1

27.0

26.0

23 9/30 茶米

5.25

53.7

4.4

26.4

20 分吸水(%)

28.4

28.1

28.7

28.5

120 分吸水(%)

31.0

29.7

31.0

30.8

24 9/22 青未熟多4.75 55.4
5.1
4.7＊：精米機の不調により正確な精米時間測定できず

蒸米吸水(%)

36.6

33.6

34.7

35.3

糖度（Brix）

10.3

10.8

9.1

9.6

ｱﾐﾉ酸度(ml)

0.6

0.6

0.7

0.6

粗蛋白質(%)

5.0

4.7

5.2

5.0

砕米率(%)

8.9

6.2

10.0

8.0

真精米歩合(%)

72.9

72.6

74.8

73.6

35
30
砕 25
米 20
率 15
％ 10
5
0

栽培農家の異なる 24 点の「吟ぎんが」の 50%精米試
験結果は表４のとおりであった。また、刈り取り日と砕

9/19

9/21

9/23

9/25
9/27
刈取り日

米 率 の 関 係 を 図 １ に 示 す 。 な お 、 10 番 は 砕 米 率 が94.8%と高く、異常値として取り除いている。 10 番の砕
米 率 が 高 い 理 由 と し て 、 玄 米 水 分 が 13.2%（ 平 均

図１

101

50%精米試験結果

9/29

10/1

平 成 14 年産「吟ぎんが」「ぎんおとめ」の酒造適性

原料処理結果を表５、表６に示す。「吟ぎんが」、

BMD 値は最高が 65(13 日目、昨年は 18 日目で 88.2）であった。もろみ初期に昨年より米が溶解したのは砕米「ぎんおとめ」とも吸水時間は昨年より短めであった。

や胴割れの影響と考えられたが、原料米分析で推察され

胴割れ、砕米が多く吸水率のわりに整粒の目玉（浸漬時たように米質自体は昨年より溶解しない事が明らかになに米の中心部に見られる白濁した部分で、水を吸ってなった。もろみ日数が 43 日と長くなったのは、もろみ初い部分）は大きく、また、浸漬中の砕粒は例年より多く期に温度が上がるのを抑えすぎたため酵母の増殖が抑制感じた。蒸米は吸水歩合のわりにかたく感じ、留掛米でされたと考えられた。

３−２

醸造試験

は米の中心部が白濁したいわゆる生蒸しが散見された。

「ぎんおとめ」の最高ボーメは 8.6（4 日目、昨年は例年、蒸米吸水 39%で生蒸しは見られないため、整粒は吸水の実測値に比べ吸水率が低く、蒸米もかたかった

4 日目で 7.2）であり、昨年よりももろみ初期の溶解が進んだが、その後は順調に推移した。昨年はもろみ末期と考えられた。

も溶解が進みボーメの減少が鈍ったが、今年はもろみ初

麹の分析結果を表７に示す。「吟ぎんが」は昨年に比期で溶解は進んだものの、米質自体は昨年より溶けにく

べ、添・仲麹、留麹とも水分は低く、酵素力価はα−ア

いため、もろみ後半も順調にボーメが減少したと推察さ

ミラーゼは昨年より高く、グルコアミラーゼ活性は昨年れた。

並み、酸性カルボキシペプチダーゼ活性がやや弱めの麹であった。「ぎんおとめ」も昨年に比べ水分が低かった。

蒸米吸水

(℃)

(℃)

(分)

(%)

(%)

添・仲麹

4.0

9.0

18.5

32.1

43.2

留

麹

-

-

16.0

29.8

42.3

添

掛

-

-

16.6

32.0

仲

掛

6.0

6.5

16.9

28.6

41.0

留

掛

7.0

6.5

16.0

26.9

39.0

0
日数（
日）

44.2

＊

図２
表８

もろみ品温経過

清酒製造事績及び製成酒成分-：測定せず

吟ぎんがもろみ日数（日）

43

25

423

846

蒸米吸水

もろみ熟成歩合（％）

96.1

94.0

(%)

もろみたれ歩合（％）

87.2

90.4

43.1

アルコール収得率（％）

30.0

38.4

原料処理結果（ぎんおとめ）

品温

水温

吸水時間

吸水率

(℃)

(℃)

(分)

(%)

添・仲麹

14.0 16.0

13.3

31.8

留

麹

11.0 14.0

12.2

31.4

添

掛

11.0 14.0

12.2

31.4

仲

掛

13.0 10.0

13.0

留

掛

7.0 13.0

11.3

41.6

粕歩合（％）

36.6

22.8

42.8

アルコール濃度（％）

17.0

18.2

29.8

41.6

酸度（‹）

1.8

2.2

27.5

38.9

アミノ酸度（‹）

＊

日本酒度
表７

ぎんおとめ

製成数量（•）

表６

BMD値

10

43

吸水率

37
40

吸水時間

31
34

水温

20

28

品温

30

22
25

原料処理結果（吟ぎんが）

60

40

16
19

表５

70

50

1

きない。

7
10
13

温度（
℃）

今野商店製、北斗」を種麹に用いたため、単純に比較で品温（吟ぎんが）品温（ぎんおとめ）
BMD値（吟ぎんが）BMD値（ぎんおとめ）

20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0

4

酵素活性はすべて昨年より低かったが、昨年は「㈱秋田

1.1

1.5

＋ 2.5

±0

麹分析結果

水分 α- ｱﾐﾗｰｾﾞ ｸﾞﾙｺｱﾐﾗｰｾﾞＡＣＰ＊(%) (Ｕｇ麹)
(Ｕｇ麹)
/
/

４

言

吟ぎんが 添・仲 18.1

902

187

3,888

平成 14 年産「吟ぎんが」、「ぎんおとめ」の特性を把握するために酒造用原料米全国統一分析法による分析、

15.1

1,003

191

2,733

醸造試験を行った。平成 14 年産「吟ぎんが」「ぎんお624＊
酸性カルボキシペプチダーゼ

128

2,185

とめ」は平成 13 年産に比べ玄米千粒重、吸水率、粗タ

吟ぎんが 留ぎんおとめ添･仲 17.5

(Ｕｇ麹)
/

結

ンパク質、真精米歩合、砕米率が高め、 Brix は低めであった。砕米が多いので限定吸水に留意すること、もろ

図２にもろみ品温経過、表８に製造事績および製成酒

み初期は砕米の影響でボーメがでるが米自体は平成 13成分を示す。「吟ぎんが」の最高ボーメは 9.2（ 4 日目、

年産米より溶解しにくいので、もろみ品温管理に注意す

昨年は 7 日目で 8.6）ともろみ初期に溶解が進んだ。

ればもろみ後半は順調にボーメが減少する事がわかった。

102

岩手県工業技術センター研究報告
これら平成 14 年産米の特徴は酒造講習会や企業訪問を文

献1) 酒米研究会：酒造用原料米全国統一分析法(1996)
2) 注解編集委員会編：第４回改訂 国税庁所定分析法とおして情報を提供する事ができた。

注解，日本醸造協会(1993))
3 高橋 亨，中山繁喜，畑山 誠，米倉裕一，桜井廣：岩手工技セ研報，9, 212(2002)「吟ぎんが」精米試験にあたり貴重な玄米を提供していただいた花巻農業改良普及センター技術普及課長

第１０号（２００３）

伊五沢正光様に感謝いたします。

103

[技術報告]岩手県産酒米育種系統の醸造適性評価（Ⅳ）*
高橋

亨 **、櫻井廣**「吟ぎんが」を上回り「山田錦」並の酒造適性を有する酒造好適米選抜のため、県農業研究センターで育種されている4系統について酒造用原料米全国統一分析法に基づく原料米分析、見掛
精米歩合50%精米試験、総米30kgの清酒醸造試験を行った。供試原料米の理化学分析において、酒造適性基準値を満たしているものは「江さけ432号」だけであった。また、見掛精米歩合50%精米試験は4系統とも「吟ぎんが」に比べ劣ることがわかった。「江さけ431号」、「江さけ432号」は醸造試験の結果、対照の「吟ぎんが」より酒質が劣り、酒質の点からも「吟ぎんが」に劣ることが明らかになった。
キーワード：岩手県産酒米、岩酒674号、岩酒675号、江さけ431号、江さけ432号、醸造適性

Evaluation of New Rice Bred in Iwate Prefecture for Sake Brewing
TAKAHASHI Tohru and SAKURAI Hiroshi
We evaluated thebrewing aptitude ofthefourvarietiesof sakericewhichwere newly
bredinIwateprefecture.Asaresultofrawmaterialrice analysis, it was clarifiedthatonly
Kousake 432 was fit to standard values of the rice suitable for sake brewing, and that theproperties of four varieties against polishing were inferior tothecontrol Ginginga . Kousake
431 and Kousake 432 wereinferiortothecontrol Ginginga becauseofthesaketasting.
key words : brewer's rice, Iwasake674 , Iwasake 675,Kousake431,Kousake432 ,
brewing aptitude
１緒

原料米は酒造用原料米全国統一分析法５） に準じて分析

言

岩手県には現在、「吟ぎんが」 １ ） 〜 ３ ） と「ぎんおとした。

の 2 種類のオリジナル酒造好適米がある。県内酒め」

４）

造会社において「吟ぎんが」は主に精米歩合 50%以下

表１

で、吟醸酒、純米吟醸酒の原料米として、「ぎんおと

系統名

交配組み合わせめ」は主に精米歩合 55 〜 60%の特別純米酒、特別本醸造酒に使用されている。しかしながら、精米歩合 40%

岩酒 674 号

吟ぎんが／冨山酒 45 号

岩酒 675 号

吟ぎんが／冨山酒 45 号

以下の大吟醸酒のほとんどは県外産の「山田錦」が使用

江さけ 431 号 東北 154 号／岩南 6 号されている。

江さけ 432 号 東北 154 号／信交酒 480 号

供試原料米の系統名及び組み合わせ

県農業研究センターでは現在、「山田錦」並の醸造適性を有する酒造好適米の育種を行っている。今回、我々

２−３

は育成過程の 4 系統について、清酒醸造試験を含む醸造

30kg、ロールメッシュ＃ 60、ロール回転数 1,800 〜
2,200rpm の条件で見掛精米歩合 50%まで精米した。

適性評価を行ったので、ここに報告する。
２２−１50%精米試験

新中野工業㈱製のミニ精米機を用い、玄米張り込み量

実験方法

２−４

清酒醸造試験

清酒醸造試験は総米 30kg（精米歩合 50%）、仕込温

供試原料米

県農業研究センター水稲育種研究室で育成された 4 系

度 6 ℃、最高温度 10.5 ℃を目標とし、吟醸造りを行っ統の系統名と交配組み合わせを表１に示す。また、対照た。麹米は「吟ぎんが」とし、掛米に各試験米を使用しは平成 14 年岩手県産「吟ぎんが」を用いた。

た（表２）。製成酒は国税庁所定分析法６） に基づいて分２−２

析し、酒質は平成 14 酒造年度岩手県新酒鑑評会審査員

＊

原料米分析

岩手県産酒米育種系統の酒造適性評価＊＊ 醸造技術部

104

岩手県工業技術センター研究報告
およびセンター職員 11 名により評価を得た。

第１０号（２００３）

50%精米試験結果は表４に示す。
表３、表４の結果から「岩酒 674 号」は精米特性が

表２

清酒醸造試験仕込配合

かなり劣ること、酒造適性基準値よりも玄米千粒重が大

初添

仲添

留添

計

きいこと、50%精米試験結果では無効精米歩合が最も悪

総米

４.８

９.６

１ ５.６

３ ０. ０

く砕米も多いことから、酒造適性は低いと考えられた。

蒸米

３.１

７.７

１ ３.２

２ ４. ０「岩酒 675 号」は 4 系統の中で 50%精米試験成績が最

麹米

１.７

１.９

２ .４

６ .０

も良かった。しかし、玄米千粒重が 30g を超える大粒で

汲水

６.０

１ ２.０

２ ４.０

４ ２. ０あり心白も大きいこと、20 分吸水、糖度の数値から非９.０

常に溶解しやすく、もろみ管理の難しさが予想された。

３０％アルコール(l )・単位は kg「江さけ 431 号」は酒造適性基準値に比べ、玄米千粒

・酵母仕込（岩手吟醸２号）による３段仕込

重が大きすぎること、タンパク質含量がやや高いことや、糖度が低くもろみでの溶解性が低いと考えられたが、

３
３−１

50%精米試験では「岩酒 675 号」についで良かった。

実験結果及び考察「江さけ 432 号」は酒造適性基準値からはずれる項目

原料米分析及び50%精米試験

少数検体の酒造用米の適性評価法として、斉藤らは過がなく 4 系統の中では最もバランスが良かった。以上の去 17 年間（1976 〜 1993 年）の酒造用原料米全国統一

ことから「江さけ 431 号」、「江さけ 432 号」につい

分析法に基づく分析データを解析し、原料米の酒造適性て試験醸造を行うこととした。なお、「江さけ 432 号」

は玄米千粒重、20 分吸水値、蒸米吸水値、消化性直接は平成 13 年度、酒造用原料米全国統一分析、50%精米

還元糖、粗タンパク質量の 5 項目で評価できること、そ

試験で最も良い酒造適性であったが、玄米量が少なく試してこれら 5 項目に基準値を設定し、その範囲内であれ

験醸造を行うことができなかった系統である１０）。

ば酒造に適すると評価できるとしている ７）〜９) 。当時と３−２

清酒醸造試験

測定法が異なる項目もあるが、今回試験した 4 系統の原原料処理において「江さけ 431 号」「江さけ 432

料米について、おおよそこの基準に基づいて酒造適性を号」とも対照よりも吸水時間がかかった（表５）。吸水評価した。また、精米特性は基準がないが、対照である

時の砕粒発生は対照と同程度に思われた。また、蒸し上「吟ぎんが」との比較により評価した。今回試験した 4

がりの状態の品種間差は感じられなかった。

系統及び対照品種「吟ぎんが」の原料米分析結果を表３、表３
系統名

玄米千粒 20分吸水

原料米分析結果

120分吸水 蒸米吸水

糖度

ｱﾐﾉ酸度

粗蛋白質

無効精米

砕米混入

Brix

(ml )

(%)

歩合(% )

率(%)

重(g)

(% )

(% )

率(%)

吟ぎんが(対照)

27.4

27.5

28.5

32.8

10.3

0.7

5.3

9.0

11.4

岩酒 674 号

28.4

26.7

28.1

31.0

10.3

0.7

4.7

5.8

14.4

岩酒 675 号

30.1

29.7

30.2

35.4

11.4

0.7

4.8

7.7

11.0

江さけ 431 号

28.5

25.3

29.2

34.4

8.7

0.6

5.6

9.1

14.7

江さけ 432 号

27.7

26.8

29.6

33.5

10.1

0.7

4.8

7.4

13.6

表４
系統名

50％精米試験結果

見掛精米歩合 (%) 真精米歩合(%)

無効精米歩合(%) 砕米混入率(% )

精米時間（時間）

吟ぎんが（対照）

４ ９.９

５ ８.９

９.０

５.５

２ ６. ５

岩酒 674 号

４ ９.３

６ ５.４

１ ６.１

１ ５.８

１ ８. ５

岩酒 675 号

５ ０.３

６ １.６

１ １.３

９.８

１ ７. ０

江さけ 431 号

４ ９.８

６ ０.３

１ ０.４

１ １.４

２ ９. ０

江さけ 432 号

４ ９.９

６ １.２

１ １.３

２ ０.５

２ ２. ５105岩手県産酒米育種系統の醸造適性評価（Ⅳ）
表５

原料処理結果吸水率( % ) こしき前(% ) こしき吸水(%)

用

途

品温(℃)

水温(℃)

吸水時間(分)

添

掛

-

-

17.0

37.4

34.5

46.5

仲

掛

5.0

6.0

14.0

37.4

34.5

41.8

留

掛

6.0

6.0

14.0

24.2

24.1

37.1

添

掛

-

-

20.0

40.0

37.7

50.3

仲

掛

5.0

6.0

17.0

29.2

28.4

41.2

留

掛

6.0

6.0

19.0

26.0

25.8

38.6

添

掛

-

-

18.8

30.3

29.0

41.3

仲

掛

5.0

6.0

20.0

29.5

28.6

42.0

留

掛

6.0

6.0

20.0

28.0

27.3

39.9

吟ぎんが

江さけ 431 号

江さけ 432 号-：測定せず

表６
もろみ

清酒製造事績及び製成酒成分

ｱﾙｺｰﾙ濃度日本酒度日数(日) (%)

滴定酸度ｱﾐﾉ酸度ｱﾙｺｰﾙ収得率粕歩合
(ml)

(ml)

( %)

(%)

吟ぎんが（対照）

28

17.2

＋4

1.8

0.8

24.8

51.7

江さけ 431 号

22

15.3

＋ 3.5

1.6

0.7

22.1

53.3

江さけ 432 号

27

17.2

＋5

1.8

0.8

26.5

49.7

表７

4 系統について醸造適性を評価した。

審査員による酒質の評価

系統名

酒造用原料米全国統一分析において、「江さけ 432

評点

コメント

吟ぎんが（対照）3.0

きれい、やわらかい号」だけがすべての項目で酒造適性基準値の範囲内であ江さけ 431 号

3.4

苦味、渋味、不調和

り、酒造適性が高いと考えられた。見掛精米歩合 50%

江さけ 432 号

3.5

渋味、雑、若い

精米試験結果では「岩酒 675 号」、「江さけ 431 号」、「江さけ 432 号」、「岩酒 674 号」の順番で精米性が5 点法で採点、数字の低い方が良好

良いと考えられたが、すべての系統で「吟ぎんが」より劣っていた。

製造事績及び製成酒の分析結果を表６、審査員による酒質の評価を表７に示す。対照である「吟ぎんが」の最試験醸造では、「江さけ 432 号」は「吟ぎんが」に

高ボーメは 8.2 であったのに対し、「江さけ 431 号」は類似したもろみ経過、成分であったが、「江さけ 431

7.8、「江さけ 432 号」は 8.4（すべて 5 日目）であり、号」は「吟ぎんが」に比べ米の溶解性が悪かった。酒質

酒造用原料米全国統一分析結果と同様、「江さけ 431

は、「江さけ 432 号」の熟成後の酒質に期待を寄せる

号」はやや溶けにくい、「江さけ 432 号」はやや溶け

パネラーもいたが、両系統とも対照である「吟ぎんが」やすい傾向を示した。「吟ぎんが」と「江さけ 432 号」

より評点が悪い事から「吟ぎんが」に劣ると判断した。

はほぼ同様なもろみ経過をたどり、製成酒の成分も類似していたが、「江さけ 431 号」は米が硬いためか対照
1) 高橋

よりキレが早く 22 日で上槽となり、アルコール収得率

文

献

亨, 櫻井

廣：岩手工技セ研報, 6, 81(1999)も低くなった。官能評価では「江さけ 431 号」，「江さけ 432 号」とも苦み、渋みが強く少々雑であり、評

2) 荻内謙吾、尾形茂、神山芳典．1999.酒造好適米新品

点も対照の吟ぎんがに劣った。また、「江さけ 432 号」

種「吟ぎんが」の玄米品質特性．東北農業研究は「若い」ため現時点での評価は良くないが、熟成後の52：9-103) 小田中浩哉、扇良明、高橋亨、中野央子、佐藤喬、

酒質に期待するコメントがあった。

高橋正樹、照井儀明、神山芳典、櫻井廣． 1999．
４結言

水稲新品種「吟ぎんが」の特性．東北農業研究
52：7-8

県農業研究センター水稲育種研究室で育種されている

106

岩手県工業技術センター研究報告第１０号（２００３）
注解，日本醸造協会(1993)4) 畠山均、菅原浩視、佐々木力、高橋亨、漆原昌二、
小綿寿志、中西商量、仲條眞介、櫻井廣． 2000．

7) 斉藤博之，谷口

酒造好適米新品種「ぎんおとめ」の育成経緯及び特

8) 斉藤博之，西澤直行：醸協，91, 123 ( 1996)

性．東北農業研究 53：3-49) 斉藤博之，西澤直行：醸協，91, 737 ( 1996)

5) 酒米研究会：酒造用原料米全国統一分析法(1996)
6) 注解編集委員会編：第４回改正

10)高橋(2002)

亨，桜井

国税庁所定分析法

107

肇：醸協，90, 387 ( 1995)

廣：岩手工技セ研報，9, 162

[技術報告]低アルコール清酒の試験醸造
中山

繁喜*、櫻井廣*

女性に好まれる低アルコール清酒の開発を目指し、酒質設計と試験醸造を行った。清酒を希釈しブドウ糖と酸味料を調合したモデル酒を使い女性パネラーによる嗜好調査を行った結果、クエン酸を添加して酸味を強調した酒が好まれることが分かった。また、液化仕込みで麹歩合の異なる酒を試験醸造し、同様の嗜好調査を行った結果、麹歩合を１０％程度に設定すると清酒らしい
旨味と酸味の爽やかさが表れ好まれると思われた。
キーワード：低アルコール清酒、クエン酸

Brewing of Low Alcohol Sake
NAKAYAMA Shigeki and SAKURAI Hiroshi
We aimed atthedevelopmentoflowalcohol sake liked b y w o m a n . T h e d e s i g n o f saketaste and the test brewing were done. It was understood that sake added citric acidwithin sometypeof modelsakewaslikedbywomanpanels. Andweestimatedfromthe
test brewing that sake became lighttaste,freshacidity,andwaslikedbywomanincaseof
about 10% koji-ratio. The koji-ratioisarateofriceforkojimakingintotalrice.
key w o r d s : low a l c o h o l sake , c i t r i c acid１

緒

デル酒を作り、女性 10 人に「好き」「嫌い」「どちら言

県内には低アルコール清酒に着目し、その開発や販売でもない」の中から回答させる嗜好調査を実施した。試に取り組んでいる企業がある。本研究は、アンケート調

験区は、２種類の有機酸とそれぞれ３段階の酸度で６区

査によって市場価値の高い低アルコール清酒を明らかに分設けた（表１）。モデル酒は清酒原酒ｱﾙｺｰﾙ(19%)50

するとともに、その製造法を開発し、低アルコール清酒‹にブドウ糖 10 ｇと乳酸またはクエン酸を所定の濃度に取り組む企業を支援することを目的にしている。当初になるように添加し、炭酸水 20 ‹と水を加えて 100 ‹は女性にポイントを絞り、昨年甘味や酸味が明確で発泡にしたものを用いた。

性を有する低アルコール清酒が好まれることを明らかにした

その結果を表１に示した。乳酸よりクエン酸を好む人が多く、クエン酸でも酸度 13 ‹付近のような高い酸度。今年はさらに酸味料の種類を特定した。また、

１）

昨年行った試験醸造の経験から液化仕込法を採用し、低では好まれないことが分かった。

アルコール清酒の試験醸造を行って酸味と旨味が調和す
る麹歩合を検討したので報告する。
２

表１
乳酸

モデル酒による嗜好調査

昨年実施した女性パネラーによる市販低アルコール清

クエン酸

酒の調査では、乳酸やクエン酸の濃度が高く甘味が明確
１）

な酒が女性に支持される傾向があった

酸度(ml) ３ .９
評点

６.８

９.８

−３

−２

−３

酸度(ml) ４ .９

８.９

１ ２. ９

評点

＋５

−２

±０

調査は女性 10 人で行った。
評点＝（「好き」と回答した人数）−（「嫌い」と回答した人数）。そこで、乳酸

またクエン酸、ブドウ糖、清酒、炭酸水、水を使ったモ＊

乳酸・クエン酸添加モデル酒を使った嗜好調査

醸造技術部

108

岩手県工業技術センター研究報告

それに対し、麹歩合7％の酒は「酸味が爽やか」等酸味

一般的な清酒に含まれる有機酸は乳酸、リンゴ酸、コハク酸が主でクエン酸は僅かである

第１０号（２００３）。クエン酸を添加

が心地良いことを示すコメントが多く、この酒質の方がした清酒は、従来の清酒のイメージと異なる清涼飲料水

評価されたと思われた。なお、麹歩合 14％の酒は発酵を連想させる味になり、この味が女性に好まれたと思わが進み過ぎてブドウ糖濃度が下がり（表６）、苦み等がれた。

感じられるようになり「好き」と回答した人が少なかっ

２）

３

麹歩合を変えた小仕込み試験

表２

前述の結果から、クエン酸を酸味料として添加し、麹

初添

麹歩合

歩合 20%､ 14%､ 7%にした試験区を設け低アルコール清

試醸酒の仕込み配合
留添

麹米

汲水

掛米

計

汲水

掛米

汲水

酒の製造を試みた。この試験区は麹歩合20%の製成酒で

20％

1.4kg

2.8•

5.6kg 11.2•

7kg

14•

は味が濃く爽快さに欠けると考え、酒質を淡麗化させる

14％

1.0

2.0

6.0

12.0

7

14

ことで酒質評価が向上することを期待し設定した。

7％

0.5

1.0

6.5

13.0

7

14

今回は製成酒のアルコール濃度と残糖量を調整しやすくするため液化仕込み法を用いた。米麹は２倍量の水を20加え 58℃で一晩糖化後圧搾して麹糖化液にした。掛米

１次発酵

品温（℃）

は浸漬蒸きょう後２倍量の水と液化酵素 0.1％を加え 90℃達温で液化させ、続いて 58℃に保持し糖化酵素 0.1％
添加して１晩糖化後圧搾して米糖化液にした。仕込みは
総米７ kgの２段仕込みで行った（表２）。初添は麹糖

２次発酵

16
麹歩合20％
12
麹歩合7,14%

発酵終了

8

化液に酸味料と酵母培養液500‹を加え16℃に保った。

4

翌日、留添で米糖化液を加え品温を 15℃にして発酵さ

添留

5

10

せた。品温経過は図１のとおりにした。発酵はアルコー

15

20

25

日順

ル発酵を主とした一次発酵と、炭酸ガスの封じ込めを主図１とした二次発酵の二段階で行った。二次発酵は容器を密試醸酒の有機酸濃度 （mg/•）

表３

封してもろみ温度を下げて行い、ガス圧が 100kPaに達した時瓶詰めし、 60℃達温で火入れを行い発酵を終了させた。
麹歩合20％の製成酒は、不快な香り成分ダイアセチ
ルの生成につながるピルビン酸濃度が高めであった（表

麹歩合

乳酸

ﾋﾟﾙﾋﾞﾝ酸

ﾘﾝｺﾞ酸

ｸｴﾝ酸

ｺﾊｸ酸

20％

114

119

250

403

324

14％

150

<5

222

1144

514

7％

155

<5

279

1299

540

３）。そこで、麹歩合14と 7％の仕込みでは一次発酵か
ら二次発酵へ移る際、もろみの品温を段階的に低下させ、二次発酵の品温を５℃にした（図１）。
その結果、製成酒のピルビン酸がほとんど無い程度まで低下させることができた。段階的に品温を下げ二次発酵に移行させる経過を取ると、炭酸ガスの圧力上昇が早もろみの品温経過表４

試験酒の嗜好調査結果

麹歩合

好き

嫌い

どちらでもない

20%

８人

３人

２人

14%

２

６

５

7%

８

２

３

調査は女性13人で行った。

まり、酵母の代謝が進んでピルビン酸が消費されたと思われた。ピルビン酸は市販低アルコール清酒にも高い濃表５度で含まれる場合があり１）、この方法は低アルコール清麹歩合

酒の製法として有効な手段と考えられた。
これら３試験区の製成酒を女性パネラー 13人による

20％嗜好調査を行った結果を表４、５に示した。麹歩合 20％と7％の酒が「好き」と回答した人が多かった。しか14％

し一方では、麹歩合 20％の酒は、クエン酸、コハク酸
7％

濃度や酸度が低いにも関わらず「酸が強い」「ピリピリする」など刺激的な味を指摘するコメントが多かった。

109

試醸酒へのコメント
短評

甘くて良い（２人）、炭酸がきつい、酸が強い、ピリピリする。
飲みやすい、スッキリ、苦い（２人）、
アルコールが強い、エグ味
酸味が爽やか、白ﾜｲﾝ風、ｼﾞｭｰｽみたい、
飲みやすい、甘くて良い、甘すぎる低アルコール清酒の試験醸造
表６

試醸酒の一般成分

表８

麹歩合

ｱﾙｺｰﾙ

日本酒度

酸度

ｱﾐﾉ酸度

ブドウ糖

麹歩合

20％

9.8 %

‑50

2.5‹

0.7‹

8.2%

14％

11.5

‑30

4.2

0.15

7％

10.1

‑48

4.1

0.2

試験酒の嗜好調査結果

酸味料

好き

嫌い

どちらでもない7%

ｸｴﾝ酸+乳酸

３人

１人

３人

5.6

7%

ｸｴﾝ酸

４

１

２

7.6

20%

ｸｴﾝ酸

２

２

３

調査は女性7人で行った。
たと思われた。
表９４

酸味料を変えた小仕込試験

試醸酒へのコメント

麹歩合
酸味料

麹歩合を変えた試験では麹歩合７％の製成酒が好評で短評あったが、麹由来の旨味が減り淡麗な酒質になった分、

7％
ｸｴﾝ酸+乳酸

酸味が単調になることが懸念された。そこで、乳酸とク

7％
ｸｴﾝ酸

ジュースみたいで良い、もの足りない、20％
ｸｴﾝ酸

臭いがきつい（２人）、麹臭、
さっぱり、炭酸がきつい。

エン酸を併用した試験区を設け新たに試験醸造し確認を行った。

ジュースみたいでおいしい、味が濃い、
フルーティー、

仕込み方法は、酸味料としてクエン酸と乳酸両方を添加した他は麹歩合7 ％の仕込みと同様にした。品温も同５様に管理した。製成酒の成分は表７に示したとおりで、結言

通常の酒を薄めブドウ糖や酸味料を加えた低アルコー

乳酸濃度が高まり酸度が高くなった。

ル清酒で、女性に好まれたのはクエン酸で酸味を強調し

この試験区の製成酒と先の調査で好評を得た麹歩合7た酒であった。その結果を基に液化仕込み法で低アルコ%と20% の製成酒を使い女性パネラー7人による嗜好調

ール清酒を試験醸造したところ、麹歩合7％の酒が爽や査を行った。その結果を表８、９に示した。麹歩合 7%

かな酸味が活き好評であった。しかし、より多くの女性の酒２つを比較すると両者の差はほとんど無く、乳酸をに好まれる酒質にするには麹歩合を10%程度にし清酒ら併用した効果は無かった。

しい旨味を増した方が良いと考えられた。

また、麹歩合による差が前回の調査よりも明確になっ

また、発酵管理では二次発酵に移る際、段階的にもろた。麹歩合 20％の製成酒は麹臭様の香りを指摘する人

みの温度を下げる手法は、不快臭の原因になるピルビンが複数おり、この酒を「好き」と答えた人が少なかった。

酸濃度を低下させることから、低アルコール清酒製成のそれに対し麹歩合7 ％の製成酒はジュースの様な軽い味

有効な手段になると考えられた。

になり「好き」と回答した人数が最も多かった。しかし、なお、本研究は岩手県酒造協同組合の委託による県産

麹歩合7%の酒に対して「もの足りない」と指摘した人

清酒品質向上研究推進事業により実施されたものである。

もおり、より多くの人に好まれる酒質にするには麹歩合
10%程度にし清酒らしい旨味を増した方が良いと考えら文献1) 中山繁喜 、山口佑子、小浜恵子、櫻井

れた。

廣：本誌､

9､215 (2002 )表７2) 醸造物の成分

クエン酸乳酸併用低アルコール清酒の成分

ｱﾙｺｰﾙ 日本酒度 酸度 ﾌﾞﾄﾞｳ糖

クエン酸

1.2％

890mg/• 1360mg/ •

‑50

9.5‹

8.3%

3) 第４回改正

乳酸会 (1993 )110

日本醸造協会 50( 1999)
国税庁所定分析法注解、日本醸造協［技術報告］白糠を原料とする色の薄い調味液
畑山

誠 、櫻井

廣

＊

＊

本研究の目的は、白糠を原料とする全窒素1.0%以上、色度50番以上の色の薄い調味液を製造することである。調味液の着色を抑えるために、市販されている種麹、乳酸菌、酵母の選択を行った。その結果、ほぼ目標に到達し、全窒素1.0%、色度49番の調味液を造ることが出来た。
キーワード：白糠、調味液、全窒素、色度Light Color Sauce Using White Rice Bran
HATAKEYAMA Makoto and SAKURAI Hiroshi
The purpose of this study is manufacturing of light color sauce using white rice bran. The
target valuesare1.0%overastotalnitrogen and No.50 over as shikido(sauce color). Tocontrol thecoloring ofsauce, the selectionof koji mold,lacticbacteriaandyeast that w e r e o n t h e m a r k e t h a d b edone.Asaresult,thetargetvaluescouldbealmostachieved.Thesauceis1.0%astotalnitrogenand
No.49as shikido.
key words ： w h i t e r i c e b r a n , s a u c e , t o t a l n i t r o g e n ,Shikido (sauce color)
１

緒

言

２

昨年、小麦の代わりに酒米の精米時に生成される白糠を澱粉原料とした色の薄い調味液の開発を行った

２−１

１）

実験方法
原料

。こ

脱脂加工大豆（味の素）、酒米の搗精時に生成した白れは脱脂大豆１部に対して白糠を４部使ったものであっ糠（玄米表面から 20 〜 30 ％の胚乳部分を削った米た。この調味液に対して官能評価パネラーの多くは旨味粉）を原料として使用した。

の欠如を指摘した。そこで脱脂大豆１に対する白糠量を２−２

醸造用微生物２と抑え、アミノ酸成分を増やし、かつ色が薄いままの醸造用の微生物は、全国の種麹メーカー６社から求め調味液開発を進める事とした。色は白醤油並（色度 50

た（表１）。種麹として６社 14 株を、耐塩性乳酸菌以(以上）、旨味はうす口醤油並（全窒素 1.0%以上）の調下、乳酸菌と記す )として３社４株を、主発酵酵母（以味液を開発目標とした。

下、酵母と記す）として４社５株を用いた。なお酵母の醤油の着色は糖類とアミノ酸類の褐変反応に因るとこ対照として当所保存株の R S -１ を用いた。乳酸菌は、乳ろが大きい。糖類の中ではペントース（特にキシロー

酸菌自動培養装置（エイブル社製）で培養し、酵母は振２）ス）の寄与が大きいことが奥原ら

３）４）

や橋場

によって

とう培養器（タイテック社製）で培養して用いた。

報告されている。そこで本研究では調味液の着色を抑え

表１る方法として、市販されている種麹、耐塩性乳酸菌、主発酵酵母の中から、種麹についてはキシラナーゼ活性の低い株を選択し、乳酸菌と酵母についてはキシロース消化性の大きな株を見つけることにより色の薄い調味液の開発を目指した。
この研究で得られた若干の知見について報告する。
＊

醸造技術部

111

種麹メーカーと種麹、乳酸菌、酵母

ﾒｰｶｰ

種

麹

乳酸菌

酵

母

Ａ社
Ｂ社
Ｋ社
Ｈ社
Ｎ社
Ｒ社

A1,A2,A3
B1,B2
K1,K2
H1 〜 H4
N1,N2
R1

ａ 1,ａ 2
ｂ1
−−−
−−−
ｎ1
−−−

Ya1,Ya2
Yb1
−−−
Yh1
Yn1
−−−

岩手県工業技術センター研究報告
２−３

原料処理

第１０号（２００３）

２−７

麹、調味液の分析

脱脂大豆は、原料重量に対して 180%量の熱水（約 80

しょうゆ試験法 5） に従い、全プロテアーゼ、還元糖、℃）を散水して 30 分放置し、これをオートクレーブで色度、麹水分の分析を行った。麹の酵素力価分析は出麹

121 ℃、45 分間蒸煮した後、40 ℃まで手早く冷却し、後直ちに− 30 ℃で凍結保存した麹を用いた。

製麹原料とした。白糠はフライパンで薄くきつね色にな

麹のキシラナーゼ活性は山本らの方法 6）に準じて測定

るまで煎り、デシケーター中で冷却した後、目の粗い篩した。調味液の全窒素の分析は、ケルテックオートサン

を通して製麹原料とした。

プラーシステム（ tecator 社製）で、アルコール分析はガ

２−４

スクロマトグラフ（HEWLETT

製麹

脱脂大豆と白糠を１：２（100g：200g）に混合し製麹

有 機 酸 は HP

３Ｄ

PACKARD 社製）で、キャピラリー電気泳動システム

した。種麹は、それぞれの種麹の基準使用量の２倍量を（HEWLETTPACKARD 社製）で測定した。

白糠に倍散した。これを蒸煮した脱脂大豆に振り掛け、

２−８

表面を均一に覆うように混合した。

調味液の官能評価

調味液は火入れをせずに生揚げのまま官能評価に供し混合した原料をガーゼを引いた深型ピシャット

た。パネラーは６名である。官能評価は乳酸菌試験区と（323mm × 253mm）に均一に広げ、恒温恒湿機（日本

酵母試験区のそれぞれの調味液に順位点を付けて、その製粉製パン生地発酵機 U-47）に引き込み、３日麹とし平均値を官能評価点とした。点数の少ない方が好ましいて製麹した。製麹の流れを図１に示した。製麹中の品温

香味の調味液である。またパネラーが優劣を付けにくい

は２番手入れまでを 30 ℃、その後 25 ℃を目標としてコ

調味液については同点の評価を許した。

ントロールした。
３
引き込み

１番手入れ

２番手入れ

出

混合原料／ピシャット ０ｈｒ．
恒温恒湿機設定 ２８℃、９８％ＲＨ↓

この中でキシラナーゼ活性の低い（キシロース生成量の少ない）麹はＡ１麹とＨ２麹である。Ａ１麹は普通の醤油用で、Ｈ２麹は白醤油用であったため、Ｈ２麹を選

２８〜３０ｈｒｓ．
恒温恒湿機設定 ２２℃、８５％ＲＨ↓麹択した。しかし、これらの麹はキシラナーゼ活性も低い
が、全プロテアーゼ力価も低い。そのため調味液の全窒素が低くなる、つまり旨味成分が少なくなることが懸念

麹（３日麹）
製された。
そこで種麹選択の別の指標として、全プロテアーゼ力

麹

価をキシロース量で割った値（表２の( a) / (b)値）を算出し、この値の大きい麹を探した。その結果、(a) / (b)

諸味の仕込み、発酵

値が 200 を越える麹が５株あった。この中から菌種が不１仕込みは、製麹前の原料 250g に相当する量の麹に明なものを除くと、３株である。Asp.oryzae と Asp.sojae

食塩分 22.5%（ボーメ 18.5 ）に調製した塩水を 12 水加を比較すると、同じ会社の麹の場合、総じて Asp.oryzae

え、発酵した。

は Asp.sojae よりキシラナーゼ活性が高いので、これを麹が塩水に馴染むまでは、１日に１回櫂入れを行い、除外した。残った２株の内、キシラナーゼ活性の低い

仕込み 14 日目までは諸味品温を 15 ℃で、その後上槽まAsp.sojae 由来のＢ１麹を選んだ。

では 28 ℃に管理した。乳酸菌は仕込み直後に、酵母は３−２

仕込み 14 日目に初発濃度が諸味１ｇ当たり 10 ５個とな仕込み試験による種麹の選択

Ｂ１麹とＨ２麹で調味液諸味を仕込んだ。この調味液

るように添加した。
２−６

分析による種麹の選択

麹の分析値を表２に示した。

２１〜２３ｈｒｓ．
恒温恒湿機設定 ２５℃、９２％ＲＨ
↓

図１

２−５

３−１

実験結果及び考察の分析結果を表３−１に示した。

諸味の上槽

全窒素（表中ＴＮ）はどちらも約 1.0 ％で色度は 45

１ヶ月間諸味を発酵させ、その後、ガラスフィルターと同じであった。この結果からは明確な差が出なかった

GA-100（アドバンテック製）を使用し、常温で一晩ろが、還元糖（表中ＲＳ）がやや高いＢ１麹を選んだ。

過し、液と粕を分離した。

112

白糠を原料とする色の薄い調味液
表２

麹の分析値とキシロース生成量

№

種 麹

菌 種

水分(%)

１
２
３
４
５
６
７
８
９
10
11
12
13
14

Ａ社 A1
A2
A3
Ｂ社 B1
B2
Ｋ社 K1
K2
Ｈ社 H1
H2
H3
H4
Ｎ社 N1
N2
Ｒ社 R1

Asp.sojae
Asp.oryzae
Asp.oryzae
Asp.sojae
Asp.oryzae
不明
不明
不明
不明
Asp.oryzae
Asp.sojae
不明
不明
不明

36.5
39.9
37.5
38.4
35.0
38.4
40.2
34.2
36.0
36.7
34.2
37.0
39.5
39.9

Pro.(U/g 麹) ( a) *ｷｼﾛｰｽ(mg)( b) **

466
201
224
956
635
414
279
290
372
1142
1023
1097
1106
1021

( a) / (b )

3.93
5.21
5.47
4.60
5.22
4.50
5.06
5.24
4.13
5.21
5.08
5.03
5.67
4.75

119
39
41
208
122
92
55
55
90
219
201
218
195
215

* Pro.（全ﾌﾟﾛﾃｱｰｾﾞ）は乾物換算値である。
**キシロース(mg)は麹乾物１ｇ当たりの酵素が１分間に生成した量である。
表３−１

調味液の分析値（種麹試験）

試験区

種 麹

乳酸菌

酵 母

TN(%)*

色 度

RS( %)*

Alc.(%)*

乳酸**

ｺﾊｸ酸**

ｸｴﾝ酸**

酢酸**

1
2

B1
H2

ａ1
〃

R S -１
〃

1.00
0.99

45
45

4.66
3.79

0.22
0.31

1678
1850

556
758

969
1947

491
621

表３−２

調味液の分析値（乳酸菌試験）

試験区

種 麹

乳酸菌

酵 母

TN(%)*

色 度

RS( %)*

Alc.(%)*

乳酸**

ｺﾊｸ酸**

ｸｴﾝ酸**

酢酸**

1
2
3
4

B1
〃
〃
〃

ａ1
ａ2
ｂ1
ｎ1

RS-１
〃
〃
〃

1.04
1.03
1.03
1.03

49
49
49
45

5.72
6.01
2.86
6.08

0.97
1.00
2.16
0.86

851
1223
634
1766

562
590
785
507

1543
1533
1201
1621

556
467
645
524

表３−３

調味液の分析値（酵母試験）

試験区

種 麹

乳酸菌

酵 母

TN(%)*

色 度

RS( %)*

Alc.(%)*

乳酸**

ｺﾊｸ酸**

ｸｴﾝ酸**

酢酸**

1
2
3
4
5
6

B1
〃
〃
〃
〃
〃

ａ1
〃
〃
〃
〃
〃

RS-１
Ya1
Ya2
Yb1
Yh1
Yn1

0.94
0.90
0.89
0.91
0.90
0.92

49
49
49
49
49
49

1.50
1.61
1.37
1.26
1.91
1.85

3.53
3.84
4.05
4.07
3.82
3.60

424
568
743
616
875
1001

992
829
843
763
674
1048

1502
1394
1501
1334
1425
1461

529
369
212
587
434
222

*ＴＮ：全窒素、RS：還元糖、Alc.：ｱﾙｺｰﾙ３−３** 有機酸：ppm

乳酸菌の選択ロース消化性の差をはっきり出すことを意図した。そこ３社４株の乳酸菌で調味液諸味を仕込んだ。この調味で発酵期間が１ヶ月と短いこともあり、初発菌数を諸味液の分析結果を表３−２に、官能評価を表４に示した。

１ｇ当たり 10 ７個となるように添加した（100 倍の濃全窒素は全て約 1.03 〜 1.04 と同程度で、色度は№４度）。色度の向上は初発菌数の増加のためと思われる。

を除くと 49 と同じであった。種麹試験区に比較すると

種麹試験と比較すると乳酸菌添加量は多いにも関わらず色度が４向上している。この試験区では乳酸菌間のキシ乳酸生成量は少ない。これは調味液を低温（３℃）で保113

岩手県工業技術センター研究報告
表４

調味液の官能評価

試験区

乳酸菌

酵

母

1
2
3
4
1
2
3
4
5
6

第１０号（２００３）

る。

評価点

コメント

1.50
3.83
2.33
2.33
4.17
2.33
3.33
3.83
3.33
2.83

無難
味荒い、原料味、甘香
ｱﾙｺｰﾙ、味重い、丸み
滑らか、納豆臭、大人しい糠臭、未発酵臭
滑らか、まとまり
マイルド、塩角
無精香、塩角、ｱﾙｺｰﾙ
糠臭、味締まるマイルド、香り難あり

この試験区の結果から、色度は皆同じなので全窒素が高く、還元糖も高い酵母を選ぶと対照の RS-1 が良かった。しかし、表４の官能評価点ではこれが１番悪く、良いのは Ya １株であった。
４

結言

本研究は、白糠を用いて色の薄い調味液を開発することを目的とした。脱脂大豆１に対する白糠量を２とし、色は白醤油並（色度 50 番以上）、旨味はうす口醤油並（全窒素 1.0%以上）を開発目標とした。醤油の着色にはペントース（特にキシロース）の寄与が大きい。そこ存していたにも関わらず、保存期間が長い種麹試験の調で調味液の着色を抑える方法として、市販されている種

味液は乳酸発酵が進んだものと思われる。

麹、乳酸菌、酵母の中から、キシラナーゼ活性の低い種
麹の選択、キシロース消費能の大きな乳酸菌と酵母を選分析値からは乳酸菌を１株に絞れなかった。そのため択することにした。

表４の官能評価点から、点数の良いａ１株を選んだ。
３−４

その結果、最適の組み合わせは、種麹Ｂ１、乳酸菌ａ

酵母の選択

４社５株の酵母で調味液諸味を仕込んだ。この試験区

１、酵母 RS-１であり、全窒素 1.0%以上、色度 49 番とでは、仕込み 14 日目までは諸味品温を 15 ℃とし、そのなった。目標にはわずかに達しなかったものの、ＪＡＳ後上槽まで 28 ℃に保つ方法ではなく、７日目が過ぎた

規格では白醤油の色度は 46 番以上と定められており、ら 20 ℃に昇温して、 15 日目まで１日１℃昇温させる方

本研究の調味液は色は白醤油並、旨味はうす口醤油並で法を採った。これは乳酸菌の早めの活動を促し、更に色あった。しかし、目標とする品質の調味液を安定的に製が薄くなることを狙ったためである。また酵母間のキシ造するためには乳酸菌、酵母の添加時期、添加量等につロース消化性の差をはっきりと出すため６倍量の酵母をいて更に検討が必要であり、また香味の改善も必要であ添加した。この調味液の分析結果を表３−３に、官能評る。

価を表４に示した。
全窒素は約 0.89 〜 0.94%と多少ばらつき、色度は全
文

献

誠、櫻井

廣：岩手県工業技術センター研究て 49 と同じであった。乳酸菌試験区に比較すると色度
1)畑山

は同程度も、全窒素が１割方低くなった。また還元糖も

報告,9,204(2002)

半分以下になった。これに対してアルコール（表中Alc.）は多く生成した。この結果は、諸味 pH の下降が

2)奥原章、佐伯昌俊、佐々木崔：醤研,1,185( 1975)

早く酵素反応の阻害や酵素失活が起き、麹の溶解と成分

3)橋場弘長：醤研 ,7,19 ( 1981)の溶出が阻害されたため全窒素と還元糖が低くなり、加4)橋場弘長：醤研 ,8,206( 1982)

えて酵母添加量が多かったため還元糖の消費が早くアル

5)しょうゆ試験法編集委員会：しょうゆ試験法

コールが多く生成したのではないかと思われる。乳酸菌、（日本醤油研究所）(1985)

酵母の添加時期と添加量については更に検討が必要であ6)山本(1981)泰、東114

和男、好井久雄：日食工 ,28,496

[技術報告]岩手県産大豆の豆腐加工適性 ＊山口佑子 、平野

高広

小浜

恵子

忠

＊＊

＊＊＊＊

、山本

、岸

敦

、大澤

純也

＊＊＊

＊＊＊＊

＊＊＊＊

、
＊＊＊＊

県産大豆の品種別および栽培条件別の加工適性について検討するために、奨励品種候補を含む
４品種の一般成分、豆乳の性質、凝固特性などを調べ、併せて充填豆腐を製造し官能評価を行った。その結果、全ての品種で充分な強度を持つ充填豆腐が製造可能であることが示され、さらに栽培条件別の豆腐加工適性が明らかになった。
キーワード：大豆、豆腐、加工適性

Properties of Soybeans Grown in Iwate Prefecture
for Processing Tofu
YAMAGUCHI Yuko, HIRANO Takahiro, KISHI Atsushi,
KOHAMA Keiko,YAMAMOTO Tadashi and OHSAWA Junya
In order to evaluate the effect of cultivar, seeding time, and fertilization condition on
processing properties of 4 cultivars of soybeans grown in Iwate prefecture for tofu, generalcomposition of soybean seeds and some properties including gelation of soybean milk were
investigated. All cultivars of soybeans were suitable for processing juten-tofu. Furthermore,some cultivation conditions were characterized by aptitude for processing tofu.
key words : soybean, tofu, processing
１

緒

言

２

県産大豆の生産量は年々増加しているが、それと同時

２−１

実験方法
原材料

に品質の不均一さが指摘されている。また、実需者から

岩手県農業研究センターで収穫された平成１３年度産は現行よりも製造が容易でかつ個性を持った品種の選抜の白大豆計４品種２６種類（表１）を各試験に供した。

が望まれている。

№１〜１０は極早生白大豆、№１１〜２６は中晩生白大そのため現行品種の品質向上、加工適性に優れた奨励
品種の選抜が急務となっており、前報１）豆である。ワセスズナリ、スズカリ、ナンブシロメは県

では各品種の播の奨励品種であり、ユキホマレ（十育２３３号）は奨励

種期や栽培地が加工適性に与える影響を検討した。

品種候補である。

今回は奨励品種候補である「ユキホマレ（十育２３３

２−２

成分分析

水分、祖蛋白質、粗脂肪及び粗灰分は、既報２）の方法号）」を含む４品種について、昨年度に引き続き適切な播種期の決定、さらに施肥条件の検討を行い、奨励品種に基づいて分析した。

候補選抜のためのデータを得るために、成分分析と豆腐

２−３

吸水試験

吸水率及び溶出固形分量を示す浸漬液のBrix濃度は、

加工適性試験を行った。

既報２）の方法に基づいて算出した。

＊ 岩手県産大豆の加工特性＊＊食品開発部（現在

第５報

食品技術部）＊＊＊応用生物部（現在＊＊＊＊応用生物部（現在

材料技術部）
食品技術部）

115

岩 手県 工業技 術セ ンター研究報告
表１
No．
１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
１３
１４
１５
１６
１７
１８
１９
２０
２１
２２
２３
２４
２５
２６

系統名

第１０号（２００３）

供試大豆および一般成分分析(播種日、施肥等栽培条件)

ワセスズナリ（5/21；標肥）〃（7/5；標肥）〃（7/5；多肥）〃（7/19；標肥）〃（7/19；多肥）
ユキホマレ（5/21；標肥）〃(7/5；標肥)〃(7/5；多肥)〃(7/19；標肥)〃(7/19；多肥)スズカリ(5/21)〃(6/5)
〃(6/12)〃（6/21）〃（7/5）
〃（6/5；№144a)）〃（6/21；№144）
ナンブシロメ（5/21）〃（6/5）
〃（6/21）
スズカリ （0.4+0）b)〃（ 0.4+1.0； LP70c)培土）〃（0.4+1.0；LP40d)培土）〃（0.4+1.0；LP40 開花)〃（0.4+1.0；硫安 開花)〃（1.4+0 ；LP100e)）

水分
百粒重
粗蛋白質
粗脂肪
粗灰分
（％）（15％水分） （乾物％） （乾物％）（乾物％）
10.8
10.7
10.8
11.0
11.0
11.0
11.4
11.3
11.3
11.4
8.16
8.18
11.6
11.6
11.0
11.6
12.1
8.56
8.16
8.36
11.3
11.7
11.6
12.1
12.0
11.7

29.5
24.9
23.5
25.3
24.1
30.4
36.6
37.0
30.4
32.0
35.9
34.3
36.0
34.2
30.0
32.7
34.4
26.7
26.3
24.9
27.6
36.3
36.2
35.9
37.6
39.9

37.6
37.7
37.2
37.0
36.6
35.9
35.3
36.8
37.8
37.7
38.0
36.6
37.7
37.9
36.8
36.3
37.0
37.8
38.5
37.7
37.3
39.4
39.1
39.1
38.6
39.3

22.3
20.7
21.0
19.0
19.3
21.9
20.9
21.4
19.9
19.8
20.4
20.6
20.2
19.3
19.4
21.5
20.4
19.5
19.1
18.7
19.5
19.7
19.9
19.9
20.0
19.7

5.92
5.41
5.63
4.97
5.40
5.92
5.70
5.47
5.48
5.78
5.58
5.42
5.43
5.43
4.33
5.36
5.30
5.90
5.77
5.58
5.06
5.13
5.06
5.02
5.19
5.20

a)№144は地力の特に低い圃場。
b)基肥の窒素成分が0.4kg/a、追肥の窒素成分が0kg/aという条件。
c)〜e)LP40、70、100は肥効調節型肥料であり、例えばLP40は施肥してから40日までに約80％の窒素が溶出する肥料。

２−４

た。ワセスズナリ、スズカリ、ナンブシロメでは播種期豆乳の調製及び分析

豆乳の調製は、既報

２）と粗蛋白質量との相関はみられないが、ユキホマレではの方法に基づいて行った。得られた豆乳の濃度、ｐＨ及び色調は、既報

２）晩播になるほど高くなる傾向が見られた。これは前報１）の方法に基づ

いて測定した。
２−５とは異なる傾向であった。また、ワセスズナリとユキホ

豆腐加工（凝固）試験及び官能評価

適正凝固剤濃度範囲は、既報

２）

マレでは、どの成分においても施肥量の影響は見られなの方法に基づいて算出かった。スズカリの№２２〜２６が№２１と比較して蛋した。

白質量がやや高く、百粒重にも差が認められた。これは官能評価に用いた充填豆腐は既報

２）の方法に基づいて追肥の効果が現れたものと考えられるが、追肥条件別で作成した。これを豆腐を食べ慣れている研究員６名で評は突出したものは無かった。他の成分は標準的な値３）で価し、一致した官能的特徴を採用した。物性は凝固したあり、突出したものはなかった。

円筒状の豆腐を皿に出し、自重による変形の度合を観察

３−２

した。

大豆の吸水性及び豆乳の性質

豆腐加工の第一段階である吸水過程に関わる吸水率および浸漬水のBrix濃度を表２左に示した。吸水率はほと
３３−１

実験結果及び考察

んど差がなかった。浸漬水濃度はいずれも低く、豆腐の品質に影響するとされる２％４）を越えるものはなかった。

大豆の成分分析

充填豆腐製造に重要とされる豆乳の濃度、ｐＨ及び色

供試大豆の成分分析を行い、結果を表１に示した。粗
蛋白質は全体的にばらつきが小さく標準的な値

３）

調を表２右に示した。一般に企業において豆腐を製造す

であっ

116

岩手 県産大豆の豆腐加工適性
報１）同様大豆の粗蛋白質量とは相関していなかった。まる場合、豆乳濃度は最も重要な基準となっているが、前表２

吸水性及び豆乳分析
豆

系統名

１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
１３
１４
１５
１６
１７
１８
１９
２０
２１
２２
２３
２４
２５
２６

吸水率
（乾物％）

浸漬水
（Ｂｒｉｘ％）

243
247
248
248
250
255
255
254
256
255
259
257
246
245
251
247
246
251
254
256
244
244
247
242
243
243

0.2
0.2
0.3
0.2
0.2
0.3
0.3
0.3
0.2
0.2
0.6
0.4
0.3
0.2
0.3
0.4
0.2
0.4
0.2
0.3
0.4
0.3
0.4
0.4
0.3
0.3

濃度（Ｂｒｉｘ％）
14.4
13.2
14.4
13.2
13.2
13.2
14.3
14.1
14.5
13.7
14.0
12.6
12.5
14.0
13.7
13.0
13.5
12.6
14.9
14.8
14.2
14.2
14.4
14.3
14.4
13.4

乳

ｐＨ

色調（ Ｌ，

6.65
6.58
6.57
6.57
6.55
6.63
6.54
6.53
6.62
6.55
6.73
6.63
6.61
6.71
6.68
6.59
6.57
6.66
6.73
6.70
6.64
6.64
6.64
6.65
6.62
6.63

83.82,
83.74,
83.71,
82.54,
83.64,
84.03,
84.27,
83.66,
82.88,
82.94,
83.32,
84.46,
84.09,
84.17,
84.11,
83.98,
82.98,
83.67,
84.11,
83.93,
83.43,
84.25,
83.21,
84.07,
84.07,
83.49,ａ，ｂ ）‑ 2.49, +11.73‑ 3.23, +13.14‑ 2.91, +13.61‑ 3.04, +14.26‑ 3.03, +13.43‑ 2.40, +10.79‑ 2.66, +11.52‑ 2.68, +11.80‑ 2.82, +12.68‑ 2.95, +12.36‑ 2.37, +10.93‑ 2.55, +10.41‑ 2.51, + 9.99
‑ 2.59, +10.67‑ 2.84, +11.43‑ 2.37, +10.71‑ 2.57, +11.13‑ 2.69, +11.08‑ 2.57, +11.78‑ 2.52, +11.86‑ 2.44, +10.65‑ 2.44, +10.27‑ 2.37, +10.75‑ 2.59, +10.35‑ 2.45, +10.60‑ 2.52, +10.13

た、ｐＨと色調についてはすべての品種でほとんど差がズナリもユキホマレも晩播になると適正範囲が低濃度に無かった。

なる傾向がみられた。どちらの品種についても、施肥量

今回のサンプルについて豆乳の粘度測定は行ってないとは相関していなかった。№１１〜２０のスズカリとナが、ユキホマレは他品種よりも粘度が高いように感じらンブシロメでは播種時期や栽培地での差は見られなかっれた。豆腐製造業界では経験的に、粘度が高い豆乳は圧た。適正濃度範囲も広く、充填豆腐を製造する場合に好搾しにくいため歩留まりが悪く、また、凝固剤が均一に適であると言える。№２１〜２６では全体的に適正濃度

混ざりにくいため豆腐製造が難しいと言われている。今範囲が広かった。№２２はもっとも範囲が広く、標準と回は実験室レベルでの試験であるため、特に加工上の問差が認められたが、施肥条件との関係があるとは言い切

題は感じられなかったが、奨励品種として採用するためれない。

にはプラントレベルでの試験を行い検討する必要がある

官能評価のために調製した充填豆腐の物性（表３中）と思われる。

は、豆乳濃度が高いため、適正凝固剤濃度測定試験結果

３−３と一致しないが、これは豆乳が低濃度の場合に凝固しに凝固特性

凝固剤（塩化マグネシウム）の適正な濃度の範囲が広くいことを示している。

く、極端に低濃度または高濃度でない適正濃度範囲（約３−４充填豆腐官能評価

１０ｍＭ前後）を持つ大豆が豆腐加工適性が高いと判断

官能評価を表３右に示した。豆腐の呈味における重要した。各品種の適正凝固剤濃度範囲を表３左に示した。

な項目として「甘み・コク」と「渋・エグ味」の２点でワセスズナリは晩播になると適正濃度範囲が狭くなる傾評価し、「さっぱり」、「中間」、「甘・コク」の３つ向がみられた。これは前報

１）

同様の結果である。ワセスの表現系で示した。

117

岩 手県 工業技 術セ ンター研究報告
極早生大豆では、ワセスズナリは前報１）同様に晩播の
表３

系統名

適正凝固剤濃度
（ｍＭ）

１
２
３
４
５
６
７
８
９
１０
１１
１２
１３
１４
１５
１６
１７
１８
１９
２０
２１
２２
２３
２４
２５
２６

a)

6.5〜11.5
6.0〜10.0
7.0〜11.0
6.0〜 9.5
6.0〜 9.0
7.0〜11.0
7.0〜10.0
7.0〜10.5
6.5〜10.0
6.0〜 9.0
7.0〜12.0
7.0〜11.0
7.0〜12.0
7.0〜11.0
7.0〜11.0
7.0〜11.0
7.0〜11.0
7.0〜11.5
7.0〜11.0
7.0〜10.0
6.0〜10.5
6.0〜12.0
6.0〜11.0
6.0〜10.0
6.0〜10.0
6.0〜10.5

第１０号（２００３）

方が味が濃いという評価を得た。ユキホマレは播種時期

凝固特性及び充填豆腐官能評価

物性

豆腐官能評価 c)

b)
甘み･コク

＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋
＋＋
＋＋
＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋

d)

渋・エグ味

＋
＋
＋
＋＋
＋＋
＋＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋＋
＋
＋＋
＋
＋＋＋
＋
＋＋
＋＋
＋＋＋
＋
＋＋
＋
＋
＋
＋
＋＋
＋

e)

＋
−
＋
−
−
−
＋
＋
−
−
＋
−
＋
＋
＋
＋
＋
−
−
−
＋
＋
＋
＋
−
＋

色調

表現系

淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄
淡黄

さっぱり
さっぱり
中間
甘・コク
甘・コク
甘・コク
甘・コク
中間
中間
中間
さっぱり
中間
さっぱり
甘・コク
さっぱり
中間
中間
甘・コク
さっぱり
さっぱり
さっぱり
さっぱり
さっぱり
さっぱり
中間
さっぱり

a) Brix10.0の豆乳を用いた試験管凝固試験において未凝固豆乳あるいは凝縮水「ゆ」が５％以下の状態を与える
塩化マグネシウムの濃度範囲。
b,c) 大豆100g及び水500mlで調製した豆乳（それぞれBrixは異なる）及び塩化マグネシウム（最終濃度10mM）を用いて、100ml容ビーカー中で凝固させた充填豆腐を評価。
b) −：自重により崩壊する。＋：自重により崩壊しないが、大きく変形する。＋＋：ほとんど変形しない。
d) ＋：甘み・コクが弱い。 ＋＋：中位。 ＋＋＋：強い。
e) −：渋味・エグ味がほとんどない。 ＋：弱い。

に関係なく甘みやコクなどの味が濃く、高い評価を得た。

今回、パネラーには甘みやコクが強い豆腐が好まれる

ただし、ユキホマレは食感が柔らかく、パネラーの好み傾向が見られたが、さっぱりとした豆腐が好まれる場合は分かれた。どちらについても施肥条件による呈味の差もあるため利用目的に合わせて大豆を選択することも重は感じられなかった。

要である。

中晩生白大豆は播種時期によって呈味に差があり、スズカリでは６月播種、ナンブシロメは５月下旬播種のも４のが高く評価された。地力の弱い栽培地で育成された№結言

県産大豆４品種について栽培条件別の大豆の成分分析、

１６，１７についても、№１７がやや物性が弱いが呈味

豆乳の分析及び凝固試験などを行った結果、今回供試しとしては中間であり、栽培地による差は見られなかった。

た品種はすべて前報１）同様に充填豆腐の加工適性がある
ことが示された。

施肥条件を変えた№２１〜２６では、№２５がやや甘普通畑で育成した大豆の場合、施肥条件が成分や加工みが強いと評価されたが大きな差はなく、全体的に甘み適性に及ぼす影響は小さいと言われている３）５）。今回のやエグ味が弱くさっぱりとした味であった。

結果はそれに合致するものである。成分については、気物性がやや弱く、自重で変形したものは３サンプルあ候条件の影響もあるため、どの品種についてもはっきりったが、どれも加工に影響が出るほどではなかった。

118

岩手 県産大豆の豆腐加工適性とした結論づけはできない。しかし、ワセスズナリの凝固特性と官能評価については、Ｈ１２年度産大豆と同様の傾向を示した。加工適性を重視する場合であれば、この結果は播種時期決定の参考にできる。他の３品種につ文

いての傾向を結論付けるためには、さらに継続した試験

献1)山口佑子、平野高広、岸敦、小浜恵子、大澤純也：岩を行う必要がある。

手県工業技術センター研究報告，9，200‑203（2002）

今後は、特に品質の差が大きいと言われる普通畑と転2)伊藤良仁、山本忠、岸敦、小浜恵子、大澤純也：岩手

換畑の大豆、さらに県内各地で栽培された大豆について

県工業技術センター研究報告，6，149‑152（1999）の加工特性を検討する予定である。

3)平春枝：日本食品科学工学会誌, 39(1), 122‑133(1992)

本研究を実施するにあたり、大豆原材料及び関連資料

4)大村芳正、武知博憲、島本富明：徳島県食品加工試験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
芸畑作部主任専門研究員沼田聡（現在

場研究報告，34, 33‑39 (1987)
5)大村芳正：New Food Industry， 42(5)，1‑7（2000）

二戸農業改良普及センター）、専門研究員門間剛両氏に感謝いたします。

119

［技術報告］膨化処理による機能性県産食品素材の活用
笹島

正彦＊、遠山 良＊

機能性のある食材として注目されている各種色付き大豆（青大豆、茶豆、黒平豆）を使用した
膨化菓子の製造法について検討した。その結果、大豆の種類により膨化度や風味が異なり、青大豆の場合あおばた豆よりもいわてみどりの方が膨化菓子の素材として適しており、穀類膨張機を使用した適切な膨化処理圧力は 4 〜5kg/cm2 の範囲であった。また、茶豆や黒平豆も 5kg/cm2 で良好な膨化物が得られた。さらに、新規機能性膨化菓子製造の原材料とすることを目的に、デンプンをベースとした膨化食品の原料調製や、あらかじめ加熱調理したのち乾燥し、熱湯を注ぐだけで簡便に調理できる穀粒状即席粥の製造方法についても検討した。その結果、膨化食品原料については乾燥に長時間を要し、また、穀粒状即席粥については湯戻り性が不十分であり、実用化するためにはこれらの課題の検討が必要と考えられた。
キーワード：緑豆、膨化、減圧乾燥

Development of Foods Using Functional Ingredient of Iwate
Prefecture with Puffing Method
SASAJIMA Masahiko and TOYAMA Ryo
The puffing methods for the development of food used colored soybeans (blue, brownand black) , they are attracted with the functional ingredient which has the power improving
health, are tested. Consequently, every soybean has each degree of puffing and each flavor,
and Iwatemidori is suitable for the ingredient of puffing method than Aobata in the case ofblue beans. Appropriate condition of puffing pressure is in the range of 4 to 5 kg/cm 2, in thecase of Iwatemidori. 5 kg/cm 2 is suitable condition as for the brown and black beans. Moreover,
it is investigated for the methods of preparation for the functional puffed foods that arecomposed with various ingredient added to starch which is major component. And the methodof preparation for instant gruel is also tested. It takes long time to make the raw material of
puffed foods by drying process. The instant gruel put in the hot water does not absorb thewater sufficiently.
key words: colored soybean, puffing method, functional food, instant gruel１

緒言

林産物や食品加工副生成物の利用について県内企業等の

近年大豆はその栄養成分だけではなく、イソフラボン

課題となっている。そこで、これらの素材を活用でき、などの各種機能性物質を持つことが知られ、大豆の中で調理不要又は簡易調理で簡単に食べられる食品の加工法も特に黒豆や青大豆などの色付き大豆を使用した、豆腐、として、デンプンをベースとした膨化食品原料の調整法

納豆などの様々な加工品開発が盛んに行われてきている。

や、あらかじめ加熱調理したのち乾燥し、熱湯を注ぐだ

その中で丸のまま膨化させた膨化菓子は素朴ではあるが、けで簡便に調理できる穀粒状即席粥の製造方法について

簡便で大豆の栄養成分を丸ごと活用した食品である。最検討した。

近青大豆を使用した膨化菓子開発が県内企業で行われているが、色調保持や品種の選択などいくつかの課題があ

２

り、それらについての検討は十分には行われていない。

２−１

そこで、本県で多く栽培されている在来種のいわてみど

大豆：青大豆（いわてみどり、あおばた豆、市販混合

り１）２）をはじめとした各種色付き大豆を使用して膨化菓品）、茶豆、黒平豆子の製造条件を調べた。

バレイショデンプン：南十勝農工連澱粉工場製、南十また、栄養成分を豊富に含んでいるが「外観が悪い」

勝「加工しにくい」との理由で利用度合いが低い規格外農
＊

実験方法
原材料

小麦粉：日清製粉株式会社製、金すずらん

食品開発部（現在、企画情報部）

120

膨化処理による機能性県産素材の活用
食塩
副材料（県産素材）：イナキビ粉、シイタケ、クロヒ

表１

ラマメ
２−２

製造装置

大豆の膨化装置には穀物膨張機（（有）光陽機械製作
所、ポン菓子製造機）を用いた。

膨化菓子材料ペレットの配合割合

デンプン
小麦粉

85
9

副材料（県産素材）

5

食塩

1

デンプンを使用した膨化用ペレットの成型機として

水（混合用）(200)

圧延式製麺機（（株）大竹麺機）と、押し出し式の製麺機

水（沸騰水）(500)（三上麺機製作所）を使用した。
穀粒状食品製造のための乾燥機としては凍結乾燥器

２−３−３

穀粒状食材

（（株）共和真空 RLE103）、送風定温恒温器（ヤマト科学

表２に示す配合割合で原料を混合・製麺後、約 2mm 長（株）DK63）及び、家庭用電子レンジ（松下電器産業（株）に切断した。大竹式製麺機では、ミキシング時間 10 分、NE‑S20）を使用した。

荒のべ１回、生地複合２回、圧延３回で最終麺帯厚 1.5mm

２−３とし、切り刃 20 番に縮れ麺用板を付けて切り出したのち

製造法

２−３−１

大豆の膨化方法の検討切断した。押出式製麺機では 10 分間ミキシング後、押出

青大豆は加熱しすぎると緑色が退色すると共に褐変ししつつ切断した。製麺切断後５分間湯煮したのち、水洗３）、商品価値が低下する。逆に膨化処理温度が低いと膨水切りし凍結乾燥した。

化しにくい。
そこで、膨化条件を確認するためにフライパンでの焙煎、

表２

電子レンジでの膨化、穀類膨張機での膨化を試みた。

穀粒状食材の配合割合

穀類膨張機では、豆の水分含量の影響を見るために、乾

デンプン
小麦粉

50
44

燥処理と水浸漬処理の効果を調べた。乾燥処理は 20℃の副材料（県産素材）

5

恒温恒湿器中で無加湿で一晩放置したものを試料とした。

食塩

1

水浸漬処理は大豆を水洗いした試料と水に 5 分間浸漬後

水

(45)

引き上げた試料の二とおり設け、いずれも水を大豆の内部に浸透させるため一晩放置したものを膨化用試料とし

２−４

た。

２−４−１

２−３−２

膨化菓子原材料ペレット

測定
穀類膨張機により処理した大豆の膨化度と比重

原材料の配合割合を表１に示す。

膨化未処理と処理大豆それぞれ 100 粒を 100ml メスシ（１）試料調製

リンダーに入れて体積を繰り返し５回測定し、その平均

副材料にイナキビ粉を用いたものは、デンプン、小麦

値を見かけの容積とした。同時にその重さを量り 100 粒

粉、イナキビ粉及び混合用水を加えた混合物、並びに食重とした。以上の値より膨化度は塩を加えた沸騰水を用意し、混合物を沸騰水に加えデン膨化度＝（膨化処理後の容積／膨化未処理容積）×100

プンを糊化させた。

−100

副材料にシイタケを用いたものは、デンプン、小麦粉とし、及び混合用水を加えた混合物、並びに食塩及びブレード

見かけの比重はミルで粉砕したシイタケを加えた沸騰水を用意し、混合

見かけの比重＝100 粒重／100 粒の見かけの容積

物を沸騰水に加えデンプンを糊化させた。

とした。

副材料にクロヒラマメを用いたものは、小麦粉及び混２−４−２

膨化菓子原材料ペレット

合用水を加えた混合物、並びに食塩及びクロヒラマメを穀類を膨化する機器で加工するためには、膨化菓子原

加えた沸騰水を用意し、混合物を沸騰水に加えデンプン

材料を穀類とほぼ同程度の水分とする必要があることかを糊化させた。沸騰水は、クロヒラマメを水に浸漬・湯ら、製造における乾燥時間ごとの乾熱減量（105℃で恒量）

煮したのち家庭用ミキサーでクロヒラマメを粉砕し、食を測定した。

塩及び水を配合割合に従って加えておいた。

２−４−３

（２）乾燥

穀粒状食材

タケモト電機株式会社製テンシプレッサー My Boy

デンプンを糊化させた原材料を、送風定温恒温器によSystem を用いて、試作品の固さを１バイト法で表３により 90℃で乾燥させた。ま た、乾燥時間短縮のためマイクり測定した。テンシプレッサーのプランジャーはプレー

ロ波調理器を用い 600w 設定で 10 分間加熱乾燥後、送風

ト型（刃巾 1mm×長さ 20mm）を使用した。

定温恒温器により 90℃で乾燥させた。

121

岩手県工業技術センター研究報告
テンシプレッサー測定条件

Distance
Clearance

30mm0.05 mm

Bite Speed
Loadcell

2 mm/sec
10 kg

Thickness

3

Plunger

1 cm2

mm

60
50

膨化度（％）

表３

area
Repeat

第１０号（２００３）

1

Selector

37

Mode check

0

time

40
30
20
10

Static

0

sec

0

time

3

4

5

6

2

圧力(Kg/cm )３
３−１

実験結果及び考察

図１ 青大豆の種類と膨化度

各種色付き大豆の膨化処理条件の検討

３−１−１

市販青豆

いわてみどりあおばた豆

フライパンと電子レンジによる焙煎

緑豆を用いてフライパンによる膨化を試みた結果、３〜４分程度の焙煎で食べられるようになった。しかし、所々に、焙煎による焦げ目が付き、穀類膨張機を使用した場合と比べてかなり硬いものであった。
同様に、簡便な膨化方法の試みとして、電子レンジを使用してみたところ、電子レンジによる焙煎も可能ではあるが、やはり、加熱ムラがあり、所々に焦げた豆が混
じった。
３−１−２
(1)

穀類膨張機による膨化

圧力の影響

いわてみどり、市販青豆、あおばた豆について圧力と4 kg/cm2

無処理

5 kg/cm2

4.5kg/cm

膨化度との関係を見た結果を図１に示した。ただし、あ写真１

おばた豆については 4 kg/cm2 の場合のみ示した。また、

圧力を変えて膨化したいわてみどり

いわてみどりを各種条件により膨化物を写真１に示した。
(3)

品種により膨化度にかなり差があることが分かった。

茶豆と黒平豆の膨化

一般に 4kg/cm の圧力では緑豆の青みが残り、ある程度

茶豆、黒平豆を 5 kg/cm2 の圧力により膨化した結果、膨化するがやや硬めである。しかし、5 kg/cm2 まで加熱

良好な膨化物が得られた。試食した結果食味は良好であすると青みが薄れ、褐変し、購入大豆や青ばたまめではった。膨化物を写真２に示した。

2

苦みが出た。しかし膨化は十分であり、いわてみどりで膨化度はいわてみどりが同条件で 51.9％であったのは軽い食感となり、人によっては最も評価が高かった。

に対して、茶豆は 51.4％、黒平豆は 42.3％であった。

あおばた豆といわてみどりを比較した場合、あおばた豆はやや甘みに乏しくやや青臭い香りも残る。色調も膨化処理により退色・褐変しやすかったが、いわてみどりは甘みがあり、膨化しやすく退色・褐変しにくかった。
以上より、穀類膨張機による膨化は豆の種類により大きく異なり、いわてみどりとあおばた豆を比べた場合、
いわてみどりの方が膨化処理に適していた。これは、脂質や糖質の成分組成が膨化に大きく影響することを示唆している。
(2) 水浸漬の効果
乾燥処理したものを膨化処理したところ、無処理と比
べて膨化度合いが少なく、乾燥処理は好ましくなかった。
そこで、逆に、水浸漬の効果を調べた。
水浸漬の膨化に及ぼす影響を見た結果を表４に示した。

いわてみど

茶

豆

黒

平

豆

水浸漬により、膨化度は一般に低下した。また、５分間
写真２浸漬した試料は膨化しても柔らかく湿った食感となり、

圧力 5 kg/cm2 で膨化したいわてみどり、茶豆、黒平豆

水浸漬はあまり好ましくなかった。

122

膨化処理による機能性県産素材の活用

豆

処

理

３−３

膨化度（％）
2

いわてみどり対照
水浸漬 5 分5kg/cm5kg/cm2

51.9
39.1

市販青豆

対照

4kg/cm2

9.9

水洗い

4kg/cm2

9.5

2

5.6

水浸漬 5 分あおばた豆

4kg/cm対照

4kg/cm

2

9.3

水洗い

4kg/cm2

10.5

穀粒状食材

熱湯浸漬時間と固さとの関係を図４に示すが、３分間から７分間程度ではあまり変化しなかった。

2

5

大

膨化に及ぼす水浸漬の効果

硬さ（dyne×10 ）

表４

1.5
1
0.5
0
3

(4) 膨化物の比重と膨化度との関係

57

浸漬時間(分)膨化物の比重と膨化度との関係を図 2 に示した。

図4 湯浸漬時間と硬さ

膨化物の比重と膨化度との関係を見た結果ほぼ直線回帰が 可 能 で あ り 、 相 関 係 数 0.967 （1 ％有意 )、 膨 化 度(%)=‑208.41×見かけの比重＋125.7 の関係が得られた。
４

これにより、膨化物の見かけ比重を測定することにより

結言

機能性が注目されている各種色付き大豆を使用し、穀ある程度大豆の膨化度を推定できると考えられた。

類膨張機を使用した膨化処理条件について調べると共に、
60

バレイショデンプンをベースとした膨化食品原料の調整

膨化度（％）

50

法や、あらかじめ調理加熱し、熱湯を注ぐだけで簡便に

y = -208.41x + 125.69
R2 = 0.934840

調理できる穀粒即席粥の製造方法についても検討し、以30下の結果を得た。

20(1) 青大豆を膨化処理した場合適切な膨化処理圧力は、

10

4 〜5kg/cm2 の範囲であった。
(2)青大豆ではあおばた豆は独特のにおいがあり、膨化圧

0
0.35

0.45

0.55

力を高めると退色・褐変が著しい傾向があるが、いわて0.65

みどりは、退色・褐変が少なく甘みが感じられ膨化菓子

見かけの比重の原料に適していた。
図２ 大豆膨化物の比重と膨化度の関係(3)茶豆、黒平豆も 5kg/cm2 の処理条件により良好な膨化物が製造できた。

３−２(4)大豆膨化物の見かけの比重と膨化度には相関係数

膨化菓子原材料ペレット

0.967 の強い相関関係が見られ、見かけの比重を測定す

送風定温恒温乾燥時間と水分の関係について図３にることによりある程度膨化度を推定できると考えられた。

示す。
その結果、穀類程度の水分まで乾燥させるには、送風(5)バレイショデンプンをベースとする膨化菓子原料の定温恒温乾燥のみで７時間程度、マイクロ波加熱で予備製造にあたってはエネルギーコスト低減のため、膨化菓

乾燥した場合でも５時間程度必要であった。

子原料ペレット試料調整後、短時間で乾燥可能な方法の水分（％）

検討が課題である。

30
25
20
15
10
5
0

(6)即席粥については試作品は湯戻り性が不十分であり、パフマシンを使用するなど更に試料調整法の検討が必要
である。
文

献

1) 緑色の濃い豆腐向け特産大豆「東北１４１号」：岩手

2

3

4

5

6

7

県農業研究センター平成１３年度試験研究成果

乾燥時間(h)2) 山口佑子、平野高広、岸敦、小浜恵子、大澤純也：本

図3 送風定温恒温乾燥時間と水分
マイクロ波加熱あり

誌,9,200(2002)3) 難波晴行:食品工業学会誌,13,91(1966)

乾熱のみ

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岩手県工業技術センター研究報告

発 行 岩手県工業技術センター〒020-0852 岩手県盛岡市飯岡新田 3-35-2
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２００３年

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平成 15 年 6 月発行

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