ISSN 1346-4345

鳥取県産業技術センター研究報告
Reports of the Tottori Institute of Industrial Technology

No.14

2011

地方独立行政法人

鳥取県産業技術センター
Tottori Institute of Industrial Technoｌogy

目

次（研究論文）
イオンプレーティング硬質皮膜の多層化による密着性の改善 ･･･････････････････････････････ 今岡睦明･･･ 1

サワラ加工製品の開発 ･････････････････････････････････････････････ 加藤愛、本多美恵、小谷幸敏･･･ 6（技術レポート）
高比重圧密化木材の寸法安定性 ･･････････････････････････････････････････････ 谷岡晃和、木村伸一･･･ 13

高流動性キトサン－ケイ酸複合体の調製 ･･････････････････････････ 寺田直文、木村伸一、竹内奈緒美･･･ 18

シトルリン高含有スイカ酢の開発と機能性･･････････････････････････････････････････････ 西尾 昭･･･ 21

形状測定機の精度評価法検証実験 ･･････････････････････････････････････････････････････ 木村勝典･･･ 25

マイクロ水力発電システムの開発（第３報）
試作３号機の実証試験 ････････････････････････

野嶋賢吾、角 力、柏木秀文、桑原豊彦、鈴木好明･･･ 30

No.14

2011

ＣＯＮＴＥＮＴＳ(Research Papers)
Studies on Improvement of Adhesion by Multilayer Ion-plating Hard Coating･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････Mutsuharu Imaoka 1

Development Processed Products which Using Scomberomorus niphonius････････････････････････････････････････････････････････Ai Kato, Mie Honda and Yukitoshi Kodani

6(Technical Reports)

Dimensional Stability of High-Density Compressed Wood･･････････････････････････････････････････････････････････････Akikazu Tanioka and Shinichi Kimura 13

Preparation of High Fluidity Chitosan - Silicic Acid Composite･････････････････････････････････････････････Naofumi Terada, Shinichi Kimura and Naomi Takeuchi

18

Development and Functionality of Watermelon Vinegar with High Citrulline Content･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････････Akira Nishio

21

Verification Experiment of the Form Measurement Machine Accuracy Appraisal Method･･････････････････････････････････････････････････････････････････････････････Katsunori Kimura

25

Development of a Micro Hydroelectric Generation System（3rd Report）
Verification Tests on the Third Prototype of a Micro Hydroelectric Generation System･･･････････････Kengo Nojima, Tsutomu Sumi, Hidefumi Kashiwagi, Toyohiko Kuwahara and Yoshiaki Suzuki

30

No.14

2011

鳥取県産業技術センター研究報告 No.14 (2011)

イオンプレーティング硬質皮膜の多層化による密着性の改善
Studies on Improvement of Adhesion by Multilayer Ion-plating Hard Coating

今岡睦明
Mutsuharu Imaoka
機械素材研究所 無機材料科

金型等に硬質皮膜をコーティングする場合に、物理的蒸着（Physical Vapor Deposition： PVD）による方法では密着不足による使用中のはく離が問題となることが多い。高硬質な炭化チタン（TiC）や炭化バナジ
ウム（VC）を最表面に成膜する場合に、中間層に窒化チタン（TiN）、炭窒化チタン（TiCN）を適用する
ことで皮膜の密着性改善を図ることができた。また、皮膜の残留応力を緩和するように中間層を形成する
ことが密着力確保に有効であることが示された。
When the hard anodic oxide coating on metallic molds is applied by the physical vapor deposition (PVD) method,
exfoliation in-use poses a problem in many cases because of its poor adhesion. In this paper, the improvement inadhesion by applying a thin film of titanium nitride (TiN) to the middle layer is reported, when vanadium carbide (VC)or titanium carbide (TiC) is formed as a film on the surface. To form a middle layer that can relax the remaining stressbetween the thin films is effective for maintaining the adhesion between the layers.

1.

はじめに

た。しかし、PVD による方法では、皮膜が基材から工業製品の多くはバルク材料の表面に異なったはく離する等皮膜の密着力不足が問題となることが物質の薄膜を形成して材料の機能を高めている。高多く、大きな課題となっている。硬質皮膜の密着性

硬質皮膜の形成技術として化学的蒸着（CVD）法、を高める試みとして、成膜処理前に基材に窒化処理

物理的蒸着（PVD）法、熱反応析出拡散（TRD）法

あるいは浸炭処理等を行い、基材の硬度を高め変形などがあり、機械金属分野において耐摩耗性や耐疲を抑えることではく離を抑制する方法や、膜組成を労性の付与技術として利用されている。特に最近は連続的に変化させるいわゆる傾斜膜、連続的ではな

寸法精度が厳しい高精度な加工に対応するため、材く段階的に複数層として傾斜的に配分する多層化に料の寸法変化の小さい低温処理（鉄鋼の焼戻し温度

よって傾斜機能を持たせる方法が提案されている 1)

である 500 ℃付近以下の処理）が可能な PVD 法が～3)。

採用されることが多くなっている。

我々は、成膜処理前の合金工具鋼や高速度工具鋼

PVD 法の一つであるイオンプレーティングは、イに窒化処理を施し、20 μm 以上の窒素拡散層を得オン化した蒸発金属を基材上に堆積させて成膜するることで密着性が改善されることを明らかにしてい方法であり、ドリル等の工具やプレス・射出成型等

る 4)。

金型部材への利用が進んでいる。冷間金属プレス加

本論文では、膜の多層化によって皮膜密着性を高工を行う県内企業の中にも、高精度な加工や厚板・める場合に、
どのような層構造が有効なのか、
また、

高強度鋼の加工に対応するため、硬質皮膜による金中間層の膜厚がどの程度必要なのかについて残留応型表面の強化技術を採用するケースが多くなってき力の視点から検討した結果を報告する。

- 1-

2.

実験方法

2.1

供試材料

成膜に関する条件を表１に示す。
表１

2.1.1 基材
基 材 に は φ 25 mm × t10 mm の 高 速 度 工 具 鋼＜アルゴンボンバード工程＞

SKH51 を用い、64 HRC に調質して鏡面仕上げ面を有するものを使用し、成膜直前にアセトンによる超音波洗浄を５分間行った。
2.1.2

成膜条件

ボンバード時間

25 min （2層目のときは 60 min）

基板電圧

250 V

＜コーティング工程＞

成膜材料

皮膜合成のための材料として、ガスについては窒
素（純度 99.9995 %）、アセチレン（98.0 vol%以上）

コーティング時間

1～60 min

基板バイアス電圧

150 V

成膜時圧力

0.07～0.10 Pa

ガス流量比

C2 H2 0～90 sccmを使用し、蒸発用金属についてはバナジウム（純度N2 0～100 sccm

99.9 %以上）、チタン（純度 99.9 %以上）を用いた。

Ar 20 sccm

2.1.3

成膜条件

使用した PVD 装置は中空陰極放電（HCD）方式

2.2である（株）不二越製イオンプレーティング装置

2.2.1

測定方法
膜厚測定

SS-2-8SP を用いた。図１に装置概念図を示す。この膜厚測定は、（株）不二越製球面穴開け装置及び装置は、ルツボが１つであり、複数の金属種を１回（株）キーエンス製レーザ顕微鏡 VK-9500 を用いのコーティング工程で成膜することができない。そて、φ20 mm の金属球を使ってカロテスト法によりのため、異なる金属種を多層に成膜する場合には、顕微鏡で観察しながら研磨痕を計測し、膜厚を算出

ルツボで溶解する金属を取り換えながら、基材に近した。

い層からバッチ処理を繰り返して多層構造とした。

2.2.2

硬さ試験

硬さの評価には（株）アカシ製マイクロビッカー
ス硬さ試験機 AAV-4、（株）ミツトヨ製ナノインデ
ンターMZT-500 を使用した。マイクロビッカースでは荷重を 98 mN として測定し、ナノインデンターでは荷重を 100 mN としてマルテンス硬さを求めた。
測定は室温にて行った。
2.2.3

密着性評価（スクラッチ試験）

皮膜の密着性はスクラッチ試験により評価を行った。スクラッチ試験では先端曲率半径の小さな圧子を薄膜表面に押し付け、試料表面に加える荷重を
徐々に大きくしながら引っ掻いて薄膜をはがす。このとき、界面に作用するせん断応力が密着力を上回
図１ HCD 方式イオンプレーティング装置概念図

ったとき、界面はく離が生じる。はく離が生じたと
また、コーティング工程の前にアルゴンによるボきの荷重を臨界荷重（Lc）と呼び、これを密着力のンバード処理を行ったが、ボンバード工程は処理時指標として取り扱った。
今回のスクラッチ試験では、

間 25 分、基材にかける電圧を 250 V とした。コー

CSM 社製スクラッチ試験機を使用し、円すい型ダイ

ティング工程は、基材バイアス電圧を 150 V とした。

ヤモンド圧子（円すい角度 120 °、
先端半径 0.2 mm）- 2-

を用いて、圧子を 10 mm/min.で直線的に移動させな

表３

TiC/TiN 膜の膜厚、硬さ、Lc 値

がら 1 分間に 0→100 N の荷重をかけて Lc 値を測定した。

膜厚[μm]

膜種

マルテンス硬さ
[GPa]

Lc
[N]

TiC / TiN ①

TiC
3.21

TiN
0.70

20

17

3.1 結果TiC / TiN ②

2.63

0.96

19

33

3.1.1

TiC / TiN ③

0.30

3.20

19

64

3.

結果と考察
単層の皮膜

皮膜の膜厚、ビッカース硬さ、マルテンス硬さ、
スクラッチ試験 Lc 値を表２に示す。TiC や VC は時間を調整して成膜した。ナノインデンターによる3000 HV を超える高硬質な皮膜であるが、実績のあマルテンス硬さはいずれの皮膜も 19～20 GPa である TiN や TiCN より Lc 値が低く、密着性の点から単り、最表面の TiC 膜が単層膜 TiC と同程度の硬さで層膜としての使用は難しいことがわかる。

あることを確認した。密着性については、中間層 TiN

表２

膜厚が厚くなるほど Lc 値が大きくなる傾向が見ら

単層膜の膜厚、硬さ、Lc 値れた。
ビッカース硬さ マルテンス硬さ
[HV]
[GPa]

Lc
[N]

膜種

膜厚
[μm]

TiN

3.81

2000

11

60

TiCN

4.11

2400

13

45

基材上に第１層として TiN、第２層に VC を成膜

VC

4.77

3100

17

26

して２層構造とした皮膜を用意した（このような構

TiC

4.07

3600

20

23

造を「VC/TiN」と示す）。これについて、膜厚、マ

3.1.3

VC／TiN 構造の皮膜

ルテンス硬さ、
スクラッチ試験 Lc 値を表４に示す。
3.1.2

TiC／TiN 構造の皮膜
表４VC/TiN 膜の膜厚、硬さ、Lc 値

基材上に第１層（中間層）として TiN、第２層（最表面）に TiC を成膜して２層構造とした皮膜を図２

膜種のとおり用意した（このような構造を「TiC/TiN」と
示す）
。

単層膜
TiC
基材

多層膜
TiC
TiN

膜厚[μm]

マルテンス硬さ
[GPa]

Lc
[N]

VC / TiN ①

VC
3.82

TiN
0.55

17

24

VC / TiN ②

3.38

0.96

18

33

VC / TiN ③

2.28

2.02

16

46

VC / TiN ④

0.44

3.81

16

60

用意した VC/TiN ①～④の皮膜のマルテンス硬さ

基材

はいずれも約 17 GPa であり、最表面 VC 膜が単層膜
VC と同程度の硬さであることを確認した。密着性

図２ 多層膜構造 模式図（最表面 TiC、中間層 TiN の場合）については、中間層 TiN 膜厚が厚くなるほど Lc 値
が大きくなる傾向が見られた。
これについて、膜厚、マルテンス硬さ、スクラッ
チ試験 Lc 値を表３に示す。

3.1.4

VC／TiCN 構造の皮膜

基材上に第１層として TiCN、第２層に VC を成膜用意した TiC/TiN ①～③の皮膜は、TiC と TiN の膜厚の和が 4 μm 程度となるようにコーティング

した構造の膜を用意した（このような構造を- 3-

「VC/TiCN」と示す）。これについて、膜厚、マルテ

Ef

ンス硬さ、スクラッチ試験 Lc 値を表５に示す。

αf ：皮膜の熱膨張係数：皮膜のヤング率

αs ：基材の熱膨張係数
ΔT ：温度変化
表５

VC/TiCN 膜の膜厚、硬さ、Lc 値

膜厚[μm]

膜種

マルテンス硬さ
[GPa]

Lc
[N]

VC / TiCN ①

VC
2.96

TiCN
1.69

19

24

VC / TiCN ②

1.55

2.76

18

43

VC / TiCN ③

1.15

3.05

18

41

VC / TiCN ④

0.44

3.62

18

45

σ＝S/d

…（2）

S ：薄膜全体に働く力（＝残留応力）
d ：膜厚

表６

残留応力算出のためのデータ

Ef：ヤング率

用意した VC/TiCN ①～④の皮膜のマルテンス硬αｆ、αｓ：熱膨張率[kN/mm ]

2

[K ]

-1

さはいずれも約 18 GPa であり、最表面 VC 膜が単層

TiC

3.8×102

8.0×10膜 VC と同程度の硬さであることを確認した。密着VC

2.6×102

7.3×10性についても、中間層 TiCN 膜厚が厚くなるほど Lc

TiN

2.6×102

9.4×10

TiCN

2

値が大きくなる傾向が見られた。

基板

3.2

-6

6)

-6

6)

-6

6)

-6

7)

-6

8)

8.1×10

3.5×10参考文献

11.9×10

考察（密着力と残留応力の関係）

TiC 膜や VC 膜は中間層を加えることで密着性が

ここで、皮膜と基材のヤング率及び熱膨張率を表改善する傾向が見られた。一般に密着力の影響因子６に示す既存のデータを引用し、コーティング時のとして基材表面の清浄度、基材表面の粗さ、基材温

温度が約 370 ℃であることからΔT＝350 K として、

5)

度、残留応力などが挙げられる 。このうち、清浄残留応力 S を試算した。試算結果を表７、図３に示度、粗さ、基材温度は、用意する基材の研磨加工やす。

洗浄、アルゴンボンバード処理等の影響を受ける。
表７

残留応力試算結果

今回の検討では、基材の加工や洗浄・成膜条件は同一条件下で行ったことから、考察のポイントとして残留応力に着目し、特に熱応力の影響について密着
力との関連を整理することとした。
熱応力とは、成膜時の高温状態から室温に下がる
際に、皮膜と基材の熱膨張率の差によって発生する応力を指す。室温では熱膨張率の小さな皮膜は基材に押されて、皮膜には圧縮応力が働く。
熱応力は式（1）、（2）により単位面積当たりの力として算出される 5)。

σ＝Ef（αf－αs）ΔT

Lc
[N]

S
[N/mm]

TiN
TiCN
VC
TiC

60
45
26
23

0.85
1.89
2.03
2.11

TiC / TiN ①
TiC / TiN ②
TiC / TiN ③

17
33
64

1.82
1.58
0.87

VC / TiN ①
VC / TiN ②
VC / TiN ③
VC / TiN ④

24
33
46
60

1.75
1.66
1.42
1.04

VC / TiCN ①
VC / TiCN ②
VC / TiCN ③
VC / TiCN ④

24
43
41
45

2.04
1.93
1.89
1.85

膜種

…（1）

σ ：熱応力- 4-

・皮膜の密着力（臨界荷重 Lc）は残留応力と良い相80臨界荷重 Lc[N]

関がみられた。密着力を改善するには薄膜の残留60

TiC/TiN

応力を緩和するように中間層を形成することがVC/TiN

有効であった。

TiN

40

VC/TiCN

中間層
TiCN等

中間層
TiN

TiCN
TiC

20

謝辞

VC

本研究を行うにあたり、鳥取県金属熱処理協業組

0
0.5

1.0

1.5

2.0

2.5

合様、株式会社寺方工作所様にご協力頂きました。

応力 S [N/mm]
図３

深くお礼申し上げます。また、本研究の一部は、平成 21 年度戦略的基盤技術高度化支援事業（経済産業

残留応力と密着性の関係省）「表面改質技術による金型の高寿命化」により行われたものであることをここに明記します。また、
図３より、残留応力 S と臨界荷重 Lc にはよい相

本研究は、財団法人 JKA から競輪等の収益の一部で関が認められ、S が大きいほど Lc が小さく、S が小ある自転車等機械工業振興事業の補助を受けた設備

さくなるにつれて Lc が大きくなる傾向が見られた。

を利用して研究を行いました。

つまり、皮膜密着性を改善するには残留応力の緩和が有効であることが示された。この手法で中間層に

参考文献

TiCN、最表面に高硬質な VC を成膜したパンチ金型

1) 市村博司；複合硬化処理，表面技術，52(12)，p.851-852 (2001).

について、冷間プレス加工による寿命を実機にて評

2) 川名淳雄；PVD による硬質膜形成とその工業的価したところ、皮膜には十分な耐久性があり、金型の長寿命化に貢献することを確認した

9), 10)

応用，表面技術，58(8)，p.440-444 (2007).

。

なお、図３では、プロットが同一直線上に並ばず、

3) 池永勝；高機能化のための DLC 成膜技術，日刊工業新聞社 (2007).

中間層を TiN とした場合とそれ以外の場合の２つの4) 今岡睦明，野嶋賢吾，菊井一樹；複合コーティン

グループに分かれたが、これは熱応力算出の際に使用したヤング率や熱膨張率のデータが、実際の皮膜

グ被膜による金型の耐久性向上に関する研究，12，の物性値とずれていることが理由にあると考えてお鳥取県産業技術センター研究報告 (2009).
5) 吉田貞史；応用物理工学選書３

り、今回の皮膜について物性値を取得してデータを薄膜，培風館(1990).

補正する必要があると考えている。

6） 沖猛雄；表面技術，41(5)，p.462-470(1990).

4.

おわりに

7） 池永勝，鈴木秀人；超硬質皮膜の原理と工業的
応用，日刊工業新聞社，p.23 (2000).

金型等に硬質皮膜をコーティングする場合に、

8） 大同アミスター（株）HP

PVD（物理的蒸着）による方法では薄膜の密着不足が問題となっている。最表面に高硬質の TiC あるい

http://www.amistar.co.jp/on-line/quality/p264-skh51.

は VC を成膜する場合に密着性を低下させないため

html
9） 平成 21 年度戦略的基盤技術高度化支援事業「表に次のような手法が有効であることがわかった。
・TiC 皮膜や VC 皮膜の中間層として TiN、TiCN 層面改質技術による金型の高寿命化」成果報告書平成 22 年 3 月 (2010).

を入れることで、皮膜の密着性改善を図ることが

10） 特願 2011-018547 (2010).

できた。

- 5-

鳥取県産業技術センター研究報告 No.14 (2011)

サワラ加工製品の開発
Development Processed Products which Using Scomberomorus niphonius

加藤 愛・本多美恵・小谷幸敏
Ai Kato, Mie Honda and Yukitoshi Kodani
食品開発研究所 食品技術科

日本海で漁獲される脂質含有量の低いサワラやサゴシを用いて、練り製品及び煮干しの開発に関する研究を行った。
未凍結原料あるいは、落とし身にした後に糖を添加して凍結した原料を用いることにより、市販かまぼこと同程度の破断強度のあるかまぼこができることが分かった。
蒸煮して作成した煮干しのダシは、トビウオやタイと同程度かそれ以上の旨みやコクがあることが分かった。また、煮干しの酸化防止剤の使用に関しては、魚体を煮沸後に全体に噴霧することにより、使用量を削減できることが示唆された。

We developed fish paste products and cooked and dried fishes using low fat Scomberomorus niphonius found in theJapan Sea.
It turned out that fish paste products from Scomberomorus niphonius, which used raw or added sugar before freezing
have much the same physical properties as commercial fish paste products.
The soup-stock for the cooked and dried fishes which were steamed has umami and kokumi. It was comparable to aflying fish or sea bream. We also attempted to spray antioxidant on the cooked and dried fishes. It was suggested that
we could reduce the use of antioxidant for cooked and dried fishes by this treatment.

1.

はじめに

付加価値の低いサワラやサゴシを用いて、脂質含有量が少ないという特性を積極的に活用できる練り製

日本海でサワラやサゴシ(サワラの 0～1 歳魚)が品及び煮干しの開発を行う。

大量に漁獲されるようになったのは、2000 年以降のことで、それまではほとんど漁獲されていなかったために、食経験が乏しく、地元での需要が少ないた

2.

実験方法

め、鮮魚として岡山市場などに出荷されている。サ

2.1

鳥取県産サワラの成分分析

ワラは一般的に脂ののりが良く、高級魚として取引

2.1.1

されることが多いが、サゴシは脂ののりが悪いため、供試材料

平成 20～21 年に鳥取県内で曳縄釣りまたは定置

安価に取引されることから、曳縄釣りなどで漁獲さ網で漁獲されたサワラまたはサゴシを用いた。

れても、漁場で廃棄されるケースもあり、資源の有

2.1.2

効利用に課題を残している。

一般成分分析

水分：105 ℃常圧加熱乾燥法を用いた。

サワラの加工品としては、西京漬けや祭り寿司がタンパク質：ケルダール法により測定した。

一般的であり、その他の加工品はほとんど見られな

粗脂肪：ソックスレー・エーテル抽出法を用いた。

い。また、サワラ練り製品については、原料の一部

灰分：550 ℃直接灰化法を用いた。

にサワラを使ったかまぼこのみである。

炭水化物：差引法を用いた。

本研究では、日本海で漁獲される脂ののりが悪く、

- 6-

2.1.3

非破壊的脂質含有量の推察

加熱方法の検討 3,4）2.3.1

脂質含有量推定装置として、ファットメーター(992-CDF、ディスティル)を用いた。サワラまたはサ

脂質含有量が 1％または、5％程度の魚体を用いた。

ゴシの背側にファットメーターを当てて脂質含有量①3％塩水で 90 ℃5 分間(塩水煮沸煮干し)の推定を行った後、エーテル抽出法により粗脂肪量②3％塩水、0.5％番茶で 90 ℃5 分間（番茶煮沸煮
干し）を測定し、比較した。
2.2③蒸し器を用いて 15 分間（蒸煮煮干し）

サワラ練り製品の製造試験

2.2.1

それぞれ加熱後、網に乗せ、送風定温乾燥機を用製造方法

いて 60℃で 7 日間乾燥させた。

脂質含有量が 5％程度以下の魚体を用いた。頭、内臓を除去し、魚肉採取機(NF2DX、（株）ビブン)

2.3.2を用いて、落とし身を作製し、塩分が 3％になるよ

2.3.2.1

煮干しの評価
味覚センサー測定

うに食塩を加え、フードプロセッサー(PS-3000S、作成または購入した煮干しの頭と内臓を除き、手（株）中部コーポレーション)によりらい潰し、折りで小さく砕いたのち、5 g を 200 ml の蒸留水で 10

径 42 mm の塩化ビニリデンのケーシングチューブ

分間加熱し、ろ過したものをダシとした。ダシの味に充填し、一段加熱（90 ℃30 分間）または二段加測定装置として、味覚センサー(TS-5000Z、インテリ

熱（30 ℃60 分間および 90 ℃30 分間）して調製しジェントセンサーテクノロジー)を用いた。

た。

2.3.2.2

官能評価

試験区

センター職員 13 名で行った。
作製または購入した煮①未凍結原料

干しの頭と内臓を除き、手で小さく砕いたのち、12②凍結原料

g を 600 ml の水で 2 分間煮出し、塩 1.2 g、薄口し③落とし身作製後－20 ℃で凍結保存

ょうゆ 15 g 加え、70 ℃に保温した状態で行った。

④落とし身作製後、総量の 9％に相当する砂糖を

カタクチイワシのダシに対して、弱い：－2 やや弱

2.2.2

い：－1 変わらない：0 やや強い：1 強い：2 で添加した後、－20 ℃で凍結保存
2.2.3

練り製品の評価

2.2.3.1

破断強度測定評価した。
2.3.2.3

遊離アミノ酸、イノシン酸（IMP）測定

レオメーター(RE-33005S、山電（株）)を用い、解カタクチイワシ、ウルメイワシ、マイワシ、アジ、

析ソフトは破断強度解析 Windows Ver.1.2 BAS-3305

タイ、トビウオ、サバ煮干しは、市販の煮干しを比を用いた。試料を厚さ 25 mm に輪切りにし、5 mm

較として用いた。作製または購入した煮干しの頭と球のプランジャーを用いて、測定速度 1 mm/s、測定

内臓を除き、ミルで砕いたのち、1 g を 10％過塩素

歪率は 80％で測定した。

酸 (PCA) で 抽 出 し 、 20 ％ ク エ ン 酸 ナ ト リ ウ ム で

2.2.3.2

pH2.2 に調整したものを用いて、遊離アミノ酸の測

色調測定

試料を厚さ 15 mm に輪切りにし、分光式色差計定を行った。また、PCA 抽出液を水酸化カリウムで(SE-2000、日本電色（株）)を用い、L*a*b*値を測定

中和し、IMP の測定を行った。遊離アミノ酸、イノした。

シン酸の分析はともに高速液体クロマトグラフ

2.2.4（LC-10A、(株)島津製作所）を用いた。

練り製品の試作

全国水産加工品総覧 1）を参考に、ちくわ、伊達巻

2.3.3

き、フィッシュカツを作製した。また、小谷ら 2）の2.3.3.1

酸化防止剤使用方法の検討

脂質含有量が 1％または、5％程度の魚体を用い、方法を参考にハンバーグを作製した。
2.3

酸化防止の検討

酸化防止剤として奥野製薬工業（株）のトップ乳液

サワラ煮干しの製造試験- 7-

DX を用いた。

ーターのアジ校正基準を用いて測定した結果が、ソ①酸化防止剤を用いずに加熱(対照区)ックスレー抽出法での測定値結果と高い相関を示し②3％塩水にトップ乳液 DX を 1/1000 量添加してた（図 2）。これにより、ファットメーターを用いて、下記計算式を用いて、非破壊的にサワラの脂質含有

サワラと一緒に加熱（通常区）③サワラを 3％塩水で加熱した後、トップ乳液 DX

量を推察できることが分かった。

を 1/1000 に希釈した液を全体に噴霧した（噴y=1.2219x－0.8007

霧区）

y:エーテル抽出法による脂質含有量④サワラを 0.5％番茶で 90 ℃5 分間加熱（番茶区）

x:ファットメーター、アジ校正基準での測定値

し、網に乗せ、送風定温乾燥機(DNF64、ヤマ

サワラは、魚体の大きさや体重、肥満度から脂質ト科学)を用いて 60 ℃で 7 日間乾燥させた。

含有量の推察ができないことから、このファットメ

2.3.3.2

ーターを用いて非破壊的に脂質含有量を推察するこ

過酸化物価（POV）の測定作製した煮干しの頭と内臓を除き、手で小さく砕とができれば、脂質含有量の高い魚体は鮮魚としていたのち、20 g にクロロホルム 40 ml を添加して脂流通させ、脂質含有量の低い魚体は加工品として利肪を抽出した。抽出液 10 ml に窒素ガスを充填させ用するなど、選別が可能となる。将来的には自動選ながら酢酸 15 ml、飽和ヨウ化カリウム溶液 1 ml

別装置などにこのファットメーターを組み込むことを加えて 1 分間振り混ぜ、常温暗所に 5 分間放置しにより、脂質含有量も合わせて自動で選別することた。これに水 75 ml を加えて混合し、1%でんぷん液も可能になると考えられる。

を指示薬として 0.01N チオ硫酸ナトリウム液で滴
定した。

3.

結果と考察

3.１

鳥取県産サワラの成分分析

3.1.1

一般成分分析

サワラ 25 尾、サゴシ 30 尾を用いて測定した結果、サワラのほうがサゴシより脂質含有量が高く（表 1）、
サワラ、サゴシともに、冬に脂質含有量が高い傾向が見られた。また、年間を通して、タンパク質、灰分、炭水化物の含有量はほとんど変化しないことが分かった（図 1）。
図１ 鳥取県産サワラおよびサゴシの季節ごとの一般成分

表１ 鳥取県産サワラおよびサゴシの一般成分
サワラ(n=25)% 標準偏差サゴシ(n=30)% 標準偏差

水分
脂肪
タンパク質
灰分

69.9
8.1
19.5
1.4

4.5
5.3
1.3
0.1

75.2
3.3
19.3
1.5

2.7
2.9
1.0
0.1

炭水化物

1.1

1.1

0.7

0.7

3.1.2

非破壊的脂質含有量の推察

サワラまたはサゴシ 40 尾を用いて、ファットメ
図 2 ファットメーターでの測定値と脂肪量の相関
- 8-

3.2

伊達巻、フィッシュカツ、ハンバーグへの利用を検

サワラ練り製品の製造試験

3.2.1

討した（図 3）
。ちくわとフィッシュカツについては、練り製品の評価

サワラはこれまで、坐りにくく、戻りやすいとい

やや灰色がかった色の製品になった。白色度の高いう性質を持っているため、かまぼこになりにくいと製品が求められるケースには、水晒しの検討も必要いわれていた5～7）になると思われる。

。しかし、脂質含有量が 5％程度以下の魚体を用いてサワラ練り製品を作製したところ、伊達巻は卵黄を添加するため、また、ハンバーグ

一段加熱より二段加熱することにより破断強度が増については、畜肉と混合するため、製品となった際加することが分かった。凹みに関しては、加熱方法に灰色がかった色はほとんど影響しなかった。

による改善は見られなかった（表 2）。凍結原料を解

かまぼこ製造企業に試食してもらったところ、フ凍した場合、および、未凍結原料を落とし身にしたィッシュカツについて食感、味ともに高い評価を得後凍結した場合、破断強度が低いことが分かった。

た。

しかし、未凍結原料を用いた場合および落とし身にこれは、戻りの抑制に起因していると考えられ、した後、糖を添加して凍結することにより、破断強高温で加熱することにより食感の良い製品ができた度の低下が防止でき、市販の板付きかまぼこと同程と考えられた。

度の破断強度の練り製品ができることが分かった。
B

今回作製したサワラ練り製品は水晒しを行ってAいないため、白色度が低く、灰色がかった色をしていた。鳥取県内では、かまぼこの水晒しを行わない製品が多いことから、今回作製した、サワラ練り製
品の色は、問題ないと考えられた。一段加熱およびCD

二段加熱による色の変化は見られなかった（表 3）。
表 2 原料処理方法、加熱方法による破断強度、凹みに対する影響
冷凍原料
生原料
冷凍落とし身糖添加落とし身市販かまぼこ加熱方法 破断荷重(N) 凹み(mm)
一段加熱
2.33
5.7
二段加熱
2.41
5.2
一段加熱
3.84
6.8
二段加熱
4.29
6.6
一段加熱
3.09
6.8
二段加熱
3.86
7.2
一段加熱
3.66
5.3
二段加熱
4.10
6.1
4.80
13.5

図 3 サワラ練り製品の試作
A:ちくわ B:伊達巻 C:フィッシュカツ
D:ハンバーグ
3.3

サワラ煮干しの製造試験

3.3.1

加熱方法の検討

脂質含有量が 1％程度の魚体を用いて、3％塩水で90 ℃5 分間加熱後、網に乗せ、送風定温乾燥機を用

表 3 加熱による色調の変化の検討
*

一段加熱
二段加熱

L
68.06
68.68

*

a
-1.14
-1.22

いて 60 ℃で 7 日間乾燥させたサワラ煮干しを図 4
*

b
10.84
10.88

に示した。サワラを鍋から引き揚げ、網に乗せる際に多少の皮の破れが見られた。脂質含有量が 5％程
度の魚体を用いて同様に煮干しを作製したところ、

3.2.3

脂の酸化が見られたため、煮干しの作成には脂質含練り製品の試作

有量ができる限り少ない方が良いことが分かった。

市販かまぼこに比べて凹み（弾力）が低いこと、やや灰色がかった色をしていることから、ちくわ、- 9-

サワラ煮干しのグルタミン酸量は他の煮干しに比べると少ないが、IMP 量が多いことから、ダシの旨みには IMP 量が関係していると考えられる。しかし、ダシの遊離アミノ酸、IMP を測定していない
ため、ダシとしてどれくらいの量が煮出されている

図 4 サワラ煮干しかは、不明である。今後ダシの遊離アミノ酸や IMP
3.3.2を測定することにより、味覚センサーや官能評価で煮干しの評価

味覚センサー(TS-5000Z)を用いて、ダシの味覚を測定した結果、旨みおよびコクにおいて有意な差が得られた旨みやコクの強さに起因する成分等が明らかとなる可能性がある。

見られた。その結果を図 5 に示す。サワラ番茶煮沸

表4

各煮干しでとったダシの官能評価

煮干しのダシは塩水煮干しに比べて、コクが強いことが分かった。特に、サワラ蒸煮煮干しのダシは、サワラ蒸煮煮干し
サワラ塩水煮沸煮干し
トビウオ

おいしいダシが出るといわれている、トビウオやタイと同程度かそれ以上の旨みやコクがあることが分

旨味
0.6
0.1
0.2

コク
0.6
-0.1
0.3

カタクチイワシのダシに対して、弱い：-2
やや弱い：-1 変わらない：0 やや強い：1
強い：2 で評価(n=13)

かった。官能評価においても、サワラ蒸煮煮干しは
旨みやコクが強いという結果が得られた（表 4）。

3.3.3

高速液体クロマトグラフの結果、サワラ煮干し

酸化防止の検討

は他の煮干しに比べて、旨み成分であるグルタミン

酸化防止剤と一緒に加熱した通常区と加熱後に酸量は少ないことが分かった（表 5）。一方、イノシ

酸化防止剤を噴霧した噴霧区においては、乾燥中のン酸量は他の煮干しと同程度であることが分かった

色の変化が見られなかったが、番茶区ではお茶によ

（表 6）
。

る着色が見られた(図 6)。窒素置換包装後、約 1 年間

蒸煮煮干しは塩水煮沸煮干しや番茶煮沸煮干しに5 ℃で保管した後の POV を測定した結果、番茶に比べて総遊離アミノ酸量、イノシン酸量が多いことよる酸化防止効果は認められなかったが、通常区とから、加熱方法は、煮沸よりも蒸煮の方が、味が抜。よって、ビ噴霧区で POV の値は低かった（表 7）

けにくいことが分かった。

タミン E の使用に関しては、魚体を煮沸後に全体に噴霧することにより、ビタミン E の使用量を削減できる可能性が得られた。

図5

各煮干しでとったダシを味覚センサーで測定した際の旨味、コクの相対値(カタクチイワシのダシを 0 とする)

- 10 -

表 5 煮干しの遊離アミノ酸
カタクチイワシ

タウリン
アスパラギン酸
スレオニン
セリン
グルタミン酸
プロリン
グリシン
アラニン
シスチン
バリン
メチオニン
イソロイシンロイシン
チロシン
フェニルアラニン
ヒスチジン
リジン
トリプトファン
アルギニン
合計(mg/100g)

248.5
7.5
13.1
12.0
37.8
8.5
13.4
19.4
99.4
16.0
1.3
10.7
22.9
4.7
12.4
875.1
30.8
63.0
19.4
1516.0

マイワシ
211.9
301.4
7.5
7.5
17.8
12.9
15.9
10.8
38.5
38.0
15.1
13.6
13.6
13.1
20.7
19.8
67.8
0.0
16.1
13.2
1.2
0.4
11.5
9.5
24.8
16.5
8.3
0.0
14.5
11.8
736.2
1228.9
53.9
39.5
9.5
22.2
25.4
28.9
1310.2
1788.1

ウルメイワシ

アジ
550.4
10.8
18.1
19.0
66.2
13.2
39.9
28.1
12.2
18.4
3.3
10.5
19.3
7.0
13.6
539.0
37.2
54.2
27.0
1487.3(mg/100g)

タイ
トビウオ
1143.3
339.5
9.6
15.7
20.0
26.0
20.7
19.2
57.4
49.3
15.0
13.8
67.5
33.7
16.6
17.7
0.0
0.0
15.2
17.9
5.8
1.5
10.9
10.9
20.6
21.0
9.9
5.0
17.1
10.7
73.1
738.5
39.8
39.9
23.4
61.2
24.8
30.5
1590.81451.9サワラ
サバ
塩水煮沸 番茶煮沸
216.5
191.0
197.9
9.7
0.0
0.5
19.5
17.0
10.6
17.1
7.2
5.6
40.0
13.1
9.4
10.8
9.0
3.2
24.3
10.2
10.4
13.4
9.7
11.8
10.6
57.3
0.0
11.8
10.5
9.9
2.7
4.3
5.8
6.7
5.4
6.3
15.4
10.4
10.5
6.5
0.0
1.2
8.7
3.7
2.6
598.4
510.6
432.4
25.8
115.9
65.1
56.5
62.4
118.5
24.2
19.5
20.6
1118.61057.3
922.4

蒸煮
286.4
2.2
13.0
7.2
19.3
3.7
9.8
13.7
41.8
13.2
6.3
9.7
17.2
1.9
7.1
744.7
31.8
113.8
27.1
1369.7

サワラ
サバ
塩水煮沸 番茶煮沸
13.2
15.9
19.3

蒸煮
22.7

表 6 煮干しのイノシン酸(IMP)
カタクチイワシ

IMP(μmol/g)

14.0

マイワシ
16.7
19.6

ウルメイワシ

アジ
16.4

タイ
トビウオ
17.3
11.9

4.

おわりに

近年日本海で多く漁獲されているサワラやサゴ
シを用いた加工製品の開発を行った。
（１） 鳥取県内で曳縄釣りまたは定置網で漁獲されたサワラ、サゴシの一般成分を測定したところ、サワラのほうがサゴシより脂質含有量が高く、サワラ、サゴシともに、冬に脂質含有量が高い傾向が見られた。
（２） ファットメーターを用いることにより、非図 6 酸化防止効果の検討
上段：通常区（煮沸時に酸化防止剤添加）
中段：噴霧区（煮沸後酸化防止剤噴霧）
下段：番茶区（番茶抽出液で煮沸）

破壊的にサワラの脂質含有量を推察できることが分かった。
（３） サワラ練り製品の製造について、脂質含有量が 5％程度以下の魚体を用いて試作を行

表 7 1 年間保管後のサワラ煮干しの POV

試験区
対照区（酸化防止剤無添加）
通常区（煮沸時に酸化防止剤添加）
噴霧区（煮沸後酸化防止剤噴霧）番茶区（番茶抽出液で煮沸）
高脂質対照区（参考）った結果、未凍結原料を用いた場合およびPOV(meq/ｋg)
11.5
9.2
6.5
11.8
48.3

落とし身にした後糖を添加して凍結する
ことにより、破断強度の低下が防止できた。
さらに、二段加熱を行うことにより、市販の板付きかまぼこと同程度の破断強度の練り製品ができることが分かった。
（４） サワラ煮干しの製造試験について、脂質含

窒素置換包装後、5℃保管

有量が 1％程度の魚体を用いて行った結- 11 -

果、サワラ蒸煮煮干しのダシは味覚センサ4) 福田 裕・山澤正勝・岡崎恵美子監修；煮干しーでの結果および官能評価により、トビウ

品、全国水産加工品総覧、（株）光琳、東京、

オやタイと同程度かそれ以上の旨みやコ

p.66-70 (2005).
5) Naomichi Iso, Haruo Mizuno, Hiroo Ogawa,クがあることが分かった。

Yoshinori Mochizuki, and Norio Masuda;（５） 煮干しの酸化防止剤であるビタミン E の使用に関しては、魚体を煮沸後に全体に噴Differential Scanning Calorimetry on Fish

霧することにより、ビタミン E の使用量をMeat Paste, Nippon Suisan Gakkaishi, 57(2),削減できることが示唆された。

p.337-340 (1991).
6) Alam AKM Nowsad, Emi Katoh, Satoshi

参考文献

Kanoh, and Eiji Niwa; Effect of Sarcoplasmic

1) 福田 裕・山澤正勝・岡崎恵美子監修；かまぼProteins on the Setting of Transglutaminase

こ、全国水産加工品総覧、（株）光琳、東京、-free Paste, Fisheries Science, 61(6),p.271-295 (2005).

p.1039-1040 (1995).

2) 小谷幸敏・秋田幸一・野口誠・景山拓一；赤身7) Alam AKM Nowsad, Emi Katoh, Satoshi

魚晒し肉とその製法、赤身魚肉加工食品とそのKanoh, and Eiji Niwa; Contribution of

製造方法及び畜肉混合赤身魚加工食品とその製Transglutaminase to the Setting of Fish

造方法、特許 2939883

Pastes at Various Temberatures, Fisheries3) 米田寿子；煮干しの脂質酸化抑制に及ぼす緑茶

Science, 62(1), p.94-97 (1996).

の影響、九州女子大学紀要、Vol.32, No.2, p.9-17(1996).

- 12 -

鳥取県産業技術センター研究報告 No.14 (2011)

高比重圧密化木材の寸法安定性
Dimensional Stability of High-Density Compressed Wood

谷岡晃和・木村伸一
Akikazu Tanioka and Shinichi Kimura
電子・有機素材研究所 有機材料科

材長 50 cm の高比重圧密化木材を製造し、各部の寸法安定性を煮沸試験により評価した。その結果、製造時に温度上昇、低下が遅れる繊維方向の中央部、半径方向の中層部において膨潤率が高く、寸法安定性が低かった。さらに、心材率の高い部位においても膨潤率が高く、材料の木取りが圧密加工後の寸法安定性に影響することが分かった。

1.

はじめに

mm（接線方向、T）×500 ｍｍ（繊維方向、Ｌ）の

木材は圧密化により各種強度性能の向上が期待

無欠点板目材を採取し、圧密化木材の製造に供した。

される 1)。鳥取県産業技術センターでは、これまで

なお、供試材料は年輪が比較的均一に分布し、接線にスギ材の圧密加工について検討し、比重 1 程度の方向に対して年輪傾斜角の小さい同一の二方柾のス“高比重圧密化木材”の製造と製品化に関わり、印ギ角材から採取したものを用いた。供試材料は心辺鑑用材等の製品化に成功している 2)。しかしながら、材を含み、平均含水率は 25％、
平均年輪幅は 2.9 mm、

現状では、高比重圧密化木材の製造、活用は小木工

平均気乾比重は 0.39 であった。

品用途に留まっており、用途拡大を図るには、より大寸法で、寸法安定性の高い高比重圧密化木材の製

2.2

圧密化木材の製造造技術が必須である。大寸法の高比重圧密化木材の2.2.1 装置

製造は、材内を均一に水蒸気処理することが困難で圧密化木材の製造には高温高圧成形プレス装置あるので、製造した圧密化木材の長さ方向、厚み方（HTP 型-50/250 型 日阪製作所製）を用いた。当該

向、幅方向の各部において寸法安定性が異なってく

装置は、圧力容器内にプレス機構を組み込んだ構造

る。さらに、各部の異なる寸法安定性は製造後の養を有する。圧力容器内に据えつけた木材試料の水蒸

生期間、切削加工時、木製品として使用する際等に気処理および圧縮加工が可能である。また、容器内部材の歪み、ねじれといった変形を引き起こすおその減圧機構、水浸漬による容器内の木材試料およびれがある。

プレス部の冷却機構を備える。

今回、材長 50 cm の高比重圧密化木材を製造し、各部の寸法安定性を煮沸試験により評価した。
また、

2.2.2 製造
供試材料を放射方向に 67％圧縮し、仕上がり目標

製造時の材各部の温度を測定し、寸法安定性と処理

厚み寸法 40 mm（R）、目標気乾比重 1.0 の圧密化木

温度の点からも考察を加えた。

材を製造した。圧縮は木表側に載荷することにより

2.

実験方法

行った。加工に際しては試料の接線方向への伸長を

2.1

供試材料

抑制するため、側面の拘束を行った。

鳥取県産スギ材から 120 mm（放射方向、R）×48- 13 -

なお、圧密加工の工程は次のとおり。

減圧→常圧復帰、加熱（室温→130℃、15 分）→温中間２

度保持（130℃、30 分）→圧縮→加熱（130℃→180℃、

R

48

40

10 分）→温度保持（180℃、30 分）→脱気→冷却（給L

水、循環、排水）→圧縮解除

T2.3

500 中央木表

圧密化木材製造時の材温測定

中央
中央木裏

端部 中間１（木口）

図 1 材温測定位置

圧密加工中の供試材の表面および材内の温度を500

熱電対により測定した。測定位置は試料の木口面、

40

繊維方向中央の木表側表面、木裏側表面、横断面中表層（木表）
中層
表層（木裏）

央部および木口と中央を三等分する位置の横断面中48

40

央部の 6 点とした（図 1）。横断面中央部の熱電対取

10 測定
方向

500
48

R

り付けにあたっては、供試材側面より横断面中央位

L 側１
中
T
側２ 端

置まで熱電対挿入用の孔を穿孔の後、熱電対を挿入、孔開口部はアルミテープおよびエポキシ樹脂系接着剤で密封した。熱電対はデータロガーに接続し、経時的に測定温度の記録を行った。

40

放射方向
試験片

中間 中央

14

40

35 測定
方向

接線方向
試験片

図 2 膨潤試験片採取位置「側 2」試験片と呼ぶ（図 2）。

なお、材温測定にあたっては、加工中の圧縮操作による熱電対の破断、損傷を避けるため、測定は圧

なお、膨潤試験には 2.3 で材温測定に供した試料とは別の試料を用いた。

縮操作前後において異なる試料を用いて別々に行った。圧縮までの温度経過は上記 2.1 の供試材料の寸

煮沸試験前、および試験後に試験片重量を測定し、比重および含水率を算出した。

法を有するものについて熱電対を取り付け、測定を

試験片を沸騰水中に浸漬し、煮沸処理を行った。

行い、圧縮以降の温度経過については上記 2.2.2 の製

煮沸処理時間を 30 分とし、5、10、20、30 分経過時

造条件により予め製造した圧密化木材に熱電対を取において沸騰水中より試験片を取り出し、接線方向

り付けて測定を行った。得られたそれらの温度測定の寸法をマイクロメータにて測定し、膨潤率を算出

結果を組み合わせ、設定した製造条件における供試した。

材の温度経過とした。

2.4

煮沸による膨潤試験

3.

結果と考察

3.1

圧密化木材の製造と養生時の寸法変化

製造した圧密化木材を室内にて長期間の養生の製造した圧密化木材は端部の厚みは平均 40mm、後、試料の繊維方向の端部、中央部、その中間部の中央部の厚みは平均 42mm であった。長期間室内養3 箇所において 10 mm（R）×40 mm（T）×40 mm

生の後、膨潤試験に供する試験片採取の時点におい（L）の試験片を放射方向に各 3 ヶ採取した。本報て、端部の厚みは平均 38mm、中央部の厚みは平均

告において、それら放射方向採取試験片を木表側か41ｍｍと、養生中の乾燥に伴う収縮がみられた。木ら「表層（木表）」、「中層」、「表層（木裏）」試験片

口部および材表面に目立った割れ等は認められなかと呼ぶ。また、別の試料の端部、中央部、その中間った。

部の 3 箇所から 35 mm(R)×14 mm（T）×40 mm（L）の試験片を T 方向に各 3 ヶ採取した。それら接線方3.2

向採取試験片を心材率の小さな側から「側 1」、「中」、- 14 -

圧密化木材製造時の材温端部、材中央、木表、木裏の温度測定結果を図 3

に示す。端部、木表の温度は全般において概ね設定られる。

した温度スケジュールにそった経過がみられた。木
裏の温度経過は初期の温度上昇時において端部、木3.3

表に比較して、やや遅れがみられたが、木裏温度が

3.3.1

煮沸膨潤率
試験片の含水率と気乾比重130℃に達した経過時間 30 分以降においては、端部、煮沸試験に供した試験片の含水率を表 1、2 に示

木表、木裏とも同様の経過を示した。初期の温度上す。試験片の含水率は放射方向試験片では端部の平昇の遅れは、試料および治具の上方に水蒸気導入部

均含水率は 12.8％、
中間、
中央のそれは 19.5％、19.4％を備える装置の構造によるものと考えられる。材中であり、端部に比較して中間、中央の値は高かった

央の温度上昇は端部、木表、木裏に比較して 130℃

ものの、中間と中央はほぼ同様の値であった。又、に達するのに約 40 分、180℃に達するのに約 30 分遅各部とも中層の値が表層に比較して高かった。接線れた。これは、試料の端部木口面から仮導管を通じ方向試験片では端部、中間、中央の平均含水率はそて材内に水蒸気が進入し、それに伴い材温が上昇す

れぞれ、12.6％、13.8％、15.6％であった。各部ともるためである。図 4 に示す端部、中間 1、中間 2、材中の含水率が側に比較して高かった。

中央の温度測定結果をみると、端部から離れるに従煮沸試験に供した試験片の気乾比重を表 3、4 にい、温度上昇が遅れる経過がみられた。端部、中間、示す。試験片の平均気乾比重は放射方向試験片では中央の材内各位置において温度上昇に遅れがみられ端部は 1.02、中間 0.96、中央 0.96、接線方向試験片たものの、材中央部の温度は木材試料の軟化を目的

ではそれぞれ 1.00、0.98、0.95 と端部が中間、中央に設定した温度条件 130℃、形状固定効果をねらいよりも高い値であった。これは膨潤試験片を採取し設定した 180℃に達しており、今回設定した温度スた圧密化木材の端部の厚みが中央よりも小さく、すケジュールは、その点において適当であったと考え

なわち、端部が中央部に比較して圧縮率が高い状態にあったことによるものである。放射方向試験片で温度 （℃）

200

は表層（木表）の比重が最も高く、次いで中層、表

端部
材中央
木表
木裏

150

層（木裏）であった。接線方向試験片では側 1 の比重が最も高く、次いで、中、側 2 であった。側 1、10050

表 1 含水率（放射方向試験片） 〔単位：％〕

0
0

30

60

90

120

150

繊維方向位置180

経過時間 （min）

表層（木表）

図 3 材温測定結果（端部、中央、木表、木裏）

温度 （℃）

200
端部
中間１
中間２
材中央

150

端部

中間

中央

11.2

16.8

16.5

14.4

21.3

21.5

19.1

表層（木裏）

12.7

20.3

20.1

17.7

平均

12.8

19.5

19.4

表 2 含水率（接線方向試験片） 〔単位：％〕

繊維方向位置

50
0
30

60
90
120
経過時間 （min）

150

14.8

中層

100

0

平均

180

図 4 材温測定結果（端部、中間、材中央）

中間

中央

側１

12.5

13.6

15.0

13.7

中

13.1

14.4

16.7

14.7

側２

12.1

13.3

15.1

13.5

12.6

13.8

15.6

平均

- 15 -

平均端部

膨潤率が最も小さく、煮沸 30 分の時点でそれぞれ、

表 3 気乾比重（放射方向試験片）

繊維方向位置

6.6％、5.9％、4.8％であった。側 1 では端部、中間

平均

端部

中間

中央

表層（木表）

1.04

1.01

1.02

1.02

中層

1.04

0.94

0.93

0.97

表層（木裏）

0.98

0.92

0.92

0.94

平均

1.02

0.96

0.96

の膨潤率は煮沸 30 分時点で約 6％とほぼ同様で、中央のそれは 8.0%と、やや高かった。中では中間、中央の膨潤率は約 8％とほぼ同様であった。
側 2 では、煮沸初期において中間、中央は同様の膨潤率を示し
煮沸時間 5 分以降、中央のそれが大きくなり、
たが、煮沸 30 分時点の値は中間 8.3％、中央 10.7％であっ

表 4 気乾比重（接線方向試験片）

繊維方向位置
端部

中間

中央

側１

0.97

0.97

0.94

0.96

中

0.99

0.98

0.94

0.97

側２

1.04

1.00

0.97

1.00

1.00

0.98

0.95

平均

た。圧密加工時に温度上昇の遅れる繊維方向の中央

平均および接線方向の中で、膨潤率が高い傾向がみられた。しかしながら、繊維方向中央において、温度上昇の遅れる中に比較して、
側 2 の膨潤率が高かった。
側 2 は側 1、中に比較して心材率が高く、放射方向試験片でも心材部の表層（木裏）側の膨潤率が高か

中、側 2 の試験片の外観を観察すると、辺材に比較ったことから、心材率の高さが高い膨潤率に関係しして比重の高い心材の占める割合、心材率が側 2 でているものと推察される。
製造した高比重圧密化木材の繊維方向、放射方向、

最も高く、次いで中、側 1 であった。心材率の相違、
木取り位置が比重の相違を招いたものと考えられる。

厚み方向の各部において放射方向の寸法安定性が異なることが分かった。今回は煮沸試験による評価を3.3.2

行ったが、より一層の寸法安定性の付与、均一性を

煮沸膨潤率

放射方向試験片の膨潤率を図 5 に示す。表層（木きく、次いで表層（木裏）、表層（木表）という傾向

15
10

25

25

20

20

15
10

5

がみられた。煮沸時間 30 分の中層の膨潤率は中央膨潤率 （％）

度までの増加が大きかった。中層の膨潤率が最も大20
膨潤率 （％）

い膨潤率は増加した。その増加は煮沸の初期 5 分程

中央
中間
端部

膨潤率 （％）25表）、中層、表層（木裏）とも、煮沸時間の経過に伴

15
10

5

0

5

0
0

20.1％、中間 13.5％、端部 3.5％であった。各層とも

10 20 30
煮沸時間 （分）繊維方向中央の膨潤率が最も大きく、次いで中間、表層（木表）

端部であった。
端部の膨潤率は煮沸時間 30 分の時点

0
0

10 20 30
煮沸時間 （分）0

中層

10 20 30
煮沸時間 （分）表層（木裏）

図 5 膨潤率（放射方向試験片）

で、表層（木表）3.7％、中層 3.5％、表層（木裏）（木裏）の膨潤率が高かった。
接線方向試験片の膨潤率を図 6 に示す。側 1、中、側 2 とも、煮沸時間の経過に伴い膨潤率は増加した。
その増加は放射方向試験片のそれに比較して、やや直線的なものであった。側 1、中、側 2 とも端部の- 16 -

10

5

15

0

15
膨潤率 （％）

裏）を比較すると、中間、中央では、心材側の表層膨潤率 （％）

位置ほど高くなった。また、表層（木表）、表層（木

中央
中間
端部

膨潤率 （％）

15

2.9％。膨潤率の値は圧密加工時に温度上昇の遅れる

10

5

0
0

10

20

30

10

5

0
0

10

20

30

0

10

20

30

煮沸時間 （分）

煮沸時間 （分）

煮沸時間 （分）

側１

中

側２

図 6 膨潤率（接線方向試験片）

求めるには圧密製造時の形状固定に要する時間を長供する材料の木取りが加工後の寸法安定性に関くする等の方策を検討する必要がある。

係することが分かった。
以上のことから、より寸法安定性の高い高比重圧

4.

おわりに

密化木材の製造するためには、材内の温度変化を一

今回、材長 50 cm の高比重圧密化木材を製造し、各部の寸法安定性を煮沸試験により評価し、以下の様とする方策のみでなく、材料の木取りについても考慮する必要がある。

結果を得た。
(1)繊維方向では、材端部に比較して温度上昇、低下が遅れる材中央部の膨潤率が高かった。

文献
1) 木質新素材ハンドブック編集委員会; 木質新素
材ハンドブック, 技報堂出版, p.406(1996).

(2)放射方向では、表層に比較して中層の膨潤率が高かった。

2) 京盛健一; 木材の圧密加工－スギ圧密材の印材(3)接線方向では、温度上昇が遅れる位置において、心材率が高い側面部の膨潤率が高く、圧密加工に- 17 -としての利用－, ハイテクインフォメーション,
No.161, p.25-27(2005).

鳥取県産業技術センター研究報告 No.14 (2011)

高流動性キトサン－ケイ酸複合体の調製
Preparation of High Fluidity Chitosan - Silicic Acid Composite

寺田直文・木村伸一・竹内奈緒美＊
Naofumi Terada, Shinichi Kimura and Naomi Takeuchi
電子・有機素材研究所 有機材料科、* 現所属：ユーシー産業株式会社

キトサン粉体の流動性改善を目的として、キトサンにシリカを付与することで流動性に優れたキトサン－ケイ酸複合粉体を作製した。さらに、キトサンとケイ酸を水系で複合化した後、表面に存在するシラノール基を疎水化処理したキトサン－ケイ酸複合粉体は、キトサン含有率 20%～90%の範囲でシリカ粉体よりも流動性が向上した。

1.

はじめに

したキトサン水溶液（キトサン：甲陽ケミカル株式

カニ殻から抽出されるキトサンは動物・植物に対会社製キトサン FM-80S LotS0809－12 脱アセチルする生理活性、抗菌性、金属吸着能等の様々な機能

化度 97.1％、Mn11.7 万、Mw42.3 万（GPC プルラン換を有しており、抗菌剤、農業資材、健康食品、凝集算））を滴下（30g／分）反応させ、キトサン－シリ剤等に用いられている。しかしながら、キトサン粉

カ複合体を調製した。

体は『流動性が悪い』、『ブロッキング現象が起こる』などの問題があり、流動性、分散性、混合性を向上

ケイ酸ナトリウム溶液←水させたキトサン粉体の開発が要望されている 1)。

←金属無機酸塩水溶液

本研究では、所定濃度のキトサンとシリカをケイケイ酸塩水溶液
加熱

酸沈降性作製法 2) により水系で複合化すること 3), 4)、

混合

酸水溶液

酸添加ケイ酸塩水溶液

さらに、表面に存在するシラノール基を疎水化処理

キトサン

することにより、流動性に優れたキトサン－ケイ酸

酸

混合

キトサン
酸水溶液

複合粉体を製造する技術の検討を行った。

混合
第１の懸濁液その結果、得られたキトサン－ケイ酸複合体は、混合

カチオン性界面活性剤水溶液

第２の懸濁液ｐH７へ調整

キトサン含有率が 20%～90%のものであっても、表濾 過面にアミノ基をそのまま保持し、シリカ以上の流動

ケーキ

5)

洗浄のため再分散性を示す複合体となっていることがわかった 。

再濾過
洗浄済みケーキ

2.

実験方法

2.1

キトサン－シリカ複合粉体の製造方法

キトサン-ケイ酸複合体粉体

Scheme１

ケイ酸ナトリウム水溶液（和光純薬工業株式会社

乾燥・粉砕

複合体の合成方法

製｢和光 1 級ケイ酸ナトリウム溶｣Assay 52%～ 57%、

その後、カチオン性の界面活性剤 5％溶液（日油Molar Ratio SiO2/Na2O ＝ 2.06 ～ 2.31 SiO2 ＝ 35% 、株式会社製「2-OLR」（型番 Lot00651C、固形分 75%）

Na2O=17％）を 10 重量％になるように水で希釈し、を所定量滴下（30g／分）し、複合体表面を疎水化処

90℃以上で加熱攪拌した後、所定量の酸溶液で溶解理した。沈降した複合体を水溶液と濾別し、乾燥、- 18 -

粗粉砕を行い粉末状のキトサン－シリカ複合体を得

表１た。その合成方法を Scheme１に示す。また、作成しキトサン含有量
ケイ酸含有量界面活性剤添加Ｗ１（ｇ） ケイ酸ナトリウム量Ｗ２（ｇ） 希釈水量
Ｗ３（ｇ） 塩化ナトリウム水量
Ｗ４（ｇ） ＳｉＯ２量
Ｗ５（ｇ） ケイ酸塩水溶液（二）の水以外の質量Ｗ６（ｇ） 酸水溶液（へ）の量
Ｗ７（ｇ） 酸（チ）Ｗ８（ｇ） キトサン質量Ｗ９（ｇ） カチオン界面活性剤添加量
Ｗ１０（ｇ） 界面活性剤ドライ質量
Ｐ１（重量％） SiO 2の濃度
Ｐ２（重量％） 金属無機酸塩濃度
Ｐ３（重量％）キトサン濃度
Ｐ４（重量％） カチオン界面活性剤濃度

たそれぞれのキトサン－ケイ酸複合体のキトサン含有量を表 1 に示す。
2.2

キトサン－ケイ酸複合体の赤外線吸収スペク

トル分析および電子顕微鏡観察

複合体合成サンプル一覧
Ex.1
90%
10%

Ex.2
75%
25%

286
464
250
100

286
464
250
100

Ex.3
Ex.4
60%
50%
40%
50%
２－OLR
286
286
464
464
250
250
100
100

Ex.5
20%
80%
286
464
250
100

Ex.6
90%
10%
－
286
464
250
100

Ex.7
60
40
－
286
464
250
100

Ex.8
40%
60%
－
286
464
250
100

Ex.9
20%
20%
－
286
464
250
100

Ex.10
100%
－
－
-

Ex.1１
－
100%
－
286
464
250
100

161

161

161

161

161

161

161

161

161

-

161

158
14100
900
500
25
13.35
1.25
6
5

158
4700
300
500
25
13.35
1.25
3
5

158
4862
138
500
25
13.35
1.25
2.76
5

158
4900
100
500
25
13.35
1.25
2
5

158
4975
25
500
25
13.35
1.25
0.5
5

158
14100
900
－
－
13.35
1.25
6
-

158
4700
138
－
－
13.35
1.25
2.76
-

158
4975
25
－
－
13.35
1.25
0.5
-

158
4975
25
－
－
13.35
1.25
0.5
-

-

158
4975
0
－
－
13.35
1.25
-

赤外線吸収スペクトル（IR）分析は、株式会社パーキンエルマーFT-IR Spectrum100 を用いて KBr 法①キトサン－ケイ酸複合体（Ex.8）

で分析を行った（条件：積算 16 回）。また、電子顕2 92 4, 2883

微鏡（SEM）観察は、日本電子 JSM-6490 で分析を

15 90 -16 50

3 400-3440

行った（条件：加速電圧 15kV）。

②キトサン

470-475
105 0-1090

2.3

流動性評価試験方法%T

表 1 に示した各キトサン－シリカ複合体を目開き
40 μm のふるいで分級し（使用ふるい：SANPO 製③ケイ酸（Ex.1１）

目開き 40 μm、ステンレス篩）、アズワン社製の流動性試験器 RBS－ 01 を使用して、粉体 10ｇを落下

40 00

3600

3 20 0

2800

2 400

20 00

1800

図１

評価を行った。
2.4

160 0

1400

1 20 0

1000

8 00

60 0

400.

cm- 1

させたときの拡散直径を比較することで、流動性の複合体の IR 分析

残存アミノ基の定性試験方法

複合粉体中のアミノ基の存在については、ニンヒ
ドリン試薬による発色試験で確認した。
得られた粉体にニンヒドリン試薬（和光 ニンヒ
ドリンスプレー

Lot：KWF5961）をスプレーし、
5. 0 µm

I MG1

キ ト サン －ケイ酸複合体

約 120℃で加熱した後の発色でアミノ基の存在を確（ キトサン４０％含有Ex.8）

5. 0 µm

CK

炭 素 （ C）分布認した（アミノ基を含んでいる場合は赤から紫色の発色が生じる）
。

3.

結果と考察

5. 0 µm

3.1 各キトサン濃度におけるキトサン－ケイ酸の複Si K

ケイ 素（Si） 分布

合体とその物性評価

図２

5. 0 µm

O K

酸 素 （ O）分布

キトサン複合体の SEM 観察写真（3000 倍）

キトサン含有量 4０％である界面活性処理前のキ
トサン－ケイ酸の複合体（EX.8）、キトサン、ケイ酸

キトサンとケイ酸が均一に分散した複合体を形成し（Ex.11）の IR 分析結果を図 1 に示す。

ていると考えられる結果であった。

キトサン－シリカ複合体（Ex.8）では、キトサ

3.2

キトサン複合体の SEM 観察写真

ン由来の 3400-3440cm－１，2924cm－１，2883cm－１，

キトサン含有量 40％含有キトサン－ケイ酸の複1590-1650cm － １ の ピ ー ク と 、 ケ イ 酸 に 由 来 す る

合体粒子（EX.8）の電子顕微鏡写真と炭素、ケイ素、1050-1090cm－１－１，470-475cmの両方の特徴を示すピ酸素の分布状態を図 2 に示す。

ークがみられ、反応しているかは不明であったが、- 19 -

キトサン－ケイ酸の複合体粒子は、１μm 以下の球状の微粒子が集まった構造となっている。また、粒子全体に炭素とケイ素が分布しており、均一に混疎水化処理キトサン－ケイ酸複合体（Ex.4 キトサン含有量75%）

合されている複合体といえる。
3.2

合成シリカ
（キトサンなし
SiO2100%）

各キトサン濃度におけるキトサン複合体の疎水化処理とその流動性評価
図３に流動性を評価した拡散直径の結果を示した。
横軸がキトサン含有量で、縦軸が拡散直径（cm）である。拡散直径（cm）が大きいほど流動性が高い。
カチオン性界面活性剤で処理した疎水化処理キトサ
図４

ン－ケイ酸複合体 Ex.１～5 は、界面活性剤で処理し疎水化処理キトサン-ケイ酸複合体のアミノ基の確認ていないキトサン－ケイ酸複合体 Ex.6,7,9,10、キ
トサンを含まないシリカ（Ex.11）と比較してキトサ

4.

ン含有量が 20%～90%で拡散直径がシリカより高く、おわりにキトサンにシリカを付与し、疎水化処理すること

流動性が大きく改善されている。

で、流動性に優れたキトサン－ケイ酸複合粉体を調3.3

整することができた。キトサン含有率が 20%～90%の疎水化処理キトサン－ケイ酸複合粉体のアミノ基の存在の確認範囲で、シリカより流動性が高く、大幅に流動性をキトサン－ケイ酸複合体粉体中のアミノ基の存在改善できることがわかった。また、得られた複合粉については、キトサン含有量０％のシリカ粉体（ｼﾘ体は、キトサン由来のアミノ基をそのまま保持してｶ Ex.11）と疎水化処理キトサン－ケイ酸複合体粉体いるので、キトサンの持つ機能を発現できるものと（Ex.4：75%キトサン含有）に、ニンヒドリン試薬を考えられる。

スプレーして約 120℃で加熱した試料を図４に示す。
アミノ基ないシリカは発色せず、複合体は赤紫色に発色しアミノ基を保持していることが確認できた。

参考文献1). 特開平 8-269104 号『ｷﾁﾝ粉末又はｷﾄｻﾝ粉末の物性改良方法』
2) 特許第 3662202 号『合成無定型ｹｲ酸塩』
3) 特許第 3246946 号『有機・無機複合透明均質体』

18

Ｅｘ5

（ ｷﾄ2 0%）Ｅx4

17

（ｷﾄ50%）

Ex3（ｷﾄ60 %）

Ｅx２

Ｅx１

（ｷﾄ75%）

4) 中条善樹等、有機-無機ポリマーハイブリッドの（ ｷﾄ9 0%）分子系超構造設計 (文部省 S) 分子系超構造の設

拡散直径（ｃｍ）

16
15

計･創成 平成 7 年度成果報告書、p247-251 (1996).

Ｅｘ11（ｷﾄ0%）

Ex9

14（ ｷﾄ20 %）5) 特願 2011-175016 号『ｷﾄｻﾝ－ｹｲ酸複合体の製造方

13

法』

Ex7

12

Ｅｘ6

（ ｷﾄ60% ）（ｷﾄ90%）

11

E x10（ｷﾄ100%）

10
0

10

20

30

40

50

60

70

80

90 100キトサン含有量

図３

疎水化処理複合体の流動性評価- 20 -

鳥取県産業技術センター研究報告 No.14 (2011)

シトルリン高含有スイカ酢の開発と機能性
Development and Functionality of Watermelon Vinegar with High Citrulline Content

西尾 昭
Akira Nishio
電子・有機素材研究所 発酵生産科

スイカ果汁からスイカ酢の製造を検討した結果、途中段階であるスイカ酒の製造に使用する酵母をワイン酵母等の実用化酵母に代えて、実験室酵母、特にアミノ酸要求性株を用いることによりシトルリンの減少が抑えられることがわかり、スイカ酢の段階で従来 70%位であったものを 90%以上（原料対比）残存させることが可能となった。

1.

はじめに

る。ウリ科の植物に多く含まれており、特にスイカ

スイカは全国 4 位の収穫量（平成 22 年産）を誇に多く含まれる（表１）2)。アメリカでは健康食品

る鳥取県の特産品である 1)。そのスイカの機能性成素材として、ヨーロッパではシトルリン－リンゴ酸

分として抗酸化力を有する赤色色素のリコペンやナ塩が医薬品として 30 年以上使用されている。
日本でトリウムを排泄する作用を持つカリウム等が知られも 2007 年に食品への使用が認められ、健康飲料やガているが、スイカに特異的に多く含まれているもの

ム等が製品化された。
シトルリンは一酸化窒素（NO）サイクルにおけるとして「シトルリン」がある。

NO の産生を促進し（図２）、NO 産生を介した血管

O

H2N
CO2H
図１

N
H

拡張による血圧降下、血流改善および抗動脈硬化作用が知られている 2)～4)。その他にも抗酸化作用、血NH２中アルギニン濃度を上昇させる作用、尿素サイクル
を円滑に機能させアンモニアを尿素に変えて無毒化

L-シトルリンする作用等が知られている 2)～4)。

シトルリン（図１）はアミノ酸の一種であるがタ

私たちはシトルリンに注目してスイカを原料とンパク質を構成せず、主に遊離の状態で存在していした新しい加工品の開発を目的に、健康によいとさ

表１ 食品中のシトルリン含量

食品名
スイカ
メロン
冬瓜
キュウリ
にがうり
ヘチマ
クコの実
にんにく

シトルリン含量（mg/100g）

れる酢との組み合わせでスイカ酢の開発に取り組ん
だ。

180
50
18
9.6
16
57
34
3.9

ｶﾙﾊﾞﾓｲﾙﾘﾝ酸

L-ｵﾙﾆﾁﾝ尿素

ｱﾝﾓﾆｱ

L-ｼﾄﾙﾘﾝ
ｱﾐﾉ酸

L-ｱﾙｷﾞﾆﾝ

ＮＯ
ｱﾙｷﾞﾉｺﾊｸ酸
NOｻｲｸﾙ
尿素ｻｲｸﾙ

図２ 一酸化窒素（NO）サイクルと尿素サイクル- 21 -

ールフタレインを指示薬として N/10 水酸化ナトリ

2.

実験方法

ウム溶液による中和滴定法で測定し、次式により酢

2.1

使用菌株

酸として算出した。
酢酸(g/100 ml)＝酸度×0.006×100

酵母は、実用酵母として清酒酵母協会 7 号（以下シトルリン含量は、アミノ酸分析システム（島津Ｋ７）、ワイン酵母協会 1 号（以下ＫＷ１）、実験室
酵母として Saccharomyces cerevisiae Ｈ４２（MATa製作所）により測定した。

gal4）、Ｓ２８８Ｃ（MATα SUC2 mal mel gal2 CUP1）、

2.5

血圧上昇抑制効果

ＮＢＲＣ１０４７８（MATa arg6 PHO3+）、ＮＢＲＣ

血圧上昇抑制効果はアンジオテンシン変換酵素

１０４７９（MATα arg6 PHO3+）、ＮＢＲＣ１０４８(ACE）の阻害活性を測定することにより評価した 5)。

２（MATa his4-519 gal2 PHO3+）、ＮＢＲＣ１０４８

す な わ ち 、 試 料 溶 液 30 μ l と ACE 溶 液

３（MATα leu2-3,112 gal2 PHO3+） を使用した。

（0.06units/mL,Sigma）100 μl を 37 ℃で 6 分間イン酢酸菌は Acetobacter aceti ＮＢＲＣ１４８１８

キュベートした後、7.6 mM Hip-His-Leu 250 μl を加を使用した。

えて、37 ℃で 30 分間反応させた。１N 塩酸 250μl

2.2 培を加え反応を停止させた後、酢酸エチル 1.5 ml を添地

YPD 培地及びシトルリン培地の組成は以下のとお

加し遊離した馬尿酸を抽出する。3000rpm、10 分間りとした。YPD 培地（Polypepton 0.5%, Yeast extractの遠心後、上層の酢酸エチルを 0.5 ml 回収し、減圧

0.5%, Glucose 0.5%, MgSO4･7H2O 0.1%）、シトルリ

乾固させる。蒸留水 4 ml を加え馬尿酸を溶解させたン培地（L-Citrulline 0.01%, Yeast nitrogen base

後、228 nm における吸光度を測定した。

w/o aminoacids and ammonium sulfate 0.17%,

なお、ACE 阻害率は次式により算出した。

Glucose 0.5%, Agar 2%）

ACE 阻害率(%)＝(Ec－Es)／(Ec－Eb)×100

2.3

スイカ酢の製造

Es：試料溶液を用いた場合の吸光度

スイカは平成２０年倉吉産の極実スイカを使用

Ec：試料溶液の代わりに蒸留水を用いた場合の
吸光度

した。

Eb：試料溶液にあらかじめ１N 塩酸を加えて反スイカ酢の製造は通常の酢の製造方法に従って応させた場合の吸光度行った。すなわち、スイカの可食部をミキサーで破砕したスイカ果汁 200 ml に、オートクレーブ滅菌したスイカ果汁（120℃、1 分）で前培養した酵母 10 ml

3.

結果と考察

を加えて室温でアルコール発酵を行わせた。発酵終

3.1

スイカ酢の製造了後、5000rpm、20 分間の遠心分離でスイカ酒を上

スイカ果汁を室温（20～25℃）でアルコール発酵

槽し、製成したスイカ酒に YPD 培地で前培養したさせると 5 日程度で発酵が終了し、スイカの糖分

酢酸菌の表面の膜を接種し酢酸発酵（室温、1～2 ヶ（Brix10%）がエタノールに変わりスイカ酒が製成月）を行わせた。目標の酸度に達したとき、10000rpm、された。
アルコール分は 4.5～5%で、歩留まりは 95％

20 分間の遠心分離で上槽しスイカ酢とした。

程度であった。
そこに酢酸菌を添加して酢酸発酵
（室

2.4 分

温、1～2 ヶ月）を行わせると、エタノールが酢酸に析

糖分は屈折計（ATC-1E アタゴ製）、アルコール分

変わりスイカ酢が製成された（図３）。酸度は 4～はアルコール濃度計（YSA-200 矢崎計器製）を使用

4.5%で、歩留まりは 97％程度であった。以上のようして測定した。

に高収率でスイカ酢の製造が可能であることを確認

酸度は、試料 1 ml をとり 10 ml の水を加えフェノした。

- 22 -

酵母
シトルリン含量（mg/100ml）

300

ｱﾙｺｰﾙ発酵

破砕

スイカ果汁
アルコール発酵中
遠心 分
離

酢酸菌

250

ｽｲｶ果汁
ｽｲｶ酒

200

ｽｲｶ酢
150

100

酢酸発酵

H42

S288C

NBRC10478 NBRC10479 NBRC10482 NBRC10483

図５ 実験室酵母におけるシトルリン含量の比較
スイカ酢

酢酸発酵中

スイカ酒

H42
： MATa
S288C： MATαNBRC10478 ： MATa, ｱﾙｷﾞﾆﾝ要求性, H42 系統
NBRC10479 ： MATα, ｱﾙｷﾞﾆﾝ要求性, H42 系統
NBRC10482 ： MATa, ﾋｽﾁｼﾞﾝ要求性, S288C 系統
NBRC10483 ： MATα, ﾛｲｼﾝ要求性, S288C 系統

図３ スイカ酢の製造工程

3.2

スイカ酢中のシトルリン含量

スイカ酢製造工程中のアミノ酸の含有量を調べたところ、アルギニンやＧＡＢＡ等のほとんどのアにＬ－アルギニン要求性変異株の B.subtilis 等が用い

ミノ酸がアルコール発酵の段階で消費されてしまう

られており、酵母においても同様の効果が期待されのに対し、シトルリンは、果汁 100 ml 中に 300 mg

た

位あったものがスイカ酒の段階では約 230 mg、スイ酵母として実験室株 NBRC10478、10479 を使用した

カ酢の段階では約 200 mg 残存していた。残存してところワイン酵母や清酒酵母に比べシトルリンの減はいたがスイカ酢の段階で原料果汁の１／３程度が少を低く抑えることが可能であった（図４）。

6)。発酵試験の結果、アルギニン要求性減少していたので、さらに残存量を増やすことがでしかし、実用株と実験室株との比較であったため

きないか検討することとした。減少量を見てみると実験室株同士での比較を行ったところ、アルギニン

アルコール発酵の段階での減少が大きいため、酵母要求性を持たない酵母（H42、S288C）においてもシによる影響が大きいと考え、酵母の種類を変えて発トルリンの減少が抑えられることが分かった。さら

酵試験を行った。

に他のアミノ酸要求性酵母（NBRC10482、10483）

これまでは実用酵母であるワイン酵母や清酒酵を用いた時、より多くシトルリンが残存していた（図

母を使用していたが、代わりにアルギニン要求性酵

５）。
それらの酵母を用いてシトルリンを唯一の窒素母を使用して試験を行った。アルギニン要求性酵母源とする培地（シトルリン培地）での生育を調べたを使用した理由として、Ｌ－シトルリンの発酵生産

ところ、NBRC10482、10483 の２株は生育せず、シトルリンの取り込み能がないことが示唆された。すシトルリン含量（mg/100ml）

300

なわち、酵母がシトルリンを取り込まなかったためより多くのシトルリンが残存したと考えられた。

250以上の結果、実験室酵母を用いることによりシト

ｽｲｶ果汁
ｽｲｶ酒

200

ｽｲｶ酢

ルリンを高含有するスイカ酢の製造が可能であった。
また、シトルリンの取り込み能がない一部のアミノ150

酸要求性株を用いるとより多く残存することが分か
100

K7

KW1

NBRC10478

NBRC10479

図４ 実用酵母と実験室酵母（アルギニン要求性）のシトルリン含量の比較

った。
3.3

酢は健康によいとされ、疲労、高血圧、動脈硬化

K7：清酒酵母、KW1：ワイン酵母
NBRC10478：実験室酵母（アルギニン要求性）
NBRC10479：〃〃

スイカ酢の機能性や糖尿病等に効果があるといわれている 7)。そこで、- 23 -

100

ACE 阻害率（％）

80
60
原液

40

５倍希釈
10倍希釈

20

0.
5%

酢
酸

コ
酢

黒
酢

バ
ル
サ
ミ

リ
ン
ゴ
酢

梨
酢

8
47
10

KW
1

ｽｲ
ｶ酢

ｽｲ
ｶ酢

-20

ｽｲ
ｶ酢
K7

ｽｲ
ｶ果
汁

0

図６ スイカ酢の血圧上昇抑制効果（ACE 阻害活性）
酸度:ｽｲｶ酢 4.1%、梨酢 4.5%、ﾘﾝｺﾞ酢 4.8%、黒酢 4.2%、ﾊﾞﾙｻﾐｺ酢 6.0%

シトルリンの血流改善効果と酢の血圧上昇抑制効果

参考文献の相乗効果に期待して、スイカ酢の高血圧防止効果

1)についてアンジオテンシン変換酵素（ACE）の阻害
活性を測定することにより調べた。対照に、スイカ

kkyou_yasai/pdf/yasai_syutou_10.pdf
2)3)

り高い活性を示し、原液ではほぼ 100%、5 倍希釈でも 80％の阻害活性を維持し、高血圧に効果があると

柴崎剛；L-シトルリンの機能と物性について，FOOD Style 21，11，p.1-4 (2007).

4)

木崎美穂；L-シトルリンの機能性と食品への応用，FOOD RESEARCH，649，p.10-13 (2009).

いわれている黒酢と同程度の活性があることが分かった（図６）。

林登志雄；シトルリンの代謝と薬効，化学と生物，46，p.460-464 (2008).

果汁、梨酢、リンゴ酢、黒酢、バルサミコ酢を用い測定を行った。その結果、スイカ酢はスイカ果汁よhttp://www.maff.go.jp/j/tokei/kouhyou/sakumotu/sa

5)

川岸舜朗編著；生物化学実験法 38 食品中の生体機能調節物質研究法，p.116，学会出版センタ

4.

おわりに

ー

（１）常法によりスイカ果汁からスイカ酢が高収率

6)

発酵ハンドブック，p.40，共立出版で製造できることがわかった。

7)

柳田藤治；酢の機能性について，醸協，85，（２）スイカ酢製造工程の途中段階であるスイカ酒の製造において、使用する酵母をワイン酵母等の実用酵母に代えて実験室酵母にすることによりシトルリンが多く残存することがわかった。
（３）特に、シトルリン取り込み能がない一部のアミノ酸要求性酵母を用いるとより多くのシトルリンが残存した。
（４）スイカ酢のアンジオテンシン変換酵素（ACE）
阻害活性を調べたところ、高血圧に効果があるといわれている黒酢と同程度の活性があることがわかった。

- 24 -

p.134-141 (1990).

鳥取県産業技術センター研究報告 No.14 (2011)

形状測定機の精度評価法検証実験
Verification Experiment of the Form Measurement Machine Accuracy Appraisal Method

木村勝典
Katsunori Kimura
機械素材研究所 生産システム科

形状測定における解析手法は１つのプロファイルの評価から面での評価に変わりつつある。また、サイズの大きな形状について面での評価が望まれてきている。そこで、微細形状の評価装置として利用されている輪郭形状測定機での測定結果を参照値として利用し、サイズの大きな形状の評価に利用できる三次元測定機での面評価の可能性を探った。その結果、微細形状凹部での測定値のばらつきが大きかったが、面形状評価に適した測定条件を見出すことができた。

1.

はじめに

2. 測定方法

形状測定における評価は、従来から接触式測定機

2.1

測定機器

を用いて測定物のサイズや加工精度に応じて実施さ測定には CMM UPMC550 CARAT（ZEISS）と輪郭れてきたが、サイズの小さなものに十分対応するこ形状測定機フォームタリサーフ PGI プラス（Taylorとができなかった。これからの形状測定は１つのプ

Hobson）（以下 PGI）の 2 機種を使用した。それぞ

ロファイル（断面曲線）だけの評価から、評価した

れ測定中の写真を図 1、2 に示す。

い形状全体を検証できるように面としての評価が望まれてきている。近年、三次元測定機（以下 CMM）の普及が進み、面での形状データを多点測定により取得する方法が用いられているが、時間がかかることが最大の欠点であった。そのため、倣いプローブを有する CMM を利用できる場合には、スキャニン

図１

CMM

図２

PGI

グ測定によりプロファイルデータを測定する方法が取られるようになり、測定時間を飛躍的に短縮させ

2.2

測定方法

ることができるようになった。しかし、スキャニン

各測定機での測定条件を表１に示す。

グ測定における形状評価においては、特に微小部分

CMM については、外形スキャニング測定におけにおける測定精度について十分な検証が行われておる特性把握を通じて 1）使用するプローブに最適な測らず、CMM により測定されたプロファイルデータ

定条件を設定した。特に微細な形状のスキャニングの信頼性は把握されていなかった。

測定について検証を行うために、測定子は使用でき

そこで CMM を用いたスキャニング測定データのる最小のチップ径であるφ0.3 mm のタイプを選定

精度評価を行うため、2 種類のゲージを用いて CMMした。PGI については、測定条件はデフォルトとし、による測定を実施し、輪郭形状測定機での測定デー

サンプリング数においてのみ、参照値とし利用する

タとの比較を行うことで、形状測定における精度評

ために CMM の 2 倍の条件に設定した。

価法について検討を行ったので報告する。

それぞれの使用プローブについてキャリブレーシ- 25 -

ョンを実施した後に、測定を開始した。

2.4

測定対象物のアライメント測定の際には、測定物のセット時の傾きによる測表１定値への影響を最小限に抑えるために、測定機のス

測定条件

CMM

PGI

キャニング方向と測定物の軸方向を合わせる必要が使用プローブ0.3mm 球

R2μm60°円錐ある。そのため、図 5 に示すアライメント用のポイ

測定速度0.5mm/sec

0.5mm/sec

ントに対して表 2 に示すアライメント条件を満たす

測定圧

50mN

1mN≧

ように、位置合わせ用治具 2）を用いてアライメント

プローブ向き-z-zを行った。その際の写真を図 6 に示す。回転テーブ

サンプリング

100pts/mm

200pts/mm

ルと一軸テーブルの機能を持つ治具を傾斜ステージ
上にセットしゲージの Z 軸回りを合わすためにシャ2.3

フトを用いて調整した。また、X,Y 軸回りについて

測定対象物（独）産業技術総合研究所により製作された四分は、ゲージをこの治具にセット後、図 3 の 4 つのポの一円弧（凸×6、凹×6 を交互に配置）の組み合わせ

イントでの座標差が指定条件を満たすように傾斜ス

からなる丸形ゲージと、データム面より 30°の斜面

テージにて調整を行った。

（凸×6、凹×6 を交互に配置）からなる角形ゲージの2 種類を用いた。丸型、角型ともに凹凸の形状を交互に配し、徐々にサイズが大きくなる形状に製作されており、サイズが小さい方から大きくなるに従って凸 1、凹 1・・・凸 6、凹 6 とした。ゲージの断面を図 3 に、写真を図 4 に示す。

図３ ゲージ断面（上：丸形、下

図５

ゲージアライメントポイント

表２

ゲージのアライメント条件

X,Y 軸回り用

4 点の Z 座標値の差が 0.01≧

Z 軸回り用2 点の Y 座標値の差が 0.01≧

角型）

図６

2.5

シャフトを用いたアライメント方法

測定内容

Z 軸回り用に利用したポイントを設定した面をデ
丸形ゲージ
図４

角形ゲージ
測定対象物

ータム面に設定、X 座標原点については、丸形ゲー
ジでは凸 4 の円の中心座標に、角形ゲージでは凸 4- 26 -

の左右斜面の交点に設定した。そして、丸形および角形ゲージとも凹凸形状のサイズの小さい方を左側に見た際の正面の端面を y=0 mm の座標とし、y=3
mm、5 mm、7 mm の断面についてそれぞれ 3 回測定を実施し、凸 1～凹 6 を横断するプロファイルデー
タから表 3 に示す測定量を算出した 3）。

表３

被測定量

丸形ゲージ
1

2

3

3.

角形ゲージ

各円弧最小

各凹凸斜面

二乗円半径

二直線の成す角

各円弧最小

各凹凸斜面

二乗円中心

二直線の交点

各円弧最小

各凹凸斜面

二乗真円度

最小二乗真直度

図８丸形ゲージ凹部測定値の差

測定結果

3 断面の 3 回測定結果の合計 9 データについて測

図９ 丸形ゲージ半径値の標準偏差（PGI）

定精度の検証として、PGI 測定結果を参照値として、
CMM 測定結果との差を求めた。
丸形ゲージについて、凹凸部の測定結果の差を図7、8 に、またバラツキの大きかった半径値について
はその標準偏差を算出し繰り返し測定精度について調べた結果を図 9、10 に示す。
角形ゲージについて、測定結果を図 11～13 に示す。

図 10 丸形ゲージ半径値の標準偏差（CMM）

図７

丸形ゲージ凸部測定値の差

図 11 角型ゲージ凸部の座標値、真直度の差- 27 -

形状でのばらつきは大きく、繰り返し精度が悪くなることが確認できた。

3.2

角形ゲージ

図 11 より角型ゲージ凸部の差は，全てのサイズで±0.004mm 以下であり、良好な測定結果を得ることができた。また、図 12 ではサイズが大きくなるに従い CMM での座標測定値が大きくなる傾向がわかったが，最大でも 0.01 mm 以下の値であり、通常の測図 12 角型ゲージ凹部の座標値、真円度の差定では十分利用できることがわかった。
図 13 に示す斜面の成す角については、凸、凹部ともにサイズが大きくなるに従い CMM での測定値がPGI のデータに近づいていることがわかるが、凹部形状の微小部分の差は非常に大きかった。

4.

おわりに

2 つのゲージを用いた形状測定における測定機精度評価試験を実施した。その結果、形状やサイズに

図 13 角形ゲージの斜面成す角度の差

よる座標値・幾何公差・角度等の測定結果への影響
3.1

や PGI の測定結果を参照値とした際の CMM におけ丸形ゲージ

丸型ゲージについて、図 7、8 から凹凸部のサイズが大きくなるに従って、凸部では半径値は小さくな

る測定結果への影響度やバラツキの程度を把握することができた。

っているが、凹部ではサイズとは関係なく大きな値

特に小さな形状では測定ピッチの関係から解析にであった。また凸部では Z 座標値は大きくなっても利用できる測定ポイント数が少なくなり、各測定ポ

半径は小さくなる傾向であったが、凹部では半径値

イントのバラツキの影響が直接解析結果に反映されと Z 座標値は PGI と CMM 測定値との差が同程度でている結果となった。
また円弧形状の凹部での測定値のバラツキが大き推移していることがわかった。
円弧中心の X 座標値および真円度については、凹

く信頼性に影響する結果となることを確認すること

凸形状方向による影響はほとんど無かったが、サイができたが、これは直線箇所からプローブ先端が急ズが大きくなる程差も広がる傾向が確認できた。まに離れる方向に形状が存在しているため、測定圧がた、Z 座標値については凸部ではサイズが大きくな

低下することが影響していると考えられる。
角度についても、サイズの小さい形状での評価はる程に差も広がってくるが、凹部ではサイズには関CMM では難しいことも確認できたが、ある程度の係なく大きな値であった。
次に図 9、10 から半径値の標準偏差を見てみると、PGI では円弧サイズによる測定値への影響があるこ

測定長を確保できる形状については、PGI と同等の結果を出せることもわかった。

とがわかったが、バラツキの程度は非常に小さく繰

実製品の形状評価を行う際には、今回の結果を踏り返し測定結果が安定していることが確認できた。

まえた測定機の選択や測定条件の検討を行うことで、CMM では凹凸形状方向の影響が大きく、特に凹より高精度な測定が実施できると考える。

- 28 -

謝辞

センター 北川剛弘 氏、機械振興協会 坂本将也 氏、

本研究は、（独）産業技術総合研究所が実施した計測分科会主催の「形状測定機精度評価法検証実験」(株)東京精密 荒井正敏 氏、(株)ニコン 長沼義広 氏、(株)メトロテック 榎本幹雄 氏。
また，今回の測定で測定機専用のソフトでの解析に参加した結果である。この持ち回り測定に参加した以下の機関の方に感謝します。

ができない幾何公差の算出について、（独）産業技術（独）産業技術総合研究所 佐藤 理 氏、岩手県工業総合研究所の佐藤理様にスクリプトの作成等お世話

技術センター 和合健 氏、福島県ハイテクプラザになりました。感謝申し上げます。

吉田智 氏、群馬県立群馬産業支援センター東毛産業
技術センター 鏑木哲志 氏、群馬県立群馬産業技術

参考文献センター 横山 靖 氏、栃木県産業技術センター 藤

1)

木村勝典,野嶋賢吾;スキャニング測定における沼誠人 氏、茨城県工業技術センター 青木邦知 氏、

測定精度向上に関する研究,鳥取県産業技術セ

埼玉県産業技術総合センター 宇野彰一 氏、埼玉県

ンター研究報告 No13,p.11-16(2010).

産業技術総合センター北部研究所 大木健司 氏、東2) 木村勝典;特願 2006-345209,シャフト用治具

京都立産業技術研究センター 中村弘史 氏、山梨県

3)

知的基盤部会 計測分科会 形状計測研究会

形

工業施術センター 高尾清利 氏、山梨県富士工業技状測定機精度評価法検証実験プロトコル

術センター 西村通喜 氏、静岡県浜松工業技術支援

Final(2010).

- 29 -

鳥取県産業技術センター研究報告 No.14 (2011)

マイクロ水力発電システムの開発（第３報）
Development of a Micro Hydroelectric Generation System（3rd Report）

試作３号機の実証試験
Verification Tests on the Third Prototype of a Micro Hydroelectric Generation System

野嶋賢吾・角 力・柏木秀文＊・桑原豊彦・鈴木好明
Kengo Nojima, Tsutomu Sumi, Hidefumi Kashiwagi, Toyohiko Kuwahara and Yoshiaki Suzuki
機械素材研究所 生産システム科、* 現所属：(協）鳥取県鉄構工業会

マイクロ水力発電装置の試作 1 号機に対して耐久性と耐食性の向上および小型化を図った 3 号機を開発した。3 号機の 1 年間を超える実証試験を中山間地域の養魚場の敷地内で行い、発電した電力の変動および長期間の運転において発生する問題点について調査した。実証試験の結果、取水において混入した小枝が、水車とノズルのすき間に挟まり、ノズルを変形させ、損傷前の約 60%まで電力が低下するトラブルを経験したが、最大約 1 kW の電力を安定して得られることを確認した。

1.

はじめに

表１

3 号機の主な仕様

鳥取県産業技術センターでは、中山間地域の 1～5

項

目

1 号機

3 号機

m という低落差の農業用水等を発電対象にした、マ寸

法

1000×1000×1000 mm

600×700×700 mm

イクロ水力発電システムの実用化を目指し、発電装

重量

約 100 kg

約 100 kg置を開発し 1）、2）、実証試験を行っている 3）、4）。

発電機

永久磁石式

永久磁石式多極（定格出力）（1.5 kW）（2 kW）

タイミングベルトカップリング（2.5 倍増速）

（直結）

SS400

SUS304前報

4）では、「導水式」の試作１号機を農業用水路等に設置できるよう改良した「はめ込み式」の 2動力伝達号機を開発し、中山間地域の養魚場（小泉川養魚場：
鳥取県倉吉市小泉）の排水路において実施した実証

材

質試験の結果について報告した。
本報では、1 号機に対して耐久性と耐食性の向上
および小型化を図った 3 号機を開発し、同養魚場における 1 年間を超える実証試験を行い、発電した電力の変動および長期間の運転において発生する問題

3 号機に用いた永久磁石式多極発電機（40 極）（以下、多極発電機）の無負荷における回転数と電圧の関係を、1 号機に用いた発電機（8 極）と比較して図2 に示す。3 号機に用いた多極発電機は、1 号機に用点について調査した結果について報告する。

いた発電機に比べ低速回転においても高い電圧を出

2.

実験方法

力する。この発電機の諸特性と水車トルク特性を用

2.1発電装置（試作 3 号機）

いて、各出力に及ぼす増速比 Z の影響について計算

3 号機の主な仕様を 1 号機と対比して表 1 に、外観写真を図 1 に示す。3 号機には、1 号機と同一形状・寸法のクロスフロー水車を用いた。

した結果を図 3 に示す。水車と発電機との間に増速機を設けない Z=1.0 の場合は、増速機を設ける Z=1.5- 30 -

以上の場合に比べ、最大電力値およびそれに対応す
DC電力(W)る回転数領域が 10%程度小さくなることが予想され、効率面では不利となる。しかし、増速機を廃止することによる構造の簡素化および耐久性・保守性の向上による利点、ならびに増速機を用いた場合に容易

DC電流(A)に発生する 400 V を超す高い電圧に対する機器等の耐電圧を考慮すると、多極発電機を利用する場合、

1400
1200
1000
800
Z = 1.0
600
1.5
400
2.0
200
2.5
0
10
Z = 1.0
8
1.5
6 2.0
4

2.5

2

増速機なしの直結方式の方が有利と判断し、3 号機

0にはカップリングによる直結方式を採用した。

2.5

600
DC電圧(V)

3 号機の筐体および水車の材質については、耐食性向上のため、1 号機の SS400（軟鋼）から SUS304

2.0

1.5
Z = 1.0

400
200（オーステナイト系ステンレス鋼）に変更した。
0
0

3 号機の大きさについては、軽トラック・軽バン

200

400

600

水車回転数(rpm)に積載するため、1 号機比で約 30%小型化し、筐体
図３については軽量化している。ただし、増速機を廃止

出力に及ぼす増速比の影響するため、3 号機には 1 号機より約 15 kg 重い多極発電機（25.5 kg）を採用したため、総重量は約 100 kg

2.2

実証場所

3 号機の実証試験を 2 号機と同様、ごみや水量ので、１号機と同等である。

管理が行われている中山間地域の養魚場において養図１3 号機の外観写真

殖池からの排水を利用して行った。試験期間は、点検のため試験を中断した延べ約 3 ヶ月間を除く、平成 22 年 1 月～現在（平成 23 年 12 月）である。導水は養殖池の排水を約 1 m3 の容積のコンクリート製の取水桝で集め、その水面から総落差で約 6 m 下方の 3 号機まで、主に塩ビ管（直径：200 mm、距離：

図１3 号機の外観写真

およびコストの軽減を図るため、3 号機の約 5 m 手

400

前の場所において塩ビ管からフレキシブルホース

350
3号機（SKY−HR350W）

DC電圧（V）

300
250（150 mm）による導水に切替え、3 号機に給水した。なお、このフレキシブルホースは、鳥取県産業

200

技術センターが仕様設計を行い、ユーシー産業株式150

会社鳥取工場が製作したもので、従来品と比較し、

100

1号機
（PMS−1.5K−L）

50
00

約 100 m）を用いて行った。配管設置に要する作業

250

500

750

1000 1250 1500

軽量で柔軟性に富み、かつ、耐紫外線に優れるという特徴を持つ。

回転数（rpm）

取水升の設置状況を図 4 に、3 号機およびフレキ

図２ 発電機の無負荷における回転数と電圧の関係

シブルホースの設置状況を図 5 に示す。

- 31 -

2.3

実証試験の方法

実証試験では、3 号機の設置場所において発電機からの 3 相交流を整流器で直流に変換し、温水ヒー
タと白熱電球に電力を供給する実験を行った。温水
タンクと白熱電球の設置状況を図 7 に示す。
白熱電球
図４

取水升

フレキシブルホース

温水タンク

図７

図５

3.

3 号機およびフレキシブルホース

温水ヒータおよび白熱電球

結果と考察

電気負荷の抵抗値を変化させ発電装置の出力の実証場所における落差および流量を表 2 に示す。

回転数依存性を調査した結果を図 8 に示す。実証試

表中の落差は図 6 に示すとおりで、総落差について験を実施した養魚場では、1 年を通して安定した水はレベル測量を行い実測し、損失落差については管量が得られ、取水升がオーバーフローする状態で取内流に関する各種損失式5）、6）から概算した。また、水できるため、最大約 1 kW の電力を安定して得ら流量については、ポータブル形超音波流量計

れた。なお、同図の点線は、図 3 に示した計算結果（PORTAFLOW-C）を用いて実測した。

であるが、実験結果とおおむね良い一致が見られた。

表２

実証場所における落差と流量

総 落 差

6.0 m

損失落差

約 1.8 m

有効落差

約 4.2 m

量

水のパワー

800
400
0
12

約 0.05 m3/s

10

約 2 kW

DC電流(A)流

DC電力(W)

1200

8
6
4
2

DC電圧(V)

0
400
300

Calc.
Exp.

200
100
0
0

200

400

600

水車回転数(rpm)

図６

各種落差の関係

図８- 32 -

養魚場における発電装置の出力の回転数依存性

図 9 に実証試験中に経験した 3 号機周辺の降雪の

4.

おわりに

様子を示す。発電機からの放熱のため、3 号機が雪試作 1 号機に対して、耐久性と耐食性の向上およに埋没することはなく、当初、中山間地域での運転び小型化を図った 3 号機を開発し、中山間地域の養において懸念していた凍結等によって生じる不具

魚場において 1 年間を超える実証試験を行った。
3 号機は、約 4.2 m の有効落差、約 0.05 m3/s の流合は発生しなかった。
実証試験中、取水において混入した5～10×50～
100L mm の小枝が水車とノズルのすき間に挟まり、量の実証場所において、最大約 1 kW の電力を、年間をとおして安定して出力した。

図 10 に示すとおりノズルが変形した（水車の損傷は発電効率に及ぼすノズルの影響は大きく、ノズル

発生していない）。ノズルの変形量は 5 mm 程度であのわずかな変形が、電力の著しい低下（約 40%）をるが、この程度の変形でもノズルの密閉性は損なわ招いた。ノズル形状を最適化することにより効率改れ、損傷前の約 60%にまで電力が低下した。

善が期待できると考える。
今後の検討課題としたい。

取水において小枝の他に落ち葉の混入も見られたが、同時に大量に混入することはなく、水車とノズ

謝辞

ルのすき間に詰まることはなかった。

本実証試験は、小泉川養魚場 代表 小椋勝美 様
およびユーシー産業株式会社 鳥取工場長 新井征
一 様をはじめ従業員の方々の多大なご協力のもと実施した。ここに記して謝意を表する。

参考文献
1) 野嶋賢吾, 鈴木好明, 柏木秀文, 佐藤崇弘, 木村
勝典; マイクロ水力発電システムに関する研究,
鳥取県産業技術センター研究報告, No.9, p.11-14，(2006).
2) 野嶋賢吾, 柏木秀文, 桑原豊彦; マイクロ水力発電システムの開発, 鳥取県産業技術センター研究報告 No.11, p.44-45, (2008).
図９

降雪時の様子3) 野嶋賢吾, 柏木秀文, 鈴木好明, 桑原豊彦, 今岡
睦明, 菊井一樹; マイクロ水力発電システムの開発（第 1 報） 試作 1 号機の実証試験, 鳥取県
産業技術センター研究報告 No.12, p.37-41,(2010).
4) 野嶋賢吾, 角力, 鈴木好明 吉田裕亮, 桑原豊彦, 柏木秀文; マイクロ水力発電システムの開発（第 2 報） 試作 2 号機の実証試験, 鳥取県産業
技術センター研究報告 No.13, p.34-37,(2011).
5) 吉野章男, 菊山功嗣, 宮田勝文, 山下新太郎; 流
体詳細工学演習, 共立出版株式会社, p.187-107.
6) 機械工学便覧 α 基礎編, 日本機械学会, p.69-75.
図１０

変形したノズル- 33 -

地方独立行政法人

鳥取県産業技術センター研究報告編集委員会
委員長
副委員長
委 員

門脇 亙
梅林志浩
草野浩幸 小谷幸敏 茂 一孝 玉井博康
西尾 昭 野口 慎 野嶋賢吾 矢野原泰士
吉田晋一 吉田大一郎

鳥取県産業技術センター研究報告
No.14

編

集

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FAX

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