あいち産業科学技術総合センターニュース

あいち産業科学技術総合センター
ニ ュ ー ス2021 年 1 月号

２０２１

Ｎｏ．２２６ （２０２１年１月２０日発行）（編集・発行）
あいち産業科学技術総合センター〒470-0356
豊田市八草町秋合 1267-1
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1月号●トピックス＆お知らせ
・愛知県知事の年頭所感☆今月の内容新春を迎えて●技術紹介
・計測器の遠隔制御について・CAE を用いた熱処理解析について
・貝殻焼成水の野菜における殺菌効果について≪トピックス＆お知らせ≫◆ 愛知県知事の年頭所感

新春を迎えてあけましておめでとうございます。
昨年は、新型コロナウイルス感染症対策と社会経済活動の両立に取り組
むとともに、ジブリパークの工事着手や、スタートアップ支援拠点「ステーションＡｉ」の事業開始など、ウィズコロナ・アフターコロナを見据え、「愛知」を「新起動」させる年となりました。
世界は、新型コロナウイルスの感染拡大、グローバル化やデジタル化の加速度的な進展などにより、刻々と変化しています。愛知県が日本の成長エンジンとして、我が国の発展をリードし続けるためには、変化に的確に対応し、新たな付加価値を生み出していかなければなりません。
今年も、国内外から最先端の技術・サービス・人材を取り込みながら、モノづくり産業と融合した愛知独自のスタートアップ・エコシステムを推進し、新たな付加価値を創出する「愛知発イノベーション」の実現を目指します。
あわせて、ジブリパークの整備など、愛知の魅力を高める取組を進め、国内外でのプレゼンス向上を図ります。
また、リニア開業を見据えた社会基盤整備、農林水産業の振興、教育、女性の活躍、医療・福祉、環境、雇用、多文化共生、防災・交通安全、東三河地域の振興など、県民生活と社会福祉の向上にも取り組むとともに、今年開催予定のロボカップアジアパシフィック大会・ワールドロボットサミット、世界ラリー選手権などのビッグイベントも万全の準備を整え、愛知の魅力を世界中に発信してまいります。
「暮らし・経済・環境が調和した輝くあいち」の実現に向けて、全力で取り組んでまいりますので、一層のご理解とご支援をお願い申し上げます。
2021年元旦
愛知県知事 大村秀章

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2021 年 1 月号

計測器の遠隔制御について
また、Python は Numpy をはじめとした科学

１．はじめにかつてはオシロスコープやデジタルマルチメ計算や統計処理を効率的に行えるライブラリやーターをはじめとした計測器を外部から制御す

Matplotlib のようにデータを視覚化するためのるには、GPIB(General Purpose Interface Bus)ライブラリが豊富に用意されているため、制御を介して行うのが主流でした。近年では多くの及びデータの取得にとどまらず、取得したデー計測器に LAN や USB 等のハードウェアインタタの分析や表示も一連の処理で実行できます。

ーフェース（以下、ハードウェア I/F）が搭載さ

import pyvisa# 制御対象計測器の指定（LANを介した制御の例）
rm = pyvisa.ResourceManager()inst=rm.open_resource('TCPIP0::192.168.2.2::INSTR')# 計測器の初期化
inst.write("*RST")
inst.write("*CLS")# 直流電流の測定の設定（メーカー・機種により引数は変わる）
inst.write("CONF:CURR:DC 1")# 測定及びデータの問い合わせ（メーカー・機種により引数は変わる）
curData=inst.query("READ?")# 測定データの表示
print(float(curData))

れ、外部からの制御を実現する手段の選択肢が増えています。
２．計測器との通信
PC 等のコンピュータから計測器への通信にはハードウェア I/F 制御用のライブラリを用い

図１ Python による制御プログラムの例

ます。かつてはボードメーカーごとにライブラリが異なり、メーカーが変わるとプログラムで４．ハードウェア I/F の選択

使用する関数等もライブラリに合わせて変更し複数のハードウェア I/F を利用できる場合、なければならないという難点がありました。最実現したいことや各ハードウェア I/F の長所・近では、計測器業界の標準仕様である VISA短所を総合的に勘案して選択することになりま(Virtual Instrument Software Architecture)にす。中でも LAN は、かなり離れた場所でも制御基づいたライブラリが計測器メーカーから提供できる、専用の USB ドライバが不要である、大されています。VISA は計測器のメーカーや種量のデータ転送が短時間でできる点がメリット

類の違いだけでなく、ハードウェア I/F の違いになります。また、LAN 上にプログラム開発ツも気にすることなく、制御プログラムの容易なールである Node-RED が動作するコンピュー開発や変更を可能にします。

タがあれば、収集した計測値データやグラフを３．制御用プログラミング表示させることができ、計測器から離れた場所

制 御を 行う プロ グラ ムは Visual Basic や
Excel VBA、MATLAB 等により作成されることでも LAN を介してデータをリアルタイムで確認することもできます（図２）。

が多いですが、人工知能やデータ解析で利用される Python でも作成することが可能です。
VISA を扱えるライブラリである pyVISA をルーター

Python へ取り込み、write メソッドや query メ

Node-REDを利用した
画面表示例

ソッドを用いて IEEE 488.2 共通コマンドや・・・SCPI コマンドを実行させることで計測器の制御やデータの取得ができます。Python は他のプ制御
プログラム

制御コマンドの送信

ログラミング言語と比べて少ないコード量で記データの取得
計測器群述できる特徴があり、手軽に外部からの遠隔制

図２御・計測プログラムを作成できます。
デジタルマルチメーターの電流値を表示する

タブレット等
データの確認コンピュータ（PC等）

LAN を介した遠隔制御のイメージ

５．おわりにPython によるプログラムの例を図１に示しま計測器の遠隔制御についてご紹介しました。

す。データを一回読みだすだけの動作内容です

Python による LAN を介した制御は容易に制御が、10 行程度で実現できます。

を実現できる手段の一つであると思われます。

共同研究支援部 試作評価室 浅井 徹(0561-76-8316)
研 究 テ ー マ ： EMC
担当分野 ： EMC、情報技術-2-

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2021 年 1 月号

CAE を 用 い た 熱 処 理 解 析 に つ い て
１．はじめにみとなっていますが、処理後では表面付近に硬近年コンピューターの高性能化に伴い、コンい相であるマルテンサイト相が生成している様

ピューター上で加工工程の模擬や性能予測が可子がわかります。また、各メッシュに計算情報能な CAE（Computer Aided Engineering）解が含まれているため、図２に示すように炭素の析ツールの普及が進んでいます。モノづくりの侵入度合いや歪み、変位量などの情報を部位ご現場においては、試作や評価回数の低減によるとに観察することもできます。

業務の効率化に貢献しており、優れた技能や現場のノウハウを数値化するとことにも用いられています。
今回は「DEFORM」を用いた熱処理シミュレーションの解析事例を紹介します。
２．熱処理解析の概要
熱処理とは、金属に熱を加えることによって結晶構造や粒度を制御し、形状を変えることなく硬さや靱性などの機械的性質を調整する加工技術で

図２ 浸炭焼入れ後の炭素濃度分布3-2.高周波焼入れ

す 1)。
「DEFORM」における熱処理計算では、各種

高周波焼入れとは、コイルを用いた電磁誘導構造体の形状データに対して 2 次元、もしくは 3によって表面のみを急速に加熱することで熱処次元メッシュを作製し、有限要素法を用いて試験理を行う方法です 1)。図３に 2 次元モデルで棒体の化学的性質、温度、雰囲気、電磁場などのパラ材（機械構造用炭素鋼鋼材 S45C、φ12）を高周メータを基に解析を行います。

波焼入れした解析結果を示します。コイルによ３．解析事例って表面付近が加熱され、その部分のみに硬い

3-1.浸炭焼入れ

マルテンサイト相が生成していることがわかり

浸炭焼入れとは、鋼の表面に炭素を侵入させます。コイル中央部のデータを解析したところ、る熱処理であり 1)、主に低炭素鋼に用いられま約 2mm の深さまでマルテンサイト相（硬化層）

す。表面付近を硬くすることができ、耐摩耗性が生成すると予測されました。

を向上させることができます。図１にギア（機械構造用炭素鋼鋼材 S15C）を 3 次元の 1/20 対称モデルで浸炭焼入れした解析例を示します。
処理前は組成がパーライト相とフェライト相の

図３ 高周波焼入れの相変態（3 次元表示）
４．おわりに
産業技術センターでは、CAEを活用した金属加工シミュレーションに取り組んでいます。ご興味がある方は、気軽にお問い合わせください。
参考文献
1) 日本熱処理技術協会，日本金属熱処理工会：熱処理技術入門，大河出版(1997)

図１ 浸炭焼入れの相変態（1/20 モデル）

産業技術センター 金属材料室 永縄勇人 (0566-24-1841)
研究テーマ：プレス加工、CAE 解析
担 当 分 野：金属材料-3-

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１．はじめに2021 年 1 月号

貝殻焼成水の野菜における殺菌効果について
カールフィッシャー法による水分測定について
３．洗浄・殺菌に伴う成分変化

貝殻の主成分である炭酸カルシウムは、高温下の表は、野菜の殺菌処理における貝殻焼成焼成することで抗菌作用を有する酸化カルシウ

水の pH 及び次亜塩素酸 Na 水中の塩素濃度のム（以下、貝殻焼成カルシウム）に変化します。

経時変化を測定した結果です。貝殻焼成水では、この貝殻焼成カルシウムは、近年天然物由来の主な殺菌メカニズムとして強アルカリ性が報告抗菌素材として注目されています。今回は、貝されていることから pH の変化を測定しました。

殻焼成カルシウム 0.2%添加溶液を濾過した「貝次亜塩素酸 Na 水では、結合塩素と遊離塩素が殻焼成水」の野菜における殺菌効果について紹殺菌作用に関与し、一般に結合塩素は遊離塩素介します。

より殺菌力が弱く同じ殺菌速度を得るためには２．野菜に対する殺菌効果濃度比で数十倍を要するといわれていることかカット野菜や漬物など非加熱で加工される野ら、塩素濃度の変化を測定しました。

菜の洗浄・殺菌では、次亜塩素酸ナトリウムが次亜塩素酸 Na 水では、処理開始直後から徐々汎用的に使用されています。次亜塩素酸ナトリに遊離塩素が減少し、結合塩素も一旦増加した

ウムは高い殺菌作用を有しますが、漂白作用に後に減少しました。一方、貝殻焼成水は 30 分間

よる食品の品質劣化や、塩素臭などの課題があ処理後でも pH12.7 から pH12.6 に変化する程ります。下の図は、生食するカット野菜として度と変化が少なく、殺菌作用の持続性が長いとネギとキャベツ、漬物の原料としてカットした考えられました。

白菜とキュウリを用い、遊離塩素濃度 200ppm

表に調製した次亜塩素酸ナトリウム水溶液（以下、野菜の殺菌処理における貝殻焼成水と次亜塩素 Na 水の成分変化

次亜塩素酸 Na 水）と貝殻焼成水の殺菌効果を貝殻焼成水比較した結果です。

原料野菜

この結果より、貝殻焼成水は生野菜に対して次亜塩素酸ナトリウムと同等の殺菌効果を有し、処理時間を長くすることにより効果を高められ処理時間（分）

測定項目

01102030

ネギｐＨ

12.7 12.7 12.6 12.6 12.6

キャベツ

ｐＨ

12.7 12.7 12.7 12.6 12.6

次亜塩素酸Na水ると考えられました。

原料野菜
ネギ
キャベツ

測定項目

処理時間（分）(ppm)

01102030

遊離塩素20012070100

結合塩素060602020

遊離塩素20020014010070

結合塩素00403020４．おわりに貝殻焼成水は次亜塩素酸ナトリウムと同様に野菜の殺菌効果を有し、殺菌作用の持続性も長いと考えられました。
当センターでは、こうした微生物試験や抗菌試験なども行っております。お気軽にご相談下さい。
参考文献
1) あいち産業科学技術総合センター研究報告,図

貝殻焼成水と次亜塩素酸 Na 水の殺菌効果

9, 66(2020)

食品工業技術センター 保蔵包装技術室 近藤温子（052-325-8094）
研究テーマ：貝殻焼成水を用いた非加熱食品の洗浄・殺菌に関する研究
担 当 分 野：食品の成分分析、微生物試験、抗菌試験-4-