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２－２

事業別研究開発

２ － ２ － １ 地域資源の高度利用研究事業
１ 県産スギ材を活用したツーバイフォー工法部
材の乾燥技術の確立
地 域 資 源 部 ： 日 髙 富 男 ，山 角 達 也 ，福 留 重 人 ，
中原 亨，新山孝子
本研究は，大径材から製材したツーバイフォー
工 法 部 材 （ 208， 210材 ） の 幅 反 り 等 の 変 形 を 抑 制する乾燥技術を確立し，県産材の利用拡大と関連業界の活性化を図る。
本年度は，天然乾燥と人工乾燥の組合せ乾燥において，製材寸法，載荷重，桟木間隔および加工
歩留まり等を検討した。
① 天然乾燥経過と仕上がり含水率
約３か月間天然乾燥することで，供試材の大半 は 含 水 率 30％ 以 下 に な り ， 人 工 乾 燥 後 の 仕 上が り 含 水 率 は ， JAS基 準 で あ る 19％ 以 下 を す べて満たした。十分な期間の天然乾燥を実施した
ことで，初期含水率のバラツキを人工乾燥までにある程度収束でき，また人工乾燥後，養生することで仕上がり含水率のバラツキを軽減できた。
② 幅反り
45mm厚 と 48mm厚 の 板 材 に お い て ， ２ mm以 上 の
大きな幅反りが一部認められたが，桟積間隔を短く，また載荷することで，幅反りを抑制できることがわかった。
51mm厚 の 板 材 の 幅 反 り は す べ て ２ mm未 満 で あり，桟積条件による差は認められなかった。
桟 木 間 隔 25cm ，載 荷 重 １ tonの 桟 積 条 件 で は ，ど の 板 厚 も 幅 反 り が １ mm未 満 に 抑 え ら れ ， そ の効果を確認できた。
③ 加工歩留まり
幅 反 り を 解 消 す る た め に ， 45mm厚 の 板 材 は ，最 大 5.5mm(仕 上 が り 厚 39.5mm)， 48mm厚 は ， 最
大 ５ mm(仕 上 が り 厚 43mm) ，51mm厚 は 最 大 ６ mm(仕上 が り 厚 45mm)を 要 し た 。 歩 出 し 量 を ５ mm取 れば，大半の板材は仕上がることが推察された。
45mm厚 と 48mm厚 の 板 材 は ， 桟 木 間 隔 の 長 短 ，載 荷 重 の 有 無 の 効 果 を 確 認 で き た が ， 51mm厚 では桟積条件による顕著な差は認められなかった。
④ 強度
丸太Ａ，Ｂから製材した板材の乾燥後の曲げ
ヤ ン グ 係 数 の 平 均 値 は ， 丸 太 Ａ で 5.95kN/mm ２ ，
丸 太 Ｂ で 5.51kN/mm ２ で あ っ た 。
２

高温セット法によるスギ心持ち平角材の乾燥技術に関する研究地域資源部：中原 亨，山角達也，南 晃
木材乾燥の割れ防止技術として，高温低湿処理（高温セット：以下セット）が広く利用されている。しかし，この処理を行ってもその後の本乾燥- 10 -

において，乾燥割れが生じるケースがある。これにはセットのかかり具合（セット量）が影響していると考えられる。本研究では，セット量と乾燥時に発生する割れの関係を明らかにすることにより，割れの発生を抑制し，乾燥工程の最適化による生産効率の向上を目指す。
本年度は，セット量の把握を目的とし，ひずみゲージを貼付したスギ平角材のセット処理を行
い，処理中の材面にかかる応力の測定を行った。
そ の 結 果 ， 蒸 煮 （ 乾 球 95℃ ， 湿 球 95℃ ） 開 始 後 から 表 面 に 引 張 応 力 が 発 生 し ， 高 温 処 理 （ 乾 球 120℃ ， 湿 球 90℃ ） ま で に そ の ピ ー ク を 迎 え た 。 そ の後の高温処理中のひずみ挙動としては，高い引張応力が維持されるタイプ，引張応力の低下後そのまま低い引張応力を維持するタイプ，圧縮応力への応力逆転が生じるタイプの３種に大別されることがわかった。なお，処理終了後に材面の観察を行 っ た と こ ろ ， 表 面 割 れ が 発 生 し た も の は 12体 中５体で，すべて軽微なものだった。
３

シ ラ ス JIS砂 及 び 火 山 ガ ラ ス 微 粉 末 の 実 用 化
研究
シラス研究開発室：袖山研一，吉村幸雄，増永卓朗
シ ラ ス の 乾 式 比 重 選 別 に よ り シ ラ ス JIS砂 と 火
山 ガ ラ ス 質 が 得 ら れ る 。な か で も 火 山 ガ ラ ス 質 は ，粉砕しコンクリート用火山ガラス微粉末として混和 材 に 利 用 で き る 。 シ ラ ス JIS砂 お よ び VGPの JIS
適合最適製造技術の確立および実証実験を行い，実用的な火山ガラス質（軽石質含む）の新規用途
開 発 と し て VGPを 用 い た 混 合 セ メ ン ト の 開 発 を 目指す。
本年度は，以下の結果を得た。
① シ ラ ス JIS砂 の ア ル カ リ 骨 材 反 応 性 試 験
シ ラ ス か ら 比 重 選 別 し た 結 晶 質 の シ ラ ス JIS
砂は，アルカリ骨材反応試験の結果，無害な細骨材と判定された。
② 火山ガラス微粉末（Ⅰ種，Ⅱ種，Ⅲ種）の塩化物イオン浸透抵抗性
火 山 ガ ラ ス 微 粉 末 VGPⅠ 種 ， Ⅱ 種 ， Ⅲ 種 の 平
均 粒 径 ２ ～ ６ μ mの 火 山 ガ ラ ス 質 微 粉 末 VGPをセ メ ン ト の 20％ 置 換 し た 混 合 セ メ ン ト は Ⅰ 種＞ Ⅱ 種 ＞ Ⅲ 種 と VGPが 細 か い ほ ど 優 れ た 耐 海 水性を示した。
V GP Ⅰ 種 相 当 の 平 均 粒 径 ２ μ m の VG P で 1 0 ％ 置
換 し た 混 合 セ メ ン ト は ， セ メ ン ト 単 味 よ り も 10倍以上の耐海水性を示した。
③ 火山ガラス微粉末を用いた混合セメントの試作と評価
セ メ ン ト を 10％ 置 換 し た 混 合 セ メ ン ト の モ ル
タ ル 強 度 試 験 の 結 果 ， 平 均 粒 径 ２ μ mの VGPⅠ
種 相 当 の ロ ー ラ ミ ル 分 級 微 粉 RFは ， シ リ カ令和２年 度・年 報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

フュームと同等の強度発現を示した。
平 均 粒 径 ４ μ mの VGPⅢ 種 相 当 の ロ ー ラ ミ ル 全
粉 砕 VGRで も セ メ ン ト と 同 等 以 上 の 強 度 発 現 を示した。
４

ミネラルコーティング膜の実用化研究
シラス研究開発室：吉村幸雄，袖山研一
火山噴出物を用いたスパッタ法によるコー
ティング技術を見いだしているが，原料が天然物のため，コーティング膜の再現性や膜質の耐久性が課題となる。そこで，装置の安定性や膜質コン
トロールを向上させる製造技術を構築することを目的とし，本年度は以下のことを明らかにした。
① 製造装置に関する安定性・製造装置の長期安定性の確認
長時間の使用によるプラズマ発生の状態確認を行うために，プラズマの安定性の指標として
マ ッ チ ン グ 値 を 用 い た 。 そ の 結 果 ， の べ 90時 間の 装 置 稼 働 で も ， 規 定 値 内 （ 20～ 80％ ） に 納 まり，プラズマが安定して運転できることを確認した。
・コーティング膜の再現性
ステンレス基材に桜島溶岩を一定条件で，のべ 約 90回 コ ー テ ィ ン グ し た 。 こ の コ ー テ ィ ン グ
膜は所定の膜厚が形成できており，虹色も付与できており，再現性良くコーティング膜として作製できることがわかった。
② コーティング膜の特性評価
・環境試験による耐久性
金属基材に作製したコーティング膜の環境試
験 と し て ， 高 温 試 験 （ 100℃ ， 150時 間 ）， 恒 温
恒 湿 試 験 （ 6 0 ℃ ， 9 0 ％ ， 15 0 時 間 ）， 耐 紫 外 線
試 験 （ カ ー ボ ン ア ー ク 灯 ／ 3 86 n m， 9 6 時 間 ），サ イ ク ル 試 験（ -20℃ ⇔ +50℃ ／ 各 １ hr保 持 ，100回）を行い，コーティング膜の目視観察とぬれ性を評価した。その結果，いずれの試験後でも
剥 離 や 変 質 ，ぬ れ 性 へ の 影 響 は 見 ら れ な か っ た 。
また，比較用として他社のコーティング品を用いたが，遜色のない結果であった。
２ － ２ － ２ 新素材・新材料開発研究事業
令和２年度は該当なし

金 型 で は ， 平 均 使 用 寿 命 の 1/10～ 1/5に な る 場 合がある。使用寿命の低下は予圧不足が原因であるが，予圧状態を把握する術がないため，圧入した鍛造金型が良品か否かは，出荷後，顧客が実際に使用してみなければわからない。
そこで本研究では，鍛造金型の予圧状態を評価
す る 目 的 で ，一 般 的 な 解 析（ 原 因 か ら 結 果 を 推 定 ）とは逆に，結果から原因を推定する特殊な解析手法（逆解析と言う）により，鍛造金型の予圧状態を可視化（見える化）する技術を確立する。
本年度は，以下について実施した。
① マスターデータの取得
・ 鍛 造 金 型 に つ い て ，ね じ 用 鍛 造 金 型（ 直 径 25mm ）と シ ャ フ ト 用 鍛 造 金 型 （ 直 径 170mm） の ２ 種 類を設計，製作した。
・三次元測定機を用いて圧入後の鍛造金型の外形
プ ロ フ ァ イ ル を 測 定 し ，マ ス タ ー デ ー タ と し た 。
・ Single（ 測 定 長 65mm未 満 ）お よ び Double仕 様（ 測
定 長 65mm～ 200mm） の レ ー ザ セ ン サ を 用 い ， 上
下・回転ステージを利用した外形プロファイル
簡易測定法を開発し，簡易測定法での計測結果と三次元測定機のそれとを比較して精度に問題がないことがわかった。
② 逆解析アルゴリズムの検討
・鍛造金型の外形プロファイルの実測値と解析値の残差平方和が最小となるように解析パラメー
タを最適化し，予圧状態を可視化するフロー
チャートを確定した。
・圧入の解析モデルは，鍛造ダイス外径と補強
リング内径を同値とし，境界条件として補強
リングの内径全面を圧入率分だけ中心軸側に強制変位させることで圧入を模擬した。変形対象
は ， 1/8モ デ ル （ 対 称 性 考 慮 ） で 弾 塑 性 体 と 仮
定 し ，解 析 パ ラ メ ー タ と し て 圧 入 率 ，ヤ ン グ 率 ，ポアソン比，摩擦係数を設定して解析を実施した。
・最適化手法として応答曲面法を用い，残差平方和が最小となる解析パラメータ（圧入率とポアソン比）を同定することができた。その結果，実測と解析の外形プロファイルがほぼ重なり，予圧の応力状態を可視化するに至った。
２２ － ２ － ３ 生産・加工システム開発研究事業
１ 鍛造金型の予圧状態可視化技術の確立
生産技術部：牟禮雄二
自動車等の構成部品として広く使用される鍛造部 品 （ H29： 6,345億 円 市 場 ） を プ レ ス で 成 形 す るための鍛造金型は，補強リングと鍛造ダイスの２つの部位から構成され，円筒状の補強リングの中に円柱状の鍛造ダイスを強制的に圧入して，無負荷のときでも鍛造ダイスに常に内向きの力（これを予圧と言う）を作用させて，鍛造時に鍛造ダイスへ作用する外向きの力と相殺させてそのダメー
ジを軽減することができる。ところが実際の鍛造

深層学習を用いた画像判定システムの開発
生産技術部：上薗 剛，谷山清吾
本研究は，深層学習を用いて鋳造製品の画像による良否判別を実現することを目的としている。
この技術により，良否判別の判断基準を定量化できずに目視検査に頼っていた分野において，自動化を実現できる。昨年度までの研究において，鋳造製品の部分的な画像を用いた良否判別で，ほぼ100％ 正 し く 判 別 で き る 技 術 で あ る こ と を 確 認 した。本年度は，製品１個ごとに良否判別することを目標としている。
製品単体の良否判定を実施するためには，見えているすべてを撮像する必要がある。これを実現- 11 -

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す る た め の 撮 像 環 境 を 構 築 し た 。対 象 サ ン プ ル は ，
中央部に穴の空いた８角形のナットで，内面は切削により雌ネジとなっている。撮像対象は上面，
側面，内面，底面の４面で，コストパフォーマン
ス 等 を 勘 案 し て ，上 部 か ら の １ カ メ ラ 撮 像 と し た 。
上 面 は カ メ ラ 直 視 で 撮 像 す る （ １ 枚 ）。 側 面 は ，平 面 ミ ラ ー を 用 い て 反 射 像 を 撮 像 す る (８ 枚 )。 内
面 は 円 錐 ミ ラ ー に よ り 反 射 像 を 撮 像 す る（ ４ 枚 ）。
底面はロボット等により製品を撮像ステージに搬送する際に，底面をカメラに向けることで撮像する （ １ 枚 ）。 複 数 回 に 分 け て 撮 像 す る た め ， LE D
照明の点灯場所，タイミング等を制御できるように し た 。 ミ ラ ー 等 の 固 定 の た め の 治 具 は 3Dプ リ ン
タを用いて作製した。内面は，撮像範囲を一度に撮像できないことから，円錐ミラーを上下させる機構を用意し，場所を変えて４枚撮像することで撮像範囲全域をカバーした。得られる画像の分解
能 は ， 一 番 低 い も の で 0.21mm/ド ッ ト で あ り ， 不良 と 判 断 す る 0.5mmの 大 き さ の 不 良 部 位 を 判 別 可能である。システムを構築する電子機器類は，カメ ラ ， LED照 明 ， Z軸 ス テ ー ジ で ， こ れ ら を コ ン ト
ロールする制御プログラムを作成した。撮像のス
ピ ー ド は ， 現 時 点 で ８ 秒 ／ 10枚 程 度 で あ る 。
３レーザ表面改質によるステンレスメッシュのぬれ性制御技術の確立
生産技術部：瀬知啓久
電子部品製造では，スクリーンマスクを用いた印刷による電気配線形成が多用されている。スク
リーンマスクは，ステンレス極細線を編んだメッ
シュ上にコーティングされた乳剤により微細なパターンを形成したものである。スクリーンマスクに は ， メ ッ シ ュ に 用 い ら れ る 素 材 (極 細 線 )の 表 面
状態の違いで，乳剤のぬれ性や耐久性が変化する
問 題 が あ る 。現 状 で は ，プ レ ス 加 工 に よ る メ ッ シ ュ
表面の硬化や細線の張力などを調整して製造しているものの，メッシュとマスク用の乳剤とのぬれ性を改善するため，より安定した表面改質が求められている。
そこで，本研究ではメッシュの表面改質にレーザを適用することにより，微細な凹凸のある金属
表面とぬれ性の相関を明らかにするとともに，ぬれ性を制御する技術を確立する。
本年度は，レーザ照射と反射に関する二次元シ
ミュレーションによる予測を行うとともに，レー
ザ光の強度・走査速度の変更実験を行い，レーザ
照射条件の探索を実施した。
① 二次元シミュレーション・メッシュ上面からの照射では，メッシュに直接照射される割合が３割程度に限られる。
・開口部を透過するレーザを反射させること
で，メッシュ裏面からの表面改質が可能となり，照射効率がほぼ倍増し，照射量全体の６割程度にまで向上する。
② レーザ照射における強度や走査速度の影響評価- 12 -

・試料を焦点位置からずらすことで照射領域を拡大し，単位面積あたりの強度を調整した。
・ さ ら に 走 査 速 度 を 10～ 10,000mm/sに 変 更 す る
ことで，単位時間あたりのレーザ照射密度を変更した。
・ レ ー ザ 出 力 22W， ビ ー ム 径 120 m， 走 査 速 度
10,000mm/sの 条 件 に お い て ， メ ッ シ ュ 溶 断 を
防 ぎ つ つ ，加 熱 可 能 で あ る こ と が 確 認 で き た 。
４

ＩｏＴを活用した切削加工監視技術の開発
生産技術部：栗毛野裕太，谷山清吾
従来，切削加工の監視は技術者が工作機械の音や振動等から経験を頼りに行っていたが，人手不足や技術の断絶に伴い，遠隔での切削監視技術が求められている。本研究では，マシニングセンタ
における工具状態を各種センサでのセンシング技
術 お よ び IoT・ AI技 術 を 活 用 し て ， 遠 隔 で の 監 視
技 術 の 開 発 を 目 的 と す る 。本 年 度 実 施 し た 内 容 は ，以下のとおりである。
① IoTデ バ イ ス の 検 討
昨年度までの実験結果を元に，加工時の主軸
負荷，温度，加速度をリアルタイムで取得する
こ と が 可 能 な IoTデ バ イ ス を 検 討 し た 。 ま た ，取得されたデータは，複数のパソコンから遠隔監視することが可能となった。
② 数字認識機能の検討
主 操 作 盤 に 表 示 さ れ る デ ジ タ ル 数 字（ 例 え ば ，
主軸負荷）をカメラで画像として読み取り，画像解析を行うことで，数字データとして取得・保存することができる機能を検討した。
２－２－４ バイオ・食品開発研究事業
１ 鹿児島みその機能性に関する研究
食品・化学部：加藤由貴子，下野かおり
鹿児島県で製造される麦みそ（＝鹿児島みそ）は，全国のみそと同様に近年の人口減少や和食離れによる影響を受け，消費量が大きく低迷している。一方で国内外における健康志向が高まっている こ と か ら ，鹿 児 島 み そ に 特 徴 的 な 機 能 性 成 分 や ，
減塩麦みその製造法について検討した。
本年度は，麦みそ中のフェルラ酸分析に加え，フェルラ酸エチルエステルに関しても同時に定量する手法を確立した。その結果，フェルラ酸エチ
ルエステルは，仕込み時点では認められず，熟成に伴って生成される傾向が明らかになった。
ま た ， 減 塩 み そ （ 麹 歩 合 20歩 以 上 ， 塩 分 ４ ％ ）については以下の検討をした。
① 仕 込 量 100kg程 度 で の 現 場 試 醸 を 県 内 味 噌
メ ー カ ー ２ 社 で 実 施 し た 。各 社 工 場 に て 熟 成 後 ，
通常商品と同形態で充填し，食味や保存性に問題無いことを確認した。
② 仕込み時の水分の影響を検討した。仕込み時の 水 分 を 40～ 60％ に 変 え た 減 塩 み そ ４ 試 験 区 の小仕込みを実施し，１か月熟成後にエタノールと乳酸の濃度を定量した。種水を加えた２試験

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区 で エ タ ノ ー ル が 2.0％ 以 上 ， 乳 酸 が 0.5％ 以 上と多量に検出され，食味試験では強い酸味が認められた。このことから，４％という低塩条件
下での種水添加は，みそ中の微生物の増殖を顕著に促進すると考えられる。
２

新たな香味を有する芋焼酎製造技術の開発
食品・化学部：大谷武人，冨吉彩加，
亀澤浩幸，安藤義則
カプロン酸エチルは，リンゴ様の香りで清酒の吟醸香として知られる。この香り成分を高生産する焼酎酵母はすでに育種販売されているが，米焼
酎や麦焼酎にくらべ芋焼酎では生産量が低くなる
ことが報告されている。本研究では，芋焼酎もろみで生産性が低くなる原因を探り，これまでよりも高濃度にカプロン酸エチルを含む芋焼酎製造技術の開発を目指すとともに，焼酎用のカプロン酸
エチル高生産酵母を新たに選抜・育種する。
本年度は市販のカプロン酸エチル高生産性酵母を 使 用 し ， 25℃ と い う 通 常 よ り も 低 温 で 醸 造 す ることで，従来の芋焼酎よりもカプロン酸エチルを多く含む芋焼酎が製造可能であることがわかった。
また，県内で使用されている主要な酵母に紫外線による変異導入を行い，カプロン酸エチル高生
産 酵 母 の 候 補 株 を 27株 取 得 す る こ と が で き た 。
２ － ２ － ５ 環境・生活・デザイン技術開発研究事業
１ レーザ加工型板による新しい陽刻技法を用いた薩摩焼の研究
企画支援部：山田淳人，中村寿一
彫刻表現を活用した薩摩焼用型板（以下型板）
は，これまであまり利用されていなかった製法と技法の簡便さから多数の窯元で採用され，型板を使った商品が新しい商品の軸となるなど好評を得ている。そこで本研究では，現在開発されている
型板に，さらに複数のレーザ加工技術を加味し，新しい型板を開発することを目的としている。
本年度は，窯元から要望のあった水玉模様やド ッ ト 柄（ 以 下 ド ッ ト 柄 ）に つ い て 研 究 を 行 っ た 。
ドット柄を再現するためには，レーザ加工の型板
加工プログラム上で，円形のデータや線上のデー
タで作成することが求められた。そこで，データを型板で再現するための加工条件や，複雑な柄を再現するためのデータ変換等の手法を検討した。
そ の 結 果 ， 0.5mmの 線 で プ ロ グ ラ ム す る こ と で 汎用性が高いドット柄が得られることがわかった。
また，ドット柄に関心のある窯元での実証試験においては，概ね良好な結果を得ることができ，さらに，消費者よりドット柄を施した皿などについて，食材がつきにくく熱が伝わりにくいなどの高評価が得られた。今後，各窯元において更なる商品化が進むと思われる。
２ ＣＮＦを利用した繊維加工の実用化研究
食品・化学部：東 みなみ

県内の繊維業界では，商品開発が多様化する中で ，製 品 の 品 質 や 機 能 性 の 向 上 が 求 め ら れ て い る 。
その対策の一つとして，これまでに顔料定着や絹繊維の摩擦によって起こる繊維の損傷（スレ）の
抑 制 を 目 的 と し た 樹 脂 加 工 処 理 に つ い て ， CNF の添加により樹脂が強化され，風合いを損ねることな く 処 理 効 果 が 向 上 す る こ と が わ か っ た 。し か し ，
一方で湿潤下では効果が得られないことがわかり課題となった。
そ こ で ， 本 研 究 で は CNFを 樹 脂 剤 な ど に 添 加 す
る 加 工 処 理 お よ び CNFに よ る 表 面 処 理 に つ い て ，
耐水性を向上させた処理方法を確立し，実用化を図ることを目的とする。
本 年 度 は ， 顔 料 染 色 布 の CNFを 添 加 し た バ イ ン
ダー処理の堅牢性について，洗濯試験後の摩擦堅
牢度１等級以上向上させることを目的として，以下の検討を行った。
① 熱処理条件による検討
顔 料 染 色 布 に つ い て ， 温 度 （ 130， 150， 180℃ ） × 時 間 （ ５ ， 30， 120分 ） で 熱 処 理 を 行 った 。 そ の 結 果 ， 湿 潤 摩 擦 堅 牢 度 は CNF添 加 未 処
理 を 基 準 と し て ，180℃ ５ 分 ，30分 ，120分 の サ ン
プ ル が 0.5等 級 向 上 し た 。し か し ，180℃ の 30分 ，120分 の サ ン プ ル は バ イ ン ダ ー と CNFに 黄 変 が 見られた。
また，吸水性試験において，温度が高いほど吸水時間は短くなり親水性が低くなったことが示唆された。
② カチオン化処理による検討
ポリアミン系カチオン化剤0.5，1.0，2.0，5.0％
溶液で処理を行った。その結果，湿潤摩擦堅牢
度 は CNF添 加 未 処 理 を 基 準 と し て 0.5％ の サ ン プ
ル が 0.5等 級 向 上 し た 。 外 観 に 大 き な 変 化 は 見られなかった。
また，吸水性試験において，処理濃度が高いほど吸水時間は短くなり親水性が低くなったことが示唆された。
以 上 の こ と よ り ， 180℃ の 熱 処 理 を ５ 分 程 度 の
短 時 間 で 行 う 方 法 と カ チ オ ン 化 剤 0.5%濃 度 の 処 理が ， 変 色 等 の 不 具 合 が な く 摩 擦 堅 牢 度 0.5等 級 向上できることを明らかにした。今後，微細構造の観察等によりこれらの結果について検証し，より適切な処理条件について検討する。
２ － ２ － ６ 電子・情報技術開発研究事業
令和元年度は該当なし
２－２－７

九州・山口各県工業系公設試連携促
進事業
１ シール性を考慮したヘール加工の研究
生産技術部：岩本竜一，栗毛野裕太
研究主幹 ：市来浩一
電気・電子・半導体関連の製造工程において，高真空状態を維持する目的で，チャンバー系の製造装置のシール面をエンドミル加工からへール加- 13 -

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工に変更する試みが注目されている。そこで，本研究では，へール加工実験を実施し，得られた切削抵抗，表面形状，残留応力等を総合的に評価する こ と に よ り ，へ ー ル 加 工 面 の 品 位 の 向 上 を 図 る 。
当センターはへール加工を実施可能なマシニン
グセンタを所有していないことから，汎用マシ
ニングセンタの主軸側にハウジングを介して切削
動力計と被削材を釣り下げる形で固定し，ベッド側に手動回転テーブルを介してへール工具を取り付ける倒立実験装置を製作して実験を行った。
実験の結果，切削抵抗が非常に大きいため，工具破損を防ぐためには，切込みを数ミクロン程度
まで小さくせざるを得ないことがわかった。しかし ，小 さ す ぎ る と 正 常 な 切 削 が で き な い こ と か ら ，
最適値が存在することがわかった。
また，被削面にはビビリマークが認められた。
このビビリの低減を目的に，新規に製作した制振合金製のへール加工工具を用いて実験を行った結果，ビビリを低減できた。被削面の表面粗さは目
標 の Ra0.8μ m以 下 に 抑 え る こ と が で き た 。
２

３次元データを有効利用したものづくりに関する研究
生産技術部：栗毛野裕太
近 年 ， CAD/CAM/CAEは ， も の づ く り に 欠 か せ な
い技術となっている。しかし，それらの技術を十分に利用するためには，専門的知識とノウハウの蓄積が必須となるが，県内企業単体で実施することは困難である。そこで，本研究では，九州各県の公設試験場と連携し，研究会や共通課題を通してノウハウの蓄積を行うとともに，県内企業への情報提供を行う。
本年度は，各県持ちまわりで定期的に開催している研究会をオンラインで計３回開催し，各県の状況や試験研究に関する情報・意見交換を中心に行った。また各機関で実施している技術指導内容について説明し，今後の共通課題について，検討を行った。
２－２－８ 工業基盤技術研究事業
１ 技術創出研究(1) 樹 脂 型 に よ る プ レ ス 成 形 技 術 の 確 立
生産技術部：藤田純一
プレス製品製造業では，多品種少量生産と短納期ニーズが一段と増加しており，更なる工程全体の 効 率 化 が 求 め ら れ て い る 。効 率 化 の 手 段 と し て ，
3Dプ リ ン タ を 用 い て プ レ ス 用 樹 脂 型 を 使 用 す る 場
合，従来の金属型と樹脂型ではプレス成形条件の違いが予測される。そこで本研究では，円筒絞りを対象に，樹脂型で安定してプレス製造する条件について検討した。
最適な限界絞り率やダイラジアス値を求める実験環境として，鋼製ダイセットを用いて樹脂型をプ レ ス 機 に セ ッ ト し た（ 有 効 プ レ ス 面 積 125mm 2 ）。
ダ イ セ ッ ト と 樹 脂 型 の 取 り 付 け は ， φ ５ 公 差 H５
- 14 -の位置決めピンを用いた。
樹 脂 型 に は ABS系 樹 脂 を 用 い ， 被 プ レ ス 材 は アル ミ 1000系 の 厚 さ 0.2～ 0.8㎜ を 用 い た 。そ の 結 果 ，
以下のことがわかった。
① 樹 脂 製 の し わ 押 さ え に つ い て は ， 板 厚 0.5mmの ア ル ミ 材 で は ， し わ 押 さ え 加 重 4.5kN前 後 でしわを抑制することができた。
② 板 厚 0.2～ 0.8mmの 範 囲 で は ， 板 厚 0.8mmに お
い て ， 下 型 ダ イ ア ー ル ２ mm， 上 型 ポ ン チ 部 先 端
フ ィ レ ッ ト ２ mm， 深 さ 15mmの 条 件 で 樹 脂 型 プ レスが可能であった。
③ 樹脂型表面への研磨加工または，被プレス材に潤滑剤を塗布することで，プレス可能深さが向上した。
(2) プ レ ス 製 品 の リ バ ー ス エ ン ジ ニ ア リ ン グ に よる金型開発の効率化
生産技術部：瀬戸口正和
現物はあるが図面のない「テーパーを有する深穴 で 円 す い 形 状 」の 薄 板 プ レ ス 加 工 部 品 を 対 象 に ，加工品からの形状データの取得と図面化を支援す
る有効な手法として，内部形状を計測できるＸ線
CTと ３ 次 元 CADを 組 合 せ た リ バ ー ス エ ン ジ ニ ア
リング技術を適用し，プレス成形シミュレー
ションを併用することでプレス金型開発を効率化する一連のプロセスの確立を目指す。
本年度は，底板のある円すい形パイプ状の薄板
プレス加工品について，３次元画像取得法や寸法計測等以下の検討を行った。
① ステンレス製品は，Ｘ線吸収係数が大きいことから，撮影条件や画像処理の違いにより，ノイズやアーチファクトが多く，データ取得できない。このため，撮影時に対象物を１回転させて，適正な透過Ｘ線出力となるように調整し，平均積算回数を増やして，透過画像の画質（ＳＮ比）を改善した。さらに再構成時にノイズ除去
フィルターやアーチファクト低減フィルターで処理をすることで，良好な画像を取得できた。
② 断面部の再構成濃度プロファイルから外径や内径および厚さ等の濃度しきい値を推測し，３次元画像からの寸法計測データと実測値との寸法比較を行った。その結果，濃度しきい値で，寸法精度は大きく変わるものの，適正な濃度値
では，外径等は，実測値と比較的誤差の少ない
精 度 で 計 測 で き た が ，内 径 の 誤 差 が 大 き か っ た 。
③ 対象物を１回転した時に，底板等のある容器
は，透過データを取得する際，厚み差が少なくなるように，撮影角度を考慮することで，ノイズやアーチファクトおよびデータ不足の少ない
良好な画像が取得できた。
(3) 現 場 で 使 え る 低 価 格 な Ａ Ｉ 実 装 モ デ ル の 構 築生産技術部：谷山清吾
AI技 術 を 活 用 す る 際 ， ク ラ ウ ド が 利 用 さ れ る こと が 多 い 。 し か し ， ク ラ ウ ド AIで は イ ン タ ー ネ ッ令和２年 度・年 報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

ト通信の遅延によってリアルタイム性の確保が困
難 で あ る と い う 問 題 が あ る 。さ ら に ，セ キ ュ リ テ ィの面での不安や，インターネット環境を用意できない場所では利用ができないといった問題もある。これらの問題に対して，エッジのデバイスで
AI処 理 を 行 う こ と で 解 決 が 可 能 に な る 。
そ こ で 本 研 究 で は ， AI活 用 の 促 進 を 目 的 に ， 低
価 格 な エ ッ ジ AIデ バ イ ス の 検 討 お よ び 処 理 が 軽
量 ， か つ 現 場 で 扱 え る 高 精 度 な AIモ デ ル の 開 発 を行う。
本年度は，以下の内容を実施した。
① 圧縮対象のAIモデル作成および圧縮手法の検討
ねじ頭の不良検出モデルを作成して圧縮の対
象 と し た 。 モ デ ル の 学 習 に は 756枚 の ね じ 頭 画
像 （ 良 品 378枚 ， 不 良 378枚 ） を 使 用 し ， 精 度 はテ ス ト デ ー タ 画 像 108枚（ 良 品 54枚 ，不 良 54枚 ）に 対 し て ， 99.08％ で あ っ た 。 圧 縮 手 法 に つ いて は ， AIモ デ ル の パ ラ メ ー タ を 32bitか ら ８ bitに量子化することでメモリ使用量削減と研鑽効率向上を図った。
② システム構成の検討
AIモ デ ル を 組 み 込 む エ ッ ジ デ バ イ ス と し て ，Raspberry Pi3B+を 用 い た 。
③ エ ッ ジ AI性 能 比 較
ねじ頭不良検出のモデルに対して，量子化によ る 圧 縮 を 行 い ，Raspberry Pi3Bに 組 み 込 ん だ 。
モデル圧縮前の推論実行時間は12s，精度99.08％ で あ り ， 圧 縮後 で は 推 論実 行 時 間 ６s，精 度
99.06％ と な り わ ず か に 精 度 が 落 ち て い る が 推
論時間の短縮が認められた。
(4) ス ギ 材 の め り 込 み 特 性 を 活 用 し た 高 靱 性 軸 組工法の開発
地域資源部：福留重人
スギ材は繊維直交方向の圧縮荷重に対して変形しやすいが，大変形時まで荷重が上昇する粘り強い性質を有する。この「めり込み特性」を建築物において大地震における荷重のエネルギー吸収に活用させることで，粘り強い強度特性を有する高靱性軸組工法を開発する。この工法を本県で建設される木造建築物に普及させることで，安全性の向上を図る。
本年度は，軸組部材の構造形式を検討するために，以下の内容を実施した。
① 軸組耐力壁試験体の水平荷重試験
補強材の密度，設置箇所および加力方向が軸組耐力壁の強度性能に及ぼす影響を把握するために，軸組耐力壁の水平荷重試験を行った。治
具およびボルトで大引を固定して，桁の片側端部に水平方向の力を加え，荷重と横架材の水平変位の関係を得た。柱および横架材の孔径を８mmに ， 補 強 材 の 辺 長 を 6.5mmに 統 一 し ， 軸 組 材にスギを，補強材にヒノキおよびカシの各樹種を用いた。加力方向は横架材の上下配置により２条件，補強材の設置箇所は３条件とし，条件ごとに３体の試験を実施した。試験は軸組耐力 壁 の 変 形 角 が 0.01rad， 0.025rad， 0.05rad，
0.1radの 正 負 変 形 時 に お い て ３ 回 の 繰 り 返 し 加
力 を 行 っ た 後 ， 荷 重 が 最 大 荷 重 の 80％ 以 下 に 減
少 す る か ， ま た は 変 形 角 が 0.2radに 達 す る ま で単調載荷で加力を続けた。
② 軸組耐力壁試験体の水平方向強度性能評価
試 験 で 得 ら れ た 荷 重 -変 形 角 曲 線 の 包 絡 線 を
トリリニア置換して軸組耐力壁の強度性能を評価 し た 。 各 試 験 体 は 変 形 角 が 0.1rad以 上 に な っても急激な荷重低下がなく安定した靱性挙動を示した。また，終局時まで顕著な破壊が見られず粘り強い性状を示した。補強材の設置箇所が多くなると，初期剛性は高くなり，最大荷重および面積は低くなる傾向が見られた。終局時変形角は各設置数とも同等の数値を示した。初期
剛性，最大荷重および面積は，柱の曲げヤング係数および平均年輪幅と，横架材の密度とそれぞれ相関が高い傾向が見られたが，終局時変形
角は各指標との相関が認められなかった。
(5) 火 山 ガ ラ ス の 溶 液 化 に よ る 機 能 性 材 料 の 開 発
シラス研究開発室：増永卓朗
シラスの主成分である火山ガラス質は，研磨材
やコンクリート分野などへの利用が期待されている が ，他 分 野 へ の 用 途 開 発 が 課 題 で あ る 。そ こ で ，
化学的な方法による溶解や再固形化技術を用い，火山ガラス由来の新素材の開発を目的としている。本年度は以下の内容を実施した。
① 火山ガラスと水酸化ナトリウム溶液を混合し加熱することで発泡体を作成した。この発泡体を X線 回 折 で 測 定 し た と こ ろ 原 料 と 同 様 非 晶 質主体であった。原料の火山ガラスの粒度と水酸
化ナトリウムの濃度および混合割合を変えること で 見 掛 け 比 重 0.2～ 0.8を 作 り 分 け る こ と が できた。火山ガラスの粒度分布が小さい，または
水酸化ナトリウム溶液の濃度と混合割合が高い
とかさ密度が小さくなる傾向にあった。水中に浸漬させると，未反応の水酸化ナトリウムが溶
液中に溶出し，混合した水酸化ナトリウム量が過剰な場合，発泡体が形状を保てないことがわかった。
② 火山ガラスを水酸化ナトリウム溶液と混合
し ， 大 気 圧 か つ 100℃ 以 下 の 環 境 で 反 応 さ せ る
ことで結晶相を析出できることがわかった。この結晶はゼオライトであり，特殊な装置が不要で簡易な条件でゼオライトを製造できることがわかった。
２ 技術高度化研究(1) 高 齢 者 用 屋 外 木 製 ベ ン チ の 開 発
企画支援部：中村寿一
筋力が弱まり体力の衰えた高齢者が，屋外で活
動中に腰を下ろして休息したいときに安心して安全に休める場所が少ない。そのため屋内に引きこ- 15 -

令和２年度 ・年報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

もりがちになり体力の衰えにつながっている。そこで，高齢者が屋外で元気に明るく活動するライフスタイルの核となる，高齢者が座りやすく立ちやすい高齢者に優しい木製ベンチを開発することを目的とし，本年度は，前年度に椅子シミュレータで行った着座試験で得られたデータを基に，高齢者施設で利用する高齢者用ベンチを試作した。
① 高齢者が座りやすく立ちやすいデザイン
寸法，形状等のデザイン設計は，筋力が衰えて杖を利用している高齢者の，着座試験での行動パターンを重視した。高齢者は，座るときも立つときも肘掛けに手を掛けるため，座るときは肘掛けにしっかりと手を掛けて，ぐらぐらす
る身体を支えるようにして座る。また，立つときは，肘掛けの先端に手を掛けて身体を引き上げるようにして立ち上がる。肘掛けは高齢者にとってなくてはならない部位であり，単に肘を乗せるだけなく，立ち座りに重要な役目を担っている。その肘掛けは，高齢者が手を掛けやす
く堅牢でなければならない。
② 高齢者用ベンチの強度耐久性試験
一人用の高齢者用ベンチを試作し，JIS S 1203の家具－いす及びスツール－強度と耐久性の試
験方法に準じて，強度試験，耐久性試験を実施し た 。試 験 は 人 型 の 座 面 当 て 板 を 用 い て ，座 面 ，
背 板 ，肘 部 等 の 静 的 強 度 試 験 お よ び 耐 久 性 試 験 ，
背もたれの耐衝撃性試験等を行い，試験区分３に合格することを確認した。
(2) 木 質 バ イ オ マ ス 燃 焼 灰 お よ び 竹 チ ッ プ の 利 用に関する研究食品・化学部：小幡 透
木質バイオマスは発電用，ボイラー用の燃料として利用が急増しているが，その燃焼灰の処理については全国的な課題である。本研究では，燃焼
灰 の 分 析 を 行 い ，そ の 活 用 方 法 の 開 拓 に 取 り 組 む 。
また，全国一の蓄積量を誇る本県の竹を燃料として利用するための条件についても併せて検討し，竹チップの利用促進を図る。そのため，昨年度に引き続き以下のことを行った。
① 既存施設の燃焼灰の成分調査
木質バイオマスボイラーを導入し，スギチッ
プを燃料としている既存施設の燃焼灰の成分分析を行った結果，カリウム，カルシウム，マグネシウム等が主成分として検出された。土壌汚染対策法における特定有害物質に指定されている鉛，カドミウム，クロムの含有量は，いずれも基準値以下であり，土壌改良材として農地還元できることが示唆された。
② 木チップ・竹チップ混焼条件の検討
木チップと竹チップの混焼条件について，竹チップの燃焼温度や木チップと竹チップの混合
割合を変えた燃焼試験により，塊状固形物やチップ混合割合を把握する手がかりが掴めた。

- 16 -(3) ファインバブル水を用いた洗浄試験環境の構築
食品・化学部： 田 薫
フ ァ イ ン バ ブ ル (以 下 FB)水 は 洗 浄 効 果 や 水 質 浄化，作物の生長促進など様々な効果が報告されてい る が ， FBの 効 果 を 評 価 す る 方 法 や FB発 生 装 置 選定の基準等については未解明な部分が多い。そこで 本 研 究 で は ， 県 内 企 業 が FB水 を 洗 浄 工 程 に 導 入
す る 際 に ，「 ど の よ う に 用 い れ ば 」，「 ど れ だ け の
洗 浄 効 果 が 得 ら れ る か 」 を 解 明 す る た め ， FB水 を用いた洗浄試験環境や洗浄効果を定量的に評価する技術を確立することを目的とする。
本年度は，昨年度に引き続き金属加工現場で用いられる切削油を用いた洗浄試験を行い，以下の点を工夫することで，再現性に優れた試験環境を構築することができた。
① 試験環境前年度の攪拌洗浄試験環境に比べ，サンプルが回転したり動いたりしないように固定できる
蓋のような治具を作成した。また，エアブラシと塩ビの板を用いて噴射洗浄を想定した治具を組み立てた。さらに，洗浄後のサンプルを熱や風を当てずに早く乾燥させるために，ポンプとシリカゲルを用いた装置を作成した。
② 洗浄効果の評価法
ス テ ン レ ス 片 に 切 削 油 （ 10倍 希 釈 ） を 付 着 させる方法をスピンコーターを用いて，遠心力で切削油を塗り広げる方法に変更した。これによって，切削油をステンレス板の全面かつ均一に広げることが可能となった。
(4) 山 川 漬 の 発 酵 ・ 熟 成 機 構 の 解 明
食品・化学部：冨吉彩加
本県の特産品である山川漬は，他の漬物にはな
い 特 殊 な 製 法 で あ り ， 低 塩 分 仕 込 ， 高 GABA含 有 など技術的，成分的特徴もあるが，その発酵・熟成
機構は不明である。そこで，山川漬の製造中における微生物および成分の経時変化を精査すること
で，山川漬独特の製法と成分組成との関連を明らかにする。
① 抗菌作用の確認
山川漬の仕込みは低塩分仕込で行うが，途中で甕を開封しない限り微生物汚染はしない。これは，干しダイコンから放出される揮発性含硫化合物の抗菌作用によるものと推測される。放出される揮発性含硫化合物の特定を行うとともに抗菌性試験を実施した。干しダイコンからは複数の揮発性含硫化合物が放出されており，その中でもジメチルジスルフィド，イソチアネー
ト類が微生物の生育を抑制することを確認した。
② 成分・香味に微生物が与える影響の調査
山川漬は，他の漬物にはない特殊な製造方法
であり，成分組成，香味形成に微生物の関与があるかどうかは不明であった。また，製造現場
では熟成の途中で仕込み甕を開封できないた令和２年 度・年 報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

め，これまで微生物や成分の経時変化について
詳 細 な 情 報 が な か っ た 。今 年 度 は ，原 料 ダ イ コ ンの干し上げから発酵熟成まで，小規模製造試験
により途中のサンプリングを行うことで，熟成途中の成分の経時変化を調査した。その結果，乳酸菌によって生成される成分であるジアセチ
ルや乳酸等が増加しており，香味形成に微生物が関与していることが示唆された。
(5) 転 造 タ ッ プ に お け る バ リ 抑 制 技 術 の 確 立
生産技術部：桑原田聡
企画支援部：髙見勇大
自動車や電化製品等で用いられる部品では，組み付けに必要な雌ネジを形成するタッピングという加工が用いられる。この中で，転造タップは，生産性が高く，加工部の強度等に優れる一方，加工後に発生するバリの除去に，新たな工程を追加
し た り ，全 数 検 査 を す る な ど の 問 題 も 抱 え て い る 。
そこで本研究では，プレス加工の工程で使用する金型の形状や加工条件等の改善によって，転造
タップによるバリの発生を抑制し，生産性の向上を目指すことを目的とし，本年度は以下のことを行った。

①

バ リ 形 状 の 調 査 ， プ レ ス 金 型 の 3Dモ デ ル の 検

討・県内企業で製造しているシリンダ部品のバリ発生状況の調査結果から，バリ落とし工程でも除去が困難な出口部分のバリ抑制が重要で，転造タップの前工程（バーリング加工）時に先端部を加工する必要があることがわかった。
・従来のプレス金型構成に下パンチを追加して，バーリング加工と同時に先端部を成形する
3Dモ デ ル を 検 討 し た 。
② 解析ソフトを用いた加工シミュレーションの実施および金型形状の最適化
・従来の成形加工を基に解析条件を検討し，摩擦係 数 0.59の と き に 実 際 の 成 形 部 品 の 形 状 を 加 工
シミュレーションで再現することができた。
・ 下 パ ン チ 加 工 面 を ０ ～ 45° ま で 傾 斜 し た モ デ ル
を用いて解析した結果，製品形状に影響しない
範囲で先端部の加工幅を多くするためには０～30° の 傾 斜 角 が 良 い こ と が わ か っ た 。
・傾斜角の違いによる下パンチへの影響として，金型への荷重に大差はないが，先端部へかかる
引 張 り 応 力 が 少 な い 30， 45° が 長 期 的 な 金 型 への負担は少ないことがわかった。

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