令和元年度・ 年報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

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，中原 亨，福留重人
県内に植林されたスギは大径材の占める割合が大 き く な っ て い る 。 ま た ， 平 成 27年 の J AS改 訂 でスギ材のツーバイフォー工法部材への利用が可能と な っ た 。 現 在 ， 柱 材 用 の 204材 や 206材 は 国 産 ス
ギ 材 が 用 い ら れ て い る が ， 横 架 材 の 208材 や 210材
は北米材がほとんどを占める。
本 研 究 で は ， 208材 ， 210材 に お い て ， 乾 燥 歩 留
りの向上，乾燥工程の低コスト化を目的とし，下記の内容を実施した。
① 210材 ラ ミ ナ の 天 然 乾 燥 試 験
210材 ラ ミ ナ を 天 然 乾 燥 し ， 変 形 や 重 量 （ 含水率）及び寸法の推移を測定した。その結果，ラミナを厚くし剛性を持たせた場合，乾燥歩留
りに大きく影響する幅反りはほとんど変化しな
いことがわかった。
また，天然乾燥時の含水率の推移を見ると，
初 期 含 水 率 は 120％ か ら 240％ と 大 き な 差 が あり，所定の含水率に達する期間に影響を与える
ことがわかった。
② 製材現場における含水率ばらつき調査
製 材 現 場 で 21 4個 の ラ ミ ナ の 含 水 率 を 測 定 した 。そ の 結 果 ，ば ら つ き は 34〜 262％ と 大 き く ，
含水率による仕分けが効果的であり，天然乾燥したラミナの含水率をグループ分けする基礎データが得られた。
③ 曲げ変形荷重測定法の検討
従来測定できなかった乾燥時における曲げ荷重の測定方法について検討した。その結果，ひずみゲージを使うことで曲げ荷重をリアルタイ
ムに測定できることがわかった。
２

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 J IS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 及 び VGPの JIS適合最適製造技術の確立及び実証実験を行い，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 VGPの JIS適 合 最 適 製 造 技 術 の 確 立
シラスから分離した火山ガラス質を粉砕した VGPは ，比 表 面 積 で ３ 種 類 に 大 別 さ れ る 。ロ ー
ラミル全粉砕とそれをサイクロン分級により微粉 と 粗 粉 に ２ 分 割 す る 製 造 方 法 に よ り ， JIS適- 10 -

合の混和材として量産化が期待できる。
・ V G P- Ⅰ 種 （ ８ ｍ ２ / g 以 上 ）： ロ ー ラ ミ ル 全 粉
砕物をサイクロン気流分級した微粉。シリカ
フューム級の活性度指数を発現
・ V G P- Ⅱ 種 （ ４ ｍ ２ / g 以 上 ）： ロ ー ラ ミ ル 全 粉
砕物。普通ポルトランドセメント級の活性度
指数を発現
・ V G P- Ⅲ 種 （ １ ｍ ２ / g 以 上 ）： ロ ー ラ ミ ル 全 粉
砕物をサイクロン分級した粗粉。フラアッ
シュⅡ種級の活性度指数を発現
以 上 の 基 本 技 術 に 関 し て は ， 特 許 第 6458267
号「火山噴出物堆積鉱物の乾式分離方法，火山噴出物堆積鉱物の乾式分離装置，細骨材及び火山 ガ ラ ス 材 の 製 造 方 法 」と し て 特 許 登 録 さ れ た 。
② VGPの 長 期 耐 久 性 試 験VGPを セ メ ン ト の 20％ 置 換 し た 用 い た コ ン ク
リートは，Ⅲ種＞Ⅱ種＞Ⅰ種と粒子が細かいほど初期強度が高くなり，いずれも長期強度発現性能を示した。Ⅱ種とⅢ種は，１年以上の長期養生により，Ⅰ種並みの強度性能を発現する可能 性 を 示 し た 。 こ の VGPの 長 期 強 度 発 現 は ， ポ
ゾラン反応による微細空隙の緻密化が要因と考えられる。
③ シラスJIS砂の海砂代替試験と長期耐久 性試験
シ ラ ス か ら 22〜 33％ 比 重 分 離 し た シ ラ ス JIS
砂 は ，JISA5308の「 砂 」の 規 定 に 適 合 し た 。コ ン
クリート試験の結果，市販の硬質砂岩の細骨材と同等の強度を発現した。
３

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，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 コントロール技術の検討
天然原料の火山噴出物を用いるため，作製中のプラズマが不安定となり，コーティング膜に再現性がなく，変色や膜厚の不均一が生じた。
スパッタ装置の出力制御を調整することにより，プラズマを安定させることで，再現性よくコーティング膜が作製できるようになった。
② コーティング膜の制御技術
作製条件による膜厚への調整技術を検討した 。 出 力 は ， RF=100W， 200W， 400Wと し た 。 その結果，出力が高くなるにつれ線形的に膜厚が厚くなることを確認した。また，作製時間でも相関性があり，膜厚は，出力と作製時間で任意に制御できることがわかった。
③ 繊維基材への影響

令和元年度・年 報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

コーティング用の基材として熱に弱いポリエ
ステル繊維を用いて，作製条件による影響を調べた。各種条件で繊維同士の融着や縮れは見られなかったが，膜厚が厚いと繊維基材が変形した。そこで，同じ膜厚になるように調整して作製 し た が ， 出 力 が 高 い 条 件 (RF=400W） で は 作 製
時間にかかわらず，繊維基材が変形し，出力が影響することがわかった。
２ − ２ − ２ 新素材・新材料開発研究事業
令和元年度は該当なし
２ − 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
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
・ 軸 対 称 ダ イ ス （ M2小 ね じ 鍛 造 用 ： ダ イ ス 直 径25mm） を 対 象 と し て ， 設 計 ・ 製 作 し た 。
・製作した鍛造ダイス（超硬製）を補強リング（ S45C製 ） に 圧 入 し た 。
・３次元測定機により，補強リングの圧入前後の外径プロファイルを精密測定した。
・圧入の解析モデルを構築し，数値解析を実施した。
・解析の結果，最大主応力から圧縮応力状態が支配的（良く締まっている状態）であること
が 確 認 で き た が ， 実 際 の 圧 入 荷 重 と FEM解 析によるそれは，誤差が大きいことが確認できたため，誤差を最小化するチューニングが必要であることがわかった。
② 予圧状態可視化アルゴリズムの検討
・補強リングの外形プロファイルを効率的かつ高精度に計測する手法を先行して検討した。
・既存の側方照射型軟Ｘ線装置の上下・回転ス
テージを利用し，レーザセンサを用いたプ

ロファイル計測法について検討した。
・圧入前後の補強リングを実測した結果及び３次元測定機での精密測定結果を比較したところ，精度に遜色がないことがわかった。
・圧入後の補強リング外径のプロファイル計測
法 に よ る 実 測 値 と FEM解 析 結 果 を 比 較 し た ところ，圧入荷重同様に誤差が発生していることが確認できた。
２

ロボット溶接時の不良発生監視技術の確立
生産技術部：瀬戸口正和，栗毛野裕太，
谷山清吾，髙見勇大
半自動溶接において，ロボットによる自動化が進んでいる。人間が溶接を行うよりも作業効率が非常に高くなっている。しかし，溶接中に溶接欠陥の発生等を判別し，溶接を止めることは，まだあまり進歩していない。本研究では，半自動溶接において，溶接中の現象を複数の手法でモニタリングして，欠陥の発生原因確認や欠陥の早期発見を目的としている。本年度は，溶接欠陥確認方法について以下のとおり検討した。
① 溶接中の現象を詳細に把握するために，電流・電圧の取得及びバンドパスフィルターを使用した高速度カメラ撮影により，溶接ワイヤの違い，溶接電流の違い，シールド不足の影響について，データ及び画像の取得を行った。その結果，リアルタイムで電流・電圧の取得及び画像撮影が行える環境を構築できた。
② 溶接時の電流・電圧値は，常時変動し安定しな い た め ，細 か い サ ン プ リ ン グ 周 波 数（ 50kHz ）では良好な溶接と不良な溶接を比較し区別できないことがわかった。そこで，サンプリングした電流・電圧値のデータをある時間間隔で平均化し再度比較した結果，不良な溶接は適正な電流・電圧値を超える割合が多く，良好な溶接と区別できることがわかった。
３

自動車用部品の耐熱性向上技術の開発
生産技術部：瀬知啓久
ディーゼルエンジンの始動時に用いられるグ
ロープラグは，始動時の着火源として燃焼を安定させるために使用され，世界市場における高性能
部品向けパーツの８割が本県内で生産されている。この部品のヒーター部分は急速加熱にさらされ，ヒーターに電源を供給する電極部分にも厳しい温度サイクルが加えられるため，耐久性及び高信頼性が必要とされる。近年，グロープラグ電極部分の耐熱性向上や小型化の必要性が生じている。具体的には，材料組成によって変化する電極部分の耐酸化性向上や，メタライズ層厚さに大きく影響を受ける密着性の向上が重要となる。
そこで，本研究ではメタライズ層（電極焼き付け部分）について，耐酸化性が向上する材料組成を検討する。さらに，メタライズ層とセラミック
スの間の密着性を改善することを目的として，メ- 11 -

令和元年度・ 年報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

タライズ層厚さと熱応力の相関を把握することにより接合部形状の最適化を図り，材料・解析の両面から耐熱性向上を支援する技術を開発する。
本年度は，セラミックス表面のメタライズ層の表面コーティングによる耐熱性向上の有効性検証を実施した。
通常の酸化物セラミックスをコーティングする
た め に は 1,000℃ 以 上 の 高 温 が 必 要 と な り ， メ タ
ラ イ ズ 層 の 酸 化 が 懸 念 さ れ る 。 そ の た め ， 150℃
程度の低温でコーティングが可能で耐熱温度も高い無機系接着剤（アルミナ系）を選定し，基板上でのコーティングを行った。
室 温 で の 乾 燥 後 ， 150℃ １ 時 間 以 上 で 硬 化 さ せることにより緻密なセラミックスコーティングが形 成 で き た 。 硬 化 温 度 が 150℃ 程 度 で あ れ ば ， メ
タライズ層の酸化はほとんど進行しないことから，無機系接着剤を用いることでメタライズ層を酸化させることなく表面をコーティングし，高温に耐えうる保護皮膜を形成することができた。
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，無人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 及 び Ｉ oＴ ・ Ａ Ｉ 技 術 を 活 用 し て 無 人 で 監 視 す る 技術の開発を目的とする。今年度実施した内容は，以下のとおりである。
① 昨年度検討したセンサによって，エンドミルによる側面加工中の主軸負荷及び振動のデータを記録するとともに，加工後のエンドミル摩耗
幅をマイクロスコープを用いて逐次測定し，機械学習用のデータを収集した。その結果，工具摩耗幅が大きくなると主軸負荷も大きくなることがわかった。振動においては，工具摩耗幅が大 き く な る と ，高 く な る 周 波 数 域 が 確 認 さ れ た 。
② ①で得られた主軸負荷データを用いて機械学習を行い，主軸負荷から工具摩耗幅を推定する
Ａ Ｉ を 試 作 ・ 検 討 し た 。 そ の 結 果 ， 0 . 0 5 mm程 度の少ない工具摩耗幅に関しては高精度で推定可能 だ っ た が ， 0. 1mm程 度 か ら ， 工 具 摩 耗 幅 が 大きくなるにつれて精度が低下した。そのため今後は，より精度の高いＡＩを作成するために，
主軸負荷だけでなく，振動やバイスに生じるひず み 等 の デ ー タ を 収 集 ・ 活 用 す る こ と で Ａ Iの精度を高める。
２−２−４ バイオ・食品開発研究事業
１ クエン酸麹菌による機能性多糖類製造技術の開発
食品・化学部：安藤義則，冨吉彩加，
亀澤浩幸，下野かおり
鹿児島県内では，サツマイモ澱粉粕を原料とす- 12 -る麹菌固体発酵法によるクエン酸の製造を行っている。本研究では，クエン酸麹菌の液体培養により排出される菌体について，培養条件などにより菌体細胞壁中の多糖類組成を制御することで，健康機能性の高い多糖類製造技術を開発する。昨年
度に引き続き，液体培養残渣である麹菌体の不要成分（αグルカン）を減少させるための培養条件を検討した。その結果，低グルコースの条件とする こ と で 安 定 し て 20％ 程 度 の α グ ル カ ン を 減 少 させることができた。また，実際に県内企業から排出される麹菌体を低栄養条件下により再培養することで同様にαグルカンを減少させることができた 。 次 に ， NAG製 造 で は 酵 素 分 解 工 程 に 最 も コ ス
トを要すると想定されることから，限外ろ過法によ り 酵 素 と 生 成 物 で あ る NAGを 分 離 し ， 酵 素 の 回
収 ・ 再 利 用 を 検 討 し た 。 そ の 結 果 ， 約 70％ の 酵 素を回収できた。
２

芋焼酎通年製造のための低コスト化技術の開発
食品・化学部：冨吉彩加，安藤義則，
亀澤浩幸，下野かおり
現 在 ，芋 焼 酎 を 芋 の 収 穫 期 以 外 に 製 造 す る 場 合 ，蒸煮後に冷凍保存されたサツマイモ（冷凍芋）が使用されることが多い。冷凍芋は保存性に優れる
が，仕込み前に再度蒸煮して解凍して使用するための計２回の蒸煮がコストの増加につながっている。本研究では，サツマイモを生のまま冷凍し，蒸煮を仕込み前の１回だけにすることが可能であるか検討する。
生芋の冷凍処理が蒸芋の糊化度に与える影響について評価したところ，冷凍生芋の品温に見合った蒸煮時間を確保すれば，蒸芋の糊化度に影響しないことがわかった。
-10， -20， -60， -80℃ の 冷 凍 条 件 で 作 成 し た 冷
凍生芋を蒸煮したところ，生芋の試験区に比べ蒸芋の色がやや濃く，香りのタイプがやや異なるといった違いはあったが，品質の低下は認められなかった。また，４℃で２昼夜保冷した生芋を蒸煮したところ，生芋と色は変わらず，香りは若干弱いものの香りの質は同等であった。さらに，いずれの冷凍条件であっても焼酎の品質低下は認められなかった。このことから，大規模冷凍で一部の芋の冷凍速度が遅くなっても，冷凍生芋及び焼酎の品質への影響は小さいと推察された。
実設備により冷凍生芋の蒸煮し芋焼酎の試醸を行ったところ，生芋の試験区と同等の発酵経過，焼酎の香気成分濃度であり，冷凍生芋を用いた芋焼酎の製造は十分に実用に耐える技術であることがわかった。
３

鹿児島みその機能性に関する研究
食品・化学部：大谷武人，下野かおり，
加藤由貴子，安藤浩毅
鹿児島県で製造される麦みそ（＝鹿児島みそ）も全国のみそと同様に近年の人口減少や和食離れ

令和元年度・年 報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━に よ る 影 響 を 受 け ，消 費 量 が 低 迷 し て い る 。一 方 ，
国内外での健康志向の意識は高く，特定保健用食品や機能性表示食品の品数が増加傾向にあることから，鹿児島みその特徴を活かした機能性強化み
そや減塩みその研究を実施する。
本年度は，昨年度までの小仕込み試験にて確認
し た 減 塩 み そ の 製 造 条 件 （ 麹 歩 合 20歩 以 上 ， 塩 分４％）をもとに，県内メーカー３社にて現場試醸を実施した。
10〜 20kg程 度 の 通 常 み そ （ 塩 分 10％ 程 度 ） と 減
塩みそ（塩分４％程度）を各現場で仕込み，当所
研 究 室 内 に て 25℃ １ ヶ 月 間 熟 成 し た 。仕 込 み の 際 ，
減塩みそはできる限り水分を抑えた配合にし，熟成後，製品分析，官能評価，保存性試験を実施し
通常みそと比較した。それらの結果から，現場で使用する材料や製造方法でも，塩分４％程度の麦みそを問題なく製造できることを明らかにした。
また，そのうち１社では，塩分のほか麹歩合についても検討し，抗酸化作用や脳機能改善機能が知られる機能性成分フェルラ酸の含量を分析した。その結果，麹歩合が高いみそほどフェルラ酸
含量が高いことが明らかになったが，一方で，塩分が低いみそではフェルラ酸含量が低かった。低塩で酵母の活動が活発になりエタノール濃度が高くなっていることから，フェルラ酸エチルエステ
ル（抗ストレス機能が報告されている）に変換されたのではないかと考えられ，今後分析予定である。
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，複数の加工データによる型板のバリ
エーションの検討，窯元での製品化再現性の実証試験，県内工芸素材での彫刻を活かすための試作を行った。
窯元での実証試験において，概ね良好な結果は得たが，特に彫りが浅い部分は，施釉した際凸面がつぶれてしまう現象が出たことから，今後彫りを行う際にレーザ焦点と加工面の距離の調整や複数回加工をするなど型板作製時に工夫が必要と思われる。
２促進酸化処理を活用した活性汚泥法の開発
食品・化学部：向吉郁朗， 田 薫
活性汚泥による工場廃液処理において，活性汚泥（ 微 生 物 ）に よ る 分 解 が 難 し い 物 質（ 高 分 子 や ，色素など）を含む廃液を促進酸化処理による前処理を行い，これらの難分解性物質を微生物が分解しやすい分子量にまで分解することで，後段の活性汚泥処理の効率化，沈降性の向上，処理水の淡色化を図り，安定した排水処理管理技術の確立を目指す。今年度は，以下について再検討した。
① 高吸水性ポリマー分解物の生物処理
高吸水性ポリマー分解物を活性汚泥処理で１〜２か月培養したが，水質指標の一つである
全 有 機 炭 素 （ TOC） を 測 定 し た と こ ろ ， 値 が 変化しておらずほとんど処理できていないことがわかった。
② 着色排水の淡色化
焼酎かすのメタン発酵処理液にフォトフェン
トン反応による促進酸化処理（二価鉄，過酸化
水 素 ， UV） を 施 し ， 色 が 淡 く な る 傾 向 が 見 ら れた。また，水酸化鉄（Ⅲ）及び活性炭に吸着させることで色が薄くなることがわかった。
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，まず，汎用旋盤による正面切削を用いたへール加工のモデル実験を行った。しかし，工具刃物台に切削動力計を取り付けて実験を行うと副刃物台が使えず安定した切り込み設定ができないことなどが明らかとなり，この手法を転換した。
次に，マシニングセンタによるへール加工実験を行った。主軸にへール工具を取り付けて回転運動を拘束する手法は主軸ベアリングを破損するおそれがあるため，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に切り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 。被削面の表面粗さは目標の Ra0.8
μ m以 下 に 抑 え る こ と が で き た 。 一 方 ， 被 削 面 には周波数の異なる２種類のビビリマークが認められ た 。 こ の 中 で ， 高 周 波 数 側 （ 600〜 900Hz程 度 ）の ビ ビ リ マ ー ク は DLCコ ー テ ィ ン グ 等 に よ り 解 消- 13 -

令和元年度・ 年報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━で き る 可 能 性 が 見 い だ さ れ た が ， 低 周 波 数 側 （ 15Hz程 度 ） の ビ ビ リ マ ー ク を 低 減 す る こ と は で き なかった。
２３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：髙見勇大
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 佐 賀 県 ，鹿 児 島 県 ，福 岡 県 で 開 催 し ，
共通解析課題の検討，各県の技術支援や試験研究に関する情報・意見交換及び工場や施設の見学を行った。
各 県 の 所 有 す る CAE解 析 ソ フ ト ウ ェ ア で 共 通 の課題を解析し，ソフトウェアごとの操作手順，解析結果などを検討する共通解析課題では，共通モ
デルへの荷重条件と応力集中の関係についてのまとめを行った。解析ソフトが違っても，メッシュ
サイズを細かく設定すると最大主応力が高くなる
傾向は同じであることがわかった。
また，ワンタッチバックルの解析についても検討を行った。ワンタッチバックルをはめる動作において，どの部分に応力が集中するのか，また最大応力の理論値に対して解析結果が妥当かを各県が解析した。
その結果，ワンタッチバックルをはめる際の最大主応力が発生する場所及び最大主応力の値は理論値と類似することがわかった。
２−２−８ 工業基盤技術研究事業
１ 技術創出研究(1) 絹 製 品 へ の Ｃ Ｎ Ｆ の 利 用 に 関 す る 研 究
食品・化学部：東みなみ
絹製品の加工では，繊維や色の耐久性向上のために様々な薬剤処理が行われるが，効果を上げる
ために薬剤の濃度を上げすぎると，成分が析出したり風合いの変化が起きたりするという課題がある。そこで本研究では，薬剤中の樹脂・顔料成分の補強や分散などの効果が期待できるセルロース
ナノファイバー（以下，ＣＮＦ）を添加し，繊維や色の耐久性向上と処理後の薬剤の析出や風合いの変化が少ない処理条件を検討する。
本年度は，紫外線による退色を防ぐための紫外線吸収剤，紫外線反射剤による処理へのＣＮＦ添
加効果を調べた。退色しやすい草木染めの染色生地を用いて，紫外線防止処理を行い，ＣＮＦの有無による紫外線による退色の度合いを比べたとこ
ろ，ＣＮＦによる薬剤の凝集抑制作用により，薬剤処理の退色抑制効果が向上した。
(2 ) ３ 次 元 点 群 デ ー タ と Ｃ Ｔ ス キ ャ ン 画 像 の 合 成
手法に関する研究生産技術部：藤田純一
現在，立体的な形状を計る手法としては，接触式アナログ測定，３Ｄスキャナ測定，そして透過式測定の３方式に大別できる。しかし３Ｄスキャ- 14 -

ナで得られる３次元点群データと，ＣＴスキャナで得られる２次元画像データには互換性がなく，それらのデータを統合し，データの補完や整合性の確認を行うのは現状では難しい。そこで本研究では，薩摩琵琶を対象物として，３Ｄスキャナで取得した点群データと，ＣＴスキャナで取得した
輪切り画像双方を容易に比較できるようにし，効率的に３次元図面を作成する方法を研究した。またレーザや光学式スキャナが不得意とする黒色光
沢物体のスキャン手法も併せて検討を行った。
① 黒色光沢物体をスキャンするため，環境光を
固 定 し た 状 態 で ス キ ャ ン 照 射 角 度 を 10° 刻 み で変えられる治具を用い，最適な環境光や照射角度を検討した結果，表面光沢がある物体に対して は 照 射 角 度 75° 程 度 ， 室 内 照 明 は 点 灯 し 外 光を遮断した状態が最適な条件であった。
② 薩摩琵琶（銘：安田木枯）のＣＴ画像データ
を 196 枚 手 作 業 で ト レ ー ス し た 後 ， ３ 次 元 Ｃ Ａ
Ｄ 上 で 輪 郭 デ ー タ を 所 定 の Z値 で 平 行 移 動 し ３
次元ＣＡＤのデータとして再構築した。また，
上記作業を自動で行えるようにマクロプログラ
ムを作成した。
③ 薩摩琵琶を３Ｄスキャンする際，スキャナ保持方法や移動方法を検討した。結果は三脚に固定した伸縮式一脚の上下移動による測定が最も点群拾得率が高かった。
④ ①と③により，黒色反射物体である薩摩琵琶の ３ Ｄ ス キ ャ ン を 行 っ た 。結 果 と し て は ② の デ ー
タ と 比 較 し て XY方 向 で 約 １ ％ ， Z方 向 で 約 ７ ％の誤差が発生していることがわかった。
スキャナを移動しないワンショットデータでの比較でも同様の誤差が発生していることから，黒色反射物体の乱反射の影響が誤差の要因として考えられる。
(3) 改 質 層 の 付 与 に よ る Ｃ Ｌ Ｔ の 多 機 能 化 に 関 する研究
地域資源部：中原 亨
現在，全国的に積極的な利用が進められている
ＣＬＴは，単に構造材としてではなく断熱性や耐火性などの面でも期待は大きい。本研究では， ＣＬＴが厚手のラミナ（挽き板）の積層構造であることに着目し，ラミナの代替として一部の層に炭化コ
ルクボード等の改質層を設けることで，構造強度に加え，断熱・耐火等，付加価値の高い建材としてのＣＬＴを開発する。
本年度は，炭化コルクの熱伝導率測定，箱型試
験体による断熱性能実証試験及び改質層をもつ
ＣＬＴの強度試験を行った。その結果，炭化コル
クの断熱性能はスギの３倍で，箱型試験体による断熱性実証試験においては，改質層をもつＣＬＴで作製した空間の方がスギのみのＣＬＴに比べて温湿度変化が抑えられていた。また，改質層をもつＣＬＴの強度試験を行った結果，曲げ強度及びせん断強度ともにスギＣＬＴと同程度であり，強令和元年度・年 報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

度面でも使用上問題ないことがわかった。
(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，軸組部材の接合方法を検討するために，以下の内容を実施した。
① 柱−横架材接合部のせん断試験及び評価
柱−横架材接合部のせん断荷重に対する性能を検討するために，補強材の辺長を３条件にして，接合部のせん断試験を行った。その結果，辺長が大きくなると最大荷重は高くなるが，横架材の割裂が生じやすくなり，終局時変位が小さくなる傾向が見られた。また，柱−横架材接合部の鉛直荷重に対する性能を検討するために，補強材の密度を３条件にして，接合部をモデル化した試験体の栓直荷重試験を行った。その結果，補強材の密度が高くなると最大荷重，
初期剛性及び終局時変位が増加する傾向が見られた。また，各条件とも粘り強い変形特性を有することがわかった。
② 柱−横架材接合部のモーメント抵抗試験及び評価
柱−横架材接合部の曲げモーメントに対する性能を検討するために，補強材の辺長を３条件に し て ，接 合 部 の モ ー メ ン ト 抵 抗 試 験 を 行 っ た 。
その結果，補強材の辺長にかかわらず最大モーメント，初期剛性及び終局時回転角は同等の値を示した。また，柱−横架材接合部の水平荷重に対する性能を検討するために，補強材の密度を３条件にして，接合部をモデル化した試験体の水平荷重試験を行った。その結果，補強材の密度にかかわらず最大モーメント，初期剛性及び終局時回転角は同等の値を示した。また，各条件とも粘り強い変形特性を有することがわかった。
(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となっている。
そこで，化学的な方法による溶解や再固形化技術を用いた火山ガラス由来の新素材の開発を目的とし，本年度は以下のことを明らかにした。
① 火山ガラス質の酸，塩基水溶液による完全溶
液化方法の検討
火山ガラスの 反応 性を向上さ せるた めに 数μmまで粉砕し，塩基溶液と混合及び加熱し，塩基と反応させることで発泡体や若干の水分を含む
黒色の半固形状の物質が得られることがわかった。
② シラスゾルの用途開発作製した半固形状の物質を水で撹拌して得られた白色の沈殿の走査顕微鏡による測定を行った 。 そ の 結 果 ， 沈 殿 は 数 十 μ m〜 数 百 μ mの 微 細な 粒 子 と ， １ ， ２ μ mほ ど の 球 形 粒 子 及 び 針 状の生成物が観察できた。また，エネルギー分散型Ｘ線分析を行い，沈殿から火山ガラスの主成
分 で あ る Siだ け で な く ， Al， Fe， Ca， Ti， Kが検出された。この結果から，火山ガラスと塩基を反応させて得られた沈殿は，火山ガラスの化
学組成を残していることがわかった。
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，本年度は以下のことを行った。
① 椅子シミュレータの製作
高齢者が座りやすい椅子の形状寸法を把握するために，座板，背板，肘掛け等の各部位が可
変する椅子シミュレータを製作した。座板は床面 に 対 し て ６ ° ， 背 板 は 床 面 に 対 し て 1 05° 傾
斜させた。これらの傾斜角度は休息用のベンチを想定した角度である。
② 椅子シミュレータ着座試験
当 セ ン タ ー 職 員 （ 男 12人 ， 女 ４ 人 ） 及 び 介 護
施設入所者等（男６人，女５人）で，着座試験を 実 施 し た 。 年 齢 構 成 は ， 30代 （ １ 人 ）， 40代（ ３ 人 ）， 50代（ 13人 ）， 60代（ ３ 人 ），70代（ ３人 ）， 80代 （ ４ 人 ）， 身 長 構 成 は ， 145cm〜 181c
mで 平 均 は 165cmで あ っ た 。 様 々 な 部 位 の 位 置 を変化させて座り心地を検証した結果，座り心地に最も影響するのは，座板の高さ，次に背板の高さであった。座板の奥行きは，膝の裏側に圧迫がなければ奥行きが短くても違和感はない。
また，肘掛けについては，肘が接していれば高低差や前後の位置は気にならないことがわかった。
(2) 木 質 バ イ オ マ ス 燃 焼 灰 及 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- 15 -

令和元年度・ 年報━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━━

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，今年度は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，土壌有害量基準値を超えている施設はなかった。
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。
(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，安藤浩毅
フ ァ イ ン バ ブ ル（ 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，ファインバ
ブル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。
今年度は，金属加工現場で用いられる切削油に対 す る FB水 の 洗 浄 効 果 の 評 価 法 を 検 討 す る た め ，
切削加工における洗浄環境のモデルをつくり洗浄試験を行った。
具体的には，ステンレス片の表面に濾紙を用いて 切 削 油 （ 10倍 希 釈 ） を 付 着 さ せ た も の を 被 洗 浄
物 試 験 サ ン プ ル と し ， 洗 浄 水 と し て FB発 生 器 で 10分間処理した水道水及び未処理の水道水を用いて洗浄した。
洗浄効果の評価は，被洗浄物試験サンプルに紫
外 線 （ 365nm） を 照 射 し ， CCDカ メ ラ で 画 像 を 撮 影
した後，切削油が発する蛍光面積を画像処理ソフ
トで数値化し洗浄率を算出することで行った。その結果，蛍光を発する切削油の場合において，洗浄効果を数値化することができた。
(4) 陶 磁 器 の 防 水 保 護 膜 の 形 成 に 関 す る 研 究
生産技術部：髙見勇大
企画支援部：桑原田聡
一般的に薩摩焼等の陶磁器は吸水性があり，表面の小さな欠陥（貫入，割れ，ピンホール等）
が原因となって中身が減少する問題がある。このため，焼酎などの揮発性のある液体を保管する容器や黒酢の製造・熟成時のかめ壺など，液体物を長期保管するための容器に利用されていない。そ- 16 -

こで，内容物の減量や漏れ等を防ぐ陶磁器用防水保護膜を検討し，以下の結果が得られた。
① 成膜成分や成膜方法の検討
市販コーティング材として，無機系（シリカゾ ル ， ア ル ミ ナ ゾ ル ）， 有 機 系 （ エ ポ キ シ − ア
クリル−フェノール樹脂型塗料，シリコ−ン塗料）を検討し，ディップ（浸漬）法で成膜を行い，コーディング膜の密着性や厚み等の評価結果から，アルミナゾル，シリコーン塗料が陶磁器に適していることがわかった。
② 漏れ試験による膜の評価
それぞれの成分で成膜した陶磁器にメチレン
ブルー水溶液を入れて，貫入部への着色程度により防水性を評価した結果，１回の成膜処理ではすべての材料で着色する結果となった。
③ 20vol％ の ア ル コ ー ル 溶 液 を 用 い た 漏 れ 試 験
陶磁器に，①，②より最適と判断したシリ
コ ー ン 塗 料 を 成 膜 し ， 焼 酎 を 想 定 し た 20vol ％の ア ル コ ー ル 溶 液 を 陶 磁 器 内 に 満 た し て 50℃ の環境で漏れによる重量変化が生じるか試験した。結果，防水保護膜を成膜した場合，成膜していないものに比べて重量変化を20％抑制できるが成膜しても少し漏れてしまうことがわかった。
(5) 機 械 学 習 を 用 い た 画 像 判 別 に 関 す る 研 究
生産技術部：上薗 剛，谷山清吾
本研究は，機械学習を用いて鋳造製品の画像による良否判定を実現することを目的としている。
この技術により，良否判定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。工業製品の製造現場では，不良品の発生頻度は小さいため，学習するために多くの不良品を必要とする「教師有り学習」は実用的で は な い 。そ の た め 本 年 度 は 良 品 を 多 く 用 い る「 教師無し学習」について検討を行った。
工業製品の良否判定など，異常検知分野での最近の技術トレンドは「距離学習」である。同じカテゴリーＡ（例：良品画像）の画像は潜在空間上の近い場所に配置され，違うカテゴリーＢ（例：不良品画像）はＡと離れた場所へ配置されるように学習を行う。つまり，良品としてラベリングされた対象画像を，モデルに入力して学習させることで，不良品画像を入力した際にその差（潜在空間上の距離の差）が大きく出力され，不良であると判別することができることになる。さらに，少量の不良品画像を学習させることで，よりカテゴ
リー間の距離を大きくする効果がある。
実 験 は ， 学 習 済 み の モ デ ル MobileNetV2を 流 用
し ， 56× 56ド ッ ト の カ ラ ー 画 像 9,100枚 （ 良 品 画
像 9,000枚 ， 不 良 品 画 像 100枚 ） を 学 習 画 像 と し て用いた。学習させたモデルに対して，試験画像
88,000枚 （ 良 品 画 像 72,000枚 ， 不 良 品 画 像 16,000枚 ） を 入 力 し た 結 果 ， ほ ぼ 100％ 正 し く 判 別 す る
ことを確認した。