佐藤光雄(技術士:機械、宮城県)
 2013/07/19 (445 ヒット)

 この宇宙の年齢は137億年と推定されています。ということはこの宇宙には始まりがあったということです。生まれた瞬間の宇宙は非常に小さなものだった と推測されています。そして直後に一瞬で急激な加速的膨張(インフレーション)が起こり、インフレーションが終わると素粒子と光が誕生しました。誕生直後 の宇宙は1兆度以上の高温で、原子や分子はできていなかったと考えられています。宇宙誕生から38万年後になってようやく水素原子ができました。そこから 暗黒の時代が3億年間続きました。暗黒の時代に宇宙には水素とヘリウムだけがただよっていました。
 これらのガスが集まり始めて濃くなった部分か ら天体が誕生します。3億年後に最初の恒星ができてその後銀河がつくられていきます。恒星の中心部では核融合反応によって重い元素が作られていきます。宇 宙誕生から91億年後になってやっと太陽系ができました。太陽系は、天の川銀河の中を公転しており、銀河内を猛スピードで進んでいるのです。この天の川銀 河はその直径が10万光年で、1000億個もの恒星があり中心部にはブラックホールがあります。現在も宇宙は膨張を続けています。


 2013/07/19 (461 ヒット)

 金型業界などで利用されている金属加工方法に「放電加工」というものがあります。これは加工液(一般にはオイルか水)の内部で、電極材と被加工物の間に 毎秒1000~10万回の放電火花を断続的に飛ばしながら、電極の形状を被加工物(導電性を有すること)に転写させて彫りこむ加工法です。電極は銅などの 金属を切削加工して作られます。
 1946年に旧ソ連のラザレンコ夫妻が、火花の発生で接点が磨耗する現象を研究中に、放電加工という新しい加工方法を考えたのが始まりとされています。その主な特徴は
(1)硬い材料でも加工ができる
(2)切削外力や熱歪を発生させずに加工できる
(3)複雑な穴形状でも加工できる、などです。
  型彫放電加工とワイヤーカット放電加工の2種類がありますが、後者のワイヤーカット放電は、1960年頃にやはり旧ソ連で電極ワイヤーを用いて糸鋸のよう に放電加工する方法が考えられたことが始まりです。つまりワイヤーを移動させながら電極にする方法なので、特定の電極は不要になるという優れた方法です。 今では20μ径のワイヤーを用いて±2μの精度で加工できるレベルになっています。


 2013/07/16 (465 ヒット)

 夏になってクモの巣があちらこちらにできるようになりました。クモは世界中に4万種類以上もいます。環境変化への適応能力が高く変化に対応して拡大繁栄 してきました。糸を使って上昇気流に乗って空中に浮遊できるという独自の特徴を活用して全大陸(南極大陸を除く)に分布したのです。クモは高度4000m の上空で採取されたこともあるそうです。
 その特徴は細く丈夫な糸を体内で作ることができる点にあります。人の髪の毛の30分の1という細さです が強くしなやかです。クモは一般に2種類の糸を出して巣を作ります。まず強度の高い糸で網の構造体縦糸をつくり、次に粘着性と伸縮性を有する横糸で網を編 んでいきます。クモの糸を研究している科学者がいます。クモは視力は弱いのですが、足に振動を感知できるセンサを有してエサが網にかかったことを知りま す。クモは自分の網を食べてリサイクルしているそうです。もちろん網を張らないクモも数多くいますし、水中で生活するクモ(ミズグモ)もいます。この場合 水中に自分の空気室を作って巣にしています。粘着性の糸を飛ばして獲物をとるクモもいます。
 生物界では、本当に多種多様に変化していくものです。


 2013/07/11 (429 ヒット)

 昔のお店ではレジスターに商品の価格を手で入力していました。今ではどこに行ってもスキャナで読ませるだけになっています。店舗のレジで、商品のバー コードを読ませると そのデータはコンピューターに送られ、自動的に価格の表示や計算が行われるシステムになっているのです。これはPOS(Point of Sale)システムと呼ばれ「販売時点情報管理」と訳されます。
 POSシステムは、1970年代からアメリカでレジ担当者の不正防止など を目的に導入が始まりました。さらにコンビニなどでは、店舗のコンピューターが本部のコンピューターとつながっており、詳細な販売データが在庫管理や商品 配送管理に使われています。これによって効率的な在庫管理システムが構築されています。売り上げデータを分析することで、季節ごとや時間ごとの売れ筋商品 がわかり、次の販売戦略に活用されます。
 バーコードマーキングには2種類あります。商品製造過程でメーカーが予め印刷するものと、販売店舗でプリンターやシールによって印字貼り付けするものです。一般に後者はその店舗内だけでしか有効に使用できないものです。
 ちなみにPOSレジスターでは東芝テックが50%のシェアを有しているそうです。


 2013/07/08 (439 ヒット)

 駅や公共施設や商業施設などに、薄型デイスプレイとネットを活用した電子看板が多数目に付くようになりました。これらはデジタルサイネージと呼ばれ、電 光掲示板が進化したものです。東京渋谷の「渋谷ヒカリエ」館内には、幅8m高さ2mの巨大なものがあり、東京スカイツリーの1階にも全長45mの「隅田川 デジタル絵巻」と称するものがあるそうです。
 国内のデジタルサイネージ市場は2011年に790億円になり、今後も拡大が期待され2020年に は2600億円と予測されています。その用途は「防災」「緊急情報」「ニュース配信」「交通情報」「イベント情報」「観光案内」「など多岐にわたり、大き な広告効果も期待されています。
 デジタルサイネージは、張り替えの手間がいらず、鮮やかなカラー動画映像が可能で、内容も簡単に即時に更新ができるなどの特徴を有します。デイスプレイ装置の低価格化が後押ししています。液晶が多いのですが大型になればプラズマデイスプレイやLED表示などになります。


 2013/07/04 (442 ヒット)

 金の価格が高騰しています。中国が世界中から金を買い集めていることが一因と言われています。金は昔から大変貴重なものとされてきました。紀元前2600年という古い時代のウル王墓からも金の装飾品が見つかっています。エジプトのツタンカーメン黄金仮面も有名です。
  金は融点が1064℃でやわらかく昔から比較的加工しやすかったと思われます。銀の世界中の総量が100万トンあるのに比べて金は17万1300トンしか ありません。これはオリンピックプールに水の代わりに金を満たして約3個分です。金の保有量ではアメリカがダントツで8133トン、2位がドイツ、3位は イタリア、4位フランス、5位中国で日本は8位です。金は国籍や年代に関係なく価値を有するものです。
 かつて日本はバブル時代に世界中のビルや 土地やゴルフ場や企業を買い取りましたが、その後それらの価値は低下してしまいました。中国は日本と同じ過ちを犯さないために金を買い集めていると言われ ます。そういえば最近は「ゴールド○○」といった宝飾品買取の店が多くなりました。日本には電子機器に使われた眠れる金鉱山が多いとも言われます。


 2013/07/02 (423 ヒット)

 陸上で多くの人間や大量の物資を運ぶ方法として、鉄道が果たしている役割は大きいものがあります。レールを用いて人力や動物に引かせて運搬する方法は以 前から利用されていました。動力を用いた実用的な機関車としては、1825年にイギリスのスチーブンスンが自作した蒸気機関車ロコモーション号が最初で す。600人の乗客を乗せて約40kmの距離を走ることに成功しました。
 スチーブンスンはイギリスの技術者で炭鉱の技師として働いていましたが、蒸気機関車を作りたい一心で1823年に息子と共同で、世界初の蒸気機関車製造会社を設立しました。
 その2年後に上記の成功を果たします。実はそれ以前の1804年に、イギリスのトレビシックが世界で初めて蒸気機関車を製造しましたが運転走行には成功しませんでした。
 日本ではそれより50年近く後の1872年に、新橋と横浜の間で最初の鉄道が開通して輸入された蒸気機関車が走りました。その約10年後の1881年にはドイツのジーメンスが世界最初の電気機関車による営業運転に成功しています。


 2013/06/27 (422 ヒット)

 人類はかつて薪や木炭を燃料として使ってきました。中国やギリシャでは紀元前から石炭を使っていたという記録があります。1700年代以降、ジェームス ワットの蒸気機関やアメリカで作られた蒸気船、そして製鉄業など多方面で燃料として石炭が使われました。まさに石炭が産業革命に大きな役割を果たしたので す。日本でも三池炭鉱や常磐炭鉱など多くの炭鉱が開発されました。
 石炭は可採年数が化石燃料の中で最も長く、価格安定性、供給安定性から、世界 中で今も利用されています。ちなみに発電量のうち石炭が占める割合で見ると、中国は79%、アメリカでも49%を占めています。世界最大の石炭生産国であ る中国は、今では石炭輸入国になっています。
 20世紀になると石炭から石油への転換が進みました。1950年代に中東やアフリカで大油田が次々 と発見されたのです。しかしこうした化石燃料は炭化水素資源であるため燃焼でCO2が発生します。特に石炭は炭素比率が高いことからCO2発生量が多いこ とが問題になっています。そこで日本では石炭を用いてCO2発生量を抑えるいろいろな技術が開発されています。たとえば蒸気条件の高温高圧化によるUCS などで、石炭による発電効率は世界トップの位置にあります。


 2013/06/25 (424 ヒット)

 地球上に存在する水の量は14億立方キロメートルであり、その97.5%は海水です。残り12.5%が淡水ですが、そのほとんどが地下水であり、河川や湖沼の水はわずか0.01%にすぎません。
  海水を淡水化する方法を大きく分類すれば「蒸発法」「膜法」「ハイブリッド法」の3つになります。蒸発法は加熱により蒸発した水分を冷却して水に戻す方法 です。「膜法」には、「ED(電気透析法)」と「RO膜法」の2つがあり、最近5年間に世界で建設された淡水化施設の80%は「RO膜法」です。
 水を通すが塩分は通さない半透膜で海水と淡水を隔てれば、そのままでは水は淡水から海水側へ移動してしまいます。しかし海水側に浸透圧よりも大きな圧力を加えると、海水側から淡水側へと水が移動するようになります。これを「逆浸透」と呼びます。
 この原理を使うのが「RO膜法」です。ここで最も重要なのが「RO膜」です。日本は、このRO膜供給において世界市場で大きなシェアを有しており、具体的な企業としては日東電工や東レがあります。ちなみにRO膜の孔の大きさは1~2nmとものすごく小さいものです。


 2013/06/22 (455 ヒット)

 現代社会に欠かせなくなっている発光ダイオード(LED)が爆発的普及をするに至ったきっかけは、長年の課題であった「青色LEDの実用化」でした。
 白熱電球も蛍光灯も基本的には白色光発光源ですが、LEDはそれぞれ単色光発光源です。
 光の三原色RGBのうち、1962年に赤色LEDが実用化され、緑色も実用化されましたが、青色LEDはなかなか実現できませんでした。
 1972年に徳島県の日亜化学工業に入社した中村修二氏は、1987年にクビを覚悟で青色LED開発をやりたいと社長に直談判して許可を得ることに成功。窒素ガリウムを使う方法で挑戦し、失敗の繰り返しをしながらも独自の「ツーフロー法」を開発しました。
 そして1993年、ついに青色発光ダイオード実用化に成功し、1995年には青色半導体レーザーを室温環境で実現しました。そして1999年日亜化学工業は、世界初の青色半導体レーザー製品化に成功しました。
 同年中村氏は日亜化学を退社。発明の対価を求めて日亜化学を相手に訴訟を起こしたことで有名になりました。訴訟は2005年に8億円で和解になりました。


 2013/06/20 (421 ヒット)

 素数とは、2以上の整数のうち、1と自分自身でしか割ることができない数のことをいいます。具体的には2、3、5、7、11、13、17‥‥とどこまでも続いています。1から100までの数の中には25個の素数があります。
 素数は昔から数学者の興味の対象になった存在でした。
 素数は大きな数になるほど表れ方がまばらになっていくので、大きな数になるにつれやがては現れなくなってしまうのでしょうか?しかし古代ギリシャの数学者ユークリッドが、素数が無限に続くことを証明しました。
 2013年1月になって史上最大の素数が発見されました。これは1700万桁にもなる大きな数です。そして1952年以降に発見された素数は、全てコンピューターを活用して発見されたものです。1から1万までの間には1229個の素数があるそうです。
 こうした素数は、現代において暗号化の上でなくてはならないものになっています。
 それはRSA暗号と呼ばれるシステムで、数百桁という巨大な素数を掛け合わせた数を公開鍵として用いるものです。巨大な素数の約数を探し出すのは非常に困難であることを利用した方法なのです。


 2013/06/19 (490 ヒット)

 世界最初の切手はイギリスで1840年に誕生しました。ローランド・ヒルという人が、当時の郵便制度に問題があったことから、郵便料金として均一で安価 な料金を前払いし、支払った証拠として郵便物に貼り付けるものを提案しました。こうして作られたのが世界初の「ペニーブラック」と呼ばれる1ペンス切手で す。
 日本で最初の切手は、「竜文切手」と呼ばれる48文切手であり、明治4年に発行されました。こうした日本の郵便制度は、前島密によりアメリカの制度を参考にして作られました。
  現在発行されている日本切手で、額面金額が最も高いのは「松に鷹」図案の1000円切手で、最も低いのは「前島密」図案の1円切手です。切手には普通切手 と特殊切手とがあり、後者には記念切手やふるさと切手、年賀切手などがあります。切手はそのほとんどがグラビア印刷方式によって印刷されています。網グラ ビアの線数は250~500線と細かいものが採用されます。
 そしてYMCKのプロセスインキではなく、全てが特色インキを用いた印刷になっているのも偽造防止上の特徴です。特殊切手の中には一部で凹版印刷方式のものもあります。例えば国宝シリーズ記念切手などです。


 2013/06/12 (577 ヒット)

 ティッシュペーパーは、アメリカの日用品メーカーであるキンバリークラーク社が、第一次世界大戦時に綿の代用品を紙から作れないかという軍からの要請を受けて開発したもので、最初は防毒マスクのフィルターに使われたそうです。
  1924年に同社がこれを紙製の箱に入れて「クリネックス」の商品名で売り出しました。1921年には「ポップアップ式」を採用した結果、大幅に売り上げ を増大しました。日本では1964年に日米合弁の山陽スコット社が商品名「スコッティー」を、そして十条キンバリー社が商品名「クリネックス」を相次いで 発売したのが最初です。
 当時は1箱100円と高級品でしたが、その後の拡販や5箱セット販売により普及が加速して価格も下がっていきました。原料は漂白されたパルプであり、最新の抄紙機によって時速120キロもの速度で製造され巻き取られていきます。
 次に2本の巻き取りロールから、互いに表が外側になるように2枚重ねに巻き替えが行われ、その後は専用の大きな装置でスリットされ「くの字」に交互に折り込みがされ、ものすごいスピードで断裁と箱詰めが行われるようになっています。
 トイレットペーパーと違い湿潤紙力増強剤で難水溶性にしてあるので、水に溶けにくい性質があります。


 2013/06/10 (550 ヒット)

 有名な中東ドバイモールの中にある水族館には巨大水槽があり、そこには幅32.88m高さ8.3m厚さ75cm重量245トンの巨大アクリル板が使われています。これは水族館の巨大な窓において世界一ですが、これを製造したのは香川県にある日プラという会社です。
 これができるまでは沖縄美ら海水族館の幅35m奥行27m総水量7500トンという巨大水槽「黒潮の海」が世界一でした。もちろんこれも日プラ製です。日プラの巨大アクリル板製造技術は日本ものづくり大賞内閣総理大臣賞を受賞している優れものです。
 今では世界にある多くの水族館の大水槽は、全てアクリル樹脂製ということです。かつてはガラスが使われましたが、アクリルは耐衝撃性に優れ、比重がガラスの半分で、加熱によって簡単に加工ができるなどの特徴を有し、それを生かせる技術が進んできたことが背景にあります。
 「黒潮の海」ではアクリル板を15枚重ねて接着して60cmの厚さにしているそうです。
 アクリル板は接着面にアクリル樹脂を注入して硬化させる重合接着によって、透明のまま厚さを大にすることができます。
 なお巨大水槽の水量で比較すれば、世界一は米国ジョージア水族館ですが、水槽の窓サイズではドバイ水族館が世界一、沖縄美ら海水族館が2位、ジョージア水族館が3位になるということです。


 2013/06/07 (462 ヒット)

 先日実家の古い机の中から、私が学生時代に使っていた「計算尺」を発見しました。
 私の大学生時代「電卓」などは見かけることがなく、あっても高価でとても手に入るものではありませんでした。そこで理工系の学生はみんなアナログ式の計算器具である「ヘンミ計算尺」を持っており、それで計算をしていたのです。
 a×b=cが成り立つときlog a+log b=log c。計算尺は、この対数の性質を利用して掛け算や割り算がすみやかにできるように工夫され、比例、平方、立法、三角関数、対数などの計算も可能という便利な器具です。
  構造は「固定尺」「滑り尺」「カーソル」の3つからなるシンプルなものです。1620年にイギリスの天文学者ガンターが対数尺度にコンパスを当てて計算す るガンター尺を発表しました。1633年にこのガンター尺に改良を加えて2本の尺度をスライドさせる形が作られました。これが計算尺の原型とされていま す。 1894年、近藤、広田の両氏が、フランスで購入したマンハイム型計算尺を持ち帰り日本に紹介しました。翌年逸見(へんみ)治郎が製作研究を開始し て、1909年に竹材を使った計算尺を完成させました。「ヘンミ計算尺」の誕生でした。
 しかし1975年に計算尺は製造中止となってしまいました。電卓に駆逐されてしまったのです。今では全く見かけなくなってしまいました。
(東北リコー最後の「1分間で読める話」になります)


 2013/05/31 (467 ヒット)

 1947年、当時ソ連の一兵士だったカラシニコフ氏が最初の自動小銃「AK47」を設計しました。この銃はその後シリーズ化され、さまざまな改良品が製造されて、それらを含めて「カラシニコフ銃」と呼ばれています。
 この銃は50年以上にわたり世界の紛争地域で使われ、現在も各地で使われています。
 その最大の特徴は信頼性が高いことにあり、取り扱いが乱暴でも、多少の泥や砂が入っても、高温地や寒冷地にあっても、部品精度が多少悪く製造されても、問題なく動作するように考慮されています。
 そして製造単価が低いことも特徴です。もちろん命中精度などは劣りますが。簡単に言えばシンプルでアバウトな作りであり、ユニット化されていて分解組み立てが容易です。AK47は1分間に600発以上の速度で連射が可能です。
 旧ソ連、ロシアで直接製造されたのは約7000万丁ですが、他国のライセンス生産分も含めると約1億丁が製造されました。この他に膨大な非正規品が出回り、世界で最も大量に生産された銃とされています。
 ロシアのカラシニコフ銃製造企業が、ロシア軍の注文ストップを受けて昨年倒産し経営再建をはかっている状態にあります。それでも多数の模倣品が世界中の紛争地域で今後も使われるだろうといわれます。なおカラシニコフ氏は93歳で存命ということです。


 2013/05/29 (471 ヒット)

 「生物模倣」ということが進められています。自然や生き物のしくみに学び、それをものづくりに生かすということです。長い時間をかけて培われてきた生き物のしくみや形には、きちんとした理由がありそこから学べることは多いのです。
 一般的によく知られたところでは、六角形の筒が並んだような蜂の巣の形状は、軽くて丈夫なハニカム構造として飛行機や各種構造物に利用されています。また水をはじくハスの葉の表面は極めて細かい凹凸構造になっており、これは雨具などの表面に活用されています。
 新幹線(500系)の先頭部はトンネル突入時の空気抵抗を減らす形状になっており、これは高速で水面に突入するカワセミのクチバシ形状を参考に作られているそうです。
 新幹線のパンタグラフから発生する騒音を低減させるためには、羽音をたてずに飛ぶことができるフクロウ羽根先端部のノコギリ歯状羽毛の形状が活用されています。
 カタツムリの殻表面がいつもきれいなのは、その表面にある細かい溝に水がたまるしくみになっていることがわかり、これは雨水が当たることで汚れが落ちる「外壁タイル」に活用されています。
 シャープでは扇風機の羽根やエアコンのファンなどに、または洗濯機や掃除機などにも生物模倣をヒントにした画期的製品を開発商品化しているそうです。
 


 2013/05/27 (480 ヒット)

 円周率が3.14であることから、本日3月14日は「円周率の日」また「数学の日」とされています。紀元前2000年頃とされる粘土板から、古代バビロ ニアでは円周率を3+1/7と表現していることがわかっています。円周率は、歴史上古くから人類にとって深い興味の対象だったわけです。
 ご存知の通り、円周率の値は無理数であるため、循環することもなく無限に長い数値が小数点以下に並ぶことになります。17世紀になって無限級数を用いて計算することができるようになり、ニュートンも16桁まで計算で求めました。
  1946年に世界初のコンピューターENIACを用いて、2037桁までの数値が計算されました。これ以降は電子計算機の進歩が後押しします。1958年 に1万桁まで、1967年に50万桁まで、1973年に100万桁まで、1989年に10億桁まで求められました。2002年に1兆桁を超えて2009年 には2兆桁を超えました。
 ところでスーパーコンピューターまで使って、これほどの数値を求めてどんな意味があるのだろうと思いませんか?実はこの数字列は乱数として高いレベルにあることが知られ、乱数に利用されているそうです。
 それでもやはり結局は、円周率の値は数学者の夢なのかもしれません。


 2013/05/23 (448 ヒット)

 温度が高いということは物質の分子運動が激しいことを示しています。正確に言えば温度が高いほうが速度(運動エネルギー)の大きな分子の存在確率が多く なると言うことであり、統計学の考え方が入るようです。温度が高いところから温度が低いところへ熱が移動して、同じ温度になったらそこで平衡状態になりま す。
 1742年にセルシウスは、1気圧下で水の凝固点を0、水の沸点を100としてこの間を100等分する温度t(単位℃)を定めました。通常私たちが「温度」として使っているのは、こちらですね。
 1848年にケルビンは、物質の特性に依存しない絶対温度T(単位K)を提示しました。
 ここでT=t+273.15とされます。温度には下限が存在することがわかっており、それが「絶対零度」です。これは物体の熱運動が最小になる(ゼロではない)温度とされています。一方、温度に上限があるかどうかは明らかになっていません。
  この宇宙に自然にある最低温度は約2.7Kで、南極の極寒は約180Kだそうです。しかし人類の最新技術では、100億分の数Kという絶対零度に近い温度 を作出せるといいます。一方、太陽の中心部は約1500万Kですが、人類が人工的に作り出した最高温度は約4兆Kだそうです。人類の力は驚きです。


 2013/05/21 (476 ヒット)

 歴史的に見て音楽を記録・再生する技術のスタートはオルゴールであったと思いま す。最初はシリンダー式オルゴールでスタートしましたが、やがてディスク型オル ゴールが登場して、ディスクの交換によっていろいろな音楽を楽しめるようになり ました。
  オルゴールからさらに発展したものが、自動演奏装置です。これはいろいろな楽器 を、記録紙に設けられた孔に合わせて自動演奏するという大掛かりな装置です。 1857年フランスのスコットが、回転するシリンダー表面に音の振動を記録すること に成功しました。そして1877年になってついに、エジソンが実用的なシリンダー式 のレコードを発明します。これが「フォノグラフ」です。
  1887年にベルリーナが円盤レコードを発明しました。まさにオルゴールと同じ流れですね。円盤レコードは大量生産が可能なことから、レコード(SPレ コード)と蓄音機が広く普及することになりました。1948年には大盤のLPレコードも登場します。日本では1959年からレコード大賞が始まりました が、今ではこの名称も時代に合わなくなりました。
レコード盤もレコードプレーヤーもすっかり過去のものになってしまいました。それは1980年代から進んだデジタル化によって、1982年にコンパクト ディスクCDが発売されたことに端を発します。そして1988年には、CDの売り上げがレコード売り上げを追い抜きました。今では音楽はデータ圧縮されて インターネットで配信されるまでになっています。


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