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第59巻 第1号(平成31年3月発行)基盤技術特集号

巻頭言

巻頭言

技術開発本部 副本部長
久保田伸彦

本部長が語る

本部長が語る

技術開発本部 本部長
村上晃一

てくのすこーぷ

てくのすこーぷ

技術開発本部
河合理文

論文

論文1

米倉一男,斉藤弘樹,服部 均

近年,深層学習に代表されるAI技術が多くの技術的ブレークスルーを果たしている.最初は画像認識の精度向上から始まり,囲碁のトップ棋士を打ち負かすAIも登場し,現在ではAI技術を基に多くのビジネスが生まれている.本稿ではまず,近年のAI技術について深層学習を中心に概観するとともに,社会的な要請が高まっているAIによるサービスを提供する者が負うべき説明責任について紹介する.当社ではAI技術を性能予測や形状生成などに活用する研究を行っており,その活用事例についても紹介する.

論文2

鎌田博之

地球温暖化の進行を抑制するためには,温暖化ガスであるCO2の分離・回収および再資源化技術を確立する必要がある.触媒を使ったCO2再資源化技術では,CO2を炭素源として,天然ガスの主成分であるメタンや化学原料となるアルコール,オレフィン類を合成することが可能である.一方で,反応性の低いCO2を効率良く反応させ,目的の物質を合成するためには,高い活性とロバスト性を両立した触媒の開発が必要である.当社ではCO2と水素を原料にメタンやオレフィン類を合成するプロセスの開発,実用化に取り組んでいる.開発した独自構造のメタン化触媒を用いることで,効率良くメタンを合成するとともに劣化要因であるシンタリングなどを抑制することが可能である.現在,プロセスの早期実用化を目指して,反応器やシステムでの検証・実証を進めている.

論文3

猪瀬幸太郎,坂元理絵,村田 祥,糸日谷 剛

樹脂材料同士,または金属と樹脂材料を接合する技術として接着技術の重要性が増しており,このような状況に対応するため接着技術の研究開発を行っている.接着剤を使用する設計施工側の視点から,接着技術(接着剤,接着施工,接着継手の力学的特性)について概説する.また,当社での接着技術適用例,および開発例を紹介する.

論文4

濱口謙一,藤井正和

近年,プラントや産業装置のIoT化に大きな注目が集まっている.特に,日々蓄積される稼働データから製品の状態を適切に把握・予測し,より効果的なオペレーションや適切なメンテナンスを実現する技術は,お客さまに製品を長く安心して使っていただく上で非常に重要である.デジタルツイン・シミュレーションは,当社が設計・製造・試験を通じて蓄積してきた物理・化学的知見に基づいて構築した物理モデルと製品の稼働データを融合させることによって,稼働データ単体では捉えることが難しいプロセス特性の把握や,シミュレーションの精度向上が達成できる.開発中の本技術を実際のプラントデータに適用した結果,有効性が確認できたので報告する.

論文5

斉藤弘樹,服部 均,米倉一男

機械学習とCAEによる設計支援を目的とし,性能予測としてDeep Neural Networkによる圧縮機のサージ流量予測,設計解探索としてDeep Q-NetworkによるLPT翼の圧力損失最小化を行った.その結果,性能予測では設計上流で用いられる一次元物理モデルと比較して高精度な予測ができることが確認できた.Deep Neural Networkは物理モデルを用いない一方で高精度な予測が可能であり,未解明な物理現象への適用が期待できる.また,設計解探索では幅広い条件で学習することにより汎用的に探索が可能なこと,設計解の根拠を可視化することにより設計者へのフィードバックが可能であることが確認できた.

論文6

池田諒介,磯 良行,山本充俊

濡れ現象は当社グループの製品に幅広く関わる現象であり,濡れ現象を制御することは製品の性能や価値を大きく向上させる重要なファクタの一つである.濡れは固体と液体の界面が関わる現象であり,非常に小さなスケールの現象に支配される.それゆえ製品が例えばプラント機器のように大きなものであっても,そのうちの極めて局所的な部分で起こる現象が,機器全体の濡れ現象を左右し得る.本研究では,当社グループ製品でよくみられる液膜濡れを制御することを目的として,理論計算,数値解析,実験を駆使し,流れを支配する濡れ現象のメカニズムの解明を試みた.またその知見に基づき,流路にミリスケールあるいはマイクロスケールの僅かな工夫を施すことで巨大な製品での流動現象を変えることができる,革新的な濡れ制御技術を開発した.

論文7

髙櫻豊樹

回転機械にオイルフリー軸受のような低剛性の軸受を採用する際,モータ吸引力が軸振動に与える影響は相対的に大きくなるため,モータ動特性を把握する必要がある.本研究では制御型磁気軸受を用いた試験機により,ロータ加振時の応答からモータ負剛性の定量的な評価を可能とした.その結果,モータ負剛性は定格回転数に対して低回転数のとき極大となり,制御型磁気軸受の剛性と同等の負剛性を生じ得ることが明らかとなった.今後オイルフリー軸受を採用する際,モータ負剛性を考慮した設計を行う必要がある.

論文8

大森直陸

フォイル式ガス軸受にはプリロードが付与されており,初期状態では軸受隙間が0になるため,従来の解析モデルでは計算不能に陥る.本稿ではプリロードが付与された状態(軸受隙間0)にも対応可能な解析手法を示し,試験との比較により負荷能力や剛性・減衰特性が良好に予測できることを確認した.また,同軸受で支持されたロータの挙動を解析と試験によって評価し,プリロードを付与することによって回転速度の変化に伴う軸心移動の軌跡が二つに分岐し,これが不安定振動の発生挙動に影響を及ぼしている可能性があることなどを示した.

論文9

塩見謙介,和田悠佑,岩本浩祐

南海トラフ地震のような巨大地震に対し,鉄骨部材が地震中に塑性変形領域を超えて破断し,剛性を失う挙動を数値解析に組み込むことで,構造物内の部分的な破壊を考慮しつつ,構造物全体の耐震性能を推定できる評価手法を開発した.また,鉄骨部材の破断までの挙動の把握を目的とした振動台試験を実施し,鉄骨部材の破断判定基準も構築した.さらに,開発した手法を単純な鉄骨構造物に適用し,地震中の鉄骨部材の破断が構造物全体の耐震性能に与える影響を検討した.本稿ではこれらの結果について述べる.

論文10

塩田佳紀,久布白圭司,野村恭兵,大熊喜朋,中川博勝

A-USCボイラ向けNi基合金のクリープ破断強度に及ぼす冷間加工の影響を明らかにすることを目的に,クリープ破断後のミクロ組織を電子顕微鏡により調査した.その結果,γ′相析出強化型Ni基合金のクリープ破断強度に及ぼす冷間加工の影響は,粒界近傍の炭化物量に強く依存していた.一方,Laves相析出強化型Ni基合金のHR6Wに冷間加工を施すと,粒界近傍の炭化物量が増加することに加え,粒内では炭化物が転位上に微細析出し,それが長時間安定であるためクリープ破断強度は著しく増加していた.また,短時間クリープ試験により明らかとなった強度メカニズムは,長時間試験においても同様に発現することを確認した.

論文11

尾崎智道,大長 優,富樫陽色,毛利雅志,長見祐弥

近年,粉末冶金に基づいた素形材製造技術に注目が集まっている.金属粉末射出成形(MIM)や三次元積層造形(AM)技術は,複雑形状をニアネットシェイプ(最終製品に近い形状)で製造可能であることから,航空機エンジンや車両用過給機などの複雑形状部品を多用する分野において,検討が進められている.一方,このような製法で製造されたものは,鋳造品や鍛造品とは材料組織や特性が異なるため,製造プロセス条件と材料組織や特性の関係について理解することが重要である.本稿では,これらのプロセスを用いて試作した素材の組織,特性を評価した結果を報告する.

論文12

倉田幸宏,塩永亮介,木作友亮,黒澤 隆,武藤香穂,伊藤祐二

コンクリート構造物の耐久性については,材料が緻密化されていることが重要な要素であるが,コンクリート表面についても緻密で滑らかであることが,美観的な問題のみならず外部有害因子の内部への侵入を防ぐうえでも重要である.表層部に発生する気泡については,直ちに構造性能を損なう原因となる可能性が低いため,表面気泡に関する研究的な取組みは少ない.本稿では,コンクリート気泡の発生・消失原因について物理学的理論を提案し,これらに対して実験で検証した成果について報告する.

論文13

川﨑 拓,大森真実,大森征一

水素自動車や水素ステーションに設置される燃料タンクは,炭素繊維を用いた複合材容器となっている.筆者らは,炭素繊維強化プラスチック(CFRP)に対して,Acoustic Emission(AE)法を用いた健全性評価手法の研究をしてきた.短冊形の試験体では,筆者らが提案する独自の周波数解析において層間剥離直前を検知可能であることが確認されている.本稿では,CFRP製圧力容器の水圧試験におけるAE法を用いた健全性評価手法を紹介する.

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