お店のハエを外へ出す 

たまたま仕事中にアイデアが思いついて検索してみたら、虫を室外へ追い出す換気扇をみつけた。

仕掛けは↓こんな感じ。
81203_bug_ill1.gif
三菱電機のHPからパクリました。すみません。

換気扇を横からみた図です。換気扇の青いところは紫外線灯（UV-A）です。
ハエなどの羽虫は紫外線を見ることができ、また、集まる性質を持っている。この性質を使って害虫をやっつけるのが誘蛾灯（誘虫灯）だ。屋外にあるものをみると虫が青い光に近寄った後、高電圧の線に触れて「バシッ」という音を立てるのを聞いたことがあると思う。このタイプの欠点は虫の亡骸を片付けねばならないことだ。

ところでレストランやお店などにもこのようなタイプのものがある場合があるが、さすがに客席にはないはず。そこで三菱さんは考えたのでしょう。紫外線灯でおびき寄せ、近づいたら負圧で吸い込んで外へ排気してしまおう。うむ、よいアイデアだ。それに無駄な殺生をしないところがエコって感じがする（笑）。

でも、いまでは取り扱っていないようなんだよねぇ。ちょっとお高かったか？
いいアイデアだと思ったのだが…。匝はこれにひと工夫をしようと思ったのだがね。

虫が好む紫外線の波長は、340〜370nmくらいの紫外線でUV-Aといわれる帯域。
これが同じ紫外線灯でも殺菌灯だと250nmくらいで非常に危険。この帯域はUV-Cと呼ばれる。お肌を殺菌しようとして、逆に殺肌されてしまう。直視は言うに及ばず。

ただし通常のガラスは紫外線に対してやや不透明なので、ガラスのコップ越しに殺菌灯で紫外線照射しても殺菌されにくい。そのため殺菌灯のガラスには紫外線を通しやすい石英ガラスが使われる。蛍光灯も紫外線を出すが、こちらは普通のガラスを使っている。

水槽のコケを減らしたり、水の浄化・殺菌のために紫外線照射タイプの殺菌灯がありますね。

自動販売機の明りに虫が集まるのも蛍光灯の紫外線によるもの。最近は紫外線カットのフィルムなどが貼られている場合もあるようだ。

ヒューズ 

電気がまったくもって苦手な匝は、このブログでもほとんど電気にからむものは書いていない。
そんな匝にヒューズの問題が。

ヒューズは決められた電流以上の電流が流れると切れてしまう安全保護部品だ。これは一定以上の電流が流れると発熱（ジュール熱）し、ガラス管（だけじゃないが）の中の線（ヒューズエレメント）が融けて切れることで電流が流れないようになる。

匝は単純に原理がジュール熱だし電力によるものだと思っていた。

ヒューズの基本はあくまでも電流値が問題であり、電圧が100Vであろうと24Vであろうと250Vであろうと、果ては1.5Vであろうと1A流れれば切れるものらしい。

しかしヒューズの抵抗をRとし、流れる電流を I としたとき、ヒューズの消費電力が計算できる。

RI2　でもこれってRI=Vなわけだから、VIで電力Wになるんだよね？むむむむ。
印加されている電圧から計算する電力とは違うということ、だよなぁ。う〜む。
わかったような、わからないような。

ところで話を進めると、印加される電圧に関係がないわけでもなく、ヒューズにも定格電圧というのがある。125V用とか250Ｖ用とか。これは一般にヒューズの線が切れても電圧が高いと切れた線の間で放電が起きて電流が流れたり、異常な発熱でヒューズ管が破裂することもあるので、200Vの機器に125V用を使ってはいけないという意味があるようだ。

では逆はいいのかというと、250Ｖ用を100V機器に使用すると一応1A用なら1Aで切れるらしいが、切れるまでに時間がかかるらしい。少なくとも何らかの電圧依存性はあるらしい。うーむ。

瞬断を旨とするヒューズがタラタラと通電させていいわけはない。
極端な話、低電圧で1A流して発熱しても線が融ける前にどんどん冷えて融点に達することなければいつまでも切れないということもあり得る。

が、しかし、電源投入時に一瞬だけ流れる大電流（突入電流）で一々切れていても使えないので、そこはちゃんと計算されていたり、用途別にヒューズが用意されているみたいだ。

発熱で切れるので、寒冷地ではやや切れにくく、使用している場所が高温なら切れやすいということにもなる。なかなか奥が深いぞ、ヒューズ。

そんなことも知らなかったのかと会社で言われそうであるが、電気は詳しくありません。フンッ！
明日は誰かにご教授いただこう。

水の光ファイバーと加工機械ふたたび 

前回のウォータジェットをレーザ光の導波管にしたレーザ加工機の話を書いた。その続き。

セミコンダクターに記事がありました。

FPD technology　2007-3
ウォータージェット誘導レーザーで新分野を開拓

これを読むと

位置決め精度±5μm、加工精度±3μm
レーザ出力200W（ランプ励起のNd：YAGパルスレーザーを使用）
加工径は、25μm径から最大で150μm径（ウォータージェット径は30μm以下）
加工速度は、厚さ50μmのSiウェーハで200〜300mm/s
水（純水）の使用量は20ml/min程度でジェットの力は0.1N以下

シノヴァ・ジャパンの取締役談では「誘導する水がレーザー光を吸収すると水の温度が上昇してしまう。水の温度が上がると屈折率が変わってしまい、フォーカスを合わせても全反射する条件が狂ってしまう。ジェットを高速にして水温が変化しないウォータージェットを実現したことが最大のブレイクポイントだ」とのこと。

そうかぁ、水温の上昇は屈折率の変化をもたらし、ピントが狂ってしまうという技術的難題があったわけだ。水の流速をアップすればよいがそれでは水圧が上昇するし、水圧が上昇しないように水量を増やせばレーザ径が大きくなるはず。この辺のノウハウが成功の鍵なわけですな。

記事中で2007年中に加工径を10μmを実現し、300や400Wの出力を目指したいとされているが、どうなったのかな。

ＧＰＳの校正 

先日、GPSの話があってその後いろいろと考えた。
GPSでの測位精度が１０ｍとか１ｍとかいわれるが、あれをどれだけずれているか実際に簡便に測る方法があるのかと疑問に思った。

答えとしては、はっきりと位置がわかっている三角点標上に置けば、GPSの測位データと照らし合わせて経緯度のずれを知ることができるんじゃなかろうか。なかなか良いアイデアと思った。
しかし…

経緯度のずれはメートルでいうといかほどなのだろう？

緯度は北極から南極までの約20,000kmを結ぶ線を180等分したものであろう。
しかし経度はその180等分したものを横（東西）方向へ伸ばしたもの線を360等分したものであり、緯度によって経度の長さが違ってしまう。赤道では経度の長さは約20,000kmだが、極点では0kmだ。

するとGPSは経緯度で自分の場所を表すので、三角点の経緯度の差も経緯度で表される。これを距離に変えるにはどうすればいい？そんなソフトがあるのかな。（地図上の２点間距離を経緯度から計算するソフトはあるはず）

さらに素朴な疑問がでてきてしまった。
地球は丸くなく西洋梨型をしている。経緯度は球として西洋梨型の地球に投影しているのだろうか？まるで網に梨を入れるがごとく。
すると各地でいびつなずれが発生してしまうと思うのだ。標高も表すことを考え合わせればジオイド面を地球表面として考えている？

むむむむむ、測地学の世界だな。

水の光ファイバーと加工機械（追記版） 

光ファイバーというのをご存知であろう。
インターネット回線とかでもADSLよりも速い、光回線とか言っているものに使われる通信線だ。
ファイバーにはいくつかの形式があるが、基本的にはガラスのチューブの中を光（レーザー光など）が伝わっていくものだ。ファイバーが曲がってもチューブの内壁で反射（全反射）を繰り返し、光の速さで情報を相手に送ることができる。

これに似た実験として、コップの下部に穴を明け水が流れ出すようにし、ちょうど空けた口にレーザーポインタの光を当てると、流れ出る水の中を光ファイバーよろしくレーザー光が伝わるのを観察できる。
これは水と空気中との壁面で光が全反射することで水からレーザー光が飛び出せない（見えているのは散乱光）のだ。

81109b.jpg
実験に興味ある人は下記を参照のこと。

愛知エースネット：水の光ファイバー
http://www.aichi-c.ed.jp/contents/rika/koutou/buturi/bu2/mizuhi/mizuhi.htm

全反射って何？というと、ガラスでも水でも光が透けると同時に反射している。夜の電車で窓に自分の姿が映りながら、外の景色もみることができる。でも斜めからみると外の景色は見えなくなり鏡のように反射して車内の景色だけになる角度が必ずある。この時、全反射しているわけだ。プリズムを使ったカメラや双眼鏡は全反射を利用しているんですな。

流れ出る水と並行して光が通るので、かなり斜めから光が水と空気の境界にあたるため全反射すると思えばよろしいでしょう。

ま、科学の実験としては有名どころなのですが、これを産業用途に使っているものを営業のNさんに教えてもらって「やられた！」って感じたものがあった。
ウォータージェットの中にレーザを照射するタイプのレーザー加工機。

シノヴァ社：レーザー・マイクロジェットの原理図
http://www.synova.ch/japanese/products/images/LMJ_principle2.jpg
81110_LMJ_principle2.jpgより転載

シノヴァ社：パンフレット（英文）
http://www.synova.ch/japanese/products/documents/Laser_microJet_technology_brochure_EN.pdf

レーザーの焦点を鉄板などの材料上ではなく水の吐出口付近に合わせ、強いレーザー光は水の中を全反射しながら材料にあたり切断する機械だ。まさに水の光ファイバーである。
むむむむむ、であります。スイスの会社か。

これは小田原の会社で頭を悩ましていた薄もの金属板の切断加工にとって朗報だ。

薄い金属板をレーザーで切断すると…
レーザーの熱で切断端面がヨレヨレになってしまう。
また焼け跡がとても気になる。ワイヤーカットも同じ。
薄いためシャーリングでは上手く切断できないし、複雑な形状では無理。
抜く方法もあるが、裏面に返しがついてしまって都合が悪い。
フライスなどの機械加工では薄いために工夫が必要だし、工数がかかる。

この機械であればレーザー切断時の熱を水で冷却できヨレがないものができそうだ。
また焼け跡ができないという話だし。あとは加工機を持っている会社を探すだけ？
もっとも最近、この手の引き合いが減っているけれどね。

反射の話は他にもおもしろいのがあるので、紹介できる機会あれば。
ついでに最速降下線問題にも絡んでくる最小作用の原理と屈折の話などもあるねぇ。宿題増やしたか。

2008-11-10　6:45　画像転載（すみません無断です）　下記追記　
書いていたとき忘れていましたが、レーザー加工で焼け跡を少なくするには窒素ガスを使ってカット面を焼かない（酸化させない）方法はあります。加工中に酸素を遮断する方法。窒素は空気中にいくらでもあり、また撒き散らしままでも特に問題にならないので経済的にも有利なのでしょう。

ウォータージェットを使ったレーザの場合、切断部の温度はかなり高い（融点からみれば1000℃くらい？）ので、水が熱分解してしまう気もしますが、どうなのかな。
2008-11-24　追記変更
ウォータジェットの場合
　　↓
ウォータージェットを使ったレーザの場合

お手軽な酸素の作り方 

過酸化水素水（商品名：オキシドール）または酸素系漂白剤（主成分：過炭酸ナトリウム）を、ジャガイモまたは大根をすりおろしたものにかける。

すると分解酵素、カタラーゼの働きで過酸化水素を水と酸素に分解する。
酸素系漂白剤の場合は、炭酸ナトリウムと過酸化水素に分かれた後、カタラーゼの働きで過酸化水素を水と酸素に分解する。

動物の場合、肝臓に多くカタラーゼが含まれるため同様の効果がある。自由研究で行うにはよかろうが、酸素をたくさん集めるにはコストがかかる気がする。

自由研究といえば、野菜と過酸化水素を使ってカタラーゼを含む食品の研究というのがあった。
過酸化水素水H2O2は、水H2Oに酸素Oが余計についている状態。この余分な酸素は不安定であって、すぐ別の物質に取りつこう（酸化させる）とする。このため活性酸素と表現されることがある。

体内の活動でも過酸化水素を必要に応じて生成している。でも基本的には細胞を傷つける（酸化する）ので、無害な水に変えるためにカタラーゼという分解酵素を持っているわけだ。肝臓に多いのは、肝臓が無毒処理をする場所だからだろう。野菜？野菜は何でだろうね。

酸素を作るには、二酸化マンガンを触媒に過酸化水素水をかけるというのが定番だが、二酸化マンガンを入手するのがめんどくさい。マンガン電池の分解は危険だし。

音力発電 

先日、県の中小企業向け冊子を読んでいたら“株式会社音力発電”という会社が載っていた。どうもビジネスアイデアか何かで選ばれたそうだ。

この“音力”とは、8/19にアップした“熱音響現象”のことで、この現象を利用した発電装置を開発を目的とした会社のようだ。協力者などをみると慶応義塾大学がバックにいるので、学生さんが起業したのかもしれない。

ちなみに1/19にアップしたJR東日本で実験した“発電床”も、この企業の開発製品だったとは思いませんでした。

事業内容をみると首都高でも採用されていて、首都高の五色桜大橋のイルミネーション用電力の一部を、この会社の技術を使ってクルマの振動を利用した発電電力で賄っているのだそうだ。

でも本命は社名からいっても熱音響発電なのだろう。今やいろいろな企業で研究中で実用化までいってないしね。

そういえば湿式太陽電池はどうなったかな？