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制御

ハイブリッド発電システム

離島のような小規模独立電力系統における電力供給は、現在もディーゼルエンジンが主流であり、燃料費の削減と環境負荷の低減を両立するシステムの導入が求められています。これに対し当社では、太陽光発電などの自然エネルギーとディーゼルエンジンを組み合わせたハイブリッド発電システム(図1)を提案しています。本ディーゼルエンジンは、10%の低負荷でも連続運転できること、パーム油などのバイオ燃料も利用できることが特長です。
一方で、自然エネルギーは日照や風況など気象条件によって発電出力が大きく変動するため、特に小規模系統においては電力品質(電圧や周波数)への影響が大きく、最悪の場合停電に至る恐れがあります。そこで、必要最低限の蓄電システムとディーゼルエンジンを適切に制御し、自然エネルギーの出力変動を平準化して、ハイブリッド発電システム全体の電力品質を保つような制御システムを開発しています。

<技術研究所 精密研究室>


図1 ハイブリッド発電システム

食品用画像検査選別装置

画像検査選別装置は、ベルトコンベア上を100m/分の高速で搬送される食品材料の画像を撮影し、画像処理によって良品と不良品(異物)を識別し、エアガンなどによりピンポイントで除去する装置です。
本装置の検査対象は、主に海産物や野菜などの自然食品です。これらの食品は形や色が一定ではなくばらつきがあり、混入している異物も多種多様になります。このため、検査選別には一般工業製品とは異なった難しさがあります。たとえば、乾燥小魚の形状は単純な円形や四角形という訳ではありません。また、乾燥小魚の色も単一色ではなく、目、腹、背、えら、ひれなどで異なる色をしています。図のように、乾燥小魚でも「かえり」では異物の一つである木片と似た色成分を持っています。
そこで、乾燥小魚、および不良品(異物)の持つ形状・色彩など特徴を総合的に分析し、瞬時に識別するアルゴリズムを開発しました。これにより、精度良く乾燥小魚の中から異物を除去することが可能になりました。

<技術研究所 精密技術グループ>

食品用画像検査選別装置

検査対象

GPS海洋ブイによるリアルタイム津波観測

海上に浮かべたブイの最上部にGPSアンテナを搭載し、リアルタイムキネマティックGPSと呼ばれる精密測位技術によって海面の変化をリアルタイムに観測すれば、津波が海岸へ襲来する前に検知できるはず。このようなアイデアをもとに開発されたのがGPS海洋ブイです(図1)。このGPS海洋ブイは、平成22年度全国発明表彰発明賞(特許第3803177号「津波検知システム」)を受賞しました。
GPS海洋ブイで得られる海面変動データには、周期数秒から周期24時間を超える幅広い周期帯の波が重ね合わさっており、周期数10分 ~数時間の津波もその中に混在しています。従って、実測データの中に潜んだ津波波形を、可能な限り早期に波形歪み無く抽出す ることが重要になります。そこで、短周期波浪の除去にはデジタルフィルタ(有限インパルス応答)を用い、潮汐などの長周期成 分の除去には、海洋観測で用いられる調和解析技術を応用することによって、雑多混在した波形から津波だけを準リアルタイム(1分遅れ)で抽出する技術を開発しました(図2)。

<技術研究所 精密技術グループ>


図1 GPS海洋ブイの概念

図2 実測データと津波抽出波形
(2004年東海道沖地震津波の観測例)

真空チャンバ用APCコントローラの開発

半導体製造装置では、真空チャンバ内で所定の真空度下で反応ガスが供給されウェハの表面にエッチングなどの処理が行われます。この装置では、真空チャンバへのガス供給系とともに、ガス排気系には、ターボポンプとその 上流に可変コンダクタンスバルブが設けられ、バルブ開度を操作し、真空チャンバ内の圧力が目標圧力になるように制御します(図 1)。半導体等の製造過程には、圧力制御コントローラ(Adaptive Pressure Control:APCコントローラ)は必要不可欠な製品です。
ブイテックスでは、自社の排気コンダクタンス調整バルブ(ペンドロールバルブ)と海外メーカ製APCコントローラの組合せで約8年前より販売してきましたが、迅速な技術対応と高機能・高性能化への要請に応えるために、研とブイテックスが共同でAPCコントローラの自社開発に取り組み、このたび商品化を実現しました。

<技術研究所 精密技術グループ>


図1 APCコントローラ

GPS精密測位による連続観測システム

地殻変動や災害復旧現場等での変位監視(図1)、大型構造物の施工管理や変位計測といった分野において、GPS精密測位技術が広く利用されるようになって来ました。複数の観測局に設置されたGPS受信機での観測データは、中継局を経由して、解析センターへと送られます。解析センターでは、GPS Solutions社と共同開発した精密解析ソフトウェアRTNetにより、リアルタイムで観測局の精密座標が算出されます。その結果は、汎用webブラウザにより現場事務所等で適宜閲覧できるシステムとなっています(図2)。

従来は、高価な2周波受信機を使わなければ安定した精度が得られませんでしたが、当社では安価な1周波受信機でも同等の精度が得られるように、国土地理院の電子基準点データを用いた電離層影響の補正技術を確立しました。また、測位結果からノイズを除去して真のトレンド成分を抽出するフィルタ手法や変位検知手法の開発にも取り組んでいます。

<技術研究所 精密技術グループ>


図1 災害復旧現場の変位監視システム

図2 web表示画面

都市ごみ処理における安全・安心のための飛灰中重金属自動連続分析計

都市ごみ処理施設から発生するばいじん(飛灰)は有害な重金属類を高濃度に含有しており、処分場に埋立てる前に加湿による飛散防止と、重金属の溶出抑制処理が義務付けられています。この飛灰の性状は、投入ごみの質、炉本体や排ガス処理設備の運転条件など様々な因子に影響され、飛灰中の重金属濃度は時々刻々と変化しています。この変動を常にモニタリングすることは、処理後飛灰の埋立て処分時の溶出基準に適した処理が必要であるという下流側からだけでなく、上流のプロセス側からみた運転状況の監視の観点からも重要です。

以上の背景から、当社では飛灰中重金属の自動連続分析計を開発しました。分析部には蛍光X線分析法を採用し、またサンプラー部にはシンプルな機構で飛灰を採取・排出できるものを開発しました。当製品の外観と導入イメージを図1に、測定精度を図2にそれぞれ示します。本技術はセンシング技術の一つとして、例えば都市ごみ処理施設内においては焼却灰やスラグなどへの適用も視野に、他の様々なものに含まれる元素分析技術として展開を図っていきます。

いつの時代においても最優先される安全・安心の確保に確実に応える技術として、本技術を順次案件に適用していきます。

<技術研究所 環境・ソリューション技術グループ>


図1 都市ごみ処理施設への本製品の導入イメージ

図2 飛灰中重金属の測定精度

研究開発・技術