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2012年4月26日木曜日

球を用いた緊急時の管路遮断

球を用いた緊急時の管路遮断（図7）

管を緊急遮断する仕組みを用意するために、円形ネック手前に設けた、流れと垂直向きの空洞内に球を中空のピストン上に乗せて設置します。緊急時にはピストンが持ち上がって球が管内に押し出され、液流に押されてネックを密圧します。

球の断面はどこでも円板形であるので、球が（どちらを向いていようと、）いつでも管の円形ネックにピッタリとはまり、液体が漏れ出てしまうことはありません。

図7　緊急時に球が管路を遮断

原文出典： http://www.trizsolution.com/
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2012年4月24日火曜日

楕円形ゴングを用いた音の生成



楕円形ゴングを用いた音の生成（図6）
　このゴングは薄い青銅または銅の板を用いて楕円形に作られていて、楕円の焦点に印の溝が付けられています。片方の焦点をドラムスティックでたたくと、この焦点を音源として波がゴングの縁へ向かって伝播し、そこで反射してもう一方の焦点に向かい、そこに集まります。集まった波はその後、同様に伝播して元の焦点に戻ってきます。振動が次第に弱まって消えてしまうまでこのサイクルが繰り返されます。ゴング周囲上のどの点からも二つの楕円焦点までの距離の和が一定であるため、すべての波が同距離を移動することになります。これによって音の振動数も一定に保たれるので、あらかじめ定めた所望のピッチに対応する音を生成することができます。

図6　楕円形のゴングを用い、あらかじめ定めた振動数の音を生成
原文出典： http://www.trizsolution.com/
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2012年4月23日月曜日

習字用の筆


習字用の筆（図5）

　上海のある見識ある女性は、筆、水、毛細管効果を利用して公園でお習字をしています。
　毎日２時間かけてこの効果的な心と体の修練を積んでいるそうです。


図5　中国人女性が筆、水、毛細管効果を利用して公園でお習字

原文出典： http://www.trizsolution.com/
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2012年4月22日日曜日

形状記憶合金素子が組み込まれたポンプ

形状記憶合金素子が組み込まれたポンプ（図4）

このポンプは、シリンダ、ピストン、形状記憶合金素子、電気端子のついた端部キャップで構成されています。端部キャップでシリンダの終端がしっかりと閉じられています。形状記憶合金素子の片端はピストンにつながっていて、もう一端は端部キャップの端子に接続しています。電子端子に電気を流すと形状記憶合金素子が加熱され、キュリー点に達すると状記憶効果により長さが変化し、これによってピストンが端から端まで移動します。電流を切ると素子が冷却されて長さを回復し、ピストンを元の位置に戻します。

図4　形状記憶合金素子が組み込まれたポンプ

原文出典： http://www.trizsolution.com/
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2012年4月21日土曜日

形状記憶を用いた電気スイッチ

 形状記憶を用いた電気スイッチ（図3）

電気接点を開くために形状記憶スイッチを使用します。スイッチは、基板、2つの接点、弾性層、形状記憶導体で構成されています。接点は基板と弾性層の間にやや離して配置されていて、形状記憶物質でできた導体が弾性層によって両接点に押し付けられています。導体に電流が流れると熱せされて温度が上がり、形状記憶効果によって変形していない元の（湾曲した）形状に戻ります。この動きによって電気接点が開き、電流が止まります。

図3　形状記憶を用いた電気スイッチ
原文出典： http://www.trizsolution.com/
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2012年4月20日金曜日

圧電素子による紙へのインク撃ち出し

圧電素子による紙へのインク撃ち出し（図2）

印字ヘッドの圧力室の側壁が圧電素子でできています。印字ヘッドを通過する電場により圧電素子が内側に曲げられると圧力室の容積が減少して内圧が高まります。圧力増加によりインクが液滴となって印字ヘッドから紙に向けて撃ち出されます。電場を解除すると圧電素子は初期形状に戻るのでインクの流れが止まり、タンクから圧力室へインクが補充されます。

図2　圧電素子による紙へのインク打ち出し

原文出典： http://www.trizsolution.com/
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2012年4月19日木曜日

圧電板によるガス流制御

科学の力　―　科学効果

科学者や技術者は誰でも、技術システムの進化や発展を理解するに当たって最高の価値が多数の科学分野を活用してそれらの強みを組み合わせることにあることをはっきりと認識しているでしょう。TRIZチームは、ある特定の問題解決状況に対して最適な科学効果をどのように選び出すかという難しい問題を解決しました。TRIZの科学効果ライブラリーには優れたナビゲーション・システムが備わっていて、これを用いれば、ほぼあらゆる問題に対して適切な科学効果を容易に選び出すことができます。現在利用可能な最大の科学効果ライブラリーであるTRIZの科学効果ライブラリーには約2500件の優れた科学的な効果と現象に関する説明が収録されています。

　科学効果の適用例：

圧電板によるガス流制御（図1）

この装置は、シリコーンなどでできた弾性スペーサとそれを挟む二枚の圧電板（ピエゾ・プレート）で構成されています。電場が加えられると圧電板の寸法が変わり、その体積変化は外部電場の強さに比例します。圧電板の体積増加によりスペーサがパイプと平行に圧縮されて垂直方向に膨らみ、ガス流路を遮断します。電場の強さを変えることにより、ガス流量を増減できます。

図1　圧電板によるガス流制御

原文出典： http://www.trizsolution.com/
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2011年1月28日金曜日

異方性(Anisotropy)

● 説明
　ある対象の性質や分布が方向に依存しないときそれは等方的(Isotropic)であるという。また、方向に依存するとき異方的(Anisotropic)であるという。別な表現では、ある対象の性質や分布が回転により変化しないとき等方的であり、回転により変化するとき異方的である。対象が等方的か異方的かは、対象の等方性(Isotropy)もしくは異方性(Anisotropy)の有無として表現する場合もある。 　空間(真空)は、本質的には、回転に関して物理法則が不変であるので等方的である。また、そこに何らかの物体があるとその場は異方的になる場合がある。

● 現象例（岩による太陽光線の異方的伝熱）

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2011年1月27日木曜日

レーザー溶接（Laser welding）

● 説明
　レーザー溶接（レーザーようせつ）とは、レーザー光線のエネルギーを利用して行う溶接のこと。レーザービーム溶接（Laser beam welding）とも言う。
光ビームによって、大気中で透明材料を透過したり、鏡面で反射や絞りができる。このため、エネルギー密度が高いほか、制御もしやすく、微少な溶接や精密な溶接に適している。
また、入熱量が少ないため、熱に対する歪が大きいステンレス鋼などにも使用可能で、非常に深い溶け込みが得られる。
高融点の材料の溶接にも適しているが、材料の表面で反射される場合においては溶接できない。

● 活用例（レンズで絞ったレーザー光線による異種金属板の溶接）
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2011年1月26日水曜日

濡れ（Wetting）

● 説明
　濡れ（ぬれ、英: Wetting）は、固体の表面に液体が接触している状態を指す。
ガラス表面に水滴が付いた場合のように、大きな固体に少量の液体が接した状態を付着濡れ（または接着濡れ）、固体全体が液体に沈んだ状態を浸漬濡れ、布を水に浸した場合のように固体内部に液体が浸透した状態を浸透濡れと呼ぶ。
● 活用例（界面活性剤を含ませることにより表面張力を下げて表皮細胞への浸透性を高めた除草剤）

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2011年1月25日火曜日

音波（Acoustic Waves）

● 説明
　音波（おんぱ）とは、狭義には人間や動物の可聴周波数である空中を伝播する弾性波をさす。広義では、気体、液体、固体を問わず、弾性体を伝播するあらゆる弾性波の総称を指す。狭義の音波をヒトなどの生物が聴覚器官によって捉えると音として認識する。
人間の可聴周波数より高い周波数の弾性波を超音波、低い周波数の弾性波を超低周波音と呼ぶ。

● 活用例（音波での共鳴による粒子の除去）

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2011年1月23日日曜日

メビウスの帯（Möbius strip, Möbius band）

● 説明
　メビウスの帯（メビウスのおび、Möbius strip, Möbius band）、またはメビウスの輪（メビウスのわ、Möbius loop）は、帯状の長方形の片方の端を180°ひねり、他方の端に貼り合わせた形状の図形（曲面）である。メービウスの帯ともいう。
数学的には向き付け不可能性という特徴を持ち、その形状が化学や工学などに応用されているほか、芸術や文学において題材として取り上げられることもある。

● 活用例（ベルトをメビウスの帯状にすることによる両面利用）
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2011年1月22日土曜日

誘導加熱（Induction heating）

● 説明
　誘導加熱（ゆうどうかねつ）は電磁誘導の原理を利用して加熱すること。英語表記の Induction Heating を略してIHともいう。
電子レンジの原理であるマイクロ波加熱などの誘電加熱は、誘電体である不導体を加熱するもので、これとは原理が異なる。誘電加熱、誘導加熱のどちらも電磁(波)加熱である。電波を使う電磁波加熱を電波加熱、高周波を使うものを高周波加熱という。
誘導加熱は新しい調理器具の加熱方式として家庭の中でも普及しつつあり、これを利用した調理器具をIH調理器（電磁調理器）という。

● 現象例（コイルの電磁場で発生させた金属内循環電流による加熱）
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2011年1月21日金曜日

熱交換器（Heat Exchanger）

● 説明
　熱交換器（ねつこうかんき）は、温度の高い物体から低い物体へ効率的に熱を移動させる機器である。液体・気体などの流体を扱うものが多い。
熱の段階的利用や回収による省エネルギーのため、積極的な導入が求められている。

● 活用例（凝縮器による高温気体からの熱除去と液化）
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2011年1月20日木曜日

爆発（Explosion）

● 説明
　爆発（ばくはつ）とは、急速な膨張を言い、一般的には気体の急速な熱膨張を指す。

● 活用例（原子力発電における飽和蒸気の加熱）
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2011年1月19日水曜日

静電誘導（Electrostatic induction）

● 説明
　静電誘導（せいでんゆうどう;Electrostatic induction）とは帯電した物体を導体に接近させることで、帯電した物体に近い側に、帯電した物体とは逆の極性の電荷が引き寄せられる現象。導体中を実際に電荷が移動することで引き起こされる。このとき、電荷は導体内の電位差を打ち消すように移動するため、導体内部は等電位となる。良く似た現象に誘電分極があり、こちらは誘電体の場合に起きる現象である。

● 活用例（非接触インクによる静電潜像の現像）
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