[前編] 青森県産業技術センター 八戸地域研究所では、さまざまな電子機器の熱問題の解決に熱設計PAC^®を活用している。食品中の毛髪などの異物混入検知装置に加えて、農作物の糖度・水分計、石炭やバイオマス中の水分・熱量検知装置など適用範囲は幅広い。

　地方独立行政法人 青森県産業技術センターは、青森県の産業振興と経済発展を目的とし、平成21年に県から分離独立した組織である。「青森県産業技術センターの特色は、工業、農林、水産そして食品加工の技術分野が集積したところです」と独立行政法人 青森県産業技術センター 八戸地域研究所 機械システム部 総括研究管理員の岡山透氏（写真1）は言う。同センターは幅広い農工連携と地域に根差した機関であることを目指しており、新製品や新品種・新技術の開発研究、資源環境調査、栽培・病害虫防除技術の開発といった研究に取り組むとともに、技術相談や依頼試験、研修・指導を行っている。

　同センターには各地域に根差した13の研究所があり、林業や畜産のほかに野菜研究所やりん ご研究所といった青森ならではの研究所もある。そのうち工業分野を取り扱うのは、青森市に位置する工業総合研究所、弘前地域研究所、そして岡山氏の所属する八戸地域研究所だ。青森では環境や新エネルギー関連、弘前ではバイオテクノロジーや工芸、工業デザインなど、八戸では材料や機械加工、製造工程といったように、それぞれ特色を持った活動を行っている。

　岡山氏は地元企業の相談を元にした共同研究や開発、依頼試験などに携わる。テーマは材料から装置の開発まで様々だ。八戸地域研究所では、熱に関する問題にソフトウェアクレイドルの電子機器向け熱流体解析ソフトウェア熱設計PACを使用している。

食品混入毛髪検査装置で熱が問題に

　熱設計PACを活用している研究開発の1つが、食品に混入した毛髪の非破壊探知装置だ。装置は、温度によって性能が大きく左右されるため、熱設計がとくに重要なのだという。装置の原理は、髪に含まれる成分の一つであるシスチンに特有の近赤外線の吸収スペクトルを調べる。近赤外線を対象物に照射し、拡散した微弱な光を集光して分光器で検出する。そして独自の人工知能型アルゴリズムにより毛髪がある場合とない場合のデータから、毛髪の存在を検知する仕組みだ。

　毛髪検査装置は青森県内企業の株式会社カロリアジャパン（代表取締役社長　花松学）と共同で開発している。開発過程で日によって、また午前と午後でデータが安定しない現象が続いた（図1）。原因を調べたところ、分光器の性能に熱が影響を与えていると分かったという。そこで検討のためにシミュレーションを利用する必要が生じたということだ。

　通常、近赤外線の吸収スペクトルでの検査は、研究室レベルや安定環境下で行われている。一方、岡山氏らが開発する装置は、生産ライン中に組み込んで全数検査を行うものだ。使われる環境は温度や湿度、さらに粉じんなど性能を不安定にさせる様々な要因がある。「どのような状況で使われるか分からない場合がある。管理された環境であればいいが、そうでないことも多い」（岡山氏）。

　そこでCAEなどによる検討を行った結果、防塵防滴を確保するため、密閉型の筐体を採用することにし、冷却にはペルチェ素子を採用した（図2）。ペルチェ素子の出力数や周りの想定環境、ファンの風量や位置などの検討を行った結果、最終的に図2のように、ペルチェ素子を挟むように内側と外側にファンを取り付ける形態とした。

　おりしも昆虫などの異物混入が話題になっており、食品関連企業から注目されているという。一般に異物混入検査で導入されているのは金属探知機やX線装置があるが、虫など生体の検知は不可能だそうだ。将来は岡山氏らの手法で、虫やプラスチック、石などもすべて検出できるようになればということだ。