日本エレクトロヒートセンター

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技術文献

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【機関誌「エレクトロヒート」記事】

機関誌のご案内

EH_No.263 特集(第15回エレクトロヒートシンポジウム)

①産業界で実用化が進む半導体レーザによる熱処理技術

江 嶋   亮 

丸文株式会社 システム営業第 2 本部 営業第 2 部 レーザー加工課

要約 レーザは、1960 年に最初のレーザ発振器が発明されて以降、様々な産業界・分野で数多く利用 されている。加工用のレーザとしては、主に金属切断や金属溶接の分野では広く活用されているが、近 年では熱処理分野でのレーザの活用が注目され、既に生産でも使われ始めてきている。レーザによる熱 処理は、従来の熱処理工法と比べて低電力での加工を実現し、またレーザ特有の局所加熱により低歪み の熱処理も可能にする。レーザと言ってもいくつか種類があるが、熱処理にはレーザポインターでも使 われる半導体レーザが用いられ、レーザの中では最大クラスとなる 50% を超える高効率を実現している。 ここでは、産業界でも活用が進んでいる半導体レーザを使った熱処理技術について紹介する。
 
EH_No.233 高エネルギー加熱・加工技術~アークプラズマからレーザーまで最新動向を解説~

①「高エネルギー加熱・加工技術」 特集号に寄せて

天川 正士 

一般社団法人 日本エレクトロヒートセンター 特別会員 

 私が(一社)日本エレクトロヒートセンター(以下、センター)の前身である日 本電熱協会(以下、協会)の技術調査委員会に初めて参加したのは、1990 年代半 ばと記憶しています。この 20 数年間を振り返ると、法人格を取得したことで、社 会的な信用も増し、今のセンターの活発な活動を支える礎になったと思います。こ の間、私が主に関わったアーク・プラズマ加熱技術部会では、次のことが印象に残っ ています。

 
田中 和士
中部電力株式会社 先端技術応用研究所 副所長
要約 プラズマ、レーザ、電子ビーム、イオンビームなど高エネルギーを用いた加熱や加工は電気加熱 しかできない技術であり歴史的にも様々技術開発が進められてきた。これまでは高エネルギーを用いた 加熱が必要とされる分野は溶接・切断、金属溶解等の一部に限られ、適用の可能性は触れられていたも のの広く一般には普及していなかった。しかしファイバレーザのように取り扱いのし易い高速加熱技術 や、3D プリンター(積層造形)のように様々な用途への応用が実用化されるに至り、生産時間の短縮 に向けた高速加熱・加工ニーズや製品の高機能化・高付加価値ニーズの高まりと相まって再び注目を浴 び始めている。また、イオンビーム等は材料の表面だけを改質するためにも活用が進められている。本 稿では高エネルギー加熱・加工技術として開発が進んでいる加熱システムやその他興味深い取り組みな どの概要を記述する。
 
小川 正人
大同特殊鋼株式会社 機械事業部 設計部 溶融設備設計室 主任部員
要約 アーク炉を用いた製鋼業が誕生し 100 年以上の時が経過した。これほど長く使われている技術で あるにもかかわらず、基本原理、構造は黎明期から大きく変わらない。しかし、性能は操業方法や様々 な設備技術革新によって日々向上している。アーク炉は現在、世界の粗鋼生産量の約 3 割を占める設 備である。また、鉄スクラップを資源としてリサイクルする製造方法から循環型環境社会形成に向けた SDGs の切り札としてその存在感は増していくと思われる。このアーク炉の進化の歩みを振り返りなが ら、現在の最新技術として大同特殊鋼(以下、当社という)が開発し 2013 年当初知多工場で生産を開 始した世界初の技術である炉体旋回式のアーク炉(製品名:STARQ®)を紹介する。
 
黒川 博光
スチールプランテック株式会社 制御技術本部制御技術一部 部長
要約 地球温暖化防止や温室効果ガスの削減など環境規制のさらなる強化が予測される中、当社におい ても製鋼設備に関する省エネルギー化や環境保全のための技術開発を推進している。特に多くの電力を 消費する電気炉設備においては省エネルギーが非常に大きな課題となっている。当社ではこれらの問題 に対応すべく環境対応型高効率アーク炉 ECOARC(ECOlogically Friendly and ECOnomical ARC Furnace)を開発し、国内外の顧客に納入しており、省エネルギー効果、環境改善などに関して顧客か ら大きな評価を得ている。
 
浅野 雅彦
日新電機株式会社
静止機器事業部 産業・海外技術部 主幹
要約 イオン注入装置およびイオンドーピング装置は、現在、日新イオン機器株式会社にて製造販売を 行っており、半導体デバイス製造用の中電流イオン注入装置(EXCEED(注)シリーズ)、LTPS-TFT(低 温ポリシリコン薄膜トランジスタ)用のイオンドーピング装置を主に提供してきた。しかしながら、日々 急速に進化する顧客ニーズに対応するため、システム性能の向上およびそれを支える要素技術の開発を 行い、新機種を提供しつづけている。本稿では、イオン注入装置の概要について紹介する。
 
坪井 昭彦
学校法人 光産業創成大学院大学 副学長
要約 1960 年に初めてレーザーの発振に成功して、今年 2020 年は 60 年の節目の年、人間に例えるな らば還暦である。この 60 年間、レーザーそのものも小型化、高出力化、高輝度化、高発振効率化など 進化を遂げると共に、レーザーの応用研究やその周辺技術開発も同時平行して進められた。今や人類の 生活の至る所にレーザー応用製品が溢れている。製造現場においても、レーザーは重要な加工ツールと しての地位を確立している。本報では、高出力レーザーによる金属加工の原点とも言うべき加熱・溶融 プロセスについて概説する。
 
後藤 光宏
富士高周波工業株式会社 代表取締役社長
要約 富士高周波工業株式会社は部品の表面改質技術に特化した会社である。長年の経験に裏打ちされ た高周波焼入れ技術のエッセンスを取り入れて、レーザ焼入れ事業を 2008 年にスタートさせた。本技 術は、高周波焼入れよりもより精密な部分焼入れが可能で、熱処理における最大の課題である熱処理歪 に対しても効果の大きい技術である。しかし、熱処理業界において、本技術は熱処理工法の一つの選択 肢として広く知れ渡っていないのも現状である。本稿では、レーザ焼入れについて、事例を交えながら その背景やレーザ焼入れの基礎現象、市場の広がりや産業応用事例について紹介する。
 
江嶋 亮
丸文株式会社 システム営業第 2 本部 営業第 2 部 レーザー加工課
要約 加工用レーザは、主に金属切断や金属溶接の分野で広く活用されているが、近年では熱処理分野 でのレーザの活用が注目され、既に生産でも使われ始めている。レーザによる熱処理は、従来の熱処理 工法と比べて低電力での加工を実現し、またレーザ特有の局所加熱により低歪みの熱処理も可能にする。 レーザと言ってもいくつか種類があるが、熱処理にはレーザポインターにも使われている半導体レーザ が用いられ、レーザの中では最大クラスとなる 50% を超える高効率を実現している。ここでは、半導 体レーザを使った省エネ・低歪みのレーザ焼入れ技術について紹介する。
 
小山 修
東芝三菱電機産業システム株式会社(TMEIC)  産業第二システム事業部 システム技術第二部 技術主幹 
要約 電気加熱分野の規格については、現在、IEC TC27 で制定された幾つかの規格があるが、これらは、 国内では JIS 化されていない。これらの規格の中には、各加熱分野やそれを応用した装置に対する機能 安全要求や試験方法などがあり、高エネルギー加熱・加工技術に関しては、アーク炉、プラズマ、マイ クロ波加熱などについての規格があるので、IEC TC27 で規格化された規格の全体の概要、および、こ れらの規格の一部を簡単に紹介する。

 

EH_No.206 アーク加熱技術の歴史 製鋼用アーク炉の進化から(エレクトロヒートの歴史を振り返る)
アーク炉加熱技術の歴史 製鋼用アーク炉の進化から

青  範夫

スチールプランテック株式会社

執行役員 銑鋼セクター長

 要約 アーク放電は、電気回路の短絡事故(ショート)時に発生するスパークでも知られているように一瞬にし
て金属を溶融させるエネルギーを持っている。アークを制御して持続的に発生させ、その超高温を利用して
鉄源を溶解精錬する炉として製鋼用アーク炉がある。本稿では、アーク加熱技術の歴史として製鋼用アーク
炉の技術変遷をご紹介する。

 

EH_No.202(特集:最新電気利用技術)
①環境対応方高効率アーク炉ECOARC

松尾 貴人

スチールプランテック株式会社

技術本部 制御技術部 主任技師

 要約 製鋼用アーク炉は数十~百MWと非常に大きな電力需要設備であるが、電力系統から見ると負荷 変動が大きくフリッカ障害や高調波を発生する負荷である。このため、電力ネットワークが弱い我国では、 フリッカ補償装置や高調波フィルター兼力率改善コンデンサを設置して対策している。当社では省エネ ルギーや環境負荷軽減のニーズに対応し、環境対応型高効率アーク炉「ECOARC」を開発し、実績を 重ねてきた。今回は電力系統への効果を中心にECOARCの技術をご紹介する。

 

 EH_NO.200(特集:エレクトロヒートの未来を展望する)
①アーク・プラズマ加熱技術の発展と将来展望
天 川 正 士

一般財団法人 電力中央研究所 副所長

 

連載講座:プラズマ技術とその適用分野(EH_No.201 ~No.206)
プラズマ技術の総論 (EH_No.201)

田代 真一

大阪大学 接合科学研究所 助教
田中  学

大阪大学 接合科学研究所 教授

 プラズマとは、中性粒子(原子や分子)とその一部が分かれる事で生じるイオンおよび電子が自由に 飛び交う状態を指す。超高温が発生する、エネルギー密度が高い、加熱雰囲気に影響されにくい、排ガ スが少ない、運転管理がしやすい、クリーンな加熱であるなどの特徴を持つので、様々な分野や製品に 活用されている。本連載では、プラズマ技術の総論からプラズマ技術を活用した各種製品まで、全6回 の講座でプラズマ技術に関する包括的な解説を行う。

 

鋳造工場におけるアーク式取鍋加熱装置の導入事例(EH_No.202)

永田 雄大

特殊電極株式会社 環境技術室

 プラズマとは、中性粒子(原子や分子)とその一部が分かれる事で生じるイオンおよび電子が自由に 飛び交う状態を指す。超高温が発生する、エネルギー密度が高い、加熱雰囲気に影響されにくい、排ガ スが少ない、運転管理がしやすい、クリーンな加熱であるなどの特徴を持つので、様々な分野や製品に 活用されている。本連載では、プラズマ技術の総論からプラズマ技術を活用した各種製品まで、全6回 の講座でプラズマ技術に関する包括的な解説を行う。

 

プラズマ溶接機 (EH_No.203

上園 敏郎

ダイヘン溶接メカトロシステム株式会社  技術営業部 部長

 プラズマとは、中性粒子(原子や分子)とその一部が分かれる事で生じるイオンおよび電子が自由に 飛び交う状態を指す。超高温が発生する、エネルギー密度が高い、加熱雰囲気に影響されにくい、排ガ スが少ない、運転管理がしやすい、クリーンな加熱であるなどの特徴を持つので、様々な分野や製品に 活用されている。本連載では、プラズマ技術の総論からプラズマ技術を活用した各種製品まで、全6回 の講座でプラズマ技術に関する包括的な解説を行う。

 

プラズマ切断機 (EH_No.204
石井 幸二

日酸TANAKA 株式会社 生産・技術本部 開発部 部長

伊原 大輔

日酸TANAKA 株式会社 生産・技術本部 開発部 プラズマ加工技術開発グループ チーフ

 プラズマとは、中性粒子(原子や分子)とその一部が分かれる事で生じるイオンおよび電子が自由に 飛び交う状態を指す。超高温が発生する、エネルギー密度が高い、加熱雰囲気に影響されにくい、排ガ スが少ない、運転管理がしやすい、クリーンな加熱であるなどの特徴を持つので、様々な分野や製品に 活用されている。本連載では、プラズマ技術の総論からプラズマ技術を活用した各種製品まで、全6回 の講座でプラズマ技術に関する包括的な解説を行う。

 

超高密度大気圧プラズマユニット「Tough Plasma」の適用事例と新型ヘッドの紹介(EH_No.205)
 濱根   剛

富士機械製造株式会社  ハイテック事業本部FA 開発部第2 設計課 課長

 プラズマとは、中性粒子(原子や分子)とその一部が分かれる事で生じるイオンおよび電子が自由に 飛び交う状態を指す。超高温が発生する、エネルギー密度が高い、加熱雰囲気に影響されにくい、排ガ スが少ない、運転管理がしやすい、クリーンな加熱であるなどの特徴を持つので、様々な分野や製品に 活用されている。本連載では、プラズマ技術の総論からプラズマ技術を活用した各種製品まで、全6回 の講座でプラズマ技術に関する包括的な解説を行う。

 

プラズマ式ワンショット溶解システム (EH_No.206)

成瀬 雅輝

株式会社豊電子工業

プラズマとは、中性粒子(原子や分子)とその一部が分かれる事で生じるイオンおよび電子が自由に 飛び交う状態を指す。超高温が発生する、エネルギー密度が高い、加熱雰囲気に影響されにくい、排ガ スが少ない、運転管理がしやすい、クリーンな加熱であるなどの特徴を持つので、様々な分野や製品に 活用されている。本連載では、プラズマ技術の総論からプラズマ技術を活用した各種製品まで、全6回 の講座でプラズマ技術に関する包括的な解説を行う

 

 アーク加熱講座  :  南 敏夫  電炉コンサルタント

アーク加熱の基礎と応用(1)(EH_No.149)

 

アーク加熱の基礎と応用(2)(EH_No.150)

 

 アーク加熱の基礎と応用(3)(EH_No.151)

 

アーク加熱の基礎と応用(4)(EH_No.152

 

アーク加熱の基礎と応用(5)(EH_No.153)

 

アーク加熱の基礎と応用(6)(EH_No.154)

 

溶接・接合技術の適用(造船)溶接学会誌 79巻 第6号 2010、p51-56

 

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