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【問題解決のパターン18】振動を利用する

    問題解決に使えるのは、物(物質)だけではありません。

    振動といったエネルギーを利用することもできます。

    振動をうまく利用する方法を、わかりやすい例を用いて解説します。

    超音波や共振(共鳴)を利用した例もご紹介します。

    発明原理18 振動

    次の図は「発明原理18振動」のイメージ図です。

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    図1.振動のイメージ図

    物(物質)を振動させることで、効用を得ようという考え方です。

    「発明原理18振動」のサブ原理は次のようになります。

    • サブ原理A:振動させる

    • サブ原理B:振動の周波数をあげる/超音波を使う

    • サブ原理C:共振を使う

    • サブ原理D:圧電素子を使う

    サブ原理A:振動させる

    楽器には、さまざまな種類があります。

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    図2.さまざまな楽器

    楽器とは「音楽を演奏するために音を出す器具」です。

    それぞれの楽器は、さまざまな音を出しますが、すべて振動を利用して音を出しています。

    演奏を聴く私たちも、振動を利用して音を聴くことができます。

    振動の効用はすごいですね。

    サブ原理Aの適用例は以上です。

    次はサブ原理Bを説明します。

    サブ原理B:振動の周波数をあげる/超音波を使う

    サブ原理Bは次のようになります。

    • サブ原理B:振動の周波数をあげる/超音波を使う

    イルカも超音波をうまく使っているようです。

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    図3.イルカの能力
    1. イルカが超音波を出す

    2. 超音波が獲物に当たって反射する

    3. 反射した超音波を受けて、獲物がいる方向や距離を認識する

    広い海の中で、振動を利用して獲物を見つける能力はスゴイですね。

    サブ原理Bの例は以上です。

    次はサブ原理Cを説明します。

    サブ原理C:共振を使う

    サブ原理Cは次のようになります。

    • サブ原理C:共振を使う

    振動を増幅する(振幅を大きくする)ために、共振きょうしんを使うことができます。

    共振とは「固有振動数の振動を受けて、振幅が大きくなる」現象です。

    人の声は、共鳴腔きょうめいくうで増幅されます。

    共鳴腔とは「声が反響する空洞部分」のことで、口腔こうくう・鼻腔びくう・咽頭腔いんとうくうがあります。

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    図4.3つの共鳴腔
    1. 声帯が振動する

    2. 共鳴腔で共振(共鳴)することで増幅され大きくなる

    人が声を出す仕組みでは、共振がうまく使われていますね。

    サブ原理Cの例は以上です。

    最後にサブ原理Dを説明します。

    サブ原理D:圧電素子を使う

    サブ原理Dは次のようになります。

    • サブ原理D:圧電素子を使う

    圧電素子とは「加えられた力を電圧に変える」圧電効果を使った素子のことです。

    圧電点火式のガスコンロでは、次のような仕組みで着火します。

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    図5.圧電点火式のガスコンロ
    1. 点火ハンドルを回す

    2. 圧電素子により火花が発生する

    3. ガスに着火する

    サブ原理Dの適用例は以上です。

    振動を利用する

    新たな効用を生み出したいときに、新たな物(物質)を使うのではなく、振動というエネルギーを使う方法をご紹介しました。

    製品などのシステムに、新しい部品(物)を取り入れると「システムが複雑になる・コストアップになる」といった副作用が生じることがあります。

    そのような場合には、振動などのエネルギーを利用して効用を得る方法を考えることもできます。

    次回は「発明原理19 周期的作用」を解説します。


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    参考文献

    1. Darrell Mann 『TRIZ 実践と効用 (1) 体系的技術革新』の「第10章 問題解決ツール-技術的矛盾/発明原理」

    2. Yuri Salamatov 『超発明術TRIZ シリーズ5 思想編「創造的問題解決の極意』の「付録 B.発明原理」

    3. 高木芳徳『トリーズ(TRIZ)の発明原理 あらゆる問題解決に使える[科学的]思考』の「第2部 40の発明原理」

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