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なぜ、恒温環境なのか?

「真に安定した環境は製品品質にとって唯一無二の拠りどころ」です。

弊社の目指す恒温空調

製造現場において、安定した品質を得る第一歩は、安定した環境を得ることです。

製造環境にはさまざまな要素が含まれます。弊社は中でも品質を大きく左右する「温度・湿度」環境を、最適(コストを含め)なカタチでご提供しています。「そんなこと言っても、空調は高いし、どれだけ効果があるか判らない!」と仰る方は、次の点を考えてみてください。 「精度の高い仕事は夜間に流す」など、安定した品質を求めて作業時間を変えてみたり、機械設備の多い工場では一部の設備を止めてみたりと、皆さん何らかの方法で工夫をされているのではありませんか? そうです、皆さんはすでに安定した環境を求め、実行していたのです。 このことだけを考えても「どれだけ効果があるか判らない!」と言い切れますか?

一度「正しい環境条件」を整備すれば、品質の唯一無二の拠りどころができます。

「安定した環境」⇒「安定した製品品質」の関係は、多大なメリットをもたらします。それは作業の効率化(長期ノンストップ運転)などの省コスト化や、業務改善(作業者が複数作業を兼務)にも現れます。しかし、弊社の考える最大の利点は『真に安定した環境は、製品品質にとって唯一無二の拠りどころ』だということです。具体的に申しますと、 ものを作るとき、様々な要因で製品品質にバラツキが出ます。 その要因は、原材料のバラツキ、製造機器のバラツキ、作業者のバラツキ、そして環境条件のバラツキなど複雑です。品質の高いものを作る、とはこのバラツキをいかに思った値に収めるか? より小幅にとどめるか? ということです。 そこで皆さん工夫をされます。品質の良い原材料を使う。高価で複雑だが高級な機器を使う。技能者を育てる。あるいは工程分解をして完全マニュアル化で単純作業とする。・・・みなランニングを含め高コスト、しかも一度で済む作業ではないですね。つねに更新を迫られます。ところが「環境条件」だけは、正しい選択さえ行えば、一度きりの作業で長期間「ここは間違いない」と安心できる心の拠りどころになり得るのです。

ここで「正しい環境条件」というものを考えてみたいと思います。

一般に環境条件が厳しいといわれる業界を考えてみましょう。代表的なのは医薬品、半導体製造などです。 どちらも白衣・防塵服を着て、物々しいイメージがありますね。では実際に、どの様な環境が必要なのでしょうか? たとえば温度・湿度。製造現場の温度は何度が良いのでしょうか? 実は明確な数値「x℃」というものはありません。以前は検査の流れで20℃が基準でした。今では半導体関連産業の流れから、23℃が多く採用されています。食品はまったくの常温(空調で成り行き)、また医薬品業界は製品によって変えています。 湿度は何%が良いのでしょうか? こちらも明確な共通する数値はありませんが、金属加工や機械組立では、やはり半導体産業の流れで55~65%程度をターゲットにすることが多いようです。さらに各業界とも、製造工程によっては数値が異なる場所があります。環境条件が大切だと言いながら、何故このように多様(不明確)なのでしょう?

良い環境(温度)とは「温度変化の少ない環境=恒温環境」です。

半導体の現場を考えて見ましょう。まず、基本となるシリコン結晶を作るケースです。シリコンの解けた炉の中は1500℃を越える高熱です。この状況で周辺温度が20℃だろうが、40℃だろうが関係あるでしょうか?(全く無関係ではないですが、20℃の温度差が与える影響を次と比較してください) 今度はシリコンに感光剤を塗布するケースを考えます。感光剤(薄めた接着剤のようなものを想像してください)は紫外線の照射で固まり、シリコン表面に回路パターンを作ります。この作業を0℃と20℃の温度環境で行うとどうなるでしょうか? そうです。0℃では薬剤が固まり作業になりません。 同じ20℃の差です。でもその差がもたらす影響は、製造できるか出来ないかにまで及びます。 これは極端な例ですが、すべての製造現場に当てはまると考えます。つまり製造現場の温度は「何℃でもかまわない(共通する適温はない)」ということです。 では何が問題なのか? それは「温度変化」です。言い換えれば「温度のバラツキ」です。良い環境(温度)とは「温度変化の少ない環境=恒温環境」となります。ターゲットとする温度は、取り扱うものの性質で変わりますが、加えて考慮すべき点が作業者(人と機械)です。このため18℃~28℃の間が一般的となります。 湿度やクリーン度なども、温度と同じ考えとなります。つまりはここでも「バラツキを抑える」ことが良い環境条件となります。

製造過程だけでなく製品の使われ方まで考慮して「最適な条件」は決まります。

ではどこまでやれば「良い環境条件」となるのでしょうか? 工業の代表選手である自動車。中でも最も精密なエンジンを考えて見ましょう。さまざまなエンジン部品がありますが、市販車では概ね0.01~0.05mmの工作精度が要求されます。では、F1マシンは? そうです。さらに良い工作精度で作られています。もちろん市販車用の設備でも、F1マシンなみの工作精度は可能です。実は、市販車では”作れない”のではなく"作らない"のです。無論コストの問題もありますが、そればかりではありません。出来た車の使われ方を考えてください。競技用車輌は過酷な使われ方を考えるかもしれませんが、実際は市販車の方がよほど過酷な使用条件下にあるのです。まず環境温度。F1レースを砂漠や南極でやると聞いたことがありますか? 市販車は灼熱の砂漠でも、極寒のシベリアでも使われます。さらに使う人の違いたるや、F1は世界から選ばれたわずか数十人。市販車はオイル交換すら知らない人まで。さらに、使われ方。F1は走るたびに完璧なメンテナンスを、世界トップクラスの作業者が行います。一方、市販車は.....精密なものはデリケートです。市販車にはこれらすべてを考慮して、それでも通用する設計が必要になります。よってあまり精密に作っても、逆に問題が起きてしまうのです。 待てよ...ということはF1マシンにとっての「良い環境条件」と市販車にとっての「良い環境条件」とは違ってくる? その通りです。すべてのものには、製造過程だけでなく、製品の使われ方まで考慮した独自の「最適な条件」があります。

「正しい環境条件」を実現するには、トータルパッケージ化が鍵を握ります。

弊社は機械産業(機械加工から組立て、検査まで)における豊富な実務経験と、独自のアイデアで「その現場に最適な条件」をご提案できます。 製造の現場改善を、出来るだけ低コスト(イニシャル&ランニング)、手間いらずの使用感(設置,即実用)、そして実感できる機能(環境データの自動記録から、メンテナンスまで考えたトータル管理機能)と、真のオールインワンパッケージ化を実現しました。 通常、環境設備(主に空調)を考えた場合、空調設備は空調を行うもの、どのように使うか、ましてやその管理監視はお客さまがご自由に、というのが一般的でしょう。なぜ弊社はオールインワンパッケージなのか? そのほうが売り易いから! 確かにそうですが、売り易いとは逆にそれだけ求められている、ということでもあります。もっと根本的には、弊社が環境整備(恒温環境)をお勧めする理由として、『真に安定した環境は、製品品質にとって唯一無二の拠りどころ』と前述いたしました。これを実現するためには、空調設備だけでは駄目なのです。『拠りどころ』となるためには、正しい記録がなくてはなりません。また日々の作業においては、問題の出たとき、問題が出そうなとき、それを作業者に知らせることも「頼られるための機能」となるでしょう。 従って、弊社のお勧めする「正しい環境条件」を実現するには、トータルパッケージ化が鍵を握ります。

温度&湿度。良い環境のための2大要素のバラツキを抑える手法はさまざまです。

さて少々戻りまして「良い環境条件」とは、製造対象となるものによって変わると申し上げました。この際の「環境条件」とは基本的に「温度」「湿度」が2大要素となります。しかし、実はこの2つの要素のバラツキを抑えるには様々な手法があり、単純に「温度と湿度を一定にすれば良いのでは?」では足りません。具体的に考えて見ます。ドリルでアルミの塊に穴を開けます。ここで求める高い製品品質とは、穴の直径が正確であること。穴の壁がきれいであること、とします。 実は「ドリルで穴を開ける」加工中は、ここで述べた「環境(空調)」はあまり関与しません。加工中は使っているドリルの精度だとか潤滑剤、そして加工素材のバラツキなどに影響されるのです。ただし、この加工を行っている加工機械は「環境(空調)」に影響されます。また製品自体も、加工される前に正しい温度になっていたか、また加工後の寸法測定時の温度は? など「環境(空調)」には必ず影響されます。 少々判りにくいかもしれませんが、少し我慢してお付き合いください。「ドリルでアルミの塊に穴を開ける」ような簡単なものでも、少なくとも4つの状況を考える必要があります。すなわち〔素材を準備している状況〕〔加工中〕〔穴を検査している状況〕〔製品が使われる状況〕です。

第1のポイント「温度と湿度を一定に」は、どこからどこまで?

ここで「温度と湿度を一定にする」のは、どこからどこまででしょう? 第1のポイントは、製造過程においてどこからどこまでを「良い環境」にするか?をしっかり考えることです。いくら穴がきれいにあく、または製造コストが安くなるからといって、環境温度を0℃にしたらどうでしょう? 通常はISOなど規格の問題もあり、工業的な測定の基準温度は20℃です。この温度とあまりに離れていると、測定結果と加工の関連付けが面倒になりますし、測定できるようになるまで(製品温度が測定温度になるまで)時間が掛かります。製品の製造にとって「良い環境」とは何か、その理由付けもしっかり考えておく必要があります。これは「良い環境条件」であるターゲット温度を決める際に重要です。

第2のポイントは「熱容量」を考慮した時期と時間の決定です

第2のポイントのために、〔素材を準備している状況〕だけを考えて見ましょう。製品が自動車部品だとして、ターゲットとなる環境温度を23℃としたとします。当然この状況も23℃で統一する。そうでしょうか? 素材の段階では、加工に移るまでどれだけの時間保管されるのかわかりません。その間中も23℃が必要でしょうか? そうですね、保管中は別段管理しなくても問題ありません。ではいつから23℃にしたほうが良いのでしょう? ここで"熱容量"という考え方が必要になります。まったく同じ形の部品を、アルミと鋳物で作ると考えてください。素材の形も寸法も同じです。どちらも同じ場所に保管します。さて、加工の何時間前から23℃の部屋に入れれば良いでしょうか? 答えは鋳物を先に入れ、アルミは後で良い、となります。"熱容量"とは、そのものがどれだけ早く温まったり、冷めたりするかを数量で表したものです。素材を熱が入る器と考えれば、大きな器はゆっくり一杯になり、小さな器はすぐ一杯になるようなものです。 第2のポイントは"熱容量"というものさしで、「良い環境」をいつ、どのくらいの時間、整備すべきなのか、ということです。

第3のポイントは「熱伝達」を考えた上での空気の流し方

第3のポイントは〔加工中〕という状況でご説明します。加工中、環境に影響されるのは、おもに加工機です。温度の影響で加工機が真っ直ぐ動か なければ穴も真っ直ぐ開きません。つまり環境温度は、間接的に製品の品質に影響します。では加工機械のための「良い環境条件」とは? 加工機械の周りを同じ温度にすれば良いのでしょうか? 実はこれだけでは正解といえません。温度がまったく一定の部屋の中、同じ温度の風が吹いているとします。この風が機械に当たるとどうなるでしょう? 機械が止まっているとき、これは問題ありません。機械が動いているとき、これは問題です。 "熱伝達"という言葉を覚えてください。これは熱が物の表面から、その周りの空気に伝わる(逆も同じ)、伝わりやすさを数字にしたものです。温度が一緒であっても、この数値が違うと熱の伝わり方が変わります。 機械が止まっているときは、何も発熱するものがありません。よって機械全体が、当たる風と同じ温度になれば、それ以上流れる熱がないので温度が変わることがありません。機械が動いているときは、機械の中で発熱しています。その熱は、機械の表面を通って周囲の空気に逃げます。その時、"熱伝達"が風の当たる場所、当たらない場所で違っていれば、機械の内部で熱の逃げ方が変わり、風の当たる場所はより熱が逃げ、当たらない場所は溜まります。 "熱伝達"は風の強弱でも変わりますから、当たっているところもつねに微妙にバラツクことになります。つまり第3のポイントは"熱伝達"を考えた、空気の流し方ということになります。

「良い環境」は「製品」によって変わります。ご相談ください。

「良い環境条件」のポイントとして、温度に関して3つほど考え方とその例を挙げました。実際には更に数点、またこれらの組合せも含め、非常に多くの条件を考慮する必要があります。また再三申し上げますように、「良い環境条件」の大前提として「製品によって条件は変わり」ます。弊社の基本として、まずはお客さまの現場を見たうえでのご相談と考えております。 しかし、機械部品やその組立作業など、共通化できる分野も多いため、まずはオールインワンパッケージで対応できる、STCをご検討ください。

オールインワンパッケージ対応可能な〈STC〉について

STCの導入メリットをご紹介します。

  1. 大風量で広い空間をカバーできる
  2. 完全吹き込み方式により、内部発熱の影響は無い
  3. "熱容量"を考慮した機械設備に適切な温度制御
  4. 幅広い対応周囲温度(15℃から30℃まで)
  5. ブース内温度監視/記録システムも付いている
  6. 基本コンセプトから自社設計なので、大型設備(工場建屋)から特殊設計まで対応できる
  1. 大風量で広い空間をカバーできる
    1. 毎分40m3以上の大風量により、広い空間をすばやく恒温化できます。内部での発熱量が変わっても、短時間(弊社のコンセプト、小さな空間は1分以内)のうちに内部の空気が全て変われば、温度は常に安定します。
    2. 豊富な風量により、欲しい場所、必要な場所に十分な風を分配できる自由さがあります。 内部に入る設備などは複雑な形状です。そのどこに対しても同じように風を当てるには、それぞれの場所に対して分配できる、十分に余裕を持ったトータル量が必要。
    3. フィルターなどでクリーン化しても、まだ大きな風量が得られます 環境をきれいにしたければ、どうしてもフィルターでごみを取り除く必要があります。フィルターを通せば、その分風量が減ります。元が大きければ、フィルターされた綺麗な空気も多く得られます。
    4. 更に大きな風量タイプも用意できます STC-5は5馬力タイプ。10馬力もご用意できます。 更に大きなものも、製作可能です。
  2. 完全吹き込み方式により、内部発熱の影響は無い
    1. STC内の発熱が、大きくなっても、小さくなっても、流れ出てくる風の温度には関係ありません。通常の空調装置のようにブース内部で循環していると、内部発熱の大小により、温度が上がったり、下がったりします。
    2. 吸い込み口が無いために、風を一方向に流せます。風の当たる場所、当たらない場所を作らないことが可能となります。
    3. ブース内に与圧を掛けることにより、突然扉を開いても、不安定な外部の空気は入ってきません。中から外へ、常に一方向で流れます。
  3. "熱容量"を考慮した機械設備に適切な温度制御
    1. STCは±0.5℃から±1.0℃まで、必要とされる温度制御に対応できます。
    2. 温度調節は冷媒レヒート方式に再加熱回路の2段階。通常のパッケージエアコン(インバータ方式含む)のように1段での温度調節ではありません。温度の変動幅を大変小さく抑えています。
    3. 半導体産業向け精密空調装置のように"超精密"は求めません。機器設備は大きな"熱容量"を持っています。多少の変動は、その時間間隔が短ければ影響しません。 この見極めにより、より低価格で桁違いの容量をご提供できます。
  4. 幅広い対応周囲温度(15℃から30℃まで)
    1. 製造"現場"の改善を、徹底的に意識した証拠 通常の精密空調装置は20℃~25℃程度!冷房しか考えていません。 冬場の工場設定温度、18℃にしていませんか?
    2. 使用可能温度はこれ以上!ただし、最低温度+7℃までしか上がりません。 最高温度-7℃までしか下がりません。それでもシステムは稼動します。 つまりどんな場合でも、少なくとも今の現場環境を絶対改善できます。
    3. 周りの温度は15~30℃に入っていればOKです。変動してもOK! 周りはコスト優先、一般の空調装置で十分いけます。必要なところは精密に!
  5. ブース内温度監視/記録システムも付いている
    1. 『真に安定した環境は、製品品質にとって唯一無二の拠りどころ』を達成するには絶対に必要な機能です。
    2. 何かあっても、何か起きる前に、常に監視しているからこそアラーム発生で問題を知らせてくれます。
    3. 月一度、実績を分析したレポートで、将来の業務改善にも役立てます。(定期メンテナンス契約が必要)
  6. 基本コンセプトから自社設計なので、大型設備(工場建屋)から特殊設計まで対応できる
    1. お客様の製品製造プロセスのみならず、製品の使われ方まで考えてのご提案が可能です。
    2. 全て自社によるコンセプト作り。様々なご提案が可能です。
    3. パッケージ品だけでなく、設備設計も致します。