この記事でわかること
- 半導体関連工場で設備周辺の粉体・粒体回収を考えるポイント
- 設備下部や狭所に材料が残ると清掃負担が増える理由
- ほうき・ちりとり・容器を使った人力回収を減らす考え方
- 吸引ホースを使って狭い場所から回収する方法
- 回収した粉体・粒体をそのまま離れた場所へ搬送する方法
- ジェクターを設備周辺の清掃・保全作業へ活用する考え方
- 既存設備を大きく変更せず導入を検討する方法
- 半導体関連工場で特に注意したい清浄度・コンタミネーション
- 静電気・粉じん・材質などを事前確認する理由
- 実際の対象物を使った搬送テストの重要性
はじめに
半導体関連工場や材料工場では、製造設備そのものだけでなく、
- 原材料供給
- 設備への投入
- 工程間搬送
- 設備保全
- 清掃
- 残材・廃材処理
など、多くの周辺作業があります。
その中で粉体・粒体を扱っている場合、
設備から材料がこぼれる
↓
装置下部へ入り込む
↓
人が清掃する
といった作業が発生することがあります。
例えば、
「設備の下に材料が少しずつ溜まる」
「狭くて人が入りにくい」
「毎回ほうきや小型の清掃器具で集めている」
「集めた後、袋や容器へ入れて別の場所まで運んでいる」
という現場です。
こうした作業では、
空気搬送によって粉体・粒体を吸引し、そのまま離れた回収場所まで送る
方法を検討できる可能性があります。
空気搬送機「ジェクター」は圧縮空気を利用して対象物を吸引し、ホース・配管を通じて排出側へ搬送する装置です。
そのため、
設備下部
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
排出ホース
↓
回収設備
という構成を検討できます。
ただし、半導体関連工場では使用場所によって、
- 清浄度
- コンタミネーション
- 接粉部材質
- 静電気
- 粉じん
- 対象物の危険性
などの要求条件が大きく異なります。
そのため、
「半導体工場ならジェクターを使用できる」
「クリーンルーム内でもそのまま使える」
という判断はできません。
本記事では、半導体関連工場の設備周辺・装置下・狭所などに残る粉体・粒体の回収を省力化する考え方について解説します。
設備の周辺にはなぜ粉体・粒体が残る？
粉体・粒体を扱う設備では、作業内容によって材料が設備周辺へ出る場合があります。
例えば、
- 材料投入
- 移し替え
- 設備からの排出
- 容器交換
- メンテナンス
- 設備内部の清掃
などです。
少量でも繰り返せば清掃作業になる
例えば1回あたりにこぼれる量が少なくても、
毎日
↓
少量ずつ発生
すれば、定期的な清掃が必要です。
「少しだから人が掃除する」が積み重なる
例えば、
1設備
↓
清掃10分
でも、
設備10台
↓
100分
になります。
さらにこれを毎日行えば、年間では大きな作業時間になります。
装置下部は特に清掃しにくい
製造設備の下部には、
- 架台
- 配管
- ケーブル
- 周辺機器
- 支持構造
などがある場合があります。
そのため、人が簡単に手を入れられない場所もあります。
床面は見えていても手が届かない
例えば、
設備下
↓
奥行き2m
高さ
↓
低い
といった場所です。
人が潜り込む清掃になることも
現在、
作業員
↓
設備下へ入り込む
↓
ほうき・ブラシ
↓
粉体を手前へ集める
という工程になっている場合があります。
「人が入る」のではなく「ホースを入れる」
こうした場所で検討できるのが、
吸引ホースを対象物まで届かせる方法
です。
ジェクターによる基本的な回収方法
例えば、
設備下の粉体
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
排出ホース
↓
回収場所
です。
本体全体を設備下へ入れる必要はない
ジェクター本体は、
比較的作業しやすい場所
へ配置し、
吸引ホースだけを狭い場所へ入れることができます。
狭所で大型回収設備を動かさなくてよい
例えば、
大型清掃設備
↓
設備間に入らない
場合でも、
吸引ホース
↓
入る
のであれば回収方法を検討できます。
活用候補① 製造設備下部
まず考えられるのが、
製造設備の下
です。
例えば、
設備
↓
材料が落下
↓
床へ堆積
している場合です。
吸引ホースを差し込んで回収
装置の外側から、
ホース
↓
設備下部
へ入れます。
清掃のために設備下へ入り込む作業を減らせる可能性
人が完全に入らなくても、
ホース操作によって回収できれば、清掃方法を変えられる可能性があります。
活用候補② 設備と設備の間
工場内では、
設備A
↓
狭い隙間
↓
設備B
となっている場合があります。
清掃器具を動かしにくい場所
こうした場所へ材料が入り込むと、
ほうき
↓
動かしにくい
ちりとり
↓
入らない
ということがあります。
ホースなら形状に合わせて取り回せる
吸引ホースを、
設備の隙間
配管の間
などへ通し、対象物を回収できる場合があります。
活用候補③ 配管・架台周辺
設備下には、
配管
支持金具
架台
などがある場合があります。
粉体がその周辺へ入り込むと、通常の床清掃よりも手間がかかります。
局所的に吸引
例えば、
配管周辺
↓
吸引ノズル
↓
ジェクター
とします。
活用候補④ ピット
設備周辺のピットへ粉体・粒体が落下する場合もあります。
上部から吸引ホースを入れる
例えば、
ピット開口部
↓
吸引ホース
↓
底部
↓
ジェクター
という方法です。
人がピットへ入る必要を減らせる可能性
ただし、ピット内部での作業には現場固有の安全管理が必要です。
ジェクターによって人の立入りを減らせる可能性はありますが、
ピット作業そのものの安全性は別途適切に評価する必要があります。
活用候補⑤ 槽・容器などの残留物
設備停止・清掃時に、
槽
容器
ホッパー
などの底部へ粉体・粒体が残る場合があります。
開口部から吸引
条件が合えば、
上部開口
↓
吸引ホース
↓
残留物
↓
ジェクター
という方法を検討できます。
人がスコップですくう作業を減らす
例えば、
容器底部
↓
少量残留
↓
人が回収
している場合でも、ホースによって回収できる可能性があります。
ただし設備内部への立入りとは分けて考える
槽や容器では、
酸欠
危険物
残留物
その他のリスク
が存在する場合があります。
使用可否・作業方法は、現場の安全管理基準に従って個別に検討する必要があります。
設備周辺の回収では「吸うだけ」で終わらせない
一般的な清掃では、
粉体
↓
吸引
↓
清掃機内部へ回収
となります。
回収後に容器を処理する必要がある
例えば、
清掃機
↓
満杯
↓
回収容器を外す
↓
別の場所へ運ぶ
という工程です。
ジェクターなら排出側へ搬送
ジェクターでは、
粉体
↓
吸引
↓
ジェクター
↓
排出側
となります。
離れた回収場所まで直接送れる
例えば、
設備下部
↓
ジェクター
↓
排出ホース
↓
30m先の回収容器
とできます。
「清掃」と「運搬」を一つの工程へ
従来、
清掃
↓
袋詰め
↓
台車
↓
回収場所
だったものを、
吸引
↓
搬送
↓
回収場所
へ置き換えられる可能性があります。
清掃後の袋詰め作業も省力化候補
例えば現在、
粉体
↓
ほうき
↓
ちりとり
↓
袋
としている場合です。
直接大型容器へ送る
ジェクター
↓
排出ホース
↓
大型回収容器
とできれば、小袋への中間回収を減らせる場合があります。
台車運搬も削減できる可能性
例えば、
設備
↓
回収袋
↓
50m
↓
廃材置場
を毎日運んでいる場合です。
50mをホース搬送へ
設備周辺
↓
ジェクター
↓
排出50m
↓
回収場所
とできれば、材料を人が持って移動する回数を減らせます。
ジェクターの吸引側は短くする
ジェクターを使用する際には、
吸引側をできるだけ短くし、長い距離は排出側で搬送する
ことが基本です。
吸引側は5m程度を推奨
ジェクターでは吸引側5m程度を推奨しています。
現場によっては10m程度で使用するケースもあります。
例えば装置下から50m先へ
設備下粉体
↓
吸引3m
↓
ジェクター
↓
排出50m
↓
回収場所
という構成です。
条件によって排出側200m程度
ジェクターでは条件によって、
排出側200m程度
の長距離搬送が可能なケースがあります。
回収設備を製造設備のすぐ横に置かなくてもよい可能性
例えば、
製造設備エリア
↓
ジェクター
↓
別エリアの回収設備
という構成も検討できます。
高さ方向にも搬送可能なケース
ジェクターでは条件によって、
高さ100m程度
の搬送が可能なケースもあります。
例えば、
1階設備周辺
↓
ジェクター
↓
上階の回収設備
などです。
数値はすべての材料に当てはまるわけではない
実際の搬送能力は、
などによって変わります。
設備下清掃で重要なポイント① 粒径
設備周辺に残る粉体・粒体が、
どの程度の大きさか
を確認します。
細かい粉体と粒体では条件が違う
例えば、
微細な粉体
と、
数mm程度の粒体
では搬送特性が異なります。
ポイント② 嵩密度・比重
同じ体積でも重さが違えば、必要な搬送条件も変わります。
ポイント③ 含水率
乾燥した材料と、
湿った材料
では搬送性が変わります。
水分によって付着する可能性
粉体が湿ると、
ホース内壁
↓
付着
材料同士
↓
固まる
ことがあります。
ポイント④ 付着性
例えば、
設備周辺へ落ちた後に床へ強く付着する材料
では、吸引だけで回収できない場合があります。
事前に崩す必要があるケースも
固まった堆積物の場合には、
崩す
↓
ジェクターで回収
という作業が必要になる場合があります。
ポイント⑤ 回収量
例えば、
設備1台
↓
100g/日
なのか、
10kg/日
なのかで設備導入効果が異なります。
「吸える」だけではなく導入効果を見る
少量しか発生しない場合には、人力清掃の方が合理的なケースもあります。
複数設備なら合計量を見る
例えば、
1設備
↓
清掃10分
20設備
↓
200分
なら、個別には小さな作業でも工場全体では大きな工数です。
ポイント⑥ 清掃頻度
例えば、
毎日
毎シフト
週1回
定期修繕時のみ
などです。
繰り返し頻度が高いほど省力化効果が出やすい
1回10分でも、
1日3回
行えば30分です。
年間250日なら、
125時間
になります。
ポイント⑦ 搬送先
回収した材料を、
- 廃棄
- 再利用
- 一時保管
- 別工程へ投入
のどこへ送るのかを確認します。
回収物を再利用できる場合
材料管理上問題がなく、現場条件として再利用可能な場合には、
回収
↓
ジェクター
↓
別設備
とする工程を検討できる可能性があります。
ただし半導体関連では再利用判断を慎重に
回収した材料を再び製造工程へ戻せるかどうかは、
品質
清浄度
コンタミネーション
工程仕様
などに関わる問題です。
ジェクターで搬送できることと、
製造材料として再利用できること
は全く別に判断する必要があります。
半導体関連工場ではコンタミネーション対策が特に重要
半導体製造では、ごく微量の粒子や不純物が製品品質へ影響する可能性があります。
そのため、設備周辺の清掃・搬送方法についても、使用環境ごとの管理条件を確認する必要があります。
「吸えるから使う」では不十分
例えば物理的にはジェクターで搬送可能でも、
現場で要求される、
- 清浄度
- 接粉部材質
- 清掃性
- 異物管理
などを満たせなければ採用できません。
使用場所を確認する
例えば、
- クリーンルーム
- サブファブ
- 材料供給設備周辺
- ユーティリティエリア
- 廃材処理エリア
- 材料メーカーの製造エリア
などです。
使用場所によって要求条件は異なります。
クリーンルーム内で使用できるとは一概に言えない
ジェクターが粉体を搬送できることと、
特定のクリーンルーム環境に適合していること
は別問題です。
材質要求を確認
例えば、
接粉部分に使用可能な材質
が指定されている場合には、その要求への適合を確認する必要があります。
ホース材質も確認
ジェクター本体だけでなく、
対象物が接触する、
- ホース
- 配管
- 継手
- 排出先
についても確認します。
前回搬送物による混入にも注意
複数材料に同じ設備を使用する場合には、
前回搬送物
↓
残留
によるコンタミネーションの可能性があります。
専用化が必要なケースも
工程要求によっては、
材料ごと
工程ごと
に搬送設備を分ける必要がある場合があります。
静電気の確認
粉体・粒体の空気搬送では、対象物や設備条件によって静電気が問題になる場合があります。
半導体関連設備では個別評価が必要
特に、
- 対象物
- 周辺雰囲気
- 設備仕様
- 接地
- 使用材料
などを確認します。
粉じんリスクも確認
微細粉体では、
回収時
搬送時
排出時
に粉じんが発生する可能性があります。
回収先での処理も重要
粉体を吸引できても、
排出先
↓
開放状態
なら、そこで飛散する可能性があります。
回収から排出までを一つのシステムとして考える
例えば、
設備下部
↓
ジェクター
↓
搬送
↓
回収容器・集粉設備
まで含めて検討します。
必要に応じて集粉設備との組み合わせ
対象物や排出条件によっては、集粉設備を組み合わせた方が適する場合があります。
ジェクターのシンプルな構造
ジェクターは圧縮空気を利用し、モーター等の駆動部を持たないシンプルな構造です。
設備下清掃で活用しやすい可能性
本体を対象物の近くに配置し、
吸引ホース
↓
設備下
という比較的シンプルな構成を検討できます。
ただし「構造がシンプル＝半導体環境へ適合」ではない
これも分けて考える必要があります。
特定環境への適合性は、
材質
清浄度
安全要求
などを個別に確認します。
既存設備への後付けも検討できる
設備下へ粉体が落ちる原因が、
一定の排出口
にある場合には、
清掃作業ではなく、
発生源側の回収
を考えることもできます。
例えば設備排出口
現在：
設備
↓
粉体
↓
床
↓
後で清掃
なら、
改善案：
設備
↓
排出口
↓
ジェクター
↓
回収先
です。
「掃除を効率化」から「汚れない工程」へ
清掃設備を導入するだけでなく、
粉体を床へ落とさない
という工程改善ができれば、さらに省力化できる可能性があります。
まず発生源を確認する
設備周辺に粉体がある場合、
「どう掃除するか？」
だけでなく、
なぜそこへ粉体が落ちているのか？
も確認します。
発生位置が固定なら直接回収の可能性
例えば毎回、
同じ場所
↓
粉体落下
なら、そこへ吸引・搬送設備を組み込めないか検討できます。
発生場所が不規則なら手持ち吸引
一方、
広い範囲
↓
不規則に散らばる
場合には、作業員が吸引ホースを操作する方法が適する可能性があります。
固定回収と清掃回収の使い分け
例えば、
設備排出口
↓
固定回収
設備周辺へ漏れた少量
↓
吸引ホース清掃
という組み合わせです。
空気搬送による省力化効果を考える方法
まず現在の作業を計測します。
例えば記録するもの
- 清掃する設備数
- 1台あたりの清掃時間
- 作業人数
- 1日の清掃回数
- 回収量
- 回収後の運搬距離
などです。
年間作業時間へ換算
例えば、
20設備
×
5分
＝
100分/日
年間250日なら、
約417時間/年
です。
※あくまで計算例です。
回収後の運搬時間も加える
例えば、
清掃
↓
100分
袋運搬
↓
30分
なら、
130分/日
になります。
ジェクターでどの工程を減らせるかを見る
例えば、
ほうき
↓
削減
袋詰め
↓
削減
台車運搬
↓
削減
などです。
導入前には実際の対象物でテスト
半導体関連工場で扱う材料は、用途や工程によって性状が大きく異なります。
そのため、
「粉体だから搬送可能」
とは判断しません。
実物テストで確認するポイント
例えば、
- 安定して吸引できるか
- 必要な処理量が出るか
- ホースへ付着しないか
- 閉塞しないか
- 実際の搬送距離へ対応できるか
- 排出状態
- 搬送後の対象物の状態
などです。
清掃対象そのものを使う
可能であれば、
設備下に実際に堆積している材料
と同じものを使用します。
回収物が混合状態ならその状態で確認
例えば、
主材料
＋
その他の微細物
などが混ざっている場合には、その実態に近い状態でテストします。
ただしテスト搬送可能＝工場で採用可能ではない
半導体関連工場では、
テストで搬送できた後、
さらに、
- 清浄度
- 材質
- コンタミネーション
- 静電気
- 安全基準
への適合性を確認します。
写真・動画からでも初期検討できる
例えば、
- 設備下部
- 堆積している材料
- 設備間の隙間
- 現在の清掃方法
- 回収先
などの写真があると検討しやすくなります。
対象物の写真
例えば、
手に取った状態
定規と並べた状態
などがあると、粒径・状態を把握しやすくなります。
現在の清掃動画
例えば、
作業員
↓
設備下を清掃
している様子を撮影すると、
どこに時間がかかっているかを確認できます。
初期相談時に確認したい情報
例えば、
対象物
何を回収するのか。
粒径・嵩密度
どの程度の粉体・粒体か。
含水率
乾燥か湿潤か。
付着性
サラサラか、付着しやすいか。
回収量
1日・1時間あたりどの程度か。
現在の清掃頻度
毎日、毎シフトなど。
現在の作業時間
何人で何分か。
設備下の形状
ホースを入れられるか。
搬送距離
回収場所まで何mか。
高低差
上方向・下方向。
使用環境
清浄度・材質等の要求条件。
などです。
「設備下に粉が溜まる」だけでも相談できる
ジェクターの機種まで決めていただく必要はありません。
例えば、
「半導体関連工場の設備下を毎日清掃している」
「材料が装置の奥へ入り込む」
「狭くて清掃しにくい」
「回収した粉体を離れた場所まで運んでいる」
「床へ落ちる前に設備から直接回収できないか」
という課題から検討できます。
ジェクターが最適でない場合もある
例えば、
回収量
↓
非常に少ない
清掃時間
↓
数分
なら、人力の方が合理的な可能性があります。
固定式集塵設備が適する場合も
連続的に非常に細かな粉じんが発生する場所では、ジェクターによる間欠回収ではなく、固定式の集塵設備などが適する場合もあります。
重要なのは現場課題に合った方法を選ぶこと
ジェクターを導入すること自体が目的ではありません。
設備周辺の回収・清掃・搬送工程を、どの方法で最も合理的に改善できるか
を考えます。
空気搬送機「ジェクター」の詳細
ジェクターの機種・基本構造・搬送能力・使用事例については製品ページでも紹介しています。
→ 空気搬送機「ジェクター」の詳細はこちら
まとめ
半導体関連工場・材料工場などで粉体・粒体を扱っている場合、
設備周辺や装置下部へ材料が残り、
- ほうきで集める
- 狭い場所へ人が入る
- 袋へ回収する
- 台車で運ぶ
といった清掃・搬送作業が発生することがあります。
こうした現場では、
設備下部
↓
吸引ホース
↓
ジェクター
↓
排出ホース
↓
回収設備
という空気搬送を検討できる可能性があります。
これによって、
- 設備下へ人が入り込む作業
- ほうきによる集積
- 袋詰め
- 中間容器の交換
- 台車による運搬
などを減らせる場合があります。
また、粉体が毎回同じ場所から落ちるのであれば、
設備
↓
ジェクター
↓
回収先
と、
床へ落ちる前に直接回収する工程
を検討できる可能性もあります。
ジェクターでは条件によって、
排出側200m程度の長距離搬送や、高さ100m程度の搬送
が可能なケースがあります。
一方、実際の搬送能力は、
- 粒径
- 嵩密度・比重
- 含水率
- 付着性
- 搬送量
- ホース径
- 搬送距離
- 高低差
- 配管・ホースルート
などによって変わります。
さらに半導体関連工場では、
搬送できるかどうかとは別に、その使用環境へ設備が適合できるかを確認することが重要です。
特に、
- 清浄度
- コンタミネーション
- 接粉部材質
- 静電気
- 粉じん
- 対象物の危険性
- 工場・工程ごとの安全要求
などについて個別に検討する必要があります。
「半導体関連工場の設備下に粉体が溜まる」
「狭い場所の清掃に時間がかかっている」
「装置周辺にこぼれた材料を効率よく回収したい」
「回収後の袋詰め・台車運搬を減らしたい」
「床へ落ちる前に設備から直接回収したい」
「実際の材料がジェクターで搬送できるか試したい」
という場合には、お気軽にエコ・ワークまでお問い合わせください。
対象物・現在の清掃方法・作業人数・回収量・設備周辺の状況・搬送距離・使用環境などを確認し、必要に応じて実物による搬送テストを行いながら、ジェクターを活用できるかを含めて現場に適した回収・搬送方法をご提案いたします。
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