半導体関連工場で粉体・粒体の投入作業を省力化するには?袋・フレコンから設備へ空気搬送する方法

この記事でわかること

  • 半導体関連工場で粉体・粒体の投入工程を見直すポイント
  • 袋・フレコンからホッパーやタンクへ投入する際の人力負担
  • 原料供給位置から設備まで空気搬送する考え方
  • ジェクターで粉体・粒体を吸引し、そのまま次設備へ送る方法
  • 高い位置への投入や離れた設備への搬送を省力化する方法
  • 中間容器・台車・フォークリフト搬送を減らす考え方
  • 既存設備へジェクターを後付けする際の考え方
  • 半導体関連工場で確認したい清浄度・材質・コンタミネーション
  • 静電気・粉じん・対象物の危険性などを確認する理由
  • 実際の材料による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、製造工程そのものだけでなく、

  • 原材料の受入
  • 保管
  • 設備への供給
  • 工程間搬送
  • 投入
  • 残材回収

など、さまざまな材料ハンドリング作業があります。

その中で粉体・粒体を扱っている場合、

袋
↓
作業員が持つ
↓
設備の投入口へ移動
↓
持ち上げる
↓
ホッパーへ投入

あるいは、

フレコン
↓
別容器へ小分け
↓
台車・フォークリフト
↓
設備
↓
投入

という工程が残っていることがあります。

こうした作業では、

  • 袋の持ち上げ
  • 開封
  • 移し替え
  • 中間容器への投入
  • 運搬
  • 高所への投入

など、複数の人力作業が発生します。

対象物・設備・使用環境などの条件が合えば、

原料供給位置
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
ホッパー・タンク・設備

と、

粉体・粒体を空気搬送によって直接供給する

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、排出側のホース・配管を通じて搬送する装置です。

ただし、半導体関連工場では、

「粉体を搬送できるから、そのまま製造工程へ使用できる」

とは判断できません。

実際の採用には、

  • 対象物の性質
  • 粒径
  • 清浄度
  • コンタミネーション
  • 接粉部材質
  • 静電気
  • 粉じん
  • 安全要求
  • 周辺設備

など、工程ごとの条件確認が必要です。

本記事では、袋・フレコン等からホッパー・タンク・設備へ粉体・粒体を投入する作業を、空気搬送によって省力化する考え方について解説します。


粉体・粒体の投入工程にはどんな作業がある?

粉体・粒体を設備へ供給する方法は、工場や工程によって異なります。

例えば、

  • 袋からホッパーへ投入
  • 袋から小型容器へ移し替え
  • フレコンから設備へ供給
  • 原料置場から別設備へ搬送
  • 上階のホッパー・タンクへ投入

などです。


「投入」だけではなく前後に作業がある

例えば袋原料なら、

原料置場
↓
袋を運ぶ
↓
設備の近くへ置く
↓
持ち上げる
↓
開封
↓
投入
↓
空袋処理

という工程があります。


一つひとつは短時間でも繰り返される

例えば、

1袋
↓
5分

でも、

1日30袋

扱うなら、

150分/日

です。


持ち上げ作業が多い場合

ホッパーの投入口が床面より高い位置にあると、

袋
↓
腰・胸・肩の高さまで持ち上げる
↓
投入

という作業になる場合があります。


1回の重量より回数が負担になることも

例えば、

1袋20kg
↓
1日1袋

と、

1袋20kg
↓
1日50袋

では作業負担が大きく異なります。


フレコンでも中間作業が残る場合がある

大量の材料をフレコンで扱っていても、

フレコン
↓
小型容器
↓
人が運ぶ
↓
設備へ投入

という工程になっている場合があります。


「フレコンを使っている=省力化済み」とは限らない

フレコンから先の工程が人力なら、

  • 小分け
  • 容器交換
  • 運搬
  • 再投入

などの作業が残ります。


空気搬送でどこを改善できる?

考え方は、

原料供給位置と投入設備を直接つなげられないか

です。


例えば袋からホッパーへ

現在:

袋
↓
作業員
↓
ホッパー

なら、

改善案:

袋・原料供給位置
↓
ジェクター
↓
搬送ホース
↓
ホッパー

という構成を検討します。


例えばフレコンから設備へ

現在:

フレコン
↓
小型容器
↓
台車
↓
設備

なら、

改善案:

フレコン
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
設備

です。


「人が材料を運ぶ」工程を減らす

空気搬送を使えば、

人
↓
袋・容器
↓
設備

ではなく、

材料
↓
ホース内部
↓
設備

へ移動させることができます。


ジェクターの基本的な搬送方法

ジェクターは圧縮空気を利用して対象物を吸引し、排出側へ搬送します。

基本構成は、

対象物
↓
吸引側
↓
ジェクター
↓
排出ホース・配管
↓
投入先

です。


吸引と搬送を一連の工程にできる

例えば、

原料
↓
ジェクター
↓
30m先のホッパー

とできます。


本体へ材料を溜めてから運ぶ設備ではない

ジェクターは、

吸引
↓
本体満杯
↓
移動

という方式ではなく、

対象物を吸引しながら排出側へ搬送します。


活用候補① 袋からホッパーへの投入

例えば、

袋入り粉体
↓
ホッパー

へ投入している現場です。


投入口まで袋を持っていかなくてもよい可能性

対象物・設備条件が合えば、

原料供給場所
↓
ジェクター
↓
ホッパー

とできます。


高所への持ち上げ作業を減らせる可能性

特に、

ホッパー投入口
↓
高い

場合には、

袋を持ち上げる工程

を減らせる可能性があります。


活用候補② フレコンからホッパーへ

大量原料をフレコンで保管している場合です。

例えば、

フレコン
↓
下部排出口
↓
ジェクター
↓
ホッパー

という構成を検討できます。


フレコン排出口とジェクターの接続

設備条件に応じて、

フレコン下部
↓
接続部
↓
ジェクター

という方法を検討します。


フレコンをホッパーの真上まで持っていかなくてもよい可能性

現在、

フレコン
↓
フォークリフト
↓
投入設備の上部

へ移動している場合でも、

フレコンを別位置に置き、

ジェクター
↓
搬送

とできる可能性があります。


フォークリフト動線を減らせる場合も

例えば、

原料置場
↓
フォークリフト
↓
製造設備

という工程です。


材料だけをホースで送る

原料置場側
↓
ジェクター
↓
設備

とできれば、製造エリアへの車両移動を減らせる可能性があります。


活用候補③ タンクへの投入

粉体・粒体をタンク等へ投入する工程がある場合です。


上部投入口が高い場合

例えば、

床面
↓
タンク上部
↓
数m

という場合には、人力や揚重設備による投入作業が必要になることがあります。


空気搬送で上方向へ送る

対象物・設備条件が合えば、

床面
↓
ジェクター
↓
排出配管
↓
タンク上部

とする方法を検討できます。


活用候補④ 別フロアへの投入

例えば、

1階
↓
原料

2階
↓
製造設備

という工場です。


階段で袋を運ばない

現在、

袋
↓
人
↓
階段
↓
2階
↓
投入

となっている場合には、

1階
↓
ジェクター
↓
2階設備

という方法を検討できます。


高さ方向へ搬送できるケース

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があります。


ただし100m搬送を保証するものではない

実際の搬送能力は、

  • 対象物
  • 粒径
  • 比重
  • 搬送量
  • 配管径
  • 水平距離
  • 高低差
  • 曲がり

などによって変わります。


活用候補⑤ 離れた設備への投入

原料置場と製造設備が離れている場合です。

例えば、

原料置場
↓
50m
↓
製造設備

という配置です。


台車で何度も往復している場合

現在、

原料
↓
容器
↓
台車
↓
50m
↓
投入

なら、

ジェクター
↓
排出ホース50m
↓
投入設備

とできる可能性があります。


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。


原料置場と製造エリアを離して配置できる可能性

設備レイアウトによっては、

原料保管場所
↓
ジェクター
↓
離れた製造設備

という構成を検討できます。


吸引側は短くする

ジェクターでは、

吸引側を短くして、長い距離は排出側で搬送する

ことを基本とします。


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程度で使用されるケースもあります。


例えばフレコンの近くへジェクターを配置

フレコン
↓
吸引側数m
↓
ジェクター
↓
排出50m
↓
製造設備

という構成です。


原料投入で期待できるメリット① 持ち上げ作業の削減

袋原料を高い位置へ投入している場合には、

袋を持ち上げる

という作業を減らせる可能性があります。


メリット② 台車運搬の削減

原料置場と投入設備が離れていれば、

台車による搬送回数

を減らせる可能性があります。


メリット③ フォークリフト搬送の削減

フレコンなどを設備付近まで車両で運んでいる場合には、その移動を減らせる可能性があります。


メリット④ 中間容器の削減

例えば、

フレコン
↓
小型容器
↓
設備

という工程なら、

フレコン
↓
ジェクター
↓
設備

とできる可能性があります。


メリット⑤ 投入場所の自由度

固定式コンベヤを設置する場合には、

搬送ルート
設備スペース

などに制約があります。


ホース・配管でルートを取れる

空気搬送では、

設備
柱
通路

などを考慮しながら、ホース・配管ルートを検討できます。


既存設備へ後付けできる可能性

ジェクターは、

既存ホッパー
既存タンク
既存製造設備

などへの後付けを検討できます。


既存設備を全部交換する必要はない

例えば、

現在のホッパー
↓
そのまま使用

その供給側
↓
ジェクターを追加

という部分改善です。


投入先との接続方法を確認

例えば、

  • フランジ
  • ニップル
  • ボールジョイント
  • その他の継手

など、現場設備に応じた接続方法を検討します。


ただし接続できることと工程適合は別

物理的に接続できても、

製造工程として使用可能かどうか

は別に確認する必要があります。


半導体関連工場では材料管理が特に重要

原料投入工程では、

清掃・廃材回収以上に、

搬送した材料そのものが製造へ使用される

可能性があります。

そのため、設備適合性の確認は特に重要になります。


確認① コンタミネーション

搬送設備から、

異物
別材料
摩耗物

などが混入しないかを確認する必要があります。


前回搬送物の残留

複数材料で同じジェクター・ホースを使用する場合には、

前回搬送物
↓
残留
↓
次材料へ混入

する可能性があります。


専用ラインが必要な場合も

工程・品質要求によっては、

材料ごとに専用設備

が必要になる場合があります。


確認② 接粉部材質

搬送物と接触する、

  • ジェクター本体
  • ホース
  • 配管
  • 継手
  • 排出部

などの材質を確認します。


材質指定がある場合

工程によって、

特定材質のみ使用可能

という条件がある場合には、その要求を満たせるか個別確認します。


確認③ 清浄度

使用場所が、

クリーンルーム

などの管理環境であれば、その環境に求められる清浄度条件を確認します。


「クリーンルームでも使える」と一律には言えない

ジェクターそのものが搬送可能でも、

特定クリーンルームの要求仕様

に適合するかは別問題です。


確認④ 静電気

粉体・粒体の搬送では、

材料
ホース
空気流

などによって静電気が発生する可能性があります。


個別の安全評価が必要

対象物の特性や周辺環境に応じて、

接地
材質
静電気対策

などを検討する必要があります。


確認⑤ 粉じん

袋・フレコンから粉体を投入する工程では、

開封
投入
落下

によって粉じんが発生する場合があります。


密閉性を含めて検討

空気搬送によって、

開放投入
↓
ホース・配管内搬送

へ変更できれば、開放状態で材料を扱う時間を減らせる可能性があります。

ただし、排出部・投入設備側も含めて粉じん対策を検討する必要があります。


確認⑥ 対象物の危険性

対象物によっては、

  • 可燃性
  • 反応性
  • 有害性
  • その他の危険性

を考慮する必要があります。


圧縮空気を使ってよいかも確認

ジェクターは圧縮空気を利用するため、

対象物
製造条件

によっては、この搬送方式そのものの適否を確認する必要があります。


原料投入で確認したい対象物条件① 粒径

対象物の粒径を確認します。


細かな粉体と大きな粒体では条件が異なる

例えば、

微細粉
↓
付着・粉じん

粒体
↓
搬送速度・配管径

など、確認ポイントが変わります。


条件② 嵩密度・比重

重量が大きいほど、必要な空気量・機種などが変わる場合があります。


条件③ 含水率

乾燥しているか、

湿っているか

を確認します。


湿った材料は付着する可能性

水分によって、

ホース内壁
配管
ジェクター

へ付着する場合があります。


条件④ 付着性

サラサラ流れる材料なのか、

壁面へ付着しやすい材料なのかを確認します。


条件⑤ 凝集・固結

粉体が、

袋内
フレコン内

で固まっている場合です。


固結物はそのまま搬送できない可能性

大きな塊になっていれば、

ジェクター
↓
吸引口へ入らない

可能性があります。


事前に崩す工程が必要になる場合も

例えば、

固結を崩す
↓
ジェクターで搬送

という方法です。


条件⑥ 搬送量

例えば、

50kg/h

なのか、

1t/h

なのかで必要設備が変わります。


「搬送できる」と「必要量を供給できる」は別

少量テストで吸引できても、

製造設備が要求する供給量

を満たせなければ実用にはなりません。


必要供給量を確認する

例えば、

設備
↓
100kg/h必要

なら、

その条件で安定供給できるかを確認します。


条件⑦ 連続かバッチか

例えば、

一定量ずつ投入

なのか、

連続的に供給

するのかで設備構成が変わります。


バッチ投入

例えば、

100kg
↓
投入
↓
製造

という使い方です。


連続投入

例えば、

製造中
↓
一定量を供給し続ける

場合です。

この場合には、供給量の安定性なども重要になります。


定量供給とは別機能

ジェクターは搬送設備です。

高精度な計量・定量供給そのものを行う装置ではありません。


必要に応じて他設備と組み合わせる

例えば、

原料
↓
計量設備
↓
ジェクター
↓
投入設備

あるいは、

ジェクター
↓
受けホッパー
↓
定量供給装置

など、目的に応じた設備構成を検討します。


半導体関連では投入量管理も確認

製造工程で厳密な投入量が必要な場合には、

搬送機
+
計量・供給設備

として全体を設計する必要があります。


原料供給工程を「人時」で確認

現在の作業負担を把握するためには、

作業時間を測ります。


例えば

1袋投入
↓
4分

1日
↓
40袋

なら、

160分/日

です。


年間にすると

160分
×
250日

=40,000分

約667時間/年

です。

※あくまで計算例です。


複数人で作業する場合

例えば、

2人
×
2時間

なら、

4人時/日

です。


空気搬送で何工程減らせるかを見る

例えば、

①袋を運ぶ
②持ち上げる
③投入
④空袋処理
⑤こぼれ粉清掃

という工程があります。


供給方式を変更すると

例えば、

原料供給位置
↓
ジェクター
↓
設備

とすることで、

人が材料を持って移動する工程を減らせる可能性があります。


こぼれ粉の削減にもつながる可能性

開放状態で袋を投入すると、

材料
↓
こぼれる

場合があります。


搬送経路を閉じられる場合

ホース・配管内で搬送できれば、開放状態での材料移し替えを減らせる可能性があります。


ただし排出部まで含めて確認する

投入先で材料が飛散すれば意味がありません。

そのため、

吸引側
搬送路
排出側

まで一連で検討します。


搬送先の空気処理も重要

空気搬送では、対象物と空気が搬送先へ到達します。

そのため、

搬送先で空気と材料をどのように処理するか

を検討する必要があります。


対象物に応じた回収・集粉設備

条件によっては、

  • サイクロン
  • 集粉設備
  • 受け容器

などとの組み合わせを検討します。


ジェクロン等との組み合わせも検討

対象物や設備条件に応じて、集粉機「ジェクロン」などと組み合わせる方法もあります。


既存設備の構造確認

ジェクターを既存設備へ後付けする場合には、

  • 投入口
  • 排出口
  • フランジ径
  • 配管径
  • 設置スペース
  • 周辺設備

などを確認します。


図面があると検討しやすい

例えば、

フレコン位置
↓
30m
↓
ホッパー

高さ
↓
5m

などが分かれば、搬送ルートを考えやすくなります。


図面がなくても初期相談は可能

簡単な手書きでも、

原料
↓
ここ
↓
設備
↓
30m先

という情報があれば初期検討できます。


実物による搬送テストを推奨

粉体・粒体は、

材料名

だけでは搬送性を判断しにくい場合があります。


同じ材料名でも状態が異なる

例えば、

粒径
水分
嵩密度
付着性

が異なれば搬送結果も変わります。


実際に使用する材料で確認

テストでは、

  • 吸引できるか
  • ホース内で安定搬送できるか
  • 必要量を供給できるか
  • 付着・閉塞しないか
  • 必要な距離・高低差を搬送できるか
  • 搬送後の材料状態
  • 排出状態

などを確認します。


投入用途では対象物の変化も確認

例えば、

空気搬送
↓
材料が破砕

する可能性がある対象物なら、搬送後の状態確認が重要です。


製造材料として使用する場合はさらに慎重に

テストで、

「搬送できた」

だけで採用するのではなく、

  • 品質への影響
  • 異物混入
  • 材料状態
  • 製造仕様

などを確認する必要があります。


半導体関連工場では現場側の評価が不可欠

エコ・ワーク側で搬送可能性を確認できても、

その設備を実際の製造工程へ導入できるかどうかは、

ユーザー側の品質・設備・安全基準による評価

が必要です。


こんな作業なら検討してみる

例えば、

「袋からホッパーへ毎日大量に投入している」

「高い投入口まで粉体を持ち上げている」

「フレコンから小型容器へ何度も移し替えている」

「原料置場から設備まで台車で運んでいる」

「1階から2階へ袋を運んでいる」

「フォークリフトで原料を設備横まで搬送している」

という作業です。


「設備を入れたい」ではなく「この作業をなくしたい」から相談できる

例えば、

「20kg袋を1日50袋投入している」

「原料供給に2人必要」

「30m離れた設備まで材料を運んでいる」

などの情報だけでも構いません。


現在工程を書き出すと改善案が見える

例えば、

現在:

フレコン
↓
容器
↓
台車
↓
ホッパー
↓
手投入

改善案:

フレコン
↓
ジェクター
↓
ホッパー

です。


すべてをジェクターへ置き換える必要はない

例えば、

計量
↓
人・既存装置

搬送
↓
ジェクター

という役割分担もあります。


最適な工程を組み合わせる

重要なのは、

現在の人力工程のどこを搬送設備へ置き換えると効果が大きいか

です。


空気搬送機「ジェクター」の詳細

ジェクターの機種・構造・搬送能力・活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

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まとめ

半導体関連工場・材料工場などで粉体・粒体を扱う場合、

袋
フレコン
容器

から、

ホッパー
タンク
製造設備

へ材料を投入する工程が発生することがあります。

現在、

袋を運ぶ
↓
持ち上げる
↓
投入

あるいは、

フレコン
↓
小型容器
↓
台車
↓
設備

としている場合には、空気搬送による省力化を検討できる可能性があります。

ジェクターを利用すれば、

原料供給位置
↓
ジェクター
↓
ホース・配管
↓
ホッパー・タンク・設備

と、

粉体・粒体を吸引しながら投入先まで搬送

する方法を検討できます。

これによって、

  • 袋の持ち上げ
  • 中間容器への小分け
  • 台車運搬
  • フォークリフト搬送
  • 設備への再投入
  • こぼれ粉清掃

などを減らせる可能性があります。

また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、高さ100m程度の搬送

が可能なケースがあります。

そのため、

原料置場
↓
離れた製造設備

1階
↓
上階のホッパー

などの搬送も検討できます。

ただし実際の搬送能力は、

  • 粒径
  • 嵩密度・比重
  • 含水率
  • 付着性
  • 凝集・固結
  • 必要搬送量
  • 搬送距離
  • 高低差
  • ホース・配管径
  • 曲がり

などによって変わります。

さらに半導体関連の製造工程へ材料を供給する場合には、

搬送できること以上に、工程要求へ適合できることが重要です。

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
  • 圧縮空気の条件
  • 材料品質への影響
  • 対象物の危険性

などについて個別確認が必要です。

「袋からホッパーへの投入を省力化したい」

「フレコンから設備へ直接搬送したい」

「高所への粉体投入を減らしたい」

「原料置場から製造設備まで人が材料を運んでいる」

「既存ホッパーへジェクターを後付けできるか知りたい」

「実際の原料を空気搬送できるかテストしたい」

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・現在の投入方法・必要搬送量・搬送距離・高低差・使用環境・設備仕様などを確認し、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原料供給・搬送方法をご提案いたします。


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