2000℃を超えるカーボン加熱炉や半導体成膜用の真空加熱炉について話せます
■ 具体的な経験の内容
光ファイバーでは、石英ガラスを溶融して紡糸する線引工程があり、線引は2,000℃を超える温度(2,300℃程度)に加熱するプロセスです。この工程で光ファイバーの5つの特性が決まります。また、線引する前のガラス母材を作る工程には、カラス化という工程があり、ガラス微粒子を焼結するプロセスがありますが、塩素ガスをキャリアガスと一緒に供給し、1,200℃程度に加熱しゾーンヒーティングを行い気泡のない石英ガラス(プリフォームと呼びます)を作る工程があります。このほかにもプリフォームを伸ばす延伸プロセスもあり、それらにはカーボンヒータが使われています。
光ファイバーメーカは、光ファイバーの特性・品質や歩留まりを向上させるために各社が独自の装置を自社開発しています。私は、古河電工で光ファイバーの量産用のカーボン加熱炉の開発の全てに係りました。そして古河電工にしかない特赦な加熱炉を開発した経験と技術を有しています。
炉の評価方法も、半導体装置の気密・耐圧試験の方法を導入して、独自の検査基準を作り、設計基準としました。
■ 実績や成果
古河電工の線引炉は私の設計した加熱炉が使われています。ガラス化炉は私が設計した特殊な炉が使われています。線引炉は海外の子会社にも導入されており、光ファイバーの高品質化、低コスト化に貢献していると確信しています。
■ そのときの課題、その課題をどう乗り越えたか
炉の開発では当初は、溶接部からの水漏れで苦労しました。溶接の方法を変える設計と冷却するの管理で解決しました。炉の大型化に伴いカーボンヒータの劣化、変形が発生しました。カーボンヒータの設計手法、固定方法を工夫して解決しました。
光ファイバーの5つの特性改善に取り組む中で、炉の各部の温度分布、変動と特性の関係をプリフォームの温度解析手法を使って解明し、独自の線引炉の設計思想を確立しました。
■ 業界構造(トレンド/主要プレイヤー/バリューチェーン等)の知見の有無
ある程度あります。
■ 関連する論文やブログ等があればURL
光ファイバの特許は100件以上出願しています。炉に関する特許も10件以上出願しています。
■ お役にたてそうと思うご相談分野
高温で真空あるいは加圧して処理をするプロセス、例えば、カーボン繊維の製造。
塩素ガスや可燃性ガスを使う加熱炉(化合物半導体のエピタキシャル装置を開発した経験があります)を使う分野は密閉性の高い炉が必要です。装置の気密性も要求される分野でお役に立てると考えています。
■その他
地域: 千葉県・三重県
役割: 加熱炉の開発・設計・量産立ち上げの担当およびマネージメント
規模: 4,0000
プロフィール 詳細を見る
職歴
プロセスD&Tラボ
- 代表 2019/8 - 現在
- 代表 2019/8 - 現在
テスコム電機株式会社
- 副本部長 2017/7 - 2019/4
古河電気工業株式会社
- 主査 2016/6 - 2017/6
- プロセスユニットシニアマネージャー 2009/5 - 2010/5
- センター長 1984/4 - 2009/5
東京特殊電線株式会社
- 取締役兼執行役員 2010/5 - 2016/6
このエキスパートのトピック
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線材やテープ材料へのコーティングの乾燥・硬化技術について話せます
¥42,000~■背景 古河電気工業(株)でコーポレートの生産技術開発部門で26年間所属し、生産技術開発センター長を5年勤めました。 私は、光ファイバのプロセスと製造装置の開発を26年間行ってきました。一番開発経験が長いのは、高速の線材に塗布する被覆技術の開発の経験です。その技術を光ファイバ以外の線材やテープなどの被覆プロセスの開発に応用してきました。 現在、独立して技術アドバイザーを行っていますが、被覆技術でクライアントの課題の解決と、コーティンを含む製造プロセスのイノベーションのプロジェクトに参画させていただいています。 ワニスや接着材などは溶剤で希釈して粘度調整を行っています。塗布後に乾燥・硬化反応などを行います。 私の専門は、流体工学と伝熱工学です。塗布ダイスの流動解析、乾燥工程の熱計算の技術を光ファイバのプロセス開発のために開発ました。それをテープ材や線材への塗布・乾燥プロセスに応用してきました。 ■話せること 1)加熱炉内でのテープ材や線材の熱計算の方法に関して 加熱炉内の温度を測定しただけでは、テープや線材の温度は計算できません。 2)加熱炉の熱特性の測定方法に関して 炉内の温度分布以外に熱伝達率の測定が重要です。その測定方法を紹介できます。 テープの場合幅方向伝熱特性の均一性が重要です。その評価を行う事が幅方向の特性の安定化に重要です。 3)蒸発モデルに関して モデル化を行って、熱計算結果を利用して蒸発量や溶剤残量を予測することができます。しかし実際のサンプルでの合わせこみは必要です。 この延長で、硬化反応の予測も可能です。 スポットコンサルでは、概要に関して説明をさせていただきます。 4)乾燥工程で抱えるトラブルに関しても相談に載らせていただきます。 ■その他 熱計算を行う事ができれば、加熱炉の仕様や要求項目が明確にできます。 私のクライアントも、加熱炉の設計思想が違う装置を複数台お持ちです。技術アドバイザー契約を締結して炉温の測定方法を開示して実測していただいた結果、加熱炉の設計コンセプトの違いと最大能力に関しての把握ができました。 熱計算により理解を深めることで、加熱炉や製造システムの設計思想が目的に適しているものどうか評価できます。
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テープや線材へのコーティングダイスの設計方法について話せます
¥42,000~■背景 古河電気工業(株)でコーポレートの生産技術開発部門で26年間所属し、生産技術開発センター長を5年勤めました。 私は、光ファイバの製造プロセスと製造装置の開発を26年間行ってきました。最も力を入れた開発は、高速の線材に塗布する被覆技術の開発です。その技術を光ファイバ以外の線材やテープなどの被覆プロセスの開発に応用してきました。 現在、独立して技術アドバイザーを行っていますが、被覆技術でクライアントの課題の解決と、コーティンを含む製造プロセスのイノベーションのプロジェクトに参画させていただいています。 ダイスを使った塗布プロセスでは、ダイス設計が重要です。EXCELで計算できる簡易なシミュレーションツールを開発し、被覆厚さの計算を行っています。 線条体の場合は、調心力により偏肉を防止していますが、調心力にはダイス設計や塗布材料の物性も影響します。またダイス自体の設計(図面)も重要です。 ■話せること 1.ダイス内の流れの場の解析方法の説明 ダイス内の流れ場が理解できると、コーティング現象の理解が深目ることが出来ます。この理解ができないと、調心力を理解することが出来ないと考えています。 ダイス内の流れの解析からダイス構造の最適化が行えます。解析はEXCELの表計算で行えます。 2.解析結果をダイス設計に活用する方法の説明 ダイスの計算ができると、色々なサイズのワークや塗布厚さに対して好適なダイス設計ができます。 3.テープへの被覆の場合は、ダイスとその周辺の装置に関して設計すべき項目の説明 解析により管理すべき項目が明確化できれば、乾燥炉や樹脂供給装置などの周辺装置に対する仕様が明確になります。 4.ダイスの図面、周辺装置の設計のアドバイス 私の経験では、装置設計の経験がない方々にとって製作図面を適切に作成することは難しいので、図面化に必要基準面の設定、必要な精度とその数値のアドバイスが可能です。 5.被覆装置のトラブルがある場合は、その改善のサポートの支援をいたします。 私が開発した解析手法は、現場で使える簡単なものです。そうでないと被覆対象が変わったときに担当者が即座に対応できないからです。私の解析方法は、解析の正確度よりもダイス設計に役立てることに重点を置いていますが、補正係数を導入することで実用レベルでの計算が可能です。 事実、私のクライアントはEXCELツールを使ってダイスの穴径の選定を行っています。 ■その他 被覆に関するトラブルは多種多様なので、トラブルの現象を整理して対処することが重要です。 しかしこれがかなり難しく、また時間がかかります。経験や勘で対応していることが多いのではないかと思います。 私のクライアントもそのような状況でしたが、経営者が科学的解明をすることを命じており、私が理論的な解析を支援することで、若手の方が被覆理論を習得して活躍されています。
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自動車用のエナメル線や平角エナメル線の技術動向や製造技術について話せます
¥42,000~■背景 古河電気工業(株)でコーポレートの生産技術開発部門で26年間所属し、生産技術開発センター長を5年勤めました。 古河電気工業(株)では、エナメル線の塗布技術や焼付方法に関する開発行った経験があります。 また、古河電気工業はワイヤーハーネスのTier1で、私が所属していた生産技術開発センターは、製造装置や接続技術の開発を行っていました。 その経験から自動車分野に関心を持っており、現在は個人事業としてプロセスD&Tラボを立上、独自に自動車分野のアルミワイヤーハーネス、モータ用エナメル線の技術調査を行っています。 また、エナメル線に関して技術アドバイザーを行っています。 ■話せること 1)エナメル線の塗布技術(偏肉対策やダイスの設計に関して) 2)焼付工程の高速化の施策 3)品質と精査正解是の方法(インラインモニタとその活用方法) 車載モータ用エナメル線は平角導体が主流となっており、塗膜の偏肉や被覆の厚さに対して厳しい要求があります。 エナメル線の特性に対する工程管理の要求も厳しく、従来よりもレベルの高い管理と生産性の向上の両立が必要となります。上記の項目に関しても大幅な改善が必要となると思われます。 そのために理論的なアプローチが必要と考えており、そのような視点で支援することを考えています。 また、生産速度の向上と合わせて皮膜品質(欠陥の管理)の向上が同時に求められています。そこで独自に皮膜の全周面の検査装置を開発しています。線速は100m/min以上、欠陥サイズは10μmを目標として開発しています。 ■その他 モータは主要部品で、使われるエナメル線の信頼性の要求も高いので、製造中に信頼性を評価できる新たな評価技術が必要と考えています。またその評価技術は、製品開発の短縮化に大きく寄与すると考えています。 私は、工程内で信頼性を管理できる生産方式の確立を目指しています。