![第5回ものづくり系ポッドキャスト「冷却]](https://image.listen.style/img/BIaft987t-pcXKB2NpcvAuNS4o8phvpGMyQdHp8oW2g/resize:fill:1200:1200/aHR0cHM6Ly9kM3Qzb3pmdG1kbWgzaS5jbG91ZGZyb250Lm5ldC9zdGFnaW5nL3BvZGNhc3RfdXBsb2FkZWRfZXBpc29kZS80MTY4NTYwMy80MTY4NTYwMy0xNzU2MzgzNzA2NzQ1LTIxMTljNzdmOWE1NzYuanBn.avif)
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こんにちは、りびぃです。今回も、もの技ラジオをやっていきたいと思います。
このラジオは、生産設備の現役設計師である私、りびぃが、
ものづくりや技術に関するトピックについて、皆さんにお届けする番組となっております。
今回のテーマは、「ものづくり系ポッドキャストの日」です。
この企画は、同じくインフルエンサーの渋町さんが企画しているもので、
ポッドキャスターの中で、ものづくり系を発信している方々を集めて、
皆さんで、ものづくりに関する共通テーマを設けて、
それについてエピソードを語っていきましょうという企画になっております。
大体、偶数付き目安で企画をしていて、今回が第4回となっております。
早速、この共通テーマは何かというと、冷却です。
ものづくりの冷却といえば、冷却装置というのもありますし、
現場でよく仕事をされている方は、最近めちゃくちゃ暑いですよね。
私も最近までずっと現場に出ていましたけれども、めちゃくちゃ現場が暑いです。
現場の方の熱対策とか、熱中傷対策とか、そういったところもトピックとしてはOKですし、
設計をやっている方なんかは、脳をクールにしないといけないということで、
頭を切り替えるために、おすすめの頭の冷やし方とか、
どうやってクールさを保てられるかみたいなエピソードもOKだということで、
お題をいただきました。
今回、私のこのモノギラジオでは何を扱うかというと、
直球で冷却装置について語っていきたいと思います。
普通に冷却装置について淡々と語るというよりは、
ものづくりの冷却装置というのは、生半可じゃいけないなって感じたという、
そういう話をしていきたいと思います。
冷却って言うと、日常生活だと冷却装置と言われてもピンとこないと思うんですよ。
チーって言うならエアコンかぐらいじゃないですか。
今年はもう夏めちゃくちゃ暑くてですね、
群馬とかあっちの方だと41.何度とか、歴代最高気温みたいな、
そこまで行ったなんてニュースがありましたけれども、
一昔前までは節電とか暑い夏でもなんとか工夫で乗り切ろうみたいなのが主流だったんですよ。
東日本大震災の直後ぐらいまではエアコンは控えてとか結構言われてましたよね。
なんですけども最近暑すぎて、
今年も熱中症で搬送される方々も結構多いということで、
最近は節電でエアコンを控えるみたいなのは言わなくなりましたよね。
むしろどんどんエアコン積極的に使ってくださいと、
健康被害が及ぶぐらいだったらそっちの方がいいでしょうとか言われますよね。
自分もその通りだと思うんですけども、
かといってエアコン積極的に使えって言われてもやっぱり電気代高いなっていう感覚はあるかと思うので、
やっぱり物を冷却するのに電気代ってかかるなという感覚があるかと思うんですよ。
なんですけど産業用の冷却装置ってなると、
そんなエアコンとかがめちゃくちゃ可愛く見えるレベルで、
もっといかついのが必要になってくるんですよね。
日常生活でそんないかつい冷却装置なんて目にすることないじゃないですか。
シリーズで言えば冷凍庫ぐらいだと思うんですけども。
なんですけども産業界ではこういうヒートでこういう感じの冷却装置が必要なんですよっていうところですね。
ぜひ私の経験をベースに語っていきたいと思いますので、ぜひ最後までご視聴ください。
それでは早速、はいということで語っていきたいと思うんですけれども、
エピソードは大体3つぐらいに分けて話していければと思っています。
基板冷却装置の設計
まず1つ目が基板の冷却装置を設計した話ですね。
こちらは私が4年前ぐらいまで勤めていたベンチャー企業で設計した話なんですけれども、
どういう基板かというと、カメラ用の照明基板ですね。
この照明基板は市販のものとかそういうものじゃなくて、完全にベンチャーで自作したものなんですよね。
基板の設計からして発注して作ってもらって、専用の基板なんですよ。
なんですけれども、めちゃくちゃ暑くなるんです。
もう数秒電源を入れただけで手に持てないぐらいめちゃくちゃ暑くなるんですよね。
ということでめちゃくちゃ消費電力の高い照明なんです。
そんな基板を自然空冷で普通に使うものなら基板がすぐ壊れちゃうわけですよね。
ハンダのところとか電子機器とかもそんなに熱に強いパーツばかりじゃないので、
熱に弱いものが多いんですかね。
なのでどうにかして冷却装置を設計しないといけないという話になったんですよね。
私が担当するちょっと前に冷却装置を簡易的にということで、
PC用のファンか何かを何個か組み合わせてそれで冷却しようとやってたんですけど、
それでもちょっと厳しいという判断があったんですよね。
発生する熱量は電流の大きさAと抵抗値と電流を流した時間でだいたい決まってくるんですけれども、
理想を言うとその照明をつけっぱなしの状態で装置が稼働している間ずっとつけっぱなしの状態でやりたいというのが理想だったんです。
なんですけれども空冷だとつけっぱなしが厳しいという判断にどうしてもなってしまって、
空冷だとどうしてもつけっぱは厳しいというか冷却能力が足りないという風になっちゃうので、
どうしても照明のオンオフのタイミングを制御するソフトを設計しないといけないよねって話になって、
どうしてもそれって微妙だよねっていう話になっていたところだったんですよね。
その時に水冷で何とかできないかという話があがりまして、
それで私が一部設計と開発の試験を対応したという話ですね。
その水冷の装置も市販のものを使うとかそういうのじゃなくて完全自前で作りました。
どんな感じで設計したかというと水枕みたいなのを設計して、
両側をプラグして必要なところにネジをついて、
そこに水配管用の釣り手をねじ込んでちゃんとシールして、
そういう水枕を作って、その水枕と基板を固定できるようにっていう感じで設計をしました。
設計したとはいえ本当にDIYの延長みたいな感じの装置が出来上がったわけなんですけれども、
その水枕を全部で基板が10個くらいあったのでそれでやったんですよ。
あんまり水の配管経路とかも複雑にはしたくなかったので、
とりあえず直列で全部やってみようという話になって直列で実験をしたんですよね。
ポンプは確かPC用のポンプかAmazonかでポチって、
それを水を張ったバケツとかそういうのを用意してそこでポンプとして流しつつ、
ラジエーターはいるかいらないか微妙なところだったんですけど、
とりあえず2,3セットを置いておいた覚えがあります。
それもPCパーツの水冷のラジエーターですよね。
あれを2,3個並べていた覚えがありますね。
それでスタートをさせてポンプを回して照明をオンさせて、
途中に水温を測る温度計を置いて、
その時間経過に対して温度がどう変化するかみたいな感じでやってました。
最初は正直舐めてたんですよ。
水冷なんて実装したら全然余裕でしょって思ってたんですよ。
例えば気温10℃っていうと肌寒いかな、長袖じゃないとしんどいな、
コートはいるかいらないかうーんっていうぐらいなんですか。
でも水温の10℃ってなったらキンキン見えてるわけですよ。
よくサウナとか行く方は水風呂とか入ると思うんですけど、
大体水風呂の温度が10℃とかっていうサウナ多いんじゃないかと思うんですけど、
あれぐらいです。
めちゃくちゃ冷たいですよね。
そんな感じで水か空気か冷え方が全然違うんですよね。
これ感覚ですぐ分かると思うんですけど、
なので全然余裕かなと思ったら、いざスタートさせてみると、
結構これきつくないかっていうのが分かりまして、
だいたい1分ぐらいずっと回してると温度がどんどんどんどん上がってくるんですよね。
1、2分経つと完全にお湯になってました。
だいたいどんぐらいだったかな。
50℃とかそんくらいまでいってたかな。
最初20℃いくかいかないかぐらいだったんだけど、
今もうそんくらいにまで上がってて、
どんだけ熱出てんのっていうぐらい熱が出てましたね。
一応自作のやつ以外にも、ちゃんとした水枕みたいなのを
メーカーさんか何かにサンプルでもらって、
これでぜひテストしてみてください。
そういうのもあったんですけど、それが銅でできてるんですよね。
銅でできてるもんで、やっぱり冷却性能っていうのはもちろん高いんですけれども、
ただそのサンプルの水枕は銅でできてるから重いんですよね。むちゃくちゃ重いんですよ。
銅って鉄より密度高いんで、持つとすごいズシンっていう感じなんですよ。
鉄板持つよりももっとズシンってくる感じです。
確か鉄の密度というか比重が7.8とか9とかそのくらいだったと思うんですけど、
それに対して銅の比重って8.8とか9とかってあるんですよね。
なので持った瞬間、本当にズシンっていうぐらいに重いんです。
重いのでブラケットとかもいかつくしないといけない周囲とか出てきて、
いろいろ補強してるとどうしても取り付けスペースが足りないみたいな。
そういうふうになってくるので、ちょっと厳しいねとなって、
結局付けっぱだとこんなもんかみたいなね、そういう実験で、
その後はちょっと詳しくは言えないですけれども、
そこからまたいろいろやって、一応開発としては終了でしたという話ですね。
個人的には水冷の装置を自作で作ったというところとか、
試験できたところは楽しいなというのはもちろんあったんですけど、
それ以上に思ったのが、基板の照明なんて全然余裕でしょって思ってるけど、
水冷でもこんなにきついんだっていうのはすごいびっくりしたという話ですね。
そういう話だというのがまず1つ目のエピソードでございます。
大手企業での精密空調
2つ目が大手企業にいたときの検査兼加工装置の話ですね。
検査兼加工装置なんですけれども、これも詳しくは言えないんですけれども、
レーザーを使う装置なんですよね。
レーザーを使って測定をしたりとか、レーザーを使って加工する装置っていうのを、
大手企業にいたときに開発を昔してたんですよね。
自分が入ったときにはその開発っていうのはかなり下火になっちゃってはいたんですけれども、
その施設だけは残ってるよっていう、そういう状態だったんですよね。
毎年毎年飛沫になるとですね、部署で使った開発の経費の整理だとか、
資産登録してるのかしてないのかとか、その辺のチェックが入ったりするんですけれども、
毎月エアコン代がどうのこうのみたいな話になるんです。
エアコン代って言っても別に、開発のスペースのところって普通のプレハブ小屋なんで、
プレハブ小屋のエアコンで結構そんな言われるんだとかって思ってたら、
いやいや違う違う、そういう話じゃないのって上司に言われたんですよ。
どういうことかっていうので、一回連れてってもらったらですね、
確かに検査装置のところに空調があるんですよ。
っていうのもその検査装置って検査をするためのものなので、
温度によって検査の精度にバラツが出てはいけないっていうのがあるんですね。
だしまた精密機器をたくさん使っているので、熱の変動によって部品とかが劣化すると、
それをまた調達するのにすごいお金がかかるので、
なるべく高温状態、温度が変わらないようにっていうので空調を入れてたんですよね。
なんですけど、その空調が普通の空調じゃなくて精密空調って呼ばれている空調ですね。
精密空調って何かっていうと、だいたい0.1度単位とかで質素をコントロールできるやつなんですよ。
普通のエアコンって設定できたとしても0.5度とかそのぐらいの単位じゃないですか。
1度とかじゃなくて0.1度単位ですね。
普通のエアコンだとだいたい0.5度単位とか27度の次が27.5度とかそれぐらいのレベルだし、
27.5度に設定したとしても本当に27.5度キープできてるかどうかなんて誰もわかんないじゃないですか。
なんですけれども精密空調っていうのはちゃんと0.1度単位とかそれくらいで質音を制御して、
かつそこから質音が外れてくると、それに設定した値になるようにまた制御が働くという、そういういいやつなんですけど、めちゃくちゃ高いんですよね。
それが2台入ってましたね。
場所もそこそこ広いというか、スペースのところにレーザーの装置があったので、やっぱりそれだけ精密空調を入れないといけないって当時判断があったんだと思います。
この精密空調なんですけど、部屋に人間が入ったりすると、人間も熱量を持っているわけじゃないですか、カロリーを持っているわけじゃないですか。
なので、人間が入ると必ずアラームが鳴るんですよ。めっちゃピーピーピーピー鳴るんですよ。
なので、みんな見学に行きたいとか言って、わらわら行っちゃうと、もうすぐピーピーピーピー鳴るから、今回は2人だけとか、そういう感じだいたいになってたかなという覚えがありますね。
エアコンと精密空調の重要性
あと、このレーザーの装置って、普通の考えで言えば、開発するときはエアコンが必要だけれども、開発しなくなったらエアコンを切ればいいと思うじゃないですか。
違うんです。
エアコンを切っちゃうと、単なるプレハブ小屋の中なので、夏めっちゃ暑くなったり冬めっちゃ寒くなったりとかして、高温低温に晒されるっていうのもあるし、熱変動によってレーザーの高い部品とかその辺がダメになってきたり傷んじゃうっていうのがあるそうで、
もう24時間365日ずっとエアコン、精密空調を利かせないといけないっていうので、むちゃくちゃ電気代食うらしいです。
実際の金額までは知らないんですけれども、大抵お盆とかになると、最近特に大手とかだとSDGsみたいな、なるべく持続可能になるように電気を切ったりとかするじゃないですか。
長期休暇の時は切るとか、あとはもっと言うとお昼休みとかそういう時にはもう照明切るとか、本当に必要な時だけ照明をつけましょうみたいな、現場でもやられてると思うんですけど。
なんですけれども、検査装置、中でも検査精度高いものが求められるものっていうのは、人間様以上にすごい高級な精密空調を使って、24時間365日空調管理っていうか温度管理を差し上げないとダメになっちゃうっていう、そういうやつなんですよ。
エアコンって、人間が暑いと感じるからつけるとか寒いと感じるからつけるとかってあると思うんですけど、違うんですよ。
機械のために空調が必要っていう、この精密空調の話でございました。
ちなみにですね、特に現場作業とかで熱中症になったとかちょっと具合が悪いとかっていう風になったらですね、とりあえず検査室に駆け込めってよく言われます。
検査室であれば間違いなく空調が効いてるから。
自分がこの前行った現場でも言われましたけど、検査装置とか検査室って聞くと、機械のために空調がしっかりと管理されているビップルームですよっていう風に覚えていただければと思います。
大学時代の経験
3つ目なんですけれども、大学時代の話ですね。
私は大学時代、実はものづくりとはほとんど関係ない研究をやってたんです。
ナノ粒子を合成するっていう研究をしていまして、完全に馬蹄学じゃねえかっていう話なんですけど、一応機械系なんですけど粒子合成っていうのをやってたんですよ。
粒子合成をした後にその粒子がちゃんと完成したのかどうかっていうのを見ないといけないんですけど、その粒子のサイズもですね、ナノレベルなんです。
大体10ナノとか100ナノとかそれくらいのオーダーなので、当然目には見えないんですよね。
なのでそれを電子顕微鏡を使うんです。
その電子顕微鏡の名前がテムって言われるんですけれども、透過型電子顕微鏡と呼ばれているんですね。
粒子そのものの大きさとかじゃなくて、粒子の中身とかその辺もしっかり調べられるものということでテムっていうのを使ってました。
大学4年生の時と大学院の1,2年生、計3年間ですね。
このテムにはお世話になりましたね。
このテムもですね、めちゃくちゃ高級な検査装置で、聞いたところによると日本で数台しかない、そういう顕微鏡だそうです。
やっぱりめちゃくちゃ涼しい部屋の中でちゃんと管理されていて、テムのある部屋だけやたらと涼しいんです。
そこで3年間いろいろお世話になりましたけれども。
もちろんそのテムという装置は24時間365日空調管理がされているのは当たり前だったんですけど、
それに加えて、さっきのレーザーの検査装置以上の温度管理というかそれが求められるものだったんですよね。
どういうことかというと、空冷とか水冷とかだともうダメなんですよ。
だってそのナノレベルのものを見るための検査装置なので、
そうするように温度変化によってそのナノオーダーで寸法が変わってしまったら検査装置としてダメなんです。
その装置は何をしていたかというと、液体窒素を使って冷やすという仕組みになっていたんですよね。
これびっくりしました。
だからテムを使っていると、たまにちょっと5分ぐらい一旦作業を止めますねというオペレーターの方がいるんですけど、
その方に言われて、分かりましたとか待っていると、液体窒素を運んできて、その装置の中に液体窒素をジャバジャバ注いでいくんですよ。
たまに液体窒素をオペレーターの方がちょっとこぼしちゃったりとかするんですけど、
白い煙が広がっていくというのがよく見られましたね。
触りさえしなければ大丈夫とは言わず、こぼしちゃうのもよくある話みたいな感じだったので、
別にこぼれたからといってそんなぶちまけるほどじゃないので全然問題はなかったんですけど、
すごいおーっていう感じはありましたね。
液体窒素かみたいな。
液体窒素ってマイナス196度以下ですけれども、水冷とかそういう次元じゃないですよね。
ちょっとでも常温に晒されるとすぐ気化しますからね。
液体窒素を使うのかっていうのはこの時すごい思いましたね。
ただね、そこまでして一生懸命精度精度でやっている装置ではあったんですけど、
ちょっと致命的だったのが、大学の検査室の近くを東海道新幹線が走るんですよ。
東海道新幹線が走るとですね、走っている時めっちゃ振動がくるんですよ。
この検査室まで。
それによって画像がぶれるから、新幹線が通らないところを狙って撮影をしないといけないというのがあったんですけれども、
それもいい思い出だなという話でございました。
その検査装置もね、維持コスト半端でなく高いなっていうのがまだまだあって、
定着の話もそうなんですけど、定期的にメンテナンスしないといけないっていう話もあったり、部品交換とかそういうのですよね。
メンテナンスをするのにも、オランダか何かの検査メーカーだったと思うんですけど、
わざわざ日本に来てもらってやらないといけないっていうのがあって、とんでもなく維持コストがかかるらしいですね。
そんなのを3年間ずっと使わせてもらってありがたいなという話ですけれども、すごい貴重な経験だったなというふうに思います。
産業用冷却技術の課題
産業界の冷却装置ってエアコンなんて可愛いなって思いません?
人間様のための冷却装置ってエアコンがあれば十分なんだなって思っちゃう。
産業用のものというか、また開発のために使われる電力っていうのはとんでもなくデカいなって思います。
節電とかっていう話になった時に、もちろん皆さんがなるべく電力消費を抑えるためにエアコンをなるべく控えましょうとかコンセントをこまめに抜きましょうとかってやられてると思うんですけれども、
それも非常に意味のあることだとは思うんですけど、産業用で使われている電力はどんなものかとか、冷却性能をどれだけ求められるのかとか、エアコンのクオリティをどれだけ必要かとかを見てしまうと、
人間様用の冷却装置ってやっぱり可愛いもんだなって思っちゃうんですよね。
そういうスケールで見えてしまうっていうのが私の経験でございました。
ということで、今回の私の冷却の話については以上となります。
いかがだったでしょうか。
私は普段ものづくりの勧めというブログやYouTubeを運営しております。
概要欄にリンクを貼っておきますので、もしよろしければそちらもチェックをしてください。
また、このものづくり系ポッドキャストの冷却の話については、他のポッドキャスターの方も同じように発信をされているかと思います。
おそらく月末とかになると、支部長さんとかがプレイリストを作ってくれるんじゃないかなと思いますので、他のポッドキャスターの中で同じような冷却の話を聞きたいなという方は、ぜひそちらもチェックをしてみてください。
それではまた次回お会いいたしましょう。リビンでした。バイバイ。
