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クリーンルームの異物対策-微粒子・気流を可視化

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クリーンルームの異物対策-微粒子可視化システムによる清浄環境を評価

あらゆる分野で異物の付着による製品品質の低下が問題となっています。
品質や安全性に影響を及ぼす生産工程の異物対策について、可視化製品による見える化のニーズは年々高まってきています。

パーティクルカウンターのようなセンサー系の測定方法の場合、傾向は掴めても発塵プロセスなど現象の特定と対策を講じるまでは至りません。
「微粒子可視化システムParticleViewer」は最先端の画像処理技術を用いた可視化製品であり、ものづくりの現場で現状確認と原因特定から、改善後の評価までを最短時間で行うことができる強力なツールとしてご活用頂けます。

微粒子可視化システムParticle Viewer
「微粒子可視化システムParticle Viewer」を使用した可視化 事例を紹介いたします。

クリーンルームの異物対策-0.3μの微粒子を可視化

FFUからの落下塵0 3μを微粒子可視化動画
クリーンルームクラス1000(ISO class6)の環境でFFUから落下する0.3μの微粒子を評価しています。
微粒子可視化システムParticle Viewer」とパーティクルカウンターで同時に計測して、どの程度の粒径を可視化出来るか検証しました。

スタンダードモデルの「微粒子可視化システムParticle Viewer PV2-VLD」で0.3μ前後の可視化撮影が可能になります。
FFUからのリーク評価や設備劣化による塵埃問題、粗大粒子だけでなく清浄要求度の高いクリーンルームでサブミクロンの異物評価を画像計測による非接触エリア評価で手軽に検証可能です。

クリーンルームの異物対策-粗大粒子(5μ~)の特定と対策

5μ以上のパーティクルを可視化【対応規格:ISO14644-17】
2021年に規格化されたISO14644-17により粗大粒子の特定と対策が不可避となります。
上の動画の通り5μを超える粗大粒子は落下傾向が強くパーティクルカウンターでは吸い込めません。
結果、実際に存在している個数とカウンターの計測数値で整合性が取れなくなります。

対して、微粒子可視化システムParticle Viewer」は粒径が大きくなればなるほど像を捉えやすくなるため、粗大粒子も容易に撮影計測が可能となります。
光を照射した範囲で撮影計測を行うため広範囲のエリアも漏れなくまとめて計測できます。
粗大粒子だけでなく微細粒子も含めて対応ができる唯一の製品となっております。

クリーンルームの異物対策-粗大粒子(10μ~)の落下→吸引を検証

【埃対策】粗大粒子10μの落下~ 吸引の可視化動画
微粒子可視化システムの有効性 【ISO14644-17】
クリーンルームの異物対策-粗大粒子
粗大粒子に該当する10μの粒子をパーティクルカウンター計測時に「微粒子可視化システムParticle Viewer」を用いて撮影しました。

上の画像の通り浮遊する微小粒子は遠い箇所でも吸引される傾向が強いですが、粗大粒子はノズル近傍域においても 落下し採集出来ない事が分かります。
パーティクルカウンターでは見逃していた異物を微粒子可視化システムでは計測することが出来ます。

クリーンルームの異物対策-人からの発塵

人の挙動による発塵評価
作業者からの発塵は、クリーンルームにおける最大の発塵源と言われています。
無塵衣を着用していても異物が発生しないとは言えません。 発塵を抑えた最適な工程管理を可視化することが異物評価では重要となります。

また口頭の説明だけではコンタミを意識した行動が厳守されにくいですが、 パーティクルを可視化した画像は圧倒的な説得力を持っており作業管理に最適です。
海外の生産現場では言葉の壁がありますので、特に有効なツールとなります。
無塵衣の選定や管理、作業者の動きの評価などを行うことができます。
クリーンベンチ内微粒子挙動評価
クリーンルームで局所的な清浄度を高めたい時に最適なクリーンベンチですが、中で作業を行うとせっかく高めた洗浄度がうまく活かされないことが往々にしてあります。
画像では微粒子が発生しやすいアクションをしておりますが、「微粒子可視化システムParticle Viewer」では実際の作業内容でも検証が可能です。
集塵状況などの確認も行うことができます。
歩行時の堆積粉塵の可視化
クリーンルームで多数の歩行者が通る通路と清浄度が要求される装置が近い場合、清浄度を維持することは困難です。
さらに壁際に歩行路が設定されている際は、吹き抜けの構造でない限りダウンフローが床面で巻き上がります。
そのため発塵と再飛散が重なるエリアとなり、設備全体に悪影響を及ぼしかねません。

微粒子可視化システムParticle Viewer」では、微粒子挙動の各プロセスを把握することができ、 改善策をどのようにするべきか?対策の決定までを最短距離で進めます。
改善前と改善後で比較データの作成も容易ですので、運用管理の制定にも効果的です。

クリーンルームの異物対策-微粒子の挙動について

粒径による微粒子挙動の違い
可視化しただけではパーティクルは小さな輝度情報しか持っておりませんので、見逃してしまうこともあります。
輝度情報を蓄積させることで微粒子像を把握し、気流の影響による発塵箇所や行き先・性質などを見極めることができます。
そこから適切な異物対策を検討することが可能です。

クリーンルームの異物対策-微粒子をカウントして評価する

粒子カウント
微粒子可視化システムParticle Viewer」では浮遊する微粒子を可視化して、画像処理で粒子数のカウントが行えます。
可視化された画像から定量的な検証結果を取得できます。

画像処理は空間内で捉えられた画像上の微粒子に対して、ラベリング処理を行い数値化→カウントをしてデータを出力します。

クリーンルームの異物対策-気流を可視化して解析

クリーンルームの異物対策として室内の気流を可視化することも需要です。
ミストをトレーサー(マーカー)としてレーザーシート光源を使い、気流を見える化。画像データから解析した事例を紹介いたします。

クリーンルームの異物対策-気流を解析

CRダウンフロー
FFU(ファンフィルタユニット)による気流の状態を可視化しております。
煙発生器で発生させたスモークを散布し、可視化用レーザーシート光源 PIV Laser Gシリーズで横方向から照射している様子です。
(*本来はコンタミの元となりますので純水のミストを使用しますが、 検証用のため煙発生装置を使用しています)

可視化された画像にPIVソフト Flow Expert2D2Cで解析。速度ベクトルを算出しています。

ダウンフローの影響範囲を評価できますので、微粒子の排出が効率よく行えているか、 滞留箇所が無いか、歩留まり改善のための検証が可能になります。
ミスト発生器PIV
「煙発生器」を使用したクリーンルーム気流可視化は、コンタミの元となります。
そこで、クリーンルーム気流可視化では純水や精製水を噴霧する「ミスト発生装置」を使用して可視化を行います。

「煙発生器」のスモークと比較すると可視化範囲で劣るものの、FFUユニット直下のダウンフローや装置内への巻き込み確認など、局所空間の評価で汚染を気にせず運用できます。
装置内に外気がどのように巻き込まれるか?実測が可能です。
シミュレーションとの比較容易で、実際の気流状態の傾向を掴むには最適な手法です。

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