精密加工工場の温度管理とは？工場全体を恒温化するポイントを解説

精密部品を加工する工場では、室温のわずかな変化によって工作機械やワークが伸び縮みし、寸法精度に影響することがあります。

この記事では、精密加工工場で温度管理が必要な理由と、恒温室を広げずに工場全体の温度変動を抑える「工場全体の恒温化」の考え方、導入時のポイントを解説します。

精密加工工場で温度管理が必要な理由

温度の変化で寸法がずれる

工作機械は、主軸やモーター、ボールねじ・摺動面の摩擦、加工熱で温まったクーラントなど、内部に多くの熱源を抱えています。そこに室温の変化が加わると、機械の構造体やワークが伸び縮みし、加工位置がずれる「熱変位」が起こります。

たとえば鉄は、長さ1mあたり1℃の温度変化で約0.012mm（約12μm）伸縮します。室温が5℃変われば約0.06mmに達するため、ミクロン単位の精度が求められる加工では、わずかな温度変化も無視できません。加工したときと測定するときで温度が違えば、測定結果にも差が出ます。

昼夜や季節の温度変化が品質に響く

24時間稼働の工場では、昼と夜、夏と冬で外気温が変わる中でも加工を続けます。時間帯によって室温が変われば、同じ機械・同じ条件で加工しても寸法がばらつき、不良や手直しにつながります。精密加工工場の温度管理は、品質と利益に直結する取り組みです。

天井の高い工場ほど温度ムラが生じやすい

暖められた空気は上昇して天井付近にたまるため、天井の高い大空間では上下の温度差（温度ムラ）が生じやすくなります。夏場は屋根から伝わる日射の熱も加わり、天井付近の温度はさらに上がりやすくなります。空調機を設置するだけでは、工場全体を均一な温度に保つのは容易ではありません。

恒温室を広げずに工場全体を一定温度に保つ「工場の恒温空調」

工場の恒温空調とは

本記事では、恒温室ほどの厳密な精度は求めずに、工場の大空間全体を一定の温度に保つ空調を「工場の恒温空調」と呼びます。

• 一般空調（暑さ対策）：働く人の快適さが目的
• 工場の恒温空調：工場の大空間全体を、一定の温度に保つ
• 恒温室：限られた面積の中で、温度を高い精度で一定に保つ

使う設備は一般的な空調と基本的に変わらず、空間の大きさに合わせて大型化するのが特徴です。特殊な設備を必要としないため、大空間を比較的低コストで恒温化できます。24時間稼働の工場でも、昼夜を通して同じ温度で加工を続けやすくなります。精密部品を加工する金属加工工場や、微細なプラスチック部品をつくる精密射出成形の工場に向いています。

恒温室は面積を広げるほど費用がかさむ

精密部品の加工では、恒温室で小型の加工機を囲い、その中で加工・測定して出荷する方法が一般的です。恒温室は温度を高い精度で保てる一方、面積を広げるほど費用がかさみ、大型の工作機械や加工ライン全体を収めるのは容易ではありません。

設定温度は25℃前後で一定に保つ

JIS B 0680では、製品の幾何特性仕様および検証に用いる標準温度を20℃と定めています。しかし、工場全体を20℃前後まで冷やすと、長時間作業する従業員の体が冷え、体調を崩しやすくなります。そのため、工場全体は25℃前後に設定し、その温度を一定に保つ運用が現実的です。加工精度の安定に欠かせないのは、温度の変動を小さく抑えることです。

湿度は、専用の設備で細かく制御するのではなく、成り行きで管理するのが基本です。夏場に空調で25℃前後まで冷やすと、冷却の過程で空気中の水分が結露して取り除かれるため、湿度も自然に下がります。

工場の恒温空調を導入する際の4つのポイント

1. 空間の容積と機器の発熱量から空調能力を決める

天井の高い工場では、冷やすべき空気の量が大きくなります。工場の容積に加え、工作機械など機器から出る熱も含めて熱負荷を算出し、十分な能力を持つ空調機を選定します。

2. 空気循環装置で上下の温度差を抑える

空調機だけでは、暖かい空気が天井付近にたまりやすくなります。床付近から空気を吸い込み、ダクトを通じて上部から吹き出す空気循環装置を設けると、工場内の空気を大きく循環させ、上下の温度差を抑えられます。吸込口にフィルターを設けておくと、循環する空気に含まれるほこりも取り除けます。天井が高い工場では、ノズルから高速で空気を吹き出し、周囲の空気を巻き込みながら気流をつくる誘引ファンの活用も有効です。

3. 工作機械に空調の風を直接当てない

空調機の風が工作機械に直接当たると、機械の一部だけが冷やされ、熱変位の原因になります。配置と風向きを調整し、工場全体に空気が行き渡るようにすることが大切です。

4. 導入後のメンテナンス体制を整える

空調機や空気循環装置のフィルターが目詰まりすると、風量が落ちて温度を一定に保ちにくくなります。温度・湿度センサーの校正を含め、定期的な点検・清掃を続けることが大切です。設備を導入する際は、日常の点検・清掃の方法まで施工会社から指導を受けておくと安心です。

精密加工工場の温度管理のご相談は当社にお任せください

精密加工工場の温度管理は、暑さ対策とは目的が異なり、製品の寸法精度を守るための取り組みです。恒温室を広げるのが難しい場合は、一般的な空調設備を大型化し、空気循環装置と組み合わせて工場全体を25℃前後で一定に保つ工場の恒温空調が選択肢になります。

当社は、静岡・横浜を拠点に、関東・東海エリアの1都13県で配管・電気・計装・空調設備工事まで一貫して対応しています。無料の現地調査で工場の広さや天井の高さ、機器の配置を確認したうえで、空調設備と空気循環装置の組み合わせをご提案します。空調機の選定・設置からダクト工事、電気工事、温度・湿度センサーの更新まで対応し、設置後はメンテナンスの指導まで行います。

「加工精度を向上したい」「恒温室を広げたいが、コストが見合わない」といったお悩みがございましたら、お気軽にご相談ください。

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