1. Overview

機械設計において、ユーティリティモジュール（Utility Moduleとは、装置が正常に運転されるために必要な補助エネルギー、補助媒体、供給系統、排出系統を提供し管理する機能モジュールである。

機械は、駆動部、作業部、搬送部、制御部だけで動作するものではない。
圧縮空気、真空、冷却水、洗浄水、電源、潤滑、蒸気、排気、排水、廃棄物排出といった補助条件が安定して供給されてはじめて、装置は実際の現場で継続的に運転できる。

ユーティリティモジュールは、この基盤条件を担う。

たとえば、空圧装置では圧縮空気の圧力と流量が不足すると、シリンダは正常に動作しない。
真空吸着装置では真空度が不安定であれば、製品を落下させる可能性がある。
ヒーターを持つ装置では、電源容量と温度制御条件が合わなければ、工程品質が不安定になる。
食品機械では、洗浄水、排水、圧縮空気品質、蒸気、冷却水、CIP配管、ドレイン構造が適切でなければ、衛生性と生産安定性が低下する。

したがって、ユーティリティモジュールは、単に装置に電気、空気、水を接続する問題ではない。
必要な媒体の種類、圧力、流量、温度、清浄度、配管経路、接続方式、遮断構造、排出経路、保守性、安全性、衛生性まで合わせて検討する設計領域である。

つまり、ユーティリティモジュールは、機械の中で装置運転に必要な補助エネルギーと補助媒体を安定して供給し、使用後に安全に排出または管理する設計モジュールである。

2. Definition

ユーティリティモジュールとは、機械システムにおいて、装置運転に必要な圧縮空気、真空、電源、水、冷却水、温水、蒸気、潤滑油、洗浄水、排気、排水、廃棄物排出、補助ガスなどを供給、分配、調整、遮断、排出する機能モジュールである。

このモジュールの中心的な目的は、次のように整理できる。

機械が要求する補助エネルギーと補助媒体を安定して供給し、運転条件と安全条件を維持すること。

ユーティリティモジュールは、次のような機能を実行する。

ユーティリティモジュールは、特定の一つの部品を意味するものではない。
圧縮空気系統、真空系統、電源系統、冷却水系統、洗浄水系統、排気系統、排水系統、潤滑系統、配管とケーブル経路、遮断バルブ、フィルター、レギュレーター、ゲージ、ドレイン、コネクタ、マニホールド、タンク、ポンプ、ファン、熱交換器などを含む設計視点である。

3. Role in Mechanical Systems

ユーティリティモジュールは、機械システムの中で次のような役割を担う。

3.1 装置の運転条件を作る

装置が正常に動作するためには、各機能部が要求する運転条件を満たす必要がある。

代表的な運転条件は次の通りである。

ユーティリティ条件が不安定であれば、機械構造が良くても装置は安定して動作しない。

たとえば、空圧圧力が低ければシリンダ速度が遅くなり、クランプ力が不足し、動作完了信号が遅れる可能性がある。
冷却水流量が不足すれば、ベアリング、金型、ヒーター周辺部品の温度が上昇する可能性がある。
排水構造が不十分であれば、食品機械では水溜まりと汚染問題が発生する可能性がある。

3.2 各機能モジュールに必要な補助媒体を供給する

ユーティリティモジュールは、それ自体が製品を加工したり搬送したりするわけではない。
しかし、ほぼすべての機能モジュールはユーティリティ条件に依存している。

たとえば、次のような関係がある。

• 駆動モジュールは、電源、圧縮空気、油圧、冷却を必要とする場合がある。

• 加工／作業モジュールは、熱、冷却水、蒸気、洗浄水、排気条件を必要とする場合がある。

• ツーリングモジュールは、冷却、洗浄、潤滑、エアブローを必要とする場合がある。

• 保持／クランプモジュールは、空圧、真空、油圧を必要とする場合がある。

• 衛生／洗浄性モジュールは、洗浄水、排水、圧縮空気品質、CIP条件を必要とする場合がある。

• 制御／センシングモジュールは、電源、接地、防水コネクタ、冷却、通信配線を必要とする場合がある。

したがって、ユーティリティモジュールは、各機能モジュールが実際に作動できるようにする基盤モジュールである。

3.3 エネルギーと媒体を安定して分配する

ユーティリティは、単に装置に一度接続すれば終わりではない。
装置内部で必要な位置まで安定して分配されなければならない。

分配設計で検討すべき要素は次の通りである。

• 配管経路

• ケーブル経路

• マニホールド位置

• 分岐方式

• 圧力損失

• 流量損失

• 電圧降下

• 熱損失

• 配管長さ

• ホース曲げ半径

• 保守アクセス性

• 漏れの可能性

• 振動や可動部との干渉

分配が不適切であれば、末端部で圧力が不足したり、流量が不安定になったり、ケーブルが損傷したり、洗浄水が電装品へ侵入したりする可能性がある。

良いユーティリティ設計は、供給源だけでなく、最終使用点までの経路も合わせて管理する。

3.4 装置状態と異常状態を確認できるようにする

ユーティリティモジュールは、装置状態確認と故障診断にも重要な役割を果たす。

状態確認要素は次の通りである。

ユーティリティ状態が見えなければ、故障原因の特定が難しくなる。

たとえば、シリンダが遅く動くとき、その原因が空圧不足なのか、バルブ不良なのか、シリンダ摩耗なのか、機械的な引っかかりなのかを区別しにくい。
したがって、圧力計、流量計、センサー、表示部は、保守性と診断性のために重要である。

3.5 安全な遮断と排出を可能にする

ユーティリティは装置運転に必要な要素であるが、同時に危険源にもなり得る。

代表的な危険は次の通りである。

したがって、ユーティリティモジュールは、供給だけでなく、安全な遮断、残圧除去、排水、排気、漏れ管理、保護構造まで含む必要がある。

保守中には、電源、空圧、油圧、蒸気、温水、真空を安全に遮断できなければならない。
また、遮断後にも残っている圧力、熱、水、電気エネルギー、重力荷重について検討する必要がある。

3.6 生産環境と装置周辺条件を管理する

ユーティリティモジュールは、装置内部だけでなく装置周辺環境にも影響する。

たとえば、次のような点である。

• 排気方向が作業者へ直接向かないようにする。

• 圧縮空気の排気音が過度にならないようにする。

• 冷却水漏れによって床面の滑りが発生しないようにする。

• 洗浄水の排水が周辺装置へ流れないようにする。

• 高温配管が作業者動線に露出しないようにする。

• 粉塵排出が作業空間を汚染しないようにする。

• 制御盤の発熱が装置内部温度を上昇させないようにする。

したがって、ユーティリティモジュールは装置自体の性能だけでなく、作業環境、安全、衛生、保守性にも影響する。

4. Main Types of Utility Modules

ユーティリティモジュールは、供給媒体と機能によって複数の種類に分けることができる。

5. Types of Utility Design Methods

5.1 圧縮空気供給設計

圧縮空気供給設計とは、空圧シリンダ、エアブロー、空圧バルブ、空圧クランプなどに必要な空気を安定して供給する方式である。

代表的な構成には、次のようなものがある。

• エアフィルター

• レギュレーター

• ドライヤー

• ルブリケーター

• 圧力計

• 圧力センサー

• マニホールド

• 空圧チューブ

• 遮断バルブ

• 残圧排出バルブ

Advantages

• シリンダと空圧機器を安定して作動させることができる。

• 圧力と流量を調整しやすい。

• 構造が比較的単純で、保守しやすい。

• エアブロー、清掃、排出補助などに活用できる。

• 空圧安全遮断構造を構成しやすい。

Points to Consider

• 圧力不足時には、シリンダ力と速度が不足する。

• 水分や油分を含む空気は、センサー、バルブ、製品に問題を引き起こす可能性がある。

• チューブが長い、または細い場合、圧力損失が大きくなる。

• エアブローは製品汚染や飛散を引き起こす可能性がある。

• 食品機械では、圧縮空気品質と排出方向を検討する必要がある。

Design Review Points

• 必要圧力

• 必要流量

• 空気品質

• フィルター等級

• 配管長さ

• チューブ径

• 末端圧力

• 圧力計位置

• 遮断と残圧排出

• 騒音と排気方向

5.2 真空供給設計

真空供給設計とは、吸着パッド、真空グリッパー、製品固定、真空搬送などに必要な真空を提供する方式である。

代表的な構成には、次のようなものがある。

• 真空ポンプ

• 真空エジェクタ

• 真空タンク

• 真空フィルター

• 真空センサー

• 真空ゲージ

• 吸着パッド

• 真空マニホールド

• 真空解除バルブ

• 真空配管

Advantages

• 製品を直接機械的に挟まずに吸着できる。

• 薄い製品、フィルム、包装材、平板製品の搬送に有利である。

• クランプ跡を減らすことができる。

• 吸着状態をセンサーで確認できる。

• 空圧システムと連携しやすい。

Points to Consider

• 製品表面状態によって吸着力が変わる。

• 漏れがあると吸着が不安定になる。

• フィルターが詰まると真空度が低下する。

• 製品落下リスクを考慮する必要がある。

• 食品機械では、吸着パッドの材質と洗浄性を検討する必要がある。

Design Review Points

• 必要吸着力

• 製品表面状態

• 真空度

• 漏れの可能性

• パッド材質

• フィルター位置

• 真空センサー位置

• 真空解除方法

• 製品落下防止

• 洗浄性と異物防止

5.3 冷却水と温度安定化設計

冷却水と温度安定化設計とは、ヒーター、金型、ベアリング、モーター、制御盤、加工部などで発生する熱を除去する、または温度を一定に維持する方式である。

代表的な構成には、次のようなものがある。

• チラー

• 循環ポンプ

• 冷却水配管

• 熱交換器

• 流量計

• 温度センサー

• 冷却ブロック

• 冷却ジャケット

• バルブ

• ドレイン

Advantages

• 温度上昇を抑制できる。

• 品質ばらつきを低減できる。

• 部品寿命を延ばすことができる。

• 高速運転と連続運転に有利である。

• 温度条件が重要な工程で安定性を高める。

Points to Consider

• 冷却水漏れは、電装品と製品に大きな問題を引き起こす可能性がある。

• 結露が発生すると、腐食と電気故障が発生する可能性がある。

• 流量が不足すると冷却効果が低下する。

• 配管内部のスケールと汚染を考慮する必要がある。

• ドレインと保守アクセス性を確保する必要がある。

Design Review Points

• 発熱量

• 必要冷却能力

• 冷却水温度

• 流量

• 配管経路

• 漏れの可能性

• 結露の可能性

• ドレイン位置

• 温度センサー位置

• 保守性

5.4 洗浄水と排水設計

洗浄水と排水設計とは、装置洗浄に必要な水を供給し、使用後の洗浄水と残留物を安全に排出する方式である。

代表的な構成には、次のようなものがある。

• 洗浄水配管

• 洗浄ノズル

• 洗浄剤供給部

• CIP配管

• 排水口

• ドレイン

• 排水トレイ

• 傾斜面

• フィルター

• 廃液排出ライン

Advantages

• 装置の衛生状態を維持できる。

• 製品切替後の残留物を除去できる。

• 作業者の洗浄作業を減らすことができる。

• 洗浄品質を標準化できる。

• 食品機械と衛生装置に不可欠である。

Points to Consider

• 洗浄水が電装品とセンサーへ侵入してはならない。

• 水溜まりが発生してはならない。

• 排水口が詰まると衛生問題が発生する。

• 洗浄水の流れが汚染を他の部位へ移動させる可能性がある。

• 排水方向と設置レベリングを合わせて検討する必要がある。

Design Review Points

• 洗浄対象

• 洗浄水圧力

• 洗浄水流量

• 洗浄範囲

• 洗浄剤使用有無

• 排水方向

• ドレイン位置

• 水溜まりの可能性

• 電装品保護

• 洗浄後の乾燥性

5.5 加熱媒体と蒸気設計

加熱媒体と蒸気設計とは、製品加熱、殺菌、温度維持、洗浄、乾燥などのために、温水、蒸気、ヒーター、熱媒体を供給する方式である。

代表的な構成には、次のようなものがある。

• 蒸気配管

• 温水配管

• ヒーター

• 熱交換器

• 温度センサー

• 圧力計

• 減圧弁

• 安全弁

• 凝縮水排出部

• 断熱材

Advantages

• 高温工程と殺菌工程に有利である。

• 温度制御によって品質を安定化できる。

• 洗浄と乾燥機能を支援できる。

• 連続運転工程に適用しやすい。

• 熱交換構造と組み合わせることができる。

Points to Consider

• 高温と圧力による火傷リスクがある。

• 凝縮水排出が適切でなければ効率が低下する。

• 断熱と作業者保護が必要である。

• 過熱と過圧を防止する必要がある。

• 食品機械では、製品接触部と蒸気品質を検討する必要がある。

Design Review Points

• 必要温度

• 必要熱量

• 圧力条件

• 温度制御方式

• 安全弁

• 凝縮水排出

• 断熱

• 火傷防止

• 清掃性と衛生性

• 保守アクセス性

5.6 排気と集塵設計

排気と集塵設計とは、装置運転中に発生する熱、蒸気、臭気、粉塵、煙、ミスト、圧縮空気排気を安全に除去する方式である。

代表的な構成には、次のようなものがある。

• 排気ファン

• ダクト

• フィルター

• 集塵機

• ミストセパレーター

• 排気口

• 吸引フード

• サイレンサー

• 排出ライン

• 差圧計

Advantages

• 作業環境を改善できる。

• 装置内部の熱と湿気を低減できる。

• 粉塵とミストを除去できる。

• 製品汚染の可能性を低減できる。

• 電装品とセンサー保護に役立つ。

Points to Consider

• 吸引方向が製品の流れに悪影響を与える可能性がある。

• フィルター詰まりを管理する必要がある。

• 排気音と振動を考慮する必要がある。

• 排出位置が作業者と周辺装置に影響しないようにする必要がある。

• 食品機械では、排気が汚染経路にならないようにする必要がある。

Design Review Points

• 発生する汚染源

• 必要風量

• 吸引位置

• 排気経路

• フィルター等級

• フィルター交換性

• 騒音

• 排気方向

• 清掃性と衛生性

• 作業環境への影響

6. Main Design Criteria

ユーティリティモジュールを設計する際には、次の基準を検討する必要がある。

6.1 必要ユーティリティの明確性

まず、装置がどのユーティリティを必要とするのかを明確にする必要がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• 電源が必要か

• 圧縮空気が必要か

• 真空が必要か

• 冷却水が必要か

• 洗浄水が必要か

• 温水または蒸気が必要か

• 潤滑供給が必要か

• 排気または集塵が必要か

• 排水または廃液処理が必要か

• 補助ガスが必要か

必要なユーティリティが明確でなければ、装置設置後に現場で追加配管、追加電源、追加排水の問題が発生する。

6.2 圧力、流量、温度、容量

ユーティリティは、単に接続されているかどうかではなく、必要な性能条件を満たす必要がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• 空圧圧力

• 空圧流量

• 真空度

• 冷却水流量

• 冷却水温度

• 洗浄水圧力

• 洗浄水流量

• 蒸気圧力

• ヒーター容量

• 電源容量

• 排気風量

• ドレイン容量

ユーティリティ容量が不足すると、装置は動作しても品質と安定性が低下する可能性がある。

6.3 品質と清浄度

一部のユーティリティでは、品質と清浄度が重要である。

検討項目には、次のようなものがある。

• 圧縮空気の水分

• 圧縮空気の油分

• 圧縮空気の異物

• 洗浄水品質

• 冷却水汚染

• 蒸気品質

• 潤滑油清浄度

• フィルター等級

• 食品接触可能性

• 腐食可能性

食品機械では、圧縮空気、水、蒸気、潤滑油が製品と直接または間接的に接触する可能性があるため、品質条件を別途検討する必要がある。

6.4 配管とケーブル経路

ユーティリティ経路は、装置の保守性、安全性、衛生性に直接影響する。

検討項目には、次のようなものがある。

• 配管長さ

• 曲げ半径

• 可動部との干渉

• 高温部との距離

• 電装品と水配管の分離

• 製品接触領域との距離

• 床配管の有無

• 保守アクセス性

• ケーブルベアの必要性

• ラベルと識別

配管とケーブルを装置完成後に無理に通すと、故障と保守問題を発生させやすい。
初期レイアウトでユーティリティ経路を合わせて設計する必要がある。

6.5 遮断と保守性

ユーティリティは、保守時に安全に遮断できる必要がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• メイン遮断バルブ

• 電源遮断器

• 空圧遮断バルブ

• 残圧排出バルブ

• ドレインバルブ

• フィルター交換空間

• ポンプ点検空間

• ゲージ確認性

• 配管分離性

• 漏れ点検性

保守者がユーティリティを容易に遮断し、状態を確認できるほど、装置保守は安全になる。

6.6 漏れ、結露、汚染防止

ユーティリティ系統では、漏れと汚染管理が重要である。

検討項目には、次のようなものがある。

• 空気漏れ

• 真空漏れ

• 水漏れ

• 油漏れ

• 蒸気漏れ

• 結露発生

• 配管内部汚染

• フィルター詰まり

• ドレイン詰まり

• 製品領域への流入

漏れは単なるエネルギー損失ではなく、装置故障、製品汚染、安全事故の原因となる可能性がある。

6.7 安全性

ユーティリティには危険エネルギーが含まれるため、安全性を検討する必要がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• 過圧防止

• 過電流保護

• 漏電保護

• 高温部保護

• 残圧除去

• 滑り防止

• 排気方向

• 騒音低減

• 高圧ホース保護

• 安全弁適用

ユーティリティモジュールは、装置機能を支援すると同時に、危険エネルギーを管理する構造として設計される必要がある。

6.8 衛生性と洗浄性

食品機械では、ユーティリティモジュールも衛生性と洗浄性を考慮する必要がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• 洗浄水が溜まらないか

• 配管外部に残留物が蓄積しないか

• 製品上方に潤滑配管や油関連部品がないか

• 圧縮空気が製品に直接接触するか

• 排水方向が汚染を拡散させないか

• 配管接続部を洗浄できるか

• ドレインを清掃できるか

• 洗浄後に乾燥できるか

食品機械では、ユーティリティが直接工程に参加しなくても、汚染経路になる可能性がある。

7. Interface with Other Modules

ユーティリティモジュールは、すべての機能モジュールと接続される。

7.1 駆動モジュールとの関係

駆動モジュールは、電源、圧縮空気、油圧、冷却、潤滑などのユーティリティに依存する。

検討項目には、次のようなものがある。

• モーター電源容量は十分か

• シリンダに必要な空圧圧力と流量が供給されているか

• 減速機の潤滑状態を管理できるか

• サーボドライブ冷却が必要か

• 駆動部保守時にユーティリティを遮断できるか

7.2 動力伝達モジュールとの関係

動力伝達モジュールは、潤滑、冷却、保護、排気条件を必要とする場合がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• チェーンとギアの潤滑が可能か

• ボールねじ潤滑ラインが必要か

• 減速機オイルの排出と補充が可能か

• カバー内部の熱が排出されるか

• 潤滑油が製品領域へ移動しないか

7.3 運動／位置決めモジュールとの関係

運動／位置決めモジュールは、潤滑、空圧、真空、ケーブル経路と関連する。

検討項目には、次のようなものがある。

• リニアガイド潤滑が可能か

• 可動部ケーブルとチューブが干渉しないか

• 真空または空圧配管が移動軸へ安定して供給されるか

• ケーブルベアが必要か

• 冷却水配管が可動部に影響しないか

7.4 加工／作業モジュールとの関係

加工／作業モジュールは、熱、冷却、水、蒸気、排気、集塵条件を必要とする場合がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• 加工部冷却が必要か

• 切粉や粉塵を排出する必要があるか

• ヒーターと蒸気供給が必要か

• 洗浄水または洗浄剤が必要か

• 工程後の廃液と残留物を排出できるか

7.5 ツーリングモジュールとの関係

ツーリングモジュールは、冷却、洗浄、エアブロー、潤滑、真空と接続される場合がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• 工具冷却が必要か

• ノズルまたは金型洗浄が必要か

• エアブローが製品品質に影響するか

• 真空吸着パッドが必要か

• 工具交換時に配管分離が容易か

7.6 保持／クランプモジュールとの関係

保持／クランプモジュールは、空圧、真空、油圧と密接に接続される。

検討項目には、次のようなものがある。

• クランプ力を作るための圧力が十分か

• 真空吸着安定性が確保されているか

• 空圧低下時に製品落下リスクがあるか

• ユーティリティ遮断時にクランプ状態がどうなるか

• 配管とチューブがクランプ動作を妨げないか

7.7 制御／センシングモジュールとの関係

制御／センシングモジュールは、ユーティリティ状態を検出し制御する必要がある。

検討項目には、次のようなものがある。

• 圧力センサーが必要か

• 流量センサーが必要か

• 温度センサーが必要か

• ユーティリティ異常時にアラームを発生させるか

• 遮断バルブと制御ロジックが連携しているか

• HMIでユーティリティ状態を確認できるか

7.8 衛生／洗浄性モジュールとの関係

食品機械では、ユーティリティモジュールと衛生／洗浄性モジュールは強く接続される。

検討項目には、次のようなものがある。

• 洗浄水供給と排水が適切か

• ドレイン周辺に残留物が蓄積しないか

• 圧縮空気品質が製品に適しているか

• 蒸気と温水が製品汚染を作らないか

• 潤滑配管が製品上方に配置されていないか

• 配管外部を洗浄できるか

7.9 安全／ガードモジュールとの関係

ユーティリティは、安全／ガードモジュールとも接続される。

検討項目には、次のようなものがある。

• カバー開放時に空圧や油圧が遮断されるか

• 残圧が安全に排出されるか

• 高温配管が保護されているか

• 電装品が漏水から保護されているか

• 排気と排水構造が作業者安全を損なわないか

• 保守中にユーティリティの再供給が防止されるか

7.10 保守／サービス性モジュールとの関係

ユーティリティモジュールは、保守性と直接つながる。

検討項目には、次のようなものがある。

• フィルターを容易に交換できるか

• 圧力計と流量計を容易に確認できるか

• ドレインを容易に排出できるか

• 配管漏れを容易に点検できるか

• 遮断バルブにアクセスできるか

• ユーティリティラベルと流れ方向が表示されているか

8. Application in Food Machinery

食品機械において、ユーティリティモジュールは衛生、洗浄性、安全、製品品質と直接接続される。

食品機械のユーティリティモジュールで重要な条件は次の通りである。

食品機械では、ユーティリティが直接製品を加工しなくても、汚染経路になる可能性がある。
圧縮空気排出、洗浄水の流れ、ドレイン位置、潤滑配管、蒸気凝縮水、冷却水漏れは、すべて製品品質と衛生に影響を与える可能性がある。

したがって、食品機械のユーティリティモジュールは、単なる設備接続ではなく、衛生設計と装置信頼性の一部として検討する必要がある。

9. Common Design Mistakes

ユーティリティモジュールでよく発生する設計ミスには、次のようなものがある。

9.1 装置完成後にユーティリティを接続すればよいと考える

機械構造を先に完成させた後に配管とケーブルを配置すると、経路が長くなり、干渉が発生し、保守アクセス性が悪くなる可能性がある。

ユーティリティ経路は、初期レイアウト段階で合わせて設計する必要がある。

9.2 供給源容量だけを見て末端条件を確認しない

圧縮空気の供給源が十分であっても、末端配管が長い、または細い場合、実際のシリンダ位置では圧力が不足する可能性がある。

ユーティリティは供給源基準ではなく、実際の使用点基準で検討する必要がある。

9.3 排水とドレインを軽く考える

食品機械と洗浄装置で排水構造が悪ければ、水溜まり、悪臭、微生物、腐食、床面の滑り問題が発生する。

排水は付加構造ではなく、装置衛生と安全の中核要素である。

9.4 保守遮断構造がない

フィルター交換や配管点検の際、装置全体を停止しなければならない、または危険な状態で作業しなければならない場合、保守性は低い。

必要な位置に、遮断バルブ、残圧排出、ドレイン、分離可能な接続部を設ける必要がある。

9.5 ユーティリティ配管が製品領域の上を通る

潤滑油、冷却水、圧縮空気、洗浄水の配管が製品上方を通ると、漏れ発生時に製品汚染につながる可能性がある。

製品領域の上方には、可能な限り汚染リスクのある配管と部品を配置しないことが望ましい。

9.6 状態確認装置がない

圧力計、流量計、温度計、真空ゲージがなければ、問題発生時に原因把握が難しい。

ユーティリティ状態は、作業者と保守者が確認できる位置に表示される必要がある。

10. Design Checklist

ユーティリティモジュールを設計する際には、次の質問を使用できる。

10.1 ユーティリティ要求条件の確認

• 装置に必要なユーティリティは何か。

• 電源、空圧、真空、冷却水、洗浄水、蒸気、潤滑、排気、排水のうち何が必要か。

• 各ユーティリティの圧力、流量、温度、容量はどの程度か。

• 装置設置現場でそのユーティリティを供給できるか。

• 将来の拡張やオプション装着を考慮する必要があるか。

10.2 供給と分配の確認

• 供給源から使用点までの経路は明確か。

• 末端部の圧力と流量は十分か。

• 配管長さと径は適切か。

• 分岐とマニホールド位置は適切か。

• 可動部と干渉しないか。

10.3 遮断と安全の確認

• 保守時にユーティリティを安全に遮断できるか。

• 残圧と残留エネルギーを除去できるか。

• 過圧、過電流、漏れ、過熱を防止できるか。

• 高温配管と高圧配管は保護されているか。

• 非常停止とユーティリティ遮断の関係は明確か。

10.4 排水と排気の確認

• 洗浄水と廃液は自然に排出されるか。

• ドレイン周辺に水溜まりがないか。

• 排気方向が作業者と製品に影響しないか。

• フィルターと集塵装置を点検できるか。

• 排水と排気構造が周辺装置に影響しないか。

10.5 衛生性と汚染防止の確認

• ユーティリティ配管が製品領域上方を通っていないか。

• 圧縮空気、水、蒸気、潤滑油が製品に影響する可能性があるか。

• 洗浄水の流れが汚染を拡散させないか。

• 配管外部と接続部を洗浄できるか。

• 漏れ発生時に製品汚染を防止できるか。

10.6 保守性と状態確認の確認

• フィルター、バルブ、ゲージ、センサーを容易に点検できるか。

• ユーティリティ状態が作業者に表示されるか。

• 漏れ点検が可能か。

• 配管とケーブルにラベルがあるか。

• 交換部品と消耗品管理が容易か。

11. Summary

ユーティリティモジュールは、装置運転に必要な圧縮空気、真空、電源、水、冷却水、温水、蒸気、潤滑油、洗浄水、排気、排水、廃棄物排出、補助ガスなどを供給、分配、調整、遮断、排出する中核的な機能モジュールである。

このモジュールは、電源供給部、圧縮空気系統、真空系統、冷却水系統、加熱媒体系統、洗浄水系統、排水系統、潤滑系統、排気／集塵系統、補助ガス系統などで構成される。

ユーティリティモジュールは、単に装置に電気、空気、水を接続する問題ではない。
圧力、流量、温度、容量、清浄度、配管経路、分配方式、遮断構造、残圧除去、排水、排気、漏れ防止、保守性、安全性、衛生性を合わせて検討する設計領域である。

このモジュールを設計する際には、必要なユーティリティの種類、使用点の要求条件、末端圧力と流量、配管とケーブル経路、遮断と保守構造、漏れと結露、安全性、衛生性、状態確認性を総合的に検討する必要がある。

また、ユーティリティモジュールは、駆動モジュール、動力伝達モジュール、運動／位置決めモジュール、加工／作業モジュール、ツーリングモジュール、保持／クランプモジュール、制御／センシングモジュール、衛生／洗浄性モジュール、安全／ガードモジュール、保守／サービス性モジュールと直接接続される。

特に食品機械では、ユーティリティモジュールが衛生、洗浄性、異物防止、排水性、圧縮空気品質、電装品保護、製品汚染防止と合わせて検討される必要がある。

したがって、ユーティリティモジュールは単なる設備接続要素ではなく、装置の運転安定性、品質安定性、衛生性、安全性、保守性、生産性を決定する中核的な設計モジュールとして理解すべきである。