韓国エバーパワー・アプリケーションエンジニアリングガイド
製パンオーブンコンベアおよび生地搬送用ウォームギアとウォームホイール
トンネルオーブンコンベアを駆動するウォームギアは、230℃で稼働するオーブン室から400mm離れた位置にあります。放射熱によってギアハウジングの表面温度は85～110℃まで上昇し、これは標準的な鉱物グリースの耐熱温度である80℃をはるかに超えています。6週間以内に、標準的なグリースはウォームのねじ山で炭化し、摩擦が増加し、バックラッシュが大きくなり、200個のパンが入った状態でコンベアが焼き途中で停止してしまいます。潤滑剤の選定こそが、5年間使えるギアと6週間で故障するギアを分ける決定的な要素なのです。
ベーカリーオーブンのコンベア、プルーフドライブ、生地処理装置では、ウォームギアペアは、ギアの非効率性による内部発熱ではなく、オーブンの輻射熱による60～120℃の外部加熱環境に置かれます。この外部加熱の課題により、カタログの基準温度ではなく、実際のハウジング温度に対応した潤滑剤が必要になります。高温潤滑剤の選択マトリックスでは、ハウジング温度を適切なグリースファミリーにマッピングしています。80℃まで（オーブンから離れた生地処理）は標準リチウム、80～120℃（オーブン近傍のドライブ）は合成PAG、120～150℃（オーブン搭載ドライブ）はシリコーングリース、150℃以上（オーブン内部機構）はPFPEです。高温での熱膨張により、ウォームギアの中心距離は50℃上昇するごとに0.03～0.08mm移動し、バックラッシュと接触パターンが変化する可能性があります。製パン工場環境では小麦粉の粉塵（可燃性 - ATEXゾーン22の危険性あり）が発生するため、製造区域内のあらゆる駆動装置には食品安全基準を満たした潤滑剤（NSF H1）を使用する必要があります。
製パン機器が他の用途とは異なる熱的課題を抱える理由
ほとんどのウォームギア用途では、熱は外側へ流れます。ギアペアが摩擦熱を発生させ、ハウジングがそれを周囲に放散します。ギアペアが熱源であり、周囲は冷却源です。しかし、パン焼きオーブン用途では、この関係は逆転します。オーブンが熱源であり、ウォームギアペアは外部からの放射熱と対流熱を受け取ります。ギアペアは熱を発生させるのではなく、周囲から熱を吸収します。
この区別が重要なのは、標準的な熱モデル（A08条エスカレーター：T_housing = T_ambient + P_heat / (h × A)）では、周囲温度が一定で、ハウジング温度よりも低いと仮定しているからです。パン屋では、ギアハウジング周辺の周囲温度は摂氏60度から120度になる可能性があり、ハウジングはすでに高温になっている空気に熱を放散できないため、ハウジング温度は周囲温度と同等かそれ以上になります。
実際の結果としては、周囲温度20℃で2,000 N·mの定格を持つウォームギアペアは、周囲温度100℃では1,400～1,600 N·mしか発揮できない可能性があります。これは、温度上昇により潤滑油の粘度が低下し、摩擦係数が増加し、ブロンズの降伏強度が低下し、グリースの熱劣化が加速されるためです。周囲温度上昇に対するウォームギアペアの定格低下率は、通常、カタログの基準値（通常20℃）より50℃上昇するごとに15～30%です。この定格低下は、製パン機器の仕様において見落とされがちです。ウォームギアペアはカタログの定格値で選定され、230℃のオーブンの横に設置されます。そこでは、初日から定格容量の70～80%で稼働します。
高温潤滑剤選定マトリックス ― ハウジング温度からグリースグレードまで
製パン用ウォームギアペアの潤滑剤選定は、オーブン運転中のハウジング表面の定常温度という1つの測定値に依存します。この温度によって、どのグリースが熱暴露に耐えられるかが決まります。下の表は、ハウジング温度範囲と適切な潤滑剤を対応付けたもので、それぞれ食品安全規格（NSF H1）のバリエーションも記載されています。
コストの上昇幅は大きく、PFPEは1kgあたり250～600米ドルで、標準的なリチウムグリースの20～40倍の価格です。しかし、ウォームギア1組あたりのグリース量は少量（50～200グラム）なので、充填あたりの絶対コストはPFPEが12～120米ドル、標準グリースが0.50～3米ドルとなります。これは、1回のオーブン投入で数千ドル相当の焼き菓子を保護する機器にとっては、無視できないほどの差額ではありますが、導入をためらうほどのものではありません。
シリコングリースに関する注意。 シリコーングリースは耐熱性に優れていますが、リチウムグリースやPAGグリースに比べて極圧性能（EP性能）が著しく劣ります。大型トンネルオーブンコンベアに典型的な高負荷（出力トルク200～500 N·m）下では、シリコーングリースではブロンズと鋼の擦り傷を防ぐために必要な境界潤滑膜を維持できない場合があります。120～150℃の温度範囲で100 N·mを超える出力のウォームギアペアの場合、基油粘度が高い合成PAG（ISO VG 680または1000）は、公称温度定格はシリコーングリースより低いものの、優れたEP膜保護性能により、わずかに低下した熱マージンを補うことができます。生産仕様を決定する前に、ウォームギアペアで負荷をかけた状態で、特定のグリースをテストしてください。
熱膨張 ― オーブンの熱が中心距離とバックラッシュをどのように変化させるか
ウォームギア対が20℃（組み立て温度）から100℃（オーブン近傍の動作温度）まで加熱されると、ウォームギアのハウジングとシャフトが膨張します。鋼と鋳鉄の熱膨張係数は約11～12μm/m/℃です。中心距離が100mmのウォームギア対で80℃の温度上昇があった場合、中心距離は約0.09～0.10mm増加します。青銅はより速く膨張するため（18μm/m/℃）、青銅製のウォームは鋼製のウォームよりも大きく膨張し、噛み合いがさらに開きます。
総合的な効果として、一般的なベーカリーサイズのウォームギアペア（中心距離80～125mm）では、温度が50℃上昇するごとにバックラッシュが約0.03～0.08mm増加します。この熱によるバックラッシュは可逆的で、ウォームギアペアが組み立て温度まで冷えると解消されます。しかし、運転中は、バックラッシュの増加によりウォームギアの接触パターンが変化し（接触帯が歯先側に移動する）、運転音が大きくなります。ベーカリー機器では、ウォームギアペアが毎日加熱と冷却を繰り返すため（焼き上げシフト中はオーブンがオン、夜間はオフ）、毎日のバックラッシュサイクルによって、一定温度で運転されるウォームギアペアとは異なる負荷が歯の接触ゾーンにかかります。
設計上の緩和策。 初期バックラッシュは、公称中央ではなく、許容範囲の狭い端で指定してください。これにより、熱膨張によって、オーブン温度での公称動作バックラッシュまでかみ合いが開きます。100℃のハウジングで動作することを想定したペアの場合、組み立てバックラッシュを標準カタログ仕様よりも0.05～0.08mm狭く設定してください。室温で組み立てた状態では、ペアはわずかに固く感じられますが、動作温度まで加熱されると、意図したバックラッシュで動作します。この方法では、ギアペアのサプライヤーが動作温度を知っている必要があります。つまり、製パン機器の設計者は、トルクと比率だけでなく、熱環境も伝える必要があります。
韓国の工業用ベーカリーがサンドイッチパン製造用に新しい25メートルのトンネルオーブンを設置した。オーブンは210℃で稼働した。オーブンコンベア駆動部は排出端にあり、オーブン壁から400mm離れた位置にあり、熱遮蔽はなかった。ウォームギアペアの仕様：シングルスタート、モジュール4、中心距離100mm、比30:1 - 標準鉱物リチウムグリース（NLGI 2、最大連続定格80℃）が充填されていた。製造3日目に測定されたハウジング表面温度：95℃。標準グリースは2週間以内に酸化し始め、オイルサイトグラスから見えるウォームのねじ山に茶色の皮膜が形成された。6週目にはグリースが炭化し、摩擦係数がほぼ2倍になり、モーター電流が40%上昇し、オーブン室に200個のパンが入った状態でコンベアが停止した。緊急修理：ハウジングを溶剤で洗浄し、合成PAG H1グリース（120℃定格）を補充。グリース交換費用：180米ドル（溶剤、PAGグリース、技術者の3時間分の作業を含む）。焼損したパン200個と4時間の生産損失の費用：約3,200米ドル。総故障費用3,380米ドルは、仕様段階で35米ドルで防げたグリース選択ミス（ウォームギアペア1組分の標準鉱物グリースとPAG H1グリースの価格差）に起因。その後、パン屋はオーブン壁とギアハウジングの間にステンレス製の遮熱板を設置し、ハウジング温度を標準グリースの範囲内である72℃に下げた。遮熱板の費用は85米ドル。予防費用合計：120米ドルに対し、修理費用は3,380米ドル。
ウォームギアペアの食品ゾーン分類と小麦粉粉塵に関する考慮事項
製パン工場の製造環境は、食品安全（製造区域内の駆動装置にはNSF H1規格の潤滑油を使用）と可燃性粉塵（小麦粉の粉塵は、約60g/m³の最小爆発濃度を超えると爆発性雰囲気を生じる可能性がある）という2つの規制面を併せ持っています。
製パン用ウォームギアのペアすべてが食品グレードの仕様を必要とするわけではありません。ベーキング工程の上流（生地ミキサー、分割機、成形機、発酵機など）にあるウォームギア駆動装置は食品ゾーンに位置するため、NSF H1規格を満たす必要があります。オーブンコンベア駆動装置と冷却コンベア駆動装置は通常、ベーキング工程の下流に位置します。製品は焼成済みであり、駆動機構に接触することはありません。これらの駆動装置には、HACCP評価で汚染経路がないことが確認されれば、標準的な工業用潤滑油を使用できます。
ドライブ: 生地ミキサー、分割機、成形機、発酵機コンベア。
潤滑剤： NSF H1必須（生地との接触リスク）。
温度： 周囲温度20～35℃（標準的なグリースで十分です）。
ほこり： 小麦粉の粉塵が存在する場合、密閉型筐体では濃度が爆発下限界値（LEL）を超えるとATEXゾーン22の要件を満たす必要があります。筐体表面は非発火性である必要があります。
ドライブ: トンネルオーブンコンベア、メッシュベルト駆動、石材デッキインデクサ。
潤滑剤： PAG、シリコーン、またはPFPE ― ハウジングの温度に応じて選択。NSF H1 が望ましいが、必須ではない（後焼成ゾーン）。
温度： 筐体温度は、近接度と遮蔽状況に応じて60～150℃です。
ほこり： 小麦粉の粉塵は最小限（オーブン内で燃焼除去されるため）。通常、ATEX認証は不要です。
パン焼きオーブン用ウォームギアペア仕様ケース3点
事例1 — 韓国の工業用ベーカリー：25mトンネルオーブン、パン、遮熱駆動装置
韓国の工業用パン工場（1日あたり30,000個のパンを生産）は、庫内温度210℃の25メートルガス式トンネルオーブンの排出コンベア駆動用にウォームギアペアを指定しました。駆動部はオーブン出口に設置され、当初はオーブン壁から400mmの位置にあり、ハウジング温度は95℃でした（エンジニアリングデスクノートを参照）。ステンレス製遮熱板（85米ドル）を取り付けた後、ハウジング温度は72℃に低下しました。最終的なウォームギアペアの仕様：シングルスタート、モジュール4、中心距離100mm、減速比30:1。モーター：2.2kW、1,450RPM。出力トルク：180N·m（メッシュベルト張力＋パン重量摩擦）。グリース：NSF H1合成PAG（定格120℃ - 動作温度72℃より48℃高いマージンを提供）。再グリース塗布間隔：12ヶ月（40℃を基準として72℃にアレニウス補正）。材質：AISI 304 ウォーム、リン青銅ホイール。シール：FKM（バイトン） - 耐熱性。1ペアあたりの価格：195米ドル。オーブン駆動装置の総コスト（ペア＋遮熱板＋PAGグリース）：315米ドル。このオーブンによる年間パン生産量：卸売価格で約180万米ドル。
事例2 ― 日本のインスタントラーメン工場：急速加熱オーブン、160℃筐体、シリコングリース
日本のインスタントラーメンメーカーは、150℃の油温で麺ブロックを揚げる急速揚げオーブン内のコンベア駆動用にウォームギアペアを指定しました。駆動部はオーブン内部にあり、加熱チャンバー内のオーブンフレームに取り付けられていました。遮熱は不可能でした。定常運転中のハウジング温度は135℃でした。標準PAGグリース（定格120℃）は135℃で数か月以内に劣化します。仕様：シングルスタート、モジュール3、中心距離80mm、比率25:1。グリース：180℃定格のシリコーン系高温グリース、NSF H1登録。シリコーングリースはPAGよりもEP性能が低く、85N·mの出力トルクで許容範囲内であることが確認されました（EPフィルム容量の低下の範囲内）。材質：AISI 316Lウォーム（揚げ油の飛沫は時間の経過とともに酸性になります）、アルミニウムブロンズホイール。再グリース塗布間隔：3ヶ月（シリコーンは高温が続くと基油の揮発性が高まるため、PAGよりも早く劣化します）。1ペアあたりのコスト：165米ドル。シリコーンH1グリース1回あたりのコスト：18米ドル。年間グリースメンテナンス（4回分）：72米ドル。閲覧 高温ウォームギア減速機 オーブン隣接型およびオーブン内部型のベーカリー用途向けに設計されたオプション。
事例3 — ベトナムのバゲット工場：デッキオーブンローダー、コスト最適化、中程度の熱
ベトナムのバゲット工場は、240℃の3段オーブンに生地トレイをスライドさせる2段オーブンローダー機構用のウォームギアペアを指定しました。ローダー駆動部は、オーブン前面から1.2メートル離れたレンガの熱壁の後ろに配置されました。ハウジング温度：58℃ - 標準グリース限界の80℃以下。これにより、合成PAGやシリコンのコスト増を回避し、標準NSF H1リチウム複合グリースを使用することができました。ウォームギアペア：シングルスタート、モジュール2.5、中心距離63mm、ギア比20:1。出力トルク：55N·m（トレイ重量＋石デッキ上の滑り摩擦）。モーター：0.75kW。材質：亜鉛メッキ炭素鋼ウォーム、リン青銅ホイール。再グリース間隔：12ヶ月（58℃での標準スケジュール）。ペアあたりのコスト：72米ドル。この事例は、製パン用ウォームギアのすべてのペアに高温潤滑剤が必要なわけではないことを示しています。必要な潤滑剤の種類は、オーブンからの距離や断熱材の有無によって決まる実際のハウジング温度によって決まります。オーブン運転中に赤外線温度計で30秒間温度を測定することで、標準グリースが必要か合成グリースが必要かを判断するためのデータが得られます。
よくある質問
質問：潤滑油を選定するために、ハウジングの温度をどのように測定すればよいですか？
定常状態のオーブン運転中（オーブン起動後、完全な熱平衡に達するまで少なくとも2時間経過後）、ウォームギアハウジング表面に向けて赤外線温度計を使用します。オーブンに最も近い位置で測定します。最も暑い生産日（夏季の周囲温度がオーブンの放射熱に加算されるため）に温度を記録します。この最悪のケースの測定値に基づいて、潤滑剤の種類を決定します。ハウジングがまだ設置されていない場合（新規設備設計の場合）、熱シミュレーションを使用して推定するか、試運転中に一時的な熱電対を設置してから、生産用グリースを指定します。オーブン温度からウォームギアハウジングの温度を推測しないでください。その関係は、距離、遮蔽、断熱、および空気の流れに依存し、これらは設置状況によって異なります。
Q：高価なグリースの代わりに、遮熱板で温度問題を解決できますか？
多くの場合、そうです。そして、これが最も費用対効果の高い解決策です。オーブン壁とウォームギアハウジングの間に研磨されたステンレス鋼の熱反射板を配置すると、放射熱の 70 ～ 90 パーセントが反射されます。オーブンフレームにボルトで固定された 1 mm の研磨された 304 ステンレス鋼板は、サイズに合わせてカットされ、50 ～ 150 米ドルで、通常、ハウジング温度を 20 ～ 40 ℃下げます。この温度低下により、ハウジング温度は PAG 範囲 (80 ～ 120 ℃) から標準リチウム範囲 (80 ℃未満) に戻ることが多く、高価な合成グリースが全く不要になります。遮熱板と標準グリースの組み合わせは、遮熱板なしで PAG グリースを使用する場合よりもコストが低く、標準グリースの方が EP フィルム特性が優れています。高温潤滑剤を指定する前に、必ず遮熱効果を評価してください。
質問：製パン工場のウォームギア付近に小麦粉の粉塵が発生する場合、ATEX規格の適用が必要ですか？
小麦粉の粉塵は可燃性です（爆発濃度は最低約60g/m³、発火温度は小麦粉の種類によって約380～440℃）。ウォームギアペアがATEXゾーン21またはゾーン22に分類されるエリア（通常運転時または異常運転時に粉塵が発生する可能性がある）で動作する場合、ハウジングは該当するATEX機器カテゴリに適合している必要があります。実際には、ほとんどのベーカリー用ウォームギアハウジングは密閉されており、内部に発火源はありません。密閉されたハウジング表面温度（120℃でも）は小麦粉の粉塵の自然発火温度をはるかに下回るため、通常は改造なしでゾーン22の要件を満たします。主な予防措置は、高温の表面から発火する可能性のあるハウジング外側への小麦粉の堆積を防ぐことです。製造中にハウジング表面を定期的に清掃することで、粉塵層を臨界深度以下に維持できます。
Q：温度サイクル（オーブンのオン/オフを毎日繰り返すこと）は、ウォームギアペアにどのような影響を与えますか？
毎日の温度サイクル（20℃の低温から90℃以上の高温まで、そして再び低温に戻る）は、2つの影響をもたらします。まず、ハウジングの熱膨張と収縮により、シール部分でマイクロポンピングが発生します。冷却時に空気が吸い込まれ、加熱時に空気が排出されるため、数ヶ月かけて大気中の水分と小麦粉の粉塵がシール部分を通過します。次に、冷却時にハウジングの温度が露点を超えると、ハウジング内部で結露が発生します。この結露によりグリースが乳化し、コーティングされていない鋼材表面が腐食します。対策：圧力均等化と水分および粉塵の遮断を可能にする乾燥剤カートリッジ付きの小型ブリーザーバルブを取り付けます。乾燥剤カートリッジは6ヶ月ごとに交換してください。この15米ドルのアクセサリーは、温度サイクルが激しいベーカリー環境でグリースの寿命を30～50%短縮する原因となる、水分によるグリースの劣化を防ぎます。
Q：ベーカリーオーブンのウォームギアペアの耐用年数はどれくらいですか？
実際のハウジング温度に適した潤滑剤を使用した場合： 1シフトのベーカリー操業（年間2,500～3,000時間）で4～8年。ブロンズホイールが摩耗要素であり、スチールウォームは10年以上持ちます。不適切な潤滑剤（高温場所での標準グリース）を使用した場合： グリースの炭化により摩耗が加速し、停止する可能性があるため、3～12か月で故障します。潤滑剤の選択は、ベーカリー用途における耐用年数を決定する最大の要因です。適切なグリースを使用したペアは、高温で不適切なグリースを使用した同じペアよりも5倍長持ちします。年次点検には、ハウジング温度の測定、グリースの状態チェック（色、粘度）、およびバックラッシュの測定を含める必要があります。
ベーカリーオーブンコンベアや生地処理装置は、ウォームギア用途の中でも特異な熱的課題を抱えています。それは、ギアの摩擦による内部熱ではなく、オーブン近傍からの外部熱です。高温潤滑剤の選択マトリックス（ハウジング温度からグリースの種類まで）は、ベーカリーウォームギアペアにとって最も重要な仕様ツールです。なぜなら、潤滑剤によって、高温下でペアが5年間持つか5週間しか持たないかが決まるからです。60～120℃での熱膨張により、中心距離とバックラッシュが測定可能なほど変化しますが、これは組み立て温度での初期バックラッシュを小さく指定することで補償されます。オーブンとギアハウジングの間に遮熱板を設けることは、多くの場合、最も費用対効果の高い対策であり、ハウジング温度を20～40℃下げ、高価な合成潤滑剤の必要性をなくすことができます。食品ゾーンの分類（オーブン前ゾーンかオーブンゾーンか）によって、NSF H1潤滑剤が必須かオプションかが決まり、小麦粉粉塵の評価によって、ATEXハウジングへの準拠が必要かどうかが決まり
製パン機器メーカーおよびプラントエンジニア向けに、当社のエンジニアリングデスクは、お客様が測定または推定した筐体温度に基づいて潤滑油の選定を行います。標準カタログ 食品グレードのウォームギアセット 標準、PAG、シリコングリースオプション付きで出荷、中心距離は63～160mm。 ベーカリードライブの仕様 オーブン温度、駆動位置（オーブンからの距離）、および可能であれば筐体温度の測定値を含む。
製パン用オーブンや生地処理装置用のウォームギアペアの仕様を決定しましたか？
オーブンの温度、オーブンに対する駆動部の位置、筐体の温度（または弊社で推定します）、および駆動部が食品加熱ゾーンにあるか、後加熱ゾーンにあるかをお知らせください。それに基づいて、最適な潤滑剤、材質、および熱管理方法をご提案いたします。
編集者: Cxm
