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コンプレッサー(2024年4月)
エアコンプレッサーは製造業を中心として多くの産業で幅広く使用されているが、その消費電力は工場全体の25ー30%を占めており、省エネルギー化への要求が高まっている。2050年カーボンニュートラル(温室効果ガス排出量実質ゼロ)を見据え、コンプレッサーの省エネ化による二酸化炭素(CO2)排出量の削減、環境へ配慮した使用方法やエア品質の向上など、持続可能な社会の実現に向けた取り組みへの各企業の関心はますます高まってきている。多様化が進むユーザーニーズへの提案について、当社が取り扱う屋外設置型空冷オイルフリーコンプレッサー「SMADーEシリーズ룄写真」を例に紹介する。
ユーザーの使用環境に即対応 振動低減ーマシンの静音性高める
屋外設置で最適な分散設置に
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図3 屋外設置による分散設置イメージ
コンプレッサー室1カ所に集中設置している工場の場合、生産設備までの配管が長くなることによる圧力損失の増加や、配管接続部分や分岐などの構造が複雑になることでエア漏れのリスクも高まる。また、生産設備によって必要な吐出圧力が異なる場合、集中設置だとコンプレッサーの吐出圧力の設定を無駄に高くしなければならない可能性がある。そのため省エネ化を進める上では、生産設備に適した圧力や空気量の機種を選定し、かつ設備のなるべく近くにコンプレッサーを配置する分散設置が推奨されている。
一方、工場の動力源として必要不可欠であるコンプレッサーだが、可能な限り設置スペースを少なくし、生産活動のためのスペースを確保したいという要望は多い。このようなユーザーニーズに応えるべく、当社ではいち早く屋外設置型のコンプレッサーを市場に投入している。
コンプレッサーを屋外に設置するイメージを図3に示す。そうすることで以下のような多くのメリットが得られる。
・新たにコンプレッサー室を設ける必要がなく、また機械の搬入工事が簡単なため、設置費用を大幅に低減できる
・工場内のスペースを有効活用できる
・メンテナンススペースの確保が容易
・工場内よりも清浄な空気を吸入できる場合が多く、フィルター類の早期目詰まりを防止できる
・周囲温度が低く、オーバヒートの危険性が低下する
・工場内の換気対策が不要になるため、夏場などはエアコンの負荷が軽減され、工場の省エネ効果も期待できる
屋外設置をする上で最大の課題となるのが雨水浸入の防止である。当社は建設機械も取り扱っており、これまでに培ってきた屋外仕様の技術を本オイルフリーモデルにも取り入れている。
雨水対策の次に大きなウエートを占めるのは低騒音化である。設置場所周辺への騒音問題は、作業する人たちはもちろん、工場周辺の住民の方々にも配慮されたものでなければならない。
その取り組みの一つとして騒音源であるモーター、コンプレッサーの振動低減を進めることで機械全体の低騒音化につなげている。また、高速回転で運転されるオイルフリーコンプレッサー特有の高周波成分は、構成機器の強度改善や新たな吸音材の採用などにより大幅に低減している。
さらに、騒音発生源としては冷却ファンの風切り音やコンプレッサー吸気音の影響も大きく、吸排気ダクトを独自の迷路構造とすることで、機械正面1・5メートルの距離における騒音値は22キロワット機で「60デシベル(A)」とクラストップレベルの低騒音化を実現している。
コンプレッサーを屋外設置するにあたり、定期点検時に各種フィルターやオイル交換作業の際に誤って油脂類を外部へ漏えいしてしまうリスクが考えられる。この懸念に対しては、万が一機内で油漏れが発生した際にも外部に漏えいさせない「オイルパン」を標準装備し、環境に対する配慮も万全となっている。
最適なコンプレッサーの運用と管理
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図4 台数制御による省エネ効果 -
図5 遠隔監視概略図
複数台設置している場合、もしくは今後増設を考えている場合は、台数制御を行うことで消費空気量の変化に応じてコンプレッサーの稼働を自動的にコントロールし、最適な運転を選択して省電力を図ることが可能である。また、容量制御担当機をローテーションさせ、運転時間の均一化を行うことで故障リスクの回避にもつながる。
SMADーEシリーズでは、制御盤を用いた最大6台までの台数制御に加え、最大4台までであれば制御盤を用いず、各コンプレッサー間を通信規格「RS―485通信」によるマルチドロップ接続することで台数制御が可能な「台数制御システム」を新たに採用した。同システムはコンプレッサーの買い替え時や増設時にも導入が比較的容易でありながら、省エネ効果は大きく脱炭素にも貢献すると考える(図4)。
操作パネルにはカラー液晶タッチパネルを標準装備し、圧力や温度といった日々の運転状態、アラームやメンテナンス情報を一目で把握することができる。
また、遠隔監視システム(オプション)の利用や通信プロトコル「Modbus(モドバス)」対応機器と接続することにより、操作パネルに表示される各種運転データをパソコンやスマートフォンなどでリアルタイムに把握することも可能で、屋外に分散設置したコンプレッサーの管理を容易に行える。蓄積したデータは運転方法の最適化による省エネ改善、故障の未然防止や原因の推定にも有用である(図5)。
コンプレッサー単独での省エネ化に加え、工場全体での最適な運用と管理が今まで以上に重要になってくる。これからも日々革新が進む技術を積極的に取り込み、ユーザーの多彩なニーズに応えるべく製品開発に取り組んでいきたい。