コンプレッサーの台数制御システム・故障リスクの管理

コンプレッサーとは

工場で使用されるコンプレッサは、空気やガスを圧縮して各種設備や作業工程へ供給するための装置です。エアツールの駆動や塗装作業、清掃、冷却・乾燥、空気圧搬送、制御システムなど幅広い用途で活用されており、圧縮空気を使用する機械は工場内に数多く存在します。そのため、利便性が高いコンプレッサは、工場において「心臓部」と呼ばれるほど重要な役割を担っています。

コンプレッサーの工場における電力の占有率

工場全体で消費される電力のうち、コンプレッサーが占める割合は平均で20%から25%と言われています。これは非常に高い割合であり、コンプレッサーの運転効率を改善することは、工場の電気代削減に直結するため、コンプレッサーの省エネ対策は、コスト削減だけでなく、環境負荷低減の観点からも重要視されています。

コンプレッサーの省エネ対策例

コンプレッサーの省エネを実現するためには、以下のポイントに注目し、改善策を実行することが有効です。

吐出圧力の適正化

コンプレッサーから供給される圧力を必要最低限に設定することが省エネ対策において重要となります。圧力を下げると、その分コンプレッサーの動力を削減でき、電力消費量を低減できます。 

具体的な省エネ効果として、例えば37kWのコンプレッサーで吐出圧力を0.7MPaから0.6MPaに0.1MPa下げると、軸動力を約8%削減できるとされています。 

インバータ機であれば、設定圧力をモニターで容易に変更できるため、より柔軟かつ効率的な圧力管理が可能です。 「高圧ロス」とは、必要以上に高い圧力を供給することによって生じる無駄な電力消費を指します。このロスを解消するためには、まず現状の圧損を正確に把握し、その上でコンプレッサーの元圧（吐出し圧力）を必要最低限まで下げる対策と管理を行うことが重要です。　

配管エア漏れの排除

工場内の配管からエアーが漏れると、無駄な動力消費となり、同時に圧力低下を引き起こします。エアー漏れは目に見えにくいため、定期的な調査と対策が必要です。 

エア漏れの簡易調査方法としては、例えば、空気タンクの容量と昇圧幅、充填時間からコンプレッサーの空気量を簡易的に計算し、その結果とエア漏れによる圧力降下時間を比較することで、エア漏れ量を推定できます。 また、エアー漏れ量は圧力が低ければ低いほど少なくなるため、上記で述べた「吐出圧力の適正化」と合わせることで、漏れによる損失も低減できます。

コンプレッサーの運転状況改善（台数制御・空転ロス対策など）

コンプレッサーの運転状況、特に必要運転台数の把握と無駄の解析は、省エネに大きく影響します。使用空気量が常に変動する工場では、インバータ制御式コンプレッサーの導入が有効です。 従来の標準機では、使用空気量が減っても動力が大幅に削減されず、無駄な電力消費が発生することがあります。しかし、インバータ機は使用空気量に合わせてモーターの回転数を制御し、動力を削減できるため、省エネ効果が非常に大きいです。 また、コンプレッサーが必要な空気量に対して稼働時間が短く、頻繁に起動と停止（フルロード⇔アンロード）を繰り返す場合、「空転ロス」が発生します。

標準機は急に止まったり動いたりできないため、使用空気量が少ない状態でも空転時間が生じ、無駄な電力を消費します。この空転ロスを解消するためには、複数のコンプレッサーを連携させる「台数制御」や、インバータコンプレッサーの採用が有効です。インバータ機は使用量に見合った回転数制御を行うため、発停頻度が減り、空転ロスを削減できます。

送気ロス対策

配管の設計も省エネに大きく影響します。コンプレッサーから吐出される空気の配管口径は、コンプレッサーの吐出配管よりも必ず大きな口径で接続し、距離に応じてメイン配管の長さを決める必要があります。レシーバタンクやフィルタなどの付属機器の接続口径にも注意が必要です。 

また、配管内の圧力損失を最小限に抑えるために「ループ配管」の採用が推奨されます。ループ配管は、配管内のエアボリュームを確保し、圧力を均一化することで局所的な圧力低下を防ぎます。これにより、コンプレッサー側の吐出圧力を下げることが可能となり、省エネ効果が期待できます。

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