HICニュース

2013年05月27日

シリーズ第5回　工場設備におけるブロワーとエアーの使い分けについて考える（2）

　前回はブロワーの種類を中心とした基礎的なところをお話ししました。
ブロワーとコンプレッサーの一番の違いはやはりその吐出圧力となります。よってその特性に注意しないとメリットになったりデメリットになったりしてしまいます。
　今回は一般的によく使用されている水滴や切粉を飛ばしているブロー工程に照準をあてて説明します。

ブロー工程で欠かせない“ブロー用エアー”、このエアーで一番要求される性能はなんでしょう？それはやはり衝突力となります。
こんな比較実験をしてみました。

どうですか。製品の水滴や切粉を除去するのに必要な（ブロワー）エアーの条件は“ワークにあたる（衝突する）そのエアーの力”、つまり機械から吐出される吐出圧力ではなく衝突力なのです。
では、実験結果を以下の表にまとめてみました。

（クリックにて拡大）

近年の製造業は“省エネルギー”の時代です。同じ衝突力ならエネルギー費は少ない方が原単価を低くできます。概算ではありますが効果を以下に試算してみます。
　
この条件で１日12時間、年間250日間運転、電気単価15円/kwの時
　　ブロワー：　3.7kw×15円/kw×12H×250日＝166,500円/年
　　コンプレッサー：7.8kw×15円/kw×12H×250日＝351,000円/年
　　351,000円/年-166,500円/年＝184,500円/年　・・・

という様に同じ効果を得るのにブロワーとコンプレッサーではエネルギー費が全く違う結果となり、大きな省エネ効果を得ることができます。

次にすべてにブロー用設備を全部ブロワーに置き換えれば良いかというと、そうではありません。
どんな機械でも一長一短はあります。それぞれの長所・短所をまとめてみました。

（クリックにて拡大）

このように機械の特性を理解してそれぞれの適正にあった機器を導入する事が重要となります。
また業種や使用場所によっても使用できる場合とできない場合があります。

【ブロワーが適している場所、製品】
　・衛生上の問題のない製品の仕上げ工程で水（湯）洗後の乾燥工程でブローエア
　　ーを使用する工程等（機械部品洗浄や通箱洗浄の乾燥等・・・）
　・部品工場などでの切削加工後、次工程に行く前の切粉や切削油等の
　　吹き飛ばし工程

【ブロワーに不向きの場所、製品】
　・食品工場などの製品に直接あたる工程（埃などが除去できないため）
　・クリーンルーム（工程）でのブロー工程
　・塗装工程での前処理工程（静電気を帯び埃の付着を誘発する）

とブロワーももちろん万能ではありませんので、いづれにしても導入にあたっては検討が必要となります。

最後に音の問題に触れて、まとめとします。

音の問題を取り上げた理由は、お客様でブロワーに切り替えたが音がうるさいのでコンプレッサーエアーに戻した方が良いのではという声を聞いたからです。
ブロワー導入後騒音の問題になるのは大きく分けて2つです。

　　1つ目・・・比較表から分かるように機械本体から発する運転音の問題
　　2つ目・・・ホース等の吹き出し出口から発する音の問題です。

ブロワーとコンプレッサーは原理的には似ていますが吐出エアーや機械本体は全く別の製品となります。この様な理由からも事前に機械の性能を知ることも重要な事となります。

それでは今回のまとめです。
　(1)　ブロー用のエアーを使用する工程ではブロワーとコンプレッサーの
　　　2種類ある。
　(2)　同じ仕事は出来てもエアーの品質（清浄度）やエネルギー費が違う為、
　　　導入にあたっては十分な検討が必要となります。
　(3)　ブロワーの導入が当てはまればコンプレッサーのエアーを使用するのと
　　　比較すると大きな省エネ効果を得られる。

　適材適所という言葉が有りますが、まさに様々な機械の特徴を十分に理解して上手に省エネ活動につなげてみてはいかがでしょうか。

2回に分けて工場設備におけるブロワーとエアーの使い分けについて紹介しましたが書面上の数値だけでは中々実感が湧かないと思います。今回の説明で使用しました実機は弊社スマートファクトリーショールームでいつでも見ることができます。
実際の導入前にその効果や実働状態を体験してみてはいかがでしょうか。

次回からは“コンプレッサー給気（吸込み）温度について考える”をお送り致します。

2013年04月25日

シリーズ第5回　工場設備におけるブロワーとエアーの使い分けについて考える（1）

今回はブロワーって聞いたことはあるけれど、あまりよく知らないという方のためにブロワーの基礎知識から省エネ性や落とし穴についてお話をしていきます。

まず、エアーを作る機械にはファンとブロワーとコンプレッサーがあります。これはみなさんもよくご存知だと思います。しかしブロワーはあまり聞き慣れない方もいるかと思います。ブロワーと聞いてみなさんはどんな所に使用されていると想像しますか。ブロワーと言えば全ての設備とは言いませんが、排水処理場の爆気用として広く一般的に使用されてきました。

ブロワーにも様々な種類があります。気体の流体の違いはありますが、ブロワーもポンプ同様に大きく分けるとその構造の違いから次の2種類に分けられます。

　★容積形：ピストンとシリンダーなどで形成され空間の膨張収縮による体積変
　　　　　　化を利用するのが容積形です。代表的なものはルーツブロワーと呼
　　　　　　ばれるものです。
　　　　　　◇主な使用用途：排水処理場の爆気用、水や切粉の様なブロー用
　★ターボ形：流体と機械間でエネルギー変換する際に羽根車を回転させて運
　　　　　　　　動エネルギーを利用するのがターボ形です。
　　　　　　　◇主な使用用途：ボイラーや燃焼用バーナーの燃焼空気の送気用

今回は工場内の製造現場でよく見かける容積形のルーツブロワーについてお話していきたいと思います。

まず初めにブロワーとファンとコンプレッサーの分類分けについて表にまとめてみました。

（クリックにて拡大）

コンプレッサー、ブロワー、ファンどれも空気を送気する機械ですがそれぞれの送気圧力と圧縮比の違いによって呼び名が異なります。

コンプレッサーとブロワーの特徴を比較してみると次のようになります。

（クリックにて拡大）

以前からもブロワーは爆気以外にも水滴や切粉を飛ばしたりするのに使用されていましたが意外とまだ少ないようです。理由としては工場エアーがすぐ近くにあるため、わざわざブロワー設備を入れなくてもよいと考えていたからではないかと思います。
しかしながら最近では省エネ対策としてブロワーが見直されてきています。
その理由として、吐出圧力は低いですが工場エアーと変わらない仕事ができ、しかもエアー単価が格段に安いからです。

ここで“なんとなくブロワーでは圧力が低すぎて水滴などがうまく飛ばないんじゃないの？”と思われる方へ。どうして低い圧力でも水滴を吹き飛ばすことが可能なのでしょうか？

それは、製品に当たるエアーの衝突力が同じであれば水滴が吹き飛ばされます。圧力が低いと言ってもノズルからの出口風速は200m/s以上です。ブロワーは圧力の低い分、風量でカバーすることにより工場エアーと同等に水滴を飛ばすことが可能になります。

実際に、当社ショールームに設置されている3.7Kw×40Kpa×3.4ｍ3のブロワーを使用して窓ガラスについた水滴を吹き飛ばしてみます。
動画にてご覧ください。

いかがでしょうか。皆さんが思っている以上にブロワーの力は優れものです。製品洗浄後の水滴の吹き飛ばしには十分利用出来ます。また、ブロワーからエアーを作る時の圧縮熱も利用できるため乾く速度も短縮されます。
是非一度ショールームでブロワーのエアーの強さを体感してみてください。

次回はブロワーエアーとコンプレッサーエアーの違いについて考えていきます。

2013年03月25日

シリーズ第4回　ポンプの省エネ（3）

今回は「ポンプの省エネとその落とし穴」シリーズ最終回となります。

最初に、先月2月27日に開催致しました、弊社ショールームでの勉強会では、たくさんの方にご出席いただきましたことをこの場を借りてお礼申し上げます。
言葉だけでは中々伝わらないことも実機を用いて体感してみることでより効果が実感できたのではないかと思います。

それでは、先日のセミナーに参加して頂いた方は復習になりますが最初に今までのまとめと前回の問題の答え合わせをしたいと思います。

ポンプの省エネ手法のまとめとなります。

（クリックにて拡大）

以上をふまえての前回の問題となります。

Ｑ．水位制御を行い、水槽が枯れることなく間欠運転で連続供給する方法と、INVで回転数制御を行い連続運転で連続供給する方法どちらが消費電力でお得になるでしょうか？

結果は以下の通りでした。

（クリックにて拡大）

いかがでしたか。予想は的中できましたか？？
では、ちょっと解説してみます。

水位制御の場合、ポンプは間欠ですが全開運転します。少し混同したかもしれませんが、全開運転で効率がいいと説明したのはあくまでもｉｎｖを設置して全開運転（60Ｈｚ設定）した時と比較した場合です。
水位制御を行うことにより流量、つまり速度エネルギーは結果として適正量になったといえますが圧力エネルギーに関しては変化することなく必要以上にエネルギーを使用しているともいえますので、積算電力計にて測定したところ1.5ｋｗという消費電力となりました。
しかしながらバルブにて流量調整する事に比べれば（流量調整時は3.46ｋｗ）約半分の電力で連続供給が可能となりました。
回転数制御に関しては電力グラフから分かるものの一定負荷で送水を行いますので一部若干の変化はあるものの、ほぼ一定の電力で連続供給することが可能となります。
また前回説明した通り必要なだけ送水していますので消費電力も非常に低く抑えることができます。

では、今回実験に使用しました計測器をご紹介して省エネ問題と解説のまとめとさせて頂きます。

（クリックにて拡大）

弊社では、このような省エネの第1歩といわれる現状把握を行うための計測器も扱っておりますので、お気軽に担当までお申し付けください。

いかがでしたでしょうか。
近年ではインターネットの普及により省エネ手法の情報が簡単に手に入る時代になってきました。しかしながら、数ある“省エネ手法”で必ず効果の出る手法はなかなか少なく、ある設備では効果が出るが、別の設備では効果が全くでないなど簡単にはいかない場合が多くあります。我々も“省エネ手法”は知恵と工夫だと考えております。
今後も固定観念にとらわれず、いろいろな観点からご提案ができるように努力して参ります。

さて、今回まで3回にわたりお話ししてきましたポンプの省エネ手法ですが、省エネに取り組む前にやはりポンプの事を知らなければならないということで、弊社ではこの春より定期的に、“ポンプトレーニングコース”を開催することとなりました。
“理論”より”実践”と弊社では考えていますので、カリキュラムでは実地の時間を中心に、頭ではなくできれば体で覚えていただく“見て、触って、体感する”をモットーに企画した若手保全マンや省エネマンに最適な内容の講演会となります。興味のある方は弊社勉強会担当までお問い合わせください。

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　担当：技術支援グループ（山田・永井）　　
　　・TEL：0566-81-0885
　　・FAX：0566-82-0321
　　・e-mail:e-mail@e-houan.co.jp

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次回からは全3回にわたって「ブロワーについて考える」と題して新シリーズが始まります。
お楽しみに。

2013年02月25日

シリーズ第4回　ポンプの省エネ（2）

今回は前回のテーマで取り上げたインバーターの導入にあたっての“落とし穴”となる注意点を中心にお話を進めます。

まずは、前回のおさらいを表にまとめました。

“必要な時に必要な量だけ”の観点からポンプにおいて流量調整をバルブで行う事は、省エネの基本となりますが、効果を出そうとするなら、INVで回転数制御を行い調整した方がはるかにエネルギーを有効的に利用する事ができます。

ここで前回取り扱った設備事例（http://www.hic-news.com/blog/#news43）の状況を以下の様に変更したいと思います。

事例の送水設備でポンプ能力は450L/minありますが設備要求が250L/minしか必要としませんでした。
バルブによる流量調整では省エネ効果が出ませんので、INVを設置して回転数制御をすることによって80％の省エネ効果を得ることが出来ました。（※上のまとめ表をご確認ください）

それから数年後・・・
INVを利用して省エネ実現させ、その後製造現場からトラブルの報告もなかったので問題なく（省エネ）運転し続けていると思っていました。確認してみたところ・・・・・！！

流量は前回同様250L/minで同じです。しかし消費電力は測定してみると0.76ｋｗであったはずが2.16ｋｗと増加していました。
いったい何があったのでしょうか？

上の写真を見て確かに消費電力が増えています。何が原因かお気づきですか？

写真右上のインバーターの表示に注目してください。実はインバーター導入時は周波数を33Hzに設定したはずなのに現在では50Hzに変更されています。
　
とりあえず、前回同様の周波数に設定し直してみると消費電力は減少しますが流量は160L/minとなり、水槽の水位が減少してしまい設備としては使用できなくなります。
これは一体どういう事でしょう？

答えは聞けば簡単ですが・・・・・ストレーナーの詰まりです。

一般的にポンプ吐出側にはストレーナーを設置します。もちろん定期的に清掃をしないと水が徐々に低下していき最後には全く流れなくなってしまいます。その様な経験はありませんか？

設備の設定、仕様変更の共有がされておらず、本来は順調に稼働していた設備が経年劣化に伴い能力に変化が生じ、今回の場合のようにストレーナーを清掃するのではなくインバーターの設定数値を誰かが変更して元に戻してしまったのです。（前回メルマガよりINVの周波数は簡単に設定変更できます。）
今回は写真のようにわざとストレーナーを詰まらせていますが、これを清掃して最初の状態に戻してやれば流量も消費電力も元のような状態に戻ります。

やはり機器のメンテナンスは非常に大切ですね。またこの時の判断の1つになるのがやはりポンプの吐出側の圧力となります。
前回紹介させて頂きましたが今回もこのストレーナーが詰まった状態で、締切圧力を測定してみます。
すると、0.32MPaでした。よってポンプとしての能力低下は無いと判断します。
よってポンプ本体の能力が低下していないのに流量が減少してしまう理由を考えればポンプから先の配管系統でトラブルを生じているという事になります。
一般的にストレーナーは流体中の大きなゴミを除去する器具ですので当然のことながら、何もメンテナンスしていなければ一番詰まりやすい器具となります。

もう1つ重要なことがあります。
とりあえずストレーナーをきれいな状態に戻して1度バルブ全開で運転してみましょう（もちろん流量が多いので水槽から水は溢れますが）。
インバーター設置前のポンプの消費電力は3.92ｋｗでした。しかしながら、バルブ全開のまま省エネ効果の出るインバーターを設置して運転してみるとどうでしょうか。結果消費電力は4.05kwとなり、インバーター設置前より3.3%も消費電力上昇していることが分かります。

そうです、これがインバーター設置の落とし穴です。

簡単に説明しますと、インバーターはその制御の中で交流電源を直流に変換して、それをまた交流に戻すことによって周波数を変化させています。この時に若干ではありますが、損失が生じます。この時の損失は熱に変換されます。（これをインバーター効率といい、通常は3％程入力に対してロスが生じます）
つまり、同じ全開運転をした場合、設置前のいわゆる商用運転と設置後の60ｈｚの運転では一見同じような運転ではありますが、この損失によって消費電力はインバーターを設置した場合の方が大きいことが分かります。

弊社では、回転体（ポンプやファン）の省エネ手法は基本的にはインバーターを設置することによってほとんど効果を得られるとご提案させていただいておりますが、このように例外的に消費電力が上昇する場合が考えられますので、これらを注意した上でご提案させていただいております。
また、今回の例のように導入当初は省エネ効果も確認できたのですが、経年劣化に伴い省エネ効果は永続的ではありません。よって、どんな高性能で、省エネ性に優れた機器でもやはり適正なメンテナンスも省エネにつながることが分かります。

最後に1つ皆様に問題です。

ヒント：よくコマーシャルでありますが車の場合街中の走行（発信・停車を繰り返す）と高速道路（一定速度での運転）での走行ではどちらが燃費が良いと言われていますか？？

答えは来月のメルマガにて説明させていただきます。
それまでは待てないという方は来る27日（明後日ですが）、弊社スマートファクトリーショールームにてポンプを題材にしたセミナーの開催を予定しています。
この時、会場で実機を用いて特別展示を開催します。
またセミナーでは今回の問題を取り上げますので、お時間がある方は是非弊社ショールームまで足をお運びください。
それでは、また次回をお楽しみに！

2013年01月25日

シリーズ第4回　ポンプの省エネ（１）

皆さんこんにちは。
今月からは全3回でポンプの省エネをテーマに、その手法と落とし穴について考えてみたいと思います。

今回は初回となりますので、まずはポンプの原理的な説明を少しした上でインバーターによる省エネ事例を1つご紹介します。

ポンプの定義は一般的に
”必要とされる流体を目的とされる場所（高さ）まで、必要とされる力（圧力）で送り込む機械”と言われます。

エネルギー的に見れば
電気エネルギーを圧力エネルギー（揚程）と速度エネルギー（流量）に変換する機械といえます。

ポンプの場合、省エネのポイントは
　回転数と流量は比例関係にある。（流量を半分にすると回転数は半分になる）
　揚程は流量の2乗に比例する。（流量を半分にすると揚程は1/4になる）
　消費電力は流量の3乗に比例する。（流量を半分にすると消費電力は
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　1/8になる）
という事です。

よくこんなことを耳にします。
　・このポンプって今どのくらいの流量がでているの？
　・このポンプは今どのくらいの性能なの？　　　　　　・・・などです。
この答えって意外と簡単に分かるんですがご存知ですか？

（クリックにて拡大）

このように圧力計から分かる情報は非常に重要です。しかも流量計や電力計などと比較すると非常に安価に設置ができますが、実際には圧力計の無いポンプをよく見ます。
この機会にぜひ設置してみてはいかがでしょうか。

では、ここからは実例を交えてポンプの省エネを考えていきたいと思います。
以下の様な設備があります。

（クリックにて拡大）

　　冒頭でも説明しましたが、ポンプは電気エネルギーを流量と揚程の運動エネルギーに変換する機械の事です。ここでは必要な流量にするためにバルブを調整して流量を減少しましたが、この時のポンプの吐出圧力はどのように変化したのでしょうか。

　全開時0.2MPaで流量調整時は0.29MPaとなり増加しております。
これは、流量を絞ったためにその減少分が揚程（圧力）に変化してしまったということです。
確かに必要な流量だけ流れるよう調整したのですが、その分揚程を高くする事にエネルギーが使用されてしまい、結果そこまでの消費電力の違いはなかったのです。

ここで登場するのがインバーターとなります。

一般的に直流を交流に変換する装置をインバーターというのですが、説明すると長くなってしまうため、ポンプにおいてはその回転数を変化させる装置だと思ってください。
このインバーターを利用して回転数を抑える、つまり、運動エネルギーを抑えるという事です。
結果として電気エネルギー（消費電力）が減少して省エネルギーにつながることになります。

送水設備は以下のような理由で導入段階で安全率を大きく見る傾向があり、実際設備が稼働すると思った以上に過大な能力で運転している場合があるので一度見直してみる事も重要です。

◇安全率を大きく見る理由◇
　（1）　本当の必要流量がはっきりとわからない場合が多い
　（2）　設備稼働後、様々な設備の追加がある可能性があるため、
　　　　必要能力＋αをみる傾向がある
　（3）　配管や設備の経年劣化に伴い、いわゆる汚れなどが堆積して損失が
　　　　増加し能力が減少する傾向が顕著にみられるため、あらかじめ大きい
　　　　能力選定をする

また、近年ではこのインバーター本体が比較的安価で入手できるようになりました。
上記の理由により特に冷却水系統で連続運転しているポンプなどは少し回転数を低下させてやることによって思わぬ省エネ効果が期待できる場合があります。

では、インバーターを利用して回転数制御をした時にどのくらい電力が低下するかを見てみましょう。

本来ならば流量計や電力計等の“見える化”アイテムは必要となりますが、まずはポンプの吐出圧力を確認していただき、現状どのような運転状況にあるかを把握する事によって、エネルギーの削減余地があるかどうか確認してみてはいかがでしょうか。

最後に1つ、
来る2月27日に弊社ショールームにて今回の内容を元にしたセミナーを開催致します。ご都合のつく方は是非参加して頂きインバーターの効果の程を体感してください。

次回メルマガはこのインバーター導入にあたっての注意事項のお話となります。