大型の空気圧縮機の省エネを図っている工場の多くは、部分的な昇圧のために、増圧装置を使用していることが多い。これは、手軽に昇圧されたエアーを供給するためには有効な手段なのだが、大きな問題がある。それは、圧縮された空気であるエアーのロスが、非常に多いということだ。また、増圧装置は作動音が大きく耐久性に難があると感じておられる方も多いと聞く。これらの問題を一挙に解消できるのが、日立産機システムのブースタベビコンだ。
まずは、増圧装置のロスについて説明しよう。増圧装置の特徴は、電源が必要なく、配管をつなぐだけで吸入したエアーに高い圧力を付加して吐き出すことができることだ。装置の中のピストンが左右に動くだけのシンプル構造で、エアーを駆動源としてピストンが動き、ピストンがエアーの入った駆動室を押すことで駆動室の容積が小さくなるため、その結果エアーの圧力が高くなる。
増圧装置はこの吸い込みと排気を繰り返すことで、高い圧力のエアーをつくり出すことができ、電気を使わずに増圧できるため、一見省エネの図れる製品のように思える。ところが、装置のシステム上、駆動源に使われるエアーは排気されてしまい、大きなロスを生むという欠点がある(図4)。
図4 増圧装置の動作
ここで注意が必要なのは、この排気されてしまうエアーは普通の空気ではなく、大型の空気圧縮機によってすでに圧力を上げたエアーであり、そこにはコストがかかっているということだ。
つまり、増圧装置そのものでは電気を使わないが、すでに圧力を上げた空気であるエアーを捨て続けることで、結果的に増圧装置を使っている間中電気を捨て続けていることになるのだ。しかもそのロスは、吸入されたエアーの約半分という驚きの多さである。これでは、とても省エネルギーだということはできないだろう。
そこで日立産機システムが提案するのが、増圧装置のブースタベビコンへの置き換えである。
図5は、日立産機システムが実際にブースタベビコンへの置き換えを提案し、大幅な電気代の改善を実現した例だ。増圧装置をまとめてブースタベビコンで置き換えることで、年間で179万円もの省エネ効果が出た。
この例では、各エアーシリンダに対して増圧装置がおのおのにつけてあり、ライン6の個所で増圧装置を3台、合計では23台使っていた。提案後は、ブースタベビコンでライン1から6までをまとめて昇圧し、増圧装置を廃止した。
この工場では増圧装置を多用していたため、ある程度のエアーの流量やラインをまとめることができ、それに対して出力の大きいタイプのブースタベビコンで、一括で圧力を上げる対応を行った。
必要なブースタベビコンは6台で、うち2台は予備なので、実際に稼働するのは4台となっている。1年間にかかるブースタベビコンの電気代は46万円ほどであり、いかに今までの増圧装置が電気をムダにしていたかがおわかりいただけるだろう。
また、別の工場の例になるが、そこでは大型の空気圧縮機から配給されるエアーの圧力を高く設定していたため、それほど圧力が必要のない個所では、減圧弁をシステムに取り入れて、せっかくの高圧のエアーを減圧していたケースもある。これでは、二重にロスを出していることになる。
図5 増圧装置置換え(ワークチャッキング用、エアシリンダ用エア源)
日本における省エネに関する考え方は、東日本大震災以降に劇的に変わっている。それまでは、省エネルギーというのは他との差別化、競争力という土俵でもっぱら論じられてきたが、実際に供給電力の総量に限りが見える今日では、根本的な対策である、生産性の向上が求められるようになったからだ。それまでは相対評価で結果を出せばよかったのが、絶対的な評価での数字が求められるようになった。つまり、なるべく電気を使わずにモノをつくるのではなく、限られた電気をいかに効率よくモノづくりに使うかの、高効率化が今の産業界には求められている。
ブースタベビコンは、こうした時代のニーズに完全にマッチする製品だといえる。ただ漫然と省エネをしていたのでは、エネルギー原単位の向上というミッションをクリアするのは困難だ。
市場に出ている空気圧縮機は、どの製品もさまざまな手を尽くした省エネ仕様になっており、機器としてこれ以上の省エネをするのは難しいというレベルまで、その技術は進んでいる。そこで、空気圧縮機の機器そのものが持つ省エネの効果にプラスする形として、ブースタベビコンによる「適所・適圧」によって、エネルギー原単位の向上を図ることが必要とされている。
（取材：日刊工業新聞社 取材班）
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