結論：VSDコンプレッサーは一般的に定速機より効率が高いとされていますが、表面的な違いだけではありません。
最大60%の省エネを実現するには、最適なコンポーネントと高度な動作原理を備えた機械が求められます。メーカーごとにアプローチが異なるため、購入するコンプレッサーの内部構成や動作の仕組みを理解しておくことが重要です。
例えばアトラスコプコでは、各可変速駆動 (VSD) エアコンプレッサーが高効率を実現するよう設計されています。これは、 VSDマシンが提供できるメリットが最大限に活かすことができるモーター、エレメント、インバーター、制御装置、センサを使用していることを意味します。但しすべての VSD エアコンプレッサーがこれらの高品質コンポーネントを採用しているわけではありません。
この点は重要です。なぜなら、始動／停止時のエネルギー損失を含む全体性能に影響を与えるためです。エアコンプレッサーの所有・運用コストの最大 80%が電力費が占めており、動作原理の違いは運用コストに大きな影響を与える可能性があります。
事実：VSDコンプレッサーでは、起動・停止によるエネルギー損失は一般的である
ご存知のように低速機ではなく VSD を使用する主な利点は、空気需要に合わせてモーター速度を変えられる点にあります。これにより圧縮空気の必要量が少ない場合には、電力消費量を抑えることができます。その結果、需要が低いときでもVSDコンプレッサーを完全に停止させる必要はなく、モーターの回転数を下げることで対応できます。これにより、定速機と比べてエネルギーを節約することが可能です。
ただし、空気需要がエレメントの最小回転数を下回るまで低下すると、コンプレッサーは停止する必要があります。この際、始動／停止による損失、特にアンロード損失やブローオフ損失が影響します。多くのVSDコンプレッサーは、完全に停止する前にアンロード状態に移行します。アンロード中は、空気を生成していないにもかかわらずモーターが稼働し続けるため、エネルギーの無駄が生じます。
同時に、機械を停止させるために空気圧はブローオフ（排出）されます。これは、システムに圧力がかかった状態ではVSDコンプレッサーが再起動できないためです。アンロードおよびブローオフによるエネルギー損失は、これらのコンプレッサーの動作原理に組み込まれており、避けることはできません。そして、そのコストは短時間で積み重なっていきます。
アトラスコプコのVSDコンプレッサーでは、このような大きな始動／停止によるエネルギー損失は発生しません。吸気バルブが完全に閉じることで、内部圧力を維持したまま機械を停止できるためです。その結果、アンロード損失は発生せず、ブローオフ損失も大幅に抑えられます。これは、完全な減圧が不要であるためです。そのため、需要が増加した際にも、より少ないエネルギーで対応することができます。アトラスコプコのVSDコンプレッサーは、必要な圧力までよりダイナミックかつ高精度に立ち上げることが可能です。
他のVSDコンプレッサーよりも低い圧力設定で運転できる点もエネルギー損失に大きな違いをもたらします。またアトラスコプコのコンプレッサーはすばやく再起動できるため、生産性の向上にもつながります。これは運用コストと所有コストの両方に影響を及ぼします。
誤解：すべてのVSDコンプレッサーは同じ技術を搭載 している
動作原理に加えて、VSDコンプレッサーに採用されている技術はメーカーによって大きく異なります。ドライブトレインにインバーターを追加するだけの機械もあれば、さらに革新的なマシンもあります。アトラスコプコではエレメントとインバーターに独自の技術を採用しています。更にアトラスコプコのVSDコンプレッサーには最高の IE 効率等級を備えたモーターが搭載されています。
更に性能を最大限に引き出す為には、エアコンプレッサーメーカーが最新のツールに投資することが重要と考えております。例えばアトラスコプコの VSD コンプレッサーには、メンテナンス、信頼性、可用時間、エアコンプレッサー室の状態、全体的な性能を分析するクラウドベースのモニタリングシステムである SMARTLINK が用意されています。さらにアトラスコプコは台数制御盤を提供することで全てがバランスよく動作するよう調整を図ります。これは複数のマシンをひとつのシステムとして連携させて運用するのに役立ちます。
VSDコンプレッサーへの投資に関するその他の検討事項
前述の通りVSDコンプレッサーの構成方法にはいくつかの種類があります。使用する環境によって最適な組み込み方が異なります。環境によっては高い防塵等級(IP54)の機器が必要な場合があります。更に熱、湿度などの動作条件を考慮することも重要です。全てのVSDコンプレッサーが過酷な環境に対応できるわけではない為、コンポーネント(構成品)が重要な要素となってきます。
更にVSDモータはインバーターを使用して速度を調整する為、これを実行する方法はさまざまです。VSD コンプレッサーで最も一般的なモーターは、ロータリスクリューおよび内部永久磁石 (iPM) です。後者はスリップと熱損失を低減しエネルギー消費量を削減において最適です。
もう一つ考慮すべきことは、コンプレッサーのサイズと配置です。アトラスコプコのVSDコンプレッサーは、定速コンプレッサーや他社のVSD コンプレッサーよりも設置面積が小さく設計されているます。また一日中常に最高速度で稼働しているわけではない為、より静かです。これら双方の要因が周囲の熱と騒音の低減を意味し、より良い作業条件をもたらします。
お気軽にお問い合わせください
全てのVSD コンプレッサーが同じではありません。実際には、VSDコンプレッサーの動作原理は機種によって大きく異なります。特にその違いが顕著に現れるのが、起動/停止時の損失や搭載されている技術・イノベーションの領域です。
VSDエアコンプレッサーのような設備に投資する際は、長期的なサポート体制を備えたメーカーを選ぶことが重要です。というのも、コンプレッサーの寿命は一般的に8～10年程度だからです。
コンプレッサーを初めて購入する場合でも、既存の機器を更新する場合でも、当社がお手伝いをします。お気軽にもお問い合わせください。
