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可変速駆動エアコンプレッサ

VSD可変速駆動 VSD+ 給油式コンプレッサ GA VSD

可変速駆動(VSD)を採用したエアコンプレッサは、圧縮空気の生産量と需要がリアルタイムに一致するようにコンプレッサの動作速度を自動的に調整します。VSDコンプレッサは、異なる工程作業のある施設や複数のシフトを行う施設など、1日を通してエア流量の需要が増減し、圧縮空気の需要が変動する業務用に設計されています。

VSDコンプレッサは、フルスピードでのみ動作する固定速度コンプレッサと比較して、次のようないくつかの利点があります

  • VSDコンプレッサは必要なときにのみ稼働するため、エネルギーコストが削減されます。通常は、VSD技術への追加投資に見合うだけのコストを削減できます。
  • VSDコンプレッサは、最大のシステム圧下でも始動/停止できます。負荷を軽減する必要はないため、時間とエネルギーの両方を節約できます。
  • アイドリングのための時間が不要です。
  • 通常の動作ではブローオフロスは発生しません。
  • 起動時のピーク電流に対する電力会社のペナルティ料金を回避できます。
  • エアシステムの圧力に一貫性があって低圧力なので、漏れを最小限に抑えることができます

このビデオでVSD技術の詳細をご覧ください

省エネ

産業用エアコンプレッサの総所有コストの最大の構成要素(約70%)は装置自体ではなく、電気代です。VSDコンプレッサの購入コストは、その他の点では同等の固定速度コンプレッサよりも高くなりますが、通常は、エネルギーの節減によって初期投資が回収されます。VSD技術により、用途とコンプレッサのサイズに応じて、コンプレッサのエネルギーコストを35~50%削減できるので、VSDを使用すると年間のコストを数百ドルから数万ドル削減できます。

このコスト削減は非常に多額であるため、政府や電力会社はリベート、税額控除、無利子ローンなどの報奨金を提供して、全体的な電力消費量を削減し、需要の急増を最小限に抑えることができるエネルギー効率の高いVSD技術へのアップグレードを企業に奨励しています。

VSDコンプレッサの仕組み

VSDコンプレッサ
可変速駆動は、インバータを使用してコンプレッサの回転速度(RPM)を調整することでエネルギーを節約します。

フル稼働する従来型のAC固定速度コンプレッサには全電力が直接供給されるのに対し、インバータは必要なだけの電圧をVSDコンプレッサに供給します。

電子装置がシステム圧力を測定し、オンボードコントローラが実際のエア需要に合わせてモータ速度を調整します。それを可能にするテクノロジーは精巧ですが、考え方はシンプルです。

VSDドライブトレイン

カギとなるのはドライブトレイン、すなわちモータとエレメントの組み合わせです。可変速駆動技術は、ロータリスクリュコンプレッサとの組み合わせで最大の効果を発揮します。流量と電力消費が実質的に速度に比例するためです。モータが速度に適合するとスクリュエレメントも速度に適合するので、結果として供給される圧縮空気量も適合します。特に電動モータは、冷却要件と効率に特別の注意を払ってこのジョブ専用に設計されています。

VSDモータ

IPMモータ
標準のVSDユニットには誘導モータが装備され、ギア付きスクリュエレメントにカップリングされていますが、最新のVSD技術では、内部永久磁石(iPM)モータが採用されています。VSD+設計では、iPMモータはロータとスクリュエレメントを共有しています。

つまり、これはダイレクトドライブで、非常にエネルギー効率が高く、静音です。ドライブトレイン全体は閉回路で、モータとエレメントの両方がオイルで冷却されるので、もう1つの優れた省エネ手法となっています。iPM技術を搭載したコンプレッサでは、アイドリングコンプレッサと比較して、エネルギー消費量が平均で50%削減されます。

この新技術には縦型設計コンセプトも採用されているため、従来のエアコンプレッサと比較して設置面積が最大55%削減されます。

VSDコンプレッサが適している状況

VSDと固定式の比較
圧縮空気の需要が変動する運用環境では、VSDコンプレッサを検討する価値があります。従来の固定速度エアコンプレッサはオンまたはオフのいずれかで、オンの場合は常に全能力で稼働します。

必要なエアが少ない場合、大量のエネルギーが消費されて無駄になります。VSDエアコンプレッサは、エアの需要に合わせてモータ速度を自動的に調整し、大幅な省エネを実現します。

VSDコンプレッサが適していない状況

運用が一貫している一部の産業工程では、適切なサイズの固定速度コンプレッサが、圧縮空気の需要を確実かつ効率的に満たすことができます。需要が総自由空気吐出量の5~10%以内で一定になっている場合、固定速度コンプレッサの方が可変速駆動コンプレッサよりも高い効率を実現できます。重要なのは、VSDコンプレッサが連続して最高速度で動作するように設計されていないことです。そのように動作する場合は、インバータのスイッチング損失により、その他の点では同等の固定速度コンプレッサよりもエネルギー効率が低下します。 

VSDコンプレッサが適しているかどうかの判断

VSDの性能の判断
VSDコンプレッサが特定の圧縮空気の用途に最適かどうかを判断するための最善の方法は、専門的な空気監査を受けることです。

このような監査は、圧縮空気装置の実装を専門とする企業が実施します。

空気監査は、可変速駆動を含め、圧縮空気システムの最も効率的な制御方法を判断するのに役立ちます。