2026/09/21
金属表面処理工場では、夜間の静かなシフトから昼間の繁忙期まで負荷が大きく変動する生産ラインに供給するため、4台の固定速度圧縮機を稼働させていました。主圧縮機（リードマシン）は負荷低下に応じて出力を微調整できず、結果として全圧縮機群が繰り返し無負荷・負荷運転を繰り返し、ブローオフやスロットルによる空気と電力の無駄遣いが発生していました。主圧縮機に空気圧縮機用PMSMを導入したところ、機械は負荷変動に応じて滑らかに出力を下げられるようになり、サイクリング運転を回避しました。その結果、低負荷時に毎時発生していた無駄な空気消費量を、工場側が実測できるようになりました。
食品工場、機械加工工場、ボトリングラインで、同じ空気圧縮機用PMSM（永久磁石同期電動機）が採用されるのは、圧縮空気が安定せず、常に過剰供給されがちだからです。この空気圧縮機用PMSMのコンセプトは、導入当初から役立っていたでしょう。というのも、そのグループが直面していた真の課題は、段階的な空気供給であり、圧縮機そのものではなかったからです。
多台式空気圧縮システムにおける隠れた危険は、段階的な供給と滑らかな需要との不一致にあります。固定速コンプレッサは、全負荷か停止のどちらかしかなく、半負荷時にはアンロードしてエネルギーを空気ではなく熱として放出します。その間、他の機器は流量制御による損失を伴いながら不足分を補おうとします。永久磁石同期モータ（PMSM）搭載の空気圧縮機は、この課題に対し、需要に応じて回転速度を可変化することで対応します。しかし、多くの工場では、これまで空気が常に確保されてきたという理由から、従来のリード機をそのまま使い続けており、アンロードによるエネルギーロス（電気料金の増加）に気づいていません。また、グループ全体の運転制御が時間帯に基づくのではなく、圧力に基づいて段階的に制御される場合にのみ、この省エネ効果が実現します。 ENNENG これを打破するには、グループの先頭に可変速永久磁石式のリード機を配置し、供給が需要に追随するようにするのです。つまり、供給と需要が対立するのではなく、調和するようにするのです。
空気圧縮機用PMSM（永久磁石同期モーター）は、固定式機器が電源に与える始動時の突入電流を抑制します。これは、可変周波数駆動装置がロータを急激に全速まで加速するのではなく、徐々に加速させるためです。 ENNENG ラインへの加速傾斜を設定することで、複数台の圧縮機が圧力に応じて段階的に起動し、リードユニット（主導機）が他の機器をトリップさせてしまうような負荷低下を吸収します。
この ENNENG この圧縮機プラットフォームでは、スクリューや遠心式圧縮機段に最適化された永久磁石ロータを採用しており、モーターは部分負荷域（圧縮機が実際の運用で最も多く稼働する領域）においてもIE5効率を維持します。固定式機器には不可能なダイナミックな負荷追従を、空気圧縮機用PMSMが実現します。インバータが配管内の空気圧をリアルタイムで検知し、数秒以内に回転速度を微調整するからです。以下に、定速運転グループと空気圧縮機用PMSMをリードユニットとした構成とを、空気使用コストを左右する主な観点で比較します。
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寸法 |
定速運転グループ |
空気圧縮機用PMSM（リードユニット） |
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出力制御 |
アンロード・リロード |
連続的な回転速度制御 |
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部分負荷効率 |
アンロード時に圧力が低下 |
IE5クラスを維持 |
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ブローオフ損失 |
存在する |
グレードから除外 |
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グループ連携 |
手動ステージング |
圧力制御型ステージング |
空気圧縮機用PMSMは、定格点ではなく、日々の負荷変動の中で真価を発揮します。夜間などの負荷が小さい時間帯には、リードユニットが実際の需要に応じて出力を落とし、ラグユニットは停止したままになります。これにより、4台すべてが半分の能力で絞り込むという無駄な運転を避けられます。永久磁石ロータは低速域でも高効率を維持するため、空気圧システム全体が供給する空気量に見合った電力を消費できるようになります。また、この空気圧縮機用PMSMは始動時の突入電流も抑制し、電源系統を保護するとともに、信頼性の低いタイマー制御ではなく、圧力に基づいたステージングを可能にします。
空気圧縮機用PMSMは、工場が実際に稼働する低速域においても永久磁石ロータの高効率を維持するため、そのメリットを確実に発揮します。その結果、空気圧システムは供給する空気量に比例した電力を消費できるようになります。また、同様の空気圧縮機用PMSMは、午後のピーク時にラグユニットが一斉にアンロードされるのを防ぎ、電源系統を保護します。
空気圧縮機のアップグレードは、流体動力分野で確立された基準に基づいて評価されます。ISO 1217では、容積式圧縮機の性能および比出力が定義されており、そのため空気圧縮機用PMSMも、置き換える既存装置と同一の方法で評価されます。ISO 11011では、圧縮空気エネルギー監査手法が規定されており、これにより無負荷運転時の損失を財務部門が把握できる数値に変換できます。IEC 60034-30-1ではモーター側のIE効率クラスが定められており、ISO 50001では、空気システム全体を背景的な設備ではなく、管理対象のエネルギー流として位置づけています。これらの規格を引用することで、購入者は空気圧縮機用PMSMを固定速運転型機器と同等の条件で比較検討できます。
これらの規格に基づいて空気圧縮機用PMSMを仕様設定すれば、購入者は無負荷運転時の損失を具体的な数値として把握でき、これが財務部門に対して初号機アップグレードの正当性を示す唯一の根拠となります。
空気圧縮機用PMSMモーターの選定には、まず1週間分の圧力および流量の記録を取ることが必要です。これは、ピーク値よりも負荷変動幅が省エネ効果をより大きく左右するためです。可変速ユニットはベースロードに合わせて選定し、既存の固定速機はトリム用として残します。また、インバーターの制御は、スケジュールではなく、ライン圧力に基づいて段階的に起動するよう設定します。試運転時には、複数の流量ポイントにおける比消費電力を記録し、その数値を今後の基準値として保存してください。保守点検は、ロータおよび冷却系を中心に行います。吸気フィルターは常に清掃状態を保ち、巻線温度の推移をモニタリングし、ステージシールは定期点検計画に基づき点検します。なぜなら、空気圧縮機用PMSMモーターは、効率が維持されているときのみ省エネ効果を発揮し、漏れが生じている状態では効果が得られないからです。
空気圧縮機用PMSMモーターは、シンプルな日常点検で十分な効果が得られます。なぜなら、省エネ効果はロータの高効率維持とシールの密閉性に大きく依存しており、これらは短時間の週1回点検で確実に守られるからです。
ENNENG社は、ISO 9001およびCE規格に準拠した永久磁石式コンプレッサードライブを、単体および複数台のグループ向けに、110V～690Vの電圧範囲で製造しています。圧力および流量のログデータをエンジニアリングチームと共有いただければ、カタログ上の推定ではなく、リードマシン（主制御機）に最適化された空気圧縮機用PMSM（永久磁石同期モーター）をご提案いたします。
以下のチャネルからENNENG社へお問い合わせください：
A： リードマシンが供給圧の下限を設定するため、その出力を可変にすることで、グループ全体が負荷変動に追随できるようになります（オン／オフ制御によるサイクル運転ではなく）。空気圧縮機用PMSMは、数秒以内に実際の負荷に応じて回転速度を調整し、閑散時間帯には補助機を停止させ、半分の能力で絞り込むような無駄な運転を回避します。これにより、固定速運転のグループで通常の作業シフト中に蓄積される「アンロード損失」および「ブローオフ損失」を解消できます。
A： 省エネ効果は、定格負荷ではなく部分負荷時の運転状態で現れます。固定式の空気圧縮機は定格出力未満で運転すると、不要な空気を放出（アンロード）し、入力エネルギーを熱として無駄にしますが、PMSM搭載空気圧縮機は回転速度が低下してもIE5クラスの高効率を維持します。実際、多くの工場では一日の大半においてピーク負荷より低い負荷で運転しているため、可変速タイプの主圧縮機を導入することで、従来の圧縮機群が無駄にしていたエネルギーを大幅に回収できます。
A： 圧縮機の比消費電力（specific power）はISO 1217で定義されており、PMSM搭載空気圧縮機も、置き換え対象となる既存機と同一の方法で性能評価されます。また、アンロードによる損失を数値化する監査手法はISO 11011で規定されています。モーターの効率等級についてはIEC 60034-30-1が適用され、空気システム全体をエネルギー管理対象として位置づける枠組みはISO 50001で示されています。これらの規格を総合的に活用することで、購入者は客観的かつ検証可能な基準に基づいて、アップグレードの効果を公平に比較・評価できます。
A： はい。その方法を続けるのが通常、最も迅速な解決策です。エアコンプレッサー用PMSMモーターが主機として負荷に応じて出力を調整し、定速運転のユニットはライン圧力に応じて段階的に補助運転を行います。複数台のコンプレッサーは、タイマーではなく実測された圧力を基準に連携制御されるため、工場は余剰能力を維持しつつ、従来の構成で問題となっていた「アンロード運転による無駄なエネルギー消費」を大幅に削減できます。
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