空気自体は無料ですが、圧縮空気の製造、処理、流通には大量のエネルギーが消費され、多額のコストがかかります。統計的には、1 馬力の圧縮空気を生成するには、約 8 馬力の電気エネルギーが必要です。エネルギー変換効率は比較的低いですが、産業部門における圧縮空気の使用量は電力や水力の使用量をはるかに上回っています。これは圧縮空気の多くの独特な利点によるものであり、圧縮空気は産業用途に不可欠なコンポーネントとなっています。
ただし、圧縮空気を効率的に利用するには、廃棄物を最小限に抑えながら、可能な限り低コストで圧縮空気を生産できるかどうかにかかっています。エネルギーコストは、安定した圧力で清潔で乾燥した空気を供給するシステムの生産、流通、メンテナンスをカバーする最も重要な支出です。-実際には、総所有コストを考慮すると、エネルギー費用がコンプレッサーの初期購入価格をはるかに上回ることがよくあります。
かつて、電気料金が安かったとき、多くのメーカーは圧縮空気のコストにほとんど注意を払っていませんでした。しかし、エネルギー価格が着実に上昇しているため、企業は圧縮空気システムの運用コストを再評価し、経費を削減する新たな方法を模索する必要に迫られています。{1} 200 馬力のコンプレッサーを 24 時間 365 日連続運転しているメーカーを考えてみましょう。{8}電気料金が 1 キロワット時 (kWh) あたり 0.03 ドルの場合、年間電気料金は 41,273 ドルでした。しかし、料金が kWh あたり 0.10 ドルに上昇すると、同じコンプレッサーの年間コストは 137,578 ドルに跳ね上がりました。エネルギーコストの上昇に伴い、施設管理者は、圧縮空気コストの削減が即時の対応が必要な重要な問題であることをますます認識するようになりました。
1.0 圧縮空気システムにおけるコストの無駄に寄与する要因
圧縮空気システムの主なコスト要因は廃棄物です。廃棄物の主な原因は、漏洩、過剰な人為的需要、不適切な使用の 3 つです。
1.1 漏れ: 圧縮空気廃棄物の主な発生源
漏れは圧縮空気の無駄の最も明白な原因です。これらは、圧縮空気が低圧領域に向かって流れるときに発生します。-空気分子は、十分に大きな開口部から逃げます。圧縮空気と大気との間の圧力差が広がると、漏れの割合が増加します。経年劣化、腐食した配管、ねじ接続部は、このような漏れが発生する主な機会となります。特に、低品質のクイック接続継手やプラスチックまたはゴム製のホースは、経年劣化、振動、化学的腐食によって頻繁に亀裂が発生し、圧縮空気の無駄につながります。-{6}}
実際、漏れの約 80% は聞こえません。こうした「目に見えない」漏れは、気づかれずに修復されないことがよくあります。たとえば、100 psi の圧力では、1/4 インチの漏れによって 1 分あたり 104 立方フィートの圧縮空気が無駄になり、これは 25 馬力の電力を消費することに相当します。
[エネルギーコスト (USD/年)=モーター馬力 x 0.746 x 稼働時間 (年間) x 電気料金 (USD/kWh) / モーター効率]
この計算式に基づくと、漏水が年間 8,760 時間続くと仮定すると、年間の電気代は約 17,000 ドルになります。漏水が解決されないままであれば、かなりの損失となります [出典: 米国エネルギー省、2022 年]。
米国の製造工場に関する調査によると、平均漏洩率は 30% であり、その結果、年間合計 32 億ドルもの廃棄物が発生していることが示されています [出典: 米国エネルギー省、2022]。したがって、漏れを検査して迅速に修理することで、電力消費量と運用コストを大幅に削減できます。
1.2 過剰な人為的需要: 過度に高い動作圧力
人為的需要による無駄は主に、圧縮空気装置を必要以上に高い圧力で動作させることに起因します。たとえば、空気圧シリンダがストロークを完了するために 1 立方フィートの空気を必要とする場合、システム圧力を 80 psig から 100 psig に増加すると、シリンダはより多くの空気 (1.21 立方フィート) を消費します。したがって、空気圧機器に必要な最適レベルを超える圧力で動作すると、空気消費量が大幅に増加します。
解決策:
1.2.1 システム圧力を最適化し、可能な限り低い圧力で動作させると、過剰な動作圧力によって生じる空気の無駄を減らすことができます。たとえば、圧力を 100 psi ではなく 80 psi に下げると、圧縮空気の消費量が効果的に削減され、結果的にコストが削減されます。
1.2.2 より高い容量の機器の購入: 既存の圧縮空気システムが機器の高い需要に対応できなくなった場合は、より高い流量容量を備えた機械の購入を検討する必要があります。より高い流量向けに設計された機器は、より低い圧力で必要な空気流を供給できるため、高圧操作に伴う無駄を最小限に抑えることができます。-このアプローチにより、エネルギー消費が削減されるだけでなく、システムの安定性と効率も向上します。
1.3 不適切な使用: 他の動力源の代替としての圧縮空気
圧縮空気を使用してエリアを清掃したり、非空気圧機器に電力を供給したりすることは、一般的な誤用です。{0}たとえば、圧縮空気を使用して機械の下からゴミを取り除く場合、多くの場合、ほうき、電動リーフブロワー、ファン、またはその他のツールを使用すると、より経済的に実行できます。このようなシナリオで圧縮空気に依存すると、コストが高くなり効率が低くなります。
解決：
企業は、圧縮空気システムを定期的に検査して、リソースが不必要なタスクに使用されていないことを確認する必要があります。圧縮空気をよりコスト効率の高い電源に置き換えることで、エネルギー消費量と長期的な運用コストの両方を削減できます。-
2.0 無駄を避けてコストを削減するにはどうすればよいですか?
圧縮空気の無駄を最小限に抑える最も効果的な方法は、包括的なシステム評価を実施することです。これは、圧縮空気の専門家に依頼して徹底的な検査を実施し、漏れの原因、過度の手動使用、不適切な使用を特定し、改善のための推奨事項を提供することで実現できます。
これらの改善を導入することで、企業は、{0}漏れ、手作業による使用、不適切な使用-という 3 つの重要な領域における無駄を削減でき、圧縮空気システムの総コストを削減し、エネルギー効率を向上させることができます。
3.0 結論
重要な動力源である圧縮空気には、無視できない多大なコストがかかります。圧縮空気システムを最適化して-漏れを最小限に抑え、動作圧力を調整し、不適切な使用を排除することで-、企業は圧縮空気のコストを大幅に削減できます。エネルギー価格の高騰と環境規制がますます厳しくなる中、コストを削減し競争力を強化するには、効果的な省エネ対策を採用することが不可欠になっています。{4}}
製造部門にとって、圧縮空気管理の最適化は大幅なエネルギー節約をもたらすだけでなく、生産効率を高め、機器の寿命を延ばし、持続可能な開発に向けた重要なステップとなります。