空気圧エネルギーの数値化・可視化により工場の省エネルギー化を実現 |
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空気圧をエネルギーとしてとらえる
空気圧がエネルギーであることは、空気が力を伝えたり、圧縮された空気が膨張する時に力を生じていることから、経験的に理解できる。この「圧縮空気」をつくる際には圧縮機のポンプを電動機で駆動するが、その消費エネルギーは電力量として直接計ることが出来る。一方、圧縮された空気自体をエネルギーとして評価する方法は、これまで考えられてこなかったが、1999年、香川利春東京工業大学教授によって「空気圧エネルギー」として確立された。そこで空気圧エネルギーとは、「空気圧システムにエクセルギの概念を取入れ、空気から取り出すことが可能な有効エネルギーを表す」と定義された。
- ●圧縮空気は大気環境から不平衡状態において仕事をなす能力を有している
- ●大気温度、大気圧力を基準にとり、それらに対して相対的なエネルギーを定義したもの
- ●空気圧エネルギーには動力伝達と膨張のエネルギーが含まれている
空気圧を計測しエネルギーを管理する
空気圧をエネルギーとしてとられ、そのエネルギー量を計測するものが「エアパワーメータ」である。エアパワーの測定は、ライン圧力空気圧（P）と大気圧（Po）と体積流量（Q）、空気温度（θ）をはかることでエネルギー量（kW）として表示される。例えば、絶対圧力0.6MPa、流量60m3／h（ANR）、空気温度を大気温度とすると、圧縮空気のエアパワーは約3kWとなる。エアパワーメータは、流量計と同じように管路内に接続し、瞬時にエネルギー量及び流量、圧力、温度、大気圧が表示される。また、積算値としてエアパワー積算量値、流量積算値が表示される。エアパワーメータを圧縮機出口から、末端までの経路に適宜設置してエアパワーを連続的に計測することで様々な分析が可能となる。
省エネルギーからエネルギー管理までの応用
一般的な工場では空気力システムの電気使用量が全消費電力量の20〜30％を占めるといわれる。また、空気力システムのエア空気漏れは、エア空気消費量全体の10〜20％ともいわれている。そこで、エアパワーメータを要所に設置することで、圧縮機の稼働率や圧縮効率、配管のエネルギー損失を測定できる。その測定結果をふまえて、空気消費量の削減やエネルギー消費量削減の対策をたてることが出来る。また、東京メータ社では、エアパワーメータを使い空気圧システムの最適設計安全性、信頼性構築のための数値的データを計測、提供している。その一例として、1ライン10数台設置されている設備のメインラインに1台、枝分かれした配管にそれぞれ計10数台のエアパワーメータを設置し、24時間監視を行なっている。
また、新幹線車両用の空気圧システムの高効率配管設計を目的とした、基礎的データをエアパワーメータが提供している。
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