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Nov 18, 2023

包装ラインでエネルギーを節約する方法

ウォルト・ボーイズ 2023 年 1 月 6 日 新型コロナウイルス、三重パンデミック、戦争、サプライチェーンの混乱、そしておそらくは不況 — これらすべてがエネルギーコストを押し上げている一方で、取締役会は企業が依然として要求を満たすことを望んでいます。

ウォルト・ボーイズ 2023 年 1 月 6 日

新型コロナウイルス、三重パンデミック、戦争、サプライチェーンの混乱、そしておそらくは不況――これらすべてがエネルギーコストを押し上げている一方で、取締役会は持続可能性の目標を達成することを求めています。 これに加えて、マーケティング部門はより良いパッケージングを望んでいます。 営業はより迅速な生産を望んでいます。 生産現場では、より優れた QC と安全性が求められています。 あなたがこの窮乏に陥っているのであれば、エネルギーを節約し、生産と持続可能性の両方を維持するためにできることをいくつか紹介します。

「私にとって画期的な発見は、エネルギーが要素であるということでした」と、ゼネラル・ミルズの元グローバル信頼性ディレクターであり、CESMII (クリーン・エネルギー・スマート・マニュファクチャリング・イノベーション・インスティテュート) の元 CEO であるジム・ウェッツェル氏は言います。 「使用している他のすべての材料と同じように追跡できます。 測定してください。 私たちは測定したものを管理し、知っていることを測定します。」

エネルギー節約を改善するには、まず 2 つのことを知る必要があります。包装ラインにどれだけのエネルギーが投入されているか、そしてそのエネルギーのどれだけが無駄になっているかです。

ウェッツェル氏は、ゼネラル・ミルズでのエネルギー使用量のほとんどは包装工場ではなく加工工場から来ていると指摘しています。 したがって、消費量を測定して削減したい場合は、包装ラインだけでどれだけのエネルギーが使われているかを知る必要があります。

ウェッツェル氏は、エネルギーの無駄を探し、生産効率と生産性を向上させる方法を探すための重要な場所がいくつかあると述べています。 その中には、電気モーター、熱と温度、空気の使用、水などがあります。

これら 4 つの領域を見てみましょう。

日本電産モーター株式会社のシニアプロダクトマネージャーであるカイル・メルテンス氏は、これを「より高い効率と持続可能性の推進」と呼んでいます。 同氏は、「世界の電力の 45% は、建物や産業用途の電気モーターに電力を供給するために使用されており、世界中で 3 億台以上設置されているモーターは非効率であるか、必要以上の電力を消費しており、その結果、莫大なエネルギーの浪費が生じています。ユーザーはシステム効率の向上を求めています。

「標準的な誘導技術で IE3 (NEMA プレミアム) を超え、ますます望まれている IE4 または IE5 の効率レベルに到達することは困難であり、法外なコストがかかります」と Mertens 氏は続けます。 「産業およびインフラストラクチャーにおけるエネルギー効率の大幅な改善は、最新かつ最も高効率のモーターと可変速ドライブによって可能になる必要があります。 一般に、モーターメーカーは、より高効率の製品を提供するために代替技術を検討しています。 より高いシステム効率は、より効率的なモーターと、エネルギー使用量を削減する最適な速度でモーターを動作させる VFD (可変周波数ドライブ) の適用によって達成されます。」

メルテンス氏は、日本電産が最近導入した SynRA モーターについて指摘します。 「このモーターは、永久磁石モーターの性能と、誘導モーターの簡単さと保守のしやすさを兼ね備えています。」と彼は言います。 磁石を使用しない設計により、メンテナンスが簡単になり、信頼性が向上し、巻線温度とベアリング温度が低下してモーター寿命が延長されます。 また、IE3 モーターと比較してエネルギー損失が 40% 低くなります。」

メルテンス氏は、「機械的な改造が必要ないため、従来の誘導モーターの改造に最適なソリューションです。」と述べています。

Nidec の SynRA モーターは、IE3 定格モーターと比較してエネルギー損失が 40% 低くなります。

日本電産モーター株式会社のソートリーダーシップ部門ディレクターであるティム・アルバース氏は、「ラインをパッケージ化する際の具体的な項目は、多くの場合、ラインの一部として可変トルクと定トルクのアプリケーションの両方を備えていることです。」と述べています。 一定のトルクとエネルギーの節約は、可変トルクに比べて説得力が少し劣ります。 一定トルクのアプリケーションの場合、同期スーパープレミアム (IE4) モーターは、効率の差 (1 ～ 3 ポイント) だけでなく、パッケージ化されたラインでの速度を低下させるための部品負荷効率も改善することによって、誘導プレミアム モーターよりも効率を向上させます。 可変トルクのアプリケーションでは、可変速および同期に移行することで最大 40% の節約が可能です。定トルクの場合は 2% ～ 5% の範囲で節約されます。これはそれほど大きな節約ではないように見えますが、動作時間に基づくと、電気代を考慮しても、1 年未満で回収できる可能性があります。」