エネルギー危機からの脱出
エネルギー危機を打開するためには、潜在的な節約を一貫して実現しなければならない。そのためには、ガスと電力供給における極端なコスト上昇を短期的にでも緩和することを可能にするソリューションを提供する企業との協力と、多くのコミットメントが必要である。
節約の可能性を探す場合、産業界にとって不可欠な圧縮空気の供給は、このエネルギー形態が企業自身によって生産されるため、そのコストが直接的に影響する可能性がある点で際立っている。
こうしたコスト削減を実現するためには、圧縮空気の生成から精製、流通、そして使用時に要求される圧縮空気の品質まで、さまざまなレベルの専門家が必要である。例えば、大手フィルター・メーカーの1つであるドナルドソンは、アメリカの工場における圧縮空気の供給に的を絞った行動により、2021年度に46万kWhの節電に成功した（出典：日本経済新聞）：ドナルドソン・サステナビリティ・レポート、2021年度）。節約努力の焦点は従来、エアコンプレッサーに置かれてきた。コンプレッサーの電力消費量を追跡するのは容易であり、コンプレッサーとその制御に関する技術開発は、電力需要の削減に関連する重要な設計原則という点で限界に達しているようだ。
では、よく設計された圧縮空気ネットワーク（図1）において、最先端の生成が実践され、データがデジタルで記録され、漏れさえもうまく制御されているとしたら、何から始めればよいのだろうか。
圧力損失の防止は恒久的な課題であり、エネルギー効率を高めるための最も効果的なパラメータのひとつです。そして、ろ過技術が決定的な役割を果たす。改善された吸気フィルター（図2）でさえ、圧縮工程中の下流フィルター部品（図3）に影響を及ぼし、その結果、圧縮空気の浄化にも影響を及ぼす。エネルギー・キャリアである「圧縮空気」がアクチュエータ、空気圧制御エレメント、そして多くの応用分野ではプロセス・エアとしてのタスクに到達するまでに、最低約6～数百の用途別フィルターが想定される。そして、それぞれの濾過性能は圧力損失を意味し、それはコンプレッサーの高いエネルギー要件によって補われる。
したがって、エネルギー必要量に対するろ過技術の影響を過小評価すべきではない。濾過性能と差圧の相互作用は、濾材の構造を通じて設計することが可能であり、それによって大幅な省エネが実現できることを、ドナルドソンの研究開発は非常に早い段階から認識していました。
ウルトラ・プリーツ™・テクノロジーの成功要因...
ウルトラプリーツ濾過技術（図4）は、コーティングされたハイテク繊維をプリーツ状に加工した新構造の濾材で、液体粒子の分離効率が高く、固体粒子の吸収容量が大きい。新しいフィルターメディアの多層構造は、最適な流体条件を提供すると同時に、巻いたフィルターメディアよりも400％以上大きいフィルター表面積を提供するように設計されている。
オイルエアロゾルの分離については、ISO 12500-1:2007に従い、99.9%以上の効率を達成している。ISO 12500-1およびISO 12500-3:2009に準拠したフィルター性能データもまた、エネルギ・環境リサーチの独立機関によって認証されています。この高い濾過性能を達成すると同時に、差圧をさらに50％低減できたことは、エネルギー効率を高め、資源を節約するこの濾過技術の開発に成功したことを示している（図5）。簡単な計算例を挙げれば、この技術が経済的に非常に有利であることがわかる：8,000時間の運転で差圧がわずか300mbar下がるだけで、ウルトラプリーツ・フィルター1台あたり年間約4,700ユーロの節約になります（主圧7 bar、コンプレッサー設置電力110 kW、0.18ユーロ/kWh）。
...とエコノマイザー付き流量最適化フィルターハウジング
革新的なフィルターエレメントの高い効率性は、流量に最適化されたフィルターハウジングで十分に発揮されます。しかし、その前提条件は、合体フィルターまたは粒子フィルターの全使用期間にわたって差圧を継続的に監視することです。濾過性能による差圧上昇のエネルギーコストが、新しいフィルター・エレメントの投資コストに達した時点で交換する必要がある。最も経済的な交換時期の表示は、標準仕様ではエコノマイザーまたは差圧を連続的に測定するエコノマイザー（図6）によって行われる。内蔵されたマイクロプロセッサーが測定データを評価し、圧力損失によるエネルギーコストの増加と新しいフィルターエレメントのコストを比較します。このようにして計算された最も経済的な交換時期は、発光ダイオードによって表示され、デジタル制御とメンテナンス要件が許せば、圧縮空気ステーションの上位制御システムに送信されます。
大量のフローには個別のソリューションが必要
より大きな圧縮空気流量の場合、アプリケーションに適合したハウジングを持つ個別のソリューションが必要になりますが（図7）、DF-UltraPleat標準シリーズの測定結果を「スケールアップ」できるのかという疑問が生じます。ハーンにあるドナルドソンのエンジニアリング・マネージャー、ウォルフガング・ボンガーツはこう語る：「大容量のフィルターであっても、独立した研究機関で試験装置を利用できるため、信頼性の高いデータベースを手に入れることができます。フィルターの構造は、フィルターグレードごとに最適化されている。ISO12500-1および12500-3に従った新要素の検証により、性能データの包括的な比較可能性がある。ユーザーにとって、これは常に低い差圧でフィルターエレメントが長寿命であることを意味します。
世界中で使用されている何百万もの圧縮空気フィルターに当てはめれば、これはCO2 汚染を削減するための過小評価されてはならない要因であり、「グリーン電力」もタダでは手に入らない（図8）。
省エネで高性能を実現する乾燥機の仕組み
洗練された濾過技術だけが、消費地点で無菌濾過に至るまで、圧縮空気の必要な乾燥を達成することができる。ISO 8573-1:2010の品質クラス1-2:1-2:1-2および0の要件を満たす、用途に合わせた処理コンセプトは、UltraPleat省エネフィルターを装備した乾燥機システムを使用している（図9）。
吸着式ドライヤーを経済的に使用するためには、運転条件を考慮した再生プロセスの選択が決定的に重要である。コンプレッサーの熱が利用可能であれば、いわゆる圧縮熱（HOC）プロセスにおける再生に経済的に利用することができる。ここでのサイクルタイムは3.5～5.5時間である。プロセス熱が利用できれば、エネルギー収支をさらに改善することができる。
消費地での高い圧縮空気品質のために
例えば、ISO 8573-1:2010に従った圧縮空気品質クラスに対応する特に高い圧縮空気品質が、すべての消費者に要求されない場合、これは中央処理と圧縮空気ネットワークの設計に影響を与える。 Ultrapac™ Smart 浄化システム（図10）を使用することで、消費地において特に高品質なレベルをより経済的に達成することができる。公称流量5～100m³/hの10サイズをご用意しています。内蔵されたウルトラ・プリーツ・プレフィルターは、固体粒子や浮遊物質、液体エアロゾル（油/水）を保持する。吸着式ドライヤーは、公称負荷70％（標準-40℃/-40°F）で、圧力下露点-70℃/-94°Fまで水分を吸着します。最終段階では、0.01μmまでの固体粒子が、統合されたUltraPleatアフターフィルターに保持される。
結論
気候変動に左右されない生産への道程において、圧縮空気とガスのろ過は、ポジティブな影響を与えることができる要素である。革新的なフィルター・メディアと流量に最適化されたフィルター・ハウジングにより、高い省エネ効果が期待できます。最新世代の省エネフィルターを1台使用するだけで、電気料金0.18ユーロ/kWhの場合、エネルギーコストは年間約4,700ユーロ削減できる。圧縮空気の需要の高さは、特にプロセス産業に影響を及ぼしている。ISO 8573-1:2010の品質クラス1-2:1-2および0が要求する高い圧縮空気品質を生成するために、世界中で何十万ものフィルターが使用されています。- CO2 汚染を削減する顕著な要因！
