スクリューコンプレッサーの直列接続と並列接続

はじめに：複数台のスクリューコンプレッサーを組み合わせた運用ニーズ

工業生産において、単一のスクリュ式空気圧縮機だけではすべての用気需要を満たせない場合が多く、企業は通常、複数台の設備を組み合わせて運転する必要があります。この際、これらの空気圧縮機をどのように接続し、制御するかは、圧縮空気システム全体のエネルギー効率と安定性に直結します。一般的な組み合わせ方式は主に並列方式と直列方式に分けられ、両者は物理的な接続および制御ロジックの面で本質的に異なります。

並列運転：従来型の駅舎における主流の選択肢

ほとんどの産業用途において、複数台のスクリューコンプレッサーは……を採用しています。ガス経路の並列接続方式。すなわち、すべての空圧機の排気口を配管により同一の排気マスターパイプまたは貯気タンクに集め、それらを通じて配管網へ共同で供気する方法である。

• 圧力が一致している：並列運転するすべての空気圧縮機の排気圧力設定値は同一であり、システム配管網の圧力は安定しています。
• 柔軟に相互バックアップ：一台の設備が保守が必要になったり故障した場合でも、他の設備は引き続き供気を継続できるため、全体の生産に影響を与えません。
• 拡張が容易です将来のガス消費量が増加した場合でも、既存の主要配管を改修することなく、母管に新たなコンプレッサーを追加するだけで対応できます。

直列運転：特定のシーンにおけるソリューション

空気圧縮機の分野において、「直列」は通常、次のように区分されます。物理的ガス経路の直列接続と制御ロジックの直列接続二つの場合において、その適用場面は並列接続とは著しく異なる。

• 物理的ガス経路の直列接続：前段の空気圧縮機の排気をそのまま後段の空気圧縮機の吸気に用いる方式を指す。この方式は、多段増圧など極めて高い排出圧力が求められる特殊なプロセスにおいて主に用いられる。通常の工場における供給システムではほとんど採用されないが、システムが複雑化し、全体のエネルギー効率が低下するためである。
• 制御ロジックの直列接続複数台の空気圧縮機が制御システム上で主従関係を形成することを指す。例えば、1台のインバータ駆動式空気圧縮機と複数台の定周波数駆動式空気圧縮機を直列に制御し、インバータ機をベース負荷として流量変動を調整し、定周波数機を補助的に運用するといった方式である。この手法により、定周波数機の頻繁な起動・停止を抑制し、全体的な省エネルギー効果を向上させることができる。

接続および制御方式を科学的に選定するには

企業は、空気圧縮機ステーションの計画に際して、実際の稼働状況を踏まえた総合的な評価を行い、最も適切な組み合わせ方式を選定すべきである。

• 通常のガス需要：各作業場で用気圧が同一であり、かつ流量需要が大きい場合は、まず第一にガス経路の並列接続集中連携制御システムと連携します。この方式は技術が成熟しており、日常の保守コストが低く、管理も容易です。
• ガス使用量の変動が大きい場面：推奨される採用制御ロジックの直列接続（大容量機と小容量機の組み合わせ）。インバータ式冷凍機によるスムーズな負荷調整により、定格周波数運転の冷凍機は定格出力で運転し、エネルギー消費を最大限に低減して、エネルギーの無駄を防止します。
• 特殊な高圧の需要：単段圧縮では目標圧力に達せず、かつプロセス上極めて高い圧力が求められる場合にのみ、検討する。物理的ガス経路の直列接続（多段圧縮システム）であり、段間冷却およびエネルギー消費コストについて厳密な算定が必要である。