省エネ大賞 中小企業受賞案件に見る

キラリとかがやく！

製品・ビジネスモデル

第７回

インバータオイルフリー真空ポンプ・ブロワー「KCEシリーズ」

オリオン機械株式会社● 2023 年度省エネ大賞中小企業庁長官賞
オリオン機械が展開する「KCE シリーズ」は，電子部品やパネル製造，金型脱気，真空成形などで多く使用されている高効率な真空ポンプおよびエアーブローに最適な高圧ブロワー。独自開発のポンプ内摩擦なしで十分な圧縮が可能なクロー型のポンプ技術を適用するなど，様々な工夫を盛り込み高い省エネ性を実現している。

１．はじめに時，ポンプの排気に油分を含まず周囲を汚さないポンプとして市場に受け入れられた。ただ，ロータリーベーン式はオリオン機械はカーボンニュートラルの実現に向け，冷ロータの回転によりカーボンベーンが遠心力で飛び出し，熱と真空技術をコアとした既存技術からイノベーションをケーシングと接触しながら回転するため，カーボンベーン図り，酪農と産業機械事業を通じ環境配慮型の製品開発をの摺動速度に制約があり大型機や高圧力化には適さず，省進めている企業。酪農システム事業，精密空調事業，水素エネ化も難しい。このため非接触式ポンプの開発を検討すステーション関連事業，冷凍機器事業，真空機器事業，圧ることとなった。

縮空気システム機器事業，熱機器事業など多岐に展開し非接触式の大型ポンプとしてはルーツ方式やスクリューている。2023 年度省エネ大賞の中小企業庁長官賞を受賞

方式が一般的であるが，同社がターゲットとする圧力領域したインバータオイルフリー真空ポンプ・ブロワー「KCE（真空 60〜94kPa，排気圧力 0.1MPa）においては，効率シリーズ」
は，対象圧力領域に最適なクロー式ポンプユニッやコスト面で一長一短があった。

トを採用した真空ポンプおよび高圧ブロワーである。

２．開発の背景および目的
本製品は工場設備として広く利用されている真空ポンプおよびブロワーの省エネ普及促進を目的に開発された。

一方クローポンプは，ルーツポンプやスクリューポンプと同じく非接触式であるため消耗部品が少なくランニングコストが抑えられ，また高速回転ができるため小型化が可能である。さらに圧縮工程を持つため排気効率が高く省電力であるという利点があった（図-1）。ただ，クローポン低真空領域（大気圧から -100kPa）の真空ポンプは，電プは重要部品であるロータの形状がロータリーベーンポン

子部品実装やパネル製造工程の吸着・搬送，自動車部品工

プやルーツポンプに比べ複雑で，従来とは異なり単純な直場などの金型脱気，食品容器などの真空成形，真空含浸，線と円のみでは設計できない。また，ポンプの体積効率を真空包装など様々な工程の真空源に利用されている。しか高めるためポンプ内部のロータやケーシングのクリアランし，真空利用における省エネの意識は低く，真空ポンプ自スは数十 µm を保持する必要があり，高い加工精度が要求体も省エネを訴求する製品が少なかった。そこで同社は設される。このため欧州の一部企業で製作されたものの，日備用真空ポンプの省エネ化を目指し新構造ポンプユニット

本国内では実用化に至っていなかった。の開発に着手した。

66

（編集部）

そこで同社では，産学連携によるクローロータ開発に乗

同社のポンプの歴史は 1963 年の搾乳機用真空ポンプかり出した。クローロータの輪郭は，駆動側 ・ 従動側が互ら始まる。1965 年に国産初の無給油式ロータリーベーン

いに接線を共有しながら逆方向に回転する曲線，円弧の組式ポンプ「ドライポンプ」を発売。給油式が主流だった当み合わせで成り立っており，クローの特長を最大限発揮で月刊「省エネルギー」

省エネ大賞

中小企業のキラリと輝く受 賞 事 例を収集し，新たな開発コンセプトを決定した。2011 年に高効率ポンプをインバータで制御（エコスピード ® コントロール）する業界初の「インバータモデル」（KCE シリー
ズ初期型）を開発し発売した。
一方，エアーブローに適したブロワーユニットとして高圧ブロワーを開発した。エアーブローは，一般的には昇圧された工場エアーを使用して行われる。低圧のブロワーなどに置き換える省エネ改善も進んでいるが，異物が除去し
図 -1

きれない，水切りで水滴が残るなど品質が保てないことが摩擦がなく十分な圧縮が可能で効率が良いクローポンプある。オイルフリーブロワーは，同社独自のクロー方式ブロワーユニットで，エアーブローに適した 0.1MPa の圧力きる要素を輪郭形状に取り入れて設計されている。

を容易に作り出すことが可能である。

複雑なロータの加工は，5 軸加工機の CAD ･CAM 化により実現し，3 次元測定器の形状測定による加工精度評価にて工具選定や加工条件を最適化した。さらに組み立て試・ポンプユニット（真空ポンプと高圧ブロワー共通）作を行い，加工精度や組み立て性の問題点を設計へフィー

国内初の真空ポンプと高圧ブロワー用高効率クローロー
タは，デジタル解析技術により最適な輪郭を実現。シリンドバックしていった。

ダと非接触でエネルギーロスが少ないという特長がある。

開発したクローポンプユニットの性能試験を行った結ポンプ内部は完全ドライでクリーンエアーの供給が可能で果，他方式と比較し省電力であることが確認された。

ある（図-2）。

３．製品等の詳細
・業界初のインバータオイルフリー真空ポンプ・高圧ブロワー
低真空領域における差圧利用の真空ポンプでは，調圧弁により任意の真空度で使用する場合と，真空パックのように閉回路の空気を排気し到達真空度で使用する場合がある。先行メーカの真空ポンプは一定速運転であるため，任図-2 ポンプユニット

意真空度設定の使用では調圧弁から常に不要な空気を吸引し真空度を一定に保つ必要があり，到達真空度使用では排気する空気が無くても真空ポンプはフル運転を続ける。そ・インバータオイルフリー真空ポンプ（KCE-V シリーズ）

こで同社は，高効率ポンプユニット開発時のフィールドテ

表-1 に仕様を記す。主な特徴として，以下の 3 点が挙げられる。

ストを通じ，インバータによる負荷変動追従の効果と課題
表-1
型式

KCE120F−VH

設計排気量m3/h

117

常用真空度kPa

KCE-V シリーズの仕様

KCE190F−V

KCE310F−VH−V

KCE380F

−VH

192

−V308

KCE620F

−VH

−V384

0〜94

0〜80

60〜94

0〜80

60〜94

0〜80

60〜940〜80

運転音dB

65

65

67

71

71

6873

74

ポンプユニット

1台

1台

搭載モータ

2.2kW

3.7kW

省エネ運転制御

−VH
616
60〜94
74

1台

2台

2台

5.5kW

3.7kW×2

5.5kW×2

エコスピードⓇコントロール

外観Vol.76 No.5 202467①高効率の非接触クロー式ポンプユニット搭載

縮空気を作り出すのに使用され，その圧縮空気の 50％が国内で唯一のクロー式真空ポンプユニットを搭載，使用エアーブローに使用されると言われている。エアーブロー

する真空度に最適な圧縮比を設定，真空度 0〜80kPa の V

は減圧弁などによりノズル直前で減圧して使用するのが一モデルと，60〜94kPa の VH モデルをシリーズ化。

般的であるが，ここに大きなエネルギーロスが発生する。
高圧ブロワーのエアーを，最適化したノズルにダイレクト②インバータ制御と低騒音化構造のワンパッケージモデ供給することで，減圧ロスゼロの大幅な省エネブローシス

ル

テムが完成する（図-3）。

利用者の真空エアー使用量に追従するインバータ制御（エコスピード ® コントロール）により，消費電力を削減

４．省エネルギー性と今後の展開し，当社従来機比最大 84％の省エネを実現する。
③セントラルバキュームシステムへの高い拡張性

インバータオイルフリー真空ポンプの実際の運用におけインバータにトラブルが発生しても，自動または手動でる省エネルギー性について，表-3 に納入実績の代表例を商用電源に切り替えて運転が可能。不測の事態でもライン記す。既存他社真空ポンプの吸気能力に相当する同社オイを停止させず工場稼働を維持できる信頼性の高いシステム

ルフリー真空ポンプを導入し，導入前後のデータから年間である。また，同社純正の台数制御盤エコマルチボックス消費電力量を算出した。ユーザの使用状況は様々であると接続することにより最大 10 台の運転制御が可能。

が，最大で 80％の省エネ事例があり，他事例でもおおむ
ね 50％前後の省エネルギー効果を発揮している。同様に・インバータオイルフリーブロワー（KCE-B シリーズ）

表-4 はインバータオイルフリーブロワーにおける代表例

表-2 に仕様を記す。前述の高効率クローロータを採用

で，いずれも高圧ブロワーの特性を活かし，既存のノズルし，その特性により単段空冷で 0.1MPa の圧力を発揮し，や配管を変更することなく，改善できた事例である。

エアーブローに最適な臨界圧 0.09MPa 付近のエアーを提真空ポンプは大手電子部品工場を中心にセントラルバ供できる。一般的に工場内の電力消費量の 20％程度が圧キュームシステムとして市場浸透し，改善要望や特注要素

表-2
型式
運転周波数

Hz
3

KCE120E-B

KCE190E-B

60

60

KCE-B シリーズの仕様
KCE310E-B
50

KCE380E-B
6060

KCE620E-B
50

設計排気量 m /h

117

192

256308384512616常用排気圧力 MPa

0.1 以下0.1 以下0.1 以下0.06 以下

0.1 以下0.1 以下0.06 以下

71

76

74

運転音 dB7373

ポンプユニット

1台

1台

搭載モータ

3.7kW

5.5kW

省エネ運転制御

73

2台

2台

7.5kW

5.5kW × 2

7.5kW × 2

エコスピードⓇコントロール

図-3 インバータオイルフリーブロワーの優位性（対工場エアー）

月刊「省エネルギー」

76

1台

外観

6860

省エネ大賞表-3

実際の運用における省エネルギー性（真空ポンプ）
事例１

機種

事例２
改善後

改善前

改善後

改善前

改善後

ルーツ式ポンプ

KCE190F-V

ピストンポンプ

KCE310F-V

水封式ポンプ

KCE620F-V
機種

台数

3台

3台

6台

1台

1台

1台

（搭載ﾓｰﾀ / 台）（7.5kW）（3.7kW）（0.4kW）（5.5kW）（15kW）（11kW）

消費電力

22.5kW

4.5kW

2.4kW

1.3kW

（33%）

稼働時間

15kW

（33%）

2,400 時間

7.8kW
（67%）

8,400 時間3,240 時間

年間稼働コスト¥1,350,000¥270,000¥504,000¥273,000¥1,215,000¥631,800

年間消費電力量

54,000kWh10,800kWh

20,160kWh

10,920kWh

48,600kWh

25,373kWh

省エネ率

−

80%

−

46%

−

48%

CO2 削減量

−

19.4t

−

4.2t

−

10.5t

発売年度

不明

2020 年度

不明

2020 年度

不明

2020 年度※電気料金単価 25 円 /kWh

実際の運用における省エネルギー性（高圧ブロワー）
事例１

事例２

事例３

自動車ミッション部品加工

生産用機械器具洗浄

直動装置部品

事例３

改善前（KCE 負荷率）

表-4※ CO2 換算係数 0.00045t-CO2/kWh

改善前

改善後

改善前

改善後

改善前

改善後

工場エアー

KCE190E-B

工場エアー

KCE190E-B

工場エアー

KCE620E1-B

台数

−

40 台

−

1台

−

1台

ノズル直前圧

0.15MPa

0.09MPa

0.015 〜
0.03MPa

0.07MPa

0.1MPa0.06MPa

年間稼働時間

5,368 時間さらに大型化や水冷化の要望に対応を開始した。高圧ブロワーはこれまでも工場エアーの削減に積極的だった自動車部品メーカを中心に，通常のブロワーでは圧力不足により省エネ化を図れなかった工程への採用が進んでいる。ライ
ンごとの設置事例も多く，フットプリント低減などの要望を取り入れ，シリーズ展開を推進する。

2,080 時間1,470 時間流量2,935.16m3/h

1,132.39m3/h

74.69m3/h

74.66m3/h

402.51m3/h

388.89m3/h

エアー単価

2.27 円 /m3

1.97 円 /m3

2.27 円 /m3

0.96 円 /m3

2.35 円 /m3

0.9 円 /m3

年間稼働コスト¥35,766,000¥11,975,000¥352,675¥149,075¥1,390,475¥514,500

年間消費電力1,430,640kWh

479,000kWh

14,107kWh

5,963kWh

55,619kWh

20,580kWh

削減率

−67%

−58%

−63%

CO2 削減量−428.2t−3.7t−15.8t

発売年度

不明

2015 年度

不明

2015 年度

不明

2015 年度※電気料金単価 25 円 /kWhを網羅して 2020 年 7 月にフルモデルチェンジを実施。

中小企業のキラリと輝く受 賞 事 例※ CO2 換算係数 0.00045t-CO2/kWh［ 事業者概要 ］

名 称：オリオン機械株式会社
所在地：〒382-8502 長野県須坂市大字幸高246
担 当：産機営業本部 機器営業部 真空機器チーム
チームリーダ 丸山 恵一
連絡先：maruyama-keiichi@orionkikai.co.jp
TEL 026-245-1230

省エネ大賞受賞者のコメント

オリオン機械株式会社
当社は品質方針「感動を呼ぶ製品をめざそう」のもと，「環した。

境対応と省エネ」をコンセプトに製品開発を進めておりま

近年では高圧ブロワーの需要が非常に増加しております。その一つである KCE シリーズが省エネ大賞で高い評す。水切りの見直し案件はもちろんのこと，粉体輸送や価をいただき，大変ありがとうございました。

混合液圧送，ショットブラストなどでも CN 活動の取り工場設備の真空源に使用される大型ポンプ市場への参入組みとして利用が拡大しています。省エネ大賞受賞後のを目指し，省エネや環境負荷低減に貢献できる特長ある仕ENEX2024 でも具体的なお問い合わせを多数いただきま様を追求し，開発いたしました。クロータイプを採用したした。

ポンプユニットの特長を最大限引き出し，独自のインバー制御も取り入れたオールインワンパッケージ構造は，設タ制御や防音構造を組み合わせて，省エネ製品化したこと

備工事の簡略化，設備設計者の負担軽減，増設や移設の容が，国内外の電子部品や自動車部品の工場を始め，様々な易性も好評を得ています。

市場で想定以上に受け入れられ，その中でお客様からいただいた多くのご要望を取り入れ製品を進化させてまいりま

今後も脱炭素社会実現の一助となるよう，製品開発を継続してまいります。

Vol.76 No.5 2024

69