NACHITECHNICALREPORT
Components

20A3Vol.

March/2010■ 寄稿・論文・報文・解説
油圧で省エネ！

「油圧機器の省エネ更新事例」
機能部品事業

Energy saving by hydraulic equipments.
"Some examples of energy savingby retrofit of hydraulic equipments."〈キーワード〉省エネルギー・工作機械・油圧ユニット・設備更新

部品事業部／技術二部

久保 光生
Mitsuo KUBO

油圧で省エネ！
「油圧機器の省エネ更新事例」

要旨

1. 油圧で省エネ

地球温暖化防止の取り組みが様々な方面で実ものづくりの現場では、マシニングセンタや旋盤な施されており、省エネ法の改正など政策面からの働これらの機どの工作機械が多数使用されているが、きかけもあって、産業界においても工場設備などの械では、ワークのクランプやチャックに油圧が採用さ省エネ化の動きが強まっている。

れている。この油圧エネルギーを発生させる機器がNACHIでは、工作機械などに搭載される油圧油圧ユニットであるが、実際には機械の後ろに隠れ機器の省エネ化に取り組んでおり、社内をはじめ、て目立たないことが多い。そのため、油圧機器が使顧客の生産ラインの消費電力削減に貢献している。

まして油圧われているということ自体認知度が低く、本稿では、既存設備の油圧機器をNACHIの省機器で省エネが図れるということを認識している方エネ油圧機器に置き換えることにより、効果を上げている事例を、具体例を示して紹介するとともに、油圧機器を置き換える手順について説明する。

は少ないのではないかと考えられる。
そこで、本稿では既存設備の油圧機器をNACHIその効の省エネ油圧ユニットに置き換えた事例と、果を具体的に紹介することで、工場設備の省エネ手段の一つとして有効であることを示す。

Abstract
The prevention of global warming has been
undertaken in various areas. Although the recent
economic situation is severe, the activities to use
energy-saving industrial equipment have been
carried out in the industrial sector with the governmental influence like the revision of Energy
Saving Law.
NACHI's hydraulic equipment that adopts theconcept of "Energy Saving, Safety, Compactness& High Performance" contributes to energy saving in the industrial equipment like a machinetool. This article introduces an example of thebenefit by replacing the existing hydraulic equipment with NACHI's energy-saving hydraulicequipment. Thus, proposed here is the replacement with NACHI's hydraulic equipment as anenergy-saving measure for industrial equipment.

1

これから工場の省エネに取り組もうとしているが、どこから手をつけようかと悩んでいる方、すでに照明や空調などの省エネに取り組んで効果を上げ、次のネタを探している方などへの参考となれば幸いである。

2. 工作機械における油圧の使われ方
工作機械においては、加工そのものではなく、ワー波形が従来の油圧ユニット、赤い波形が省エネ油

クなどのクランプ装置やチャック装置など、加工中に圧ユニット単体の消費電力である。図1から、機械全力を保持する部位に油圧が使われている。ほとんど体の電力は機械の作動状況により大きく変動して油を流さずに単に圧力を供給する圧力保持といういるが、油圧はクランプに使用されているため、油圧状 態で使われており、この状 態での消 費 電力がユニット単体の消費電力はほぼ一定で、全体の約小さい油圧ユニットを選ぶことが工作機械の油圧を30％を占めていることが分かる。この一定消費電力省エネにするポイントである。図1に実際の工作機械を下げることができれば、それがそのまま機械全体のの消費電力を示す。これはNACHI社内のマシニン省エネになる。実際、図1のように省エネ油圧ユニットグセンタの消費電力を測定したもので、従来の油圧（赤い波形）に置き換えた場合、機械全体の消費電ユニットを省エネ油圧ユニットに置き換えた時の消力が全体的に一定幅で下がっており、油圧ユニット費電力を重ねて表示している。また、油圧ユニット単の置き換えが工作機械の省エネ手段として有効で体の消費電力も下の方に重ねて示しており、青いあることが分かる。

図１ 工作機械の消費電力

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「油圧機器の省エネ更新事例」

3. 工作機械用油圧機器の更新事例
ここでは、4つの更新事例を説明する。それぞれの更新のポイントは、次のようになる。
事例1）定吐出形ポンプから可変容量形ポンプへ
事例2）別置きの油圧ユニットを更新
事例3）既存の油圧ユニットにインバータ制御を追加（UVNユニポンプ搭載油圧ユニットの場合）
事例4）既存のユニットを活かしての更新

図2

従来（作動油60L）→更新後（作動油10L）

それぞれの事例について具体的に説明す以下、1500ては、簡単な紹介にとどめるので、詳細については、1250

参考文献を参照されたい。

事例1）定吐出形ポンプから可変容量形ポンプへ（Ａ社、研削盤）
定吐出形ポンプを使った古い油圧ユニットを、可変容量形ポンプを使った油圧ユニットに置き換えた消費電力（W）る。なお、使用したNACHIの省エネユニットについ

従来油圧ユニット：1340W

1000

更新後油圧ユニット：490W

750
500
2500時間図3

更新前後の油圧ユニット消費電力波形事例である。古い機械にはエネルギーロスの大きな定吐出形の油圧ユニットを使ったものが多くみられるため、このような場合、可変容量形ポンプを使用した油圧ユニットに置き換えることで大幅な省エネが図れる。また、省エネ油圧ユニットはエネルギーロスが少なく発熱が小さいので、作動油温度も上がりにくい。よって、放熱のためにタンクを大きくしているタンクを小さくすることが従来油圧ユニットに比べ、（図2）。このように、定吐出形ポンプを使用しできるた油圧ユニットからの置き換えでは、消費電力削減効果に加えて、省スペース化と作動油量削減という2つの効果も同時に得られる。
この事例では、図3のとおり、油圧ユニットの置き換えにより、消費電力1,340Wから490Wへと63％削減することができた。また、作動油量についても60Lから10Lへと1／6に減らすことができた。この事例で使用した油圧ユニットは「コンパクト可変容量形ポン（図4）で、とくに工作機械での使わプユニットNSP」れ方に着目し、ポンプと電動機の効率を向上して省1）エネを図ったユニットである 。

3

図4 コンパクト可変容量形ポンプユニットNSP事例2）別置きの油圧ユニットを更新（Ｂ社、専用機）簡単に置き換えができる。油圧ユニットと機械との油圧配管がフレキホース2本のみであれば、油圧配管2本と動力配線1本をつなぎ直すだけの作業で、新しい油圧ユニットに置き換えができる。

消費電力（W）

油圧ユニットが機械とは別置きになっている場合は、第2工場（No.2 NSPインバータOPU）

8006004002000

従来から可変容量形ポンプを搭載した油圧ユニッ時間（sec）

図7

更新油圧ユニット消費電力波形（210W）

トを使っている場合でも、さらに効率の良いものに置き換えることにより、一段の省エネが図れる。この事「インバータ駆動油圧ユニットNSP」（図8）に例は、置き換えたものである。図4の油圧ユニットにインバーさらに省エネを図った油圧タ制御装置を追加して、ユニットで、負荷状態に応じて自動的に最適な回転数の制御を行なう。従来の油圧ユニットと同様、動インバータ駆動を意識力電源を供給するだけでよく、
2）することなく簡単に置き換えができる 。置き換え前
後の消費電力波形でわかるように564Wから210Wに60％以上消費電力を削減（図6・7）、作動油量も図8 インバータ駆動油圧ユニットNSP（図5）。
60Lから20Lと1／3に減らすことができた

事例3）既存の油圧ユニットにインバータ制御を追加（UVNユニポンプ搭載油圧ユニットの場合）（C社、旋盤）
ポンプと電動機が一体となっ既存の油圧ユニットに、たNACHIの「UVNユニポンプ」（図12）が使用されている場合は、UVNユニポンプ用のインバータ制御キットを追加し、インバータ駆動とすることで省エネを図る
図5

第2工場（No.2 OPU）

800

消費電力（W）

従来（作動油60L）→更新後（作動油20L）ことができる（図9）。
この事例では、既存のUVNユニポンプ搭載油圧ユニットをそのまま使い、新しいインバータ駆動油圧ユニットに置き換えするよりも費用を抑えて効果を上600げることができた。インバータ制御キットの追加で消（図11）。
費電力が450Wから190Wと57％削減できた

400

この実績をもとに、Ｃ社では既存油圧ユニットのインバー200

タ駆動化を他機種へも展開中で、稼働中の省エネ（図10）。
効果を表示してアピールしている0時間（sec）

図6

従来油圧ユニット消費電力波形（564W）

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「油圧機器の省エネ更新事例」

今回用いたNACHIのインバータ制御キットは、（図13）と圧力センサなど「インバータ制御ボックス」の必要な機器をセットにして、簡単に後付けができるようになっている。また、UVNユニポンプの電動機とポンプの効率特性にあわせてコントローラのチューニングを行なっており、省エネに最適な回転数を負
3）荷状態に応じて自動的に制御できる 。市販のイン
図9

既存ユニポンプにインバータ制御キットを追加バータを追加し、単純に回転数を下げるという使い方も一部の顧客で見受けられるが、最悪の場合電動 機を焼 損させる恐れがある。一 方、N A C H IのUVNユニポンプとインバータ制御キットの組みあわせであれば、焼損の心配もなく、安心してご使用いただくことができる。
UVNユニポンプは、図4のコンパクト可変容量形インバータポンプユニットにも搭載されているもので、制御キットを追加すると、図8のインバータ駆動油圧ユ ニットと同じ省 エネ効 果を得ることができる。
UVNユニポンプを搭載した油圧ユニットは、数多く

図10

稼働中の省エネ効果の表示例の工作機械に採用されていることから、この事例と同様にインバータ制御キットを後付けすることにより、相応の省エネが可能になると思われる。

事例4）既存のユニットを活かしての更新（Ｄ社、マシニングセンタ）
マシニングセンタでは油圧駆動のアクチュエータが多く、サイズも大きいため、これまでの事例で用いた油圧ユニットではポンプの容量が足りない。この
図11

従来（450W）→更新後（190W）

ような場合、圧力を21MPaまで、流量を80L/minまで高めたポンプを搭載の「インバータ駆動油圧ユニッ
2）

トNCP」
（図15）
を推奨する 。この事例における既と一体存の油圧ユニットは、油冷却機（オイルコン）化されたもので、タンクが冷却油と油圧作動油の二層式となっており、切り離せないものであった。そこで、既存のタンクなどをそのまま活かし、油圧ユニットのみをインバータ駆動とすることにした。具体的には、
図12 ユニポンプ（UVN）

図13 インバータ制御ボックス（UVN用）

ポンプと電動機を図15に搭載しているものと同じ「UPVユニポンプ」（図16）に置き換え、インバータ制御キットを空きスペースに取り付けた。これにより、消費電力が1320Wから456Wと65％の低減を実現

5した（図14）。油圧ユニットに油圧バルブなどが付帯
この事例され、容易に置き換えができない場合にも、と同様の手段で、既存の油圧回路をそのまま活かし、更新することができる。

図14

従来（1320W）→更新後（456W）

図15 インバータ駆動油圧ユニットNCP（高圧、大流量）

図16 ユニポンプ（UPV）

4. 油圧機器の省エネ更新の手順
油圧機器の更新をすすめるにあたり、具体的な（4）装置レイアウトの決定

手順について以下にまとめた。

置き換えを行なう機械で、設置方法、配管の見（1）更新する油圧ユニットの選択直しなど具体的な工事内容を決める。同じ種類更新の対象とする油圧ユニットを選択する上で、の機械でもレイアウトや配管など細かな点で異な省エネ効果が大きいものを選ぶ必要がある。定る場合があるので、実際に置き換えを行なう機械

タンク
吐出形ポンプを使用した古いユニットや、ごとに、配管の取り回しや必要な継ぎ手の洗いの作動油温度が高いユニットは、消費電力が高出し、干渉などを確認する必要がある。この事前いことが多いので、更新対象の目安としていただ

準備は、置き換えをスムーズに行なうため、最も重きたい。

要なことであり、省略すると予想以上の工数が（2）既存の油圧ユニットの調査・確認更新対象とした油圧ユニットについて調査する。

必要となる場合もある。
（5）工事および動作確認

この時、装置の油圧回路図があれば、必要な情置き換え工事と動作確認を行なう。工事後、まず報が容易に得られる。また、既存の油圧ユニットはじめに機械が正常に動作することを確認する。の消費電力を測定しておけば、置き換え後の効動作に異常がなければ更新後の油圧ユニットの果を事前に想定することができる。

消費電力を測定し、省エネ効果の確認を行なう。

（3）油圧機器の選定
調査結果にもとづき、どのような省エネ油圧機器に置き換えるのかを検討し、選定する。

以上で、省エネ更新が完了する。
NACHIでは、更新する油圧ユニットの選択から置き換え後の効果確認までの各手順、あるいは、全体を通してのサポートを行なっている。

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65. 具体的な取り組みへ
既存設備の油圧機器をNACHIの省エネ油圧機器へ置き換えて省エネを実現した事例を紹介した。
本稿が、具体的な取り組みへの足がかりとなれば幸いである。

参考文献
1）熊本 克英：省エネ油圧ユニット
不二越技報、Vol.57 No.1、pp.36-41（2001）
2）高嶋 明・荻浦 洋市：消費電力40％低減「インバータ駆動油圧ユニットのシリーズ紹介」
NACHI TECHNICAL REPORT、Vol.16、B1、June（2008）
3)「インバータ駆動可変容量ポンプ油圧ユニット（ＮＳＰシリーズ）」
優秀省エネルギー機器 平成19年度受賞機器の概要、pp.46-49、社団法人 日本機械工業連合会、平成20年2月発行（2008）

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Vol.20A3 March / 2010〈発行〉 2010年3月1日
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