押出ブロー成形工場は既に樹脂購入を最適化しており,その原価構造において電気は最も大きなリピート入力です。樹脂とは異なり,電力はほぼすべて工学的な制御下です。１kgのHDPEを0.85kWhを使って成形に変換するブロー成形ラインと,0.42kWhを使って同じ作業をするラインは,同じ原料から同じ部品を生産しています。差異のすべては,ドライブアーキテクチャ,熱環境,圧縮エア回路,そして機械が動作しない秒間の振る舞い方に生じます。本稿では,これらの差異の物理的な背後にある理由を説明した後,有料サービスか検証に基づき,年間のキログラム当たり生産量と測定された特定の消費エネルギー量のみを用いて,油圧式から完全に電気方式の押出ブロー成形に移行することで実現可能なkWhの年間節約量を計算できる公式を提示します。
本ガイドでは、すべての節減額はキロワット時間、パーセント、インデックスポイント、または相対帯域で表されています。地域、契約型、時間帯、需要課金制度によっては非常に大きな違いがあるため、普遍的な金銭面での節減額を述べることは誤解を招くものです。キロワット時間の数値を、お客様の供給契約に記載されている料金体系に応じてお客様自身でお金に換算してください。エンジニアリングの仕事は、キロワット時間を正しく計算することであり、それが次の通りです。アポロは、20年以上の押出吹きだし成形機の製造実績を持つ張家港にあるWanplas工場で、90カ国以上で稼働している4,000を超えるマシンを備えています。アポロが独自に開発したフル・エレクトリック・シリーズは、以下で説明する損失メカニズムを中心として設計されており、ここで使用されている数値は、2026年にマーケティングの最良のケースよりも現実的に達成可能な内容を反映しています。
なぜドライブアーキテクチャがEBMにおける最大の制御可能なエネルギーバリエントなのか
押出ブローモールディングでは、各サイクルの大半の時間は、機械は断続的に何も機械的な作業をせずに過ごしています。エクストラーダーワーカーは連続的に回転し、パリゾンを生成しますが、クランプユニット、型を移動する車両、ブローピンアクチュエーションコンポーネント、および飛び印動作はすべて比較的長い休止間隔で行われ、高い力が必要な短いイベントになります。ダブルステーションマシン上の典型的な2 L HDPEボトルサイクルは、14～22秒かかり、うちクランプと型移動アクションは合計でおそらく2～4秒を占めます。その他は押出、冷却、成形品の取り出しです。
この動作プロファイルが、エネルギー画像を支配する理由です。固定駆動量の油圧ポンプは、動作装置が使用されていないときでも、サイクル全体にわたって常に最大速度で回転し続けなければなりません。フローが要求されないときは、オイルはリリーフバルブに流され、エネルギーは熱に変換され、その後オイルクーラーによって除去されることになります――最初のエネルギー損失に加えて、さらに第二の損失をも生み出します。サーボ油圧システムでは、需要に従ってポンプの速度を変えることでこの損失を低減しますが、それでもスタンドバイ中の最小流量を維持し、バルブやシール幅の節流損失や漏出損失を経験します。完全に電動化されたマシンでは、クランプとカーエンジンスの両方が静止している際に基本的には一切のエネルギー消費が発生しません。ゼロトルクでゼロ回転のサーボモーターは、自身の制御回路と保持電流だけを消費します。
構造が重要である第二の理由は熱です。リリーフバルブで制御された油は熱となり、この熱は冷却水回路に放出されます。それを除去するクーラーや冷却塔は、それ自身で電力を消耗します。1回のサイクルでバイパスに60％を費やす30 kWのポンプモーターは、約18 kWの熱負荷を油に注入し、一般的なクーラーの効率係数が2.8〜3.5である場合、排出するためにさらに5〜6.5 kWのコンプレッサパワーを必要とします。このカスケードの罰金は、単一ポイントのマシン測定から排除されることが普通であり、電化によって達成される測定済みのプラントレベルでの節約額が、単独のマシンのネームプレート比較から予想される節約額を上回ることがよくある理由です。
第三の理由は、間接的にではあるが実質的にエネルギーに影響する制御品質です。サーボ電気アクセスは、比例的油圧バルブよりもはるかに高い繰り返し精度で位置および速度プロファイルを保持できます。繰り返し精度が高い場合、パリジョン壁の厚さ管理もより厳密となり、その分パーツごとの素材量は少なくなります。その結果、生産ラインで生じる温度変動にも適応できるので、製造された製品をひとつひとつダイカストして加熱するときのキログラム単位のエネルギー量も下がります。キログラム当たりのエネルギー量とパーツ単位のキログラム数はそれぞれ別のレバーですが、完全に電力を利用するアーキテクチャは、両方を同時に向上させてくれます。
三つのEBMドライブアーキテクチャが実際にエネルギーを消費する仕組み
2026年の押出吹込成形装置のインストールベースでは、固定容量の水平ポンプ式、可変容量またはサーボ水平ポンプ式、および完全電動が導入されており、それぞれのアーキテクチャでは異なる場所で故障するため、損失メカニズムを個別に理解することは、信頼性の高いエネルギー計算の前提条件になります。
定量式油圧: 定圧、定損失
従来のEBM油圧回路では、一定回転数のインダクションモーターによって駆動されるひとつまたは複数の固定運動量のベーンまたはギヤポンプを使用します。通常は、4極のマシンで1,450分の1rpm程度で駆動されます。ポンプは需要に関係なく、一回転毎に一定の油量を供給します。システム圧を設定するためにリリーフバルブが使用され、余剰流はそのバルブを経由してタンクへ戻ります。
エネルギー挙動はこの説明に従って簡単に明らかになる。クリップを当てる処理—金型が完全に閉じ、ピンチオフ圧力が発生する数秒間—は、実質的な効用を持った仕事を行っている。この時のポンプは風力で最大レベルに近づく。残りのサイクルの70〜85%では、ポンプはまだ回転しているし、ホイールパワーを節水弁に油を送るのに消費し続け、ホイールパワーを油の温度上昇に変換し続けており、このような回路のアイドルパワーが測定された場合、ポンプモーターの定格出力の25〜40％を占めている。古い機械で、ポンプが摩耗し、シールが劣化し、節水弁の設定が変化すると、45％を超えることがある。
スタンバイ損失はアイドルに比べて重大です。加工形状の変化や色の変更、計画的な短時間停止、およびシフトの代替手配のために、多くの工場では油圧送動装置を運転し続けます。年間6,200時間プロダクションを行っているマシンでは、その油圧送動装置が7,000時間運転されます。これら800時間は、実質的なキロワット・時間を消費し、0キログラムの生産量を生み出します。そうした時間は、工程ログには一切反映されないため、具体的なエネルギー消費量の数値は増加します。
可変容量とサーボ油圧システム：より効率は向上したが、依然最適ではなし
サーボ油圧システムは、永久磁石サーボモーターと固定または可変排気量のポンプを組み合わせ、モーターの回転速度を調整して流量をコントロールします。アクチュエーターが流量を要求しない場合には、モーターは低い待機速度に減速するか完全に停止します。アイドル電力は通常、定格ポンプモーターの電力の5〜12％に下がり、固定排気量のベースラインと比較すると大幅な改善となります。
残りの損失は4カ所に残っています。ポンプの内部とバルブスプールを挟んだ体積流量の漏れは、回路が圧力にさらされるたびに継続します。ディレクショナルバルブとプロポーションバルブのそれぞれを通過する圧力の低下は、動きが有用である場合でも一部を熱エネルギーに変換します。油粘度は温度とともに変化するため、回路は通常ISo VG 46の鉱物油で40~55 ℃程度の狭い範囲内でのみ効率の最適値にあります。また、 acumulatorsの場合、それ自体の充電解放効率には不具合があります。
蓄圧装置搭載のEBM機械は、大型の20Lから1500Lのコンテナを扱う際に、大きな搬送量をすぐに供給しなければならないことがあるので、一般的です。この機械では、油圧エネルギーをガス充填されたバルブまたはピストン容器に蓄積し、需要が高まる段階で放出します。その蓄積量の往復効率は、良好な条件下では通常85〜92％ですが、予備充電圧が変動したとき、バルブに何ヶ月も使用されることでガスが透過したとき、または排圧を制御するために速度を制限したときには低下します。蓄圧装置が機器のピークエネルギー需要のかなりの部分を処理する場合、10％の往復損失はそれほど小さくないため、専用の検量器具がないとその損失はわからないままです。
完全電動化：トルクが必要なときだけトルクを発生する
完全に電動の押出造形機は、油圧回路を完全に除去します。固定機は、トグルスイッチの機構またはボールねじとクロスヘッド構造で動作するサーボモーターによって駆動されます。押出装置のねじは、直接や低比率のギアボックスを介してサーボまたは高効率の交流電動機によって駆動されるのではなく、油圧モーターによって駆動されます。運搬軸方向、吹き出しピンの挿入、排熱作業、部品の転送は、追加のサーボ軸またはコンパクトな電動アクチュエーターによって実行されます。
定義的なエネルギー特性は、静止したセーボ軸が保持電流に加え駆動エレクトロニクスの損失のみを消費するということです。トーグル形状によってクランプユニットが閉じた位置に機械的にロックされているマシンでは、絶縁力は電気的にモーターによって伝えられるのではなく、トーグルによって機械的に伝えられるため、保持電流はゼロに近づいてしまいます。完全に電動化されたEBMマシンの動作側のメディアスタンバイ消費電流は、固定変位型機器の25～40％に対して、通常は接続可能な動作パワーの2％以下です。
もう一つの、よりあまり論じられていない利点は反復ブレーキです。サーボ駆動のクローングユニットがストロークの終わりで動きているマッスルを減速させる場合、モーターは発電機として機能します。共通のDCバスを備えたドライブシステムでは、回復されたエネルギーはブレーキ抵抗で消費されるのではなく、同じバス上の他の軸に利用されます。複数の協調軸とよく設計されたバスを備えたマシンでは、わずか3〜8％の運動エネルギーが毎秒数百万回のサイクルで内部に再循環されることがあります。個々には些少なさですが、数百万回のサイクルを重ねれば大きな量となることが分かります。
完全電気アーキテクチャで変わらないのは、加熱負荷です。バルブヒーター、ダイヘッドヒーター、およびネックリングまたはブローピンヒーターは、ドライブ方式に関係なく抵抗電力を消費します。これとは逆に、圧縮空気需要、冷却水需要、および付帯設備需要は変わりません。この限界範囲を理解することは、現実的な期待を設定する上で不可欠であり、次のセクションの割合分解が、どのような大パンフレット的な主張よりも重要なのです。
表1：ドライブアーキテクチャのエネルギー特性 比較
| 特性 | 固定変位方式の油圧システム | 可変 / サーボ油圧 | フルエレクトリック |
|---|---|---|---|
| 無負荷時の消費電力の割合（定格モーションサイロ消費電力と比較して） | 25〜40％（使用率は最大45％） | 5~12% | 2%未満 |
| 停止時や金型交換時の待機中の消費電力 | 高: 電源ユニットが通常は稼働している | 中程度 - モーターがアイドル状態か休眠中 | 非常に低い — ドライブはゼロで、ヒーターのみ |
| アク クムレータのラウンドトリップ損失（取り付けの場合） | 蓄積エネルギーの8～15％ | 8–15％、前方向の変位によって劣化する | 該当しません - 油圧用設備はありません |
| バルブの節流と漏れ損失 | High | Medium | なし |
| 捨てられた熱を冷却回路に放出 | 高減速。専用のオイルクーラが必要 | 中型モデル：オイルクーラーが小さくなっている | 低: 運転キャビネットの通風のみ |
| 減速時のエネルギー回収 | なし | Limited | DCバスを共有することで運動エネルギーの3〜8%を節約することができます |
| Typical SEC band, PE containers (kWh/kg) | 0.65–0.90 | 0.50–0.70 | 0.35～0.55 |
| 締め付けおよび車輌の動きの再現性 | 中程度、油温とともに変動 | Good | 素晴らしい、温度に依存しない |
| 機械室の騒音レベル | High | Medium | 低い |
| クリーンルームで使用可能、製薬業界に適しています | 低 — 油のミストや漏えいのリスク | Medium | 高 — 油圧液が存在しない |
| 維持管理の負担 (液体、フィルター、シール) | High | Medium | 低い |
| 比較的資本出処による帯域 | 低い | Medium | 高品質に近いレベルの機械 |
キロワット時はどこに消費されているのか：エネルギーの分類（％）
節約を計算する前に、基準点を分解する必要があります。押出成形ブロー (EBM) セルは単一の負荷ではなく、非常に異なる挙動を示す負荷の群集で、電化はその一部に直接作用します。以下の比率は、PE コンテナー製造用の中規模 EBM セル全体で測定された典型的な分布を表し、それらは、データが存在する限り、自分自身のサブ計測データで置き換えるためのスタートテンプレートとして扱われる必要があります。
エクストルーゼー・ヒーティングとプラスチカライズ：35～45パーセント
これは最大の単一ブロックであり、ほぼ全てのアーキテクチャに従います。バレルヒータ帯、ダイヘッドヒータ、アダプタおよびスクリーンチェンジャヒータ、しかもエトラダースレッドによって形成される溶融のへばり込みや運搬に関する機械作業を含めています。L／D比が25～30：1である、流動性の高いHDPEを処理するうまく稼働した単一スクリュータイプのエトラダーでは、レジンから溶融温度175度～210度に持っていくために必要なエンタルピーのかなりの部分が、ヒータ帯からではなく、粘性による引剪から来ています。バレルが安定状態に達すると、中部ゾーンと前部ゾーンでのヒータ運転サイクルはしばしば20％未満となります。また、高粘性のスクリューワーマンでは、前部ゾーンでは冷却が必要となることがあります。
HDPEを25°Cから200°Cに加熱・融解するために必要とされる理論的エンタルピーは、固体状態の比熱容量約2.3kJ/kg・K、融解熱約200～230kJ/kg、および融解状態の比熱容量を考慮すると、大ざっぱに計算すると、約0.19～0.22kWh/kgになる。従って、0.25kWh/kgを超える押し出しエネルギーは低効率であるといえる。バス表面からの放射、フレームへの伝熱、過剰に広いヒーターバンドで過度の冷却を行うこと、またはスレッドの形状が、現在の工程に必要な摩擦熱よりもかなり大きな摩擦熱を発生させ、それを排除するためにバストきれいに冷却しなければならないという場合がある。
クランプおよび台模擬動作：15～25%
電化で直ちに取り組むべきブロックです。このブロックには、型開閉、ブローおよび冷却時の締付力維持、シャトル機の椅子横滑り、ブローピンまたは校正ピンの作動などが含まれます。固定式荷降機では、前述のバイパスロスによってこのブロックが膨張しますが、完全に電動装置では、エネルギーが実際の動作中のみ引き出されるため、このブロックは劇的に縮小します。実際に、固定式荷降機から完全に電動装置に移行すると、このブロックは通常 55〜75% 縮小します。
油圧パワーユニットのスタンバイ時: 10 〜 20% (比率)
完全な電気機械では、このブロックは実質的にはゼロです。固定排気量の油圧機械では、工場全体で回避可能な損失の中で最大なものの一つであり、ポンプは作業を行うときと行わないときで同じ音を発します。サーボ油圧機械では、通常3~7%に落ちています。このブロックは電動化によって完全に消えてしまうので、通常の報道などに掲げられる大幅な削減の主因となります。
送風用圧縮空気: 10〜20%
3．空気送、事前抜き打ち、排気、そして空気圧駆動を合わせたものは、完全な電動駆動とは無関係でブロック状になっている。エネルギーは機械ではなく、コンプレッサー建屋で消費されるため、機械側の測定値では、真のセル面積は正しく把握できない。第8節ではこのブロックについて詳細に説明する。60パーセントの省エネルギーを謳うサプライヤーは、通常、モータと制御ブロックのみの省エネルギーとして示している。施設エンジニアがフェーダー側で測定すると、セル境界では25〜40パーセント、工場境界では12から25パーセントになる。両方の数字が同時に真実になることは可能である。常に測定境界をあらかじめ定義してから、比較を行なうようにしてください。
冷却水システム: 8〜15%
金型冷却、油冷却装置、エクストラーダのフィードスロート冷却、胆元圏冷却ではすべて冷たい水とタワー用水回路を利用します。チラーのコンプレッサ駆動力、ポンプ駆動力、冷却塔ファン駆動力はすべてこのブロックに属します。電化により、このブロックは通常、ブロックの15～30％を占める油冷却負荷がなくなることによって間接的に削減されます。
付帯装置: 5% から 10%
材料の運搬と真空搬送装置、PA、PC、またはPETGなどの吸湿性材料を処理する脱湿乾燥機、中央供給装置、フラッシュを再処理する顆粒装置、取出し搬送装置、漏れ検出装置、および後の切断ステーション。このブロックはアーキテクチャに依存しないものの、しばしば過剰規模になっています。特にフラッシュ顆粒化装置は、必要に応じて中断して運転する場合にもあるため、常時運転していることが多いです。
表2：EBMセルのドライブアーキテクチャによるエネルギー分布
| エネルギーブロック | 典型的なシェア範囲 | 固定油圧式（インデックス、ベースライン 100） | サーボ油圧 (インデックス) | 完全な電気駆動 (インデックス) |
|---|---|---|---|---|
| 押出加熱 and plasticising | 35–45% | 40 | 40 | 38 |
| クランプおよび金型の動作 | 15–25% | 20 | 13 | 7 |
| 油圧パワーユニットの待機とバイパス | 10〜20% | 15 | 15 | 38 |
| 吹き出しおよび機構操作のための圧縮空気 | 10〜20% | 14 | 14 | 14 |
| 冷却水システム（金型、オイル、バレル）3. 送風、前方送風、排気、空気圧アクチュエータを合わせると、完全に電気駆動に触れることのないブロックが形成されます。エネルギーは机梤状にではなくコンプレッサハウスで消費されており、このため、真のセル面積を測る際には機梤の測定値は正しい値より小さくなります。第八章はこのブロックについて詳細に説明しています。60％の削減を主張しているサプライヤーは、通常はモーションエレメントとハイドロアップブロックのみを引用しています。入力装置で測定しているプラントエンジニアは、セル境界では25〜40％、プラント境界では12〜25％の改善を確認します。両方の数値が同時に正しい場合もあります。常に測定境界を定義したうえで比較してください。 | 8–15% | 11 | 9 | 8 |
| 付帯装置 (乾燥、搬送、顆粒化) | 5–10% | 7 | 7 | 7 |
| 全セル指数 | 100% | 107（基準を100に基準にする） | 88 | 74 |
固定排気量の列を指数100に正規化すると、サーボ油圧系の指数は約82となり、フル電気化系の指数は約69となります。これらは、全電機部門の境界においてそれぞれ18パーセントと31パーセントの低減に相当します。注: これらの全電機部門の数値は、しばしば引き合いに出される機械のみの数値よりも慎重なものであり、これらは、電気化で向上しない圧縮空気や付属装置を含んでいるためです。サプライヤからの見積書を比較するときには、提示された節減がどの境界に関するものであるかを確認してください。
特定エネルギー消費量：工場間で取り上げられる指標
具体的なエネルギー消費量（SECと略称、キロワット時/kgの良品として表記される）は、機械サイズ、製品組み合わせ、シフトパターン、国の変化にも耐える唯一のエネルギー測定基準です。キロワットで表現されたパワーは持続時間なしは何もお伝えできません。年間キロワット時は出力なしは何もお伝えできません。SECでは両者が正規化され、容量200 mlのシャンプー缶ラインと容量20 Lのジェリー缶ラインをもって互いの比較が差し支えのない根拠に基づくことができます。
測定基準を正確に定義する
SEC は、定義された期間内に消費された総電気エネルギーを、同期間に生産された販売可能製品の質量で割ったものとして計算されます。3つの定義的決定を明示し、その後に一定にしておく必要があります
- 測定範囲機械だけのボックス、機械と専用補助装置、または冷凍水を含む全セル。いずれも適切ですが、混在することはできません。
- 質量ベース。樹脂を押出した重量、またはフラッシュを除去して売買可能な完成品の重量。後者は、誠実な根拠であり、再加工され再投入されたフラッシュはすでに一度、溶融エネルギーを消費しています。ピンチオフとモイルを備えた典型的なコンテナーでは、フラッシュは押出量の15〜40％を占めるため、両方の基準は1をはるかに上回る係数で異なる場合があります。
- 時間間隔単一の安定した生産時間、一日の完全なシフト、連続した一ヶ月。月間のウィンドウでは、起動、金型の変更、無効期間を捉えて、メーターの表記を実際に説明する数値を得ます。
この記事において使用されている相互協会の定義は、圧縮空気の生成を除く全セル境界、販売可能な完成製品のマス基準、毎月滾る横軸窓です。これは、年間予算編成に最も有用な定義で、販売大さとを直接掛け算しています。
PPはHDPEよりもわずかに高い溶融温度を必要とし、融着熱量が高いためSECは約5〜10%増加します。堅牢PVCは低い溶融温度で処理されます。一般的には165〜185℃ですが、非常に注意深いスライシング管理が必要で、スクリューの速度が適切でない場合、逆方向にSECが変化する場合があります。PCやPAなどのエンジニアリング樹脂は自体で0.05〜0.12kWh/kgの乾燥荷をもたらし、PCは250℃以上の溶融温度を必要とします。したがって、SECのベンチマーキングで必ず素材が記述されていなければなりません。
押出吹き型機の導入台数全体で、200 mlから20 LまでのHDPEとLDPEの容器のSECは、妥当な一定の範囲に収まる。古い世代の固定分離式油圧マシンは、未絶熱のバレルを使用して適度な負荷率で動作した場合、通常0.65〜0.90 kWh/kgの値を測定します。可変分離式ポンプとバレル絶熱装置を備えた保守管理が行き届いた油圧マシンでは、0.50〜0.70 kWh/kgの値を測定します。製品に適切にサイズした最新の完全電力駆動マシンが、健全な負荷率で動作した場合、0.35〜0.55 kWh/kgの値を測定します。
生産時間と予定された時間の比率は、油圧アーキテクチャと電気アーキテクチャの大きな違いを示します。3シフト年における400〜600時間の非生産時間中、給油が終了した固定容量の油圧電源が稼働し続けると、全く作業をしないまま25〜40%の定格出力を引き続き供給します。同じ状態の完全電動機には、バレルヒータの待機パワーのみが供給されるが、このパワーがさらに40〜60℃の温度設定を低く（処理温度より低く）設定することで30〜50%削減できます。これが電化によってSECが純粋なモーションブロック算術よりも大きく改善される仕組みです。
核心演算
年次電気計算は単一の式にまとめられます
年間の電気消費量（kWh） = 固有エネルギー消費量（kWh/kg） × 年間の販売可能出力量（kg）
アーキテクチャの変更による節減量は以下のとおりです。
年間節約したkWh = (SECベースライン − SEC完全電動) × 年間の販売可能出力(kg)
この処方法の優れた点は、サイクル時間、マシン台数、シフトパターン、利用率についての仮定を必要としないことです。これらすべては、測定されたSECと達成された年間トン数にすでに含まれています。エンジニアリングの作業は、ベースラインのSECを率直に測定すること、および交換用マシンの目標SECを妥当な基準で設定することであり、算術自体ではない点です。
年間稼働時間と負荷率：負荷モデルの構築
SEC 方式では、節減を算出するための時間モデルが必要ではありませんが、2つの主要な目的のためには時間モデルが必要です。1）電気インフラの規模を決定する 2）2つのプラントが同じ機械を備えているにもかかわらず、SEC 値が異なる理由を理解する
3つの標準シフトパターン
毎週 5日間、祝日を除く、2交替の運転で、年間約 3,800〜4,200時間の予定しなわれる時間があります。その内、型替え、色替え、メンテナンスを合わせて、3,300〜3,700時間が生産可能です。毎週 5〜6日、3交替の運転で、6,000〜7,000時間の予定の時間があります。内、3,300〜4,200時間が生産可能です。毎週 7日、予定したメンテナンスウィンドウをもち、真に連続した運転で、8,000時間前後の予定の時間があります。その内、7,200〜7,600時間が生産可能です。
負荷係数は、マシンの実際の消費電力と接続された負荷の比率です。実質的なEBMセルは0.55〜0.85の負荷係数で動作します。大きな容器製品にも目途がつかずに大きくサイズを決めたマシンでは低い側に属し、同規格の押出容量でフルモールセットを使用しているマシンでは高い側に属します。
ロード率とその影響
最善の状態：ベースライン0.90 kWh/kg（古い固定容量の機械で低い負荷係数と不密閉バレル装置）が0.35 kWh/kgに改善される。改善値0.55 kWh/kg、つまり61.1%
負荷係数は油圧機械と電気機械に対称的に影響します。低い負荷係数のときでも油圧ポンプはフルスピードで運転されるため、バイパス損失は絶対値として一定に保たれ、有用出力は低下します。負荷係数が低下するとSECは急速に悪化します。一方、低い負荷係数のときのサーボ電気駆動装置は単に電流を小さく消費するだけで、そのSECはわずかに悪化します。実際のところ、0.55の負荷係数では、固定変量液圧構造と比較して完全に電気化されたアーキテクチャのSECの優位性は45～55％に広がりますが、0.85の負荷係数では25～32％に狭まります。頻繁に製品が変わる変動性のある注文台帳を持つプラントは、そのため電気化から比較的大きな恩恵を受けます。
表 3:稼働時間と負荷率モデル
| シフトパターン | 年間予定時間 | 生産的な時間 | 非生産性の電力使用時間 | 代表的な負荷率 | 油圧機の相対SEC罰金 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2交替、週 5日 | 3,800–4,200 | 3,300〜3,700 | 400–600 | 0.55–0.70 | 高（頻繁な再起動、長いアイドル状態） |
| 三つのシフト、5～6日間 | 6,000–7,000 | 5,300〜6,300 | 500–800 | 0.65–0.80 | Medium |
| 連続的に、7日間 | 7,800〜8,200 | 7,200–7,600 | 300〜600 | 0.75–0.85 | 低い（ただし絶対的なkWhは大きい） |
計算結果：年間500、1500および3000トンで実現するkw単位の削減量
以下の計算では、ほとんどの独立したブローム成形事業に該当する三つの工場規模に対し、SEC 法を適用しています。すべての数値はキロワット時であり、パーセンテージです。金額は示されていません。地区、契約、需要料金、および使用時間帯によって関税構造が異なるためです。自社の関税構造をこれらのキロワット時の数値に適用すると、お手持ちの供給契約に関係する金銭的結果が得られます。
シナリオの定義
各出力階層で、3組の基準値対目標値ペアが評価されます。これは、実質的な成果の幅を表しています。
- 保守的なケース:基準値は0.60 kWh/kg（妥当なメンテナンスが施されているサーボハイドロ力装置）で、0.50 kWh/kgに改善されています。改善は0.10 kWh/kg、つまり16.7％です。
- 典型的なケース:ベースライン 0.70 kWh/kg（様々な年齢の油圧機械の混合フリート）→0.45 kWh/kgへ改善。改善量 0.25 kWh/kg、または 35.7%
- ベストケース：ベースライン0.90 kWh/kg（古い固定容量の機械で低い負荷係数と不密封バレル装置）が0.35 kWh/kgに改善される。改善値0.55 kWh/kg、つまり61.1%
表 4：3つの出力段階での年間kWh削減量
| Annual Output | ケース例 | 基準 SEC (kWh/kg) | 電気エネルギー消費量 (kWh/kg) | ベースライン年間kWh | 年間電気量(kWh) | 節約した年間kWh | 減少 | インデックス (ベースライン = 100) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 500 t/a (500,000 kg) | 保守的運用 | 0.60 | 0.50 | 300,000 | 250,000円 | 50,000 | 16.7% | 83.3 |
| 500 t/a | 一般的なケース | 0.70 | 0.45 | 350,000 | 225,000 | 125,000 | 35.7% | 64.3 |
| 500 t/a | 最善のケース | 0.90 | 0.35 | 450,000 t/a | 175,000 | 275,000 | 61.1% | 38.9 |
| 1,500 t/a (1,500,000 kg) | 保守的運用 | 0.60 | 0.50 | 900,000 | 750,000 | 150,000円 | 16.7% | 83.3 |
| 1,500 t/年 | 一般的なケース | 0.70 | 0.45 | 1,050,000 | 675,000 | 375,000 t/a | 35.7% | 64.3 |
| 1,500 t/年 | 最善のケース | 0.90 | 0.35 | 1,350,000 | 525,000 | 825,000 | 61.1% | 38.9 |
| 3,000 t/a (3,000,000 kg) | 保守的運用 | 0.60 | 0.50 | 1,800,000 | 1,500,000 | 300,000 | 16.7% | 83.3 |
| 3,000 t/a (3,000,000 kg) | 一般的なケース | 0.70 | 0.45 | 2,100,000円 | 1,350,000 | 750,000 | 35.7% | 64.3 |
| 3,000 t/a (3,000,000 kg) | 最善のケース | 0.90 | 0.35 | 2,700,000 t | 1,050,000 | 1,650,000 | 61.1% | 38.9 |
テーブルを正しく読む
この表から3つのことが明白です。第一に、減少率は規模に影響を受けず、tonnageではなくSECの組み合わせに依存します。500トンのプラントと3,000トンのプラントでは同じ減少率となります。ただ、絶対値の基準はtonnageに正比例するため、リターン率の計算には高利用率のプラントを選ぶ方が適しています。第二に、絶対値の節約はtonnageに正比例します。これは、基準値が0.70 kWh/kgの場合、実際の値が0.85 kWh/kgであると考えた場合、節約率は半分以下になってしまうことです。基準値の計測は目標仕様よりもはるかに重要です。
有用な中間チェックは、マシンごとの数値です。例えば、2LのHDPE容器を45kg/時間の生産量で年間6,000時間稼働する中世 EBMマシンは約270トンの押出成分を生産します。フラッシュを差し引くと、製品として販売可能な成分は78%の収率で約210トンです。典型的なケースでは、このマシンだけで年利回りが約52,500kWhです。7台のこのようなマシンを設置する施設は、表4で示す1,500トン/年のレベルに接近します。
特定のエネルギー消費を移動させるプロセス変数
完全電気駆動のマシンを購入することで、新たな基準が設定されますが、実際に工場がどの帯域で稼働するかを決めるのはプロセスの設定です。以下の変数は、SEC に対する測定可能な影響が最大であり、多くは設備投資なしに調整できます。
溶融温度と温度プロファイル
HDPE 容器の場合、融液温度の範囲は 175 ~ 210 ℃であり、ほとんどすべての工業形態に対応します。仮想モリュ用に 205 ℃で操作する場合、 185 ℃では十分なモリュが得られます。さらに、より高い温度まで溶融するために必要なヒーターと挿し切り作業のエネルギー使用量が 2 倍になり、パートを吸引する前に余分なエンタルピーを除去する冷却回路でエネルギーが 2 倍消費されます。不要な融液温度が 10 ℃増加すると、加熱側で
バレル温度のプロファイルが上昇する傾向（給入部では低温、ダイヤヘッドの方向に行くに従って高温に）はいくつかの原則から、平らなプロファイルに比べて、全体のエネルギー消費を低減できる。これは、圧縮領域で破砕による融解を可能にするためであり、バレル壁からの熱伝導を強制するのではなく、である。PEの場合、塩化ビニールの場合、プレッシングゾーンでの融解を破砕の作業が行うため、プレッシングゾーンに熱伝導をより多く行う必要がない。そのため、プレッシングゾーンを必要最低限で冷やすとよい。温度は通常20〜35℃でよい。プレッシングゾーンを過冷却すれば、バレルヒーターに直にエネルギーを浪費することになる。
005 ～
スクリューのゲオメトリーにより、せき熱と伝熱のバランスが定められます。PE撹拌吹塑用の標準構成で、立体比25~30:1、圧縮比2.5~3.5:1のシングルスクリュー押出機を使用します。この範囲内にあるバリアスクリューで、混合セクションを持つものは、同一出力の従来の3ゾーンスクリューよりも8~15%低いSECを実現できます。その理由は、低めの溶融温度で溶融の均質性が得られるからです。
スクリューの速度は、必要なパリソン低下時間を達成するために、可能な最小回転数に設定されるべきです。スクリューを高速に動かし、次に溶融ポンプや制限ダイスで制御すると、軸力を熱に変換され、バレルの冷却部が除去します。これは純粋な損失です。溶融ポンプや歯車ポンプが装備されている場合は、それは出力圧を安定させるために使用され、スクリューの過速化を補う目的ではありません。
バレル断熱ジャケット
190～210℃のバレ底の金型表面は、機器の機械室に対し連続して放射および対流します。バレを覆う取り外し可能な絶縁ジャケットを装着することにより、加熱器のエネルギーが15～25％低減されます（なお、風通しの悪いホールや空調されているホール内の機械では、上記より高い値となります）。二次的なメリットも同様に価値があり、ゾーン温度がより安定化し、低温状態からの熱起動が速くなり、機器周辺の環境温度が低下し、操作員の火傷リスクも低下します。実施の難しさは低いレベルです。本措置は、油圧および全電動式の機器に適用されます。
金型冷却水温度
HDPE 容器では、型冷却用水の対象範囲は 8～15°C が標準です。1°C ずれたところで、冷却時間が短くなる一方、チラーコンプレッサの消費電力は 1°C ずれたごとに約 2～3% 増大します。最適な温度は、理想が達成できる最低温度ではなく、型縮みや椭らげの問題が生じずにサイクル時間目標に達成できる最高温度です。多くの工場では不慣れから冷却水を 7°C で運転し、12°C で運転しても同じサイクルを実現できるのに、チラーのエネルギーの 10～15% を無駄に消費してしまいます。
温度と同様に、流動速度も重要です。約4,000を超えるレイノルズ数で特徴付けられる冷却チャンネル内の乱流は、層流よりも数倍効率的に熱を伝えます。規模が小さいまたは一部遮断されたチャンネルは、チラーをより低い供給温度で調整するように強制します。金型冷却回路の定期的な除埃は、工場が日常的に先延ばしする中程度のコスト削減対策でもあり、難易度は低いものです。
ブロー式空気圧スタージングとベントリ回収
プロセスで初期膨らみにのみ必要な圧力が8〜10barの単一の高圧で頻繁に送風されます。サプライを段階的に行う場合、すなわち、最初にコンテナをモールド面に保持するための短い高圧パルスを発生させ、次に冷却中に4〜6barの低圧を保持することで、部品当たりの空気量を20〜35％削減できます。機械の制御で自立したプレブロウとメインブロウの圧力を制御できる場合、これはハードウェアの変更ではなく、設定を変更することです。
008 kWh/kg ほど、および 3 ~ 6 % 程度の冷却時間が延び、生産量が減少するため SEC がさらに上昇します。
ウォール厚調整と材料あたりの量
スクリュー速度、L/D 比および圧縮比
圧縮空気: EBMエネルギーフットプリントの静かな後半部分
機器端末ボックスで停止する任意のエネルギープログラムでは、利用可能な削減の一部しかとらえません。圧縮空気は集中的に生成され、集中的に検量されますから、それを消費する機械に帰属することはほとんどありません。これが、吹塑プラントでいまだに大きく見逃され、管理されていない負荷として残っている原因です。
変換ペナルティ
7バールゲージで圧縮空気を生成するには、よく維持されているスクリューコンプレッサーで一分当たりの通常の立方メートルあたりの空気の取引量に対して、約6〜7 kWのシャフト出力が必要で、古い往復式ユニットやインテークフィルターが汚染されている場合には8 kWに近接します。入力エネルギーのうち、使用場所で回収されるのはわずかな割合であり、残りはコンプレッサーおよび配送ネットワークにおける圧力降圧量として熱になります。そのため、機械で節約された立方メートルの圧縮空気は、同量のエネルギーを電気モーターで節約した場合よりも大きく価値があります。
漏れ
管理されていないプラスチック工場で圧縮空気の漏れは、生成された全体の量の20〜35％に拡がります。ブロー成形工場は、クイックコネクタカップリングの数、車両に取り付けられたブローペンのロータリーユニオン、および絶えずサイクルされる空気圧シリンダーのために、その範囲の最悪の端に位置しています。7 bar での 3 mm 径の単一の開口部は、毎分 0.5 普通立方メートルの漏れを引き起こし、毎分 1 立方メートルあたり 6.5 kW で、これらを連続して引いた場合は約 3.2 kW となり、年間 8,000 時間で約 25,600 kWh となります。2 年に一度行う超音波漏れ検出調査とタグ付け修理プログラムは、利益が高く、難易度が低い最も効果的な対策の一つです。
圧力帯管理
システム圧力が1バー減ると、コンプレッサーの入力電力が大体6～8％減ります。多くのEBM工場では、1台の機械に高圧の送風が必要になる場合、その機械を対象とした専用ブースターによって、一般ヘッダーの圧力を6バーまで下げることができます。ネットワークを作動および輸送用の低圧ヘッダーと吹出し用の高圧ブランチに分割することは、中程度の難易度の対策で、大きな永久的な効果が得られます。
コンプレッサーハウスからの熱回収
コンプレッサの入力エネルギーの70～90％は冷却空気または冷却水の流れで低レベルの熱として回収できます。暖房シーズンがある気候や、洗浄用水または樹脂の前処理に熱水が必要な施設では、その熱を回収することにより、他のエネルギー消費が削減されます。これにより圧縮空気用のメーターの読み取り値は減ることはありませんが、総敷地エネルギーは削減され、それは炭素報告に関する重要な数値です。
節約と難しさに基づいてランク付けされた改修およびアップグレード施策
エア余熱はさらに大きな意味があります。ベンチュリ-ベースまたは受容器ベースの余熱回収システムでは、各ブロー周期の排出ガスをキャプチャして、受容器に送り、ブローブロー機の低圧側の気動力消費品 (シリンダーやコンベア、パート吸引器など) に供給します。大容量の容器を備えたブローブロー機では、ブロー空気量の 20 ~ 40 % の回収率を達成できます。圧縮エア生成は、どのプラント内でも最も効率が悪いエネルギー変換の 1 つで、推進機入力エネルギーの 10 ~ 15 % だけが実際の気動力効用になります。したがって、生成されない 1 立方メートルは、想定された価値の何十倍も価値があります。
表5: エネルギー対策、削減可能区間、実施の難易度
| Measure | エネルギーブロックが攻撃対象に | 典型的省エネルギー量 | 実装の難しさ | 資本投入比率帯 |
|---|---|---|---|---|
| 超音波による圧縮空気漏れの検査と修復 | 圧縮空気 | 空気エネルギーの 10～25% | 低い | 低い |
| バレルおよびダイヘッドの絶縁ジャケット | 押出加熱 | ヒーターのエネルギーの15～25% | 低い | 低い |
| パージョン壁厚を制御することで、例えばハイドロリックまたはサーボエレクトリックによるダイ・ゲップアクチュエータと複数点プログラマーを用いることで、各容器に入る量が決定されます。 20 ポイントから 100 ポイントへの壁厚プログラムに移行すると、通常パーツ重量が 3 ~ 8 % 減少するとともにトップロード性能とドロップテスト性能を維持できます。SEC はキログラム単位で表されますので、重量を軽くすることで SEC は減少しないのですが、年間の物流量が減少し、その結果年間のキロワット時も比例して減少します。 1,500 t/a のプラントでは 5 % の軽量化を達成しても年間 75 tn のスループットを削減し、 | 押出加熱 | 待機ヒーターの 30〜50% | 低い | 低い |
| 45 kWh/kg なので約 33,750 kWh となりますが、これらの数値はドライブ方式に関係なく同じです。 | 既存のブロー成形事業所は機器全体を新たに置き換えようとすると交渉が困難になります。次の表では、既存のブロー成形事業所が採用可能な実用的な措置をタイプごとのコスト削減可能性および実行困難度でランク付けして構成しました。困難度は、ダウンタイム、エンジニアリングの複雑さ、外部業者への依頼の必要性などを基準として、低、中、高の 3 つの段階として定義されています。資本投下量は範囲 (解説) で表記されています。 | クーラーの電力の8~15% | 低い | 低い |
| 吹き空気の圧力に段階を付ける（前吹き空気 / 持続空気分割） | 圧縮空気 | 送風空気量の20〜35％ | 低～中 | 低い |
| 金型冷却チャンネルの除錆プログラム | 既存のブロー成形事業所は機器全体を新たに置き換えようとすると交渉が困難になります。次の表では、既存のブロー成形事業所が採用可能な実用的な措置をタイプごとのコスト削減可能性および実行困難度でランク付けして構成しました。困難度は、ダウンタイム、エンジニアリングの複雑さ、外部業者への依頼の必要性などを基準として、低、中、高の 3 つの段階として定義されています。資本投下量は範囲 (解説) で表記されています。 | チラーのエネルギーの5〜12％ | 低～中 | 低い |
| サブメータリングとシフトレベルの SEC ダッシュボード | 全ブロックのオン状態 (機能有効設定) | 行動パターンの 3～8% | Medium | 低～中 |
| 混合部をリト fingしたバリアスクリュー | 振盪 / 可塑化 | 冷間押出エネルギーの 8〜15% | Medium | Medium |
| 圧縮空気ネットワークの圧力分岐 (低圧/高圧ヘッダー) | 圧縮空気 | バールあたり6~8% 減少 | Medium | Medium |
| 空気の回生を中間受け皿に送る | 圧縮空気 | 送風空気の20〜40％を回収 | 中〜高 | Medium |
| 既存の油圧駆動ユニットへのサーボポンプの改造 | 油圧スタンバイとモーション | 機械エネルギーの 15～30% | 中〜高 | 中〜高 |
| チーラーおよび冷却ポンプの可変速制御 | 既存のブロー成形事業所は機器全体を新たに置き換えようとすると交渉が困難になります。次の表では、既存のブロー成形事業所が採用可能な実用的な措置をタイプごとのコスト削減可能性および実行困難度でランク付けして構成しました。困難度は、ダウンタイム、エンジニアリングの複雑さ、外部業者への依頼の必要性などを基準として、低、中、高の 3 つの段階として定義されています。資本投下量は範囲 (解説) で表記されています。 | ポンプエネルギーの 15～30% | Medium | Medium |
| マルチポイント比較による壁厚コントローラのアップグレード | 処理された総重量（kg） | 材料と共用エネルギーの 3〜8% | 中〜高 | 中〜高 |
| 完全に電力駆動のEBM機への完全な機体変更 | モーション、スタンバイ、オイル冷却 | セルエネルギーの 25～45% (旧の固定排気量に比べて最小 60%) | High | 高品質に近いレベルの機械 |
| コンプレッサーの熱回収により、温水を処理します | サイト総エネルギー | コンプレッサの熱の70〜90％が回収可能 | High | 中〜高 |
合理的な順序付けのルールは、どのような高難易度の措置に前向きに取り組む前に、すべての低難易度の措置を完了することです。 その理由は、二つあります。まず、低難易度の措置は一般的に、最小限の障害をもって、10～18％の削減を実現することができます。次に、そしてさらに重要なことは、基準線を綺麗にすることです。圧縮エアネットワークが30％漏れていて、桶が断熱されていない状態でマシンを交換すると、発生する改善の原因を正確に特定することができなくなり、次の投資への方針を損なってしまいます。
キロワット時を炭素に換算する：グリッド係数の算術処理
最近、ブロー成形工場は、ブランド所有者の顧客に対して、また一部の管轄域では規制当局に対して、スコープ2の排出量を報告する必要があります。グリッド排出係数が選択されたら、キロワット時間から二酸化炭素の換算は簡単です。その結果のトン数は、単なるエネルギー量よりも内部的には説得力のある数値となります。
グリッド排出係数の選択
電力に対するグリッド排出係数は、国や年ごとに大きく異なり、生成方法が変わるにつれて変化します。0.55 ～ 0.85 kg CO2e/kWhの幅では、主に熱エネルギー由来装置を備えた大部分の産業グリッドをカバーします。水力、原子力、再生可能エネルギーの比率が高いグリッドは、この幅の下限に収まり、石炭が主役を演じるグリッドは上限をわずかに超えています。レポート対象年度に適用される公表済みの国家別または地域別係数を使用し、その情報源を開示に掲載してください。プラントが再生可能エネルギー購入契約を有する場合、グリーンハウスガス議定書により要求されるように、グリッド位置に基づいた係数に市場ベースの係数を加えることができます。
表6の同位：出力段階による炭素排出量
表4の一般的な削減率を区間に応用すると、次のような年間CO2削減量が得られます。すべての数値はメトリックトンで、年間の二酸化炭素相当量です。
| Annual Output | ケース例 | 節約した年間kWh | 0.55 kg CO2e / kWhで | 0.70 kg CO2e/kWh | 0.85 kg CO2e/kWhにおいて |
|---|---|---|---|---|---|
| 500 t/a | 一般的なケース | 125,000 | 68.8 t | 87.5 t | 106.3 t |
| 500 t/a | 最善のケース | 275,000 | 151.3 t | 192.5トン | 233.8 t |
| 1,500 t/年 | 一般的なケース | 375,000 t/a | 206.3 t | 262.5 t | 318.8 t |
| 1,500 t/年 | 最善のケース | 825,000 | 453.8 t | 577.5 t | 701.3 t |
| 3,000 t/a (3,000,000 kg) | 一般的なケース | 750,000 | 412.5 t | 525.0 t | 637.5トン |
| 3,000 t/a (3,000,000 kg) | 最善のケース | 1,650,000 | 907.5 t | 1,155.0 t | 1,402.5 t |
製品毎に計算すると、典型的なケースで0.25 kWh/kgを削減できます。これは0.70 kg CO2e/kWhであるため、生産される容器1kgあたり0.175 kg CO2eとなります。パッケージングフォーマットについてライフサイクル評価を行うブランドオーナーにとって、これは直接使用できる値であり、コンバーターに提供することを期待される数値です。生産される1kgごとの測定済みSECと関連するスコープ2強度を引用できることが、食品、飲料、パーソナルケア、医薬品パッケージの入札でも商業基準になっています。
測定と検証：自分のフロアで節電を実証する
算出された節減は仮説です。それを確認された結果に変換するには、監査に耐えうる測定プロトコルが必要であり、プロトコルは機械の変更前に整備する必要があります。
機器制御装置
最小の信頼性の高さの設定は、各機械の入力供給に対して検出され、1分毎やそれ以下の間隔で有効エネルギーをキロワット時間単位で記録する三相電源品質計に基づいています。適切な生産カウンタが良好品を記録するとき、1級精度はエネルギー管理のために十分であり、データがサプライヤーのパフォーマンス保証をサポートできる場合は0.5S級が望ましいです。電流変動器は、実際の負荷に対してではなくケーブルの定格に対して規制されるため、機械の負荷が軽いとき、多大に過剰な電流変動器によってその範囲の下の方での精度が喪失します。
設置を賦与する追加の計測機器：成形器の冷却回路に流量計と温度計を設置し、排熱量を数量化するとともに、機械ブランチに圧縮空気の流量計、樹脂を精密に計量するヘビーホッパーまたは重量減少給餌機を設置し、推定ではなく事実上のキログラムを押し出す
基準期間
ベースラインは、通常の製品組成、少なくとも2回の型替え、かつ週中と週末のパターン合わせての連続4週間にわたる代表的な生産を網羅する必要があります。販売可能な製品のトン数、kWh単位でのエネルギー、および比較を混乱させうる運用条件（環境温度、樹脂等級および溶融流れ速度、重量ベースの製品組成、既知の機械不具合など）を明記してください。
標準化と調整
設置後の比較期間中、機械とは無関係に変化した要因はすべて正規化する必要があります。押出成形における最もよく見られる要因には、夏と冬でチラー負荷が10〜25％変化する周囲温度、生産品の混合がキログラム/サイクルの関係を変化させること、そして高流動性樹脂の使用によりせん断加工の必要量が減少することなどがあります。標準的なアプローチは、ベースライン期間の間、エネルギーと生産量および度日数を対象とした回帰推定を行い、それを報告期間の条件に適用することです。
報告カデンス
SEC は、オペレーターにシフトレベルで、生産管理者に毎週、役員に毎月報告されるべきです。シフトレベルの可視性があれば、3 ～ 8% の行動費用削減効果が得られます。オペレーターが、グラニュレーターをモールド交換の間も稼働させた場合、シフトに相当する電力量の増加が計測できるようになると、オペレータの行動が変化し、変化を規定するポリシーは必要なくなります。計器を設置して時期的な検証を行うだけであれば、その工場では、利用可能な行動面でのメリットの一部を確保するだけです。
実用化されたアポロ・フル電動EBM
上海近郊の張家港にある Wanplas の工場、Apolloは、200 ml から 20 L までのコンテナー向けの ABLB シリーズ、20 L 以上 1,500 L までの大型コンテナー向けの ABLD シリーズ、およびエネルギー効率、清潔性、再現性が要求される 200 ml から 20 L までの完全電動式シリーズをはじめ、90 を超える国々で 4,000 台を超える自動挽き吹き型成形機を製造しています。
完全電動シリーズの変更点
完全に電気化セオリーは、油圧駆動ユニットを完全に除外しています。錨定、横移動車、打突ピンアクチュエータ、エクストラクタードライブはすべてサーボ・エレキ駆動です。エネルギー的には、表2にある油圧スタンバイブロックはゼロに、錨定およびモーションコンポーネントは約3分の2減少し、そしてオイル冷却負荷は冷却水回路から消失します。操作的には、工場内に油圧油がなくなり、オイルフィルターの交換やシールの交換スケジュールの必要がないこと、食品接触用や医薬品容器への油の汚染のリスクがないことなどのメリットがあります。アポロの8つのコアアプリケーション分野の一つである医薬品および医療顧客への供給において特に優れています。
エクストルージョンブロー成形に使用されるさまざまな商品および技術レジン（PE、PP、PVC、PA、PC、ABS、PS、EVA、TPU、およびPETG）の加工に対応し、サーボ駆動装置は油の温度の影響を受けずに速度と位置曲線を独立に制御できるため、冷スタート後の開始過程での廃棄物の発生は、最初の30～60分間の生産段階において油が暖まってバルブ応答に牽引作用が生じるハイドraulシステムよりも少ない。
アーキテクチャの選択
フル電子アーキテクチャはあらゆるアプリケーションに対して自動的に最適な解答ではありません。20Lから1500Lまでの非常に大型のコンテナには、高いカムイン力と大型の蓄圧補助ショットが必要となり、このような場合は油圧またはハイブリッドアーキテクチャがより実用的なエンジニアリングソリューションとなることが多く、負荷サイクルが十分に重い場合は、油圧のアイドルロスが全体の比率が小さいものとなります。フル電子システムの最も強いケースは、高周期、中小サイズのコンテナ（200mlから5Lのパーソナルケア用ボトル、潤滑油ボトル、農業化学製剤用コンテナ、医薬品ボトル）で、サイクルは短く、モーションエベントが頻繁に発生し、ロードファクターは注文パターンによって変動する上、清潔さの要件が厳しいケースです。
Apollo、Bekum、およびKautex Maschinenbauはすべて、このセグメントにおいてフル充電型またはハイブリッド型のEBMプラットフォームを提供しています。真剣に評価を行う場合には、定義された同一テストプロトコル下で測定された具体的エネルギー消費量を比較することが望ましいです。電力インフラがサポートする負荷は、メーターの計測値とは関係ありません。
測定されたSECに影響を及ぼす仕様のポイント
フル電動 EBM 機を指定する場合、以下のオプションは最終的に測定される SEC に直接的で数量化できる影響を与えます。
- バレルおよびダイヘッドの絶縁が工場で標準装備後日改修するのではなく、稼働初日からヒーターのエネルギーの15～25％を回収。
- すべてのサーボ軸に共通のDCバス温度が低下した状況下で、現設機器に特定のエネルギー消費量を短時間のうちに低減させることを可能にします。
- 独立した前打突圧および主打突圧制御により、追加ハードウェアなしで圧力階層化を可能にします。
- 内蔵型のエネルギーメーターとデータ出力がプラントヒストリーシステムに接続されているため、SECは、単独のメーター化計画を行うことなく、シフトレベルで利用可能です。
- 待機時のリターンロジック定義されたアイドル状態中にヒート設定値が自動的に下げられ、スケジュールされた再起動時に元に戻される。
- 多点比較壁厚さプログラミング容器のジオメトリに十分な解像度を備え、パーツあたり重量を削減します。
- 正しい機械サイジング実際のプロダクト範囲に該当する。大きな容器を使わなければならない大型マシンは、すべてのブロックで同時にエネルギーを無駄にします。これは最も一般的な仕様エラーです。
アポロの機械カスタマイズサービスでは、金型構成と電圧調整を行うほか、エンジニアが現地での設置と調達を行い、製品を出荷する前に工場での検査と試運転を実施しています。また、ワンプラスのグループレベルでのコミットメント（年間無償のスペアパーツ供給、輸送保証、生産能力保証、品質保証など）はすべてのワンプラス工場に適用されており、グループのオープン工場ポリシーにより、購入希望者は自社の樹脂と金型を使用した実機を試運転することが可能です。エネルギーの計算において特定のSECを達成することが求められる変換工場の場合、エネルギー計測機能を内蔵したプロトコルによる工場試験は、予測データを契約上のコミットメントに変える最も直接的な方法となります。
よくある質問
完全に電動化された EBM 機械が HDPE を処理する際に達成すべき特定エネルギー消費量はどのくらいでしょうか?
200 mL～5 Lの一般用途HDPE容器の場合、完全電動エキストラクショーブLOWモルディング装置の適切なサイズで、機器端末ボックスに装着された樽の断熱材と負荷率が0.65を超える場合、5L入荷量当たりの消費電力が0.35～0.55kWhにとどまることが求められます。この範囲の下端の数値では、優れた壁厚制御、175～210℃の間の低い溶融温度、そして最小限の無 Produkt性の高い稼動時間が必要です。完全電動装置で5L入荷量当たりの消費電力が0.60kWhを超える場合、まずはバルブの断熱材、スタンバイ動作、チラーのセットポイントや機器サイズを調査しましょう。
完全に電気化された機械を購入する前に、自らの年間kWh節減量を計算するにはどうすればよいですか？
代表的な既存機器に三相エネルギー計量器を設置し、4週間連続してエネルギーと販売可能なキログラムをログ記録します。その結果を基準として特定のエネルギー消費量を求めます。その基準と0.45 kWh/kgという目標との差を、年間の販売可能トン数（キログラム単位）で掛け合わせます。たとえば、年間1,200トンを生産するプラントの基準値が0.72 kWh/kgである場合、年ごとの節約量は（0.72 - 0.45）×1,200,000となり、324,000 kWh（キロワット時間）に相当します。この数値に対して独自の料金体系を適用します。技術的な成果は、キロワット時間の数値です。
サーボポンプの改修は、完全に電気化された機械を購入するのに代わる妥当な選択肢であるでしょうか？
中~高難易度かつ中~高資本集約の導入において、サーボポンプの改良は、最も排除可能な油損失であるスタンバイロスおよびバイパスロスを削減することにより、概ね機械のエネルギー消費量を15~30%減らせます。ただし、バルブスラム、体積漏失、オイル冷却負荷、および油圧メンテナンスを除去することはできません。大まかに言えば、機械に多くの残余機械寿命があって安定した製品ミックスがある場合には改良、機械が寿命末期に近い、清浄性が重要である場合、および製品ミックスが負荷係数の大きな変動をもたらしている場合には、交換による方が適切です。
完全に電力駆動を行うことで圧縮空気の消費量が減るのですか?
ブロー空気、前ブロー空気、排気、気圧アクチュエーションは、固定および押し出し系統の駆動アーキテクチャから影響を受けません。圧縮空気は、セルエネルギーフットプリントの10〜20％を占めます。圧縮空気には、自分独自の対策が必要です。漏れ調査、前ブローと保持フェーズ間の圧力階層化、ネットワーク圧力分割、およびブロー排気の intermediat 受入器への回収などです。圧縮空気の生成は効率が低いため、これらの対策はしばしば、高い設備投資のものに比べ、比類のない収益をもたらすことがあります。
真空成形機のバルブ断熱材の節約量は実際どのくらいなのでしょうか。
筒と金型ヘッドに取り付ける取り外し可能な絶縁ジャケットにより、ヒーターのエネルギーを15～25％、この値が高いのは、通気の悪いホールやエアコンを設置した生産エリアなど、周囲温度との温度差が最も大きい場所の機械に当てはまる場合です。押出加熱とプラスチケーションは、セル全体のエネルギーのうち、35～45％を占めているため、これはセル全体の約5～11％に相当します。実装の難しさは低く、ジャケットは計画されたメンテナンスウィンドウ中に取り付けることができ、より安定したゾーン温度と冷たい機械からの早くな温熱化の副次的な効果は、エネルギー結果にかかわらず持続性を持っています。
同じ工場にある完全に同一の機械が異なる特定のエネルギー消費を示すのはなぜですか？
よくある原因は、頻度順に次のとおりです：ひとつの機械が重量のある製品を処理しているために負荷要素が異なる、ひとつの機械が注文の間、入出力装置を切り替えながら怠惰になっているために非生産的な電源投入時間が異なる、ひとつの金型に冷却チャネルにスケールの形成があるためにサイクルの長さが異なる、すり減ったねじがばら取り熱を生成するためにバーナ・クーリングが除去しなければならない異なる状態である、および古いレシピを継承した異なる溶融温度設定ポイントである。両方の機械のサブ計量を行い、同じ四週間分の窓を比較すると、通常、理由はひとつのレポートサイクル内に特定できます。
コンテナーの軽量化は特定のエネルギー消費量を減少させますか?
直接的には関係ありません。SEC はキログラムごとに測定されるため、軽量部品であるということは単に少ないキログラムを意味するだけです。軽量化が削減するのは、削減された質量に比例して年間総キロワット時であり、年間 1,500 トンを生産する工場で 5% の部品重量を削減すると、年当たり 75 トンのスループットが削減され、0.45 kWh/kg により 33,750 kWh におよぶ消費電力を削減します。したがって、軽量化と電化は競合するものではなく、互いに補完的なものであり、前者には必要な多点比較壁厚プログラミングは後者に適してあるマシンで一般的に使用できます。
スコープ 2 レポートでは、どのグリッド排出係数を使用すべきですか
大量規模と単一ユニットの相対的優劣比較
機械の切り替え前に測定と検証の基準値をどのくらいの間実施しておくべきですか。
継続した四週が実用的な最低限度となり、製品の混合が毎月周期で変わる場合は、八週が望ましいです。基準には、少なくとも二回の金型変更（冷却からの起動と暖め再起動の両方）および容器サイズの通常の幅広さが含まれなければなりません。環境温度をエネルギーと生産とともに記録しておく必要があります。これにより、インストール後の比較を季節的なチラー負荷（夏と冬では10から25％変動することが一般的）に正規化することができ、計測されている効果が埋没することのないようにすることが可能です。
まとめ
水圧式から完全電動エクストーションブローモールに移行することで実現可能な年間電力削減量は、意見の問題ではありません。これは、二つの測定可能な数値から導く算術で、御社の現在の熱量密度をキログラムあたりのキロワット時で測定し、PE 完全電動運転の場合、0.35 〜 0.55 kWh/kg の範囲の妥当な目標を設定し、その差を年間の販売可能トン数（キログラム）で乗算すると、答えが分かります。年間 500 トンの場合であれば、年間 125,000 kWh 分の削減が可能です。年間 1,500 トンの場合は 375,000 kWh、3,000 トンの場合は 750,000 kWhとなります。基準となる 100 ポイントに対しても、完全電動装置は約 64 ポイントで動作し、低負荷率ですでに古い固定排気量の艦隊に対しては 40 ポイント以下にもなることがあります。
これらの数値の背景には、物理的かつ具体的なメカニズムがあります。毎サイクルの70～85％で継続するポンプバイパス損失をなくし、典型的な年間の400～800時間の非生産的な電気供給状態をなくし、冷却水回路からのオイル冷却負荷をなくし、共通DCバスを通じて減速エネルギーの一部を回収します。電化では、暖房、圧縮空気、金型冷却、または補助負荷を削減することはできません。これらの負荷を合わせて見ると、セルの使用面積の半分を超えるものとなります。それが、表5の段階的構成計画が重要な理由です。まず、低難度の対策を完了し、基準値を確立してから、信頼できるデータをもとに構造の決定を下してください。
Wanplasの工場であるApolloは、20年以上もの間押し出し吹き付け成形を行っており、張家港に8,000平方メートルの工場を擁する。同社はこのような損失メカニズムが最も大きく、電力化のケースが最も強い200mlから20Lのセグメント向けに完全電動シリーズを開発した。ご自身の樹脂、ご自身の金型、およびご自身のSEC要件を持参して工場受け入れテストにご参加ください。また、エネルギーメータがテストプロトコールの一部であることを主張し、予測した節減量を検証したものに変え、機械が出荷されるまでにします。これがエネルギーカット計算とエネルギーカット実績の違いです。
