✅ 最終確認: 2026-04-04

インバータ省エネ計算¶

インバータ導入の省エネ効果¶

回転数の3乗則（ポンプ・ファンの相似則）¶

ポンプ・ファンの消費電力は回転数の3乗に比例する（流体機械の相似則）。

P₂/P₁ = (N₂/N₁)³

P₁ : 定格運転時の消費電力
P₂ : 回転数 N₂ 時の消費電力
N₁ : 定格回転数
N₂ : 変更後の回転数

この式が意味すること：回転数を少し下げるだけで、消費電力は急激に減少する。

回転数比 N₂/N₁	消費電力比 P₂/P₁	節減率
100%（定格）	100%	0%
90%	72.9%	27%
80%	51.2%	49%
70%	34.3%	66%
60%	21.6%	78%
50%	12.5%	88%

80%で約半分

回転数を定格の80%に落とすだけで消費電力は約51%に低下する。これが「インバータ省エネは大きい」と言われる理由。

省エネ量計算式と計算例¶

計算式¶

年間節電量（kWh/年）= P₁ × (1 - (N₂/N₁)³) × 稼働時間（h/年）× インバータ効率補正

投資回収年数 = 設備費（円）÷ 年間節電額（円/年）
年間節電額（円/年）= 年間節電量（kWh/年）× 電力単価（円/kWh）

計算例¶

条件: - 対象設備: 冷却水循環ポンプ（モーター定格: 75kW、稼働: 8,000h/年） - 現状: 定格運転（75kW × 実負荷率80% = 実消費60kW）、流量は弁で絞り調整 - 変更後: インバータ導入、回転数を定格の80%で運転（流量同等確保） - 電力単価: 15円/kWh - インバータ設備費: 200万円

計算:

定格時消費電力: P₁ = 60 kW
80%回転時の消費電力: P₂ = 60 × (0.8)³ = 60 × 0.512 = 30.7 kW

年間節電量 = (60 - 30.7) × 8,000 = 234,400 kWh/年
年間節電額 = 234,400 × 15円 = 3,516,000円/年 ≈ 352万円/年

投資回収年数 = 200万円 ÷ 352万円/年 ≈ 0.57年（約7か月）

この例では7か月で回収完了。ポンプ・ファンへのインバータ導入はROIが非常に高い案件が多い。

投資回収計算（簡易式）¶

稟議資料や上司への説明に使えるシンプルな計算シート：

【インバータ省エネ簡易試算】

① モーター定格出力: ______ kW
② 現在の実負荷率: ______ %  → 実消費電力 = ①×② = ______ kW
③ 目標回転数比: ______ %
④ 省エネ後の消費電力: ②×(③)³ = ______ kW
⑤ 節電量: ②-④ = ______ kW
⑥ 年間稼働時間: ______ h/年
⑦ 年間節電量: ⑤×⑥ = ______ kWh/年
⑧ 電力単価: ______ 円/kWh
⑨ 年間節電額: ⑦×⑧ = ______ 円/年
⑩ 設備費: ______ 円
⑪ 単純回収年数: ⑩÷⑨ = ______ 年

インバータ自身の損失

インバータには変換損失（2〜5%程度）があるため、実際の節電量は計算値より若干小さくなる。計算値に0.95〜0.97を乗じて保守的に見積もることを推奨。

絞り弁制御からインバータ制御への切替効果¶

なぜ弁制御は無駄なのか¶

絞り弁（バルブ）でポンプ流量を制御する場合、ポンプ自体は定格に近い電力を消費し続ける。余剰エネルギーはバルブの圧損（熱）として捨てられているだけ。

弁制御: ポンプ（高電力） → バルブ（圧損で捨てる） → 必要流量
VFD制御: ポンプ（低電力で適切な回転数） → 必要流量

効果が大きい設備の特徴¶

長時間連続稼働（年間4,000h以上）
大型モーター（22kW以上）
流量が変動する（常に100%流量不要）
現在バルブで絞っている（バルブ開度50%未満が常態）

効果が小さい・向かない設備¶

常に定格流量が必要な設備（絞る機会がない）
短時間の間欠運転設備（インバータの減速効果が出ない）
揚程が支配的な揚水ポンプ（位置エネルギー分は節減できない）

導入前に確認すること¶

1. 既設モーターの電流値・負荷特性¶

インバータ対応モーター（絶縁強化品）でない場合、インバータの高調波によりモーター絶縁が劣化する可能性がある。

確認項目	内容
モーター銘板の絶縁クラス	F種以上推奨（E種は要メーカー確認）
現在の電流値（運転中）	定格比でどの程度か把握
モーター年齢	15年以上は更新を検討
既設ケーブル長	50m超はサージ吸収器（デュ・ハック等）を追加検討

2. プロセス側の確認¶

確認項目	内容
最低流量の確認	キャビテーション防止の最低回転数があるか
背圧・静圧の確認	揚程が大きい場合は省エネ効果が小さくなる
圧力・流量の制御方式	PID制御をインバータ速度にカスケードするか
製造課との合意	流量変動がプロセスに影響しないか

3. 電気側の確認¶

確認項目	内容
高調波対策	直列リアクトル（AC/DCリアクトル）の設置要否
盤内スペース	インバータの寸法・発熱
通信インターフェース	MODBUSなどでのリモート制御対応
接地	インバータは高周波漏れ電流対策で接地強化が必要な場合あり

実績データの取り方¶

電力量計による測定¶

インバータ設置後、入力側に電力量計（パルス出力）を追加して直接計測
設置前後で同一条件（外気温・負荷）で比較し省エネ量を確定

PIヒストリアン活用¶

PIヒストリアン活用例:

タグ: AI-PUMP-001_KW（インバータ入力電力）
      AI-PUMP-001_FREQ（インバータ出力周波数）
      FI-PUMP-001（ポンプ流量）

トレンド比較:
  改修前期間（例: 2025年10月）の月平均電力
  vs
  改修後期間（例: 2026年10月）の月平均電力
  → 差分が省エネ量

同一季節で比較する

夏・冬で負荷条件が異なるため、省エネ効果の検証は同一季節の前年比較が基本。改修前にベースラインデータを必ず保存しておく。