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真空ソリューション

吸着式および乾燥剤式エアドライによる圧縮空気の乾燥

Drying Compressed Air Wiki Air Treatment

大気には必ずある程度の水蒸気が含まれていることをご存知でしたか。空気を圧縮すると、水分濃度が上昇します。コンプレッサ設備に将来問題が発生しないように、圧縮空気を処理する必要があります。この記事では、吸着式乾燥と乾燥剤式乾燥(吸着式乾燥)を説明します。

吸着乾燥とは

吸着乾燥方式では、圧縮空気中の水分を吸収する素材を使用します。

吸着乾燥は、水蒸気が吸着素材に引き寄せられる化学的なプロセスです。吸着素材は個体でも液体でもかまいません。塩化ナトリウムと硫酸がよく用いられますが、この場合には腐食の可能性を考慮しなければならなくなります。この方式が使われるのは珍しく、大量の吸着材を使用します。露点を下回るのは限られた範囲までです。

乾燥剤式/吸着式乾燥とは

乾燥剤式エアドライヤの一般的な動作原理は単純です。湿気を含んだエアフローが吸湿性素材(通常シリカゲル、モレキュラーシーブ、活性アルミナを使用)上を通過して乾燥されます。湿気を含んだ圧縮空気中の水蒸気が吸湿性素材(「乾燥剤」)に移ると、吸着した水分により乾燥剤が徐々に飽和状態になります。そのため、乾燥剤を定期的に再生して乾燥能力を回復する必要があります。通常、吸着式エアドライヤは2つの乾燥用容器で構成されています。一方の容器が吸入した圧縮空気を乾燥させ、その間にもう一方の容器が再生されます(窒素発生装置の仕組みと類似しています)。

いずれかの容器(「タワー」)では、もう一方のタワーが完全に再生されると役割が切り替わります。達成できる一般的なPDPは-40℃であるため、より重要な用途向けに非常に乾燥した空気を供給するのに適したドライヤです。乾燥剤の再生には4つの方法があり、使用する方法によって吸着式ドライヤの種類が決まります。エネルギー効率が高いタイプほどより複雑で高価格です。


  1. パージ再生吸着式ドライヤ(「ヒートレスタイプドライヤ」)。このドライヤは空気流量が小さい場合に最適です。再生プロセスは膨張した圧縮空気を利用して行われ(「パージ」)、運転圧力7 barでドライヤの公称能力の約15~20%が必要となります。
  2. 加熱パージ再生式ドライヤ。このドライヤは膨張したパージ用空気を電気エアヒータを使って加熱するため、必要なパージフローが約8%に制限されます。このタイプでは、非加熱式ドライヤと比較してエネルギー消費量が25%少なくなります。 
  3. ブロー再生式ドライヤ。周囲の空気を電気ヒータでブローし、濡れた乾燥剤と接触させて乾燥剤を再生します。この種類のドライヤを使用すれば、乾燥剤の素材の再生に圧縮空気を使用しないため、非加熱式ドライヤと比較してエネルギー消費量が40%少なくなります。 
  4. 圧縮熱式ドライヤ(「HOC」ドライヤ)。HOCドライヤでは、利用しうるコンプレッサ熱を使用して乾燥剤を再生します。圧縮空気の熱をアフタークーラで逃す代わりに、高温の空気が乾燥剤の再生に使用されます。この種類のドライヤでは通常のPDPが-20℃であり、エネルギーの追加がありません。ヒータを追加することにより、PDPをこれより低くすることも可能です。

凝縮水の分離と排水が適切に行われるには、吸着式乾燥の前に配置しなければなりません。オイル潤滑コンプレッサを使用して圧縮空気を生産する場合、オイル分離フィルタを乾燥機器の上流に取り付ける必要もあります。ほとんどの場合、吸着式乾燥の後に粒子フィルタが必要となります。HOCドライヤは、必ずドライヤの再生に十分な高い温度を発生するオイルフリーコンプレッサと組み合わせて使用してください。特殊な種類のHOCドライヤに、ロータリドラム吸着式ドライヤがあります。このタイプのドライヤは乾燥剤で満たされた回転ドラムを備え、その1セクタ(4分の1)がコンプレッサからの高温の圧縮空気(130~200˚C)フローを一部利用して再生されます。

再生用の空気はその後冷却され、凝縮水が排出されて、エゼクター装置を通じてメインの圧縮空気フローに戻されます。残りのドラム表面(4分の3)は、コンプレッサのアフタークーラからの圧縮空気の乾燥に利用されます。HOCドライヤにより圧縮空気の損失を避けることができ、電力機器はドラムの回転に必要なもののみとなります。たとえば、容量が1000 l/sのドライヤの消費電力はわずか120 Wです。さらに、圧縮空気の損失はなく、オイルフィルタも粒子フィルタも不要です。

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