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圧縮空気に含まれる汚染物質とは

Contaminants in Compressed Air Compressed Air Wiki Filtering Air Treatment

圧縮空気が適切な品質であることはユーザーにとって非常に重要です。汚染物質が含まれる空気が最終製品に触れると、不合格品のコストがすぐに容認できないほど高くなります。この記事では、圧縮空気に含まれる一般的な汚染物質について説明します。

圧縮空気中の水蒸気

大気中の空気には必ず、湿気が水蒸気の形で含まれています。圧縮空気にもある程度の水蒸気が含まれており問題を引き起こす可能性があります。例としては、メンテナンスコストの増大、サービス期間の短縮、ツール性能の低下、スプレー塗装とプラスチック射出成型での不合格率の増加、制御システムと計器の障害、腐食による配管システムのサービス期間の短縮、設置コスト増加などがあります。水分はアフタークーラ凝縮水セパレータ冷凍式ドライヤ吸着式ドライヤといったアクセサリを使用して分離できます。

7 bar(e)の圧力超過で動作するコンプレッサは、空気をその体積の8分の7に圧縮します。これにより、空気が含むことができる水蒸気も8分の7に減ります。大量の水が放出されます。たとえば、20℃、相対湿度60%の空気を吸入する100 kWのコンプレッサからは、8時間のシフト中に約85リットルの水が出ます。最終的に分離される水の量は、圧縮空気の用途によって変わります。さらに、これによってどのクーラとドライヤの組み合わせが適しているかが決まります。

圧縮空気中のオイル

圧縮空気に含まれるオイルの量は、機械の種類、設計、使用年数、条件など複数の要因に依存します。この点から、コンプレッサには大別して2種類あります。圧縮チャンバ内で潤滑油を使用して作動するものと、潤滑油を使用しないで作動するものです。潤滑油を使用するコンプレッサでは、オイルが圧縮プロセスに関り、圧縮空気にも(全体または部分的に)含まれます。ただし、最新の潤滑式ピストンコンプレッサとスクリュコンプレッサでは、オイルは極めて少量です。たとえば、オイルインジェクション式のスクリュコンプレッサでは、空気中の含油量は20℃において3 mg/m3未満です。多段フィルタを使用することにより、この含油量をさらに下げることができます。このソリューションを選択する場合は、それに伴う品質の限界、リスク、エネルギーコストについて考慮することが重要です。

圧縮空気中の微生物

圧縮空気を汚染する粒子の80%以上はサイズが2 µm以下で、コンプレッサの入口フィルタを容易にくぐり抜けます。このため、粒子は配管システム全体に広がり、残留する水とオイル、パイプの沈殿物と混ざり合います。その結果、微生物が繁殖する場合があります。このリスクは、コンプレッサのすぐ後にフィルタを配置することで解消できます。


ただし、純度の高い圧縮空気を得るためには、フィルタを過ぎた後のバクテリア繁殖を完全に抑制しなければなりません。複数のフィルタを通った後であっても、液滴にガスやエアロゾルが(濃度の高まりと電気放電により)含まれることがあるため、状況はさらに複雑になります。微生物はフィルタの壁を通り抜けて繁殖できるため、フィルタの入口側と出口側で同じ密度で存在することがあり得ます。


微生物は極めて小さく、バクテリア、ウィルス、バクテリオファージなどがあります。通常、バクテリアの大きさは 0.2 µm~4 µm、ウィルスは0.3 µm~0.04 µmです。1 µm径より小さい汚染物質、つまり微生物はコンプレッサの入口フィルタを容易に通り抜けます。これらの微生物はその大きさにもかかわらず、条件が合えば「生きている」組織として繁殖することが可能であるため、多くの業界で深刻な問題となっています。調査により、空気が乾燥しておらず、高湿度(100%)の圧縮空気内では微生物が繁殖することが確認されています。


オイルと他の汚染物質が栄養の役割を果たして、微生物の繁殖が可能になります。最も効果的な処理は、空気を湿度40%未満に乾燥させ(どの種類のドライヤでも可能です)、システムに滅菌フィルタを取り付けることです。滅菌フィルタは、定置蒸気滅菌が可能であるか、容易に開けるフィルタハウジングに取り付ける必要があります。滅菌を頻繁に実行して、空気を良い品質に保たなければなりません。


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