圧縮空気から汚染物質を除去する方法
27 9月, 2022
圧縮空気システムを設置するときは、適正な空気品質が得られるよう数多くの決定を行う必要があります。水蒸気やオイルなどの有害な汚染物質を出力空気から除去する方法を見てみましょう。
大気中の空気には自然に汚染物質が含まれており、それは産業全体を支える圧縮空気にも同様に当てはまります。水分、粒子、油分といった目に見えない脅威は常に存在しており、潤滑剤の残留物や腐食による粒子などは、圧縮や配管の過程で新たに混入されます。これらの汚染物質は、工具、配管、製品、そして製造プロセスに深刻な影響を与える可能性があります。
圧縮空気システムをより効果的に保護するために、これらの隠れた障害について詳しく見ていきましょう。
空気は目に見えず、常に静かに私たちを取り囲んでいると考えがちです。確かに、普段は目に見えません。しかし、空気が見える瞬間があり、その瞬間に何か重要なことが明らかになります。
霧やスモッグ、煙を思い浮かべてみてください。私たちが目にしているのは、空気中に浮遊する微粒子や水分です。これらは単なる視覚的な現象ではなく、圧縮空気システム内部で深刻な問題を引き起こす可能性のある汚染物質の兆候でもあります。
水分、粉塵、油分、微生物は、圧縮空気配管にとって最も一般的な脅威です。これらが適切に管理されない場合、性能、効率、信頼性に悪影響を及ぼす可能性があります。そのため、空気中に何が含まれているかを理解することは、単に役立つだけでなく、不可欠なのです。
最初に直面する汚染物質は、周囲の空気に含まれる水分です。これは吸気口を通じて水蒸気の形で圧縮空気配管システムに入り込みます。水蒸気は、圧縮空気中に含まれる汚染物質の中でも体積的に最も多く、空気システム内で見られる液体汚染の大部分を構成しています。
水分含有量は露点で測定されます。これは、圧縮空気が水蒸気を含んだまま保持できる温度のことであり、水分が凝縮して液体になる前の限界温度を指します。
水分が除去されない場合、腐食によって空圧機器の寿命を縮める可能性があります。さらに、細菌の繁殖を引き起こし、最終製品の品質に悪影響を及ぼすこともあります。これは特に、食品・飲料業界や製薬業界などの用途において深刻な問題となります。
7 bar(e) で動作するコンプレッサーは、空気を元の体積の8分の1に圧縮します。これにより、空気が水蒸気を保持できる能力も8分の1に低下します。 放出される水の量は非常に多くなります。たとえば、20°C・相対湿度60%の空気を取り込む100kWのエアコンプレッサーでは、8時間の稼働で約85リットルの水が発生します。そのため、分離される水の量は圧縮空気の使用分野によって異なり、それに応じて適切なクーラーやドライヤーの組み合わせが決まります。
圧縮空気中に含まれる油分の量は、機械の種類、設計、使用年数、状態など、さまざまな要因によって決まります。
この点に関して、コンプレッサーの設計には主に2つのタイプがあります。
潤滑式コンプレッサーでは、圧縮工程においてオイルが使用され、完全または部分的に圧縮された空気にもオイルが含まれます。ただし、近年の潤滑式ピストンコンプレッサーやスクリューコンプレッサーでは、含まれるオイルの量は非常に限られています。
この場合、圧縮汚染物質として知られています。
たとえば、給油式スクリュコンプレッサーでは、空気中のオイル含有量は20℃で3 mg/m3未満です。オイルの含有量は、多段フィルタを使用してさらに減らすことができます。このソリューションを選択する場合は、品質上の制限、リスク、およびエネルギーコストを考慮することが重要です。
すべては、圧縮する必要がある周囲空気から始まります。一般的な産業環境では、 1 立方メートルあたり 1 億 4000 万個以上の汚れの粒子が含まれる可能性があります。圧縮されると、これらの汚染物質は空気圧の上昇に合わせて濃縮されます。
つまり、圧縮空気には、より多くの汚染粒子が含まれる可能性があるということです。残念ながら、それらの多くは非常に小さく(2ミクロン未満)、吸気フィルターでは約20%しか除去できません。
いわゆる『配管系汚染物質』というものがあります。これには、配管内の錆粒子などが含まれ、圧縮空気の流れに混入する可能性があります。
圧縮空気を汚染する粒子の 80% 以上が 2 µm 未満です。これらの微粒子は、コンプレッサーのインレットフィルターを容易に通過し、配管に広がり、湿気、オイル残留物、パイプの堆積物と混ざります。これにより、微生物の増殖に理想的な条件が作られます。
これらの微生物には、細菌、ウイルス、バクテリオファージなどが含まれます。目には見えませんが、実際に脅威となる存在です。バクテリアは 0.2 から 4 µm 、ウイルスは 0.04 µm まで小さくなり、 1 µm 未満のものは、標準のインレットフィルター を通過できます。微生物は生きた存在であり、適切な条件下では急速に増殖します。特に、乾燥処理がされていないシステムでは湿度が高くなり、その成長を加速させます。
コンプレッサーのすぐ後に高性能フィルターを設置することで一定の効果はありますが、ろ過だけでは不十分です。微生物やエアロゾルは、フィルターの両側に侵入したり、再び増殖したりする可能性があります。
最も効果的な防御策は、2つのステップで構成されています。
相対湿度を 40% 未満に保つために空気を乾燥させる。
定期的な蒸気滅菌または容易な洗浄を可能にする滅菌フィルターの設置。
このアプローチは、機器、製品、プロセスを保護し、あらゆる段階でクリーンで信頼性の高い圧縮空気を確保します。
圧縮空気中に油分や水分が存在すると、細菌、ウイルス、バクテリオファージなどの微生物が繁殖する理想的な環境が整います。
それらは生物であるため、条件が整うと増殖します。特に湿度の高い乾燥されていない圧縮空気の中では顕著です。これは、食品・飲料業界や医療・製薬業界など、汚染が深刻な結果を招く可能性のある分野では特に重要です。
幸いなことに、フィルタやドライヤなどの適切な処理を施すことで、圧縮空気システムをこれらすべての汚染物質から守ることが できます。
方法を知りたい場合、最初のステップは、あなたの用途に必要な空気の品質を特定することです。例えば、特定のISOクラスを満たす必要があるかどうかなどです。
このガイドでは、汚染物質の種類から空気品質の要件まで、空気処理に関して知っておくべきすべてのことを網羅しています。
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27 9月, 2022
圧縮空気システムを設置するときは、適正な空気品質が得られるよう数多くの決定を行う必要があります。水蒸気やオイルなどの有害な汚染物質を出力空気から除去する方法を見てみましょう。