圧縮空気汚染の主な種類は何ですか?
9 5月, 2022
圧縮空気には水蒸気やオイルなどの有害な汚染物質が含まれていることがあるため、適切な品質の空気を供給するためには、圧縮空気システムを設置するにあたっていくつかの決定を行う必要があります。
圧縮空気汚染の主な種類は何ですか?
汚染物質を把握して、圧縮空気システムを保護します
周囲の空気は本質的に汚れています。その結果、産業全体を動かしている圧縮空気も汚れています。それはほとんど目に見えない敵から常に攻撃を受けているのです。これらの小さな攻撃者は誰ですか?これらは、湿気やほこり、オイルの痕跡など、常に周囲の空気中に存在するさまざまな汚染物質です。また、圧縮工程中に、潤滑剤として使用されるオイルや、空気を流通させる際に剥離する腐食粒子なども加わります。
これらはそれぞれ、生産工程、圧縮空気配管システム、ツール、および製品に重大な悪影響を及ぼす可能性があります。
これらの脅威をそれぞれ把握して、圧縮空気システムを効果的に保護しましょう。
圧縮空気中の主な3種類の汚染物質
私たちは、空気は目に見えないものであり、私たちの周りにあるものだと考えています。そして、ほとんどの場合、それは見えません。しかし、目に見える状況もあり、それは圧縮空気システムが直面する汚染物質を示しています。例えば、霧、スモッグ、煙などの形で空気が見えます。
このような場合は、水蒸気や小さな粒子が目に見えます。これらは、圧縮空気配管システムが直面する主な2つの脅威です。
1.圧縮空気中の含水量
つまり、大気中には水分が含まれています。これは、吸入口から水蒸気の形で圧縮空気配管システムに入ります。この水蒸気は、圧縮空気中で最も顕著な汚染物質であり、空気システムに含まれる液体汚染のほとんどを形成します。
水の含有量は露点で測定されます。これは、水分が凝縮する前に、圧縮空気が水蒸気含有量を処理できる温度です。
湿気を除去しないと、腐食による空気圧装置の寿命が短くなる可能性があります。さらに、細菌の増殖につながり、最終製品の品質に悪影響を及ぼす可能性があります。これは、食品および飲料、および製薬業界での用途で特に問題となります。
空気の品質は一部の工程にとってそれほど重要ではありませんが、細菌の増殖が特に有害となる食品&飲料および製薬業界での用途には重要です。
7 bar（e）の過圧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、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のエア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。
2.圧縮空気中のオイル
圧縮空気中のオイルの量は、機械のタイプ、設計、経年数、状態など、いくつかの要因によって異なります。この点では、主に2つのタイプのコンプレッサ設計があります。圧縮チャンバ内の潤滑剤で機能するコンプレッサと、潤滑剤なしで機能するコンプレッサです。潤滑式コンプレッサでは、オイルは圧縮プロセスに関与し、（完全または部分的に）圧縮空気にも含まれます。しかし、最新の潤滑式ピストンおよびスクリュコンプレッサでは、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。
いわゆる「配給システム汚染物質」があります。これには、配水管から圧縮空気の流れに入り込んだ錆の粒子も含まれている場合があります。
3.圧縮空気中の塵埃粒子
すべては圧縮する必要がある周囲の空気から始まります。一般的な産業環境では、1立方メートル当たり1億4000万個以上の塵埃粒子が含まれる場合があります。圧縮されると、これらの汚染物質は空気圧の増加に合わせて濃縮されます。
つまり、圧縮空気には何倍もの塵埃粒子が含まれている可能性があります。残念ながら、それらのほとんどは非常に小さい（2ミクロン未満）ため、入口フィルタはそれらの20%しか除去しません。
4.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。
圧縮空気システム内のオイル、ほこり、水分の影響
汚染物質は、主に3つの方法で生産に悪影響を及ぼす可能性があります。
具体的には、
圧縮空気システム自体の性能を低下させます
空気動力装置に悪影響を与えます
最終製品の完全性と品質に影響を与えます
それぞれがシステムに悪影響を与える可能性があります。しかし、これを組み合わせると、さらに悪くなることもあります。たとえば、圧縮空気中の油や水分により、吸気に含まれる微生物が増殖し、増殖する可能性があります。
これは深刻な課題です。結局、1立方メートルの大気には、埃から細菌、ウィルス、バクテリオファージなどの微生物まで、1億4000万以上の粒子が含まれている可能性があります。実際、これらは非常に小さい(微生物の範囲は0.0.4 µm～4 µm)で、入口フィルタでは捕捉できません。
それらは生物であるため、乾燥していない圧縮空気などの条件が整えば増殖します。
これは、食品&飲料、医療、製薬業界では最悪です。細菌や真菌などの微生物が食品や医薬品を汚染した場合、致命的な結果を招く可能性があります。
圧縮空気システムの保護
幸いなことに、良いニュースがあります。フィルタやドライヤなどの適切な処理により、圧縮空気システムをこれらの汚染物質から保護できます。
方法を確認したい場合、最初のステップは、あなたの用途に必要な空気品質を決定することです。たとえば、特定のISOクラスを満たす必要がある場合などです。
このガイドでは、空気処理について知っておくべきことがすべてわかります。さまざまな種類の汚染物質から、求められる空気品質要件まで、このガイドでは空気処理に関する重要なトピックをすべて取り上げています。
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