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圧縮空気から汚染物質を除去する方法

How-To Contaminants in Compressed Air Compressed Air Wiki Filtering Air Treatment

汚染された圧縮空気が最終製品に触れると、その製品の品質が低下します。この記事では、これらの汚染物質を圧縮システムから簡単に除去する方法を説明します。

フィルタを使用して圧縮空気からオイルを除去する

圧縮空気からのオイルの除去がフィルタで行われる

最新の繊維メディアは、オイルの除去において非常に効率的です。しかし、フィルタ後の空気に残留するオイルの量を厳密に管理することは困難です。理由は、様々な要因の中でも温度が分離プロセスに大きく影響するためです。フィルタ効率も、圧縮空気の含油量と遊離水の量の影響を受けます。フィルタ仕様に記載されたデータは、特定の空気温度、通常は21℃におけるものです。これは、周囲温度10℃で空冷コンプレッサが作動した後の大よその空気温度に相当します。ただし、気候と季節的な変化により温度が変動することがあり、これがフィルタの分離容量に影響することになります。最善の結果を得るには、空気をできる限り乾燥させる必要があります。オイルフィルタ、活性炭フィルタ、滅菌フィルタはどれも空気内に遊離水が存在すると性能が低下します(フィルタの仕様はそのような条件を対象としていません)。繊維フィルタが除去できるのは、液滴状またはエアロゾル状のオイルだけです。したがって、オイル蒸気は、活性炭を使用したフィルタにより除去する必要があります。繊維フィルタを正しく設置すれば、適切なプレフィルタと組み合わせることにより、圧縮空気に含まれるオイルの量を約0.01 mg/ m3まで下げることができます。活性炭を使用したフィルタは、オイルの量を0.003 mg/m3に低減可能です。活性炭は広い内面を覆うことを目的としています。活性炭は、自重の10~20%に相当するオイルを吸着することができます。したがって、活性炭粒子でコーティングされたフィルタに含まれる炭素粒子はごく少量です。そのため、寿命に限度があり、使用できるのは20℃に限られます。バルク活性炭ビードフィルタには、大量の活性炭が含まれているため、多数の用途に適し(高温であっても)、フィルタの寿命が長くなります。この寿命は空気温度の影響を受けます。温度が上がると、オイル蒸気の量は指数的に増加します。活性炭フィルタには適切な量の炭素が含まれている必要があり、圧損ができる限り低くなるような寸法でなければなりません。活性炭を使用したフィルタが除去できるのは蒸気状の空気汚染物質だけであり、その前に他の適切なフィルタを設ける必要があります。最善の効果を得るためには、フィルタをできるかぎり問題となっている用途の近くに置く必要もあります。さらに、これらのフィルタを定期的に点検して、頻繁に交換しなければなりません。

オイルフリーコンプレッサを使用すると、オイルフィルタを使う必要がなくなります。つまり、コンプレッサは低い吐出圧力で作動可能になり、エネルギー消費量が減ります。多くの事例から、経済性と空気品質の両面でオイルフリーコンプレッサが最善のソリューションであることが分かっています。

アフタークーラによる含水量の低減

コンプレッサから出る圧縮空気は圧縮後であるため高温で、多くが70~200℃の温度です。この温度を下げるために使用するのがアフタークーラであり、これにより含水率も減少します。現在では、このアフタークーラがコンプレッサ設備用の標準機器として付属することが多くなっています。アフタークーラは、必ずコンプレッサの直後に配置する必要があります。熱交換は高温の空気を冷却し、凝縮水のほとんどを、システム内に流れ込まないよう、できる限り早く排出します。アフタークーラは水冷式と空冷式があり、通常は自動ドレンを備えた水分離器に取り付けられています。

水分離器を凝縮水と圧縮空気の分離に使用する

ほとんどのコンプレッサ設備は、できる限り多くの凝縮水を圧縮空気から分離するために、アフタークーラと水分離器を備えています。適切な水分離器とサイズを選択すれば、80~90%の効率が得られます。残りの水分は、圧縮空気とともにウォーターミストとしてエアレシーバに流れ込みます。

オイルと水の分離

液滴状のオイルはアフタークーラ、凝縮水分離器、または凝縮水タップで一部が分離され、凝縮水とともにシステム内を通ります。このオイル/水エマルジョンは、環境保護の観点から廃油に分類されており、下水システムに流すことも、直接自然界に放流することもできません。

環境に有害な廃棄物の処理に関して、より厳しい新たな法律が次々と導入されています。凝縮水のドレンとその収集は複雑で、高コストです。この問題に対応する簡単で費用対効果の高いソリューションは、オイル/水セパレータを設置し、たとえばダイヤフラムフィルタによってきれいな排水をつくり出し、オイルは特殊なレシーバに排出することです。

医療用空気の浄化

通常の必要空気純度に加えて、さらに高度な空気浄化が求められる特殊な用途があります。高品質の空気は多くの業界で非常に重要ですが、医療ほどこれが当てはまる分野はありません。医療用空気の純度は100%保証されなければなりません。ところが、人が住んでいる環境、特に都市や工業地帯で医療用空気をつくり出すために引き込まれる空気が十分な質であることはほぼありません。


医療用空気のフィルタリングは、非常に清浄度の高い空気が得られるように、圧縮空気を処理する複数段の浄化ステップからなります。1台の水分離器と2つの結合型フィルタを使用することで空気は水、粒子、油滴のような汚染物質が除去されて、冷式再生吸着式ドライヤに入ります。このドライヤによって露点が–40℃まで下がり、医療用途の条件として要求される温度に達します。


空気が吸着式ドライヤを通過した後で通り抜けるさらなるフィルタリング段階は、機能が2段階になっています。活性炭がオイル蒸気や臭気などの炭化水素を無害なレベルまで減らし、触媒が過剰な濃度の酸化炭素を二酸化炭素に変換します。このフィルタリング段階では、酸化硫黄と酸化窒素の汚染物質量も絶対最小限に抑制されます。最終段階では、ドライヤや追加のフィルタユニットによって空気に混入した塵粒があれば、粒子フィルタが除去します。医療市場の要件は国によって異なり、該当国の法律による規制対象となっています。

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