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真空ソリューション

エアレシーバとは

Compressor Installations Compressors Compressed Air Wiki

エアレシーバは圧縮空気タンクとも呼ばれ、圧縮空気システムに不可欠な部分です。エアレシーバの主な目的は、システムのピーク需要に対応するための一時的な貯蔵場所となることと、設備の運転効率を最適化することです。

エアレシーバが必要な理由

エアコンプレッサ設備は、理論上、エアレシーバが無くても稼働します。ただし、空気システムにエアレーバが無いと、コンプレッサの負荷と無負荷のサイクルが増加し、コンプレッサの稼働環境が過酷になります。負荷/無負荷サイクル数が施設内の需要変動に左右されることは重要ですので、覚えておいてください。

エアレシーバは、ベッセルやタンクとも呼ばれ、配管システムや装置に入る前の圧縮空気の貯蔵に使用されます。エアレシーバは、簡単に言うと、需要変動によって変化する圧力とコンプレッサとの間のバッファとして機能します。

コンプレッサのなかには「タンク搭載」が可能なものがあります。つまり、コンプレッサがパッケージ化されていて、エアレシーバの上に取り付けることができます。このタイプのセットアップは、スペースが貴重な施設に最適です。タンク搭載型コンプレッサは、スペースを削減でき、独立型ドライヤの試運転に関連した当初の設置コストも削減でき、レンジの狭いコンプレッサ(主に最大26kWまたは35 HP)によく見られます。大型のコンプレッサは、上部が重くなり、安全性のリスクがあるため、タンク搭載オプションには適していません。

ウェットエアレシーバとドライエアレシーバ

エアレシーバのサイズを適切に決定する方法

前の記事で解説した「エアコンプレッサのサイズ決定方法」のベストプラクティスのように、サイズが適切なことは施設の必要な需要を満たすうえで重要です。エアレシーバのサイズについては、使用するエアコンプレッサのタイプと用途によりますが、CFM当たり3~4ガロン、または圧縮空気1リットル/秒当たり10~15リットルが可能なことを経験則として覚えておくとよいでしょう。

エアコンプレッサのサイズ決定の場合と同様に、設備に最適なサイズを見極める際に検討すべき要因は多数存在します。次の要因を検討することを強くお勧めします。

1. 圧力の変動/圧損の最小化:エアレシーバは、生産プロセスと最終製品の品質に影響する圧力の変動を最小化するために使用できます。コンプレッサに適したタンクを選択する場合、コンプレッサの出力圧と圧縮空気使用ポイントに必要な用途という2つの値を念頭に置く必要があります。エアレシーバに貯蔵された圧縮空気は、その空気を使用するプロセスに対して圧力が十分な場合のみ利用できます。この理由から、圧縮空気を最終的に利用する装置に必要な圧力をエアレシーバで供給可能な持続時間(分単位)を検討することが重要です。

2. 短時間の空気ピーク需要に適合:1日を通して圧縮空気の需要が大きく変化する場合、需要の急増を把握して、システムの圧力が許容レベルを下回らないようにすることが重要です。エアレシーバは貯蔵庫の役割を果たし、コンプレッサで対処不能な短時間の空気ピーク需要に対応します。時間帯、シフトパターン、通常とは異なる需要(サンドブラスタや研磨媒体ブラスタの一時的な使用など)に応じて、空気要件は変化する可能性があります。用途や必要な空気のCFM量またはリットル/秒の他に、システムの想定ピークも完全に把握しておくことが重要です。こういったことで、すべてのプロセスに対して圧縮空気の不足を防止するために必要な流量が決定されます。

3. エネルギーに関する考慮事項:エアレシーバを使用すると、より長いサイクル、狭い圧力幅で負荷/無負荷(固定速度)コンプレッサを運転可能になり、圧縮空気システムのエネルギー消費量を削減できます。タンクのサイズが適切で、空気が必要量よりも多ければ、エアフローの需要増を満たすためにコンプレッサ始動を調整する回数が減少します。これによりエネルギー消費量を大幅に削減できます。圧力の変動と頻繁なモータ始動も回避できると同時に、安定した圧力を提供し、コンプレッサの寿命が延びます。

4. 安全に関する考慮事項:エアレシーバは、必要に応じて、緊急時に空気を供給して生産プロセスとシステムを安全にシャットダウンすることができます。

空気タンクを排出する頻度

空気タンクの最小限の能力

ドライヤが内蔵されていないコンプレッサや、システム内にドライヤの無いコンプレッサでは、最終的に空気タンク内に水分が混入します。圧縮空気が未処理で湿っていると、装置の損傷や製品品質の低下につながるおそれがあり、同様にエアレシーバも影響を受ける可能性があります。凝縮や水はエアレシーバ内に回収され、排出されない場合は、腐食を発生させ、エアレシーバの完全な状態を脅かし、容器の早期劣化を引き起こします。コンプレッサを1日中全負荷で運転した場合、エアレシーバを1日に1回以上排出することをお勧めします。忘れないためには、フロート式ドレーン、タイマ式ドレーン、電子式ドレーンバルブのいずれかを購入するのが簡単です。最高の結果を達成し、圧縮空気システムを用途に合わせるには、圧縮空気の専門家に問い合わせて、ニーズを満たすための支援を受けてください。

エアレシーバの最適な圧力とその重要性

エアレシーバ内の圧力が高いほど、プロセスとツールに利用できる空気が増えるので、たとえ需要が徐々に増加したとしても、大型のコンプレッサを購入する必要はない、と聞いたことがあるかもしれません。これは真実ではなく、タンクの圧力はコンプレッサの出力圧と関連しています。

標準的な固定速度駆動式コンプレッサと可変速度駆動式コンプレッサのほとんどは、最大175 psig(12bar)で圧縮空気を提供できます。ただし、産業用施設の大半は100~125 psig(7~8 bar)で稼働します。エアレシーバの最大圧は、施設のニーズを基に決定します。たとえば、固定速度コンプレッサの定格が最大125 psig(8 bar)である場合、エアレシーバの定格は最低150 psig(10 bar)です。

ほとんどの可変速駆動(VSD)エアコンプレッサの定格は最大175 psig(12bar)であるため、このタイプの空気システムには200 psig(14 bar)のエアレシーバが適しています。各エアレシーバはプレッシャーリリーフバルブを備えている必要があります。プレッシャーリリーフバルブは、タンクのベッセル内が許容される最大圧力に達したときにタンクから圧力を解放するように設計されています。重要なのは、圧力が上昇すると流量(CFMまたはl/秒)が増加するのではなく、その反対に、圧力が上がると、流量が減少するということです。

圧縮空気を利用する機械に設定されている最小圧力と最大圧力を知り、可能な場合は、エアレシーバ出口または圧縮空気使用ポイントで圧力レギュレータを使用することが重要です。覚えておくとよい経験則として、2 psigごとにエネルギーの1%が使用されることがあります(1 barはエネルギーの7%に相当)。つまり、施設のニーズを基にしてシステムの圧力を維持するべきであり、そうすればエネルギーをさらに削減できるということです。

エアレシーバの自作

独自のエアレシーバをDIYで作りたいという誘惑に駆られたとしても、エアレシーバは自作すべきものではありません。安全性のリスクが高く、厳格な法規制があります。エアレシーバは、高く評価されているエアコンプレッサのメーカーやベッセル容器の専門メーカーから必ず購入してください。地元の圧縮空気装置の専門家に問い合わせて、圧縮空気のニーズに最適なソリューションを探すのが最良の方法です。

必要な空気タンクのサイズ計算

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