圧縮空気の凝縮の問題

圧縮空気の凝縮や水蒸気について苦情があることに気付いたり聞いたりしたことがありますか?このような湿気は非常に一般的ですが、無視して放置しないでください。機器に損害を与え、最終製品の品質が損なわれる可能性があります。

圧縮空気に水分が存在する理由と、潜在的なリスクを避けるために適切に対処する方法を見てみましょう。

コンプレッサシステムから水が出てくる理由

水の凝縮は自然現象であり、空気を圧縮する際の副産物です。エアコンプレッサによって生成される水の量は、主に吸込状態、周囲の空気品質、圧力に依存します。

簡単に言うと、気温、湿度、コンプレッサのサイズ、および必要な圧力によって、装置から出る水の量が決まります。この水分は、配管を含むシステム全体に影響します。高温多湿の空気は、冷たい空気よりも湿度が高いため、コンプレッサ内に水蒸気が発生します。

周囲温度24℃（75℉）、相対湿度75%の室内で動作する55 kW（75 HP）ロータリスクリュエアコンプレッサを考えてみましょう。これらの条件では、1日あたり280リットル（75ガロン）の水が生成されます。これに対処するために、圧縮空気システム内の湿気の除去プロセスを以下に示します。

この水は、アフタクーラ、凝縮セパレータ、冷凍式ドライヤ、吸着式ドライヤなどのアクセサリを使用して分離できます。

7 bar（e）の過圧で作動するコンプレッサは、空気をその容積の7/8まで圧縮します。これにより、空気が水蒸気を保持する能力も7/8に減少します。

放出される水の量は相当なものです。次の例で、この点をさらに説明します。20℃、相対湿度60%で100 kWのコンプレッサが空気を取り込むと、8時間で約85リットルの水が排出されます。必然的に、分離が必要な水の量は、圧縮空気の適用領域によって異なります。これらの要因によって、適切なクーラとドライヤの組み合わせが決まります。

これらの要因によって、適切なクーラとドライヤの組み合わせが決まります。

圧縮空気の水分についてさらに詳しく説明するために、周囲温度、流量（コンプレッサのサイズ）、入口圧力、入口温度、圧力露点（PDP）を評価してみましょう。

選択パラメータ

流量またはコンプレッササイズ。高い流量（CFMまたはl/w）を必要とする用途では、システムの水分量レベルが向上します。
周囲温度/湿度成分。高い周囲温度および湿度レベルで動作するコンプレッサは、システム内で大量の水蒸気を発生させます。
入口空気温度。コンプレッサに入る入口温度が高いほど、圧縮空気中の水分量が多くなります。
圧力：フロー、温度、湿度とは異なり、高圧レベルにより、湿気レベルが低くなります。たとえば、水を満たしたスポンジを強く押し付けると、水が押し出されます。
圧力露点（PDP）。圧力露点は、圧縮空気中の水の含有量を測定する一般的な方法です。PDPとは、空気またはガスが水で飽和し、凝縮によって液体状態に変化し始める温度を指します。PDPは、空気が水蒸気をこれ以上保持できない点でもあります。

圧縮空気中の水分含有量を最小限に抑えるには、PDPレベルを低くする必要があります。PDPが高いほどシステム内の水蒸気量が多いことを意味するため、これは重要です。ドライヤのタイプとサイズによって、圧縮空気のPDPレベルと凝縮レベルが決まります。

空気圧縮の様々な段階における選択パラメータ

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ISO 8573-1圧縮空気クラスに必要な圧力下露点

乾燥システムの圧力下露点が低いほど、水分除去に多くの労力を要するため、エネルギーコストが高くなります。コストを抑えるには、実際のニーズを超える、過度に強力な乾燥ソリューションを使用しないことが重要です。その代わりに、効率を維持し、費用を管理するために、特定の要件に適合する乾燥システムを選択してください。

乾燥システムを車のエンジンのように考えてみてください。常に最大出力にすると、燃料消費量が増え、コストがかさむことになります。同様に、乾燥において超低圧力下露点を目指すと、エネルギーコストが上昇します。経済性を維持するためには、やりすぎないようにしましょう。車の運転に適切なギアを選ぶように、ニーズにぴったり合う乾燥ソリューションをお選びください。これにより、効率性を維持し、コストを削減できます。

クラス	水
	蒸気圧力下露点
	℃	°F
0	-	-
1	≤ -70	≤ -94
2	≤ -40	≤ -40
3	≤ -20	≤ - 4
4	≤ +3	≤ +37
5	≤ +7	≤ +45
6	≤ +10	≤ +50
さまざまな圧縮空気クラスと圧力下露点を示す表。

露点と水分の測定方法

圧縮空気テストを実施する際には、使用可能なさまざまな種類の露点センサを理解することが重要です。

容量式露点センサ：圧縮空気システムの露点を連続的に監視するのに最適です。これらは、水分レベルによる容量変化を測定し、リアルタイムデータを提供します。適切なドライヤ制御と併用することで、最適な乾燥状態の維持に役立ち、省エネにつながります。

チルドミラー：この技術は結露が形成されるまでミラーを冷却することで、最も正確に露点を測定します。結露が発生する温度が露点です。しかし、チルドミラーデバイスは高価であり、頻繁な清掃、訓練を受けた作業者、定期的な校正が必要なため、継続的な監視には適していません。

水分インジケータ：水分レベルを示すために色を変えるコスト効率の高いツールです。エアドライヤから下流のシステムの任意の場所に取り付けることができます。水分レベルの上昇をすばやく視覚的に示しますが、正確な測定ツールではありません。

これらのツールを理解することで、圧縮空気テストプロセスの効果を大幅に高めることができます。

圧縮空気の凝縮はシステムにどのように悪影響を及ぼしますか?

圧縮空気の凝縮を処理しないと、空気圧システム、エアモータ、およびバルブが損傷し、問題が発生する可能性があります。さらに、システムに接続されているコンポーネントや機械に影響を与える可能性があり、最終製品の汚染の可能性があります。

水分の悪影響についてさらに詳しく説明するリストを以下に示します。

配管システムと機器（CNC、他の製造機械）の腐食。
長時間のシャットダウンにつながる空気圧制御装置の損傷。
潤滑剤が洗い流されることによる製造機器の錆と摩耗の増加。
変色、品質低下、塗料の付着のリスクによる品質の問題。
寒冷な気候での運転では、凍結が起こって制御ラインが損傷することがあります。
エアコンプレッサの過度なメンテナンスと設備寿命の短縮。

さらに、圧縮空気の水分は、プラントの空気、計器の空気、バルブ、シリンダだけでなく空気圧ツールも損傷させる作用があります。不必要で過剰なメンテナンスコストとダウンタイムの可能性が生じないようにするために、積極的に対応することをお勧めします。圧縮空気を、乾いた清浄な状態に保ち、用途に適した状態に保つために必要な手順を適切に実施することを強くお勧めします。

圧縮空気を乾燥させる方法

圧縮空気の適切な乾燥方法を選択するには、アプリケーションの品質管理基準を満たすために必要な特定の要件が大きく依存します。

コンプレッサ内部の圧縮空気の水分を除去する最初のステップの1つ。これは、水分分離器またはアフタクーラが蒸発した水の40～60%を除去するため重要です。
圧縮空気がアフタクーラから排出された後は、水で飽和状態を保ち、未処理のままにするとシステム全体に損傷を与える可能性があります。
エアコンプレッサのタンクは、流入する高温圧縮空気よりもはるかに低温であるため、エアレシーバを使用すると、水の量を減らすことができます。湿ったタンクに余分な水分が溜まっているため、毎日水を排出する必要があることに留意することが重要です。これは腐食および摩耗を避けるために重要です。
アプリケーションでさらに水分除去が必要な場合は、外部または内部（内蔵型）ドライヤを導入する必要があります。

希望する露点に応じて、冷凍式および吸着式エアドライヤの2つのドライヤオプションがあります。

冷凍式エアドライヤでは、空気温度は、摂氏3度（華氏37度）まで下がります。このプロセスにより、水蒸気が圧縮空気から凝縮されます。冷却式ドライヤの露点が十分でない場合は、吸着式エアドライヤを使用する必要があります。
吸着式ドライヤは、露点を-40℃以上に下げ、絶乾空気を生成します。このようなレベルは、スプレー塗装作業、印刷、およびその他の空気圧ツール用途に不可欠です。