圧縮空気システムに関する完全な知識
圧縮空気システムは、狭義には空気源装置、空気源浄化装置および関連配管から構成されます。広い意味では、空気圧補助コンポーネント、空気圧作動コンポーネント、空気圧制御コンポーネント、真空コンポーネントはすべて圧縮空気システムのカテゴリに属します。通常、エアコンプレッサーステーションの機器は、狭義の圧縮空気システムです。次の図は、圧縮空気システムの一般的なフローチャートを示しています。
空気源装置（エアコンプレッサー）は、大気を吸い込み、自然空気を高圧で圧縮して圧縮空気とし、浄化装置により圧縮空気中の水分や油分などの汚染物質を除去します。自然界の空気は多くのガス（O、N、CO など）の混合物であり、水蒸気もその 1 つです。ある程度の水蒸気を含んだ空気を湿った空気、水蒸気を含まない空気を乾燥した空気といいます。私たちの周囲の空気は湿った空気であるため、エアコンプレッサーの作動媒体も当然湿った空気です。湿った空気の水蒸気含有量は比較的少ないですが、その含有量は湿った空気の物理的特性に大きな影響を与えます。圧縮空気浄化システムでは、圧縮空気の乾燥が主な内容の 1 つです。特定の温度および圧力条件下では、湿った空気中の水蒸気の含有量 (つまり、水蒸気の密度) は制限されます。ある温度において、水蒸気の量が最大量に達したとき、このときの湿った空気を飽和空気といいます。水蒸気が最大含有量に達していない湿った空気を不飽和空気といいます。不飽和空気が飽和空気になると、湿った空気から液体の水滴が凝結します。これを「結露」といいます。夏場は湿度が非常に高く、水道管の表面に水滴がつきやすく、冬の朝には居住者のガラス窓に水滴がつき、結露が発生しやすくなります。すべては一定圧力下で湿った空気を冷却することによって生じる結露の結果です。前述したように、不飽和空気の、水蒸気分圧を変えずに（つまり絶対水分量を変えずに）飽和状態まで温度を下げたときの温度を露点といいます。温度が露点温度まで下がると「結露」が発生します。湿った空気の露点は、温度だけでなく、湿った空気中の水分含有量にも関係します。水分が多いと露点が高くなり、水分が少ないと露点が低くなります。
露点温度はコンプレッサーのエンジニアリングにおいて重要な役割を果たします。例えば、エアコンプレッサーの出口温度が低すぎると、低温によりオイルガスバレル内でオイルガス混合物が凝縮し、潤滑油に水分が含まれ、潤滑効果に影響を及ぼします。したがって。エアコンプレッサーの出口温度は、対応する分圧下での露点温度以上になるように設計する必要があります。大気圧露点は、大気圧における露点温度でもあります。同様に、圧力露点とは、加圧空気の露点温度を指します。圧力露点と大気露点の対応関係は圧縮比に関係します。同じ圧力露点の下では、圧縮比が大きくなるほど、対応する大気露点は低くなります。エアコンプレッサーからの圧縮空気は非常に汚れています。主な汚染物質は、水（液体の水滴、水ミスト、ガス状水蒸気）、残留潤滑油ミスト（霧化した油滴、油蒸気）、固体不純物（錆泥、金属粉、ゴム粉、タール粒子、フィルター材、シール材など）、有害な化学不純物、その他の不純物。潤滑油が劣化すると、ゴム、プラスチック、シール材が劣化し、弁作動不良の原因となり、製品を汚染します。湿気や粉塵は、金属機器やパイプラインの錆びや腐食の原因となり、可動部品の固着や摩耗の原因となり、空気圧部品の誤動作や漏れの原因となり、また、湿気や粉塵は、スロットル穴やフィルタースクリーンの詰まりにもつながります。寒冷地では、水分が凍るとパイプラインが凍結したり亀裂が入ったりすることがあります。空気の質が悪いため、空気圧システムの信頼性と耐用年数が大幅に低下し、それによって生じる損失が空気源処理装置のコストとメンテナンスコストを大幅に上回ることがよくあるため、空気源処理システムを選択することが絶対に必要です。正しく。
圧縮空気中の主な水分源は何ですか?圧縮空気中の主な水分源は、エアコンプレッサーによって空気とともに吸引される水蒸気です。湿った空気がエアコンプレッサーに入ると、圧縮プロセス中に大量の水蒸気が搾り出されて液体の水になり、エアコンプレッサーの出口での圧縮空気の相対湿度が大幅に低下します。システム圧力が0.7MPa、吸入空気の相対湿度が80%の場合、エアコンプレッサーから出力される圧縮空気は加圧飽和状態になりますが、圧縮前の大気圧に換算すると相対湿度はわずか6℃となります。 ~10%。つまり、圧縮空気中の水分が大幅に低減されています。しかし、ガスパイプラインやガス機器内の温度が徐々に低下すると、大量の液体の水が圧縮空気中で凝縮し続けます。圧縮空気中の油汚染はどのようにして起こるのでしょうか?エアコンプレッサーの潤滑油、周囲空気中の油蒸気および浮遊油滴、およびシステム内の空気圧コンポーネントの潤滑油は、圧縮空気中の油汚染の主な原因です。現在、遠心式およびダイヤフラム式エアコンプレッサーを除く、ほぼすべてのエアコンプレッサー (あらゆる種類のオイルフリー潤滑式エアコンプレッサーを含む) は、一部のガスパイプラインに汚れたオイル (油滴、オイルミスト、油蒸気、炭化した核分裂生成物) を持ち込みます。範囲。エアコンプレッサーの圧縮チャンバーの高温により、オイルの約 5% ～ 6% が蒸発、亀裂、酸化し、カーボンやラッカー膜の形でエアコンプレッサーのパイプラインの内壁に蓄積します。そして軽質部分は、圧縮空気によって蒸気と小さな懸濁物質の形でシステムに持ち込まれます。つまり、作動時に潤滑材を添加する必要がないシステムでは、圧縮空気に混合されるすべての油および潤滑材は油汚染物質とみなすことができます。作業中に潤滑剤の添加が必要なシステムの場合、圧縮空気に含まれる防錆塗料やコンプレッサーオイルはすべて油汚染不純物としてみなされます。
固体不純物はどのようにして圧縮空気に混入するのでしょうか?圧縮空気中の固体不純物の発生源は主に次のとおりです。 (1) 周囲の大気中には粒径の異なるさまざまな不純物が存在します。エアコンプレッサーの空気入口にエアフィルターが取り付けられている場合でも、通常、5μm未満の「エアロゾル」不純物が吸入空気とともにエアコンプレッサーに入り、圧縮中に油や水と混合して排気パイプラインに入る可能性があります。(2) エアコンプレッサーが作動すると、部品同士がこすれたり衝突したり、シールが劣化して剥がれたり、潤滑油が高温で炭化したり、金属粒子などの固体粒子が発生したりすることが考えられます。 、ゴム粉塵と炭素質の分裂がガスパイプラインに持ち込まれます。空気源装置とは何ですか？何があるの？ソース機器は圧縮空気発生装置・空気圧縮機（エアーコンプレッサー）です。エアコンプレッサーにはピストン式、遠心式、スクリュー式、スライド式、スクロール式など多くの種類があります。
エアコンプレッサーから出力される圧縮空気には、水分、油分、粉塵などの汚染物質が多く含まれているため、空気圧システムの正常な動作に悪影響を及ぼさないように、浄化装置を使用してこれらの汚染物質を適切に除去する必要があります。空気源浄化装置とは、多くの機器や装置の総称です。ガス源精製装置は、業界では後処理装置とも呼ばれ、通常はガス貯蔵タンク、乾燥機、フィルターなどを指します。●ガス貯蔵タンク ガス貯蔵タンクの役割は、圧力脈動をなくし、断熱膨張と自然冷却により圧縮空気から水と油をさらに分離し、一定量のガスを貯蔵することです。短期間でエアコンプレッサーの出力ガスよりもガス消費量が多くなるという矛盾を緩和できる一方で、エアコンプレッサーの故障時や故障時に短時間ガス供給を維持することができます。空気圧機器の安全性を確保するために、電力が失われます。
エアコンプレッサーから出力される圧縮空気には、水分、油分、粉塵などの汚染物質が多く含まれているため、空気圧システムの正常な動作に悪影響を及ぼさないように、浄化装置を使用してこれらの汚染物質を適切に除去する必要があります。空気源浄化装置とは、多くの機器や装置の総称です。ガス源精製装置は、業界では後処理装置とも呼ばれ、通常はガス貯蔵タンク、乾燥機、フィルターなどを指します。●ガス貯蔵タンク ガス貯蔵タンクの役割は、圧力脈動をなくし、断熱膨張と自然冷却により圧縮空気から水と油をさらに分離し、一定量のガスを貯蔵することです。短期間でエアコンプレッサーの出力ガスよりもガス消費量が多くなるという矛盾を緩和できる一方で、エアコンプレッサーの故障時や故障時に短時間ガス供給を維持することができます。空気圧機器の安全性を確保するために、電力が失われます。
● ドライヤ 圧縮空気ドライヤはその名の通り、圧縮空気の水分除去装置の一種です。一般的に使用されるタイプには、凍結乾燥機と吸着乾燥機、潮解性乾燥機とポリマー隔膜乾燥機の 2 種類があります。凍結乾燥機は最も一般的に使用される圧縮空気脱水装置であり、通常、一般ガス源の品質が要求される状況で使用されます。凍結乾燥機は、圧縮空気中の水蒸気の分圧が圧縮空気の温度によって決まる性質を利用して冷却し、乾燥させるものです。圧縮空気凍結乾燥機は、業界では一般的に「コールドドライヤー」と呼ばれています。その主な機能は、圧縮空気中の水分含有量を減らすこと、つまり圧縮空気の露点温度を下げることです。一般的な産業用圧縮空気システムにおいて、圧縮空気の乾燥と精製（後処理とも呼ばれます）に必要な装置の1つです。
1 基本原理 圧縮空気は、加圧、冷却、吸収などの方法で水蒸気を除去する目的を達成できます。凍結乾燥機は冷却を加える方法です。ご存知のとおり、エアコンプレッサーで圧縮された空気にはさまざまなガスや水蒸気が含まれており、すべて湿った空気です。湿った空気の含水量は全体として圧力に反比例し、圧力が高くなるほど含水量は少なくなります。空気圧が上昇すると、許容量を超えた空気中の水蒸気が凝縮して水になります（つまり、圧縮空気の体積が小さくなり、元の水蒸気を収容できなくなります）。これは、吸入したときの元の空気に比べて、水分含有量が少なくなります (ここでは、圧縮空気のこの部分が非圧縮状態に戻されるという事実を指します)。しかし、エアコンプレッサーの排気は依然として圧縮空気であり、その水蒸気含有量は最大値、つまり気体と液体の臨界状態にあります。このとき、圧縮空気は飽和状態と呼ばれますので、少し圧力をかければ水蒸気はすぐに気体から液体に変化、つまり水が凝縮します。空気が水を吸収する湿ったスポンジであり、その水分含有量が吸入された水分であると仮定します。スポンジから水を無理に絞り出すと、スポンジの水分含有量が相対的に減少します。スポンジを回復させると、当然、元のスポンジよりも乾燥します。これも加圧することで脱水・乾燥の目的を達成します。スポンジを絞る過程で一定の強さに達した後、力を加えないと水は絞り出されなくなり、飽和状態となります。押し出しの強度を上げ続けても、依然として水が流出します。そのため、エアコンプレッサー自体に水分を除去する機能があり、加圧という方法が使われています。ただし、これはエアコンプレッサーの目的ではなく、「迷惑」です。圧縮空気から水分を除去する手段として「加圧」を利用してみてはいかがでしょうか？これは主に経済性を考慮し、圧力を 1 kg 増加させます。約7％のエネルギーを消費するのはかなり不経済です。しかし、水を除去するための「冷却」は比較的経済的であり、冷凍乾燥機はエアコンの除湿と同様の原理を使用して目的を達成します。飽和水蒸気の密度は空気動圧（2MPa）の範囲では有限であるため、飽和空気中の水蒸気の密度は温度のみに依存し、気圧とは無関係であると考えることができます。温度が高くなるほど、飽和空気中の水蒸気の密度は大きくなり、水の量も多くなります。逆に気温が低くなると水は少なくなります（これは冬は乾燥して寒く、夏は湿気が多く暑いという生活の常識からも理解できます）。圧縮空気を可能な限り低い温度まで冷却することで、圧縮空気に含まれる水蒸気の密度が小さくなり「結露」が発生し、この結露によってできた小さな水滴が集まって排出され、目的が達成されます。圧縮空気から水を除去します。凝縮して水にするプロセスが含まれるため、温度は「凝固点」より低くてはならず、そうでないと凍結現象が効果的に水を排出できません。通常、凍結乾燥機の公称「圧力露点温度」は2～10℃がほとんどです。例えば、10℃の「圧力露点」0.7MPaは、「常圧露点」-16℃に換算されます。-16℃以上の環境で圧縮空気を使用すると、大気中に排出される際に液体の水が存在しないことが分かります。圧縮空気のすべての水分除去方法は比較的乾燥しているだけであり、一定の必要な乾燥度を満たしています。水分を完全に除去することは不可能であり、使用要求を超えて乾燥を追求することは非常に不経済です。2 動作原理 圧縮空気凍結乾燥機は、圧縮空気を冷却し、圧縮空気中の水蒸気を液滴に凝縮させることにより、圧縮空気の水分含有量を減らすことができます。凝縮した液滴は自動排水システムを介して機外に排出されます。乾燥機出口の下流のパイプラインの周囲温度が蒸発器出口の露点温度より低くない限り、二次凝縮の現象は発生しません。
圧縮空気プロセス: 圧縮空気は空気熱交換器 (予熱器) [1] に入り、最初に高温の圧縮空気の温度を下げ、次にフロン/空気熱交換器 (蒸発器) [2] に入り、そこで圧縮空気は極度に冷却され、温度は露点温度まで大幅に下がります。分離された液体の水と圧縮空気は水分離器[3]で分離され、分離された水は自動排水装置により機外に排出されます。圧縮空気は蒸発器[2]で低温冷媒と熱交換しますが、このときの圧縮空気の温度は露点温度2～10℃程度と非常に低くなります。特別な要件がない場合 (つまり、圧縮空気に低温要件がない場合)、通常、圧縮空気は空気熱交換器 (予熱器) [1] に戻り、加熱されたばかりの高温圧縮空気と熱交換します。冷たい乾燥機に入りました。この目的は、(1) 乾燥した圧縮空気の「廃冷」を有効利用して、低温乾燥機に入る直前の高温圧縮空気を予冷し、低温乾燥機の冷凍負荷を軽減することです。（２）乾燥後の低温圧縮空気による後端パイプライン外部での結露、液だれ、錆等の二次トラブルを防止する。冷凍プロセス: 冷媒フロンは圧縮機 [4] に入り、圧縮後に圧力が上昇します (温度も上昇します)。凝縮器内の圧力よりわずかに高い場合、高圧の冷媒蒸気が凝縮器 [6] に排出されます。凝縮器では、高温高圧の冷媒蒸気が温度の低い空気（空冷）または冷却水（水冷）と熱交換し、冷媒フロンを凝縮させて液状にします。このとき、液冷媒はキャピラリー・膨張弁[8]で減圧（冷却）された後、フロン・空気熱交換器（蒸発器）[2]に入り、圧縮空気の熱を吸収してガス化します。冷却された対象物の圧縮空気は冷却され、蒸発した冷媒蒸気はコンプレッサーによって吸引されて次のサイクルが開始されます。
システム内の冷媒は、圧縮、凝縮、膨張（絞り）、蒸発という 4 つのプロセスを経てサイクルを完了します。連続冷凍サイクルにより、圧縮空気を凍結するという目的が達成されます。4 各部の機能 空気熱交換器 外部配管の外壁に凝縮水が発生するのを防ぐため、凍結乾燥後の空気は蒸発器を出て、空気中の高温湿熱を持った圧縮空気と熱交換します。再び熱交換器。同時に、蒸発器に入る空気の温度は大幅に低下します。熱交換 蒸発器内で冷媒が熱を吸収して膨張し、液体から気体に変化し、圧縮空気が熱交換して冷却され、圧縮空気中の水蒸気が気体から液体に変化します。水分離器 分離された液体の水は、水分離器で圧縮空気から分離されます。水分離器の分離効率が高いほど、圧縮空気中に再揮発する液体の水の割合が少なくなり、圧縮空気の圧力露点が低くなります。コンプレッサー ガス状の冷媒は冷凍用コンプレッサーに入り、圧縮されて高温高圧のガス状冷媒になります。バイパスバルブ 分離された液体の水の温度が氷点下になると、凝縮した氷により氷詰まりが発生します。バイパスバルブにより冷凍温度と圧力露点を安定した温度（1～6℃）に制御できます。凝縮器 凝縮器は冷媒の温度を下げ、冷媒を高温の気体状態から低温の液体状態に変化させます。フィルター フィルターは冷媒の不純物を効果的にろ過します。キャピラリー・膨張弁 キャピラリー・膨張弁を通過した冷媒は、体積が膨張して温度が低下し、低温・低圧の液体になります。気液分離器 液冷媒が圧縮機内に流入すると、液体ハンマー現象が発生し、冷凍用圧縮機の破損につながる場合があります。冷媒気液分離器を通って冷凍コンプレッサーに入ることができるのは、ガス状の冷媒のみです。自動水切り装置 自動水切り装置は、分離器の底部に溜まった液水を定期的に機外に排出します。凍結乾燥機は、コンパクトな構造、使用とメンテナンスの容易さ、メンテナンスコストの低さなどの利点があり、圧縮空気圧力の露点温度が低すぎない（0℃以上）場合に適しています。吸着式ドライヤは、乾燥剤を使用して強制圧縮空気を除湿し、乾燥させます。再生吸着式ドライヤーは日常生活でよく使われています。
●フィルタ フィルタは、主管路フィルタ、ガス水分離器、活性炭脱臭フィルタ、蒸気滅菌フィルタなどに分かれており、空気中の油分、塵埃、水分などの不純物を除去し、清浄な圧縮空気を得るのがその役割です。出典: compressor technology 免責事項: この記事はネットワークから複製されたものであり、記事の内容は学習とコミュニケーションのみを目的としています。エアコンプレッサーネットワークは記事内の見解に対して中立です。記事の著作権は原作者およびプラットフォームに帰属します。侵害がある場合は、削除するためにご連絡ください。
