スクロールコンプレッサー、レシプロコンプレッサー、ロータリースクリューコンプレッサー、遠心コンプレッサーなど、さまざまな種類のコンプレッサーがありますが、それらはすべて同じこと、つまり空気を圧縮することを行います。
しかし、エアコンプレッサーは正確にどのように動作するのでしょうか? コンプレッサーの種類によって空気の圧縮はどのように異なるのでしょうか? それで、一体何が大事なのでしょうか？
最後の問い合わせから始めて、それに対処しましょう。
空気の流れのサイズは、圧縮空気の使用目的によって異なります。これらの要素の中で最も重要なのは、周囲の空気の圧力、速度、品質です。 すべてのコンプレッサーは同様に空気を圧縮しますが、そのために必要な手順はタイプごとに異なります。 必要なコンプレッサーのタイプは、圧縮空気が使用される目的によって部分的に決まります。これは、前述のバリエーションにより、生成される空気流のさまざまな寸法の実際の値が制限される可能性があるためです。
コンプレッサーの種類がなぜ重要なのかをよりよく理解できたので、最初の質問をもう一度考えてみましょう。 しかし、本題に入る前に、エアコンプレッサーがどこから電力を得ているのかを簡単に調べてみましょう。
コンプレッサーの一次エネルギー源
圧縮空気はさまざまなツールや機器の動力として使用できますが、コンプレッサー自体が機能するには動力が必要です。 コンプレッサーは通常、次の電源から電力を受け取ります。
小型の屋外用コンプレッサーは、多くの場合、ガソリン エンジンによって駆動されます。 通常、その出力は 50 cfm (1.4 m3/分) 未満であり、立方フィート/分で測定されます。 それらは手で運ばれます（多くの場合、車輪付きの巨大なスーツケース型コンテナに入れられます）。
商業建設などの屋外環境で使用される大型のコンプレッサーは、多くの場合、ディーゼル エンジンによって駆動されます。 恒久的に設置され、コンセントに配線できないコンプレッサーが含まれます。 ディーゼル燃料はガソリンよりも体積当たりのエネルギーが大きいため、ディーゼル エンジンの燃費が向上します。
屋内で使用されるコンプレッサーは電気モーターによって駆動され、その用途は DIY 作業から工場での製造などの大規模な産業作業まで多岐にわたります。 通常、単相電力は家庭や小規模店舗のコンプレッサーに使用され、三相電力は大規模店舗や産業活動に使用されます。
空気の圧縮: 基本
吸気、圧縮、統合ストレージ、統合冷却、および排出が空気圧縮の主な段階ですが、すべてのコンプレッサーが統合ストレージまたは統合冷却を必要とするわけではありません。
1.摂取量
空気を圧縮するプロセスの最初のステップは、当然のことながら空気を取り込むことです。 空気入口バルブにより、吸気プロセス中に外気がコンプレッサーに入ることができます。
コンプレッサーを破片や塵から保護するために、通常、フィルターは空気入口バルブの前に取り付けられます。
2. 圧縮
その後、圧縮空気は圧縮チャンバーから出ます。
• 空気が圧縮されると、電源からの運動エネルギーが位置エネルギーに変換されます。
コンプレッサーの種類に到達したら、各種類のコンプレッサーがこれをどのように実現するかを詳しく見ていきますが、ここでは、すべてのコンプレッサーの基礎となる 2 つの基本的な考え方を知っておいてください。
変位
コンプレッサーは、容積式または動的容積式 (非容積式とも呼ばれる) のいずれかを使用して、空気をより小さな体積に絞ります。
• 容積式を使用して所定のスペースからより多くの空気を絞り出すコンプレッサー。
• 動作中の変位 コンプレッサー (非容積変位とも呼ばれる) は、空気の速度 (したがって運動エネルギー) を増加させ、その後再び減速することによって大気圧を上昇させる装置です。
オイル潤滑式コンプレッサーとオイルフリーコンプレッサーの比較
使用される方法に関係なく、すべてのコンプレッサーはオイル潤滑またはオイルフリーのいずれかです。
• オイル潤滑式コンプレッサー (オイルフルード コンプレッサーとも呼ばれる) は、潤滑、シール、冷却などのさまざまな目的で圧縮室内でオイルを使用します。 空気を圧縮すると、空気自体に微量の油が混入します。 最終目標によっては、これが圧縮空気の最適な使い方ではない場合があります。
• オイルレス コンプレッサー (オイルレス コンプレッサーとも呼ばれる) のように、圧縮室内でオイルが使用されない場合、オイルは空気流中に放出されません。
ただし、圧縮機構のあらゆる面でオイルが使用される可能性が排除されるわけではありません (たとえば、ベアリングが効果的に機能するにはオイルが必要です)。
3. 統合ストレージ
一部のコンプレッサーは、圧縮後、圧縮空気を内蔵のレシーバー タンク (貯蔵タンクまたは空気タンクとも呼ばれます) に直接送ります。
統合ストレージの多くのアプリケーションと同様に、コンプレッサーのタイプについて詳しく説明します。 ただし、2 つの説明が全面的に当てはまります。
• 連続デューティ サイクルではなく、デューティ サイクルが制限されたコンプレッサーには、メンテナンス中であっても常に空気を利用できるようにするためのストレージが内蔵されています。
• 低減された容量で動作中に空気にアクセスできるように、調整コンプレッサー (低減された容量での動作を可能にする制御機能を備えたコンプレッサー) にはストレージが組み込まれています。
変調コンプレッサーは、デューティ サイクルが制限されたコンプレッサーと同じではないことに注意してください。
• デューティサイクルが制限されているコンプレッサーは、長時間オンのままにしておくと停止します。 (これは大規模な商業用および産業用コンプレッサーの機能ではありませんが、家庭や作業場で使用される小型のコンプレッサーでは一般的です。)
• 調整コンプレッサーは、必要に応じて継続的に動作できますが、需要が低い期間には出力を下げて電力を節約することもできます。
4. 一体型空調
空気が絞られると熱が発生します。 コンプレッサーから排出される前に空気を冷却する必要はありませんが、ほとんどの三相電動コンプレッサーと特定のディーゼル コンプレッサー (種類を問わず) には冷却を行うためのアフタークーラーが内蔵されています。
水分離器はアフタークーラーを備えたコンプレッサーに取り付けられ、冷却された空気流から凝縮した水分を収集します。
5. 排出
一連の乾燥機とフィルターを通過した空気（たとえば、製造工場の計装空気）は、排出バルブを通って放出され、途中に送られます。
各種コンプレッサーで空気を圧縮
すべてのエアコンプレッサーは同様に動作しますが、細かい点では大きな違いがあります。 広く使用されている 4 つの圧縮方法がどのように機能し、それが重要なタスクにどのような影響を与えるかを簡単に見てみましょう。
1. スクロール用コンプレッサー
容積式オイルフリーコンプレッサーはスクロールコンプレッサーとして知られています。
圧縮
スクロール コンプレッサーには、空気を圧縮するために交互に配置された 2 つのスクロールがあります。 設計では、両方のスクロールが同時に回転するか、一方が静止したままになることが必要な場合があります。 スクロールは常に離れた状態にあるため、油は必要ありません。
スクロールは途切れることなく連続的に動くため、スクロール コンプレッサーは、空気流にパルスを発生させることなく、最小限の振動で静かに動作します。
スクロールコンプレッサーが処理できる最大の空気流量は、重大な欠点です。 スクロール コンプレッサーは理論的には無限に拡張できますが、実際の限界 (少なくとも効率的に空気を生成するという点で) は、必要なスクロールの直径によって決まります。 最大流量は、ここで説明するすべてのタイプのコンプレッサーの中で最も低くなります。
内蔵メモリ
スクロールコンプレッサーは、パルスフリー、オイルフリーの空気を生成するため、変調を利用しない限り、内蔵ストレージを必要としません。
2. ロータリーボルテックスコンプレッサー
オイル潤滑式またはオイルフリーの往復コンプレッサー (ピストン コンプレッサーとも呼ばれる) は、容積式コンプレッサーです。
圧縮
自動車エンジンの圧縮室は、往復コンプレッサーによく似ています。 ピストンが上方に移動している間、真空が形成され、空気が圧縮チャンバーに入ることができます。 空気はダウンストローク時に圧縮されてチャンバーから排出されます。 一部の設計では 2 段階の圧縮を使用し、第 1 段階で粉砕された空気が第 2 段階でさらに圧縮され、より高い圧力とより大きな体積を効率的に達成します。
ピストン コンプレッサーは、ここで説明するタイプのコンプレッサーの中で最も騒音が大きく、自動車のエンジン音に似ています。
ピストンのスムーズな動きは、効率を継続的に保つために不可欠です。 微量の油が空気中に放出されるように潤滑するか、摩擦を最小限に抑える材料でコーティングする必要があります。
圧縮はデューティサイクルの半分の間でのみ発生するため、チャンバーから出る空気には定常的な流れと圧力ではなく「脈動」が生じます。
内蔵メモリ
レシプロコンプレッサーは、圧縮機構が空気流に脈動を引き起こすため、オイルを使用しない場合でも、常に統合されたストレージを必要とします。 圧縮チャンバーではなくレシーバータンクから空気を吸引することにより、空気の流れ内で安定した流れと圧力を維持できます。
3. 回転するスクリューコンプレッサー
オイル潤滑式またはオイルフリーのロータリー スクリュー コンプレッサーは、容積式コンプレッサーです。
圧縮
ロータリースクリューを利用するコンプレッサーには、全長にわたってローブを備えた 2 つの螺旋状スクリュー (ローター) が付いています。 空気を圧縮するには、空気がコンプレッサーのローブの長さに沿って移動するときに、より大きな体積からより小さな体積へ強制的に移動します。 レシプロコンプレッサーと同様に、一部の設計では 2 段階の圧縮を採用して、より高い圧力とより大きな体積を効率的に達成します。
空気流には少量のオイルが混入しますが、オイル潤滑式スクリュー コンプレッサーでは、ローター間の隙間をシールするために使用される流体によって一方のローターが他方のローターを駆動できるため、これは無視できます。
オイルフリー スクリュー コンプレッサーは、ローター ローブ間の許容差が非常に狭いタイミングに依存するため、流体の必要性がなくなります。
ローターが継続的に回転することにより、目立った変動のない安定した空気の流れが得られます。 このタイプのコンプレッサーは往復動式コンプレッサーよりも静かですが、スクロール コンプレッサーほど静かではありません。
内蔵メモリ
ロータリー スクリュー コンプレッサーがオイル潤滑式かオイル満水式かによって、一体型ストレージが必要かどうかが決まります。
• 圧縮プロセスで失われるオイルの一部をリサイクルするために、オイル満水式スクリュー コンプレッサーにはレシーバー タンクの形で内蔵の貯蔵庫が必要です。
• オイルフリー スクリュー コンプレッサーは、再捕捉するオイルがないため、変調を採用しない限り、内蔵ストレージを必要としません。
4. ロータリースクリューコンプレッサー
遠心圧縮機は動的変位設計のため、オイルは必要ありません。
圧縮
対気速度を最初に高めるために、遠心圧縮機は高速で回転するインペラに依存します。 次に、空気はディフューザーを通過し、そこで速度が低下し、圧力が増加します。 空気流への注油は不要なため、圧縮室内では行われません。 インペラが回転しながら空気が常に生成されているため、空気の流れや圧力に脈動がありません。
内蔵メモリ
変調を使用しない限り、遠心コンプレッサーはパルスフリーでオイルフリーの空気を生成するため、内蔵ストレージは必要ありません。
購入する前にリサーチをしてください
コンプレッサーの操作に精通していると、候補となるモデルを絞り込むのに役立ちますが、エネルギー効率、メンテナンス コスト、予想される稼働時間など、考慮すべき要素は他にもあります。 地元の販売代理店の専門知識を活用して、お客様のニーズに最適なコンプレッサーをお選びください。
