コンプレッサとは
コンプレッサー (英語:compressor) とは、気体をローターの回転運動やピストンの往復運動で圧縮して送り出す機械です。
圧縮する気体としては空気を代表として、水素や冷媒などがあります。空気を圧縮する方法は数種類開発されており、圧縮する圧力や流量などを考慮して選定します。圧縮圧力が超高圧となる場合は危険性が非常に高まるため、安全に十分配慮することが重要です。
コンプレッサの使用用途
コンプレッサは家電から産業機器まで幅広く用いられます。以下は使用用途の一例です。
- 土木工事の現場や塗装
- 水処理プラントの計装空気製造
- 石材切削器具や空圧ドリルなどの工事器具
- エアコンなどの空調機器
- 車の洗車器具
- タイヤの空気入れ
電力が安い時間帯にコンプレッサで空気を貯め、高い時間帯に使う場合は電気代節約にも寄与します。
コンプレッサの原理
コンプレッサは、大きく「ターボ式」と「容積式」に分類できます。
1. ターボ式コンプレッサ
ターボ式は、空気に運動エネルギーを与えることにより圧縮する方法です。さらに遠心式と軸流式に分かれます。
- 遠心式コンプレッサ
遠心式は、気体を羽根車により遠心方向に流すことで圧縮する仕組みです。大型化に適している一方で、高圧縮には適していません。 - 軸流式コンプレッサ
軸流式は、回転翼によって軸方向に空気を流すことで圧縮する仕組みです。段階的に圧縮することで高圧縮にも対応でき、大型化にも適しています。ジェットエンジンにも利用されています。
2. 容積式コンプレッサ
容積式は体積の変化によって圧縮する方法です。さらに往復式と回転式に分かれます。
- 往復式コンプレッサ
往復式ではピストンの往復運動で気体を圧縮します。圧縮した気体がタンク内圧よりも高くなると逆止弁が開き、タンクに輸送して気体を圧縮する仕組みです。 - 回転式コンプレッサ
回転式は、往復式のピストン運動の部分が、スクリューなどの回転運動に置き換わった仕組みです。往復式に比べて、騒音が少ないことが特徴です。
コンプレッサのその他情報
1. コンプレッサの使い方
コンプレッサは空気を圧縮するために使用されることが多いです。また、工事現場などではエアーコンプレッサの圧縮空気で自動工具を駆動させる場合があります。この自動工具をエアーツールと呼びます。取り付けるエアーツールによって、複数作業をエアーで自動化することができます。
一般的に、最近のコンプレッサーは自動で圧力制御してくれますが、手順は以下の通りです。
- コンプレッサに電源を入れる前にエアーツールを取り付けます。
- 電源を入れてます。圧縮エアーがなければ、圧縮機が起動して圧縮空気を作り始めます。
- タンク内圧が規定圧力まで上昇すると、圧縮機が自動停止または無負荷運転します。
- エアーツールを使用し、各種作業を実施します。
- 一定量のエアーを消費すると、タンク内圧が低下して圧縮機が再起動または再負荷運転します。
2. コンプレッサのオイル
コンプレッサはエアーやプロセスガスを圧縮して送気する機器です。圧縮するためのピストンやスクリューは金属でできているため、金属接触による摩耗防止や気体の漏れ込み防止の観点から、コンプレッサオイル (潤滑油) が使用されます。コンプレッサの種類に応じてオイルを選定することが必要です。
動力機械に使用するオイルは用途に応じて粘度ISO VGという国際規格が定められており、この値の大小が粘性の高さを表します。レシプロ用コンプレッサオイルはVG68程度になり、やや粘度は高いものを使用します。
一方で、スクリュー式はローターへの負荷を小さくするため、低粘度なオイルを選定します。オイルは多く分けて、鉱物油と化学合成油の2種類です。化学合成油は鉱物油と比較してオイルが劣化しにくいため、多くのコンプレッサで使用されます。また、コンプレッサオイルは、圧縮時の耐高温負荷、耐高温酸化性やエアー中の微細な粒子由来のスラッジに耐性に優れていなければなりません。
参考文献
https://www.jstage.jst.go.jp/article/tsj1973/28/1/28_1_28/_pdf
https://www.jstage.jst.go.jp/article/jjsass1953/15/163/15_163_274/_pdf
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https://www.ihi.co.jp/compressor/technical-info/basic.html
https://www.monotaro.com/s/pages/productinfo/aircompressor_how/
https://wis.max-ltd.co.jp/kikouhin/compressor-details/index.html
https://www.hitachi-ies.co.jp/products/cmp/features/oil.html