エアコンプレッサーとは
エアコンプレッサーとは、圧縮された空気を作り出し、それをエアーツールに動力として供給するための装置です。
似た言葉でエアーコンディショナーがありますが、異なるものなので区別が必要です。エアコンディショナーは、室内の温度や湿度を調整する空調設備で、通称エアコンと呼ばれています。
エアコンプレッサーは、圧縮された空気を大気に開放すると元に戻ろうをする力が働き、この力が様々な機器の動力となります。駆動される機器としては、グラインダー、インパクトレンチ、スプレーガンなどあります。
エアコンプレッサーの使用用途
エアコンプレッサーの用途は、主に空気で駆動するエアーツールなどに使われれています。空圧の特徴は、電動に比べて、小型・ハイパワー、電源が不要、防爆エリアでの使用が可能、構造が簡単でメンテナンスがしやすいことなどが挙げられます。
自動車及び自転車等のタイヤの空気入れ、インパクトレンチや塗装用のスプレーガンなどに使用されています。その他、エアコンのフィルター掃除、土木工事用削岩機、地盤改良機械なども用途の1つです。
エアコンプレッサーの原理
エアコンプレッサーは圧縮された空気を作り出し、それをエアーツールに動力として供給するための装置です。容積式圧縮機とターボ式圧縮機によって、動作原理が異なります。
1. 容積式圧縮機
容積式圧縮機はさらに、レシプロ圧縮機とロータリー式圧縮機の2種類に分けられます。
容積式圧縮
空気を圧縮チャンバに取り込んだ後、圧縮チャンバを閉じ込めます。閉じ込めた後に容積を減少させることで内部の空気圧を増大させる原理です。
レシプロ圧縮機
空気をシリンダ内に引き込んだあとに、シリンダ内部を往復運動をするピストンで圧縮室の空間容積を小さくすることで空気を圧縮します。
ロータリー式圧縮機
ケーシング内にある特殊なロータを用います。空気をケーシング内に引きこんだ後に、シャフト回転することにより、クランクが偏心回転します。それに伴い、ケーシング内の圧縮室の容積を変化させて圧縮する仕組みです。
2. ターボ式圧縮機
ターボ式圧縮機はさらに、軸粒式と延伸式の2種類に分けられます。
軸粒式
空気が羽根車を軸方向に流して、羽根車の前後に生じる圧力差を利用し空気を圧縮させます。一般的に遠心式に比べ小型で高圧縮率です。
遠心式
空気が吸い込み口から半径方向にむきを変えて羽根車に入り、空気を圧縮させます。一般的に多段化は難しいですが、一段あたりの圧力比が大きいです。
エアコンプレッサーのその他情報
1. ブラシレスモーター
エアコンプレッサーでは、内部でモーターを使用しています。モーターの種類は整流子モーター等様々ですが、1つにDCブラシレスモーターがあります。DCブラシレスモーターの利点は、コイルに電流を流す向きを決定するブラシと整流子が無いため寿命が長くて耐久性が高いことです。
上記のメリットがあるため価格は高価ではありますが、使用頻度の高いモーターの種類です。
2. インバータ回路
エアコンプレッサー内のモーターにてDCブラシレスモーターを使用する場合は、内部にインバータ回路を搭載する必要があります。インバータ回路は交流電流を直流に変換した後に、再度交流に戻す機能を持つ回路です。
エアコンプレッサー使用時は家庭用コンセントで、50Hzもしくは60Hz周波数の交流を使用します。実際にモーターを回転させる周波数は、家庭用交流周波数とは異なります。
そのため、インバータ回路を用いて任意の周波数に変換することでモーターを所望の回転数で回転させることが可能です。
参考文献
https://wis.max-ltd.co.jp/kikouhin/compressor-details/index.html#detail3
https://www.anest-iwata.co.jp/compressor/tech/2.html
https://www.atlascopco.com/ja-jp/compressors/wiki/compressed-air-articles/displacement-and-dynamic-compression
https://www.hitachi-ies.co.jp/products/cmp/screw_oilfree/sds_u/kind.html