空気源装置とは何ですか？どんな設備があるの？

空気源装置とは何ですか？どんな設備があるの？

空気源機器は、圧縮空気の生成装置であるエアコンプレッサー（エアコンプレッサー）です。エアコンプレッサーには多くの種類があり、ピストン式、遠心式、スクリュー式、スライディングベーン式、スクロール式などが一般的です。
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、塵埃などの汚染物質が多量に含まれています。これらの汚染物質が空気圧システムの通常の動作に悪影響を及ぼさないようにするには、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、複数の機器・装置の総称です。空気源浄化装置は、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。
●エアタンク
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温度を下げ、圧縮空気中の水分と油分をさらに分離し、一定量のガスを貯蔵することです。一方で、短期間にエアコンプレッサーの出力空気量よりも空気消費量が多くなるという矛盾を緩和することができます。一方、エアコンプレッサーの故障や電源遮断時にも短期間の空気供給を維持し、空気圧機器の安全性を確保します。

●エアードライヤー

圧縮空気ドライヤーは、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凍結乾燥機と吸着乾燥機の 2 種類に加え、潮解性乾燥機と高分子膜乾燥機があります。冷凍式ドライヤーは、最も一般的に使用される圧縮空気脱水装置であり、通常、一般的な空気源の品質要件がある場合に使用されます。冷凍式ドライヤーは、圧縮空気の温度によって圧縮空気中の水蒸気分圧が決まる性質を利用し、冷却、脱水、乾燥を行います。圧縮空気冷凍式ドライヤーは、業界では一般に「冷凍式ドライヤー」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。一般産業用圧縮空気システムにおいて、圧縮空気の乾燥・精製（後処理ともいう）に必要な装置の一つです。

1 基本原則

圧縮空気は、加圧、冷却、吸着などの方法で水蒸気を除去する目的を達成できます。凍結乾燥機は冷却する方法です。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、湿った空気であることがわかります。湿った空気の含水量は一般に圧力に反比例します。つまり、圧力が高くなるほど含水量は少なくなります。空気圧が増加すると、空気中に含まれる可能量を超えた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、元の水蒸気を保持できなくなります）。

これは、最初に吸入された空気に比べて、水分含有量が小さくなることを意味します（ここでは、圧縮空気のこの部分が非圧縮状態に戻ることを指します）。

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。このときの圧縮空気を飽和状態と呼びますので、少し加圧すれば水蒸気はすぐに気体状態から液体状態、つまり水が凝縮します。

空気が水を吸収した濡れたスポンジであると仮定すると、空気の含水量は吸収された水分です。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。これにより、加圧による水分の除去と乾燥の目的も達成される。
スポンジを絞る過程で、一定の力に達してそれ以上力を加えないと、水は絞り出されなくなり、飽和状態となります。絞りの強さをさらに強めても、まだ水が流れ出てきます。

そのため、エアコンプレッサー本体自体に水分を除去する機能があり、加圧するという方法をとるのですが、これはエアコンプレッサーの目的ではなく、「厄介な」負担となります。

圧縮空気から水分を除去する手段として「加圧」が行われないのはなぜですか?これは主に経済性を考慮し、圧力を 1 kg 増加させます。エネルギー消費量の約7％を消費するのはかなり不経済です。

「冷却」脱水は比較的経済的であり、冷凍式乾燥機はエアコンの除湿と同じ原理で目的を達成します。飽和水蒸気の密度には限界があるため、空気力学的圧力（2MPa範囲）においては、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、より多くの水が存在します。逆に気温が低くなると水は少なくなります（これは生活の常識からも理解できますが、冬は乾燥して寒く、夏は高温多湿です）。

圧縮空気をできるだけ低い温度まで冷却して、圧縮空気に含まれる水蒸気の密度を下げて「結露」させ、結露によってできた小さな水滴を集めて排出することで水分を除去するという目的を達成します。圧縮空気中で。

凝縮して水にするプロセスが含まれるため、温度を「凝固点」より低くすることはできません。そうでないと、凍結現象によって効果的に水が排出されません。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、「大気圧露点」-16℃に換算されます。-16℃以上の環境で使用した場合、圧縮空気を大気中に排出す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、ある程度の乾燥度を満たしており、比較的乾燥しているだけです。湿気を完全に除去することは不可能であり、使用要件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

圧縮空気冷凍式ドライヤは、圧縮空気を冷却して圧縮空気中の水蒸気を液滴に凝縮させ、圧縮空気の水分含有量を低減するという目的を達成する。
凝縮した液滴は自動排水システムを通じて機外に排出されます。乾燥器出口の下流配管の周囲温度が蒸発器出口の露点温度以上であれば、二次結露は発生しません。

3 ワークフロー

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、そこで圧縮空気が冷却されます。極めて急速に温度を露点温度まで大幅に下げ、水分離器[3]で分離された液水と圧縮空気を分離し、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。

圧縮空気と低温冷媒は蒸発器で熱交換します [2]。このときの圧縮空気の温度は非常に低く、露点温度2～10℃程度となります。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、入ってきたばかりの高温の圧縮空気と熱交換します。冷たいドライヤー。これを行う目的:

① 乾燥圧縮空気の「無駄冷却」を有効活用し、低温乾燥機に入ったばかりの高温圧縮空気を予冷し、低温乾燥機の冷凍負荷を軽減します。

② 乾燥した低温圧縮空気による後端配管外側の結露、液だれ、錆などの二次トラブルを防止します。

冷蔵プロセス:

冷媒フロンは圧縮機[4]に入り、圧縮後に圧力が上昇し（温度も上昇）、凝縮器内の圧力よりわずかに高くなったところで高圧の冷媒蒸気が凝縮器[6]に吐出されます。 ]。凝縮器では、高温高圧の冷媒蒸気が低温の空気（空冷）や冷却水（水冷）と熱交換し、冷媒フロンを凝縮させて液体の状態にします。

このとき、液冷媒は毛細管・膨張弁[8]を通ってフロン・空気熱交換器（蒸発器）[2]に入り、減圧（冷却）され、蒸発器内で圧縮空気の熱を吸収して蒸発します。 。冷却対象 – 圧縮空気が冷却され、蒸発した冷媒蒸気が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。

冷媒はシステム内で圧縮、凝縮、膨張（絞り）、蒸発の 4 つのプロセスを経てサイクルを完了します。連続的な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 各コンポーネントの機能
空気熱交換器
外部パイプラインの外壁に凝縮水が形成されるのを防ぐために、凍結乾燥空気は蒸発器を出て、空気熱交換器で高温高温多湿の圧縮空気と再び熱交換します。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て液体から気体となり、熱交換により圧縮空気が冷却され、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
沈殿した液体の水は、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
ガス状冷媒は冷凍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。

バイパス弁
析出した液体の水の温度が凝固点を下回ると、凝縮した氷によって氷詰まりが発生します。バイパスバルブにより冷凍温度を制御し、安定した温度（1～6℃）で圧力露点を制御できます。

コンデンサー

凝縮器により冷媒の温度が下がり、冷媒は高温の気体状態から低温の液体状態に変化します。

フィルター
フィルターは冷媒の不純物を効果的に濾過します。

キャピラリ/膨張弁
冷媒はキャピラリチューブ・膨張弁を通過すると体積が膨張し、温度が下がり、低温・低圧の液体となります。

気液分離器
液体冷媒がコンプレッサーに流入すると液衝撃が発生し、冷凍コンプレッサーの損傷につながる可能性があるため、冷媒気液分離器により、気体冷媒のみが冷凍コンプレッサーに流入できるようになります。

自動ドレン
オートドレンは、分離器の底に溜まった液水を一定時間ごとに機外に排出します。

ドライヤー

冷凍式乾燥機は、コンパクトな構造、便利な使用とメンテナンス、低メンテナンスコストという利点があります。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、強制的に流した圧縮空気を乾燥剤で除湿し、乾燥させます。再生吸着式ドライヤーは日常的によく使用されます。
●フィルター
フィルタは主管路フィルタ、気水分離器、活性炭脱臭フィルタ、蒸気滅菌フィルタなどに分類され、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役割を果たします。空気。