空気圧縮機が生成する空気と乾燥空気の変換効率はどの程度ですか。

一、まず「コンバージョン率」とは何かを明確にする

「空圧機が生成する空気」と「乾燥空気」の間の変換率は、一定の値ではありません。この概念には三つの異なる意味が考えられます。第一に、吸入された自由空気が圧縮された際の体積変化を指す場合、第二に、湿った圧縮空気がドライヤーを通過した後にもなお排出される純粋な空気量を示す場合、第三に、圧縮空気中の水分が除去されて目標露点に達した程度を表す場合です。

二、送風量の基本的な関係

空気圧縮機の銘板に記載された吐出量は、通常、一定の吸気状態における自由空気流量を指します。空気が圧縮されると、体積は圧力および温度の変化に応じて変化しますが、乾燥空気の質量はほぼ一定です。したがって、発生する空気量を比較する際には、まず同一の圧力・温度および基準状態に換算して統一することが必要です。

• 吸気状態：環境温度、湿度、大気圧はいずれも実際の吸気量に影響を及ぼす。
• 排気圧力：表圧は、絶対圧に換算してからでなければ体積流量の比較は行えません。
• 排気温度：冷却前後の温度差は、圧縮空気の体積流量に影響を及ぼします。

温度がほぼ同じ場合には、気体状態方程式を用いて近似的に理解できます。圧力が上昇すると、同じ質量の空気が占める体積はそれに応じて小さくなります。

三、乾燥空気の変換率の核心的要因

乾燥工程は、主に圧縮空気中の水蒸気含有量を低減します。乾燥装置が追加で空気を消費しない場合、乾燥後の空気の質量はほぼ減少しません。しかし実際のシステムでは、乾燥機において再生時のブロー、自動ドレン、圧力損失、漏れなどが生じるため、これらは最終的に利用可能な乾燥空気の量に影響を及ぼします。

• 冷凍式乾燥機：主に冷却により水分を析出させ、通常は圧縮空気を大量に消費する再生方式を主として用いない。
• 吸着式乾燥機：再生用乾燥剤が必要で、圧縮空気の一部を消費する場合や、他の再生方式を採用する場合があります。
• 露点の要求：露点を低くするほど、乾燥負荷および再生時の消費量は通常高くなる。
• 吸入空気の湿度：環境が湿潤であるほど、除去すべき水分量は多くなり、乾燥システムへの影響も顕著になる。

四、コンバージョン率の計算方法

乾燥後の純出力空気量を基準とする場合、以下の考え方で概算できます。

乾燥空気の吐出量＝ドライヤー入口の圧縮空気量－再生ガス消費量－排水および漏洩による損失

乾燥空気変換率＝乾燥空気の出力量÷湿った圧縮空気の入力量× 100%

入力量と出力量の圧力および温度が異なる場合、体積流量を直接比較することはできないため、いずれか一方の標準状態または同一の運転条件下に統一したうえで計算を行う必要があります。

五、なぜ固定比率を直接示すことができないのか

空気圧縮機の排気圧力、周囲環境の温湿度、乾燥機の種類、露点要求などによって、結果には顕著な差が生じます。たとえば、高温多湿の環境では除水負荷がより高くなり、低い露点要求下では乾燥システムの再生に伴うエネルギー消費も増加する可能性があります。したがって、具体的な変換効率は、機器の銘板仕様、実際の運転条件、および乾燥機の技術資料を総合して判断すべきです。

六、工事見積りに関する提案

• 空気圧縮機の吐出量に対応する吸気状態または標準状態を確認する。
• システムの動作圧力、圧力変動および用気端の需要を確認する。
• 乾燥機のタイプ、定格処理量、圧力損失および再生時の消費量を確認してください。
• 選定時には適切な余裕を確保し、乾燥機が長期間にわたり満負荷運転となることを避けてください。
• 排水装置、配管の漏れおよびフィルターの圧力損失が利用可能なガス量に与える影響に注目する。