空気圧縮機の消費空気量はどのように計算しますか？

空気圧縮機の消費空気量とは何ですか

空気圧縮機の消費空気量とは、通常、用気システムが単位時間当たりに消費する圧縮空気の量を指し、一般的な単位はm³/min、L/minまたはNm³/分計算に際しては、単一のシリンダーや単一のノズルだけを対象とするのではなく、すべての用気ポイントを統計し、実際の運転条件および運転方式も考慮しなければならない。

計算の基本的な考え方

• 統計用ガス設備：すべてのシリンダー、スプレーガン、ブロー装置、空気圧バルブ、包装設備などのエア使用ポイントを一覧化する。
• 単台のガス消費量の確認：設備の技術資料に記載された消費ガス量または流量パラメータを優先的に採用し、同一の圧力および状態に統一する。
• 使用係数の確定：すべての設備が同時に満負荷で稼働するわけではないため、同時使用率、シフト数および動作頻度を考慮して補正を行うことができます。
• 漏れと余裕の確保：配管継手、ホース、シール類の経年劣化はいずれも損失を増加させるため、通常は一定の余裕を確保する必要があります。

よく使われる計算式

詳細な資料が不足している場合には、以下の考え方で概算することができます。

• 総ガス消費量：Q総＝Σ（単台設備のガス消費量×台数×同時使用係数）
• システム要求排気量：Q要求量＝Q総×漏れ係数×余裕係数
• 状態の換算：異なる圧力および温度条件下における流量は、同一の基準に換算する必要があり、比較には通常、自由空気量または標準状態量を用いる。

用気容積、動作回数およびサイクル時間を既知としている場合、まず1回当たりの用気量を算出し、それを単位時間あたりの流量に換算できます。シリンダー系の負荷については、シリンダー径、ストローク長、往復回数および充填圧力を考慮して概算することが可能です。

圧力と単位換算の要点

圧縮空気の体積は圧力の変化に伴って変わります。消費空気量を比較する際には、排気側の圧縮空気流量であるか、常圧に換算した自由空気流量であるかを明確にしなければなりません。圧力条件が異なる場合、単純に加算すると誤差が生じるおそれがあります。実際の計算では、例えばコンプレッサーの銘板に記載されていることが多い自由空気流量など、同一の基準に統一することが推奨されます。

計算手順の例

• 第一段階：用気ポイントの一覧を整理し、使用数、作業圧力、動作頻度および1回あたりの用気時間を記録する。
• 第二段階：各用気点の流量を同一単位に換算する。
• 第3段階：同時使用状況に基づいて合算し、平均またはピーク時のガス消費量を算出する。
• 第四段階：漏れの増加、保守による老朽化、および将来の拡張に備えた余裕を加える。
• 第5段階：空圧機の排気圧力、貯気タンクの容積および配管網の圧力損失がピーク時の需要を満たしているかを確認する。

一般的な誤差の原因

• 設備台数を単純に加算するだけで、同時使用係数は無視する。
• 圧縮空気流量と自由空気流量を区別していない。
• パージ、清掃、間欠的な噴吹など、短時間の高流量負荷は無視する。
• 配管の漏れ、継手損失および圧力降下は考慮されていません。
• ガス貯蔵タンクが小さすぎため、ピーク時のガス消費時に圧力の変動が生じる。

計算の要点

空気圧縮機の消費空気量を算出する際の鍵は統一単位、統計用のガス使用点、ピーク値と平均値の区分、漏洩および余裕の確保選定の際は、ピーク時の需要を基に圧力要件も併せて検証し、総流量だけを見て短期間の高消費ガス状態を軽視しないようにしてください。