空気圧縮機の回転数と圧力の関係図

回転数と圧力の基本的な関係

空気圧縮機が運転中は、通常、回転数が本体の吐出能力および圧力の立ち上がり速度に影響を及ぼします。用気側の需要が比較的安定している場合、回転数を上げると圧縮空気の吐出量が増加し、システム圧力が設定範囲内に維持されやすくなります。一方、回転数を下げると吐出量が減少し、圧力の上昇速度もそれに応じて遅くなります。

注意すべき点は、圧力は回転数のみによって決まるわけではないということです。実際の圧力には、消費流量、貯気容量、配管抵抗、漏れの状況、制御方式、および圧力設定値などの諸要因も影響を及ぼします。したがって、関係図は単なる定式化として捉えるのではなく、トレンドを把握するのに適しています。

関係図における一般的な表現方法

• 横軸は回転数を示す：異なる回転数状態における装置の動作変化を観察するために用いられる。
• 縦軸は圧力を示す：システムの圧力が用気要求を満たしているかどうかを判断するために使用されます。
• 曲線の傾向：同一の運転条件下では、回転数が上昇すると通常、圧力の立ち上がりは速くなるが、空気消費量も同時に増加する場合、圧力が必ずしも同様に上昇するとは限らない。
• 設定範囲：図には、圧力の上限・下限または制御目標範囲が示されることが多く、設備の圧力制御範囲を表すために用いられます。

曲線の変化に影響を与える重要な要因

• ガス使用の変動：末端の消費流量が急に増減すると、回転数が安定していても圧力に変動が生じる可能性があります。
• システム容積：ガス貯蔵タンクおよび配管の容積が大きい場合、圧力変動は通常より緩やかになります。
• 漏洩状況：配管や継手の漏れは、空気消費量を増加させ、圧力の維持を困難にします。
• 吸気条件：吸気温度、ろ過抵抗および環境条件は、いずれも実際の出力能力に影響を及ぼします。
• 制御方式：商用周波数運転、加減載制御、インバータによる速度調整などの方式により、回転数や圧力の特性が異なります。

周波数変換制御による回転速度と圧力

インバータ制御を採用した空気圧縮機システムでは、回転数は空気使用量の需要に応じて調整されます。空気使用量が増加すると、設備は回転数を上げて供給量を補い、逆に使用量が減少すると、無駄なエネルギー消費を抑えるために回転数を下げます。

この制御方式の重点は、単に高回転数を追求することではなく、実際の空気使用量にできるだけ適した回転数にすることにあります。もし回転数が長期間にわたり過剰なままでも圧力が安定しない場合は、空気需要や配管の漏れ、圧力設定、あるいはシステム構成が適切かどうかを確認する必要があります。

図の読み方と活用のためのアドバイス

• まず圧力が正常な制御範囲内にあるかを確認し、次に回転数の変化が空気使用量の変化と一致しているかどうかを判断します。
• 圧力が低いままである場合、回転数だけに注目するのではなく、用気側で過剰な使用がないか、漏れはないか、あるいはフィルタの抵抗が過大になっていないかを確認する必要があります。
• 圧力が頻繁に変動する場合は、貯気容積、加減載ロジック、およびインバータの応答特性を総合的に検討して分析します。
• 機種や制御ロジックの違いにより曲線は異なりますので、機器の取扱説明書および現場での運転データを併せて検討する必要があります。