高圧空気圧縮機に低圧冷却用ポンプを併設することは可能ですか。また、冷却用ポンプを空気圧縮機に供給する役割とは何でしょうか。

高圧空気圧縮機は低圧冷却水ポンプと組み合わせることができますか。

工業用途において、高圧空気圧縮機には、通常、低圧冷却用ポンプを直接組み合わせることは推奨されません。高圧空気圧縮機は運転中に多量の圧縮熱を発生するため、冷却システムには高い熱交換能力が求められます。冷却用ポンプの選定においては、流量と揚程が放熱要求を満たしているかどうかが最も重要なポイントとなります。

低圧ポンプは通常、揚程が低いため、配管系統が長かったり抵抗が大きい場合には、十分な循環水量を確保できないことがあります。その結果、冷却水の流量不足や熱交換効率の低下を招き、空気圧縮機の排気温度の過昇、潤滑油の劣化、さらには設備の高温停止保護の発生につながるおそれがあります。冷却システムが開放式の水槽を採用し、配管が極端に短く抵抗も非常に小さいうえ、厳密な熱平衡計算によって低圧・大流量ポンプでも放熱要求を満たすことが確認されている場合を除き、このような不適合な構成は避けるべきです。

冷却水ポンプが空圧機に供給する際の核心的な役割

冷却水ポンプは、空気圧縮機の冷却循環システムにおける動力源であり、その主な役割は以下のとおりである。

• 圧縮熱を運び去る空気は圧縮される過程で多量の熱を発生するため、冷却水ポンプによって冷却水が熱交換器内を循環し、その熱を除去して冷却塔または外部環境へ排出することで、設備の過熱を防止します。
• 潤滑油の性能を維持する適切な温度は、潤滑油の粘度および潤滑性能を確保するための前提条件です。冷却システムは油温を効果的に管理し、高温による酸化・劣化を防ぐことで、ローターや軸受などの主要部品の使用寿命を延長します。
• 運用効率の確保：空気圧縮機が高温環境下で運転すると、容積効率が低下し、吐出量が減少します。優れた冷却性能により、機器を設計上の最適温度範囲で運転し、高いガス生産効率を維持できます。
• バックエンドのガス使用設備を保護する圧縮空気の排気温度を低下させることで、配管や空気圧機器の後段における結露の発生を抑制し、圧縮空気の品質を向上させることができます。

冷却水ポンプの科学的な選定に関する提案

空圧機の高効率かつ安定した運転を確保するため、冷却水ポンプの選定・組み合わせは以下の原則に従う必要があります。

まず、機器の取扱説明書を参照し、必要な冷却水流量、流入水温および水圧の要求事項を明確にしなければなりません。次に、ポンプの揚程は、冷却配管全体、バルブ、フィルターおよび冷却塔の圧損を克服できるものでなければなりません。最後に、水質の変化によって生じる配管のスケール付着やフィルターの目詰まりによる圧損増加に対応するため、一定の余裕を確保しておくことを推奨します。これにより、冷却システムの長期にわたる信頼性の高い運転が確保されます。