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圧縮空気除湿装置(エアドライヤー)とは

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圧縮空気除湿装置(エアドライヤー)とは

圧縮空気除湿装置(エアドライヤー)とは動力、塗装、乾燥、計装用など幅広く使用されている圧縮空気を除湿し、乾燥させるものです。
JISでは「水蒸気量を減少させ、出口相対湿度を100%未満にすることで圧縮空気の絶対水分量を低減する装置」と定義されています。

圧縮空気除湿装置(エアドライヤー)を使用する理由

圧縮や冷却により発生するドレン

 空気圧縮機(コンプレッサー)は周囲の空気を圧縮して高圧の空気を作り出します。空気には窒素や酸素、二酸化炭素といった微量な成分の他に水蒸気が含まれています。
空気に溶けこむことのできる体積あたりの水蒸気量(飽和水蒸気量といいます)は温度によって決まっていて、空気を圧縮すると水蒸気量が増加し、空気中に溶けこめ切れなくなった水蒸気が水滴(ドレン)となって現れます。
 また、飽和水蒸気量は温度の低下とともに低くなるので、圧縮空気が冷却されて温度が低下してもドレンが発生することになります。


ドレンの除去に必要なドライヤー

 圧縮や冷却により発生したドレンがエアシリンダーやエアモーター、ソレノイドバルブ(電磁弁)といった圧縮空気を使用する機器のなかに入り込むと錆びが発生し、機械の寿命の低下や作動不良を招く原因となります。また、除湿が不十分な圧縮空気を塗装に使用するとドレンが塗装面に付着して塗料をはじき、塗装不良を引き起こすこともあります。
この厄介者のドレンを除去するのがエアドライヤーなのです。

ドレンの排出に必要なオートドレン

圧縮空気中からドレンを除去するには、装置外にドレンを排出する必要があります。
圧縮空気を無駄にせずにドレンのみを排出する機器として「オートドレン(ドレントラップ)」があります。
ドライヤーには必ずついており、ドライヤー以外にも圧縮空気を使用する直前やドレンがたまりやすい箇所などにも取り付けられます。
詳しくはコラム:圧縮空気のドレン処理とドレン排出機構を参照してください。

エアドライヤーの分類

 エアドライヤーには冷却式(冷凍式)と吸着式(吸湿式)、メンブレン(中空糸膜)式があります。
 除湿後に圧縮空気に含まれる水分量によって適した方式は異なります。
 圧縮空気の水分量は主に「圧力下露点温度」や「大気圧下露点温度」で表されます。
 露点温度の詳しい説明についてはコラム:「圧力下露点温度」と「大気圧下露点温度」の違いを参照してください。 

 冷却式はエアコンの除湿と同様に冷却して空気中の水分を結露させて除湿を行う方式で、圧力下露点10℃程度の空気が得られます。
 吸着式はお菓子や海苔に入っている乾燥剤と同様に乾燥剤に水分を吸着させて除湿を行う方式で、圧力下露点-20℃程度の空気が得られます。
 メンブレン式は水分は通すが空気は通さない特殊な膜の中に空気を通し、除湿を行うもので圧力下露点5℃程度の空気が得られます。

 冷却式と吸着式の詳しい説明についてはコラム:「冷却式」と「吸着式」の違いを参照してください。
 当社では圧力下露点10~30℃の冷却式および圧力下露点-20℃以下の吸着式を製造しています。

エアドライヤーの設置場所

 エアドライヤーは主にコンプレッサーの空気出口からすぐのところに接続して使用されます。
コンプレッサーとドライヤーの間にレシーバータンクを設けると、レシーバー内で未除湿の空気が結露してドレンが滞留することになります。そうすると圧縮空気を貯められなくなるため、レシーバーとしての機能を果たさなくなり、推奨されません。
 コンプレッサーとドライヤー間の配管をできるだけ短くするのがドレントラブル防止となります。
 どうしても配管が長くなってしまう場合にはオートドレンを設置してドレンを排出する、といった方法があります。

また、小型(75kW)以下のものでは冷凍式ドライヤーを内蔵したコンプレッサーも多く存在しています。
コンプレッサーが複数台になる場合は内蔵型ドライヤーで除湿するよりも別置で一度に除湿した方が省エネになり、かつメンテナンス費用も抑えられます。

エアドライヤーの仕様

 エアドライヤーは様々な種類が存在します。
 選定に当たって主な必要事項は以下のとおりです
  • 空気入口温度(コンプレッサーの出口温度)
  • 空気使用量(処理流量)
  • 圧力
  • 露点温度または使用用途
  • ユーティリティ(電源電圧や冷水、冷却水、蒸気の有無など)

空気入口温度

 空気入口温度が高いほど負荷が大きいため、装置が大きくなります。
 同容量の場合は処理流量が少なくなります。

空気使用量(処理流量)

 空気使用量が多いほど負荷が大きいため、装置が大きくなります。
 同容量の場合は圧力損失の増加、露点温度が上昇します。

圧力

 圧力が低いほど負荷が大きいため、装置が大きくなります。
 装置が同じ場合は処理流量が少なくなります。

露点温度

 低露点であるほど負荷が大きいため、装置が大きくなります。
 また、0℃以下の圧力下露点の場合は吸着式となり、ランニングコストが大幅にアップします。

ユーティリティの有無

 電源はもちろんですが、冷水や冷却水、蒸気といった工場の資産を有効に活用することで工場全体の省エネにつなげることもできます。
 当社では除湿後の圧縮空気を余剰蒸気やコンプレッサーの排熱を利用して体積流量を増加させる空気加熱器HE型もラインナップしています。

仕様決定後の確認事項

 仕様が決定すると
  •  圧縮空気空気接続配管径
  •  装置のサイズ
  •  必要なユーティリティ
  •  圧力損失
 等が決定します。
 ここでは見逃されがちな圧力損失について紹介します。

圧力損失やエアブロー

 エアドライヤーの選定で見逃されがちなのが圧力損失です。
 ドライヤー内での圧力損失が大きいものは、コンプレッサーの設定圧力を高くしなければならないため、消費電力が増大します。
 また、ヒートレスドライヤーやメンブレンドライヤーと呼ばれるドライヤーはドライヤー単体では非常に消費電力が少ない(または0)であるものの、コンプレッサーの空気を分流させて除湿を行うため、実際に使用できる圧縮空気の量が減少するため、ワンランク大きなコンプレッサーが必要になることもあります。
単体での消費電力が少なくとも、コンプレッサーの消費電力が多くなっては省エネにはなりません。

入口フィルターの必要性  

最近のエアドライヤーは小型化により流入してくる圧縮空気内の錆びやごみによりドライヤー内の冷却器に閉塞が発生しやすくなっています。
この閉塞を防止するため、入口にフィルターが必要になる機種も多くあります。フィルターの取り付けにより圧力損失が増大し、コンプレッサーの消費電力を増大させます。

詳しくはコラム:圧力損失と動力費からみた除湿装置の省エネ化を参照してください。


おわりに

機械の寿命の低下や作動不良、塗装不良の防止のため、エアドライヤーは必要です。
しかしながら
「エアドライヤーはついているのにドレンが出る」
「工場でドレンが出て困っているけど、どうしていいかわからない。」
「いつもドレンが出るわけじゃないけど、出るときがある」
といった声もよくお聞きします。
当社では現地調査を行い、お客様の使用方法に合わせた圧縮空気の除湿システムの提案も行っております。
お気軽にお問い合わせください。
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