顧客によって品質要件が異なるため、圧縮空気処理には更なる濾過と浄化が必要です。つまり、パイプラインの一部にパイプラインフィルターを設置することで、圧縮空気中の塵埃や油分を一定レベルまで低減し、汚染物質の数を許容レベルまで低減します。これらの汚染物質を効果的に除去するには、様々な方法と手段があります。このブログ記事では、高精度圧縮空気フィルターエレメントメーカーである無錫元美が、販売されている圧縮空気フィルターの選び方、取り付け方、交換方法をご紹介します。
圧縮空気ラインフィルタは、圧縮空気を使用する精密機器およびプロセスを、粉塵、油、微生物、臭気などの二次発生源から保護します。粉塵粒子は通常、空気中の固体粒子であり、人体や製品に損傷を与える可能性があります。統計によると、1立方メートルの大気中には最大1億4100万個の粒子が存在し、7.0barに圧縮されると、その濃度は141,000,000,000個を超え、そのうち80%以上が2μm未満です。通常、空気圧縮機の入口フィルタは約10μm以上の粒子を濾過しますが、空気圧縮機自体を保護するように設計されており、下流の機器を保護するものではありません。さらに、運転中に圧縮機から発生する摩耗粒子や、圧縮熱にさらされたオイルの劣化による堆積物は、圧縮空気とともに下流の機器やプロセスに運ばれる可能性があります。一般的なオイルインジェクションスクリューコンプレッサの出口オイル濃度は3ppmを超えているため、これらの物質も下流の機器やプロセスに侵入し続けます。したがって、圧縮空気の使用端の前にパイプライン フィルターを設置すると、これらの汚染物質を効果的に除去することができ、これはユーザーにとって非常に重要です。
圧縮空気パイプラインフィルターの主な濾過機構は、直接遮断、慣性衝撃、拡散です。また、静電吸引によって濾過効果を高めることもできます。
①. 直接遮断：粒子とろ材繊維が流路から逸脱することなく衝突すると、直接遮断が発生します。このタイプの作用は通常、フィルターエレメントの表面で発生し、主に大きな粒子（通常1ミクロン以上）に影響します。
②. 慣性衝突：慣性衝突は、フィルターエレメント内の繊維迷路を通過する気流中の粒子が流線型の流れに留まることができず、繊維に衝突して付着することで発生します。これは通常、0.3～1.0ミクロンの粒子で発生します。
③. 0.3ミクロン未満の最小粒子では拡散（ブラウン運動）が起こります。これらの粒子は空気流の中でフィルターエレメントを通過する傾向があり、フィルター繊維への衝突や付着の可能性が高まります。
圧縮空気ラインフィルタを長期間使用すると、フィルタエレメントに汚染物質が付着し、圧縮空気通路に一定の抵抗が生じ、システム内で圧力損失が発生します。目安として、1barの圧力損失はエネルギー消費量を7%増加させます。圧縮空気フィルタエレメントを定期的に交換することで、エネルギーコストを削減できます。
①. ダストフィルター。主に1.0ミクロン以上の粒子を除去しますが、配管フィルターの設計によって、異なるメカニズムと所望の汚染物質除去レベルが重なり合う場合があります。システム配管に高精度フィルターを直接設置すると、システム内の圧力損失が大きくなり、空気圧縮機により高い圧力を供給する必要があり、追加のエネルギーコストが発生するだけでなく、交換後のメンテナンスコストも非常に高くなります。したがって、ダストフィルターは圧力損失を低減するのに効果的ですが、空気圧縮機の出口と乾燥・ろ過装置の下流の圧力を決定する際には、カートリッジ交換前の最大許容圧力損失も考慮する必要があります。これが、ほとんどのお客様が基本的にダストフィルターを設置する理由です。ダストダクトフィルターは、エアドライヤーの下流、およびすべての運転装置とプロセスの前に設置することをお勧めします。
②. 凝集フィルター。1.0ミクロン未満の粒子、水分、または油分などの小さな液滴を除去すると、小さな液滴はフィルターメディアに付着し、より大きな液滴に凝集します。フィルターエレメントは内側から外側へと流れ、外側では直径が大きいため出口速度が低くなります。液滴が空気流に再導入されるのを防ぐため、再飛散防止バリアが備えられていることがよくあります。多孔質構造により、凝集した液体は重力によってフィルターカップの底まで流れ、通常は自動ドレンによってカップから排出されます。この液体には油分や水が含まれている場合があります。
フィルターの寿命全体を通して、凝集によって圧力損失が増加することはありません。凝集フィルターの前に適切なダストフィルターが設置されていない場合、圧力損失の増加は通常、粒子状物質の蓄積によって発生します。通常の圧力損失は、設計要素が飽和した後の「湿潤」圧力損失です。要素が適切に湿潤する前の「乾燥」圧力損失は低減されるため、油による下流の装置やプロセスへの損傷を防ぐため、吸着媒体を備えた可能性のある乾燥機の前に凝集フィルターを設置することをお勧めします。「油」には、石油系炭化水素や合成炭化水素だけでなく、アクリルなどの材料に影響を及ぼす可能性のあるジエステルなどの合成油も含まれます。
③. 吸着フィルター。微粒子フィルターと凝集型フィルターは、0.01ミクロン未満の非常に小さな固体または液体粒子を除去しますが、油蒸気や臭気は除去しません。吸着とは、気体および液体分子が固体表面に引き寄せられて付着することです。通常、フィルターエレメントには活性炭粒子が含まれており、活性炭粒子は非常に高い表面積と滞留時間を有しています。活性炭は蒸気の吸着にのみ使用されます。吸着ラインフィルターは、液体油への深刻な汚染を防ぐため、上流に凝集型フィルターを設置する必要があります。これら3種類のフィルターをすべて備えたシステムを複数設置することで、比較的高品質の圧縮空気が得られます。
ISO 8573-1 で定義されている空気品質グレード (下の表を参照) では、グレード 1 は粒子状物質の含有量、グレード 2 は水分含有量、グレード 3 は炭化水素 (油) を扱います。
1.アフタークーラーと水分分離器の後に設置された凝集フィルター (図 1) は、1 ミクロンの粒子と 0.5 ppm の液体 (定格温度 21°C) を除去し、グレード 1 から 3 までのガス品質要件を満たします。これには、粒子のグレード 1、水分なしのグレード、および炭化水素のグレード 3 が含まれます。
2. 高効率コアレッシングフィルタ（図2）は、エアアフタークーラーとモイスチャーセパレータ（図2）の後段に配置され、0.01ミクロンという微細な液体粒子を除去します。このフィルタは、粒子状物質（水分は対象外）用の一次段と、炭化水素分離用の二次段を備えています。
3. 冷凍乾燥機で使用される同じタイプのフィルター (図 3) は、クラス 1.4.1 のガス品質要件を満たします。
4. 乾燥剤乾燥機の圧力露点が -40°C の場合、乾燥剤床を保護するために上流に高効率凝集フィルタを配置し、下流にダストフィルタを配置すると (図 4)、クラス 1.2.2 のガス品質要件を満たします。
活性炭フィルターと組み合わせることで、油分含有量を0.003 ppmまで低減し、クラス1.2.1の仕様を満たすことができます。このクラスは「オイルフリー」と称され、炭化水素含有量が一般的な産業大気レベルを下回ります。再生式デシカントドライヤーの圧力下露点定格が-73°Cの場合、この組み合わせはより高度なガス品質要件を満たします。デシカントドライヤーを冷凍式ドライヤーに置き換えても「オイルフリー」の条件は満たされますが、圧力下露点は3°C上昇し、クラス1.4.1のガス品質要件に相当します。
5. 大気の状態はしばしば劣悪であり、特に産業環境では、エンジン、ヒーター、その他の発生源から排出される未燃焼燃料由来の凝縮性炭化水素が空気中に含まれている場合が多い。これらの濃度は0.05～0.25 ppmと推定される。エアロゾルも0.8～0.01マイクロメートルのサイズに霧化される。オイルフリーエアコンプレッサーはオイルによる汚染物質を生成しないが、コンプレッサーに入る大気中には、必然的にこれらの汚染物質が様々なレベルで含まれる。そのため、オイルフリーコンプレッサーは、クラス1.2.1（図5）または1.1.1のガス品質要件を満たすために、圧縮後に徹底した乾燥とろ過も行う必要がある。例えば、異なる温度における飽和空気中の水分含有量は、呼吸器系または医療用空気の基準を満たすために追加の処理を必要とする。圧縮空気システムには、精度要件に従ってパイプラインフィルターを順番に設置し、正しい向きに設置する必要がある。汚染物質は定期的に排出し、指定に従って廃棄する必要がある。
まとめると、圧縮空気パイプラインフィルタは、お客様の圧縮空気使用に関する具体的な要件によって異なります。製品と人の両方への二次汚染を防止するためには、適切な対策を講じる必要があります。したがって、用途環境に応じて異なるパイプラインフィルタを選択する必要があります。本記事は、圧縮空気パイプラインフィルタ製品に関する解説のみを目的としています。不正確な点がございましたら、ご指摘いただければ、速やかに修正いたします。
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