エアコンプレッサー

エアコンプレッサーは、周囲の空気を取り込み、高圧で吐出する機械です。これは、ガスコンプレッサーと空気圧装置の応用であり、機械動力（電動モーター、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジンなど）を圧縮空気に蓄えられた位置エネルギーに変換し、多くの用途があります。一般的な用途は、すぐに使用したり後で使用するために、空気を貯蔵タンクに圧縮することです。吐出圧力が設定された上限に達すると、コンプレッサーが停止するか、過剰な空気が過 圧弁から放出されます。圧縮空気は、必要になるまでタンクに貯蔵されます。^{[1]圧縮空気によって提供される圧力エネルギーは、放出されると}空気圧工具などのさまざまな用途に使用できます。タンク圧力が下限に達すると、エアコンプレッサーが再びオンになり、タンクに再加圧します。コンプレッサーはガスで作動し、ポンプは液体で作動するため、 ポンプとは異なります。

• 内燃機関: ガソリン、オイルフリーガソリン、ディーゼル
• 電気: AC、DC

• ダイレクトドライブ
• ベルトドライブ

コンプレッサーは、供給される圧力に応じて分類されます。

• 低圧空気圧縮機、吐出圧力が150ポンド/平方インチ（10バール）以下^[2]
• 吐出圧力が151～1,000ポンド/平方インチ（10.4～68.9バール）の中圧コンプレッサー^[2]
• 高圧空気圧縮機、吐出圧力が1,000ポンド/平方インチ（69バール）以上であるもの^[2]

空気圧縮にはさまざまな方法があり、容積式と回転動力式に分けられます。^[3]

• 単段往復動コンプレッサー
• 多段往復動圧縮機^[4]
• 単段ロータリースクリューコンプレッサー
• 2段ロータリースクリューコンプレッサー
• ロータリーベーンポンプ
• スクロールコンプレッサー
• 遠心式（ロータリー式またはターボ式）コンプレッサー
• ジェットエンジンによく使用される軸流圧縮機。

• もう一つの分類方法は、潤滑タイプによる分類です。オイル潤滑とオイルフリーです。オイルレス（またはオイルフリー）システムは、潤滑にオイルを必要としないなど、より技術的に進歩しています。オイルレスエアコンプレッサーは、オイル潤滑モデルよりも軽量で持ち運びが簡単ですが、より多くのメンテナンスが必要です。一方、オイル潤滑エアコンプレッサーは、より伝統的なタイプのエアコンプレッサーです。モーターを潤滑するためにオイルが必要であり、コンプレッサーの寿命を延ばすのに役立ちます。オイル潤滑コンプレッサーの利点の1つは、オイルフリーコンプレッサーよりも耐久性が高く、メンテナンスの必要性が少ないことです。[1]

容積式コンプレッサは、容積が減少するチャンバーに空気を強制的に通して空気を圧縮することによって機能します。圧力が排出バルブの外側の圧力よりも高くなると、ポートまたはバルブが開き、空気が圧縮チャンバーから出口システムに排出されます。^[5]一般的な容積式コンプレッサのタイプは

• ピストン型エアコンプレッサーは、ピストンを往復させてシリンダーに空気を送り込み、空気を圧縮します。吸気行程で一方向バルブを使用して空気をシリンダーに取り込み、同じ経路で空気が出て行かないようにし、圧縮行程で排気バルブを通ってシリンダーから高圧側に空気を排出します。この場合も逆止弁を使用して、次の吸気行程で空気が逆流しないようにします。ピストンコンプレッサーは単段式または多段式で、1 つ以上のシリンダーセットを並列に (同じ圧力で) 配置することもできます。多段式コンプレッサーは、高圧縮比の場合、単段式よりも効率が高く、通常は中間冷却を使用して効率を高めます。

シングルステージおよびツーステージコンプレッサーの容量は、通常、標準立方フィート/分(SCFM) またはリットル/分とポンド/平方インチ(PSI) またはバールで指定されます。程度は低いですが、一部のコンプレッサーは実際の立方フィート/分(ACFM) で評価されています。^{[明確化が必要] [引用が必要]さらに、}立方フィート/分(CFM) で評価されているものもあります。 ^{[明確化が必要] [引用が必要]} CFM のみを使用してコンプレッサーを評価すると、圧力基準なしで流量を表すため、あいまいになります。たとえば、60 PSI で 20 CFM などです。

単段コンプレッサーは通常、5馬力から5馬力の範囲に該当します。^{[引用が必要]} 2段コンプレッサーは通常、5馬力から30馬力の範囲に該当します。^{[引用が必要] [説明が必要]}

• ロータリー スクリュー コンプレッサーは、2 つのらせん状のスクリューを組み合わせ、回転すると空気がチャンバー内に導かれ、スクリューの回転に伴って容積が減少する容積圧縮を実現します。ロータリー スクリュー コンプレッサーは、1 段式または 2 段式です。^{[説明が必要]}
• ベーン コンプレッサー: さまざまなブレード配置のスロット付きローターを使用して^{[明確化が必要]}、空気をチャンバーに導き、容積を圧縮します。このタイプのコンプレッサーは、高圧で一定量の空気を送り出します。^{[明確化が必要]}

回転動力式空気圧縮機には、回転羽根がガスに運動エネルギーを与え、固定通路が速度を圧力上昇に変換する遠心圧縮機と、ローターブレードが運動エネルギーを与え、ステーターブレードがそれを圧力上昇に変換する軸流圧縮機があります。

断熱加熱のため、空気圧縮機は廃熱を処理する何らかの方法を必要とする。一般的には何らかの形の空冷または水冷であるが、一部の（特にロータリー式）圧縮機は油で冷却される（その油も今度は空冷または水冷される）場合がある。^[6]圧縮機の冷却中は大気の変化も考慮される。^{[説明が必要]}冷却の種類は、入口温度、周囲温度、圧縮機の電力、適用領域などの要因を考慮して決定される。あらゆる用途に使用できる単一のタイプの圧縮機はない。

エアコンプレッサーには、ガスボンベにクリーンな高圧空気を供給したり、水中の表面供給ダイバーにクリーンな中圧空気を供給したり、一部のオフィスや学校の建物の空気圧 HVAC制御システムのバルブを駆動するための中圧クリーン空気を供給したり、ジャックハンマーなどの空気圧工具に動力を与えるために大量の中圧空気を供給したり、高圧空気タンク（HPA、空気タンク）を充填したり、タイヤを充填したり、大規模な工業プロセス（石油コークス化やセメント工場のバッグハウスパージシステムの酸化など）用の大量の中圧空気を生成するなど、多くの用途があります。^[7]

エアコンプレッサーは、石油・ガス、採掘、掘削の用途でも、フラッシング媒体、アンダーバランス掘削時の泥水の曝気、パイプラインのエアピギングなどとして広く使用されています。

ほとんどの空気圧縮機は、往復ピストン型、ロータリーベーン型、またはロータリースクリュー型のいずれかです。遠心圧縮機は非常に大規模な用途で一般的ですが、ロータリースクリュー、スクロール、^[8]、往復空気圧縮機は小規模および中規模の用途で好まれます。

エアコンプレッサーは、さまざまな動力源を利用できるように設計されています。直接駆動のガソリンまたはディーゼルエンジンと電気モーターが最も人気がありますが、車両エンジン、パワーテイクオフ、または油圧ポートを利用するエアコンプレッサーもモバイルアプリケーションでよく使用されます。^[9]

コンプレッサーのパワーはHP（馬力）とCFM（吸入空気1分あたりの立方フィート）で測定されます。 ^[10] 圧力容器の容積と蓄えられた圧力は、利用可能な圧縮空気の量（予備）を示します。

ガソリンやディーゼルを動力源とするコンプレッサーは、電気の供給が難しい遠隔地で広く使用されています。騒音が大きく、特に圧縮空気を呼吸用の空気供給に使用する場合は、排気ガスの換気が必要です。電気を動力源とするコンプレッサーは、常時電気が供給されている生産現場、作業場、ガレージで広く使用されています。一般的な作業場/ガレージのコンプレッサーは、110～120 ボルトまたは 230～240 ボルトです。コンプレッサーのタンクの形状は、「パンケーキ型」、「ツイン タンク型」、「水平型」、「垂直型」です。サイズと目的に応じて、コンプレッサーは固定式またはポータブル式になります。

あらゆるタイプのコンプレッサーが漏れなく効率的に作動するためには、定期的なメンテナンスを実施する必要があります。メンテナンス費用は、空気圧縮機を所有するライフサイクルコストのわずか8％を占めます。^[11]

CAGIの空気圧縮機性能検証データシートによると、等エントロピー効率が高いほど、省エネ効果が高い。空気圧縮機の等エントロピー効率は95%に達している。 ^[12]

エアコンプレッサーの生涯コストの約70～80%はエネルギー消費であるため、高効率エアコンプレッサーを使用することは省エネ方法の1つです。^[要出典]

• 真空ポンプ
• フリーピストンエンジン
• ガスコンプレッサー
• 空気圧
• ガスボンベ
• 「青いエアコンプレッサー」

ウィキメディア・コモンズには、空気圧縮機に関連するメディアがあります。