単段エアコンプレッサー:適切なユニットを選択、比較、適用する方法

小さな製造工場では、3 台の空気圧グラインダーと 1 台のクリーニング ランスを同時に稼働させています。古いピストン コンプレッサーはほぼ継続的に作動し、ピーク需要時には圧力計が 90 psi を下回り、モーター ハウジングは触れられないほど熱くなります。これがあなたのプラントに当てはまると思われる場合は、1 段エアコンプレッサーと 2 段エアコンプレッサーのどちらを選択するかは理論的ではありません。最高工具圧力が 90 ～ 150 psi の間にあるほとんどの製造環境では、単段エアコンプレッサーが最も経済的で実用的な選択肢です。ユニットが十分な自由空気流を提供し、実際に使用するデューティ サイクルに応じて定格が定められている場合にのみ、これが正しい選択となります。

単段エアコンプレッサーとは何ですか?

単段エアコンプレッサーは、空気を貯蔵タンクに送る前に 1 回だけ圧縮します。ピストン設計では、1 つまたは複数のシリンダーが大気を吸い込み、それを 1 ストロークで圧縮し、シリンダー圧力が設定値に達すると空気を排出します。回転スクリュー設計では、1 対のローターが同じ単一の圧縮ステップを実行します。出力圧力は通常約 90 ～ 150 psi に制限され、多くの産業用ユニットは 100 ～ 125 psi に設定されています。

「シングルステージ」という用語は、ポンプ技術や出力定格ではなく、圧縮イベントの数を表します。そのため、2 馬力から 75 馬力までのピストンとスクリュー構成の単段コンプレッサーを見つけることができます。これらを結び付けるのは機械的な単純さです。つまり、1 回の圧縮イベントにより可動部品が減り、製造コストが削減され、日常的なメンテナンスが容易になります。

シングルステージと 2 ステージ: 違いは何ですか?

2 段コンプレッサーは、段間にインタークーラーを備えた 2 番目の圧縮ステップを追加します。第 1 ステージでは空気を中間圧力まで上昇させ、インタークーラーで熱を除去し、第 2 ステージでは空気を最終吐出圧力まで圧縮します。第 2 ステージの入口の空気が冷たくなるということは、熱に対抗するために浪費されるエネルギーが少なくなることを意味します。これが、最終圧力が約 150 psi を超える場合に 2 ステージ ユニットの効率が高くなる理由です。

表は典型的な違いを示していますが、単段スクリューコンプレッサーと二段ピストンユニットを比較すると、境界があいまいになります。スクリューエレメントには往復バルブがなく、100% のデューティサイクルで動作できるため、たとえ単段設計であっても、連続使用では同じ馬力のピストンマシンよりも優れた性能を発揮することがよくあります。

単段コンプレッサーを選択する際の重要な要素

オイル構造とオイルフリー構造

オイル潤滑式コンプレッサー ポンプは耐久性があり、オイルが圧縮チャンバーから熱を奪うため、温度制御が優れています。ピストンユニットでは、オイルはシリンダーの壁とリングも潤滑します。その代わりに、浮遊油をフィルターで除去する必要があり、油は定期的に交換する必要があります。オイルフリーポンプは、コーティングされたシリンダーやクローズドベアリングなどの空運転部品を使用しているため、空気を清浄に保ち、メンテナンスの負担を軽減します。ただし、動作温度が高くなり、騒音レベルが高くなったり、耐用年数が短くなったりする可能性があります。同じロジックがスクリュー コンプレッサーにも当てはまります。マイクロオイル モデルはシール、冷却、潤滑にオイルを使用しますが、オイルフリー モデルは食品、製薬、エレクトロニクス、その他のクリーンエア用途に使用されます。

電源

ほとんどの固定式産業用コンプレッサーは電気モーターで動作します。電気駆動は静かで排気がなく、シンプルなスターターで安定した出力が得られます。ガソリンまたはディーゼル エンジンは、送電網が利用できない遠隔地の建設現場でのみ意味を持ちます。ワークショップまたは生産建物の場合、ほとんどの場合、電動 1 段ユニットが正しい仕様です。

エアフローと圧力の必要性

最も重要な 2 つの数値は、圧力 (psi) と自由空気供給 (必要な圧力での CFM) です。すべての空圧ツールには CFM 単位の定格消費量があります。コンプレッサーのサイズを決定するには、同時に実行できるツールをリストし、CFM 需要を追加し、漏れ、ホースの摩耗、将来の追加を考慮して安全係数 1.25 を掛けます。たとえば、同時需要が 100 psi で 50 CFM の場合、100 psi で少なくとも 62.5 CFM を供給できるコンプレッサーが必要です。単段ユニットでもこの数値を満たすことができますが、これはポンプが上限まで押し上げられるのではなく、動作点に合わせて設計されている場合に限ります。 100 psi で 50 ～ 60 CFM を必要とするショップの場合、 10馬力マイクロオイルスクリューコンプレッサー ピストンポンプのデューティサイクル一時停止のないコンパクトなシングルステージオプションを提供します。

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デューティサイクルとストレージ

デューティ サイクルは、10 分間にコンプレッサーがどれくらいの時間稼働できるかを定義します。一般的なピストン ポンプの定格は 50 ～ 70% であり、冷却するために休止期間が必要であることを意味します。継続的に稼働するスプレー ブース、ビード ブラスター、または組立ラインがある場合、その休憩時間がボトルネックになります。単段スクリュー コンプレッサーは連続運転に対する耐性がはるかに高く、多くの産業用モデルではデューティ サイクルは事実上 100% です。断続的で高バーストな用途では、タンクのサイズがより重要になります。連続使用では、レシーバーよりもコンプレッサー自体の方が重要です。継続的な負荷が高い場合は、 20馬力一段スクリューユニット 同等の動力を備えたピストンマシンを中断する熱によるシャットダウンを発生させることなく、フルシフトを実行できます。

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騒音と保守性

圧縮空気は決して静かではありません。一般的な作業場にある単段ピストン コンプレッサーは 80 ～ 90 dB(A) で動作しますが、密閉型スクリュー コンプレッサーは多くの場合、70 ～ 80 dB(A) の範囲で静かです。騒音が問題となる場合は、音響エンクロージャについて問い合わせて、ワークステーションから離れた場所にユニットを設置してください。オイル交換、フィルター、ベルト、チェックバルブ、安全リリーフバルブなどのサービスポイントも考慮してください。単段機械の可動部品が少ないということは、摩耗する可能性のあるコンポーネントが少ないことを意味し、これが中小規模のプラントが単段機械を選択し続ける理由の 1 つです。

単段コンプレッサーはどの用途に適していますか?

圧力要件が 125 psi 未満で、使用パターンが断続的である場合、多くの場合、単段ユニットがコストとパフォーマンスの適切なバランスになります。典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。

• 自動車修理店とタイヤ店
• サンダー、ネイルガン、ダストブローを行う木工所
• 小型の製造テーブルと空気圧治具
• ステープル、留め、梱包ライン
• エアラチェット、グラインダー、ドリルなどの固定工具

プロセスに 150 psi 以上が必要な場合、またはコンプレッサーが停止せずに 3 つのシフトを実行する必要がある場合は、2 ステージまたは高圧スクリュー ユニットを使用する方が安全な投資です。実際的なルールは、最初に圧力を選択し、次にエアフローを選択してから、連続動作が実際の要件であるかどうかを決定することです。多くのバイヤーは「シングルステージ」という言葉を恐れて 2 ステージマシンを選択しますが、正しい尺度はブランドラベルではなくデューティサイクルです。

単段スクリューコンプレッサーが方程式を変える理由

ほとんどの人は、ガレージの隅にあるおなじみのピストンコンプレッサーを知っています。しかし、産業用単段エアコンプレッサーには回転スクリュー形式のものもあるため、購入の意思決定が変わります。マイクロオイルスクリューコンプレッサーは、空気を 1 段階で圧縮する容積式機械ですが、ローター間の隙間をシールするためにオイルを使用します。その結果、動作温度が低くなり、騒音が低減され、従来のデューティ サイクルの一時停止なしで継続的に動作できるようになります。多くの小規模ショップでは、より強力なピストン ポンプだけでなく、100% の稼働率を実際に必要としているため、これは重要な違いです。一日中空気を必要とする生産ラインでは、 50馬力単段スクリューコンプレッサー 同様の馬力のほとんどのピストンユニットよりも低い騒音レベルで安定した圧縮空気を提供します。

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簡単な選択チェックリスト

単段エアコンプレッサーを比較する場合は、常に次の手順を使用します。

1. ツールまたはプロセスに必要な最高圧力を確認してください。 150 psi を超える場合は、2 段ユニットを計画してください。
2. 合計同時CFMデューティを計算します。同時に実行するすべてのツールを加算し、1.25 倍します。
3. デューティサイクルを定義します。 70% 以上の時間で空気が必要な場合は、スクリュー コンプレッサーを強くお勧めします。
4. オイルの種類をお選びください。マイクロオイルは一般産業にとって経済的な選択肢です。クリーンエアプロセスにはオイルフリーが必要です。
5. モーターの電圧と位相を電源に合わせます。スターターのサイズと換気要件を確認してください。
6. ローカル サービスのサポートを確認します。注文に署名する前に、スペアパーツ、保証、工場でのサポートについてお問い合わせください。

これらの点をより広い文脈で理解するには、次の記事をお読みください。 エアコンプレッサーの種類、用途、購入の決定に関するガイド 。当社独自のマシンがどのように構築され、テストされているかを知りたい場合は、 工場と設備 。どちらも、仕様を実際のサービスの期待と比較するのに役立ちます。

単段空気圧縮機は依然として産業用空気需要の大部分に応えています。重要な違いは、ピストンかスクリューか、あるいは単段か二段かということではありません。それは、コンプレッサーの圧力、流量、デューティ定格と実際の負荷との一致です。これら 4 つの数値が揃うと、シングル ステージ ユニットは何年も安定して動作します。そうしないと、最も安価なマシンでも高価になります。時間をかけて需要を測定し、デューティ サイクルを確認し、あなたのショップの実際の動作に合わせて作られたコンプレッサーを選択してください。