コンプレッサの基礎知識

コンプレッサの種類

空気はその体積を圧縮させて縮めると、その反動で元に戻ろうとする力が大きく働きます。これを「空気圧エネルギー」と言い、このエネルギーを使ってさまざまな機器を動かす事ができます。コンプレッサとは、この圧縮した空気を作り出す事のできる装置です。コンプレッサは、空気の圧縮方法やコンプレッサの構造によって次のような種類に分類されます。

圧縮方法の種類

コンプレッサは空気の圧縮方法の違いによって次のような種類に分類されます。

ケーシング内のローターが回転する事によって、ケーシングとローターの間の容積が連続して変化し、それによって気体を圧縮させる方法です。

ピストンの往復運動によって、シリンダ内の容積を変化させて空気を圧縮する方法です。低速回転のため音や振動が大きくなりますが、低コストなのが特徴です。レシプロコンプレッサは、この圧縮方法になります。

空気を高圧縮率かつ高効率で圧縮できるコンプレッサです。軸流式圧縮機とも言います。コンプレッサの構造が非常に複雑なため、パーツが多く本体価格も高価なコンプレッサで、ジェットエンジンやガスタービンエンジンなど主に産業用として用いられます。なお、軸流式コンプレッサは、圧縮機が正常に作動しなくなって圧縮機が失速する「サージング」という現象が起りやすいというデメリットがあります。

先ほどの軸流式と同じくターボ型のコンプレッサです。空気を羽根車（これでトルクを与える）からディフューザーに流して遠心方向に徐々に減速させることによって運動のエネルギーを変換する圧縮機です。軸流式コンプレッサに比べると小型化による圧縮効率の低下が少ない点が特徴で、またパーツ数も軸流式コンプレッサよりも構造が簡略化されているため非常に軽くコストも低い。また、サージングについても発生がしにくく、安定して使用することができます。なお、遠心コンプレッサの羽根車部分は高圧には強度がありますが、強力な遠心力が加わるため、金属疲労によって故障する事があります。

潤滑方法の種類

コンプレッサの潤滑方法には、給油式（オイルイン）と、無給油式（オイルフリー）、さらには水を使う水潤滑式の３つの種類があります。

潤滑にオイルを使用するコンプレッサです。そもそもコンプレッサは、何らかの形で潤滑をしないと傷や焼け付きなどの状態を引き起します。潤滑にオイルを使用する給油式コンプレッサの場合は、圧縮空気の中に油分が含まれるオイルミストが発生します。

オイルを一切使わず潤滑するコンプレッサです。冷却・シール材も注入しません。そのため、給油式コンプレッサのようにオイルミストは発生しません。

給油式コンプレッサでオイルを使用していたところを、水潤滑式では文字通り水を使用して潤滑します。水をスクリュー内部に注入する事で圧縮熱を冷却するとともに、内部を水で潤滑します。水しか使用しないため、圧縮空気にはオイルミストは含まれません。

冷却方法の種類

コンプレッサによって空気を圧縮すると、圧縮された空気は熱をもつことになりますので、それを冷却する必要があります。圧縮空気の冷却方法には、次の２つの種類があります。

圧縮空気を水によって冷却する方法です。先ほどの水潤滑式オイルフリーコンプレッサがこれに該当します。

水を使わず、ファンによってクーラーに通風して冷却風を作り出し、それによって圧縮空気を冷却します。

このように、一口にコンプレッサと言っても、空気の圧縮方法や潤滑方法、冷却方法、またそれ以外の様々な分類によって多数種類があります。コンプレッサを購入する際には、その用途にあったコンプレッサを選びましょう。