なぜ圧縮空気のクオリティが重要なのか

圧縮空気は食品・飲料業界から製薬, エレクトロニクス, 自動車製造に至るまで、幅広い産業分野で利用されています。 水蒸気, 油, 粒子状物質などの汚染物質は製品のクオリティを低下させたり、設備を損傷させたり、さらには安全上のリスクをもたらしたりする可能性があります。 空気の質が悪いと規制が厳しい産業においては予期せぬ稼働停止, メンテナンスコストの増加, さらには製品のリコールにつながる可能性があります。

例えば食品加工工場ではエアライン内の油分や水分が包装材や原材料を汚染し、健康被害や規制違反につながる恐れがあります。 この例は各用途の具体的なニーズに合わせて空気の前処理を調整することの重要性を示しています。

その他の考慮事項:

  • エネルギー効率: 汚染された圧縮空気システムは圧力損失や機器の摩耗により、稼働に多くのエネルギーを必要とすることが多くなります。 清潔で乾燥した空気を維持することで、エネルギー消費と運用コストを削減できます。
  • 環境への影響: 適切なドレンと油分除去は環境汚染を防ぎ、企業がサステナビリティ目標を達成する一助となります。
  • 安全: 汚染された空気は空気圧工具やアクチュエータの故障を引き起こし、危険な状況につながる可能性があります。

ISO 8573とおよび純度クラスを理解する

国際規格ISO 8573 は圧縮空気の汚染物質を測定および分類するための包括的な枠組みを提供しています。 大気質は主に以下の3つのカテゴリに分類されます:

  • 粒子状物質 – 粉塵, さび, スケールなどの固体粒子。
  • – 蒸気, 液体やエアロゾルの状態で存在します。
  • – 液体油, 油のエアロゾルおよび油蒸気を含む。

各カテゴリにはクラス評価が割り当てられており、クラス 1 が最も高いクオリティとなります。 例えばISO 8573-1:2010はこの規格の中で最もよく参照される部分であり、圧縮空気の純度クラスを規定しています。 一般的な分類としてはISO 8573-1:2010 [1:2:1] のようなものがあります。

  • クラス 1 パーティクル用,
  • クラス 2 水用および
  • クラス 1 オイル用

業界別の事例

業界によって圧縮空気のクオリティに対する要件はそれぞれ異なります:

  • 食品&飲料 ボトリング工場では圧縮空気を使ってプラスチックボトルのブロー成形や包装資材の洗浄を行っています。 消耗品の汚染を防ぐためにISOクラス1-2-1が求められることがよくあります。
  • 医薬品: タブレット製造では圧縮空気が粉末を搬送し、クリーンルーム内の設備を稼働させる。 交差汚染を防ぐためには超高清浄度空気(ISOクラス1-1-1)が不可欠です。
  • 半導体: マイクロチップの製造では微細な欠陥を防ぐために極めて乾燥した無給油の空気が必要となります。 通常、ISOクラス1-1-1以上が義務付けられています。
  • 医療機器: 手術器具や滅菌に使用される圧縮空気はISOクラス1-2-1以上といった厳しい衛生基準を満たす必要があります。
  • 自動車: 塗装ブースでは完璧な仕上がりを実現するために乾燥した油分を含まない空気が必要です。 一般的にISOクラス2-2-2が使用されます。
  • パッケージング: 包装ラインの空気圧システムでは詰まりを防ぎ、安定した性能を維持するために清浄で乾燥した空気が必要です。
  • 再生可能エネルギー: 風力タービンのブレード製造や太陽光パネルの生産では欠陥のない部品を確保するために高いクオリティな圧縮空気が不可欠です。
  • 積層造形(3Dプリンティング): 汚染を防ぎ、印刷クオリティを確保するためには極めて清浄で乾燥した空気が必要です。

事例: FestoとTNO

FestoはVan Leeuwenhoek LaboratoryのTNOと協力し、圧縮空気のクオリティと供給能力の向上に取り組みました。 事前監査を経て、FestoとRoyal HaskoningDHVはISO 8573に準拠した2段階システムを設計しました。このシステムは精密な試験用に極めて乾燥した圧縮空気(クラス2.1.1)を供給するとともに、その他の用途向けに標準クオリティの空気(クラス2.4.1)を供給します。 その結果、信頼性の向上, 効率の改善そしてエネルギー消費の最適化が実現しました。

詳細については

求められる圧縮空気のクオリティを達成するためのテクノロジーとプロセス

必要とされるISO 8573 のクラスに適合させるために、様々な圧縮空気の浄化テクノロジーを組み合わせて使用しています。 これらのテクノロジーは通常、段階的に配置され、汚染物質を段階的に除去するように設計されています。

水分分離

水は圧縮空気中に含まれる最も一般的かつ有害な汚染物質の一つです。 腐食を引き起こしたり、空気工具を損傷させたり、製品のクオリティに影響を及ぼしたりする可能性があります。 主なテクノロジーには以下が含まれます:


  • サイクロン式ウォータセパレータ: 遠心力を利用して気流から水分を除去する装置で、通常はコンプレッサの直後に設置されます。
  • 冷凍式ドライヤ: 空気を冷却して水蒸気を凝縮・除去します。 露点要件がそれほど厳しくない汎用用途に最適です。
  • 乾燥剤/吸着式ドライヤ: 吸湿性のある材料を使用して水分を吸収し、極めて低い露点(-70°C以下)を実現します。 医薬品や電子機器などの重要な用途において不可欠です。
  • 膜式ドライヤ: 選択的透過を利用して水蒸気を除去します。 コンパクトな設計で、小規模なシステムや遠隔地での使用現場での乾燥に適しています。

エアドライヤ

微粒子ろ過

固体粒子は周囲の空気, コンプレッサや配管システムから発生することがあります。 これらを削除するには:

  • プレフィルタ: 大きな粒子を捕捉し、下流の機器を保護します。
  • 高効率フィルタ: サブミクロンレベルの微細粒子を除去し、精密なプロセスに清浄な空気を確保します。
  • HEPAフィルタ: 製薬や半導体製造などの超高清浄環境では0.3μm以下の微粒子を除去するためにHEPAフィルタが使用されることがあります。

フィルタ

油分除去

油の混入は潤滑油を使用するコンプレッサや周囲の環境から生じることがあります。 除去方法には以下のものがあります:

  • フィルタコンビネーション: 油のエアロゾルや微細な粒子を捕捉します。
  • 活性炭フィルタ: 油分や臭いを除去し、仕上げの研磨工程としてよく用いられます。
  • オイルフリーコンプレッサ: 油の混入が一切許されない用途において、オイルフリーコンプレッサは油の混入リスクを排除します。

フィルタ

ドレン管理

回収した水や油は安全に排出する必要があります:

  • オートドレン: フィルタやドライヤ内に溜まった液体を、手作業を必要とせずに除去します。
  • ウォータセパレータ: ドレンは排出前に油と水を分離し、環境基準に準拠した方法で確実に処理してください。
  • 監視システム: 高度なセンサやIoT対応デバイスにより、ドレンのクオリティやシステムの状態をリアルタイムで監視することができます。

オートドレン

圧縮空気の調質におけるよくある間違いとその回避方法

最善の意図を持っていても、多くの工場やメンテナンステクノロジー者は空気処理システムの設計やメンテナンスの際に、本来なら防げたはずのミスを犯してしまいます:

  • 小型化された機器: 流量に対して容量が小さすぎるフィルタやドライヤを選択すると圧力損失が生じ、性能が低下します。
  • メンテナンスを怠ること: フィルタの汚れや排水口の詰まりは効率を低下させ、汚染の原因となる可能性があります。
  • 不適切な配置: ドライヤやフィルタを使用場所から離れすぎた場所に設置すると再汚染が生じる可能性があります。
  • 周囲の状況を無視する: 湿度が高い環境や粉塵の多い環境ではより堅牢な空気処理ソリューションが必要となります。
  • 定期的な検査の不足: 定期的なエアのクオリティ検査を行わなければ、汚染の問題は故障を引き起こすまで気づかれないままになる可能性があります。

こうした落とし穴を避けるためにはまず適切なシステム評価を行い、エアのクオリティを定期的に監視することから始めなければなりません。

ISO 8573コンプライアンスチェックリスト

1. アプリケーション要件を確認する

  • 業界特有のエアのクオリティのニーズを特定する
  • 必要なISO 8573 必要なISO純度クラス(粒子, 水分, 油分)を決定する
  • 汚染物質に対する機器やプロセスの感受性を理解する

2. 現在の圧縮空気システムの評価

  • 大気質の基準測定(粒子状物質, 露点, 油分)を実施する
  • 既存のろ過・乾燥設備の処理能力を見直す
  • 使用箇所に対する空気処理機器の設置位置を確認する

3. 空気処理ソリューションの設計と導入

  • 適切なウォータセパレータ(サイクロン式, 冷凍式, 吸着式, 膜式)を選択する
  • 適切な微粒子フィルタ(プレフィルタおよび高効率フィルタ)を選択する
  • 油分除去システム(凝集フィルタ, 活性炭フィルタ)を導入する
  • オートドレンおよびウォータセパレータを設置する
  • 可能な場合はオイルフリーコンプレッサの使用を検討する

4. メンテナンス・監視

  • フィルタと乾燥剤を定期的に交換する
  • 定期的にドレン管の清掃と点検を行う
  • フィルタおよびドライヤの両端の圧力損失を監視する
  • アプリケーションのリスクレベルに応じて、定期的なエアのクオリティ検査を実施する
  • システムの運用およびメンテナンスに関するベストプラクティスについて、従業員に研修を実施する

5. ドキュメントと継続的な改善

  • メンテナンス作業および試験結果について、詳細な記録を残す
  • システムの変更やアップグレードについてはすべて記録に残す
  • システムのパフォーマンスを定期的に確認し、必要に応じて調整する
  • 業界の標準や最新テクノロジーに関する最新情報を入手する

ISO 8573と圧縮空気のクオリティに関するよくある質問

ISO 8573とは何か、そしてなぜそれが重要なのか?

ISO 8573 は粒子, 水分, 油分などの不純物の濃度に基づいて、圧縮空気のクオリティ等級を規定する国際規格です。 これは各業界が使用する圧縮空気が安全性, 効率性および製品クオリティの要件を満たしていることを保証するのに役立つため、重要です。

私のアプリケーションに必要なISOクラスはどのように判断すればよいですか? 私のアプリケーションにはどのISO 8573クラスに適用していますか?

必要なISO 8573クラスは業界や具体的な用途の要件によって異なります。 例えば製薬業界や半導体業界ではクラス 1の空気(超清浄)が必要とされ、自動車の塗装ブースではクラス 2が必要とされます。 プロセスの感度を評価し、業界ガイドラインを参照することで、適切な分類を決定するのに役立ちます。

ISO 8573が対象としている主な汚染物質にはどのようなものがありますか ?

この規格は粒子状物質(粉塵, 錆), 水分(水蒸気, 液滴), 油分(液体油, エアロゾル, 蒸気)という3つの主要な汚染物質のカテゴリを対象としています。

ISO 8573のエアクオリティクラスには一般的にどのようなテクノロジーが用いられていますか?

一般的なテクノロジーとしてはサイクロン式ウォータセパレータ, 冷凍式および吸着式ドライヤ, 微粒子用プレフィルタおよび高効率フィルタ, 油分除去用の凝集フィルタおよび活性炭フィルタ, ならびにドレン用のドレン排出装置およびウォータセパレータなどが挙げられる。

圧縮空気のクオリティはどのくらいの頻度で検査すべきですか?

定期的なテストの頻度はアプリケーションの重要度によって異なりますが通常は四半期に1回から年に1回の範囲です。 リスクの高い業種や工程では継続的なコンプライアンスを確保するためにより頻繁な検査が必要となる場合があります。

圧縮空気のクオリティが低いとどのようなリスクがあるのでしょうか?

空気の質が悪いと設備の損傷, 製品の汚染, 稼働停止時間の増加, メンテナンスコストの上昇, さらには安全上のリスクを引き起こす可能性があります。 規制産業においてはコンプライアンス違反や多額の費用を伴うリコールにつながる可能性もあります。

オイルフリーコンプレッサを使用すれば、オイル除去フィルタは不要になりますか?

オイルフリーコンプレッサは油による汚染のリスクを大幅に低減しますが周囲の汚染物質や配管の影響により、リスクを完全に排除できない場合があります。 重要な用途においては依然として包括的な空気処理システムの導入が推奨されます。

圧縮空気のクオリティを維持するためにどのようなメンテナンス方法がありますか?

フィルタや乾燥剤の定期的な交換、ドレン排水管の清掃または交換、圧力損失の監視および定期的なエアのクオリティ検査の実施は不可欠なメンテナンス作業です。

圧縮空気の処理において、よくあるミスを避けるにはどうすればよいでしょうか?

設備の容量不足を避け、空気処理機器を使用箇所に近い適切な場所に設置し、定期的なメンテナンスを行い、システム設計の際には湿度や粉塵などの環境条件を考慮してください。

圧縮空気のクオリティ管理において、新たなトレンドはありますか?

はい、リアルタイムの大気質モニタリングのためのIoT対応センサの導入、データ分析を活用した予知保全、そして省エネかつ環境に優しい空気処理テクノロジーの普及拡大が主要なトレンドとなっています。