乾燥剤と冷凍式エアドライヤー: それらの比較とどちらを選択するか

乾燥剤式エアドライヤと冷凍式エアドライヤのどちらを使用するかを決める場合、決定はアプリケーションが許容できる圧力露点によって決まります。冷凍式乾燥機は通常、3 °C ～ 10 °C の圧力露点を生成します。これは、ほとんどの作業場、空気圧工具、および一般的な工場の空気をカバーします。乾燥剤乾燥機の温度は -20 °C 以下に達し、多くのユニットの定格温度は -40 °C または -70 °C です。その 1 つの仕様によって、購入価格、エネルギー消費量、メンテナンス スケジュール、各乾燥機が対応できる用途の範囲が決まります。この記事では、両方のテクノロジーがどのように機能するか、所有にかかる費用、および適切なテクノロジーを選択する方法について説明します。

露点が主な違いである理由

圧力露点は、実際の動作圧力で圧縮空気中の水蒸気が液体に凝縮し始める温度です。露点が低いほど、空気は乾燥します。露点がエアラインの最低温度を超えると、システム内のどこかで水が発生し、錆び、パイプの凍結、製品の破損、または計器類の故障の原因となります。

ISO 8573-1 規格では、圧縮空気の純度を水分含有量によって分類しています。冷凍式ドライヤーは通常、圧力露点 3 °C に相当するクラス 4 を達成します。乾燥剤ドライヤは、乾燥剤のグレードとドライヤの構成に応じて、クラス 1 (-70 °C)、クラス 2 (-40 °C)、またはクラス 3 (-20 °C) に達します。プロセスにクラス 2 またはクラス 1 の空気が必要な場合、冷凍式乾燥機は、どんなに適切にメンテナンスされていても、その空気を供給することはできません。

冷凍式エアドライヤーの仕組み

冷凍式ドライヤーは、冷媒熱交換器を介して圧縮空気を通常約 2 °C ～ 3 °C に冷却します。その温度では、水蒸気の大部分が凝縮して液体になり、排出されます。冷気は入ってくる熱気と熱を交換してエネルギーを節約します。その結果、圧力露点が約 3 °C ～ 10 °C の乾燥空気が生成されます。

一般的な構成は 2 つあります。ノンサイクル冷凍式ドライヤーは冷媒コンプレッサーを連続的に稼働させるため、露点を安定に​​保ちますが、低負荷時でもエネルギーを消費します。サイクルドライヤーは、需要が低いときに冷媒コンプレッサーを停止するため、部分負荷状態でのエネルギー消費が削減されます。どちらのタイプも同じ動作限界を共有しています。つまり、冷却に依存しているため、周囲温度が氷点以上にある場合に最もよく機能します。

冷凍式ドライヤーは、一般的な製造業、メンテナンス工場、サンドブラスト、エアツール、包装ライン、および 3 °C ～ 10 °C の露点が許容されるその他の用途で最も一般的な選択肢です。それらの利点は単純であり、乾燥ユニットよりも初期コスト、運用コストが低く、メンテナンスが簡単です。主に、冷媒回路をチェックし、凝縮水ドレンを交換し、熱交換器を清潔に保つ必要があります。冷凍式ドライヤーは、信頼性の高い連続使用スクリュー コンプレッサーと組み合わせることで、標準的なプラント空気システムのバックボーンを形成します。

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重要な制限は、冷凍式ドライヤーは超乾燥空気を生成できないこと、また、周囲温度が 0 °C 付近またはそれ以下に低下する場所では、凝縮水が乾燥機内で凍結する可能性があるため確実に動作できないことです。プラントが寒冷地にあり、エアラインが屋外にある場合、冷凍式乾燥機だけでは危険です。

乾燥剤式エアドライヤーの仕組み

乾燥剤乾燥機は、表面に水蒸気を吸着する吸湿性材料 (通常は活性アルミナまたはモレキュラーシーブ) の床に圧縮空気を通過させます。乾燥機には 2 つの塔が使用されており、1 つの塔で空気を乾燥させ、もう 1 つの塔で捕捉された水を除去して再生します。 2 つのタワーは自動的に切り替わるため、乾燥機は非常に乾燥した空気を継続的に供給します。

各回生方法には異なるエネルギー プロファイルがあります。

• ヒートレスデシカントドライヤー 乾燥した圧縮空気の一部を使用して、オフラインタワーをパージおよび再生します。シンプルですが、全流量の 12 ～ 18 % をパージエアとして消費するため、コンプレッサーの負荷が高くなります。
• 加熱乾燥剤乾燥機 電気または蒸気ヒーターを使用して乾燥剤を再生し、パージ空気の損失を約 5 % ～ 8 % に削減します。初期費用が高くつき、追加の制御が必要になりますが、時間の経過とともにエネルギーを節約できます。
• ブロワーパージドライヤー 外部の送風機とヒーターを使用してタワーを再生するため、圧縮空気がほとんど無駄になりません。これらは、非常に大きな流量と連続的なデューティ サイクルに適しています。

露点要件が 3 °C 未満の場合、エアラインが氷点下にさらされる場合、または生産プロセスが湿気を許容できない場合、乾燥剤式ドライヤーは正しい選択です。一般的なユーザーには、製薬工場、エレクトロニクス組立品、厳格な水分制限のある食品包装、粉体塗装、計装用空気、結露が凍結する屋外パイプライン システムなどがあります。作業が遠隔地にあり、系統電力が利用できない場合は、ディーゼル駆動のスクリュー コンプレッサーが空気システム全体を自給自足に保ち、乾燥剤乾燥機が湿気負荷を処理します。

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マイナス面は現実的です。乾燥剤付き乾燥機は購入コストが高く、パージエアによって追加のエネルギーを消費し、定期的な乾燥剤の交換が必要です。メンテナンスが不十分なコンプレッサーからのオイルで乾燥剤ベッドが汚染された場合、予想よりも早く媒体を交換する必要がある場合があります。そのため、乾燥剤乾燥機を稼働させる場合には、メンテナンスが行き届いている、またはオイルフリーの上流コンプレッサーがより重要になります。

コストとエネルギーの比較

購入者が乾燥機を比較するとき、多くの場合、購入価格に注目します。それは間違いです。 5 年間にわたる運用コストは、特に再生中に圧縮空気を無駄にする乾燥剤式ドライヤの場合、購入価格を超える可能性があります。以下の表は、一般的な違いをまとめたものです。

エネルギーの差は主にパージエアによって生じます。非加熱乾燥剤乾燥機は、タワーを再生するためだけに公称流量の 12 % ～ 18 % を消費します。コンプレッサープラントが継続的に稼働している場合、その余分な流量はコンプレッサーの大型化と電気代の増加を意味します。一部の施設では、最初に大部分の水を除去するために乾燥剤乾燥機の上流に冷凍式乾燥機を設置しています。これにより、乾燥剤ステージの水分負荷とパージエアの消費量が削減されます。このハイブリッド構成は、プロセスでプラントの一部のみに非常に低い露点が必要な場合にうまく機能します。

乾燥機を用途に合わせる方法

平均温度ではなく、圧縮空気が遭遇する最低温度から始めます。冬にエアラインが屋外で動作し、周囲温度が -15 °C に低下した場合、露点 3 °C の冷凍式乾燥機では結露や凍結が発生する可能性があります。 -40 °C 定格の乾燥剤乾燥機を使用すると、ラインを乾燥した状態に保つことができます。逆に、最低温度が 15 °C の屋内作業場では、冷凍式乾燥機で十分であり、ランニングコストもはるかに安くなります。

次に、プロセスの湿気への影響を特定します。空気圧シリンダー、エアツール、および一般的なブローオフエアは、3 °C の露点を問題なく許容します。塗料スプレー、粉体塗装、医薬品加工、電子テスト、および実験器具には、多くの場合、クラス 2 またはクラス 1 の空気が必要です。食品および飲料工場は通常、微生物の増殖のリスクと特定の包装プロセスに基づいて乾燥機を選択するため、製品にそれ以上の要求がない限り、露点 3 °C が一般的です。

最後に、性能に影響を与える選択基準（入口空気温度、入口圧力、周囲温度、必要流量）を確認します。乾燥機の能力表は標準化された条件で公開されており、実際の能力は動作条件が異なる場合に変化します。高い入口温度に対して乾燥機のサイズが小さすぎると、露点が低くなります。サイズが大きすぎるとエネルギーが無駄になり、低負荷時に適切に再生できない可能性があります。推測ではなく、メーカーからの補正係数を適用します。空気需要が限られている小規模な作業場では、適切なサイズの冷凍式ドライヤーを備えた三相工業用ピストン コンプレッサーが、低コストのエントリー ポイントとなります。

小規模作業場向けの産業用三相コンプレッサー 空気需要が限られている小規模な作業場では、この三相産業用コンプレッサーと適切なサイズの冷凍式ドライヤーを組み合わせることで、低コストのエントリー ポイントを提供します。高効率モーターと圧力スイッチの詳細により、一般的な工場条件で信頼性の高いパフォーマンスをサポートします。 製品を見る→

結論

ほとんどの圧縮空気システムでは、冷凍式ドライヤーが賢明なデフォルトです。購入コストもランニングコストも低くなり、注意も少なくて済みます。プロセスで 3 °C 未満の圧力露点が必要な場合、エアラインが氷点下の温度にさらされる場合、または製品の品​​質が極度に乾燥した空気に依存する場合を除き、これを選択してください。このような場合、乾燥剤付き乾燥機はアップグレードではありません。それが仕様を満たす唯一の現実的な方法です。

ドライヤ流量定格、パージエア消費量、およびコンプレッサ出力はすべて相互作用するため、コンプレッサとドライヤは 1 つのシステムとして選択されることに注意してください。既存のセットアップでの湿気リスクをまだ評価している場合は、このガイドをお読みください。 エアコンプレッサーから湿気を取り除く方法 、またはレビューしてください 一般機械用途 プラントの条件に機器を適合させる方法の詳細については、こちらをご覧ください。