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圧縮空気における露点|-よくある質問

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お客様からよくお問い合わせを受ける圧縮空気計測に関する5つの質問にご回答しています。

圧縮空気における露点- よくある質問

1. 露点とは何ですか?

露点温度とは、気体中にどれだけ水蒸気が存在するかを評価する基準です。水は、 幅広い範囲の条件下で、液体、固体、気体として存在しうる特性を持っています。水蒸気 の性質を理解するには、まず始めに気体の一般的な性質を考えるのが有効です。 どんな気体の場合でも、気体の全圧は各気体の分圧の合計になります。これをダルトン の法則といい、次のように表わされます。

Ptotal = P1 + P2 + P3 …

混合気体中の各気体の量も、圧力として表わすことが可能です。空気の主要成分は、窒 素、酸素、水蒸気です。そのため、大気圧はこの3つの気体の分圧の和です。窒素と酸素 が安定した分圧で存在する一方、水蒸気の分圧は極めて変動しやすいため、水分量 (水蒸気)の測定を行わなければなりません。 飽和水蒸気圧は、厳密に温度関数です。例えば、20°C(68°F)における水蒸気の最大 分圧は23.5mbarです。23.5mbarの値は、20°C(68°F)における「飽和水蒸気圧」と 言われています。20°C(68°F)の「飽和した」環境では、さらに水蒸気が加わると、結露 が発生します。この結露の現象は、水分量(水蒸気)の測定に活用できます。

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2. 露点と「圧力下露点」の違いは何ですか?

「圧力下露点」は、大気圧より高い圧力下で気体の露点温 度を測定する際に使用する用語です。これは、圧力下にある 気体の露点温度のことをいいます。気体の圧力が変化すると 気体の露点温度が変化するため、圧力下露点は重要です。

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3. 圧力が露点に及ぼす影響は何ですか?

気体の圧力が上がると、気体の露点温度は上がります。大気 圧1013.3mbar、露点温度-10°C(14°F)の大気を例にとって 考えてみましょう。上の表より、水蒸気の部分圧(eで示す)は2.8mbarです。この大気が圧縮され、全圧が2026.6mbar に倍増した場合、ダルトンの法則に従い、水蒸気圧eも2倍 の5.6mbarとなります。5.6mbarに対応する露点温度は 約-1°C(30°F)ですので、大気の圧力が上昇すると大気の 露点温度も上昇することは明らかです。反対に、圧縮され た気体が大気圧に減圧されると、水蒸気を含む混合気体の 部分圧は減少し、そのため気体の露点温度も下がります。 水蒸気圧eに対する全圧の関係は、次のように表されます。

P1 /P2 = e1 /e2

露点 温 度を対応 する飽 和 水蒸 気 圧に変 換すると、全 圧 の 変 化 が 飽 和 水 蒸 気 圧 に 及 ぼ す影 響 の 計算 は 容 易で す。そして、新たな飽 和水蒸 気 圧の 値は、露点 温 度に再 変 換 することが 可 能 です。これらは 表を 使 用した手 動 や、さまざまな種 類のソフトウェアで計算が可能です。

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4. 圧縮空気の管理になぜ露点の知識が 重要なのですか?

圧縮空気における露点温度の重要性は、空気の用途により ます。空気を運ぶパイプが氷点下の気温にさらされているた め、露点が高いとパイプの凍結や閉塞を引き起こす恐れがあ るという理由から、露点が重要になる場合もあります。多く の近代的な工場では、内部部品に結露が生じると正常に機 能しない恐れがある機器に、圧縮空気が使用されています。 圧縮空気を要求する、水の影響を受けやすい一定のプロセス(塗料の噴射など)は、特定の乾燥仕様を備えている場合があ ります。また、医療および製剤プロセスには極めて高レベルの 純度が要求されるため、水蒸気やその他の気体を汚染物質と して扱うことがあります。

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5.圧縮空気に見られる典型的な露点温度範囲は どのくらいですか?

圧縮空気の露点温度は、周辺温度から-80°C(-112°F)の範囲 に及び、特殊なケースではさらに下回ることもあります。ドライ ヤーとセットでない圧縮機システムでは、まず空気が圧縮され、 圧力が上昇することで露点温度も上がります。露点温度が周辺 温度より高い場合、結露と同様、周辺温度と露点が同じになるま で余分な水分が出ます。そして、周辺温度までの露点を生成す る傾向にあります。冷却式ドライヤーのあるシステムでは、圧縮 空気をある種の冷却式熱交換機に通すため、更に結露が生じま す。通常、これらのシステムでは、5°C(23°F)以上の露点空気を 生成します。乾燥剤を使用した乾燥システムは、更に水蒸気を 吸収し、露点-40°C(-40°F)、必要であればさらに乾燥した空 気を生成することが可能です。

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6. 圧縮空気の基準は何ですか?

ISO8573.1は、圧縮空気の質を定める国際基準です。この基準 は、空気の限度値を3つのカテゴリーで定義しています。 • 残存粒子の最大粒径 • 最大露点温度許容値 • 最大残存油分量 各カテゴリーには、下の表に示す基準値に従って1から6までの等 級がつけられます。例として、ISO8573.1に適合し、等級1.1.1と評価 されるシステムは、露点-70°C(-94°F)以上の空気を提供するこ とになります。空気中の残存粒子はすべて0.1um以下、最大油分 は0.01mg/m3となります。その他にも、計器用空気向けANSI/ ISA- 7.0.01-1996などの圧縮空気の基準があります。

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7. 圧縮空気の露点をきちんと測定するにはど うすればよいですか?

露点計測の原則には、メーカーを問わず全タイプの機器に適用 されるものがあります。
正しい測定範囲の機器を選びましょう。高露点の測定に適した 機器は、低露点の測定には適していません。同様に、極低露点 に適した機器は、高露点にさらされると正しく機能しません。
• 露点測定機器の圧力特性を理解しましょう。機器の中には、プ ロセス圧力での使用に適さないものがあります。それらの機器 は、大気圧に減圧後の圧縮空気を測定する用途に取り付ける ことは可能ですが、目的とする測定項目が圧力下露点の場合 は、測定された露点の値を修正しなければなりません。
露点センサを正しく取り付けましょう。メーカーの指示に従いパイ プ「末端」部など、流量のないところに露点センサを取り付け ないでください。

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