OPPAIR社製スクリュー式エアコンプレッサーのパイプ径の選び方

多くの企業は高品質のスクリュー式空気圧縮機に投資することを厭わないが、圧縮空気配管の直径の重要性を見落としている。

これにより、空気圧の変動、機器の出力不足、エアコンプレッサーの頻繁な全負荷運転、電気料金の高騰、コンプレッサーの寿命短縮など、一連の問題が発生します。しかし、多くの企業経営者はエアコンプレッサー自体のエネルギー効率にばかり注目し、様々な空気消費ポイントをつなぐ配管システムを無視しています。実際には、エアコンプレッサー自体に問題があるのではなく、配管が細すぎるのが問題なのです。

配管径が不十分です。圧縮空気はパイプライン内を流れる際に抵抗を受けます。圧縮空気はエアコンプレッサーの出口から出て、クーラー、ドライヤー、フィルターを通過し、数百メートルに及ぶパイプラインを通って最終的に消費地点に到達します。途中の曲がり角、バルブ、または直径の変化箇所で圧力損失が発生します。配管径が小さいほど流速が速くなり、圧力損失が大きくなり、エアコンプレッサーの電力消費量が増加します。業界のテストによると、圧力損失が0.1MPa増えるごとに、工場の電気代は5～7%増加します。パイプラインが常に小さすぎる場合、年間で発生する余分な電気代で新しいエアコンプレッサーを購入できる可能性があります。

高圧運転とは、空気圧縮機が常に高負荷状態にあることを意味します。これにより、以下のような問題が発生する可能性があります。ターミナル機器の空気圧不足による生産効率の低下、配管内の水や油の蓄積による腐食、24時間高頻度負荷によるスクリューローター、ベアリング、オイルシールの摩耗加速による故障率の急上昇、空気圧工具やロボットアームの頻繁な故障による高額なメンテナンスコスト、そして本来10万時間の寿命を想定して設計されたメインユニットがわずか5万時間で効率が著しく低下するなどです。

パイプ径コア選定基準（工場一般）

工場標準圧力：0.7～0.8MPa

適切なパイプ径を選択するために必要なデータポイントはたった3つです。

1. 空気圧縮機の吐出流量（最も重要）

2. パイプラインの距離

3. エルボとバルブの数

黄金律：小さいより大きい方が良い、長いパイプには大きい方が良い、エルボの数を増やすには直径が大きい方が良い

より大きな直径が必要となる特殊なケース

多くの工場は、以下の3つの点を無視することで間違いを犯しています。

✅ パイプラインの距離が50メートルを超える場合 → 圧力損失を低減するために、1サイズ大きくする必要があります

✅ エルボ、曲がり部、バルブが多い → 抵抗が大きいため、より大きなパイプ径が必要

✅ 複数の空気圧縮機が中央で空気を供給する場合、または空気を使用する機器が同時に稼働する場合 → メイン配管はより太くする必要がある

要するに、長距離でエルボが多い場合は、パイプの直径を1サイズ大きくすれば間違いありません。

パイプ径と圧力損失の定量的関係

この問題を理解する上で重要なのは、ダルシー・ワイスバッハの公式です。圧力損失は管の長さに比例し、管径の5乗に反比例します。つまり、管径をDN50からDN80に60%増やすだけで、同じ流量における圧力損失を約90%削減できるということです。

典型的な例として、1分間に10立方メートルの圧縮空気を輸送する200メートルのパイプラインでは、DN50のパイプラインでは全長にわたって約0.7バールの圧力降下が生じますが、DN80のパイプラインではわずか0.07バールです。この0.6バールの差により、空気圧縮機の出口圧力を0.6バール下げることができ、年間数万元の電気料金を節約できます。また、パイプライン改修への初期投資は通常1年以内に回収できます。

パイプの材質の選び方

一般工場、重工業、炭鉱、製鉄所向け：

推奨：シームレス亜鉛メッキ鋼管／アルミニウム合金クイックコネクトパイプ。頑丈で耐久性があり、変形しにくく、過酷な作業環境に適しています。

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推奨：304ステンレス鋼管

水も油も不要で、清潔で錆びにくく、より安定した空気供給を実現します。

電気代を3年間節約するための設置のヒント

1. 主配管には排水を容易にするための勾配を設ける必要があります。

2. 水の蓄積や不純物の混入を防ぐため、すべての分岐管は主管の上部から接続する必要があります。

3. 排水バルブは、定期的な排水のために低い場所に設置する必要があります。

4. 圧力損失を低減するために、曲がりや直径の変化を最小限に抑える。

まとめ：パイプの直径を選ぶ際には、次の点に注意してください。流量に基づいて直径を決定します。距離が長い場合は直径を大きくし、曲がりが多い場合は直径を太くします。小さすぎるよりは大きい方が良いでしょう。

適切な配管を選ぶことで、空気圧縮機のエネルギー消費を抑え、機械の耐久性、安定した生産を確保し、故障を減らすことができます。

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