エアーツール
2022.12.28
【関連知識】圧縮空気とエアーコンプレッサーについて
圧縮空気（圧縮エア）は、大気中の空気を圧縮し、体積を小さくした空気です。圧縮された空気は「圧力」を持ち、膨張する力を利用して機械や工具を動かします。
圧縮空気の生成には「エアコンプレッサー」が欠かせません。エアツールを使いこなすためには、エアコンプレッサーの正しい使い方を理解することが重要です。
圧縮空気の特長とは
圧縮空気は自動車製造から、半導体・食品・医薬品まで、あらゆる製造工程で使われている、工場になくてはならない動力です。
大気中の空気を利用するため、手軽に生成できるのが特長ですが、その反面、大気中のゴミやチリも混入しやすく、精密な製造現場ではより品質の高い圧縮空気が求められています。
〈圧縮空気の使用例〉
| 動力 | エアーツール、エアーモータ、アクチュエータなど |
| ブロー | エアーガン、スプレーガンなど |
| 加圧 | タイヤ、風船、浮輪など |
| 気送 | 搬送、エアシューターなど |
| 呼吸 | 酸素ボンベ、換気など |
圧縮空気の空気圧について
圧縮空気の空気圧には、一般的に大気圧＝0を基準とした「ゲージ圧」が使われています。
一方、大気圧（約0.1MPa）を加算した圧力を「絶対圧」と呼びます。
（この場合、”0 Pa”は絶対真空と呼ばれますが、現実には存在しません）
大気圧＝約0.1MPa（1kgf/cm2・1気圧）1cm2の面積当たりに空気の重さ1kgがかかっています
圧力の単位（パスカル）とは
圧力の国際単位は、パスカル（Pa）です。
1パスカルは、「1平方メートルの面積につき、1ニュートンの力が作用する圧力または応力」と定義されています。
単位の名称は、圧力に関する「パスカルの原理」を発見した、ブレーズ・パスカルに因んでいます。
〈パスカルの種類〉
| hPa ヘクトパスカル | 気象で使用されています（ミリバールとも） |
| kPa キロパスカル | タイヤの空気圧で使われています |
| MPa メガパスカル | 空圧機器で使用されています |
米国では、PSI（lbf/in2）が使用されています。PSIはヤード・ポンド法での圧力・応力の単位で、「1平方インチの面積につき、1重量ポンド（lbf）の力がかかる圧力・応力」と定義されています。日本では国際単位を用いていますので、使用することはできません。
エアーコンプレッサーの選定について
圧縮空気を生成するための機器が、エアコンプレッサーです。
エアコンプレッサーは、タンク・圧縮機・モータで構成されており、生成する空気の量によって、サイズ（容量）や圧縮方式などさまざまな種類があります。
エアーコンプレッサーの大きさの選定
エアーツールを安定して使用するためには、適正な空気圧力を維持しながら、空気消費量に追いつくだけの吐出流量が必要です。近年では工場の自動化が進むなか、空気消費量も増えており、より効率の高いエアコンプレッサーが求められています。コンプレッサーの大きさは次の計算式を用いて、おおよその選定ができます。
将来の工具増加も見込んで、余裕を持った選定が重要です。安定した作業のためには、予備エアタンクにエアーを溜めておくとよいでしょう。
〈コンプレッサーの大きさの計算式〉
※損失を含んだ馬力 HP × 空気消費量 m3/min（カタログ値） × 使用する台数 × 稼動率（下表参照） × 空気もれロス 1.15（15％想定の場合）
※断続的に使用するエアーツールの場合、1分間当たりの使用率（動作時間）を考慮する必要があります。例えば、運転時間が1分間あたり20秒とすると、20秒÷60秒＝1/3を掛けます。
| 使用台数 | 稼働率（同時使用台数÷総使用台数） |
| 1～5 | 1.0 |
| 6～10 | 0.8 |
| 11～20 | 0.7 |
| 21～30 | 0.6 |
カタログ上の各ツールの空気消費量は、1分間連続使用した場合の数値（L/minやm3/min）を示しています。エアードライバーのように断続的に使用する機種と、グラインダーのように連続的に使用する機種では、計算時に注意が必要です。
エアーユニット（3点セット）の選定
エアーコンプレッサーは、ゴミ・チリの除去や圧力調整のため、エアーフィルター・レギュレター・ルブリケーターの「エアーユニット」との併用が必須となっています。エアーユニットは配管の途中に取り付けて使用します。
エアーフィルター（ドレン抜き）
エア配管の途中に取り付け、エアコンプレッサーのフィルターを通過してきたドレン（不純物）やゴミ、配管内で発生したさびを濾過して分離除去する機器です。
作業開始前には、エアーフィルターにたまったドレンを抜く必要があります。
レギュレター（減圧弁）
出口側圧力を入口側圧力よりも低く調整する圧力弁です。エアツールに適した圧力を調整します。（圧力をあげることはできません）
できるだけエアツールに近いところで設置・調整するのがよいです。
ルブリケーター（オイラー）
潤滑油をエアツールに自動供給する機器です。空気の流れに従って、一定量潤滑油を吸い上げ、滴下・霧状にして出口側に送り出します。（その状態が外から見えるようになっています）
エアツールのオイルには、スピンドル油N0.60、油圧作動油VG10などを使用します。30秒に1滴のオイルが目安です。
エアーホースの選定
エアーホースは、ゴムホースやウレタンホースなどの空気配管用のホースです。選定時には耐圧力・サイズ・長さなどに注意が必要です。
細いホースや長いホースは、空気圧力が低下してエアツールの能力が十分発揮されません。手元圧力がちょうど指定圧力になるようにレギュレターで調整してください。
またホースの材質には、ゴムやナイロン、ポリウレタンなどがあります。それぞれの特長を考慮して選ぶ必要があります。
エアーコンプレッサーの注意点
エアコンプレッサーは、ドレン（不純物）や水が大敵です。エアーフィルターを使って適切に除去しないと、エアツールの故障や製品への異物混入の原因となります。
〈水分の発生について〉
エアコンプレッサーで吸い込んだ大気は圧縮すると高温になり、多くの水分をため込みます。水分は配管内で冷却されると水滴となって、配管内のさびやエアーツール内部のさびの原因となります。
〈ドレンの発生について〉
エアコンプレッサーが大気中から吸い込んだ塵埃や、内部の潤滑オイルや金属粉が水分と混じって、ドレンと呼ばれる不純物が生成されます。
ドレンは医薬品や食品工場で問題となったり、塗装工程の塗装ムラの原因や、エアシリンダー・エアー機器の故障の原因となります。
エアカプラ（継手）について
エアカプラは、エア配管の接続に欠かせない継手部品で、クイックジョイントやカップリングともよばれます。（カプラは日東工器株式会社の登録商標です）
エアカプラはオス側のプラグ（表記：P）とメス側のソケット（表記：S）が対になっており、プラグを抜くと自動でバルブが閉じる仕組みになっています。
〈サイズ表記について〉
エアカプラは、内径を「分（ブ）」で表します。
| 1分（イチブ） | 1／8インチ |
| 2分（ニブ） | 1／4インチ |
| 3分（サンブ） | 3／8インチ |
