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潤滑技術 - 産業オイル編

スクリューコンプレッサーの不具合をオイルで解決できる?

不具合の理由と解決の原理とは?

コンプレッサーの役割と種類を知る!

まずはコンプレッサーの役割と種類を見てみましょう。コンプレッサーとは圧縮空気を作り出す機械で、一度圧縮された空気が膨張して元に戻ろうとする力を利用しています。圧縮された空気は、機械の動力、工場内の換気・送風、ガスの液化、吹きかける、膨らます等、あらゆる用途で使用されています。
コンプレッサーは往復動型、回転型、ターボ型の3つに大きく分けられますが、今回は最も幅広く使われている回転型(スクリュー型)に焦点を当ててみましょう。

コンプレッサーの種類と特徴の比較
コンプレッサーの種類と特徴の比較表です。

スクリューコンプレッサーの仕組みとオイルの役割とは!? 

スクリューコンプレッサーは下記写真のようなスクリューローターが噛み合いながら回転することで空気を圧縮します。この時、オイルはミスト状となり高温・高圧な空気と共に攪拌されます。ローター間の隙間を埋める(シールする)ことにより、圧縮される気体の漏れを防止し、また発熱を抑止する役目を担っています。

スクリューコンプレッサーの写真です。

 

オイルは過酷な条件下で使用されている!

オイルはミスト状で吹きつけられるため、大量の空気(酸素)と接触することになります。また空気は断熱圧縮により高温となりますが、理論値としては20℃の空気を5倍の圧力に圧縮した場合に180℃程度まで昇温すると言われています。さらに空気中の水分も含まれており、「酸素、高温、水」というオイルの劣化を加速させる過酷な条件が揃っていると言えます。そのため、スクリューコンプレッサーで使用されるオイルには熱酸化に耐えうる性能が求められます。もし性能が足りないオイルを使用した場合、オイルフィルターの早期目詰まり、オイル交換期間の短縮が必要になるケースや、オイルセパレータの早期目詰まりによって温度が上昇し機械が停止する等の致命的なトラブルも発生します。オイルセパレータの不具合については次項で詳しく説明します。

 

スクリューコンプレッサーの構造とセパレータの役割

スクリューコンプレッサーの構造を簡易的に示した図がこちらです。ローターで圧縮された空気は前述の通り、ミスト状のオイルや水分を含んでいるため、そのままでは使用できません。圧縮空気からオイルを取り除く装置を通過するのですが、これをオイルセパレータと呼びます。オイルセパレータはオイルを補足するフィルターのようなもので、補足されたオイルはタンクに戻り、再度圧縮に使用されるというサイクルをたどります。オイルを取り除いた圧縮空気は水分を除去されようやく外部に放出されるのです。

 

スクリューコンプレッサーの構造を簡易的に示した図

オイルセパレータの不具合とオイルの関係とは!?

スクリューコンプレッサーの経路では、常に高温・高圧の空気が通過していきます。オイルセパレータも例外ではなく、補足されたオイルは常に高温・高圧の空気にさらされ、劣化が起こりやすい環境に存在すると言えます。酸化劣化が進みやすいオイルの場合、劣化によってスラッジと呼ばれる黒色の劣化物を生成してしまい、そのスラッジがセパレータにとどまり、圧縮空気の通り道を塞いでしまいます。そこで圧力損失が発生し、必要とする吐出空気が得られないという現象が起こります。その時、コンプレッサーは必要とする吐出圧を出そうと回転を続けるため機械全体の負荷が上がります。その結果、コンプレッサー内の温度が上昇し、機械がアラームを鳴らし停止してしまうというトラブルが発生するのです。

 

セパレータの目詰まりによる圧損のイメージ図

セパレータの目詰まりによる圧損のイメージ図ですスラッジが多いときにセパレータの目詰まりによる圧音のイメージ図です。

セパレータのスラッジ堆積写真

           新品                      使用後 

新品のセパレータの写真です。 セパレータのスラッジ堆積写真です。

一度詰まってしまったセパレータは、交換することでしか解消できないため、機械を止め、交換を行う手間が発生します。

 

まとめ

スクリューコンプレッサーのトラブルとして、セパレータの詰まりが原因である場合があることをご理解いただけたでしょうか。工場の心臓とも言えるコンプレッサーが停止することでライン自体が停止し、莫大な損失が発生したという事例もよく耳にします。一方、オイルの使用量は年に1~2回の交換で数十L程度のため全体に占めるコストとしては大きくはありません。工場の安定稼働のためにも、コンプレッサーのオイルはしっかり選定することを推奨いたします。

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