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アトラスコプコが解説:動的圧縮機(ターボコンプレッサー)の仕組みと重要性

空気圧縮には、容積式圧縮と動的圧縮の2つの一般的な原理があります。容積式コンプレッサーの種類と仕組みについては別途解説しました。ここでは、ターボコンプレッサーとも呼ばれる動的コンプレッサーの技術に迫ります。

動的圧縮とは?

動的圧縮では、高速回転する圧縮インペラの羽根の間に空気が吸い込まれ、高速に加速されます。その後、ガスはディフューザーを通って排出され、運動エネルギーが静圧に変換されます。ガス流れの主方向によって、これらのコンプレッサーはラジアル(遠心)式とアキシャル(軸流)式と呼ばれ、いずれも大流量向けに設計されています。

遠心式コンプレッサー

ラジアル設計の動的コンプレッサーを遠心式コンプレッサーと呼びます。遠心式コンプレッサーでは、空気が回転インペラの中心にあるラジアルブレードに吸い込まれ、遠心力によってインペラの外周に押し出されます。空気のラジアル移動により圧力上昇が生じ、運動エネルギーが発生します。

空気のラジアル移動により圧力上昇と運動エネルギーが生成されます。インペラの中心に入る前に、空気はディフューザーとボリュートを通過し、運動エネルギーが圧力に変換されます。

各圧縮段階がコンプレッサーユニットの全体的な圧力上昇に寄与します。アプリケーションの圧力要件に応じて、必要な圧力を達成するために複数段を配置できます。

軸流式コンプレッサー

軸流式コンプレッサーでは、空気がコンプレッサーシャフトに沿って、回転翼と固定翼の列を通過します。このプロセスにより、空気の速度が徐々に増加し、固定翼が運動エネルギーを圧力に変換します。バランシングドラムが通常内蔵され、軸方向の推力を打ち消します。

軸流式コンプレッサーは、一般的に遠心式より小型・軽量で、より高速で運転します。比較的中程度の圧力で、定常的かつ大流量が必要な用途に使用されます。高回転速度を持つため、ガスタービンと組み合わせて発電や航空機推進に理想的です。

コンプレッサー技術についてさらに学びたい方は、アトラスコプコの「圧縮空気マニュアル」をダウンロードするか、ご質問があればお問い合わせください。

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