ねじ式エアーコンプレッサーはどのように動作するか？

Nov 01, 2025

ねじ式エアーコンプレッサーは、製造業のアセンラインから医薬品生産に至るまで、現代の産業運営を支える基盤として機能しています。その信頼性とエネルギー効率の高さから、安定した圧縮空気供給を求める企業にとって最適な選択肢となっています。その作動機構を理解することは、最適な運用を行うだけでなく、特定の用途に応じた適切なタイプ（油潤滑式またはオイルフリータイプ）を選定する際にも役立ちます。ここではそのプロセスを分解し、産業ユーザーが考慮すべき重要なポイントを探っていきます。ねじ式エアーコンプレッサーの作動原理は、かみ合うローターが回転することで空気を押し出す容積式の方式に基づいています。以下に、空気の吸入から高圧空気の供給までのプロセスを段階的に詳しく説明します。

図：基本的なエアーコンプレッサー・システム

ステップ1：空気の吸入

このプロセスは、コンプレッサーのモーターが陽ローターを駆動し、それによって陰ローターが回転すること（直接噛み合うか、タイミングギアを介して回転）で始まります。ローターが回転を始めると、ローターローブ間の空間（「ポケット」として知られる）が拡大し、空気吸込み口に低圧領域が生じます。この低圧により、大気中の空気がフィルターを通して吸引され、ダスト、汚れ、その他の汚染物質が除去されて、コンプレッサー内部の部品が保護されます。

ステップ2：圧縮

ローターが回転を続けると、空気のポケットがローターローブとコンプレッサーのハウジングの間に閉じ込められます。ローターの噛み合う構造により、これらのポケットの体積が吐出ポートに向かって徐々に小さくなります。この体積の減少によって空気の圧力が上昇し、いわゆる容積式圧縮（positive displacement compression）が行われます。オイルインジェクション式モデルでは、この段階で潤滑油が圧縮室に噴射され、空気を冷却するとともに、ローター間の隙間をシールし、摩擦を低減します。

ステップ3：空気・オイル分離（オイルインジェクション式モデルのみ）

油注入式コンプレッサでは、圧縮された空気と油の混合物が分離タンクに排出されます。ここで混合物の速度が低下し、重い油滴がタンク底部に沈殿します。その後、空気は凝縮フィルターを含む一連のフィルターを通過し、残留する油ミストを除去して、排出される空気が所定の純度基準を満たすようにします。分離された油は冷却・ろ過され、再び圧縮室に循環して再利用されます。

ステップ 4: 冷却および乾燥

圧縮空気は体積が減少することにより熱を発生します（断熱圧縮）。コンプレッサーの損傷を防ぎ、効率的な運転を確保するため、圧縮空気はクーラー（空冷または水冷）を通って温度を下げられます。空気を冷却することで水分量も減少し、冷たい空気はより少ない水蒸気しか保持できなくなります。乾燥空気を必要とする用途では、コンプレッサーの下流に吸着式ドライヤーや冷凍式ドライヤーなどの追加の乾燥装置を設置することがあります。