ルブリケータの仕組みと空圧機器の潤滑油供給方法

ルブリケータの仕組みと役割

ルブリケータの基本構造と動作原理

ルブリケータは、空圧システムにおいて重要な役割を果たす機器です。その基本構造は比較的シンプルですが、効果的に潤滑油を供給するための工夫が施されています。

 

ルブリケータの主な構成部品は以下の通りです。

• オイルタンク（ボウル）：潤滑油を貯蔵する容器
• 油量調整弁：供給する潤滑油の量を調整するバルブ
• 滴下窓：油の滴下状態を確認するための透明な窓
• サイトグラス：オイルの残量を確認するための窓
• ダンパ：空気の流れを整え、安定した油の供給を実現する部品

動作原理としては、圧縮空気がルブリケータ内を通過する際に、ベンチュリ効果によって生じる圧力差を利用します。この圧力差によってオイルタンクから潤滑油が吸い上げられ、微細な霧状（ミスト）となって圧縮空気と混合されます。この油を含んだ圧縮空気が配管を通じて下流の空圧機器に送られ、内部の可動部分に潤滑油を供給します。

 

ルブリケータの仕組みは、水道の蛇口に取り付ける洗剤ディスペンサーに似ています。水が流れることで洗剤が吸い上げられるのと同様に、圧縮空気の流れによって潤滑油が吸い上げられるのです。

 

ルブリケータが空圧機器に与える効果と摩耗防止の仕組み

ルブリケータが適切に機能すると、空圧システム全体に以下のような効果をもたらします。

1. 摩耗の低減：潤滑油が空圧機器内部の可動部分（シリンダ、バルブなど）に油膜を形成し、金属同士の直接接触を防ぎます。これにより摩擦が減少し、部品の摩耗が大幅に抑制されます。
2. 動作の円滑化：適切な潤滑により、シリンダやバルブなどの動きがスムーズになります。特に高速動作や頻繁な切り替え動作を行う機器では、その効果が顕著に現れます。
3. シール性の向上：油膜がパッキンやOリングなどのシール部品を保護し、圧縮空気の漏れを防止します。これにより、システムの効率が維持されます。
4. 耐久性の向上：摩耗が減少することで、機器の寿命が延びます。定期的なメンテナンスコストの削減にもつながります。
5. 錆や腐食の防止：潤滑油が金属表面を覆うことで、湿気による錆や腐食を防ぎます。建設現場など過酷な環境で使用される機器では特に重要です。

潤滑油は空圧機器内部で「境界潤滑」と「流体潤滑」の両方の効果を発揮します。境界潤滑では、油の分子が金属表面に吸着して保護膜を形成し、流体潤滑では、動く部品間に油の層を作り出し、部品同士が直接接触することを防ぎます。

 

実際の現場では、ルブリケータを使用することで、エアシリンダの寿命が2〜3倍に延びたという報告もあります。特に高負荷や高頻度で使用される機器では、その効果が顕著です。

 

ルブリケータの種類と選定基準

建築施工現場で使用されるルブリケータには、いくつかの種類があり、用途や要件に応じて適切なものを選ぶことが重要です。

 

ルブリケータの主な種類：

1. 全量式ルブリケータ
   • 最も一般的なタイプ
   • 通過する空気の全量に対して潤滑油を供給
   • 流量変動があっても比較的安定した給油が可能
2. 比例式ルブリケータ
   • 空気の流量に比例して潤滑油を供給
   • 流量変動が大きいシステムに適している
   • より精密な潤滑制御が可能
3. マイクロミストルブリケータ
   • 極めて微細な油滴を生成
   • 精密機器や小型の空圧機器に適している
   • 油の消費量が少ない

選定時の重要な基準：

• 接続口径サイズ：Rc1/8、Rc1/4、Rc3/8、Rc1/2、Rc3/4、Rc1など、システムの配管サイズに合わせて選定します。
• 処理流量（L/min）：システムで必要な空気流量を処理できるサイズを選びます。流量が少なすぎると差圧が発生せず、潤滑油が滴下しないことがあります。
• 使用空気圧力（MPa）：システムの動作圧力に対応したものを選びます。
• ボウル容量：メンテナンス頻度を考慮し、適切な容量のものを選びます。頻繁な給油が困難な場所では大容量のものが適しています。
• 材質：腐食性のある環境では、耐食性の高い材質のものを選びます。
• 透明性：オイル残量の確認が容易なよう、透明または半透明のボウルを持つものが望ましいです。

選定の際は、システム全体の要件を考慮することが重要です。過大なサイズを選ぶと初期コストが高くなり、過小なサイズを選ぶと十分な性能が得られない可能性があります。

 

ルブリケータの適切な設置方法と配管のポイント

ルブリケータの性能を最大限に発揮させるためには、適切な設置と配管が不可欠です。以下に、建築施工現場でのルブリケータ設置のポイントを詳しく解説します。

 

基本的な設置位置と順序：

1. FRLユニットの構成順序：一般的に、エアフィルタ → レギュレータ → ルブリケータの順に設置します。この順序により、清浄で適切な圧力の空気にオイルを供給することができます。
2. 設置向き：ルブリケータは必ず垂直に設置します。傾けて設置すると正常に機能しません。
3. 流れ方向：ルブリケータには空気の流れ方向を示す矢印があり、これに従って設置します。逆向きに設置すると機能しません。

配管時の注意点：

• 入口側の配管：入口側で配管を分岐する場合は、油が逆流することを防ぐためにチェック弁を設置します。
• 出口側の配管距離：ルブリケータから機器までの距離は短い方が望ましいです。一般的に5m以内が推奨されます。距離が長いと、配管内壁に油が付着し、機器まで十分な油が届かない可能性があります。
• 立ち上がり配管の影響：ルブリケータの2次側（出口側）に立ち上がり配管がある場合、潤滑油が重力の影響で届きにくくなります。可能な限り水平配管を心がけ、やむを得ず立ち上げる場合は距離を短くします。
• 配管サイズ：ルブリケータの接続口径と同じサイズの配管を使用します。配管径を小さくすると圧力損失が生じ、大きくすると流速が低下して油の搬送効率が下がります。
• バイパス配管：メンテナンス時の利便性を考慮して、ルブリケータをバイパスできる配管構成も検討すると良いでしょう。

設置環境の考慮：

• 温度環境：極端な高温や低温の環境では、潤滑油の粘度が変化し、正常に機能しない可能性があります。メーカーの推奨温度範囲内で使用します。
• 振動の影響：強い振動がある場所に設置すると、調整弁の設定が変わったり、内部部品が損傷したりする可能性があります。振動が避けられない場合は、防振対策を施します。
• アクセス性：定期的な給油やメンテナンスが必要なため、アクセスしやすい位置に設置します。

適切な設置により、ルブリケータの性能を最大限に引き出し、空圧システム全体の効率と寿命を向上させることができます。

 

ルブリケータの独自視点による省エネ効果と環境配慮

ルブリケータは単に機器の寿命を延ばすだけでなく、建築施工現場における省エネルギーと環境配慮にも貢献します。この側面はあまり注目されていませんが、現代の持続可能な建設プロジェクトにおいて重要な視点です。

 

省エネルギー効果：

1. 空気消費量の削減：適切に潤滑された空圧機器は、内部の摩擦が少ないため、同じ作業を行うのに必要な空気量が減少します。実際のデータによると、適切に潤滑された空圧システムでは、潤滑不足のシステムと比較して5〜15%の空気消費量削減が可能です。
2. コンプレッサー負荷の軽減：空気消費量が減少することで、コンプレッサーの稼働時間や負荷が軽減され、電力消費が抑えられます。大規模な建設現場では、この省エネ効果が年間の電気代に大きく影響します。
3. 圧力損失の最小化：潤滑された機器は内部抵抗が少ないため、システム全体の圧力損失が減少します。これにより、設定圧力を下げることができ、さらなるエネルギー節約につながります。

環境への配慮：

1. 資源の有効活用：機器の寿命が延びることで、新しい機器の製造に必要な資源消費が抑えられます。これは間接的に環境負荷の軽減につながります。
2. 廃棄物の削減：長寿命化により、廃棄される機器の量が減少します。建設業界は大量の産業廃棄物を排出する業種の一つであり、機器の長寿命化は廃棄物削減に貢献します。
3. 適切なオイル選定による環境影響の最小化：生分解性の高い潤滑油を選ぶことで、万が一の漏れや廃棄時の環境影響を最小限に抑えることができます。近年は環境に配慮した潤滑油も増えています。

実践的な対応策：

• オイル回収システムの導入：排出される空気中のオイルミストを回収し、再利用または適切に処理するシステムを導入することで、環境への影響を最小限に抑えることができます。
• 適量給油の徹底：過剰な潤滑油の供給は無駄になるだけでなく、機器から排出される際に環境汚染の原因となります。適切な滴下量調整が重要です。
• 定期的なメンテナンスによる効率維持：定期的な点検と調整により、常に最適な状態を維持することで、省エネ効果を最大化できます。

建築施工現場でのルブリケータの適切な使用は、単なる機器保全の枠を超え、エネルギー効率の向上と環境負荷の軽減という、現代の建設業界が直面する重要な課題への対応策の一つとなります。

 

ルブリケータの調整方法とメンテナンス手順

ルブリケータの性能を最大限に発揮させ、長期間にわたって安定した動作を維持するためには、適切な調整とメンテナンスが不可欠です。以下に、建築施工現場での実践的な調整方法とメンテナンス手順を解説します。

 

滴下量の適切な調整：

1. 基本的な調整方法。
   • 空気を流した状態で、ルブリケータ上部の油量調整弁を回して調整します。
   • 反時計回り（左回り）に回すと供給油量が増加し、時計回り（右回り）に回すと減少します。
   • 多くの機種では全閉から3回転程度で全開となりますので、それ以上は回さないようにします。
2. 適正な滴下量の目安。
   • 一般的な目安として、空気流量1,000L/minに対して5滴程度（約0.1mL）が推奨されます。
   • 実際の調整は、使用する機器の推奨値や作業環境に応じて行います。
   • 滴下量が少なすぎると潤滑不足で機器の動きが悪くなり、多すぎると余分なオイルを消費するだけでなく、排気口からオイルが飛散する原因となります。
3. 調整時の注意点。
   • 調整弁が全閉状態でも微量の油が滴下することがあります。
   • 目盛りの位置は目安であり、実際の滴下量を示す数字ではありません。
   • 実際の滴下状況を滴下窓で確認しながら調整します。

オイルの補充方法：

1. 給油タイミング。
   • オイルレベルがボウルの最低レベルマーク（MIN）以下になる前に補充します。
   • 定期的な点検スケジュールに組み込むことをお勧めします。
2. 給油方法。
   • 上部給油タイプ：ルブリケータ上部の給油プラグ（フィルプラグ）を外して給油します。
   • ボウル給油タイプ：ボウルを取り外して直接オイルを補充します。
3. 給油時の注意点。
   • ボウルを取り外す前に、必ずボウル内の圧力を排出します。
   • 給油プラグを緩める方向に回すと、ボウル内の圧力を排出できます。
   • 機種によっては加圧下での給油が禁止されている場合があるため、取扱説明書を確認します。

推奨オイルと使用上の注意：

1. 推奨オイル。
   • 一般的にはタービン油1種（ISO VG32）が推奨されています。
   • マシン油やスピンドル油は機器の故障や作動不良の原因となるため使用しません。
2. オイル選定の注意点。
   • メーカーの取扱説明書を確認して推奨オイルを使用します。
   • 食品工場など特殊な環境では、食品機械用オイルなど専用のオイルが必要な場合があります。

定期メンテナンス項目：

1. 日常点検。
   • オイルレベルの確認
   • 滴下状況の確認
   • 異常な油漏れがないかの確認
2. 定期点検（3〜6ヶ月ごと）。
   • ボウルの清掃
   • 内部部品の点検
   • 滴下量の再調整
   • シール部品の劣化確認
3. トラブルシューティング。
   • 油が滴下しない場合：調整弁の設定、オイルの粘度、空気流量を確認
   • 過剰に滴下する場合：調整弁の設定を確認、内部部品の損傷の可能性
   • オイル漏れがある場合：シール部品の劣化や損傷を確認

適切な調整とメンテナンスにより、ルブリケータは長期間にわたって安定した性能を発揮し、空圧システム全体の効率と寿命を向上させることができます。特に建築施工現場のような過酷な環境では、定期的なメンテナンスが重要です。

 

最新の無給油タイプとルブリケータの必要性判断

近年の空圧機器技術の進歩により、従来のルブリケータによる給油が不要な「無給油タイプ」の機器が増えています。建築施工現場でのルブリケータの採用を検討する際には、この技術動向を理解し、本当に必要かどうかを判断することが重要です。

 

無給油タイプの空圧機器の特徴：

1. 内部潤滑機構。
   • 特殊なグリースが予め塗布されており、長期間の使用に耐える設計になっています。
   • 摺動部には低摩擦材料（特殊樹脂など）が使用され、金属同士の直接接触が少ない構造です。
2. メリット。
   • メンテナンスの簡素化：定期的な給油が不要で、メンテナンス工数を削減できます。
   • クリーンな環境の維持：排気からのオイルミスト飛散がなく、周囲を汚しません。
   • 設備コストの削減：ルブリケータが不要となり、初期投資を抑えられます。
   • 安定した性能：給油忘れによる性能低下のリスクがありません。
3. デメリット。
   • 初期コストが若干高い場合があります。
   • 極端な使用条件では寿命が短くなる可能性があります。
   • 一度故障すると、部品交換や機器全体の交換が必要になることが多いです。

ルブリケータが必要なケース：

1. 高負荷・高頻度の使用環境。
   • 重量物の取り扱いや高速サイクル動作など、負荷の大きい用途では、ルブリケータによる継続的な潤滑が機器の寿命を延ばします。
2. 過酷な環境条件。
   • 粉塵が多い環境や水滴が付着しやすい環境では、グリースが早期に劣化する可能性があり、継続的な潤滑が有効です。
   • 極端な温度環境（高温・低温）では、適切な粘度の油を供給することで安定した動作を維持できます。
3. 既存システムの拡張。
   • 既にルブリケータを使用しているシステムに新たな機器を追加する場合、システム全体の整合性を考慮してルブリケータを継続使用することが合理的です。
4. 特殊な用途。
   • 食品加工や医薬品製造など、特定の潤滑油を使用する必要がある場合。
   • 特殊な動作パターンや環境条件で使用される場合。

無給油タイプへの移行時の注意点：

1. 一度給油した機器の扱い。
   • 無給油タイプのエアシリンダでも、一度オイルを供給すると内部のグリースが流されるため、以降も継続的な給油が必要になります。給油を中止すると早期故障の原因となります。
2. 混在システムの管理。
   • 給油タイプと無給油タイプの機器が混在するシステムでは、分岐配管とバイパス回路を設けるなどの工夫が必要です。
3. 段階的な移行計画。
   • 既存システムから無給油タイプへの移行は、機器の更新タイミングに合わせて段階的に行うことが効率的です。

建築施工現場での判断基準としては、作業環境の清潔さ要求、メンテナンス頻度の制約、機器の使用頻度と負荷、コスト面での長期的視点などを総合的に考慮することが重要です。特に新規設備の導入時には、将来的なメンテナンス性も含めて検討することをお勧めします。

 

現代の建設現場では、無給油タイプの採用が増えていますが、用途や環境によってはルブリケータが依然として有効な選択肢となります。両者の特性を理解し、最適な選択をすることが重要です。