ファン設計開発の基本的流れ

ファン設計開発の基本的な流れ

ファン設計開発の基本的な流れ

はじめに

送風機とはモータ等を動力源として羽根車等の力学的な作用により空気を昇圧する機械です。とくに、羽根車の回転により仕事をする機械をターボ式送風機と呼びます。
送風機の性能を示すもっとも重要な特性は、PQ特性とよばれる性能曲線です。
ここで、Pは流体の圧力、Qは流量を示します。

図は、軸流ファンと呼ばれるPQ特性です。

軸流ファン

軸流ファン

軸流ファン P-Q特性

軸流ファン P-Q特性

送風機設計では、設計条件としてまず設計上で最も必要な負荷特性を与える必要があります。

たとえば、先ほどのPQ特性上で、流量に対して破線のような通風抵抗が必要な場合を想定します。もっともよく使用する点(動作点\(P_1、Q_1\))とすると、先に示したファンでは、効率の良い設計点と異なり、効率が悪い状況や不安定な状況にて動作させることとなりますので、ファンの回転数や体格自体の設計変更が必要となります。

軸流ファン P-Q特性

軸流ファン P-Q特性

以上のように、ファンを設計するためには、設計上必要な設計負荷に加えて、ファンの大きさ(径や厚み)、回転数などが設計変数として必要となります。

ファンの種類

ところで、ファンと言っても様々な構造があります。先ほどお見せしました軸流ファン以外にも、図に示すように、それぞれ流れに特徴があり、その特性に応じてファン設計や使用用途が異なります。

羽根車と流れの様子

羽根車と流れの様子

それでは、ある設計点でファンを設計するにはどのように設計すればよいでしょうか。

設計点が与えられた場合に、ファンの大きさなどからおおよその駆動回転数が推定できれば、比速度という変数を用いて、ファン構造を決定することができます。

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