軸流ファンは産業用および冷凍システムでどのように使用されますか?

軸流と遠心、実際に必要なファンのタイプ

コンパクトなインライン設置全体に低圧で大量の空気を移動させる必要があるアプリケーションや、高流量でのエネルギー効率が運用上の最優先事項である場合には、軸流ファンが遠心ファンよりも優れています。 大きなダクト抵抗を克服するためにシステムが高い静圧を必要とする場合、気流を吸気口に対して直角に方向転換する必要がある場合、または露出した軸方向ブレードの形状に損傷を与える可能性がある高密度、粒子を含む、または腐食性の気流の移動を伴う用途には、遠心ファンが適しています。

コールド チェーンおよび冷凍ファンの用途では、ほぼ例外なく軸流ファンが正しい選択です。 小型スーパーマーケットの陳列ケースから大型のブラストフリーザーや冷蔵店のエバポレーターに至るまでのコールドチェーン冷凍システムは、コールドチェーン冷凍軸流ファンに依存しています。その理由は、その高い気流対モーターサイズ比、コンパクトな軸方向プロファイル、および移動空気立方メートル当たりのエネルギー消費量の低さにより、資本コストと、あらゆる冷蔵物流業務で最大の運転経費となる継続的な電気エネルギーコストの両方が削減されるからです。

軸流ファンの別名はプロペラ ファンです。この用語は、ファン ブレード アセンブリと航空機または船舶のプロペラとの視覚的および機械的類似性を強調しています。ダクト取り付け構成では、ガイドベーンの有無に応じて、チューブ軸流ファンまたはベーン軸流ファンとも呼ばれます。産業用軸流ファンという用語は、特に冷蔵倉庫、食品加工工場、HVAC システム、発電所、データセンターなどの産業環境での連続使用のために構築されたファン ユニットを指します。

軸流ファンとは: 定義、エアフロー原理、コア特性

アン 軸流ファン 羽根車の羽根が回転面に対してある角度で傾斜しており、遠心ファンのように半径方向外側ではなく、回転軸に平行な方向に空気が流れるようにする回転羽根車によって空気またはその他のガスを移動させる機械装置です。空気流路は回転軸に沿ってファンに入り、ブレードスイープゾーンを通過し、同じ軸方向に沿って出ていき、ファンがダクトまたは開口部と幾何学的に直列になります。

軸流ファンの性能の背後にある空力原理

軸流ファンの各ブレードは回転翼として機能します。ブレードが回転すると、ブレード コードと入ってくる空気流の間の迎え角によって圧力差が生じます。つまり、正圧面 (前面) の圧力が高く、吸込面 (背面) の圧力が低くなります。この圧力差により、ブレードに回転方向 (モーターが克服する必要があるトルク) と軸方向 (ファンを通る空気を加速する推力) の正味の力が発生します。

この翼形の動作の効率、つまり軸流ファンの全体的な効率は、ブレードのピッチ角、ブレードの翼弦長、ブレードの数、回転速度、ブレード先端とファン ケーシングの間のチップ クリアランスによって決まります。 高性能産業用軸流ファン設計は、設計動作点で 75% ～ 90% のピーク総合効率値を達成します。 これは、通常 70% ～ 85% のピーク効率を達成する遠心ファンと比べても遜色ありません。軸流設計の主な利点は、この高い効率が広範囲の流量にわたって維持されるのに対し、遠心ファンは動作条件が設計点から逸脱すると効率がより急速に低下することです。

軸流ファンの別名は何ですか

アン Axial Fan is known by several alternative names that reflect its application context or mechanical configuration:

• プロペラファン: 最も一般的な汎用の別名で、ブレード アセンブリと機械式プロペラの類似性を強調します。特に壁に取り付けられた換気や機器の冷却用途で、ダクトケーシングのないパネルに取り付けられた自由送出ファンに最も頻繁に使用されます。
• チューブ式軸流ファン: アン axial fan mounted inside a close-fitting cylindrical casing (a tube). The tube provides structural mounting for the fan unit, reduces tip vortex leakage back from the high-pressure outlet to the low-pressure inlet, and allows the fan to be installed inline within a duct system without additional transition pieces.
• 羽根軸流ファン: 回転するインペラの上流または下流に固定ガイド ベーン (ステータ ベーン) を追加したチューブ軸流ファン。ガイドベーンは、さもなければ失われるであろう気流の運動エネルギーの回転成分を回収し、ファンの静圧能力と全体の効率を向上させます。ベーン軸流ファンは、チューブ軸流ファンでは圧力能力が不十分な高圧ダクト システムで使用されます。
• プレートファンまたはパネルファン: シンプルなディスク取り付けプロペラファンで、ケーシングなしでパネル、壁、または機器のハウジングに直接取り付けられます。空力の最適化よりも設置の簡素化が重要な、低コストの換気および機器冷却用途で一般的です。
• 貫流ファン (またはクロスフローファン): この用語は軸流ファンと混同されることがありますが、まったく異なるインペラの形状を指します。真のクロスフロー ファンは回転軸に対して垂直に空気を移動させますが、軸流ファンではありません。

軸流ファンの一般的な 3 つのタイプとは何ですか

軸流ファンの一般的な 3 つのタイプは何なのかという質問に対して、ファン エンジニアリング コミュニティは、各タイプの圧力能力、効率プロファイル、設置要件を決定する機械的構成を参照して答えています。 3 つのタイプは、プロペラ (パネル) ファン、チューブ軸流ファン、およびベーン軸流ファンであり、圧力能力と空気力学的洗練度が高い順に並べられています。

タイプ 1: プロペラファン (パネル取り付け型無償送風機)

プロペラ ファンは、最も単純な軸流ファン タイプです。回転するインペラは、単純なリング ガードの有無にかかわらず、モーター シャフトに取り付けられ、パネル、壁の開口部、または機器の筐体に直接取り付けられます。流れを封じ込めるダクトケーシングがないため、空気は両側で大気圧でファンインペラに出入りし、ファンによって生成される圧力上昇は、ガード、パネル開口部、および吸気口面のスクリーンまたはフィルタのわずかな抵抗を克服するために完全に使用されます。

プロペラ ファンは、非常に低い静圧 (通常 0 ～ 25 Pa) で大量の気流量を供給するため、自由送風換気、機器パネルの冷却、冷凍機器の凝縮器および蒸発器の冷却、ダクト抵抗に勝てないプロセス空気の循環に適しています。 の コールドチェーン冷凍軸流ファン スーパーマーケットの陳列ケースのエバポレーターや冷蔵室のユニットクーラーで使用されるものは、ほとんどの場合プロペラファン構成です なぜなら、ファン吸気口からフィン付き蒸発器コイルを通って吐出口までの短い空気経路は、通常 20 ～ 60 Pa のシステム抵抗を表し、これはプロペラ ファンの能力の範囲内に十分収まるからです。

タイプ 2: チューブ軸流ファン (ダクトインラインファン)

チューブ軸流ファンは、ぴったりとフィットする円筒形のケーシングの内側に取り付けられたプロペラ ファンです。ケーシングは複数の機能を果たします。ファン ユニットの構造的取り付けを提供し、ブレード先端とケーシング壁の間のクリアランスを最小限に抑えて翼端渦の再循環を減らし、自由送出で流れを放射状に広げるのではなく流れを封じ込めることでファンが適度な静圧 (通常 50 ～ 500 Pa) を発生できるようにします。

チューブ軸流ファンは、産業用換気ダクト システム、排煙システム、海洋換気、およびトンネル換気において主流のファン タイプであり、ファンをダクト内にインラインで設置する必要があり、長いダクトの走行、曲がり、ターミナル グリルの抵抗を克服するのに十分な圧力を発生させる必要があります。中圧カテゴリ (システム抵抗 50 ～ 500 Pa) の産業用軸流ファン製品は、ほとんどチューブ軸流構成です。

タイプ3：羽根軸流ファン（高効率圧力ファン）

ベーン軸流ファンは、チューブの軸方向構成に固定ステータベーンのセットを追加します。これらのベーンは、インペラの上流 (ブレードの迎角を最適化するために流入空気を事前に旋回させる入口ガイドベーン)、インペラの下流 (旋回する出口空気流を整流してその回転運動エネルギーを静圧に変換する出口ガイドベーン)、またはその両方に配置できます。出口ガイドベーンを追加すると、ベーンのない同等のチューブ軸流ファンと比較して、静圧回復が 15% ～ 25% 向上します。

ベーン軸流ファンは、軸流ファン ファミリの中で最も高圧のダクト用途、つまり後方に湾曲した遠心ファンの動作範囲とかなり重なる 500 ～ 2,000 Pa の圧力範囲で使用されます。これらの用途では、ベーン軸流ファンは、遠心ファンで必要とされる直角の入口から出口への移行を回避するインライン設置形状の利点を提供し、ダクトのレイアウトを簡素化し、多くの建築設備や産業用換気用途での設置コストを削減します。

軸流ファンを使用する利点とは: 主な利点の説明

軸流ファンの利点は、ほとんどの産業用および商業用の空気移動用途の主な代替品である遠心ファンと比較すると最も明確に理解できます。それぞれの利点は特定の用途で最も顕著であり、特定の用途にとってどの利点が最も重要かを理解することは、なぜコールドチェーン冷凍機の軸流ファンが冷凍で優位を占めているのに対し、遠心ファンが高抵抗ダクトシステムで優位を占めているのかを説明するのに役立ちます。

メリット1：モーター出力当たりの風量に優れる

軸流ファンを使用する最も広く認識されている利点は、比較的低いモーター出力で大量の空気を移動できることです。軸流ファンのインペラは主に軸方向に運動エネルギーを空気に伝達するため、乱流と再循環でのエネルギーの無駄を最小限に抑えるブレード設計で高い体積流量を達成できます。 0.75 kW モーターを搭載した直径 500 mm の産業用軸流ファンは、低静圧で 3,000 ～ 5,000 m3/h の気流を供給できます。 一方、同じ圧力で同じモーター出力を備えた遠心ファンは、通常 1,500 ～ 2,500 m3/h を供給します。同じモーター出力でこの 2:1 以上のエアフローの利点が、冷凍、HVAC、産業用換気のエンジニアがシステム静圧が約 500 Pa 未満の場合に軸流ファンを指定する主な理由です。

メリット2：方向転換不要でコンパクトなインライン設置が可能

アン Axial Fan maintains the same airflow direction at inlet and outlet, enabling inline installation within straight duct runs without any transition piece, bend, or direction change in the duct system. A centrifugal fan takes air in at the center (axially) and discharges it at 90 degrees (radially), requiring a right-angle transition in the duct system that adds installation cost, increases system resistance, and occupies additional building or equipment space. In refrigeration unit coolers, where the Cold Chain Refrigeration Axial Fan must be mounted within a compact assembly of evaporator coil, casing, and air distribution baffles, the inline geometry of the axial fan is not just an advantage but a geometric necessity.

メリット3：等価流量での騒音低減

軸流ファンは通常、同等の流量の遠心ファンよりも空気力学的騒音が低くなります。これは、ブレード掃引ゾーンを通過する空気速度がより均一であり、圧力勾配がより緩やかであるためです。 適切に設計されたコールドチェーン冷凍軸流ファンは、その設計点で動作し、35 ～ 55 dB(A) の音響パワー レベルを生成します。 これは、従業員の快適さと顧客エクスペリエンスが考慮される小売食品環境や冷蔵倉庫施設で許容されます。同様の冷凍用途で同等の流量の遠心ファンは、通常 5 ～ 15 dB(A) 高い音響パワーを生成しますが、これはほとんどの食品小売施設では商業的に受け入れられません。

メリット4：製造コストの削減とメンテナンスの簡素化

軸流ファンのインペラは、遠心ファンのスクロールとインペラのアセンブリよりも機械的に単純で、必要な精密機械加工部品と材料が少なくなります。これにより、同等のエアフロー容量で製造コストが削減され、検査、調整、交換するコンポーネントが少なくなるため現場でのメンテナンスが簡素化されます。コールドチェーン冷凍軸流ファンは、通常、モーターとインペラの間にベルト、プーリー、またはギアボックスを使用しないダイレクトドライブ構成でモーターシャフトに直接取り付けられるため、ベルトドライブ遠心ファンに関連するベルトの交換、プーリーの調整、張力調整のメンテナンス作業が不要になります。

利点 5: 霜取り用途向けの可逆的なエアフロー

アン Axial Fan can reverse its airflow direction simply by reversing its motor rotation direction, without any modification to the fan or duct system. This reversibility is a significant practical advantage in Cold chain and Refrigeration fan applications where controlled reverse airflow is used in hot-gas defrost cycles to melt frost accumulation from the evaporator coil surface. Centrifugal fans cannot effectively reverse airflow direction by reversing motor rotation, because the scroll casing geometry is designed for a single rotation direction only.

軸流ファンと遠心ファンのどちらが優れているのか: 実際の直接比較

軸流ファンと遠心ファンのどちらが優れているかという質問には、普遍的な答えはありません。正しい選択は、必要な空気流量、静圧、設置スペース、騒音要件、予算のアプリケーション固有の組み合わせに完全に依存するためです。次の比較では、実際上最も重要な評価基準を取り上げます。

流量と圧力: 各ファンのタイプが優れている点

軸流ファンと遠心ファンの基本的な違いは、流量-圧力性能曲線上の位置です。軸流ファンは高流量、低圧力のデバイスです。遠心ファンは低流量、高圧の装置です。 この 1 つの特性が、アプリケーションの選択決定の大部分を決定します。約 1,000 ～ 1,500 Pa を超える静圧を必要とするアプリケーションには、ほぼ確実に遠心ファンの方が適していますが、500 Pa 未満の圧力で最大流量を必要とするアプリケーションには、ほぼ確実に軸流ファンの方が適しています。

500 ～ 1,500 Pa のオーバーラップ ゾーンでは、両方のファン タイプが許容可能なパフォーマンスを提供できます。選択の決定は、設置形状 (インラインか直角か)、ノイズ感度、特定の動作点でのエネルギー効率、設計者の経験と好みなどの二次的な要素によって決まります。ベーン軸流ファンは、一部の構成では軸流ファンの競合圧力範囲を 2,000 Pa 以上に拡大しており、このゾーンでは後方に湾曲した遠心ファンと大幅に重複しています。

さまざまな動作条件でのエネルギー効率

適切に設計された軸流ファンと遠心ファンはどちらも、高いピーク効率 (設計時点での合計効率 75% ～ 90%) を達成できます。実際の違いは、動作点が設計条件から離れるにつれて各タイプの効率がどのように変化するかです。軸流ファンは、流量の変化に応じてブレードのピッチ角を調整して (可変ピッチ設計の場合) ブレードの迎角を再最適化できるため、幅広い気流量にわたって比較的良好な効率を維持します。後方に湾曲したインペラを備えた遠心ファンも良好な部分負荷効率を維持しますが、設計流量を大幅に超えて動作すると効率がより急激に低下します。

アキシャル vs 遠心: 完全な意思決定の比較

産業用軸流ファン: 仕様、材質、および動作要件

産業用軸流ファン カテゴリには、周囲温度、湿度、腐食性雰囲気、爆発性ガスの危険性があり、標準的な業務用ファンでは確実に耐えることができない厳しい産業環境での連続動作用に設計されたファン ユニットが含まれます。工業仕様ファンには、同様のサイズと流量能力の商用 HVAC ファンと区別する設計要素と材料仕様が組み込まれています。

産業用軸流ファン製品の主要な設計要素

• インペラの材質: 産業用軸流ファンのインペラは、ほとんどの一般的な産業用途向けにダイカスト アルミニウム合金 (LM6 または同等品) から製造されており、軽量、耐食性、熱サイクル下での寸法安定性のバランスを提供します。ガラス繊維強化プラスチック (GRP) インペラは、アルミニウムが許容できないほど腐食する化学プロセスの換気、海洋の換気、下水処理場の換気などの腐食性雰囲気の用途に使用されます。ステンレス鋼インペラは、食品加工、製薬クリーンルーム、および洗剤溶液による定期的な洗浄がアルミニウムや GRP を攻撃する衛生用途向けに仕様化されています。
• モーター保護クラス: 産業用軸流ファン モーターは、一般産業用途では最小 IP55 侵入保護等級 (あらゆる方向からの粉塵の侵入および噴流に対する保護) に指定され、洗浄環境では IP65 または IP67 に指定されています。絶縁クラス F (最大連続巻線温度 155 ℃) は産業用モーターの標準であり、モーターの定格温度制限を超えることなく、周囲温度が上昇しても動作するための適切な熱マージンを提供します。
• 爆発性雰囲気に対する ATEX 認証: 可燃性ガス、蒸気、または可燃性粉塵が存在する可能性のある産業環境では、周囲大気の引火を防ぐように設計およびテストされた ATEX 認定ファン ユニットが必要です。 ATEX 産業用軸流ファン ユニットは、非火花インペラ材料 (通常はステンレス鋼チップを備えた GRP またはアルミニウム)、ガス グループの自動発火温度未満に制御された表面温度、および非導電性コンポーネントへの静電気の蓄積を防ぐための静電気防止電気接合を使用しています。
• 可変ピッチインペラ: 大規模 HVAC システムおよび発電所冷却塔用の高性能産業用軸流ファン製品は、ファンの動作中にブレード角度を調整できる可変ピッチ インペラを使用しています。これにより、モーター速度を変えることなく、ファンの動作点を広範囲の流量と圧力にわたってシフトできるため、さまざまなプロセスや換気の要求に合わせて空気流を正確に制御できます。可変ピッチ軸流ファンは、可変流量アプリケーションにおいて吸気ダンパーによって制御される固定ピッチ ファンと比較して 30% ～ 60% のエネルギー節約を実現します。

産業用軸流ファンの性能パラメータ

あらゆるアプリケーション向けに産業用軸流ファンを選択する際に指定する必要がある主要な性能パラメータは次のとおりです。

• 設計流量 (m3/s または m3/h): の volumetric airflow required at the application's operating conditions, including temperature and altitude corrections for air density deviations from the standard conditions at which fan performance data is published (typically 20 degrees Celsius, 1.2 kg/m3 air density, sea level).
• 全静圧 (Pa または mmWG): の sum of all pressure losses in the system including duct friction, bends, grilles, filters, and process equipment resistance that the fan must overcome to deliver the design flow rate. Underestimating system resistance leads to insufficient airflow; overestimating leads to fan selection in an inefficient operating region.
• 刃先速度と騒音レベル: ブレード先端速度 (インペラの半径と角速度の積) が、ファンの騒音の主な決定要因です。 ノイズに敏感な環境向けの産業用軸流ファン設計により、ブレード先端速度が 60 m/s 未満に制限されます これは、典型的なインペラ形状の場合、約 75 ～ 85 dB(A) の音響パワー レベルに相当します。高効率、低騒音のブレード プロファイルにより、同じ先端速度で標準ブレード形状と比較して騒音を 3 ～ 8 dB(A) 低減できます。

コールドチェーンと冷凍ファン: 軸流ファンがこの分野を独占する理由

コールド チェーンおよび冷凍ファンのアプリケーションは、単位量で世界の軸流ファン製品の最大の単一市場セグメントを表しています。コンパクトな設置形状、単位電力当たりの高い気流量、低騒音、および霜取りサイクルの気流可逆性の組み合わせにより、アキシャル ファンは家庭用冷蔵庫から産業用ブラスト冷凍庫まで、ほぼすべてのコールド チェーン アプリケーションにとって自然で商業的に有力な選択肢となっています。

さまざまな用途におけるコールドチェーン冷凍機の軸流ファン

コールド チェーンおよび冷凍ファンのアプリケーションは幅広い規模と温度環境に及び、それぞれに特定のコールド チェーン冷凍軸流ファン要件があります。

• スーパーマーケットの陳列ケース (摂氏 0 度からプラス 8 度): 生鮮食品、乳製品、飲料用のマルチデッキ オープン ショー ケースでは、複数の小径 (100 ～ 200 mm) コールド チェーン冷凍軸流ファン ユニットを使用して、フィン付き蒸発器コイルを通って陳列された商品全体に空気を循環させます。ファンは、静かに動作し (小売環境騒音基準に準拠するため、1 メートルで 45 dB(A) 未満)、効率的 (スーパーマーケット運営者にとって陳列ケースのエネルギー消費は重大な運営コストとなるため、高い COP が商業的に重要です)、そしてオーバーホールまでの連続稼働時間が 40,000 ～ 80,000 時間であることを確実に保証する必要があります。最先端のコールドチェーン冷凍機軸流ファン製品の EC (電子整流) モータ技術は、陰極 AC モータと比較してモータのエネルギー消費を 50% ～ 70% 削減し、一般的なスーパーマーケットの動作条件において EC ファンのプレミアム価格を 12 ～ 24 か月以内に回収できる運用コストの削減を実現します。
• 冷蔵ユニットクーラー (摂氏マイナス 25 度からプラス 8 度): ウォークイン冷蔵倉庫および大型冷蔵倉庫では、天井に取り付けられたユニット クーラーが使用されます。各ユニット クーラーには 2 ～ 8 台の軸流ファン ユニットが含まれており、蒸発器コイルを通して空気を取り込み、冷蔵室に水平に排出します。 冷蔵ユニットクーラーは、ブラストフリーザー用途で摂氏マイナス 25 度までの気温で動作します 、これらの温度での連続動作に定格されたモーター、耐霜性ブレード材料（摂氏マイナス 20 度以下で脆くなるアルミニウムではなく、通常は高密度ポリエチレンまたはガラス繊維強化プラスチック）、および摂氏マイナス 30 度で粘度を維持する低温グリースが充填された密封ベアリングを備えたコールド チェーン冷凍軸流ファン製品が必要です。
• 冷蔵輸送（摂氏マイナス20度からプラス4度）： 冷蔵トラックの車体および輸送用コンテナでは、コンテナまたはトレーラーの車体前部に取り付けられた冷凍ユニットの蒸発器セクションと凝縮器セクションに、コンパクトなコールドチェーン冷凍軸流ファンユニットが使用されています。道路および海上輸送の極端な振動環境では、耐久性の高いバランスのとれたインペラ、強化されたモーター取り付けシステム、およびモーター巻線とファンブレード根元アタッチメントの疲労破壊を防ぐために、ファンアセンブリと冷凍ユニット構造の間に防振ゴムマウントを備えたファンユニットが必要です。
• 産業用爆風冷凍トンネル（摂氏マイナス35度からマイナス40度）： 食品産業のブラスト冷凍庫は、高速軸流ファンを使用して、ベルトコンベア上のトンネルを通過する製品上に冷気を 3 ～ 5 m/s で送り出します。高い空気速度により、製品表面から潜熱が急速に除去され、凍結プロセスが加速され、ゆっくりと凍結する際の氷結晶の成長による製品の品質劣化が軽減されます。ブラスト冷凍庫のトンネル業務用の産業用軸流ファン ユニットは、通常、ファン ユニットあたり 1.5 ～ 15 kW、直径 400 ～ 800 mm のインペラを備えた直接駆動外部ローター モーターを使用し、周囲温度マイナス 40 ℃での連続動作が定格されています。

コールドチェーン冷凍機軸流ファン製品における EC モーター技術

従来の AC 誘導モーターおよび陰極モーターから電子整流 (EC) 永久磁石モーターへの移行は、過去 10 年間のコールド チェーンおよび冷凍ファン技術における最も重要な技術開発です。 EC モーターは、ブラシレス永久磁石ローターと、実際の動作条件に合わせてモーターの消費電力を継続的に最適化する電子整流システムを使用し、全動作範囲で 80% ～ 92% のモーター効率を達成します。これに対し、部分負荷時の陰極モーターの場合は 20% ～ 60%、標準 AC 誘導モーターの場合は 60% ～ 80% です。

それぞれ 10 ワットのコールドチェーン冷凍軸流ファンユニットを 4 台使用している 50 個の陳列ケースがあるスーパーマーケットの場合、シェードポールモーターを EC モーターに置き換えることで、部分負荷条件で効率が 2 倍になり、スーパーマーケットごとに年間約 3,000 ドルから 5,000 ドルの節電が実現します。これを 100 店舗のチェーン全体で乗算すると、年間 30 万米ドルから 50 万米ドルの電気代の削減に相当します。これにより、通常、EC ファン ユニットの購入コストが高くなった分が 18 ～ 30 か月以内に回収され、その後、ファン ユニットの残りの 15 ～ 20 年の耐用年数にわたってプラスのキャッシュ フローが生成され続けます。

適切な軸流ファンの選択: 主要な仕様パラメータとよくある間違い

特定の用途に適切な産業用軸流ファンまたはコールドチェーン冷凍軸流ファンを選択するには、相互に依存するいくつかのパラメータを正確に定義する必要があります。これらのパラメータのいずれかにエラーがあると、通常、エアフローの不足、過剰なエネルギー消費、過剰なノイズ、または早期の機械的故障が発生し、これらすべてがシステム オペレータに、正しく指定された交換用ファンの購入価格をはるかに超えるコストを課すことになります。

よくある仕様の間違いとその回避方法

• 空気密度補正を無視した場合: ファンの性能データは、標準条件 (通常、摂氏 20 度、海面、密度 1.2 kg/m3) で公表されています。高地 (1,000 メートル以上) または高温 (摂氏 40 度以上) では、実際の空気密度は大幅に低くなります。 摂氏 40 度、高度 1,000 メートルの空気密度は約 1.05 kg/m3 で、標準の 1.2 kg/m3 より 12.5% 低くなります。 アン Axial Fan delivering the correct airflow volume at reduced air density delivers 12.5% less air mass flow, which may be inadequate for heat exchanger or ventilation applications sized for mass flow rather than volume flow.
• システム抵抗を過小評価する: システム抵抗には通常、設計段階で過小評価されがちな吸気スクリーン、フィルター、熱交換器コア、配電グリル、ダクトの圧力損失が含まれます。実際に 250 Pa のシステム抵抗に直面する 150 Pa 用に選択されたファンは、設計流量よりも大幅に少ない流量を供給し、動作点がファン曲線の左側にシフトし、効率が低くなり、騒音が高くなります。
• 直径のみに基づいてファン サイズを選択する: 異なるメーカーの同じ直径の 2 つの軸流ファン製品は、ブレード番号、ブレードピッチ、ハブとチップの比率、およびモーター速度に応じて、非常に異なる性能特性を持つ可能性があります。直径だけではなく、常に流量、静圧、効率のデータを使用して性能を指定してください。
• 失速リスクを無視する: 軸流ファンがピーク効率点の大幅に左側で (設計値よりも低い流量で) 動作すると、空力失速に陥る可能性があります。この場合、ブレードの迎え角が高くなりすぎて、滑らかな翼型の流れが破壊されて乱流剥離が発生します。失速は騒音、振動の大幅な増加、効率の低下を引き起こし、ブレードの疲労により急速な機械的故障を引き起こす可能性があります。意図した動作点がファン曲線の安定部分、つまり失速点の右側にあることを常に確認してください。

よくある質問

1. 一般産業換気には軸流ファンと遠心ファンのどちらが適していますか?

システム静圧が 500 Pa 未満の一般的な産業用換気用途の場合、モータ出力単位当たりの風量が多く、方向変更なしでインラインに設置でき、騒音が低く、同等の流量容量でコストが低いため、軸流ファンの方が優れています。静圧が 1,000 Pa を超える用途 (長いダクト経路、高抵抗フィルター システム、プロセス加圧) の場合は、合理的な効率を維持しながらはるかに高い圧力を発生させる遠心ファンの方が優れています。 500 ～ 1,000 Pa のオーバーラップ範囲では、設置形状、騒音要件、および候補ファン モデルの特定の性能曲線によって選択が異なります。

2. 冷凍用途で軸流ファンを使用する利点は何ですか?

冷凍用途で軸流ファンを使用する最も重要な利点は、モーター出力単位あたりの風量が大きいことであり、これにより冷凍システムの電力消費量が直接削減されます。冷凍に特有のその他の利点としては、次のものが挙げられます。スペースに制約のあるユニットクーラーのケーシング内に収まるコンパクトなインライン形状。霜取りサイクル管理のためのモーター逆転による可逆的な気流方向。食品小売環境に適した低騒音。 EC モーター技術との互換性により、シェードポールモーターと比較してファンモーターのエネルギー消費を 50% ～ 70% 削減し、ファンの耐用年数にわたって大幅な運用コストの削減を実現します。

3. 軸流ファンの一般的な 3 つのタイプは何ですか? それぞれはどこで使用されますか?

軸流ファンの一般的な 3 つのタイプは次のとおりです。プロペラ (パネル) ファンは、冷凍蒸発器、壁面換気、機器パネル冷却 (0 ～ 25 Pa の圧力範囲) など、静圧が非常に低い無料配布アプリケーションで使用されます。チューブ軸流ファンは、産業用換気システム、排煙、海洋換気 (50 ～ 500 Pa) など、中程度の静圧を備えたダクト取り付けのインライン換気に使用されます。ベーン軸流ファンは、大型 HVAC エア ハンドリング ユニットやトンネル換気 (500 ～ 2,000 Pa) などの高圧ダクト アプリケーションの圧力能力を高めるためにガイド ベーンを追加します。

4. 軸流ファンの別名は何ですか?

アンother name for an axial fan is a propeller fan, which is the most widely used alternative term in general English-language usage. When the fan is mounted inside a cylindrical casing without guide vanes, it is called a tube axial fan. When guide vanes are added to the casing, it is called a vane axial fan. In some regional markets, the term through-flow fan or inline fan is used for duct-mounted axial units. In panel-mounting and equipment cooling applications, plate fan, panel fan, or exhaust fan are commonly used alternatives depending on the installation type.

5. コールドチェーン冷凍機軸流ファンと標準軸流ファンの違いは何ですか?

コールド チェーン冷凍軸流ファンは、コールド チェーン動作の特定の要求を反映するいくつかの仕様面で標準の軸流ファンとは異なります。このモーターは、氷点下の温度でも粘度と潤滑を維持する低温合成グリースが封入された密閉ベアリングを使用しており、摂氏マイナス 25 度 (ブラスト冷凍庫の場合は摂氏マイナス 40 度) までの温度での連続動作が可能です。インペラの材質は耐凍害性があります (マイナス 20 度以下で脆くなるアルミニウムではなく、GRP または高密度ポリエチレン)。モーター巻線絶縁システムは、通常の冷凍装置の動作中に発生する低温と高湿度の凝縮サイクルの組み合わせに対して定格されています。ファンは霜取りサイクル管理のために逆方向に駆動されるように設計されており、モーターとインペラのエンジニアリングは両回転方向で検証されています。

6. 冷蔵ユニットクーラーに必要な空気流量はどのように計算すればよいですか?

冷蔵ユニットのクーラーに必要な空気流量は、蒸発器の設計冷凍能力と、コイルを通過する流入空気と流出空気の温度差から計算されます。乾湿量の関係を使用すると、空気流量 (m3/s) は、冷凍能力 (ワット単位) を (空気密度 (kg/m3) と空気の比熱 (J/kg・K) を乗算し、入口と出口の空気の温度差 (ケルビン) で割ったものと等しくなります)。 10 ケルビン温度分割の 10 kW ユニットクーラーの場合、冷蔵倉庫温度で空気密度 1.3 kg/m3、比熱 1,006 J/kg・K を使用すると、空気流量は 10,000 除算 (1.3 掛ける 1,006 掛ける 10) に等しく、約 0.76 m3/s または 2,750 m3/h となります。ユニット冷却器ケーシングのシステム静圧における合計流量がこの計算値と一致するかそれを超えるコールドチェーン冷凍軸流ファンユニットを選択してください。

7. 産業用軸流ファンは爆発性雰囲気ゾーンで使用できますか?

はい、ATEX 認定の産業用軸流ファン製品は、ゾーン 1 (通常の動作時に断続的に存在するガス/蒸気)、ゾーン 2 (異常な状態でのみ存在するガス/蒸気)、ゾーン 21 (通常の動作で可燃性粉塵が存在する)、またはゾーン 22 (異常な状態でのみ可燃性粉塵が存在する) に分類される爆発性雰囲気ゾーンで使用できます。 ATEX 認定の産業用軸流ファン ユニットは、非火花インペラ材料、指定されたガス グループの自動発火温度未満に維持されることが検証された制御された表面温度、および帯電防止電気接合を使用しています。ファンの銘板にある ATEX マークは、ファンが認定されている機器グループ、カテゴリ、保護の種類、およびガス/粉塵グループを指定しており、使用前にこれらが設置場所の特定の危険区域分類に適切であることを確認する必要があります。

8. コールドチェーン冷凍機の軸流ファンの標準的な耐用年数はどれくらいですか?また、その維持方法は何ですか?

密閉型ボール ベアリング、EC モーター、および適切に指定されたインペラ材料を備えた高品質のコールド チェーン冷凍軸流ファンの設計耐用年数は、40,000 ～ 80,000 時間の連続運転で、これは 1 日 24 時間の連続運転で 5 ～ 9 年に相当します。主なメンテナンス要件は、メーカーが推奨する間隔で定期的にベアリングを交換することです (通常、密閉型深溝玉軸受の場合、低温使用では 30,000 ～ 50,000 時間)。ファンとモーターのアセンブリは、除霜サイクル中の氷の付着、モーター ケーシングとインペラの腐食、ベアリングの摩耗、ブレードの腐食、インペラの不均衡を示す振動や騒音の変化がないか検査する必要があります。設計されたシステム抵抗とエアフローを維持するために、ファンの空気入口スクリーンと蒸発器コイルの表面を動作環境に適したスケジュールで清掃する必要があります。

9. ブレードのピッチ角は軸流ファンの性能にどのような影響を与えますか?

ブレードピッチ角は、ブレード翼弦線と回転面との間の角度であり、軸流ファンの性能を決定する最も影響力のある単一パラメータです。ピッチ角が増加すると、入ってくる空気流に対するブレードの迎え角が増加し、より多くの揚力が生成されるため、回転あたりの圧力上昇とトルク要求が増加します。ピッチ角が高くなると、より多くの流れと圧力が生成されますが、より多くのモーター出力が必要となり、角度がブレードプロファイルの臨界失速角を超えるとブレード失速の影響を受けやすくなります。ピッチ角が低いと流量と圧力が減少しますが、必要な電力は少なくなり、失速のない動作範囲が広がります。可変ピッチ産業用軸流ファンの設計は、ブレード角度をリアルタイムで調整してファンの出力をシステムの需要に合わせることでこの関係を利用し、スロットリングによって制御される固定ピッチのファンと比較して、可変流量アプリケーションで 30% ～ 60% のエネルギー節約を可能にします。

10. 冷蔵保管用途では、軸流ファンからどの程度の騒音レベルが予想されるべきですか?

冷蔵倉庫用途におけるコールドチェーン冷却軸流ファンユニットからの音圧レベルは、ファンの直径、回転速度、システム静圧に応じて、ファン面から 1 メートルの位置で測定すると通常 35 ～ 55 dB(A) の範囲になります。オペレーターがアクセスできる冷蔵倉庫 (ウォークイン ストア、ピッキング アンド パック エリア) では、職業騒音暴露規制により、長時間の作業の間、オペレーターの位置ですべてのユニット クーラーおよびその他の機器からの合計騒音レベルが 80 dB(A) 未満に維持されることが求められます。人員が継続的に勤務する冷蔵倉庫 (配送センター、大規模冷蔵倉庫) の場合、EC モーターのコールドチェーン冷凍軸流ファン製品を、稼働時間中に動作速度を下げて仕様化することで、追加の周波数インバーター投資なしで EC モーターの可変速機能により騒音レベルを最大速度レベルから 6 ～ 12 dB(A) 低減でき、オペレーターの騒音曝露を規制制限内に抑えることができます。