遠心ファンの騒音を抑えるには？

遠心ファンの騒音の発生源を理解する

修正を適用する前に、実際に何に対処しているのかを知ることが役立ちます。遠心ファンの騒音には、空力騒音と機械騒音という 2 つの異なる原因があります。主要な空気力学的ソースは、 ブレード通過周波数（BPF） — インペラーブレードが渦巻き舌状部を通過するたびに生成される周期的な圧力パルス。機械ノイズは、モーターのベアリング、ベルトドライブ、および床やダクトに伝わる構造振動から発生します。

インペラとボリュートの設計を最適化

インペラの先端とボリュート タングの間のギャップ - として知られています。 カットオフクリアランス — 音のノイズを考慮した唯一の最大の設計レバーです。研究によると、このクリアランスを増やすと、ブレード通過周波数の高調波が直接低下します。補完的なアプローチには次のようなものがあります。

• カットオフクリアランスを大きくする — インペラの先端とボリュート タングの間の大きなギャップにより、発生源での BPF 音のノイズが低減されます。
• 音響的に最適化された (ソフト) ボリュートを使用する — 硬質壁のケーシングを音響処理されたボリュートに置き換えると、空気の流れをわずか 1 ～ 2% 減らすだけで、すべての動作条件にわたって全体的な騒音が大幅に低減されることが示されています。
• 不規則な刃の間隔 — ブレードを不均一に分散させると、音のエネルギーがより多くの周波数に分散され、単一の音の顕著さが減少します。
• バイオニックボリュートタンプロファイル — ザトウクジラのひれからインスピレーションを得た波の前縁構造は、前縁渦の放出を抑制することができます。研究では、静圧回復が 5% 増加するとともに、約 0.6 dB の騒音低減が報告されています。
• 後方に湾曲した羽根車ブレード — 一般に、同等の負荷点で放射状または前方に湾曲したブレードよりも静かで効率的です。

入口および出口サイレンサーの取り付け

遠心ファンの騒音の大部分は、吸気口と排気口から出ます。両方のポイントに散逸または吸収ダクトサイレンサーを取り付けることは、利用可能な最も費用対効果の高い改造手段の 1 つです。

従うべき主要なインストール規則:

• する そうではない 長方形のサイレンサーをファンの吐出口に対してしっかりと配置します。乱流ノイズの増幅を避けるために、それらの間にスペーサーを置き、スプリッターを 90 度回転させます。
• 吸収性ダクトライナーは次のようにする必要があります。 ダクト直径の少なくとも 3 倍 関連する周波数範囲全体で意味のある減衰を達成するために長さを調整します。
• 利用可能なスペースとファンで測定された特定の騒音スペクトルに基づいて、サイレンサーのタイプ (円筒形、長方形、エルボ) を選択します。
• ストレートまたはエルボ構成のインレットボックスサイレンサーは、ファン入口に直接密接に接続して圧力損失を最小限に抑えることができます。

防振装置に取り付け、フレキシブルコネクタを使用

回転アセンブリからの機械振動は、硬いダクトやコンクリートの床を通って伝わり、低周波ノイズとして建物全体に再放射されます。物理的に隔離すると、この伝送経路が遮断されます。

• スプリングアイソレーターまたはラバーインシャーマウント ファンベースの下で動的エネルギーが構造物に到達する前に吸収されます。スプリング マウントは、ファン、モーター、および取り付けられたダクトの合計重量に合わせて適切なサイズにする必要があります。スプリング マウントに過負荷がかかることは、一般的な取り付けエラーです。
• 柔軟なキャンバスまたはゴム製伸縮継手 ファンフランジと剛性ダクトの間の構造により、構造振動が換気ネットワーク全体に反響するのを防ぎます。
• 吊り下げダクト用の防振ハンガーは、湿気の多い環境での腐食に耐えるため、ネオプレン コーティングまたは亜鉛メッキされたスプリングを使用する必要があります。

可変周波数ドライブ (VFD) によるファン速度の制御

ファンの騒音は回転速度に応じて急激に増加します。可変周波数ドライブを使用してファンを制御すると、通常、次のような効果が得られます。 ファン速度が 20% 低下するごとに 5 dBA のノイズ低減 。多くのシステムは実際の負荷に対して大きすぎるため、VFD はファンを最適効率点に近づけて動作させることができ、同時に騒音、エネルギー消費、摩耗を低減できます。

公称負荷点が効率曲線のピークまたはその近くにある遠心ファンを常に選択してください。部分負荷で特大のファンを動作させると過剰な乱流が発生し、不要なノイズが追加されます。

ダクトの形状を最適化して乱流を低減

乱気流によって引き起こされる空力騒音は、システム全体の騒音の主な原因となります。ダクトの形状が不十分であると、ファンの近くで急に曲がったり、急に離陸したり、入口に障害物があると、ファンが不均一な流れに逆らって動作することになり、大きな低周波音が発生します。

• 急な 90° の曲がりを次のように置き換えます。 スイープ半径の曲がり 空気がファンにスムーズに出入りできるようにします。
• ファンの前後に適切な直線ダクトを配置します。理想的には、両側の直線部分のダクト直径が 3 ～ 5 です。
• 排出口のすぐ下流にダクトの曲がりを配置することは避けてください。そこで発生した乱流はファンハウジングに戻ります。
• 速度関連の騒音を最小限に抑えるために、空気速度を推奨範囲 (主分岐では通常 5 ～ 10 m/s) 内に保つようなサイズのダクトを選択します。

ファンケーシングに音響処理を施す

振動するファンハウジングから直接放射される音は、ユニットの周囲の総ノイズフィールドに寄与します。次の 2 つの相補的なアプローチが効果的です。

• 騒音防止コーティング ケーシングの外面に塗布された防振材が振動エネルギーを吸収し、騒音輻射を低減します。ケーシングの壁厚を厚くすると、同様の減衰効果が得られます。
• 音響エンクロージャ 完全なファンアセンブリを中心に構築され、広帯域ノイズが周囲の空間に伝播する前に封じ込め、吸収されます。エンクロージャには、熱の蓄積を防ぐための換気設備が組み込まれている必要があります。
• シャフト貫通部の周囲の隙間をシールします。回転シャフトの周囲の隙間は、不釣り合いに迷惑な高周波ノイズの一般的な逃げ道です。

ボリュートカットオフでレゾネーターを使用する

BPF の音性ノイズが主な問題である設置環境では、遠心ファンのカットオフに取り付けられた調整された共振器が、高効率でシンプルなソリューションを提供します。共振器の空洞長は 4 分の 1 波長の公式から計算されます。 L = c / 4f 、ここで c は音速であり、 f はブレードの通過周波数です。商用冷凍用途でテストされた音響バッフルは、ブレード通過音の低減を達成しました。 17～19dB ターゲット周波数では、可動部品のない受動デバイスに比べて劇的な改善が見られます。

騒音を低く抑えるメンテナンス方法

適切に設計され、正しく設置されたファンであっても、メンテナンスを怠ると騒音が発生します。次のチェックは、定期的なサービス スケジュールの一部として行う必要があります。

• 振動レベルが増加した場合は、インペラを検査してバランスを取り直します。ブレードの浸食や堆積物によってアンバランスが生じ、振動と騒音の両方が増加します。
• 予定通りベアリングに注油または交換してください。摩耗したベアリングは、高周波鳴きや最終的な構造破損の主な原因となります。
• ベルトドライブの張力と調整をチェックします。ベルトの調整がずれていたり、緩んでいたりすると、重大な機械ノイズが発生し、ベルトの寿命が短くなります。
• フレキシブル コネクタに亀裂や硬化がないか検査します。硬くて柔軟なコネクタは、絶縁システム全体を打ち破ります。
• 吸気スクリーンとフィルターを定期的に掃除してください。詰まりによりファンが設計曲線から外れて動作し、騒音とエネルギー消費の両方が増加します。

ノイズ低減方法の概要