1. 基本的な定義
AC遠心ファン ACモーターを利用して羽根車を直接高速駆動する炉心換気装置です。遠心力により空気やその他のガスが入口から引き込まれ、加速され、ボリュート (ディフューザー) を通じて運動エネルギーが圧力エネルギーに変換されます。軸流ファンと比較して、遠心ファンは比較的コンパクトなケーシング内でより高い静圧を達成できるため、ダクト抵抗の克服、送風高さの増加、または大風量と高圧の組み合わせの実現が必要な産業および建築システムで広く使用されています。
高効率：単相または三相ACモーターを採用し、後湾曲または前湾曲羽根車構造と組み合わせることで、低消費電力を維持しながら0.5〜2kPa以上の安定した風量を提供できます。
低騒音: 最新の遠心ファンは、最適化されたブレード形状、サイレンサーの使用、および振動減衰サポートにより 70 dB(A) 未満の動作騒音レベルを達成し、騒音に敏感な商業および住宅環境の要件を満たしています。
簡単な速度調整：周波数コンバーターまたはマルチスピードモーターを介して広範囲の風量調整が可能で、可変風量（VAV）空調システムのニーズに適応します。
2. 構造コンポーネント
モーター: AC モーター、通常 1 ～ 3 相、出力 0.1kW ～ 30kW、直接結合またはカップリングによって駆動され、インペラを駆動します。
インペラ: バックカーブまたはフォワードカーブのインペラ、5 ～ 12 枚のブレード、主にアルミニウム合金またはステンレス鋼で作られ、ファンのフローヘッド特性を決定します。
ボルテックス (ディフューザー): インペラによって生成された高速空気流を減速して方向を変え、運動エネルギーと圧力エネルギーの変換を完了します。高圧を達成するための重要なコンポーネントです。
入口および出口フランジ: 標準化されたフランジにより、配管システムへの迅速な接続が容易になります。一般的にDN50-500。
サポートおよび振動減衰装置: 機械的振動を抑制し、騒音の伝播を低減するために、弾性サポート、振動減衰パッド、またはスプリング サポートが使用されます。
3.他のファンとの違い
軸流ファンとの比較: 軸流ファンは大風量および低圧力の用途に適しており、ファン本体は細身です。遠心ファンは同じ容積でより高い圧力ヘッドを提供し、パイプライン抵抗の高いシステムに適しています。
クロスフロー ファンとの比較: クロスフロー ファンは均一な空気出力と薄板設計を備えており、空調コイルによく使用されます。遠心ファンは送風方向が集中しているため、高層ビルや工場などへの長距離送風に便利です。
AC遠心ファンの動作原理は何ですか?
1. 遠心力の発生
モーターがインペラを高速回転させると、ブレードがガスに接線速度を加え、ガスがインペラ内で半径方向に加速します。オイラーの式によれば、インペラ出口でガスによって得られる動圧はインペラの周速度 (u) に比例し、遠心力が形成され、ガスが渦巻壁に向かって投げられます [4]。
2. 静圧に対する運動エネルギー
ガスはボリュートまたはディフューザー内で徐々に減速し、運動エネルギーが静圧に変換されます。ディフューザーの拡散角度と壁の滑らかさによってエネルギー回収効率が決まります。一般的に使用される回復係数は 0.2 ～ 0.3 です。
3. 流路
入口: ガスは入口を通ってインペラの中心に入り、軸流を形成します。
インペラ内部: ブレードの作用により、流れは放射状になり加速されます。
ボルテックス/ディフューザー: ガスはらせん状の経路に沿って外側に拡散し、圧力が徐々に増加します。
出口: 高圧空気流はファン出口からパイプラインまたはシステムに入ります。
4. エネルギーバランス
全体の出力は、ガス圧力エネルギーと運動エネルギーの増加に機械的損失（ベアリングの摩擦、漏れなど）を加えた合計に等しくなります。羽根角度の最適化、隙間漏れの低減、高効率モーターの採用により、消費電力を大幅に削減します。
5. 制御方法
可変周波数速度調整: モーター速度を変更して、エアフロー/圧力の連続調整を実現します。
マルチスピードモーター: 異なるステーター巻線を切り替えることで、個別の速度調整を実現します。
インテリジェントなモニタリング: 速度、圧力、温度などのパラメータをリアルタイムにモニタリングし、PLC または BMS システムと組み合わせて障害を警告します。
AC遠心ファンのよくある故障は何ですか?
1. 機械的振動と不均衡
原因: インペラの質量分布の不均一、ベアリングの磨耗、またはローターの不均衡につながる取り付けエラー。
症状: 動作中に強い低周波振動と騒音が発生し、空気の流れが減少します。
解決策: 動的バランス、摩耗したベアリングの交換、またはインペラの位置変更。
ベアリングの故障
原因：潤滑不足、長時間の過負荷運転、ベアリング内への異物混入。
症状：金属的な摩擦音、温度上昇、速度不安定。
解決策: 適切な潤滑油を定期的に追加し、シール付きベアリングを使用し、予防交換を実行します。
2. インペラまたはボリュートの摩耗
原因: 高圧気流の影響、粒子状物質の侵入によりブレードの傷やボリュート腐食が発生します。
症状: 空気流量の減少、出口圧力の変動、騒音の増加。
解決策: 吸気フィルターを掃除するか、耐腐食性の材料を使用するか、損傷したインペラを交換します。
3. モーターの故障
原因: モーター絶縁の老朽化、固定子巻線の短絡、または過負荷動作。
症状：始動困難、トルク低下、電流異常変動。
解決策: 絶縁抵抗のテスト、ソフトスターターを使用して突入電流を低減、必要に応じてモーターを交換します。
4. 漏れとシール不良
原因: インペラとケーシングの間のクリアランスの増加。シールの経年劣化。
症状: 内部の空気流の漏れにより、効率が低下し、外部ノイズが増加します。
解決策: シールを交換します。インペラとケーシングのクリアランスを設計値に調整します。
5. 異音
原因: インペラの不均衡、気流の影響、構造共振、サイレンサーの故障。
症状：騒音レベルが設計値を超え、作業環境に影響を及ぼします。
解決策: 騒音低減対策についてはセクション 5 を参照してください。
| 障害の種類 | 主な症状 | 考えられる原因 | 予防・治療法 |
| ベアリングの摩耗 | 異音、振動増加、ファン回転数低下 | 高負荷の連続運転、潤滑不足、粉塵の侵入 | オイル/グリスの定期的な点検と補充、防塵シールの使用、マニュアルに従ってベアリングを交換してください。 |
| モーターの過熱 | モーターの過熱、自動トリップ、電力低下 | 電圧変動、換気不良、過負荷 | 温度センサーを設置し、安定した電力供給を確保し、モーターの冷却経路を確保します。 |
| インペラのアンバランスまたは変形 | 風量の急激な低下、圧力変動、強い振動 | インペラ衝撃、長期金属疲労 | 高強度合金インペラを使用し、定期的に動的バランスを実行し、必要に応じてインペラを交換します |
| 異常振動・異音 | 騒音レベルの増加、構造共振 | 基礎が緩い、サポートの弾性が不十分、取り付けが不適切 | 防振パッドを追加し、基礎が水平でしっかりと固定されていることを確認し、規格に準拠したブラケットを使用します。 |
HVAC システムにおける AC 遠心ファンの一般的なアプリケーション シナリオは何ですか?
1. 可変風量 (VAV) 空調システム
機能: ファン速度を調整することで室内の空気の流れをリアルタイムに調整し、エネルギー効率を向上させます。
利点：遠心ファンは広い回転数範囲と高圧特性により、低負荷時でも十分な供給空気圧力を維持でき、システムの圧力損失を防ぎます。
2. フルエアシステム (FAU)
機能: 大規模な商業ビルに完全な空気循環を提供し、安定した高圧空気を供給するファンを必要とします。
実装: 多段ディフューザーと組み合わせたバックカーブ遠心ファンは、比較的小さな体積で 500 ～ 1500 Pa の静圧を達成でき、長距離ダクトの空気供給要件を満たします。
3. 新鮮な空気と換気システム
機能: 病院、研究所、その他空気品質の要求が高い場所で、新鮮な外気を導入し、古い空気を排出します。
特長：遠心ファンの高圧特性により、フィルターや熱交換器などの高抵抗部品の圧力損失を克服し、安定した新鮮な空気の流れを確保します。
4. 除湿結露システム
機能: チラーまたはコンデンサーの前に強制的に空気を供給し、熱交換効率を向上させます。
利点: 遠心ファンの高い空気圧により、低温環境でも十分な空気流が維持され、凝縮器の霜やスケールが防止されます。
5. 産業排ガス処理・除塵
機能: 排ガス収集装置や除塵装置の前に強制吸引を行い、粒子状物質を効果的に捕捉します。
実装: Ningbo Haoyue Company が提供する後方に湾曲した遠心ファンは、高効率フィルターと組み合わせることで、1MPa 以上の圧力でも安定して動作でき、高温および高腐食性環境の要件を満たします。
AC遠心ファンの騒音が大きすぎる場合、騒音を軽減するにはどうすればよいですか?
1. 空力騒音の制御
ブレードの最適化: 低騒音ブレード (プライム ブレードなど) を使用し、動的バランスを実行して、気流の影響によって引き起こされる高周波の笛吹き音を軽減します。
ディフューザー設計: フロントエンドの半径を大きくし、徐々に拡大するボリュートを使用して気流の剥離と乱流を低減し、騒音を約 6dB 低減します。
2. メカニカルノイズの抑制
ベアリングと潤滑: 低騒音ベアリングを使用し、適切な潤滑を維持して金属間の摩擦音を防ぎます。
振動減衰サポート: ファンベースに弾性振動減衰パッドまたはスプリングサポートを取り付けて、構造的なノイズ伝達を遮断します。
3. 構造的な遮音性と吸音性
サイレンサー/サイレンサー：吸音材（グラスウール、ミネラルウール）を利用したサイレンサーを入口と出口に設置し、空力音を吸収します。
防音筐体：ファンは密閉された防音筐体に配置され、外殻は高密度鋼板と吸音綿で作られており、騒音漏れを大幅に低減します。
4. システム全体のノイズ低減ソリューション
騒音源の位置: まず、音響分析装置を使用して騒音源 (インペラ、ベアリング、構造共振) を特定し、対象を絞った治療を実施します。
総合的な対策: ブレードのバランス調整、ディフューザーの最適化、サイレンサー、振動減衰サポート、防音エンクロージャを組み合わせることで、全体的な騒音低減が 10 ～ 15 dB 達成され、工業用騒音放射基準 GB12348-2008 に適合します。
5. 保守と監視
定期点検：羽根車、ベアリング、シールなどの定期点検を実施し、摩耗部品は速やかに交換し、経年劣化による異音の悪化を防ぎます。
オンライン監視：騒音センサーを設置し、PLCと連携することで騒音閾値警報を実施し、異音を事前に防止します。
| アプリケーションシナリオ | 主な利点 | 代表的な製品・型式 |
| 可変風量 (VAV) 空調システム | 高い圧力差、迅速な風量調整による省エネ制御 | 可変速度 EC モーターを備えた順流遠心ファン |
| ダクト空調ユニット (DUCT) | 安定した大風量、コンパクトな設置面積、さまざまなダクトレイアウトに適応 | 低騒音設計の高効率遠心ファン |
| 外気および空気浄化システム | 新鮮な空気を継続的に供給し、フィルターと組み合わせて室内空気の質を改善します。 | クロスフローファンまたは軸流ファンの組み合わせ |
| 電子機器冷却・除湿システム | 密閉キャビネットの抵抗を克服する高圧により、機器の温度を安全に維持します | 可変周波数 EC ドライブを備えた順流遠心ファン |
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