遠心ファンと軸流ファン：どちらが適しているか？

はじめに

動作時に熱を発生し、性能に悪影響を及ぼす可能性のある部品やシステムは、すべて冷却する必要があります。これは、学校で習った簡単な工学ルールの1つですが、実際の熱管理プロジェクトを任されるまで無視されがちです。システム内の電力を絞ったり、ヒートシンクを使ったり、パイプやコールドプレートを使ったりする以外に、空気を動かして冷却するためのファンが必要です。これは、軸流ファンか遠心ファンのいずれかの設計の選択を意味する。問題は、どの設計が最良の選択肢になるかということだ。このブログはその一助となることを目的としています。

軸流ファンと遠心ファンは、空気の移動と冷却に使用される2つの一般的なタイプのファンです。どちらの設計にもそれぞれの利点があり、さまざまな用途に適しています。両者の違いを知ることで、適切なファンを選択する際の賢い選択に役立ちます。

軸流ファンを理解する

軸流ファンは、高速で効果的に空気を動かすことができるため、多くの用途で最も好まれる選択肢の1つです。プロペラファンも軸流ファンと呼ばれます。基板レベルのファンから部屋サイズのファンまで、さまざまなサイズがあり、交流（AC）と直流（DC）の両方の電力で動作することができます。軸流ファンは、低圧で大量の空気を移動させる能力があるため、機器の冷却や空間の換気に最適です。

定義とデザイン

軸流ファン軸流ファンとも呼ばれ、ファンブレードの回転軸方向に空気を移動させるファンである。プロペラ型をしている。ファンブレードは中央のハブに取り付けられている。ブレードは、ブレードが回転するシャフトと直行するように、空気をまっすぐに送る角度に設定されています。軸流ファンには、チューブ軸流ファン、羽根軸流ファン、プロペラファンなど、さまざまなサイズと構成がある。通常、比較的低い圧力で大量の空気を移動させる必要があるシステムで利用される。

主な用途と利点

軸流空調ファンを使用する産業や用途は多い。そのようなシステムには、換気システム、冷却塔、排気システムなどがあります。軸流ファンは、大量の空気を高速で移動させるのに非常に効率的です。そのため、一般的な換気や冷却用途に最適です。また、軸流ファンは小型です。そのため、限られたスペースへの設置が容易です。通常、遠心ファンよりも騒音が小さくなっています。また、エネルギー効率も高い。このため、空調や電子部品のスポット冷却など、多くの用途に適しています。軸流ファンは、電源とともに空気の移動が必要なシステムで使用される主要なタイプのファンの1つです。

遠心ファンの探求

遠心ファンはまた、高圧および指向性空気移動アプリケーションのための一般的な選択です。これらのファンは、ファンハウジングに空気を送り込み、半径方向と呼ばれる別の方向に90度回転させて送り出すインペラを備えたモーター駆動のハブを備えています。遠心ファンは、ラジアルファンまたは遠心送風機とも呼ばれます。これらは、軸流ファンと比較して、一定の高速気流を生成するために有名である。遠心ファンは、異なるサイズで利用可能であり、ACおよびDCの両方で駆動することができます。

遠心ファンの仕組み

遠心ファンが生み出す気流は放射状である。これは回転軸に対して直角である。羽根車はファンハウジングの中にある。羽根車は90度の角度で空気を排出する。これによりブロワーハウジング内の空気が圧縮される。その後、圧縮された空気は吐出口に送られる。遠心ファンは、連続的な高圧空気流を生成するように設計されています。このため、指向性のある気流を必要とする用途に最適です。遠心ファンは、軸流ファンと比べて気流の方向が異なります。軸流ファンは吸気口の方向に空気を送風しますが、遠心ファンはインペラの軸に沿って空気を動かします。この風向の違いは、特定の場所に軸流ファンまたは遠心ファンを選択する上で重要である。

プライマリー用途とメリット

より高い圧力を必要とする用途では通常、遠心ファンが使用される。また、ファンがシステム内の抵抗に逆らって働かなければならない場合にも採用されます。遠心ファンは、HVACシステム、工業プロセス、および集塵システムで使用されます。HVAC遠心ファンはダクト内の空気移動に非常に効果的です。また、静圧にも耐えることができます。そのため、複雑な空気経路を持つシステムでの使用に最適です。さらに、高温や汚れた空気でも作動します。そのため、産業用途や産業用換気が必要なタフな環境では好ましい選択肢となります。ファンの中心から周辺に向かう高速気流が遠心ファンの主な特徴です。

軸流ファンと遠心ファンの主な違い

軸流ファンも遠心ファンも空気の移動や冷却を目的として使用できますが、両者にはいくつかの重要な違いがあります。この違いは、風量や風圧、騒音レベル、電力効率や消費量、ファンの耐久性や寿命、さらには設置やスペースに関する考慮事項といった側面から生じます。これらの違いを知ることで、個々のニーズを満たすタイプのファンを選ぶことができます。

気流と圧力

軸流ファンも遠心ファンも、その気流と圧力の属性が異なる。これが両者を異なるものにしている主な特徴の1つです。軸流ファンは、大量かつ低圧の気流を供給するのに最適です。通常、大面積の空気の混合が必要なプロセスで採用されます。例えば、電子機器の冷却、換気、空調などです。少量高圧の気流を作り出すように設計された遠心ファンとは異なり、遠心ファンは逆の働きをする。遠心ファンの主な用途は、気流を特定の場所に集中させる必要がある場所である。例えば、炉、工業用エアハンドリング、除塵、排煙などが挙げられます。

高性能の軸流ファンは、毎分5,000立方フィート（CFM）の空気を簡単に動かすことができる。また、0.5 inwgという非常に低い静圧を保つことができる。逆に、遠心ファンは最大10 inwgの圧力を発生させることができる。しかし、それらは1,000 CFMの体積風量を備えています。

軸流ファンと遠心ファンの騒音レベルと効率

次に、軸流ファンと遠心ファンの違いは、騒音レベルと効率である。軸流ファンは遠心ファンと比べて比較的静かです。これは、シンプルな設計で動作速度が通常低いためです。また、より資源的であることでも知られています。同じ量の気流を発生させるのに、消費電力が少なくてすみます。その上、この種のファンは可聴ノイズや電磁ノイズを発生させる可能性がある。これは、電気モーターで駆動する場合に顕著になります。

一方、遠心ファンは騒音が大きい。これはその複雑な構造と高速運転が原因である。また、軸流ファンよりも若干効果が劣る可能性もある。与えられた音声を聞き、重要なアイデアを自分の言葉で要約してください。例えばエアコンプレッサーは、高圧の気流を発生させるために、より大きなパワーを必要とします。これらの研究によると、遠心ファンの平均騒音レベルは75 dBにもなります。しかし、軸流ファンは通常60dB以下の可聴騒音レベルで作動します。

エネルギー効率に関しては、軸流ファンの定格は約70%である。これは、装置の効率が70%であることを意味する。言い換えれば、入力電力の70%が有用な気流に変換される。遠心ファンの効率はわずかに低く、約60%である。これは、必要な圧力が高いためである。

電力効率と消費

軸流ファンと遠心ファンの電力効率と消費量は異なる場合があります。これは用途と運転環境によって異なります。ほとんどの場合、軸流ファンは遠心ファンよりもエネルギー効率が高い。同じ量の空気を動かすのに必要な電力が少なくて済みます。このため、工場の換気や冷却にファンを使用する場合など、連続運転する用途では費用対効果が高くなります。

遠心ファンの場合とは異なり、より多くの電力を消費する傾向がある。これは、より高速で運転しなければならず、高圧の気流を発生させるためにさらなる電力が必要になることに起因する。これは運転コストの増加を引き起こす可能性があり、ファンを長時間運転する必要がある場合に顕著となる。一方、ファンの消費電力は、そのサイズ、設計、電源の効率など他の要因によっても決まる。

米国エネルギー省の調査によると、軸流ファンは遠心ファンと比較して、用途によっては最大20%の省エネが可能です。この研究により、高効率モーターと可変速ドライブを使用することで、両タイプのファンの消費電力をかなりのレベルまで削減できることが明らかになった。その結果、同社は経費を削減し、節約することができる。

ファンの耐久性と寿命

軸流ファンと遠心ファンの耐久性と寿命は、その設計と運転条件によって異なります。軸流ファンは、構造が単純で可動部品が少ないため、通常長持ちします。また、ファン部品を破壊する可能性のあるほこりや汚れの影響に対しても耐久性があります。

しかし、遠心ファンは損傷や磨耗の可能性が高いかもしれない。これは、構造がより複雑で運転速度が速いためである。高速気流の反復的な性質は、ファンハウジングやインペラなどの余分な部品とともに、ファンの部品への負担を増加させる。その上、遠心ファンは、特に産業用過酷環境のような厳しい場所では、埃や破片の影響を受けやすくなります。

とはいえ、十分なメンテナンスと頻繁な清掃は、軸流ファンおよび遠心ファンの寿命を大幅に向上させます。ファンの構成部品をほこりや汚れから清掃し、必要に応じて可動部品に注油することで、早期の摩耗や故障の可能性を減らすことができます。

Journal of Applied Sciencesに掲載された研究によると、産業用軸流ファンの寿命は20,000～30,000時間と推定されている。一方、遠心ファンの寿命は15,000～25,000時間である。ただし、ファンの品質、用途、メンテナンスの度合いによって、この数値はファンごとに異なる可能性がある。結局のところ、軸流ファンと遠心ファンのどちらを使用するかは、必要な空気の移動量、エネルギー効率、使用環境など、プロジェクト特有の要件に基づいて決定されるべきである。

設置およびスペースに関する考慮事項

設置やスペース消費に関して言えば、軸流ファンには特筆すべき利点があります。最小・最軽量のモデルであるため、狭い場所にも設置できる。これは、狭い場所への設置や既存のシステムとの組み合わせが想定される場合に特に有効です。例えば、軸流ファンを設置する場合、全プロセスがより簡単で、追加の支持構造も少なくて済むことがよくあります。

遠心ファンとは異なり、後者は大きくて重いものが多い。そのため、より多くの設置スペースが必要になる場合があります。遠心ファンは大きく重いため、確実に設置し、安全に運転するために余分な支持構造が必要になることがあります。これは、ファンが高気圧または振動環境にある場合に不可欠です。さらに、スクロールハウジングとインペラを備えた遠心ファンの構造上、特定の場所に設置するのが難しい場合もあります。

しかし、軸流ファンと遠心ファンの詳細な構造仕様は異なる場合があります。これはサイズやモデルによってファンごとに異なります。また、適用範囲も影響します。多くの場合、装置の最高の性能と確実な機能を発揮させるために、特別な取り付けソリューションやダクトを設置する必要があります。

ファクター	軸流ファン	遠心ファン
気流と圧力	大容量、低圧	低容量、高圧
騒音レベルと効率	より静かで効率的（効率約70%）	ノイズが多く、効率が低い（効率は約60%）
電力効率と消費	より高いエネルギー効率	よりパワーを求める
耐久性と寿命	耐久性が高く、寿命が長い（20,000～30,000時間）	消耗しやすく、寿命が短い（15,000～25,000時間）
インストールとスペース	より小さく、より軽く、より簡単に取り付けられる	大きく、重く、設置スペースが必要

コスト要因軸流ファンと遠心ファンの予算管理

価格ファンのコストは、そのサイズ、素材、その他の特徴によって異なる。基本的に、軸流ファンは遠心ファンと比べて安価であり、特に小型で性能に対する要求が低い。これは、お金が限られているシナリオのための最も安価な選択肢であることになります。

サイズが大きい場合や、防爆モーターや耐腐食性素材のような特別な機能を備えたファンの場合、価格の差はさらに大きくなります。

しかし一方で、ファンを購入する際には長期的なコストも考慮する必要があります。遠心ファンは他のオプションよりも初期費用は高いかもしれませんが、強力な気流圧を作り出すことができ、特定の用途では唯一の実現可能なソリューションであり続けます。そのような場合は、ファンの寿命と性能によって相殺される可能性があるため、初期の高額投資に値すると判断されるかもしれません。

また、ファンの寿命期間中のエネルギー効率係数とメンテナンス要件は、総所有コストに影響する可能性がある。その上、軸流ファンはエネルギー効率が高いため、運転コストの削減につながる可能性がある。逆に、遠心ファンは頑丈な構造のため、メンテナンスの必要性が低い可能性があります。

最後に、軸流ファンと遠心ファンのどちらを選ぶかは、用途の技術仕様と予算上の制約を考慮した上で決定すべきである。風圧、使用可能なスペース、長期的なコストなどの要素を考慮することで、ニーズを効果的に満たす賢明な選択が可能になります。

ニーズに合った扇風機の選び方

スペースと条件を考える

軸流ファンまたは遠心ファンのいずれかを選択する場合、まずはお客様の具体的な用途要件と環境条件を特定することから始めるべきです。最適なファンの種類とモデルを選択するために、以下の要素を考慮してください：

スペース寸法： ファンを設置する場所を選びます。これは、長さ、幅、高さを意味します。これにより、お客様の用途に対応できるファンサイズを絞り込むことができます。例えば、スペースに問題がある場合、プロペラファンや軸流ファンが適しているかもしれません。

エアフロー要件： 必要な風量を決定する。これは通常、立方フィート/分（CFM）で決定されます。必要な風量は、冷却または換気するエリアの大きさによって異なります。必要な冷却量は、電気機器やその他の熱源から発生する熱負荷によって異なります。ASHRAEの研究では、1人用のオフィススペースでは、適切な換気のために20CFMの新鮮な空気が必要であることが実証されています。

圧力要件： 必要な圧力を計算する。これは最も一般的に使われる測定方法で、通常インチ・オブ・ウォーターコラム（inWC）で表されます。必要な圧力の量は、克服したい抵抗によって決まります。空調のタイプは、特定の領域に気流を向ける必要性によっても変わります。長いダクトや空調システムのような抵抗の大きい用途の場合、遠心ファンの方が適している場合があります。その理由は、より高い空気圧を作り出すことができるからだ。

騒音の制限： ノイズレベルを許容レベルに設定します。これは通常、デシベル（dB）単位で決定されます。人々が許容できる騒音レベルは、ファンの設置場所とその周辺環境によって異なります。つまり、静かなオフィス環境では50dB以下の騒音レベルが要求される可能性があります。一方、より騒音に寛容なのは産業環境である。米国国立労働安全衛生研究所（NIOSH）の研究結果によると、難聴を避けるためには職場の騒音レベルを85 dB以下に抑える必要があります。

これらの要素を考慮し、軸流ファンや遠心ファンのモデルと比較することで、次のような選択が可能になります。あなたに最適な扇風機. さらに、エネルギー効率と熱気を適切に冷却する能力にも留意してください。これらの要素は、冷房や換気システムの長期的な生産性に影響します。また、専門家に相談したり、メーカーの指示に従ったりすることで、さまざまなブランドから購入する際に正しい選択ができるようになります。

品質への配慮と安全性

用途に合ったファンを選択する過程では、製品の品質と安全性を保証する要素を考慮することが最も重要です。最も重要なのは、ファンが性能、安全性、または環境に関して一定の基準を満たしていることを示す認証です。

その基本的な例のひとつがRoHSで、"Restriction of Hazardous Substances "の略称である。この規制の目的は、電気・電子機器への有害物質の使用を禁止することです。さまざまな製品を選択する際には、そのファンがRoHSに準拠しているかどうか、あるいはその他の環境基準に準拠しているかどうかに注意を払う必要があります。ファンを選択する際に上記の要素を考慮することで、安全で環境に優しい選択をすることができます。特に、有毒成分を含む可能性のあるDCファンやその他の電気機器を扱う場合には、このことが非常に重要です。

もう一つの非常に重要な側面は、電磁両立性（EMC）である。EMCとは、電子・電気機器が、他の機器の電磁両立性（EMC）を阻害することなく、必要な電磁環境で使用できる能力のことである。ファンなどの電子部品から頻繁に発生するノイズを電磁ノイズと呼びます。EMC認証は、ファンの電磁干渉が周囲の電子機器の正常な動作を妨げないことを保証するものです。

RoHS対応やEMC認証を通じて、関連認証を取得したファンは、製品の安全性だけでなく品質も考慮した賢明な判断を下すことができます。したがって、より安全で信頼性が高く、環境に優しいシステムを提供することができます。

結論

要約すると、軸流ファンと遠心ファンの区別は、必要なタスクに適切なファンを見る上で非常に重要です。風量を最大化するか、騒音レベルを最大化するか、エネルギー効率を最大化するか、費用対効果を最大化するか、何が重要かによって選択することができます。それぞれのタイプには長所と短所があります。スペース要件を評価し、エネルギー効率や騒音レベルなどの要素を実施することで、決定が容易になります。お客様のケースに最適なファンは何か、もっと詳しくお知りになりたい場合は、ご遠慮なく弊社までご連絡ください。

よくある質問

高圧用途に最適なファンタイプは？

ほとんどの高圧用途では、通常、遠心ファンが最良の選択肢となります。遠心ファンの設計は、軸流ファンよりも高い圧力を発生させることができるため、空気を加圧する必要がある用途に使用されます。このタイプのファンは指向性が高く、指定されたエリアの空気を冷却することができます。

扇風機の効率アップの秘訣は？

扇風機の性能を最適化するには、以下のヒントを参考にしてください：

定期的にファンを清掃し、メンテナンスを行い、正常なエアフロー動作を確保してください。
ファンを正しく設置し、希望の気流に対して正しい位置にあることを確認する。
ファンの性能をチェックし、必要に応じて変更することで、エアフローと冷却が最適になるようにします。