効率的な冷却のためのファンブレードの種類

はじめにファンブレードの設計と冷却効率への影響

今、世界では省エネとコスト効率が重要視されています。適切なファンブレード（羽根車）は、冷却システムをアップグレードする鍵です。産業用であれ、個人の冷却用であれ、さまざまなファンブレードの設計を理解できることは非常に重要です。風量や温度調節に不足がないようにするために使用されます。

ファンの設計において、ブレードまたはインペラは、空気の運動パターンと方向を決定する重要な部品である。この結果、冷却効率と換気システムが低下する。ファンブレードの目的は、ある位置から別の位置に空気を移動させることです。冷却のための均一な気流を提供するために使用されます。様々な目的に応じたブレードが用意されています。これらは、ピーク性能と最低のエネルギー消費を保証します。いくつかの排気ファンのブレードの設計は、空気の可能な最大量を移動するように設計されています。残りは高圧用です。

さまざまなファンブレードのタイプについて学び、適切な冷却の謎を解き明かす時が来た。あなたがHVACの専門家であろうと、住宅所有者であろうと、工業エンジニアであろうと、この記事はあなたに貴重なヒントを提供します。あなたは、ファンブレードの設計、空気の動き、換気、ブレードの種類、インペラについて、より良い情報に基づいた決定を下すことができるようになります。

軸流ファンブレード

軸流ファンブレードは、産業用冷却用途で最も頻繁に使用されるタイプのブレードの一つである。プロペラの設計は、ファンの軸に対して平行な方向に空気を押し出すことを目的としています。これらのブレードは、大風量が要求され、低抵抗が必要な場合に適しています。

軸流ファンブレードの断面は通常翼形をしており、航空機の翼のように湾曲している。この形状により、気流が前方に推進され、揚力が発生する。軸流ファンのブレードの枚数は2枚から6枚で、ブレードの角度を調整して気流と風圧を制御することができる。

プロペラファン・ブレード

プロペラファンのブレードは軸流ファンのブレードと似ているが、より大きく、コード幅が広い。これらのファンは、大量の気流を動かす能力で知られており、倉庫や産業施設の連続換気システムに適しています。一方、プロペラファンは一般的に他の軸流ファンよりも騒音が大きい。

軸流ファンは高流量を達成するように設計されていますが、プロペラファンはより高い静圧が要求される用途に適しています。どちらのタイプも、さまざまな産業における多くの冷却装置や換気装置の主要部品となっています。

チューブ軸流ファンブレード

チューブアキシャルファンのブレードは、円筒形のファンハウジング内で作動する。ブレードは騒音を低減します。また、効率も向上します。ブレードは金属製またはプラスチック製です。ブレードは滑らかな空気の流れを作り出すように作られています。静音運転用途に広く使用されているチューブ軸流ファンが最も適しています。例えば、コンピュータの冷却ファンや空調システムなどである。

ファンハウジングはファンホイールを収納する。これにより、空気の乱れが最小限に抑えられます。したがって、チューブ軸流ファンのブレードは、より大量の空気の動きを処理することができます。より少ない騒音でこれを達成する。この設計は、換気システムに適しています。騒音公害は、家庭やオフィスなどの場所で問題となっている。チューブ軸流ファンは、一般的に50〜500 CFMの風量を持っています。彼らは空気の動きと冷却の両方のための便利で汎用性の高いオプションです。

遠心ファンブレード

遠心ファンのブレードは湾曲している。これによって気流が増加し、ブレードの間を流れるようになる。さらに、シャフトから放射状に空気を放出します。これらのブレードの輪郭と角度は、ファンの効率に直接影響を与えます。これらは、空気の流れ、空気の圧力、効率といった要素に影響を与える。遠心ファンは通常、大流量が要求される分野に適用される。さらに、高い抵抗にも打ち勝つことができる。

後方湾曲ファンブレード

後傾ファンブレード

後方湾曲ブレードは、最も頻繁に使用される遠心ファンブレードである。このブレードは、回転方向と反対方向に傾斜した曲線的な外観をしています。このデザインは騒音レベルを下げ、スムーズな運転を可能にします。静音性と高効率が優先される場合、ブレードは後方に傾斜している。例えば、エアコンやヒーターは最も一般的なシステムである。

メリット	デメリット
高い通気抵抗	他のファンブレードタイプに比べてイニシャルコストが高い
省エネ運転	抵抗や空気条件の変化に敏感
他のファンブレードに比べて騒音レベルが低い	低風量を必要とする用途への適合性は限定的
高圧用途に適している	適切な性能を確保するために定期的なメンテナンスが必要な場合がある

前方湾曲ファンブレード

これとは反対に、前方にカーブしたブレードは回転方向に合わせてカーブする。この設計により、気流と圧力が大幅に改善されます。前方に湾曲したブレードは、通常、より大量の空気を移動させる必要があり、圧力が重要な用途で使用されます。同様に、送風機や排煙システムがその例です。これらは大量の空気を動かすのに適していますが、他の遠心設計ほど効率的ではないかもしれません。

前方湾曲遠心ファンと後方湾曲遠心ファンについてもっと知りたいですか？こちらへこれをご覧ください。

ラジアルファン・ブレード

ラジアルファンブレードは、ラジアル遠心ファンブレードとも呼ばれ、ファンの軸に垂直な気流を作るようになっている。このファンプロペラのブレードは、ファンの中心から外側に伸びるまっすぐなブレードを備えており、空気を外側に押し出す遠心力を引き起こします。ラジアルブレードは、例えば産業用換気システムや製造施設の空調など、高圧気流が必要なシステムで広く使用されています。ラジアルファンブレードのデザインは、抵抗に逆らって空気を移動させるため、効果が求められる冷却や換気の用途に適しています。

ファンブレードの材質に関する考察：金属対プラスチックプラスチック

ファンのブレードの素材選択は、効率、耐久性、コストに影響する。この2つの素材、金属とプラスチックは、異なるタイプのファンで最も一般的に使用されています。また、それぞれに良い点と悪い点がある。

耐久性と性能に優れた金属製ファンブレードの長所と短所

ファンのブレードを製造するには、アルミニウム合金、ステンレス鋼（グレード304、316）、銅合金などの様々な金属が使用されます。これらの材料は主に、十分な信頼性と性能を必要とする産業グレードの冷却用途で利用されています。これらのブレードは、データセンターの冷却システム、産業用HVACユニット、および最高温度が200 °Cに達するような重機の冷却システムに使用されています。

長所だ：

耐久性がある： ステンレス鋼のようなスチール製ファンブレードは、プラスチック製ファンブレードに比べて耐久性が高い。彼らはより高い圧力と衝撃に耐える能力を持っています。

剛性： メタルブレードはプラスチックブレードよりも剛性が高い。このため、高速回転力による歪みがない。

放熱： 金属は優れた放熱能力を持つ。特に高温時の冷却を容易にし、機械の効率を上げる。

短所だ：

コストだ： 金属製のファンブレードの場合、プラスチック製よりも高価なことが多い。

体重だ： 金属の重量はプラスチックよりも重い。そのため、空気の動きが鈍くなり、エネルギーの使用量やバランスに影響を与える可能性がある。

腐食の多い環境におけるプラスチックファン・ブレードの利点

現代のプラスチック製ファンブレードは、ほぼ専らエンジニアリング・ポリマー、特にガラス繊維強化ナイロン、PBT、ハイエンドABSで作られている。必要な温度範囲の最小在庫には、家電製品、コンピュータ冷却ファン、自動車ラジエーター冷却ファン、120℃までの温度で動作する小型空調システムなどが含まれます。

長所だ：

費用対効果： しかし、プラスチック刃は金属刃より安い。

軽量だ： プラスチックは金属よりも重量が軽い。そのため、効率が上がり、振動が減少する。

耐食性： プラスチックはほとんど腐食しない。湿気の多い場所や汚染された場所でも効果を発揮する。

短所だ：

耐久性がある： プラスチックのブレードは金属よりも寿命が短い。ひずみが加わると割れたり、曲がったりしやすい。

耐熱性： プラスチックは金属に比べて耐熱性が低いことがわかっている。温風や高温にさらされると変形したり溶けたりすることがある。

材質を選ぶ際には、使用環境、温度範囲、潜在的な汚染物質、達成したい性能について考えてください。金属製のブレードは、紙製のものよりも耐久性や放熱性に優れている場合があります。プラスチックはコスト効率がよく、特定の用途では腐食に強い。

ファンブレードの数は冷却効率に影響するか

ファンブレードの枚数は冷却性能に大きく影響し、必要な枚数は特定の用途の要件によって異なります。ほとんどの場合、3枚または4枚のブレードはファンの静圧を下げ、より大きなエアフローを可能にするため、コンピュータのシャーシファンや簡単な換気システムなど、エアフローに制限を必要としない部分に適しています。また、このタイプの構成は比較的静かで、消費電力も低くなります。

ファンのブレードを増やす（5～7枚）と、ファンはより高い静圧を持つことができますが、その代償としてエアフローが低下します。この構成は、ヒートシンクや、溝を通して空気が流れるような形状を利用するアプリケーションに適しています。この構成は、高性能が要求される産業用冷却システムやバブラーに適している。このような高密度のフィンアレイでは、十分な高静圧を発生させるために、9枚以上のブレードを持つサーボ冷却ファンが必要になる場合があります。

ただし、ブレードの枚数とクーラーの性能の間には指数関数的な関係は存在せず、ブレードの枚数を増やしたからといって冷却効率が向上するとは限らない。ブレードのピッチ、角度、形状など、ブレードの枚数とともに性能に影響する組み合わせ要因が他にもある。最新の設計では、このような関係はしばしば設計されています。つまり、メーカーは設計の使用目的と性能に合わせてブレードの数を調整しています。例えば、多くのCPUクーラーのいくつかの設計では、静圧と騒音の最適な妥協点とされる7枚羽根のファン設計が採用されています。

最適な冷却性能を得るためにファンブレードを選ぶ際には、どのような要素を考慮すべきでしょうか？

効率的な冷却のためにファンブレードを選ぶ場合、いくつかの重要な要素がある：

申請と条件 正確な冷却需要を考慮に入れてください。必要な風量、風圧、環境をよく考えてください。温度、湿度、汚染物質の可能性を考慮する。

エネルギーの使用： ファンブレードのデザインによって、エネルギー消費量も異なります。冷房のあらゆるニーズに応えるために、最もエネルギー効率の高い機器を選びましょう。

ノイズだ： 騒音レベルが重要な用途もある。他のものに比べて静かなブレードデザインがあります。

耐久性とメンテナンス： 予想寿命と必要なメンテナンスを決定する。これにより、ファンブレードの長期的な信頼性と経済的な使用が保証される。

スペースだ： スペースの都合により、ファンブレードのオプションが制限されることがある。場合によっては、よりコンパクトなデザインにするか、ある程度の空きスペースが必要になる。

コストと予算： に焦点を当てている。性能と効率また、トータルコストにも注目してください。提供されるサービスは、設置、メンテナンス、予算に合わせたものです。

これらの要素を慎重に評価する。これにより、冷却を最大化するファンブレードタイプを自由に選択できるようになります。これにより、運転性能と環境性能が得られます。ファンのブレード、ブレードの数、曲率、空気の動き、暖房の必要性などが選択の際に考慮される要素です。

結論

結局のところ、ファンブレードの種類とそのデザインに関する知識が、空間の冷却効率を向上させる鍵となる。プロペラ、ベーン軸、チューブ軸に似た軸流ファンブレード、または後傾、前方湾曲、または放射状の遠心ファンブレードのいずれかになります。各タイプにはそれぞれ利点がある。さらに、ファンブレードの材質も、耐久性や性能を重視する場合は金属製、耐食性を重視する場合はプラスチック製とすることも、効果的な冷却のために考慮すべきポイントである。お客様の仕様や環境を考慮し、最適なファンブレードを選択することで、最も効率的なファンと効果的な冷却を実現することができます。