軸流ファン（プロペラファン）、多翼ファン（シロッコファン）の騒音と低減技術

はじめに

現代の製造業では、ファンの使用が不可欠となっています。
生産設備や空調設備において、軸流ファン（プロペラファン）や多翼ファン（シロッコファン）が多岐にわたり使用されています。
ただし、ファンの使用には騒音という課題が伴うことも事実です。
本記事では、軸流ファンと多翼ファンの基本的な特性を解説し、それぞれの騒音の原因や低減技術について詳しく探ります。

軸流ファン（プロペラファン）の特性と騒音の原因

軸流ファンは、空気を回転軸に沿って流す構造を持ち、プロペラ状の羽根を回転させることによって空気を移動させます。
このため、高風量を得意とし、低圧力環境での空気の移動が得意です。
しかし、そのシンプルな構造が騒音の原因になることがあります。

騒音の主な原因

1. **回転音**:
羽根が高速で回転する際、空気を押しやる音が発生します。
羽根の形状や材質、回転速度が音の大きさに影響を与える要素となります。

2. **空力騒音**:
空気の流れが不安定になると、乱流が発生し、騒音の原因になりやすいです。
羽根の形状と配置が、この乱流の発生を左右します。

3. **機械振動**:
回転時の不均衡や構造自体の振動が伝わり、音として外部に漏れる場合があります。

多翼ファン（シロッコファン）の特性と騒音の原因

多翼ファンは、多数の羽根が円筒状の外側に設置された形状をしており、空気をラジアル方向に排出します。
このため、高圧力に対しても安定した風量を供給できるという特性がありますが、構造が複雑なため、騒音問題を抱えることがあります。

騒音の主な原因

1. **羽根とケースの相互作用音**:
羽根と筐体が接近しているため、干渉音が発生しやすいです。
特に、羽根枚数が多いほど、この影響が増幅されます。

2. **流体力学的騒音**:
空気流が羽根の根元や先端で滅流化する過程で発生する音。
高圧力の運用下では特に顕著になります。

3. **共振音**:
複雑な構造が音の共振を引き起こしやすく、これも大きな騒音の一因となります。

騒音低減の技術とアプローチ

騒音の低減には、機械そのものの改善、運用条件の最適化、そして周辺環境の調整という三つの観点が重要です。

1. 機械的な改善

– **羽根の形状最適化**:
日進月歩の設計技術により、空力的に最適化された羽根を用いることで、騒音を大幅に減少させることが可能です。
CFD解析を用いて、空気の流れをシミュレーションし、効率的な設計が進められています。

– **材質の見直し**:
軽量かつ吸音材質を使用することで、機械振動や回転音を抑制します。
新素材の導入によって、さらに効果的な騒音低減が行われています。

2. 運用条件の最適化

– **速度制御**:
ファンの回転速度を適切に制御することで、騒音の発生を抑えることができます。
インバータによる速度制御は、騒音低減とエネルギー効率の改善を両立させます。

– **メンテナンス**:
定期的な点検と整備により、摩耗や汚れに起因する不要な騒音を防ぎます。

3. 環境の調整

– **音響シールドの設置**:
騒音を抑えるために、防音材を使用したシールドを使用します。
特に多翼ファンで大きな効果を発揮します。

– **吸音素材の活用**:
ファン周辺の壁や天井に吸音材を施すことで、反射音を減少させます。

まとめ

軸流ファンと多翼ファンは、それぞれ異なる特性と騒音の原因を持つため、効果的な低減方法も異なります。
技術と運用、環境という三つの側面からアプローチすることで、騒音問題を解決へと導くことが可能です。
製造業においては、生産効率と環境配慮の両面から、ファンの騒音に対する理解を深め、適切な対策を講じることが求められています。