ファンの原理

質問

掃除機の吸い込み口にものが詰まると、ファンの音が高くなるのですが、その原理について知っている人、その文献について知っている人、教えてください。
お願いします。

回答No.4

noname#2748 · ベストアンサー

＃1への補足説明を見逃していたので、改めて投稿します。ファンやコンプレッサーのような流体機械では、流体の性状とファンの形状によって、効率が最大になる回転数が決まってきます。これは流体とファンを形成する翼との相対速度によって決まりファンを通過する流体の量にはあまり影響を受けません。ここでファンに対する負荷が小さくなったときに回転数の制御を行わないと、ファンの回転数が上昇しファンの効率が最大となる範囲を逸脱してしまい、エネルギー効率が低くなるのです。そのためにファンの回転数をある範囲に保つほうが効率よく運転できるのです。

これらの状況は互いに複雑な相互関係があり、簡単にこれだという回答を出せるような能力は私にはありませんので、流体機械に関する本をいくつか上げておきますので、興味がおありでしたらお読みになってください。

養賢堂の「内部流れ学と流体機械」この本は私もこのサイトでお教えいただいた本ですが、非常に興味深く読ませていただきました。また、朝倉書店の「流体機械SI単位版」もお勧めです。

お礼

再度、投稿してくださってありがとうございました。
今日、図書館へいって探すことができました。
参考にさせていただきます。

回答No.5

rakki

ファンの回転数制御に関する質問だったのですね。
初めから正直に質問していただいた方が回答する身としてはありがたかったですね。
でも、あまりに専門分野に絞り込むと回答がこなかったりすることがありますからしかたがないでしょう。
本題ですが、私が永年お世話になった領域のお話なのでできるだけ力になりたいと思いますが、結論から言えば最新のファン制御の技術はメーカーが持っています。
ファンの形状、動力、使用条件によって制御の考え方が全く異なりますので、現場に即した学問として現場に聞くことをお薦めします。
他のメーカーで可変風量ファンに強いところは、
極東機械製作所（0849）55-1111、日立製作所、（03）3435-4111、栗田電機製作所（03）3902-8111、谷山鉄工所（06）6931-7802、日本フレクト（03）3255-0095、ミツヤ送風機（03）3502-5311
などです。
電話番号は変わっている可能性がありますので、ご容赦ください。
それぞれのメーカーごとに得意とするファンが異なりますので、技術の担当者から情報を得られれば有益となると思います。

お礼

親切に電話番号まで教えてくださってありがとうございます。
参考にさせて頂きました。

回答No.3

noname#2748

一言でいってしまえばファンが仕事をしなくなるからです。モーターによって回転するファンは空気を吸い込み加速して吐き出すということで、空気に運動エネルギーを与えているわけですが、吸い込むべき空気がない状態ではエネルギーを与える相手がないということで、通常の運転より付加が小さくなり回転数が上がるわけです。ただしこの場合でも吸入がわと吐き出し側の圧力差を保つための仕事だけは行っているので、まったく仕事をしていないわけではありません。

ちなみに掃除機の吸い込み口を完全にふさいで運転するのはモーターに負担（モーターの冷却は吸い込んだ空気によって行われるので、冷却ができなくなりオーバーヒートします）がかかるため、短時間だけにしましょう。

お礼

お返事をありがとうございました。
運動エネルギーの話はとても分かり易かったです。

補足

これは、掃除機についての質問でしたが、例えば換気に用いる住宅用の排気ファンについても同じようなことが言えるのでしょうか？
掃除機とはファンの能力が違うので、何か違うことがあるのでしょうか？

回答No.2

mentama

誘導モーターは負荷が高くなると、それに拮抗すべきより強い力を出そうとする性質があります。
音が高くなるのは、詰まったために負荷が高くなり、より強く吸い込もうとして内部の風速が上がっているためだと思います。

お礼

お答えをありがとうございました。

回答No.1

rakki

掃除機の吸い込み口に物が詰まると、掃除機の吸い込みの機能を受け持っているファンの「吸い込み抵抗」が大きくなります。
ファンに負荷がかかった状態になりますので、発生する騒音の質が変化します。
完全に詰まった状況になると「締め切り運転」状態になり、ファンは空転していることになります。
常時はファンのブレード（羽）は空気を切り取って送り出していますが、本来の役割である空気の搬送ができなくなるために、空気中を回転しているだけの騒音発生源となります。
簡単に説明するとこんなところですが、詳しい原理を説明すると大変ですので、まずは掃除機のメーカーの相談窓口に問い合わせると一般の方にもわかりやすい原理の説明をしてくれると思います。
それでは物足りない場合は、「荏原送風機（エバラ）」などの送風機製造メーカーの技術部門に問い合わせてみてください。
文献についてはどの程度の予備知識をお持ちなのかに判らないと、適当なものを紹介できませんので・・・。

お礼

回答をありがとうございました。
早速、荏原さんに問い合わせてみたいと思います。

補足

私は建築環境工学を専攻し、ファンを用いて排気を強制的に行う換気システムの研究をしている者です。
排気口の開口面積が室内条件によって変化するのですが、それに伴って排気風量を変化させることができるというファンを用いています。風量を変化させる際には回転数を一定にするような制御を行っているというメーカーからの説明がありましたが、どうしても納得できませんでした。
私たち建築系のものは、通常、回転数制御により風量を変化させるということは、ファンの回転数を上げたり落としたりして風量を変えるということで理解します。
また、吐き出しダクトに抵抗を設けた場合の風量制御の原理もよく理解しているつもりです。
が、この回転数制御についてはどのような原理が働いているのか分かりません。

例えば、排気口開口面積が小さくなった場合、排気口前後差圧が上がる→回転数が上がる→回転数制御により設定値の回転数に戻る（初めの回転数に戻る）→風量が小さくなる。と、いうことが言える資料を探しているのですが、どこを探してもないので、何か紹介してもらえないでしょうか？