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技術解説

流体機械について

総論

流体機械は流体と機械との間にエネルギーを連続的に変換・伝達させる機械です。 我々は自然界にエネルギー源を求め、日常生活や、産業、交通等の社会生活のあらゆる分野において利用していますが、自然界からエネルギーを取り出す時に重要な役割をしているのが、この流体機械です。 一例を挙げれば、空調用の送風機、火力発電や原子力発電における蒸気タービン、水力発電における水車、防災用のポンプ、工場でエネルギーを供給に使われるガスタービンや排気用送風機等があります。 まさに、流体機械なしには我々の生活が考えられない訳です。

流体機械の分類

流体機械の分類方法は、(1)エネルギーの伝達方向による分類、(2)流体による分類、(3)機構・原理による分類等がありますが、ここでは(3)の機構・原理による分類を用いることとします。
具体的分類を以下に示します。

ターボ形 遠心式 遠心ポンプ
遠心送風機
遠心圧縮機
斜流式 斜流ポンプ
斜流送風機
斜流圧縮機
軸流式 軸流ポンプ
軸流送風機
軸流圧縮機
容積形 往復式 往復ポンプ
ピストンポンプ
往復圧縮機
回転式 歯車ポンプ
ベーンポンプ
ねじポンプ
ルーツ形(ロータリー)ブロワ・圧縮機
ベーン圧縮機
ねじ圧縮機

なお、この他渦流ポンプ、噴流ポンプ、気泡ポンプ、水撃ポンプ等の特殊形がありますが、ここでは省略します。

ファン、ブロワ、圧縮機の定義

JISB0132送風機・圧縮機用語で定められている名称を図に示します。 圧力上昇が100kPa以上のものを圧縮機、それ以下のものを送風機と言います。さらに、送風機の中で圧力上昇が10kPa以上のものをブロワ、それ以下のものをファンと呼んでいます。

ターボ形と容積形

流体と機械間でエネルギー変換する際に、羽根車を回転させて運動エネルギーを利用するのがターボ形であり、ピストンとシリンダーなどで形成される空間の膨張収縮による体積変化を利用するのが容積形です。

ターボ形送風機

送風機のうちターボ形のものをターボ形送風機といいます。この送風機では、内部に取り付けられた羽根車を気体が通る間にエネルギーを与え、圧力の低い所から高い所へ送り出します。 気体が機械内を流れる方向が、回転軸に垂直な半径方向のものを遠心式、回転軸方向のものを軸流式、これらの中間の方向に流れるものを斜流式と呼びます。

遠心送風機

ターボ形送風機のうち、気体が吸込口から半径方向に向きを変えて羽根車に入るものを遠心送風機といいます。 この遠心式では、羽根が出口部の方向によって次の様に分類されます。
前向き羽根羽根が回転方向に向いたもの。
代表的なものに多翼送風機(シロッコファン)があります。
径向き羽根羽根が半径方向に向いたもの。
代表的なものにラジアル送風機、その一種であるプレート(パドル)送風機があります。
後向き羽根羽根が回転方向と逆方向に向いたもの。この羽根を持つファン・ブロワをターボファン・ブロワと呼ぶこともあります。
代表的なものにターボファン・ブロワがあります。

軸流送風機

ターボ形送風機のうち、気体が羽根車を軸方向に通り抜ける送風機を軸流送風機といいます。

往復式と回転式

容積形のうち、シリンダー内を往復するピストンにより流体を圧縮、あるいは、圧送するものを往復式、ケーシング内のロータの回転により流体を圧縮、あるいは、圧送するものを回転式と呼びます。

ルーツ形(ロータリー)ブロワ

回転式のうち、図に示した構造で気体を圧送するものをルーツ形(ロータリー)ブロワと呼び、ロータの葉が2つのものを二葉式、3つのものを三葉式と呼びます。

朝日機工(株)で製造している機械

これまで流体機械について概略を述べてきましたが、これらの内、朝日機工(株)で製造している機械は次の通りです。
ターボファン・ターボブロワターボ形で遠心式、後向き羽根のもの
リミットロードファン同上で羽根の形状が飛行機の翼形のもの
ラジアルファンターボ形で遠心式、径向き羽根のもの
多段ターボブロワターボブロワを多段にしたもの
プレートファンターボ形で遠心式、径向き羽根のもの
筒形ファン遠心式ファンで軸方向に送風するもの
軸流ファンターボ形で軸流式のもの
シロッコ(多翼式) ファンターボ形で遠心式、前向き羽根のもの
ルーツ形(ロータリー)ブロワ容積形、回転式
(三葉ブロワ)
ルーツ形(ロータリー)真空ポンプ