出典：建築物衛生管理技術者試験令和3年度(2021年)｜空気環境の調整第73問
問題
送風機に関する次の記述のうち、最も不適当なものはどれか。
(1) 軸流送風機は、空気が羽根車の中を軸方向から入り、軸方向へ抜ける。
(2) シロッコファンは、遠心式に分類される。
(3) ダンパの開度を変えると、送風系の抵抗曲線は変化する。
(4) 送風系の抵抗を大きくして風量を減少させると、空気の脈動により振動、騒音が発生し、不安定な運転状態となることがある。
(5) グラフの横軸に送風機の風量、縦軸に送風機静圧を表した送風機特性曲線は、原点を通る二次曲線となる。
ビル管過去問｜送風機の基礎知識｜軸流送風機・シロッコファン・特性曲線を解説
この問題は、送風機の種類、送風系の抵抗、そして送風機特性曲線の基本を問う問題です。送風機に関する基礎事項を幅広く確認する内容ですが、特に重要なのは、送風機特性曲線と送風系抵抗曲線を混同しないことです。誤っているのは、送風機特性曲線を原点を通る二次曲線としたものです。原点を通る二次曲線になるのは、一般に送風機そのものの特性曲線ではなく、送風系の抵抗曲線です。
(1) 軸流送風機は、空気が羽根車の中を軸方向から入り、軸方向へ抜ける。
適切です。その理由は、軸流送風機は名称のとおり、回転軸にほぼ平行な方向に空気が流れる送風機だからです。空気は羽根車に対して軸方向から入り、そのまま軸方向へ押し出されます。プロペラファンなどが代表例で、比較的大風量を扱いやすい一方で、高い静圧を得る用途にはあまり向きません。送風機の分類問題では、軸流式は「流れが軸方向」、遠心式は「流れが半径方向へ変わる」と整理しておくと判断しやすくなります。
(2) シロッコファンは、遠心式に分類される。
適切です。その理由は、シロッコファンは羽根車に入った空気を遠心力によって外周方向へ送り出す構造をもつため、遠心式送風機に分類されるからです。シロッコファンは多翼ファンとも呼ばれ、比較的コンパクトで、空調機や換気設備などで広く使われています。軸流送風機と違い、空気の流れが途中で向きを変える点が特徴です。試験では、シロッコファン、ターボファン、リミットロードファンなどが遠心式に属することを押さえておくと得点につながります。
(3) ダンパの開度を変えると、送風系の抵抗曲線は変化する。
適切です。その理由は、ダンパを絞ると風の通り道が狭くなり、空気が流れるときの抵抗が大きくなるためです。送風系の抵抗曲線は、ダクト、ダンパ、吹出口などを含めた系全体の圧力損失と風量の関係を示したものです。ダンパの開度が変われば系の抵抗条件そのものが変化するため、抵抗曲線も変わります。一般にダンパを閉じる方向にすると同じ風量を流すために必要な圧力が大きくなり、運転点は低風量側へ移動します。ここは、送風機が変わったのではなく、系の条件が変わったと理解することが大切です。
(4) 送風系の抵抗を大きくして風量を減少させると、空気の脈動により振動、騒音が発生し、不安定な運転状態となることがある。
適切です。その理由は、送風機を極端に低風量側で運転すると、流れが乱れて失速やサージングのような不安定現象が起こることがあるためです。とくにダンパを絞りすぎると、風量が減る一方で流れが滑らかでなくなり、圧力や流速が周期的に変動して、振動や異常音の原因になります。こうした状態は機器への負担も大きく、効率低下や故障の原因にもなります。したがって、送風量の調整では単純に抵抗を増やせばよいわけではなく、送風機の運転範囲を意識する必要があります。
(5) グラフの横軸に送風機の風量、縦軸に送風機静圧を表した送風機特性曲線は、原点を通る二次曲線となる。
不適切です。その理由は、原点を通る二次曲線として表されるのは、一般に送風機特性曲線ではなく送風系抵抗曲線だからです。送風系抵抗曲線は、圧力損失がおおむね風量の二乗に比例するため、風量を横軸、圧力を縦軸にとると原点を通る右上がりの二次曲線になります。一方、送風機特性曲線は、送風機が発生できる静圧と風量の関係を示す曲線であり、通常は風量が増えるほど静圧が低下する形になります。つまり、この選択肢は「送風機特性曲線」と「送風系抵抗曲線」を入れ替えている点が誤りです。
この問題で覚えるポイント
送風機は、空気の流れ方によって軸流式と遠心式に大別されます。軸流式は空気が回転軸とほぼ同じ方向に流れ、遠心式は羽根車内で方向を変えて外周側へ送り出します。シロッコファンは遠心式の代表例です。送風機の性能を読むときは、送風機特性曲線と送風系抵抗曲線の違いを確実に区別することが重要です。送風機特性曲線は送風機自身の能力を示し、一般に風量が増えるほど静圧が下がる関係になります。これに対して送風系抵抗曲線はダクトやダンパなど系全体の圧力損失を示し、圧力損失はおおむね風量の二乗に比例するため、原点を通る二次曲線として表されます。実際の運転点は、この二つの曲線の交点で決まります。ダンパを絞ると送風系の抵抗が大きくなり、抵抗曲線が変化して運転点が低風量側へ移ります。また、低風量側で無理な運転を行うと、脈動、振動、騒音などの不安定現象が起こることがあります。このように、送風機の問題では、分類、曲線の意味、ダンパ操作による運転点の変化をひとまとまりで理解しておくことが得点の近道です。
ひっかけポイント
この問題の最大のひっかけは、送風機特性曲線と送風系抵抗曲線をわざと似た表現で混同させている点です。受験者は「風量と圧力の関係のグラフ」という共通点だけで覚えてしまうと、どちらも同じ形だと思い込みやすくなります。しかし、送風機特性曲線は機械そのものの能力、送風系抵抗曲線は配管やダクトを含む系の損失を示すもので、意味がまったく異なります。また、現場感覚としては「ダンパを閉じれば静かになりそう」と感じるかもしれませんが、実際には絞りすぎると不安定になり、騒音や振動が増えることがあります。このように、日常感覚だけで判断すると誤りやすい点も狙われています。さらに、シロッコファンの名称だけで種類をあいまいに覚えていると、軸流式か遠心式かで迷いやすくなります。今後も、名称の印象ではなく、空気がどの方向に流れるか、どの曲線が何を表すかという本質で判断することが大切です。