Hydraulic Fan Drive Systems Design Guidelines...エンジンから供給されるPTO（動力取出し装置）またはベルト駆動装置から直接駆動されます。電気的

設計ガイドライン油圧式ファン駆動システム

daikin-sauer-danfoss.com

http://daikin-sauer-danfoss.com

改訂履歴改訂表

日付変更済み改訂

July 2018 付録 H - いくつかのフレームサイズの新しいグラフ 0303

May 2018 注記追加：ファン駆動コントロール付 H1 ポンプ 0302

April 2017 付録 H更新 0301

July 2015 Danfossレイアウト - 付録 I - RDMファン駆動に追加 0201

May 2013 回路図の変更 BC

April 2013 編集追加 - 逆回転付き H1ファン駆動 BB

May 2011 ギア製品削除とその他若干の編集 BA

Jube 2010 付録 Gと付録 H追加 AD

February 2010 大阪の住所の修正 AC

March 2007 若干の編集 - 43および 44ページ AB

July 2006 第 1 版 A-0


2 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

はじめに要約........................................................................................................................................................................................................5概要........................................................................................................................................................................................................5動作原理.............................................................................................................................................................................................. 5動力削減 ............................................................................................................................................................................................. 6オン/オフ・ファン速度制御で優先される調整....................................................................................................................6

ファン駆動設計設計に関する考慮事項................................................................................................................................................................... 7

ファン駆動コンポーネントファン駆動要素の選択................................................................................................................................................................... 8ポンプへの予想最大入力トルク.................................................................................................................................................8

システム設計パラメータサイズ選定....................................................................................................................................................................................... 10サイズ設定式...................................................................................................................................................................................11計算式........................................................................................................................................................................................... 11変数................................................................................................................................................................................................12

アキシャル流量ファンの動力計算式..................................................................................................................................... 12システム設計データ書式............................................................................................................................................................ 14エンジンの詳細.........................................................................................................................................................................14パワーステアリング................................................................................................................................................................14ファン情報.................................................................................................................................................................................. 15制御の設定.................................................................................................................................................................................. 15タンク........................................................................................................................................................................................... 15作動油........................................................................................................................................................................................... 16フィルトレーション................................................................................................................................................................16ポンプ駆動データ書式........................................................................................................................................................... 17

技術的特徴....................................................................................................................................................................................... 19軸負荷と軸受の寿命..................................................................................................................................................................... 19最大ポンプ速度.............................................................................................................................................................................. 19最小ポンプとモータ速度............................................................................................................................................................ 19モータ起動圧力（開回路）....................................................................................................................................................... 19モータフリー回転圧力.................................................................................................................................................................19定格入力トルク.............................................................................................................................................................................. 19ポンプ駆動条件.............................................................................................................................................................................. 20テーパー軸とハブ接続.................................................................................................................................................................20ポンプの吸入...................................................................................................................................................................................20ケースドレン圧力..........................................................................................................................................................................21フィルトレーション..................................................................................................................................................................... 21稼働温度............................................................................................................................................................................................21作動油.................................................................................................................................................................................................21取付け.................................................................................................................................................................................................22アキシャルスラストモータ....................................................................................................................................................... 22配管..................................................................................................................................................................................................... 22タンク.................................................................................................................................................................................................23キャビテーションとエアレーションによる損傷.............................................................................................................. 23クーリング....................................................................................................................................................................................... 23圧力制限と定格.............................................................................................................................................................................. 24軸受の期待寿命.............................................................................................................................................................................. 24

用語専門用語............................................................................................................................................................................................25

付録 A-ファンの性能


目次

AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 3

ファン.................................................................................................................................................................................................26ファンの性能...................................................................................................................................................................................26アキシャルスラスト..................................................................................................................................................................... 27ファンの法則...................................................................................................................................................................................28例 1.................................................................................................................................................................................................29例 2.................................................................................................................................................................................................30例 3.................................................................................................................................................................................................30例 4.................................................................................................................................................................................................30

付録 B-ファン駆動のサイズ選定計算式ファン駆動のサイズ選定計算式と導出.................................................................................................................................32油圧システム比較..........................................................................................................................................................................35

付録 C-可変容量モータを使用するファン駆動サイズ選定計算式式 2 ポジションの可変容量モータの油圧システム、計算式とその導出.................................................................372ポジション可変モータの最適最小容量を計算するスプレッドシート..................................................................38

付録 D-通路内の過渡流による圧力変化、方程式と導出通路内の過渡流による圧力変化、計算式と導出.............................................................................................................. 40

付録 E-開回路システムにおけるバイパス弁圧力降下の影響

付録 F1-空気の比重に対する温度、圧力、相対湿度の影響空気の比重に対する温度、圧力、相対湿度の影響..........................................................................................................46

付録 F2-大気圧に及ぼす高度の影響大気圧に及ぼす影響..................................................................................................................................................................... 48

付録 F3-大気圧に及ぼす一般高度の影響大気圧に及ぼす一般高度の影響.............................................................................................................................................. 49

付録 G-逆回転のファンがシステム性能に及ぼす影響

付録 H-逆回転ファン付き H1ポンプのファン駆動のシステム検討事項逆回転ファン付き H1ポンプのファン駆動のシステム検討事項................................................................................57圧力リミッタ調整手順.................................................................................................................................................................57H1ポンプのファン駆動コントロール(FDC)オプションに関する追加情報.............................................................58FDC始動電流とエンド電流....................................................................................................................................................... 58作動限界............................................................................................................................................................................................59原動機の速度変化に対する感度（負荷感度） - （例、Jフレーム）........................................................................64H1 FDC応答時間（一般的なファン駆動システム搭載）.............................................................................................. 67アプリケーション起動方法（PLオフセット考慮）........................................................................................................ 67

付録 I- RDMファン駆動のためのシステム検討事項RDMファン駆動のシステム検討事項....................................................................................................................................69逆転順序.......................................................................................................................................................................................69シフト速度制御.........................................................................................................................................................................70システム検討事項.................................................................................................................................................................... 72ゼロ RPMモータ出力............................................................................................................................................................. 76

参考文献開回路アキシャルピストンポンプ..........................................................................................................................................77開/閉回路アキシャルピストンモータ....................................................................................................................................77コントローラ...................................................................................................................................................................................77システムガイドライン.................................................................................................................................................................77閉回路アキシャルピストンポンプ..........................................................................................................................................77


目次

4 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

要約

ファン駆動システムのサイズ選定は、お客さまから受け取った情報に大きく依存します。システムサイズ選定の計算はすべて、油圧システム設計エンジニアに与えられたトリム速度での必要なファン動力データに基づいています。このデータは、冷却器/ラジエーター間で必要な空気量を押し引きするために必要な速度で、ファンを回転するために必要なファン駆動モータ軸の動力の計算書です。通常のイベントシーケンスは、• エンジンメーカーは、お客様や冷却システム設計者に冷却システム、給気冷却器などから必要とされる熱放散についてアドバイスします。この情報は、機械のアクセサリやワークファンクション（例えば、トランスミッションクーラー、油圧クーラー、A/Cコンデンサ）の熱除去データと組み合わせて、システムの最大熱除去プロファイルを決定します。

• お客様の冷却パックメーカーは、このデータを使用して冷却パッケージのサイズを決定し、一般的にこのニーズに合うファンを推奨します。すなわちシステムの冷却ニーズを満たすために必要な定格ファン動力、定格ファン速度、と静圧を提供します。

• この情報を使用して、最大ファン速度での最小エンジン速度を把握し、油圧システム設計者は、油圧式ファン駆動システムの選定を可能にします。

概要

本文書は、以下の情報が提供されていることを前提として、油圧ファン駆動の選定に必要な方程式と公式をご紹介することを目的の 1つとしています。• 定格ファン動力。• 定格ファン速度。• 冷却システムの最大冷却要件を満たすために必要なファン速度。• 最大システム冷却を必要とするエンジン速度。

本文書は、サイズ選定の計算式の導出に使用される用語と要因に関しても説明しています。加えて、満足できる性能を備えた実行可能なシステムをお届けするのに役立つ簡単なシステム設計ソリューションに関する推奨事項をご提案いたします。

動作原理

車輌の冷却ファンは、油圧ポンプにより駆動された油圧モータによって駆動されます。油圧ポンプは、エンジンから供給される PTO（動力取出し装置）またはベルト駆動装置から直接駆動されます。電気的に制御される比例圧力制御バルブは、温度読み取り値に応じてファン速度を調整します。低温状態では、ファンは非常に低い消費動力でアイドリングします。高温状態では、最大ファン速度は圧力制御バルブによって制御され、ファン速度を調整してシステム全体の冷却ニーズを満たします。いずれのシステムにも適正温度があり、最も効率的な性能が得られます。電子制御システムは、「システムインテグレータ」がプロジェクトの設計段階で選択する最適設計温度に冷却液を維持しようとします。

ファン速度とエンジン温度の比較

2050200400600800

100012001400160018002000

170(F) 175 180 185 190 195 200

Fan

spee

d (rp

m)

Engine temperatur e9580(C) 85 90

P101

276

E

さまざまな環境条件での冷却システムの動作を最適化し、寄生損失を最小限に抑えるため、弊社調整のファン駆動システムは、ファン周期が幅広い環境条件に対して特定の熱除去要件を満たす設計を可能にします。車輛メーカーは、適切な温度制限を選択してファン周期を完全に制御します。


はじめに

AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 5

弊社調整のファン駆動システムは、ファン速度が必要な条件になるまで、低速を保ちます。油圧モータ全体の圧力降下調整により、ファン速度が調節され、過冷却が防止されます。

動力削減

ファンがオフ状態であるとき、ファンは定格速度の約 30%で低速駆動しますが、定格電力の約 3%が消費するだけです。弊社調整のファン駆動システムによって、システム設計者は最大熱除去が発生するエンジン速度に合わせて、ファンの選定を可能にします。ファンの速度は、エンジン速度が高くなっても本質的に一定に維持します。その結果、エンジン速度が増加しても、ファンは過度の寄生損失を必要としません。最大熱除去時のエンジン速度が、管理速度の 80%であるシステムでは、過速度の機械的ファン駆動と比較して、省電力が 95%と高くなります。

オン/オフ・ファン速度制御で優先される調整

ファン速度の調整は、システム設計者が選択した温度範囲内で行われます。これにより、騒音レベルの劇的な変化を引き起こす突然の速度変化がなくなります。同様に、長期間の動作の信頼性を制限するかもしれない大きな加速もなくなるでしょう。また調整は、中間レベルの冷却を可能にし、最小速度と最大速度との間でファンを不必要に循環させることがありません。校正温度、動作範囲、立ち上がり時間は、システム設計者が個別に変更し、必要な温度制御レベルにすることができます。


はじめに

6 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

設計に関する考慮事項

• 過度のファン速度による寄生損失が高くなります。ファンが消費する電力は、ファン速度の 3乗に比例します。

• 大気への熱除去は、エンジン速度に比例して増加しません。• システムの過熱および/または過冷却は、効率と生産性損失の原因となる可能性があります。• エンジンの過熱および/または過冷却は、環境への排出を増加させる原因となる可能性があります。• ファン最大速度（ファン最大動力）が必要とされる稼動時間の割合は一般に約 20%であり、5%にまで削減できます。

• ファンをエンジンに直接取り付ける場合、通常はエンジンが振動したり動いたりするため、ファンブレード先端に大きな隙間が必要です。これはファンの性能低下につながります。ファンを油圧モータに直接取り付けると、先端の隙間を最小化し、ファン性能を著しく向上させることができます。

油圧ファン駆動システム設計者は、エンジン、ファン、アプリケーションパラメータを独自に組み合わせたコンポーネントを選択します。ファンシステム部品を無差別に交換/変更しないでください。特定のエンジンまたは車輌のファン駆動システムの選択を決定する設計要因には、以下が含まれます。• エンジン設定点と最大熱除去• ポンプ回転• ポンプ入力トルク制限• 個々のコンポーネントの最大適用圧力および速度制限• 取付けと利用可能な設置スペース• 個々のエンジン搭載の組み合わせに対するポンプサポート構造要件• 特定のエンジンと付属品の温度制御限界

ファン駆動要素の選択

ファン駆動要素設計パラメータ設計の柔軟性設計推進者

エンジン & アクセサリ動力、速度、総熱除去、デューティサイクルはい OEM

PTO & ギアエンジンとポンプのギア比時々エンジン供給業者のOEM選択

ポンプ容量、圧力、速度、固定ポンプまたは可変ポンプ、設置台と駆動ラインはい弊社技術担当者 & OEM

ファン駆動コントロールセンサ入力、コントロール出力、制御要素の数はい弊社技術担当者 & OEM

モータ容量、圧力、速度、固定モータまたは可変モータ、設置台と接続はい弊社技術担当者 & OEM

ファン定格速度でのファンの定格出力、ファン直径、ブレード数、ブレードピッチ、ブレードの熱交換器への近接度、空気の流れ方向

はい OEM & 冷却のスペシャリスト

側板側板のタイプ（平板、ショートダクト、ベンチュリ）、側板のブレード軸位置、先端の隙間


空気流熱交換器の空気流量と静圧、最大周囲空気温度、最小大気圧、熱気の再循環、バッフル、ルーバーと障害物

時々 OEM & 冷却のスペシャリスト

熱交換器物理的サイズ、高さと幅、気流中の熱交換器の数、並列、軸スタック、選択された材料、構造、チューブの数と種類、チューブ配置、フィンの密度



ファン駆動設計

AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 7

ファン駆動要素の選択

各ファン駆動要素の選定が最適なものとなるかどうかは、正しいコンポーネントとギア比を選択できるかにかかっています。これらのコンポーネントをファン動力要件に合わせることで、必要なユニットのサイズをすばやく決定できます。ポンプとモータの容量、入力ギヤ比、エンジン設定点、、圧力限界値は、コンポーネントサイズが最適化するように調整できます。本文書に示されたサイズ選定計算式に加え、ダンフォス・ファン駆動サイズ選定コンピュータツールが、油圧コンポーネントのサイズ選定を支援します。

多くの調整された油圧ファン駆動は、最適なサイズ選定のためにファン回路に流量を提供する専用ポンプに依存します。パワーアシストステアリングやその他付属システムに流量を追加する他の回路も利用できます。これらの回路や他の多くの回路では、必要なコンポーネントを選択するためにサイズ選定計算式とファン駆動サイズ選定ツールがいまだに使われることがあります。ご注意ください。関連する設計要素の設計上の制限は、この記事では特定しないことを注意ください。ご検討中のコンポーネントに関する弊社の技術情報を参考に見直すことができます。機械の設計者は、ドライブラインのすべてのコンポーネントが設計パラメータをすべて満たしていることを確認する必要があります。

本文書に記載されている方法は役に立つかもしれませんが、油圧コンポーネントのサイズを選定する唯一のアプローチではありません。解釈に問題がある場合は弊社担当者までお問い合わせください。

本文書のシステム設計パラメータの章で識別されたアプリケーションサイズ選定パラメータを収集して下さい。大気への最大熱除去が必要となる最小エンジン速度に特に注意を払ってください。アプリケーションに合わせてポンプのサイズを選定するとき、システム設計者は、高油温条件下でのエンジン設定点が最大熱除去が起こるエンジン速度より低いことを確認する必要があります。これを行わない場合、最大作業負荷と最大周囲条件が同時に発生した際に冷却システムが適切に冷却できない状態を引き起こす可能性があります。

Engine speed (rpm )

Fan

Spee

d(rp

m)

Engine set poin t

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

2200

600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200

Fa1

d

nspe

e

Fa1 sp

e d

ne ,

hotoil

Max.en gin e

h e at r e je c t i onspe e d

P106 107E

(Fan Trim Speed)

サンプルグラフ、性能予測は入力パラメータの選択に応じて異なります。

システム設計者が最初に検討すべき点の 1 つは、必要な最大ポンプトルクがポンプ駆動の入力トルク制限を超えるかどうかです。これを計算する 1 つの方法は、ファン動力要求を油圧システムの全効率の概算により、エンジンの最大熱除去速度に等しいポンプ速度で入力トルク要求を決定することです。

ポンプへの予想最大入力トルク

予想最大入力トルクと、ポンプ駆動での最大利用可能な入力トルクとを比較します。これによって、設計者が利用できるデザインマージンが決定されます。油圧システム設計者は、必要に応じて車両システムの設計者および/またはエンジンの技術サポートスタッフと相談する必要があります。


ファン駆動コンポーネント

8 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

English system

SI system

Pump torque, Tp (lbf•in) ≈ (lbf • in)

Pfhp 0.7 •

(Ne • R)

(63025)( ) ] [

Pump torque, Tp (N•m) ≈ (N•m)

PfkW 0.7 •

(Ne • R)

(9549.0)( ) ] [

Where: PfkW (Ne • R) R Ne 0.7

= Max fan power, kW [hp]= Pump speed, rpm= Pump/Engine ratio= Engine speed, rpm= ηt for hydraulic system (pump and motor)

Tp(lbf•in) 8.8507

( ) Pump torque, Tp (N•m) = (N•m)

Tp(lbf•in) 12.0

( ) Pump torque, Tp (lbf•ft)= (lbf•ft)

Tp(N•m) 0.7376 •Pump torque, Tp (lbf•ft) = (lbf•ft)

Tp(N•m) 8.8507 •Pump torque, Tp (lbf•in) = (lbf•in)

Converting terms


ファン駆動コンポーネント

AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 9

サイズ選定

ファン駆動システムのサイズ選定は、お客さまから受け取った入力に大きく依存します。システムサイズ選定の計算はすべて、油圧システム設計エンジニアに与えられたトリム速度での必要なファン動力データに基づいています。このデータは、冷却器/ラジエーター間で必要な空気量を押し引きするために必要な速度でファンを回転するために必要なファン駆動モータ軸の動力の計算書です。通常の順序は、• エンジンメーカーは、お客様や冷却システム設計者に冷却システム、給気冷却器などから必要とされる熱損失についてアドバイスします。この情報は、機械の付属品や作業機能（例えば、トランスミッションクーラー、油圧クーラー、A/C コンデンサ）の熱除去データと組み合わせて、システムの最大熱除去プロファイルを決定します。

• お客様の冷却パックメーカーは、このデータを使用して冷却パッケージを選定するため、一般的にこのニーズに合うファンを使用するでしょう。すなわち定格ファン動力、定格ファン速度、ステムの冷却ニーズを満たすために必要なファン速度を提供するファンを推奨します。

• この情報を使用して、最大ファン速度が発生する最小エンジン速度を把握し、油圧システム設計者は、油圧式ファン駆動システムを選定できます。

ファン駆動システムを完全に理解することは、ファンの負荷特性を理解することです。ファンは以下のように、ファンを駆動する動力がファン速度の 3乗で変化するという点でユニークです。

Pf=k•(Nf)3

Pf1 / Pf2 = (Nf1 / Nf2)3

ここで、

Pf = ファン動力 (kW, hp)

Nf = ファン速度 (rpm)

1、2 = 2つの異なる条件の下付き文字

k = ファン動力係数

ファン動力はファンに接続された軸を駆動するために必要な動力として定義され、モータの出力電力と同等です。

一定ファン速度が 2倍になると、ファンを駆動するために必要な動力は、8倍に増加します。

ファン動力要件（例）

ファン定格= 2000 rpmで 22 kW

P106 108E

Fan

pow

er (k

W)

Fan speed (RPM)

40

35

30

25

20

15

10

5

00 500 1000 1500 2000 2500

ファン動力は圧力と流量（ファン速度）両方の関数なので、ファン速度とシステム圧力の関係は、∆P1 / ∆P2 = (Nf1 / Nf2 )2

ここで、 ΔP = 油圧モータの差圧力(bar, psid)

ファン定格の正確な値は、コンポーネントとその設定を適切に選択するためには不可欠です。


システム設計パラメータ

10 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

ファン動力とファン速度の 3乗の関係は一貫して実験的に検証されていますが、依然としてファンの動作の近似値です。そのため動力要件を予測するときの大きな誤差を避けるため、ファンの定格動力は一般的なファンの作動の代表速度にする必要があります。

例えば、ファンが通常 1800〜2200 rpmの速度範囲で動作するシステムにおいて 2000 rpmで指定されたファン定格速度は、例えば 1500 rpmまたは 2500 rpmで指定された定格速度より正確な結果をもたらします。

ファン製造業者に提供されたファン曲線は、しばしば理想的な条件下で展開されます。ファンが実際のアプリケーションで正確に同じ性能を発揮する可能性は低いです（側板、熱交換の空気流量特性、空気密度のため）。実際の車輌で取得されたテストデータによってのみ、ファンの性能特性を正確に決定できます。下の曲線は、車輌に設置されたファンの予測性能と実際の性能の差を示しています。システム設計者/インテグレータはエンジンの全運転速度範囲テストによって予測性能を確認し、選定計算の再実行時に修正されたファン電力係数数で予測モデルを改良することをお勧めします。

ファン動力要件（例）

ファン定格=22 kW/2000 rpm

P106 109E

25002000150010005000

0

500

1000

1500

2000

2500

Syste

m p

ress

ure

(psi)

Syste

m p

ress

ure

(bar

)

Fan speed min -1(rpm)

160 bar2300 psi

Theor

s

etical

sytem

pressu

re

Experim

ental s

ystem

pres

suer

30

60

90

120

150

サイズ設定式

計算式

Based on SI units

= (l/min)

Input torque M = (N•m)

Input power P = (kW) Motors

Based on SI units

Output torque M = (N•m)

Output power P = (kW)

Based on English units

= (US gal/min)

Input torque M = (lbf•in)

Input power P = (hp)

Based on English units

Output torque M = (lbf•in)

Output power P = (hp)

Vg • n • ηv1000

Vg • ∆p20 • π • ηm

Vg• n• ∆p600 000 • ηm

Vg • n • ηv231

Vg • ∆p2 • π • ηm

Vg • ∆p • ηm20 • π

Q • ∆p • ηt 600

Vg • ∆p • ηm2 • π

Q • ∆p • ηt1714

Pumps

Vg• n• ∆p396 000 • ηm



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 11

変数

SI単位 [国際英単位]

Vg = 回転あたりの容量 cm3/rev [in3/rev]

pO = 吐出圧力 bar [psi]

pi = 吸込み圧力 bar [psi]

∆p = Po - Pi（システム圧力）bar [psi]

n = 毎分速度 min-1 (rpm)

ηv = η = 容積効率

ηm = 機械効率

ηt = 全効率 (ηv • ηm)

SI 単位公式は、cm3、bar、N、N•m、W に基づきます。英単位式は、in3、psi、lbf•in、hp に基づきます。

アキシャル流量ファンの動力計算式

システムパラメータ関係への動力

(N2)3 • (D2)5 • ν2=

(N1)3 • (D1)5 • ν1

Pf2Pf1

= Pf2Pf1

r 2r 1

• ( N2N1

)

3

• ( D2D1

)

5ν2ν1

= • ( N2N1

)

3

• ( D2D1

)

5

V 2 ( D2D1 )

3

• ( N2N1

)

= ∆P2∆P1

r 2r 1

• ( D2D1

)

2

• ( N2N1

)

2ν2ν1

= • ( D2D1

)

2

• ( N2N1

)

2

=

•

V 1 •

Pf1 = 既知条件 #1でのファン動力

Pf2 = 条件 #2でのファン動力

N1 = 条件 #1 でのファン速度

N2 = 条件 #2 でのファン速度

D1 = 条件 #1 でのファン直径

D2 = 条件 #2 でのファン直径

ν1 = 条件 #1での空気の比重

ν2 = 条件 #2での空気の比重

r 1 = 条件 #1での空気密度

r 2 = 条件 #2での空気密度

∆P1 = 条件 #1での油圧および/または静圧

∆P2 = 条件 #2での油圧および/または静圧



12 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

V1 = 条件 #1での空気流量

V2 = 条件 #2での空気流量



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 13

システム設計データ書式

この書式を印刷してください。すべてのフィールドに記入し、該当するチェックボックスにチェックを付けてください。記入済み書式を弊社技術営業担当者にファックスでお送りください。

エンジンの詳細

C LOC K WIS E

COUNT E R C LOC KW

ISE

P106110

Model or Series

Belt Drive (engine to pump)

Clockwise, Right handCounterclockwise, Anti-clockwise, Left hand

Manufacturer

Pump Drive

Pump Rotation

Speeds

Engine PTO Ratio :1

Low IdleGovernedHigh Idle

RPM (rated)RPM (rated)RPM (max speed)

Input torquelimit:

パワーステアリング

(該当する場合)

P104 376E

US gal/min

bar(maximum)

Controlled Flow Requirement

Steering Pressure psi

l/min



14 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

ファン情報

Clockwise

Counterclockwise

P101 344E

Model or Series

mm

Manufacturer

Fan Diameter in

At speedkWFan Input Power HP rpm

Fan Rotation(viewed on motor shaft, see illustration)

ClockwiseCounterclockwise

Fan Trim Speed rpm

Set Point at Fan Trim Speed(engine speed where max heat load occurs)

rpm

Coolant Temperature at Fan Trim Speed(coolant temp where max fan speed is required)

°F °C

Note: To properly size and specify a fan drive system, fan power requirements must be stated as accurately as possible. Fan power requirements can be determined from fan curves supplied by the manufacturer. Radiator and cooler manufacturers will supply air flow requirements based on heat loads. Air flow information must include accurate air flow and static pressure to determine correct fan power requirements.

適切にファン駆動システムを選定及び特定するため、ファン動力要求は、出来るだけ正確に記述されねばなりません。ファン動力要求は、メーカから供給されるファン曲線から決定できます。ラディエータとクーラーメーカは、熱負荷に基づくエアーフロー要件を供給します。エアーフロー情報は、正確なファン動力要件を決定するため正確なエアーフローと静圧を含まなければなりません。

制御の設定

P104 377E

Single Input

Electro-Hydraulic Modulating Electro-Hydraulic ON/OFF

Multiple Inputs

タンク

P104 378E

US galReservoir Capacity liter



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 15

作動油

P104 379E

at 40° C [104°F]

Hydraulic Fluid Type

Viscosity cSt

Maximum Fluid Temperature °F°C

SUS

at 100° C [212°F]

フィルトレーション

P104 380E

Inlet LineFilter Position

Pressure Line

(recommended)Return Line

Filter Rating

Full FlowFilter Flow

Partial Flow

micron x ratioNote: Do not locate the filter cartridge inside the reservoir. This reduces the reservoir capacity and reduces the dwell time (the time the oil spends in the resrevoir). It also increases the potential for damage to the hydraulic components due to aeration of the oil.

フィルターカートリッジをタンク内に配置しないでください。これはタンクの容量を減らし、滞留時間を減らします。（タンクに滞留するオイルの時間）オイルのエアレーションによる油圧構成部品の損傷の可能性を増します。



16 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

ポンプ駆動データ書式

dw

a

P108699

dw

a

90°

180° 0°

270°

InletPo rt

Required angle

90°

180° 0°

270°

a

InletPo rt

P

Required angle

a

ポンプ容量 cc/rev

定格システム圧力 bar [ ]psi [ ]

最大システム圧力 bar [ ]psi [ ]

ポンプ軸回転左 [ ]右 [ ]

ポンプ最小速度 min-1 (rpm)

ポンプ最大速度 min-1 (rpm)

駆動ギア圧力角度度

駆動ギアねじれ角 (ギア駆動のみ) 度

ベルトタイプ (ベルトタイプのみ) V [ ]切り欠き/歯 [ ]

ベルト張力 (ベルト伝動のみ) - [P] N [ ]lbf [ ]

吸入ポートへの歯車またはベルトの方向付け角度 - [α] 度

歯車またはプーリの有効径 - [dw] mm [ ]in [ ]

フランジから歯車またはプーリの中心までの距離 - [a] mm [ ]in [ ]



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 17



18 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

技術的特徴

本文書では、調整ファン駆動システムのコンポーネントの選定するために使用される計算式を紹介します。これらの原則に加え、油圧システムが予想通りの性能を発揮するために考慮すべきいくつかの他の要因があります。以下は、設計段階で取り組むことが奨励されているいくつかの検討事項です。

軸負荷と軸受の寿命

軸負荷と軸受の寿命に関する情報は、以下を参照してください。• 45シリーズ技術情報 520L0519• 40シリーズモータ技術情報 520L0636• 42シリーズポンプ技術情報 11022637• H1ポンプ技術情報マニュアル（本マニュアルの巻末にある参考文献を参照）

最大ポンプ速度

ポンプの容量、そしてピストンの遠心充填は、最大ポンプ速度を制限します。特に明記されていない限り、最大定格ポンプ速度は、比重が 0.9、80° C (180°F) で 58 SUS (9 cSt) 粘度の作動油を使用した海面での作業に基づいています。特定のアプリケーションでの速度制限は、絶対圧力と油の粘度に依存します。それぞれの製品の速度制限は、対応する技術情報に記載されています。これらの公開制限値外の動作については、弊社までお問い合わせください。

最小ポンプとモータ速度

容積効率が最小ポンプ速度を制限します。推奨始動速度または推奨動作速度より低い必要がある場合は、弊社までお問い合わせください。ピストンモータは、低速、定格圧力で継続的に動作するよう設計されています。モータはファン駆動のゼロ速度から始動し、トルクは速度とともに増加します。

モータ起動圧力（開回路）

無負荷モータ起動圧力は、容量に応じて 100〜725 psid (7〜50 dbar) 差圧の範囲となるでしょう。モータのこの特性は、モータ設計パラメーターである CSF（静摩擦係数）に依存し、モータ容量に反比例します。例：所定のモータ起動トルクは、ピストンのピッチ直径および CSF に大きく依存します。トルクは圧力と容量との積に依存し、起動トルクは任意のフレームサイズに対して基本的に一定であり、起動圧力は容量の逆相関で依存します。起動圧力を最小限に抑えるため、必要なモータ容量の最小フレームサイズを選択してください。

容量に加え、モータ起動圧力にも影響する要因がいくつかあります。例えば、圧力上昇率（圧力勾配）、温度、作動油粘度、モータ戻り圧力（背圧）、ファンの慣性、ポンプ流量、モータ間の個々のバラツキなどです。

モータフリー回転圧力

フリー回転圧力は、冷却要求がないときにモータを回転させ続けるために必要なモータの最小差圧力です。フリー回転圧力は、モータ容量と軸速度に依存します。

モータ全体の差圧力がフリー回転圧力をを下回ることが許容される場合; モータが停止し、再び冷却が必要な場合はモータが始動条件（始動手順）を一通り通過する必要があります。ほとんどのアプリケーションでは、エンジン始動時にファンの回転を開始し、エンジン動作中宇はモータが停止するのを防止することが望ましいです。

定格入力トルク

複数ポンプの構成を適用する場合、入力トルク限界値が各セクションおよび累積セクションに対して満足していることを確認します。特定の製品のトルク制限については、個別の製品技術情報を参照してください。



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 19

複数のユニットの個別ポンプが、それぞれのトルク定格を超過しないことを常に確認します。

C 注意推奨値を超えるトルクは、入力軸またはユニットの早期損傷を生じる可能性があります。

ポンプ駆動条件

ほとんどの弊社製品には、SAE とメトリック、標準スプライン、テーパーキー、直接または間接駆動アプリケーション向け円筒形キー駆動軸を取り揃えています。中間での結合は半径および軸方向の負荷を取り除くため、直接駆動装置にとって好ましい方法です。相手側スプラインがしっかりとサポートされている場合、直接駆動（または差し込み式かリジッド) スプライン駆動は、ポンプ軸に大きなラジアル負荷が掛かる可能性があります。スプラインのクリアランスを多くしても、この条件が緩和されることはありません。軸との同心度と角度の両方を揃えることは、ポンプ寿命のために重要です。ズレは軸受やシールに過剰なサイド負荷を引き起こし、早期故障の原因となる可能性があります。

オーバハング負荷駆動（チェーン、ベルト、ギヤ）は許容可能です。弊社までお問い合わせください。許容可能なラジアル軸負荷は、負荷の大きさ、位置、方向、油圧ポンプの作動圧力の関数です。すべての外部軸負荷は軸受の寿命に影響し、その結果ポンプ性能に影響を及ぼす可能性があります。外部軸負荷を回避することができないアプリケーションでは、ラジアル負荷の位置、向き、大きさを最適化することにより、ポンプへの影響を最小限に抑えることができます。ラジアル軸負荷が存在するアプリケーションでは、テーパー入力軸を推奨します。（スプライン軸は、ベルト駆動用途やギヤ駆動用途にはお勧めしません。嵌合スプライン間の隙間が駆動要素の正確な整列を妨げ、スプラインの過度の摩耗の原因となります。）ベルト駆動アプリケーションでは、入力軸の過剰ラジアル負荷を回避するため、バネ留めベルト張力装置をお勧めします。

FDC 付き H1 ポンプに関する注記: H1P FDC コントロールの安全装置機能により、ポンプはポンプ制御への入力信号とディーゼルエンジンが同時にオフになった場合の最大容量までストロークします。この状況では、低ループ圧事象が発生し、ポンプが損傷する可能性があります。したがって、エンジンの電源をオフにしている間は、ポンプコントロールへの入力信号を有効にしておくことを強く推奨します。詳細情報につきましては、弊社までお問い合わせください。

テーパー軸とハブ接続

テーパー軸/ハブ接続は、駆動カップリングまたはファンアセンブリの軸および半径の両方に優れた制御を提供します。テーパー接続を使用する場合はさらに力を加えて、ハブと軸の間に適切なアキシャルクランプ負荷がかかっていることを確認します。設計者は、以下を定めることを奨励されています。• 軸方向の全負荷を確保するボルト/ナット下の適切な隙間で、テーパーの最下部に達することなきようにします。

• キー最上部とハブのキー溝最下部との間の適切な隙間。キー最上部とキー溝最下部との間の干渉は、ハブが軸のテーパーに着座するのを妨げます。これは軸がその全トルク容量を伝達する能力を損ない、軸に不具合が起きる原因となる可能性があります。

ポンプの吸入

ポンプ寿命を最長にするため、吸入圧力はポンプ吸入ポートで 0.8バール（絶対値） [6 in. Hg vac.]より下げてはなりません。

コールドスタート条件では、0.6 bar（絶対値）[12 in. Hg vac.]までの吸入圧力は、短時間の間は許容可能です。作動油キャビテーションおよびエアレーションによる損傷の可能性は、吸入圧力の低下に比例します。加えて、低い吸入圧力により油膜潤滑が中断される可能性があります。これらの要因は、単独または組み合わせのいずれにおいても、ポンプ寿命を低下させる可能性があります。直径または方向の複数の変更は、吸込管路内の流れに対する抵抗に深刻な影響を与え、吸入ラインの効果的な長さを実質的に増加させる可能性があります。この理由により、弊社は吸入ラインに最小数のアダプター継手、ティー、エルボーにすることをお勧めします。それぞれが追加制限の源であり、潜在的に漏れの原因となるためです。



20 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

C 注意吸入圧力が 0.8 bar（絶定置）[6 in. Hg vac.]を下回る連続運転は、早期のユニット故障の原因となる可能性があります。常にポンプ吸入口に十分な流量/圧力ヘッドを確保して下さい。

ケースドレン圧力

ケースドレンと吸入通路の両方の最大圧力制限は、該当する製品に関する適切な技術情報を参考にして入手できます。ラインの長さと直径の両方が、タンクから/タンクへ流れるこれらの経路内の作動油の圧力降下に影響します。加えて、これらの経路で作動油を加速することができる定常状態の流速と過渡状態の両方を、それらの正しいサイズを決定する際に考慮する必要があります。ラインの長さと直径、2 つの設計パラメータの中で、直径はデザインの成功に最も影響します。ライン直径の増加は、定常状態と過渡圧力の両方が指数関数的に低下します。油圧経路での定常の圧力降下に関する追加情報については、基本的な油圧設計に関する良好なテキストを参照してください。過渡的な圧力降下についての追加情報は、付録 D を参照してください。

外部ソースからこれらの戻りラインに追加流量を入れると、これらの製品のドレン圧力またはケース圧力限界値を超える可能性のある瞬間的な圧力パルスの原因となる可能性があります。弊社は、軸受ドレンラインとケースドレンラインがタンクに直接戻り、追加の流量を接続することなく、意図した機能の状態を維持することを推奨します。

フィルトレーション

早期摩耗を防止するためには、清浄な作動油をポンプおよび油圧回路に入れることが必要です。通常の操作条件下でクラス 22/18/13 (ISO 4406-1999 に準拠) より高い作動油清浄度の制御が可能なフィルターが推奨されます。まず初めは、システムはクラス 25/22/17 で結構ですが、ろ過によってクラス22/18/13 を達成するまでは高速または高圧で稼働しないでください。定期的な間隔でフィルターを交換する必要があるので、フィルターハウジングは利用しやすい位置になければなりません。適切なフィルター交換間隔は、テストまたはゲージインディケータで示されたフィルターエレメント全体にわたる過度な圧力降下によって判断することができます。

詳細は、作動油清浄度設計ガイドライン、技術情報 520L0467を参照してください。

稼働温度

ニトリルゴムシールを使用した通常の操作条件では、短期間 93°C [200 °F] の場合を除いて、システム温度が 82°C [180°F] を超えてはいけません。オプションのフッ素ゴムシールを使用すれば、油圧コンポーネントに損傷を与えずに最大 107°C [225°F] までの連続温度でシステムを稼働できる可能性があります。

C 注意107°C [225°F] を超えて稼働すると、外部漏れまたはユニットの早期損傷を生じる可能性があります。

作動油

腐食、酸化、および泡発生を防止するための添加剤を含む鉱物系作動油が推奨されます。作動油は、システム圧力降下とポンプ吸入圧力に釣り合う最大粘性を有していなければなりません。作動油はシステム潤滑油としてとともに、伝播動力として働くので、適切な稼働と油圧コンポーネントの妥当な寿命を確保するには、作動油の選択は重要です。テスト、供給業者、または作動油の色や匂いの変化によって設定された適切な間隔で、作動油を交換する必要があります。

80°C [176°F] を超える連続的なタンク温度では、10°C [18°F] の上昇ごとに作動油の寿命は 1/2 短縮されます。

作動油の技術情報についてのその他の詳細は、作動油および潤滑油 520L0463 技術情報および個別の製品技術を参照してください。



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 21

生物分解性作動油についての詳細は、弊社技術情報の生物分解性作動油での実績 520L0465を参照するか、または弊社にお問い合わせください。

取付け

ポンプ取付け/駆動は、軸のアキシャルおよびラジアル負荷を最小限に抑える設計にする必要があります。間接（チェーン、ベルト、歯車）駆動を使用する場合は、許容される負荷制限と設置方向を決定するため、弊社までお問い合わせください。

最適なファン性能のためにモータ/ファンアセンブリを側板内に配置し、ファンブレードの前縁を熱交換器の隣接面に対して配置するようにモータの取り付けを設計する必要があります。支持構造は、衝撃と振動、ならびにファン、またはモータに接続された油圧配管に加えられる負荷から生じる力やたわみに対して堅牢であるように構成する必要があります。

アキシャルスラストモータ

ファンが油圧モータの駆動軸に直接取り付けられると、ラジアルおよびアキシャルスラスト負荷両方が軸に加えられます。一般的にファンの重量は、モータの軸受ラジアル負荷容量と比較すると問題となりません。しかし、アキシャルスラスト負荷は慎重に考慮する必要があります。弊社モータは、通常の動作条件下において業界で認められているほとんどのファンに適したアキシャルスラストを備えていますが、限界があります。システム設計者はファンによって生成されるアキシャルスラストを決定し、下に一覧表示された値と比較することをお勧めします。

40シリーズモータ外部軸負荷制限

ユニット M25 M35/44 M46

Me N•m [lbf•in] 29 [256] 25 [221] 24 [212]

T N [lbf] 848 [190] 966 [217] 1078 [242]

L および K モータ外部軸負荷制限

フレーム L K

取付け設定 SAE カートリッジ SAE カートリッジ

最大許容外部モーメント(Me) N•m 7.7 21.7 13.3 37.5

[lbf•in] 68 192 118 332

最大許容スラスト負荷 (T) N 750 1100

lbf 169 247

ファンからのアキシャルスラスト負荷を計算するのに役立つ計算式については、付録-Aを参照してください。計算された負荷は、テストで確認する必要があります。

90シリーズのモータおよび H1Bモータの軸負荷制限の計算については、弊社までお問い合わせください。

配管

配管のサイズと設置を選択する際は、常に最大流速を最小限に抑える必要があります。これでシステムの騒音、圧力降下、過熱が緩和され、その結果、システムの運用コストが削減されます。吸入配管は、起動中に連続ポンプ吸入圧力が、0.8 bar（絶対圧）[6in. Hg vac.] から 0.6bar（絶対圧）[12 in. Hg vac.]を下回らないように設計する必要があります。パイプのサイズを選定する際は、圧力降下が流速に関係することを認識して下さい。弊社は、圧力ラインで 5 m/sec [15ft/sec.]、吸引ラインで 2.5 m/sec [7 ft/sec.]まで、最大平均流速を制限することを推奨します。



22 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

最大流速の制限に加え、油圧システムに求められる作動圧力に適合するように、設計者がホース、継手、内蔵バルブ要素を選択することをお勧めします。以下の文書を使用して、それぞれのシステム要素の定格作動圧力を決定できます。• SAE J514: - Oリングボス継手/ポートおよび JIC 37°フレアチューブ接続の定格作動圧力と設置トルク• SAE J518: SAEコード 61 4ボルトフランジ継手/ポート用定格作動圧力とボルト取り付けトルク• SAE J517: SAE油圧ホースの定格作動圧力• SAE J1453: フラットフェイス Oリング継手の定格作動圧力

タンク

タンクはあらゆるシステム動作モード中に予想される最大容量交換に対応し、タンクを通過する作動油のエアレーションを防止するように設計する必要があります。戻りラインと注入口管路はタンクの低油面レベルより下に、可能な限りお互いに離して配置します。ポンプ吸入と戻りラインの間に配置された拡散およびバッフル板は、ポンプに再進入する前に、乱流を低減し、油からエアの発生を沈静化します。

タンクは、ポンプに再進入する前に確実に油からのエアがなくなるサイズにする必要があります。滞留時間が 90秒未満の場合、システム設計者がタンクからポンプに移動する油に含有空気（気泡）が含まれていないことを検証確認することをお勧めします。タンクとポンプとの間の吸入口管路にサイトゲージを配置して確認します。サイトゲージの後ろに可変周波数ストロボ光源を配置すると、作動油が吸入口管路を通過するときに作動油中に存在する気泡を観察する能力が向上します。

弊社はシステム設計者に、タンク内のオイルレベルがいかなる条件下でもポンプの吸入ポートレベルを上回るようにタンクを配置することをお勧めします。これにより、ラインの損失およびポンプで利用可能な吸入口圧力に対する影響を相殺できる正のヘッド圧が形成されます。

また、油の表面と吸入ポートとの間の渦または渦巻きの導入を介して、タンク内吸入口管路にエアが導入される可能性を、システム設計者が考慮するようお勧めします。渦を阻止する方法のひとつは、吸入路または吸入ストレーナと油の表面との間にバッフル板を配置することです。システム設計者は、バッフルのサイズと位置の設計パラメータを考慮し、タンクの変化が極限にある場合、油面が最小推奨容量と同じかそれを下回る場合、機械の動作によってチャップチャップ現象が発生した場合、いずれかで渦が形成されないようにする必要があります。

キャビテーションとエアレーションによる損傷

大多数のシステムで使用される油圧作動油は、容積の約 10%の溶解空気を含みます。この空気はシステム内の特定の負圧条件下で、気泡の原因となる油から放出されます。これらの含有空気の気泡は加圧時に破裂し、この破裂は隣接する金属表面の侵食と油の劣化を引き起こします。このため、油中の空気含有量が多いほど、また吸入口管路の負圧が高いほど、結果としての損傷がさらに深刻となることは明白です。油の過エアレーションを引き起こす主な原因は、空気漏れ（特にポンプ吸入口側）、また不適切な配管サイズ、エルボ継手、流路断面積の突然の変化といった流路制限です。Danfoss ポンプとモータを使用する際のキャビテーションの問題を回避するため、配管や構造上の不具合を避け、ポンプ吸入口圧力と定格速度要件を維持し、タンクのサイズを確認し、推奨ガイドラインに従ってください。

ポンプに流入した含有空気がポンプ出口で加圧されると、気泡が崩壊して油中の溶け込みます。この溶解した空気と油の超飽和液は、圧力が解放されるとその空気を放出します。この状態の兆候は、システムが停止したときにタンクの注入口から逃げる油/泡によって観察できます。

クーリング

デューティサイクルおよびタンク/ライン構成により、オイルクーラーが必要となる可能性があります。オイルクーラーのサイズは、油圧回路の一般的な動力損失に基づいています。オイルクーラーは通常、タンクへの戻りラインに配置されます。



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 23

圧力制限と定格

ポンプは、他のシステムコンポーネント同様、圧力制限があります。したがってリリーフバルブまたは圧力制限装置がシステムに取り付けられ、その設定が製品の定格と一致する必要があります。この情報については関連する技術情報を参照してください。

C 注意リリーフバルブの設定や圧力制限が行われない場合、ユニットの早期故障の原因となる可能性があります。

軸受の期待寿命

弊社ピストンポンプおよびモータはすべて、耐摩耗性、転動体軸受、ジャーナル軸受を使用し、軸受表面の間には常に油膜が保たれています。この油膜が適切なシステムメンテナンスを通じて十分に維持され、製品の動作制限が忠実に守られれば、軸受の長い寿命が期待できます。

A B10タイプ予測寿命は、一般に転動体軸受に関連します。軸受の寿命は、速度、システム圧力、オイルの粘度および清浄度といった他のシステムパラメータの関数です。



24 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

専門用語

トリム速度とは、パワー全開状態で必要とされる最大ファン速度です。冷却システムの最大冷却要件を満たすために必要となるファン速度と同等か、それ以上です。

エンジン設定点は、トリム速度が発生するエンジン速度で、冷却システム設計者が提供します。最大システム冷却が必要となるエンジン速度と同等か、それよりも低いです。

トリムでのファン動力は、トリム速度でファンを駆動するため、モータ軸を駆動するに必要な動力です。

ファンの定格は、さまざまなタイプのファンを比較することができる値です。通常は Y rpmで X動力と指定され、Y rpmで 1分間に移動できる空気量（質量流量）に相当します。

サイズ選定の練習を支援するため、弊社は必要な計算を実行するサイズ選定ツールを開発しました。サイズ選定ツール内に、固定容量ポンプ/固定容量モータ油圧システムと、可変容量ポンプ/固定容量モータ油圧システムの両方にワークシートが用意されています。弊社担当者にはサイズ選定ツールが提供されています。

システム設計パラメータの章にあるデータシートを参照してください。これらのシートのデータが完成すると、以下に基づくアプリケーションに最適なポンプ/モータ/コントローラーの組み合わせを決定する計算が実行されます。• 可能なポンプ駆動（トルク、軸、取付フランジ、専有空間）• 必要なシステム圧力• ポンプから必要とされる追加流量/圧力（例：ステアリング流量）• お客様からご依頼される制御タイプ• ファン駆動ファミリー製品の動作パラメータ制限• 適合（専有空間）

ファン駆動サイズ選定ツールによって作成された性能予測レポートは、弊社までお問い合わせください。アキシャルピストンポンプを使用するシステムに関しては、AE ノート 2010-02のサイズ選定計算を参照してください。AE ノート 2010-02へのアクセスについては、弊社までお問い合わせください。


用語

AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 25

ファン

ファンは一般的に 2種類の分類されます。• 遠心または半径方向の流れ - 空気はスクロール型ハウジング内のインペラを通って放射状に流れます

• 軸方向の流れ - 空気はシリンダまたはリング内のインペラを通って軸方向に流れます。

一般的な軸流ファンは、通常プロペラファンと呼ばれ、制限のない供給や低抵抗に対して使用されます。通常、円形開口部を有する円形リングまたは側板内に取り付けられます。

ファンの性能

ファンの性能は、所定の密度における体積、トータル圧、静圧、速度、入力動力、機械効率、静的効率の測定値で示されます。以下に有益な定義を紹介します。

容量は、ファンにより送られ、ファン入口条件の空気の立方フィート/ 分（または立方メートル/秒）表される数値です。

トータル圧は、ファンの入口から出口までに上昇する圧力です。

速度圧は、平均速度に対応する圧力で、ファンの出口領域での空気流量によって決定されます。

静圧は、ファンの速度圧によって減少するトータル圧です。静圧は、ファンの性能測定値であり、製造元によって製造元技術文献に報告されています。静圧はまた、熱交換器を通る気流に対する抵抗測定値です。

出力動力は馬力（またはキロワット）で表され、ファンの容量とトータル圧に基づきます。

入力動力は馬力（またはキロワット）で表され、ファン軸に供給される測定動力です。

ファンの機械効率は、出力動力の入力動力に対する比です。

ファンの静的効率は静圧のトータル圧に対する比を乗算した機械効率です。

ある量の空気を移動させるために必要な理論上の動力は、以下の計算式によって決定できます。

English system

Theoretical hp = [hp]

ft3 min ( ) • (Total pressure, [in H20])

(6356)

Theoretical power = [watts]

m3 sec ( ) • (Total pressure, [Pa],

(1.0)

N [ ] m2 ) SI system

圧力と動力はどちらも空気密度によって変化します。

ファンの効率は以下の計算式によって決定できます。

English system

ft3 min

• (Total pressure, [in H20])

(6356.0)

m3

sec • (Total pressure, [Pa],

(Power input, [watts])

N m2

)

SI system

(Horsepower input)

( ) [ ]

[ ] ( )

トータル圧に基づく機械効率は、遠心ファンでは一般的な静圧に関連して高い出口速度圧で動作するファンに適用できます。



26 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

English system

ft3 min

• (Static pressure, [in H20])

(6356.0)

m3 sec • (Static pressure, [Pa],


N m2

)

SI system

(Horsepower input)

( ) [ ]

( ) [ ]

静圧に基づく静的効率は、速度圧に関連する高い静圧のファンに適用可能です。静圧および静的効率は、機械効率やトータル圧よりさらに頻繁に使用されます。ファンが抵抗ゼロで動作する場合、静的効率はゼロとなり、意味がなくなります。

アキシャルスラスト

トータル圧= 静圧 + 速度圧

速度圧は空気速度に比例します。

English system

ft3 min

• (Static pressure, [in H20])

(6356.0)

m3 sec • (Static pressure, [Pa],


N m2

)

SI system

(Horsepower input)

( ) [ ]

( ) [ ]

English system

Velocity pressure = V

V =ft

min

4005 )2, ( [in H20]

[ ]

Velocity pressure = Pa, N (V2 • )

SI system

m2

V = m sec

2 ,

= Density of air, Kgm3

[ ]

[ ]

[ ]

4 in H2O = 1000 Pa



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 27

English system

Axial thrust = , [N]

π • Total pressure • (Fan diameter)2

SI system

Total pressure,

4

Pa, N m2

Fan diameter, [m]

Axial thrust = π • Total pressure • (Fan diameter)2

Total pressure,

(27.68)•4

Fan diameter, [inches]

[in H20]

[ ]

[ ]

[ ] , [lbf ]

ファンの法則

すべてのタイプのファンの性能特性は、動作条件で特定の変更による性能への影響、またはスペース、電力、および/または速度の制限による機器サイズへの影響を予測するのに有用な特定の法則に従います。以下のカテゴリーでは、Q = 空気流量、および Pres. = 静的圧、速度圧、またはトータル圧です。ファンのサイズに関連するカテゴリーは、幾何学的に類似、すなわち、すべての寸法がサイズとして識別される線寸法に比例するファンにのみ適用されます。

1. ファン速度の変動：

一定の空気密度 – 一定のシステムa. Q: ファン速度に比例b. 圧力: ファン速度の 2乗に比例c. 動力: ファン速度の 3乗に比例

2. ファンサイズの変動:

一定の先端速度 - 一定の空気密度

一定のファン比率 - 定格の固定点a. Q: ファン直径の 2乗に比例b. 圧力: 一定のままc. rpm: ファンの直径に反比例d. 動力: ファン直径の 2乗に比例

3. ファンサイズの変動:

一定の rpm - 一定の空気密度

一定のファン比率 - 定格の固定点a. Q: ファン直径の 3乗に比例b. 圧力: ファン直径の 2乗に比例c. 先端速度: ファンの直径に比例d. 動力は直径の 5乗に比例

4. 空気密度の変動: （付録 Fを参照）

一定の容量 – 一定のシステム

固定ファンサイズ – 一定のファン速度



28 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

a. Q: 一定b. 圧力: 密度（SI単位）、比重（英単位）に比例c. 動力: 密度（SI単位）、比重（英単位）に比例


一定の圧力 - 一定のシステム

固定ファンサイズ – 可変ファン速度a. Q: 密度の平方根（SI単位）、比重（英単位）に反比例b. 圧力: 定数c. rpm: 密度の平方根（SI単位）、比重（英単位）に反比例d. 動力: 密度の平方根（SI単位）、比重（英単位）に反比例


空気の一定重量 - 一定のシステム

固定ファンサイズ – 可変ファン速度a. Q: 密度（SI単位）、比重（英単位）に反比例b. 圧力: 密度（SI単位）、比重（英単位）に反比例c. rpm: 密度（SI単位）、比重（英単位）に反比例d. 動力: 密度（SI単位）の 2乗、比重（英単位）に反比例

すぐにわかるファンの法則

ファン速度の変動ファンサイズの変動空気密度の変動

ファンの法則ファンの法則 #1 ファンの法則 #2 ファンの法則 #3 ファンの法則#4

ファンの法則 #5

ファンの法則 #6

パラメータ一定の空気密度と一定のシステム

一定の先端速度と一定の空気密度

一定の rpmと一定の空気密度

一定の容量と一定のシステム

一定の圧力と一定のシステム

空気の一定重量と一定のシステム

一定の先端比率と定格の固定点

一定のファン比率と定格の固定点

固定ファンサイズと一定のファン速度

固定ファンサイズと可変ファン速度

固定ファンサイズと可変ファン速度

Q,、空気容量、（流量）ファン速度に比例ファン直径の 2乗に比例

ファン直径の 3乗に比例

定数密度の平方根または比重に反比例

密度または比重に反比例

圧力ファン速度の 2乗に比例一定のままファン直径の 2乗に比例

密度または比重に比例

定数密度または比重に反比例

rpm 定数ファンの直径に反比例

定数定数密度の平方根または比重に反比例

密度または比重に反比例

動力ファン速度の 3乗に比例ファン直径の 2乗に変化

直径の 5乗に比例密度または比重に比例直径の 4乗に反比例

密度の平方根または比重に反比例

密度の 2乗または比重に反比例

先端速度 N/A N/A ファンの直径に比例

N/A

例 1

ファンは速度 400 rpmで動作する場合、静圧 1 in. H2Oで 12,000 cfm 送風し、4 hpの動力を必要とします。同じ設置場所で 15,000 cfm 必要な場合、速度、静圧、動力はどうなりますか？

ファンの法則 1を使用:



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 29

速度 = 400 * {15,000/12,000} = 500 rpm

静圧 = 1 * {500/400}2 = 1.56 in. H2O

動力 = 4 * {500/400}3 = 7.81 hp

例 2

ファンは、400 rpmで動作し、4 hp必要とするときに静圧 1 in. H2O、70°F(21ºC)と通常の気圧（密度=0.075 lb/ft3 (1.2 kg/m³)で 12,000 cfmを送ります。空気温度が 200°F(93ºC)（密度= 0.0602 lb/ft3 (0.96kg/m³)）まで上昇し、ファンの速度は同じである場合、静圧と動力はどうなりますか？


静圧 = 1 * {0.0602/0.075} = 0.80 in. H2O

動力 = 4 * {0.0602/0.075} = 3.20 hp

例 3

例 2のファン速度を上げ、200°F(93ºC)での 1 in. H2Oの静圧を 70°F(21ºC)の時点では、速度、容量、静的動力はどうなりますか？


速度 = 400 * SQRT {0.0705/0.0602} = 446 rpm

容量 = 12,000 * SQRT {0.075/0.0602} = 13,392 cfm (200°F(93ºC)で測定)

動力 = 4 * SQRT {0.075/0.0602} = 4.46 hp

例 4

前述した例のファン速度が上昇し、200°F(93ºC)と同重量（同じ冷却能力）の空気を 70°F(21ºC)に供給すると、速度、容量、静圧、動力はどうなりますか？

熱伝達は、熱交換器またはラジエータに供給される空気の質量または重量によって決定されます。


速度 = 400 * {0,075/0,0602} = 498 rpm

容量 = 12,000 * {0.075/0.0602} = 14,945 cfm (200°F(93ºC)で測定)

静圧 = 1 * {0.075/0.0602} = 1.25 in. H2O

動力 = 4 * {0.075/0.0602}2 = 6.20 hp

ファンの法則を組み合わせて、他の全体値を導くことができます。1つの有用な組み合わせは、以下の関係に影響する法則 1と法則 3の積です。

• 容量（空気の流量）は、サイズ比 3乗に RPM比を乗じた値です。• 圧力は、サイズ比の 2 乗に rpm 比の 2 乗を乗じた値です。• 動力は、サイズを 5乗した比率に、rpmの 3乗比を乗じた値です。

遠心ファンは、2つの独立した供給源から圧力を発生します。密閉空気柱を回転させて発生した遠心力と、インペラを離れる速度によって空気に付与される運動エネルギーです。空気に付与されるエネルギーは速力に依存し、またファンブレードの曲率に依存します。したがって前方に曲がったブレードを備えたファンの場合、空気の供給増加に伴って空気 1ポンドあたりのエネルギーが急激に上昇します。後方に曲がったブレードを備えたファンの場合、空気 1ポンドあたりのエネルギーは空気の供給（流量）によって減少することがあります。まっすぐなブレードを備えたファンの場合、空気 1ポンドあたりのエネルギーは、空気供給（気流）に関係なくほぼ一定です。遠心ファンのユニークな特徴は、ファンが必要とする最大動力が最大供給で得られることです。また特に明記されていない限り、ファンが必要とする最小動力は供給がない時または失速状態で得られます。



30 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

軸流ファンは遠心力によって静圧を発達させません。静圧はすべて、インペラを通過する速度変化とその静圧への換算から得られます。それらは、もともと高速ファンであり、ブレードの形状に大きく依存します。ブレードの特定の形状は一定速度での能力の狭い範囲に対してのみ合っていて、個々のファンブレード形状の性能曲線は独特であり、製造業者によって大きく異なります。エネルギーを吸収するためには、空気にインペラを通過する接線運動が加えられる必要があります。遠心ファンと同様、圧力は一般的に自由供給から供給なしまで上昇しますが、能力がある量を下回って減少すると著しく低下する可能性があります。圧力降下は、ストール状態が発生し、ブレードが正常に機能することを止めることを示します。

ファンの製造元は一般的に、先端とファンブレード周辺との間の隙間は重要で、ファンの性能、供給、動作効率に寄与することを認めています。同様に、ファン周辺の側板のタイプ、側板内のファンの軸位置、ファンの前縁と冷却器との間の隙間は、性能、動作効率、ファンが動作する音に著しく影響を及ぼします。システム設計者は、検討中のシステムのこれら特定の設計要素に関して、ファンと冷却器の両製造元に相談することが推奨されます。



AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018 31

ファン駆動のサイズ選定計算式と導出

ファン駆動のサイズ選定計算式 - 英単位

Pf = Rated fan power, [kW]Nr = Rated fan speed, [rpm]Nfr = Fan speed, [rpm]

1. Pf ≡ Cf • Nfr3 ≡ , [kW]Tfr • Nfr9549

2. Tfr = , [N•m]

∆P = Pressure drop across hydraulic motor, [bar]

∆P • Dm • ntm 20π

Tfr = Rated fan torque, [N•m]

Dm ≡ Motor displacement, cm3 rev

Dm = (Motor displacement, in3

rev • (2.54 cm in )

3 cm3 rev

ntm

kWrpm3

nvm

nvp

3. Pf = , [kW](∆P • Nf • Dm • ηtm) (20π •9549)

4. Qm = Nf • Dm (1000.0 • ηvm)L

min

5. Nf • Dm = (20π • 9549.0)

(∆P • ηtm)cm3

min(Cf • Nf3) •

6. Qm = (20π •9549.0)

(∆P • ηtm • 1000 • ηvm)(Cf • Nf3) •

Lmin

Re-arranging #5. above,

7. Nf = , [rpm](600,000 • Cf )∆P • Dm • ηtm√

And also,

8. Qm =(600,000 • Cf )∆P • Dm3 • ηtm√

(1,000 • ηvm) Lmin

Likewise,

9. Dm = Nf2 • 600,000 • Cf

∆P • ntmcm3 rev

[ ]

[ ] [ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

[ ]

( ),

,

,

,

,

,

10. ∆P =Cf • Nf2 • 600,000

Dm • ηtm[ ] and,

, [bar]


付録 B-ファン駆動のサイズ選定計算式

32 AB00000019ja-JP • Rev 0303 • July 2018

チャージポンプのサイズ選定計算式については、製品固有の技術情報マニュアルとシステムアプリケーショ

Documents

Hydraulic Fan Drive Systems Design Guidelines...エンジンから供給されるPTO（動力取出し装置）またはベルト駆動装置から直接駆動されます。電気的