化学プラント大全 
はじめに：なぜ「送風機」で悩むのか？
「現場のダクトに空気を送りたいが、カタログを見ても種類が多すぎて選べない」
「局所排気の計算を任されたが、制御風速や圧損の計算に自信がない」
そんな悩みを持つ若手エンジニアに向け、化学プラントや生産設備におけるブロワー（送風機）の選定・設計・トラブル対応を体系的に解説します。
この記事を読めば、「用途に合った機種を選び、必要なスペック（風量・圧力）を自分で計算できる」レベルの基礎力が身につきます。
1. ブロワーの種類と構造、選定
まずは「敵」を知りましょう。送風機は圧力によって呼び名が変わりますが、もっと重要なのは「送り出す仕組み（構造）」です。
圧力による分類（目安）
- ファン（Fan）： 低圧（～10kPa程度）。換気扇や空調用。
- ブロワー（Blower）： 中圧（10kPa～100kPa程度）。通気、攪拌、圧送用。
- コンプレッサー（Compressor）： 高圧（100kPa～）。計装空気、プロセスガス圧縮用。
※境界線はJISやメーカー定義により曖昧ですが、実務では「10kPaを超えたらブロワーの領域」と捉えましょう。
構造による「決定的な違い」
用途に合わせて、以下の2タイプを使い分けます。
| 比較項目 | 容積式（ルーツブロワー等） | 遠心式（ターボブロワー等） |
|---|---|---|
| イメージ | 「ひしゃく」で水を汲み出す | 「バケツ」を振り回して飛ばす |
| 特性 | 圧力が変動しても風量は一定 | 圧力が上がると風量が減る |
| 得意分野 | 負荷変動のある曝気、粉体輸送 | 大流量の空気供給、排ガス燃焼用 |
| 弱点 | 脈動（振動）がある、騒音が大きい | 絞りすぎると「サージング」する |
【局所排気・集塵用】ファンの羽根形状
局所排気（ダクトで粉やガスを吸う）場合、羽根の形選びを間違えるとすぐに詰まります。
- 多翼ファン（シロッコ）： 風量は出るが、羽根にゴミが詰まりやすい。クリーンな空気専用。
- プレートファン（ラジアル）： 構造が単純でゴミに強い。粉じんを含む排気にはこれを選ぶ。
- ターボファン： 効率が良いが、ミストや付着性粉体には注意が必要。
2. ブロワ選定の前に決める仕様
メーカーに見積依頼（Inquiry）を出す前に、以下の条件を整理する必要があります。
ガス性状（Gas Composition）
空気か、N2か、腐食性ガスか？
重要： 比重（分子量）が変わると、特にターボ型は能力が激変します。
温度（Temperature）
吸込温度が高い（夏場）と密度が下がり、必要な酸素量や冷却効果が得られない場合があります。「一番厳しい条件（夏場）」で選定するのがセオリーです。
適用法規（Regulations）
局所排気の場合： 労働安全衛生法（有機溶剤中毒予防規則、特定化学物質障害予防規則など）で定められた「制御風速」を満たす必要があります。
3. プロセス設計と能力計算（実例付き）
ここがエンジニアの腕の見せ所です。「必要な能力」を算出しましょう。
Step 1: 必要な風量 ($Q$) を決める
- プロセス用： 反応に必要な酸素量などから算出。
- 局所排気用： 法規で定められた制御風速 ($V_c$) から算出。
【式】フード（吸込口）が必要とする風量
$$Q = 60 \times A \times V_c$$
- $Q$: 必要風量 ($m^3/min$)
- $A$: フード開口面積 ($m^2$)
- $V_c$: 制御風速 ($m/s$) ※有機則なら0.4m/sなど
Step 2: 必要な圧力 ($P$) を決める（圧損計算）
ブロワーは、経路にある「すべての抵抗」に打ち勝つ圧力が必要です。
$$P_{req} = P_{end} + \Delta P_{duct} + \Delta P_{equip} + \Delta P_{hood} + \alpha$$
- $P_{end}$（末端圧力）： 吹き込み先のタンク内圧や水深圧。大気解放なら0。
- $\Delta P_{duct}$（配管圧損）： 直管長さ＋エルボ等の抵抗。
- $\Delta P_{equip}$（機器圧損）： フィルター、スクラバー、熱交換器の抵抗（メーカー値参照）。
- $\Delta P_{hood}$（フード圧損）： 局所排気の場合、空気がダクトに入るときの加速エネルギーと損失。
- $\alpha$（マージン）： 計算誤差や将来の汚れを見込んで 10～20% 上乗せする。
【演習】ドラフトチャンバーのファン選定
条件：
- フード開口面積：$0.5 m^2$
- 扱う物質：有機溶剤（必要制御風速 $0.4 m/s$）
- ダクト系全体の圧力損失見積もり：$200 Pa$（フィルター込）
計算：
- 風量計算：
$$Q = 60 \times 0.5 \times 0.4 = 12 m^3/min$$ - 圧力計算：
計算値 $200 Pa$ にマージン20%を乗せる。
$$P = 200 \times 1.2 = 240 Pa$$
選定結果：
能力 $12 m^3/min$、静圧 $240 Pa$（0.24 kPa）を出せるプレートファン（またはターボファン）を選定する。
※有機溶剤なので、後述の「防爆モーター」も検討が必要。
4. 部品と材質（詳細設計）
スペックが決まったら、現場で使える仕様に落とし込みます。
- 材質（Material）：
通常はSS400（鉄）やFC200（鋳鉄）。酸性ガスならPVC（塩ビ）やFRP、SUS304/316を選定。 - 軸封（Shaft Seal）：
有毒ガスや可燃性ガスを扱う場合、ガス漏れを防ぐメカニカルシールなどを検討し、場合によってはN2パージを行う。 - モーター（Motor）：
有機溶剤や可燃性ガスがあるエリア（防爆エリア）では、必ず防爆モーター（安全増防爆 or 耐圧防爆）を指定すること。
5. 運転管理とトラブルシューティング
導入後のトラブルを防ぐためのポイントです。
運転開始前のチェック（試運転）
- 回転方向： 一瞬だけ回して確認。逆回転すると風が出ないばかりか、破損の原因になる。
- 電流値： 定格電流以下であることを確認。
よくあるトラブルと対策
| 現象 | 考えられる原因 | 対策 |
|---|---|---|
| 風が出ない / 弱い | 1. 回転方向が逆 2. フィルターの目詰まり 3. Vベルトの緩み | 1. 結線確認 2. 清掃または交換 3. 張り調整 |
| 過負荷（サーマル） | 1. （ターボ） 風量が流れすぎている 2. （ルーツ） 吐出側が詰まっている | 1. ダンパーを絞る 2. 配管詰まり除去 |
| 異常振動 | 1. アライメント（芯出し）不良 2. ダクトからの応力 3. ファンへの粉体付着（アンバランス） | 1. 再調整 2. フレキの確認 3. 羽根車の清掃 |
まとめ：選定は「システム全体」を見ること
ブロワー単体を見るのではなく、吸込みから吐出までの「空気の通り道全体（プロセス）」をイメージすることが重要です。
- 用途で形式を決める（ルーツ vs ターボ）。
- 法規とプロセスから風量を決める。
- 抵抗を積み上げて圧力を決める。
この3ステップを踏めば、大きな選定ミスは防げます。
