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3次元CADと流体解析について

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3次元CADと流体解析で干渉を防ぎ、空気の流れを読む

メンテナンス性の高さと提案力が自慢の「イズミ送風機」は、軸流ファンの開発・設計から製造販売までを一貫して手がけており、高品質な製品を多数送り出してきました。当社の品質を支える要素は実績に基づく技術力や提案力などさまざま。その中でも近年大きな力を発揮している設備が、3次元CAD流体解析です。こちらではそれらがどのようなもので、当社の技術をどう支えているのかお伝えします。

3次元CADとは

3次元CADとは、コンピューター上の仮想空間で立体模型を組み立てる設計ソフトです。当社はこのソフトの優位性にいち早く注目し、採用しています。

平面上で図面を描く2次元CADの時代には、正確な寸法による作図が可能であるものの、平面図、正面図、側面図が連動していませんでした。そのため、設計変更の反映がすべての図面にできていなかったり、部品同士の干渉に気づかなかったりするミスが起こる可能性がありました。

3次元CADは仮想空間上に立体模型を組み立てるので、1つの部品の形状や寸法を変更すれば、すべての図面に即時に反映されます。独立した部品同士の干渉はもちろん、アセンブリ後や設置後の干渉も仮想空間上で確認可能です。設置イメージも的確につかんでいただけるため、当社とお客様の間で認識の齟齬が起こりにくく、図解を含む取扱説明書の制作時にも役立っています。

流体解析とは

気体や液体は決まった形を持たない「流体」に分類されます。その流れを可視化し、流れの速さや圧力、温度分布などの変化を捉える技術を「流体解析(CFD:Computational Fluid Dynamics)」と呼びます。当社では2012年に流体解析ソフトを導入し、自社製品の開発や改良に活用してきました。

軸流ファンは空気の流れを生む機械です。流体解析によって、特殊仕様の製品でも十分な効果が得られるか事前に確認が可能となりました。お客様のご要望にお応えし、導風板などの周辺付属品を新規開発する際や送風機の設置方法のご提案にもこのソフトを活用しています。

流体解析例

エアカーテンは空気を遮断することを目的とした設備なので、全周に均一に風を送る必要があります。左図の従来型エアカーテンは角の部分に風が送れていませんでした。そこで改良を加え、右の製品では風の切れ目をなくすことに成功しました。実験でも同じ結果が得られています。

流体解析を使用したエアカーテンの効果

当社ではシールド工事などのトンネル工事で、土中から発生する危険なガスの流れを制限するためのエアカーテンを製作しています。当社は送風機の分野で長年経験を積んでいますが、人命にかかわる設備なので万全の効果が得られなければなりません。そこで導入したのが流体解析ソフトです。

周囲の環境もデータとして取り込むことで、空気の流れを可視化。効果的な仕様や設置方法などのご提案が可能となりました。左図はトンネル内の架台にエアカーテンを設置した場合の効果予測です。下方を流れるメタンガスが、効果的に分離できていることがわかります。

大阪工業大学との共同開発で送風機に新たな技術を

地球温暖化が深刻化する中、エネルギーの変換効率に直結する送風機の性能や効率は重要性を増しつつあります。当社ではさらなる技術開発のため、大阪工業大学と共同で研究開発に取り組んでいます。

流体解析を活用しながら条件ごとに性能の比較検討を行い、実験結果を共同論文として発表。送風機の技術革新に貢献し、地球環境への負担軽減を目指しています。

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