JP2019178628A

JP2019178628A - ジェットファン

Info

Publication number: JP2019178628A
Application number: JP2018067350A
Authority: JP
Inventors: 将村山; Susumu Murayama
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-30
Filing date: 2018-03-30
Publication date: 2019-10-17

Abstract

【課題】ジェットファンの電動機をファンケーシングに内装して固定するときに使用するステンレス製締結部材について、応力腐食割れと全面腐食を抑制することが可能ジェットファンを提供することを目的とする。【解決手段】電動機３をファンケーシング２に内装し、道路トンネル内を換気もしくは排煙する目的で道路トンネル内に設置して使用するジェットファン１において、電動機３を固定するための締結部材４が二相系ステンレス鋼であることを特徴とし、応力腐食割れと全面腐食を抑制することが可能となる。【選択図】図２

Description

本発明は、道路トンネル内を換気もしくは排煙する目的で道路トンネル内に設置して使用するジェットファンに関するものである。

図５に示すようにジェットファン１０１は自動車道路トンネルの天井に取り付けられている換気機である。ジェットファン１０１内部には電動機１０２が内装され、この電動機１０２の軸に羽根車１０３が取り付けられている。この電動機１０２を回転駆動させることにより、羽根車１０３が回転し、空気流を発生させ、トンネル内を換気する機能を有するものである。

図６に示すように、電動機１０２は、締結部材１１１によりファンケーシング１０４に固定されている。締結部材１１１は、ボルト１１２とナット１１３で構成されていることが多い。また、この締結部材１１１は、全面腐食を抑制するために、オーステナイト系ステンレス鋼を用いることが多い。

オーステナイト系ステンレス鋼の特徴的な腐食形態として、応力腐食割れが挙げられる。応力腐食割れは、引張応力が加わっている金属において、腐食性成分環境下で発生しやすい腐食である。特に、オーステナイト系ステンレス鋼に関しては、腐食性成分である塩化物イオン環境下で応力腐食割れの発生事例報告が多くなされている。温度に関しては、７０度程度以上であると発生しやすいと一般的に言われているが、室温であっても発生することもあるとの報告がある。

道路トンネルには、冬季の路面凍結の対策として融雪剤を散布することがある。その場合、塩化物イオン成分がジェットファン１０１の内部に流入することがある。また、海岸沿いの道路トンネルにおいても、塩化物イオン成分がジェットファン１０１内部に流入することがある。また、ジェットファン１０１の運転に伴い、電動機１０２の温度が徐々に上昇する。電動機１０２の温度上昇に伴い、締結部材１１１近傍の温度も上昇する。実験よると、温度上昇は１０Ｋ程度である。

これらのことから、ジェットファン１０１の電動機１０２を固定する締結部材１１１にオーステナイト系ステンレス鋼を用いると、応力腐食割れの発生の可能性がある。万が一、応力腐食割れが発生すると、電動機１０２のジェットファン１０１への固定が不十分となり、不具合が生じる可能性がある。

特許第５４９９６１４号公報

前述のように、ジェットファンの電動機を固定する締結部材について、オーステナイト系ステンレス鋼を採用すると、全面腐食を抑制する一方、応力腐食割れが生じる可能性があるという課題がある。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、全面腐食と応力腐食割れを抑制する電動機締結方法を採用したジェットファンを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明のジェットファンは、電動機をファンケーシングに内装し、道路トンネル内を換気もしくは排煙する目的で道路トンネル内に設置し、電動機を固定する締結部材として、二相系ステンレス鋼を用いることにより、所期の目的を達成するものである。

本発明によれば、ジェットファンの電動機を固定する締結部材を二相系ステンレス鋼にすることにより、全面腐食と応力腐食割れを抑制するジェットファンの電動機固定構造を提供することができる。

本発明のジェットファンの構造図本発明の実施の形態１のジェットファンの説明図本発明の実施の形態２のジェットファンの説明図本発明の実施の形態３のジェットファンの説明図従来技術のジェットファンの構造図従来技術のジェットファンの構造図

本発明にかかるジェットファンは、電動機をファンケーシングに内装し、道路トンネル内を換気もしくは排煙する目的で道路トンネル内に設置して使用するジェットファンにおいて、前記電動機を固定するための締結部材を二相系ステンレス鋼にすることにより、全面腐食と応力腐食割れを抑制することができる。

また、前記締結部材は、ボルトとナットの組であって、少なくとも前記ボルトは、二相系ステンレス鋼である。

また、前記締結部材は、二相系ステンレス鋼のボルトとナットの組であってもよい。

また、前記ボルトにおいて、不完全ネジ部を樹脂で覆っても良い。この樹脂により、塩化物イオンがステンレス鋼に直接接触する可能性が低くなり、応力腐食割れの発生を抑制できる。

また、前記締結部材のボルトおよびナットにおいて、締結することにより生じる構造体間の隙間に湿気硬化型樹脂を充填しても良い。この湿気効果方樹脂の充填により、塩化物イオンが構造体の隙間への侵入を防ぐことができるので、応力腐食割れの発生を抑制できる。

また、前記締結部材のボルトおよびナットにおいて、締結後にジェットファンの空気流に晒される表面に対し、塗装しても良い。この塗装により、塩化物イオンがステンレス鋼に直接接触する可能性が低くなり、応力腐食割れの発生を抑制できる。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。

（実施の形態１）
例えば、ジェットファン１は、図１に示すように、自動車道路トンネル（図示せず）の天井に吊り下げられて設置される。そして、ジェットファン１は、円筒形のファンケーシング２とその前後に消音筒１１を備えたものである。また、ジェットファン１は、ファンケーシング２に電動機３を内装して、固定している。電動機３の回転軸には、例えば、軸流型の羽根車が取り付けられている。ジェットファン１は、電動機３を回転駆動させることにより羽根車（図示せず）を回転させ、空気流を発生させ、トンネル内を換気もしくは排煙する機能を有するものである。また、電動機を正回転・逆回転させることにより、風向を切り替えることができるのが一般的である。

図２に示すように、ファンケーシング２内には、電動機３を据え付けるための台座が設けられている。電動機３は、この台座に締結部材４として、ボルト５およびナット６を採用して、固定されている。本実施の形態における特徴的な部分は、このボルト５、ナット６を二相系ステンレス鋼製にしたことである。

二相系ステンレス鋼は、フェライト相にオーステナイト相が混合した組織である。オーステナイトは、面心立方格子構造（ｆｃｃ構造）であり、フェライトは体心立方格子構造（ｂｃｃ構造）である。

ステンレスの表面には、数ｎｍオーダーのクロム酸化物（不動体皮膜）が存在する。不動態皮膜は強固な酸化皮膜であり、ステンレスが腐食しにくい特徴を有するのはこの皮膜によるものである。また、不動態皮膜は、空気中の酸素とクロムが結合し、即座に形成される。この不動態皮膜は、１２％程度以上のクロムを含有することが基本的に必要である。また、１８％クロムが含有する鋼に８％以上のニッケルを含有すると、組織がオーステナイトとなり、耐全面腐食性が向上する。しかし、高濃度の塩化物イオン環境下で、不動態皮膜が破壊されることがまれにある。不動態皮膜が破壊されるとステンレスであっても、腐食が進行する。

オーステナイト系ステンレス鋼が応力腐食割れを起こしやすい要因として、格子構造が面心立方格子であるためと言われている。オーステナイト系ステンレス鋼において、不動態皮膜が高濃度の塩化物イオンで破壊され、わずかな局所的な腐食（孔食など）が発生した場合、引張応力が加わっていれば、面心立方格子（格子の配列が体心立法格子と異なり層状）であるためにその局所的な腐食箇所に応力集中が生じて粗大すべりが発生し、その箇所に高濃度の塩化物イオンが存在すると、さらに割れが進展する。これが応力腐食割れである。一方、体心立法格子であるフェライト系ステンレス鋼の場合、格子の配列が層状ではないので、応力集中による割れが進展しにくく、応力腐食割れは発生しにくいと言われている。一方、オーステナイト系ステンレス鋼よりも腐食の起点は分散する。このことは、まさに「フェライト系ステンレスは、オーステナイト系ステンレス鋼より全面腐食しやすく、応力腐食割れが発生しにくい」理由である。二相系ステンレス鋼はオーステナイトとフェライトの２つを兼ね備えた鋼種であり、応力腐食割れと全面腐食を抑制する特徴を有する。ジェットファンの電動機を固定する締結部材の場合、融雪剤などによる塩化物イオン環境下で、電動機運転による温度上昇に伴い応力腐食割れが生じる可能性があるので、耐全面腐食性と耐応力腐食割れ性を有する二相系ステンレス鋼とすることが効果的である。すなわち、二相系ステンレス鋼の締結部材４（ボルト５およびナット６）を用いることによって、設置環境に対する腐食にも、使用状態（応力）による腐食にも耐性を有し、特にジェットファン１に用いると効果的である。

（実施の形態２）
第２の実施の形態によるジェットファン１は、締結部材４として、第１の実施の形態と同様、二相系ステンレス鋼のボルト５およびナット６を用いている。

そして、第２の実施の形態の特徴的な部分は、図３に示すように、ボルト５の不完全ネジ部を樹脂で覆ったことである。この樹脂は、円筒状で熱収縮性と可とう性を有するものを使用するとよい。例えば、いわゆる熱収縮チューブ７を用いることができる。以下、熱収縮チューブ７を例にして説明する。熱収縮チューブ７は、ボルト５の不完全ネジ部だけでなく、ネジ部であって締結したときにナット６の締め付け位置よりもボルト頭部側を覆ってもよい。

このボルト５は、製造過程において、まず、不完全ネジ部およびナット締結部に該当しないネジ部に熱収縮チューブ７を被せる。その後、ドライヤーなどで温風を熱収縮チューブ７に当てて、熱収縮チューブ７でボルト５を覆う。このとき、熱収縮チューブ７とボルト５の間に隙間がないようにする。この構成により、塩化物イオンがステンレス鋼に直接接触する可能性が低くなり、さらに応力腐食割れの発生を抑制できるのである。

なお、本実施の形態では熱収縮チューブ７を用いて説明したが、塩化物イオンに耐性を有するものであればよい。

また、チューブ状に限らず、例えば、テープ状の樹脂をボルト５の不完全ネジ部を含んだ円筒部、ネジ部に巻き付ける方法でもよい。この場合には、テープ状の樹脂の端部がはがれないような加工を行うとよい。

（実施の形態３）
第３の実施の形態によるジェットファン１についても、締結部材４として、第１の実施の形態と同様、二相系ステンレス鋼のボルト５およびナット６を用いている。

そして、第３の実施の形態の特徴的な部分は、図４に示すように、ボルト５およびナット６において、電動機３をファンケーシング２に締結することにより生じる構造体間の隙間に湿気硬化型樹脂８を充填したものである。すなわち、ボルト５とナット６の間、図４に示すようにダブルナットとしたナット６の間、ボルト５あるいはナット６とファンケーシング２との間に湿気硬化型樹脂８を充填するのである。湿気硬化型樹脂８としては、例えば、変性シリコン系の建築用シーリング材を用いるとよい。

この湿気硬化型樹脂８の充填により、塩化物イオンが構造体の隙間への侵入を防ぐことができるので、応力腐食割れの発生を抑制できる。

また、ボルト５およびナット６において、締結後にそれらの外表面、すなわち、ジェットファン１の気流に晒される箇所に対して塗装しても良い。この塗装により、塩化物イオンがステンレス鋼に直接接触する可能性が低くなり、応力腐食割れの発生を抑制できる。塗料としては、エポキシ樹脂系塗料を用いるとよい。すなわち、塗料により、ボルト５、ナット６の表面を覆い、外界空気との接触を遮断する効果がある。そして、この構成により、塩化物イオンがステンレス鋼に直接接触する可能性が低くなり、応力腐食割れの発生を抑制できるのである。

トンネル用のジェットファン１は、第２の実施の形態と同様、使用される環境では、融雪剤などの塩化物イオンにさらされ、応力腐食割れと全面腐食が懸念される。二相系ステンレス鋼を用いたボルト５、ナット６を使用することにより、応力腐食割れと全面腐食の抑制は図れる。さらに、ボルト５の不完全ネジ部、ネジ部に（塩化物イオンを含んだ）空気が入りにくいようにすると、応力腐食割れおよび全面腐食の抑制に効果がある。あるいは、ボルト５、ナット６を塗料によって覆うことにより、同様の効果を得られる。このようにして、ボルト５、ナット６は、外界空気との接触を断たれ、耐久性の高いジェットファン１を提供することができる。

本発明は、道路トンネル用のジェットファンの電動機固定用の締結部材の応力腐食割れと全面腐食を抑制する方法に用いることが可能である。

１ジェットファン
２ファンケーシング
３電動機
４締結部材（二相系ステンレス鋼）
５ボルト（二相系ステンレス鋼）
６ナット（二相系ステンレス鋼）
７熱収縮チューブ
８湿気硬化型樹脂
１０１ジェットファン
１０２電動機
１０３羽根車
１０４ファンケーシング
１１１締結部材（オーステナイト系ステンレス鋼）
１１２ボルト（オーステナイト系ステンレス鋼）
１１３ナット（オーステナイト系ステンレス鋼）

Claims

電動機をファンケーシングに内装し、道路トンネル内を換気もしくは排煙する目的で道路トンネル内に設置して使用するジェットファンにおいて、
前記電動機を固定するための締結部材が二相系ステンレス鋼であることを特徴とするジェットファン。
前記締結部材は、ボルトとナットの組であって、
少なくとも前記ボルトは、二相系ステンレス鋼であることを特徴とする請求項１記載のジェットファン。
前記締結部材は、二相系ステンレス鋼のボルトとナットの組であることを特徴とする請求項１記載のジェットファン。
前記ボルトにおいて、不完全ネジ部を樹脂で覆ったことを特徴とする請求項２もしくは３記載のジェットファン。
前記ボルトおよびナットにおいて、締結することにより生じる構造体間の隙間に湿気硬化型樹脂を充填することを特徴とする請求項２から４記載のジェットファン。
前記ボルトおよびナットにおいて、締結後にジェットファンの空気流に晒される表面に対し、塗装を施すことを特徴とする請求項２から５記載のジェットファン。