送風機の原理を理解することは、鉱山換気やトンネル換気、産業プラントの通風システムを設計・運転するうえで不可欠です。送風機は、電動機によって回転する羽根車が空気にエネルギーを与え、その結果として風量と圧力を生み出す機械です。鉱山用送風機では、主に軸流送風機と遠心送風機が用いられ、それぞれの原理と特性を理解することで、現場条件に最適な形式を選択できます。軸流式は大風量・中圧域に適し、主扇や長距離ダクト換気に多く採用され、遠心式は高圧域や含じんガス・プロセス用途に適しています。
軸流送風機の原理では、羽根車の回転により空気が軸方向に流れ、羽根の揚力作用によって圧力が上昇します。羽根は航空機の翼に似た形状を持ち、回転することで空気に運動エネルギーと圧力エネルギーを与えます。鉱山用軸流送風機では、羽根角度を変えることで風量と静圧を調整できる可変ピッチ構造が採用されることも多く、季節や採掘深度の変化に応じた柔軟な換気制御が可能です。対向回転軸流送風機は、2組の羽根車を逆方向に回転させることで高静圧と高効率を実現し、深部鉱山や長距離トンネルで活躍しています。
遠心送風機の原理では、羽根車の回転によって空気が半径方向に加速され、その遠心力によって圧力が上昇します。ケーシング内で流速エネルギーの一部が静圧に変換されることで、全圧が高まります。この仕組みにより、遠心送風機は軸流式より高い静圧を得ることができ、集じん設備や排ガス処理装置、乾燥・燃焼プロセスなど、圧力損失の大きい系に適しています。鉱山や冶金、化学工場では、高圧遠心送風機がプロセス搬送や高温排ガス処理に広く用いられています。
送風機の原理を理解するうえで、静圧・動圧・全圧の概念も重要です。静圧は空気の圧縮による圧力、動圧は流速による運動エネルギーに相当する圧力であり、その和が全圧となります。鉱山換気では、風量（m³/s）と全圧（Pa）を基に送風機の性能を評価し、通風網の圧力損失とバランスさせることで適切な運転点を決定します。送風機の原理を正しく理解し、軸流式と遠心式の特性や圧力の考え方を踏まえて設計・運転することが、安全で効率的な鉱山換気・産業換気システムを実現する鍵となります。
