ASPINA追求高效率化 - PAPR用送风机

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力争做到送风机开发“先人一步”的含义

体积小、重量轻、高效节能、耗电量低。对于送风机而言,能够实现这一切一定会令您感到很有吸引力吧?如果能从每一个零部件入手消除浪费和损失,这个想法并非不可实现。
“为了开发出‘先人一步’的送风机,必须从电机入手,逐一分析风扇、外壳、电路,准确掌握性能损耗”。谈到用于PAPR(带有电动风扇的呼吸用防护用品)的送风机开发,开发技术总部的臼井弘明副本部长首先提到了这点。

PAPR是漂浮着粉尘的工厂内及生物化学相关设施内不可或缺的防护用品。送风机为蓄电池驱动,由工作人员随身携带,用于向工作人员佩戴的口罩内,输送经过过滤器后的空气。因此,送风机在可长时间安全使用的同时,还必须能够减轻使用者的负担,包括减重、降低振动及噪音等。

从用户角度思考问题,并以此为出发点,本公司汇集多项能够实现比原有产品小型轻量、运转时间长的技术,成功开发出了新型PAPR用送风机。

在开发阶段,我们的技术团队不满足于单纯提升性能,而是展开了全方位的崭新探索。

探索实现送风机最佳效率的新途径与方法

“原有送风机产品的空气流量范围设定很广,而在真正需要的空气流量范围内高效运转,才是送风机理想的工作状态。这两者之间存在差距”(开发技术总部的臼井弘明副本部长)。
PAPR通过送风机将空气送入口罩内,辅助人体呼吸,以减轻佩戴过滤器导致的呼吸困难。但是,送入的空气流量并非越大越好。流量大小应适合人体呼吸的需要,这一点非常重要。本公司技术开发团队认为,一款优秀的PAPR用送风机必须具备能够提供最佳空气流量的风扇、同时还要与在必需的流量范围内高效运转的电机实现平衡。

为此,开发团队首先测定了原有PAPR送风机的空气流量、轴扭矩、静压等数据,制定出基准值。结果发现,在PAPR用送风机所需的空气流量范围内,送风机性能效率没有达到峰值。而实际需要的空气流量与送风机峰值性能的差距,正是原有送风机的缺点所在。本公司着手开发的送风机与原有产品截然不同。

常规产品的基准测试。根据ASPINA的分析结果,发现用于PAPR的送风机所需的流量范围(200L/min以内)内,送风机性能效率没有达到峰值。

辅助人体呼吸所需的空气流量为200升/分钟以下。为了在这个范围内改善送风机的效率,我们采用多种模拟工具,分析风量、计算电路、分析压力变化等。从而查清了性能损失不仅发生在风扇内部,还存在于外壳。此外,电机与风扇分别实现目标偏压值,再将两者组合起来的工作难度很大。因此,我们为电机和风扇分别配备了设计工具,逐步解决了这一难题。综上所述,开发阶段我们不仅考虑了电机,还综合考虑风扇及外壳之间的整体协调。

ASPINA在200L/min以内的实际使用流量范围内成功提高了效率。

这样做的成果,是比原有产品体积重量降低了约40%,实现了小型轻量化。同时改善了实际需要范围内的效率,还成功将普通蓄电池驱动的运转时间延长了一个小时以上。至此,符合最初设定目标的“大幅度减轻工作人员负担的PAPR用送风机”诞生了。

通过“Open Innovation(开放式创新)”获取技术

在设计风扇时,为了缩小直径、减轻重量,需要我们进一步提升设计技术。对于公司内部原本欠缺的技术,本公司一直坚持积极汲取外部经验,为己所用。此次开发送风机,我们就与大学等研究机构合作,制作了风扇模型。并在此基础上反复调整叶片直径、叶片高度、静叶角度等,提升全部环节的设计精度。

开发团队的另一个工作重点,是分析对比原有产品基准值与开发阶段的零配件标准。认清顾客的真正需求,并为满足这些需求进行周密详尽的理论分析,才最终实现了送风机的更新换代。我们认为,本次送风机开发工作涵盖了广阔领域的开发技术,不仅限于电机,还包括风扇及外壳等,展现出本公司开发团队“从精细分析入手,开发出理想产品”的能力。

通过进一步提升送风机效率,创造更加舒适的社会

我们认为,本公司在开发PAPR用送风机中积累的技术,同样适用于对尺寸、重量、耗电量等有限制的其他诸多领域,例如医疗器械、车载空调等。未来我们下一阶段送风机的目标,是进一步推动电机、风扇等的性能提升、实现最优化。在更加小型轻量化、运转时间更长的基础上,实现静音及低振动。

对于客户开发的产品而言,本公司送风机的高效化可以为其延长产品的运行时间,从而提升使用该产品的终端用户的生产性能。同时,送风机的小型化、静音化也提高了客户产品设计的自由度及设计性,降低了成本。

我们坚信,本公司生产的送风机能够为工厂、医院机构提供更加舒适的工作环境,同时也是一款安全的产品。本公司生产的送风机一定能够进一步顺利推广到用于住宅设施净化槽、车载的送风机等诸多领域,成为满足各类客户需求的产品。