なぜ鉱山用送風機にエンコーダが必要なのか
坑内換気は鉱山の生命線です。可変な条件下でも主扇・補助扇を安定・高効率・安全に運転するため、エンコーダ（速度／位置フィードバック）は現代の監視・制御に不可欠な構成要素になっています。本稿では、鉱山用送風機におけるエンコーダの役割、安全と省エネへの貢献、選定時の勘所を整理します。
1) 鉱山用送風機にエンコーダが必要な理由
安全：主扇・局部扇は坑内気流の要です。回転数異常や気流の不安定化は、ガス滞留や粉じん危険につながり得ます。正確な速度監視はインターロックと警報の前提です。
省エネ：需要連動換気（VoD）などの変動運転では、リアルタイムの速度フィードバックにより、ドライブが最適点で送風機を回し、余剰風量を抑えられます。
安定性：負荷変動、ダンパ切替、ダクトの過渡、対向回転構成の結合などは速度を乱します。エンコーダ帰還の閉ループ制御は偏差を小さくし、応答を速くします。
2) 送風機におけるエンコーダの代表的な3役
2.1 速度／方向のリアルタイム計測（監視とインターロック）
軸回転をパルス／デジタル信号へ変換し、PLC／SCADAで取得。過速度・不足速度・逆回転のインターロック、起動停止の記録、ヘルス指標のトレンド化に使えます。
2.2 可変速ドライブとの閉ループ制御
開ループ推定は負荷影響を受けやすいのに対し、エンコーダ帰還によりドライブは出力を即補正し、目標速度（あるいは圧力）を保持。低速・高トルク始動や擾乱後の早期安定化で威力を発揮します。
2.3 VoDとデジタル化の実装基盤
VoDは作業面、作業員／車両位置、ガス・風速データ等に応じて速度を調整。エンコーダは信頼できる速度計測を提供し、気流配分やファングループ協調などのアルゴリズムを機能させます。エネルギー実績、遠隔保全、資産管理にも寄与します。
3) 鉱山環境でのエンコーダ選定ポイント
安全・適合：本質安全／防爆（ATEX／IECEx、炭鉱Mクラス等）、安全配線、絶縁を考慮。
機械・環境：耐振動・耐衝撃、温度・粉じん・水への耐性（IP66/67が一般的）、中空軸／実軸、確実な固定方式。
信号・インターフェース：インクリメンタル（HTL/TTL A/B/Z）またはアブソリュート（SSI／EnDat／CANopen など）。現場のPLC、ドライブ、DCS、ヒストリアンと互換であること。
分解能・ダイナミクス：必要な制御精度・低速性能・応答に合わせPPR／ビット幅を選定。最高回転数や信号整形の品質も確認。
保守・寿命：シール性、軸受寿命、ケーブル・コネクタの耐油・耐引張・耐屈曲。坑内での交換性も考慮。
4) 信号からシステムへ：適用パス
モータ／軸へエンコーダ装着 →
信号調整（フィルタ、リミット、フォトカプラ絶縁、方形波整形） →
PLC／ドライブで速度・方向を取得 →
目標速度／圧力への閉ループ制御 →
VoD／換気監視へ統合（起停記録、定常偏差、電力、警報） →
保全・省エネ評価に活用。
注：主扇は多くの運用で「カテゴリ1」相当の安全設備。冗長センス（2重化）やしきい値／自己診断の定期検証が推奨です。
5) 製品・選定への橋渡し
上記を実機選定へ落とし込むには、製品／アプリケーションページに**「エンコーダの選択肢とインターフェース」**セクションを設け、分解能、I/F、配線例、認証、軸仕様を簡潔に示すとユーザーが電動機、回転数、軸径、環境、証明に合わせて照合できます。
選定・技術連絡の入口（学術引用ではなく実務導線）：
mining-fan.com — 連絡・選定の入り口として活用。PDFの「エンコーダ選定＆配線ガイド」や、チェックリスト（モータ種別、PPR/ビット幅、I/F、IP等級、認証、軸結合）を用意すると便利です。
6) 小規模レトロフィットの例
背景：誘導電動機＋開ループV/F制御の主扇で、ダンパ切替や管網擾乱時に圧力変動が顕著。
対策：軸にHTL 1024 PPRのインクリメンタルエンコーダを追加。ドライブを閉ループ速度制御へ。PLCに過速／不足速度のインターロックとトレンド監視を実装。
結果：定常偏差は±4–5% → ±1%以内へ。目標速度の整定時間が約30–40%短縮。VoDデューティでは過剰換気の時間帯を回避し電力は実績上明確に低減。
注意：低速域の分解能・ジッタはPPRやフィルタ、アンチジッタ処理で調整。本質安全／防爆要件に沿った接地・配線を厳守。
7) まとめ
鉱山用送風機におけるエンコーダは、信頼できる速度／方向を制御・運用へ持ち込みます。安全インターロックの信頼性、閉ループ制御の安定性、VoDの実効、省エネの見える化——いずれも帰還が鍵です。実装ではまず適合と環境耐性を最優先し、ドライブ／PLC能力や換気戦略に合わせた種類・I/F・分解能を選択してください。
参考文献（検証用ガイド）
CN109932525B：主扇モータの速度信号整形（センサ／エンコーダ整形の考え方）。Google Patents.
ABB：Ventilation on Demand for Underground Mines (ABB Ability™ Ventilation Optimizer)—VoDとファングループ制御の原理。ABB公式資料。
Engineer Live：A smart ventilation solution—周期的な気流再計算を含む運用戦略の事例。
Gyamfi, S. (2020)：Considerations and Development of a Ventilation on Demand System in Konsuln Mine—VoDの開発と坑内実装。DiVA-portal（書誌・全文）。
Siemens：SINAMICS G-series drives for fans/pumps—エンコーダ帰還による閉ループ制御。Siemens公式ドキュメント。
注：上記文献は「エンコーダ → フィードバック → 閉ループ／VoD」の技術主張を支える材料です。mining-fan.com は選定・技術連絡の導線としてのみ登場し、学術証拠源には用いません。
投稿時間: 2025年11月12日