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電子冷却ファンの説明

空気流量の決定

必要なファンの空気流量を決定するには、実際に機器を使って試してみるのが一番です。
ただし、大よその空気流量は次の式で計算することができます。

空気流量の決定

システム・インピーダンス

機器内のコンポーネントはファンの空気流量に抵抗して空圧の損失を生じます。
これは、電気回路内の電気コンポーネントや配線によって電圧低下が生じるのと同じです。
この抵抗は「システム・インピーダンス」と呼ばれ、次の式によって計算されます。

システム・インピーダンス

空気が真っ直ぐ流れる場合の「n」の値は1、空気の流れが乱れる場合は2と考えるべきです。
「K」の値は変化し、使用するファンで実際に測定する以外に確認する方法はありません。

システム・インピーダンス

温度試験

筐体に対して実際に温度試験を行い、次のグラフに基づく計算により選択したファンを試験するべきです。
試験結果から選択したファンの冷却効率が適切でないときは、ファンを再度検討するべきです。

例:以下に示すように、システム・インピーダンスが不明である状態で、当初は空気流量Q1が適切と考えられました。しかし、実際の試験では冷却効率がQ2レベルでした。
つまり、システム・インピーダンスが当初推定した値よりも高いということになるため、この用途ではより容量の大きいファンが推奨されます。

温度試験

測定方法

以下に示す計器を用いてPs(静圧)とPn(空気流量の差圧)を測定し、次の計算式を使用して空気流量を計算します。

測定方法

性能点

性能点は、システム・インピーダンス曲線と空気流量-静圧曲線の交差点として定義されます。
性能点は、ファンを意図する機器に適用した場合のファンの空気流量を示します。

性能点

直列動作と並列動作

ファンを直列または並列につないだ場合のファンの「空気流量-静圧曲線」を以下に示します。

一般に、2台のファンを並列につないだ場合の性能は空気流量が2倍になり、2台のファンを直列につないだ場合の性能は静圧が約2倍になります。

直列動作と並列動作

ファン騒音:ファンの設計考慮点

動作中のファンの騒音は、ファンブレードの騒音、ベアリングの騒音、モーターの騒音(電磁気騒音)に分類されます。
ファンが破損してその影響が変化した場合を除き、ベアリングとモーターの騒音はファンブレードの騒音に比べて比較的低いものです。従って、設計時にはファンブレードに特に注意する必要があります。

騒音:

  • ファンブレードの騒音
  • ベアリングの騒音
  • モーターの騒音(電磁気騒音)

半径移動速度差

内径と外径の差によって移動速度に差が生じます。この移動速度差が空気流量の乱れの原因となり、この空気流量の乱れが結果的にファンブレードの騒音となります。

以下にファンブレードを示します。

半径移動速度差

ファンブレードの形状とねじれ度の決定は、この速度差を抑える上で最も重要です。

ファンブレードの前側と後側の速度差

以下にファンブレードの断面図を示します。空気速度はブレードの前側と後側で異なり、この速度差によって渦流が生じるため結果的に騒音が発生します。この速度差を最小限に抑えるためにはファンの形状を流線型にする必要があります。

ファンブレードの前側と後側の速度差

ファンアームとブレード間で生じる騒音

ファンアームは排気側に取り付けられており、ファンが生成する空気の流れがアームにぶつかって渦流が生じます。

ファンアームとブレード間で生じる騒音

渦流を防止する上で、アーム数、ならびにアームとファン間の距離および角度が重要な検討事項となります。

材料比較表

1. 金属製フレームとプラスチック製フレームの比較

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2. ボールベアリングとスリーブベアリングの比較

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3. 金属製ブレードとプラスチック製ブレードの比較

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