AC軸流ファンとは
AC軸流ファン (英: AC axial-flow fan) とは、交流電源を使用した機器冷却用の軸流型送風機です。
機器内に発生した熱を外部に排出したり、反対に機器外の環境熱を内部に給気したりする目的で使用されます。機器内の温度を制御するのが主な役割です。
機器の稼働や駆動をさせることで発熱する電子部品の熱処理を放置すると、機器内の電子部品は最悪の場合、故障や破損する恐れがあります。この機器内で発生した熱を給気や排気をするため、AC軸流ファンが使用されます。
AC軸流ファンの使用用途
AC軸流ファンの主な使用用途は、制御盤や計測機器、OA機器、通信機器、電源装置、医療・理化学機器、遊戯機器、産業機器などです。また、自動販売機や冷蔵のショーケースなどの機器内のコンデンサやIC電子部品などの換気・冷却用にも使用されます。いずれも、機器を長期的に使用するのが目的です。
AC軸流ファンの原理
一般的なAC軸流ファンは、交流電源で駆動するモータに、羽根状の樹脂製や金属製クーリングファンが取り付けられた構成です。ファン前方から吸気し、後方に排気することで機器内部を冷却します。逆に、ファン後方から吸込み、前方に排気するものもあります。
軸流ファンはファンを使って風を送る方向が軸方向にあるファンで、ターボファンの中で最も効率がよく、発熱体の冷却用途として幅広く使用されています。抵抗物による風量の増減が比較的少ないことが、軸流ファンの特徴です。軸流ファンを装置に搭載する際は、ファンの動作点を最大風量側にすることで、装置の騒音や電力を下げることが可能です。
ファンの性能には、冷却対象の発熱量に対する必要風量が最も重要です。さまざまな環境下でファンによる冷却に対応するため、ファンの並列運転や直列運転、大型タイプや二重反転ファンなどを用いて、必要風量を得る場合もあります。
AC軸流ファンの選び方
AC軸流ファンの選定時は、まず装置内の発熱量Wを見積ります。発熱量は、機器類の消費電力を熱量に換算することにより、計算可能です。そして、装置内の許容温度上昇値ΔTを、機器類の許容温度とファンの吸込み最高温度との差として決定します。次に、許容温度上昇値ΔTを満たすための必要風量Qを計算します。
また、装置内の通風抵抗、または過去のデータによりシステム抵抗を推定します。最後に、軸流ファンの圧力P-風量Q特性を使用して、ファンを選定するという流れです。通風抵抗の推定が難しい場合は、最大風量が必要風量の1.3～2倍になるようにファンを選定します。
一方、ファンを使用することによって、冷却対象の機器内に埃などが長期間流入し続けるため、電子部品の故障や破損を招く恐れがあります。この場合、ファン前方の吸気側にフィルターを設けることで、機器内へ埃や異物の流入を防ぐことが可能です。この通気抵抗を加算する必要があります。
AC軸流ファンのその他情報
1. ACファンモーター
ACファンモーターは、交流電圧で駆動されるモーターです。ACファンモーターは固定子と回転子によって構成され、固定子に電流を流した際に発生する磁界の変化で、回転子に渦電流が発生して動力が発生します。
ACファンモーターには、交流電源が単相と3相の2種類があります。ACモーターは単相のみでは通常は動きません。したがって、単相ACファンモーターは位相を進角させるためのコンデンサを内蔵したものや隈取りと呼ばれる構造が使用されます。また、3相電源のモーターは、3種類の位相が存在するため、電源をそのまま印加すれば動き、誘導モーターとも呼ばれます。
回転速度制御が可能なDCファンモーターとは異なり、交流電源の周波数によって羽根の回転速度が固定されるのが一般的です。交流を直流に変える機能を持った特殊なACDCファンモーターもあります。
2. AC軸流ファンとDC軸流ファンの違い
AC軸流ファンとDC軸流ファンの違いは、ファンモーターの駆動電源です。DC軸流ファンは、直流電源駆動のファンです。一方、AC軸流ファンは、交流電源で駆動するファンを指します。
交流電源の周波数によって、ファンの回転速度が一定になるのに対して、DC軸流ファンはモーターの回路により回転速度を変えることが可能です。
参考文献
https://www.sanyodenki.com/archive/document/product/cooling/technical_material_jp.pdf
https://www.fa.omron.co.jp/data_pdf/commentary/axialfan_tg_j_3_3.pdf
https://techcompass.sanyodenki.com/jp/training/cooling/fan_basic/008/index.html
https://fan-blower-soufuuki.com/handbook1_1/handbook1_9