このページは「ファン選定とアプリケーションガイド」の補助ページであり、ファンおよびシステムの特性曲線（ファンによって生成される圧力と風量の関係、つまり所定の風量でシステム内の空気を動かすのに必要な圧力量）の概念について説明しています。
ファンカーブを読む
エアムーバと、エアムーバが空気を動かすシステムは、静圧と風量の関係で特性曲線を示します。これは電気抵抗の概念と似ており、抵抗器を流れる電流量が増加すると、抵抗器に現れる電圧降下も増加します。同様に、システムを流れる空気量が増加すると、システムの圧力降下も増加します。
しかし一般的な抵抗器とは異なり、エアムーバと、エアムーバが空気を動かすそのシステムは、圧力と風量の間にはっきりとした非線形の関係を持つのが一般的です。一例として、サンプルファン（FFB0912SHE）の特性曲線を図1に示します（一部注釈あり）。圧力と風量の最大値はそれぞれプロット上の左端と右端の点であり、所定のファンに関するパラメトリックデータに一般的に記載されているものです。圧力または風量のどちらかが最大となるのは、もう一方がゼロのときであることに注意してください。ファンの圧力と風量の数値は、デバイスの動作曲線の両極を表しており、 同時に適用されるわけではありません。
多くのファン曲線で頻繁に見られる特徴は、プロットの中央付近で平坦になり、水平または正の傾斜を持つ領域で、しばしばカーブの「Knee」と呼ばれます。これは、ファンのブレードの周囲を気流がスムーズに流れるのではなく、ブレードから気流が剥離する動作領域に相当します。このような剥離は騒音レベルの上昇を招き、この領域ではわずかな圧力変化で風量が大きく変化するため、システムの実際の動作点は予測が困難で不安定になり、摩耗や機械振動の増加など好ましくない結果を招くことがあります。これらの理由から、ほとんどのファンで好ましい動作範囲は、曲線のKneeの右側（フリーフロー）の領域です。
図1. ファンカーブのサンプル（注釈付き）
システムカーブと複数ファン
エレクトロニクス用途では、システム全体の圧力Pとそれを通る空気の体積流量Qの間に、P=xQyの関係を持つことが知られています。ここでxとyはファンが空気を送り出すシステムの特性「定数」で、指数yは通常1～2の間のどこかで、通常は2に近い値です。空気を移動させるファンとシステムの任意の組み合わせに対して、動作点はシステムとファン曲線が交差する場所、つまりファンによって生成された静圧が、取り付けられたシステムを通じてその流れの量を動かすのに必要な圧力と釣り合う流速の場所です。
ファンとシステム曲線の非線形の特性は、直感的にはあまり理解できないことがあります。図2には、図1で使用したのと同じファン曲線の例と、同じファンを2つ直列に接続した場合、2つ並列に接続した場合、同じファン1つを80%の速度で運転した場合の曲線とともに、仮想のシステム曲線が示されており、それぞれのシナリオの運転点が丸で囲まれています。ファンを2つ使えば風量はおよそ2倍になり、ファンの回転数を下げれば風量もそれに比例して減少するというように、ほぼ比例して作用すると思われるかもしれません。1台のファンの回転数を20%下げると風量はほぼ比例して減少することがわかりますが、ファンの数を2倍にすると、図3の表のように10～17%しか風量が増加しないことが予想されます。
図 2. 仮想システム曲線、および単一ファン、回転数を下げた単一ファン、および直列および並列構成の2つのファンに対する曲線
図3. ファンの回転数を下げ、複数のファンを使用した場合に予想される、仮想システム内の風量の変化
この予想値は、使用するファン曲線のKnee領域が広く平坦であることと、システム圧力のカーブが比較的速く上昇し、シングルファンのケースではすでにKneeに近いところで下降していることの結果として得られます。この場合、単一のファンを使用することは可能ですが、フィルタの負荷などによるシステムのエラーや変化に対してほとんど余裕がありません。ファンを2つ並列に使用すると、ファン曲線全体が単純に右に伸び、ファン曲線のKneeがシステム曲線に押し出されるため、これは良い設計選択とは 言えません 。ファンを2つ直列に使用すると、システム曲線と組み合わせたファン曲線の間のマージンが大幅に改善され、部品数の倍増と単一ファンによるソリューションのスペース要件が許容できる場合、または冗長性の要素が望ましい場合は、実行可能なソリューションになる可能性があります。しかし、より良い解決策は、アプリケーションにより適した特性曲線を持つ別のファンを探すことかもしれません。
プッシュ、プル、それとも両方？
エアムーバは、システムの吸気側、排気側、またはその両方に取り付けることができます。このような設計上の選択には、それぞれメリットとデメリットがあります。
図4. ファンがエンクロージャに空気を送り込む（プッシュ）
（＋）ファンはより冷たい空気で動作できるため、寿命を延ばすことができる
（－）ファンとフィルタの近接により、フィルタ効果とフロー効率が低下する
（－）エンクロージャ内のエアフローの均一性が損なわれる
図5. ファンによるエンクロージャ外への空気排出（プル）
（＋）ファンとフィルタの距離が長くなったため、フィルタを通過するろ過能力とフローが向上する
（＋）排気温度にもとづく閉ループ温度制御に有効
（＋）エンクロージャ内のエアフローがより均一になる
（－）ファンがより暖かい環境で動作するため、寿命が短くなる
図6. 2つのファン、1つはプッシュ、もう1つはプル
（＋）冗長性があり、1つのファンが故障してもエアフローは止まらない
（＋）冷却効果を維持したままファンの回転数を下げることができる（ファンの寿命に有利）
（－）1台のファンに比べて、価格と必要なスペースが2倍になる