JP2805654B2

JP2805654B2 - 送風機の風量測定装置

Info

Publication number: JP2805654B2
Application number: JP9951290A
Authority: JP
Inventors: 貴志持田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1990-04-16
Filing date: 1990-04-16
Publication date: 1998-09-30
Anticipated expiration: 2013-09-30
Also published as: JPH03296623A

Description

【発明の詳細な説明】本発明送風機の風量測定装置の詳細を以下の項目に従
って説明する。

A.産業上の利用分野 B.発明の概要 C.背景技術 D.発明が解決しようとする課題 E.課題を解決するための手段 F.実施例［第１図乃至第７図］ a.構造［第１図乃至第３図］ａ−1.本体部［第１図乃至第３図］ａ−１−a.外観［第１図］ａ−１−b.内部構造［第２図、第３図］ａ−2.制御部［第１図］ b.回路構成［第４図、第５図］ｂ−1.本体部［第４図］ｂ−2.制御部［第４図、第５図］ c.本体部に関する通気抵抗の測定［第６図、第７
図］ d.ROMテーブルの作成 e.風量測定［第７図］ f.作用、用途 G.発明の効果（A.産業上の利用分野）本発明は新規な送風機の風量測定装置に関する。詳し
くは、小型かつ軽量な構造で、送風機の風量を容易に測
定することができる新規な送風機の風量測定装置を提供
しようとするものである。

（B.発明の概要）本発明送風機の風量測定装置は、測定対象とされる送
風機が取付けられる本体部と、本体部に形成された通気
孔の開口面積をダンパーによって変えることで通気抵抗
を可変する通気抵抗可変機構と、ダンパーの位置に対応
した信号を発生させる位置情報発生手段と、本体部内の
静圧を測定する静圧測定手段を設けると共に、本体部の
通気抵抗に関して予め測定されているデータに基づいて
通気孔の開口面積及び静圧に関するデータと風量値に関
するデータとを対応付けて記憶し、位置情報発生手段及
び静圧測定手段からの信号を受けたときに、該信号に対
応した風量値データを出力する風量算出手段を設けたも
のであり、本体部に関する通気抵抗を予め測定してお
き、その測定結果に基づいて送風機の風量−静圧特性を
簡易に知ることができるようにし、装置の小型、軽量化
並びに測定の迅速化を実現可能にしたものである。

（C.背景技術）電子機器等においては、その内部の電子部品が発生す
る熱を筐体外部に放出して換気冷却するためのファンが
設けられる場合が多い。

このファンの特性に関する評価項目としてファンの駆
動モータに印加する電圧値や電流値、ファンの回転速
度、騒音値、最大静圧、そして風量−静圧特性曲線（以
下、「Ｑ−Ｐ特性曲線」と言う。）が挙げられ、これら
の項目がファンの選定にあたって一応の目安とされる。

（D.発明が解決しようとする課題）ところで、ファンの風量Ｑの測定にあたっては、ダブ
ルチャンバー方式等によるかなり大がかりな装置が用い
られ、風量測定を小型かつ軽量化された装置で簡単に行
なうことができないという問題がある。

（E.課題を解決するための手段）そこで、本発明送風機の風量測定装置は、上記した課
題を解決するために、測定対象とされる送風機が取付け
られる本体部と、該本体部に形成された通気孔の開口面
積をダンパーによって変えることで通気抵抗を可変する
通気抵抗可変機構と、ダンパーの位置に対応した信号を
発生させる位置情報発生手段と、本体部内の静圧を測定
する静圧測定手段と、本体部の通気抵抗に関して予め測
定されているデータに基づいて通気孔の開口面積及び静
圧に関するデータと風量値に関するデータとを対応付け
て記憶し、位置情報発生手段及び静圧測定手段からの信
号を受けたときに、該信号に対応した風量値データを出
力する風量算出手段とを設けたものである。

従って、本発明によれば、本体部に関する通気抵抗特
性を予め測定して、その測定結果、つまり通気孔の開口
面積及び静圧と風量との関係を風量算出手段に与えてお
き、測定時には、位置情報発生手段及び静圧測定手段か
らの信号に対応する風量値を求めるようにしているの
で、本体部の通気抵抗特性に係るデータを既知情報とし
て利用することができ、ファンの動作点における風量を
簡単に知ることができ、装置の小型化や軽量化を図るこ
とができる。

（F.実施例）［第１図乃至第７図］以下に、本発明送風機の風量測定装置の詳細を図示し
た実施例に従って説明する。

（a.構造）［第１図乃至第３図］１は風量測定装置であり、本体部２と制御部３とから
なる。

（ａ−1.本体部）［第１図乃至第３図］（ａ−１−a.外観）［第１図］４は筐体であり、箱状に形成されており、その一の側
板4aの中央より稍一端寄りの位置に、測定対象となる軸
流ファン５をナット止めによって取り付けることができ
るようになっている。尚、以下では上記側板4aを前面板
とし、第１図において該前面板4aに関して左方へ向う方
向を左側とし、右方へ向う方向を右側とし、向きを示す
ときはこの方向によるものとする。

６はコンデンサマイクロホンであり、軸流ファン５の
騒音レベルを測定するために、該軸流ファンの左側方に
位置して前面板4aに取り付けられている。

７、７′は給電端子であり、軸流ファン５への電力供
給のために前面板4aに設けられている。

８は右側板4bに取り付けられた静圧測定用タップであ
り、静圧を測定するために、筐体４内における空気の流
れ方向に対して垂直となるように設けられており、チュ
ーブ部材９を介して制御部３の後述する圧力トランスデ
ューサに接続される。

（ａ−１−b.内部構造）［第２図、第３図］ 10は仕切板であり、筐体４内において右側板4b及び左
側板4cに略平行に、かつ、右側板4bとの間隔の方が左側
板4cとの間隔より長くなるように配置されており、筐体
４内の空間11は、この仕切板10によって左右２つの部分
空間11a、11bに分けられている。

12はフィンヒータであり、上記した右側の部分空間11
a内において筐体４の底板4eに取り付けられており、制
御部３からの信号によってヒータ容量の切替えがなさ
れ、熱負荷の程度を変えることができるようになってい
る。

13は通気孔であり、前面板4aに形成されており、該通
気孔13を覆うように前記軸流ファン５が取り付けられる
ようになっている。

14は光センサーであり、軸流ファン５のファンインペ
ラに予め貼り付けられた図示しない反射テープに対向し
た位置に配置されており、ファンの回転数を検出するた
めに設けられている。

15は吸入口となる通気孔であり、筐体４の背面板4dの
うち通気孔13に対応した位置に、略横倒正三角形状に形
成されている。そして、該通気孔15は、四角形状のダン
パー16の摺動により、その開口面積を可変することで、
本体部２の通気抵抗を変えることができるようになって
いる。つまり、ダンパー16の上縁及び下縁が筐体４内の
図示しない受片に支持されると共に、該ダンパー16の中
央に固着された連結ナット16aが、水平に延びるボール
ネジ17に螺合されている。そして、このボールネジ17が
モータ18によって回転されることによってダンパー16が
水平方向に移動され、その右側縁16bと該右側縁16bに平
行な通気孔15の一辺ｌに対向した頂点Ａとの間の間隔
（これをｈ（mm）とする。）を変更することができるよ
うになっている。

19はダンパー16の位置を検出するための位置検出部で
あり、例えば、ダンパー16の下縁に設けられた被検出片
19aと、筐体４の底板4eの所定の間隔をおいて設けられ
たフォトインタラプタ等の検出器19b、19b、・・・とか
ら構成されている。

つまり、モータ18によるダンパー16の移動に伴って被
検出片19aが検出器19b、19b、・・・のどれかをよぎっ
たことでダンパー16の開度ｈが検出されることになる。

20、20′はリミットセンサーであり、通気孔15の最大
開口時と閉塞時にそれぞれ対応したダンパー16の位置を
各々検出するために設けられており、例えば、フォトイ
ンタラプタが用いられる。

21は温度センサーであり、サーミスタ等が用いられ、
フィンヒータ12の近くに設けられている。

22は回路基板であり、部分空間11b内に配置されてお
り、フィンヒータ12への通電回路やモータ18の駆動回路
等が設けられ、該回路基板22の左側縁部に設けられたコ
ネクタ23が筐体４の左側板4cに形成された挿通孔から外
方に臨むように位置されている。

しかして、軸流ファン５が回転すると、第２図に示す
ように、通気孔15から外気が筐体４内に取り入れられ、
部分空間11aには同図に矢印Ｂで示すような空気の流れ
が生じ、通気孔13及び軸流ファン５を通して再び筐体４
外に放出される。

（ａ−2.制御部）［第１図］ 24は箱形をした外筐であり、その前面パネル24aには
各種のインジケータやスイッチ類が設けられている。即
ち、前面パネル24aの上段部には右から左へ順に、軸流
ファンへの給電を行なうための作動スイッチ25、フィン
ヒータ12のヒータ容量切替スイッチ26、26、・・・、温
度表示器27、ファンの回転数表示器28やその直下に風量
表示器29が設けられている。また、前面パネル24aの中
段部には右から左にかけて、軸流ファン５に加える電圧
値を切替えるための電源電圧切替スイッチ30a、電源電
圧調整用スライドボリューム30b、ノイズスペクトラム
を表示するノイズレベルインジケータ31、軸流ファン５
に加えられている電圧値を表示する電圧表示器32が設け
られ、直下段部には右から左にかけて、マイク入力端子
33、ダンパー16により通気孔15の開口面積を可変するた
めの開口スイッチ34、34′、静圧表示器35、軸流ファン
５に流れる電流を表示する電流表示器36が設けられてい
る。尚、マイク入力端子33にはコンデンサマイクロホン
６からの信号が接続コード37を介して入力される。

38はコネクタケーブルであり、そのコネクタ部38aが
本体部２のコネクタ23に接続されることによって、これ
を介して本体部２の各部への給電や、本体部２と制御部
３との間の信号のやりとりが行なわれる。

（b.回路構成）［第４図、第５図］次に、本体部２及び制御部３の回路構成について説明
する。

（ｂ−1.本体部）［第４図］ 39はモータ駆動回路であり、制御部３の後述する制御
回路の信号を受けてモータ18を正転又は逆転させるため
に設けられている。

40はヒータ駆動回路であり、制御部３の制御回路から
の指令信号に応じてフィンヒータ12の発熱抵抗体12a、1
2a、12aへの通電を選択的に行なうために設けられてい
る。

尚、光センサー14、リミットセンサー20、20′、温度
センサー21の出力信号はコネクタ23及びコネクタケーブ
ル38を介して制御部３の所定の回路部に送出され、ま
た、制御部３から給電端子７、７′や各部への電源電圧
の供給が行なわれるようになっている。

（ｂ−2.制御部）［第４図、第５図］ 41は圧力トランスデューサであり、その検出用タップ
がチューブ部材９を介して静圧測定用タップ８に接続さ
れており、本体部２の部分空間11aに関する静圧を測
り、これを電気信号に変換して静圧表示器35や後述する
制御回路に送出するようになっている。

42は制御回路であり、前面パネル24aに設けられた各
種スイッチからの信号や、本体部２のリミットスイッチ
センサー20、20′からの信号等を受けて、モータ駆動回
路39やヒータ駆動回路40に制御信号を送ったり、給電端
子７、７′への給電制御を行なうようになっている。

即ち、開閉スイッチ34、34′の一方34が押圧される
と、制御回路42は、これを受けてモータ駆動回路39に指
令信号を送出し、モータ18を正転させてダンパー16を移
動させ通気孔15の開口面積が増大するように制御し、他
方のスイッチ34′が押圧されると、モータ16を逆転さ
せ、通気孔15が閉じられる方向にダンパー16を移動させ
る。

そして、制御回路42は、ダンパー16の開度ｈ及びその
ときの静圧に対応した風量を求めて、これを風量表示器
29によって表示させるようになっている。即ち、本体部
２に関する通気抵抗特性が予め測定されており、これに
基づいて開度ｈ及び静圧Ｐと風量Ｑとを１対１にして対
応させることによって作成されるテーブルが制御回路42
内に用意されている。即ち、制御回路42は位置検出部19
や圧力トランスデューサ41からの信号を受けて風量値Ｑ
を求めることができるようになっている。

第５図は制御回路42による風量算出に関する回路構成
例を示している。

42aはエンコーダであり、位置検出部19からの信号が
入力されると、これを２進化し、後述するメモリに対す
るアドレスデータとするために設けられている。

42bはA/Dコンバータであり、圧力トランスデューサ41
から送られてくる信号をディジタル化するものであり、
これが後述するメモリへのアドレスデータとして用いら
れるようになってる。

42cはROM等のメモリであり、上記エンコーダ42aやA/D
コンバータ42bからの信号によってアドレス指定がなさ
れると、これに応じて風量値に関するデータをD/Aコン
バータ42dに送出するようになっている。

例えば、エンコーダ42aの出力する開度ｈについての
データをアドレスの上位ビットに割り当ててシステムイ
ンピーダンス曲線（つまり、本体部２の通気抵抗特性を
示すグラフ曲線）の選択に使用し、A/Dコンバータ42bの
出力する静圧Ｐに係るデータを下位ビットに割り当てる
ようにすると、この時の風量値Ｑが求められる。

そして、D/Aコンバータ42dは風量値に関するディジタ
ルデータをアナログ値に変換してこれを、風量表示器29
に送出するものであり、これによって、風量値のリアル
タイム表示を簡単に（つまり、CPU等の演算手段の手を
借りることなく）行なうことができるようになってい
る。

また、制御回路42は、ヒータ容量切替スイッチ26、2
6、・・・のいづれかが押圧されると、これに応じてヒ
ータ駆動回路40に所定の制御信号を送出し、フィンヒー
タ12の発熱抵抗体12a、12a、・・・のうち所定のものを
選択して通電したり、温度センサー21からの信号が温度
表示器27に送られて空間11a内の温度が異常に上昇して
いることがわかると、該温度表示器27が制御回路42に警
告信号を発し、制御回路42がこれを受けて、フィンヒー
タ12への通電を停止するようになっている。

さらに、軸流フィン５への給電制御に関しては、制御
回路42の機能の一部を、第４図に示すようにスイッチの
記号として表わすと、電源電圧切替スイッチ30aに連動
して相反的に開閉される切替接点42e、42fの一方42eに
スイッチング電源回路43の出力する所定電圧が加えら
れ、他方42fにはスイッチング電源回路43の出力電圧が
可変電圧供給回路44を介して加えられるようになってお
り、前記した電源電圧調整用スライドボリューム30bに
よって軸流ファン５に与える電圧値を所望の値に設定す
ることができるようになっている。そして、これら切替
接点42e、42fによって選択された電源電圧は、作動スイ
ッチ25に連動した接点45を介して給電端子７、７′に送
られると共に、この時のファンの電圧や電流が各々電圧
表示器32、電流表示器36によって検出されて表示され
る。

46はF/Vコンバータであり、本体部２の光センサー14
から送られてくる周波数信号を電圧に変換してこれを回
転数表示器28に送出するようになっている。

47はバンドパスフィルタ及び表示ドライブ回路であ
り、コンデンサマイクロホン６による検出信号がアンプ
48を介して送られてくると、所定の周波数帯域成分に分
解して、これらをその駆動信号としてノイズレベルイン
ジケータ31に送出するようになっている。

49は電源回路であり、プラグ付コード50からトランス
51を介して送られてくる交流電圧を直流化してノズルレ
ベルインジケータ31やバンドパスフィルタ及び表示ドラ
イブ回路47へ電源電圧の供給を行なうために設けられて
いる。尚、プラグ付コード50からの交流電圧はスイッチ
ング電源回路43にも入力されて、ここで所定の直流電圧
が得られ、制御部３の各部への電源電圧の供給がなされ
ると共に、コネクタケーブル38を介して本体部２の各部
への電源の供給がなされる。

（c.本体部に関する通気抵抗の測定）［第６図、第７
図］制御回路42のメモリ42c内に設けられるテーブルの作
成にあたっては、先ず、本体部２に関するシステムイン
ピーダンス曲線の測定が必要である。

この測定にあたっては、例えば、第６図に概略的に示
すダブルチャンバー方式の測定装置52が用いられる。

該測定装置52は、ノズル53が形成された仕切板54によ
って分割された２つのチャンバー55A、55Bを有してお
り、各々のチャンバー55A、55Bには整流格子56、56が設
けられている。

そして、一方のチャンバー55Aには吸込口57が形成さ
れており、他方のチャンバー55Bには補助ファン58が設
けられている。尚、補助ファン58とチャンバー55Bとを
連結するダクトにはダンパー59が設けられている。

60は風量測定用圧力トランスデューサであり、チャン
バー55Aと55Bとの差圧から風量を求めるために設けられ
ている。

61は静圧測定用圧力トランスデューサであり、一方の
検出タップが大気圧に開放され、他方の検出タップがチ
ューブを介して本体部２の静圧測定用タップ８に接続さ
れている。

しかして、軸流ファン５を取り外した状態の本体部２
を、その通気孔13が吸込口57につき合わされた状態で設
置し、補助ファン58の回転数を可変することで風量を調
整することによって、その時々における風量値Ｑ（風量
測定用圧力トランスデューサの示す差圧から計算によっ
て算出する。）と静圧Ｐとの関係、つまり、システムイ
ンピーダンス曲線が求められる。

この曲線は一般にＰ＝Ｋ・Q²（但し、Ｋは定数）とい
う理論式で表わされるが、この定数Ｋは本体部２のダン
パー16を移動させること、即ち、開度ｈを変えることに
よって変化する。

第７図は測定結果の一例を示すもので、横軸に風量Ｑ
をm³/min単位で表し、縦軸に静圧ＰをmmA_q単位で表わし
たものである。

システムインピーダンス曲線62_i（ｉ＝１〜６）は、
開度ｈを添字ｉの値が大きくなるに従って増大させて行
った場合を示しており、開度ｈが大きくなるにつれて、
定数Ｋが小さくなって行くことが判る。

（d.ROMテーブルの作成）以上のようにして、本体部２に関するシステムインピ
ーダンス曲線が求められると、次にこれをテーブル化す
る作業が行なわれる。

即ち、上記した複数のシステムインピーダンス曲線
は、ダンパー16の開度ｈの如何に対応しているので、特
定の曲線における静圧Ｐと風量Ｑとを１対１に対応付け
れば良い。

即ち、配列（h,P）からＱへの写像と考え、前述した
ように開度ｈ及び静圧Ｐをアドレスデータとしてその時
々の風量Ｑをメモリ42cに記憶させれば良い。

尚、上記した測定装置52を使う代わりに特性が既に知
られているファンを本体部２に取り付けて静圧Ｐの測定
を行なうようにすれば、精度は劣るがより簡単にシステ
ムインピーダンス曲線を求めることもできる。

（e.風量測定）［第７図］しかして、送風機の風量測定装置１による軸流ファン
５の風量測定は以下のようになされる。

先ず、測定対象となる軸流ファン５が本体部２に取付
けられた状態で、これに加える電圧値を電源電圧切替ス
イッ30aや電源電圧調整用スライドボリューム30bで設定
して作動スイッチ25を押圧すると、軸流ファン５が回転
し、その時の回転数や電圧値、電流値が表示される。

そして、開閉スイッチ34又は34′を操作すると、ダン
パー16の被検出片19aが検出器19b、19b、・・・の一つ
によって検出される特定の位置迄段階的に移動される。

この時ダンパー16の位置に関する情報が検出器19bか
ら制御回路42のエンコーダ42aに送られると共に、圧力
トランスデューサ41による静圧に関する情報が制御回路
42のA/Dコンバータ42bに送出される。

よって、メモリ42cにあってはこれらの情報をもとに
アドレス指定がなされ、指定されたアドレスに予め記憶
されている風量Ｑに関するデータが読み出され、これが
D/A変換された後風量表示器29に送られ表示される。

今仮りに、未知の軸流ファン５が第７図に示すような
Ｑ−Ｐ特性曲線63を有するものとすると、Ｑ−Ｐ特性曲
線63とシステムインピーダンス曲線62_iとの交点が動作
点となる。

システムインピーダンス曲線62_iに関するデータは予
めメモリ42c内にテーブル化されているので、曲線62₄を
例にした時、静圧Ｐ＝2.1（mmA_q）であったとすると、
動作点は点Ｍであり、このときの風量はＱ＝0.58（m³/m
in）という事になる。

そして、ヒータ容量切替スイッチ26、26、・・・によ
って発熱量を可変したり、ダンパー16の開度ｈを可変し
て本体部２の通気抵抗を可変することで、ファンが実際
に使用される状況を模擬的に実現することができこのと
きの各種の特性評価量（風量、静圧、電流、電圧、回転
数等）を知ることができる。

（f.作用、用途）しかして、上記した風量測定装置１によれば、ダンパ
ー16の摺動によって通気孔15の開度ｈを変えていったと
きの、システムインピーダンス曲線に関する測定を予め
行ない、データをメモリ42c内にテーブル化しておき、
特性未知のファンを本体部２に取り付けて動作させたと
きにダンパー16の開度ｈ及び静圧Ｐから、これに対応す
る風量値Ｑを求めるようにしているので、ファンの動作
点における風量値を簡易な方法で知ることができる。

そして、この風量測定装置１は、例えば、設計時にお
けるファンの選定に際して使用したり、あるいは異なる
ファンの特性を比較したり、ファンの生産ラインにおけ
るチェッカー等として用いることができる。

（G.発明の効果）以上に記載したところから明らかなように、本発明送
風機の風量測定装置は、測定対象とされる送風機が取付
けられる本体部を有し、該送風機の風量に関する測定結
果を表示する送風機の風量測定装置であって、本体部に
形成された通気孔の開口面積をダンパーによって変える
ことで通気抵抗を可変する通気抵抗可変機構と、ダンパ
ーの位置に対応した信号を発生させる位置情報発生手段
と、本体部内の静圧を測定する静圧測定手段と、本体部
の通気抵抗に関して予め測定されているデータに基づい
て通気孔の開口面積及び静圧に関するデータと風量値に
関するデータとを対応付けて記憶し、位置情報発生手段
及び静圧測定手段からの信号を受けたときに、該信号に
対応した風量値データを出力する風量算出手段とを設け
たことを特徴とする。

尚、前記した実施例においては通気抵抗可変機構とし
て、本体部に形成された三角形状の通気孔をダンパーに
よって開口するようなものを示したが、本発明送風機の
風量測定装置の技術的範囲が、このようなものにのみ限
定されて解釈される訳ではなく、通気孔の形状や開口面
積の可変機構等については種々の態様が考えられ、ま
た、ダンパーに関する位置検出の方法としては、モータ
の回転をロータリーエンコーダで検出したり、あるい
は、モータとしてステッピングモータを使用する場合
（開ループ制御）には、これに与える制御信号を位置情
報として利用するようにしても良い。

そして、前記した実施例では本体部の通気抵抗特性に
関するデータをメモリによってテーブル化する方法のみ
を示したが、これに限らずテーブル補間法を用いたり、
システムインピーダンス曲線を折線近似式やスプライン
近似式等によって与えておく等、本発明の趣旨を逸脱し
ない限りにおける態様での実施が可能であり、それらは
本発明の技術的範囲に含まれるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第７図は本発明送風機の風量測定装置の実施
の一例を示しており、第１図は装置の外観を示す斜視
図、第２図及び第３図は本体部を示し、第２図は概略水
平断面図、第３図は第２図のIII−III線に沿う拡大断面
図、第４図はブロック図、第５図は要部の回路ブロック
図、第６図は本体部のシステムインピーダンスの測定に
ついてその概要を示す図、第７図は測定例を示すグラフ
図である。符号の説明１……送風機の風量測定装置、２……本体部、５……送風機、 15……通気孔、16……ダンパー、 16a、17、18……通気抵抗可変機構、 19……位置情報発生手段、 41……静圧測定手段、 42、42c……風量算出手段

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】測定対象とされる送風機が取付けられる本
体部を有し、該送風機の風量に関する測定結果を表示す
る送風機の風量測定装置であって、本体部に形成された通気孔の開口面積をダンパーによっ
て変えることで通気抵抗を可変する通気抵抗可変機構
と、ダンパーの位置に対応した信号を発生させる位置情報発
生手段と、本体部内の静圧を測定する静圧測定手段と、本体部の通気抵抗に関して予め測定されているデータに
基づいて通気孔の開口面積及び静圧に関するデータと風
量値に関するデータとを対応付けて記憶し、位置情報発
生手段及び静圧測定手段からの信号を受けたときに、該
信号に対応した風量値データを出力する風量算出手段と
を設けたことを特徴とする送風機の風量測定装置