【資料】しるとくレポNo.68＃ブレーカーの種類と役割

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電源設計課は、AC-DCコンバータやDC-ACインバータなど各種のスイッチング
電源を設計しており、あわせて電源特有の各種評価・試験を行っています。

試験の中には「異常試験」と呼ばれる、部品故障発生時の安全性について
評価する過酷な試験も行っていたりもします。

このような過酷な試験の際に、評価設備を保護する重要な装置の
ひとつが「遮断器」です。

「ブレーカー」と呼ぶほうが馴染みのある方も多いと思います。
当レポートでは、そのブレーカーについてご紹介します。

【掲載内容】
■アンペアブレーカー：電力会社と契約した電流値を守る
■漏電ブレーカー：一般家庭や電力会社が持つ商用系統を事故から保護する
■安全ブレーカー：各回路(各部屋ごと)の電流値を守る

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当レポートでは、PC98に関係した機器の故障対策ついてご紹介します。

お客様のご相談は、テスト装置の制御に用いているPC98と接続している
プリンタが故障し、データが印刷できないので、どうにかできないか？
というものでした。

当社は、生産設備の周辺の老朽化した治工具や、装置、機器の故障対策や
延命対策にもお応えいたしますので、困りごとがありましたら是非ご相談ください。

【掲載内容】
■お客様のご相談
■具体的対策
■対策システムの構築

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当レポートでは、バラスト電源制御の特長ついてご紹介します。

車の前照灯や液晶プロジェクターなどの光源であるランプを安定な
放電状態で点灯させる安定器のことをバラスト電源と呼びます。

一般的な定電圧あるいは定電流で制御を行う電源とは異なり、
ランプを安定に点灯させるためには、各種ランプ毎の点灯特性を理解して、
ランプの状態に合わせて電源出力を制御する必要があります。

【掲載内容】
■液晶プロジェクターに使われる超高圧水銀ランプの点灯特性例
■高速な制御が必要
■必要な輝度で発光
■スイッチング動作自体も制御

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当レポートでは、パワコン制御の中心となる制御基板のマイコンに
搭載されているA/Dコンバータ関連についてご紹介します。

回路に使用するADCにとってノイズ対策の重要性は非常に高く、ノイズに
よって変換値がずれてしまうとその後の制御にも悪影響が出てきます。

ADCのノイズの問題とその対策についてお話しておりますので、
ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■（1）マイコン搭載のADCについて
■（2）ADCの入力ノイズの問題
■（3）ADCのノイズ対策の具体例

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皆さんが何気なく使っているリニアレギュレーターやDCDCコンバータですが、
電源を入れると当たり前のように所望の出力電圧が出てきますよね。

「なぜその電圧が安定して出力されるのだろう？」
と疑問に思ったことはないでしょうか？

当レポートでは、リニアレギュレーターやDCDCコンバータなどの電源ICの中に
入っている基準電圧源についてご紹介します。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■基準電圧源のお話
■バンドギャップリファレンス回路の一例
■詳細説明

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当資料では、お問い合わせが増えてきました「技適」について詳しく
ご紹介したいと思います。

技適の申請に必要となるものをBluetooth（BLE）のモジュールの
申請を例に説明。

設計会社に技適申請を依頼するメリットについても掲載しておりますので、
ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■技適申請に必要なものは…
■設計会社に技適申請を依頼するメリットとは

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当資料では、オーディオ設計（高音質）についてお話ししたいと思います。

最近はHi-Fi（高忠実度、高再現性）という言葉を聞かなくなりましたね。
何となくWi-Fiが一般的になって紛らわしいから言わなくなったのかもしれませんが…

それとも今はHi-Fiよりもハイレゾが高音質の名称になったから？でしょうか。

【掲載内容】
■良い音の定義
■気を付ける設計ポイント

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高周波の分野では、回路設計を行うにあたって回路シミュレーションの
活用が必須になっています。

当資料では、高周波回路シミュレータの活用についてご紹介します。

“整合回路の回路シミュレーション結果例”の図などを用いて解説しておりますので、
ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■整合回路の回路シミュレーション結果例　など

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皆様は、特定小電力無線をご存知ですか？略して特小と呼ばれたりもします。

当資料では、こちらについてご紹介いたします。

“特定小電力無線（特小）局の用途”をはじめ、“無線通信回路設計サービス”
などを掲載しておりますので、ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■特定小電力無線（特小）とは？
■特定小電力無線（特小）には規格がいろいろ
■無線通信回路設計サービスのご紹介

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私はモバイル通信機器の開発・設計現場で業務を行っております。
当資料では、その中で「改造」作業についてスポットを当ててお話しします。

開発・設計現場での「改造」は、試作評価から問題点を洗い出し、
その対策内容を再度試作品に盛り込む（改めて作り変える）作業です。

「改造」には、作業として注意すべき点と設計的に注意すべき点があります。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■はんだ付け作業としての注意点
■設計的に注意すべき点

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当資料では、高周波増幅回路の設計についてお話ししたいと思います。

高周波増幅回路は増幅素子、整合回路、バイアス回路で構成されています。

「増幅素子の選定」をはじめ、「整合回路の設計」、「バイアス回路の設計」の
構成順にご説明します。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■増幅素子の選定
■整合回路の設計
■バイアス回路の設計

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高周波アンプの性能を表す指標としては、出力電力、利得、効率などがあり、
それぞれの要求性能を満足できるよう開発が進められます。

ただこれらの性能とは別に、高周波アンプ開発で注意すべき重要な問題が
あります。それは「発振しないこと」です。

当資料では、高周波アンプ開発では発振対策も大事ということについて
解説しています。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■利得を抑える方法

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
皆さんは「技術基準適合証明」マークを見たことがありますか？

略称で「技適」と呼ばれる認証を受けたものに付与されるマークです。

今回は、お問い合わせの多い、この技適取得についてお話したいと
思います。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■技術基準適合証明とは？（技適とは？）
■技適と工事設計認証ってなにが違うの⁉
■技適の申請はどうすれはいい⁉
■設計会社に技適申請を依頼するメリットとは

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「IoT」についてはその定義を改めてお伝えする必要もないほど我々の生活に
浸透してきました。

巷には特別な開発環境がなくてもPCに繋ぐだけで開発ができるような安価な
ガジェットがたくさん市販されていて、夏休みの自由研究として手軽に
IoTデバイスを工作できるような環境が整っています。

これほど気軽に開発できるようになったIoTデバイスですが、事業化や
製品化を進める場合にはどのようなことが課題になるのでしょうか？

IoT開発に欠かせない組み込み技術についてご紹介いたします。

【掲載内容】
(1)デバイスの組み合わせだけでは実現できないIoTデバイスの性能
(2)省エネルギー、ユーティリティの拡大、大規模用途に欠かせない
　IoTデバイスの省電力化
(3)対応が必要な課題は他にも

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
私は、電源の回路設計に従事しており、日々多種多様な電源を目にしています。

電源の制御方式にはいろいろなものがありますが、一般的によく目にするのは、
下記2種類の電源が多いと思います。

(1)常に電圧値が一定になるように制御している定電圧電源
(2)常に電流値が一定になるように制御している定電流電源

今回は、(2)の定電流電源についてお話ししたいと思います。

【掲載内容】
■1.定電圧電源を使用したLEDの(疑似的)定電流駆動
■2.LEDの定電流駆動

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デジタル回路には、クロックに同期した回路（同期回路）とそうではない回路
（非同期回路）があります。

そして同期回路で使用されるフリップフロップ（FF）は、安定動作の要件として
クロックと入力信号の間にセットアップタイム（tSU）とホールドタイム（tH）
などのタイミング規定が設けられています。

今回はFPGAなどデジタル回路設計で注意が必要である非同期入力信号の
取り扱いについて説明します。

【掲載内容】
■論理回路が誤動作する要因
■回路動作に影響を与えないような対策
■フリップフロップの段数は最適化する必要がある
■設計段階でメタステーブル対策をきっちり行っておくことが大切

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
Li-ionバッテリに充電する充電器の開発業務を行っています。

充電器にはLi-ionバッテリの他にシステム全体として、インバータが
接続されるため、これらが発生するノイズ電圧に対する耐性が求められます。

今回はこの充電器の出力端子に外部から印加されるノイズ電圧に対する
耐性の話をします。

【掲載内容】
■ノイズに対し共振しないことも必要
■インピーダンスアナライザで特性を確認
■回路図にないインピーダンスも考慮が必要

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
家庭用照明、道路灯、ディスプレイのバックライトなど、今や様々なところで
LED照明が使われています。

この照明用にLEDを使用する場合、複数個を同時に駆動して明るさの仕様を
満たすことが多くあり、その場合、直列と並列をどのように組み合せて
接続すればよいかが問題となります。

皆さんは接続方法の違いによる特徴をご存知でしょうか？

LEDの直列と並列のメリット・デメリットについてご説明させていただきたいと
思います。

【掲載内容】
■直列接続
■並列接続
■メリット・デメリット

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
比較的通信距離がとれて通信速度もそこそこ速い920MHzの特小無線
モジュールの場合、送信出力は20mW以下に制限されています。

見通し距離は5 km程度とることも可能です。しかし、実際に使ってみると
数百メートルしか届かないといったことが多々あります。

当資料は通信距離を落とす要因について解説しています。
ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■通信距離を落とす要因
■フットボール状の空間
■通信距離を大きく改善

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
しるとくNo.79に引き続き、通信距離改善策の第二弾です。

前回は、フレネルゾーンとの関係からアンテナの設置高を見直すことで
通信距離を延ばすことができることを紹介しましたが、今回は妨害波に
対する対策について考察してみたいと思います。

【掲載内容】
■電波が妨害波となることがある
■対策のヒント
■高周波(RF)・無線設計受託サービス

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
最近、輸入したWi-Fi製品を国内で使用や販売をするために技術基準適合証明
(技適)を取得したいというお客様が多数いらっしゃいます。

しかしながら、輸入したWi-Fi製品は日本向けに調整されておらず、そのままで
受検しても技術基準適合証明(技適)を取得できない場合が大半です。

その理由をご説明します。

【掲載内容】
■送信パワーが大きすぎる
■使用できる周波数が異なる
■日本固有のDFSパターンに対応している必要がある

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
今回ご紹介するのは、モノポールチップアンテナのグランド面積を変更して
放射効率を比較してみようです。

「まえおき」をはじめ、「モノポールアンテナ」や「モノポールチップ
アンテナの放射効率とグランド面積の関係」についてご紹介。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■まえおき（4G、LTE-Advancedの周波数帯とマルチバンドアンテナ）
■モノポールアンテナ（グランドもアンテナの一部）
■モノポールチップアンテナの放射効率とグランド面積の関係

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
最近、お問い合わせがありました、IoT機器向けLPWA（Low Power Wide
Area）方式の通信規格である、「LTE-M」と「NB-IoT」の違いについて
お話ししたいと思います。

「LTE-M」と「NB-IoT」は、どちらも携帯電話のネットワークを利用する
IoT向け通信サービスで、使用する周波数帯域は同じです。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■LTE-MとNB-IoT
■どちらも携帯電話のネットワークを利用する…
■使用する上での違いは…

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★

今回は、前回軽く触れていた伝達関数に関わる話を進めていこうと思います。

伝達関数とは、表題にあるとおり電源の制御回路設計に必要な知識。

位相補償も、回路の発振を制御するという点から制御回路と言えます。
伝達関数の簡単な概要についてまとめたものも掲載しています。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■伝達関数の概要
■位相補償を組み込んだ場合の伝達関数

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今回は電源設計における「絶縁」の基本的な話をしたいと思います。

電源設計において、絶縁は主に機器の安全性の確保やノイズによる誤動作の
防止のために用いられ、電源を使用する機器の安全性・信頼性にかかわる
重要な要素です。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■絶縁の種類
■説明
■適用箇所の例

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最近、お問い合わせがありました、IoT機器向けLPWA（Low Power Wide
Area）方式の通信規格である、「LTE-M」と「NB-IoT」の違いについて
お話ししたいと思います。

“なぜ、データシートどおりの性能が出ないの”や、設計値/データシート
どおりの性能を確保するには”を掲載。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■なぜ、データシートどおりの性能が出ないの
■設計値/データシートどおりの性能を確保するには
■アンテナのシミュレーション解析サービス（アンテナでお困りの際は…）
■最後に

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CAN FD（CAN with Flexible Data Rate）とは、
CAN（Classic CAN: Controller Area Network）のプロトコル仕様を拡張し、
従来のCANよりも通信速度の高速化と送受信データの大容量化に対応した
通信プロトコルです。

当資料は、Infenion社のAURIXマイコンを使ったCAN FD通信を、
評価ボード（TriBoard）を使用して実際に行ったことを解説しています。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■通信するビットの構成
■CAN FD通信
■セカンダリサンプルポイント
■案外簡単に通信することができる

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★★しるとくレポ　知って得するお役立ち情報★★
みなさんが信号波形を観測する際、多くの場合はオシロスコープを
使用されると思います。

今日はそのオシロスコープで見ている波形は本当に正しいのか？
ということについてお話しします。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■オシロスコープ本体について
■一般的なパッシブプローブについて
■オシロスコープのGNDの接続のしかた

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前回は元となるPWM信号まで作りましたので、今回は実際の動作に
必要なデッドタイムの追加と、作成した信号でインバータ回路を
ドライブしてみたいと思います。

図やグラフを用い、分かりやすく解説しておりますので
ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■（2）デッドタイムの付加
■（3）インバータ回路に使ってみる

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Spiceシミュレーションはメーカーが提供するモデルや、実測して抽出した
モデルを使用することが普通ですが、規模が大きくなりすぎて解析速度が
遅かったり、エラーで動作しなかったり…ということが発生し、傾向だけ
確認したいだけなのに、動かないためにメーカーモデルの中まで調べて…
と想定以上に時間がかかってしまうことはないでしょうか。

今回は、回路シミュレーションで簡易的に傾向をつかみたいときに利用できる
"ビヘイビアモデル"についてお話しさせていただきます。

【掲載内容】
■（1）PWM信号をつくる
■（1-1）被変調信号の作成
■（1-2）キャリア信号の作成
■（1-3）元となるPWM信号の作成

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SiC MOSFETはSiと比べても高い耐圧を持ちながら、抵抗も小さいという
特長を持っています。

この特長を活かして、高耐圧のIGBTをSiCのMOSFETに置き替える製品が
多く見られます。

今回はMOSFETについて、お話ししたいと思います。
SiCのダイオードについて知りたい方はしるとくレポNO.12をご覧ください。

【掲載内容】
■Si-MOSFET・IGBT・SiC-MOSFETの比較例
■ON抵抗だけで比較しない
■SiCに置き換える場合には、駆動電圧を変更することも注意

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今回は、通信規格の一つである、「5G」と「高周波増幅器」について
お話ししたいと思います。

「5Gとは」をはじめ「5Gの特長」や、「5G用の高周波増幅器」をご紹介。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■5Gとは
■5Gの特長は
■5G用の高周波増幅器

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今回はパワコンの機能で重要な役割を担っている電圧検出回路について、
お話しさせていただきます。

パワコンの評価には、回路に関する評価も含まれ、回路機能の動作確認や
部品定格の確認など様々です。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■電圧検出箇所
■電圧検出回路について

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今回は微弱無線（びじゃくむせん）についてお話しします。

微弱無線は、著しく微弱な電波しか発しない無線なので、用途や送信時間に
制限は無く免許の申請や届出は必要ありませんが、電界強度（電波の強さ）が
規定レベルより低い必要があります。

詳細については、ぜひご一読ください。

【掲載内容】
■微弱無線とは
■無線設備試買テスト

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現在の業務は、「パワーコンディショナ(以下、パワコン）の評価」です。

一口に「パワコンの評価」と言っても、様々な評価がありますが、今回は
直近の業務で実施したノイズ対策に関する内容について、お話をしたいと
思います。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■ノイズ発生の要因
■ノイズ対策部品“コア（コイルのコア材）”について

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無線の受信特性に影響する重要部品の一つであるLNA(Low Noise Amplifier)
について、”どのような指標で部品選定をしたらいいのかを教えて欲しい”と
お客様からご要望をお伺いすることがあります。

そこで、今回はLNAの選定基準について、お話をさせていただきます。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■(1)省電力の要求を考慮したデバイスの選定
■(2)NF、P1dBに着眼して選定
■(3)Gain、IP3に着眼して選定

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構造設計課は大きく分けて、シミュレーション（熱、応力）と機構設計が
あり、私は熱シミュレーションを担当しています。私は熱の知識がほとんど
ない状態からのスタートでした。

日々学習し、目に見えない「熱」を可視化してくれるシミュレーションは、
数々の熱問題を解決したり、未然に防いだりするために重要なツールであり、
現在はその基礎から学んでいます。

熱シミュレーションには大きく二つの難関があります。
その理由をご説明します。

【掲載内容】
■熱シミュレーションにおける二つの難関
■熱源周辺の温度分布図（シミュレーション結果）

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今回は、FPGAの設計ではタイミング検証が極めて大事であることを
お伝えしたいと思います。

フリップフロップ間の配線が長いイメージなどを掲載。

ぜひ、ご一読ください。

【掲載内容】
■FPGAの設計ではタイミング検証が極めて大事
■フリップフロップ間の配線が長いイメージ

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当社では、カスタム計測サービスとして、お客様のご要望にあわせた試験環境の
構築をご提案しています。半導体などの一般的な評価だけでなく、高感度測定や
大電流、高電圧のような特殊測定にも幅広く対応しています。

今回は、そんなご要望の中から生まれた、トランジスタの選別検査システムを
ご紹介。

「設備投資はできないけれど、カスタム対応の必要な評価を行いたい」と
お悩みのお客様に特にオススメです。

【掲載内容】
■トランジスタの選別検査システム

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最近、モバイル機器の普及と共にセラミックコンデンサの小型化と大容量化は
目覚ましい進歩を遂げています。セラミックコンデンサですが、使用するに
あたってはその特性をよく理解する必要があります。

特に高誘電率系のものは、温度や印加電圧によって容量が大きく変化するので
注意が必要。

今回は見落としがちな「衝撃」に着目し、セラミックコンデンサ使用上の
注意点についてご紹介します。

【掲載内容】
■セラミックコンデンサ使用上の注意点

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WTIではお客様のご要望に合わせて設計開発を行っておりますが、今回は
原理検証についてお話しします。

ここでの原理検証とは本格的な製品設計を開始する前に基本動作や特性の確認を
行うことを指しています。

新規開発のご依頼があった際に、技術的課題があると思われる場合には、
原理検証から始められることをご提案することもあります。

【掲載内容】
■原理検証について
■「突入電流防止用のMOSFETが意図通りに機能するか」の確認

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WTIでは熱設計サービスとして、部品温度の予測や放熱対策を提案しており、
放熱対策のなかで換気は効果的な対策の1つです。

昨今の生活において、オフィスや部屋の換気の重要性が増していますが、
電子機器の換気も部屋の換気も根本の考え方は同じです。

そこで今回は、換気をする際に風の入口と出口を確保する方法を紹介します。

【掲載内容】
■窓の開け方による換気
■扇風機による換気
■熱設計での換気

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扇風機やファンで空間内部に空気を流す際、局所的に風を当てたい、あるいは
空間全体に風を流したい等の目的があると思います。

しかし、ファンの配置は、感覚的に行うだけだとその目的を達成できないことが
あります。

そこで今回は、扇風機やファンを使って部屋や電子機器の内部の空気を循環
あるいは換気する際に、ファンの出口側だけでなく入口側も重要であることを
紹介します。

【掲載内容】
■風の流れからファン配置を考える
■ショートサーキットの発生を防ぐには
■ファン・扇風機は入口側にも配慮する

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