JP2006118422A

JP2006118422A - 電子機器内のファン音低減装置

Info

Publication number: JP2006118422A
Application number: JP2004306696A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Katsumata; 慎一勝俣
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2004-10-21
Publication date: 2006-05-11

Abstract

【課題】一つの能動音制御装置でダクトの上流および下流の音を低減するファン音低減装置を提供する。
【解決手段】ファンおよびダクトによって送風する電子機器の筐体内に設けられ、ダクト内のファン音に対し、ファン音の情報を得るためのセンシングマイクと、ファン音を打ち消すための音波を発生させる二次音源と、ファン音と二次音源からの音波との干渉により消音した後の残留音を検出するためのエラーマイクと、センシングマイクの信号からエラーマイクの信号を最小とするようにファン音と同振幅・逆位相の信号を生成するコントローラ部から構成されるファン音低減装置においてファンの上流側と下流側を結ぶように分岐したダクトが設けられ、分岐されたダクト内に二次音源が設置されているファン音低減装置を用いる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子機器の筐体内に設置されたダクト内のファン音を低減するファン音低減装置に関するものである。

従来から、エンジン、排気ダクトの音を低減する技術として吸音材、制振動材を設けるというパッシブな方法が提案されている。これに対し、近年、音に対して同振幅、逆位相の相殺音を放射して、音波干渉により音を低減する能動音制御（アクティブノイズコントロール）が実用化され、各方面で盛んに研究されている。この能動音制御によれば、吸音材では低減しにくい１００Ｈｚ〜５００Ｈｚ付近の低周波の音においても低減効果を有するので、車室のこもり音、空調ダクト音などに好適である。

図４は能動的音制御の一例として、空調ダクト音を低減するダクト消音装置の概略ブロック図である。同図において、空調ダクト１０１は上流側１０６から下流側１０７に向かって空気が流れるように構成され、その空気の流れにしたがって音も空調ダクト１０１を伝搬する。空調ダクト１０１には上流側１０６にセンシングマイク１０２と、排気口近くにエラーマイク１０３が設けられ、両マイク１０２，１０３の間に相殺音を発生するラウドスピーカ１０４が設けられている。この消音装置では、上流側１０６にあるセンシングマイク１０２で検出される音が相殺音と干渉して、残留音となり、下流側１０７のエラーマイク１０３から検出された誤差信号により相殺音が最小となるようにコントローラ部１０５のフィルタ係数を逐次更新することにより、二次音源１０４から放射される相殺音を変化させ、音を低減する。

例えば特開平6-8581号公報では、上記能動音制御を画像形成装置に適用した例が提案されている。上記従来例では、ファンの下流側への音は十分低減可能である。しかし、ファンの上流側にも音は伝播するため、音がファンの上流側から複写機外に漏れてしまう。

このような問題に対し、新たに能動音制御装置を吸気口側にも設け、2つの能動音制御装置によりダクト内の音を低減する方法が考えられる。しかし、この方法では能動制御装置が増えるため、より多くの設置スペースが必要となり、コストも倍になってしまう。また、二次スピーカがダクトの上流側と下流側それぞれにあるため、上流側の二次スピーカで出力された二次音が下流側の能動制御装置に影響を及ぼすといった点が問題となる。
特開平６−８５８１号公報

本発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、一つの能動音制御装置でダクトの上流および下流の音を低減するファン音低減装置を提供することにある。

上記目的を達成するための、本発明は、ファンおよびダクトによって送風する電子機器の筐体内に設けられ、ダクト内のファン音に対し、ファン音の情報を得るためのセンシングマイクと、ファン音を打ち消すための音波を発生させる二次音源と、ファン音と二次音源からの音波との干渉により消音した後の残留音を検出するためのエラーマイクと、センシングマイクの信号からエラーマイクの信号を最小とするようにファン音と同振幅・逆位相の信号を生成するコントローラ部から構成されるファン音低減装置においてファンの上流側と下流側を結ぶように分岐したダクトが設けられ、分岐されたダクト内に二次音源が設置されているファン音低減装置を用いる。

また、上記の二次音源は、ファンの上流および下流側に音波を放射する電気音響変換機であるファン音低減装置を用いる。また、上記の二次音源は、上流側および下流側のダクトから音響的な長さの差が半波長の位置に配置しているファン音低減装置を用いる。

（作用）
本発明にかかるファン音低減装置では、ファンからのファン音と二次音源からの相殺音を音波干渉させることにより、エラーマイクでの信号が最小となるように二次音源からの相殺音を能動的に制御する。この相殺音は空気が流れるダクトから分岐したダクト内に設置された二次音源から放射されることにより、エラーマイクが設置されているダクトの下流側だけでなく上流側にもファン音を打ち消す相殺音が伝搬することでダクトの上流側でも音を低減できる。

本発明は、以上の説明の如く、一つの能動音制御装置でダクトから放射される音を空気が流れるダクトから分岐したダクトの中に二次音源を有し、能動制御することにしたので、ダクト内を伝搬する全ての音を低減することができるファン音低減装置を得ることができる効果がある。

（実施例１）
図１は、本発明にかかる電子機器内のファン音低減装置の一実施例を示したもので、特に電子機器内の冷却ダクト部のみを取り出して示したものである。

この実施例１では、電子機器の筐体１内に発熱体２があり、その発熱体２を冷却するために冷却ファン１００および冷却ダクト１０１が設置されている。筐体１には、空気が出入りするための吸気口３および排気口４が設けられている。冷却ダクト１０１は、発熱体２と排気口４との間に設置されており、冷却ダクト１０１の内部に冷却ファン１００が取り付けられている。この冷却ファン１００と冷却ダクト１０１によって、発熱体を空冷し、その熱を排気口４から排熱している。また、冷却ダクト１０１には、冷却ファン１００の上流側１０６と下流側１０７を結ぶ新たなダクト２０１があり、このダクト２０１の内部に二次音源１０５が取り付けられている。二次音源１０５はスピーカユニット（箱に入っていない状態）の状態で取り付けられており、ダクト２０１は二次音源１０５からの相殺音を伝播するための役割を持っている。

この電子機器では、冷却ダクト１０１の内の冷却ファン１００が音源となり、冷却ダクト１０１内を上流側１０６および下流側１０７にファン音が伝播する。実施例１では、下流側１０７に伝播したファン音をセンサーマイク１０２でセンシングし、その信号は二次音源１０５を能動的に制御するコントローラ部１０４に入力される。コントローラ部では、予め、二次音源１０５からエラーマイク１０３までの伝達関数が記録されており、その伝達関数およびセンサーマイクの信号により、エラーマイクの信号が最小になるように、信号を生成する。コントローラ部には、デジタルシグナルプロセッサー（DSP）が使用され、その内部では適応フィルタによる信号処理が行われる。この適応信号処理方法は、能動音制御で一般的な最小二乗法（Least Mean Square：LMS）アルゴリズムが用いられ、逐次フィルタ係数がエラーマイク１０３の信号が最小となるように更新される。このフィルタ係数にしたがって二次音源１０５から相殺音を出力する。この際、二次音源１０５の下流側では、エラーセンサ１０３が最小となるような相殺音が伝播するが、上流側においては、相殺音の逆位相の音が伝播する。音源であるファンは、冷却ダクト１０１の上流側にもファン音が伝搬しているので、ダクト２０１内を伝播した相殺音と干渉して、上流側のへの音を低減する。

なお、本実施例では、二次音源１０５にスピーカユニット（箱に入れていないスピーカ）を使用したが、スピーカユニットの代わりに平面スピーカを使用してもよい。

（実施例２）
図２は、本発明にかかる電子機器内のファン音低減装置の一実施例を示したもので、特に冷却効率を高めるためファンの流速を速くし、特定の周波数が支配的な場合である。

この実施例２では、実施例１と同様に電子機器の筐体１内に発熱体２があり、その発熱体２を冷却するために冷却ファン１００および冷却ダクト１０１が設置されている。筐体１には、空気が出入りするための吸気口３および排気口４が設けられている。冷却ダクト１０１は、発熱体２と排気口４との間に設置されており、冷却ダクト１０１の内部に冷却ファン２００が取り付けられている。この冷却ファン１００は冷却効率を高めるため二個搭載されている。冷却ダクト１０１によって、発熱体を空冷し、その熱を排気口４から排熱している。また、冷却ダクト１０１には、冷却ファン２００の上流側１０６と下流側１０７を結ぶ新たなダクト２０１があり、このダクト２０１の内部に二次音源２０５が下流側１０７近くに取り付けられている。コントローラ部１０４内での処理は、実施例１と同様であるため省略する。

実施例２では、二次音源２０５はスピーカユニット（箱に入っていない状態）の状態で冷却ダクト１０１の下流側１０７に取り付けられており、ダクト２０１は二次音源１０５からの相殺音を伝播するための役割を持っている。冷却ファン２００は同じファンを二個直列に配置されているため、一個の時より流速が速く、特定の周波数成分が支配的である。流速が速いため、下流側１０７への音の伝搬速度が速くまた音圧レベルが高い。逆に上流側１０６への伝搬速度は、下流側１０７に比べ遅く、音圧レベルも低くなっている。そのため、二次音源２０５を冷却ダクト１０１の下流側１０７近くに配置することで下流側１０７への音をより効果的に低減する。一方、上流側１０６へは、音響的な距離の差が支配的な周波数の波長の半波長になった位置での音波干渉により音が低減される。ここで音響的な距離の差とは、図３に示すように、二次音源２０５とエラーマイク１０３の距離をｄ１、また、二次音源２０５と冷却ダクト１０１の上流側１０６のある点までの距離をｄ２とすると、ｄ２とｄ１との距離の差が支配的な特定周波数の波長の半分になる点において、効果的な音波干渉が起こり、音が低減される。

以上、記載した実施例１および実施例２において、電子機器とは複写機及び液晶プロジェクトである。

本発明の実施例１にかかるファン音低減装置の構成を示す図。本発明の実施例２にかかるファン音低減装置の構成を示す図。本発明の実施例２における音響的な距離に関する説明図。従来技術による空調ダクト音を低減するダクト消音装置の概略図。

符号の説明

１筐体
２発熱体
３吸気口
４排気口
１０１冷却ダクト
１０２センシングマイク
１０３エラーマイク
１０４コントローラ部
１０５二次音源
１０６ダクトの上流側
１０７ダクトの下流側
２００冷却ファン
２０１ダクト
２０５二次音源

Claims

ファンおよびダクトによって送風する電子機器の筐体内に設けられ、ダクト内のファン音に対し、ファン音の情報を得るためのセンシングマイクと、ファン音を打ち消すための音波を発生させる二次音源と、ファン音と二次音源からの音波との干渉により消音した後の残留音を検出するためのエラーマイクと、センシングマイクの信号からエラーマイクの信号を最小とするようにファン音と同振幅・逆位相の信号を生成するコントローラ部から構成されるファン音低減装置においてファンの上流側と下流側を結ぶように分岐したダクトが設けられ、分岐されたダクト内に二次音源が設置されていることを特徴とするファン音低減装置。
上記の二次音源は、ファンの上流および下流側に音波を放射する電気音響変換機であることを特徴とする請求項１に記載のファン音低減装置。
上記の二次音源は、上流側および下流側のダクトから音響的な長さの差が半波長の位置に配置していることを特徴とする請求項１及び請求項２に記載のファン音低減装置。