JP3169802B2 - 低騒音ファン - Google Patents

低騒音ファン

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JP3169802B2
JP3169802B2 JP20637395A JP20637395A JP3169802B2 JP 3169802 B2 JP3169802 B2 JP 3169802B2 JP 20637395 A JP20637395 A JP 20637395A JP 20637395 A JP20637395 A JP 20637395A JP 3169802 B2 JP3169802 B2 JP 3169802B2
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  • Exhaust Silencers (AREA)
  • Soundproofing, Sound Blocking, And Sound Damping (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、家電品やOA機器
の冷却ファンに用いられ、特にファンの回転による騒音
を低減する低騒音ファンに関するものである。
【0002】
【従来の技術】ファン音を低減する従来技術には、翼の
形状を三角形にして空気との抵抗を軽減する、あるいは
回転数を減らしファンの回転半径を大きくするなど、フ
ァンの構造を変更する方法がある。しかし、この方法は
風量の確保に制約を受け、ファン音の低減にはおのずと
限界がある。ファンの構造を変更することなく、ファン
音を低減する方法に吸音ダクトを設置する方法がある
が、消音効果を上げるためにはダクトの長さを大きくす
る必要があり、装置を大型化する要因となる。
【0003】これを解決する最近の技術手段に、図5に
示すアクティブ方式による電子消音装置(特開平4−2
64496号公報、特開平3−285533号公報、特
開平5−323976号公報)がある。この電子消音装
置の基本動作は、ダクト6内を伝搬するファン5の騒音
がマイク1で検出され、コントローラ4に入力される。
同時にダクト出口における音がマイク2によりコントロ
ーラ4へ入力される。マイク2は、マイク1,2間に設
置されたスピーカ3から出力する音波と騒音との干渉後
の音の大きさを評価するものであり、コントローラ4は
マイク2からの信号が零となるように信号を作成してス
ピーカ3を駆動する。この動作による音波の干渉作用に
よって消音が実現される。この従来の構成は、マイク2
の位置の騒音を消音するように動作するため、騒音の特
性変化や装置の経年変化に追従した消音が可能である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の方法で
は、ダクトにより騒音源を囲んで、騒音の音波面を一次
元化したのち、スピーカからの逆波形を干渉させる構成
となっているため、ダクトを必須構成としており、上記
従来の構成の電子消音装置を既存のファンに設置するた
めには、ダクト等を設置するための新たなスペースが必
要であり、家電品やOA機器の冷却ファンへ適用するこ
とは困難である。
【0005】また、限られたスペースでファンとマイク
1、2間を短く適用すると、ファン近傍の上・下流側で
は大きな旋回流(風の乱れ)が生じているため、マイク
ロホンの周囲を通過する旋回流が、マイクロホンに取り
込まれる電気信号に混入して信号を悪化させ、音の空間
的なコヒーレンスがとれず、消音効果が得られない問題
がある。これを回避するにはファンの回転数を下げ、流
量を十分小さくしなければならないが、これではファン
本来の機能である冷却機能を低減させることとなってし
まう。
【0006】また、従来の方法では、高い周波数に対し
ては音波干渉を実現することが難しかった。以下に、こ
の理由を説明する。低い周波数の場合には、波長が長い
(v=fλ v:速度[m/s]、f:周波数[H
z]、λ:波長[m]、例えば空気中で100Hzの波
長は、340/100=3.4m)ため、空気の粗密の
間隔は3.4mで繰り返しとなり、この長さに比べ騒音
源(ファン)と逆波形を発生するスピーカとの距離が短
いほど空間における音波干渉の精度は高く(位相差18
0°)なり、消音を実現しやすい。しかし、高い周波数
の場合には、例えば1kHzの場合では波長は34cm
となり、騒音源と逆波形を発生する手段、スピーカとの
距離は数cm程度である必要があるが、従来の方法では
旋回流の影響を受けるため騒音源(ファン)と、マイク
1,2間に設置されたスピーカとの距離を短くできない
ため、空間における音波干渉の精度は空間の多くの点で
悪化することになり高周波数に対しては理想的な音波干
渉を実現することが難しかった。
【0007】本発明の目的は、これらの問題を解決し、
ファンの冷却機能を低減させることなく、小型で低騒音
なファンを提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】第1の発明は、ファンの
回転情報を検出して電気的な信号に変換する手段と、
出された前記信号から消音対象となる周波数成分をバン
ドパスフィルタで抽出し、ファン音と逆波形の関係とな
る信号を作成する手段と、前記逆波形信号を音波へ変換
する手段とから構成され、前記逆波形信号を音波へ変換
する手段をファンの回転中心部に有することを特徴とす
る低騒音ファンである。
【0009】第2の発明は、逆波形信号を音波へ変換す
る前記手段をファンの側面に備えることを特徴とする第
1の発明に記載の低騒音ファンである。
【0010】本発明の作用について、以下に説明する。
第1の発明によれば、まずファンの回転情報を検出して
電気的な信号に変換することにより、回転情報に関する
源波形信号を得る。次に、源波形からファン音と逆波形
の関係となる音波を再生するための信号を作成する。最
後に、作成した信号により、ファンの回転中心部に備え
た逆波形信号を音波へ変換する手段、例えば振動面を本
信号をもとに駆動することによって、ファン音に対する
逆波形の音波を発生させる。以上により、ファン騒音
は、作成した逆波形の音波との干渉作用によって消去さ
れる。
【0011】ファン騒音(広い周波数の音の成分を持っ
ている)には、ファンの回転と相関の強い成分が含まれ
ていて、本発明の回転情報とは、基本的にはファンの回
転数のn倍成分あるいは1/n倍成分(n=1、2、
3、・・・)などの、回転数に起因した周波数成分(情
報)を指す。ファンの回転情報を検出する手段として
は、振動センサ、フォトセンサ、磁気センサなどが挙げ
られるが、ファンの運動を電気信号として取り出せるセ
ンサであれば、回転数(周波数)のn倍あるいは1/n
倍の周波数成分が含まれているので使用することが可能
である。
【0012】第2の発明では、逆波形信号を音波へ変換
する手段、例えば振動面をファンの側面に設けることに
よって、ファンの吸気側および排気側方向へ発生する消
音を消去することができる。
【0013】本発明による構成では、従来のようにマイ
クロホンによって音情報を取り込むのではなく、ファン
の回転情報を何らかのセンサ(振動センサ、磁気セン
サ、フォトセンサなど)によって検出するため、ファン
近傍で発生している旋回流の影響を受けることがなく、
そのため逆波形を発生する手段をファン(騒音源)近傍
に設置することが可能となった。これにより、従来は音
源を囲うために必要であった大型のダクトを不要にし、
装置を小型化することができた。また、逆波形を発生す
る手段をファン(騒音源)近傍に設置できるため、高い
周波数に対しても理想的な音波干渉を実現することがで
きる。
【0014】また、ファンの回転情報をセンサリングす
るため、ファンの回転変化に追従した消音が可能であ
る。さらに、逆波形を発生する手段、例えば振動面をフ
ァンの回転中心部あるいは側面へ設置することにより、
風の流れを乱すことがない。
【0015】以上のように、本発明によれば、ファンの
回転数や流量を小さくすることなく、また高い周波数に
対しても有効な小型で低騒音なファンを実現できる。
【0016】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例について
図面を参照しながら説明する。
【0017】図1は、第1の発明のファンを示す一実施
例である。振動センサ7によってファンの振動を検出
し、消音対象とする騒音の周波数成分をバンドパスフィ
ルタ8で抽出する。抽出した電気信号は増幅・位相調整
器9を介し、スピーカの駆動原理と同じようにコイル1
0と磁石11の作る磁界により振動面12を振動させ
る。このとき、増幅・位相調整器9により、振動面12
から発生する音波がファン音と逆波形になるよう振幅と
位相を調整する。
【0018】図2は第2の発明のファンを示す一実施例
である。第1の発明では、ファンの片側に対する騒音の
消去を目的とした構成であり、振動面と反対側に位置す
る騒音に対しては効果が小さい。第2の発明は、第1の
発明において逆波形を発生させる振動面をファンの側面
に配置することによって、吸気・排気の両方向へ逆波形
の音波を伝搬させ、両方向へ伝搬するファン音を消音す
ることができる。
【0019】第1、第2の発明において、回転情報を検
出するためのセンサは振動センサに限らず、フォトセン
サ、磁気センサなども可能であり、さらに逆波形を発生
させる手段にはスピーカを代用することもできる。
【0020】本発明によるファンの騒音スペクトルを図
3に示す。また比較例として、図4に従来の消音動作の
ないファン騒音スペクトルを示す。従来のファン騒音で
は、337Hzにファンの回転に起因する最も高いピー
クがあった。図3は、本発明の実施例2のファン装置を
337Hzに適用して測定したデータであり、吸気側に
スペクトル測定用マイクロホンを設置し、振幅と位相調
整により消音動作をさせたときの騒音スペクトルを示し
たものである。本発明により、ファンの回転に起因する
最も高いピークを示す騒音成分(337Hz)を約16
dB低減することができた。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば、従来のファン音対策で
行われていたような翼の形状や回転半径を大きくするな
どの構造上の工夫や吸音ダクトの設置を必要とせず、冷
却機能を損なうことなく小型の低騒音ファンを実現でき
る。
【0022】また、本発明では、逆波形を発生する手段
をファン(騒音源)近傍に設置するため、高い周波数に
対しても理想的な音波干渉を実現することができる。
【0023】また、ファンの回転情報をセンサリングす
るため、ファンの回転変化に追従した消音が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1のファンの構成図である。
【図2】本発明の実施例2のファンの構成図である。
【図3】本発明によるファン騒音の消音効果を示すグラ
フである。
【図4】従来の消音動作のないファン騒音スペクトル図
である。
【図5】従来のアクティブ方式によるファンの構成図で
ある。
【符号の説明】
1、2 マイクロホン 3 スピーカ(消音用) 4 コントローラ 5 ファン 6 ダクト 7 振動センサ 8 バンドパスフィルタ 9 増幅・位相調整器 10 コイル 11 磁石 12 振動面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−294731(JP,A) 特開 平1−159406(JP,A) 特開 平2−285799(JP,A) 特開 平3−10297(JP,A) 特開 平2−61450(JP,A) 特開 平6−207713(JP,A) 実開 平1−128000(JP,U) 特表 平6−508695(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G10K 11/178

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ファンの回転情報を検出して電気的な信
    号に変換する手段と、検出された前記信号から消音対象
    となる周波数成分をバンドパスフィルタで抽出し、ファ
    ン音と逆波形の関係となる信号を作成する手段と、前記
    逆波形信号を音波へ変換する手段とから構成され、前記
    逆波形信号を音波へ変換する手段をファンの回転中心部
    に有することを特徴とする低騒音ファン。
  2. 【請求項2】 逆波形信号を音波へ変換する前記手段を
    前記ファンの側面に備えることを特徴とする請求項1記
    載の低騒音ファン。
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