JP3455082B2 - 送風ファンの騒音低減装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、家庭用／
工業用の扇風機や換気扇，電子機器の冷却システムなど
に用いられている送風ファンが作動することにより発生
する騒音を低減するための送風ファンの騒音低減装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の送風ファンの騒音低減装置
が適用される電子機器の冷却システムの一例を示すブロ
ック図であるが、この図７に示す冷却システムは、パー
ソナルコンピュータなどの電子機器（図示略）内で発生
する熱を外部へ排熱するためのダクト（排熱路）１００
内に送風ファン１０１が設けられるとともに、この送風
ファン１０１の作動に伴い発生する騒音を低減する騒音
低減装置１０２として、コイル１０３，バンドパスフィ
ルタ１０４，位相調整回路１０５，増幅回路１０６及び
スピーカ１０７が設けられた構成となっている。

【０００３】ここで、上記の送風ファン１０１は、複数
の回転翼１０１ａを有し電源回路１０８から供給される
電源電圧に応じて作動（回転）することによりダクト１
００内の熱を外部へ排出させて電子機器を冷却するため
のもので、ここでは、ダクト１００内の温度が上昇し温
度センサ１０９にてこの温度上昇が検出されると、冷却
効果を高めるために電源回路１０８からの供給電圧が増
加せしめられて、その回転数が上がるようになってい
る。

【０００４】また、コイル１０３は、ファン１０１の回
転数を基にその回転数で生じるであろう騒音の周波数を
検出するもので、ここでは、例えば図８に模式的に示す
ように、上記の回転翼１０１ａのいずれか１つに磁石１
０１ｂを取り付けておき、この磁石１０１ｂが本コイル
１０３の近傍を通過する度に発生する電流（パルス列）
を上記騒音の周波数信号として出力するようになってい
る。

【０００５】さらに、バンドパスフィルタ１０４は、こ
のコイル１０３により得られた上記の周波数信号をろ波
して特定の周波数（例えば、人間が騒音として耳障りに
感じる音の周波数）以下の周波数帯の信号のみを抽出し
通過させるものである。なお、上記特定の周波数は、例
えば、ファン１０１ａの回転数に回転翼１０１ａの数を
乗じたときのピーク値を基にして設定される。

【０００６】また、位相調整回路１０５は、このバンド
パスフィルタ１０４を通過してきた周波数信号の位相を
調整して、入力された周波数信号とは逆の位相を有する
周波数信号（以下、逆相信号という）を生成するもので
あり、増幅回路１０６は、この逆相信号の電圧レベルを
所望のレベルに増幅するものであり、スピーカ１０７
は、この増幅回路１０６からの逆相信号を音に変換して
上記騒音の消去音として出力するものである。なお、こ
のスピーカ１０７は、ファン１０１が発生する騒音を効
率良く消去するために、ファン１０１の軸心を中心とし
た位置に配置されている。

【０００７】上述のごとく構成された冷却システム（騒
音低減装置１０２）では、ファン１０１が電源回路１０
８からの供給電圧を受けて作動すると、磁石１０１ｂの
取り付けられたファン１０１の回転翼１０１ａがコイル
１０３の近傍を通過する毎に、コイル１０３に電流が生
じ、そのパルス列がファン１０１の騒音周波数信号とし
て検出される。

【０００８】この周波数信号は、バンドパスフィルタ１
０４にて上記特定の周波数以下の周波数のみを含む信号
にろ波されたのち、位相調整回路１０５にて位相調整が
施されて元の周波数信号とは逆の位相を有する逆相信号
に変換される。そして、この逆相信号は、増幅回路１０
６にてその電圧レベルが所望のレベルに増幅されたの
ち、スピーカ１０７にて音に変換されて上記騒音の消去
音として出力される。

【０００９】これにより、ファン１０１の騒音波形はこ
のスピーカ１０７からの消去音の波形により相殺される
ので、ファン１０１の騒音が低減される。しかしなが
ら、このような騒音低減装置１０２では、コイル１０３
によりファン１０１の回転数を検出することで騒音の波
形（周波数信号）を検出し、その波形から逆の位相を有
する波形を線形的に作成しているので、ダクト１００内
での騒音反射などの影響により騒音の波形が非線形に変
化しても、その変化に追従した消去音を生成することが
できない。

【００１０】また、このような単純な線形的制御では、
ファン１０１の回転時に生じるいわゆる「ゆらぎ」によ
る騒音波形の変化に十分対応することができないばかり
でなく、ダクト１００に対する外乱による突発的な騒音
波形の変化にも対応することができない。つまり、上記
の騒音低減装置１０２は、実際のダクト１００内の騒音
に対する外乱状況を考慮せずに、単純に、ファン１０１
の回転数に基づいて消去音を生成しているために、周期
的に発生する騒音しか低減することができず、全ての騒
音を効率良く低減することが非常に困難になってしまっ
ているのである。

【００１１】そこで、従来は、例えば、特開平４−１３
０１６号公報や特開平６−２５９０８５号公報などに示
されるように、ファン回転数に基づいて騒音の消去音を
ディジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）を用いた適応
型ＦＩＲ(Finite Impulse Response) により生成する一
方、騒音監視用のマイクロフォンを用いて騒音の低減度
〔消去できなかった騒音（残留騒音）〕を監視し、残留
騒音が最小となるように、上記ＤＳＰを用いたＦＩＲフ
ィルタにより生成される消去音の波形を適応的に制御す
ることが考えられている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記特
開平４−１３０１６号公報や特開平６−２５９０８５号
公報などに示される技術（騒音低減装置）では、消去音
の生成及び適応制御にＤＳＰを用いたＦＩＲフィルタを
導入しているために、その装置規模（サイズ）およびコ
ストがともに増大してしまっている。このため、特に、
近年、小型化が重視されているパーソナルコンピュータ
などの電子機器においては、この装置の占めるスペース
が大きくなってしまうので、サイズ面で非常に不利であ
る。

【００１３】また、上記のＤＳＰ内では、消去音生成時
の適応制御を畳み込み符号化方式あるいはタップ係数の
更新による演算を利用して行なっているので、騒音波形
の非線形的な変化に精度良く追従するためには、必然的
に、その演算量が非常に多くなってしまう。従って、１
つのＤＳＰでこの演算処理をまかなおうとすると、演算
自体に時間がかかってしまい、結果的に、消去音をリア
ルタイムに生成することができない。

【００１４】そこで、ＤＳＰを用いたものについては、
演算速度を確保するために複数のＤＳＰを用いることが
考えられるが、今度は、当然、全体の装置規模が増大し
てしまう。本発明は、このような課題に鑑み創案された
もので、騒音の消去音をファジィ制御を用いて適応的に
生成することにより、小型で低コスト、且つ、高速な適
応制御を可能にした、送風ファンの騒音低減装置を提供
することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理ブロ
ック図で、この図１において、１は送風ファン、２はこ
の送風ファン１の作動に伴い発生する騒音を低減するた
めの騒音低減装置である。そして、この騒音低減装置２
は、この図１に示すように、さらに、騒音検出部３，フ
ァジィ制御型消去信号生成部４及び消去音出力部５をそ
なえて構成されている。

【００１６】ここで、騒音検出部３は、送風ファン１の
作動に伴い発生する騒音を騒音信号として検出するもの
であり、ファジィ制御型消去信号生成部４は、この騒音
検出部３により検出された騒音信号に基づいて、上記の
騒音を消去しうる特性を有する消去信号をファジィ制御
により適応的に生成するものであり、消去音出力部５
は、このファジィ制御型消去信号生成部４で生成された
消去信号を音に変換して上記騒音の消去音として出力す
るものである。

【００１７】上述のごとく構成された本発明の騒音低減
装置２では、騒音検出部３において送風ファン１の作動
に伴い発生する騒音を常に監視（検出）して、その騒音
を消去しうる消去信号を消去信号生成部４においてファ
ジィ制御により適応的に生成するので、騒音の特性（波
形）が非線形に変化しても、畳み込み符号化演算などの
複雑な演算処理を多数行なうことなく、この変化に確実
に追従して上記の騒音を相殺して消去しうる特性を有す
る信号を高速に生成することができる。

【００１８】そして、このように消去信号生成部４にお
いて適応的に生成された消去信号は、随時、消去音出力
部５において音に変換されて上記騒音の消去音として出
力され、この結果、上記の騒音は、その非線形的な変化
に関わらず常に最小となるように低減される。このた
め、上記のファジィ制御型消去信号生成部４は、例え
ば、下記項目〜に示す各部をそなえて構成される。

【００１９】上記の消去信号を生成するための非線形
関数を記憶する第１記憶部 消去音出力部５から出力された消去音により消去しき
れず騒音検出部３おいて残留騒音として検出された騒音
信号が最小となるように、上記の第１記憶部における非
線形関数の形状を変化させる非線形関数制御部 生成中の消去信号を上記の第１記憶部における非線形
関数により非線形に変化させた信号に基づいて新たな消
去信号を推論し生成する推論部 上述のごとく構成されたファジィ制御型消去信号生成部
４では、上記の消去音により消去しきれなかった残留騒
音が騒音検出部３おいて検出されると、その残留騒音に
ついての騒音信号が最小となるように、非線形関数制御
部が上記の第１記憶部における非線形関数の形状を変化
させ、推論部がこの形状変化後の非線形関数を用いて生
成中の消去信号を非線形に変化させて上記の残留騒音を
消去するための消去信号を新たに推論して生成する。

【００２０】つまり、このファジィ制御型消去信号生成
部４は、消去音出力部５から出力された消去音により消
去しきれなかった残留騒音に応じて、上記の消去信号を
推論・生成するために使用する非線形関数の形状を変化
させるだけで、上記の残留騒音を最小にする消去信号を
適応的に推論・生成することができるのである。

【００２１】なお、本騒音低減装置２は、送風ファン１
の回転数に応じて発生するであろうと予測される複数種
類の騒音に対応して複数種類の非線形関数を記憶する第
２記憶部をそなえるとともに、上記の推論部が、送風フ
ァン１の回転数に応じた非線形関数を選択して上記の第
２記憶部から第１記憶部へ読み出し、選択した非線形関
数に基づいて上記の消去信号の推論・生成処理を行なう
ように構成してもよい。

【００２２】上述のごとく構成された騒音低減装置２で
は、上記推論部が、送風ファン１の回転数に応じて発生
するであろうと予測される騒音に対応する非線形関数を
選択し、その非線形関数に基づいて上記の消去信号の基
準となる基準信号を生成するので、推論初期段階から上
記の残留騒音に適応した特性を有する消去信号を推論・
生成することができる。

【００２３】なお、この場合、上記の推論部は、上記の
送風ファン１の回転数についての情報として、送風ファ
ン１への供給電圧情報を受けるように構成するととも
に、この供給電圧情報に基づいて上記の非線形関数の選
択を行なうように構成すれば、送風ファン１の回転数情
報を検出するための特別な装置を送風ファン１に設ける
ことなく、簡便に、送風ファン１の回転数情報を得て上
記非線形関数の選択を行なうことができる。

【００２４】そして、上記の推論部および非線形関数制
御部は、マイクロプロセッサユニットにより構成すれ
ば、その構成が小型化されるとともにコストも低減され
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図２は本発明の一実施形態として
の送風ファンの騒音低減装置が適用される電子機器の冷
却システムの構成を示すブロック図で、この図２におい
て、１１は電子機器（図示略）内の熱発生部分に配置さ
れ排熱路を形成するダクト、１２はこのダクト１１内に
設けられた送風ファンで、この送風ファン１２が回転
（作動）すると、電子機器外部から空気（冷気）がダク
ト１１内に吸気されるとともにダクト１１内の熱が外部
へ排気されて、ダクト１１周辺の温度が下がり電子機器
の冷却が行なわれるようになっている。

【００２６】また、１３は送風ファン１２を作動させる
ための電圧を供給する電源回路で、この電源回路１３
は、本実施形態では、ダクト１１内に設けられた温度セ
ンサ１４で検知されたダクト１１内の温度に応じて、送
風ファン１２への供給電圧値を変えることができるよう
になっている。具体的には、温度センサ１４によりダク
ト１１内の温度が上昇していることが検知されると、送
風ファン１２への供給電圧値を増加して送風ファン１２
の回転数を上げることにより、ダクト１１内の冷却効果
を高められるようになっている。

【００２７】そして、本実施形態では、上述の冷却シス
テムに、送風ファン１２の作動に伴いダクト１１内に発
生する騒音を低減するための騒音低減装置１５として、
エラーマイク１６，ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１７，
逆相信号生成部１８，ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）
変換器１９，増幅回路（ＡＭＰ）２０及びスピーカ２１
が設けられている。

【００２８】ここで、エラーマイク（騒音検出部）１６
は、ダクト１１内に設けられ、送風ファン１２の作動に
伴いダクト１１内で発生する騒音を騒音信号として検出
するものであり、ローパスフィルタ１７は、このエラー
マイク１６で検出された騒音信号をろ波して約１ｋＨｚ
以下の周波数成分の信号のみを通過させるものである。
なお、このように、騒音信号の周波数成分を１ｋＨｚ以
下にするのは、人間が騒音として耳障りに感じる音の周
波数が略１ｋＨｚ以下の周波数帯に含まれるからであ
る。

【００２９】また、逆相信号生成部（ファジィ制御型消
去信号生成部）１８は、エラーマイク１６で検出されロ
ーパスフィルタ１７でろ波された騒音信号に基づいて、
ダクト１１内で発生している騒音を消去しうる特性を有
する消去信号（具体的には、騒音の周波数と逆の位相を
有する逆相信号）をファジィ制御により適応的に生成す
るものである。

【００３０】さらに、Ｄ／Ａ変換器１９は、この逆相信
号生成部１８で生成された逆相信号（ディジタル信号）
をアナログ信号に変換するものであり、増幅回路２０
は、このＤ／Ａ変換器１９からの逆相信号を所望の電圧
レベルに増幅するものであり、スピーカ（消去音出力
部）２１は、逆相信号生成部１８で生成されＤ／Ａ変換
器１９，増幅回路２０を通じて入力された逆相信号を音
に変換して、ダクト１１内で発生している騒音の消去音
として出力するもので、ここでは、騒音を効率良く消去
できるよう、その中心が送風ファン１２の回転軸の軸心
上に位置するようダクト１１内に配置されている。

【００３１】そして、上述の逆相信号生成部１８は、ハ
ードウェア的には、例えば図３に示すように、Ａ／Ｄ変
換器１８１，ＲＯＭ１８２，マイクロプロセッサユニッ
ト（ＭＰＵ）１８３及びＲＡＭ１８４を有して構成され
ている。ここで、Ａ／Ｄ変換器１８１は、エラーマイク
１６で検出されローパスフィルタ１７を通じて入力され
た騒音信号（アナログ信号）をＭＰＵ１８３で選定され
たサンプリング周波数に従ってサンプリングすることに
よりディジタル信号に変換するものであり、ＲＯＭ１８
２は、後述するファジィ制御用の制御ルール，メンバシ
ップ関数（非線形関数：図４中の符号１８８参照）及び
シングルトンＷ_N，Ｗ_P （図４参照）などを記憶するも
のである。

【００３２】ただし、このＲＯＭ１８２には、上記のメ
ンバシップ関数１８８については、送風ファン１２の回
転数に応じて発生するであろうと予測される複数種類の
騒音に対応して複数種類のものが記憶されており（第２
記憶部としての機能を果たしている）、本実施形態で
は、例えば図４中に模式的に示すように、送風ファン１
２の回転数が大きい程（ｆ₁ ＜ｆ₂ ＜ｆ₃ ・・・）、他
のものよりも山の傾きを緩慢にした（山の幅を大きくし
た）形状を有するものが記憶されている。

【００３３】そして、これらの各メンバシップ関数１８
８は、後述するように、送風ファン１２への供給電圧情
報に応じてＭＰＵ１８３により選択されてＲＡＭ１８４
に読み出される（コピーされる）ようになっており、後
述する逆相信号の推論・生成処理には、このように選択
されたメンバシップ関数１８８が使用されるようになっ
ている。

【００３４】つまり、上記のＲＡＭ１８４は、ＲＯＭ１
８２の記憶情報がＭＰＵ１８３を通じてコピーされるこ
とにより、上記の逆相信号を生成するためのメンバシッ
プ関数１８８を記憶する第１記憶部としての機能を果た
していることになる。なお、上記のシングルトンＷ_N ，
Ｗ_P は、主に、後述するファジィ推論部１８７（図４参
照）で推論・生成される逆相信号の出力レベルを調整す
るためのもので、例えば、本実施形態では、その出力値
の大きさ（重み）と位置（図４参照）とが調整されるこ
とにより、逆相信号の出力レベルが−２Ｖ〜＋２Ｖ程度
の範囲内に収められるようになっている。

【００３５】また、ＭＰＵ１８３は、ＲＡＭ１８４にお
ける制御ルール，メンバシップ関数１８８及びシングル
トンＷ_N ，Ｗ_P とに基づいて上記の逆相信号を生成する
ものである。なお、このＭＰＵ１８３は、電源回路１３
からの送風ファン１２への供給電圧情報に応じてＡ／Ｄ
変換器１８１でのサンプリング周波数を決定する機能も
有しており、例えば、ここでは、入力された供給電圧情
報から送風ファン１２の回転数（周波数）を把握するこ
とができることから、その周波数の２倍の周波数をサン
プリング周波数（周期）として決定するようになってい
る。

【００３６】そして、ＭＰＵ１８３は、上述のように逆
相信号を生成するため、機能的には、例えば図４に示す
ように、基準信号発生部１８５，メンバシップ関数補正
部１８６及びファジィ推論部１８７を有して構成されて
いる。ここで、基準信号発生部１８５は、上記の逆相信
号を生成するための基準となる基準信号を発生するもの
で、本実施形態では、例えばサイン波（Ｘ_j ＝ｓｉｎω
ｔ）を発生するようになっており、このサイン波を、電
源回路１３からの供給電圧情報に基づいてファジィ推論
部１８７により選択されたＲＡＭ１８４内のメンバシッ
プ関数１８８により非線形に変化させることで、複数種
類の基準波形を生成しうるようになっている。

【００３７】また、メンバシップ関数補正部（非線形関
数制御部）１８５は、スピーカ２１（図２参照）から出
力された消去音により消去しきれずエラーマイク１６に
おいて残留騒音（残留エラー）として検出されローパス
フィルタ１７，Ａ／Ｄ変換器１８１を通じて入力された
騒音信号が最小（理論的にはゼロ）となるように、ＲＯ
Ｍ１８２からＲＡＭ１８４に読み出されたメンバシップ
関数１８８の形状を変化させる（山を左右いずれかに移
動させる）ものである。

【００３８】さらに、ファジィ推論部１８６は、上記の
基準信号と生成中の消去信号をＲＡＭ１８４におけるメ
ンバシップ関数１８８により非線形に変化させた信号と
に基づいて新たな逆相信号を推論し生成するものであ
る。ただし、このファジィ推論部１８６は、電源回路１
３からの上記供給電圧情報により識別される送風ファン
１２の回転数に応じたメンバシップ関数１８８を選択し
てＲＯＭ１８２からＲＡＭ１８４へ読み出し、選択した
そのメンバシップ関数１８８に基づいて上記の逆相信号
の推論・生成処理を行なうようになっている。

【００３９】つまり、本実施形態のファジィ推論部１８
６は、送風ファン１２の回転数についての情報として、
送風ファン１２への供給電圧情報をＭＰＵ１８３のポー
ト（図示略）を通じて受けるように構成されるととも
に、受信した供給電圧情報に基づいてメンバシップ関数
１８８の選択を行なうように構成されている。以下、上
述のごとく構成された本実施形態の騒音低減装置１５の
動作について、図５に示すフローチャート（ステップＳ
１〜Ｓ１１）及び図６に示すタイミングチャートを参照
しながら詳述する。

【００４０】まず、上述の冷却システムが電源投入によ
り起動されると、電源回路１３から送風ファン１２へ電
圧が供給されて送風ファン１２が作動するととともに、
そのときの送風ファン１２への供給電圧情報が逆相信号
生成部１８（ＭＰＵ１８３）へ出力される。すると、Ｍ
ＰＵ１８３では、この電源回路１３からの電圧情報（選
択信号）を読み取り（ステップＳ１）、読み取った電圧
情報を基に上記のサンプリング周期を選定するとともに
〔図６（ａ）参照〕、その電圧情報に対応するメンバシ
ップ関数１８８を上記のサンプリング周期に従ってＲＯ
Ｍ１８２から選択してＲＡＭ１８４に読み出す〔ステッ
プＳ２：図６（ｄ）参照〕。

【００４１】このとき、ＭＰＵ１８３は、必要な制御ル
ール及びシングルトンＷ_N ，Ｗ_P も上記のサンプリング
周期に従ってＲＯＭ１８２からＲＡＭ１８４へ読み出し
ておく〔ステップＳ３：図６（ｅ）参照〕。そして、Ｍ
ＰＵ１８３は、サンプリング周期が決定されている（生
成されている）か否かを判定するが（ステップＳ４）、
今、上述のごとくサンプリング周期が決定されているの
で、ファジィ推論部１８７が、選択したメンバシップ関
数１８８により基準信号発生部１８５からのサイン波を
非線形に変化させて基準波形〔図６（ｃ）参照〕を生成
し、その基準波形と上記の制御ルール及びシングルトン
Ｗ_N ，Ｗ_P とに基づいて、上記逆相信号を推論し生成す
る〔ステップＳ４のＹＥＳルートからステップＳ６：図
６（ｇ）参照〕。

【００４２】なお、サンプリング周期が決定されていな
ければ、ＭＰＵ１８３は待機状態（タイマ待ち状態）と
なる（ステップＳ４のＮＯルートからステップＳ５）。
このように、電源回路１３からの電圧情報に応じて、発
生するであろうと予測される複数種類の騒音に対応して
用意されたメンバシップ関数１８８を選択し、そのメン
バシップ関数１８８に基づいて基準波形を生成すること
により、推論初期段階から、ダクト１１内に発生してい
る騒音の波形に適応した逆相信号を生成することができ
るので、その後の推論処理によりダクト１１内の騒音を
最小にするまでの時間が短縮される。

【００４３】そして、上述のごとくファジィ推論部１８
７により生成された逆相信号は、Ｄ／Ａ変換器１９にお
いてディジタル信号からアナログ信号に変換され増幅回
路２０において増幅されたのちスピーカ２１へ出力さ
れ、スピーカ２１において音に変換されて上記騒音の消
去音として出力される〔ステップＳ７：図６（ｈ）参
照〕。

【００４４】その後、ＭＰＵ１８３は、上記の消去音に
よりしきれなかった残留騒音がエラーマイク１６におい
て検出されその残留騒音信号がローパスフィルタ１７，
Ａ／Ｄ変換器１８１を通じて入力されているか否かを判
定し（ステップＳ８）、残留騒音信号が入力されていれ
ば、その信号を上記サンプリング周期に従って読み取る
〔ステップＳ８のＹＥＳルートからステップＳ９：図６
（ｂ）参照〕。

【００４５】そして、ＭＰＵ１８３では、メンバシップ
関数補正部１８６が、読み取った騒音信号に基づいて次
にファジィ推論部１８７で推論・生成される逆相信号に
より騒音信号が最小（ゼロ）となるように、図６（ｆ）
に示すようなタイミングで、ＲＡＭ１８４におけるメン
バシップ関数１８８の形状を変化させて（山を左右にず
らして）メンバシップ関数１８８の補正を行なう（ステ
ップＳ１０）。

【００４６】なお、本実施形態のメンバシップ関数補正
部１８６は、このようなメンバシップ関数１８８の形状
補正とともに、エラーマイク１６で検出された残留騒音
（波形）に応じて、サンプリング周期の補正やシングル
トンＷ_N ，Ｗ_P の出力値の大きさ（重み）と位置の補正
なども行なっている。これにより、ファジィ推論部１８
７では、上述のごとくメンバシップ関数補正部１８６に
よって補正されたメンバシップ関数１８８に基づいて、
新たな逆相信号の推論・生成処理を行なうことで、疑似
信号波形，ファジィ推論部１８７へのフィードバック信
号（前回生成された逆相信号）の位相が調整されて、上
記の騒音信号を最小にするような特性を有する逆相信号
が適応的に生成される。

【００４７】そして、ＭＰＵ１８３は、電源回路１３の
電源が切られるなどして停止指示が入力されるまで（送
風ファン１２への供給電圧情報がゼロになるまで）、上
記ステップＳ４以降の処理を繰り返し、常に、ダクト１
１内の騒音を最小にする特性を有する逆相信号を適応的
に生成する（ステップＳ１１のＮＯルート）。なお、停
止指示が入力されれば、ＭＰＵ１８３は処理を終える
（ステップ１１のＹＥＳルート）。

【００４８】以上のように、本実施形態における送風フ
ァン１２の騒音低減装置１５によれば、送風ファン１２
の作動に伴い発生する騒音を消去しうる逆相信号をファ
ジィ制御により適応的に生成するので、騒音の特性（波
形）が非線形に変化しても、従来のように、畳み込み符
号化演算やタップ係数の更新演算などの複雑な演算処理
を多数行なうことなく、この変化に確実に追従して上記
の逆相信号を高速に生成することができる。

【００４９】従って、その装置規模を増大させることな
く、うなりやたわみ等の非周期的，非線形な騒音をも、
常に、極めて効率良く低減することができる。具体的
に、本実施形態の騒音低減装置１５では、上記の消去音
により消去しきれなかった残留騒音をエラーマイク１６
により検出し、検出した残留騒音に応じて、メンバシッ
プ関数１８８の形状を変化させるだけで、その残留騒音
を最小にする逆相信号を適応的に推論・生成することが
できるので、常に、最適な騒音低減量を維持することの
できる適応制御を行なうことができる。従って、突発的
な騒音を含み、騒音の波形が非線形に変化しても、極め
て高速且つ高精度に、その騒音を最小に低減することが
できる。

【００５０】また、本実施形態の騒音低減装置１５で
は、送風ファン１２への供給電圧情報（送風ファン１２
の回転数）に応じてメンバシップ関数１８８を選択し、
そのメンバシップ関数１８８に基づいて上記の逆相信号
の推論・生成処理を行なうので、推論初期段階から、ダ
クト１１内で発生している騒音信号に適応した逆相信号
を生成することができる。従って、その後の推論処理に
より上記騒音を最小にするまでの時間を短縮することが
でき、さらに高速に、ダクト１１内の騒音を最小に低減
することができる。

【００５１】さらに、このように送風ファン１２への供
給電圧情報に基づいてメンバシップ関数１８８の選択を
行なうことにより、従来のように、送風ファン１２の回
転翼に磁石を設けるなど、送風ファン１２の回転数情報
を得るための特別な細工を送風ファン１２に施したり装
置を設けたりする必要がないので、メンバシップ関数１
８８の選択処理を高速化することができるだけでなく、
送風ファン１２自体の低コスト化にも大いに寄与してい
る。

【００５２】そして、本実施形態では、上記のファジィ
推論部１８７およびメンバシップ関数補正部１８６が、
ＭＰＵ１８３により構成されているので、その構成が大
幅に小型化されるとともにコストも低減されており、本
騒音低減装置１５を極めて小型で安価に実現できてい
る。なお、上述した実施形態では、メンバシップ関数１
８８を複数種類用意していずれか１つを選択するように
なっているが、１種類のみを固定使用するようにしても
よい。

【００５３】また、上述のファジィ推論部１８７では、
上述のごとく推論初期段階からダクト１１内で発生して
いる騒音に適応した逆相信号を生成するために、基準信
号発生部１８５で発生した基準信号を使用して逆相信号
の推論・生成を行なっているが、このような基準信号を
使用しなくても、エラーマイク１６で検出された残留騒
音のみに基づいて上記逆相信号の推論・生成を行なうこ
とも可能である。

【００５４】この場合、基準信号を使用する場合に比べ
て、ダクト１１内で発生している騒音に適応した逆相信
号を生成するまでに多少の時間を要するものの、基準信
号発生部１８５を使用せずに済むので、ＭＰＵ１８３の
構成をより簡素化することができる。さらに、本実施形
態の騒音低減装置１５は、電子機器の冷却システムに適
用したものについて述べたが、送風ファン１２を有する
システムであれば、どのようなシステムに適用すること
も可能である。

【００５５】そして、本発明は上述した実施形態に限定
されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で
種々変形して実施することができる。

【００５６】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の送風ファ
ンの騒音低減装置によれば、送風ファンの作動に伴い発
生する騒音を消去しうる消去信号をファジィ制御により
適応的に生成するので、騒音の特性（波形）が非線形に
変化しても、畳み込み符号化演算などの複雑な演算処理
を多数行なうことなく、この変化に確実に追従して上記
の消去信号を高速に生成することができ、その装置規模
を増大させることなく、常に、上記の騒音を極めて効率
良く低減することができる。

【００５７】このとき、本騒音低減装置では、上記の消
去音により消去しきれなかった残留騒音に応じて、上記
の消去信号を推論・生成するために使用する非線形関数
の形状を変化させるだけで、上記の残留騒音を最小にす
る消去信号を適応的に推論・生成することができるの
で、騒音の波形が非線形に変化しても、極めて高速且つ
高精度に、上記の騒音を最小に低減することができる。

【００５８】なお、本騒音低減装置では、送風ファンの
回転数に応じて発生するであろうと予測される騒音に対
応する非線形関数を選択し、その非線形関数に基づいて
上記の消去信号の推論・生成処理を行なうこともできる
ので、推論初期段階から、発生している騒音信号に適応
した消去信号を生成することができる。従って、その後
の推論処理により上記騒音を最小にするまでの時間を短
縮することができ、さらに高速に、上記の騒音を最小に
低減することができる。

【００５９】このとき、上記の送風ファンの回転数につ
いての情報として、送風ファンへの供給電圧情報に基づ
いて上記の非線形関数の選択を行なえば、送風ファンの
回転数情報を検出するための特別な装置を送風ファンに
設けることなく、簡便に、送風ファンの回転数情報を得
て上記非線形関数の選択を行なうことができるので、上
記選択処理を高速化することができるだけでなく、送風
ファン自体の低コスト化にも大いに寄与する。

【００６０】そして、上記の推論部および非線形関数制
御部は、マイクロプロセッサユニットにより構成すれ
ば、その構成が大幅に小型化されるとともにコストも低
減されるので、本騒音低減装置を極めて小型で安価に実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理ブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態としての送風ファンの騒音
低減装置が適用される電子機器の冷却システムの構成を
示すブロック図である。

【図３】本実施形態の送風ファンの騒音低減装置におけ
る逆相信号生成部のハードウェア構成を示すブロック図
である。

【図４】本実施形態の逆相信号生成部の機能ブロック図
である。

【図５】本実施形態の送風ファンの騒音低減装置の動作
を説明するためのフローチャートである。

【図６】（ａ）〜（ｈ）はいずれも本実施形態の送風フ
ァンの騒音低減装置の動作を説明するためのタイムチャ
ートである。

【図７】従来の送風ファンの騒音低減装置が適用される
電子機器の冷却システムの一例を示すブロック図であ
る。

【図８】送風ファンの回転数の検出方法を説明するため
の模式図である。

【符号の説明】

１，１２ 送風ファン ２，１５ 騒音低減装置 ３ 騒音検出部 ４ ファジィ制御型消去信号生成部 ５ 消去音出力部 １１ ダクト １３ 電源回路 １４ 温度センサ １６ エラーマイク（騒音検出部） １７ ローパスフィルタ（ＬＰＦ） １８ 逆相信号生成部（ファジィ制御型消去信号生成
部） １９ ディジタル／アナログ（Ｄ／Ａ）変換器 ２０ 増幅回路（ＡＭＰ） ２１ スピーカ（消去音出力部） １８１ アナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器 １８２ ＲＯＭ（第２記憶部） １８３ マイクロプロセッサユニット（ＭＰＵ） １８４ ＲＡＭ（第１記憶部） １８５ 基準信号発生部 １８６ メンバシップ関数補正部（非線形関数制御部） １８７ ファジィ推論部 １８８ メンバシップ関数（非線形関数） Ｗ_N ，Ｗ_P シングルトン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G10K 11/16 F01N 1/06 F24F 11/04 G10K 11/178

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送風ファンの作動に伴い発生する騒音を
   低減するための騒音低減装置であって、 該騒音を騒音信号として検出する騒音検出部と、 該騒音検出部により検出された騒音信号に基づいて、該
   騒音を消去しうる特性を有する消去信号をファジィ制御
   により適応的に生成するファジィ制御型消去信号生成部
   と、 該ファジィ制御型消去信号生成部で生成された該消去信
   号を音に変換して該騒音の消去音として出力する消去音
   出力部とをそなえるとともに、 該ファジィ制御型消去信号生成部が、 該消去信号を生成するための非線形関数を記憶する第１
   記憶部と、 該消去音出力部から出力された該消去音により消去しき
   れず該騒音検出部において残留騒音として検出された騒
   音信号が最小となるように、該第１記憶部における該非
   線形関数の形状を変化させる非線形関数制御部と、 生成中の消去信号を該第１記憶部における該非線形関数
   により非線形に変化させた信号に基づいて新たな消去信
   号を推論し生成する推論部と、 該送風ファンの回転数に応じて発生するであろうと予測
   される複数種類の騒音に対応して複数種類の非線形関数
   を記憶する第２記憶部とをそなえ、且つ、 該推論部が、 該送風ファンの回転数に応じた非線形関数を選択して該
   第２記憶部から該第１記憶部へ読み出し、選択した該非
   線形関数に基づいて該消去信号の推論・生成処理を行な
   うように構成され ていることを特徴とする、送風ファン
   の騒音低減装置。
2. 【請求項２】 送風ファンの作動に伴い発生する騒音を
   低減するための騒音低減装置であって、 該騒音を騒音信号として検出する騒音検出部と、 該送風ファンの回転数に応じて発生するであろうと予測
   される複数種類の騒音に対応して複数種類の非線形関数
   を記憶する記憶部と、 該送風ファンの回転数についての情報に応じた非線形関
   数を該記憶部から選択 し、当該選択した非線形関数に基
   づいて該騒音を消去しうる特性を有する消去信号を推論
   し生成する推論部と、 該推論部で生成された該消去信号を音に変換して該騒音
   の消去音として出力する消去音出力部と、 該消去音出力部から出力された該消去音により消去しき
   れず該騒音検出部において残留騒音として検出された騒
   音信号が最小となるように、上記の選択された該非線形
   関数の形状を変化させる非線形関数制御部とをそなえて
   いることを特徴とする、送風ファンの騒音低減装置。
3. 【請求項３】 該推論部が、 該送風ファンの回転数についての情報として、該送風フ
   ァンへの供給電圧情報を受けるように構成されるととも
   に、該供給電圧情報に基づいて該非線形関数の選択を行
   なうように構成されていることを特徴とする、請求項１
   又は２に記載の送風ファンの騒音低減装置。
4. 【請求項４】 該推論部および該非線形関数制御部が、
   マイクロプロセッサユニットにより構成されていること
   を特徴とする、請求項１〜３のいずれか１項に記載の送
   風ファンの騒音低減装置。