JPH01147235A - ファン装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 り皇」１夏ｕ１注１ 本発明は、ファンの発する騒音を低減させるファン装置
に関する。

とその、：１　戸 近年、事務所、住宅等において空調および換気のために
多くのファンが使用されるようになり、これらのファン
から建物の内外に向って放散される騒音が問題になって
いる。また、各種の０Ａｔａ器、コンピュータ等にも放
熱のためにファンが設りられており、これらのファンか
ら室内に放出される騒音も大きな問題となっている。

ファンのｉｔを低下させれば騒音は低下するが、これで
はファン本来の機能が不満足なものとなるのを避けられ
ない。従って、従来、ファンの騒音低減を図るためには
、音源であるファンのモータあるいは羽根の形状に種々
の工夫がなされて来たが、いまだ十分な低騒音ファンは
得られていない。

一方、ファン騒音の低減のために遮音あるいは吸音とい
った方策がとられているが、これにはファンの近傍にダ
クト状あるいは塀状の遮（吸）音体を設けなければなら
ないので、スペースを必要とし、前記したような事務所
、住宅用もしくはＯＡ機器、コンピュータ用として適し
た軽量、小型で十分な風量を有する低騒音ファンを得る
ことは困難で、かつ意匠面からも問題がある。

従って本発明は、大きなスペースを必要とせず、小型、
軽量で、かつファン本来の機能を損うことなく、大きな
騒音低減が可能なファン装置を得ようとするものである
。

隔　Ｊを　決するための手　および このため、本発明のファン装置は、ファンと、該ファン
の近傍に配設され該ファンからの騒音を検出する騒音受
信手段と、前記ファンに関し該ファンからの騒音を低減
させようとする側に配設された発音体と、前記騒音受信
手段により検出された音信号の位相を変える位相変換手
段と、該位相変換手段により位相を変換された信号に基
づいて前記発音体を駆動する駆動手段とから成っている
。

本発明によれば、ファンの近傍に配設された騒音受信手
段が該ファンからの騒音を検出して該騒音に応じた音信
号を発生する。この音信号は位相変換手段により逆位相
またはこれに近い位相の信号に変換されて駆動手段に出
力され、駆動手段はこの信号に基づいて発音体を駆動し
音を発生させる。従って発音体が発する音はファンが発
する騒音と位相を逆にするので、両方の音が干渉して相
殺され、ファンから発音体が設置されている側に向かう
騒音が著しく低減する。発音体はファンに関し該ファン
からの騒音を低減させようとする側に設けられ、例えば
ファンの吸込側において騒音が問題となる場合には吸込
側に、ファンの吐出側において騒音が問題となる場合に
は吐出側に設ｃノられる。

支−五一旦 第１図は本発明の一実施例を示し、ファン１が壁２に設
けられている。壁２は例えば建物の室内［Ａ］を戸外［
Ｂ］から仕切る壁で、ファン１は室内［Ａ］の空気を戸
外［Ｂ］に吸出して室内［Ａ］の換気を図る換気扇であ
る。ファン１自体は周知の構造のものであり、枠３内で
羽根４がモ−９５により駆動されて回転する。６はモー
タ５を枠３に連結するとともに羽根４がらの排風を整流
する案内羽根である。

ファン１は吸込側［Ａ］がら空気を取り入れ、吐出側［
Ｂ］へ放出し、換気、放熱等の機能を果すが、羽根４の
回転および空気流により騒音を発生ずる。この騒音は［
Ａ　］’、”　［Ｂ　］両側へ向って放散されるが９本
実施例は吐出側［Ｂ”　］における騒音を低減させよう
とするものであり、吐出側［Ｂ］にファン１に近接させ
てマイクロフォンフ等の騒音受信手段が設置されている
。そしてさらにその後方にセラミック圧電スピーカ８か
ら成る発音体が適当な支持体９に固着されて配設されて
いる。

セラミック圧電スピーカ８は第２図および第３図に示す
ように円板状の外周部を環状の枠部材１１が支持し、金
属薄板１０の両面もしくは片面にチタン酸ジルコン酸鉛
等の圧電セラミック１２が貼付され、金属薄板１０の表
面には電極１３が蒸着等の手段によりコーティングされ
ている。電極１３および金属薄板１０には電線１４の端
部が固着され、圧電セラミックが両面に貼着されている
場合、両面の電極どうしは金属薄板１０を絶縁されて貫
通する電線１５によって接続されている。このセラミッ
ク圧電スピーカ８は圧電セラミック１２に交流電圧を印
加ず　　　゛ることによる圧電効果により金属薄板１０
が屈曲振動して発音するもので、金属薄板１０の外径が
３５　ｍｍ程度の小型、軽量のスピーカである。

前記マイクロフォン７の出力導線１６とセラミック圧電
スピーカ８の入力導線１７とは第１図に示すように制御
回路１８を介して接続されており、該制御回路１８には
後述する位相変換手段１９と駆動手段２０とが含まれて
いる。

第４図に制御回路１８の一例を示す。この制御回路はア
ナログ方式の回路で、マイクロフォン７によって検知さ
れたファン騒音が音信号として前記出力導線１６を経て
制御回路１８に入力される。この信号は先ず４測アンプ
２１により増巾された後バンドパスフィルタ２２を経て
、前述の位相変換手段を構成する遅延回路２３に入力さ
れ、該遅延回路２３により位相が遅らされ、略逆位相に
近い信号に変換される。そして増巾器２０により増巾さ
れ、その出力が前記入力導線１７を経てセラミック圧電
スピーカ８に送られてセラミック圧電スピーカ８が駆動
される。すなわち増巾器２０はセラミック圧電スピーカ
８を駆動する駆動手段を構成する。増巾器２０の増中度
はセラミック圧電スピーカ８の発する音のレベルがファ
ン１の騒音のレベルとほぼ等しくなるように調節される
。

かくしてセラミック圧電スピーカ８からはファン１の騒
音とほぼ逆位相でかつレベルがほぼ等しい音が放出され
、この音とファン騒音とは互いに干渉して相殺されるの
で、ファン１の吐出側［Ｂ］における騒音は著しく低減
する。

第５図は上記アナログ方式の制御回路１８と同効のディ
ジタル方式の制御回路１８を示し、マイクロフォン７か
らの音信号が前記制御回路１８と同様に計測アンプ２１
によって増巾された後、ローパスフィルタ２４およびＡ
／Ｄ変換器２５を経て位相変換手段であるディジタルフ
ィルタ２６に送られ、次いでＤ／Ａ変換器２７およびロ
ーパスフィルタ２８を経て前記制御回路１８と同様な増
巾器２ｏに送られる。広帯域への効果を考慮した場合に
はかがるディジタル制御系の方が望ましい。

第６図はファン１の吸込側［Ａ］においてファン騒音が
問題となる場合の本発明装置の配置例を示し、マイクロ
フォン７およびセラミック圧電スピーカ８が吸込側［Ａ
］に設けられている点を除いては、前記第１図の実施例
と全く同様である。

なお、第１図および第６図においてマイクロフォン７は
ファン１に関してセラミック圧電スピーカ８と同じ側に
設置されているが、ファン１の騒音は［Ａ］側、［Ｂ］
側のいずれにおいても類似したスペクトル性状を有して
いるので、マイクロフォン７はセラミック圧電スピーカ
８とは無関係にファン１のいずれの側に配設してもよい
。

第７図はＯＡ機器、コンピュータ等、ケーシングカバー
で囲まれた機器に本発明を適用した例を示し、前記と同
様なファン１がカバー２９に設（プられ、該ファン１に
より内部［Ａ］の熱を外部［Ｂ］に放出するようになっ
ている。この場合には当然外部［Ｂ］における騒音が問
題になるので、セラミック圧電スピーカ８はファン１に
関して外部側に設けられている。セラミック圧電スピー
カ８は前記のように小型、軽量であるので、ファン１自
体の静止部分例えば図示にように枠３に固定されたモー
タ５の端面に取付けることができ、このようにしてファ
ン装置全体を小型にしてＯＡ機器等に適合したものとす
ることができる。マイクロフォン７はカバー２９の内部
に設置され、該マイクロフォン７とセラミック圧電スピ
ーカ８とが前記と同様な制御回路１８を介して接続され
ている。このファン装置はファン騒音を有効に低減させ
るだけでなく、機器の外観にほとんど影響を与えないの
で、意匠的な観点からも好適である。

発音体としては、周波数特性と発音パワーが十分であれ
ば、通常のダイナミック形スピーカを使用することもで
きるが、軽量でかつ薄形といった適用上の問題から前述
のようなセラミック圧電スピーカ８が望ましい。

次に、本発明の効果を確認するために行った実験の結果
について述べる。

ファン１とＬ／　Ｔ　ハＲＯＴＲＯＮ社製＋７）ＣＥＮ
ＴＡＵＲＭＯＤＥＬＣＴ　３３５５Ａを用い、第８図に
示すように、このファン１の吐出側後方６０調の位置に
マイクロフォン７を設置してファン１を回転さゼ、マイ
クロフォン７からの信号をＢ＆ｌ’Ｊ：製計測アンプ２
６０７で増幅し、この信号を遅延回路２３を用いて適宜
位相を調節した後、バンドパスフィルタ２２で、ファン
騒音のスペクトルの特徴にあわせ特に問題となる４５５
Ｈｚ　、　６８０Ｈｚ　、　９０５Ｈｚ　　（第９図参
照）を中心とした周波数バンドに分割した後、増巾器２
０でレベルを調節してセラミック圧電スピーカ８に入力
した。セラミック圧電スピーカ８はファン１から３３５
＃離れた位置に設置した。

そしてファン１から６９０媚離れた点に設けた評価用マ
イク３０で該点における騒音を検出し、計測アンプ３１
で増巾した後周波数分析器３２で分析した。

その結果を第９図に示す。第９図において上方の曲線ａ
はファン１が発する本来の（未制御状態での）騒音のス
ペクトルを示し、横軸は周波数、縦軸は音圧レベルを表
わす。下方の曲線すは上記騒音の音圧レベルと制御シス
テムを作動させた場合の評価用マイク３０で検出した音
圧レベルとの差を示し、これにより特に問題となる４５
５Ｈｚ　、　６８０Ｈｚ　。

９０５Ｈｚの騒音が７〜１３ｄＢ減少し、ファン１の特
に気になる騒音が大きく低下したことが分る。

また、上記と同じファン１を、第１０図に示すように、
ケーシングを形成する箱３３に取り付け、この箱３３の
内部、ファン１から６０ｍｍの点にマイクロフォン７を
設置し、第８図と同様な制御回路を用いて位相、レベル
を調節し、ファン１の中央部に固定したセラミック圧電
スピーカ８に入力を与え、ファン騒音の消去を試みた。

この時は９０５Ｈｚのみを対象としたが前記実験と同様
に１０ｄＢの減音効果が得られた。

光Ｉ四と１果 以上の通り、本発明によるファン装置は、ファンと、該
ファンの近傍に配設され該ファンからの騒音を検出する
騒音受信手段と、前記ファンに関し該ファンからの騒音
を低減させようとする側に配設された発音体と、前記騒
音受信手段により検出された音信号の位相を変える位相
変換手段と、該位相変換手段により位相を変換された信
号に基づいて前記発音体を駆動する駆動手段とから成る
ので、従来極めて困難であったファンの騒音の低減が、
ファン本来の機能を低下させることなく達成でき、しか
もこのファン装置は小型、軽量かつ低コストである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す概略図、第２図はセラ
ミック圧電スピーカの断面図、第３図は同スピーカの平
面図、第４図は制御回路の一例を示すブロック図、第５
図は他の制御回路例を示すブロック図、第６図および第
７図はそれぞれ本発明の他の実施例を示す第１図と同様
な図面、第８図は本発明の効果を確認するために行った
実験装置を示すブロック図、第９図は同実験の結果を示
す線図、第１０図は他の実験例を示す概略図である。 １・・・ファン、２・・・壁、３・・・枠、４・・・羽
根、５・・・モータ、６・・・案内羽根、７・・・マイ
クロフォン（騒音受信手段）、８・・・セラミック圧電
スピーカ（発音体）、９・・・支持体、１０・・・金属
薄板、１１・・・枠部材、１２・・・圧電セラミック、
１３・・・電極、１４．１５・・・電線１５．１６・・
・出力導線、１７・・・入力導線、１８・・・制御回路
、１９・・・位相変換手段、２０・・・増巾器（駆動手
段）、２１・・・計測アンプ、２２・・・バンドパスフ
ィルタ、２３・・・遅延回路（位相変換手段）、２４・
・・ローパスフィルタ、２５・・・Ａ／Ｄ変換器、２６
・・・ディジタルフィルタ（位相変換手段）、２７・・
・Ｄ／Ａ変換器、２８・・・ローパスフィルタ、２９・
・・カバー、３０・・・評価用マイク、３１・・・計測
アンプ、３２・・・周波数分析器、３３・・・ケーシン
グ（カバー）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ファンと、該ファンの近傍に配設され該ファンか
   らの騒音を検出する騒音受信手段と、前記ファンに関し
   該ファンからの騒音を低減させようとする側に配設され
   た発音体と、前記騒音受信手段により検出された音信号
   の位相を変える位相変換手段と、該位相変換手段により
   位相を変換された信号に基づいて前記発音体を駆動する
   駆動手段とから成るファン装置。
2. （２）前記発音体がセラミック圧電体である特許請求の
   範囲第１項記載のファン装置。
3. （３）前記ファンがカバー部材の内部の放熱、換気のた
   め該カバー部材に取付けられ、前記騒音受信手段が前記
   カバー部材の内部に配設され、前記発音体が前記カバー
   部材の外側に面した前記ファンの静止部分に取付けられ
   ている特許請求の範囲第１項または第２項記載のファン
   装置。