JPH0343699A - ファンの周期性騒音の消音装置 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、ファンの回転に同期した周期性の騒音を低減
する消音装置の改良に関する。

（従来の技術） 従来より、この種の消音装置は、例えばファンのブレー
ド間のピッチを不等ピッチとしたり、ブレードのｔ目射
位相をずらしたり、又はファンの径、回転数、ブレード
の形状１枚数若しくは取付は角を適宜変更して、ファン
の周期性騒音を低減している。

しかしながら、送風機等では、その薄型化を実現すべく
ファン径を小さくする傾向があり、これに伴い同一送風
性能を発揮するにはファン回転数を高くする必要がある
。このため、騒音レベルがファン回転数の６乗に比例す
る事実から、上記従来のものでは、ファンの周期性騒音
を効果的に低減し難くなってきた。

そこで、従来、例えば特開昭６３−１４０８９７号公報
に開示されるものでは、ファンの周期性騒音をマイクロ
ホンで収音し、この収音した騒音とは同振幅で逆位相の
音波をスピーカから発生させて、周期性騒音をアクティ
ブに低減するようにしている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来のものでは、マイクロホンがフ
ァンの周期性騒音と共にスピーカの消音用音波をも収音
するために、騒音の低減効果が所期通りに得られない欠
点がある。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、ファンの周期性騒音をマイクロホンで収音するこ
となく、その周期性騒音と同振幅逆位相の音波を発生さ
せて、周期性騒音を効果的に低減することにある。

（課題を解決するための手段） 以上の目的を達成するため、本発明では、ファンの回転
数が判ればその周期性騒音の周波数も把握できることか
ら、先ずファンの回転数を検出する構成とする。そして
、周期性騒音の各周期で騒音と同振幅且つ逆位相とする
構成を、請求項（１）に係る発明では操作者が手動で行
う構成とし、請求項（２）に係る発明ではフィードバッ
ク制御により自動で行う構成としている。

具体的には、請求項（１）に係る発明では、図面に示す
ように、ファン（３〉の回転数を検出する回転数センサ
（７〉と、該回転数センサ（７）で検出されたファン（
３）の回転数の下で上記ファン（３）から放射される周
期性の騒音と同一周波数の純音を発生させる複数の波形
発生器（１６）…と、該６波形発生器（１６）…で発生
する純音の振幅及び位相を手動で：Ａ整可能な複数の振
幅・位相調整器（１７〉…と、該各振幅・位相調整器（
１７）…で調整された純音をミキシングするミキサ（１
８）と、該ミキサ（１８）の出ツノに応じた音波を発生
して上記ファン（３）の周期性騒音に重畳するスピーカ
（１０）とを設ける構成としている。

また、請求項（２）に係る発明では、ファン（３）の回
転数を検出する回転数センサ（７）と、上記ファン（３
）から放射される周期性の騒音を消音するための音波を
発生するスピーカ（１０）と、該スピーカ（１０）の消
音用音波で低減されたファン（３）の周期性騒音をモニ
タするモニタマイクロホン（Ｌｌ）と、上記ファン（３
）の周期性騒音の周波数に応じたクロック信号を入力す
る毎に、上記モニタマイクロホン（３）の出力値が減少
するよう上記スピーカ（１０）から発生させる音波を制
御する適応型フィルタ〈２５〉とを設ける構成としてい
る。

（作用） 以上の構成により、請求項（１）に係る発明では、回転
数センサ（７）でファン（３）の回転数が検出されると
、ファン（３）の周期性騒音と同一周波数の純音が複数
の波形発生器（１６）…から発生する。そして、操作者
が周期性騒音を聴きながら、その周期性騒音がなくなる
よう複数の振幅・位相調整器（１７〉…を手動操作すれ
ば、結果としてミキサ〈１８）でミキシングされた純音
は、振幅及び位相がファン（３）の周期性騒音と同振幅
で逆位相に調整されて、ファン（３）の周期性騒音が効
果的に低域、消音されることになる。

また、請求項（２：Ｊに係る発明では、スピーカ（１０
）から出力される消音用音波が逐次適応型フィルタ（２
５〉で制御されて、その消音用音波がファン（３）の周
期性騒音と同振幅で逆位Ｆ目に近付くほど、モニタマイ
クロホン（１１）の出力値が減少する。そして、消音用
音波が周期性騒音と同振幅で逆位相になった時点で、モ
ニタマイクロホン（１１）の出力値が零値になって、フ
ァン（３）の周期性騒音が完全に消音されることになる
。

（発明の効果） 以上説明したように、請求項（１）に係る発明では、フ
ァンの回転数を検出しながら、周期性騒音と同−周波数
の純音を複数個発生させ、この純音の振幅及び位相を手
動操作することにより、周期性騒音をマイクロホンで収
音することなく、スピーカから発生させる消音用音波を
周期性騒音とは同振幅で逆位相にできるので、消音用音
波の影響を解消して、周期性騒音を効果的に低減、消音
することができる。

また、請求項（′２Ｊに係る発明では、ファンの周期性
騒音と同一周波数の下で、スピーカから発生させる消音
用音波を適応型フィルタで適応制御したので、請求項（
１）に係る発明と同様に、消音用音波の影響を受けるこ
となく、消音用音波を周期性騒音とは同振幅で逆位相に
して周期性騒音を効果的に低減、消音できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図及び第２図はセパレート型空気調和装置に備える
室内機の消音装置に適用した実施例を示す。同図におい
て、（１）は室内機であって、その内部には熱交換器（
２）が斜め配置されていると共に、下部には複数枚のブ
レードを有するクロスフローファンよりなる送風ファン
（３）が配置されている。また、前面板（１ａ）の下部
には風吹出口（４）が開口されている。よって、送風フ
ァン（３）の回転駆動により、室内機（１）内部に吸込
んだ空気を熱交換器（２）で熱交換した後、この空気を
流下させて風吹出口（４）から室内に吹出すように構成
されている。

また、上記送風ファン（３）の直上方には、該送風ファ
ン（３）の回転数を検出してこの回転数に同期したパル
ス信号列を発生する回転数センサ（７）が配置されてい
ると共に、室内機（１）の後面板（１ｂ〉の機器内側に
は、送風ファン（３）に対峙して６個のスピーカ（１０
）…が水平配置されていて、該スピーカ（１０）…によ
り上記送風ファン（３）から放射される周期性騒音を消
音するための音波を発生させる。

せる。

さらに、前面板（１ａ）の風吹出口（４）には、その上
部にて、上記スピーカ（１０）…の消音用音波で低減さ
れた送風ファン（３〉の周期性騒音をモニタする６個の
モニタマイクロホン（１１）…が上記各スピーカ（１０
）…に対峙して水平配置されている。尚、図中（Ｉ２〉
はスタビライザである。

第３図は上記送風ファン（３）の消音装置のブロック構
成図を示す。同図において、（１５〉はスピーカ（１０
）を制御する制御装置であって、その内部には、複数の
波形発生器（１６〉…と、この各波形発生器（１６）…
と対を組む複数の位相・振幅調整器（１７）…とが備え
られる。上記各波形発生器（１Ｂ）…は、上記回転数セ
ンサ（７）の回転数信号に基いて、そのファン回転数の
下で送風ファン（３）から放射される周期性騒音の周波
数ｆｎを下記式から求め、この周波数ｆｎと同一周波数
の純音を発生させるものである。

ｆ　ｎ　−ｎ　Ｘｒ、ｐ、ｍ　Ｘ　Ｚ／６０ここに、ｎ
は１．２…の整数、ｒ、ｐ、ｍは送風ファン（３）の−
分間当りの回転数、Ｚは送風ファン（３）のブレードの
枚数である。

また、各位相・振幅調整器（１７）…は、第４図に具体
的に示すように、対応する波形発生器（Ｌ６）の純音の
振幅を調整できるバリアプルアンプ（１７ａ）と、純音
の位相を手動で進相側及び遅相側に調整できる一対の位
相シフタ（１７ｂ）とから成り、バリアプルアンプ（１
７ａ）には振幅の手動調整用の可変抵抗り２０）が備え
られていると共に、位相シック（１７ｂ）にも位相の手
動調整用の２個の可変抵抗（２１）、　（２２）が備え
られている また、第３図で制御装置（１５〉は、各位相・振幅調整
器（１７）…で位相及び振幅を５！ｌ整された複数の純
音をミキシングするミキサ（１８）を備え、該ミキサ（
１８〉でミキシングされた純音は増幅器（１９）を経て
スピーカ（１０）に出力され、該スピーカ（１０）はミ
キサ（１８）の出力に応じた音波を発生する。

第５図は請求項（２）に係る発明に係る消音装置を示す
。同図において、（２５）はスピーカ（１０）から発生
される音波を制御する適応型フィルタである。

該適応型フィルタ（２５）は、回転数センサ（７）で検
出した送風ファン（３〉の回転数に同期した周波数ｆ「
のパルス信号列からＮ倍の周波数Ｎｆｒのクロック信号
を作るＰ　Ｌ　Ｌ　（Ｐｈａｓｅｄ−Ｌｏｃｋｅｄ　Ｌ
ｏｏｐ）　（２６）からの該クロック信号を受けて動作
する。

上記適応型フィルタ（２５）は、内部にＮ段のシフトレ
ジスタ（２８）を備える。該シフトレジスタ（２８）の
適応アルゴリズムは計算量の少ないＬ　Ｍ　Ｓ　（Ｌｅ
ａｓｔ　Ｍｅａｎ　５ｑｕａｒｅ）アルゴリズムであり
、その係数更新は、上記のクロック信号を受ける毎にモ
ニタマイクロホン（１１）の出力値が減少するよう次式
に基いて行われる。

ｈ（Ｊ）−ｈ（Ｊ）＋μｅ（Ｋ）　　　　ｊ　＝１，２
−Ｎここに、ｈ（Ｊ）は時刻ｋにおける フィルタ係数、μはステップサイズパラメータ、ｅ（Ｋ
）は時刻ｋにおけるモニタマイクロホン（１１）の出力
である。

また、ＬＭＳアルゴリズムの出力ｙ（Ｋ）は次式にる。

　　　　　　　ｙ（Ｋ）−ｈ（Ｊ）上５己のＬＭＳアル
ゴリズムでは、シフトレジスタ（２８）の出力ｙ（Ｋ）
と、この出力に対するエラー信号（つまりモニタマイク
ロホン（１１）の出力信号）との間に、スピーカ（１０
）やモニタマイクロホン（ｌｌ〉及び音波の伝播時間等
に起因する時間遅れτが存在し問題となるので、この時
間遅れτを補償すべく、シフトレジスタ（２８〉の出力
ｙ（Ｋ）に時間遅延回路（２９）で時間τの遅延をかけ
た後、この出力とモニタマイクロホン（１１）の出力と
を加算増幅器（３０）で加算している。尚、第５図中（
３１）は増幅器、（３２）　、　（３３）はＡＤ変換器
である。

したがって、上記実施例においては、送風ファン（３）
が回転駆動されると、その周期性騒音の１次周期音や２
次周期音が第６図に示す騒音スペクトルにおいて顕著な
ピークを示し、音質面で問題となる。

しかし、複数の波形発生器（１６）…では、上記の送風
ファン（３）の周期性騒音の周波数ｆｎと同一周波数の
純音が発生しており、この各純音の位相及び振幅を各位
相・振幅調整器（１７）…で手動操作により調整できる
ので、スピーカ（１０）からは送風ファン（３）の騒音
とは同振幅逆位相の音波を発生させることができ、その
周期性騒音を任意の三次元空間で効果的に低減、消音で
きる。

ここに、送風ファン〈３〉の周期性騒音は従来の如くマ
イクロホンで検出せず、そのファン回転数のみを検出し
ているので、スピーカ（１０）から発生させる消音用音
波の影響を受けることなく、周期性騒音を効果的に低減
、消音できる。その際、送風ファン（３）の周期性騒き
は、ファン回転数の変動により周波数が変化するが、フ
ァン回転数を検出しているので、ファン回転数の変動に
追随してその送風ファン（３）の周期性騒音を良好に低
減。

消音できる。

しかも、スピーカ（１０）からの消音用音波の出力で周
期性騒音を低減しているので、送風ファン（３）のブレ
ードの位置や形状、又は回転数等を任意に設定でき、送
風ファン（３）を小径及び高速化でき、その薄形化が可
能になる。

また、第５図の適応型フィルタ（２５）で自動消音する
場合には、回転数センサ（７〉により送風ファン（３）
の周期性騒音の周波数ｆｎが把握され、その−周期内で
ＬＭＳアルゴリズムによりその係数が、モニタマイクロ
ホン（１１）の出力（エラー信号）に基いてＮ回更新さ
れることが繰返し行われ、このことにより最終的にスピ
ーカ（１０）から発生する消音用音波は、送風ファン（
３）の周期性騒音とは同振幅逆位相となるので、その周
期性騒音の周波数が変動したり、室温が変化したり、ス
ピーカ（１Ｑ〉の音響特性が経時変化しても、送風ファ
ン（３〉の周期的騒音を効果的に低減、　／Ｉ！ｉ音で
きる。

その場合に、送風ファン（３）の周期性騒音をマイクロ
ホンで検出していないので、スピーカ（１０）からの消
音用音波は周期性騒音の低減には何ら影響を与えない。

また、音響的なフィードバックによる発振（ハウリング
）がなく、システムが安定になる。更に、適応型フィル
タ（２５）はシフトレジスタ（２８〉により構成されて
いるので、通常のディジタルフィルタを用いる場合と比
較して、システム構成を大幅に簡易化できる。

また、第７図はスピーカの配置位置の変形例を示し、上
記実施例では室内機（１）の後面板（１ｂ）に設けたの
に代え、スピーカ（ｌ「）をスタビライザ（１２）に沿
って送風ファン（３）に指向して配置したものである。

さらに、第８図及び第９図はスピーカ及びモニタマイク
ロホンの配置位置の他の変形例を示し、スピーカ（１０
°゛）を前面板（ｌａ）の表面側にて風吹出口（４）上
方に配置し、モニタマイクロホン（１Ｆ）を室内機（１
）の前方にて風吹出口（４）に対峠する位置に１個配置
したものである。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の実施例を示し、第１図はセパレート型空
気調和装置に適用した場合の室内機の側面図、第２図は
同正面図、第３図はスピーカの制御装置の内部構成を示
すブロック図、第４図は位相・振幅調整器の電気回路図
、第５図は適応型フィルタの内部構成を示すブロック図
、第６図は送風ファンの騒音スペクトルを示す図、第７
図はスピーカの配置位置の変形例を示す室内機の側面図
、第８図はスピーカ及びモニタマイクロホンの配置位置
の他の変形例を示す室内機の側面図、第９図は同正面図
である。 （３）…送風ファン（ファン）　、（７）…回転数セン
サ、（１０）、（１０°）、（ｔｏ”）…スピーカ、（
１１）、（１１′）…モニタマイクロホン、（１５〉…
制御装置、（１Ｂ）…波形発生器、（１７）…位相・振
幅調整器、（１８）…ミキサ、（２５）…適応型フィル
タ、（２８）…シフトレジスタ。 ジスタ。 ばか２名 第 ６ 図 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ファン（３）の回転数を検出する回転数センサ（
   ７）と、該回転数センサ（７）で検出されたファン回転
   数の下で上記ファン（３）から放射される周期性の騒音
   と同一周波数の純音を発生させる複数の波形発生器（１
   ６）…と、該各波形発生器（１６）…で発生する純音の
   振幅及び位相を手動で調整可能な複数の振幅・位相調整
   器（１７）…と、該各振幅・位相調整器（１７）…で調
   整された純音をミキシングするミキサ（１８）と、該ミ
   キサ（１８）の出力に応じた音波を発生して上記ファン
   （３）の周期性騒音に重畳するスピーカ（１０）とを備
   えたことを特徴とするファンの周期性騒音の消音装置。
2. （２）ファン（３）の回転数を検出する回転数センサ（
   ７）と、上記ファン（３）から放射される周期性の騒音
   を消音するための音波を発生するスピーカ（１０）と、
   該スピーカ（１０）の消音用音波で低減されたファン（
   ３）の周期性騒音をモニタするモニタマイクロホン（１
   １）と、上記ファン（３）の周期性騒音の周波数に応じ
   たクロック信号を入力する毎に、上記モニタマイクロホ
   ン（１１）の出力値が減少するよう上記スピーカ（１０
   ）から発生させる音波を制御する適応型フィルタ（２５
   ）とを備えたことを特徴とするファンの周期性騒音の消
   音装置。