JPH05157094A - Ｏａ機器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 小型のＯＡ機器内に組込まれた冷却ファンか
ら発生する騒音を簡単な装置でもって一定レベル以下に
低減させる。 【構成】 ＯＡ機器本体が収納される筐体に複数の冷却
ファンを取付け、各冷却ファンを回転駆動する複数のモ
ータとこの各モータに駆動電力を供給する電源回路との
間に、各モータの回転速度を微調整する速度調整器と、
各モータに印加する各駆動電力相互間の位相を可変調整
するための位相調整器とを介挿ている。そして、各冷却
ファンの騒音が互いに打ち消しあうように各駆動電力相
互間の位相を調整し、かつ全体の騒音が低下するように
回転速度を微調整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は冷却ファンの騒音を低減
したＯＡ機器の冷却装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、一般の事務所で使用されるワー
ドプロセッサ，パーソナルコンピュータ，ワークステー
ション，ファクシミリ，プリンタ、複写機等のＯＡ機器
においては、筐体内に収納された機器本体が発生する熱
を外部へ排出するための冷却ファンが取付けられてい
る。これらのＯＡ機器は事務員の作業場所に近接して配
置されるので、冷却ファンによる騒音が問題となる。

【０００３】冷却ファンや空調ファンによる騒音を本格
的に低減する装置として、例えばコンサートホールや劇
場等において、ダクトの外側位置にファンを設け、内側
にスピーカを取付け、さらに、ファンの内側にマイクロ
フォンを取付け、マイクロフォンで検出したファンの騒
音の周波数と同一周波数の信号を発振器で生成して、こ
の信号の位相をマイクロフォンで検出したファンの騒音
の位相と逆位相でスピーカから出力することによって、
室内へファンの騒音が入らないようにする装置が提唱さ
れている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た装置によれば、マイクロフォン，スピーカ，発振器，
スピーカを駆動する増幅器（アンプ）等の電子部材が必
要となる。これらの電子部材はそれぞれ一定以上の容積
を有しており、ＩＣ化等によって、小型化することは困
難である。また、製造費用も大幅に高くなる。

【０００５】したがって、このような大掛かりな装置を
小型のＯＡ機器内に組込むことは不可能である。よっ
て、もっと簡便でかつある程度の騒音抑制効果を有する
騒音低減化手法の開発が望まれている。

【０００６】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、各冷却ファンを駆動するモータに印加する
駆動電力相互間の位相を調整することにより、簡単な構
成でもって、全部の冷却ファンから出力される合成され
た騒音のレベルを低減できるＯＡ機器の冷却装置を提供
することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解消するため
に、本発明のＯＡ機器の冷却装置によれば、ＯＡ機器本
体が収納される筐体に穿設された排気口に取付けられた
複数の冷却ファンと、この各冷却ファンを回転駆動する
複数のモータと、この各モータに駆動電力を供給する電
源回路と、この電源回路から各モータへの駆動電力供給
路に介挿され各モータの回転速度を微調整する速度調整
器と、電源回路から各モータへの駆動電力供給路に介挿
され、各モータに印加する各駆動電力相互間の位相を可
変調整するための位相調整器とを備えている。そして、
各冷却ファンの騒音が互いに打ち消しあうように各駆動
電力相互間の位相を調整し、かつ全体の騒音が低下する
ように前記回転速度を微調整可能としている。

【０００８】

【作用】一般に冷却ファンにおける雑音は冷却ファンの
回転部分やモータの回転部分の振動に起因して発生す
る。そして、この回転部分の振動の周波数は回転部分の
形状等に起因する固有振動数や回転速度に依存する。そ
して、一般に回転速度に依存する成分が固有振動数に依
存する成分より大きい。したがって、回転速度が上昇す
ると振動周波数が上昇し、騒音の周波数も上昇する。

【０００９】さらに、詳細に検証すると、モータの回転
部分の振動の時間的変化は固定子と回転子との間に生起
される回転磁界の変化、すなわち、モータに印加される
駆動電圧の信号波形に対応する。したがって、このモー
タに印加する電圧波形の位相を変化させると、回転部分
の振動波形の位相も変化する。振動波形の位相が変化す
ると、振動に起因して発生す縦波（粗密波）である音波
の位相も変化する。しかして、モータに印加する駆動電
力の位相を変化させると冷却ファンから発生する雑音の
位相も変化する。

【００１０】一方、同一周波数で互いに位相が１８０°
異なる一対の音波を合成すると、互いに打消しあって音
が小さくなる。よって、各冷却ファンを回転駆動する各
モータの各駆動電力相互間の位相を位相調節器で調整す
ることによって、各冷却ファンから出力される騒音を合
成した全体の騒音を低減できる。

【００１１】また、前述したように、回転部分は固有振
動数を有するので、回転速度を変化させると、固有振動
数の近傍で振動が大きくなり、騒音も大きくなる。した
がって、逆に、回転速度を調整して、回転速度に起因す
る周波数が固有振動数に近似しないようにすればよい。
このように、各駆動電力相互間の位相および回転速度を
調整することによって、全体の騒音を低減できる。

【００１２】

【実施例】以下本発明の一実施例を図面を用いて説明す
る。

【００１３】図１は実施例のＯＡ機器の冷却装置の断面
模式図である。図示しないＯＡ機器本体を収納する筐体
１の下部位置に空気吸入口２が穿設されている。また、
筐体１の裏面の上部位置および下部位置にそれぞれ排気
口３ａ，３ｂが設けられている。そして、この各排気口
３ａ，３ｂ内に同一構成の冷却ファン４ａ，４ｂが取付
けられている。そして、この各冷却ファン４ａ，４ｂを
回転駆動する各モータは筐体１の天井近傍に取付けられ
たモータ駆動装置５によって回転駆動される。

【００１４】図２はモータ駆動装置５の概略構成を示す
ブロック図である。商用電源６から供給された例えば５
０Hz，１００Ｖの電力は電源回路７でもって例えば１２
Ｖ等の所定の直流電圧Ｅs に変換される。直流電圧Ｅs
は次の速度調節器８によって操作者によって可変設定さ
れる。速度調節器８から出力された直流電圧Ｅd は次の
変調器９でもって交流成分が重畳されてモータ駆動信号
として出力される。なおこの交流成分は発振器１０から
供給される。

【００１５】変調器９から出力されたモータ駆動信号は
分岐器で二つのモータ駆動信号ａ1，ａ2 に分岐され
て、位相調整器１１へ入力される。この位相調整器１１
は一方のモータ駆動信号ａ2 と他方のモータ駆動信号ａ
1 との間の位相θを任意に調整する機能を有する。具体
的には、モータ駆動信号ａ2 の信号路に例えば可変容量
コンデンサと可変抵抗からなる可変遅延回路を挿入し
て、モータ駆動信号ａ2 のモータ駆動信号ａ1 に対する
位相差θを任意の値に設定可能に構成されている。

【００１６】位相調整器１１から出力された各モータ駆
動信号ｂ1 ，ｂ2 はそれぞれ電圧微調整回路１２ａ，１
２ｂを経由して、各冷却ファン４ａ，４ｂを回転駆動す
る直流モータ１３ａ，１３ｂへ印加される。この直流モ
ータ１３ａ，１３ｂは同一構成であり、図３に示すよう
に、直流の印加電圧Ｅにほぼ比例した回転速度Ｖで回転
駆動する。

【００１７】次にこのような構成のＯＡ機器の冷却装置
の動作を説明する。電源回路７から出力される直流電圧
Ｅs は電圧調節器８でもってＥd まで減圧されたとす
る。また、発振器１０から交流信号が変調器９へ変調信
号ｃとして送出される。 ｃ＝Ｂ sinωｔ …(1) したがって、変調器９から出力される各モータ駆動信号
ａ1 ，ａ2 は(2) 式のようになる。 ａ1 ＝ａ2 ＝Ｅd ＋Ｂ sinωｔ …(2)

【００１８】そして、位相調整器１１によって、一方の
モータ駆動信号ａ2が他方のモータ駆動信号ａ1 に対し
てθだけ遅延される。その結果、位相調整器１１から各
直流モータ１３ａ，１３ｂへ送出されるモータ駆動信号
ｂ1 ，ｂ2 は(3) 式となる。 ｂ1 ＝Ｅd ＋Ｂ sinωｔ ｂ2 ＝Ｅd ＋Ｂ sin (ωｔ＋θ） …(3)

【００１９】よって、このモータ駆動信号ｂ1 ，ｂ2 が
各直流モータ１３ａ，１３ｂに印加されると、図３に示
すように、印加電圧Ｅが電圧Ｅd を中心に周波数ωでも
って変動するので、回転速度Ｖも、電圧Ｅd に対応する
速度Ｖd を中心に周波数ωでもって変動する。その結
果、各直流モータ１３ａ，１３ｂの回転部分は周波数ω
に比例した周波数で振動し、周波数ωに比例した周波数
を有する騒音を発生する。

【００２０】そこで、図４に示すように、位相調節器１
１でもって一方の直流モータ１３ｂに印加するモータ駆
動信号ｂ2 を遅らせせて、相互間の位相θを１８０°
（π）にすれば、各冷却ファン３ａ，３ｂにて発生する
各騒音どうしが打ち消しあって、全体の騒音レベルが低
下する。

【００２１】なお、実際には、合成された騒音のレベル
が最低値になるように位相調節器１１を用いて位相θを
設定する。したがって、必ずしも位相θが正確に１８０
°（π）になるとは限らない。

【００２２】なお、電圧微調整回路１２ａ，１２ｂは各
直流モータ１３ａ，１３ｂの回転速度Ｖ（Ｖd)が互いに
一致するように各モータ駆動信号ｂ1 ，ｂ2 の直流値Ｅ
d が予め微調整されている。

【００２３】位相調整器１１による調整操作が終了する
と、次に速度調整器８を調整する。すなわち、合成され
た騒音のレベルが最低値になるように直流電圧Ｅd を調
整する。

【００２４】このような構成のＯＡ機器の冷却装置によ
れば、電源回路７と各直流モータ１３ａ，１３ｂとの間
に速度調整器８および位相調整器１１を介挿して、これ
らの調整器１１，８によって、位相θおよび回転速度Ｖ
を最適値に調整することによって、冷却ファン３ａ，３
ｂから出力される合成された騒音のレベルを大幅に低減
できる。

【００２５】また、速度調整器８および位相調整器１１
は簡単な回路であり、かつ簡単にＩＣ化可能であるの
で、簡単にＯＡ機器内に組込むことが可能である。よっ
て、これらの調整器８，１１を組込むことによって、Ｏ
Ａ機器全体が大型化したり、製造費が大幅に上昇するこ
とはない。

【００２６】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。実施例においては、冷却ファンを駆動
するモータを直流モータで構成したが、同期モータを使
用してもよい。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のＯＡ機器
の冷却装置によれば、ＯＡ機器本体が収納される筐体に
複数の冷却ファンを設け、各冷却ファンを駆動するモー
タに印加する駆動電力相互間の位相を調整可能とし、か
つモータの回転速度を微調整調整可能としている。した
がって、簡単な構成でもって、全部の冷却ファンから出
力される合成された騒音のレベルをある一定レベル以下
まで簡単に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施例に係わるＯＡ機器の冷却装
置を示す模式図、

【図２】 同実施装置の概略装置を示すブロック図

【図３】 同実施装置におけるモータの電圧速度特性
図、

【図４】 同実施装置の各モータに印加するモータ駆動
信号を示す波形図。

【符号の説明】

１…筐体、４ａ，４ｂ…冷却ファン、５…モータ駆動装
置、７…電源回路、８…速度調整器、９…変調器、１０
…発振器、１１…位相調整器、１３ａ，１３ｂ…直流モ
ータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＯＡ機器本体が収納される筐体に穿設さ
   れた排気口に取付けられた複数の冷却ファンと、この各
   冷却ファンを回転駆動する複数のモータと、この各モー
   タに駆動電力を供給する電源回路と、この電源回路から
   前記各モータへの駆動電力供給路に介挿され各モータの
   回転速度を微調整する速度調整器と、前記電源回路から
   各モータへの駆動電力供給路に介挿され、各モータに印
   加する各駆動電力相互間の位相を可変調整するための位
   相調整器とを備え、前記各冷却ファンの騒音が互いに打
   ち消しあうように前記各駆動電力相互間の位相を調整
   し、かつ全体の騒音が低下するように前記回転速度を微
   調整することを特徴とするＯＡ機器の冷却装置。