JPH05312196A - Fan device - Google Patents

Fan device

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JPH05312196A
JPH05312196A JP11873292A JP11873292A JPH05312196A JP H05312196 A JPH05312196 A JP H05312196A JP 11873292 A JP11873292 A JP 11873292A JP 11873292 A JP11873292 A JP 11873292A JP H05312196 A JPH05312196 A JP H05312196A
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fan
signal
air flow
suction side
blade surface
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Shinji Nakajima
伸治 中島
Katsuhisa Otsuta
勝久 大蔦
Ken Morinushi
憲 森主
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Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PURPOSE:To provide a fan device in which noise of wide band range of an axial flow fan can be remarkably reduced. CONSTITUTION:This fan deice is constituted of a fan 7 consisting of a trunk part 7b and blade parts 7a and rotationally driven so as to feed air, a detecting sensor 8 which is provided on a decided position on the negative pressure side blade face of the blade part, detects variation of air flow along the negative pressure side blade face, and outputs a first signal, a computation processing device internally mounted in the trunk part 7b and outputting a second signal computation processed from the signal of the detecting sensor 8, and an air flow control means 9 which controls air flow so as to cancel the variation of air flow based on the second signal of the computation processing device provided on the decided position on the lower stream side of the detecting sensor of air flow on the negative pressure side blade face.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、回転駆動される軸流
ファンの発する騒音を低減させるファン装置に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a fan device for reducing noise generated by an axial fan that is rotationally driven.

【0002】[0002]

【従来の技術】送風機は、空調機や、換気扇などに幅広
く使われており、その羽根車から発生する騒音をできる
限り低くする事は、社会的にも非常に重要である。送風
機の騒音を低減するには、騒音源であるファン自体の羽
根の形状や材質の工夫などが考えられるが、送風能力を
満足させながら、騒音を羽根形状の最適化によって騒音
を低減することにも限界がある。また、吸音や遮音とい
う手段もあるが、これらも通風効果を下げてしまうか、
大きなスペースを必要とするなど問題がある。そこで、
送風機の騒音制御装置として、アクティブ制御の技術を
用いて、大きなスペースを必要とせず、かつまた送風機
の送風能力を下げることなく送風機の騒音を低減する方
法が提案されている。
Blowers are widely used in air conditioners, ventilation fans and the like, and it is very important socially to reduce the noise generated from the impeller as much as possible. In order to reduce the noise of the blower, it is conceivable to devise the shape and material of the blades of the fan itself, which is the source of noise, but to reduce the noise while optimizing the blade shape while satisfying the blowing capacity. Is limited. There are also means such as sound absorption and sound insulation, but these also reduce the ventilation effect,
There are problems such as requiring a large space. Therefore,
As a noise control device for a blower, a method has been proposed in which active control technology is used to reduce the noise of the blower without requiring a large space and without lowering the blowing capacity of the blower.

【0003】図16は、例えば特開平2−285799
号公報に示された従来のファン装置の構成を示す断面図
である。図において、1は機器のケーシング、2はケー
シング1に取り付けられた内部冷却用ファン、3はファ
ン2に対向して配設された制御用音源の例えばセラミッ
ク圧電スピーカなど小形のスピーカ、4はケーシング1
の内側でファン2の回転部近傍に設けられダイオードお
よび受光素子からなる光センサ、5はケーシング1の外
側縁で騒音の低減を期待される場所に配置され受音手段
となるマイクロホン、6はマイクロホン5及び光センサ
4の検出信号が入力され処理する演算処理装置である。
FIG. 16 shows, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-285799.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional fan device shown in Japanese Patent Publication. In the figure, 1 is a casing of a device, 2 is an internal cooling fan attached to the casing 1, 3 is a small speaker such as a ceramic piezoelectric speaker of a control sound source arranged facing the fan 2, and 4 is a casing. 1
An optical sensor, which is provided in the vicinity of the rotating part of the fan 2 inside the fan, and includes a diode and a light receiving element, 5 is a microphone that is arranged at a position where noise reduction is expected at the outer edge of the casing 1, and serves as a sound receiving means, and 6 is a microphone. 5 and the detection signals of the optical sensor 4 are input and processed.

【0004】次に動作について説明する。マイクロホン
5及び光センサ4の検出信号は演算処理装置6に入力さ
れて処理され駆動制御信号がスピーカ3に出力されてス
ピーカ3は制御音を発生する。演算処理装置6は、伝達
特性を固定または可変とすることができる一種のデジタ
ルフィルタである。光センサ4より入力される回転信号
はA/Dコンバータを介して演算処理装置6に取り込ま
れ、制御信号はD/Aコンバータを介して出力される。
固定型または適応型として演算処理装置は作成されてお
り、図17または図18のように構成されている。演算
処理装置6の伝達特性は、光センサ4およびスピーカ3
の伝達特性を補償し、かつマイクロホン5の位置におい
て騒音と逆位相の音を作り出すように設計されている。
以上のような構成によってマイクロホン5の位置で騒音
は低減される。
Next, the operation will be described. The detection signals of the microphone 5 and the optical sensor 4 are input to and processed by the arithmetic processing unit 6, and the drive control signal is output to the speaker 3, and the speaker 3 produces a control sound. The arithmetic processing unit 6 is a kind of digital filter whose transfer characteristic can be fixed or variable. The rotation signal input from the optical sensor 4 is taken into the arithmetic processing unit 6 via the A / D converter, and the control signal is output via the D / A converter.
The arithmetic processing unit is made as a fixed type or an adaptive type, and is configured as shown in FIG. 17 or 18. The transfer characteristics of the arithmetic processing unit 6 are the optical sensor 4 and the speaker 3.
Is designed to compensate for the transfer characteristic of and to produce a sound having a phase opposite to that of the noise at the position of the microphone 5.
With the above configuration, noise is reduced at the position of the microphone 5.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のファン装置は以
上のように構成されているので、マイクロホン近傍の位
置での騒音と逆位相の音を作り消音するため空間全体の
消音は困難である。また回転数に同期させた信号を制御
用の信号としているために、送風機の回転数に対し、そ
の整数倍の周波数の騒音のみに効果をもち、広帯域の騒
音には消音効果がない欠点があった。
Since the conventional fan device is constructed as described above, it is difficult to mute the entire space because it creates and muffles noise in a phase opposite to the noise in the vicinity of the microphone. In addition, since the signal synchronized with the rotation speed is used as the control signal, it has the disadvantage that it has an effect only on noise of a frequency that is an integral multiple of the rotation speed of the blower, and has no silencing effect on broadband noise. It was

【0006】この発明は以上のような問題点を解消する
ためになされたもので空間全体の消音を行い、回転数の
整数倍の騒音のみならず、広帯域の騒音も大幅に低減で
きるファン装置を得ることを目的とする。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and a fan device capable of muffling the entire space and significantly reducing not only noise of an integral multiple of the number of revolutions but also wideband noise. The purpose is to get.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係るファン装
置は、胴部と翼部でなり回転駆動され送風するファン
と、翼部の負圧側翼面の所定位置に設けられ負圧側翼面
に沿った空気流の変動をとらえ第1の信号を出力する検
出センサと、胴部に内装され検出センサの第1の信号を
演算処理した第2の信号を出力する演算処理装置と、負
圧側翼面で空気流の検出センサより下流側の所定位置に
設けられ第2の信号に基づいて空気流を制御し空気流の
変動を打ち消す空気流制御手段とで構成したものであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION A fan device according to the present invention includes a fan composed of a body portion and a blade portion, which is rotationally driven and blows air, and a fan surface provided on a suction side blade surface at a predetermined position of the suction side blade surface. A detection sensor that detects a variation in the air flow along the side and outputs a first signal, an arithmetic processing unit that is installed in the body and outputs a second signal obtained by arithmetically processing the first signal of the detection sensor, and a negative pressure side wing. And an air flow control means for controlling the air flow based on the second signal and canceling the fluctuation of the air flow, which is provided at a predetermined position on the downstream side of the air flow detection sensor.

【0008】また、胴部と翼部でなり回転駆動され送風
するファンと、翼部の負圧側翼面の所定位置に設けられ
負圧側翼面に沿った空気流の変動をとらえ第1の信号を
出力する検出センサと、胴部に内装され検出センサの第
1の信号を演算処理した第2の信号を出力する演算処理
装置と、ファンに装置され第2の信号に基づいてファン
の発生する騒音と逆位相の音を発生させ能動的に打ち消
す制御用発音装置で構成したものである。
[0008] Further, the first signal, which is provided at a predetermined position on the suction-side blade surface of the blade portion and which is driven by rotation of the body portion and the blade portion to blow air, captures the fluctuation of the air flow along the suction-side blade surface. A detection sensor that outputs a signal, an arithmetic processing unit that is installed in the body and outputs a second signal obtained by arithmetically processing the first signal of the detection sensor, and a fan that is generated by the fan based on the second signal. It is composed of a control sounding device that generates a sound in a phase opposite to the noise and actively cancels it.

【0009】[0009]

【作用】軸流ファンの騒音で特に問題となるその音源
は、ファンの負圧面上の境界層に発生・発達する流れの
乱れによることが知られている。負圧面上の境界層中の
乱れと騒音の発生過程は、おおよそ以下のように考えら
れている。図14に示すようにファン翼前縁で気流は剥
離し、その再付着によって生じた乱れや大気中に存在す
る微小な乱れ、音響による圧力変動による乱れなどは、
ファン負圧面側で増幅過程を経て、ファン翼後縁部にお
いて渦を放出する。この結果、ファン翼自身の循環は微
小に変化し、その揚力は変動する。この揚力の微小変化
によって騒音が発生する。また、ファンに流れ込む空気
の流れが局所的に不均一である場合、ファン翼自身の循
環が回転数に同期して変化する。この結果、ファンから
の回転数の整数倍の騒音が発生する。この発明における
ファン装置は、負圧側翼面上に発生した気流乱れまたは
気流乱れによる微小な圧力変動を、同翼面上に配置した
検出センサによって検出する。電気信号に変換された同
気流中の乱れの第1の信号を演算処理装置に入力し、演
算処理装置から出力される第2の信号によって翼面上に
配置した空気流制御手段例えば振動装置を動作させる。
図15に示すように演算処理装置は、検出センサの伝達
関数および振動装置の伝達関数、検出センサと振動装置
間における気流乱れの輸送・増幅を表す伝達関数を補償
し、制御用振動装置によって前記気流乱れを打ち消すよ
うに動作する。気流中の乱れが整流されたことで、翼後
縁付近での風速変動が低減され、同翼の揚力の変化が低
減し、同翼から発生する騒音が低減される。
It is known that the noise source of the axial fan, which is a particular problem, is caused by the turbulence of the flow generated and developed in the boundary layer on the suction side of the fan. The generation process of turbulence and noise in the boundary layer on the suction surface is considered as follows. As shown in FIG. 14, the air flow is separated at the leading edge of the fan blade, and the turbulence caused by the re-adhesion, the minute turbulence present in the atmosphere, the turbulence caused by acoustic pressure fluctuation, etc.
After the amplification process on the suction side of the fan, vortices are emitted at the trailing edge of the fan blade. As a result, the circulation of the fan blade itself changes slightly, and its lift changes. Noise is generated by this slight change in lift. Further, when the flow of air flowing into the fan is locally non-uniform, the circulation of the fan blade itself changes in synchronization with the rotation speed. As a result, noise is generated from the fan that is an integral multiple of the rotation speed. In the fan device according to the present invention, the air pressure turbulence generated on the suction side blade surface or a minute pressure fluctuation due to the air flow disturbance is detected by the detection sensor arranged on the blade surface. The first signal of the turbulence in the same airflow converted into an electric signal is input to the arithmetic processing unit, and the second signal output from the arithmetic processing unit is used to arrange the airflow control means, for example, the vibration device, on the blade surface. To operate.
As shown in FIG. 15, the arithmetic processing unit compensates the transfer function of the detection sensor and the transfer function of the vibration device, and the transfer function representing the transport / amplification of the air flow turbulence between the detection sensor and the vibration device, and the control vibration device described above. Operates to cancel airflow turbulence. By rectifying the turbulence in the airflow, fluctuations in wind speed near the trailing edge of the blade are reduced, changes in lift of the blade are reduced, and noise generated from the blade is reduced.

【0010】また、羽根の翼面上に発生した気流乱れま
たは気流乱れによる微小な圧力変動を、同翼面上に配置
した検出センサによって検出する。電気信号に変換され
た同気流中の乱れの第1の信号を演算処理装置に入力
し、演算処理装置から出力される第2の信号によって翼
面上または胴部に配置した発音装置を動作させる。演算
処理装置は、検出センサの伝達関数および発音装置の伝
達関数、乱れセンサに検出された乱れを原因として翼後
縁部で発生した騒音が発音装置へ伝播する伝達関数を補
償し、発音装置によって前記気流乱れによって発生した
騒音を打ち消すように動作する。
Further, the air flow turbulence generated on the blade surface of the blade or a minute pressure fluctuation due to the air flow disturbance is detected by a detection sensor arranged on the blade surface. The first signal of the turbulence in the same airflow converted into an electric signal is input to the arithmetic processing device, and the second signal output from the arithmetic processing device operates the sounding device arranged on the wing surface or on the body. .. The arithmetic processing unit compensates the transfer function of the detection sensor and the transfer function of the sounding device, and the transfer function in which noise generated at the trailing edge of the blade due to the turbulence detected by the turbulence sensor propagates to the sounding device. It operates to cancel the noise generated by the turbulence of the air flow.

【0011】[0011]

【実施例】【Example】

実施例1.この発明における実施例1を図について説明
する。図1はこの発明の実施例1におけるファン装置の
外観図、図2は構成を示すブロック図である。図におい
て、7は翼部7aと胴部7bでなるファン、8はファン
7の負圧側翼面に設けられ空気流の変動をとらえ電気信
号を出力する検出センサでここでは風速計の速度センサ
部、9は速度センサ8より後流の負圧側翼面に設けられ
空気流制御手段となるピエゾ素子などによって構成され
た振動装置でここでは振動アクチュエータ、10は風速
計アンプ部、11はファン7の胴部に装備された演算処
理装置、12は振動装置アンプ部であり、ピエゾ素子に
よる振動アクチュエータ9は翼1枚毎に設けられてい
る。なおこれらの装置は回転部に装備されているが、そ
の電源は例えば集電環で入力されている。
Example 1. A first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an external view of a fan device according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing the configuration. In the figure, 7 is a fan including a blade portion 7a and a body portion 7b, and 8 is a detection sensor which is provided on the negative pressure side blade surface of the fan 7 and which detects an air flow variation and outputs an electric signal, here a speed sensor portion of an anemometer. Reference numerals 9 and 9 denote a vibration device provided on a blade surface on the negative pressure side downstream of the speed sensor 8 and constituted by a piezo element serving as an air flow control means. Here, a vibration actuator, 10 is an anemometer amplifier section, and 11 is a fan 7. An arithmetic processing unit 12 is provided in the body portion, 12 is a vibration device amplifier unit, and a vibration actuator 9 formed of a piezo element is provided for each blade. Although these devices are mounted on the rotating part, the power source thereof is input through, for example, a collector ring.

【0012】ファン翼の負圧面上に取り付けた速度セン
サ8によって、翼面上の微小な乱れを検出する。速度セ
ンサ8で得られた乱れを表す信号(第1の信号)は、演
算処理装置5へ入力される。演算処理装置11内では、
信号の各々の周波数に対し位相、出力ゲインを調節し、
振動装置アンプ部12に出力信号(第2の信号)として
出力する。この際、演算処理装置11内の位相や出力ゲ
インの調節は速度センサ8による伝達関数および振動装
置アンプ部6ならびに振動アクチュエータ9の伝達関
数、速度センサ8から振動アクチュエータ9までの境界
層中の乱れの移動・増幅を表す伝達関数を補償し、負圧
面上の振動アクチュエータ9位置での境界層中の乱れに
対しある位相分だけずらした振動となるよう設定されて
いる。振動アクチュエータ9の位置へ輸送された乱れに
対し、ある位相をずらした振動振幅を振動アクチュエー
タ9によって境界層中に与えた場合、その乱れの大きさ
はほとんど0近くまで低減される。この結果、翼後縁部
から放出される乱れによる翼の渦度変化は低減され、フ
ァンから放射される騒音は低減される。
A minute turbulence on the blade surface is detected by the speed sensor 8 mounted on the suction surface of the fan blade. The signal (first signal) representing the turbulence obtained by the speed sensor 8 is input to the arithmetic processing device 5. In the processor 11,
Adjust the phase and output gain for each frequency of the signal,
The output signal (second signal) is output to the vibration device amplifier unit 12. At this time, the adjustment of the phase and the output gain in the arithmetic processing unit 11 is performed by the transfer function of the speed sensor 8 and the transfer function of the vibration device amplifier section 6 and the vibration actuator 9, and the disturbance in the boundary layer from the speed sensor 8 to the vibration actuator 9. Is compensated for the transfer function that represents the movement / amplification of A, and the vibration is set to be displaced by a certain phase with respect to the disturbance in the boundary layer at the position of the vibration actuator 9 on the suction surface. When a vibration amplitude having a certain phase shift is applied to the boundary layer by the vibration actuator 9 with respect to the disturbance transported to the position of the vibration actuator 9, the magnitude of the disturbance is reduced to almost zero. As a result, the vorticity change of the blade due to the turbulence emitted from the trailing edge of the blade is reduced, and the noise emitted from the fan is reduced.

【0013】以上の騒音低減の最も効果が得られる速度
センサ8の位置と振動アクチュエータ9の位置ならびに
速度センサ8と振動アクチュエータ9の距離は以下の様
に規定される。速度センサ8の後縁からの距離をS、振
動アクチュエータ9の後縁からの距離をV、速度センサ
2と振動アクチュエータ9間の距離をL(=S−V)、
ファンの翼端速度をU、速度センサ8の時定数をτS
振動アクチュエータ9の時定数をτV、演算処理装置1
1の演算終了時間をτCとする。ファン形状によって騒
音源となる微小擾乱が発達する位置は変化し、乱れの発
達位置を数値計算もしくは実験によって定めておく必要
がある。この位置を速度センサ8の位置と定めた場合、
振動アクチュータ9までの距離は、 L>U×(τS+τV+τC) でなければならない。例えば本実施例では、τS=10
μs、τV=100μs、τC=200μs、ファン1の
回転数ND=1000rpm、羽根枚数Z=3枚、ファ
ン径D=300mm、ファン翼弦長l=330mmとす
れば、U=15.7m/sとなる。 L≧5(mm) となる。当然のことながら、この値は、ファン7の回転
速度やファン径、演算処理装置11の計算速度、速度セ
ンサ8と振動アクチュエータ9の応答速度によってお
り、条件によってはこの限りではない。逆に、ファン翼
面上の乱れは速度センサ8と振動アクチュエータ9が離
れるに従ってその相互相関が低下し、制御を行うことが
困難となる。センサ部の速度変動と、ファンから発生す
る騒音との相互相関を、そのセンサ部と翼後縁部との距
離Sに対して表したグラフを図3に示す。この図から、
センサ部の翼後縁からの距離Sは、 S≦50mm(=SD) 程である必要がある。本実施例では、以上のことを考え
て、S=20mmとし、翼後縁からのアクチュータまで
の距離V=5mmとしたため、L=15mmとしてい
る。ただし、この値は、そのファンの形状や大きさによ
って変化するため、条件によってはこの限りではない。
相互相関はその境界層厚さδに比例すると考えられる。
すなわち S0/δ=一定 δは δ〜l(lU/ν)-1/2 である。ここで、νは動粘性係数であり、またlとD/
Zは比例関係、UとNDは比例関係である。ここで、N
は回転数(rpm)である。以上からS0と(ZN)
-1/2は比例関係となる。つまり、このファンの形状から
の相似則から、ファンの回転数の平方根に反比例して S≦50mm×(1000×3)1/2/(NZ)1/2 とおおよそ考えることができ、この範囲内に速度センサ
ーを取り付けることによってファン径や回転数が異なる
ファンに対して効果的な消音が可能となる。図4は従来
のファンによる騒音とこの実施例1のファン装置による
騒音の周波数分析結果である。本実施例によれば、2k
Z以下の周期性騒音ならびに広帯域騒音に対し効果が
あることが分かる。
The position of the speed sensor 8 and the position of the vibration actuator 9 and the distance between the speed sensor 8 and the vibration actuator 9 at which the above-mentioned noise reduction effect is most obtained are defined as follows. The distance from the rear edge of the speed sensor 8 is S, the distance from the rear edge of the vibration actuator 9 is V, the distance between the speed sensor 2 and the vibration actuator 9 is L (= S−V),
The blade tip speed of the fan is U, the time constant of the speed sensor 8 is τ S ,
The time constant of the vibration actuator 9 is τ V , the arithmetic processing unit 1
The computation end time of 1 is τ C. The position where the minute disturbance that is a noise source develops changes depending on the fan shape, and it is necessary to determine the development position of the disturbance by numerical calculation or experiment. If this position is defined as the position of the speed sensor 8,
The distance to the vibration actuator 9 must be L> U × (τ S + τ V + τ C ). For example, in this embodiment, τ S = 10
μs, τ V = 100 μs, τ C = 200 μs, the rotation speed N D of the fan 1 = 1000 rpm, the number of blades Z = 3, the fan diameter D = 300 mm, and the fan chord length l = 330 mm, then U = 15. It will be 7 m / s. L ≧ 5 (mm). Naturally, this value depends on the rotation speed and fan diameter of the fan 7, the calculation speed of the arithmetic processing unit 11, the response speed of the speed sensor 8 and the vibration actuator 9, and is not limited to this depending on the conditions. On the contrary, the turbulence on the fan blade surface has a reduced cross-correlation as the speed sensor 8 and the vibration actuator 9 move away from each other, making it difficult to control. FIG. 3 is a graph showing the cross-correlation between the speed fluctuation of the sensor unit and the noise generated from the fan, with respect to the distance S between the sensor unit and the blade trailing edge. From this figure,
The distance S from the blade trailing edge of the sensor unit needs to be about S ≦ 50 mm (= S D ). In the present embodiment, considering the above, S = 20 mm and the distance V from the trailing edge of the blade to the actuator V = 5 mm, so L = 15 mm. However, this value varies depending on the shape and size of the fan, and is not limited to this depending on the conditions.
The cross-correlation is considered to be proportional to the boundary layer thickness δ.
That is, S 0 / δ = constant δ is δ˜l (lU / ν) −1/2 . Where ν is the kinematic viscosity coefficient, and l and D /
Z has a proportional relationship, and U and ND have a proportional relationship. Where N
Is the number of revolutions (rpm). From the above, S 0 and (ZN)
-1/2 is proportional. In other words, from the similarity rule from the shape of the fan, it can be roughly considered that S ≦ 50 mm × (1000 × 3) 1/2 / (NZ) 1/2 in inverse proportion to the square root of the fan rotation speed. By installing a speed sensor inside, effective noise reduction is possible for fans with different fan diameters and rotational speeds. FIG. 4 shows the frequency analysis results of the noise generated by the conventional fan and the noise generated by the fan device according to the first embodiment. According to this embodiment, 2k
It can be seen that it is effective for periodic noise below H Z and broadband noise.

【0014】実施例2.上記実施例1では、翼面上に発
生した乱れを抑制するために振動アクチュエータ9を用
いたが、圧力の変化によって乱れを抑制する温度による
空気粘性の変化を利用した例えばニクローム線を使用し
た発熱装置または冷却装置、境界層中へ空気の吹き出
し、吸い込みの作用を持つ装置を振動アクチュエータ9
の代わりに用いても同様な効果を得ることができる。
Example 2. In the first embodiment, the vibration actuator 9 is used to suppress the turbulence generated on the blade surface, but heat generation using, for example, a nichrome wire that utilizes the change in the air viscosity due to the temperature that suppresses the turbulence due to the change in pressure is used. The vibration actuator 9 is a device or a cooling device, and a device having a function of blowing and sucking air into the boundary layer.
Similar effects can be obtained by using instead of.

【0015】実施例3.この発明における実施例3を図
5,図6を基に説明する。図中、7はファン、2は風速
計の速度センサ部、13はピエゾ素子によって構成され
る発音装置、10は風速計アンプ部、11は演算処理装
置、14は発音装置のアンプ部である。発音装置14は
速度センサ8の下流に取り付ける。速度センサ8、発音
装置アンプ部14、演算処理装置11、ピエゾ素子によ
る発音装置13はファンの翼1枚ごとに設けられてい
る。ファンの翼の負圧面上に取り付けた速度センサ8に
よって、翼面上の微小な乱れを検出する。速度センサ8
で得られた乱れを表す信号は、信号演算処理装置11へ
入力される。演算処理装置11内では、信号の各々の周
波数に対し位相、出力ゲインを調節し、発音装置アンプ
部14に出力する。この際、演算処理装置11内の位相
や出力ゲインの調節は速度センサ8による伝達関数およ
び発音装置アンプ部14ならびに発音装置13の伝達関
数、速度センサ部8から速度センサによって検出された
乱れが原因となって発生した騒音が発音装置13へ伝播
する伝達関数を補償し、発音装置13から放射される音
が、発音装置位置での騒音に対し逆位相となるように設
定されている。発音装置13から、発生騒音に対し逆位
相の音を付加した場合、その重ねあわせの音響レベルは
0近くまで低減される。この結果、羽根翼から放射され
る騒音は低減される。なお、発音装置13にピエゾ素子
を用いたが、ボイスコイルなどの発音装置を用いても同
様な効果を得ることができる。
Example 3. A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the figure, 7 is a fan, 2 is a speed sensor part of an anemometer, 13 is a sounding device constituted by a piezo element, 10 is an anemometer amplifier part, 11 is an arithmetic processing device, and 14 is an amplifier part of the sounding device. The sounding device 14 is attached downstream of the speed sensor 8. The speed sensor 8, the sounding device amplifier unit 14, the arithmetic processing unit 11, and the sounding device 13 using a piezo element are provided for each fan blade. A minute turbulence on the blade surface is detected by the speed sensor 8 mounted on the suction surface of the fan blade. Speed sensor 8
The signal representing the turbulence obtained in step 1 is input to the signal arithmetic processing unit 11. In the arithmetic processing unit 11, the phase and the output gain are adjusted for each frequency of the signal and output to the sounding device amplifier section 14. At this time, the adjustment of the phase and the output gain in the arithmetic processing unit 11 is caused by the transfer function of the speed sensor 8 and the transfer function of the sounding device amplifier unit 14 and the sounding device 13, and the disturbance detected from the speed sensor unit 8 by the speed sensor. The noise generated by is compensated for the transfer function propagating to the sounding device 13, and the sound emitted from the sounding device 13 is set to have an opposite phase to the noise at the sounding device position. When a sound of the opposite phase is added to the generated noise from the sounding device 13, the superposed sound level is reduced to nearly zero. As a result, the noise emitted from the blades is reduced. Although the piezo element is used for the sounding device 13, the same effect can be obtained by using a sounding device such as a voice coil.

【0016】実施例4.また、実施例4として、図7に
示すように発音装置15をファン胴部7bに取り付ける
ことで同様な効果を得ることが可能である。さらに、図
8に示すように発音装置例えばスピーカ16をファンな
どの回りを囲むケーシング17内部に取り付けても同様
な効果を得ることが可能である。この場合、ケーシング
内に取り付けたスピーカ16の個数をファンの翼枚数よ
りも多くし、ある制御用発音装置に対して、最も近いフ
ァンの翼上にあるセンサからの出力を用いることでより
一層の効果を得ることができる。
Example 4. Further, as a fourth embodiment, it is possible to obtain the same effect by attaching the sound producing device 15 to the fan body portion 7b as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 8, the same effect can be obtained by mounting the sounding device, for example, the speaker 16 inside the casing 17 surrounding the fan. In this case, the number of loudspeakers 16 mounted in the casing is made larger than the number of blades of the fan, and the output from the sensor on the blade of the fan closest to a certain control sounding device is used to further increase the number of speakers. The effect can be obtained.

【0017】実施例5.上記実施例1〜3では風変動を
とらえるセンサを速度センサ8としたが実施例4として
風速変動による圧力変動を捉える意味で圧力センサを用
いても同様の効果を得ることができる。
Embodiment 5. Although the speed sensor 8 is used as the sensor for catching the wind fluctuation in the above-described first to third embodiments, the same effect can be obtained by using the pressure sensor in the meaning of catching the pressure fluctuation due to the wind speed fluctuation in the fourth embodiment.

【0018】実施例6.演算処理装置内の伝達関数は、
騒音を消去することに対し効果的となるよう、ファンの
回転数やファン前後の静圧の変化にあわせて変化しなけ
ればならない。また、演算処理装置内部に構成する伝達
関数を、速度センサの伝達関数や振動アクチュエータの
伝達関数、センサ位置から振動アクチュエータまでの乱
れの移動・増幅における伝達関数などから求めることは
一般的に困難である。そこで、この発明の実施例6とし
て図9に示すように、マイクロホンなどで構成されるエ
ラーセンサ18をファン7に取り付け、このエラーセン
サ18のレベルを最小にするように演算処理装置を適応
型フィルタとすることで、容易に演算処理装置内部の伝
達関数を決定できる。また、図10の様にエラーセンサ
18はファン7以外の場所に取り付けたとしても同様な
効果を得ることができる。この時のエラーセンサと処理
装置の構成を図11に示す。図11は、エラーセンサ1
8としてマイクロホンを使用し、このエラーセンサの出
力をマイクロホンアンプ19を介し演算処理装置部へ入
力する。演算処理装置は適応制御型となっており、エラ
ーセンサの出力を最小とするように内部のフィルタを設
定するようになっている。また、以上実施例では1つの
翼に例えば速度センサ、および振動アクチュエータを各
々1つずつ用いているが、複数個の速度センサ、振動ア
クチュエータを用いて、より一層の効果を得ることが可
能である。
Example 6. The transfer function in the processor is
In order to be effective in eliminating noise, it must change in accordance with changes in fan speed and static pressure before and after the fan. In addition, it is generally difficult to obtain the transfer function configured inside the arithmetic processing device from the transfer function of the speed sensor, the transfer function of the vibration actuator, the transfer function in the movement / amplification of the disturbance from the sensor position to the vibration actuator, and the like. is there. Therefore, as a sixth embodiment of the present invention, as shown in FIG. 9, an error sensor 18 including a microphone or the like is attached to the fan 7, and an arithmetic processing unit is provided with an adaptive filter so as to minimize the level of the error sensor 18. Thus, the transfer function inside the arithmetic processing unit can be easily determined. Further, as shown in FIG. 10, even if the error sensor 18 is attached to a place other than the fan 7, the same effect can be obtained. FIG. 11 shows the configuration of the error sensor and the processing device at this time. FIG. 11 shows the error sensor 1
A microphone is used as 8, and the output of this error sensor is input to the arithmetic processing unit through the microphone amplifier 19. The arithmetic processing unit is an adaptive control type, and an internal filter is set so as to minimize the output of the error sensor. Further, in the above embodiment, for example, one velocity sensor and one vibration actuator are used for one blade, but it is possible to obtain a further effect by using a plurality of velocity sensors and vibration actuators. ..

【0019】実施例7.次に実施例1の応用形として実
施例7を図12a,12b,12cに示す。図中、7は
ファン、8は風速計の速度センサ部、19はピエゾ素子
19a両電極19b,19cによって構成される振動ア
クチュエータである。ここでは、振動アクチュエータ1
9を翼後縁に配置し、速度センサを翼の負圧面側上流に
取り付け負圧翼面の速度変動を検出する。検出された速
度変動の信号を演算処理装置に入力し、翼後縁部での過
度放出の状態および、翼全体の渦度が常に一定となるよ
うな翼後縁部の振動アクチュエータの加振量、加振位相
を計算し、振動装置に出力する。この結果、翼回りの揚
力変動は低減され、騒音の発生は抑制される。なお、図
12−Cは振動アクチュエータ19に電流が入力されそ
の動作状態を示している。また、この実施例7に実施例
6で説明したエラーセンサ17を設けて図13のように
構成してもよい。
Example 7. 12A, 12B, 12C show a seventh embodiment as an application form of the first embodiment. In the figure, 7 is a fan, 8 is a velocity sensor part of an anemometer, and 19 is a vibration actuator constituted by both electrodes 19b and 19c of a piezo element 19a. Here, the vibration actuator 1
9 is arranged at the trailing edge of the blade, and a speed sensor is attached upstream of the suction surface of the blade to detect the speed fluctuation of the suction blade surface. The detected velocity fluctuation signal is input to the arithmetic processing unit, and the excessive discharge state at the trailing edge of the blade and the vibration amount of the vibration actuator at the trailing edge of the blade such that the vorticity of the entire blade is always constant , Calculates the vibration phase and outputs it to the vibration device. As a result, lift fluctuations around the blade are reduced, and noise generation is suppressed. It should be noted that FIG. 12-C shows an operating state in which a current is input to the vibration actuator 19. The error sensor 17 described in the sixth embodiment may be provided in the seventh embodiment to configure as shown in FIG.

【0020】[0020]

【発明の効果】以上のように、この発明によれば胴部と
翼部でなり回転駆動され送風するファンと、翼部の負圧
側翼面の所定位置に設けられ負圧側翼面に沿った空気流
の変動をとらえ第1の信号を出力する検出センサと、胴
部に内装され検出センサの第1の信号を演算処理した第
2の信号を出力する演算処理装置と、負圧側翼面で電気
流の検出センサより下流側の所定位置に設けられ第2の
信号に基づいて空気流を制御し空気流の変動を打ち消す
空気流制御手段とで構成したので、ファン翼後縁付近で
の風速変動が低減され翼の揚力変動が低減し翼から発生
する騒音が低減されて空間全体の消音を可能とするファ
ン装置が得られる効果がある。
As described above, according to the present invention, the fan composed of the body portion and the blade portion and driven to rotate and blows air, and the fan portion along the suction side blade surface provided at the predetermined position of the suction side blade surface. A detection sensor that detects a change in the air flow and outputs a first signal, an arithmetic processing unit that is installed in the body section and that outputs a second signal that arithmetically processes the first signal of the detection sensor, and a negative pressure side wing surface Since the air flow control means is provided at a predetermined position on the downstream side of the electric flow detection sensor and controls the air flow based on the second signal to cancel the fluctuation of the air flow, the wind speed near the trailing edge of the fan blades. It is possible to obtain a fan device that can reduce the fluctuation, reduce the lift fluctuation of the blade, reduce the noise generated from the blade, and muffle the entire space.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の実施例1におけるファン装置の外観
を示す斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing the outer appearance of a fan device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】実施例1の装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the apparatus of the first embodiment.

【図3】空気流の乱れの位置に対する相互相関係数表で
ある。
FIG. 3 is a cross-correlation coefficient table for positions of turbulence of airflow.

【図4】この発明によって騒音が低減された効果を示す
対応表である。
FIG. 4 is a correspondence table showing effects of noise reduction by the present invention.

【図5】この発明の実施例3におけるファン装置の外観
を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing the external appearance of a fan device according to Embodiment 3 of the present invention.

【図6】実施例3の装置の構成を示すブロック図であ
る。
FIG. 6 is a block diagram showing a configuration of an apparatus according to a third embodiment.

【図7】この発明の実施例4におけるファン装置の外観
を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing the external appearance of a fan device according to Embodiment 4 of the present invention.

【図8】実施例4の応用形を示す横断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view showing an applied form of the fourth embodiment.

【図9】この発明の実施例6におけるファン装置の外観
を示す斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing the external appearance of a fan device according to Embodiment 6 of the present invention.

【図10】実施例6の応用形を示す横断面図である。FIG. 10 is a cross-sectional view showing an applied form of Example 6.

【図11】実施例6の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing a configuration of a sixth embodiment.

【図12】この発明の実施例7におけるファン装置を示
し、Aにその外観の斜視図を、BにAにおける線B−B
に沿った断面図を、CにAにおける線B−Bの動作状態
図を示すものである。
FIG. 12 shows a fan device according to a seventh embodiment of the present invention, in which A is a perspective view of the appearance and B is a line BB in A.
2 is a cross-sectional view taken along line C, and FIG.

【図13】実施例7にエラーセンサを追設したファン装
置の外観を示す斜視図である。
FIG. 13 is a perspective view showing an external appearance of a fan device in which an error sensor is additionally provided in the seventh embodiment.

【図14】この発明によってなるファンの翼面の空気流
を示す断面図である。
FIG. 14 is a cross-sectional view showing an air flow on a blade surface of a fan according to the present invention.

【図15】従来のファンの翼面の空気流を示す断面図で
ある。
FIG. 15 is a cross-sectional view showing an air flow on a blade surface of a conventional fan.

【図16】従来のファン装置の構成を示す断面図であ
る。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional fan device.

【図17】従来のファン装置の構成を示すブロック図で
ある。
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a conventional fan device.

【図18】従来のファン装置で他の構成を示すブロック
図である。
FIG. 18 is a block diagram showing another configuration of a conventional fan device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 ファン 7a 翼部 7b 胴部 8 速度センサ(検出センサ) 9 振動装置(空気流制御手段) 10 風速計アンプ 11 演算処理装置 12 振動装置アンプ 13 発音装置 14 発音装置アンプ 17 エアーセンサ 19 マイクロホンアンプ 7 Fan 7a Wing 7b Body 8 Speed sensor (detection sensor) 9 Vibration device (air flow control means) 10 Anemometer amplifier 11 Arithmetic processing device 12 Vibration device amplifier 13 Sounding device 14 Sounding device amplifier 17 Air sensor 19 Microphone amplifier

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 胴部と翼部でなり回転駆動されて送風す
るファンと、上記翼部の負圧側翼面の所定位置に設けら
れ上記負圧側翼面に沿った空気流の変動をとらえ第1の
信号を出力する検出センサと、上記胴部に内装され上記
第1の信号を演算処理し第2の信号を出力する演算処理
装置と、上記負圧側翼面で空気流の上記検出センサより
下流側の所定位置に設けられ上記第2の信号に基づいて
上記空気流を制御し空気流の変動を打ち消す空気流制御
手段を備えたことを特徴とするファン装置。
1. A fan composed of a body portion and a blade portion, which is rotationally driven to blow air, and a fan which is provided at a predetermined position on a suction side blade surface of the blade portion and detects a fluctuation of an air flow along the suction side blade surface. From the detection sensor that outputs the No. 1 signal, the arithmetic processing unit that is installed in the body section and that arithmetically processes the first signal and outputs the second signal, and the detection sensor that detects the air flow on the suction side blade surface. A fan device comprising an air flow control means which is provided at a predetermined position on the downstream side and controls the air flow based on the second signal to cancel fluctuations in the air flow.
【請求項2】 胴部と翼部でなり回転駆動されて送風す
るファンと、上記翼部の負圧側翼面の所定位置に設けら
れ上記負圧側翼面に沿った空気流の変動をとらえ第1の
信号を出力する検出センサと、上記胴部に内装され上記
第1の信号を演算処理し第2の信号を出力する演算処理
装置と、上記負圧側翼面で空気流の上記検出センサより
下流側の所定位置に設けられ上記第2の信号に基づいて
上記空気流に作用するよう振動して上記空気流の変動を
打ち消す空気流制御手段を備えたことを特徴とするファ
ン装置。
2. A fan composed of a body portion and a blade portion, which is driven to rotate and blows air, and a fan which is provided at a predetermined position on the suction side blade surface of the blade portion and catches a fluctuation of an air flow along the suction side blade surface. From the detection sensor that outputs the No. 1 signal, the arithmetic processing unit that is installed in the body section and that arithmetically processes the first signal and outputs the second signal, and the detection sensor that detects the air flow on the suction side blade surface. A fan device provided at a predetermined position on the downstream side, comprising air flow control means for vibrating so as to act on the air flow based on the second signal and canceling fluctuations in the air flow.
【請求項3】 胴部と翼部でなり回転駆動されて送風す
るファンと、上記翼部の負圧側翼面の所定位置に設けら
れ上記負圧側翼面に沿った空気流の変動をとらえ第1の
信号を出力する検出センサと、上記胴部に内装され上記
第1の信号を演算処理し第2の信号を出力する演算処理
装置と、上記負圧側翼面で空気流の上記検出センサより
下流側の所定位置に設けられ上記第2の信号に基づいて
上記空気流に作用するよう昇温又は降温して上記空気流
の変動を打ち消す空気流制御手段を備えたことを特徴と
するファン装置。
3. A fan composed of a body portion and a blade portion, which is rotationally driven to blow air, and a fan which is provided at a predetermined position on a suction side blade surface of the blade portion and catches a fluctuation of an air flow along the suction side blade surface. From the detection sensor that outputs the No. 1 signal, the arithmetic processing unit that is installed in the body section and that arithmetically processes the first signal and outputs the second signal, and the detection sensor that detects the air flow on the suction side blade surface. A fan device, which is provided at a predetermined position on the downstream side, and is provided with air flow control means for canceling fluctuations in the air flow by raising or lowering the temperature so as to act on the air flow based on the second signal. ..
【請求項4】 胴部と翼部でなり回転駆動されて送風す
るファンと、上記翼部の負圧側翼面の所定位置に設けら
れ上記負圧側翼面に沿った空気流の変動をとらえ第1の
信号を出力する検出センサと、上記胴部に内装され上記
第1の信号を演算処理し第2の信号を出力する演算処理
装置と、上記ファンに装着され上記第2の信号に基づい
て上記ファンの発生する騒音と逆位相の音を発生して騒
音を打ち消す発音装置を備えたことを特徴とするファン
装置。
4. A fan composed of a body portion and a blade portion, which is rotationally driven to blow air, and a fan which is provided at a predetermined position on the suction side blade surface of the blade portion and catches a fluctuation of an air flow along the suction side blade surface. Based on the second signal which is attached to the fan, a detection sensor which outputs the first signal, an arithmetic processing device which is installed in the body portion and arithmetically processes the first signal and outputs the second signal. A fan device comprising a sounding device that cancels the noise by generating a sound having a phase opposite to that of the noise generated by the fan.
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