JP6409109B1 - ファンの騒音制御システム - Google Patents
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Abstract
【課題】ファンの騒音制御システムを提供する。
【解決手段】少なくとも一つの筒型リミッタと、複数の誤差センサーと、一つの騒音制御モジュールと、少なくとも一つのスピーカーとを備える。筒型リミッタはファンモジュールに接続して、ファンモジュールから発生するファンの騒音信号の伝送経路を制限する。さらに、複数の誤差センサーは筒型リミッタの内部に分布配置され、少なくとも一つのスピーカーはファンの軸心部に取り付けられる。この斬新なファンの騒音制御システムが正常に稼働するとき、騒音制御モジュールは、誤差センサーが一つ前の時間帯で検出された複数組の誤差騒音信号に基づき、少なくとも一つの騒音消去信号を生成した後、スピーカーを介して、ファンモジュールの風出力側および／または風入力側にこの騒音消去信号を再生し、この方式によって、高効率のファンの騒音軽減効果を達成する。
【選択図】図２
【解決手段】少なくとも一つの筒型リミッタと、複数の誤差センサーと、一つの騒音制御モジュールと、少なくとも一つのスピーカーとを備える。筒型リミッタはファンモジュールに接続して、ファンモジュールから発生するファンの騒音信号の伝送経路を制限する。さらに、複数の誤差センサーは筒型リミッタの内部に分布配置され、少なくとも一つのスピーカーはファンの軸心部に取り付けられる。この斬新なファンの騒音制御システムが正常に稼働するとき、騒音制御モジュールは、誤差センサーが一つ前の時間帯で検出された複数組の誤差騒音信号に基づき、少なくとも一つの騒音消去信号を生成した後、スピーカーを介して、ファンモジュールの風出力側および／または風入力側にこの騒音消去信号を再生し、この方式によって、高効率のファンの騒音軽減効果を達成する。
【選択図】図２
Description
本発明は騒音制御と消去の技術分野に係り、特にファンの騒音制御システムに関する。
一般的に、コンピューター本体の構造に詳しいエンジニアであれば、コンピューター本体の稼働時の発生熱が筐体内部に滞留して蓄積されることにより、コンピューター本体の性能に影響するのを防止するため、コンピューター本体の筐体に少なくとも一つの放熱ファンを取り付けて、その発生熱を筐体外部に排出させることが分かるはずである。
しかし、ファンブレードの回転に連動して気流を流す時、ファンブレードの両側の気流速度の不釣り合いにより、気圧に変化を引き起こし、気流とファンブレードとが摩擦して、風きり音が発生する。さらに、風きり音がブレードの回転速度の高低によって大小に変化させられる。簡単に言えば、ファンブレードが高速に回転している間、使用者はファンから出るファンの騒音（Ｆａｎ ｎｏｉｓｅ）を大きく感じる。この他、長期に使用した後では、ファンベアリングの磨耗によってブレードの回転に偏りを生じ、想定外のベアリングの摩擦や振動騒音などの発生も起こり得る。
しかし、ファンブレードの回転に連動して気流を流す時、ファンブレードの両側の気流速度の不釣り合いにより、気圧に変化を引き起こし、気流とファンブレードとが摩擦して、風きり音が発生する。さらに、風きり音がブレードの回転速度の高低によって大小に変化させられる。簡単に言えば、ファンブレードが高速に回転している間、使用者はファンから出るファンの騒音（Ｆａｎ ｎｏｉｓｅ）を大きく感じる。この他、長期に使用した後では、ファンベアリングの磨耗によってブレードの回転に偏りを生じ、想定外のベアリングの摩擦や振動騒音などの発生も起こり得る。
その対策として、ファンメーカーより低騒音ファンが開発されている。図１は、低騒音ファンを備えたコンピューター本体を示す立体図である。
図１に示すとおり、係る低騒音ファン１’はコンピューター本体２’の筐体に取り付け、ファン本体１１’と、騒音低減ユニット１２’とを含み、前記騒音低減ユニット１２’は、マイクロホンと、プロセッサーと、アンプと、スピーカーとから構成されている。前記騒音低減ユニット１２’の基本動作について、前記マイクロホンが前記ファン本体１１’から発生する騒音信号を受信してそれを基準信号とし、前記プロセッサーが基準信号に基づいて対応的に騒音消去信号を生成し、さらに、前記アンプによって、前記騒音消去信号に対して、信号増幅処理を行った後、前記騒音消去信号が前記スピーカーを介して再生され、ファンの騒音の軽減効果を達成する。
図１に示すとおり、係る低騒音ファン１’はコンピューター本体２’の筐体に取り付け、ファン本体１１’と、騒音低減ユニット１２’とを含み、前記騒音低減ユニット１２’は、マイクロホンと、プロセッサーと、アンプと、スピーカーとから構成されている。前記騒音低減ユニット１２’の基本動作について、前記マイクロホンが前記ファン本体１１’から発生する騒音信号を受信してそれを基準信号とし、前記プロセッサーが基準信号に基づいて対応的に騒音消去信号を生成し、さらに、前記アンプによって、前記騒音消去信号に対して、信号増幅処理を行った後、前記騒音消去信号が前記スピーカーを介して再生され、ファンの騒音の軽減効果を達成する。
ファンの稼働原理と騒音消去技術に詳しいエンジニアは、前記騒音低減ユニット１２’には前記ファン本体１１’から発する騒音を有効に消去または軽減することができないと推察する。その理由は、下記のとおりである。
（１）騒音を受信するマイクロホンと、スピーカーとが同時にファン本体１１’の軸心位置に設けられるため、マイクロホンがファン本体１１’から発生する騒音信号と、スピーカーより再生する騒音消去信号とを同時に受信してしまい、マイクロホンが正確な基準信号をプロセッサーに提供できなくなり、係る基準信号に基づいてプロセッサーが生成する騒音消去信号は、ファンの騒音を有効に軽減する効果を奏しない。
（２）ファンの騒音は、主に気流とファンブレードとの摩擦により引き起こす風きり音から由来するものである。当然ながら、ファン本体１１’の軸心位置に設けられた単一のマイクロホンでは複数のファンブレードから発する風きり音を完全に受信することができない。軸心部に設けられたマイクロホンが受信したファンの騒音は、ファンベアリングの運転時に発生する振動騒音のみを含むことが明らかである。
以上の説明から分かるように、公知のファンに設けられた騒音低減システムは、ファンの騒音を有効に消去することはできない。そのため、本願の発明者が鋭意研究開発した結果、遂に本発明のファンの騒音制御システムの完成に到達した。
公知のファンに取り付けられた騒音低減システムがファンの騒音を有効に抑止できないため、本発明の主な目的は、ファンの騒音制御システムを提供することである。その構造としては、主に少なくとも一つの筒型リミッタと、複数の誤差センサーと、一つの騒音制御モジュールと、少なくとも一つのスピーカーとを備える。筒型リミッタはファンモジュールに接続して、ファンモジュールから発生するファンの騒音信号の伝送経路を制限する。さらに、複数の誤差センサーは筒型リミッタの内部に分布配置され、少なくとも一つのスピーカーはファンの軸心部に取り付けられる。よって、ファンの騒音を消去するメカニズムについて、本発明では、騒音制御モジュールは、誤差センサーが一つ前の時間帯で検出された複数組の誤差騒音信号に基づき、少なくとも一つの騒音消去信号を生成した後、スピーカーを介して、ファンモジュールの風出力側および／または風入力側にこの騒音消去信号を再生する。この方式によって、高効率のファンの騒音軽減効果を達成する。
前述した本発明の主な目的を達成するために、本願の発明者よりファンモジュールに適用できるファンの騒音制御システムの一実施例を提供する。係るファンの騒音制御システムは、第１筒型リミッタと、複数の誤差センサーと、騒音制御モジュールと、第１スピーカーと、を備える。
第１筒型リミッタは、前記ファンモジュールに接続して、ファンモジュールの風出力側に位置し、ファンモジュールから発生するファン騒音信号の伝送経路を制限するために用いられる。
複数の誤差センサーは第１筒型リミッタの内壁面に取り付ける。
騒音制御モジュールは複数の誤差センサーと電気的に接続する。
第１スピーカーは、ファンモジュールのファンブレード組の軸心部に取り付けて、騒音制御モジュールと電気的に接続する。さらに、第１スピーカーは、第１筒型リミッタの内部に位置する。
そのうち、誤差センサーが一つ前の時間帯で検出された複数組の誤差騒音信号に基づき、騒音制御モジュールが現在の時間帯に対応して、少なくとも一つの騒音消去信号を生成し、引き続き、第１スピーカーを介して、騒音消去信号を再生する。この方式により、ファンモジュールのファンの騒音を軽減させる。
前述した本発明のファンの騒音制御システムの実施例において、第２筒型リミッタと、複数の誤差センサーと、第２スピーカーをさらに備える。
第２筒型リミッタは、ファンモジュールに接続して、ファンモジュールの風入力側に位置する。
複数の誤差センサーは、第２筒型リミッタの内壁面に取り付けて、騒音制御モジュールに電気的に接続する。
第２スピーカーは、ファンブレード組の軸心部に取り付けて、騒音制御モジュールに電気的に接続する。さらに、第２スピーカーは、第２筒型リミッタの内部に位置する。
前述した本発明のファンの騒音制御システムの実施例において、第１筒型リミッタと、第２筒型リミッタとは、円形筒体または多辺形筒体のいずれかである。さらに、第１筒型リミッタと、第２筒型リミッタとの内壁面が音波反射面である。
本発明のファンの騒音制御システムを以下のとおり十分かつ明瞭に説明する。以下の説明より本発明が以下の長所を有していることは明らかである。
（１）公知のファンに取り付けられた騒音低減システムがファンの騒音を有効に抑止できないため、本発明はファンの騒音制御システムの第１実施例を提供する。その構造を後述する実施例の参照符号を付して示すと、主に、第１筒型リミッタ１０と、複数の誤差センサー１１と、騒音制御モジュール１２と、第１スピーカー１３とを備える。そのうち、第１筒型リミッタ１０はファンモジュール２に接続して、ファンモジュール２から発生するファンの騒音信号の伝送経路を制限する。さらに、複数の誤差センサー１１は第１筒型リミッタ１０の内部に分布配置され、第１スピーカー１３はファンの軸心部に取り付けられる。よって、ファンの騒音を消去するメカニズムについて、本発明では、騒音制御モジュール１２は、誤差センサー１１が一つ前の時間帯（ｎ−１）で検出された複数組の誤差騒音信号に基づき、少なくとも一つの騒音消去信号を生成した後、スピーカー（１３，１３ａ）を介して、ファンモジュール２の風出力側および／または風入力側にこの騒音消去信号を再生する。この方式によって、高効率のファンの騒音軽減効果を達成する。
（２）この他、ファンの騒音を全面的に消去するために、本発明はさらに回転速度センサー１４（または振動センサー）と、第２Ａ／Ｄ変換器１２５とを前述第１実施例の構成に添設した第２実施例が提供されている。このような設置構造によって、騒音制御モジュール１２が回転速度センサー１４（または振動センサー）から出力された回転速度または振動信号に対応して、少なくとも一つの騒音消去信号を生成した上、スピーカー（１３，１３ａ）を介して、ファンモジュール２の風出力側および／または風入力側にこの騒音消去信号を再生することによって、ファンモジュール２の回転速度または振動による騒音の消去効果を達成する。
本発明が提出したファンの騒音制御モジュールをより明瞭に記述説明するために、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施例を以下のとおり詳細説明する。
本発明のファンの騒音制御システムに係るファンモジュールの立体図を示す図２を参照する。図２に示すとおり、本発明のファンの騒音制御システム１は、ファンモジュール２に適用するものであり、そのうち、ファンモジュール２は、風入力側と、風出力側とを含む。本発明のファンの騒音制御システム１は、例えば、コンピュータケースに取り付ける放熱ファン、中央演算処理チップ（ＣＰＵ）または画像処理チップ（ＧＰＵ）の放熱ファン、台所換気扇、コンデンサーファン、またはブロワーファンなどに装着される。
本発明のファンの騒音制御システム１の第１実施例は、主に第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａと、複数の誤差センサー１１と、騒音制御モジュール１２と、第１スピーカー１３と、第２スピーカー１３ａとを備える。
図２に示すとおり、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとは、ファンモジュール２に接続しており、それぞれファンモジュール２の風出力側と、風入力側とに位置する。さらに、係る誤差センサー１１は、すなわちマイクロホンまたは加速度計などの素子であり、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとの内壁面に取り付けていて、ファンモジュール２の騒音信号および／または振動信号の測定に用いられる。特に説明すべきことは、ファンの騒音は、主に気流と、ファンブレード組２２のブレードの摩擦により生じる風きり音から由来するものである。
本発明において、特に第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとをファンモジュール２から発生する騒音信号の伝送経路の制限に用いる。さらに、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとによる騒音信号の伝送経路を制限する効果を向上させるため、さらに、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとの内壁面を音波反射面として設計し、例えば、剛性内面として設計することができる。
図２に示すとおり、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとは、ファンモジュール２に接続しており、それぞれファンモジュール２の風出力側と、風入力側とに位置する。さらに、係る誤差センサー１１は、すなわちマイクロホンまたは加速度計などの素子であり、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとの内壁面に取り付けていて、ファンモジュール２の騒音信号および／または振動信号の測定に用いられる。特に説明すべきことは、ファンの騒音は、主に気流と、ファンブレード組２２のブレードの摩擦により生じる風きり音から由来するものである。
本発明において、特に第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとをファンモジュール２から発生する騒音信号の伝送経路の制限に用いる。さらに、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとによる騒音信号の伝送経路を制限する効果を向上させるため、さらに、第１筒型リミッタ１０と、第２筒型リミッタ１０ａとの内壁面を音波反射面として設計し、例えば、剛性内面として設計することができる。
さらに、第１スピーカー１３は、ファンモジュール２のファンブレード組２２の軸心部に取り付けて、ファンモジュール２の風出力側に位置る。第１スピーカー１３に対向して、第２スピーカー１３ａは、ファンブレード組２２の軸心部に取り付けて、ファンモジュール２の風入力側に位置する。引き続き図２を参照すると共に、図３に示す騒音制御モジュールの第１電気回路ブロック図を同時に参照する。
図２と図３に示すとおり、騒音制御モジュール１２は、複数の誤差センサー１１と電気的に接続する。騒音低減技術に詳しい電子エンジニアであれば、係る騒音制御モジュール１２は、デジタル信号プロセッサー（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ）であることを容易に理解できる。ただし、この限りではない。可能な適用例として、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）またはＡＲＭプロセッサー（ＡＲＭ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）はいずれも、係る騒音制御モジュール１２に適用できる。本発明の第１実施例において、騒音制御モジュール１２は、第１Ａ／Ｄ変換器１２１と、信号シンセサイザー１２３と、信号処理ユニット１２０と、Ｄ／Ａ変換器１２２とを含む。
図２と図３に示すとおり、騒音制御モジュール１２は、複数の誤差センサー１１と電気的に接続する。騒音低減技術に詳しい電子エンジニアであれば、係る騒音制御モジュール１２は、デジタル信号プロセッサー（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ）であることを容易に理解できる。ただし、この限りではない。可能な適用例として、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）またはＡＲＭプロセッサー（ＡＲＭ ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）はいずれも、係る騒音制御モジュール１２に適用できる。本発明の第１実施例において、騒音制御モジュール１２は、第１Ａ／Ｄ変換器１２１と、信号シンセサイザー１２３と、信号処理ユニット１２０と、Ｄ／Ａ変換器１２２とを含む。
上記に続いて、第１Ａ／Ｄ変換器１２１は、複数の誤差センサー１１に電気的に接続して、誤差センサー１１から出力された複数の誤差騒音信号を対応の複数のデジタル誤差騒音信号に変換する。引き続き、第１Ａ／Ｄ変換器１２１に電気的に接続する信号シンセサイザー１２３によって、複数のデジタル誤差騒音信号を単一のデジタル誤差騒音信号に合成する。さらに、信号シンセサイザー１２３に電気的に接続する信号処理ユニット１２０によって、合成処理後のデジタル誤差騒音信号（ｅ（ｎ））をさらに少なくとも一つのデジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））に処理する。最後に、Ｄ／Ａ変換器１２２は、信号処理ユニット１２０より、係るデジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））を受信して、少なくとも一つの騒音消去信号に変換する。
ここで、補足説明することは、第１Ａ／Ｄ変換器１２１は、プリアンプユニット１２１１と、アンチエイリアシングフィルターユニット１２１２と、第１Ａ／Ｄ変換ユニット１２１３とを有することである。Ｄ／Ａ変換器１２２は、Ｄ／Ａ変換ユニット１２２１と、再構成フィルターユニット１２２２と、電力増幅ユニット１２２３とを有する。
ここで、補足説明することは、第１Ａ／Ｄ変換器１２１は、プリアンプユニット１２１１と、アンチエイリアシングフィルターユニット１２１２と、第１Ａ／Ｄ変換ユニット１２１３とを有することである。Ｄ／Ａ変換器１２２は、Ｄ／Ａ変換ユニット１２２１と、再構成フィルターユニット１２２２と、電力増幅ユニット１２２３とを有する。
特に説明すべきことは、騒音制御モジュール１２は、前置基準信号に基づいて、ファンの騒音を消去するための騒音消去信号を生成することができないことである。従って、本発明の第１実施例の主な技術特徴は、誤差センサー１１が一つ前の時間帯（ｎ−１）で検出された複数組の誤差騒音信号に基づき、騒音制御モジュール１２が現在の時間帯（ｎ）に対応して、少なくとも一つの騒音消去信号を生成した上、第１スピーカー１３と、第１スピーカー１３ａとを介して、係る騒音消去信号を再生する。この方式により、ファンモジュール２のファンの騒音を軽減される。
引き続き、騒音制御モジュールの信号処理ユニットの第１内部構造図を示す図４を参照する。騒音制御モジュール１２が誤差センサー１１で検出された誤差騒音信号のみに基づいて、対応の騒音消去信号を生成するために、本発明において、信号処理ユニット１２０の内部構成には特殊な設計が施される。図４に示すとおり、信号処理ユニット１２０は、適応演算器１２０１と、適応フィルター１２０２と、第１伝達関数推定ユニット１２０３と、減算器１２０４と、第２伝達関数推定ユニット１２０５とを含む。
引き続き、騒音制御モジュールの信号処理ユニットの第１内部構造図を示す図４を参照する。騒音制御モジュール１２が誤差センサー１１で検出された誤差騒音信号のみに基づいて、対応の騒音消去信号を生成するために、本発明において、信号処理ユニット１２０の内部構成には特殊な設計が施される。図４に示すとおり、信号処理ユニット１２０は、適応演算器１２０１と、適応フィルター１２０２と、第１伝達関数推定ユニット１２０３と、減算器１２０４と、第２伝達関数推定ユニット１２０５とを含む。
信号処理ユニット１２０のうち、係る適応演算器１２０１が第１Ａ／Ｄ変換器１２１に連結していて、かつ、係る適応フィルター１２０２が適応演算器１２０１に連結している。ここで、適応フィルター１２０２とは、有限インパルス応答フィルター（Ｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｆｉｌｔｅｒ，ＦＩＲ ｆｉｌｔｅｒ）、無限インパルス応答フィルター（Ｉｎｆｉｎｉｔｅ Ｉｍｐｕｌｓｅ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｆｉｌｔｅｒ，ＩＩＲ ｆｉｌｔｅｒ）、または他のフィルターを指す。この他、適応演算器１２０１とは、アルゴリズムライブラリ（ｌｉｂｒａｒｙ）を指し、例えば、最小平均二乗アルゴリズム（Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ，ＬＭＳ）、正規最小平均二乗アルゴリズム（Ｎｏｒｍａｌｉｚｅｄ Ｌｅａｓｔ Ｍｅａｎ Ｓｑｕａｒｅ，ＮＬＭＳ）、または他のアルゴリズムを含む。特に説明すべきことは、係る信号処理ユニット１２０の内部構成には第２伝達関数推定ユニット１２０５を含むので、係るＬＭＳアルゴリズムを適応演算器１２０１に適用したとき、係るＬＭＳアルゴリズムは、さらにＦｉｌｔｅｒｅｄ−ｘＬＭＳアルゴリズムとも称されていることである。
図４に示すとおり、数学上
として表される第１伝達関数推定ユニット１２０３は、適応フィルター１２０２に連結して、適応フィルター１２０２から出力されたデジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））に対して、フィルター処理を行う。さらに、減算器１２０４は、同時に第１伝達関数推定ユニット１２０３と、第１Ａ／Ｄ変換器１２１とに連結していて、フィルター処理済みのデジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））と、信号シンセサイザー１２３から出力されたデジタル誤差騒音信号（ｅ（ｎ））を受信する。ここで、特に説明すべきことは、減算器１２０４は、フィルター処理済みのデジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））と、デジタル誤差騒音信号（ｅ（ｎ））に対して、音声重ね合わせ処理（ａｃｏｕｓｔｉｃ ｓｕｐｅｒｐｏｓｉｔｉｏｎ）を実行して、適応騒音信号（ｘＡＤ（ｎ））を生成することである。
この他、数学上
として表される第２伝達関数推定ユニット１２０５は、同時に減算器１２０４と、適応演算器１２０１とに連結していて、減算器１２０４から出力された適応騒音信号（ｘＡＤ（ｎ））を受信した上、適応騒音信号（ｘＡＤ（ｎ））に対してフィルター処理を行う。特に注意すべきことは、係る適応騒音信号（ｘＡＤ（ｎ））は、同時に適応フィルター１２０２にも入力されることである。さらに、フィルター処理済みの適応騒音信号（ｘＡＤ（ｎ））は、さらに適応演算器１２０１に入力され、適応演算器１２０１によって、調整用重み付け信号（ｗＩ（ｎ））を算出し、適応フィルター１２０２に出力される。
この他、数学上
最後に、調整用重み付け信号（ｗＩ（ｎ））と、適応騒音信号（ｘＡＤ（ｎ））に基づき、係る適応フィルター１２０２によって、デジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））を生成し、Ｄ／Ａ変換器１２２に出力する。このように、Ｄ／Ａ変換器１２２を介してデジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））に対するデジタル／アナログ変換処理を完了した後、ファンの騒音を消去するための騒音消去信号が第１スピーカー１３と、第２スピーカー１３ａとを介して、同時にファンモジュール２の風出力側と、風入力側とに再生される。
本発明のファンの騒音制御システムを備えたファンモジュールの立体図を示す図５を参照する。図２と図５を比較すれば分かるように、本発明のファンの騒音制御システム１の第２実施例は、回転速度センサー１４（または振動センサー）を第１実施例に添設した例である。そのうち、回転速度センサー１４（または振動センサー）は、騒音制御モジュール１２に電気的に接続して、ファンブレード組２２の回転速度または振動信号を検出するために用いられる。
引き続き図５を参照する共に、図６に示す騒音制御モジュールの第２電気回路ブロック図を同時に参照する。本発明の第２実施例において、騒音制御モジュール１２は、第１Ａ／Ｄ変換器１２１と、信号処理ユニット１２０と、Ｄ／Ａ変換器１２２と、第２Ａ／Ｄ変換器１２５とを含む。そのうち、第１Ａ／Ｄ変換器１２１と、Ｄ／Ａ変換器１２２との配置方法と機能については既に前述の実施例において説明したので、この実施例ではその説明を省略する。
特に説明すべきことは、係る第２Ａ／Ｄ変換器１２５は、回転速度センサー１４（または振動センサー）と、信号処理ユニット１２０とに電気的に接続しいて、かつ同期信号発生ユニット１２５１と、第２Ａ／Ｄ変換ユニット１２５２とを有することである。そのうち、同期信号発生ユニット１２５１は、回転速度または振動信号を受信すると共に、回転速度または振動信号に基づいて同期に複数の騒音周波数に相関するアナログ騒音信号を生成する。この他、第２Ａ／Ｄ変換ユニット１２５２は、同期信号発生ユニット１２５１に連結していて、複数のアナログメイン騒音信号を複数のデジタル騒音信号（ｘ（ｎ））に変換する。
特に説明すべきことは、係る第２Ａ／Ｄ変換器１２５は、回転速度センサー１４（または振動センサー）と、信号処理ユニット１２０とに電気的に接続しいて、かつ同期信号発生ユニット１２５１と、第２Ａ／Ｄ変換ユニット１２５２とを有することである。そのうち、同期信号発生ユニット１２５１は、回転速度または振動信号を受信すると共に、回転速度または振動信号に基づいて同期に複数の騒音周波数に相関するアナログ騒音信号を生成する。この他、第２Ａ／Ｄ変換ユニット１２５２は、同期信号発生ユニット１２５１に連結していて、複数のアナログメイン騒音信号を複数のデジタル騒音信号（ｘ（ｎ））に変換する。
引き続き図６を参照すると共に、図７に示す騒音制御モジュールの信号処理ユニットの第２内部構造図を同時に参照する。図６と図７から分かるように、本発明の第２実施例の技術特徴は、まず、騒音制御モジュール１２の内部の適応フィルター１２０２が回転速度センサー１４（または振動センサー）から出力された回転速度または振動信号に基づいて対応的に少なくとも一つの騒音消去信号を生成する。
引き続き、騒音制御モジュール１２の内部の適応演算器１２０１が誤差センサー１１で検出された複数組の誤差騒音信号と、本来の回転速度または振動信号とに基づき、調整用重み付け信号を算出して、適応フィルター１２０２に出力する。このように、調整用重み付け信号と、次の時間帯で受信される回転速度信号とに基づき、適応フィルター１２０２によって、騒音消去信号を生成して出力し、この騒音消去信号によって、ファンの騒音を有効に軽減する効果を奏することができる。
引き続き、騒音制御モジュール１２の内部の適応演算器１２０１が誤差センサー１１で検出された複数組の誤差騒音信号と、本来の回転速度または振動信号とに基づき、調整用重み付け信号を算出して、適応フィルター１２０２に出力する。このように、調整用重み付け信号と、次の時間帯で受信される回転速度信号とに基づき、適応フィルター１２０２によって、騒音消去信号を生成して出力し、この騒音消去信号によって、ファンの騒音を有効に軽減する効果を奏することができる。
騒音制御モジュール１２が誤差センサー１１で検出された誤差騒音信号及び、回転速度センサー１４（または振動センサー）から提供された回転速度または振動信号とに基づいて、対応の騒音消去信号を生成するために、本発明において、信号処理ユニット１２０の内部構成には特殊な設計が施される。
図７に示すとおり、誤差センサー１１の数に対応して、信号処理ユニット１２０は、同じ数の複数組の適用信号プロセッサーを含む。さらに、各組の適用信号プロセッサーは、複数の適応演算器１２０１と、複数の適応フィルター１２０２と、複数の伝達関数推定ユニット１２０８と、加算器ユニット１２０９とを含む。
図７に示すとおり、誤差センサー１１の数に対応して、信号処理ユニット１２０は、同じ数の複数組の適用信号プロセッサーを含む。さらに、各組の適用信号プロセッサーは、複数の適応演算器１２０１と、複数の適応フィルター１２０２と、複数の伝達関数推定ユニット１２０８と、加算器ユニット１２０９とを含む。
信号処理ユニット１２０のうち、複数の適応フィルター１２０２が第２Ａ／Ｄ変換器１２５に連結していて、かつ、複数の適応演算器１２０１がそれぞれ複数の適応フィルター１２０２に連結している。さらに、複数の伝達関数推定ユニット１２０８は、それぞれ複数の適応演算器１２０１に連結していて、かつ、各伝達関数推定ユニット１２０８は同時に第２Ａ／Ｄ変換器１２５に連結している。そのうち、係る伝達関数推定ユニット１２０８によって、第２Ａ／Ｄ変換器１２５から出力されたデジタル騒音信号（ｘ１（ｎ），ｘ２（ｎ），．．．，ｘｎ（ｎ））を受信すると共に、デジタル騒音信号（ｘ１（ｎ），ｘ２（ｎ），．．．，ｘｎ（ｎ））に対してフィルター処理を行う。この他、係る加算器ユニット１２０９は、複数の適応フィルター１２０２に連結していて、複数のデジタル騒音消去信号（ｙ１（ｎ），ｙ２（ｎ） ，．．．，ｙｎ（ｎ））を単一のデジタル騒音消去信号に合成した上、Ｄ／Ａ変換器１２２に出力される。
この他、係る加算器１２０９は複数の適応フィルター１２０２に連結して、複数のデジタル騒音消去信号（ｙ（ｎ））を単一のデジタル騒音消去信号に合成した上、Ｄ／Ａ変換器１２２に出力する。
最後に、Ｄ／Ａ変換器１２２によって、係るデジタル騒音消去信号を少なくとも一つの騒音消去信号に変換した上、第１スピーカー１３と、第２スピーカー１３ａとを介して、係る騒音消去信号を再生する。この方式により、ファンモジュール２のファンの騒音（Ｆａｎ ｎｏｉｓｅ）を軽減させる。
最後に、Ｄ／Ａ変換器１２２によって、係るデジタル騒音消去信号を少なくとも一つの騒音消去信号に変換した上、第１スピーカー１３と、第２スピーカー１３ａとを介して、係る騒音消去信号を再生する。この方式により、ファンモジュール２のファンの騒音（Ｆａｎ ｎｏｉｓｅ）を軽減させる。
強調すべき点は、上記の詳細な説明は、本発明の実施可能な実施例を具体的に説明したものであり、但し、本発明の権利範囲はこれらの実施例に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱しない限り、その等効果実施又は変更は、なお、本発明の特許請求の範囲内に含まれるものとする。
１ ファンの騒音制御システム
２ ファンモジュール
１０ 第１筒型リミッタ
１０ａ 第２筒型リミッタ
２２ ファンブレード組
１１ 誤差センサー
１２ 騒音制御モジュール
１３ 第１スピーカー
１３ａ 第２スピーカー
１２１ 第１Ａ／Ｄ変換器
１２０ 信号処理ユニット
１２２ Ｄ／Ａ変換器
１２３ 信号シンセサイザー
ｅ（ｎ） デジタル誤差騒音信号
ｙ（ｎ） デジタル騒音消去信号
１２０１ 適応演算器
１２０２ 適応フィルター
１２０３ 第１伝達関数推定ユニット
１２０４ 減算器
１２０５ 第２伝達関数推定ユニット
１２１１ プリアンプユニット
１２１２ アンチエイリアシングフィルターユニット
１２１３ 第１Ａ／Ｄ変換ユニット
１２２１ Ｄ／Ａ変換ユニット
１２２２ 再構成フィルターユニット
１２２３ 電力増幅ユニット
ｘＡＤ（ｎ） 適応騒音信号
１４ 回転速度センサー
１２５ 第２Ａ／Ｄ変換器
１２５１ 同期信号発生ユニット
１２５２ 第２Ａ／Ｄ変換ユニット
１２０８ 伝達関数推定ユニット
１２０９ 加算器ユニット
ｘ（ｎ） デジタル騒音信号
ｘ１（ｎ） デジタル騒音信号
ｘ２（ｎ） デジタル騒音信号
ｘｎ（ｎ） デジタル騒音信号
ｙ１（ｎ） デジタル騒音消去信号
ｙ２（ｎ） デジタル騒音消去信号
ｙｎ（ｎ） デジタル騒音消去信号
１’ 低騒音ファン
２’ コンピューター本体
１１’ ファン本体
１２’ 騒音低減ユニット
２ ファンモジュール
１０ 第１筒型リミッタ
１０ａ 第２筒型リミッタ
２２ ファンブレード組
１１ 誤差センサー
１２ 騒音制御モジュール
１３ 第１スピーカー
１３ａ 第２スピーカー
１２１ 第１Ａ／Ｄ変換器
１２０ 信号処理ユニット
１２２ Ｄ／Ａ変換器
１２３ 信号シンセサイザー
ｅ（ｎ） デジタル誤差騒音信号
ｙ（ｎ） デジタル騒音消去信号
１２０１ 適応演算器
１２０２ 適応フィルター
１２０３ 第１伝達関数推定ユニット
１２０４ 減算器
１２０５ 第２伝達関数推定ユニット
１２１１ プリアンプユニット
１２１２ アンチエイリアシングフィルターユニット
１２１３ 第１Ａ／Ｄ変換ユニット
１２２１ Ｄ／Ａ変換ユニット
１２２２ 再構成フィルターユニット
１２２３ 電力増幅ユニット
ｘＡＤ（ｎ） 適応騒音信号
１４ 回転速度センサー
１２５ 第２Ａ／Ｄ変換器
１２５１ 同期信号発生ユニット
１２５２ 第２Ａ／Ｄ変換ユニット
１２０８ 伝達関数推定ユニット
１２０９ 加算器ユニット
ｘ（ｎ） デジタル騒音信号
ｘ１（ｎ） デジタル騒音信号
ｘ２（ｎ） デジタル騒音信号
ｘｎ（ｎ） デジタル騒音信号
ｙ１（ｎ） デジタル騒音消去信号
ｙ２（ｎ） デジタル騒音消去信号
ｙｎ（ｎ） デジタル騒音消去信号
１’ 低騒音ファン
２’ コンピューター本体
１１’ ファン本体
１２’ 騒音低減ユニット
Claims (16)
- ファンモジュールに適用するファンの騒音制御システムであって、
前記ファンモジュールに接続して、前記ファンモジュールの風出力側に位置し、前記ファンモジュールから発生する少なくとも一つのファン騒音信号の伝送経路を制限するための第１筒型リミッタと、
前記第１筒型リミッタの内壁面に取り付ける複数の誤差センサーと、
前記複数の誤差センサーと電気的に接続する騒音制御モジュールと、
ファンブレード組の軸心部に取り付けて、前記騒音制御モジュールと電気的に接続し、前記第１筒型リミッタの内部に位置する第１スピーカーと、を備え、
前記複数の誤差センサーによって現在より前の一時点に検出された複数組の誤差騒音信号に基づき、前記騒音制御モジュールが少なくとも一つの騒音消去信号を生成し、引き続き、前記第１スピーカーが前記騒音制御モジュールによって駆動されて、前記第１筒型リミッタにおいて前記騒音消去信号を再生し、この方式により、ファンモジュールのファンの騒音を軽減することを特徴とする、
ファンの騒音制御システム。 - 前記ファンモジュールに接続して、前記ファンモジュールの風入力側に位置し、その内壁面に同じく複数の当該誤差センサーが取り付けられる第２筒型リミッタと、前記ファンモジュールの前記ファンブレード組の前記軸心部に取り付けて、前記騒音制御モジュールに電気的に接続し、前記第２筒型リミッタの内部に位置する第２スピーカーと、をさらに備えることを特徴とする、請求項１記載のファンの騒音制御システム。
- 前記騒音制御モジュールは、デジタル信号プロセッサー（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ，ＤＳＰ）またはマイクロプロセッサーのいずれかであることを特徴とする、請求項１記載のファンの騒音制御システム。
- 前記誤差センサーは、誤差マイクロホンであることを特徴とする、請求項１記載のファンの騒音制御システム。
- 前記騒音制御モジュールは、前記複数の誤差センサーに電気的に接続して、前記複数組の誤差騒音信号を対応の複数のデジタル誤差騒音信号に変換する第１Ａ／Ｄ変換器と、前記第１Ａ／Ｄ変換器に電気的に接続し、前記複数のデジタル誤差騒音信号を単一のデジタル誤差騒音信号に合成する信号シンセサイザーと、前記信号シンセサイザーに電気的に接続して、合成処理後の前記単一のデジタル誤差騒音信号をさらに少なくとも一つのデジタル騒音消去信号に処理してなる信号処理ユニットと、前記信号処理ユニットに電気的に接続して、当該デジタル騒音消去信号を前記少なくとも１つの騒音消去信号に変換するＤ／Ａ変換器と、を含むことを特徴とする、請求項１記載のファンの騒音制御システム。
- 前記第１筒型リミッタと、前記第２筒型リミッタとは、円形筒体または多辺形筒体のいずれかであることを特徴とする、請求項２記載のファンの騒音制御システム。
- 前記第１筒型リミッタと、前記第２筒型リミッタの内壁面が音波反射面であることを特徴とする、請求項２記載のファンの騒音制御システム。
- 前記第１Ａ／Ｄ変換器は、プリアンプユニットと、アンチエイリアシングフィルターユニットと、第１Ａ／Ｄ変換ユニットとを有することを特徴とする、請求項５記載のファンの騒音制御システム。
- 前記Ｄ／Ａ変換器は、Ｄ／Ａ変換ユニットと、再構成フィルターユニットと、電力増幅ユニットとを有することを特徴とする、請求項５記載のファンの騒音制御システム。
- 前記信号処理ユニットは、前記信号シンセサイザーに連結する適応演算器と、前記適応演算器に連結する適応フィルターと、前記適応フィルターに連結して、前記適応フィルターから出力された当該デジタル騒音消去信号に対して、フィルター処理を行う第１伝達関数推定ユニットと、前記第１Ａ／Ｄ変換器と、前記第１伝達関数推定ユニットとに連結していて、フィルター処理済みの当該デジタル騒音消去信号と、前記第１Ａ／Ｄ変換器から出力された当該デジタル誤差騒音信号を受信する減算器と、前記減算器と、前記適応演算器とに連結して、前記減算器から出力された適応騒音信号を受信した上、前記適応騒音信号に対してフィルター処理を行う第２伝達関数推定ユニットと、を含み、前記適応騒音信号を同時に前記適応フィルターに入力し、フィルター処理済みの前記適応騒音信号をさらに前記適応演算器に入力し、前記適応演算器によって、調整用重み付け信号を算出して、前記適応フィルターに出力し、前記調整用重み付け信号と、受信された前記適応騒音信号とに基づき、前記適応フィルターによって、当該デジタル騒音消去信号を出力することを特徴とする、請求項５記載のファンの騒音制御システム。
- 前記騒音制御モジュールに電気的に接続して、前記ファンブレード組の回転速度信号を検出する回転速度センサーをさらに備えることを特徴とする、請求項５記載のファンの騒音制御システム。
- 前記騒音制御モジュールは、前記回転速度センサーと、前記信号処理ユニットとに電気的に接続する第２Ａ／Ｄ変換器を含み、前記第２Ａ／Ｄ変換器は、前記回転速度信号を受信すると共に、前記回転速度信号に基づいて同期に複数の騒音周波数に相関するアナログ騒音信号を生成する同期信号発生ユニットと、前記同期信号発生ユニットに連結していて、複数のアナログメイン騒音信号を複数のデジタル騒音信号に変換する第２Ａ／Ｄ変換ユニットとを有することを特徴とする、請求項１１記載のファンの騒音制御システム。
- 前記信号処理ユニットは、前記第２Ａ／Ｄ変換器に連結する複数の適応フィルターと、それぞれ前記複数の適応フィルターに連結する複数の適応演算器と、それぞれ前記複数の適応演算器に連結する複数の伝達関数推定ユニットと、前記複数の適応フィルターに連結して、複数の当該デジタル騒音消去信号を単一のデジタル騒音消去信号に合成した上、前記Ｄ／Ａ変換器に出力する加算器ユニットと、を含み、かつ各当該伝達関数推定ユニットは同時に前記第２Ａ／Ｄ変換器に連結し、当該伝達関数推定ユニットは前記第２Ａ／Ｄ変換器から出力された当該デジタル騒音信号を受信すると共に、当該デジタル騒音信号に対してフィルター処理を行うことを特徴とする、請求項１２記載のファンの騒音制御システム。
- 前記騒音制御モジュールに電気的に接続して、前記ファンブレード組の振動信号を検出するための振動センサーをさらに備えることを特徴とする、請求項５記載のファンの騒音制御システム。
- 前記騒音制御モジュールは、前記振動センサーと、前記信号処理ユニットとに電気的に接続する第２Ａ／Ｄ変換器を含み、前記第２Ａ／Ｄ変換器は、前記振動信号を受信すると共に、前記振動信号に基づいて同期に複数の騒音周波数に相関するアナログ騒音信号を生成する同期信号発生ユニットと、前記同期信号発生ユニットに連結していて、複数のアナログメイン騒音信号を複数のデジタル騒音信号に変換する第２Ａ／Ｄ変換ユニットとを有することを特徴とする、請求項１４記載のファンの騒音制御システム。
- 前記信号処理ユニットは、前記第２Ａ／Ｄ変換器に連結する複数の適応フィルターと、それぞれ前記複数の適応フィルターに連結する複数の適応演算器と、それぞれ前記複数の適応演算器に連結する複数の伝達関数推定ユニットと、前記複数の適応フィルターに連結して、複数の当該デジタル騒音消去信号を単一のデジタル騒音消去信号に合成した上、前記Ｄ／Ａ変換器に出力する加算器ユニットとを含み、かつ各当該伝達関数推定ユニットは同時に前記第２Ａ／Ｄ変換器に連結し、当該伝達関数推定ユニットは前記第２Ａ／Ｄ変換器から出力された当該デジタル騒音信号を受信すると共に、前記デジタル騒音信号に対してフィルター処理を行うことを特徴とする、請求項１５記載のファンの騒音制御システム。
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
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| CN113669303A (zh) * | 2021-08-20 | 2021-11-19 | 国网湖南省电力有限公司 | 一种户内变电站屋顶风机降噪装置 |
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|---|---|---|---|---|
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