JP2005037447A - Noise controller of air conditioner - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元空間において能動的騒音制御を行う装置に係り、例えば、空気調和機の送風ファンに起因した騒音を能動的に打ち消したり、音質を改善する空気調和機の騒音制御装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、音の波動性を利用して、音で音を打ち消す能動的消音方法が提案され、空気調和機の送風ファンに起因した騒音を能動的に打ち消したり、音質を改善する空気調和機の騒音制御装置が提案されている(例えば特許文献1参照)。以下、従来の空気調和機の騒音制御装置について図10を用いて説明する。図10は従来の空気調和機の騒音制御装置における構成を示す断面図である。図10において、騒音検出手段として、貫流ファンの回転音検出ピックアップ22aと貫流ファンのモータ21の電磁音検出ピックアップ22bが設けてあり、この他に、複数の発音手段20や複数個の消音効果検出手段23も設けてある。複数個の発音手段20は空気の流れを邪魔しない位置に横列に並べて設置してある。また、空気の吹き出し口における風速、風圧の検出ピックアップ25を設け、この出力信号を処理することにより吹き出し口からの騒音を予測し、発音手段20からの音で消音可能である。消音効果検出手段23はエアフィルター24を有する吸込みグリルの適当な位置に設置されている。
【0003】
能動的消音の1つの方法として、空調ダクトなど一次元的に騒音が伝搬されている場合に音の波動性を利用して音で音を打ち消す方法が実用化されているが、三次元空間を対象とした能動型消音は、発音手段の位置を騒音源と一致させ、騒音源から放射される音波と逆位相,同振幅かつ同波長の音波を発音手段から放射すれば音波の破壊干渉となり、理想的には、三次元空間内全体で消音が可能となる。しかしながら、現実的には発音手段と騒音源の位置を一致させることは不可能であるから、三次元空間内での能動的消音においては、複数個の発音手段を騒音源の近くに置かなければならない。
【0004】
次に、三次元空間内での能動的消音の制御構成を図11と図12を用いて説明する。図11と図12は従来の空気調和機の騒音制御装置における制御構成を示すブロック図である。図中、入力系である羽根音ピックアップや電磁音ピックアップ、エラーセンサ系である消音効果検出手段と信号処理・制御系である固定フィルタまたは適応フィルタやコントローラから構成されるものであった。
【0005】
また、上記従来の三次元空間の能動消音装置を適用した空気調和機は、伝音チューブの使用や能動制御に必要な能動手段及び装置を空気の流れを邪魔しない吸込みグリルの上などへの配置を可能とし、空気調和機内への設置制約を軽減したものであった。
【0006】
従来、もう1つの能動的消音方法として、モノポール音源(モノポール法)を利用したものがある。モノポール法は、外部騒音を検出するマイクロフォンと近接して設けられたスピーカとマイクロフォン入力が最小となるようなゲインと位相を調整する制御回路から構成され、エラーマイクロフォンを必要としないことから外部の音響経路に依存しない消音が可能であるという特徴がある(例えば特許文献2参照)。
【0007】
モノポール音源の制御回路は、一般的にアナログフィルターで構成され、二次音源であるスピーカの音響特性やモノポール音源発振抑止のため、比較的狭帯域の騒音制御に限られている。
【0008】
以下、従来のモノポール音源を利用した能動的消音装置について図13を用いて説明する。図13は従来の能動的消音装置を示すブロック図である。図中、モノポール音源の制御回路として、デジタルフィルタによる適応制御を用いたものである。また、デジタルフィルタによるモノポール音源を単一乃至複数用いることで広範囲な空間の消音可能としたものである。
【0009】
【特許文献1】
特許第3072174号公報
【特許文献2】
特開平9−26793号公報
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の第1の構成は、騒音検出手段として貫流ファンの回転音検出ピックアップ22aと貫流ファンのモータ21の電磁音検出ピックアップ22b、空気の吹き出し口における風速、風圧の検出ピックアップ25などの入力系を有し、出力系である複数の発音手段20、複数の消音効果検出手段23と各ピックアップからの入力信号より固定フィルタまたは適応フィルタやコントローラによって吹き出し口からの騒音を予測して発音手段からの音で消音可能としたものであり、デバイスからの多入力信号と消音効果検出手段からの消音誤差信号と風速・風圧から騒音を予測する技術が必要となり、騒音の能動制御システムが非常に複雑になるという課題を有していた。
【0011】
また、空気調和機の騒音源と考えられる貫流ファンやファンモータ21から遠く離れた吸い込みグリルに配置された消音効果検出手段23の複数の点では、貫流ファンの回転音やファンモータ21の電磁音以外の騒音も検出するため、消音誤差は常に発生し、騒音低減効果が期待できないという課題を有していた。
【0012】
さらに、伝音チューブの使用や能動制御に必要な能動手段及び装置を、空気調和機の空気の流れを妨害しない個所、例えば、吸込みグリルの上などへの配置を可能とした構成では、逆に空気調和機内に伝音チューブを引き回す複雑な設計や能動制御に必要な手段や装置の設置スペースを確保しなければならないという課題も有していた。
【0013】
上記従来の第2のデジタルフィルタによる適応制御を用いたモノポール音源の構成では、A/D変換、D/A変換、フィルタリングに要する必要計算時間に関わる時間遅れが発生し、マイクロフォンとスピーカの間隔が3cmのモノポール音源での消音周波数範囲は0<f≦50Hzと極低周波騒音となり、数百HzのNz・2Nz音(N:ファン回転数(rps)z:ファン翼枚数)付近を中心にブロードに広がる空気調和機の騒音(A特性)に対しては騒音低減効果がほとんど得られないという課題を有していた。
【0014】
たとえ、A/D変換、D/A変換、フィルタリングに要する必要計算時間などが、DSPの飛躍的な進歩により1kHz付近まで消音が可能となったとしても、三次元空間の騒音制御を行うには、例えば空気調和機の吹き出し口の周辺に、高価なDSPからなるモノポール音源を複数配置する必要があり、空気調和機の騒音制御に相当のコストがかかるという課題も有していた。
【0015】
また、モノポール音源による騒音の能動制御は、二次音源となるスピーカの音響特性及びモノポール音源自身の発振現象抑止ため、アナログフィルタ及びデジタルフィルタを用いたどちらの方式でも騒音制御の周波数帯域が比較的狭帯域に限られ、空気調和機の広帯域に亘る騒音の低減には向かないという課題を有していた。
【0016】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、アナログフィルタを制御回路として用いたモノポール音源による空気調和機の簡単な構成で、かつ、低コストの騒音制御手段を提供することを目的とする。
【0017】
本発明は従来の課題を解決するものであり、より騒音低減効果の高い空気調和機の騒音制御装置を提供することを目的とする。
【0018】
また、本発明は従来の課題を解決するものであり、空気調和機への設置自由度が向上した空気調和機の騒音制御装置を提供することを目的とする。
【0019】
そして、本発明は従来の課題を解決するものであり、モノポール音源にて広帯域にわたる空気調和機の騒音制御装置を提供することを目的とする。
【0020】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために本発明は、音場内の音波を検出するマイクロフォンと音場内に音波を送出するスピーカと、マイクロフォンの出力信号を増幅させるとともに前記スピーカから送出される音波を音場内において干渉させる騒音制御信号を生成する制御ループ特性を有する制御回路を一体としたモノポール音源を、前記モノポール音源の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で、横断流送風機の長手方向に、かつ、空気調和機の横断流送風機の吹き出す流れを挟み込むように、複数配置するものである。
【0021】
上記モノポール音源は、マイクロフォン、スピーカ及びアナログフィルタを用いた前記制御回路から構成されることによって、非常に簡単なシステムでかつ、低コストで空気調和機の騒音制御装置が実現できるという効果が得られる。
【0022】
上記ピエゾ素子から構成される平面スピーカあるいはサンドイッチ型磁気回路構成される薄形スピーカとマイクロフォン,制御回路を一体化することによって、前記モノポール音源自体を薄形構成とすることが可能となり、横断流送風機の長手方向に、前記モノポール音源を騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で複数配置することによって、横断流送風機の近傍に、複数のモノポール音源による騒音制御境界が形成され、空気調和機の吹き出し口や吸込み口など騒音放出個所から三次元空間に広がる騒音制御効果が得られる。
【0023】
また、上記薄形化されたモノポール音源によって、空気調和機内への前記モノポール音源の設置自由度が向上するとともに、また、伝音チューブ等を用いる必要もないため、空気調和機自体の設計自由度が得られる。
【0024】
さらに、上記薄形化されたモノポール音源を騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で空気調和機の吹き出し口を囲み込むように配置することによって、非常に簡単な構成で、空気調和機の吹き出し口に形成された騒音制御境界を形成することができ、前記吹き出し口から三次元空間に広がる騒音に対する騒音制御効果が得られる。
【0025】
上記モノポール音源の騒音制御帯域が狭帯域に限られるという課題を解決するために、騒音制御周波数帯域別モノポール音源各群を、空気調和機の横断流送風機から吹き出す流れを挟み込むように、かつ、空気調和機の横断流送風機の長手方向にモノポール音源各群の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で配置したものである。あるいは、騒音制御周波数帯域別モノポール音源群を騒音制御周波数帯域の上限値の高い前記モノポール音源群から順次、空気調和機の吹き出し口を囲むように、前記モノポール音源各群の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で、配列するものである。
【0026】
上記構成により、広い周波数帯域に亘る空気調和機の騒音制御効果が得られる。
【0027】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0028】
まず、自由音場における二次音源の配置に関して説明する。特許文献1等には、二次音源を少なくとも消音対象騒音の波長の1/2以内に複数個配置すると記載されている。
【0029】
これに対し、図6は騒音の能動制御における位相誤差と振幅誤差をパラメータとした時の理論的な騒音低減量を示したものである。例えば、任意の騒音と二次音源からの発生音が位相誤差15°、振幅誤差20%の時には、騒音の能動制御の結果、騒音低減量は約10dB得られるということである。騒音の能動制御により、十分な騒音低減効果を得るためには、消音対象騒音に対し二次音源からの発生音は、少なくとも位相誤差で±45°(1/4波長)以内であることが望ましいことがわかる。言い換えると、自由音場における騒音の能動制御では、十分な騒音低減量を獲得するためには、二次音源を消音対象騒音の1/4波長以内の間隔で騒音源を囲むことが必要となる。
【0030】
(実施の形態1)
図1は本発明の実施の形態1における空気調和機の騒音制御装置を示した断面図であり、1は空気調和機であり、2は横断流送風機のクロスフローファンであり、3はマイクロフォンとスピーカと音場内において干渉させる騒音制御信号を生成する制御ループ特性を有する制御回路11を一体とするモノポール音源である。上記モノポール音源3は、横断流送風機2から吹き出す流れ4に対向するように、かつ、横断流送風機2の長手方向に、前記モノポール音源3の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で、横断流送風機2の近傍に配置される。図1の場合は、リアガイダ5及び水受け皿下面6に複数のモノポール音源3が配置されている。
【0031】
ここで、モノポール音源3の構造について図5を用いて説明する。7は音場内の音波を検出するマイクロフォンであり、9は音場内に音波を送出するピエゾ素子8から構成される平面スピーカである。前述のように、近年、携帯端末の普及とともに圧電セラミックやピエゾフィルムなどのピエゾ素子を応用した発音手段やサンドイッチ型磁気回路による発音手段が開発され、騒音の能動制御においては、バックキャビティ10も含めて、薄くてコンパクトな二次音源を構成することが可能となった。また、サンドイッチ型磁気回路によるスピーカで構成されたモノポール音源は、図14のような構造をとる。
【0032】
11は、マイクロフォン7の出力信号を増幅させるとともに前記スピーカ9から送出される音波を音場内において干渉させる消音信号を生成する制御ループ特性を有する制御回路である。アナログ回路で構成される制御回路11は、バックキャビティ10内あるいは、モノポール音源3の背面に配設されることで、マイクロフォン7、スピーカ9との一体化・薄形化が図れ、リアガイダ5や水受け皿6下面に配することができる。これにより、モノポール音源配置の自由度及び空気調和機の設計自由度が増すと共に、空気調和機の騒音源の近傍に前記モノポール音源を配することが可能となる。
【0033】
以上に説明したように、空気調和機への騒音制御装置の配置やモノポール音源の構造によって、モノポール音源3のマイクロフォン7は、空気調和機1の吹き出し口15から拡散される騒音17を検出し、制御回路11は、マイクロフォン7の位置で干渉させる騒音制御信号を生成し、2次音源であるスピーカ9から風の流れ4に向かって打ち消し音を発音する。打ち消し音は、マイクロフォン7を中心に騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長の範囲において、騒音制御領域18を形成する。上記モノポール音源3をクロスフローファン2の長手方向に騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔でリアガイダ5及び水受け皿下面6に複数個配置することにより、吹き出す風の流れ4に対向する騒音制御境界18が形成され、この騒音制御境界18を通過する騒音17は、騒音制御され、消音あるいは、音質が変化されることになる。
【0034】
図7は、空気調和機の流速シミュレーション解析結果であり、流速の大きな個所13のみを示してある。空気調和機の横断流送風機2の騒音は、流れの境界層内の渦、後流放出渦の加速度運動、上流から流れてくる渦やクロスフローファンの翼がスタビライザ12付近を通過する際に発生する圧力変動により励起されると言われており、クロスフローファン2の内部の流れと吐出翼列、リアガイダ5及びスタビライザ12付近は流速の速い個所13であり、流れによる騒音発生メカニズムから空気調和機1の騒音源は、前記リアガイダ5及びスタビライザ6付近と推測できる。
【0035】
図8は、上記モノポール音源3を、リアガイダ5及び水受け皿下面6に、騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で空気調和機の横断流送風機の吹き出す流れを挟み込むように複数個配置した騒音低減効果の検証を行うモデルの断面図である。上記検証モデルでは、空気調和機の疑似騒音源として、吐出翼列の部分に配したスピーカ14により空気調和機の疑似騒音を発生させている。評価ポイントは、空気調和機の前面中央部から水平方向に1m,垂直方向に0.8mの位置である。
【0036】
図9は、上記検証モデルによる騒音制御効果を示すものであり、(a)は吹き出し口付近の騒音制御効果、(b)は評価ポイントでの騒音制御効果を示している。リアガイダ5及び水受け皿下面6という騒音源の近辺に形成された騒音制御境界18により、騒音源から放射された騒音17はすぐに消音され、空気調和機1から離れた空間においても騒音制御効果が得られていることがわかる。
【0037】
したがって、上記モノポール音源3を室内送風機1のクロスフローファン2の長手方向に前記モノポール音源の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で複数個、騒音源の近傍に配置することにより、騒音源から放射された騒音を騒音源近傍の騒音制御境界で消音することにより三次元空間に伝搬する騒音を抑制制御することができる。
【0038】
(実施の形態2)
図2は本発明の実施の形態2を示したもので、複数の前記モノポール音源3を、モノポール音源の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で空気調和機の吹き出し口15を囲み込んだものである。
【0039】
図3は、空気調和機1の吹き出し口15を複数のモノポール音源3で囲み込むことにより騒音制御を行う方法を示したものである。空気調和機の騒音17は、吹き出し口15から三次元空間に放出され、拡散していく。前記吹き出し口15からの騒音は、吹き出し口15に囲むように配された複数のモノポール音源3によって騒音制御境界18が形成されることになる。
【0040】
したがって、この実施の形態2によれば、空気調和機1の吹き出し口15の周りに複数のモノポール音源3を配するという比較的簡単な構成により、吹き出し口15に形成された騒音制御境界18により三次元空間に伝搬する騒音を抑制制御することができる。
【0041】
(実施の形態3)
図15は本発明の実施の形態3を示したもので、複数の騒音制御帯域別モノポール音源群3、3’、3”を、空気調和機1の横断流送風機2から吹き出す流れ4を挟み込むように、かつ、空気調和機の横断流送風機2の長手方向に、モノポール音源各群の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で配列したものである。
【0042】
そして、この実施の形態3によれば、モノポール音源の騒音制御周波数帯域が限定される場合でも、騒音制御帯域別の複数のモノポール音源群を空気調和機の横断流送風機から吹き出し方向に沿って並べられることにより、広帯域の騒音制御境界が形成され、空気調和機のように広帯域に亘る騒音の制御も可能となる。
【0043】
(実施の形態4)
図4は本発明の実施の形態4を示したもので、複数の騒音制御帯域別モノポール音源群3、3’、3”を、空気調和機の吹き出し口15を囲うように、騒音制御周波数帯域の上限値が高い前記モノポール音源群から順次、前記モノポール音源各群の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で配列したものである。
【0044】
例えば、モノポール音源群3、3’、3”の騒音制御周波数帯域の上限値が1000Hz、700Hz、300Hzとした場合、それぞれの周波数に対応する音の1/4波長は、約8cm、約12cm、約27cmとなる。モノポール音源各群に対応する騒音制御各境界を形成するためには、モノポール音源の有限の大きさを考慮して、空気調和機の吹き出し口を波長の短いモノポール音源群3から配置しなければならない。
【0045】
そして、この実施の形態4によれば、モノポール音源の騒音制御周波数帯域が限定される場合でも、騒音制御帯域別の複数のモノポール音源群により空気調和機の吹き出し口を付近に広帯域の騒音制御境界が形成され、空気調和機のように広帯域に亘る騒音の制御も可能となる。
【0046】
(実施の形態5)
図5は、実施の形態1で示したように、ピエゾ素子から構成される平面スピーカで構成されたモノポール音源の構造を示したものである。7は音場内の音波を検出するマイクロフォンであり、9は音場内に音波を送出するピエゾ素子8から構成される平面スピーカであり、11は、マイクロフォン7の出力信号を増幅させるとともに前記スピーカ9から送出される音波を音場内において干渉させる消音信号を生成する制御ループ特性を有する制御回路11である。アナログ回路で構成される制御回路11をバックキャビティ10内あるいは、モノポール音源3の背面に配することで、マイクロフォン7、スピーカ9との一体化・薄形化が図れる。
【0047】
したがって、この実施の形態5によれば、リアガイダ5や水受け皿6下面に配することができ、モノポール音源配置の自由度及び空気調和機の設計自由度が増すと共に何よりも、空気調和機の騒音源の近傍に配された複数のモノポール音源による騒音制御境界により三次元空間に伝搬する騒音の抑制制御する効果が期待できる。
【0048】
(実施の形態6)
図14は、サンドイッチ型磁気回路構成される薄形スピーカ9’から構成されるモノポール音源の構造を示したものである。アナログ回路で構成される制御回路11、マイクロフォン7、スピーカ9との一体化・薄形化により、実施の形態4と同様の効果が期待できる。
【0049】
【発明の効果】
上記から明らかなように、本発明は、音場内の音波を検出するマイクロフォンと音場内に音波を送出するピエゾ素子から構成される平面スピーカと、マイクロフォンの出力信号を増幅させるとともに前記スピーカから送出される音波を音場内において干渉させる騒音制御信号を生成する制御ループ特性を有する制御回路を一体としたモノポール音源により、非常に簡単なシステムでかつ、低コストな空気調和機の騒音制御装置が得られるという効果を奏する。
【0050】
また、ピエゾ素子から構成される平面スピーカあるいはサンドイッチ型磁気回路構成される薄形スピーカによりモノポール音源の二次音源を構成することで、モノポール音源の薄形化が図れ、空気調和機に対してモノポール音源の配置の設計自由度が増すという効果を奏する。
【0051】
また、上記モノポール音源の空気調和機内への配置の設計自由度が増したことで、空気調和機の騒音源の近傍にモノポール音源を配置することが可能となり、騒音源から放射された騒音を複数のモノポール音源により形成された騒音制御境界で消音することにより空気調和機から三次元空間に伝搬する騒音の抑制制御ができるという効果も奏する。
【0052】
また、本発明は、前記モノポール音源の広帯域の騒音制御が可能となり、空気調和機のようにブロードに広がる騒音の制御も可能となる。
【0053】
また、本発明は、空気調和機の吹き出し口を囲み込むように、モノポール音源を配置して騒音制御境界を形成するもので、この構成によれば比較的簡単に三次元空間に伝搬する吹き出し口からの騒音の抑制制御ができるという効果を奏する。
【0054】
また、本発明は、騒音制御周波数帯域別に構成された複数のモノポール音源各群を横断流送風機から吹き出す流れを挟み込むように、かつ、横断流送風機の長手方向にモノポール音源各群の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で配列するものである。あるいは、複数の騒音制御帯域別モノポール音源群を、騒音制御周波数帯域の上限値の高い前記モノポール音源群から順次、空気調和機の吹き出し口を囲むように、前記モノポール音源各群の騒音制御周波数帯域の上限値に相当する音の1/4波長より短い間隔で配列するもので、モノポール音源が狭帯域の騒音制御帯域しか有しない場合でも、騒音制御帯域別の複数のモノポール音源群により広い騒音制御周波数帯域を有する騒音制御境界の形成が可能となり、空気調和機のようにブロードに広がる騒音の制御も可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1における空気調和機の騒音制御装置を示す断面図
【図2】本発明の実施の形態2における空気調和機の騒音制御装置を示す平面図
【図3】本発明の実施の形態2における空気調和機の騒音制御装置の作用を説明する模式図
【図4】本発明の実施の形態4における空気調和機の騒音制御装置を示す平面図
【図5】ピエゾ素子を用いたスピーカによるモノポール音源の構成を示す模式図
【図6】位相誤差と振幅誤差をパラメータとした時の理論的な能動的騒音制御の騒音低減量を示すグラフ
【図7】空気調和機の流速シミュレーション解析結果を示す模式図
【図8】本発明の実施の形態1における空気調和機の騒音制御装置の騒音低減効果を検証する模式図
【図9】本発明の実施の形態1における空気調和機の騒音制御装置の騒音制御効果を示す特性図
【図10】従来の空気調和機の騒音制御装置における構成を示す断面図
【図11】従来の空気調和機の騒音制御装置における制御機構を示すブロック図
【図12】従来の空気調和機の騒音制御装置における制御機構を示すブロック図
【図13】従来の能動的消音装置を示すブロック図
【図14】サンドイッチ磁気回路により構成されたスピーカによるモノポール音源の構成を示す斜視図
【図15】本発明の実施の形態3における空気調和機の騒音制御装置を示す模式図
【符号の説明】
1 空気調和機
2 横断流送風機
3 モノポール音源
4 吹き出す流れ
8 ピエゾ素子
15 吹き出し口[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a device that performs active noise control in a three-dimensional space, for example, to a noise control device for an air conditioner that actively cancels noise caused by a blower fan of an air conditioner or improves sound quality. It is.
[0002]
[Prior art]
In recent years, there has been proposed an active noise reduction method that uses sound wave properties to cancel the sound with sound, actively canceling the noise caused by the blower fan of the air conditioner, or improving the sound quality of the air conditioner noise. A control device has been proposed (see, for example, Patent Document 1). Hereinafter, a conventional noise control device for an air conditioner will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional noise control device for an air conditioner. In FIG. 10, as the noise detecting means, there are provided a rotating
[0003]
As one method of active silencing, a method of canceling sound with sound using the wave nature of sound when noise is propagated in one dimension such as an air conditioning duct has been put into practical use. The target active muffling is the interference of sound waves if the sounding means is aligned with the noise source, and sound waves having the same phase and amplitude and wavelength as the sound waves emitted from the noise source are emitted from the sounding means. Ideally, it is possible to mute the entire 3D space. However, in reality, it is impossible to match the positions of the sound generation means and the noise source. Therefore, in active silencing in a three-dimensional space, a plurality of sound generation means must be placed near the noise source. Don't be.
[0004]
Next, a control configuration for active silencing in a three-dimensional space will be described with reference to FIGS. 11 and 12. 11 and 12 are block diagrams showing a control configuration in a conventional noise control apparatus for an air conditioner. In the figure, it is composed of a blade sound pickup or electromagnetic sound pickup as an input system, a mute effect detection means as an error sensor system, and a fixed filter or adaptive filter or controller as a signal processing / control system.
[0005]
In addition, the conventional air conditioner to which the conventional three-dimensional active silencer is applied is arranged on the suction grill or the like that does not obstruct the air flow by using the sound transfer tube and active means and device necessary for active control. It was possible to reduce the installation restrictions in the air conditioner.
[0006]
Conventionally, there is a method using a monopole sound source (monopole method) as another active silencing method. The monopole method is composed of a speaker provided close to a microphone that detects external noise and a control circuit that adjusts the gain and phase so that the microphone input is minimized, and does not require an error microphone. There is a feature that it is possible to mute without depending on the acoustic path (see, for example, Patent Document 2).
[0007]
The control circuit for a monopole sound source is generally composed of an analog filter, and is limited to relatively narrow-band noise control in order to suppress the acoustic characteristics of a speaker that is a secondary sound source and monopole sound source oscillation suppression.
[0008]
Hereinafter, an active silencer using a conventional monopole sound source will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a block diagram showing a conventional active silencer. In the figure, adaptive control using a digital filter is used as a control circuit for a monopole sound source. In addition, a single or multiple monopole sound sources using digital filters can be used to mute a wide range of spaces.
[0009]
[Patent Document 1]
Japanese Patent No. 3072174 [Patent Document 2]
JP-A-9-26793 [0010]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first conventional configuration described above, the noise detection means includes the rotational
[0011]
Further, at a plurality of points of the silencing effect detecting means 23 arranged on the suction grille far from the fan and
[0012]
In addition, the active means and devices necessary for the use and active control of the sound transmission tube can be placed in a place where the air flow of the air conditioner is not obstructed, for example, on the suction grill. There was also a problem that a complicated design for routing the sound transmission tube in the air conditioner and a space required for active control and an installation space for the device had to be secured.
[0013]
In the configuration of the monopole sound source using adaptive control by the second conventional digital filter described above, a time delay relating to the necessary calculation time required for A / D conversion, D / A conversion, and filtering occurs, and the distance between the microphone and the speaker The silencing frequency range with a monopole sound source of 3cm is extremely low frequency noise, 0 <f ≤ 50Hz, centered around Nz · 2Nz sound (N: fan rotation speed (rps) z: number of fan blades) of several hundred Hz However, there is a problem that the noise reduction effect is hardly obtained for the noise (A characteristic) of the air conditioner spreading over a broad range.
[0014]
Even if the required calculation time required for A / D conversion, D / A conversion, filtering, etc., can be silenced to around 1 kHz due to dramatic advances in DSP, it is necessary to perform noise control in a three-dimensional space. For example, it is necessary to arrange a plurality of monopole sound sources made of expensive DSP around the air outlet of the air conditioner, and there is a problem that it takes considerable cost to control the noise of the air conditioner.
[0015]
In addition, the active control of noise by a monopole sound source suppresses the acoustic characteristics of the speaker that is the secondary sound source and the oscillation phenomenon of the monopole sound source itself. There is a problem that it is limited to a relatively narrow band and is not suitable for noise reduction over a wide band of an air conditioner.
[0016]
The present invention solves such a conventional problem, and provides a low-cost noise control means with a simple configuration of an air conditioner using a monopole sound source using an analog filter as a control circuit. With the goal.
[0017]
The present invention solves the conventional problems, and an object thereof is to provide a noise control device for an air conditioner having a higher noise reduction effect.
[0018]
It is another object of the present invention to provide a noise control device for an air conditioner that improves the degree of freedom of installation in the air conditioner.
[0019]
And this invention solves the conventional subject, and it aims at providing the noise control apparatus of the air conditioner over a wide band with a monopole sound source.
[0020]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention provides a microphone for detecting sound waves in a sound field, a speaker for sending sound waves into the sound field, an output signal from the microphone, and interfering with sound waves sent from the speaker in the sound field. A monopole sound source integrated with a control circuit having a control loop characteristic for generating a noise control signal to be transmitted is traversed at intervals shorter than a quarter wavelength of the sound corresponding to the upper limit value of the noise control frequency band of the monopole sound source. A plurality are arranged in the longitudinal direction of the flow blower so as to sandwich the flow blown out by the cross flow blower of the air conditioner.
[0021]
Since the monopole sound source is composed of the control circuit using a microphone, a speaker, and an analog filter, the noise control device for an air conditioner can be realized with a very simple system and at a low cost. It is done.
[0022]
The monopole sound source itself can be made into a thin configuration by integrating a flat speaker composed of the piezo element or a thin speaker composed of a sandwich type magnetic circuit, a microphone, and a control circuit. By arranging a plurality of monopole sound sources in the longitudinal direction of the blower at intervals shorter than a quarter wavelength of the sound corresponding to the upper limit value of the noise control frequency band, a plurality of monopole sound sources are provided in the vicinity of the cross flow blower. A noise control boundary is formed, and a noise control effect that spreads in a three-dimensional space from a noise emission point such as an air conditioner outlet and a suction port can be obtained.
[0023]
In addition, the thin monopole sound source improves the degree of freedom of installation of the monopole sound source in the air conditioner, and it is not necessary to use a sound transmission tube or the like, so the design of the air conditioner itself A degree of freedom is obtained.
[0024]
Furthermore, by arranging the thin monopole sound source so as to surround the air conditioner outlet at intervals shorter than a quarter wavelength of the sound corresponding to the upper limit value of the noise control frequency band, With a simple configuration, a noise control boundary formed at the outlet of the air conditioner can be formed, and a noise control effect for noise spreading from the outlet to a three-dimensional space can be obtained.
[0025]
In order to solve the problem that the noise control band of the monopole sound source is limited to a narrow band, each group of monopole sound sources by noise control frequency band is sandwiched with a flow blown from the cross-flow fan of the air conditioner, and In the longitudinal direction of the cross flow blower of the air conditioner, the monopole sound sources are arranged at intervals shorter than a quarter wavelength of the sound corresponding to the upper limit value of the noise control frequency band of each group. Alternatively, the noise control frequency of each monopole sound source group so as to surround the outlet of the air conditioner sequentially from the monopole sound source group having a higher upper limit value of the noise control frequency band for the monopole sound source group by noise control frequency band They are arranged at intervals shorter than a quarter wavelength of the sound corresponding to the upper limit value of the band.
[0026]
With the above configuration, the noise control effect of the air conditioner over a wide frequency band can be obtained.
[0027]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0028]
First, the arrangement of the secondary sound source in the free sound field will be described.
[0029]
On the other hand, FIG. 6 shows the theoretical noise reduction when the phase error and amplitude error in the active control of noise are used as parameters. For example, when an arbitrary noise and a sound generated from a secondary sound source have a phase error of 15 ° and an amplitude error of 20%, a noise reduction amount of about 10 dB can be obtained as a result of active noise control. In order to obtain a sufficient noise reduction effect by active noise control, it is desirable that the sound generated from the secondary sound source is at least within ± 45 ° (¼ wavelength) with respect to the noise to be silenced. I understand that. In other words, in active control of noise in a free sound field, in order to obtain a sufficient amount of noise reduction, it is necessary to surround the noise source with an interval within 1/4 wavelength of the noise to be silenced in order to obtain a sufficient amount of noise reduction. .
[0030]
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a sectional view showing a noise control device for an air conditioner according to
[0031]
Here, the structure of the
[0032]
[0033]
As described above, the
[0034]
FIG. 7 shows the flow velocity simulation analysis result of the air conditioner, and shows only the
[0035]
FIG. 8 shows a flow of the
[0036]
FIG. 9 shows the noise control effect by the verification model, where (a) shows the noise control effect near the outlet, and (b) shows the noise control effect at the evaluation point. The
[0037]
Therefore, a plurality of
[0038]
(Embodiment 2)
FIG. 2 shows a second embodiment of the present invention, in which a plurality of the
[0039]
FIG. 3 shows a method of performing noise control by surrounding the
[0040]
Therefore, according to the second embodiment, the
[0041]
(Embodiment 3)
FIG. 15 shows a third embodiment of the present invention, in which a plurality of noise control band-specific monopole
[0042]
According to the third embodiment, even when the noise control frequency band of the monopole sound source is limited, a plurality of monopole sound source groups for each noise control band are arranged along the blowing direction from the cross-flow fan of the air conditioner. As a result, a wide-band noise control boundary is formed, and noise can be controlled over a wide band as in an air conditioner.
[0043]
(Embodiment 4)
FIG. 4 shows a fourth embodiment of the present invention, in which a plurality of noise control band-specific monopole
[0044]
For example, when the upper limit value of the noise control frequency band of the monopole
[0045]
According to the fourth embodiment, even when the noise control frequency band of the monopole sound source is limited, a wideband noise is set near the outlet of the air conditioner by a plurality of monopole sound source groups for each noise control band. A control boundary is formed, and noise can be controlled over a wide band like an air conditioner.
[0046]
(Embodiment 5)
FIG. 5 shows the structure of a monopole sound source composed of a flat speaker composed of piezo elements as shown in the first embodiment. 7 is a microphone that detects sound waves in the sound field, 9 is a planar speaker that includes a
[0047]
Therefore, according to the fifth embodiment, the
[0048]
(Embodiment 6)
FIG. 14 shows the structure of a monopole sound source composed of a
[0049]
【The invention's effect】
As is apparent from the above, the present invention is a flat speaker composed of a microphone that detects sound waves in the sound field, a piezoelectric element that sends sound waves into the sound field, and an output signal from the microphone that is amplified and sent from the speaker. A monopole sound source integrated with a control circuit that has a control loop characteristic that generates a noise control signal that causes the sound wave to interfere in the sound field provides a very simple system and low-cost air conditioner noise control device. There is an effect that is.
[0050]
In addition, the monopole sound source can be made thinner by using a flat speaker composed of piezo elements or a thin speaker composed of a sandwich-type magnetic circuit to make the monopole sound source thinner. This has the effect of increasing the degree of freedom in designing the arrangement of the monopole sound source.
[0051]
In addition, the degree of freedom in designing the arrangement of the monopole sound source in the air conditioner has increased, making it possible to place the monopole sound source in the vicinity of the noise source of the air conditioner, and the noise emitted from the noise source. Is also silenced at the noise control boundary formed by a plurality of monopole sound sources, and the effect of suppressing the noise propagating from the air conditioner to the three-dimensional space can be achieved.
[0052]
In addition, the present invention makes it possible to control broadband noise of the monopole sound source, and to control noise that spreads broadly like an air conditioner.
[0053]
In addition, the present invention forms a noise control boundary by arranging a monopole sound source so as to surround the air outlet of the air conditioner. There is an effect that noise from the mouth can be controlled.
[0054]
Further, the present invention provides a noise control for each group of monopole sound sources in the longitudinal direction of the crossflow fan so as to sandwich the flow blown out from the crossflow fan through each group of monopole sound sources configured for each noise control frequency band. They are arranged at intervals shorter than a quarter wavelength of the sound corresponding to the upper limit value of the frequency band. Alternatively, a plurality of monopole sound source groups for each noise control band are sequentially ordered from the monopole sound source group having a high upper limit value of the noise control frequency band so as to surround the air outlet of the air conditioner, so that the noise of each monopole sound source group Even if the monopole sound source has only a narrow noise control band, it is arranged at intervals shorter than ¼ wavelength of the sound corresponding to the upper limit value of the control frequency band. It is possible to form a noise control boundary having a wider noise control frequency band depending on the group, and it is also possible to control a broad noise like an air conditioner.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a noise control device for an air conditioner according to
DESCRIPTION OF
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