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Title:
MECHANISM FOR REDUCING NOISE OF ELECTRONIC APPARATUS AND METHOD FOR REDUCING NOISE
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/098767
Kind Code:
A1
Abstract:
A mechanism for reducing noise of an electronic apparatus has a fan in communication with ambient air through a ventilation duct and a Helmholtz sound-absorber equipped with an aperture area in order to provide a technology which enables to maintain superior noise reduction performance at all times regardless of variations in a rotating speed of a fan for an electronic apparatus and changes in temperature. The mechanism includes a first sensor to measure temperature of a section to be cooled, a second sensor to measure temperature within the ventilation duct, a variable shutter mechanism which is provided between the ventilation duct and the Helmholtz sound-absorber to adjust an aperture amount of the aperture area, and a control section which controls a rotating speed of the fan according to the temperature measured by the first sensor and the second sensor as well as an aperture amount of the aperture area to be adjusted by the variable shutter mechanism depending on the rotating speed.

Inventors:
KOBAYASHI REIICHI (JP)
Application Number:
PCT/JP2008/052034
Publication Date:
August 13, 2009
Filing Date:
February 07, 2008
Export Citation:
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Assignee:
NEC DISPLAY SOLUTIONS LTD (JP)
KOBAYASHI REIICHI (JP)
International Classes:
F04D29/66; F04D27/00
Foreign References:
JP2005133588A2005-05-26
JPH08123264A1996-05-17
JPH0742427U1995-08-04
JP2005203576A2005-07-28
Attorney, Agent or Firm:
MIYAZAKI, Teruo et al. (16th Kowa Bldg.9-20, Akasaka 1-chom, Minato-ku Tokyo 52, JP)
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Claims:
通気ダクトを介して外気と連通するファンと、開口部を備えたヘルムホルツ吸音器と、を有する電子機器の騒音軽減機構であって、
 被冷却部の温度を測定する第1の温度センサーと、
 前記通気ダクト内の温度を測定する第2の温度センサーと、
 前記通気ダクトと前記ヘルムホルツ吸音器の間に設けられ、前記開口部の開口量を調整する可変シャッター機構と、
 前記第1の温度センサーおよび第2の温度センサーの測定した温度に応じて前記ファンの回転数を制御し、該回転数に応じて前記可変シャッター機構による開口部の開口量を制御する制御部と、を含む電子機器の騒音軽減機構。
請求項1記載の電子機器の騒音軽減機構において、
 前記通気ダクト、ファン、ヘルムホルツ吸音器、第2の温度センサーおよび可変シャッター機構のそれぞれは、吸気用と排気用に2組設けられる電子機器の騒音軽減機構。
請求項1または請求項2記載の電子機器の騒音軽減機構において、
 前記制御部は、前記ヘルムホルツ吸音器の吸音周波数がファンの回転数のN倍(Nは自然数)となるように前記可変シャッター機構による開口部の開口量を制御する電子機器の騒音軽減機構。
請求項1ないし請求項3のいずれかに記載の電子機器の騒音軽減機構において、
 制御部は、前記第1の温度センサーおよび第2の温度センサーの測定した温度の検出を定期的に行い、前記第1の温度センサーによる測定温度が予め定められた温度を超える場合には前記ファンの回転数を最大値とし、前記第1の温度センサーによる測定温度が予め定められた温度を超えず、前記第2の温度センサーによる測定温度が前回の測定値を超える場合には前記ファンの回転数を所定回転数高くし、前記第1の温度センサーによる測定温度が予め定められた温度を超えず、前記第2の温度センサーによる測定温度が前回の測定値を超えない場合には前記ファンの回転数を所定回転数低くし、前記第1の温度センサーによる測定温度が予め定められた温度を超えず、前記第2の温度センサーによる測定温度が前回の測定値と等しい場合には前記ファンの回転数を維持させる電子機器の騒音軽減機構。
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電子機器の騒音軽減機構において、
 前記ヘルムホルツ吸音器は一側面に開口が設けられた箱形状であり、前記可変シャッター機構は、前記開口と同形状の開口を備えたシャッターと、該シャッターを移動させるモータから構成される電子機器の騒音軽減機構。
請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の電子機器の騒音軽減機構において、
 前記ヘルムホルツ吸音器は一平面に開口が設けられた中空円柱形状であり、前記可変シャッター機構は、前記開口と同形状の開口を備えたシャッターと、該シャッターを回転させるモータから構成される電子機器の騒音軽減機構。
通気ダクトを介して外気と連通するファンと、開口部を備えたヘルムホルツ吸音器と、を有する電子機器の騒音軽減方法であって、
 被冷却部の温度を測定し、
 前記通気ダクト内の温度を測定し、
 測定した前記被冷却部の温度およびに前記通気ダクト内の温度に応じて前記ファンの回転数を制御し、該回転数に応じて前記開口部の開口量を制御する電子機器の騒音軽減方法。
請求項7記載の電子機器の騒音軽減方法において、
 前記ヘルムホルツ吸音器の吸音周波数がファンの回転数のN倍(Nは自然数)となるように前記開口部の開口量を制御する電子機器の騒音軽減方法。
請求項7または請求項8に記載の電子機器の騒音軽減方法において、
 前記被冷却部の温度およびに前記通気ダクト内の温度の検出を定期的に行い、前記被冷却部の温度が予め定められた温度を超える場合には前記ファンの回転数を最大値とし、前記被冷却部の温度が予め定められた温度を超えず、前記通気ダクト内の温度が前回の測定値を超える場合には前記ファンの回転数を所定回転数高くし、前記被冷却部の温度が予め定められた温度を超えず、前記通気ダクト内の温度が前回の測定値を超えない場合には前記ファンの回転数を所定回転数低くし、前記被冷却部の温度が予め定められた温度を超えず、前記通気ダクト内の温度が前回の測定値と等しい場合には前記ファンの回転数を維持させる電子機器の騒音軽減方法。
Description:
電子機器の騒音軽減機構および 音軽減方法

 本発明はヘルムホルツ吸音器を具備する 子機器の騒音軽減機構および騒音軽減方法 関する。

 FANが設けられる電子機器での雑音抑制は FANに連通する通気ダクト内に吸音材を使用 ることや、特許文献1(特開2007-47560号公報)に 開示されるように、ヘルムホルツ吸音器を配 置することで行われていた。

 ヘルムホルツ吸音器は開口を備える空洞 筐体にて吸音作用を生じるもので、その吸 周波数fは、音速、開口部の面積、空洞部の 体積を含むパラメータにより決定される。

 吸音材を使用した場合、吸音効果を高め うとすると吸音材を収容する通気ダクトの さを長くする必要があり、小型の機器には 用しにくい。また吸音材の特長として低い 波数に関しては吸音効果が低いという問題 あった。

 FANは一般的に被冷却部の温度変化に応じ その回転数が変動される。ヘルムホルツ吸 器は、上述したように吸音周波数が音速、 口部の面積、空洞部の体積を含むパラメー により決定される周波数となるため、周波 帯域の広い雑音や、FANのような周波数が変 する雑音についてはあまり効果を得ること できない。いくつかの口径の異なる開口を 置することで複数の周波数の雑音を消音す 構成とすることも考えられるが、すべてを じ口径の開口とした場合と比較すると開口 が減少することとなるため、その分吸音特 が劣化するという課題もある。

 さらに、ヘルムホルツ吸音器は吸音周波 が音速により決定されるが、このことは温 の変動により音速が変動し、その吸音周波 が変動することを意味する。

 本発明は、電子機器のFANの回転数の変動 温度変動に関わらずに常に良好な騒音低減 性を維持することのできる技術を提供する とを目的とする。

 本発明の電子機器の騒音軽減機構は、通気 クトを介して外気と連通するファンと、開 部を備えたヘルムホルツ吸音器と、を有す 電子機器の騒音軽減機構であって、
 被冷却部の温度を測定する第1の温度センサ ーと、
 前記通気ダクト内の温度を測定する第2の温 度センサーと、
 前記通気ダクトと前記ヘルムホルツ吸音器 間に設けられ、前記開口部の開口量を調整 る可変シャッター機構と、
 前記第1の温度センサーおよび第2の温度セ サーの測定した温度に応じて前記ファンの 転数を制御し、該回転数に応じて前記可変 ャッター機構による開口部の開口量を制御 る制御部と、を含む。

 本発明の電子機器の騒音軽減方法は、通気 クトを介して外気と連通するファンと、開 部を備えたヘルムホルツ吸音器と、を有す 電子機器の騒音軽減方法であって、
 被冷却部の温度を測定し、
 前記通気ダクト内の温度を測定し、
 測定した前記被冷却部の温度およびに前記 気ダクト内の温度に応じて前記ファンの回 数を制御し、該回転数に応じて前記開口部 開口量を制御する。

 本発明によれば、ヘルムホルツ吸音器の 辺温度を考慮してヘルムホルツ吸音器の吸 周波数をFANの回転数に適応させているので 周辺温度やFANの回転数が変わっても常に良 な騒音低減特性を維持できる。

本発明の一実施形態の構成を示すブロ ク図である。 (a)はヘルムホルツ吸音器200の斜視図、( b)は(a)のA-A線断面図である 可変シャッター機構による吸音周波数f を調整する原理を示す図であり、(a),(c)は斜 図、(b),(d)のそれぞれは(a),(c)のA-A線断面図で ある。 可変シャッター機構による吸音周波数f を調整する原理を示す図であり、(a),(c)は斜 図、(b),(d)のそれぞれは(a),(c)のA-A線断面図で ある。 本発明の実施形態の制御動作を示すフ ーチャートである。 図1中のCPUブロック108の構成を示すブロ ック図である。 本発明の第2の実施形態の構成を示すブ ロック図である。

符号の説明

100 筐体
101 吸気部
102 通気ダクト
103 FAN
104 温度センサー
105 可変シャッター機構
106 ヘルムホルツ吸音器
107 温度センサー
108 CPUブロック
109 駆動回路
110 駆動回路
111 被冷却部
112 排気部

 次に、本発明の実施の形態について図面 参照して詳細に説明する。

 図1は本発明の一実施形態の構成を示すブ ロック図である。

 本実施形態は、筐体100と、吸気部101と、 気ダクト102と、FAN103と、温度センサー104と 可変シャッター機構105と、ヘルムホルツ吸 器106と、温度センサー107と、CPUブロック108 、駆動回路109,110と、被冷却部111と、排気部 112で構成される。

 筐体100は電子機器の筐体であり、上記の 構成要素は筐体100に収容されるか、もしく 、筐体100に取り付けられている。

 吸気部101は筐体100に設けられた開口であ 、通気ダクト102は吸気部101とFAN103との間を 通する。FAN103は吸気部101より吸気を行い、 冷却部111に対して吸気した気体を吹き付け 。

 温度センサー104は、通気ダクト102内の温 を測定し、測定温度を示す信号をCPUブロッ 108へ出力する。ヘルムホルツ吸音器106は通 ダクト102における騒音を吸音するために設 られたもので、ヘルムホルツ吸音器106と通 ダクト102の間にはヘルムホルツ吸音器106の 音周波数を可変とする可変シャッター機構1 05が設けられている。

 被冷却部111は電子機器内で発熱し、冷却 必要とされる部分である。電子機器がプロ ェクタなどの光源を備えるものであれば光 部が被冷却部111に相当し、電子機器がプロ ェクタなどであれば、メインCPUを搭載する ードが被冷却部111に相当する。温度センサ 107被冷却部111の温度を測定し、測定温度を す信号をCPUブロック108へ出力する。

 CPUブロック108は入力された温度センサー1 04、107の測定温度に応じて駆動回路109、110を れぞれ介して可変シャッター機構105、FAN103 動作を制御する。

 排気部112は筐体100に設けられた開口であ 、吸気部101により筐体100内に導入された気 を排気する。

 上記の構成を備える本実施形態は、冷却 のFAN103で発生する雑音をヘルムホルツ吸音 106で吸音し、電子機器により発生する雑音 軽減するものである。

 図2はヘルムホルツ吸音器による吸音周波 数を説明するための図であり、図2(a)はヘル ホルツ吸音器200の斜視図、図2(b)は図2(a)のA-A 線断面図である。

 ヘルムホルツ吸音器200は、外面に複数の 口201が複数設けられ、内部は空洞部202とさ ている。開口201の形状は図示されるような 形に限定されるものではなく、四角形、楕 であってもよい。ヘルムホルツ吸音器200に る概ねの吸音周波数fは、以下の式により計 算される。

 ここで、fは吸音周波数、Cは音速、σは開口 部201の面積、Vは空洞部202の体積である。実 には開口部201の厚みや、空洞部202の形状で 変化するため補正が必要となる。

 上記のように、吸音周波数fが開口部201の 面積σにより決定されることから、開口部201 面積σを制御することにより吸音周波数fを 御することが可能となる。

 図3は、可変シャッター機構105による吸音 周波数fを調整する原理を示す図である。図3( a),(c)は斜視図、図3(b),(d)のそれぞれは(a),(c)の A-A線断面図である。

 複数の開口を備えるヘルムホルツ吸音器3 00に対し、同様の開口を備える可変シャッタ 301が、ヘルムホルツ吸音器300の開口形成面 覆う形態とされている。

 図3(a),(b)と図3(c),(d)は吸音周波数fがそれ れ異なる状態を示しており、図3(a),(b)に示す 状態ではヘルムホルツ吸音器300が備える開口 と可変シャッター301が備える開口とが一致し た状態とされ、図3(c),(d)に示す状態では、ヘ ムホルツ吸音器300が備える開口の一部を可 シャッター301の非開口面が塞ぐ形態とされ いる。

 可変シャッター機構105は、図3に示した可 変シャッターや可変シャッターを移動させる モータ(不図示)を備えている。該モータは、 動回路109により駆動される。

 CPUブロック108は、温度センサー104、107か 送られてくる測定温度示す信号に応じてFAN1 03の回転数、および、可変シャッター機構105 開口量を決定し、決定した回転数、開口量 なるように駆動回路110、109を介してFAN103の 転数、および、可変シャッター機構105の開 量を制御し、ヘルムホルツ吸音器106の吸音 波数を制御する。

 図4は、ヘルムホルツ吸音器の他の例を示 す図であり、図4(a),(c)は斜視図、図4(b),(d)の れぞれは(a),(c)のA-A線断面図である。

 図4に示すヘルムホルツ吸音器700は、一平 面に開口が設けられた中空円柱形状であり、 ヘルムホルツ吸音器700の開口と同形状の開口 を備えた円板形状の可変シャッター701と組み 合わされている。

 可変シャッター701は、ヘルムホルツ吸音 700と同心的に配置され、ヘルムホルツ吸音 700を貫く軸を中心としてモータ703により回 する。モーター703により可変シャッター701 回転することで開口部の開口量が変化する

 複数の開口を備えるヘルムホルツ吸音器3 00に対し、同様の開口を備える可変シャッタ 301が、ヘルムホルツ吸音器300の開口形成面 覆う形態とされている。

 図4(a),(b)と図4(c),(d)は吸音周波数fがそれ れ異なる状態を示しており、図4(a),(b)に示す 状態ではヘルムホルツ吸音器700が備える開口 と可変シャッター701が備える開口とが一致し た状態とされ、図4(c),(d)に示す状態では、ヘ ムホルツ吸音器700が備える開口の一部を可 シャッター701の非開口面が塞ぐ形態とされ いる。

 ヘルムホルツ吸音器700および可変シャッ ー701に設けられる複数の開口は、同心円状 配置されており、中心から離れるほど、1個 の開口部に対しての空洞部の体積が増加する 。開口はこれを考慮して、体積が増加した分 、その面積を増加させている。図4(c),(d)にお て斜線で示される領域は、仕切り703による 洞部の体積が制限される領域である。これ の構成を備えることにより、いずれの開口 対しても、吸音周波数は一定となる。

 以下に、CPUブロック108による制御動作に いて、そのフローチャートである図5を参照 して説明する。

 図5に示される制御動作は、所定時間ごと に繰り返し行われるものである。CPUブロック 108は、図6に示すように、CPU501の他に、図5に される制御動作を行うためのプログラムや 温度センサー104、107から送られてくる信号 どを記憶する記憶部502などが含まれている

 CPUブロック108は、まず、温度センサー107 ら送られてくる信号が示す被冷却部111の温 が予め定められた想定値を上回るかを確認 る(ステップS401)。被冷却部111の温度が予め められた想定値を上回る場合にはFAN103の回 数を最大値とする。

 被冷却部111の温度が予め定められた想定 よりも低い場合には、温度センサー104から られてくる信号が示す通気ダクト102内の温 (外部温度)に応じてFAN103の回転数を決定す 。

 外部温度が前回の測定値よりも高いもの あることが確認された場合には(ステップS40 3)、FAN103の回転数を現在の回転数よりも予め められた所定数高いものとする(ステップS40 4)。

 外部温度が前回の測定値よりも低いもの あることが確認された場合には(ステップS40 5)、FAN103の回転数を現在の回転数よりも予め められた所定数低いものとする(ステップS40 6)。

 外部温度が前回の測定値と等しいもので ることが確認された場合には(ステップS407) FAN103の回転数を現在の回転数に維持する(ス テップS408)。

 上記の、ステップS402、S404、S406、S408にて FAN103の回転数を定めた後、決定したFAN103の回 転数に応じた吸音周波数となるように、駆動 回路を介して可変シャッター機構105の可変シ ャッターを移動させてヘルツホルム吸音器106 の開口量を調整する(ステップS409)。その後、 ステップS401に戻って上記の動作を繰り返す

 吸音周波数を変化させるためには、空洞 の体積を変化させることや、開口部の面積 変化させることで実現できる。可変シャッ ー機構105ヘルムホルツ吸音器106と対で機能 、図3に示したように可変シャッターを移動 させて開口量を可変することで吸音周波数を 変化させる。FAN103の回転数が上がった場合に は、駆動回路103により可変シャッターを開口 量が大きくなる方向に移動させ、回転数が下 がった場合には、可変シャッターを開口量が 小さくなる方向に移動させる。

 ステップS409で決定される、FAN103の回転数 に応じた吸音周波数とは、具体的にはFAN103の 回転数のN倍の周波数である。CPUブロック108 、ステップS402、S404、S406、S408にて駆動回路1 10への駆動信号によるFAN103の回転数を変更し 後に、そのN倍の吸音周波数となるヘルツホ ルム吸音器106の開口量を決定する。手法とし ては、FAN103の回転数に応じたヘルツホルム吸 音器106の開口量を格納するテーブルを記憶部 502に記憶させ、該テーブルを参照して開口量 を確認する手法や、(1)式から開口量を求める 手法が挙げられ、これらのいずれの手法を用 いることとしてもよい。

 CPUブロック108は、上記のいずれかの手法 より求められた開口量となるように可変シ ッターの移動量を求める。この移動量は、 回移動を行わせた後の現在位置を記憶部502 記憶させておき、現在位置から上記の開口 となる位置までの相対的な移動量分だけ移 させる、また、絶対的なイニシャル位置ま 可変シャッターを移動させた後に上記の開 量となる位置までの移動させるなど、従来 われている手法により行う。

 上記のように構成される本実施形態にお ては、雑音元であるFANの周波数とヘルムホ ツ吸音器の吸音周波数を決定する音速に着 し、この2つのパラメータよりヘルムホルツ 吸音器の開口量を可変することでヘルムホル ツ吸音器の吸音周波数を可変している。吸音 周波数はFAN103の周波数が固定の場合、温度セ ンサー104により測定する通気ダクト102内の温 度をヘルムホルツ吸音器の周辺の外気温度と し、外気温度が上がった場合、ヘルムホルツ 吸音器の開口部の面積を狭め、外気温度が下 がった場合、ヘルムホルツ吸音器の開口部の 面積を広げることでヘルムホルツ吸音器106の 吸音周波数を一定にする。

 他の例として温度センサー107の測定温度 電子機器の内部温度とし、内部温度が前回 測定値より大きければFAN103の回転数を増加 せ、内部温度が前回の測定値より小さけれ FAN103の回転数を減少させ、FAN103の回転数に じて可変シャッターを制御して騒音を低減 ることとしてもよい。この場合、温度セン ー104の測定温度はFAN103の回転数制御には使 せず、通気ダクト102の温度の検出にのみ使 し、測定温度は温度に依存する(1)式におけ 音速を導出するために用いることとなる。

 図7は、本発明の第2の実施形態の構成を すブロック図である。

 図1に示した実施形態が吸気系に対してヘ ルムホルツ吸音器を設けた構成であるのに対 し、本実施形態では排気系に対してもヘルム ホルツ吸音器を設けている。図7では、図1に した実施形態と同様に作用するものに対し は同じ符号を付している。

 本実施形態は、図1に示した各構成要素に 加え、排気部601と、通気ダクト602と、FAN603と 、温度センサー604と、可変シャッター機構605 と、ヘルムホルツ吸音器606と、駆動回路609,61 0とが設けられている。また、CPUブロック108 図1に示した実施形態における制御動作に加 て温度センサー107、604の測定温度に応じて 動回路109、110をそれぞれ介して可変シャッ ー機構605、FAN603の動作を制御するCPUブロッ 608とされている。

 排気部601は筐体100に設けられた開口であ 、通気ダクト602は排気部601とFAN603との間を 通する。FAN603は筐体100内の空気を通気ダク 602および排気部601を介して筐体100の外部に 気する。

 温度センサー604は、通気ダクト602内の温 を測定し、測定温度を示す信号をCPUブロッ 608へ出力する。ヘルムホルツ吸音器606は通 ダクト602における騒音を吸音するために設 られたもので、ヘルムホルツ吸音器606と通 ダクト602の間にはヘルムホルツ吸音器606の 音周波数を可変とする可変シャッター機構6 05が設けられている。

 本実施形態におけるCPUブロック608の制御 作は、排気部601と、通気ダクト602と、FAN603 、温度センサー604と、可変シャッター機構6 05と、ヘルムホルツ吸音器606と、駆動回路609, 610のそれぞれを排気部101と、通気ダクト102と 、FAN103と、温度センサー104と、可変シャッタ ー機構105と、ヘルムホルツ吸音器106と、駆動 回路109,110に置き換えると第1の実施形態と同 のものとなり、図5に示したフローチャート と同じである。

 本実施形態では吸気部と排気部のそれぞ にFAN103、603を設けることにより、各FANの回 数を低く抑えることができ、さらなる低雑 化が可能となる。