特表 2024-533112 ファンを動作させる方法およびその方法を実行するシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2024-09-12

(54)【発明の名称】ファンを動作させる方法およびその方法を実行するシステム

(51)【国際特許分類】

   F04D 27/00 20060101AFI20240905BHJP

   F04D 25/08 20060101ALI20240905BHJP

   G01M 13/028 20190101ALN20240905BHJP

【ＦＩ】

F04D27/00 101C

F04D27/00 101N

F04D25/08 Z

G01M13/028

【審査請求】未請求

【予備審査請求】未請求

(21)【出願番号】P 2024513713

(86)(22)【出願日】2022-08-04

(85)【翻訳文提出日】2024-04-08

(86)【国際出願番号】 DE2022200178

(87)【国際公開番号】W WO2023030589

(87)【国際公開日】2023-03-09

(31)【優先権主張番号】102021209641.7

(32)【優先日】2021-09-01

(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】510334790

【氏名又は名称】ジール・アベッグ エスエー

(74)【代理人】

【識別番号】110002343

【氏名又は名称】弁理士法人 東和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】メラー、 ファビアン

(72)【発明者】

【氏名】クラウス、 ヤコブ

(72)【発明者】

【氏名】ヴェンガー、 ビヨルン

【テーマコード（参考）】

2G024

3H021

3H130

【Ｆターム（参考）】

2G024AD04

2G024BA15

2G024CA13

2G024DA25

2G024FA02

3H021BA09

3H021BA16

3H021CA04

3H021CA08

3H021DA04

3H021DA09

3H130AA13

3H130AB26

3H130AC11

3H130BA13A

3H130BA13C

3H130BA13G

3H130BA13J

3H130CA01

3H130DD01Z

3H130DG01X

(57)【要約】

本発明は、ファン（１、１’）を動作させる方法であって、ファン（１、１’）が、電気モーターを有し、ファン（１、１’）の動作中に、測定値（特に、音圧および／または構造伝播音振動）が、センサ（２、２’）によって記録され、測定値が、所定の時間間隔および／または所定の動作点について音響特性値および／または心理音響特性値を決定するために、計算ユニット（３）によってパラメータとして用いられ、ファン（１、１’）が、所定の範囲内に音響特性値および／または心理音響特性値が存在している許容動作点で排他的に動作する、ファン（１、１’）を動作させる方法に関する。
また、本発明は、その方法を実行するシステムに関する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法であって、
前記ファン（１、１’）が、電気モーターを有し、前記ファン（１、１’）の動作中に、少なくとも１つのセンサ（２、２’）が、少なくとも１つの測定値（特に、音圧および／または構造伝播音振動）の記録に使用され、前記少なくとも１つの測定値が、少なくとも１つの所定の時間間隔および／または少なくとも１つの所定の動作点について音響特性値および／または心理音響特性値を決定するために、計算ユニット（３）によってパラメータとして用いられ、
前記ファン（１、１’）が、所定の範囲内に前記音響特性値および／または前記心理音響特性値が存在している許容動作点で排他的に動作することを特徴とする少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項2】

許容できない動作点を使用しない際に、前記許容動作点での動作をより短くおよび／またはより長くすることで、許容できない動作点を使用しないことを補うことを特徴とする、請求項１に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項3】

決定される前記音響特性値および／または前記心理音響特性値が、うるささ、音量レベル、音圧レベル、音響パワーレベル、特定の周波数成分（例えば、第３オクターブレベル）、調性、粗さ、鋭さ、変動の強さ、心理音響的不快感、ピッチおよび／または衝動性であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項4】

前記ファン（１、１’）の前記動作点の調整に用いられる操作変数が、動作時間、速度、トルク、電力消費、迎え角、ノズル断面、流れダクト内のブレードダンパーの位置、外部ハードウェアおよび／または騒音抑制のための他のファンであることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項5】

確認された前記音響特性値および／または前記心理音響特性値が、自動制御を定義する基礎として用いられ、前記音響特性値および／もしくは心理音響特性値の実際の値を前記音響特性値および／もしくは心理音響特性値の目標値と比較した結果として、ならびに／または、前記音響特性値および／もしくは心理音響特性値の実際の値を前記音響特性値および／もしくは心理音響特性値の限界値と比較した結果として、前記ファン（１、１’）の自動動作が行われることを特徴とする、請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項6】

中央自動制御が、前記ファン（１、１’）の電気モーターに対して行われるか、または、分散型自動制御が、複数のファン（１，１’）の複数の電気モーターに対して行われることを特徴とする、請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項7】

複数のファン（１、１’）が配置され、負荷分散が行われた結果、前記複数のファン（１、１’）全体が、許容動作点で動作することを特徴とする、請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項8】

音響特性変数および／もしくは心理音響特性変数を特定の態様で修正することで、別の音響特性変数および／もしくは心理音響特性変数を少なくとも低減させること（特に、音響パワーレベルを上昇させることで調性を低減すること、ならびに／または複数の静かなファン（１、１’）を用いて別の大音量ファン（１、１’）の前記音を遮蔽すること、ならびに／または、複数のファン（１、１’）が動作している際に、不快な音を低減したり打ち消したりするために、個々のファン（１、１’）を用いて特定の方法で逆位相の音を使用すること）を特徴とする、請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項9】

前記計算ユニット（３）によって考慮される別のパラメータが、前記ファン（１、１’）の周囲に人が存在するかどうかであることを特徴とする、請求項１乃至請求項８のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項10】

前記測定値が、前記ファン（１、１’）の前記動作中の異常（例えば、軸受の損傷、汚れ、不均衡、材料の疲労、製造上の欠陥、共振、剥離および／またはノズルの笛吹き）の記録に用いられることを特徴とする、請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項11】

使用される前記センサ（２、２’）が、加速度センサ、音圧センサ、ソフトセンサ／仮想センサならびに／または前記動作状態、前記動作環境および／もしくは前記操作変数を評価するセンサであることを特徴とする、請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法。

【請求項12】

電気モーターを有する少なくとも１つのファン（１、１’）と、測定値（特に、音圧および／または構造伝播音振動）を記録する少なくとも１つのセンサ（２、２’）と、少なくとも１つの所定の時間間隔および／または少なくとも１つの所定の動作点についての音響特性値および／または心理音響特性値を決定する計算ユニット（３）と、を有している、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載された少なくとも１つのファン（１、１’）を動作させる方法を実行するためのシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、少なくとも１つのファンを動作させる方法に関する。

【0002】

さらに、本発明は、そのような方法を実行するシステムに関する。

【背景技術】

【0003】

空気熱源ヒートポンプなどにおけるファンの使用は、複数の騒音規制条例の対象となっている。
そのため、たとえば、非特許文献１では、住宅用地および複合用途地域の騒音公害指針レベルを、時間的に平均した音圧レベル（ｄＢ（Ａ））の形式で規定しており、音成分を含むファンの騒音に対して追加料金が発生する場合がある。
昼間と夜間では、異なる騒音公害指針レベルが適用される。
特に、夜間は、下限値を遵守する必要がある。
たとえば、住宅地では、日中は、５０ｄＢ（Ａ）だが、夜間は、３５ｄＢ（Ａ）になる。

【0004】

単なる音量以外の他のパラメータも、人が騒音を不快と感じるかどうかに影響を与える可能性がある。
そのため、異なるメーカーの２つのファンが、製品分類に基づくと同様の動作点で同様のＡ定格の音圧／音響パワーレベルを持つ場合であっても、２つの騒音に対する知覚が主観的に完全に異なっている場合がある。

【0005】

したがって、ファンの騒音が許容可能か、または、不快に感じられないように調整する必要がある。
つまり、音は、できる限り音響的に快適である必要がある。
したがって、開発プロセスで設定される最適化目標として、競争上の優位性を得るために、高いシステム効率を有しながら騒音放射性を低くする必要がある。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Ｔｅｃｈｎｉｓｃｈｅ Ａｎｌｅｉｔｕｎｇ ｚｕｍ Ｓｃｈｕｔｚ Ｇｅｇｅｎ Ｌａｅｒｍ（ＴＡ Ｌａｅｒｍ）［Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ Ｇｕｉｄｅｌｉｎｅｓ ｆｏｒ Ｎｏｉｓｅ Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ（騒音低減の技術ガイドライン）］

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

したがって、本発明の目的は、騒音最適化動作を容易にする簡単な手段を用いて、ファンを動作させる方法を体系化および開発することである。
さらに、そのような方法を実行するシステムを特定することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明によると、上述の目的は、請求項１の特徴によって達成される。
請求項１は、少なくとも１つのファンを動作させる方法であって、前記ファンが、電気モーターを有し、前記ファンの動作中に、少なくとも１つのセンサが、少なくとも１つの測定値（特に、音圧および／または構造伝播音振動）の記録に使用され、前記少なくとも１つの測定値が、少なくとも１つの所定の時間間隔および／または少なくとも１つの所定の動作点について音響特性値および／または心理音響特性値を決定するために、計算ユニットによってパラメータとして用いられ、前記ファンが、所定の範囲内に前記音響特性値および/または前記心理音響特性値が存在している許容動作点で排他的に動作する、少なくとも１つのファンを動作させる方法を特定している。

【0009】

このシステムの目的は、請求項１２のシステムによって達成される。
請求項１２は、電気モーターを有する少なくとも１つのファンと、測定値（特に、音圧および／または構造伝播音振動）を記録する少なくとも１つのセンサと、少なくとも１つの所定の時間間隔および／または少なくとも１つの所定の動作点についての音響特性値および／または心理音響特性値を決定する計算ユニットと、を有する、請求項１乃至請求項１１のいずれか一項に記載された方法を実行するためのシステムを特定している。

【0010】

本発明によると、測定値に基づいて音響特性値および／または心理音響特性値を決定し、これらの音響特性値および／または心理音響特性値を考慮してファンを動作させることで、根底にある目的が達成可能である。
測定値は、センサによって記録され、この測定値が、音圧、構造伝播音振動または他の測定可能な環境影響要素であると好ましい。
これらの測定値は、実際の音響特性値および／または心理音響特性値を決定するために、計算ユニットによってパラメータとして用いられる。
本発明による方法および本発明によるシステムを用いると、適用される騒音公害防止法を理想的な方法で遵守することが可能になる。
例えば、ファンを動作するにあたり、夜間動作プロファイル（人がいない際に可能な最も効率的な動作）と日中動作プロファイル（人がいる際に最も音響的に快適な音）を使用することにより、時間帯に応じた騒音公害制限値を遵守する。
したがって、本発明によると、様々な用途で発生する可能性のある、所定の音響的に不快な動作点を使用しないことが可能である。

【0011】

本発明による方法は、装置に応じた形式を有していてもよい。
これらの特徴および利点を、明確に、本発明によるシステムの一部としてもよい。

【0012】

許容できない動作点を使用しない際に、許容動作点での動作をより短くおよび／またはより長くすることで、許容できない動作点を使用しないことを補ってもよい。
これにより、音響的および／または心理音響的に所望の範囲での動作が容易になり、必要な出力がファンによって供給される。

【0013】

本実施形態によると、決定される音響特性値および／または心理音響特性値が、うるささ、音量レベル、音圧レベル、音響パワーレベル、特定の周波数成分（例えば、第３オクターブレベル）、調性、粗さ、鋭さ、変動の強さ、心理音響的不快感、ピッチ、および／または衝動性であると考えられる。
これらの特性値には、人間の主観的な知覚を確認可能かつ比較可能な指標である。

【0014】

前記ファンの前記動作点の調整に用いられる前記操作変数が、動作時間、速度、トルク、電力消費、迎え角、ノズル断面、流れダクト内のブレードダンパーの位置、外部ハードウェアおよび／または騒音抑制のための他のファンであってもよい。
上記の操作変数が、音響特性値および／または心理音響特性値のうちの少なくとも１つに影響を与えることが認識され、すなわち、これらの特性値に特定の態様で影響を与えることができる。

【0015】

前記音響特性値および／または前記心理音響特性値が、自動制御を定義する基礎として用いられ、その結果、ファンの自動動作が行われてもよい。
一例として、自動制御は、音響特性値および／または心理音響特性値の実際の値を音響特性値および／または心理音響特性値の目標値と比較した結果として実行可能である。
したがって、例えば、非常に静かなまたは非常に小さな音で動作すると、人間と環境にとって可能な限り音響的に快適な音を発する所望の動作プロファイルや所望の動作点での動作が可能である。
一例として、実際の値と目標値との直接比較、または、実際の値と限界値との直接比較の結果、モーター動作の際の音響特性値および／または心理音響特性値の使用根拠となる、適切な制御法則を定義可能である。
これらの特性値は、例えば、初期化起動後に、データベースに保存されてもよい。
一般的に、初期化起動とは、１つ以上のファンが初めて（再）起動している間に、全てのまたは選択された動作点の集合体全体の音響応答および／または心理音響応答が記録される。
初期化起動について、１つ以上のファンの用途を個別に考慮可能である。
操作変数（例えば、速度、トルクおよび／または他の操作変数）の少なくとも１つを修正／変更することで、音響特性値および／または心理音響特性値を自動制御に合わせて修正可能である。

【0016】

特に、中央自動制御が、ファンの電気モーターに対して行われてもよい。
このような実施形態は、単一のファンのみが配置されている場合、特に適している。
複数のファンがある場合、この構成には、各ファンを他のファンから独立して容易に制御可能である。
あるいは、分散型自動制御が、複数のファンの複数の電気モーターに対して行われる。
これにより、ファンをユニットとして制御可能になり、組み合わせによる効果を発揮することができる。

【0017】

別の実施形態によると、複数のファンを配置してもよい。
負荷分散が行われた結果、複数のファン全体が、許容動作点で動作する。
一例として、２つのファンを全負荷で動作させる代わりに、４つのファンを半分の負荷で動作可能である。
このように負荷分散をすることで、ファン全体が騒音公害制限値および騒音公害指針レベルを満たすことができる。

【0018】

さらに、音響特性変数および／または心理音響特性変数を特定の態様で修正することで、別の音響特性変数および／または心理音響特性変数を少なくとも低減させる。
一例として、音響パワーレベルを上げることにより、調性を低減してもよい。
さらに、複数の静かなファンを使用して、別の大音量ファンの音を遮蔽してもよい。
さらに、複数のファンが動作している際に、不快な音を低減したり打ち消したりするために、個々のファンを代わりにまたは追加で用いることで、特定の方法で逆位相の音を使用してもよい。
このようにすると、いわゆる、アクティブノイズキャンセリングが実行される。

【0019】

計算ユニットによって考慮される別のパラメータは、ファンの周囲に人が存在するかどうかであってもよい。
人が存在しないことが検出された場合、装置は、例えば、より大音量の動作点で動作可能である。

【0020】

再び、前記測定値が、ファンの動作中の異常の記録に用いられてもよい。
一例として、これにより、軸受の損傷、汚れ、不均衡、材料の疲労、製造上の欠陥、共振、流れの剥離および／またはノズルの笛吹きを検出可能である。
これにより、（例えば、汚れ、損傷、材料の疲労などの結果、）動作中に音響応答が変化した場合、ファンの動作範囲を適切に制限できるという利点がある。
このようにすると、音響異常が修正されるまでの間、通常の動作を保証可能である。

【0021】

特に、使用される前記センサが、加速度センサ、音圧センサ、ソフトセンサ／仮想センサならびに／または前記動作状態、前記動作環境および／もしくは前記操作変数を評価するセンサであってもよい。

【0022】

現在、本発明を発展させるための、さまざまなオプションが存在する。
このオプションについては、請求項１に従属する特許請求の範囲を参照し、次に、以下の図面を参照した本発明の実施形態の説明を参照することで実現可能である。
図面を参照した本発明の実施形態と併せて、実施形態の発展についても説明する。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】本発明による方法の説明にも用いられる、本発明によるシステムの実施形態の概略図である。

【図2】操作変数の許容範囲の一例を示す概略図である。

【図3】操作変数の許容できない範囲の一例を示す概略図である。

【図4】許容動作範囲の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

図１は、本発明によるシステムの実施形態の概略図を示す。
このシステムは、２つのファン１、１’を有し、これらは、（不図示の）電気モーターによって駆動される。
さらに、２つのセンサ２、２’および計算ユニット３が備えられている。
システムは、単一のファンおよび／または単一のセンサを備えていてもよい。

【0025】

センサ２、２’は、例えば、音圧および／または構造伝播音振動などの測定値の記録に使用される。
これらの測定値は、計算ユニット３、例えば、コンピュータに転送される。
計算ユニット３は、少なくとも１つの所定の時間間隔および／または少なくとも１つの動作点について、音響特性値および／または心理音響特性値、例えば、うるささ、音圧レベル、特定の周波数成分などを決定するために、測定値をパラメータとして使用する。

【0026】

この情報は、所定の範囲内に音響特性値および／または心理音響特性値が存在している許容動作点でファン１、１’を動作させるために考慮され、その結果、例えば、制限値が遵守され、人々は、ファン１、１’が発する騒音を不快なものと感じなくなる。

【0027】

さらに、センサ２、２’が記録する測定信号を、ファン１、１’の動作中の異常検出に使用可能である。

【0028】

特に、システムは、確認された音響特性値および／または心理音響特性値に基づいて、自動制御可能であるように設計されている。
したがって、ファン１、１’は、心理音響特性値の実際の値を音響特性値および／または心理音響特性値の目標値と比較した結果、自動制御されてもよい。
また、自動制御は、音響特性値および／または心理音響特性値の実際の値を音響特性値および／または心理音響特性値の限界値と比較した結果、実行されてもよい。
したがって、必要に応じて１つ以上の操作変数（例えば、モーター動作）を修正することで、所望の動作プロファイルを遵守することが可能になる。

【0029】

図２は、操作変数の許容範囲を示している。
音圧レベルＬｐが、音響特性値および／または心理音響特性値としてプロットされている。
この図では、操作変数（例えば、エンジン速度）が直線的に上昇すると、音圧レベルＬｐがほぼ単調に上昇する曲線が仮定されている。
操作変数の許容範囲は、下限の音圧レベルＬｐと上限の音圧レベルＬｐとによって規定されている。

【0030】

図３は、操作変数の許容範囲を示している。
図３で、音圧レベルＬｐが、音響特性値および／または心理音響特性値としてプロットされている。
この図は、音圧レベルＬｐと操作変数の線形上昇との間に関数関係が存在しないと仮定している。
操作変数の許容範囲は、限界値によって制限されている。

【0031】

図４は、本発明によるシステムまたは本発明による方法の許容動作範囲または許容動作点を示している。
許容動作範囲は、限界値によって制限されており、この図の場合、限界値は、すべての速度に対して一定である。

【0032】

本発明による装置の他の実施形態に関しては、繰り返しを避けるために、明細書および特許請求の範囲を参照されたい。

【0033】

最後に、上述した本発明による装置の実施形態は、特許請求されている発明を説明するためのものであり、発明を実施形態に限定するものではない。

【符号の説明】

【0034】

１，１’ ・・・ファン
２，２’ ・・・センサ
３ ・・・計算ユニット

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【国際調査報告】