JPH02223782A - 冷却装置の消音装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明は冷蔵庫などの冷却装置に用いられる消音装置、
特にはコンプレッサを収納した機械室内からの騒音を能
動的に打消すようにした冷却装置の消音装置に関する。

（従来の技術） コンプレッサを利用した冷却装置Ｎ１例えば冷蔵庫にあ
っては、一般家庭の居室空間内に設置されることが多く
、しかも季節を問わず連続的に運転されるものであるた
め、その騒音低減が一つの課題となっている。この場合
、冷蔵庫の騒音源として最も問題となるのは、コンプレ
ッサ及びこれに接続された配管系が収納された機械室か
らの騒音である。即ち、上記機械室内では、コンプレッ
サ自体が比較的大きな騒音（コンプレッサモータの運転
音、被圧縮ガスによる流体音、圧縮機構部分の可動機械
要素における機械音など）を発生ずると共に、コンプレ
ッサに接続された配管系もその振動によって騒音を発生
するものであり、斯様な機械室騒音が冷蔵庫騒音の大部
分を占める。従って、機械室からの騒音を抑制すること
が、冷蔵庫全体の騒音低減に大きく寄与することになる
。

そこで、従来においては、機械室からの騒音低減対策と
して、コンプレッサそのものの低騒音化（例えばロータ
リ形コンプレッサの採用）の他に、コンプレッサの防振
支持構造の改良、並びに配管系の形状改善などを行なう
ことによって振動伝搬路での振動減衰を図ったり、或は
、コンプレッサ及び配管系の周囲に吸音部材及び遮音部
材を配置することにより、機械室内での吸音量の増加及
び騒音の透過損失の増大を図ることが行なわれている。

（発明が解決しようとする課題） 一般的に冷蔵庫の機械室には、コンプレッサの駆動に伴
う発熱を外部に逃がす必要上から放熱用の開口部が複数
箇所に設けられており、これらの開口部から外部に騒音
が漏れ出ることになる。

このため、前述したような従来の騒音低減対策には臼ず
と限度があり、騒音レベルの低減効果は精々２ｄＢ（Ａ
）程度しか期待できない。

これに対して、近年においては、エレクトロニクス応用
技術、中でも音響データの処理回路及び音響制御、技術
などの発展に伴い、音波の干渉を利用して騒音低減を行
なうという騒音の能動制御技術の応用が注目されている
。即ち、この能動制御は、基本的には、騒音源からの音
を特定位置に設けた受音器にて電気信号に変換すると共
に、この電気信号を演算器により加工した信号に基づい
て制御用発音器を動作させることにより、その発音器か
ら原音（騒音源からの音）とは制御対象点で逆位相で且
つ同−波長及び同一振幅となる人工音を発生させ、この
人工音と原音とを干渉させることによって原音を減衰さ
せようというものである。

しかしながら、このような騒音の能動制御を冷蔵庫にお
ける機械室騒音の低減に利用する場合、機械室が非密閉
状態であって、その機械室内で発生した騒音が三次元方
向へ自由に漏れ出るという状況下にあるため、能動制御
モードが極めて複雑になるという問題があり、冷蔵庫に
おける騒音の能動制御の実用化については全くおぼつか
ないのが実情である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、非密閉状態の機械室内にてコンプレッサの駆動に
応じて発生する騒音を人工音との干渉により打消すとい
う能動制御を行なうにあたって、その能動制御の簡単化
並びに制御精度の向上を図り得ると共に、コンプレッサ
の停止時に上記能動制御が不要に行われることにより不
用意な騒音増大を来すことがなくなる冷却装置の消音装
置を提供するにある。

［発明の構成〕 （課題を解決するための手段） 本発明は、上記目的を達成するために、機械室内に収納
ざｔたコンプレッサの駆動に伴い発生する音を、人工音
との干渉により能動的に打消すようにした冷却装置の消
音装置において、前記機械室を放熱用開口部を残して閉
じた状態に構成すると共に、その機械室内の三次元方向
の各寸法のうち一方向の寸法を他の寸法より大きく設定
することにより、機械室内の音の定在波が前記打消し対
象となる周波数帯域以下において一次モードのみ成立つ
ように構成し、さらに前記制御用発音器による消音動作
を、前記コンプレッサの運転時にのみ行なわせる制御手
段を設けたところに特徴を有するものである。

（作用） 例えば冷却装置の代表例である冷蔵庫にあっては、一般
的な構造のものの場合、コンプレッサの駆動に応じて発
生する騒音の音響レベルは、第６図に示すように７００
　Ｈｚ程度以下の帯域並びに１．５〜５ＫＨｚの帯域と
で夫々大きくなるという性質を有する。これら各帯域に
対応した騒音のうち、高周波数側のものは、吸音部材な
どを利用した従来の騒音低減技術により容易に消音する
ことができる。従って、騒音の能動制御を実際に行なう
ときには、低周波数側の騒音をターゲット周波数（この
場合７００Ｈｚ程度以下）とすれば良い。このようにタ
ーゲット周波数が７００Ｈｚ程度以下の場合、機械室内
の高さ、奥行き及び幅方向のうちの二方向を原騒音の波
長（音速３４０ｍ／秒の場合、５０ｃｍ程度）より短く
、且つ残りの一方向の寸法を上記波長より長く設定すれ
ば、機械室内で発生する騒音の定在波が一次モードのみ
成立つようになる。つまり、機械室内の三次元方向であ
る高さ、奥行き及び幅方向のうち一方向の寸法を他の寸
法より大きく設定することにより、機械室内の音の定在
波が打消し対象となる周波数（ターゲット周波数）帯域
以下において一次モードのみ成立つように？＋ｌ！成で
きるものであり、このように構成した場合には、機械室
内で発生する音を一次元の平面進行波とみなすことがで
き、以てコンプレッサからの音の外部への出口である放
熱用開口部でその音と制御用発音器からの人工音とを干
渉させて消音を図るという能動制御を、理論上において
も技術上においても容易且つ精度良く行ない得るように
なる。

また、コンプレッサの運転が停止されたときには、制御
手段により上述の能動制御も停止するので、制御用発音
器からは不必要な人工音を発することはなくなる。つま
り、外部からの音を受音器が受けても、これに対して上
述と異なり干渉を図れない人工音を発することにより逆
にこの人工音が騒音源となってしまうことが防止される
。

勿論、機械室には放熱用開口部が設けられているか・ら
、コンプレッサ駆動時の発熱による機械室内温度の異常
上昇を来たす虞がないものである。

（実施例） 以下、本発明を冷蔵庫に適用した一実施例について説明
するに、これに先立って本実施例で利用する能動制御に
よる消音原理について概略的に説明しておく。

第５図において、１はコンプレッサのような騒音源、２
は騒音の消音を望む制御対象点を示しており、騒音源１
からの音をマイクロホンなどの受音器３で電気信号に変
換すると共に、この電気信号をフィルタなどを含む演算
器４を介して加工し、その加工後の信号によりスピーカ
などの発音器５を駆動するようになっている。

即ち、騒音源１が発生する音をＳｔ、スピーカ５が発生
ずる音を８２、受音器３で受ける音をＲ１１制御対象点
２での音をＲ２とし、さらに上記のような音の出力及び
入力点の各間の音響伝達関数をＴｌｌ、　Ｔ２１．　Ｔ
１２．　Ｔ２２としたとき、２人力２出力系として次式
が成立する。

従−）て、スピーカ５が発生すべき音Ｓ２は、上式から
、 Ｓ２−　（−ＴＩ２・Ｒ１＋Ｔ１１・Ｒ２）／（Ｔ１１
−７２２−ＴＩ２Φ　Ｔ２１）として得られるが、この
場合には制御対象点２での音響レベルを零にすることを
目標としているので、Ｒ２−０とおくことができる。こ
の結果、Ｓ２−Ｒ１・Ｔ１２／（ＴＩ２・Ｔ　２１−　
Ｔ　１１・Ｔ２２）となる。この式から理解できるよう
に、制御対象点２でのｇＲ２を零にするためには、マイ
クロホン３で受けた音Ｒ１に、 Ｆ−ＴＩ２／（Ｔ１２・Ｔ　２１−　Ｔ　ＩＩ・Ｔ２２
）なるフィルタをかけて加工した音Ｓ２をスピーカ５か
ら発生させれば、制御対象点２での音響レベルを理論上
において零にすることができる。

しかして、第１図乃至第４図には本発明の第１の実施例
が示されており、以下これについて述べる。

即ち、冷蔵庫の全体構成を示す第４図において、１１は
冷却装置本体たる冷蔵庫本体であり、これの内部には上
方より順に冷凍室１２．冷蔵室１３及び野菜室１４が設
けられている。１５は冷凍室１２の背部に配設された冷
却器、１６は冷却器１５により生成される冷気を直接に
は冷凍室１２及び冷蔵室１３に供給するファンである。

１７は冷蔵庫本体１１の背面側下部に形成された機械室
で、これの内部には、ロータリ形のコンプレッサ１８゜
コンデンサバイブ１９及び所謂セラミックフィンを利用
した除霜水蒸発装置ｆ２０が収納されている。

さて、第１図（ここではコンデンサバイブ１９及び除霜
水蒸発装置２０の図示を省略している）に示すように、
機械室１７は、その背面のみが矩形状に開口された形状
となっており、この開口部分は機械室カバー２７．によ
り閉鎖されるようになっている。このとき、機械室カバ
ー２１は、その周縁部が機械室１７の開口縁部に対し気
密に装着されるものであり、第１図中の左縁部には上下
方向に延びる細長矩形状の放熱用開口部２１ａが形成さ
れている。つまり、機械室カバー２１の装着状態では、
機械室１７は放熱用開口部２１ａを残して閉じられた状
態を呈する。尚、機械室カバー２１は、熱伝導性に優れ
且つ音の透過損失が大きい材質（例えば鉄のような金属
）にて形成されている。

２２は機械室１７内に配置された受音器たる例えばマイ
クロホンで、これは、コンプレッサ１８に対し前記放熱
用開口部２１ａとは反対側（第１図中右方側）から対向
するように配置され、以て騒音源であるコンプレッサ１
８からの音を電気信号に変換するように設けられている
。２３は機械室１７内に配置された制御用発音器たるス
ピーカで、これは、例えば機械室１７の奥壁部（冷蔵庫
本体１１の底壁部に相当）における放熱用開口部２１ａ
寄りの部位に埋設状に取付支持されている。

第２図には前記コンプレッサ１８を駆動制御するための
電気的構成の概略が示されている。この第２図において
、２４は温度検知回路であり、これは、負の温度係数を
有するサーミスタ２５及び抵抗２６により構成され、前
記冷凍室１２内の温度に応じた検知電圧を比較回路２７
の正入力端子に与えるものである。２８は設定回路で、
これは設定温度に相当する基準電圧を発生し、比較回路
２７の負入力端子に与えるものである。比較回路２７は
、検知電圧が基準電圧を超えると即ち冷凍室１２内の温
度が基準温度を超えるとｒＨＪレベルのコンプレッサオ
ン信号を出力する。２つはトランジスタ３０及びリレー
３１等によりなる駆動回路で、比較回路２７からコンプ
レッサオン信号が与えられるとリレー３１を通電させる
ものである。３２は交流電源で、前記リレー３１のりＬ
／−接点３１．　ａを介してコンプレッサ１−８及びフ
ァ／１６が並列に接続されている。

３３は逆相音発生用回路で、これは演算器３４及び制御
手段たる制御回路３５よりなり、？ｅＬ算器−３４は前
記マイクロホン２２及び増幅器３６を介して前記スピー
カ２３に接続されると共に制御回路３５を介して比較回
路２７に接続されている。

そ（て、演算器３４は、比較回路２７がコンプレッサオ
ン信号を出力した状態でのみ制御回路３５により動作さ
れるようになり、マイクロホン２２からの電気信号に基
づいて加工した信号を出力してスピーカ２３を動作させ
るものである。尚、上記のような電気信号の加工は、前
述した能動制御による消音原理に基づいて行なわれるよ
うになっている。

また、前５己コンプレツサ１８．マイクロホン２２及び
スピーカ２３の位置関係は、コンプレッサ１８及び消音
制御対象点である放熱用開口部２１８間の音の伝播時間
１．が、コンプレッサ１８及びマイクロホン２２間の音
の伝播時間ｔ２と前記演算器３４による加工信号の演算
所要時間Δｔとスピーカ２３及び放熱用開口部２１ａ間
の音の伝播時間ｔ、との合計時間（ｔｚ＋Δｔ＋ｔｑ）
より長くなる関係が成立するように設定されている。。

しかして、上記のように構成された冷蔵庫の場合、コン
プレッサ１８の駆動に応じて機械室１７内で発生する騒
音レベルは、第６図に示すように７００Ｈｚ程度以下の
帯域並びに１，５〜５　Ｋ　Ｈ２の帯域で夫々大きくな
る性質を有した状態となる。これら各帯域に対応した騒
音のうち、高周波数側の騒音は、機械室カバー２１など
での透過損失により減衰させることができ、また機械室
１７内に適宜の吸音部材を設置することによって容、ら
へに消音できるものであるから、前述のようなマイクロ
ホン２２．スピーカ２３及び’ａ算器３４に、１；る騒
音の能動制御は、７００　Ｈｚ以下をターゲット周波数
として行なえば良い。

また、上述のような騒音の能動制御を行なう場合には、
機械室１７内での騒音が一次元の平面進行波となるよう
に構成することが、その制御を理論上においても技術上
においても容易且つ精度良く行なうために重要になって
くる。そこで、本実施例においては、第３図に示す機械
室〕７内の三次元方向である奥行き１幅及び高さ方向の
各寸法り、Ｗ及びＨのうち、例えば幅方向の寸法Ｗを他
の寸法り、Ｈより大きく設定（具体的には、Ｗ−６００
１、Ｄ＝Ｈ−２００ｍｍに設定）することによって、機
械室１７内での音の定在波が一次モードでのみ成立つよ
うに構成している。つまり、例えば機械室１７を矩形の
空洞と想定した場合、次式が成立する。

ｆ　−Ｃ・（Ｎｘ／Ｌｘ）２”（Ｎｙ／Ｉ、ｙ）２＋（
Ｎｚ／Ｌｚ）２／　２但し、【は共鳴周波数（Ｈ２）　
　ＮＸ、Ｎｙ。

ＮＺはｘ、ｙ、ｚ各方向の番目モード、ＬＸ、Ｌｙ、Ｌ
ｚは機械室１７内のｘ、ｙ、ｚ各方向の寸法（つまりり
、Ｗ、Ｈ）　、Ｃは音速である。従って、上式から、ｘ
、ｙ、ｚ各方向に対する１番目の定在波の周波数ｆｘ、
ｆｙ、ｆｚを求めることができる。

即ち、前述したように、奥行き寸法Ｄ−２００ｆｆｉｆ
ｆｉ％幅寸法Ｗ　−６００１１１１％高さ寸法Ｈ−２０
０ｍｍに設定されていた場合には、Ｘ方向に対する１番
目の定在波の周波数ｆｘは、Ｎｙ　−Ｎｚ−０、音速Ｃ
＝３４０ｍ／秒として、 ｆｘ　−’３４０　　（１１０，２）　２／２−８５０
Ｈｚ となり１、同様に、Ｙ、Ｚ方向に対する１番目の定在波
の周波数ｆｙ、ｆｚは、 ｆｙ　−３４０（１１０，６）　２／２２８３Ｈｚ ｆン−３４０（１１０，２）　２／２ ＝８５０Ｈｚ となる。この結果、前記ターゲット周波数（−７００Ｈ
ｚ）以下では、機械室１７内の騒音の定在波は、Ｙ方向
（幅方向）のモードについてのみ成立つものであり、機
械室１７内での騒音を一次元の平面進行波と見なすこと
ができる。このため、前記スピーカ２３などを利用した
騒音の能動制御による消音時において、その波面の理論
上の取扱いが容易となり、消音制御を容易且つ精度良く
行ない得るようになる。このとき、コンプレッサ１８か
らの音がマイクロホン２２に達する間での時間ｔ２と、
その音を電気信号に変換した後にその電気信号に基づい
て加工信号を演算器３４にて演算するための時間Δｔと
、その加工信号に基づいてスピーカ２３から出力される
人工音が放熱用開口部２１ａに達するまでの時間ｔ、と
の合計が、上記コンプレッサ１８からの音が放熱用開口
部２１ａに到達する時間ｔ１より短くなるから、コンプ
レッサ１８からの音とスピーカ２３からの人工音とを干
渉させる際に、人工音の方が遅れる虞がなくなり、以て
上述したようなｇｌ音の能動制御をリアルタイムで行な
うことができる。

また、上記したような能動制御を、制御回路３５により
、コンプレッサオン信号に基づいて、コンプレッサ１８
が動作されているときにのみ行なうようにしているから
、コンプレッサ１８からの騒音のないときに外部から機
械室１７内に達する音に対して不要な人工音をスピーカ
２３から発して逆に騒音源となるようなことはなくなる
。

勿論、この場合において、機械室１７は放熱用開口部２
１ａを通じて外部と連通しているから、コンプレッサ１
８の駆動時における発熱によって機械室１７内の温度が
異常に上昇することがなくなる。また、機械室カバー２
１は熱伝導性に優れた材質により構成されているから、
機械室１７内で発生する熱の放熱効率が向上するように
なり、この面からも機械室１７内の温度上昇が低く抑え
られるようになる。

尚、本発明は上記し且つ図面に示した実施例に限定され
るものではなく、例えば消音対象となる冷却装置として
エアコンの室外機或は冷蔵ショーケースなどを適用して
も良く、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施
することができる。

［発明の効果］ 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、コ
ンプレッサが収納される機械室を、放熱用開口部を残し
て閉じた状態に構成すると共に、その機械室内の三次元
方向の各寸法のうち一方向の寸法を他の寸法より大きく
設定することにより、その機械室内の音の定在波が消音
対象となる周波数帯域以下にお（＜゛て一次モードのみ
成立つように構成したので、上記非密閉状態の機械室内
にてコ′、ブレッザの駆動に応じて発生する騒音を制御
用発音器からの信号音により打消すという能動制御を行
なうにあたって、その能動制御の簡単化並びに制御精度
の向上を実現できるものである。また、本発明では、制
御用発音器による消音動作を、制御手段により、コンプ
レッサの運転時にのみ行なわせるようにしたので、コン
プレッサからの騒音のないときに、外部から機械室内に
達する音に対し、て不要な音を発して逆に騒音源となる
ことがなくなるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は要部を分解状って示す斜視図、第２図はコンプレ
ッサオン信号を出力させる電気的構成の概略図、第３図
は要部の寸法関係を説明するための概略斜視図、第４図
は冷蔵庫の縦断面図Ｃある。また、第５図は能動制御に
よる消音原理を示す概略構成図、第６図は騒音１ノベル
の周波数特性図である。 図面中、１１は冷蔵庫本体、１７は機械室、１８はコン
プレッサ、２０は除霜水蒸発装置、２１は機械室カバー
　２１ａは放熱用開口部、２２はマイクロホン（受音器
）、２３はスピーカ（制御用発音器）、２７は比較回路
、３３は逆相音発生回路、３４は演算器、３５は制御回
路（制御手段）を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、機械室内にコンプレッサを収納して成るものであっ
   て、前記コンプレッサの駆動に伴い発生する音を受音器
   にて電気信号に変換すると共に、この電気信号を演算器
   により加工した信号に基づいて制御用発音器を動作させ
   ることにより、前記機械室内から外部に放射される音を
   能動的に打消すようにした冷却装置の消音装置において
   、前記機械室を放熱用開口部を残して閉じた状態に構成
   すると共に、前記機械室内の三次元方向の各寸法のうち
   一方向の寸法を他の寸法より大きく設定することにより
   、その機械室内の音の定在波が前記打消し対象となる周
   波数帯域以下において一次モードのみ成立つように構成
   し、さらに、前記制御用発音器による消音動作を前記コ
   ンプレッサの運転時にのみ行なわせる制御手段を設けた
   ことを特徴とする冷却装置の消音装置。