JPH02225959A - 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］ （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％１ざを
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、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ｈ；（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
ッサ自体か比較的大きな騒ｖｉ（コンブレッサモータの
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）を発生すると共に、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自ず
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、
この電気信号を演神器により加工した信号に基づいて制
御用発音＝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１
］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、能動制御をリ
アルタイムで行うことができて、騒音低減効果を十分に
発揮でき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
され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、さらに前記コンプレッサ受音器及び制御
用発音器の位置関係を、コンプレッサ及び前記放熱用開
口部間の音の伝播時間が、コンプレッサ及び受音器間の
音の伝播時間と前記演算器による加工信号の演算所要時
間と制御用発音器及びｈ’ｌ熱用開用開口部間の伝播時
間との合計時間より長くなる関係が成立するように設定
したものである。

（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１．５〜５　Ｋ　Ｈｚの帯域
とで夫々大きくなるという性質をＨ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−ドの場合、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、５０ｅｒｎ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構成でき
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品且っ精度良く行い得るようになる
。

このとき、コンプレッサからの音が受音器に達する間で
の時間と、その音を電気信号に変換した後にその電気ｉ
ｔ号に基づいて加工１ｇ号を演算するための時間と、そ
の加工信号に基づいて制御用発音器から出力される人工
音がｈｋ熱熱間開口部達するまでの時１１４１との合計
が、上記コンプレッサからの音が放熱用開口部に到達す
る時間より短くなるから、コンプレッサからの音と制御
用発音器からの人］−音とを干渉させる際に、人工音の
方が遅れる繋がなくなり、以て上記のような騒音の能動
１．ＩＪ御をリアルタイムで行うことができる。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５′ζ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Ｓｌ、スピーカ５が発生
する音を８２、受音器３で受ける音をＲ１、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ＴＨ，Ｔ２１．　　Ｔ１
２．　　Ｔ２２としたとき、２人力２出力系として次式
が成立する。

従って、スピーカ５が発生すべき音Ｓ２は、上式から、 Ｓ２　−　　（−ＴＩ２・　ＲＩ＋ＴＩｌ　・　Ｒ２）
　／（Ｔ１．１　争　Ｔ２２−Ｔ！２１　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・ＴＩ２／（Ｔ
１２・Ｔ２１−Ｔｌｌ−Ｔ２２）となる。この式から理
解できるように、制御対象点２でのきＲ２を零にするた
めには、マイクロホン３で受けた音Ｒ１に、 Ｆ−Ｔ１２／（ＴＩ２瞳Ｔ２１−Ｔｌｉ　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２＝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２０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２１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＾λであるコンプレッサ
１８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２ｔ
ａ寄りの部位に埋設状に取付支持されている。

そして、スピーカ２３は、マイクロホン２２からの電気
信号を逆相音発生用回路内の演算器（第２図に符号２４
を付して示す）にて加１−シた信号により動作されるよ
うになっており、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われるように
なっている。

この場合、前記コンプレッサ１８．マイクロホン２２及
びスピーカ２３の位置関係は、第２図に示すように、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
２１ａ間の音の伝播時間ｔ１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２
４による加工信号のｆｒＬ算所要時間Δｔとスピーカ２
３び放熱用開口部２１ａ間の音の伝播時間ｔ３との合計
時間（ｔ２＋Δ【＋ｔ３）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
音のレベルは、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易に
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及び演Ｗ　Ｗ　２４による騒音の能
動制御は、７００Ｈｚ以下をターゲット１．ツ波数とし
て行えば良い。

また、上述のような騒音の能動制御を行う場合には、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１
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−６０ＯＬｌｅＳＤ
−Ｈ＝２００ｍｓｌ；：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−Ｘ　　、Ｘ　　　＋　　Ｎｙ　　Ｉ、ｙ　　
　＋（Ｎｚ／ｌ、ｚ）２／　２但し、ｆは共鳴周波数（
Ｈｚ）、Ｎｘ、Ｎｙ。

Ｎ　７．はｘ、ｙ、ｚ各方向の番ロモード、ＬＸ、Ｌｙ
、Ｌｚ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、￥、２各方向に対する１番目の定在波の周波数ｆ
＋＋、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−２００１１幅・
Ｊ゛法Ｗ６００ｓａ＋、高さ寸法Ｈ＝２０．Ｏｓｖに設
定されていた場合には、Ｘ方向に対する１番１］の定／
１：波の周波数ｆｘは、Ｎｙ　−、ＮＺ−０、音速Ｃ−
３４０ｍ／秒として、 ｆχ−３４０，２）”／２ ８５０Ｈｚ となり、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　　１　０．６）　　／２＝　２８３　Ｈ
ｚ ｆｚ　−３４０１０，２）　　／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′１ｉＪｆｉつ
精度良く行い得るようになる。このとき、コンプレッサ
１８からのＢがマイクロホン２２に達する間での時間ｔ
２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２４にて演算するだめの時間
Δｔと、その加工信号に基づいてスピーカ２３から出力
される人工汗が放熱用開口部２１ａに達するまでの時間
ｔ３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」二
音とを干渉させる際に、人４二音の方が遅れる虞がなく
なり、以て上述したような騒音の能動制御をリアルタイ
ムで行うことができる。

勿論、この場合において１１機械室１７は放熱用開口部
２１ａを通じて外部と連通しているから、コンプレッサ
１８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
２１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、この而からも機械室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Ｒ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♀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。

［５ｉ！明の効果Ｊ 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ドにおい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
コンプレッサの駆−動に応じて発生する騒音を制御用発
音器からのｔａ号音により打消すという能動制御を行う
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、コンプ
レッサ、受音器及び制御用発音器の位置関係を、コンプ
レッサ及び前記放熱用開口部間の音の伝播時間が、コン
プレッサ及び受音器間の音の伝播時間と前記演算器によ
る加工ｒ＝号の演算所要時間と制御用発音器及び放熱用
開口部間の音の伝播時間との合計時間より長くなる関係
が成立するように設定したので、上述した騒音の能動１
．制御をリアルタイムで行うことができるものであり、
これにより騒音低減効果を十分に発揮できるようになる
。

【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図は要部を分解状態で示す斜視図、第２図はコンプレ
ッサ、受音器及び制御用発音器の配置関係を説明するた
めの概略平面図、第３図は要部の−Ｎｊ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である
。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図は騒音レベル特性図である。 図中、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）、２４は演算器を
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、前記コンプレッサ、受音器及び制御用発音
   器の位置関係を、コンプレッサ及び前記放熱用開口部間
   の音の伝播時期が、コンプレッサ及び受音器間の音の伝
   播時間と前記演算器による加工信号の演算所要時間と制
   御用発音器及び放熱用開口部間の音の伝播時間との合計
   時間より長くなる関係が成立するように設定したことを
   特徴とする冷却装置の消音装置。