JPH02225965A - 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、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
、披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１＋ｌ（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なわれている。

ところが、−殻内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（例えばマイクロホン）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（例えばスピーカ）
を動作させることにより、その発音器から原ｖｉ（騒音
源からの音）とは制８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、この人に音と原音
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。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のような能動制御用に設けられているマ
イクロホン等の構成部品は、その能動制御のためだけに
利用されるものであるから、コスト的に見た場合その付
加価値が十分に高いとはいえず、この点の改善が望まれ
ている。

本発明は上記′江情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、受音器で受けた音に基づいてコンプレッサ駆動
に伴う騒音を能動的に打消すようにしたものにおいて、
上記受音器をコンプレッサのロック状態検知にも利用で
き、以てその受′Ｆ５Ｗの付加価値の向上を図ることが
できる冷却装置の消音装置を提供するにある。

［発明の構成コ （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電気信号
に変換する受音器と、上記電気信号を演算器により加工
した信号により人工音を発生する制御用発音器とを設け
、コンプレッサからの音を上記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、
コンプレッサの駆動開始タイミングから所定時間経過後
における前記受音器による受音レベルが所定レベルに達
しないときは上記コンプレッサがロック状態であると判
断する制御手段を設けたものである。

（作）ｔｌ） コンプレッサからの音は受音器により電気信号に変換さ
れるようになり、演算器は、その電気信号を加工した信
号に基づいて制御用発音器を動作させるようになる。こ
れにより、コンプレッサからの音は、これと制御用発音
器から出力される人工音・との干渉により打消されるよ
うになる。

一方、コンプレッサがロック状態にあるときにはそのコ
ンプレッサからの音響レベルが低くなる。

この場合、制御手段は、コンプレッサの駆動開始から所
定時間経過後における受音器による受音レベルを検知し
ており、その受音レベルが所定レベルに達しないときは
コンプレッサがロック状態であると判断する。

（実施例） 以上、本発明を冷蔵庫に適用した一実施例について説明
する。

まず、冷蔵庫の全体構成を示す第３図において、１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２．冷蔵室３及び野菜室４が設けられて
いる。５は冷凍室２の背部に配設された冷却器、６は冷
却器５により生成される冷気を直接には冷凍室２及び冷
蔵室３に供給するファンである。、７は冷蔵庫本体１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８．コンデンサバイブ９及び所
謂セラミックフィンを利用した除霜水蒸発装置１０が収
納されている。

さて、第４図（ここではコンデンサバイブ９及び除霜水
蒸発装置１０の図示を省略している）に示すように、機
械室７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１１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１１
は、その周縁部が機械室７の開口縁部に対し気密に装着
されるものであり、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１１ａが形成されている。つ
まり、機械室カバー１１の装着状態では、機械室７は放
熱用開口部１ｔａを残して閉じられた状態を呈する。尚
、機械室カバー１１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！ｊ４）にて形成
されている。

また、同第４図において、１２は機械室７内に配置され
た受台器たる例えばマイクロホンで、これは、コンプレ
ッサ８に対し前記放熱用開口部１１ａとは反対側（図中
右方側）から対向するように配置され、以て騒ぎ源であ
るコンプレッサ８からの音を電気信号に食換するように
設けられている。１３は機械室７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７の奥壁
部（冷蔵庫本体１の底壁部に相当）における放熱用開口
部１１ａ寄りの部位に埋設状に取付支持されている。

しかして、第１図に示すように、スピーカ１３は、マイ
クロホン１２からの電気信号を逆相音発生用回路１４内
の演Ｗ［１５にて加工した制御信号Ｐａ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、
次に述べるような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。

即ち、能動制御による消音原理について第５図を参照し
ながら概略的に説明するに、騒音源であるコンプレッサ
８が発生する音をＳＲ、スピーカ１３が発生する音をＳ
２、マイクロホン１２で受ける音をＲ１，制御対象点で
ある放熱用開口部１１ａでの音をＲ２とし、さらに上記
のような音の出力及び人力点の各間の音響伝達関数をＴ
ｌ、Ｔ２１、　　Ｔｌ２．　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１３が発生すべき音Ｓ２は、上式から
、 Ｓ２−　（−Ｔｌ２・Ｒ１＋Ｔｌ１−　Ｒ２）　／ｃＴ
ｔｔφＴ　２２−７１２・Ｔ　２１）としてｉすられる
が、この場合には放熱用開口部１１ａ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−Ｒ１−７１２／　（Ｔｌ２・Ｔ２１−Ｔｉｔ−Ｔ
２２）となる。この式から理解できるように、放熱用開
口部１１ａでの音Ｒ２を零にするためには、マイクロホ
ン１２で受けた音Ｒ１に、 Ｆ−Ｔ１２／（Ｔ１２・Ｔ２１−Ｔｌｌ争Ｔ２２）なる
フィルタをかけて加工した音Ｓ２をスピーカ１３から発
生させれば、放熱用開口部１．１　ａ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°ものであり、演
算器１５は、このような音の加工（演算）を＾速で行い
ながらスピーカ１３に対して制御信号Ｐａを与えるよう
に構成されている。

ここで、上記のように構成された冷蔵庫の場合、コンプ
レッサ８の駆動に応じて機械室７内で発生する騒音レベ
ルは、第７図に示すように７００Ｈ２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存
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１１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７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１２、スピー
カ１３及び演算器１４によ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７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１ｆ１要になってく
る。そこで、本実施例においては、第６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・
Ｊ法り。

Ｈより大きく設定（具体的には、Ｗ−６００ｓｓ、Ｄ−
Ｈ−２００ｓｍｌこ設定）することによって、機械室７
内での音の定在波が一層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７を矩形の空洞と想定
した場合には、次式が成立する。

ｆ−Ｃ・（ＮＸ　ＬＸ　　＋（Ｎｙ／Ｌｙ）’　＋（Ｎ
Ｚ／ＬＺ）２／　２但し、【は共鳴周波数（Ｈｚ）　、
ＮＸ、Ｎｙ。

ＮＺはｘ、ｙ、ｚ各方向の番目モード、ＬＸ、Ｌｙ、Ｌ
Ｚは機械室７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、ｒ
ｙ、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−２００−一、幅
月決Ｗ−６００＋ｓ、高さ寸法Ｈ−２００ｓｎ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　ｗｍＮｚ　−Ｏｓ、　ｇ速Ｃ＝　３
４０　ｍ　／秒として、 ｆｘ　−３４０、／２ ８５０Ｈｚ となり、同様に、Ｙ、Ｘ方向に対する１番目の定在波の
周波数ｆｙ、ｆｚは、 ｆｙ−３４０Ｊ　　１　　　、　　　　　／２２８３Ｈ
ｚ ｆｚ　＝３４０　　（１０，２）　　／２８５０Ｈ２ となる。この結果、前記ターゲット周波数（−７００Ｈ
２）以下では、機械室７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７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１３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、消音制御を容易且っ精度良く行い
得るようになる。

一方、逆用音発生用回路１４は、上記演算器１５の他に
、コンプレッサ８が正常に起動されたか否かを判断する
ための制御手段１６をＨしている。

そして、制御手段１６は上記機能を実現するためにコン
プレッサ８に対する駆動指令（以下コンブオン信号Ｓａ
と称する）を受けると共に、そのコンブオン信号Ｓａの
入力状況及び内蔵タイマ１６ａの＝１時動作に基づいて
演算器１５の機能を制御している。しかして、上記コン
ブオン信号Ｓａを出力するための電気回路は本来冷蔵庫
に備わっている回路であると共に、そのコンブオン信号
Ｓａの出力期間中はコンプレッサ８及びファン６が駆動
されるように構成されており、これらに関連する回路に
ついて第１図に基づいて簡Ｉｌｌに説明する。

つまり、抵抗１７と直列接続されたサーミスタ１８は冷
凍室２の温度を検知するように設けられており（第３図
参照）、このサーミスタ１８から冷凍室２の温度を示す
温度信号ｓｂが出力されるようになっている。そして、
比較器１９において、サーミスタ１８からの温度信号ｓ
ｂと抵抗２１゜２２の共通接続点から出力される括準電
圧Ｖｃとが比較され、温度信号ｓｂの信号レベルが基準
電圧ＶＣを上回るときはその比較器１９がらハイレベル
のコンブオン信号Ｓａが出力される。以上の構成により
、冷凍室２の温度が所定温度まで上昇すると、サーミス
タ１８からの温度信号ｓｌＪの信号レベルが基準電圧Ｖ
ｅを上回ることにより比較器１９からコンブオン信号Ｓ
ａが出力される。そして、比較器１つからのコンブオン
信号Ｓａはリレー２２駆動用のトランジスタ２３のベー
スに与えられるようになっている。ここで、リレー２２
のリレーコイル２２ａはトランジスタ２３のオン状態で
励磁されるように接続されており、その励磁状態でリレ
ー２２の常開接点２２ｂが閉成することによりコンプレ
ッサ８及びファン６に商用交流電源２４が接続されてこ
れらが駆動されるようになっている。

しかして、以上においては、逆和音発生用回路１４の機
能、即ち演算器１５及び制御手段１６の機能について第
２図のフローチャートを参照しながら説明する。

即ち、冷凍室２の温度が上昇してサーミスタ１８からの
温度信号ＳＬ＋の信号レベルが基準電圧ＶＣを上回ると
、比較器１９からコンブオン信号Ｓａが出力され、これ
に応じてリレー２２のリレースイッチ２２ｂが閉じるこ
とによりコンプレッサ８に交流電源２４が接続されてこ
れの駆動が開始される。このとき、逆相音発生用回路１
４は、ステップＡにおいてコンブオン信号Ｓａの入力タ
イミングまで待機しているから、コンプレ・ツサ８の駆
動開始タイミングとなると、タイマ１６ａをリセットす
る（ステップＢ）と共に、そのタイマ１６ａを始動する
（ステップＣ）。そして、タイマ１６ａの計時時間が例
えば６秒に達するまで待機しくステップＤ）、６秒に達
したところでコンブオン信号Ｓａが人力しているか否か
を判断する（ステップＥ）。そして、コンブオン信号Ｓ
ａが与えられているとき（コンプレッサ８に対する駆動
指令中）は、マイクロホン１２で受音された音響レベル
が例えば６０　ｄＢ（＋、１０）以下であるか否かを判
断する（ステップＦ）。このとき、コンプレッサ８の起
動能力が十分である場合は、これが駆動されてから２〜
４秒後にはその起動が終了されるのが通常であるから、
６秒経過後においてはコンプレッサ８の駆動に１ｆう騒
音は６０ｄＢ（１、Ｉｎ）以上となっている。従って、
コンプレッサ８が正常に起動されたときは、ステップＦ
においてｒＮ　ＯＪと判断し、この場合には、マイクロ
ホン１２からの音響信号をサンプリングする（ステップ
Ｇ）と共に、そのサンプリングした音響信号を前述した
音響伝達関数に基づいて加工した後（ステップＨ）、そ
の加工に基づく制御信号Ｐａを出力しくステップＩ）、
この後ステップＥに戻る。これにより、逆相音発生用回
路１４からスピーカ１３に対して制御信号Ｐａが与えら
れ、これに応じてスピーカ１３から制御音が発せられる
から、コンプレッサ８の駆動に伴う騒音とスピーカ１３
からの制御音とが放熱用開口部ｔｌａにおいて互いに干
渉し合って、その音響レベルが低下されるという能動制
御が行なわれる。そして、逆相音発生用回路１４は、コ
ンブオン信号Ｓａが入力されている間はステップＥから
ステップＩまでのルーチンを繰返し実行するループを形
成する。これにより、コンプレッサ８が正常に起動され
た場合には、コンプレッサ８の駆動に伴う騒音に応じた
制御信号Ｐａがスピーカ１３に出力されて、リアルタイ
ムで能動制御が行なわれるから、コンプレ・ノサ８から
の音響成分が変動するようなことがあっても、その変動
に追従して騒音を減衰させることができる。

さて、コンプレッサ８の潤滑が不足して可動機構要素の
駆動摩擦力が高くなったり、或は被圧縮ガスの圧力が異
常に高くなるなどしてコンプレ・ソサ８の負荷が限度以
上に大きくなったときには、そのコンプレッサ８にあっ
ては、これに交流電源２４が接続されたとしても起動し
ないロック状態を呈することがある。このような場合は
、コンプレッサ８が駆動していないから、上記消音制御
を行なうことは無意味であるばかりか、マイクロホン１
２か周囲の雑音を受音した場合は、逆にその雑音に基づ
く制御音がスピーカ１３から発せられて騒音源となって
しまう虞がある。そこで、次のようにしてコンプレ・ツ
サ８のロック状態を検知してそれに対応するようにして
いる。つまり、上述したようにコンプレッサ８の起動能
力が十分に高い場合は、これが起動開始されてから例え
ば６秒経過した時点でその起動が終了されているに対し
て、コンプレッサ８がロック状態にある場合は、６秒経
過後においてもこれが起動されることはなく、その時点
でマイクロホン１２が受音するき響レベルは６０　ｄｔ
３（ＬＩｒ＋）より低くなっている。従って、コンプレ
ッサ８のロック状態においては、逆相音発生用回路１４
は、騒音レベル判定ステップであるステップＦにおいて
ｒＹＥＳＪと判断してステップＪに移行し、制御信号Ｐ
ａの出力を停止する。この結果、スピーカ１３から制ｒ
８音は発せられなくなるから、無意味な消音制御を回避
することができる。

また、この場合には、冷凍室２の温度が十分にＴ降して
比較器１９からコンブオン信号Ｓａが出力されていない
ときは、逆相音発生用回路１４は、ステップＥからステ
ップＫに移行して制御信号Ｐａの出力を停止する。これ
により、コンプレッサ８が正常に起動した後にこれが冷
凍室２の温度に基づいて間欠的に駆動されるにしても、
その駆動が停止１されたときは消音制御が行なイつれな
いから、この場合も無意味な消音制御を防ぐことができ
る。

尚、上記実施例の場合、ステップＡ、Ｂ、Ｃ。

Ｄ、Ｆ、Ｊを制御手段１６が分担し、ステップＥ。

Ｇ、Ｈ，Ｉを′ｅｔ算器１５が分担している。

以上要するに、逆相音発生用回路１４は、マイクロホン
１２による受音信号に基づいて騒音の能動制御を行なう
演算器１５を備えると共に、コンプレッサ８の起動後か
ら６秒経過後に受音した騒ぎに基づいてコンプレッサ８
がロック状態にあるか否かを検知する制御手段１６を備
えて構成されているから、能動Ｌｉｔ　ＩＩＩのために
備えられ“ているマイクロホン１２を利用しながらコン
プレッサ８のロック状態を検知するという新たな機能を
付加することができる。従って、コンプレッサ８のロッ
ク状態を検知するための回路を別途設ける必要がないか
ら、新たな機能を付加しながら全体の構成が複雑化して
しまうことを防止することができる。

勿論、上記実施例において、機械室７は放熱用開口部１
１ａを通じて外部と連通されているから、コンプレッサ
８の駆動時における発熱によって機械室７内の温度が異
常に上昇することはない。また、機械室カバー１１は熱
伝導性に優れた材質により構成されているから、＃！械
室７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７内の７ａ反上昇が低く抑えられる
ようになる。

尚、本発明は上記し１１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シ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Ｊ 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、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、演算器により加工した信号により動作される制御
用発音器からの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、前記コンプレッ
サの駆動開始タイミングから所定時間経過後における前
記受音器による受音レベルが所定レベルに達しないとき
は上記コンプレッサがロック状態であると判断する制御
１段を設けたので、受音器を能動制御の他にコンプレッ
サのロック状態検知のために利用でき、以てその受音器
の付加価値の向上を図ることができるという優れた効果
を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は概略的
な電気的構成図、第２図は逆相音発生用回路の制御内容
を示すフローチャート、第３図は冷蔵庫の縦断面図、第
４図は要部を分解状態で示す斜視図、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図は要部の寸法
関係を説明するための概略斜視図、第７図は騒音レベル
特性図である。 図中、１は冷蔵庫本体、７は機械室、８コンプレツサ、
１０は除霜水蒸発装置、１１は機械室カバー　１１８は
放熱用開口部、１２はマイクロホン（受き器）、１３は
スピーカ（制御用発音器）、１４は逆相音発生用回路、
１５は演算器、１６は制御手段である。 出願人　　株式会社　　東　　　芝

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、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
   消音装置であって、前記コンプレッサの駆動開始タイミ
   ングから所定時間経過後における前記受音器による受音
   レベルが所定レベルに達しないときは上記コンプレッサ
   がロック状態であると判断する制御手段を備えたことを
   特徴とする冷却装置の消音装置。