JPH02225967A - 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、例えば冷蔵昨にあっ
ては、一般家庭の居室空間内に設置されることが多く、
しかも季節を間イっ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
・ツ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、圧縮機もが部分の可動
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。

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「１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、その発音器から原音（騒音
源からの音）とは制御対象点で逆位相でｎ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。

また、このような能動制御を実現するにあたっては、そ
の消音のための信号系を構成する部品の経年変化による
特性変動及び周囲温度による特性変動を補正する必要が
ある。このため、実用化にあたっては、消音能力の変動
に追従させて前記演算器の演算係数（伝達関数）を補正
していくことが行われており、このような補正のために
、前記Ｌｉｔ　御用発音器による消音効果をモニタする
補助受音器（例えばマイクロホン）、並びにこの補助受
音器によるモニタ結果が所定の許容範囲を外れていた場
合に演算器の演算係数を所定量だけ変化させると共にそ
の変化動作を前記モニタ結果が前記許容範囲内に収まる
まで行う制御手段を設け、以て能動制御時における消音
能力を常に最適に保つという所謂適応制御を行うことも
考えられている。

（発明が解決しようとする課題） 上述のような能動制御による消音装置を実用に供する場
合に問題となるのは、その消音のための信号系を構成す
る部品に故障が発生した場合である。つまり、受音器、
制御用発音器などに故障が発生した場合には、能動制御
のために出力される人工音が逆に騒音を増加させる作用
を果たすことになり、このような事態が発生したときに
はその旨を報知したり或は能動制御を停止させることが
望ましい。しかしながら、上記のような故障発生を自己
診断して故障報知或は能動ｎｉｌ　Ｉ停止のための警報
信号を発生するシステムを別途に構築するのはコスト上
においてきわめて不利であり、この点が未解決の課題と
なっていた。

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、消音のための制御系を構成する部品に故障が発生
して消音能力が低下或は消失するような事態に至った場
合に警報信号を発生することができると共に、斯様な警
報信号を、消音能力の安定化のために設けられた補助受
音器及び制御手段を利用して得ることができ、以てコス
ト上において非常に有利になるなどの効果を奏する冷却
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１：１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、その電気信号を加工する演算
器と、その加工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、所定時期毎に前記制御用発音器による消音効
果をモニタするための補助受音器と、この補助受音器に
よるモニタ結果が所定の許容範囲を外れていた場合に前
記演算器の演算係数を所定量だけ変化させると共にその
変化動作を前記モニタ結果が前記許容範囲内に収まるま
で行う制御手段とを設けた上で、前記制御ｆ１段を、前
記演算係数の変化動作を一定時間内に所定回数以上行っ
たときに警報信号を発生する構成としたものである。

（作用） 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１−音との干渉により打消されるよ
うになる。また、このような能動制御による消音効果は
、所定時期毎に補助受音器にてモニタされるようになり
、そのモニタ結果が所定の許容範囲を外れていた場合に
は、制御手段が前記演算器の演算係数（伝達関数）を所
定量だけ変化させるようになり、これに応じて能動制御
による消音効果が上記許容範囲に収まる方向へ変化され
る。このような演算係数の変化動作は、補助受音器によ
るモニタ結果が許容範囲内に収まるまで行われ、これに
より能動制御時における消音能力が常に最適に保たれる
という所ｙ７適応制御が行われる。

しかして、消音のための制御系を構成する受音器、補助
受音器及び制御用発音器８器などの部品に故障が発生し
た場合には、上記適応制御にも拘らず人工音による消音
効果（補助受音器によるモニタ結果に相当）が何時まで
経っても許容範囲に収まらなくなることがある。すると
、制御手段にあっては、前記演算器の演算係数の変化動
作を一定時間内に所定回数以上行うことになり、これに
応じて警報信号を発生する。従って、この警報信号に基
づいて故障発生を報知したり或は前記能動制御を停止さ
せることが可能となり、前述のような部品の故障発生時
において従来のように騒音の増大を来たしてしまう虞が
なくなる。

（実施例） 以Ｆ１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管
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１１ａ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属）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ｇ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、以て騒音源であ
るコンプレッサ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。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１゛うは、マ
イクロホン１２からの電気信号を逆相音発生用回路１４
内の演算器１５にて加工し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、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Ｓｌ、スピーカ１３が発生する音を５
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
ｌｌ、Ｔ２１、　Ｔ１２．　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　−　　（−Ｔ１２・Ｒ１，＋Ｔｉ１−Ｒ２）／（
Ｔｌｌ−Ｔ２２−ＴＩ２・　Ｔ２１）として７＋、Ｊ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−ＴＩ２／　（Ｔ１２中Ｔ　２１−　Ｔ　Ｉ
ｔ・Ｔ２２）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−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１１ａ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）を高速で行いな
がらスピーカ１３の出力を制御す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内で発生する騒音のレ
ベルは、第７図に示すように７００Ｈｚ程度以下の帯域
並びに１，５〜５ＫＨ２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品に消音できる
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１５による騒音の能動制御は、７０
０Ｈｚ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重要になってくる。

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を他の寸法り
。

Ｈより大きく設定（具体的には、Ｗ＝６００ｍｓ、Ｄ−
Ｈ−２００−一に設定）することによっ・で、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−ＮＸＬＸ　　＋ＮｙＬｙ　　＋ＮｚＬｚ）　　
／２但し、ｆはノ（用層波数（Ｈｚ）　、ＮＸ、Ｎｙ。

ＮＺはｘ、ｙ、ｚ各方向の番１」モード、ＬＸ、Ｌｙ、
Ｌｚは機械室７内のｘ、ｙ、ｚ各方向の−Ｊ’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ｆ
ｘ、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−２００１、幅寸
法Ｗ−６００ａｍ、高さ寸法Ｈｍ２００ｓｇ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Ｅｘは、Ｎｙ　−Ｎｚ−０、音速ｃ−’３４０ｍ／秒
として、 ｆｘ　−３４０１，２）　　／２ ＝８５０Ｈｚ となり、同様に、Ｙ、Ｚ方向に対する１訃目の定在波の
周波数ｒｙ、ｆｚは、 ｆｙ−３４０，６）　　／２ ２８３Ｈｚ ｆｚ−３４０，２）　　／２ −８．５０　Ｈｚ となる。この結果、前記ターゲット周波数（−７００Ｈ
ｚ）以上では、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りなすことがで
きる。このため、前Ａｅスピーカ１３などを利用した騒
音の能＠制御による消音１１．９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
良く行いｉりるようになる。

さて、第１図において、１６は補助受音器たる補助マイ
クロホンで、これは、放熱用開口部１１ａでの音を電気
信号Ｓｅに麦換するように構成され、以てスピーカ１３
による消音効果をモニタできるように設けられている。

そして、上記電気信号Ｓｅは、逆相音発生用回路１４内
の制御手段だる適応制御回路１７に人力される。

しかして、以上においては、前記適応制御回路１７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、適応制御回路１７は、所定時期毎、例えば一定時
間Ｔ（１０分程度）が経過する毎に、ステップＢ以降の
適応制御のためのルーチンを実行する（第２図中ステツ
ブＡ）。このときには、まず最初に補助マイクロホン１
６からの電気信号Ｓｅに基づいて前述した能動制御によ
る消音効果をモニタしくステップＢ）、次いで図示しな
い内部カウンタの計数値Ｎを初期化する（ステップＣ）
。

そして、上記モニタ結果が所定の許容範囲を外れている
か否かを判断しくステップＤ）、許容範囲内であった場
合にはステップＡへ戻る。

これに対して、消音効果のモニタ結果が、許容範囲外で
あった場合には、演算器１５の演算計数（伝達関数）を
消音能力が高まる方向へ所定量だけ変化させるものであ
り（ステップＥ）、この結果、スピーカ１３からの出力
が１３ｍされてそのスピーカ１３からの人」二音による
消音効果が上記許容範囲に収まる方向へ変化される。ま
た、このときには内部カウンタの３ｆ数（ｉｆｆＮを「
１」だけインクリメントしくステップＦ）、上記計数値
Ｎが予め設定された上限値Ｎ　ｓａｗに達したか否かを
判断する（ステップＧ）。ここで「ＮＯ」と判断した場
合には、前記ステップＣへ戻るものであり、これ以降は
ステップＣ−Ｇを繰返し実行するループを形成して、前
述した演算器１５の演算係数変更動作を反復する。尚、
このループは、例えば１秒弱程度の周期で繰返されるよ
うになっている。

上記ループ実行中において、消音効果のモニタ結果が許
容範囲に収まった場合（ステップＤで−ｒＮＯＪと判断
した場合）には演算器１５の演算係数変更動作を停止し
てステップＡへ戻るが、その演算係数変更動作がＮａａ
Ｘ回反復して行われたときには、ステップＧで「ＹＥＳ
」と判断するようになる。このような判断を行ったとき
には、警報信号を発生すると共に、演算器１５による能
動制御を停止させた後に自身の制御動作を停止する（ス
テップＨ１１）。尚、上記警報信号は、例えば異常状態
が発生した旨の表示或は報知に１枕される。

以上要するに、適応制御回路１７は、スピーカ１３から
の人工音による消音効果を補助マイクロホン１６を通じ
て一定ｊ内期でモニタすると共に、そのモニタ結果が、
消音のだめの信号系を構成する部品（マイクロホン１２
．スピーカ１３．補助マイクロホン１６など）の特性変
動などに起因して許容範囲から外れたときには、演算器
１５の演算係数を所定ｍずつ補正する動作を消音効果が
許容範囲内に収まるまで反復するものであり、以て能動
制御時における消音能力を常に最適に保つという適応制
御を実行する。また、適応側８回路１７は、上記マイク
ロホン１２などの部品に故障が発生すること起因して上
述した適応制御にも拘らず人工ｇによる消音効果が何時
まで経っても許容範囲に収まらなくなった場合には、自
身が行う上記演算係数の補正動作を一定時間内に所定回
数（Ｎ■ａＸ　）行うことに基づいて、警報信号Ｓａを
発生する。従って、この警報信号Ｓａに基づいて故障発
生を報知したり或は能動制御を停止させることが可能と
なり、部品の故障発生時において従来のように騒音の増
大を来たしてしまう虞がなくなる。

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しているから、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
に上昇することがなくなる。

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、ａＩ械空室７内発生する熱の放熱
効率が向上するようになり、この面からも機械室７内の
温度上昇が低く抑えられるようになる。

尚、上記した実施例では、適応制御回路１７による適応
制御を一定周期で行うようにしたが、例えば周囲温度が
所定の温度以上となる毎、或はその温度食化幅が所定量
以上になる毎に行っても良いなど、要は所定時期毎に行
えば良いものである。

その他、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、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Ｔ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、消ηのための制
御系を構成する部品に故障が発生して消音能力が低下或
は消失するような事態に至った場合に警報信号を発生す
ることができるものであり、以て部品の故障発生に起因
した騒音の増大に適に１こ対処可能となる。

また、上記のような警報信号は、消音能力の安定化の目
的で設けられた補助受音器及び制御手段を利用してｉす
ることができるものであり、コスト上において非常に有
利になるものである。

【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図は制御手段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はコンプレッサ
、１０は除霜水蒸発装置、１１は機械室カバー　１１ａ
は放熱用開口部、１２はマイクロホン（受′ＦＩ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は補助マイクロホン（補助受音
器）、１７は適応制御回路（制御手段）を示す。 第１図 出願人　　株式会社　　東　　・　芝 代理人　　弁理士　　佐　藤　　強 ｐＪ２　　図 第 図 第 図 第 図

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、所定時期毎に前記制御用発音器によ
   る消音効果をモニタするための補助受音器と、この補助
   受音器によるモニタ結果が所定の許容範囲を外れていた
   場合に前記演算器の演算係数を所定量だけ変化させると
   共にその変化動作を前記モニタ結果が前記許容範囲内に
   収まるまで行う制御手段とを備え、前記制御手段は前記
   演算係数の変化動作を一定時間内に所定回数以上行った
   ときに警報信号を発生するように構成されていることを
   特徴とする冷却装置の消音装置。