JPH02225968A - 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】 ［発明の口約］ （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がら
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き、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、このよう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ものである。

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１−１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
ぎ源からの音）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。

（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を行う場合においては
、機械室の形状や前記制御用発音器の配置等の関係によ
り、コンプレッサからの音を干渉させて消音することが
難しい周波数の音がある。

一方、コンプレッサが発生する騒音は、電源周波数や回
転数に応じてその整数倍の周波数の音を多く含むので、
例えば、コンプレッサの回転数が負荷の変動に応じて変
動し、そのときに発生する騒音が、上述のような消音が
難しい周波数の音の成分を多く含んでいる場合には、上
記能動制御による消音量の増大が図れなくなるという問
題がありｔこ　。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、コンプレッサから発生する騒音を、能動１．制御に
よる消音が難しい周波数の音の成分が多い場合でも、消
音量の増大を図り、以て騒音が外部に漏れ出るのを能動
制御により効果的に抑制し得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ｆｆ１ｌＪ御用発音器による消音量をモニタできる
ように配置された補助受音器を配置し、前記コンプレッ
サの回転数を制御するインバータ装置を設け、前記補助
受音器によりモニタした消音量が所定の設定レベル以下
のときに前記インバータ装置によ２て前記コンプレッサ
の回転数を上記モニタ／ｌ′！音量が増大する方向へ変
更させる制御手段を設け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が、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とい
う能動制御が行われる。また、このような能動制御によ
る消音量は、補助受音器にてモニタされるようになり、
そのモニタ消音量が所定の設定レベル以下になった場合
、つまり能動制御による消音量が不足して外部に漏れ出
る騒音が増大した場合には、制御手段が、コンプレッサ
の回転数をインバータ装置を介して変化させることによ
り、制御用光ｇ　５によるｌｎ音量を増大する方向へｒ
７３ｒｒＪする。この結果、コンプレッサの回転数が負
荷変動などにより変動し、その騒音が能動制御の困難な
周波数の音の成分を多く含む場合でも、これを回避する
ようにコンプレッサの回転数が変更され、以て能動制御
による消音が効果的に実行されるものである。

（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。

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
ク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
た受音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が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１１．　ａ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が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なわれる
。

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ｓ１１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１１ｇ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
Ｔｌｌ、　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１３が発生すべきｇ　Ｓ　２は、上式
から、 Ｓ２　−　　（−Ｔｌ２・Ｒ１＋ＴＩｌψＲ２）／（Ｔ
ｌしＴ　２２−　Ｔ　Ｉ２嗜Ｔ２１）として得られるが
、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−Ｔｌ２／　（Ｔ１２・Ｔ２１−Ｔｌｌ−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／（Ｔｌ２・７２１−　Ｔ　Ｉｌ、　−Ｔ　
２２）なるフ、イ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＝ｅ
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′！ｉ）
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の帯域で夫々人きくなる性質を有
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、＃！械左室カバー１１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、ｉｉ７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、
７００Ｈｚ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
いても容品且つ精度良く行うだ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−６００ｍｍ。

Ｄ＝Ｈ−２００ｍｍに設定）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／Ｉ、Ｘ）’　＋（Ｎｙ／Ｌｙ）２”（
ＮＺ／ＬＺ）’　　／　２但し、ｆは共鳴周波数（Ｈｚ
　）　Ｎ　ＮＸ　、Ｎｙ　−ＮＺはｘ、ｙ、ｚ各方向の
番！１モード、ＬＸ、Ｌｙ、Ｌｙ、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ｆｌ、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−６００ｍｍ、高さ寸法Ｈ−２０Ｃ１ｖ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−３４０（１１０，２）　２／２ −８５０　Ｈｚ 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＝３４’ｏ　　（１１０，６）’／２＝２８３Ｈｚ ｆｚ−３４０（１１０，２）’　／２ −８５０　Ｈｚ 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、消音制御を容品且つ精度良く行な
い得るようになる。

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に変換するように構成され、以てスピーカ１３
による消音量をモニタできるように設けられている。尚
、このモニタは、スピーカ１３から人工音が出力された
状態で行われるものであり、この状態で１８　’Ａ　ｒ
ｙ号Ｓｅのレベルが低い場合はどスピーカ１３による消
音量が大きいことになる。そして、上記電気信号Ｓｅは
、逆相音発生用回路１４内の制御手段たる制御回路１７
に入力されるようになっている。１８はコンプレッサ８
の回転数を制御するインバータ装置で、これは、常には
コンプレッサ８の回転数を負６ｑに応じて制御し、制御
回路１７から制御信号が与えられるとこれに基いてコン
プレッサの回転数を後述するように礎更するようになっ
ている。

しかして、以下においては、前ｔｅ＠Ｗ７Ａ　１５及び
制御回路１７を含む逆相音発生用回路１４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、演算Ｓ！１ｉ１５は、前述した能動制御原理に基
づいた演算結果によってスピーカ１３を駆動するという
能動制御ルーチン八を実行することにより、スピーカ１
３からの人工音とコンプレッサ８からの騒音とを干渉さ
せてその騒きを打消す動作をｍ続的に行う。このような
能動制御実行時において、制御回路１７は、例えばスピ
ーカ１３からの人工音のレベルが略ピーク値となるタイ
ミング毎、換言すればコンプレッサ８からの騒音レベル
（これはコンプレッサ８の電源周波数に応じて周期的に
変化する）がピーク値近傍にあるタイミング毎に、補助
マイクロホン１６からの電気信号Ｓｅによってスピーカ
１３による消音量をモニタする（ステップＢ、Ｃ）。こ
のように電源周波数に同期して電気信号Ｓｅの人力が行
なわれる結果、その人力電気信号Ｓｅにより示される消
音量は外部からの騒音の影響が抑制された信頼性の高い
ものとなる。そして、制御回路１７は、上記のようにモ
ニタした消音量が設定レベル以下か否かを判断しくステ
ップＤ）、設定レベルを越えていた場合、つまりスピー
カ１３による消音量が十分な場合には、インバータ装置
１８への制御１７１号を出力することなく、そのまま前
：己能動制御ル−チンＡへ戻る。また、そのモニタ消音
量が上記設定レベル以下であった場合、つまりスピーカ
１３による消音量が不足して騒音が増大した状態にある
場合には、インバータ装置１８にＭ！ｌｌ信号を出力し
てコンプレッサ８の回転数を消音量が増大する方向に変
更させる。この後、モニタ消音量が設定レベル以上とな
るとｉｌＮび能動制御ルーチンＡへ戻る。

尚、インバータ装置１８の出力周波数は、コンプレッサ
８の運転効率を勘案して設定されるもので、コンプレッ
サ８の運転効率の不用意な低下を抑制するためには上記
出力周波数の上限値及び下限値を予め設定しておくこと
が望ましい。

以上要するに、逆相音発生用回路１４は、スピーカ１３
による能＠制御の実行時において、スピーカ１３からの
人工音による消音量を補助マイクロホン１６を通じてモ
ニタすると共に、そのモニタ結果が、設定レベル以下と
なってコンプレッサから発生する騒音に能動制御の困難
な周波数の音の成分が多く含まれるときには、制御回路
１７により、消音量が増大する方向にコンプレッサ８の
回転数をインバータ装置１８を介して変更し、その消音
量が設定レベル以上となるまで（ステップＤでｒＮＯＪ
と判断するまで）反復するものであり、以て能動制御時
における消音動作を効果的に実行する。

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祠質により
構成されているから、機械室７内で発生する熱の放熱効
率が向上するようになり、この面がらも機械室７内の温
度上昇が低く抑えられるようになる。

尚、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
用発音器からの人工音との１−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、機械室の形状
及び制御用発音器の配置等により上記能動制御の困難な
周波数の音がコンプレッサからの騒音に多く含まれる場
合でも、補助受音器のモニタによる消音量が設定レベル
以下であることを条件に制御手段によりインバータ装置
を介してコンプレッサの回転数を変更させてその消音量
が増大するように制御することができて、能動制御がよ
り一層効果的に実行でき、以て騒音の発生を十分低減で
きるという優れた効果を奏するものである。

【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図は演算器及び制御凹路（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ｑ法関係を説明するための概略斜視図、第７
図はコンプレッサの発生する騒音の周波数特性図である
。 図面中、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　１１
ａは放熱用開口部、１２はマイクロホン（受音器）、１
３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は制御回路（制御手段）、１８はインバータ
装置を示す。 出願人　　株式会社　　東　　　芝 ジ′ 代理人　　弁理士　　佐　藤　　強 第 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、前記制御用発音器による消音量をモ
   ニタできるように配置された補助受音器と、前記コンプ
   レッサの回転数を制御するインバータ装置と、前記補助
   受音器によりモニタした消音量が所定の設定レベル以下
   のときに前記インバータ装置によって前記コンプレッサ
   の回転数を上記モニタ消音量が増大する方向へ変更させ
   る制御手段とを備えたことを特徴とする冷却装置の消音
   装置。