JPH02225970A - 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ｌ」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、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口されている。即
ち、この能動制御は、試水的には、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
二［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）とは逆位相で且つ同−波長及び制御対象点
で同一振幅となる人工音を発生させ、この人工＆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） 上述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ことが望ま
しく、この捕１１ミのためには、上ｌ己特性変動に伴う
消８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最も適切である。そこで
従来では、上記のような補正のために、例えばタイマに
設定された一定時間毎或は周囲温度の上昇度合が設定量
以上になる毎に、前記＄−ＩＪ　ｇＯ用発音器による消
音量を補助受音器（例えばマイクロホン）によりモニタ
すると共に、この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変化させて上記モニタ結
果が許容範囲内に収まるように制御する制御手段を設け
、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が考えられている。

ところが、上記適応制御を行う間隔を決定するデータ（
タイマの設定時間或は周囲温度の上昇度合の設定量）は
、）め実験的に求めた一義的なものであるため、その適
応制御が常に適切な時期に行われるとは限らない。この
ため、消音のための信号系を構成する部品の特性変動な
どに起因して、制御用発音器による消音量が低下した状
態（つまり騒音が増大した状態）にあるにも拘らず適応
制御が実行されないことが往々にしてあり、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の特性々動な
どを補償しながら制御用発音器の消音量を最適に保つと
いう適応制御を常に適切な時期に行うことができて、騒
音の不用意な増大を防止でき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。

Ｃ発明のもη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“ツサの駆動に伴い発生する音を受音器
にて電気１Ｊ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、前記制御用発音器による消音量をモニタできるよう
に補助受音器を配置すると共に、この補助受音器により
モニタした消音量が所定の設定レベル以下になる毎に前
記演算器の演算係数を変化させることによって前記制御
用発音器による消音量を増大方向へ調節する制御手段を
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￥１瓜は、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騒音が増大し
た場合には、制御手段が前記演算器の演算係数（伝達関
数）を変化させることによって制御用発音器による消音
量を増大する方向へ調節する。この結果、騒音の増大が
抑止されるようになり、このように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な
どの部品の特性が変動した場合でも能動制御時における
消音能力が最適に保たれるという所謂適応制御が行われ
るようになる。このとき、上記適応制御は、能動制御に
よる消音量が不足したことを条件に実行されることにな
るから、その実行時期が常に適切となるものである。

（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ｈ
゛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括づいて行われる。

即ち、能動制御による消音原理について第５図をび照し
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が発生ずる音をＳｌ　スピーカ１３が発生する音を８
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入力点の各間の音響伝達関数をＴ
１１．Ｔ２１、　ＴＩ２．　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＋Ｔｌ１−　Ｒ２）／
（Ｔ１１−７２２−ＴＩ２・　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
雰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／　（ＴＩ２・Ｔ２１−Ｔｌｌ・
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′ｇｆＲ２を零にするためには、マイ
クロホン１２で受けたｇｆＲＩに、 Ｆ−ＴＩ２／（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１１ｇ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１
５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内で発生する騒音レベ
ルは、第７図に示すように７００Ｒ２程度以下の帯域並
びに１，５〜５　Ｋ　ＨＺ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易１ζ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、
７００Ｈｚ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Ｗ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５幅及び高さ方向の各１１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＝６００１、Ｄ−Ｈ
−２００ｇｖｌ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−Ｘ　　Ｘ　　＋ＮｙＬｙ　　＋ＮＺＬＺ　　／
２但し、ｆは共鳴周波数（Ｒ２）、Ｎｘ、Ｎｙ。

ＮＺ　１．ｔＸ、Ｙ、Ｚ各方向の呑口モード、ＬＸ、Ｌ
ｙ、Ｌｚ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、ｚ３方向に対する１番目の定在波の周波数ｆ
ｘ、ｆｙ、ｆｚを求める得る。

即ち、前述したように、奥行き寸法Ｄ−２００−一、幅
寸法Ｗ−６００−■、高さ寸法Ｈ＝２００ｓｖに設定さ
れていた場合には、Ｘ方向に対する１番目の定圧波の周
波数ｆＸは、Ｎｙ−ＮＺ−０、音速Ｃ＝３４０ｍ／秒と
して、 ｆｘ＝３４０　　１　０．２）　　／２８５０Ｈｚ 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　−３４０１，６）　　／２ ２８３Ｈｚ ｆｚ＝３４０　　　ｉ　　　、２）　　／２−８５０　
Ｈｚ 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７内のｇ音の定在波は、Ｙ方向く
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
の能動制御にょるｌｒ′ｌ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に灸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、スビー力】３から人工音が出力された
状態で行われるものであり、この状態で電気信号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、逆相き発
生用回路１４内の制御手段たる適応制御回路１７に入力
されるようになっている。

しかして、以下においては、前記Ｋｎ器１５及び適応制
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、演算器１５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Ａを実行することにより、スピーカ１３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
の騒音を打消す動作を継続的に行う。このような能動ｕ
ＩＨ実行時において、適応制御回路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の入力が行
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、適応制御回路１７は、上記のように
モニタした消ｇｍが設定レベル以゛ドか否かを判断しく
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’Ｆｆｍが十分な場合には前記能動
制御ルーチンＡへ戻るが、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、前
記演算器１５の演算係数（伝達関数）を所定量だけ変化
させることによってスピーカ１３による消音量を増大す
る方向へ調節するという適応制御ルーチンＥを実行し、
この後に能動制御ルーチンＡへ戻る。

以上要するに、逆相音発生用回路１４は、スピーカ１３
による能動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、消音のための信号
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
設定レベル以下となったときには、演算器１５の演算係
数を補正する動作を／ｒ１７Ｆｉ　ｍが設定レベル以上
となるまで（ステップＤで「ＮＯ」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き能ノＪ
を常に最適に保つという適応制御を実行する。このとき
、上記適応制御は、消音量が不足したこと（ステップＤ
でｒＹＥＳＪと判断したこと）を条件に実行されること
になるから、その実行時期が常に適切なものとなる。

勿論、上記実施例において、機械室７は放熱用開口部１
１．１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、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、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ＪＪＩＩＩＬ、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、消音の
ための制御系を構成する部品の特性変動などを補償しな
がら制御用発音器の消音量を最適に保つという適応制御
を常に適切な時期に行うことができて、騒音の不用意な
増大を確実に防止できるなどの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　１１８
は放熱用開口部、１２はマイクロホン（受音Ｗ）、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。 出願人　　株式会社　　東　　　芝 １゛′ハ 代理人　　弁理士　　佐　藤、４・　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、この補助受
   音器によりモニタした消音量が所定の設定レベル以下に
   なる毎に前記演算器の演算係数を変化させることによっ
   て前記制御用発音器による消音量を増大方向へ調節する
   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。