JPH02225972A - 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１１１目）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Ｓ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きの
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・ツ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ｆ”？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、騒ぎ源からの音を
特定位置に設けた受音器（Ｎ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
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
音とを干渉させる二とによって原音を減衰させようとい
うものであり、以下において斯かる能動制御による消音
原理について第８図を参照しながら説明する。

即ち、第８図において、騒音源であるコンプレッサＳが
発生する音をＸｓ、制御用受音器たるスピーカＡが発生
する音をＸａ、制御用受音器たるマイクロホンＭで受け
る音をＸｍ、制御対象点Ｏでの音をＸＯとし、さらに上
記のような音の出力及び入力点の各間の第１乃至第４の
￥ｙ　６伝達関数をにＡＭ、に＾０．　ＧＳＭ、　ＧＳ
Ｏとしたとき、２人力２出力系として次式が成立する。

尚、上記各音響伝達関数ＣＡＭ、Ｇ＾０．　ＧＳＭ、　
ＧＳＯの意味は、前段の添字が入力端、後段の添字が出
力側（応答側）に対応するもので、例えばＧ　ＡＭ＋よ
、スピーカＡへの人力信号を入力側とし、且つマイクロ
ホンＭからの出力信号を出力側として測定した場合の音
響伝達関数を示すことになる。

従って、スピーカＡが発生すべき音Ｘａは、上式から、 Ｘａ−（−ＧＳＯ瞼Ｘｍ＋ＧＳＭ・Ｘｏ）／（ＧＳＭ−
ＧＡＯ−Ｇ５０−　ＧＡＭ）として得られるが、この場
合には制御対象点Ｏでの音響レベルを零にすることを目
標としているので、Ｘｏ−０とおくことができる。この
結果、Ｘ　ａ　＝Ｘｍ−ＧＳＯ／　（ＧＳＯ・ＧＡＭ−
ＧＳＭ・ＧＡＯ）となる。この式から理解できるように
、ｕ１ｇｏ対象点Ｏでの３Ｘｏを零にするためには、マ
イクロホンＭで受けた音Ｘｍに、 Ｇ−ＧＳＯ／（ＧＳＯ・ＣＡＭ−Ｇ　Ｓ１４ψＧ　ＡＯ
）で示される伝達関数Ｇに応じたフィルタをかけて加工
したｇＸａをスピーカ八から発生させれば、制御対象点
Ｏでの音響レベルを理論上において零にするという能動
制御を行うことができるものであり、このような加工を
行うために演算５Ｈが設けられている。この場合、演算
器Ｈ内に設けられる上記伝達関数Ｇ決定用のフィルタと
しては、Ｈ限インパルス応答（Ｎｎ１Ｌｅ　Ｉｍｐｕｌ
ｓｅ　ｒｅｓｐｏｎｓｅ）デジタルフィルタ（以下ＦＩ
Ｒフィルタと呼ぶ）が用いられる。

（発明が解決しようとする課題） ＦＩＲフィルタの伝達特性は次の通りである。

即ち、今、第９図（ａ）のように互いに所定距離を存し
たＰ点及びＱ点を想定する。このとき、人出力が共にＰ
点の場合には、ＦＩＲフィルタのインパルス応答関数の
形は、第９図（ｂ）に示すように時間０の位置に応答が
出る状態となる。また、Ｐ点が人力でＱ点が出力の場合
には、第９図（ｃ）に示すように時間！＋（Ｐ点からＱ
点への音の伝播時間に相当）の位置に応答が出た遅れ位
相状態となり、この逆にＱ点が入力でＰ点が出力の場合
には、第９図（ｄ）に示すように時間−ｔｌの位置に応
答が出た進み位相状態となる。この場合、ＦＩＲフィル
タの伝達特性は、正の時間（インパルス応答関数の初期
値１−０以降の値）しか表現できないため、第９図（ｂ
）、（ｃ）の状態は表現ｉ’Ｊ能であるが、第９図（ｄ
）の進み位相状態は表現不ＩＩｆ能である。

上記第９図（ｄ）の進み位相状態は、Ｐ点に音源があり
Ｑ点に受音器がある状態では起こりｉすないが、前記第
８図（この第８図では、コンプレ・ソサＳがＰ点に相当
し制御対象点ＯがＱ点に相当する）に示したよう゛な騒
音の能動制御を行う場合には、複数の伝達関数が紺合わ
され状態となっているため、例えばコンプレッサＳ、マ
イクロホンＭ　。

スピーカへの配置状態の如何によっては第９図（ｄ）の
進み位相状態が起こり得る。具体的には、例えばコンプ
レッサＳから制御対象点Ｏまでの行の伝播時間ＴＳＯが
、コンプレッサＳからマイクロホンＭまでの音の伝播時
間ＴＳＭ及びスピーカＡから制御対象点Ｏまでの音の伝
播時間ＴＡＵの合計より短い場合などには、第１０図に
示すように頁の時間にインパルス応答関数が存在する進
み位相状態を呈することになり、これをＦＩＲフィルタ
では表現できない。

しかるに、上述のように負の時間にインパルス応答関数
が存（］Ｅする進み位相状態では、前記第８図により説
明したような能動制御による騒音の減衰が不可能となる
ものであり、従って斯かる事態の発生を防１１．．する
ためには、前記伝播時間ＴＳＯが前記伝播時間ＴＳＭ及
びＴ＾０の合計時間より長くなるように設定するなどの
対策が必要となる。しかしながら、この対策のためには
、コンプレッサＳ。

スピーカＡなどの配置、並びにこれらコンプレッサＳな
どが収納される機械室の形状・・大きさに制約を受ける
ことになり、この結果として、それらの設計上の自由度
が低くなるなどの問題を惹起する欠点があった。

本発明は上記４Ｇ情に鑑みてなされたものであり、その
目的は、コンプレッサからの騒音の能動制御を行うにあ
たって、そのコンプレッサ、受音器及び制御用発音器の
配置、並びにコンプレッサを収納するための機械室の形
状・大きさなどに関する制約を少なくできて、それらの
設計上の自由度を高くできるなどの効果を奏する冷却装
置の消き装置を提Ｃ（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」的を達成するために、機械室内に収
納されたコンブ・レッサの駆動に伴い発生する合を受＆
゛器にて電気信号に変換すると」（に、この電気信号を
演ｐ器が有する有限インパルス応答デジタルフィルタに
より決定される伝達関数によって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１・１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、前記演算器による前記
電気信号の加二［時にその加工用伝達関数の位相が１周
期分遅れるように構成したものである。

（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、その電気信号を白゛限イン
パルス応答デジタルフィルタにより決定される伝達関数
によって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。このような
能動制御時において、前記受音器からの電気信号の加工
のための伝達関数は、その位相が１周期分遅れるように
なるから、コンプレッサから制御対象点へのぎの伝播時
間が、コンプレッサから受音器への５の伝播時間及び制
御１１１発音器から制御対象点への音の伝播時間の合計
時間より短い場合であっても、最初の１周期分の音を消
音するための能動制御は不可能になるものの、それ以降
の能動制御は確実に行われるようになる。以上の結果、
コンプレッサ、制御用発音器及び受音器の配置、並びに
これらが収納される機械室の形状・大きさに従来のよう
な制約を受ける貢がなくなる。

（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４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
却器ら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５図（ここではコンデンサノくイブ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１
１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１１ｇ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Ｊｌつ音の透
Ａ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５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弯換するように
設けられている。１゛３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からの電気信号を演算器１４が６するｆ−
ｆ限インパルス応答デジタルフィルタ（以下ＦＩＲフィ
ルタと呼ぶ）１５により決定される伝達関数に基づいて
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、（従来例）の項で述べたよ
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。特に、この場合において、ＦＩＲフィルタ
１５は、マイクロホン１２からの電気信号の加」−時に
その加工用伝達関数の位相を１周期分遅らせる遅延回路
を含んで構成されている。

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１′３及び演算器１４による騒音の能動制御は、７０
０Ｈ２以ド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・１４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ｂＲつ粘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ｈ゛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−６００１１％Ｄ＝
Ｈ−２００ｇｍ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　ＬＸ　　＋　Ｎｙ　Ｌｙ　　＋（Ｎｚ／
Ｌｚ）２／　２但し、ｆは共鳴周波数（Ｈｚ　）　、Ｎ
Ｘ　、　　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・」−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ｆＢ、
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−２００ＩＩ、幅
寸法Ｗ＝６００ｍｓ、高さ寸法Ｈ−２００１１１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　−Ｎｚ−０、音速Ｃ＝３４０ｍ／
秒として、 ｆｘ　−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−３４０１０，６）２／２ 綱２８３　Ｈｚ ｆｚ　−３４００，２）　　／２ ＝８５０Ｈｚ 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ｋＡｒ１つ精度良く
行い得るようになる。

要するに、上記のように構成された本実施例によれば、
コンプレッサ８からの騒音を、これに対してスピーカ１
３からの人工音を干渉させることにより打消すという能
動制御を、精度良く１つ確実に行い得るものである。こ
の場合において、ＦＩＲフィルタ１５の伝達関数（つま
りマイクロホン１２からの電気信号の加工のための伝達
関数）は、その位相が１周期分遅れるように構成されて
いるから、次のような効果を奏することができる。

即ち、コンプレッサ８．マイクロホン１２及びスピーカ
１３の配置、或は機械室７の形状及び放熱用開口部１１
ａの位置などに起因して、コンプレッサ８から制御対象
点である放熱用開口部１１ａへの音の伝播時間が、コン
プレ・ツサ８からマイクロホン１２への音の伝播時間及
びスピーカ１３から放熱用開口部１１ａへの音の伝播時
間の合計時間より短くなるような場合（つまり、ＦＩＲ
フィルタ１５に代えて従来のＦＩＲフィルタが使用され
ていたときには、そのインパルス応答関数の形が第２図
（ａ）に示すように進み位相になる場合）であっても、
ＦＩＲフィルタ１５のインノくルス応答関数の形が第２
図（ｂ）に示すように遅れ位相となるよう変形されるか
ら、第３図に示すように最初の１周期分の騒音を消音す
るための能動制御は不可能になるものの、それ以降の能
動制御は確実に行われるようになる。尚、第３図におい
では、コンプレッサ８からの騒音の概略波形を（ａ）に
示し、スピーカ１３からの人工音の概略波形を（ｂ）に
示した。そして、以上の結果、コンプレッサ８．マイク
ロホン１２及びスピーカ１３の配置、並びにこれらが収
納される機械室７の、形状・大きさに従来のような制約
を受ける虞がなくなるから、それらの設計上の自由度を
高め得るようになる。

勿論、上記実施例において、機械室７は放熱用開口部１
１ｇ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ＥＶ　−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説明したように、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、有限イン
パルス応答デジタルフィルタを備えた演神器により加工
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ものにおいて、
コンプレッサ、受音器及び制御用発音器の配置、並びに
コンプレッサを収納するための機械室の形状・大きさな
どに関する制約を少なくできて、それらの設計上の自由
度を高くできるなどの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図はコンプ
レッサ及び受音器などの配置例と共に示す概略的な電気
的構成図、第２図及び第３図は作用説明用の波形図、第
４図は冷蔵庫の縦断面図、第５図は要部を分解状態で示
す斜視図、第６図は要部の−Ｊ’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。また
、第８図は能動ｕｉ御による消音原理を示す概ｌ１１３
構成図、第９図及び第１０図は従来構成による演算器に
よる出力波形を示す図である。 図中、１は冷蔵座本体、７は機械室、８はコンプレッサ
、１０は除霜水蒸発装置、１１は機械室力／＜−１１ａ
は放熱用開口部、１２はマイクロホン（受音器）、１３
はスピーカ（制御用発音器）】４は逆相音発生用回路、
１４は演算器、１５は有限インパルス応答デジタルフィ
ルタを示す。

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
   生する音を電気信号に変換する受音器、並びに前記電気
   信号を有限インパルス応答デジタルフィルタにより決定
   される伝達関数にて加工する演算器とを備え、前記演算
   器によって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、前記演算器は、前記電気信号の加工時にその加工
   用伝達関数の位相を１周期分遅らせ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。