JPH02225976A - 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
、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封ｍ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
支持も■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。

（発明が解決しようとする課′、８） 一般的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凹路及び音響制御技術な
どの発展に１＋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、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［１
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。しかしながら、このような騒
音の能動制御を冷蔵庫における機械室馴箭の低減に利用
する場合、機械室が非密閉状態であって、その機械室内
で発生した騒音が三次元方向へ自由に漏れ出るという状
況下にあるため、能動制御モードが極めて複雑になると
いう問題があり、冷蔵庫における騒音の能動制御の実用
化については全くおぼつかないのが実情である。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その１
」的は、非密閉状態の機械室内にてコンプレッサの駆動
に応じて発生する騒音を人工音との干渉により打消すと
いう能動制御を行うにあたって、その能動制御の簡単化
、制御精度向上並びに消音可能な周波数範囲の拡大を図
り得ると共に、小形の冷却装置にも適用できる冷却装置
の消音装置を提（共するにある。

〔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、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、前記機械室に、該機械室内を外部に開
放するダクト部を上下方向に配設し、該機械室から該ダ
クト部内に放射される音の定在波が前記打消し対象とな
る周波数帯域以下において一次モードのみ成立つように
該ダクト部を構成したものである。

（作用） 例えば冷却装置の代表例である冷蔵庫にあっては、一般
的な構造のものの場合、コンプレッサの駆動に応じて発
生する騒音の音響レベルは、第５図に示すようにほぼ１
．　Ｋ　Ｈｚ程度以下の帯域で大きくなり、これより高
周波数側の騒音は、吸音部材などを利用した従来の騒音
低減技術により容品に消音することができる。従って、
騒音の能動制御を実際に行うときには、低周波数側の騒
音を打消し対象とすれば良い。

しかして、本発明のように機械室から放射される音、を
ダクト部に導いて消音する場合、ターゲット周波数を例
えば７００Ｈｚ程度以、下とすると、ダクト部の有効長
を原騒音（７００Ｈｚ）の波長（音速３４０ｍ／秒の場
合、５０ｃｍ程度）より長く設定すれば、機械室からダ
クト部内に放射される騒音の定在波が打消し対象となる
周波数（ターゲット周波数）帯域以下において一次モー
ドのみ成立つようになる。このように構成した場合には
、機械室内で発生する音を一次元の１１而進行波とみな
すことができ、以てコンプレッサからの音の外部への出
口であるダクト部の出口側でその音と制御用発音器から
の人工音とを干渉させて消音を図るという能動制御を、
理論上においても技術上においても容品旦つ精度良く行
い得るようになる。

この場合、機械室そのものを／ｒｆ音用のダクトとして
利用するものではなく、機械室にダクト部を設けている
ので、コンプレッサ、除霜水蒸発皿等の収納スペースに
制限されることなく、ダクト部の太さ寸法を自由に設定
でき、その寸法を小さくすることによってターゲット周
波数の範囲を容易に拡大できる。しかも、ダクト部が上
下方向に配設されているので、例えば冷蔵庫においては
、水平方向（冷蔵庫の幅方向又は奥行方向）に配設する
場合よりもダクト部の長さを長くすることができて、騒
ぎ源からダクト部の出口までの距離を長くでき、その分
、能動制御の演算処理時間に余裕ができて、能動制御を
行い品くなると共に、小形の冷却装置でも、能動制御に
必要なダクト部の長さを十分に確保できる。何故なら、
冷蔵庫等の冷却装置は、一般に縦長の形状になっている
からである。

（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
するに、これに先立って本実施例で利用する能動制御に
よる消音原理について概略的に説明しておく。

第４図において、１はコンプレッサのような騒音源、２
は騒音の消音を望む制御対象点を示しており、騒音源１
からの音をマイクロホンなどの受音器３で電気信号に変
換すると共に、この電気信号をフィルタなどを含む＠算
器４を介して加工し、その加工後の信号によりスピーカ
などの発音器５を駆動するようになっている。

即ち、騒音源１が発生する音を８１、スピーカ５が発生
する音をＳ２、受音器３で受ける音をＲ１１制御対象点
２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ＴＲ１，Ｔ２１．　　Ｔ
１２．　　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５が発生すべき音Ｓ２は、上式から、 Ｓ２　−　　（−ＴＲ２・　ＲＩ＋ＴＩｌ・　Ｒ２）　
／（Ｔｌｌ　・　Ｔ　２２−　Ｔ　Ｉ２・　Ｔ　２１）
としてｉ′、）られるが、この場合には制御対象点２で
の音響レベルを零にすることを目標としているので、Ｒ
２−０とおくことができる。この結果、Ｓ２−Ｒ１−Ｔ
１２／　（Ｔ１２ψＴ２１−Ｔｌｌ−Ｔ２２）となる。

この式から理解できるように、制御対象点２での音Ｒ２
を零にするためには、マイクロホン３で受けた音Ｒ１に
、 Ｆ−ＴＲ２，’（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５から発
生させれば、制御対象点２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。

しかして、第１図乃至第３図には本発明の一実施例が示
されており、以下これについて述べる。

１１は冷蔵庫本体であり、これの内部には冷凍室（図示
せず）と冷蔵室１２（第２図参照）が上下に設けられて
いる。そして、この冷蔵庫本体１１の背面側下部には、
機械室１３が横長状に形成され、この機械室１３内にロ
ークリ形のコンプレッサ１４、除霜水蒸発装置（図示せ
ず）等が配設されている。この機械室１３の背面を閉鎖
する機械室カバー１５は、熱伝導性に優れ１１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。

１６は機械室１３内に配置された受音器たるρｊえばマ
イクロホンで、これは、コンプレッサ１４の中央部近辺
に配置され、騒音源であるコンプレッサ１４からの音を
受けて電気信号に変換する。

１７は冷蔵庫本体１１の背面側に上下方向に配設した角
筒状のダクト部で、このダクト部１７は例えば発泡スチ
ロールにより一体成形されている。

このダクト部１７は、下端開口１７ａが機械室】３の上
面中央の開口に接続され、上端開口１７ｂ（出口）が冷
蔵庫本体１１の上面と路面−になって上向きに開放され
ている。そして、このダクト部１７の上端開口１．７　
ｂの近傍には、制御用発音器たるスピーカ１８が、ダク
ト部１７内に向けて露出するように取付けられている。

このスビーカ１８は、マイクロホン１６からの電気信号
を演算器の逆相音演算回路（図示せず）にて加工した信
号により動作されるようになっており、上記逆相音′ｅ
Ｌ算回路における電気信号の加工は、前述した能動制御
による消音原理に基づいて行われるようになっている。

この実施例では、製造時のお１立工程で、ダクト部１７
の位置決めがしやすいように、冷蔵庫本体１１の背面に
嵌合四部１１ａを上下方向に形成し、この嵌合凹部１１
ａ内にダクト部１７を嵌合装石している。そして、この
ダクト部１７を背面側から背面カバー１９によって押え
付けて固定すると共に、ダクト部１７の左右両側の空き
スペースには、例えばグラスウール等の断熱材２０を充
填している。

しかして、上記のように構成された冷蔵庫の場合、コン
プレッサ１４の駆動に応じて機械室１３内で発生する騒
音レベルは、第５図に示すようにほぼＩＫＨｚ程度以下
の帯域で大きくなる性質をＨする。これよりも高周波数
側の騒音は、機械室カバー１５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１３内に適宜の吸音
部材を設置することによって容易に？ｒ１＝できるもの
であるから、前述のようなマイクロホン１６．スピーカ
１８及び前記逆相音演算回路による騒音の能動制御は、
はぼＩＫｚ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１３からダクト部１７内に放射される音がダクト部
１７内において一次元の・ＩＪ、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１１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、ダクト部】７の寸法
を、例えば幅Ｗ−１５０ｍｓ、奥行Ｄ−５０龍、高さＨ
−６００ｍ１１以上に設定することによって、ダクト部
１７内での音の定在波が一次モードでのみ成立つように
１．１７成している。つまり、ダクト部１７内における
共鳴周波数ｆは、 ｆ−（ニーＪ　　（ＮＸ、／ＬＸ）”　＋（Ｎｙ　Ｌｙ
　　＋（Ｎｚ　Ｌｚ）　　／　２但し、ＮＸ　、Ｎｙ　
、ＮＺはｘ、ｙ、ｚ各方向の番目モード、ＬＸ、Ｌｙ、
Ｌｚはダクト部１７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
、ｆｙ、ｆｚを求めることができる。

即ち、前述したように、奥行寸法Ｄ　＝　５０　ｆｆ１
ｍ、幅寸法Ｗ−１５（ｌｓｍ、高さ寸法旦−６００ｍｔ
ｇ以上に設定した場合には、Ｘ方向に対する１番口の定
在波の周波数ｆｘは、Ｎｙ　−Ｎｚ−０、音速Ｃ−３４
０ｍ／秒として、 ｆｘ　−３４０Ｊ　（１１０，１５）　２／２＝１１３
３Ｈｚ となり、同様に、Ｙ、Ｚ方向に対する１ｌｌ−Ｊの定在
波の周波数ｆｙ、ｆｚは、 ｆｙ　−３４０（１１０，０５）　　／２−３４００Ｈ
２ ｆｚ　−３４０（１０，／２ ＝２８３Ｈｚ となる。この結果、前記ターゲット周波数（はぼ１ＫＨ
ｚ）以下では、ダクト部１７内の騒音の定在波は、ＺＪ
ｊ向（高さ方向）のモードについてのみ成立つものであ
り、ダクト部１７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１８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Ｊ、
１つ精度良く行ない得るようになる。

この場合、機械室１３そのものを消音用のダクトとして
利用するものではなく、機械室１３にダクト部１７を設
けているので、コンプレッサ１４、除霜水蒸発装置等の
収納スペースに制限されることなく、ダクト部１７の太
さ寸法ＷＸＤを自由に設定でき、その寸法を小さくする
ことによってターゲット周波数の範囲をＩ　Ｋ　Ｉ（２
以上に拡大できる。このため、より幅広い周波数帯域で
消音効果を得ることができて、騒音低減性能を向上でき
る。

しかも、ダクト部１７が上下方向に配設されているので
、水平方向（冷蔵庫本体１１の幅方向又は奥行〕ｊ向）
に配設する場合よりもダクト部１７の長さを長くするこ
とができて、騒音源からダクト部１７の出口１７ｂまで
の距離を長くでき、その分、能動制御の演算処理時間に
余裕ができて、能動制御を行い易くなり、制御精度の向
上に寄与できる。即ち、ダクト部１７の長さが短ければ
、騒音源の音がダクト部１７の出口１７ａに到達するま
での時間が極めて短くなり、その分、逆相音演算回路で
の演算処理を高速化しないと、スピーカ１８から出す音
が遅れてしまい、消音できないからである。この演算処
理時間の高速化にもある程度限界があるから、ダクト部
１７の長さは例えば６０　ｃ）１１１１以」二あること
が好ましい。従って、例えば７０ｇクラスの小形の冷蔵
庫（例えば横幅が４４０１１１１、高さが８００ｍ５）
では、ダクト部を横幅方向に配設したのでは、能動制御
に必要なダクト部の長さを確保できない。しかしながら
、本実施例では、ダクト部１７を上下方向に配設してい
るので、小形の冷蔵庫でも、能動制御に必要なダクト部
１７の長さを十分に確保できて、小形の冷蔵庫において
も能動制御による低騒音化が可能となる。

また、本実施例では、スピーカ１８の位置が冷蔵庫本体
１１の上部になっていてコンプレッサ１４から離れてい
るので、コンプレッサ１４の放熱をよるスピーカ１８の
劣化を極力抑えることができて、スピーカ１８の又１命
を長くできる（り点もある。

一方、機械室１３はダクト部１７を通じて外部と換気で
きるから、コンプレッサ１４の駆動時における発熱によ
って機械室１３内の温度が異常に上昇することを防止で
きる。また、機械室カバー１５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１３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
１３内の温度上昇を低く抑えることができる。

尚、ダクト部１７の高さ寸法Ｈが大きくなれば、放熱の
ための空気対流が起こりにくくなるため、この場合には
、ターゲット周波数以下の周波数の音の洩れを起こさな
い程度の小さい通気口（例えば５ｍｍＸ１０ｍｍ程度の
大きさの開口）を機械室１３の底部に数個形成しておけ
ば良い。

また、本実施例は、機械室１３を冷蔵庫本体１１の底部
に設けた冷蔵庫について適用例であるが、機械室を冷蔵
庫本体の上部に設けた冷蔵庫に対しても、その機械室か
らダクト部を一ド向きに配設することによって、本発明
を適用できる。

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に適用
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］ 以上の説明によって明らかなように、本発明によれば、
機械室に、該機械室内を外部に開放するダクト部を上下
方向に配設し、該機械室から該ダクト部内に放射される
斤の定在波が打消し対象となる周波数帯域以下において
一次モードのみ成立つように該ダクト部を構成したので
、機械室内でコンプレッサの駆動に応じて発生する騒音
を制御用発音器からの信号音により打消すという能動制
御を行うにあたって、その能動制御の簡単化並びに、制
御精度の向上を実現できるものである。

しかも、機械室そのものを消音用のダクトとして利用す
るものではなく、機械室にダクト部を設けているので、
コンプレッサ、除霜水蒸発皿等の収納スペースに制限さ
れることなく、ダクト部の太さ・Ｊ法を自由に設定でき
、その−・Ｊ法を小さくすることによってターゲット周
波数の範囲を容易に拡大できて、より幅広い周波数帯域
で消音効果を得ることができ、騒音低減性能を向上でき
る。しかも、ダクト部が上下方向に配設されているので
、騒音源からダクト部の出口までの距離を長くでき、そ
の分、能動制御の演算処理時間に余裕ができて、能動制
御を行い易くなると共に、小形の冷却装置でも、能動制
御に必要なダクト部の長さを十分に確保できて、小形の
冷却装置においても能動制御による低騒音化が可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は背面側から見た冷蔵庫の斜視図、第２図は冷蔵庫
下部の縦断側面図、第３図はダクト部の斜視図である。 また、第４図は能動制御による消音原理を示す概略構成
図、第５図は騒音レベル特性図である。 図中、１１は冷蔵庫本体、１３は機械室、１４はコンプ
レッサ、１５は機械室カバー　１６はマイクロホン（受
音器）、１７はダクト部、１８はスピーカ（制御用発音
器）を示す。 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
   消音装置において、前記機械室に、該機械室内を外部に
   開放するダクト部を上下方向に配設し、該機械室から該
   ダクト部内に放射される音の定在波が前記打消し対象と
   なる周波数帯域以下において一次モードのみ成立つよう
   に該ダクト部を構成したことを特徴とする冷却装置の消
   音装置。