JPH02225984A - 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０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等の騒音源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） 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ｖｆ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９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ｊ、′ｌ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。

（発明が角ｑ決しようとする課題） 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ｇ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１
．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（騒ぎ源からのき）とは制御対象点で逆位相でＩ
Ｌ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
ける機械室騒音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＆゛が三次元
方向へ自由に拡散するという状況ドにあるため、能動１
；１１御モードが極めて？！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、従って
その目的は、機械室内で発生する騒音を人工ｇ　（逆相
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’：ＩＩＩ制御の簡単化並びに制御精度
の向上を図り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、機械室内の騒音
源から発生する音を電気信号に変換する受音器と、この
受音器から出力される電気信号を予め設定された伝達関
数に基づいて演算処理して逆相音信号に変換する演算器
と、この演算器から出力される逆相き信号に基づいて駆
動され前記機械室内から外部に放射される音を能動的に
打消す逆相音を発生する制御用発音器とを備え、前記機
械室を前記音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構成し、且つ前
記伝達関数を、前記打消し対象となる周波数帯域より高
い周波数帯域では零とな占ように定めたことを特徴とす
るものである。

（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６図に示すように７００
Ｈｚ程度以下の帯域並びに１．５〜５ＫＨｚの帯域とで
夫々人きくなるという性質を有する。これら各帯域に灼
応した騒ぎのうち、高周波数側のものは、吸音部材など
を１１用した従来の騒音低減技術により容易に消音する
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ターゲット周波数（この場
合７００　Ｈ２程度以下）とすれば良い。このようにタ
ーゲット周波数が７００Ｈｚ程度以下の場合、機械室内
の高さ、奥行き及び幅方向のうちの二方向を原理音の波
長（ｇ、速３４０ｍ／秒の場合、５０　ｃｍ程度）より
短く、且つ残りの一方向の寸法を上記波長より長く設定
すれば、機械室内で発生する騒音の定ｌＥ波が一次モー
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平面進行波とみなす
ことができ、以てコンプレッサからの音の外部への出口
である機械室の放熱用開口部でその音と制御用発音器か
らの人工音（逆相音）とを干渉させて消音を図るという
能動＠ｑ８を、理論上においても技術上においても容易
且つ精度良く行い得るようになる。

この場合、受音器からの電気信号を演算器で演算処理す
るための伝達関数が、打消し対象となる周波ｅ！、（タ
ーゲット周波数）より高い周波数帯域では零となるよう
に定められているので、演算器の演算処理により、ター
ゲット周波数以上の音の成分が取除かれ、ターゲット周
波数以下の周波数成分のみを含む逆相音が制御用光ｖｆ
ｒｉから放出されることとなる。このため、ターゲット
周波数以下の周波数帯域の音のみが能動制御により消音
される。この場合、ターゲット周波数より高い周波数帯
域の音は、上述した如く、吸音部材などを利用した従来
の騒音低減技術により容易に消音することができるので
、能動制御による消音は不要であり、それ故、この周波
数帯域の逆相音を制御用発音器から放出すれば、この逆
相音が騒音源となって、消音効果が低下してしまうが、
本発明によれば、斯かる不具合は生じない。

（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。まず、第
５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、この電気信号を演算器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き器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Ｓ１１スピーカ５が発生
する音を３２、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
入力点の各間の音響伝達関数をＴｌｌ、　Ｔ２Ｌ、　Ｔ
Ｉ２．　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、 ５２−（−Ｔ１．２・　Ｒ１＋Ｔ１１・　Ｒ２）／（Ｔ
ｌｌ−Ｔ２２−Ｔ１２・　Ｔ２１）として得られるが、
この場合には制御対象点２での￥８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、５２　−Ｒ１・　ＴＩ２／（ＴＩ２　・
　Ｔ２１−Ｔ　　夏１　・　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−Ｔ１２／（Ｔ１２・Ｔ２＋−Ｔ　１１−　Ｔ２２）
なるフィルタをかけて加工したき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ａ！理論
上おいて零にすることができる。

しかして、第１図乃至第４図には本発明の第１の実施例
が示されており、以下これについて述べる。

即ち、冷蔵庫の全体構成を示す第４図において、１１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１２．冷蔵室１３及び野菜室１４が設
けられている。１５は冷凍室】２の背部に配設された冷
却器、１６は冷却器１５により生成される冷気を直接に
は冷凍室１２及び冷蔵室１３に供給するファンである。

１７は冷蔵庫本体１１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１８゜
コンデンサバイブ１９及び所謂セラミックフィンを利用
した除霜水蒸発装置２０が収納されている。

一方、第２図（ここではコンデンサバイブ１９及び除霜
水蒸発装置２０の図示を省略している）に示すように、
機械室１７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２１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
２１は、その周縁部が機械室１７の開口縁部に対し気密
に装着されるものであり、第２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２１ａが形成され
ている。つまり、機械室カバー２１の装着状態では、機
械室１７は放熱用開口部２１ａを残して閉じられた状態
を呈する。尚、機械室カバー２１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。

２２は機械室１７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１８に対し前記放熱
用開口部２１ａとは反対側（第２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１
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
。２３は機械室１７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１７の奥壁部（冷蔵庫
本体１１の底壁部に相当）における放熱用開口部２１ａ
寄りの部位に埋設状に取付支持されている。

この場合、マイクロホン２２から出力される電気信号は
、第３図に示すように、ローパスフィルタ２４とＡ／Ｄ
変換器２５とを存するスペクトル値デジタル化回路２６
に入力され、ここで上記電気信号がデジタル値化される
。このデジタル値化された電気信号が、記憶部２７に予
め記憶された伝達関数Ｆに基づいて、演算器２８で演算
処理されて逆相音信号に変換される。この逆相音信号が
、Ｄ／Ａ変換器２９を通してアナログ値化され、ローパ
スフィルタ３０を介してスピーカ２３が駆動され、この
スピーカ２３から逆相斤が放熱用開口部２１ａ（制御対
象点）に向けて放出されるようになっている。この実施
例では、マイクロホン２２からの７ｄ気信号を演算器２
８で演算処理するための伝達関数Ｆが、打消し対象とな
る周波数（ターゲット周波数）より高い１４波数帯域Ｈ
では零となるように定められている。

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１８の駆動に応じて機械室１７内で発生する騒
音レベルは、第６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２１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１７
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２２
．スピーカ２３及び演算器２４による騒音の能動制御は
、７００１（ｚ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１７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、機械室１７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＝２
００ｓ＋ｇに設定）することによって、機械室１７内で
の音の定在波が一次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１７を矩形の空洞と想定し
た場合、次式が成立する。

ｆ−Ｃ−ＮｘＬｘ　　＋ＮｙＬｙ　　＋ＮｚＬｚ）　　
／２但し、ｆは共鳴周波数（Ｈｚ）　、ＮＸ、Ｎｙ。

Ｎｚはｘ、ｙ、ｚ各方向の番目モード、ＬＸ、Ｌｙ、Ｌ
Ｚは機械室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、奥行き寸法Ｄ−２００１、幅・
Ｊ法Ｗ　＝　６００１１％高さ寸法Ｈ−２００ａｖ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（１０，２）　　／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＝３４０　　１　　．６）　　／２２８３Ｈｚ ｆｚ−３４０、／２ ＝８５０Ｈｚ となる。この結果、前記ターゲット周波数（−７００Ｈ
：／、）以下では、機械室１７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２３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、消音制御を容易且つ精度
良く行ない得るようになる。

一般に、ターゲット周波数の上限ｆは、機械室１７内を
単純なダクト状空間とみなせば、次の式により簡単に決
まる。

ｆ−３４０（Ｉ　　Ｎ）　　／２ ｇは、機械室】７の奥行き寸法り１幅寸法Ｗ及び高さτ
ｊ法Ｈのうちの２番目に長いものの寸法であり、従って
本実施例では、４７ｍ０．２ｍであることから、ｆ−８
５０Ｈｚとなるが、実際には機械室１７内の空間がｒｐ
純なダクト状の空洞となっていないので、それを考慮し
てターゲット周波数を７００　Ｈｚ以下に設定したもの
である。

ところで、ターゲット周波数より高い周波数帯域のきは
、上述した如く、吸音部材などを利用した従来の騒音低
減技術により容易に消音することができるので、能動制
御による消音は不要であり、それ故、この周波数帯域の
逆相音をスピーカ２３から放出すれば、この逆相音が騒
音源となって、消音効果が低下してしまう。

この点、本実施例では、マイクロホン２２からの電気信
号を演算器２８で演算処理するための伝達関数Ｆが、打
消し対象となる周波数（ターゲット周波数）より高い周
波数帯域Ｈでは零となるように定められているので、演
算器２８の演算処理により、ターゲット周波数以上の音
の成分が取除かれ、ターゲット周波数以下の周波数成分
のみを含む逆相音がスピーカ２３から放出されることと
なる。このため、ターゲット周波数以下の音のみが能動
制御により消音される。この場合、ターゲット周波数よ
り高い周波数帯域の音は、吸音部材などにより吸音され
、また、この周波数帯域の音はスピーカ２３から放出さ
れないので、上述した能動制御によるターゲット周波数
以下の音の消音効果と相俟って、放熱用開口部２１ａか
ら放出される騒音を効果的に低減でき、騒音低減性能を
向上できる。

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、例えば本発明に係る消音装置を、冷蔵
庫の他に、例えば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い等、そのだ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］ 本発明は以上の説明によって明らかなように、機械室を
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）以下において一次モードのみ成立つように構成し
、且つ伝達関数を、前記打消しｉＪ　’＆となる周波数
帯域より高い周波数帯域では零となるように定めたので
、機械室内で発生する騒音を制御用発音器からの逆相音
により打消すという能動制御を行うにあたって、その能
動制御を簡単化できると共に、能動制御による消音対象
をターゲット周波数以下の音に限定できて、制御用発音
器から不必要な逆相音を放出せずに済み、能動制御によ
る消音効果を確実に向上できて、能動制御制度を向上で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第４図は本発明の一実施例を示すもので、第
１図は伝達関数のＩＲ波数特性図、第２図は機械室カバ
ーを取外して示す機械室部分の斜曵図、第３図は電気的
構成を示すブロック図、第４図は冷蔵庫全体の縦断側面
図である。また、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図は騒音レベル特性図である。 図中、１１は冷蔵庫本体、１７は機械室、１８はコンプ
レッサ（騒音源）、２０は除霜水蒸発装置、２１は機械
室カバー　２１ｇは放熱用開口部、２２はマイクロホン
（受音器）、２３はスピーカ（制御用発音器）、２７は
記憶部、２８は演算器を示す。 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、機械室内の騒音源から発生する音を電気信号に変換
   する受音器と、この受音器から出力される電気信号を予
   め設定された伝達関数に基づいて演算処理して逆相音信
   号に変換する演算器と、この演算器から出力される逆相
   音信号に基づいて駆動され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逆相音を発生する制御用発音
   器とを備え、前記機械室を前記音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
   うに構成し、且つ前記伝達関数を、前記打消し対象とな
   る周波数帯域より高い周波数帯域では零となるように定
   めたことを特徴とする冷却装置の消音装置。