JPH03264792A - 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（コンブ！／ツサモータの運
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か行なわれている。

ところが、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かあり、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、騒音源からの音を特
定位置に設けた補助受音器（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
音源からの音）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。

また、こ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必要が
ある。このため、実用化にあたっては、消音能力の変動
に追従させて前記演算器の演算係数（音響伝達関数）を
補正していくことが行われており、このような補正のた
めに、前記制御用発音器による消音効果をモニタする補
助受音器（例えばマイクロホン）、並びにこの補助受音
器による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所定量だけ変化させると共にその
変化動作を前記モニタ結果が前記許容範囲内に収まるま
で行う制御手段を設け、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も考
えられている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のような適応制御用に設けられているマ
イクロホン等の構成部品は、その適応制御のためだけに
利用されるものであるから、コスト的に見た場合その付
加価値が十分に高いとはいえず、この点の改善が望まれ
ている。

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、コンプレッサ駆動に伴う騒音を能動的に打消すと
共に、補助受音器による受音結果に基づいてコンプレッ
サ駆動に伴う能動制御条件を適宜変更する消音機能を備
えたものにおいて、上記補助受音器をコンプレッサが異
常運転されたときにその原因となる冷凍システムの構成
要素の機能異常検知にも利用でき、以てその補助受音器
の付加価値の向上を図ることができる冷却装置の消音装
置を提供するにある。

［発明の構成コ （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電気信号
に変換する検出手段と、上記電無信号を演算器により加
工した信号により人工音を発生する制御用発音器を設け
、コンプレッサからの音を上記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、
所定時期毎に前記制御用発音器による消音効果をモニタ
するための補助受音器を設け、この補助受音器によるモ
ニタ結果が所定の許容範囲を外れていた場合に前記演算
器の演算係数を所定量だけ変化させると共にその変化動
作を前記モニタ結果が前記許容範囲内に収まるまで行う
制御手段を設け、前記コンプレッサの駆動状態で前記冷
凍システムの構成要素の１つ若しくは複数の機能に異常
が発生したときの前記補助受音器による基準受音周波数
特性を記憶する記憶手段を設け、前記コンプレッサが所
定時間以上駆動されたときは前記補助受音器による測定
受音周波数特性と前記記憶手段に記憶されている基準受
音周波数特性とを比較しその比較結果に基づいて前記冷
凍システムにおける機能異常となった構成要素を判断す
る判断手段とを設けたものである。

（作用） コンプレッサの駆動により冷凍システムか運転された状
態では、コンプレッサの駆動に伴う騒音が発生している
。このとき、コンプレッサからの音は検出手段により電
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は、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よ
うになる。また、このような能動制御による消音効果は
、所定時期毎に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許容範囲を外れていた場合に
は、制御手段が前記演算器の演算係数（音響伝達関数）
を所定量だけ変化させるようになり、これに応じて能動
制御による消音効果が上記許容範囲に収まる方向へ変化
される。このような演算係数の変化動作は、補助受音器
によるモニタ結果が許容範囲内に収まるまで行われ、こ
れにより能動制御時における消音能力が常に最適に保た
れるという所謂適応制御が行われる。

一方、冷凍システムにおいてこれの構成要素の機能に異
常が発生した場合、その機能異常に伴ってコンプレッサ
の駆動時間が異常に長くなることがある。このとき、判
断手段はコンプレッサの駆動時間を測定しており、その
駆動時間が所定時間を上回るときは、コンプレッサ駆動
時における前記補助受音器による測定受音周波数特性を
求めると共にその測定受音周波数特性と記憶手段に記憶
されている基準受音周波数特性とを比較する。しかして
、記憶手段に記憶されている基準受音周波数特性は、冷
凍システムの構成要素の機能に各種異常が発生したとき
の補助受音器による受音周波数特性と一致しているから
、判断手段は、その基準受音周波数特性と測定受音周波
数特性との比較結果に基づいて冷凍システムにおける構
成要素のうちで機能異常となったものを判断することか
できる。

（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。そして、冷蔵庫内部には冷凍システムが設けられ
ており、これらの構成要素を説明する。即ち、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。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、ロータ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。そして、
コンプレッサ８の駆動状態では、コンプレッサ８からの
冷媒が図示しない冷媒通路を通じて冷却器５に供給され
てこれが冷却されると共に、ファン６が駆動されて冷却
器５と庫内との間で熱交換が行なわれるようになってい
る。

さて、第４図（ここではコンデンサパイプ９及び除霜水
蒸発装置ｌＯ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、機械室カバニ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はコンプレッサ８に取付
けられた検出手段たる振動センサで、これは、騒音源で
あるコンプレッサ８の振動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ｌｌａ寄りの部位に埋設状に取付支持されている。

そして、１４は放熱用開門部１１ａに設けられた補助受
音器たるマイクロホンで、これは、コンプレッサ８から
の騒音及びスピーカ１３からの音を受音してこのスピー
カ１３による消音効果をモニタするようになっている。

しかして、第１図に示すように、スピーカ１３は、振動
センサ１２からの電気信号Ｓ１１を逆相音発生用回路１
５内の演算器１６にて加工した制御信号Ｐａ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
て行なわれるようになっている。

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Ｓｌ、スピーカ１３が発生する音をＳ
２、振動センサ１２が検出する振動音をＲ１，制御対象
点である放熱用開口部１１ａに設けられたマイクロホン
１４が受ける音を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．　Ｔ　
２１．　　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１３が発生すべき音ｓ２は、上式から
、 Ｓ２−　（−Ｔ１２・Ｒ１＋Ｔ１１・Ｒ２）／（Ｔｌｌ
・　Ｔ　２２−７１２・　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−ＴＩ２／　（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、振動センサ
１２で受けた音Ｒ１に、 Ｆ−Ｔ１２／（Ｔ１２・Ｔ　２１−　Ｔ　１１・Ｔ２２
）・・・・・・　（１） 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１１ａ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１６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に対して制御信号Ｐａを与えるように
構成されている。

さて、上記（１）式において、Ｆ欺Ｃ；、　Ｔｌ２−Ｇ
ｓｏ、　　Ｔ２１−Ｇａｓ、　　Ｔ１１＝Ｇｓｉ、　　
Ｔ２２−Ｇａｏに置き換えると、 Ｇ　＝　Ｇｓｏ／　（Ｇｓｏ＠Ｇａｉ　−ＧｓｍａＧａ
ｏ）・・・・・・（２） となる。ここで、Ｇ　ｓｏ、　Ｇ　ａｍ、　Ｇ　ｓｍ、
　Ｇ　ａｏの意味は、前段の添字が入力側、後段の添字
が出力側（応答側）に対応するもので、例えばＧａｍは
、スピーカ１３への入力信号を入力端とし、且つマイク
ロホン１４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している。しかして、コンプレッサ
８からの騒音を振動センサ１２により検出する構成とし
た場合、振動センサ１２がスピーカ１３からの音を受け
ることはないので、Ｇｒａｍを零とみなすことができる
。従って、上記（２）式は、 Ｇ　−−Ｇｓｏ／　（Ｇｓｍ−Ｇａｏ）　　　　−・・
・・・（３）となる。ここで、Ｇ　ｓｏ／　Ｇ　ｓｍ　
−Ｇ　ｇｌａであるから、上記（３）式は、 Ｇ　−−ＧＩＩｏ／Ｇａｏ　　　　　　　　　−（４）
となる。つまり、振動センサ１２からの電気信号に、上
記（４）式で示されるＧに応じたフィルタを掛けて加工
した音をスピーカ１３から発生させることにより、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。

一方、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７０ＤＨ２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、前述のような振動センサ１２゜スピーカ１
３及び演算器１６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、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−６００ａｍ、Ｄ−
Ｈ−２０Ｃ１＋ｔｉ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−２００■、幅寸
法Ｗ−６００ｍｍ、高さ寸法Ｈ−２００＋ａ＋ａ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　　（１１０，２）”　／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　−３４０（１１０，６）　２／２＝２８３Ｈｚ ｆｚｍ３４０　（１１０，２）　２／２８５０Ｈｚ 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、マイクロホン１４からの電気信
号Ｓｏは逆相音発生用回路１５内の制御手段たる適応制
御回路１７に入力されて適応制御に利用されるようにな
っており、以下、その適応制御の原理を第８図乃至第１
０図を参照して説明する。

ここで、コンプレッサ８からの騒音をＳ、振動センサ１
２からの振動音をＭ、スピーカ１３からの音をＡ、マイ
クロホン１４からの音響信号を０゜コンプレッサ８から
振動センサ１２への音響伝達関数をＧ　ｓ（コンプレッ
サ８からマイクロホン１４への伝達関数をＧ　ｓｏ、ス
ピーカ１３からマイクロホン１４への伝達関数Ｇａｏと
する。

第８図において、スピーカ１３はスイッチ１８を介して
ホワイトノイズ・ジェネレータ１９からのホワイトノイ
ズ信号を受けるようになっており、これによりスイッチ
１８のオン状態ではスピーカ１３から所定周波数帯域幅
て同程度のパワーを呈するホワイトノイズが出力される
。このスイッチ１８はコンプレッサ８の非駆動時におけ
る所定タイミングでオンするように設定されている。ま
た、ホワイトノイズ・ジェネレータ１９からのホワイト
ノイズ信号は第１のアダプティブ・フィルタ２０に与え
られるようになっている。この第１のアダプティブ・フ
ィルタ２０は、ホワイトノイズ・ジェネレータ１９から
のホワイトノイズ信号とマイクロホン１４からの音響信
号Ｏとの差に基づいてスピーカ１３及びマイクロホン１
４間の音響伝達信号Ｇａｏを測定する。

一方、振動センサ１２からの振動音信号Ｍは上記第１の
アダプティブ・フィルタ２０により求められた音響伝達
関数Ｇａｏと掛Ｚす合わされてから第２のアダプティブ
・フィルタ２１に与えられるようになっている。この第
２のアダプティブ・フィルタ２１は、音響伝達関数Ｇａ
ｏによりＧａｏ倍された振動センサ１２からの振動音信
号Ｍ”ＧａＯとマイクロホン１４からの音響信号Ｏとの
差に基づいて、能動制御実行用の音響伝達関数Ｇと今回
の適応制御により求めた最新の音響伝達関数Ｇ　ｎｅｗ
との差ΔＧを後述するように求める。この場合、音響伝
達関数Ｇは初期設定値若しくは適応制御により前回求め
た値である。また、音響伝達関数Ｇａ。

は第１のアダプティブ・フィルタ２０により今回水めら
れた値である。

さて、コンプレッサ８の駆動状態を考えた場合、Ｍ＝Ｓ
−Ｇｓ＊　　　　　　　　　　・・・・・・（５）０−
５−Ｇｓｏ＋Ａ−Ｇａｏ　　　　　・・・・・・（６）
Ａ禽Ｍ−Ｇ　　　　　　　　　　　・・・・・・（７）
と表すことができる。また、振動センサ１２から第２の
アダプティブ・フィルタ２１を介してマイクロホン１４
に至る経路は、 Ｍ−Ｇａｏ・ΔＧ−０−・・−（８） で表すことができるので、上記（８）式を展開すると、 ΔＧ−０／　（Ｍ−Ｇａｏ） −（Ｓ−Ｇｓｏ＋Ａ−Ｇａｏ）／（Ｍ−Ｇａｏ）ｗＲ（
ＳＬＩＧＳＯ＋ＭφＧ＃Ｇａ０）／〈Ｍ−Ｇａｏ）−（
Ｓ　ＬＩＧｓｏ）　／　（Ｍ　＃Ｇａｏ）＋　　（Ｍ　
−Ｇ　−Ｇ　ａｏ）　／　（Ｍ　−Ｇ　ａｏ）−（Ｓ−
Ｇｓｏ）／（Ｓ−ＧｓＩＩ−Ｇａｏ）十Ｇ＝　（Ｇｓｏ
／　Ｇｓｔｉ）　／　Ｇａｏ＋　Ｇここで、Ｇ　ｓｏ／
　Ｇ　ｓｍ　−Ｇ　ｓｏとみなすことができるから、 ΔＧ　＝　Ｇ　ｓｏ／　Ｇ　ａｏ＋　Ｇとなる。さて、
最適な音響伝達関数をＧ　ｎｅｗとみなすと、−Ｇ　ｇ
ｏ／　Ｇ　ａｏ　−Ｇ　ｎｅｗであるのて、ΔＧ＝−Ｇ
ｎｅｖ十Ｇとなり、Ｇｎｅｙ　−Ｇ−ΔＧで表すことが
できる。従って、音響伝達関数Ｃを音響伝達関数Ｇ　ｎ
ｅｗに変更してから、その音響伝達関数Ｇ　ｎｅｗに基
づいて能動制御を実行することにより、リナルタイムに
係数変更し消音量を最適に保つことができる。

さて、第８図に示す適応制御系を実際に動作させるには
、まず、第９図に示すようにコンプレッサ８が非駆動状
態である所定タイミングでスイッチ１８をオンする。す
ると、ホワイトノイズ争ジェネレータ１９からのホワイ
トノイズ信号によりスピーカー３から所定レベルのホワ
イトノイズが出力されるので、第１のアダプティブ・フ
ィルタ２０により０−Ａ−Ｇａｏという音響伝達関係式
を満足するスピーカー３及びマイクロホン１４間の音響
伝達関数Ｇａｏが求められる。

そして、コンプレッサ８が駆動されると、第１０図に示
すように第２のアダプティブ・フィルタ２１は第１のア
ダプティブ・フィルタ２ｏにより求められたＧａｏに基
づいてΔＧを求める。これにより、第２のアダプティブ
・フィルタ２１により求められたΔＧに基づいてＧ　ｎ
ｅｗが求められ、そのＧ　ｎｅｗに基づいて能動制御が
実行される。

一方、第１図に示すように、逆相音発生用回路１４は、
コンプレッサ８に対する駆動指令（以下コンブオン信号
Ｓａと称する）を受けるようになっている。

しかして、上記コンブオン信号Ｓａを出力するための電
気回路は本来冷蔵庫に備わっている回路であると共に、
そのコンブオン信号Ｓａの出力期間中はコンプレッサ８
及びファン６が駆動されるように構成されており、これ
らに関連する回路について第１図に基づいて簡単に説明
する。つまり、抵抗２２と直列接続されたサーミスタ２
３は冷凍室２の温度を検知するように設けられており（
第３図参照）、このサーミスタ２３から冷凍室２の温度
を示す温度信号ｓｂが出力されるようになっている。ま
た、比較器２４において、サーミスタ２３からの温度信
号ｓｂと抵抗２５．２６の共通接続点から出力される基
準電圧Ｖｅとが比較され、温度信号ｓｂの信号レベルが
基準電圧Ｖｃを上回るときはその比較器２４からハイレ
ベルのコンブオン信号Ｓａが出力される。以上の構成に
より、冷凍室２の温度が所定温度まで上昇すると、サー
ミスタ２３からの温度信号ｓｂの信号レベルが基準電圧
Ｖｃを上回るのに応じて比較器２４からコンブオン信号
Ｓａが出力される。そして、比較器２４からのコンブオ
ン信号Ｓａはリレー２７駆動用のトランジスタ２８のベ
ースに与えられるようになっている。また、上記リレー
２７のリレーコイル２７ａはトランジスタ２８のオン状
態で励磁されるように接続されており、その励磁状態で
リレー２７のリレースイッチ２７ｂがオンすることによ
りコンプレッサ８及びファン６か商用交流電源２９に接
続されてこれらが駆動されるようになっている。

一方、上記コンブオン信号Ｓａ及びマイクロホン１４か
らの電気信号Ｓｏは逆相音発生用回路１５の判断手段３
０に人力されるようになっている。

この判断手段３０は、コンブオン信号Ｓａ及び電気信号
Ｓｏの人力状況、内蔵タイマの計時動作及び内蔵したス
ペクトラムアナライザ（何れも図示せず）、並びに記憶
手段３１に予め記憶された基準受音周波数特性に基づい
て冷凍システムの構成要素に発生した機能異常、即ちサ
ーミスタ２３の故障、ファン６のロック状態（通電され
ているにも拘らず駆動しない状態）或は冷媒通路からの
冷媒のリーク等を判断する。つまり、判断手段３０は、
マイクロホン１４からの電気信号Ｓｏを人力してその電
気信号Ｓｏの受音周波数特性をスペクトラムアナライザ
により測定すると共に、その測定受音周波数特性と記憶
手段３１に予め記憶されている基準受音周波数特性とを
比較して両者に所定の差かあるときはその差に基づいて
冷凍システムにおける構成要素に異常が発生したことを
判断する。この場合、記憶手段３１に記憶されている基
準受音周波数特性とは、コンプレッサ８の駆動状態でフ
ァン６の非ロツク時、及びコンプレッサ８の駆動状態で
冷媒の非リーク等の機能正常時におけるマイクロホン１
４からの電気信号の周波数特性（夫々第１１図及び第１
３図に示した）を夫々測定したものに対応しており、具
体的には各周波数帯域毎（１／３オクターブ毎）の音響
レベルが予め記憶手段３１に記憶されている。そして、
判断手段３０は、冷凍システムの構成要素の何れかに異
常が発生したと判断したときは、そのことに基づいて報
知信号Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄをスピーカ１３に適宜出力する
。ここで、報知信号ｐｂが出力されたときはスピーカ１
３から例えば「ビー」という報知音（連続音）が発せら
れ、また、報知信号Ｐｃが出力されたときは「ピッ、ピ
ッ」という報知音（間欠短音）が発せられ、そして、報
知信号Ｐｄが出力されたときは「ビー、ビー」という報
知音（間欠長音）が発させられるようになっている。

しかして、以下においては、逆相音発生用回路１５、即
ち演算器１６．適応制御回路１７１判断手段３０の動作
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、庫内の温度が上昇してサーミスタ２３からの温度
信号ｓｂの信号レベルが基準電圧Ｖｃを上回ると、比較
器２４からコンブオン信号Ｓａが出力され、これに応じ
てコンプレッサ８の駆動が開始される。このとき、判断
手段３０は、ステップＡにおいてコンブオン信号Ｓａの
人力タイミングまで待機しているから、コンプレッサ８
の駆動開始タイミングとなると、タイマをリセットする
（ステップＢ）と共に、そのタイマを始動する（ステッ
プＣ）。

このとき、サーミスタ２３及びファン６の機能が正常で
且つ冷媒が冷媒通路からリークしていないときは、コン
プレッサ８の駆動により庫内か冷却されてサーミスタ２
３からの温度信号ｓｂの信号レベルが低下する。そして
、判断手段３０は、タイマの計時時間が３時間以内のと
きはステップＤからステップＥに移行してコンブオン信
号Ｓａが入力しているか否かを判断する。そして、コン
ブオン信号Ｓａが人力しているときは、演算器１６は、
振動センサ１２から電気信号ＳＩをサンプリングする（
ステップＦ）と共にその電気信号Ｓ園を前述した音響伝
達関数Ｇに基づいて加工した後（ステップＧ）、その加
工に基づく制御信号Ｐａを出力する（ステップＨ）。こ
れにより、演算器１６からスピーカ１３に対して制御信
号Ｐａが与えられ、これに応じてスピーカ１３から制御
音が発せられるから、コンプレッサ８の駆動に伴う騒音
とスピーカ１３からの制御音とが放熱用開口部１１ａに
おいて互いに干渉し合って、その音響レベルが低下され
るという能動制御が行なわれる。

このとき、適応制御回路１７は、マイクロホン１４から
の電気信号Ｓｏをサンプリングして（ステップＩ）、前
述した能動制御による消音効果をモニタする。そして、
上記モニタ結果が所定の許容範囲内である場合にはステ
ップＪからステップＤに戻る。

そして、演算器１６は、コンブオン信号Ｓａが入力され
ている間はステップＤからステップＪまでのルーチンを
繰返し実行するループを形成する。

この結果、コンプレッサ８の駆動に伴う騒音に応じた制
御信号Ｐａがスピーカ１３に出力されて、リアルタイム
て能動制御が行なわれるから、コンプレッサ８からの音
響成分が変動するようなことがあっても、その変動に追
従して騒音を減衰させることができる。

しかしながら、消音効果のモニタ結果が、許容範囲外で
あった場合には、適応制御回路１７は、ステップＪから
ステップＫに移行して演算器１６における演算係数（伝
達関数）を消音効果が高まる方向へ所定量だけ変化させ
るものであり、この結果、スピーカ］３からの出力が調
整されてそのスピーカ１３からの人工音による消音効果
が上記許容範囲に収まる方向へ変化される。これ以降は
ステップＤ−Ｋを繰返し実行するループを形成して、前
述した演算器１６の演算係数変更動作を反復する。

さて、上記構成の冷凍システムの通常運転時においては
、室温が例えば３５℃以上のとき、電源電圧の不適合の
とき、或はプルダウンまたは一気冷凍時間を除いて２〜
３時間以上コンプレッサ８が連続運転状態となることは
ない。このような場合を除いてコンプレッサ８が連続運
転状態となる要因としては、■運転が強に設定されてい
る、■温度センサの不良、■庫内ファンモータのロック
または庫内ファンモータが駆動しない程度の扉の半開き
状態、■扉の半開き状態、■冷凍システムからの冷媒リ
ーク、■冷凍システム、つ冷媒の過剰注入等が考えられ
る。

さて、例えばサーミスタ２３の機能に異常が発生した場
合は、コンプレッサ８による冷媒供給が正常に行なわれ
且つファン６による熱交換が正常に行なわれているにも
拘らず、サーミスタ２３からの温度信号ｓｂの信号レベ
ルが長時間にわたって基準電圧Ｖｃよりも低下しないこ
とがあり、このような場合は、冷却運転か過度に行なわ
れて庫内が過冷却されてしまう虞がある。また、ファン
６がロックした場合は、サーミスタ２３の機能が正常で
且つ冷却器５に対する冷媒の供給が正常に行なわれてい
るにも拘らず、ファン６による熱交換が行なわれずに庫
内が十分に冷却しないという不具合が発生する。さらに
、冷媒が冷媒通路からリークしている場合は、サーミス
タ２３及びファン６の機能が正常であるにも拘らず、冷
却器５に対する冷媒供給が不十分となって庫内冷却が十
分に行なわれなすに庫内温度が上昇してしまう。

そこで、判断手段３０は、次のようにして上記冷凍シス
テムの構成要素の異常を検知してそれに対応するように
している。

つまり、上記したようにサーミスタ２３若しくはファン
６の機能に異常が発生した場合、若しくは冷媒が冷媒通
路からリークした場合は、庫内が十分に冷却されていな
いものとして、サーミスタ２３からの温度信号ｓｂの信
号レベルは長時間にわたって基準電圧ＶＣを上回った状
態を呈する。

従って、判断手段３０は、ステップＤにおいてタイマの
計時時間が３時間に達したところで「Ｎｏ」と判断して
、ステップＬに移行して音響信号の分析を行なう。即ち
、ファン６の故障若しくは冷媒が冷媒通路からリークし
た場合は、コンプレッサ８の駆動に伴う騒音の周波数特
性はそれらの原因に応じて変化するから、その周波数特
性を分析することによりコンプレッサ８が長時間にわた
って駆動されている原因を判断するのである。ここで、
ファン６のロック時若しくは冷媒のリーク時におけるコ
ンプレッサ８の駆動に伴う騒音（マイクロホン１４によ
る受音）の周波数特性の測定結果を第１２図及び第１４
図に大々示した。

さて、第１２図に示す測定周波数特性と第１１図に示す
ファン６が正常に駆動されたときにおける基準周波数特
性とを比較すると、ファン６のロック状態時における２
００Ｈｚから２．５ＫＨｚまでの周波数帯域の音響レベ
ルがファン６の非ロツク状態時に比べて高くなっている
ことが分かる。

これは、冷却器５の熱交換不足に伴う冷媒の蒸発不足に
より、コンプレッサ８の吸入側の圧力が低下することに
伴う冷媒に対する圧縮比増大に起因するものと推測され
る。このことは、コンプレッサ８の駆動に伴う騒音の周
波数特性のうち５００Ｈｚから２ＫＨｚまでの帯域は、
冷媒の脈動音が主成分であるという事実と一致するもの
である。

また、第１４図に示す測定周波数特性と第１３図に示す
冷媒がリークしていないときにおける基準受音周波数特
性とを比較すると、冷媒のリーク時における５００Ｈｚ
以上の周波数帯域が非リーク時に比べて高くなっている
ことが分かる。これは、コンプレッサ８から冷媒がリー
クするのに伴ってコンプレッサ８内の潤滑油が不足して
これを構成する機構部品の摩擦力が増大したり、或は冷
媒ガスがリークすることによりコンプレッサ８における
冷媒圧縮用のブレードの圧接力が低下してこれがチャタ
リングし、以てコンプレッサ８から吐出される冷媒の脈
動に影響が及ぶものと推測される。このことは、コンプ
レッサ８の駆動に伴う騒音の周波数特性のうち５００Ｈ
ｚから２ＫＨｚまでの帯域は、冷凍サイクルを循環する
冷媒の脈動音が主成分であるという事実と一致するもの
である。尚、コンプレッサ８の騒音の周波数特性のうち
５００Ｈｚ以下の帯域は、コンプレッサ８の駆動時にこ
のコンプレッサ８内体から発せられる騒音が主成分とな
っており、特にコンプレッサ８の回転数及び電源周波数
の整数倍の周波数特性の影響を受けている。また、コン
プレッサ８からの騒音が冷蔵庫の構成部品であるキャビ
ネット、コンプレッサ台、蒸発皿受台、配管等に伝播し
てこれらから二次音として発せられる騒音も５００Ｈ２
以下の周波数帯域に影響を与えている。一方、コンプレ
ッサ８の騒音のうち２ＫＨｚ以上の周波数帯域は、コン
プレッサ８の機構部品の摺動音による馴音が主成分とな
っている。

しかして、判断手段３０は、ステップＭにおいて測定受
音周波数特性と記憶手段３１に記憶された各基準受音周
波数特性とを比較することによりファン６に異常が発生
したと判断したときは、ステップＮに移行して報知信号
ｐｂを出力する。すると、スピーカ１３から「ピー」と
いう報知音が発せられるから、冷蔵庫の周囲にいる人は
その警報音を確認することにより、ファン６がロックし
たものと認識することができる。従って、ファン６がロ
ック状態を呈することにより、庫内冷却が十分に行なわ
れないという異常事態が発生するにしても、それに対し
て素早い処理を行なって庫内の食品の腐敗を防止するこ
とができる。

また、判断手段３０は、ステップＭにおいてファン６が
ロックしていないと判断したときは、ステップＯに移行
して上述の如く測定受音周波数特性と記憶手段３１に記
憶された基準受音周波数特性とを比較して冷媒がリーク
しているか否かを判断し、冷媒がリークしていると判断
したときは報知信号Ｐｃを出力する（ステップＰ）。す
ると、スピーカ１３から「ピッ、ピッ」という報知音が
発せられるから、その報知音を確認することにより、冷
媒がリークしていることを認識してそれに素早く対処す
ることができる。

さらに、判断手段３０は、ステップＯにおいて冷媒がリ
ークしていないと判断したときは、ステップＱに移行し
て報知信号Ｐｄを出力する。すると、スピーカ１３から
「ピー、ピー」という報知音が発せられるから、その音
を確認することによりサーミスタ２３が故−したことを
認識してそれに対処することができる。要するに、判断
手段３０は、コンプレッサ８が長時間運転される原因と
してファン６のロック状態及び冷媒のリーク状態でない
ことを既に判断しているから、残る原因であるサーミス
タ２３の故障であると判断するのである。尚、逆相音発
生用回路１５は、図示しないリセットボタンが操作され
るまでステップＲで待機して、操作されたと判断したと
ころで上記報知信号の出力を停止する（ステップＳ）。

また、冷凍室２の温度が十分に低下して比較器２４から
コンブオン信号Ｓａの出力が停止されたときは、ステッ
プＥからステップＴに移行し、これにより演算器１６は
制御信号Ｐａの出力を停止するから、コンプレッサ８の
駆動が冷凍室２の温度に基づいて断続されるにしても、
その駆動が停止されたときは消音制御が行なわれないか
ら、無意味な消音制御を回避することができる。

以上要するに、逆相音発生用回路１５は、マイクロホン
１４により受音した騒音に基づいて冷凍システムにおけ
る機能異常となった構成要素を判断してスピーカ１３か
ら報知する判断手段３０を備えて構成されているから、
適応制御のために備えられているマイクロホン１４及び
スピーカ１３を利用して冷凍システムの異常箇所を検知
するという新たな機能を簡単に付加することができる。

しかも、冷凍システムの異常を検知するための回路を別
途設ける必要がないから、新たな機能を付加しながら全
体の構成が複雑化してしまうことを防止することができ
る。

勿論、上記実施例において、消音制御を行うように構成
されているものの、機械室７は放熱用開口部１１ａを通
じて外部と連通されているから、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
することはない。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、上記実施例では、測定受音周波数特性と基準受音周
波数特性との比較を、１／３オクターブ毎の周波数帯域
の比較でもって行なったが、これに代えて、レベル差が
大きい周波数帯域のみを比較するようにしてもよい。ま
た、特定周波数帯域の信号レベルの積算差、或は周波数
帯域全体の信号レベル差でもって比較するようにしても
よい。

さらにはマイクロホン１２の受音信号の波形パターン、
或は上記各比較方法の組合わせでもって比較するように
してもよい。

また、上記実施例では、コンプレッサ８からの騒音を検
出手段たる振動センサにより検出したが、これに代えて
、コンプレッサ８からの騒音を例えばマイクロホンによ
り検出するように構成してもよい。

さらに、スピーカ１３から報知音を発生させる代わりに
、テープレコーダ或は音声合成技術を利用してスピーカ
１３から音声を発生させるようにしてもよい。即ち、フ
ァン６のロック状態が検知されたときは、「ファンか駆
動していない虜かあります。半ドアを確認後、サービス
に連絡して下さい」という音声を発生させ、冷媒のリー
ク状態が検知されたときは、「ガスがリークしている虞
があります。半ドアを確認後、サービスに連絡して下さ
い」という音声を発生させ、そして、サーミスタ１つの
異常が検知されたときは、「サーミスタが故障している
虞があります。半ドアを確認後、サービスに連絡して下
さい」という音声を発生させるように構成してもよい。

尚、上記実施例では、コンプレッサ８からの騙音を検出
手段たる振動センサにより検出するようにしたが、これ
に代えて、例えばマイクロホンにより検出するように構
成してもよい。

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。

［発明の効果コ 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、コ
ンプレッサ駆動に伴う騒音を能動的に打消すと共に、補
助受音器による受音結果に基づいてコンプレッサ駆動に
伴う能動制御条件を適宜変更する消音機能を備えたもの
において、上記補助受音器をコンプレッサが異常運転さ
れたときにその原因となる冷凍システムの構成要素の機
能異常検知にも利用でき、以てその補助受音器の付加価
値の向上を図ることができるという優れた効果を奏する
。

【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、節１図は概略的
な電気的構成図、第２図は逆相音発生用回路の制御内容
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、第８図は適応制御の原理を概略的に示すブロッ
ク図、第９図及び第１０図は適応制御の動作を示す第８
図相当図、第１１図はファンの非ロツク時の受音周波数
特性図、第１２図はファンのロック時における第１１図
相当図、第１３図は冷媒の非リーク時の受音周波数特性
図、第１４図は冷媒のリーク時における第１３図相当図
である。 図中、１は冷蔵庫本体、６はファン、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　１１ａは放熱用開口部、１２は振動センサ（検出
手段）、１３はスピーカ（制御用発音器）、１４はマイ
クロホン（補助受音器）、１５は逆相音発生用回路、１
６は演算器、１７は適応制御回路（制御手段）、２３は
サーミスタ、３０は判断手段、３１は記憶手段である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、機械室内に収納されて間欠的に駆動されるコンプレ
   ッサ及びこのコンプレッサの駆動に伴って冷却される冷
   却器等の構成要素を含んで成る冷凍システムを備えたも
   のであって、前記コンプレッサの駆動に伴い発生する音
   を検出手段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、所定時期毎に前記制御用発音器による消音
   効果をモニタするための補助受音器と、この補助受音器
   によるモニタ結果が所定の許容範囲を外れていた場合に
   前記演算器の演算係数を所定量だけ変化させると共にそ
   の変化動作を前記モニタ結果が前記許容範囲内に収まる
   まで行う制御手段と、前記コンプレッサの駆動状態で前
   記冷凍システムの構成要素の１つ若しくは複数の機能に
   異常が発生したときの前記補助受音器による基準受音周
   波数特性を記憶する記憶手段と、前記コンプレッサが所
   定時間以上駆動されたときは前記補助受音器による測定
   受音周波数特性と前記記憶手段に記憶されている基準受
   音周波数特性とを比較しその比較結果に基づいて前記冷
   凍システムにおける機能異常となった構成要素を判断す
   る判断手段とを備えたことを特徴とする冷却装置の消音
   装置。