JPH083398B2 - 冷却装置の消音装置 - Google Patents

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打在及び遮音
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且
つ同一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
目的は、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並びに制御精
度の向上を図り得ると共に、除霜水蒸発皿からの蒸発水
分に起因する能動制御機器の特性低下を防止できる冷却
装置の消音装置を提供するにある。

［発明の構成］ （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、前記機械室内を前記コンプレッサの
収納空間と除霜水蒸発皿の収納空間とに仕切る仕切板を
設け、該コンプレッサの収納空間を、放熱用開口部を残
して閉じた状態に構成すると共に、該コンプレッサの収
納空間内の三次元方向の各寸法のうち一方向の寸法を他
の寸法よりも大きく設定することにより、そのコンプレ
ッサの収納空間内の音の定在波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６図に示すように700H
z程度以下の帯域並びに1.5〜5KHzの帯域とで夫々大きく
なるという性質を有する。これら各帯域に対応した騒音
のうち、高周波数側のものは、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700Hz程
度以下）とすれば良い。

而して、本発明のように、機械室内を仕切板によって
コンプレッサの収納空間と除霜水蒸発皿の収納空間とに
仕切るようにした場合、ターゲット周波数が700Hz程度
以下とすると、コンプレッサの収納空間を、その幅方向
若しくは奥行方向寸法が原騒音（700Hz）の波長（音速3
40m/秒の場合、50cm程度）より長くなるようにダクト状
に構成すれば、該収納空間内で発生する騒音の定在波が
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発生する音
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
容易且つ精度良く行い得るようになる。

この場合、機械室内を、仕切板によってコンプレッサ
の収納空間と除霜水蒸発皿の収納空間とに仕切っている
ので、除霜水蒸発皿から蒸発する水分を含んだ湿気が、
消音用の空間（コンプレッサの収納空間）内へ流入する
ことを防止できて、湿気による能動制御機器の特性低下
を防止できる。

（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、この電気信号をフィルタなどを含む演
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S1、スピーカ５が発生
する音をS2、受音器３で受ける音をR1、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T11,T21,T12,T22としたとき、
２入力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＝（−T12・R1＋T11・R2）／（T11・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・T12/（T12・T21−T11・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・T21−T11・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、11は冷
蔵庫本体であり、これの内部には上方より順に冷凍室1
2,冷蔵室13及び野菜室14が設けられている。15は冷凍室
12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の底部に形成された機械室で、
この機械室17は、第１図に示すように冷蔵庫本体11の底
部前側に形成された偏平な除霜水蒸発皿収納空間18と、
その後側に横長状に形成されたコンプレッサ収納空間19
とを有している。そして、除霜水蒸発皿収納空間18の底
面を構成する受台18a上には、除霜水蒸発皿20が前方よ
り出入れ可能に収納されている。一方、コンプレッサ収
納空間19は、第２図に示すように左右両側面が冷蔵庫本
体11の左右両側板11a,11bによって閉塞され、上面と底
面が冷蔵庫本体11の底板11cと受台19aとによって閉塞さ
れ、且つ背面が機械室カバー21によって閉塞されてい
る。そして、上記受台19a上には、背面側から見て右側
方にロータリ形のコンプレッサ22が配設され、そのコン
プレッサ22の放熱を図るために、機械室カバー21の側縁
部（背面側から見て左側縁部）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。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。

而して、機械室17内のうち、コンプレッサ収納空間19
と除霜水蒸発皿収納空間18との境目部分には、仕切板23
を設け、この仕切板23によって機械室17内をコンプレッ
サ収納空間19と除霜水蒸発皿収納空間18とに仕切ってい
る。この仕切板23は、例えば鉄板又はプラスチックによ
り厚み寸法が１〜1.2mm程度に形成され、第３図に示す
ように上下両端に夫々取付フランジ23a、23bが形成され
ている。そして、この仕切板23の所定位置には、排水ホ
ース挿通孔24aと２個の冷媒流通管挿通孔24bが形成さ
れ、これら挿通孔24a,24bに排水ホース、冷媒流通管
（図示せず）が挿通されている。この場合、冷媒流通管
挿通孔24bの内周には、防振用のゴムパッキン（図示せ
ず）が介在され、冷媒流通管の振動が仕切板23に伝達し
ないようにしている。そして、両冷媒流通管挿通孔24b
で両冷媒流通管を保持することによって、両冷媒流通管
どうしの当たりによる共振も防止している。斯かる仕切
板23によって、コンプレッサ収納空間19を、放熱用開口
部23aを除いて密閉状に構成している。

尚、仕切板23を取付ける手順は、次の通りである。ま
ず、除霜水蒸発皿20の受台18aから出ている２本の冷媒
流通管（図示せず）を、仕切板23の冷媒流通管挿通孔24
bに通しておく。次いで、除霜水蒸発皿20の受台18aを、
コンプレッサ22の受台19aに結合した後、上記仕切板23
をコンプレッサ22の受台19aに固定する。この固定は、
仕切板23下端の取付フランジ23bのねじ挿通孔24cにねじ
（図示せず）を挿通して締付けるものである。そして、
仕切板23上端の取付フランジ23aの上面にシール用のソ
フトテープ25を貼着した上で、冷蔵庫本体11を上方から
被せるようにして組み上げる。この場合、ソフトテープ
25（第１図参照）は、仕切板23上端と冷蔵庫本体11の底
板11cとの間の隙間をシールする役割と、仕切板23の振
動を抑制してビビリ音の発生を防止する役割をなす。

一方、第２図において、26はコンプレッサ収納空間19
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26の近傍で且つ放熱用開口部21aから
離れた位置に配置され、騒音源であるコンプレッサ26か
らの音を電気信号に変換するように設けられている。27
はコンプレッサ収納空間19内に配置された制御用発音器
たるスピーカで、これは、例えばコンプレッサ収納空間
19の奥壁部（冷蔵庫本体11の底板11c）における放熱用
開口部21a寄りの部位に埋設状に取付けられている。そ
して、スピーカ27は、マイクロホン26からの電気信号を
逆相音発生用回路の演算器（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
なわれるようになっている。

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22の駆動に応じて機械室17内のコンプレッサ
収納空間19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1.5〜5KHz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21
などでの透過損失により減衰させることができ、またコ
ンプレッサ収納空間19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26,スピーカ27及び演算器による騒音
の能動制御は、700Hz以下をターゲット周波数として行
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、
コンプレッサ収納空間19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、コンプ
レッサ収納空間19の幅方向の寸法Ｗを、奥行及び高さの
各寸法D,Hより大きく設定（具体的には、Ｗ＝600mm、Ｄ
＝Ｈ＝200mm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、例えばコンプレッサ収納空間19を矩形の
空洞と想定した場合、次式が成立する。

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,Lzは機械室17内のX,Y,Z各方向
の寸法（つまりD,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f
x,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＝200mm、幅寸
法Ｗ＝600mm、高さ寸法Ｈ＝200mm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、 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、 となる。この結果、前記ターゲット周波数（＝700Hz）
以下では、コンプレッサ収納空間19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、コンプレッサ収納空間19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27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。

更に、本実施例では、機械室17内を、コンプレッサ収
納空間19と除霜水蒸発皿収納空間18とに仕切る仕切板23
を設け、コンプレッサ収納空間19を除霜水蒸発皿20から
隔絶していの〜うで、除霜水蒸発皿20から蒸発する水分
を含んだ湿気が、コンプレッサ収納空間19側へ流入する
ことを仕切板23によって確実に防止できて、コンプレッ
サ収納空間19内のマイクロホン26やスピーカ27等の能動
制御機器が湿気にさらされてその特性が低下することを
防止でき、能動制御の制御精度向上、能動制御機器の長
寿命化を図り得る。

更に、本実施令では、コンプレッサ収納空間19内に、
除霜水蒸発用のセラミックスフィンを配設していないの
で、このセラミックスフィンに音が反射して音圧分布が
乱れるという不都合を解消でき、安定した消音効果が得
ることができる。しかも、セラミックスフィンが無くな
れば、コンプレッサ収納空間19が広くなって、冷媒流通
管の配管設計の自由度を拡大でき、その分、冷媒流通管
の共振防止対策を施し易くなる利点がある。

勿論、この場合において、機械室17のコンプレッサ収
納空間19は放熱用開口部21aを通じて外部と連通してい
るから、コンプレッサ22の駆動時における発熱によって
機械室17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21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17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17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、機械室17内に除霜水蒸発皿20と
コンプレッサ22とを前後に配置し、これら両者間に仕切
板23を幅方向に設けてコンプレッサ収納空間18を幅方向
に細長く構成したが、これに限らず、例えば機械室内に
除霜水蒸発皿とコンプレッサとを左右に配置し、これら
両者間に仕切板を前後方向に設けてコンプレッサ収納空
間を前後方向に細長く構成しても良い。

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］ 本発明によれば以上の説明によって明らかなように、
機械室内をコンプレッサの収納空間と除霜水蒸発皿の収
納空間とに仕切る仕切板を設け、該コンプレッサの収納
空間を、放熱用開口部を残して閉じた状態に構成すると
共に、該コンプレッサの収納空間内の三次元方向の各寸
法のうち一方向の寸法を他の方向の寸法よりも大きく設
定することにより、そのコンプレッサの収納空間内の音
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たので、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、機械室内を、コンプレッサの収納空間と除霜
水蒸発皿の収納空間とに仕切る仕切板を設け、コンプレ
ッサの収納空間を除霜水蒸発皿から隔絶しているので、
除霜水蒸発皿する蒸発する水分を含んだ湿気が、コンプ
レッサの収納空間側へ流入することを仕切板によって確
実に防止できて、コンプレッサの収納空間内の能動制御
機器が湿気にさらされてその特性が低下することを防止
でき、能動制御の一層の制御精度向上、能動制御機器の
長寿命化を図り得る。

【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図は冷蔵庫下部の縦断側面図、第２図は機械室カバー
を取外して示す機械室の背面図、第３図は仕切板の拡大
斜視図、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は除霜水蒸発皿
収納空間、19はコンプレッサ収納空間、20は除霜水蒸発
皿、21は機械室カバー、21aは放熱用開口部、22はコン
プレッサ、23は仕切板、26はマイクロホン（受音器）、
27はスピーカ（制御用発音器）を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機械室内にコンプレッサと除霜水蒸発皿を
   収納し、前記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、 前記機械室内を前記コンプレッサの収納空間と前記除霜
   水蒸発皿の収納空間とに仕切る仕切板を設け、 該コンプレッサの収納空間を、放熱用開口部を残して閉
   じた状態に構成すると共に、該コンプレッサの収納空間
   内の三次元方向の各寸法のうち一方向の寸法を他の寸法
   より大きく設定することにより、そのコンプレッサ収納
   空間内の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構成したこと
   を特徴とする冷却装置の消音装置。