JP2011058773A

JP2011058773A - 空気調和機

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Publication number: JP2011058773A
Application number: JP2009211759A
Authority: JP
Inventors: Yasukata Takeda; 康堅竹田; Masao Otsuka; 大塚　　雅生
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2011-03-24
Anticipated expiration: 2029-09-14
Also published as: JP4842355B2; WO2011030612A1; US9318091B2; CN102483258A; CN102483258B; CA2771776A1; AU2010293684A1; US20120171947A1

Abstract

【課題】壁面設置型の空気調和機において、十分な消音効果を得る。
【解決手段】吹出口５の近傍に、導風パネル２０とスピーカ２１とを有し、導風パネル２２０を動作させ、吹出口５の近傍でダクト状吹出通路１０を形成すると共に、ダクト状吹出通路１０に、ファン７の送風音を含む運転騒音を打ち消すための音波を２１から放射するようにした。
【選択図】図２

Description

本発明は、空気調和機に関し、より詳しくは送風音等の運転時の騒音を低減することの可能な空気調和機に関するものである。

従来、空気調和機の送風音等の運転時の騒音を低減するために、騒音に対して逆位相となる打ち消し用の音波を重ねて打ち消す能動騒音制御機構（アクティブ消音ともいう）を備えたものが提案されている。

例えば、特許文献１では、空気調和機の室内機における所定空間内にマイクロホンと平板スピーカとを設置すると共に、マイクロホンで検出した特定周波数の騒音と略同一周波数、略同一音圧レベル、略逆位相の音波を平板スピーカから放射させることにより、効果的に消音を行うようになされている。

また、特許文献２では、運転音検出手段と、基準運転音設定手段および補正音生成手段を備え、運転音の時間的変動量が所定レベルよりも大きいときに補正音生成手段が基準運転音設定手段で設定されている基準運転音と比較し、運転音との合成音が基準運転音になるような補正音を放射する技術が開示されている。

また、特許文献３では、マイクとコントローラおよびスピーカをそれぞれ複数備えてそれぞれが独立する制御系統を構成し、マイクおよびスピーカを横流ファンの軸方向に沿い所定間隔を存して配置する技術が開示されている。

特開昭６３−１４０８９７号公報特開平６−４３８８４号公報特開２００５−２０１５６５号公報

ここで、アクティブ消音は、一次元の音場（一方向に音の広がりが規制される音場）となるダクトのような閉空間を進行する音波（騒音）は平面波に近くなるので、打ち消し用音源から放射される逆位相の音波により騒音がうまく打ち消され、効果的に消音することができるが、自由空間を伝播するような三次元の音場（ランダムな方向に音が広がる音場）では、音波が球面波となり、逆位相の音波により騒音が打ち返される領域と、逆に同位相同士で騒音レベルが上昇してしまう領域が生じるため、実用に耐えられるレベルの消音は現在の技術では不可能である。

送風騒音の消音についていえば、空調ダクト装置では送風経路として一次元の音場となり得るダクトを有するため比較的容易にアクティブ消音を適用することが可能であるが、室内の壁面に室内機を設置して用いられる空気調和機では、一次元の音場と呼べる送風経路がなく、送風経路に打ち消し用音源を設けたとしても上記したように三次元の音場でアクティブ消音を実施しようとするのと同じで、室内の場所によって騒音が逆にうるさく感じられる場所ができてしまい、全く実用的でない。事実、特許文献１〜３のように運転音を低減する技術が色々と検討されているが、実用化されている例は皆無である。つまり、送風騒音の消音を効果的に行うためには、送風経路、それも送風手段の下流側に、一次元の音場となり得る部分がある程度の長さで必要であることが理解される。

そこで本発明の目的は、上記の課題に鑑み、壁面設置型の空気調和機において、十分な消音効果を得ることを目的とする。

この目的を達成するために、本発明の空気調和機は、室内の壁面に設置されて用いられる空気調和機において、筐体と、前記筐体に設けられ室内の空気を取り入れる吸込口と、前記筐体に設けられ前記吸込口から取り入れて調和された調和空気を室内に送出する吹出口と、前記吸込口から前記吹出口まで空気を移動させるための送風手段と、前記吸込口と前記吹出口との間を連通させる送風経路とを有し、前記吹出口の近傍に、風向変更手段と発音手段とをさらに有し、前記風向変更手段を動作させ、前記吹出口の近傍でダクト状吹出通路を形成すると共に、該ダクト状吹出通路に、前記送風手段の送風音を含む運転騒音を打ち消すための音波を前記発音手段から放射するようにしたことを特徴とする。

この構成によると、送風経路の送風手段の下流側となる吹出口近傍に、一次元の音場と成り得るダクト状吹出通路が形成される。そして、このダクト状吹出通路に、送風手段の送風音を含む運転騒音を打ち消すための音波が発音手段から放射される。したがって、運転騒音はダクト状吹出通路を通過する際に効率良く打ち消される。これにより、室内に放射される騒音が確実に低減され、十分な消音効果を得ることが可能となる。

また本発明の空気調和機は、上記構成において、前記風向変更手段は、前記吹出口を開閉する上下回動自在な導風パネルであり、該導風パネルは、前記ダクト状吹出通路を形成する際に、上開きになるように回動して前記吹出口を覆い隠しながら前記送風経路の下面を延長するように配置されるようにしてもよい。

この構成によると、導風パネルの内面、送風経路の上面、下面、左右側面、および筐体の前面の一部によって室内の天井に向けて空気を送出するダクト状吹出通路が形成されると共に、導風パネルにより吹出口が覆われる。これにより、送風手段の送風音が拡散しにくくなると共に、導風パネルに室内に放射される騒音を遮音する効果があるので、低騒音化に寄与することができる。

また本発明の空気調和機は、上記構成において、前記風向変更手段は、前記吹出口を開閉する上下回動自在な導風パネルであり、該導風パネルは、前記ダクト状吹出通路を形成する際に、下開きになるように回動して前記吹出口を覆い隠しながら前記送風経路の上面を延長するように配置されるようにしてもよい。

この構成によると、導風パネルの内面、送風経路の上面、下面、左右側面、および筐体の下面の一部によって室内の床面に向けて空気を送出するダクト状吹出通路が形成されると共に、導風パネルにより吹出口が覆われる。これにより、送風手段の送風音が拡散しにくくなると共に、導風パネルに吹出口から放射される騒音を遮音する効果があるので、低騒音化に寄与することができる。ダクト状吹出通路を形成する際に、送風経路の下面を延長するように配置される補助パネルをさらに備えると、十分な長さを有するダクト状吹出通路を確実に形成することができる。

なお、前記導風パネルの送風方向の長さとしては、平面波で音が進行することができる閉空間を吹出口近傍に形成できるように、少なくとも、前記発音手段を設置している位置での吹出口の高さよりも長いことが必要である。

また、本発明の空気調和機は、上記構成において、前記運転騒音の音波を検知する参照用検音手段を備え、該参照用検音手段により検知された音波と逆位相の音波を前記発音手段から放射するようにしてもよい。

この構成によると、送風手段を駆動することによって実際に発生している音を検知し、実際に発生している音に対して打ち消すような波形の音波を放射することができるので、アクティブ消音の精度を高めることができる。この場合、参照用検知手段の検知対象でない、発音手段から放射される音波まで検知してしまわないように、ダクト状吹出通路の発音手段の上流側に、参照用検音手段を配置するのが望ましい。

また本発明の空気調和機は、上記構成において、運転騒音を打ち消した後の騒音レベルを検知する補正用検音手段をさらに備え、該補正用検音手段により検知された騒音レベルが所定の範囲内に収まるように前記発音手段から放射される音波を補正するようにしてもよい。

この構成によると、打ち消し後の騒音レベルのフィードバック制御によってアクティブ消音の精度をさらに高めることができる。この場合、補正用検知手段の検知対象でない運転騒音まで検知してしまわないように、ダクト状吹出通路の発音手段の下流側に、補正用検音手段を配置するのが望ましい。

また本発明の空気調和機は、上記構成において、前記吹出口に複数の縦ルーバーを備え、該縦ルーバーで分割された区画ごとに前記発音手段を複数配置してもよい。

この構成によると、送風経路を小区画化することができるため、送風手段の送風音が更に拡散しにくくなり、良好に消音効果を得ることができる。更に望ましくは、前記区画の幅は８５ｍｍ以下である。この構成によると、前記区画の幅が２，０００Ｈｚの音波の約１／２波長以下となり、前記区画を通過する音波を略平面波、即ち前記区画内は一次元の音場とみなすことができ、特に２，０００Ｈｚ以下のアクティブ消音が得意とする低周波数域において十分な消音効果を得ることができる。

また本発明の空気調和機は、上記構成において、記吹出口に複数の縦ルーバーを備え、該縦ルーバーで分割された区画ごとに前記発音手段および前記参照用検音手段を複数配置し、前記区画ごとに独立して運転騒音の打ち消し制御を行うようにしてもよい。

この構成によると、実際に発生している音に対して、小区画化された空間ごとに打ち消し制御を行うことができ、消音効果の精度を高めることができる。更に望ましくは、前記区画の幅は８５ｍｍ以下である。この構成によると、前記区画の幅が２，０００Ｈｚの音波の約１／２波長以下となり、前記区画を通過する音波を略平面波、即ち前記区画内は一次元の音場とみなすことができ、特に２，０００Ｈｚ以下のアクティブ消音が得意とする低周波数域において十分な消音効果を得ることができる。

また本発明の空気調和機は、上記構成において、前記参照用検音手段および前記補正用検音手段により前記発音手段を送風方向において挟み込むように、前記補正用検音手段を、複数配置してもよい。

この構成によると、例えば、前記導風パネルは、冷房時には上開き、暖房時には下開きになるように回動し、吹出口を覆い隠すように配置されるが、上開き、下開きどちらの場合においても、発音手段の上流側と下流側の両方に配置される検音手段により、検知対象の音を良好に検知することができる。

また本発明の空気調和機は、上記構成において、前記導風パネルに前記発音手段を配置してもよい。この構成によると、スピーカが室内機の筐体に向くようになるため、スピーカから放射される音波が室内へ漏れるのを回折効果により抑止することができ、さらに消音効果が高まる。

また本発明は、上記構成において、前記補正用検音手段、前記補正用検音手段および前記参照用検音手段が前記風向変更手段に配置され、前記補正用検音手段および前記参照用検音手段により、前記発音手段を送風方向に置いて挟み込むように配置され、前記補正用検音手段と前記参照用検音手段が切り替え可能としてもよい。

この構成によると、前記風向変更手段が、例えば、冷房時には上開き、暖房時には下開きになるように回動し、吹出口を覆い隠すように配置されるが、上開き、下開きどちらの場合においても、発音手段の上流側に参照用検音手段、下流側に補正用検音手段を配置することができる。

本発明の空気調和機によると、吹出口近傍に一次元の音場となり得るダクト状吹出通路を形成し、このダクト状吹出通路において送風手段の送風音を含む運転騒音をアクティブ消音するようにしたので、室内に放射される運転騒音が確実に低減され、十分な消音効果を得ることが可能となる。

第１の実施形態の空気調和機の運転停止状態を示す室内機の概略側面断面図第１の実施形態の空気調和機の運転状態の一例を示す室内機の概略側面断面図第１の実施形態の空気調和機の室内機の運転状態の他の例を示す室内機の概略側面断面図第１の実施形態の空気調和機の室内機の吹出口近傍の概略水平断面図本発明の空気調和機の運転騒音制御の原理（ａ）、従来例の空気調和機の運転騒音制御の原理（ｂ）を説明する室内機の概略側面断面図本発明の空気調和機の運転騒音制御による騒音の低減効果（ａ）を、従来例の空気調和機（ｂ）と比較して示すグラフ第１の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御系統を示すブロック図第１の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の一例を説明するフローチャート第１の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の一例を説明するフローチャート第２の実施形態の空気調和機の運転状態の一例を示す室内機の概略側面断面図第２の実施形態の空気調和機の室内機の吹出口近傍の概略水平断面図第２の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御系統を示すブロック図第２の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の一例を説明するフローチャート第２の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の他の例を説明するフローチャート第３の実施形態の空気調和機の運転状態の一例を示す室内機の概略側面断面図第３の実施形態の空気調和機の室内機の吹出口近傍の概略水平断面図第３の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御系統を示すブロック図第３の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の一例を説明するフローチャート第３の実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の他の例を説明するフローチャート第３の実施形態の変形例に係る空気調和機の運転状態の一例を示す室内機の概略側面断面図

以下に本発明の実施形態につき、図面を参照して説明する。本発明の実施形態では、室内の壁面に設置される室内機と、屋外に据置きで設置される室外機とから構成されるセパレート型の空気調和機を例に説明する。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態の空気調和機の運転停止状態を示す室内機の概略側面断面図であり、図２は、第１の実施形態の空気調和機の運転状態の一例を示す室内機の概略側面断面図であり、図３は、第１の実施形態の空気調和機の室内機の運転状態の他の例を示す室内機の概略側面断面図である。

図１〜図３に示すように、空気調和機の室内機１は、キャビネット２により本体部が保持されており、キャビネット２には上面側に吸込口４が設けられたフロントパネル３が着脱自在に取り付けられている。キャビネット２とフロントパネル３は、室内機１の筐体を構成するものである。

キャビネット２は後方側面に爪部（不図示）が設けられ、部屋の側壁Ｗ１の、天井Ｓに近い高さ位置に取り付けられた取付板（不図示）に該爪部を係合することにより支持される。フロントパネル３の下端部とキャビネット２の下端部との間隙には、吹出口５が設けられている。吹出口５は室内機１の幅方向に延びる略矩形に形成され、前方下方に臨んで設けられている。

室内機１の内部には、吸込口４から吹出口５に連通する送風経路６が形成されている。送風経路６内には空気を送出する送風手段としてのファン７が配されている。ファン７に用いられるファンは、クロスフローファン（横流ファン）が好適に用いられるが、他の種類のファンを用いてもよい。送風経路６のうち、ファン７の下流側には、ファン７により送出される空気を前方下方に案内するとともに下流に行くほど断面積が拡大する上壁６ａと下壁６ｂが形成される。なお、図示はしないが、送風経路６は、ファン７が軸支される左右の側壁と面一である、左右側壁も有している。

送風経路６の上壁６ａには、発音手段としてのスピーカ２１が送風経路６に臨んで設けられている。スピーカ２１としては、省スペースな平板型スピーカが好適に用いられるが、円筒型など他の種類のスピーカを用いてもよい。また、送風方向に指向性を有するスピーカを用いてもよい。

吹出口５の近傍には、回動可能に支持されて吹出口５を開閉する導風パネル２０（上下風向変更手段）が設けられている。

導風パネル２０は、空気調和機の運転停止状態では、図１に示すように、吹出口５を閉塞する位置に配置される。この時、パネル２０はフロントパネル３の前面デザイン形状に沿って配されるとともに、吹出口５の下端部の位置で導風パネル２０の下端とキャビネット２の底面とを繋ぐように配置され、室内機１の美観を損ねないようになっている。

導風パネル２０は、上下の異なる二軸（不図示）により上下二箇所で回動自在に支持されており、二軸の一方を回動軸として規制して他方をリリースする規制部（不図示）と、回動軸を中心に導風パネル２０を回動させる移動部（不図示）とがリンクして動作することにより、例えば、冷房時は、図１の矢印Ａに示すように反時計回りに回動して、図２に示すように、上開きになるように回動して吹出口５を覆い隠しながら送風経路６の下面を延長するように配置される。

このとき、導風パネル２０の内面、送風経路６の上面、下面、左右側面、およびフロントパネル３の前面の一部によって気流の風向を上方に変更して室内の天井に向けて空気を送出するダクト状吹出通路１０が形成されると共に、フロントパネル３を正面から（図２の紙面左から）見て導風パネル２０が吹出口５を覆うようになる。これにより、人に直接冷気が当たらず、頭上から包み込む気流で身体に優しい冷房を実現できる。

他方、例えば、暖房時は、導風パネル２０は、図１の矢印Ｂのように下開きになるように回動して吹出口５を覆い隠しながら送風経路６の上面を延長するように配置されることもできる。この場合には、図３に示すように、導風パネル２０の内面、送風経路６の上面、下面、左右側面、およびフロントパネル３の下面の一部によって気流の風向を下方に変更して室内の床面に向けて空気を送出するダクト状吹出通路１１が形成されると共に、フロントパネル３を正面から（図３の紙面左から）見て導風パネル２０が吹出口５を覆うようになる。これにより、人に直接暖気が当たらず、足元から包み込む気流で身体に優しい暖房を実現できる。

なお、図３において、符号１３は、送風経路６の下壁６ｂの前端に、回動可能に設けられた補助パネルである。補助パネル１３は、例えば、普段は下壁６ｂの下面に凹設した凹部１４内に収納されており、ダクト状吹出通路１１を形成する際に、前端の回動軸で矢印Ｃのように回動して送風経路６の下面を延長するように配置される。これによると、十分な長さを有するダクト状吹出通路１１を確実に形成することができる。

なお、本発明の空気調和機の室内機１は、図示しないが、規制部による導風パネル２０の回動軸の選択、移動部による導風パネル２０の回動角度の設定を適宜に組み合わせることにより、気流の風向を水平方向や前方下方に変更することも可能である。

また吹出口５には、図４の吹出口近傍の概略水平断面図に示すように、複数の縦ルーバー（左右風向変更手段）１２が左右方向に並んで回動自在に設けられている。この複数の縦ルーバー１２により、上記のダクト状吹出通路１０、１１は複数の区画１５に分割される。そして、上記のスピーカ２１は、縦ルーバー１２で分割された区画１５ごとに複数配置されている。（図４において、スピーカ２１が導風パネル２０に配置されているように見えるが、本実施例においては図３に示すように送風経路６の上壁６ａに配置されている。図４は区画１５ごとにスピーカ２１が複数配置されているということを示すための概略水平断面図である。ただし、他の実施例として、図２０に示すように導風パネル２０に配置してもよい。）

区画１５の幅Ｗは、２，０００Ｈｚの音波の約１／２波長以下となり、望ましくは８５ｍｍ以下にすることが望ましい。これによると、区画１５を通過する音波を略平面波、即ち前記区画内は一次元の音場とみなすことができ、特に２，０００Ｈｚ以下のアクティブ消音が得意とする低周波数域において十分な消音効果を得ることができる。

フロントパネル３に対向する位置には、吸込口５から吸い込まれた空気に含まれる塵埃を捕集・除去するエアフィルタ８が設けられている。フロントパネル３とエアフィルタ８との間に形成される空間には、エアフィルタ８に蓄積した塵埃を除去するためのエアフィルタ清掃装置（不図示）が設けられている。送風経路６中のファン７とエアフィルタ８との間には、吸込口４に対向するように、複数段かつ複数列の管（不図示）を有して屈曲して構成された室内熱交換機９が配置されている。室内熱交換機９は屋外に配される室外機の圧縮機（不図示）に接続されており、圧縮機の駆動により冷凍サイクルが運転される。また、エアフィルタ８と室内熱交換機９との間には、電気集塵装置（不図示）が設けられている。

次に、本発明の空気調和機の特徴的である、運転騒音制御の原理を従来と比較しながら説明する。まず、本発明の空気調和機の運転騒音制御の原理を、従来と比較して説明する。図５（ａ）は本発明の空気調和機の運転騒音制御の原理説明図であり、図５（ｂ）は、従来例の空気調和機の運転騒音制御の原理説明図である。従来例である図５（ｂ）では、前述の本発明の空気調和機と同一の部分には、同一符号を付している。また、説明の便宜のため、本発明の図５（ａ）、従来例の図５（ｂ）ともに吹出口５に配される縦ルーバーを省略し、従来例の図５（ｂ）ではさらに吹出口５に配される横ルーバーも省略している。

図５（ａ）および（ｂ）に示すように、本発明および従来例の空気調和機の室内機１は共に、スピーカ２１を設置している位置での吹出口５の高さをＬ１とすると、スピーカ２１を中心とする半径Ｌ１の空間Ｃ１は、球面波で音が伝搬する空間となる。

導風パネル２０を備えない従来の空気調和機では、図５（ｂ）に示すように、吹出口５近傍の閉空間（スピーカ２１を中心とする半径Ｌ２の空間Ｃ２のうち、送風経路６の上面、下面、および左右側面で囲まれた部分）が空間Ｃ１と同等あるいはそれよりも小さく（図５（ｂ）の例では、Ｃ１≒Ｃ２）、スピーカ２１から放射される音波が平面波になりにくく、球面波のまま自由空間を伝播するような三次元の音場になってしまうため、十分な消音効果が得られないという課題がある。

これに対して、本発明の空気調和機では、図５（ａ）に示すように、吹出口５の近傍で上下に回動して送風経路６の上面または下面を延長可能な導風パネル２０を有することによって、吹出口５近傍の閉空間Ｃ２（スピーカ２１を中心とする半径Ｌ２の空間Ｃ２のうち、導風パネル２０の内面、送風経路６の上面、下面、および左右側面で囲まれた部分）を拡大し、空間Ｃ１よりも大きくすることができる。この拡大された閉空間Ｃ２がダクト状吹出通路であって、このダクト状吹出通路において、スピーカ２１から放射される音波を平面波として伝搬させることができるため、十分な消音効果を得ることができる。

図６は、本発明の空気調和機の運転騒音制御による騒音の低減効果を、従来例の空気調和機と比較して示すグラフである。本発明の空気調和機では、図６（ａ）に示すように、測定周波数範囲（０〜５，０００Ｈｚ）において音圧レベルが大幅に低下しているが、従来例の空気調和機では、測定周波数範囲（０〜５，０００Ｈｚ）において音圧レベルにほとんど変化なく、本発明の消音効果の優位性が実験的にも裏付けられた。

以上の知見より、本発明の空気調和機では消音効果が発現される理由は、平面波で音波が伝搬し得るダクト状吹出通路を吹出口５近傍に形成したことに起因することが理解される。その意味で、導風パネル２０の長さとしては、少なくとも、スピーカ２１を設置している位置での吹出口５の高さ（スピーカ２１の中心から、スピーカ２１を設置している面に垂直な方向の送風経路６の下面までの距離）Ｌ１以上の長さを有することが必要である。

ここで、本発明の空気調和機で実現される消音効果とは、ダクト状吹出通路における騒音打ち消しの効果だけでなく、導風パネル２０自体による（ａ）遮音、（ｂ）反射・干渉、（ｃ）回折の作用も含めた複合的なものである。すなわち、（ａ）吹出口５を覆い隠すように配置された導風パネル２０による遮音効果、（ｂ）導風パネル２０の内面、送風経路６の上面、下面、および左右側面で囲まれた閉空間における反射・干渉効果、（ｃ）気流の風向（吹出方向）が前方上方または下方に向けられていることによる回折効果によって、騒音が室内に拡散しにくくなり、低騒音化に寄与することができる。

次に、本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御系統を図７のブロック図を参照して説明する。この図では、本発明の最も特徴的な部分である、運転騒音制御に係る制御系統のみを示し、空気調和機として必要なその他の制御系統、例えば冷凍サイクル装置の制御系統や縦ルーバー１２の回動制御系統などは省略している。

制御部３０はマイコンなどで構成され、図７に示すように、リモコン１４からの信号の入力を受けて空気調和機の運転モード（例えば、冷房運転や暖房運転それぞれの風量強、中、弱などのモード）を検知する運転モード検知部３０１、上記規制部および上記移動部から構成され検知された運転モードに応じて導風パネル２０を制御する導風パネル駆動部３０２、検知された運転モードに応じてファン７の回転数を設定するファン回転数設定部３０３、設定された回転数でファンモータ１７を駆動するファン駆動部３０４、ファンモータ１７の出力に基づいてファン７の回転数を検知するファン回転数検知部３０５、検知されたファン７の回転数と運転モードに応じて設定されたファン７の回転数とを比較するファン回転数比較部３０６、運転モードごとに予め設定された複数種類の音波信号を記憶する打ち消し音記憶部３０７、記憶された音波信号から運転モードに対応した音波信号を選択する打ち消し音選択部３０８、および選択された音波信号をスピーカ２１に入力するスピーカ駆動部３０９、を有する。

スピーカ駆動部３０９は、図７に点線で示すように、運転モード検知部３０１またはファン回転数検知部３０５から直接信号を受け取るようになっており、予め設定された運転モード以外のとき、または、検知されたファン７の回転数が予め設定された回転数以下のときには、スピーカ２１から音波を放射しないように制御される。これにより、必要以上にアクティブ消音を動作させることなく、比較的に騒音を不快に感じるときのみに限定することで、効率良く、また効果的にアクティブ消音を行うことができる。

次に、上記構成を備えた本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の一例を図８のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ１で運転モードを検知し、ステップＳ２で運転モードに応じて導風パネル２０を動作させ、吹出口５の近傍で図２または図３に示すようにダクト状吹出通路１０または１１を形成するように制御され、ステップＳ３で運転モードに応じて予め設定された音波を選択し、ステップＳ４で選択された音波をスピーカ２１から放射する。

例えば冷房運転を開始すると、まず、リモコン１３の信号を空気調和機の室内機１が受信することで運転検知モード検知部３０１が運転モードを検知する（ステップＳ１）。次に、その運転モードに応じて導風パネル２０が動作し、図２に示すように、吹出口５を覆い隠しながら上側を開放するように配置される（ステップＳ２）。これにより、ダクト状吹出通路１０が形成される。

そして、ファン７が回転駆動され、室内機１内には吸込口４から空気が吸い込まれ、送風経路６を通過し、吹出口５から室内に送出されると共に、室内機１で発生する騒音、主にファン７が回転駆動することによって生じる送風騒音も室内に放射される。そこで、運転モードに応じて予め設定された音波が選択され（ステップＳ３）、選択された音波をスピーカ２１から放射する（ステップＳ４）。これによって、ダクト状吹出通路１０で、主にファン７が回転駆動することで生じる送風騒音を打ち消し、アクティブ消音を行うことができる。

この例の運転騒音制御方法によると、空気調和機の運転モードに応じて、送風経路６のファン７の下流側となる吹出口５近傍に、一次元の音場と成り得るダクト状吹出通路１０が形成される。そして、このダクト状吹出通路に、運転モードに応じて予め設定された音波がスピーカ２１から放射される。したがって、運転騒音はダクト状吹出通路１０を通過する際に効率良く打ち消される。これにより、室内に放射される騒音が確実に低減され、十分な消音効果を得ることが可能となる。

次に、本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の他の例を図９のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ１１、Ｓ１２の運転モードを検知して、ダクト状吹出通路を形成するように導風パネル２０を制御するのは、上記の図８のステップＳ１、Ｓ２で説明した通りである。

この例の運転騒音制御方法では、その後、ステップＳ１３で、ファン７の回転数を検知し、ステップＳ１４で、検知されたファン７の回転数と運転モードに応じて設定されたファン７の回転数を比較し、検知されたファン７の回転数と、運転モードに応じて設定されたファン７の回転数の差が予め設定された範囲内であるときに（ステップＳ１５のＹＥＳ）、ステップＳ１６で選択された音をスピーカ２１から放射する。換言すれば、検知されたファン７の回転数と、運転モードに応じて設定されたファン７の回転数の差が予め設定された範囲内にはないとき（ステップＳ１５のＮＯ）、ステップＳ１３に戻り範囲内に収まるまでステップＳ１３〜Ｓ１５を繰り返す。

この例の運転騒音制御方法によると、比較的安定した定常状態の騒音を対象にするため、比較的容易にアクティブ消音を行うことができる。

＜第２の実施形態＞
図１０は、第２の実施形態の空気調和機の室内機１の運転状態の一例を示す概略側面断面図である。この図において、前述の図１〜図３に示す第１の実施形態の空気調和機の室内機と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の空気調和機の室内機１では、図１０に示すように、送風経路６の上壁６ａに、送風経路６に臨んで、ファン７の送風音を含む運転騒音の音波を検知する参照用マイク（参照用検音手段）２２を備え、参照用マイク２２により検知された音波と逆位相の音波をスピーカ２１から放射するようにしている。参照用マイク２２は、検知対象でない、スピーカ２１から放射される音波まで検知してしまわないように、図示のように、ダクト状吹出通路１０のスピーカ２１の上流側に配置するのが望ましい。

図１１の吹出口周辺の概略水平断面図に示すように、スピーカ２１と参照用マイク２２とは、縦ルーバー１２で分割された区画１５ごとに複数配置されており、区画１５ごとに独立して運転騒音の打ち消し制御を行うようになっている。これにより、小区画化された空間ごとに良好にアクティブ消音を行うことができる。（図１１において、スピーカ２１が導風パネル２０、参照用マイク２２が送風経路６の下壁６ｂに配置されているように見えるが、本実施例においては図１０に示すように送風経路６の上壁６ａに配置されている。図１１は区画１５ごとにスピーカ２１と参照用マイク２２が複数配置されているということを示すための概略水平断面図である。ただし、他の実施例として、図２０に示すように導風パネル２０に配置してもよい。）

区画１５の幅Ｗは、２，０００Ｈｚの音波の約１／２波長以下となり、望ましくは８５ｍｍ以下にすることが望ましい。これによると、区画１５を通過する音波を略平面波、即ち前記区画１５内は一次元の音場とみなすことができ、特に２，０００Ｈｚ以下のアクティブ消音が得意とする低周波数域において十分な消音効果を得ることができる。

次に、本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御系統を図１２のブロック図を参照して説明する。この図では、本発明の最も特徴的な部分である、運転騒音制御に係る制御系統のみを示し、その他の空気調和機に必要な制御系統、例えば冷凍サイクルの制御系統や縦ルーバー１２の回動制御系統などは省略している。また、この図において、前述の図７に示す第１の実施形態の空気調和機の運転騒音制御系統と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

制御部３０は、図１２に示すように、図７の第１の実施形態の空気調和機の制御系統に示された打ち消し音選択部３０８、打ち消し音記憶部３０７に替えて、参照用マイク２２により検知された運転騒音の音波の位相を反転する位相反転部３１０、を備えている。スピーカ駆動部３０９は、位相反転部３１０により反転された逆位相の音波信号をスピーカ２１に入力するようになっている。

本実施形態では、制御部３０は、さらに、参照用マイク２２により検知された運転騒音の音圧（騒音レベル）を所定の基準値と比較して結果を出力する参照用騒音レベル判定部３１１を備えている。

スピーカ駆動部３０９は、図１２に点線で示すように、運転モード検知部３０１、ファン回転数検知部３０５、または参照用騒音レベル判定部３１１から直接信号を受け取るようになっており、予め設定された運転モード以外のとき、検知されたファン７の回転数が予め設定された回転数以下のとき、または参照用マイク２２により検知された運転騒音が予め設定された騒音レベル以下のときには、スピーカ２１から音波を放射しないように制御される。これにより、必要以上にアクティブ消音を動作させることなく、比較的に騒音を不快に感じるときのみに限定することで、効率良く、また効果的にアクティブ消音を行うことができる。

次に、上記構成を備えた本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の一例を図１３のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ３１で運転モードを検知し、ステップＳ３２で運転モードに応じて導風パネル２０を動作させ、吹出口５の近傍でダクト状吹出通路を形成するように制御され、ステップＳ３３でファン７を駆動することにより発生する運転騒音の音波を参照用マイク２２により検知し、ステップＳ３４で検知された音波の位相を反転させ、ステップＳ３５でこの逆位相の音波をスピーカ２１から放射する。

この例の運転騒音制御方法によると、空気調和機の運転モードに応じて、送風経路６のファン７の下流側となる吹出口５近傍に、一次元の音場と成り得るダクト状吹出通路１０が形成される。そして、このダクト状吹出通路１０に、ファン７の送風音を含む運転騒音の音波と逆位相の音波が放射される。したがって、運転騒音はダクト状吹出通路１０を通過する際に効率良く打ち消される。これにより、室内に放射される騒音が確実に低減され、十分な消音効果を得ることが可能となる。

また、この例の運転騒音制御方法によると、ファン７を駆動することによって実際に発生している音を検知し、その実際に発生している音に対して打ち消すような波形の音を放射させることができるので、消音効果の精度を高めることができる。

次に、本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の他の例を図１４のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ４１、Ｓ４２の運転モードを検知して、ダクト状吹出通路を形成するように導風パネル２０を制御するのは、上記の図１３のステップＳ３１、Ｓ３２で説明した通りである。

この例の運転騒音制御方法では、その後、ステップＳ４３で、ファン７の回転数を検知し、ステップＳ４４で、検知されたファン７の回転数と運転モードに応じて設定されたファン７の回転数を比較し、検知されたファン７の回転数と、運転モードに応じて設定されたファン７の回転数の差が予め設定された範囲内であるときに（ステップＳ４５のＹＥＳ）、ステップＳ４６でファン７を駆動することにより発生する運転騒音の音波を参照用マイク２２により検知し、ステップＳ４７で検知された音波の位相を反転させ、ステップＳ４８でこの逆位相の音波をスピーカ２１から放射する。換言すれば、検知されたファン７の回転数と、運転モードに応じて設定されたファン７の回転数の差が予め設定された範囲内にはないとき（ステップＳ４５のＮＯ）、ステップＳ４３に戻り範囲内に収まるまでステップＳ４３〜Ｓ４５を繰り返す。

＜第３の実施形態＞
図１５は、第３の実施形態の空気調和機の室内機１の運転状態の一例を示す概略側面断面図である。この図において、前述の図１０に示す第２の実施形態の空気調和機の室内機と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

本実施形態の空気調和機の室内機１では、図１５に示すように、参照用マイク２２とは別に、導風パネル２０に、運転騒音を打ち消した後の音波を検知する補正用マイク（補正用検音手段）２３をさらに備え、補正用マイク２３により検知された騒音レベルが所定の範囲内に収まるようにスピーカ２１から放射される音波を補正するようにしている。この場合、補正用マイク２３の検知対象でない運転騒音まで検知してしまわないように、ダクト状吹出通路１０のスピーカ２１の下流側に、補正用マイクを配置するのが望ましい。

図１６の吹出口周辺の概略水平断面図に示すように、スピーカ２１と参照用マイク２２とは、縦ルーバー１２で分割された区画１５（図１１参照）ごとに複数配置されており、区画１５ごとに独立して運転騒音の打ち消し制御を行うようになっている。これにより、小区画化された空間ごとに良好にアクティブ消音を行うことができる。（図１６において、スピーカ２１と補正用マイク２３が導風パネル２０、参照用マイク２２が送風経路６の下壁６ｂに配置されているように見えるが、本実施例においては図１５に示すようにスピーカ２１と参照用マイク２２は送風経路６の上壁６ａに配置され、補正用マイク２３は導風パネル２０に配置されている。図１６は区画１５ごとにスピーカ２１と参照用マイク２２と補正用マイク２３が複数配置されているということを示すための概略水平断面図である。ただし、他の実施例として、図２０に示すように導風パネル２０に配置してもよい。）

また、図１６に示すように、区画１５の外部に配置される補正用マイク２３は、送風方向において、参照用マイク２２と補正用マイク２３とによりスピーカ２１を挟み込むように、複数配置されている。この構成によると、例えば、導風パネル２０は、冷房時（図１５参照）には上開き、暖房時（図３参照）には下開きになるように回動し、吹出口５を覆い隠すように配置されるが、上開き、下開きどちらの場合においても、スピーカ２１の上流側に配置される参照用マイク２２と下流側に配置される補正用マイク２３とにより検知対象の音波を良好に検知することができる。

次に、本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御系統を図１７のブロック図を参照して説明する。この図では、本発明の最も特徴的な部分である、運転騒音制御に係る制御系統のみを示し、その他の空気調和機に必要な制御系統、例えば冷凍サイクルの制御系統や縦ルーバー１２の回動制御系統などは省略している。また、この図において、前述の図１２に示す第２の実施形態の空気調和機の運転騒音制御系統と同一の部分には同一の符号を付し、説明を省略する。

制御部３０は、図１７に示すように、図１２の第２の実施形態の空気調和機の制御系統に示された位相反転部３１０、参照用騒音レベル判定部３１１に追加して、補正用マイク２３により検知された音の音圧（騒音レベル）を所定の基準値と比較して結果を出力する補正用騒音レベル判定部３１２、位相反転部３１０により反転された逆位相の音波信号を補正する音波補正部３１３、備えている。

本実施形態では、位相反転部３１０により反転された逆位相の音波信号は、音波補正部３１３により必要な補正処理が施され、打ち消し用の音波信号としてスピーカ駆動部３０９に入力される。音波補正部３１３は、補正用騒音レベル判定部３１２により打ち消し後の騒音レベルが所定の基準値より大きいと判定された場合、補正用マイク２３により検知された音波から補正信号を計算して、位相反転部３１０により反転された逆位相の音波信号を補正するようになっている。

スピーカ駆動部３０９は、図１７に点線で示すように、運転モード検知部３０１、ファン回転数検知部３０５、または参照用騒音レベル判定部３１１から直接信号を受け取るようになっており、予め設定された運転モード以外のとき、検知されたファン７の回転数が予め設定された回転数以下のとき、または参照用マイク２２により検知された運転騒音が予め設定された騒音レベル以下のときには、スピーカ２１から音波を放射しないように制御される。これにより、必要以上にアクティブ消音を動作させることなく、比較的に騒音を不快に感じるときのみに限定することで、効率良く、また効果的にアクティブ消音を行うことができる。

次に、上記構成を備えた本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の一例を図１８のフローチャートに基づいて説明する。まず、ステップＳ５１で運転モードを検知し、ステップＳ５２で運転モードに応じて導風パネル２０を動作させ、吹出口５の近傍でダクト状吹出通路を形成するように制御され、ステップＳ５３でファン７を駆動することにより発生する運転騒音の音波を参照用マイク２２により検知し、ステップＳ５４で検知された音波の位相を反転させ、ステップＳ５５でこの逆位相の音波（打ち消し用音波）をスピーカ２１から放射する。

さらに、ステップＳ５６で補正用マイク２３により打ち消し後の音波を検知し、ステップＳ５７で補正用マイク２３により検知された騒音レベルが所定の基準値と比較される。打ち消し後の騒音レベルが所定の基準値より大きいと判定された場合（ステップＳ５７のＮＯ）、補正用マイク２３により検知された音波から補正信号を計算して、位相反転部３１０により反転された逆位相の音波信号を補正し、ステップＳ５５に戻って補正後の音波（打ち消し用音波）をスピーカ２１から放射する。

さらに、この例の運転騒音制御方法によると、打ち消し後の騒音レベルのフィードバック制御によってアクティブ消音の精度をさらに高めることができる。

次に、本実施形態の空気調和機に係る運転騒音制御方法の他の例を図１９のフローチャートを参照して説明する。ステップＳ６１、Ｓ６２の運転モードを検知して、ダクト状吹出通路を形成するように導風パネル２０を制御するのは、上記の図１７の例のステップＳ５１、Ｓ５２で説明した通りである。

この例の運転騒音制御方法では、その後、ステップＳ６３で、ファン７の回転数を検知し、ステップＳ６４で、検知されたファン７の回転数と運転モードに応じて設定されたファン７の回転数を比較し、検知されたファン７の回転数と、運転モードに応じて設定されたファン７の回転数の差が予め設定された範囲内であるときに（ステップＳ６５のＹＥＳ）、ステップＳ６６でファン７を駆動することにより発生する運転騒音の音波を参照用マイク２２により検知し、ステップＳ６７で検知された音波の位相を反転させ、ステップＳ６８でこの逆位相の音波（打ち消し用音波）をスピーカ２１から放射する。換言すれば、検知されたファン７の回転数と、運転モードに応じて設定されたファン７の回転数の差が予め設定された範囲内にはないとき（ステップＳ６５のＮＯ）、ステップＳ６３に戻り範囲内に収まるまでステップＳ６３〜Ｓ６５を繰り返す。その後のステップＳ６６〜Ｓ７１は、本実施形態の上記の図１７の例のステップＳ５５〜Ｓ５８で説明した通りである。

以上、本発明に係る空気調和機およびその運転騒音制御方法を第１〜第３の実施形態により説明したように、本発明の空気調和機またはその運転騒音制御方法によると、使用者に直接冷たい風や暖かい風を当てることなく、耳障りな空気調和機の運転騒音を大幅に低減することができるため、無風感覚、および無音感覚に限りなく近い無意識送風を実現することができ、使用者の不快感を防止して快適性を大きく向上させることができる。

また、空気調和機の運転音を大幅に低減することができるため、使用者に不快感を与えることなく、室内機の風量を増加することもできる。即ち、それによって冷凍サイクルの効率を向上することができるため、省エネ性にも大きく貢献することができる。

なお、本発明は上記実施形態に限定される訳ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記実施形態では、スピーカ２１、参照用マイク２２を室内機１の筐体である送風経路６の上壁６ａに設け、補正用マイク２３を導風パネル２０に設ける例を説明したが、図２０に示すように、スピーカ２１、参照用マイク２２、補正用マイク２３を導風パネル２０に配置してもよい。これによると、スピーカ２１が室内機１の筐体に向くようになるため、スピーカ２１から放射される音波が室内へ漏れるのを回折効果により抑止することができ、さらに消音効果が高まる。また、参照用マイク２２と補正用マイク２３を切り替え可能とすることによって、導風パネル２０が上開き、下開きどちらの場合においても、良好にアクティブ消音を行うことができる。

本発明は、室内の壁面に設置して用いられる空気調和機に利用することができる。

１室内機
２キャビネット
３フロントパネル
４吸込口
５吹出口
６送風経路
７ファン（送風手段）
１０，１１ダクト状吹出通路
１２縦ルーバー
１３補助パネル
１５区画
２０導風パネル（風向変更手段）
２１スピーカ（発音手段）
２２参照用マイク
２３補正用マイク
３０制御部

Claims

室内の壁面に設置されて用いられる空気調和機において、筐体と、前記筐体に設けられ室内の空気を取り入れる吸込口と、前記筐体に設けられ前記吸込口から取り入れて調和された調和空気を室内に送出する吹出口と、前記吸込口から前記吹出口まで空気を移動させるための送風手段と、前記吸込口と前記吹出口との間を連通させる送風経路とを有し、前記吹出口の近傍に、風向変更手段および発音手段をさらに有し、前記風向変更手段を動作させ、前記吹出口の近傍でダクト状吹出通路を形成すると共に、該ダクト状吹出通路に、前記送風手段の送風音を含む運転騒音を打ち消すための音波を前記発音手段から放射するようにしたことを特徴とする空気調和機。
前記風向変更手段は、前記吹出口を開閉する上下回動自在な導風パネルであり、該導風パネルは、前記ダクト状吹出通路を形成する際に、上開きになるように回動し、前記吹出口を覆い隠しながら前記送風経路の下面を延長するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記風向変更手段は、前記吹出口を開閉する上下回動自在な導風パネルであり、該導風パネルは、前記ダクト状吹出通路を形成する際に、下開きになるように回動し、前記吹出口を覆い隠しながら前記送風経路の上面を延長するように配置されることを特徴とする請求項１に記載の空気調和機。
前記ダクト状吹出通路を形成する際に、前記送風経路の下面を延長するように配置される補助パネルをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の空気調和機。
前記導風パネルの送風方向の長さは、前記スピーカを設置している位置での前記吹出口の高さよりも長いことを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載の空気調和機。
前記運転騒音の音波を検知する参照用検音手段を備え、該参照用検音手段により検知された音波と逆位相の音波を前記発音手段から放射することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の空気調和機。
前記ダクト状吹出通路の前記発音手段の上流側に、前記参照用検音手段が配置されたことを特徴とする請求項６に記載の空気調和機。
運転騒音を打ち消した後の騒音レベルを検知する補正用検音手段をさらに備え、該補正用検音手段により検知された騒音レベルが所定の範囲内に収まるように前記発音手段から放射される音波を補正することを特徴とする請求項６または７に記載の空気調和機。
前記ダクト状吹出通路の前記発音手段の下流側に、前記補正用検音手段が配置されたことを特徴とする請求項８に記載の空気調和機。
前記吹出口に複数の縦ルーバーを備え、該縦ルーバーで分割された区画ごとに前記発音手段を複数配置したことを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記載の空気調和機。
前記吹出口に複数の縦ルーバーを備え、該縦ルーバーで分割された区画ごとに前記発音手段および前記参照用検音手段を複数配置し、前記区画ごとに独立して運転騒音の打ち消し制御を行うことを特徴とする請求項６または７に記載の空気調和機。
前記区画の幅は８５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１０または１１に記載の空気調和機。
前記吹出口に複数の縦ルーバーを備え、該縦ルーバーで分割された区画ごとに前記発音手段および前記参照用検音手段を複数配置し、前記区画ごとに独立して運転騒音の打ち消し制御を行うことを特徴とする請求項８または９に記載の空気調和機。
前記補正用検音手段および前記参照用検音手段により、前記発音手段を送風方向において挟み込むように、前記補正用検音手段を複数配置したことを特徴とする請求項１３に記載の空気調和機。
前記区画の幅は８５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１３または１４に記載の空気調和機。
前記発音手段を前記風向変更手段に配置したことを特徴とする請求項１〜１５のいずれかに記載の空気調和機。
前記補正用検音手段、前記参照用検音手段および前記発音手段が前記風向変更手段に配置され、前記補正用検音手段および前記参照用検音手段により、前記発音手段を送風方向において挟み込むように配置され、前記補正用検音手段と前記参照用検音手段が切り替え可能なことを特徴とする請求項８〜１５のいずれかに記載の空気調和機。