JPH02225973A - 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ｔｉｌｆ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。

ところが、−殻内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ＴＩ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Ｌ＋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（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
。

（発明が解決しようとする課題） ところで、上述のような能動制御を冷蔵庫等の冷却装置
に適用する場合、次のような冷却装置特有の事情を考慮
しなければならない。即ち、庫内温度の上下動に伴って
、機械室内のコンプレッサが起動・停止を繰り返す。特
に、起動時には、コンプレッサの回転数が数百ｍ秒の間
に０から例えば３６００　ｒｐ霧まで急激に変化するた
め、第６図に示すように騒音レベルが瞬間的に激しく且
つ大きく変動し、その後、回転が安定するに従って騒音
レベルが低下して安・定するという経過を辿る。

この場合、起動後の回転安定時（通常運転時）には、原
騒音の音圧レベル自体が低く且つ安定しているので、能
動制御により聴感上十分な低騒音化を図ることは可能で
あるが、起動時のように、騒音レベル自体が大きく且つ
その騒音レベルが瞬間的に激しく変動する場合は、この
騒音を受音器で検出して演算器で加工（演算処理）し終
えるまでの演算処理時ル１の彩管等に起因する人工音の
発生タイミングの微妙なずれ（通常運転時では問題とな
らないようなずれ）によって、人工音と原騒音との差が
大きくなり、十分な消音効果を得ることができず、起動
時の騒音を十分に低下できない。

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、受音器で受けた音に基づいてコンプレッサ駆動に
伴う騒音を能動的に打消すようにしたものにおいて、起
動時も含めて十分な低騒音化を図ることかできる冷却装
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運転に伴い発生する音を受音器に
て受音し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制御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能動制御を行うようにした冷
却装置の消音装置において、前記コンプレッサの起動毎
に前記受音器にて受音した音又はこの音を前記ｆＩＩ算
器にて加工した前記制御信号をデータとして更新記憶す
る記憶手段と、前記コンプレッサの起動時には前記：Ｉ
ｌｌ！憶手段に記憶されている前回の起動時のデータに
従って前記制御用発音器を動作させ且つ該起動後は前記
受音器からの電気信号に基づく能動制御に戻す制御手段
とを設けたことを特徴とするものである。

（作用） 起動時の騒音の発生パターンは前回の起動時とほぼ同一
と見なしても良いという事情に着目して、起動毎に起動
音又はその起動音を演算器で加工した制御信号をデータ
として記憶手段に更新記憶しておき、起動時には、この
記憶手段に記憶されている前回の起動時のデータに従っ
て、制御手段が、制御用発音器を動作させる。このため
、制御用発音器から出す人工音のタイミング、位相、波
長及び振幅を、起動時の騒音に従来より正確に合わせる
ことが可能となり、起動時の騒音を十分に低減できる。

また、起動後は、受音器からの電気信号に基づく能動制
御に戻されるので、騒音の変動に合わせて制御用発音器
から出す人工音を変化させて、変動する騒音を能動的に
打消すことができる。

（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図面
に基づいて説明する。

まず、冷蔵庫の全体構成を示す第３図において、１は冷
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。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に供給して
熱交換を行なわせるファン、７は冷蔵庫本体ｌ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から冷却器５に冷媒が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。

一方、第４図（ここではコンデンサバイブ９及び除霜水
蒸発装置１０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、機械室カバー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１１ａ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、第４図において、１２は機械室７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８に対し前記放熱用開口部１１ａとは反対側（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。

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Ｔｈｌ？
本体１の底壁部に相当）における放熱用開口部１１ａ寄
りの部位に埋設状に取付支持されている。

しかして、第１図に示すように、スピーカ１３は、マイ
クロホン１２からの電気信号を逆相音発生回路１４内の
演算器１５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８
２、マイクロホン１２で受ける音をＲ１，制御対象点で
ある放熱用開口部１１ａ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Ｔ
ｌｌ、Ｔ２１、　ＴＩ２．　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−　（−ＴＩ２・Ｒ１＋ＴＩｌψＲ２）／（Ｔｌｌ
拳Ｔ２２−　Ｔ１２−　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絢Ｒ１−Ｔ１．２／　（Ｔ１２−　Ｔ２１−Ｔｌｌ
−Ｔ２２）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、マイク
ロホン１２で受けた音Ｒ１に、 Ｆ−ＴＩ２／（ＴＩ２φＴ　２＋−７１１，−Ｔ　２２
）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１５は、このような音の加工（演算）を＾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。

しかして、逆相音発生回路１４は、上記能動制御用の演
算器１５の他に、制御手段１６と記憶手段１７とを有し
ている。この場合、記憶手段１７には、コンプレッサ８
の起動毎にマイクロホン１２にて受音した起動音（音響
信号）がデータとして更新記憶されるようになっている
。ここで、「起動時」とは、コンプレッサ８への通電開
始後、その回転（騒音）がほぼ安定するまでの所定時間
１＋　　（第６図参照）のことをいう。一方、制御手段
１６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ＳａＪと称する）を受は得るようになってお
り、起動時には、そのコンブオン信号Ｓａの人力を条件
に、記憶手段１７から前同の起動音（音響信号）のデー
タを読み取って演算器１５に入力し、そこで制御信号Ｐ
ａに加工（演算処理）してスピーカ１３を駆動する。そ
して、起動後（通常運転時）は、通常の能動制御に戻し
てマイクロホン１２からの電気信号を演算器１６で制御
信号Ｐａに加工してスピーカ１３を駆動する。

一方、上二己コンブオン信号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１８と直列接続されたサーミスタ１９
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１９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２０において、サーミスタ１９からの温度信号
ｓｂと抵抗２１．２２の共通接続点から出力される基準
電圧Ｖｃとが比較され、温度信号ｓｂの信号レベルが基
準電圧Ｖｅを上回るときはその比較器２０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１９からの温度信号ｓｂの信号レベルが基準電圧Ｖ
ｃを上回るのに応じて比較器２０からコンブオン信号Ｓ
ａが出力される。そして、比較器２０からのコンブオン
信号Ｓａはリレー２３駆動用のトランジスタ２４のベー
スに与えられるようになっている。

ここで、リレー２３のリレーコイル２３ａはトランジス
タ２４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２３の常開接点２３ｂが閉成する
ことによりコンプレッサ８及びファン６に商用交流電源
２５が接続されてこれらが駆動さ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＊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、７００Ｈ７程度以下の帯域並びに１．５〜５　
Ｋ　ＨＺ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ぎのうち、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
、前述のようなマイクロホン１２．スピーカ１３及び演
算器１５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、機
械室７内での騒音が一次元のｉｉ４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７内の三次元
方向である奥行き。

幅及び高さ方向の各寸法り、Ｗ及びＨＱ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−６００■−１Ｄ−！１−２００■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層モー
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、次式が成立する。

ｆ−Ｃ−Ｎ蒐Ｌｘ）２＋　Ｎｙ／Ｌｙ）”　＋（Ｎｚ／
Ｌｚ）２／　２但し、ｆは共鳴周波数ＣＨ２）、ＮＸ、
ＮＥＴ。

Ｎｚはｘ、ｙ、ｚ各方向の番目モード、ＬＸ、’Ｌｙ、
Ｌｚ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、ｆ
ｙ、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−２００−１％幅
寸法Ｗ−６００■１、高さ寸法Ｈ−２００層１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、Ｎ　ｙ　−Ｎ　ｚ　−Ｏｓ音速Ｃ−３４０
ｍ／秒として、 ｆｘ　−３４０（１Ｏ，２）　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　−３４０１１０，６）”　／２ ＝２８３Ｈｚ ｆｚ−３４０（１１０，２）　′ｌ／２＝８５０Ｈｚ となる。この結果、前記ターゲット周波数（−７００Ｈ
２）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な
い得るようになる。

しかして、以下においては、逆相音発生回路１４の機能
、即ち演算器１５．制御手段１６の機能について第２図
のフローチャートを参照しながら説明する。即ち、冷凍
室２の温度が設定温度以下に冷却されてコンプレッサ８
が停止している時は、ステップＰ１においてｒＮＯＪと
判断されるから、ステップＰ２に移行し、このステップ
Ｐ２で、コンブオン信号Ｓａの人力時期（コンプレッサ
８の起動時期）まで待機することになる。この後、冷凍
室２の温度が上昇してサーミスタ１９からの温度信号ｓ
ｂの信号レベルが基準電圧Ｖｃを上回ると、比較器２０
からコンブオン信号Ｓａが出力され、コンプレッサ８が
起動されると共に、コンブオン信号Ｓａが制御手段１６
に入力される。これを条件に、ステップＰ２からステッ
プＰ３に移行し、次のような起動待騒音制御（ステップ
Ｐ３〜Ｐ７）が実行される。即ち、＃御手段１６は、記
憶手段１７に記憶されている前回の起動音のデータを読
み取って演算器１５に入力しくステップＰ３）、そこで
このデータを前述した消音用伝達関数に基づいて制御信
号Ｐａに加工（演算処理）しくステップＰ４）、その制
御信号Ｐａを出力してスピーカ１３を駆動する（ステッ
プＰ５）、この場合、データの加工時間（演算処理時間
）を見込んで、該データを演算器１５に入力するタイミ
ングを適宜に設定することにより、演算器１５がら制御
信号Ｐａをスピーカ１３に人力するタイミングを最適に
設定している。これにより、スピーカ１３から出す人工
音のタイミングが最適になり、制御対争点（放熱用開口
部１１ａ）における人工音と騒音との関係が、はぼ正確
に逆位相で且つ同−波長及び同一振幅となり、騒音が効
果的に打消される。そして、マイクロホン１２で受音し
た今回の起動音（金管信号）をデータとして更新記憶す
る（ステップＰ６）。このようにして更新記憶された起
動音のデータが、次回の起動時のデータとして使用され
る。以上のような起動待騒音制御を、コンプレッサ８の
起動時、即ちコンプレッサ８への通電開始からその回転
（騒音）がほぼ安定するまでの所定ｎ、７７０７１だけ
繰り返し実行した後（ステップＰ７）、ステップＰ１に
戻って、通常運転時の能動制御即ちマイクロホン１２か
らの音響信号（電気１８号）に基づく能動制御に移行す
る。

即ち、マイクロホン１２で騒音をサンプリング（検出）
して音響信号に変換しくステップＰ８）、その音響１１
号を演算器１６で前記消音用伝達関数に基づいて、制御
信号Ｐａに加工しくステップＰ９）、その制御信号Ｐａ
を出力する（ステップＰ１０）、これにより、スピーカ
１３を駆動して人工音を発生し、この人工音を放熱用開
口部１１ａにおいてコンプレッサ８からの騒音と干渉さ
せてその騒音を減衰させる。斯かる能動側ｒ８（ステッ
プＰ８〜Ｐ１０）は、コンプレッサ８の運転されている
間（コンブオン信号Ｓａが入力されている間）、繰り返
し実行される。その後、冷凍室２の温度が設定温度以下
に冷却されてコンプレッサ８が停止した時点、即ちコン
ブオン信号Ｓａの人力が停止された時点で、ステップＰ
１において「ＮＯ」と判断されるから、上述した能動制
御が停止され、再びステップＰ２に移行して、ここで、
コンプレッサ８が再起動されるまで待機することになる
。

以上述べた本実施例によれば、起動時の騒音の発生パタ
ーンは前回の起動時とほぼ同一（起動条件は前回の起動
時とほぼ同一）と見なしても良いという事ｆｆｆ　ｌ：
　着目して、起動毎に起動音のデータを記憶手段１７に
更新記憶し、起動時には、この記憶手段１７に記憶され
ている前回の起動時のデータに従って、制御手段１６が
、演算器１６を介してスピーカ１３を動作させるので、
スピーカ１３から出す人工音のタイミング、位相、波長
及び振幅を、起動時の騒音に従来より正確に合わせるこ
とが可能となり、起動時の騒音を十分に低減できる。そ
して、起動後は、マイクロホン１２からの音響信号に基
づく能動制御に戻されるので、騒音の変動に合わせてス
ピーカ１３から出す人工音を変化させて、変動する騒音
を能動的に打消すことができる。

勿論、上記実施例において、能動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！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、記憶手段１７に起動音のデータを
更新記ｔａさせるようにしたが、これに限定されず、起
動時の音を演算器１５で加工した制御信号Ｐａをデータ
として記憶手段１７に更新記憶しておき、前回の起動時
の制御信号Ｐａのデータに基づいてスピーカ１３を駆動
するようにしても良い。

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Ｒ１１
ｌとしてエアコンの室外機或は冷蔵シラーケースなどを
適用しても良く、その要旨を逸脱しない範Ｊ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、起動時の
騒音の発生パターンは前回の起動時とほぼ同一と見なし
ても良いという事情に着目して、コンプレッサの起動毎
に起動音又はその起動音を演算器で加工した制御信号を
データとして記憶手段に更新記憶し、起動時には、この
記憶手段に記憶されている前回の起動時のデータに従っ
て、制御手段が、制御用発音器を動作させるようにした
ので、制御用発音器から出す人工音のタイミング、位相
、波長及び振幅を、起動時の騒音に従来より正確に合わ
せることが可能となり、起動時の騒音を十分に低減でき
る。また、起動後は、受音器からの電気信号に基づく能
動制御に戻されるので、騒音の変動に合わせて制御用発
音器から出す人工音を変化させて、変動する騒音を能動
的に打消すことができ、上述した事情と相俟って、騒音
をコンプレッサの起動時も含めて効果的に低減できる。

【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、第１図は概略的
な電気的構成図、第２図は逆相音発生回路の制御内容を
示すフローチャート、第３図は冷蔵庫の縦断側面図、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図はコンプレッ
サ起動時の騒音レベルの経時的変化を示す図である。 図面中、１は冷蔵庫本体、７は機械室、８コンプレツサ
、１０は除霜水蒸発装置、１１は機械室カバー　１１８
はｈｋ熱熱間開口部１２はマイクロホン（受音′ａ）、
１３はスピーカ（制御用発音器）１４は逆相音発生用回
路、１５は演算器、１６は制御手段、１７は記憶手段で
ある。 出願人　　株式会社　　東　　　芝 代理人　　弁理士　　佐　藤　、゛ゝ１強１　＼１ ．５シ・′ 第 図 第 図

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運転に伴い発
   生する音を受音器にて受音し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制御信号に基
   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能動制御
   を行うようにした冷却装置の消音装置において、前記コ
   ンプレッサの起動毎に前記受音器にて受音した音又はこ
   の音を前記演算器にて加工した制御信号をデータとして
   更新記憶する記憶手段と、前記コンプレッサの起動時に
   は前記記憶手段に記憶されている前回の起動時のデータ
   に従って前記制御用発音器を動作させ且つ該起動後は前
   記受音器からの電気信号に基づく能動制御に戻す制御手
   段とを設けたことを特徴とする冷却装置の消音装置。