JPH03191275A - 低騒音冷蔵庫 - 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） 家電製品における低騒音化の市場要求は、住宅の遮音性
の向上及びユーザーの豊かさを求める生活志向に伴って
年々増加する傾向にある。

本発明は、いわゆる能動制御法を採用した消音システム
を備える低騒音冷蔵庫に関する。

（従来の技術） 従来、冷蔵庫の騒音源であるコンプレッサやファンモー
タ自体の低騒音化が計られるとともに、コンプレッサを
収容する機械室内の冷媒配管について防振設計が進めら
れている。また、吸音・遮音材やマフラーの採用によっ
て、コンプレッサ騒音の高周波成分の低減がある程度実
現している。

ところが、これら従来の技術では特に低周波帯域におい
て十分な騒音低減効果が得られない問題があった。

そこで、いわゆる能動制御法を採用した消音システムを
冷蔵庫に適用することが考えられる。

これは、能動的にスピーカから制御音を発して騒音を打
消すものである。

第５図は、この能動制御消音システムを冷蔵庫に適用し
てコンプレッサ騒音を打消す場合のシステム模式図であ
る。

冷蔵庫背面最下部に位置する機械室１０内には、冷蔵庫
騒音の主たる源であるコンプレッサ２０が配されている
。この機械室ｌＯは、放熱、除霜水の蒸散等のための唯
一の開口１７以外は密閉されており、１次元ダクト構造
を有する。つまり、低減すべきコンプレッサ騒音Ｓの波
長に比べてダクトの断面寸法を十分小さくして、機械室
１０内のコンプレッサ騒音を１次元の平面進行波として
いる。コンプレッサ騒音Ｓは、機械室１０内において開
口１７から離れた位置に配したマイクロホン３５で検知
される。

マイクロホン３５で検知したコンプレッサ騒音すなわち
検知音Ｍは、例えば信号を時間領域のまま処理する有限
インパルス応答フィルタ（以下、Ｆｌｊ、＜フィルタと
いう。）を備えた伝達関数Ｇの制御回路４０で加工され
た後、スピーカ５０に与えられる。

２４：のスピーカ５０から出る制御音Ａにより、機械室
［４１１１７から出ようとするコンプレッサ騒音が打消
さＡ’、、る。

制御回路４０の伝達関数Ｇは、以下のように決定される
。

まず、マイクロホン３５による検知音Ｍは、コンプレッ
サ２０から発せられる騒音Ｓと消音用スピーカ５０から
発せられる制御音Ａとに基づいて、コンプレッサ・マイ
クロホン間の音響伝達関数ＧＳＭとスピーカ・マイクロ
ホン間の音響伝達関数ＧＡＮとを用いて次式（１）のよ
うに表現できる。

Ｍ−ｓｘｃ　　　＋ＡＸＧ　　　　・・・・・・・・・
　　（１）８Ｍ　　　　　　　ＡＭ 試験のために機械室開口１７に消音効果評価用マイクロ
ホン５５を設ければ、この評価マイクロホン５５の測定
音Ｒは、コンプレッサ・開口間の音響伝達関数ＧＳＲと
スピーカ・開口間の音響伝達関数ＧＡＲとを用いて次式
（２）のように表現できる。

Ｒ−ＳＸＧ　　　＋ＡＸＧ　　　　−、−、、、−（２
）隷　　　　　　　ＡＲ また、Ｇはマイクロホン・スピーカ間の伝達関数である
から、次式（３）が成立する。

−ＭＸＧ （３） 開口１７から出ようとするコンプレッサ騒音を打消すた
めには、次式（４）が成立しなければならない。

−０ ・・・・・・・・・　　（４） 上記の式（１）〜（４）から、消音のための伝達関数Ｇ
は次式（５）のように表現される。

Ｇ　−０８Ｒ／ （Ｇ　ｓｕ　Ｘ　Ｇ　ＡＭ　　Ｇ　ＳＭ　Ｘ　Ｇ　ＡＲ
）・・・・・・・・・　　（５） この式（５）の分母・分子をＧ　ｓＭＴ割ると、次式（
６）となる。ただし、ＧＭＲは式（７）で定義される。

Ｇ■ｃ　　／　＜　Ｇ　ＭＲＸ　Ｇ　ｔ、）ｌｌＧ　Ａ
Ｒ）ＭＲ ・・・・・・・・・　　（６） ＧＭＲ”　ＧＳＲ”　８％　　　　　・・・□・・・・
・・　（７）これらの式（６）及び（７）を用いれば、
コンプレッサ騒音Ｓが未知であっても、ＧＳＲとＧｓＭ
との伝達関数比Ｇ　を測定することにより測定音ＲをＭ
Ｒ Ｏとするための伝達関数Ｇを求めることができる。

この際、コンプレッサ２０から騒音Ｓを発生させた状態
で検知音Ｍを入力とし、測定音Ｒを応答とすれば良い。

以上のようにして決定した伝達関数Ｇを制御回路４０に
与えておけば、コンプレッサ騒音Ｓに応じた制御音Ａを
発して機械室開口１７においてこの騒音Ｓを打消すこと
ができる。

（発明が解決しようとする課題） 以上に説明したように能動制御法を採用するに際してコ
ンプレッサ騒音Ｓをマイクロホン３５で検知する場合に
は、次の問題が生じる。

まず、コンプレッサ２０の騒音Ｓだけでなく消音用スピ
ーカ５０からの制御音Ａもマイクロホン３５に入ってし
まい、ハウリングを生じることがある。

したがって、スピーカ５０の出力をあまり上げられず、
十分な消音効果が得られない。かといって、ハウリング
防止のために制御回路４０中にエコーキャンセラを装備
すれば、コスト高となる。

また、コンプレッサ２０の冷却のためのファンを機械室
ｌＯ内に設ける場合には、このファンから出る騒音をも
マイクロホン３５で拾ってしまうことになり、消音のた
めの制御が複雑になる。更に、消音システムが例えば外
部音に反応してしまう危険性もあった。

本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、
能動制御消音システムを採用して冷蔵庫のコンプレッサ
騒音を低減するに際し、ノ翫つリングの発生を未然に防
止するとともに、コンプレッサ騒音以外の音に影響され
ない消音システムを提供することを目的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係る低騒音冷蔵庫は、前記の目的を達成するた
めに、低減すべき騒音の波長に比べて断面寸法を十分小
さくした１次元ダクト構造を有する機械室であって１箇
所に開口を備える機械室中においてこの開口から最も遠
い位置に騒音源であるコンプレッサを配し、このコンプ
レッサに振動ピックアップを取付け、この振動ピックア
ップの出力信号を加工する制御回路を設けるとともに、
この制御回路の出力信号で駆動されて機械室内に制御音
を発する発音器を機械室開口の近くに設け、この開口か
ら出ようとするコンプレッサ騒音を制御音で打消すもの
である。

（作　用） コンプレッサに取付けられた振動ピックアップは、コン
プレッサから発せられる騒音に対応したコンプレッサの
振動を検知する。制御回路は、この振動ピックアップの
出力信号を加工してスピーカ等の発音器を駆動する。こ
れにより、発音器がコンプレッサ騒音に応じた制御音を
発し、機械室開口から出ようとするコンプレッサ騒音が
この制御音で打消される。この際、コンプレッサ振動を
ピックアップで拾い、これを制御回路で消音用の信号に
加エル、加工した信号を発音器に入力し、この発音器か
らの制御音を開口に到達させるまでの一連の動作を、コ
ンプレッサから放射された騒音が機械室開口に達する前
に完了していなければならない。したがって、ｊｉｌ　
ｉＥ１回路の処理時間をできるだけ長くかせぐためには
、前記のようにコンプレッサを開口からできるだけ遠ざ
けるとともに、開口の近くに消音用の発音器を配する。

（実施例） 第１図は、本発明の実施例に係る低騒音冷蔵庫の背面最
下部の分解斜視図である。

冷蔵庫背面最下部に位置する機械室ｌＯ内には、主騒音
源であるコンプレッサ２０が配されている。

この機械室ＩＯは、両側板１１．１２　、天井板１３、
前面傾斜板１４、底板１５及び背面カバー１６によって
閉じられており、冷蔵庫背面から見たカバー１６の左端
に設けられた放熱等のための唯一の開口１７以外は密閉
されている。冷蔵庫の前後方向にＸ軸、左右方向にＹ軸
、上下方向にＺ軸をとると、機械室１゜はＹ軸方向の１
次元ダクト構造を有する。すなわち、低減すべきコンプ
レッサ騒音の波長に比べて機械室１０のＸ−Ｚ平面内の
断面寸法を十分小さくしており、コンプレッサ騒音がＹ
軸方向の１次元平面進行波となる。具体的には、機械室
ｌＯのＹ軸方向の寸法（ダクト長）を例えば６４０ｍｍ
あるいは８８０ｍｍとし、Ｘ、Ｚ方向の寸法を約２５０
ｍｍとすれば、８００Ｈｚ未満の周波数ではＹ方向しか
音響モードが生じないため、機械室ｌｏをＹ方向の１次
元ダクトと考えることができる。更に機械室ｌＯの内壁
面にはソフトテープからなる吸音材を貼付けており、８
００Ｈｚ以上の高周波騒音の放出を防いでいる。したが
って、本実施例に係る能動制御消音システムの消音対象
周波数は、１００Ｈｚ以上、８００Ｈｚ未満としている
。

コンプレッサ２０は、底板１５上の同図において右端位
置に固定されている。このコンプレッサ２゜は、本体が
円筒形のロータリコンプレッサであって、本体右側がモ
ータ部２１であり、本体左側がメカ部２２である。モー
タ部２１側の端面にはクラスタ部２３が設けられており
、メカ部２２側の端面にはサクションバイブ２４が接続
されている。モータ部２１の周面には振動ピックアップ
３０が取付けられており、このピックアップ３０でコン
プレッサ２０の振動を検知する。

振動ピックアップ３０の出力信号は、ローパスフィルタ
４１ＳＡ／Ｄコンバータ４２、ＦＩＲフィルタ４３及び
Ｄ／Ａコンバータ４４の縦続回路からなる制御回路４０
で加工されて、前面傾斜板１４の同図において左端位置
に取付けられた開口１７に向かうスピーカ５０に与えら
れる。ローパスフィルタ４１は、エリアジングエラーの
発生を防止するために、Ａ／Ｄコンバータ４２のサンプ
リング周波数の２分の１以上の高い周波数の信号をカッ
トする。Ａ／Ｄコンバータ４２は、ローパスフィルタ４
１を通って来たアナログ信号をＦＩＲフィルタ４３で処
理できるようにデジタル信号に変換する。ＦＩＲフィル
タ４３は、デジタル入力信号を畳み込み、所定の出力１
１′ま号を作り出す。Ｄ／Ａコンバータ４４は、ＦＩＲ
フィルタ４３から出たデジタル信号をアナログ信号に変
換し、これをスピーカ５０に与える。このスピーカ５０
から出る制御音により機械室開口１７から出ようとする
コンプレッサ騒音が打消される。なお、消音対象周波数
の上限を前記のように８００Ｈｚとする場合には、サン
プリング周波数は１．４ｋＨｚ以上でなるべく高くする
のが良い。ダクト長が６４０ｍｍの場合は６．４ｋＨｚ
、８８０ｍｍの場合は１２．８ｋＨｚがそれぞれ適当で
ある。

第２図は、以上に説明した本発明の実施例に係る低騒音
冷蔵庫の能動制御消音システムを示す模式図である。

本実施例では、第５図に示すマイクロホン３５に代えて
振動ピックアップ３０を使用している。第３図及び第４
図は、コンプレッサ２０のモータ部２１上の異なる２点
で測定したコンプレッサ２０の振動とマイクロホンで検
知したコンプレッサ騒音との間の各コヒーレンス関数を
示す図である。これらのコヒーレンス関数は、２チヤン
ネルのＦＦＴアナライザで測定したものであり、゛これ
ら両図において破線で示されている。なお、両図中の実
線はマイク・マイク間のコヒーレンス関数を表わす。

これら両図に示されるように、コンプレッサ２０の振動
と騒音との間には良い相関がある。つまり、消音システ
ムの構築にあたって、コンプレッサ騒音Ｓの検知に代え
てコンプレッサ振動の測定を採用することができる。し
かも、振動ピックアップ３０を採用すれば、第２図に示
すようにスピーカ・ピックアップ間の音響伝達関数ＧＡ
Ｍが０となる（次式（８））。

％式％（８） この式（８）を前記の式（６）に代入すると、次の非常
に簡単な形の式（９）が得られる。ただし、Ｇ　は、Ｇ
８ＲとＧＳＭとの伝達関数比であって、前Ｒ 記の式（７）で定義される。

Ｇ−−ＧＭＲ／ＧＡＲ・・・・・・・・・　（９）これ
らの式（９）及び（７）を用いれば、コンプレッサ騒音
Ｓが未知であっても、第５図の場合と同様に伝達関数比
Ｇ）ｌＲ１測定することにより開口１７での測定音Ｒを
Ｏとするための制御回路４０の伝達関数Ｇを求めること
ができる。ただし、コンプレッサ２０から発せられる騒
音は回転音と電磁音とからなる離散スペクトルを有する
から、コンプレッサ２０の回転数及びその高調波並びに
電源周波数及びその高調波の伝達関数の５を有効なデー
タとし、その間を直線補間するのが良い。

以上のようにして決定した伝達関数Ｇを制御回路４０に
与えておけば、コンプレッサ騒音Ｓに応じた制御音Ａを
スピーカ５０から発して機械室開口１７においてこの騒
音Ｓを打消すことができ、例えば５ｄＢ以上の騒音低減
効果が得られる。しかも、コンプレッサ騒音Ｓを振動ピ
ックアップ３０で間接的に測定しているので、消音スピ
ーカ５０の出力を上げても制御音Ａによるハウリングの
心配がないばかりか、ファンの音や外部音等のコンプレ
ッサ騒音Ｓ以外の音に影響されることもない。

ただし、コンプレッサ振動をピックアップ３０で拾い、
これを制御回路４０で消音用の信号に加工し、加工した
信号をスピーカ５０に入力し、このスピーカ５０からの
制御音Ａを開口１７に到達させるまでの一連の動作を、
コンプレッサ２０から放射された音が開口１７に達する
前に完了していなければならない。したがって、制御回
路４０の処理時間をできるだけ長くかせぐためには、前
記のようにコンプレッサ２０を開口１７からできるだけ
遠ざけるとともに、開口１７の近くに消音用スピーカ５
０を配する。

なお、本実施例では制御回路４０にＦＩＲフィルタ４３
を採用して実時間制御を実行しているが、例えば１周期
遅れの制御を実行しても良い。経時変化や固体差による
消音用伝達関数Ｇのズレの対策として、この伝達関数Ｇ
を自動的に適宜変更するいわゆる適応制御を採用するこ
ともできる。

［発明の効果］ 以上に説明したように、本発明に係る低騒音冷蔵庫は、
振動ピックアップを通してコンプレッサ騒音を間接的に
測定する能動制御消音システムを採用しているので、消
音用発音器の出力を上げても制御音によるハウリングの
心配がないばかりか、コンプレッサの冷却のためのフ、
アンの音や外部音等のコンプレッサ騒音以外の音に影響
されることもない。したがって、本発明によれば、消音
システムの簡素化と安定化とを実現することができ、大
きな消音効果が得られる。しかも、本発明に係る低騒音
冷蔵庫は、機械室内において騒音を放射する開口から最
も遠い位置にコンプレッサを配するとともに消音用の発
音器をこの開口の近くに設けているから、制御回路の処
理時間を長くかせぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る低騒音冷蔵庫の背面最
下部の分解斜視図、 第２図は、前図中の能動制御消音システムの模式図、 第３図は、第１図の振動ピックアップ取付位置で測定し
たコンプレッサ振動とコンプレッサ騒音との間のコヒー
レンス関数を示す図、第４図は、コンプレッサのモータ
部周面上の他の点で測定した振動とコンプレッサ騒音と
の間のコヒーレンス関数を示す図、 第５図は、低騒音冷蔵庫の能動制御消音システムの比較
例を示す模式図である。 ０ 符号の説明 １０・・・機械室、１７・・・開口、２０・・・コンプ
レッサ、３０・・・振動ピックアップ、４０・・・制御
回路、５０・・・スピーカ。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、低減すべき騒音の波長に比べて断面寸法を十分小さ
   くした１次元ダクト構造を有する機械室であって１箇所
   に開口を備える機械室中においてこの開口から最も遠い
   位置に騒音源であるコンプレッサを配し、このコンプレ
   ッサに振動ピックアップを取付け、この振動ピックアッ
   プの出力信号を加工する制御回路を設けるとともに、こ
   の制御回路の出力信号で駆動されて前記機械室内に制御
   音を発する発音器を前記開口の近くに設け、前記開口か
   ら出ようとするコンプレッサ騒音を前記制御音で打消す
   ことを特徴とする低騒音冷蔵庫。