JPH03191276A - 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ＩＯ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
ｌＯ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ＩＯ内において開
口Ｉ７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
検知量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、Ｆ！Ｒ５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。

このスピーカ５０から出る制御音Ａ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。

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による検知量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ＣＡＭとを用いて次式（１）のよ
うに表現できる。

Ｍ−ｓｘａ　　　＋ＡＸＧ　　　　−−−−−・−（１
）ＳＭ　　　　　　　ロ 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−Ｓ　Ｘ　ｃ　　＋Ａ　Ｘ　Ｇ　　　−−−−−−−
−−（２）ＳＲＡＲ 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　ＳＲＸ　Ｇ　ＡＭ　　Ｇ　ＳＭ　Ｘ　Ｇ　ＡＲ）
・・・・・・・・・　　（５） この式（５）の分母・分子をＧ　ｓ　Ｍ”１″′割ると
、次式（６）となる。ただし、ＧＮＲｌよ式（７）で定
義される。

Ｇ　””　Ｇ　ＭＲ／　（Ｇ　ＭＲＸ　Ｇ　ＡＮＧ　Ａ
Ｒ）（Ｂ） ＧＭＲ″ＧＳＲ”　ＳＮ　　　　　曲……　（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”ＳＲとＧｓＭとの伝達関数比ＧＭ
ｌ？’測定することにより測定音Ｒを０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２ｏがら騒音Ｓを発生させた状態
で検知量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１すば、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ＩＩ） 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２ｏ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、ハウ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騒音源であるコンプレッサ
を配し、このコンプレッサに接続されたサクションバイ
ブの基部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と、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
器とを設け、機械室開口から出ようとするコンプレッサ
騒音を発音器から出る制御音で打消すものである。

（作　用） サクションバイブ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。

しかも、コンプレッサ自体に比べてサクションバイブは
あまり高温にならないから、振動ピックアップの熱によ
る劣化が未然に防止され、消音システムの誤動作を防い
でいる。

（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ＩＯ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１８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２軸をとると、機械室ＩＯ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−２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
ＩＯのＹ軸方向の寸法（ダクト長）を例えば６４０ｍｒ
ｎあるいは８８０ｍｍとし、Ｘ、Ｚ方向の寸法を約２５
０ｍｍ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１０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ＩＯの内
壁面にはソフトチー・ブからなる吸音材を貼付けてお′
す、８００Ｈｚ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２Ｇ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２０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。このサクションバイブ２４の基部には振動
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でコンブレッサ２０の振動を検知する。なお、振
動ピックアップ３０は、サクションバイブ２４に対して
バンド等で比較的簡単に固定できる。

振動ピックアップ３０の出力信号は、ローパスフィルタ
４ＬＡ／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４１
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、所定の出力信号
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（するのが良い
。ダクト長が６４０ｍｍの場合は６　、４　ｋ　Ｈｚ　
ｓ　８８０　ｍ　ｍ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図は、サク
ションバイブ２４上で測定したコンプレッサ２０のＸ方
向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り、第４図は、
同じくサクションバイブ２４上で測定したコンプレッサ
２０のＺ方向の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の検知に代えてサクションバイブ２４での振動測定を
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ＧＡＭ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
ＳＲ”６８Ｍ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
０ＭＲ１測定することにより開口１７での測定音Ｒを０
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みを有効なデー
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２Ｇを開口Ｉ７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を配するのが良い。

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ｉ二めのフ
ァ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。しかも、コンプレッサに接続された
サクションバイブの基部に振動ピックアップを取付けて
コンプレッサの振動を拾って゛いるから、振動ピックア
ップの熱による劣化が未然に防止され、消音システムの
誤動作が抑制される。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。

【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
たコンプレッサのＸ方向の振動と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、 第４図は、前図と同じくサクションパイプ上で測定した
コンプレッサのＺ方向の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。 ４゜ 符号の説明 ＩＯ・・・機械室、１７・・・開口、２ｏ・・・コンプ
レッサ、２４・・・サクションバイブ、３ｏ・・・振動
ピックアップ、４０・・・制御回路、５０・・・スピー
カ。

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騒音源であるコンプレッサを
   配し、このコンプレッサに接続されたサクションパイプ
   の基部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と、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
   音器とを設け、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。