JPH03191277A - 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が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９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１０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少さくして、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、ＦＩＲ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
発せられる制御音へとに基づいて、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−８ＸＧ　　　＋ＡＸＧ　　　　・・・・・・・・・
　　（１）ＳＭ　　　　　　　　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−８ＸＧ　　十ＡＸＧ　　　−・−・−”’　　（２
）ＳＲＡｌ？ 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−６８Ｒ／ （Ｇ　５ＲｘＧ　ＡＭ　　Ｇ　ＳＭ　Ｘ　Ｇ　ＡＲ）・
・・・・・・・・　　（５） この式（５）の分母・分子を０８Ｍ″２：Ｊ割ると、次
式（６）となる。ただし、ＧＭＲは式（７）で定義され
る。

Ｇ　−Ｇ　、Ｒ／ （Ｇ　ＭＲＸ　Ｇ　ＡＭ　−Ｇ　ＡＲ）（６） ＧＭＲ”　’　ＳＲ”　ＳＭ　　　　　・・・・・・・
・・　（７）これらの式（８）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ｃ　Ｍ　ＲＧ　ａｃ１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ｌ１ｔｌＩ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８５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、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少
さくした１次元ダクト構造を有する機械室であって１ｗ
Ａ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、このコンプレッサのモータ部に振動ピックア
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） 本発明に係る低騒音冷蔵庫で能動制御法により低減しよ
うとしているのは、８００Ｈｚ未満の低い周波数帯域の
コンプレッサ騒音である。この周波数成分の騒音は、コ
ンプレッサ内部のモータ振動が主原因となっている。そ
こで、この振動源に最も近いコンプレッサのモータ部に
振動ピックアップを取付けてコンプレッサ騒音に対応し
た振動を効率良く検知する。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。

（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１０内には、主騒皆
源であるコンプレッサ２０が配されて（する。

この機械室１０は、両側板１１，１２　、天井板１３、
前面傾斜板Ｉ４、底板１５及び背面カックー１８によっ
て閉じられており、冷蔵庫背面から見た力／＜−１８の
左端に設けられた放熱等のための唯一の開口（７以外４
ｉ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１０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ＩＯのＸ−２平
面内の断面寸法を十分少さくしており、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１０のＹ軸方向の寸法（ダクト長）を例えば６４
０ｍｍあるいは８８０ｍｍとし、Ｘ、Ｚ方向の寸法を約
２５０ｍｍ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ｌ
Ｏ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、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２０は、底板Ｉ５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ジンバイブ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、ローバスフィルタ
４１．Ａ／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以上でなるべく高くするのが良
い。ダクト長が６４０ｍｍの場合は６．４ｋＨｚ、８８
０ｍｍ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９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〜第５図
は、コンプレッサ２０のモータ部２１上の異なる３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３
図において破線で示されている。なお、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３
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
スピーカーピックアップ間の音響伝達関数’ＡＭが０と
なる（次式％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”　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９図の場合と同様に伝達関数比
’　ＭＲ’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＃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、＄ｉ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
、前記のようにコンブレッサ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５０を配するのが良い。

第６図は、本発明の他の実施例に係る低騒音冷蔵庫にお
ける振動ピックアップ３０の取付位置を示すコンプレッ
サ２０の側面図である。

コンプレッサ２０においてモータ部２１の端面すなわち
コンプレッサ本体のクラスタ部２３側の端面は、コンプ
レッサ２０の内蔵モータに近いうえに平面となっている
ため、振動ピックアップ３０の取付けに好都合である。

本実施例では、このモータ部２）の端面上に溶接により
ボルト２Ｂを立設して、このボルト２６に振動ピックア
ップ３０を取付けている。

このようにすれば、振動ピックアップ３０の取付けが簡
単かつ強固となり、その取付ミスを防止できる。ボルト
２６を使用せずに平板な振動ピックアップ３０をモータ
部２１の端面上に直接取付けても、コンプレッサ２０と
振動ピックアップ３０との面接触を実現することができ
る。

第７図は、第６図の振動ピックアップ取付位置でＪｌ定
したＸ方向の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であり、第８図は、コン
プレッサ２０のモータ部２１周面上で測定したＹ方向の
振動とコンプレ；ソ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、両図にお
いて破線で示されている。なお、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。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、この場合にもコンプレッサ騒音Ｓ
の検知に代えてコンプレッサ振動のｎ１定を採用するこ
とができる。

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、
振動源に近いコンプレッサのモータ部に取付けた振動ピ
ックアップを通してコンプレッサ騒音を間接的かつ効率
良く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ΔＰ１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ス図、 第５図は、コンプレッサのモータ部周面上の更に他の点
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６図は、本発明の他の実施例に係る低騒音冷蔵庫にお
ける振動ピックアップの取付位置を示すコンプレッサの
側面図、 第７図は、前回の振動ピックアップ取付位置で測定した
Ｘ方向の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８図は、コンプレッサの
モータ部周面上でΔ−１定し、たＹ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９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。 符号の説明 １０・・・機械室、１７・・・開口、２０・・・コンプ
レッサ、２１・・・モータ部、２２・・・メカ部、２３
・・・クラスタ部、２６・・・ボルト、３０・・・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少さ
   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、このコンプレッサのモータ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。