JPH03191280A - 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ｌＯ内には、冷蔵庫
騒音の主たる源であるロータリコンプレッサ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
ための唯一の開ロＩ７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ＩＯ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３
５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台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、ＦＩ
Ｒフィルタという。）を備えた伝達関数Ｇの制御回路４
０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による検知台Ｍは、ロータリコ
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ＧＡＭ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−ｓｘｃ　　　＋ＡＸＧ　　　　＝＝・−−（２）Ｓ
ＲＡＲ 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。

に　−Ｇ　ｓＲ／ （Ｇ　ＳＲＸ　Ｇ　ＡＭ−Ｇ　ＳＭ　Ｘ　Ｇ　ＡＲ）・
・・・・・・・・　　（５） この式（５）の分母・分子をＧＳＭで割ると、次式（６
）となる。ただし、ＧＭＲは式（７）で定義される。

Ｇ−Ｇ　／（ＧＭＲＸＧＡＭ−ＧＡＲ）Ｒ （６） ＧＭＲ”　ＧＳＲ”　ＳＭ　　　　　・・・・・・・・
・　（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ＧＭ−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、ロータリコンプレッサ２ｏから騒音Ｓを発生さ
せた状態で検知台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、ロータリコンプレッサ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、ロータリコンプレッサ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１箇
所に開口を備える機械室中に騒音源である本体円筒形の
ロークリコンプレッサを配し、このコンプレッサの本体
の接線方向の振動を非接触で検知する振動検知装置を配
し、この非接触振動検知装置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制御音で打消すものである
。

（作　用） ロータリコンプレッサから発せられる騒音中の主要部分
は、内蔵ロータの回転音である。ロータの回転がコンプ
レッサ本体の接線方向の振動を引起し、この振動が回転
音となって本体外に放出されるのである。本発明に係る
低騒音冷蔵庫の振動検知装置は、ロータリコンプレッサ
の回転音に対応したコンプレッサ本体の接線方向の振動
を効率良く非接触で検知する。制御回路は、この非接触
振動検知装置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、主騒音
源であるロータリコンプレッサ２０が配されている。こ
の機械室ｌＯ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１フ以外は密閉さ
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ｌＯ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軸及びＺ軸方向の寸法を約２５０ｍｍとすれば、８０
０Ｈｚ未満の周波数ではＹ軸方向しか音響モードが生じ
ないため、機械室ｌＯをＹ軸方向の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、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、１０
０Ｈｚ以上、８００Ｈｚ未満としている。

ロータリコンプレッサ２０は、底板１５上の同図におい
て右端位置にＹ軸方向に固定されている。

このロークリコンプレッサ２０は、本体が円筒形であっ
て、本体右側がモータ部２！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。このロータリコンプレッ
サ２０の本体周面上には、母線方向すなわちＹ軸方向に
伸びる板状治具２Ｂが立設されている。これに対応して
レーザー式の非接触振動検知袋ｆｔ３０が前面傾斜板１
４に取付けられており、法線がＸ軸方向を向く治具２６
の面に向けてレーザー光を発射する。この振動検知装置
３０は、治具２６で反射されたレーザー光を受けて、コ
ンプレッサ本体の接線方向の振動を検知する。

非接触振動検知装置３０の出力信号は、ローパスフィル
タ４ＬＡ／Ｄコンバータ４２、Ｆ　Ｉ　Ｒ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９図に示すマイクロホン３５に代えて
非接触振動検知袋ｆｉｆ３０を使用している。

第３図は、この振動検知装置３０で検知したロータリコ
ンプレッサ本体の接線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コヒーレンス関数を２チ
ヤンネルのＦＦＴアナライザでｉＵＪ定した結果を示す
図である。この図に示されるように、コンプレッサ本体
の接線方向の振動とコンプレッサ騒音Ｓ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本体の
接線方向の振動測定を採用することができる。しかも、
この振動検知装置３０を採用すれば、第２図に示すよう
にスピーカ・振動検知装置間の音響伝達関数ＧＡＭがＯ
となる（次式（８）　）　。

％式％ （８） 二〇式（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と’ＳＮ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／ＧＡｌ？　　　　・・・・・・・・・　
（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ＧＭＲを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、ロータリコンプレッサ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、ロータリコンプレッサ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。

以上のようにして得られた消音用伝達関数Ｇの例を第４
図に示す。この伝達関数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５
０から発して機械室開口Ｉ７においてこの騒音Ｓを打消
すことができる。この能動制御消音システムの騒音低減
効果を第５図に示す。同図中の実線は消音前の騒音レベ
ルを示し、破線は消音後の騒音レベルを示す。同図に示
すように本実施例によれば、例えば約１０ｄＢ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
検知装置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。また、振動
検知装置３０をロータリコンプレッサ２０から離してい
るので、振動検知装置３０がコンプレッサ２０の発熱の
影響を受けることもない。

ただし、コンプレッサ振動を非接触振動検知装置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、ロータリコンプレッサ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、前記のようにロータリコンプレッサ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５０を配するのが良い。

本実施例との比較のために、コンプレッサ本体の周面に
取付けた振動ピックアップでコンプレッサ本体の法線方
向の振動を検知する場合について、前記第３図〜第５図
に対応する図面をそれぞれ第６図〜第８図に示す。この
場合には振動検知感度が低下し、約４ｄＢの騒音低減効
果しか得られない。しかも、振動ピックアップがコンプ
レッサ本体の発熱の影響を受けて劣化する問題が生じた
り、この振動ピックアップの固定方法によっては騒音低
減効果にバラツキが生じたりする。

なお、非接触振動検知装置３０としては、前記のレーザ
ーを利用した光学式のものに限らず、磁気式のもの等を
採用しても良い。また、本実施例では制御回路４０にＦ
ＩＲ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、
振動検知装置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
がないばかりが、ロータリ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。しかも、本発明に係る低騒音冷蔵
庫の振動検知装置は、コンプレッサ本体の法線方向の振
動を検知するのではなく、その接線方向の振動を検知す
るから、ロータリコンプレッサの回転音を高感度で検出
することができる。また、振動検知装置として非接触式
のものを採用しているので、この振動検知装置がコンプ
レッサの発熱の影響を受けることもない。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図の非接触振動検知装置で測定したコン
プレッサ本体の接線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４図は、第１図及び
第２図の制御回路に与える消音用伝達関数Ｇの例を示す
図、 第５図は、第１図の低騒音冷蔵庫の騒音低減効果を示す
騒音レベル図、 第６図は、コンプレッサ本体の周面に取付けた振動ピッ
クアップでコンプレッサ本体の法線方向の振動を測定す
る場合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７図は、前図の場合の制御回路に与え
る消音用伝達関数Ｇの例を示す図、 第８図は、前図の消音用伝達関数Ｇを制御回路に与えた
場合の冷蔵庫の騒音低減効果を示す騒音レベル図、 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・・・ロー
クリコンプレッサ、２Ｂ・・・治具、３０・・・非接触
振動検知装置、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本体円筒形のロ
   ータリコンプレッサを配し、このコンプレッサの本体の
   接線方向の振動を非接触で検知する振動検知装置を配し
   、この非接触振動検知装置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。