JP2019003039A - 冷蔵庫 - Google Patents

Abstract

【課題】コストや消費電力の大幅な増加を招くことなく音声認識の精度を向上させることができる冷蔵庫を提供する。【解決手段】実施形態の冷蔵庫１は、コンプレッサ１１と、コンプレッサ１１から発生する騒音ノイズおよび振動ノイズの特性を示すデータを記憶する記憶部１３と、マイク９と、マイク９に接続されており、アナログデジタル変換器（ＡＤＣ１７ａ）および信号処理部（ＤＳＰ１７ｂ）を有し、マイク１９に入力された音声のデータに、記憶部１３に記憶されているデータを用いてコンプレッサ１１から発生する騒音ノイズおよび振動ノイズを逆位相で加算することにより、入力された音声に含まれている騒音ノイズおよび振動ノイズを除去する処理を行う音声認識部１７と、を備える。【選択図】図２

Description

本発明の実施形態は、冷蔵庫に関する。

冷蔵庫に音声認識機能を設け、使用者が発する音声を認識して扉の開閉操作や収納する食品の名称登録等を可能にしたものがある。このような音声認識機能は、一般的に、音声を入力するマイク、入力された音声をデンタル信号に変換するアナログデジタル変換器、および、デジタル信号処理を行うＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の信号処理部を設けることで実現されている。そして、音声の認識精度を向上させるために、音声以外のノイズを除去するいわゆるノイズキャンセラ機能を持たせることもある（例えば特許文献１参照）。

特開２００２−２５３９９１号公報

さて、マイクには、ユーザが発話した音声以外にも様々なノイズが入力される可能性がある。
しかしながら、音声以外の様々なノイズを除去しようとすると、音声とノイズとをまず識別し、識別した様々なノイズに対して信号処理をそれぞれ行う必要があることから、高速且つ複雑な信号処理を実行可能にするために信号処理部のコストや消費電力の増加を招いていた。

そこで、コストや消費電力の大幅な増加を招くことなく音声認識の精度を向上させることができる冷蔵庫を提供する。

実施形態の冷蔵庫は、コンプレッサと、前記コンプレッサから発生する騒音ノイズおよび振動ノイズの特性を示すデータを記憶する記憶部と、マイクと、前記マイクに接続されており、アナログデジタル変換器および信号処理部を有し、前記マイクに入力された音声のデータに、前記記憶部に記憶されているデータを用いて前記コンプレッサから発生する騒音ノイズおよび振動ノイズを逆位相で加算することにより、入力された音声に含まれている騒音ノイズおよび振動ノイズを除去する処理を行う音声認識部と、を備える。

実施形態の冷蔵庫を模式的に示す図 冷蔵庫の電気的構成を模式的に示す図 音声認識部がノイズを除去する態様を模式的に示す図 マイクの構成を模式的に示す図

以下、実施形態について、図１から図４を参照しながら説明する。
図１に示すように、冷蔵庫１は、本体２内に、前面が開口した複数の貯蔵室が上下方向に並んで配置されている。本実施形態の冷蔵庫１の場合、本体２内には、上段から順に冷蔵室３、野菜室４、野菜室４の下方に左右方向に並んで配置されている製氷室５と小冷凍室６、および、それらの下方に配置されている大冷凍室７が設けられている。

冷蔵室３および野菜室４は、いずれも冷蔵温度帯の貯蔵室であり、冷蔵室３の前面の開口は、左右に並んだヒンジ開閉式の左扉３ａおよび右扉３ｂによって開閉される。また、野菜室４の前面の開口は引出し式の扉４ａによって開閉される。製氷室５、小冷凍室６および大冷凍室７は、いずれも冷凍温度帯の貯蔵室であり、製氷室５の前面の開口は引出し式の扉５ａによって開閉され、小冷凍室６の前面の開口は引出し式の扉６ａによって開閉され、大冷凍室７の前面の開口は引出し式の扉７ａによって開閉される。

左扉３ａには、冷蔵庫１の運転モードの設定の入力や冷蔵庫１の運転状態等の確認をすることができる操作パネル８が設けられている。この操作パネル８は、例えば静電スイッチとＬＥＤ等の表示器とで構成されており、ユーザの操作を受け付けるとともに、冷蔵庫１の運転状態や現在の設定等を視覚的にユーザに報知する。

また、操作パネル８には、マイク９が設けられている。このマイク９は、ユーザが発話した音声を入力するものであり、後述するように、音声認識部１７（図２参照）に接続されている。つまり、冷蔵庫１は、音声による指示の入力つまりは音声認識機能を備えている。このマイク９は、本実施形態では操作パネル８に設けているが、扉の前面が例えばガラス製の化粧板等で覆われている場合には、他の位置に設けることもできる。

また、冷蔵庫１内には、制御部１０が設けられている。この制御部１０は、図示しないマイクロコンピュータで構成されており、図２に示す記憶部１３に記憶されているコンピュータプログラムを実行することにより、コンプレッサ１１等で構成される冷凍サイクルの運転や開扉装置１２による扉の開放等を含めた冷蔵庫１の全体を制御する。また、詳細は後述するが、記憶部１３には、コンプレッサ１１から発生する騒音ノイズおよび振動ノイズの特性を示すデータが、コンプレッサ１１の回転周波数に対応付けられて記憶されている。

制御部１０は、操作パネル８、コンプレッサ１１、開扉装置１２、記憶部１３、開扉装置１２を作動させる開扉スイッチ１４、貯蔵室の温度を検出する温度センサ１５等に接続されている。また、制御部１０は、現在時刻を取得可能なタイマ１０ａを内蔵している。なお、図２に示す冷蔵庫１の構成は一例であり、これに限定されるものではない。

そして、制御部１０は、例えば温度センサ１５で検知した貯蔵室の温度等に基づいてコンプレッサ１１の運転つまりは冷凍サイクルの運転を制御することにより、各貯蔵室を冷却する。コンプレッサ１１は、本実施形態では回転周波数を変更可能ないわゆるインバータ式のものを採用している。ただし、コンプレッサ１１は、回転周波数が固定されているものを採用することもできる。

また、制御部１０は、音声認識部１７に接続されている。音声認識部１７は、図３に示すように、アナログ信号をデジタル信号に変換するアナログデジタル変換器（以下、ＡＤＣ１７ａと称する）と、デジタル信号を処理する信号処理部（以下、ＤＳＰ１７ｂと称する）とを有している。この音声認識部１７は、マイク９から入力された音声からノイズを除去するノイズキャンセラ機能を実現する。

次に上記した構成の作用について説明する。
上記したように、マイク９には、ユーザが発話した音声以外にも様々なノイズが入力される可能性がある。このとき、音声以外の全てのノイズを除去しようとすると、入力された音声からノイズを識別し、識別した様々なノイズに対して信号処理をそれぞれ行う必要がある。以下、入力された音声に応じて動的にノイズの除去を行う手法を、便宜的に従来手法と称するが、このような従来手法では、高速且つ複雑な信号処理が必要となることから、信号処理部のコストや消費電力の増加を招いていた。

そこで、本実施形態では、以下に説明するように、コストや消費電力の大幅な増加を招くことなく音声認識の精度を向上させている。
冷蔵庫１において、主な騒音ノイズおよび振動ノイズの発生源は、コンプレッサ１１であると考えられる。そのため、冷蔵庫１の記憶部１３には、前述のようにコンプレッサ１１から発生する騒音ノイズおよび振動ノイズのデータが記憶されている。ここで、騒音ノイズとは空気中を伝播してマイク９に入力されるノイズを意味し、振動ノイズとは冷蔵庫１の構造を伝播してマイク９に入力されるノイズを意味している。

これは、マイク９は、例えば図４に示すように本体部９ａと振動を受け止めるダイアフラム等の振動片９ｂとにより構成されており、本体部９ａが冷蔵庫１に固定された状態で設けられているが、振動片９ｂには、冷蔵庫１の構造例えば操作パネル８からの振動が伝わり、それがノイズとして音声に混入する可能性がある。そのため、冷蔵庫１は、騒音ノイズだけでなく、振動ノイズのデータも記憶部１３に記憶している。このデータは、冷蔵庫１の製造時や出荷時に試験を行い予め記憶しておくことができる。

そして、冷蔵庫１は、このデータを用いてノイズキャンセラ機能を実現している。つまり、冷蔵庫１は、従来手法のようにマイク９に入力された音声から動的にノイズを除去するのではなく、ノイズの発生源を予め想定するとともに想定されるノイズのデータを予め記憶しておき、マイク９に入力された音声からいわば静的にノイズを除去するという手法を採用している。換言すると、冷蔵庫１は、自身がノイズの発生源とならないようにすることで音声認識の精度を向上させるという技術的思想に基づいてなされている。
このように騒音ノイズおよび振動ノイズの発生源を限定することにより、冷蔵庫１は、ＤＳＰ１７ｂにおける信号処理の負荷を低減することができる。

具体的には、図３に示すように、マイク９に、コンプレッサ１１からの騒音ノイズと振動ノイズとが重畳された音声が入力されたとする。以下、図３に波形Ｄ１として示すように、マイク９に入力されたノイズが重畳している音声を入力データと称して説明する。

入力データは、ＡＤＣ１７ａによってデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換された入力データは、ＤＳＰ１７ｂにおいて、周知のように音声認識処理が実行される。そして、ＤＳＰ１７ｂは、記憶部１３に記憶されているデータを用いて、騒音ノイズおよび振動ノイズを入力データに逆位相となるようにデジタル信号処理により加算する。

つまり、ＤＳＰ１７ｂは、記憶部１３に記憶されているデータを用いて、入力データに含まれるノイズを打ち消す処理を行っている。このとき、ＤＳＰ１７ｂは、現在のコンプレッサ１１の回転周波数に応じて、使用するデータを適宜選択する。なお、図３には、騒音ノイズおよび振動ノイズの一例を波形Ｄ２として模式的に示している。

これにより、入力データに含まれる騒音ノイズおよび振動ノイズが除去すなわちキャンセルされ、図３に波形Ｄ３として例示するように、コンプレッサ１１からの騒音ノイズおよび振動ノイズが除去された出力が得られる。なお、詳細な説明は省略するが、ノイズをキャンセルする際には、入力データ中のノイズとの位相合わせ等の処理が行われている。

そして、ＤＳＰ１７ｂあるいは制御部１０において、音声認識つまりは音声によって指示された内容の特定が行われる。
このように、冷蔵庫１は、自身が発生源となるノイズを予め想定するとともにそのノイズの特性を示すデータを予め記憶しておき、入力された音声に対してノイズを除去するノイズキャンセラ機能を実現している。

以上説明した実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
冷蔵庫１は、コンプレッサ１１と、マイク９と、ＡＤＣ１７ａおよびＤＳＰ１７ｂを有する音声認識部１７と、コンプレッサ１１から発生する騒音ノイズおよび振動ノイズの特性を示すデータを記憶する記憶部１３と、マイク９に入力された音声のデータに、記憶部１３に記憶されているデータを用いて騒音ノイズおよび振動ノイズを逆位相で加算することにより、音声に含まれる騒音ノイズおよび振動ノイズを除去する音声認識部１７とを備えている。

これにより、マイク９に入力される様々なノイズへの対応やノイズの推定が不要になり、より安価なＤＳＰ１７ｂで応答性に優れたノイズキャンセラ機能を実現することができる。また、従来手法に比べて処理の負荷を低減することができるため、低消費電力化を図ることもできる。

したがって、コストや消費電力の大幅な増加を招くことなく音声認識の精度を向上させることができる。さらに、冷蔵庫１が実際に動作している際の騒音ノイズおよび振動ノイズを除去することができるため、個体差によらず、適切なノイズの除去を行うことができる。

また、冷蔵庫１の記憶部１３には、コンプレッサ１１から発生する騒音ノイズおよび振動ノイズのデータが、コンプレッサ１１の回転周波数ごとに記憶されている。そして、冷蔵庫１は、コンプレッサ１１の回転周波数に応じた騒音ノイズおよび振動ノイズを逆位相で加算することにより、音声からノイズを除去している。

実施形態のコンプレッサ１１のように必要とされる冷却性能に応じて回転周波数を変更可能な場合、コンプレッサ１１の回転周波数が変更されるとそれに伴って発生する騒音ノイズおよび振動ノイズも変化すると考えられるが、回転周波数に応じた騒音ノイズおよび振動ノイズを逆位相で加算することにより、適切に音声からノイズを除去することができる。

ところで、騒音ノイズおよび振動ノイズの特性を示すデータは、上記したように製造時や出荷時に記憶させることができる。ただし、現実的には、冷蔵庫１が実際に設置される環境では、冷蔵庫１の近傍に壁が存在したり、冷蔵庫１自体に磁石等により物体が取り付けられたりすることがある。つまり、製造時の設置環境と使用時の設置環境とが異なるおそれがある。そして、設置環境が異なれば、発生する騒音ノイズや振動ノイズが変化する可能性がある。

そのため、冷蔵庫１は、予め定められている更新期間が経過した時点でマイク９に入力される騒音ノイズおよび振動ノイズを取得し、記憶部１３に記憶されているデータを更新する構成とすることができる。この場合、更新期間は、例えば電源が投入されてから数時間のように設定することができる。これにより、実際の設置環境に応じた騒音ノイズや振動ノイズの特性を示すデータを記憶でき、より正確にノイズを除去することができる。

このとき、電源投入後は庫内を冷却するために通常状態つまりは庫内がある程度冷却されている状態よりもコンプレッサ１１の運転が活発になっていると想定されるが、更新期間を設けることにより、通常状態での騒音ノイズや振動ノイズの特性を示すデータを記憶でき、より適切にノイズを除去することが可能となり、音声認識の精度を向上させることができる。これは、インバータ式のコンプレッサ１１だけでなく、インバータ式ではないものにおいても共通する。

あるいは、冷蔵庫１は、予め定められている更新時刻となった時点でマイク９に入力される騒音ノイズおよび振動ノイズを取得し、記憶部１３に記憶されているデータを更新する構成とすることができる。この場合、更新時刻は、外部のノイズが比較的少ないと想定される時間帯、換言すると、コンプレッサ１１から発生する騒音ノイズや振動ノイズをより正確に取得できると想定される夜間等の時間帯に設定することができる。

これにより、除去すべきノイズをより正確に特定することが可能となり、音声認識の精度を向上させることができる。これは、インバータ式のコンプレッサ１１だけでなく、インバータ式ではないものにおいても共通する。

また、冷蔵庫１は、記憶部１３に記憶されているデータを更新する際、コンプレッサ１１の回転周波数を変化させ、回転周波数ごとにデータを更新する構成とすることができる。これにより、インバータ式のコンプレッサ１１から発生する騒音ノイズや振動ノイズの特性をより詳細に取得することができ、除去すべきノイズをより正確に特定することができる。

実施形態では音声認識が開始されるタイミングは制限していないが、上記した構成とすることにより、恒常的に音声認識を行う構成においては大幅な省電力化を実現できるとともに、操作パネル８から音声認識の有効化を指示するような構成においても省電力化に寄与することができる。

実施形態では記憶部１３を制御部１０と音声認識部１７で共用する構成を例示したが、音声認識部１７に専用の記憶手段を設ける構成とすることができる。
実施形態ではＤＳＰ１７ｂを備える音声認識部１７を例示したが、制御部１０を信号処理部とし、制御部１０においてノイズを除去する処理を行う構成とすることができる。また、ＡＤＣ１７ａは、ＤＳＰ１７ｂや制御部１０に内蔵する構成とすることもできる。

実施形態では騒音ノイズ、振動ノイズの発生源としてコンプレッサ１１を例示したが、騒音ノイズ、振動ノイズの発生源となりえる他の機能部を対象とすることができる。すなわち、冷蔵庫１が備える機能部のうち騒音あるいは振動の発生源となる機能部について、発生するノイズの特性を示すデータを予め記憶しておき、音声が入力された際の機能部の動作状態に応じて、ノイズを除去するか否かを決定することにより、上記した実施形態と同様に、コストや消費電力の大幅な増加を招くことなく音声認識の精度を向上させることができる。

各実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。本態様およびその変形は、発明の範囲および要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

図面中、１は冷蔵庫、９はマイク、１０は制御部（音声認識部）、１１はコンプレッサ、１３は記憶部、１７は音声認識部、１７ａはＡＤＣ（アナログデジタル変換器）、１７ｂはＤＳＰ（信号処理部）を示す。

Claims (5)

1. コンプレッサと、
   前記コンプレッサから発生する騒音ノイズおよび振動ノイズの特性を示すデータを記憶する記憶部と、
   マイクと、
   前記マイクに接続され、アナログデジタル変換器および信号処理部を有し、前記マイクに入力された音声のデータに、前記記憶部に記憶されているデータを用いて前記コンプレッサから発生する騒音ノイズおよび振動ノイズを逆位相で加算することにより、入力された音声に含まれている騒音ノイズおよび振動ノイズを除去する処理を行う音声認識部と、
   を備える。
2. 前記コンプレッサは、必要とされる冷却性能に応じて回転周波数を変更可能なものであり、
   前記記憶部には、前記コンプレッサから発生する騒音ノイズおよび振動ノイズのデータが、当該コンプレッサの回転周波数ごとに記憶されており、
   前記音声認識部は、前記コンプレッサの回転周波数に応じた騒音ノイズおよび振動ノイズを逆位相で加算することを特徴とする請求項１記載の冷蔵庫。
3. 前記音声認識部は、予め定められている更新期間が経過した時点で前記マイクに入力される騒音ノイズおよび振動ノイズを取得し、前記記憶部に記憶されているデータを更新することを特徴とする請求項１または２記載の冷蔵庫。
4. 前記音声認識部は、予め定められている更新時刻となった時点で前記マイクに入力される騒音ノイズおよび振動ノイズを取得し、前記記憶部に記憶されているデータを更新することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の冷蔵庫。
5. 前記音声認識部は、前記記憶部に記憶されているデータを更新する際、前記コンプレッサの回転周波数を変化させ、回転周波数ごとにデータを更新することを特徴とする請求項３または４記載の冷蔵庫。

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