JP2008079253A - 緊急車両用サイレン装置及び緊急車両用サイレンシステム - Google Patents

Abstract

【課題】法定のサイレン音量を確保しつつ、電力消費・発熱を抑えることができる緊急車両用サイレン装置を提供する。
【解決手段】サイレン音のアナログ信号が入力され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する変調回路部５１と、変換されたデジタル信号を増幅する定電圧スイッチング回路５２と、増幅されたデジタル信号を平滑化する平滑化回路５３と、平滑化されたサイレン音信号をインピーダンス変換してスピーカに出力するインピーダンス変換回路５４と、を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、主に救急車、パトカー及び消防車などの緊急車両に搭載され、サイレン等の警報音を発する緊急車両用サイレン装置及び緊急車両用サイレンシステムに関するものである。

従来の緊急車両用サイレン装置としては、下記特許文献１に開示される車両用電子サイレン装置が知られている。この装置では、警報スイッチの操作により予め装置本体に登録されたサイレン音などの警報音の信号を、内蔵されるプリアンプとパワーアンプで増幅し、その信号をスピーカに接続することで警報音を車外に報知するものがある。すなわち、予め登録された警報音の信号を所望の出力が得られるように、アナログ信号増幅回路によりアナログ信号の利得の増幅を行なう。この増幅されたサイレン信号をスピーカから出力するようにしている。

なお、かかるサイレン装置は、主に緊急車両のセンターコンソールに搭載されるものであり、この場所にはサイレン装置以外にもカーナビゲーション装置、無線機器などの他の電子機器も搭載されることから、１ＤＩＮサイズのものが採用されている。
特開２００３−１１８４８３号公報

緊急車両では、緊急走行を行っている間には車両ルーフ上に搭載された警告灯で放光するとともに、法定音量のサイレン音を常時吹鳴させることが要求されており、緊急車両用サイレン装置はその要求を満足する必要がある。このサイレン音を吹鳴するスピーカとしては５０Ｗの出力のものが主流となっており、法定音量のサイレン音を吹鳴して緊急走行することで、搭載車両やその周辺の車両等の安全等に貢献している。

緊急走行時には法定音量を常時満足する警報音の出力状態を維持する必要があり、その所望の出力を得るためには、緊急車両用サイレン装置、とりわけアナログアンプ回路部の発熱・電力消費が大きくなるため、安定的に連続使用するために十分な放熱機構が設けられていた。また、通常、緊急車両用サイレン装置には、警報音の吹鳴と共に利用され、車両に搭載される散光式警光灯を直接駆動するためのリレー回路を１個内蔵しており、複数台の散光式警光灯を１台の緊急車両用サイレン装置で動作させるには、装置内部からの制御信号を受けて動作する外部設置型のリレー回路を別途設けていた。従って、かかるリレー回路を駆動するための電力も更に必要になる。

一方、車両に搭載される電子機器の電力消費を低減したいという要望があり、法定のサイレン音量を確保しつつ電力消費を抑制したものが望まれている。

しかしながら、上記特許文献１にも例示されるように、緊急車両用サイレン装置の電力消費の大半は、所望の警報音出力を確保するためのアナログアンプ回路部で消費されていた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、法定のサイレン音量を確保しつつ、電力消費・発熱を抑えることができる緊急車両用サイレン装置及び緊急車両用サイレンシステムを提供することである。

上記課題を解決するため本発明に係る緊急車両用サイレン装置は、
サイレン音のアナログ信号が入力され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換手段と、
変換されたデジタル信号を増幅する増幅手段と、
増幅されたデジタル信号を平滑化する平滑化手段と、
平滑化されたサイレン音信号をインピーダンス変換してスピーカに出力するインピーダンス変換手段と、を有することを特徴とするものである。

かかる構成による緊急車両用サイレン装置の作用・効果を説明する。まず、報知すべきサイレン音のアナログ信号は、例えば、ＣＰＵにより生成され、ＣＰＵのアナログポートから出力される。または、サイレン音の信号を記憶部から読み出して使用してもよい。アナログポートから出力されたアナログ信号は、信号変換手段によりデジタル信号に変換される。

さらに、この変換されたデジタル信号は、増幅手段により所望の電力レベルに増幅される。つまり、信号増幅をアナログアンプで行なうのではなく、デジタル信号に変換してデジタル信号の状態で増幅する。デジタル信号の状態で信号増幅することで、エネルギーロスをする部分を少なくすることができ効率よく増幅することができる。これにより、電力消費・発熱を抑制しつつ所望の信号レベルにまで増幅することができる。増幅されたデジタル信号は、平滑化手段により平滑化されたアナログ信号となり、インピーダンス変換手段によりインピーダンス変換されてスピーカに出力される。スピーカに出力する場合、信号の送り側と受け側とでインピーダンスを合わせることで効率よい信号伝送を行なうことができる。従って、インピーダンス変換手段を設けることで、出力されるスピーカの個数の変更などにも容易に対応できる。以上のように、法定のサイレン音量を確保しつつ、電力消費・発熱を抑えることができる緊急車両用サイレン装置を提供することができる。

本発明において、前記信号変換手段には、マイクからのアナログ音声信号も入力されることが好ましい。

信号変換手段には、サイレン音のアナログ信号が入力されると共に、マイクからのアナログ信号も同様に入力されるようにすれば、マイクからの音声信号もデジタル信号に変換された後、増幅されることになる。これにより、サイレン音とマイク音声とで、信号入力部などの回路構成をほとんど共通に使用することができる。

本発明に係る前記増幅手段は、車両電源の出力電圧により駆動されることが好ましい。

デジタル信号を増幅する場合、アナログアンプと同等の機能を発揮させるためには、所望の高電圧を増幅手段に供給する必要がある。そのための昇圧回路などを別途設けるとすれば、限られたスペースしかない車両の場合、大きな問題となる。そこで、車両電源の出力電圧により駆動することで、増幅手段用の専用電源装置が不要になり、電力消費低減と設置スペースの低減を図ることができる。例えば、車両電源の電圧は１２Ｖあるいは２４Ｖであり、昇圧回路を設けることなく、そのまま増幅手段の駆動電圧として使用することができる。

上記課題を解決するため本発明に係る緊急車両用サイレンシステムは、
サイレン音のアナログ信号が入力され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換手段と、
変換されたデジタル信号を増幅する増幅手段と、
増幅されたデジタル信号を平滑化する平滑化手段と、
平滑化されたサイレン音信号をインピーダンス変換してスピーカに出力するインピーダンス変換手段と、
サイレン音を報知するスピーカと、を備え、インピーダンス変換手段とスピーカが一体化したユニットにより形成されることを特徴とするものである。

かかる構成による緊急車両用サイレンシステムの作用・効果は、既に述べた通りである。すなわち、変換されたデジタル信号は、増幅手段により所望のレベルに増幅される。つまり、信号増幅をアナログアンプで行なうのではなく、デジタル信号に変換してデジタル信号の状態で増幅する。デジタル信号の状態で信号増幅することで、エネルギーロスをする部分を少なくすることができ効率よく増幅することができる。これにより、電力消費・発熱を抑制しつつ所望の信号レベルにまで増幅することができる。増幅されたデジタル信号は、平滑化手段により平滑化されたアナログ信号となり、インピーダンス変換手段によりインピーダンス変換されてスピーカに出力される。スピーカに出力する場合、信号の送り側と受け側とでインピーダンスを合わせることで効率よい信号伝送を行なうことができる。

さらに、インピーダンス変換手段をスピーカと一体化して形成している。すなわち、インピーダンス変換手段を車両外に配置するようにしたので、車両内の限られた配置スペースに余裕ができ、設計の自由度を高めることができる。また、インピーダンス変換手段に関しても放熱対策が必要であるが、車外に配置することで、サイレン装置本体の放熱特性を向上させることができる。

本発明において、前記スピーカが散光式警光灯に内蔵されていることが好ましい。

この構成によれば、インピーダンス変換手段の放熱対策については、散光式警光灯のシャシ等を利用することができる。

本発明に係る緊急車両用サイレン装置（システム）の好適な実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の緊急車両用サイレン装置（システム）の概要を示す外観図である。

緊急車両用サイレン装置１（以下、「本装置」とする）は、緊急車両のセンターコンソール等に搭載されるものであり、そのサイズは１ＤＩＮのものが使用される。本装置１の前面側には、接続される機器の制御や状態表示を行うフロントフェース部１１が設けられる。本装置１の背面側には、スピーカ２を接続する接続口（非図示）や散光式警光灯４などの操作・制御等対象機器が接続されるインターフェース部１５（図２参照）、装置１本体への車両バッテリー３からの電源電圧入力部（非図示）などが備えられている。

本装置１は、フロントフェース部１１に設けられたサイレンスイッチ１２の操作により、本装置内部に格納された回路部によりサイレン音や音声信号を増幅し、その増幅信号は通信線を介してスピーカ２より報知される。

テストスイッチ１３は、本装置１に接続されたスピーカ２の断線、短絡、インピーダンス間違いを検出するための試験を行うための起動スイッチである。その他、本装置１の故障や接続される散光式警光灯４の故障がないか等の試験開始の起動スイッチでもある。通常、サイレンの吹鳴をスピーカ２から行う緊急走行時には、テストスイッチ１３は使用されないため、フロントフェース部１１以外にテストスイッチ１３を設けてもよい。なお、フロントフェース部１１には、サイレンスイッチ１２やテストスイッチ１３のほか、乗務者による拡声を行うためのマイク６などが接続される。

状態表示部１４はＬＥＤセグメントにより構成されるパネル等により構成され、本装置１の動作情報や接続される機器、例えば、テストスイッチ１３を操作した場合にスピーカ２の状態情報を表示したり、本装置１の前面に接続されるマイク６による音声入力のスピーカ２からの報知音量等を表示する。スピーカ２の状態としては、スピーカ２の断線、短絡、インピーダンス間違いなどがある。通常、テストスイッチ１３は、緊急車両の管理者等により始業時に操作され、緊急出動時にスピーカ２からサイレン音が吹鳴しない、などの不具合を未然に防ぐ目的で使用されている。

スピーカ２は、本装置１からの信号を受けてサイレン信号を吹鳴するものであり、１個または複数個が本装置１に接続される。車両バッテリー３は、通常の車両に搭載されているものであり、本装置１に電源電圧を供給する。その電源電圧はＤＣ１２ＶまたはＤＣ２４Ｖのものが大半を占めている。また、車両の走行状態や車両バッテリー３の電源供給を受けている機器（非図示）の状況に応じて電源電圧は凡そＤＣ１０〜１６ＶまたはＤＣ２０〜３２Ｖの範囲で大きく変動をする。

＜機能ブロック図＞
図２は、本発明の一実施形態を示す緊急車両用サイレン装置１の機能ブロック図である。ＣＰＵ１７は、所定のプログラムに従い、本装置１の各部に対する制御を行う。フロントフェース部１１には、サイレンスイッチ１２やテストスイッチ１３の他に、インターフェース部１５に接続される散光式警光灯４の動作や、スピーカ２の吹鳴のＯＮ／ＯＦＦを設定するための各種スイッチが設けられている。その動作等は記憶部１６に登録されたプログラムや、ＣＰＵ１７の周辺回路（非図示）により決められる。

インターフェース部１５は、散光式警光灯４の制御用コネクタなどで構成されている。また、フロントフェース部１１に設けられた警光灯動作スイッチ（非図示）の操作により、散光式警光灯４を動作させる。インターフェース部１５には、散光式警光灯４を直接駆動できるように内部にリレーが設けられている。

記憶部１６には、本装置１の制御を行うためのプログラムが格納される他、スピーカ２から吹鳴される警報メッセージの音声合成音等が記憶される。記憶部１６は、ＲＯＭやＲＡＭなどのメモリ、または、音声合成用ＩＣなどにより構成される。サイレンスイッチ１２の操作により、ＣＰＵ１７が記憶部１６に記憶されたサイレン音信号等を増幅回路部５に送信するためのプログラム等が記憶されている。

ＣＰＵ１７は、本装置１の制御等を行うほか、スピーカ２から吹鳴されるサイレン音の信号波形を生成する機能も有する。生成されたサイレン音信号はＣＰＵ１７のアナログポートから、アナログのサイレン音信号として出力される。生成されたアナログのサイレン音信号は、増幅回路部５に伝達される。増幅回路部５の構成については後述する。なお、サイレン音信号はＣＰＵ１７で生成されるほか、記憶部１６に予め信号波形データとして登録しておいてもよい。

また、マイク６で作業者により入力されたアナログの音声信号は、ＣＰＵ１７から出力されるサイレン音信号と同様、増幅回路部５において増幅される。すなわち、増幅回路部５には、サイレン音及び／又はマイク音声信号が入力されることになる。

状態検知・判定部１８は、テストスイッチ１３の操作により、スピーカ２が接続されるインピーダンス変換回路５４の二次側の信号電圧を検出し、スピーカ２の短絡等を検出するものである。状態検知・判定部１８は、公知の回路構成のものを使用することができる。

＜増幅回路部の構成＞
図３は、本発明の増幅回路部５の概略回路図である。増幅回路部５は、変調回路部５１（信号変換手段に相当）、定電圧スイッチング回路５２（増幅手段に相当）、フィルター回路５３（平滑化手段に相当）、インピーダンス変換回路５４（インピーダンス変換手段に相当）、三角波発生回路５５から構成される。

変調回路部５１は、ＣＰＵ１７で生成されるサイレン音アナログ信号を、２値のデジタル信号に変調する。変調回路部５１は、いわゆるＰＷＭ（パルス幅変調）方式により、デジタル信号への変調を行なう。具体的には、三角波発生回路５５から変調回路部５１に入力される三角波信号を基礎に、同時に変調回路部５１に入力されるサイレン音アナログ信号（正弦波）を２値のデジタル信号（方形波）に変調する。マイク６からの音声信号が入力される場合も同様である。なお、変調回路部５１の構成としては、ＰＷＭ方式以外の構成のアナログ−デジタル変換回路を使用してもよい。

変調回路５１は電源３１により駆動されるが、この電源３１の基準電圧は、１０〜１６Ｖの電源電圧を持つ車両バッテリー３から三端子レギュレーター（非図示）などで低電圧にされたものである。

定電圧スイッチング回路５２は、変調回路部５１から入力される２値化されたデジタルのサイレン音信号を車両バッテリー３の電源電圧でスイッチングする信号増幅手段であって、フィルター回路５３に増幅された２値デジタル信号を入力する。つまり、入力されたデジタル信号を増幅したデジタル信号として出力するデジタル信号の増幅回路に相当する。

定電圧スイッチング回路５２は、車両バッテリー３により駆動される。車両バッテリー３は、定電圧スイッチング回路５２を駆動するのに十分な高電圧出力を有しているため、昇圧回路を設けることなく、そのまま出力電圧が供給される。

フィルター回路５３は、定電圧スイッチング回路５２から入力される２値信号を平滑化するローパスフィルター回路より構成される。このフィルター回路５３により、増幅されたデジタル信号がアナログ信号に変換される。

インピーダンス変換回路５４は、変圧器で構成されており、フィルター回路５３でアナログ信号に変換されたサイレン音信号のインピーダンスを変換する。インピーダンス変換にあたっては、スピーカ２の出力等に応じて選択できる。

スピーカ２は、インピーダンス変換回路５４から入力されるサイレン音信号を吹鳴する。また、スピーカ２とインピーダンス変換回路５４の２次側の間には、スピーカの２の断線等を検出する回路が設けられ、状態検知・判定部１８の一要素として機能する（図３では図示を省略）。スピーカ２は、緊急車両の種類等により、１つだけ設けられる場合や複数設けられる場合がある。かかる場合に対応するために、インピーダンス整合を行なうために、インピーダンス変換回路５４が設けられる。インピーダンス変換回路５４については、公知の構成によるものを使用することができる。

かかる構成によれば、アナログのサイレン音信号増幅を、アナログアンプで行うのではなく、デジタル信号に変調した後に車両バッテリー３の電源でスイッチングすることにより、デジタル信号の状態で増幅を行なうようにしている。デジタル信号の状態で増幅することで、増幅処理における無駄なエネルギー損失を低減することができ、増幅時の効率を高めることができる。従って、従来のアナログ信号増幅回路で発生していた発熱を抑えることができた。また、発熱を抑えることができることにより、放熱用部品を小型化できるほか、本装置１のコストを低減することもできる。更に、小型化が図れることにより、制約されたスペースの本装置内に新たなリレー回路等の機構部品を追加することができる。

さらに、デジタル信号への変調後のスイッチングを車両バッテリー３で行った後に平滑化、インピーダンス変換する構成を採用している。つまり、定電圧スイッチング回路５２に対して車両バッテリー３の電源電圧を直接印加しており、所望のスピーカ出力を得るための電力を持つ専用の電源装置を本装置１内に設ける必要がないから、本装置１の小型化に貢献できる。また、車両バッテリー３の出力電圧の大きさで十分に効率よく定電圧スイッチング回路５２を駆動させることができる。

＜別実施形態＞
本発明に係る緊急車両用サイレン装置の好適な実施形態を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、種々の変形例が可能である。例えば、スピーカ２とインピーダンス変換回路５４を一体化したユニットとして構成してもよい。スピーカ２は、車両の外部に設けられるが、インピーダンス変換回路５４も外部に設けられることになる。インピーダンス変換回路５４も発熱するため、これを外部に設けることで、サイレン装置本体の放熱特性を高めることができる。また配置スペースに余裕ができるため、設計の自由度を高めることができる。

また、本実施形態ではスピーカ２と散光式警光灯４が別々の装置として説明されているが、スピーカ２とインピーダンス変換回路５４を一体化したユニットとする場合、スピーカ２が散光式警光灯４に内蔵されていてもよい。これにより、インピーダンス変換回路５４の放熱対策については、散光式警光灯４のシャシ等を利用することができる。

本発明の一実施形態を示す緊急車両用サイレン装置の概要図である。 上記緊急車両用サイレン装置の機能ブロック図である。 上記緊急車両用サイレン装置の増幅回路部の概略回路図である。

符号の説明

１ 緊急車両用サイレン装置
２ スピーカ
３ 車両バッテリー
４ 散光式警光灯
５ 増幅回路部
６ マイク
１１ フロントフェース部
１２ サイレンスイッチ
１６ 記憶部
１７ ＣＰＵ
１８ 状態検知・判定部
５１ 変調回路部
５２ 定電圧スイッチング回路
５３ 平滑化回路
５４ インピーダンス変換回路

Claims (5)

1. サイレン音のアナログ信号が入力され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換手段と、
   変換されたデジタル信号を増幅する増幅手段と、
   増幅されたデジタル信号を平滑化する平滑化手段と、
   平滑化されたサイレン音信号をインピーダンス変換してスピーカに出力するインピーダンス変換手段と、を有することを特徴とする緊急車両用サイレン装置。
2. 前記信号変換手段には、マイクからのアナログ音声信号も入力されることを特徴とする請求項１に記載の緊急車両用サイレン装置。
3. 前記増幅手段は、車両電源の出力電圧により駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の緊急車両用サイレン装置。
4. サイレン音のアナログ信号が入力され、入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換する信号変換手段と、
   変換されたデジタル信号を増幅する増幅手段と、
   増幅されたデジタル信号を平滑化する平滑化手段と、
   平滑化されたサイレン音信号をインピーダンス変換してスピーカに出力するインピーダンス変換手段と、
   サイレン音を報知するスピーカと、を備え、インピーダンス変換手段とスピーカが一体化したユニットにより形成されることを特徴とする緊急車両用サイレンシステム。
5. 前記スピーカが散光式警光灯に内蔵されていることを特徴とする請求項４に記載の緊急車両用サイレンシステム。

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