JP2663552B2 - 車両用騒音低減装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、車両用騒音低減装置に関し、特に、チュー
ナやCDプレーヤ等の音響装置を備えた自動車の車室内で
受聴される騒音、例えば自動車用空調装置の騒音、を低
減する装置に関する。

近年、車両の高品質化に伴い、車室内の低騒音化に対
する要求は著しく高まっており、なかでも自動車用空調
装置の発生する騒音は特に大きいため、低騒音の空調装
置を開発しなければならない状況にある。

〔従来の技術、および発明が解決しようとする課題〕

第４図には従来形の一例としての車両用騒音低減装置
の構成が概略的に示される。同図の例示は、自動車用空
調装置の発生する騒音を低減する場合の構成を示してい
る。

この構成では、騒音源である送風用ファン（図示せ
ず）の近傍に設置されたマイクロホンＭによって騒音を
電気信号に変換し、この信号の振幅および位相を騒音制
御装置20において制御し、更にその信号の位相反転を行
い、ファンに対し騒音の伝播経路の下流側に設置したス
ピーカＳに該位相反転された信号を印加することで、騒
音を打ち消し、ひいては騒音低減を図るようにしてい
る。このような装置は、騒音のレベルを検出して該騒音
を打ち消すように能動的に作用するという意味で、能動
的消音装置（アクティブ・サイレンサ）と称される。な
お、23は送風用ファンを回転駆動するためのモータ、24
は内外気切り替え箱、D₁〜D₃は各種空調モード（換気
（VENT）、ヒータ（HEAT）、デフロスト（DEF））の吐
き出し口と車室内とを連結するダクトを示し、太い矢印
は空調された空気が車室内に吐き出される様子を示して
いる。

騒音制御装置20は、その作用の特徴上、マイクロホン
Ｍで検出された騒音の信号に含まれる種々の周波数成分
のうち特定の成分、すなわち騒音低減の対象となる周波
数成分、を通過させるためのフィルタを通常有してい
る。この場合、騒音低減の効果をより高めるために、各
周波数成分に対応して複数のフィルタを設けることが望
ましい。これに関して、ディジタル・フィルタを組み込
むことが考えられる。このディジタル・フィルタは、入
力された信号を複数のそれぞれ異なる伝播特性、すなわ
周波数特性、を有する成分に分離する機能を有している
ため、より効果的な騒音低減という観点からは好適であ
る。

しかしながら、このディジタル・フィルタは、現時点
では、自動車用空調装置のコストに比してかなり高価で
あるという課題が残されている。

一方、車載用音響装置に関しては、第５図に示される
ように、たとえ周波数ｆに対して一定レベルの音声信号
を音響装置のスピーカ51に入力しても、受聴者の耳元
（符号52で示される部分）においては一定の音圧レベル
にはならず、その結果、聞きづらいという不都合が生じ
る。これは、音場が、スピーカ51から放射されて受聴者
の耳元52に直接伝わる直接音の他に、車室内の天井、床
等で反射して伝わることに起因して該直接音に対し遅延
差および方向差をもつ間接音を含んでいるからである。

また、クラシック、ジャズ等の音楽のジャンルに応じ
て高周波音または低周波音を強調するためのグラフィッ
ク・イコライザを設置したり、さらには、コンサートホ
ール等の残響特性を車室内で再現させるためのディジタ
ル音響装置をも設置する傾向にある。

本発明は、かかる従来技術における課題に鑑み創作さ
れたもので、比較的低コストで、騒音低減の効果を高め
ると共に、車載用音響装置の音質を向上させることがで
きる車両用騒音低減装置を提供することを目的としてい
る。

〔課題を解決するための手段〕

上述した従来技術における課題は、所望の信号伝播特
性を実現することができるディジタル・フィルタを騒音
低減用と音響補正用とに共用することにより、解決され
る。

従って、本発明によれば、音響装置を備えた車両の車
室内で受聴される騒音を低減する装置であって、騒音源
の近傍に配設された騒音検出手段と、該騒音検出手段に
対し該騒音の伝播経路の下流側に配設された音響発生手
段と、前記騒音のレベルが所定のレベルに対し高いかま
たは低いかを検出する騒音レベル検出手段と、入力され
た信号をそれぞれ異なる伝播特性を有する複数の成分に
分離して出力するディジタル・フィルタを有し、前記騒
音レベル検出手段の出力に応答して該ディジタル・フィ
ルタを前記騒音検出手段および音響発生手段、または前
記音響装置のいずれか一方に切り替え接続する制御回路
とを具備し、前記騒音のレベルが高い時は前記騒音検出
手段からの出力信号を前記ディジタル・フィルタに通し
更に位相反転を行って前記音響発生手段に供給し、該騒
音のレベルが低い時は前記音響装置からの音響信号を該
ディジタル・フィルタに通して該音響装置の音響出力部
に供給するようにしたことを特徴とする車両用騒音低減
装置が提供される。

〔作用〕

上述した構成によれば、ディジタル・フィルタは、
騒音のレベルが高い時は騒音検出手段および音響発生手
段に供され、騒音のレベルが低い時は音響装置に供さ
れるようになっている。つまり、構成要素の共用化によ
り装置全体のコストを低減させることができる。

の場合、騒音検出手段からの出力信号は、ディジタ
ル・フィルタにおいて振幅および位相が制御され、さら
に位相反転されて音響発生手段に供給される。つまり、
ディジタル・フィルタは、騒音伝播経路において騒音検
出手段から音響発生手段に到る騒音の伝播特性を打ち消
すように作用する。これによって、騒音低減の効果を高
めることができる。

また、の場合、音響装置からの音響信号は、ディジ
タル・フィルタにおいて振幅および位相が制御された
後、該音響装置の音響出力部に供給される。この場合、
ディジタル・フィルタは、車室内の音響特性を任意の特
性に調節するように作用する。これによって、音響装置
の音質を向上させることができる。

なお、本発明の他の構成上の特徴および作用の詳細に
ついては、添付図面を参照しつつ以下に記述される実施
例を用いて説明する。

〔実施例〕

第１図には本発明の一実施例としての車両用騒音低減
装置の構成が一部模式的に示される。同図の例示は、自
動車用空調装置の発生する騒音を低減する場合の構成を
示している。

まず、空調装置について説明する。ファン21は、モー
タ（図示せず）により駆動力を得て回転し、内外気切り
替え箱24の吸い込み口（内気口、外気口、切り替えダン
パ等を有する吸い込み口）より空気を吸い込む。この空
気は、スクロールケーシング22により一方向に整流さ
れ、さらに冷却用熱交換器25および加熱用熱交換器26を
通して空調された後、各種モード（換気（VENT）、ヒー
タ（HEAT）、デフロスト（DEF））の吐き出し口と車室
内とを連結するダクトを通って、車室内に吐き出され
る。また、27は冷風と温風とが混合される空気混合室に
設けられた、空気流の影響を緩和するためのダンパ、28
は内外気切り替え箱24の吸い込み口に設置された補助ダ
クトを示す。

1aはファン21の吸い込み音を検出するためのマイクロ
ホンであって、補助ダクト28内でファン21の近傍に設置
されている。また、2aはファン21の吐き出し音を検出す
るためのマイクロホンであって、スクロールケーシング
22からの吐き出し口の部分に設置されている。2aはマイ
クロホン1aに対応して設けられたスピーカであって、補
助ダクト28内で該マイクロホンから1m程度離れた位置に
配設されている。同様に、2bはマイクロホン1bに対応し
て設けられたスピーカであって、冷却用熱交換器25の下
流側、すなわちダンパ28の直前の位置に配設されてお
り、マイクロホン1bとの間隔は1m程度に設定される。

マイクロホン1aの出力信号は、前置増幅器（プリアン
プ）3aにおいて増幅器された後、切り替えスイッチ11a
の接点Ａに入力されるようになっており、一方、マイク
ロホン1bの出力信号は、プリアンプ3bにおいて増幅器さ
れた後、切り替えスイッチ11bの接点Ａに入力されるよ
うになっている。４はカー・オーディオであって、チュ
ーナやCDプレーヤ等の音響機器と該機器からの出力信号
を増幅器するためのプリアンプを有する。このプリアン
プのＬチャネル用の出力信号は、切り替えスイッチ11a
の接点Ｂおよび切り替えスイッチ15aに入力され、一
方、Ｒチャネル用の出力信号は、切り替えスイッチ11b
の接点Ｂおよび切り替えスイッチ15bに入力される。5a
および5bは、それぞれカー・オーディオのＬチャネル、
Ｒチャネル用に設けられたスピーカを示す。

６は空調用ファン21のスピードが高速（Hi）か低速
（Lo）かを検出するためのファン・スピード検出回路で
あって、具体的には車室内の温度に応答し、該ファンの
発生する騒音のレベルが所定のレベルに比して高いか低
いかを等価的に検出する機能を有している。つまり、第
２図に示されるように、車室内の温度が空調設定温度
（破線表示）と大きく異なる程度に高い時は、空調用フ
ァン21は比較的高速で回転するため、それに応じて発生
する騒音のレベルも高くなる。これに対し、車室内の温
度が空調設定温度に対し所定の範囲内にある時は、空調
用ファン21は比較的低速で回転するため、それに応じて
発生する騒音のレベルも低くなる。

７は空調モード検出回路であって、空調装置の各種モ
ード、すなわち換気（VENT）、ヒータ（HEAT）、デフロ
スト（DEF）を検出したり、あるいは、内外気切り替え
用ダンパの状態を検知して、空調装置が内気モードまた
は外気モードのいずれかの状態にあるのかを検出する機
能を有している。

８はメモリを示し、該メモリには、主として２種類の
伝播特性が予め格納されている。一方は、マイクロホン
1a,1bの配設位置からそれぞれ対応のスピーカ2a,2bの配
設位置に到る騒音の伝播経路に応じた伝播特性、具体的
には内気VENTモードのダクト伝播特性、外気DEFモード
のダクト伝播特性等である。他方は、車室内においてカ
ー・オーディオのスピーカ5a,5bから放射されて受聴者
に到達する音響が所定の音場を形成するよう予め設定さ
れた伝播特性、具体的にはクラシック、ジャズ等のジャ
ンルに応じた高周波音または低周波音補正伝播特性、コ
ンサートホール等における伝播特性等である。

９は音場補正／選択スイッチであって、後述するよう
に、制御回路10内のディジタル・フィルタ12a,12bがカ
ー・オーディオ用に供されている時に、メモリ８内に格
納されている伝播特性（クラシック、ジャズ等の音楽の
ジャンルに応じた高周波音または低周波音補正伝播特
性、コンサートホール等における伝播特性等）の中から
乗員が所望とする特性を選択する際に用いられる。

制御回路10は、切り替えスイッチ11a,11b,14a,14b,15
a,15bと、ディジタル・フィルタ12a,12bと、増幅器（ア
ンプ）13a,13bと、位相反転回路16a,16bと、アクティブ
・サイレンサ／カー・オーディオ切り替え回路17と、中
央処理装置（CPU）18とから構成されている。制御回路1
0において、切り替えスイッチ11a（11b）は、ディジタ
ル・フィルタ12a（12b）に接続され、さらにアンプ13a
（13b）を介して切り替えスイッチ14a（14b）に接続さ
れている。この切り替えスイッチ14a（14b）の接点Ａは
位相反転回路16a（16b）を介してスピーカ2a（2b）に接
続され、接点Ｂはカー・オーディオ用のスピーカ5a（5
b）に接続されている。また、カー・オーディオ４のプ
リアンプのＬ（Ｒ）チャネル用の出力信号は、切り替え
スイッチ15a（15b）の接点Ａを介してスピーカ5a（5b）
に入力されるようになっている。なお、切り替えスイッ
チ15a,15bの各接点Ｂは使用しない。

アクティブ・サイレンサ／カー・オーディオ切り替え
回路17は、ファン・スピード検出回路６において検出さ
れた結果に基づき、ファン21の発生する騒音のレベルが
所定のレベルに比して高い場合には各切り替えスイッチ
を接点Ａ側（アクティブ・サイレンサ側）に切り替え接
続し、一方、該騒音のレベルが所定のレベルに比して低
い場合には各切り替えスイッチを接点Ｂ側（カー・オー
ディオ側）に切り替え接続する機能を有している。

ディジタル・フィルタ12a,12bは、入力された信号を
それぞれ異なる伝播特性を有する複数の成分に分離して
出力する機能を有している。例えば第３図に一構成例と
して示されるように、入力信号ｘ（ｎ）は、係数乗算器
h₀を通して得られた信号成分、遅延器T₁と係数乗算器h₁
を通して得られた信号成分、遅延器T₁およびT₂と係数乗
算器h₂を通して得られた信号成分、……、および、遅延
器T₁〜T_Mと係数乗算器h_Mを通して得られた信号成分に分
離され、これら分離された各信号は加算器ADで加算さ
れ、信号ｙ（ｎ）として出力される。

CPU18は、メモリ８に格納されている各種伝播特性を
参照しながらファン21の騒音レベルの高低に応じた最適
な伝播特性をディジタル・フィルタ12a,12bに対して設
定するよう制御を行う機能を有している。具体的には、
CPU18は、ファン21の騒音レベルが高い時（各切り替え
スイッチが接点Ａ側に切り替え接続されている時）は、
空調モード検出回路７における検出結果に基づきディジ
タル・フィルタに対して、内気VENTモードのダクト伝播
特性、外気DEFモードのダクト伝播特性等を実現するよ
う係数を変更し、一方、騒音レベルが低い時（各切り替
えスイッチが接点Ｂ側に切り替え接続されている時）
は、音場補正／選択スイッチ９により乗員が選択した内
容に基づきディジタル・フィルタに対して、クラシッ
ク、ジャズ等の音楽のジャンルに応じた高周波音または
低周波音補正伝播特性、コンサートホール等における伝
播特性等を実現するよう係数を変更する。

次に、第１図装置の作用について説明する。

まず、第２図に示されるように、車室内の温度が空調
設定温度（破線表示）と大きく異なる程度に高い時は、
空調用ファン21は比較的高速で回転するため、それに応
じて発生する騒音のレベルも高くなる。この状態はファ
ン・スピード検出回路６で検出され、さらにアクティブ
・サイレンサ／カー・オーディオ切り替え回路17が応答
することにより、各切り替えスイッチが接点Ａ側に切り
替え接続される。

従って、マイクロホン1a,1b、プリアンプ3a,3b、ディ
ジタル・フィルタ12a,12b、アンプ13a,13b、位相反転回
路16a,16bおよびスピーカ2a,2bが電気的に接続される。
この時、ディジタル・フィルタ12a,12bは、ダクト内の
マイクロホン・スピーカ間の騒音伝播特性（音波の振幅
・位相特性）と同じになるようCPU18によって係数が制
御される。ファン21の発生する騒音は、ダクト内を伝播
する一方で、マイクロホン1a,1bにより電気信号に変換
され、制御回路10において信号の振幅および位相制御が
行われた後、さらに位相反転回路16a,16bにおいて信号
の位相反転が行われ、スピーカ2a,2bより、騒音レベル
と同一振幅で且つ逆位相の音として放射される。これに
よって、該スピーカの配設位置付近では、ダクト内を伝
播してきた騒音が該放射音によって打ち消され、騒音低
減が実現される。

また、カー・オーディオ４のプリアンプが切り替えス
イッチ15a,15bを介してスピーカ5a,5bに直接接続される
ので、騒音自体を低減した状態で、カー・オーディオか
ら受聴される音をそれ相応に享受することができる。

次に、第２図に示されるように、車室内の温度が空調
設定温度に対し所定の範囲内にある時は、空調用ファン
21は比較的低速で回転するため、それに応じて発生する
騒音のレベルも低くなる。この状態はファン・スピード
検出回路６で検出され、さらにアクティブ・サイレンサ
／カー・オーディオ切り替え回路17が応答することによ
り、各切り替えスイッチが接点Ｂ側に切り替え接続され
る。

従って、カー・オーディオ４のプリアンプ、ディジタ
ル・フィルタ12a,12b、アンプ13a,13bおよびスピーカ5
a,5bが電気的に接続される。この時、ディジタル・フィ
ルタ12a,12bは、音場補正／選択スイッチ９の操作に基
づき乗員の好みに応じた伝播特性（音楽のジャンルに応
じた高周波音または低周波音補正伝播特性、コンサート
ホール等における伝播特性等）と同じになるようCPU18
によって係数が制御される。従って、カー・オーディオ
から受聴される音の音質は格段に向上される。

なお、上述した実施例では内気モードおよび外気モー
ドのいずれの場合にも吸い込み側と吐き出し側の双方の
アクティブ・サイレンサが機能するように構成したが、
外気モードの場合にはファン21の吸い込み側の騒音はそ
れほど問題とはならないので、吐き出し側のアクティブ
・サイレンサのみを機能させるようにしてもよい。

また、内気モード時には特に騒音が大きいので、内外
気切り替えダンパの状態（位置）を検知することにより
アクティブ・サイレンサを機能させるようにしてもよ
い。

さらに、外気モード時には吸い込み側からの騒音はそ
れほど問題とはならないので、吸い込み側のアクティブ
・サイレンサに接続される制御回路の部分をカー・オー
ディオ側に接続することで更に音質の向上を図るように
してもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ディジタル・フ
ィルタを騒音のレベル高低に応じてアクティブ・サイレ
ンサ用とカー・オーディオ用とに共用しているので、装
置全体のコストの低減化を図ることができる。また、騒
音のレベルが高い場合にはディジタル・フィルタが騒音
の伝播特性を打ち消すように作用するため、騒音低減の
効果を高めることができる。さらに、騒音のレベルが低
い場合にはディジタル・フィルタが車室内の音響特性を
任意の特性に調節するように作用するため、音響装置の
音質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての車両用騒音低減装置
の構成を一部模式的に示したブロック図、 第２図は第１図におけるファン・スピード検出回路の作
用を説明するための波形図、 第３図は第１図におけるディジタル・フィルタの一例を
示す回路図、 第４図は従来形の一例としての車両用騒音低減装置の構
成を概略的に示した斜視図、 第５図は従来形における問題点を説明するための図、 である。 （符号の説明） 1a,1b……騒音検出手段（マイクロホン）、 2a,2b……音響発生手段（スピーカ）、 ４……音響装置（カー・オーディオ）、 5a,5b……音響出力部（スピーカ）、 ６……騒音レベル検出手段（ファン・スピード検出回
路）、 ８……メモリ、 10……制御回路、 12a,12b……ディジタル・フィルタ、 18……中央処理装置（CPU）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音響装置（4,5a,5b）を備えた車両の車室
   内で受聴される騒音を低減する装置であって、 騒音源の近傍に配設された騒音検出手段（1a,1b）と、 該騒音検出手段に対し該騒音の伝播経路の下流側に配設
   された音響発生手段（2a,2b）と、 前記騒音のレベルが所定のレベルに対し高いかまたは低
   いかを検出する騒音レベル検出手段（６）と、 入力された信号をそれぞれ異なる伝播特性を有する複数
   の成分に分離して出力するディジタル・フィルタ（12a,
   12b）を有し、前記騒音レベル検出手段の出力に応答し
   て該ディジタル・フィルタを前記騒音検出手段および音
   響発生手段、または前記音響装置のいずれか一方に切り
   替え接続する制御回路（10）とを具備し、 前記騒音のレベルが高い時は前記騒音検出手段からの出
   力信号を前記ディジタル・フィルタに通し更に位相反転
   を行って前記音響発生手段に供給し、該騒音のレベルが
   低い時は前記音響装置からの音響信号を該ディジタル・
   フィルタに通して該音響装置の音響出力部（5a,5b）に
   供給するようにしたことを特徴とする車両用騒音低減装
   置。