JPH08314474A

JPH08314474A - アクティブ消音装置

Info

Publication number: JPH08314474A
Application number: JP7118790A
Authority: JP
Inventors: Minoru Okubo; 稔大久保; Toshiyuki Uyama; 俊之宇山; Koichi Agari; 晃一上里
Original assignee: Yanmar Diesel Engine Co Ltd
Current assignee: Yanmar Co Ltd
Priority date: 1995-05-17
Filing date: 1995-05-17
Publication date: 1996-11-29

Abstract

(57)【要約】【目的】建設機械や農業機械等の如く、キャビンＣ内
に乗車したオペレータの左右各耳部位近傍の騒音を局部
的に消音して、快適な作業環境を提供する。【構成】座席Ｓやヘッドレスト１の左右にスピーカ２
・３とエラーマイク４・５を配置して、オペレータの頭
部Ｈの左右に局部的な消音領域を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車輛の運転室等の室内に
伝達される騒音を、制御器から出力された逆位相音波と
の干渉により消音させるアクティブ消音装置に関するも
のであり、特に運転者が座る座席の左右各耳部位近傍に
局部的な消音領域を構成することにより、効率的に消音
する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、乗用車等の如く広い室内に複
数の乗員が乗車して走行する車輛室内において、逆位相
音波を出力して消音するアクティブ消音装置に関する技
術は公知とされている。例えば、特開平３−２０３４９
３号公報に記載された技術の如くである。しかし、該従
来の技術においては、図１９と図２０において図示する
如く、自動車の車内のコーナー部分に複数個のスピーカ
を設置する構造となっていたのである。即ち、広い車内
には複数の人間が乗車するので、車内全域を消音するこ
とを目的としてスピーカが配置されていた。故に、ノー
ド以外の部位にスピーカを配置する等設計上の制約があ
る。また、エラーマイクの間隔以上の周波数では消音で
きない。室内の音響モードが複雑な場合には、多数のス
ピーカを配置する必要がある。また室内が大きくなると
スピーカの消費電力が大きくなる等の不具合があったの
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
従来技術の不具合を解消するものである。特に、中央に
位置する人の頭部が音波伝播の障害となり、左右各耳部
位近傍を独立した音場とすることが可能となり、高周波
数の騒音領域まで消音効果を向上することを目的とした
ものである。また、建設機械や農業機械等の如く、多数
の種類の機械があり、それぞれにキャビンが設けられて
いる場合等において、どのようなキャビンや座席の場合
でも、アクティブ消音装置を埋設したヘッドレスト（ス
ピーカとエラーマイクを座席の一部として取り付けたも
の）の部分を共有化することにより、アクティブ消音装
置のコストを低減させるものである。またキャビンや作
業機の大きさが変化した場合にも、これらの変化に関係
なく適用可能なアクティブ消音装置を供給するものであ
る。本発明のアクティブ消音装置により、例えば１０デ
シベル以上騒音を低減した最静音領域を、作業者の耳近
傍に作成することができる。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の解決しようとす
る課題は以上の如くであり、次に該課題を解決するため
の手段を説明する。請求項１の発明においては、座席の
頭部空間の左右各耳部位の近傍に、局部的な最静音領域
を惹起すべく、エラーマイクとスピーカを配置し、該エ
ラーマイク位置にて騒音が最小となるように、前記スピ
ーカより逆位相音波を出力するアクティブ消音装置を構
成し、該アクティブ消音装置を座席の後部に配置した。
請求項２の発明においては、座席の頭部空間の左右各耳
部位近傍に、エラーマイクとスピーカを並設し、該スピ
ーカを２次音源とし逆位相音波を出力し、前記エラーマ
イクからの騒音信号を最小とすべく、局部的な消音領域
を惹起する制御装置を設けた。請求項３の発明において
は、スピーカとエラーマイクを、座席の一部で頭部空間
近傍に配設し、逆位相音波を該スピーカから出力させる
制御器を設けた。請求項４の発明においては、騒音域内
に配設された座席の頭部空間の左右各耳部位近傍の対向
する位置に、左右各一対のスピーカを配置し、該スピー
カの少なくとも一方側に、エラーマイクを設けた。請求
項５の発明においては、騒音域内に配置された座席の頭
部空間の左右各耳部位近傍で対向する位置に、左右一対
のスピーカを、その音波出力方向変更調節手段を介して
取り付けた。請求項６の発明においては、座席の頭部空
間の左右各耳部位近傍に、左右各耳部位の夫々に対する
距離計測手段と、左右一対のスピーカを配置し、頭部空
間の中央上部にエラーマイクを配設した。請求項７の発
明においては、座席の頭部空間の左右各耳部位近傍に、
左右一対のスピーカを配設し、頭部空間の中央上部にエ
ラーマイクを配設した。請求項８の発明においては、ア
クティブ消音装置において、消音用コントローラにより
出力される逆位相音波の信号と、ステレオオーディオア
ンプ装置の増幅器より出力される音楽信号とを混合する
手段を有し、該混合信号を消音用スピーカより音に変換
して出力し、音楽用スピーカと消音スピーカを兼用し
た。

【０００５】

【作用】本発明は以上の如く構成したので、次のような
作用をするものである。即ち、頭部が音波の障害物とな
り左右各耳部位近傍を独立した音場とすることが可能と
なり、高周波数の騒音まで消音が可能となった。また座
席やヘッドレストをすべての作業機で共通化することに
より、装置の小型化を図り、低コスト化を図ることが出
来る。また、キャビンの大きさに影響されず、同一シス
テムで安定した消音効果が得られるのである。また、逆
位相音波の信号と、ステレオオーディオアンプ装置の増
幅器より出力される音楽信号とを混合して出力すること
により、音楽用スピーカと消音スピーカを兼用し、コス
ト低減も可能とした。

【０００６】

【実施例】次に実施例を説明する。図１は本発明のアク
ティブ消音装置を搭載したバックホー掘削機等の建設機
械の側面図、図２は本発明のアクティブ消音装置の基本
構成を示す平面図、図３は本発明のアクティブ消音装置
を構成するヘッドレスト１と一対のスピーカ２・３と一
対のエラーマイク４・５の配置を示す図面、図４は本発
明のアクティブ消音装置の制御回路を示す図面である。

【０００７】図１においては、バックホー掘削機に搭載
したアクティブ消音装置を図示しており、該バックホー
掘削機の座席Ｓの周囲を被覆するキャビンＣの内部に、
本発明のアクティブ消音装置が配置されている。該バッ
クホー掘削機のキャビンＣに限定されるものではなく、
コンバインやトラクター等の農業機械においても、キャ
ビンＣが搭載されるので、該キャビンＣの内部の座席Ｓ
のヘッドレスト１の部分に、本発明のアクティブ消音装
置を配置することが出来るのである。これにより、オペ
レータの頭部Ｈの耳部Ｅの部分に重複するように、最静
音領域Ｍが発生するのである。また、農業機械と建設機
械とは、キャビンＣの構成が良く似ており、またオペレ
ータが一人のみが乗車するという点や、出力の大きなデ
ィーゼルエンジンを搭載している点でも似ているので、
同じような構成のアクティブ消音装置が搭載できるので
ある。

【０００８】図２と図３においては、本発明のアクティ
ブ消音装置の基本的な構成が開示されている。座席Ｓの
上部にオペレータの頭部Ｈを接当して、楽な姿勢とする
ヘッドレスト１が設けられているのが普通である。本発
明は、この座席Ｓとヘッドレスト１の部分をスピーカ２
・３やエラーマイク４・５の取り付け位置として兼用し
ている。オペレータの頭部Ｈの左右のヘッドレスト１に
スピーカ２・３を埋め込んでいる。また該ヘッドレスト
１の、オペレータの左右各耳部位近傍に、消音量をモニ
ターするエラーマイク４・５を設置している。

【０００９】図３の如く、ヘッドレスト１に対してスピ
ーカ２・３とエラーマイク４・５を配置することによ
り、図２に示す如く、オペレータの左右各耳部位近傍に
局部的な最静音領域が構成されるのである。まず、リフ
ァレンスセンサ６によりノイズ源（例えば振動、騒音又
は回転等を検出する検出器）からの騒音を検出し、該リ
ファレンスセンサ６が検出した騒音を元に、スピーカ２
・３からオペレータ耳位置近傍での騒音に対し、逆位相
となる音波を出力し、オペレータ耳位置近傍での騒音を
消音する。このときの消音により、消音出来ずに残った
騒音を、エラーマイク４・５により検出し、スピーカ２
・３より出力する音波を補正し、消音量を増加するもの
である。上記本発明による配置構成により精度の高い消
音をエラーマイク４・５とスピーカ２・３により行うこ
とが出来るのである。またヘッドレスト１は平面図にお
いて図示される如く、凹形に構成されており、該前方へ
の突出部が、オペレータの左右各耳部位近傍まで突出さ
れているものとする。この突出部にスピーカ２・３とエ
ラーマイク４・５を埋め込んで配置している。

【００１０】図４においては、図２と図３の構成におけ
る回路図が図示されている。この場合には、消音用コン
トローラを構成する制御器Ｗを一台として、それぞれ一
対が設けられているスピーカ２・３とエラーマイク４・
５とを並列に設置することにより、安価で安定したシス
テム回路とすることが出来るのである。従来技術である
特開平３−２０３４９３号公報においては、乗用車の如
く、複数の人間が乗車する広い室内の全てを消音すると
いう思想の元で構成されているので、室内のコーナーの
位置にスピーカが配置されることとなり、各搭乗者の耳
毎にアクティブ消音するということが出来なかったので
あるが、本発明の場合に、各座席Ｓのヘッドレスト１毎
に消音するという思想に立っているので、それぞれの搭
乗者毎に、最適の消音効果を発揮させることが出来るの
である。

【００１１】図５は、消音用コントローラを構成する制
御器Ｗを２台設けた構成の回路図、図６はスピーカとエ
ラーマイクをそれぞれ１台のみを配置した場合の局部的
な消音領域を示す平面図、図７は１台のみのスピーカ２
とエラーマイク５とを配置した構成を示す平面図、図８
は１台のみのスピーカ２とエラーマイク５の場合の制御
回路を示す回路図、図９はエラーマイクは１台でスピー
カは２台の場合の配置を示す平面図、図１０は図９の構
成の制御回路図を示す図面、図１１は座席Ｓに対してヘ
ッドレスト１を上下調節可能とした構成を示す前面図、
図１２は頭部Ｈに対して、エラーマイク４・５，スピー
カ２・３の位置を前後に調整可能とした構成を示す平面
図、図１３はエラーマイク７を頭部Ｈの上部に１台だけ
配置した構成を示す側面図、図１４は同じく図１３の平
面図、図１５は同じく図１３の制御回路図、図１６はヘ
ッドレスト１の部分の左右に頭部Ｈとの間隔検出機構８
・９を配置した構成を示す平面図、図１７は図１６の構
成の場合の制御回路図、図１８はステレオオーディオア
ンプＡの出力信号とアクティブ消音装置の出力信号を混
合して、同一スピーカから放射可能とした構成の回路図
を示す図面、図１９は自動車の場合におけるアクティブ
消音装置の従来技術を示す平面図、図２０は図１９の場
合の回路図を示す図面である。

【００１２】図５の実施例においては、スピーカ２・３
とエラーマイク４・５をそれぞれ一対設けると共に、消
音用コントローラを構成する制御器Ｗをも一対設けてい
る。このように、制御器Ｗを一対設けて、それぞれのス
ピーカ２・３とエラーマイク４・５と制御器の回路を左
右独立した回路とすることにより、頭部Ｈの左右各耳部
位近傍の音場が異なる場合においても、左右の局部的消
音領域で、異なる逆位相音波を発して最高の消音効果を
挙げることが出来るのである。これにより左右各耳部位
近傍で音の大きさや騒音の周波数が相違する場合でも、
最適な逆位相音波を発することが可能となる。

【００１３】図６と図７と図８においては、スピーカ２
とエラーマイク５をそれぞれ１台とした場合の実施例が
開示されている。この場合には、スピーカ２を頭部Ｈの
真後ろの位置に配置し、エラーマイク５は頭部Ｈの右耳
または左耳のどちらかの近傍に配置している。図６にお
いては、このようにスピーカ２とエラーマイク５とを１
台とした場合の局部的な消音領域Ｎを図示している。こ
の場合には、左右各耳部Ｅ，Ｅの近傍の消音効果は同じ
である。しかし、スピーカとエラーマイクと制御器Ｗの
それぞれが１台で済むので、コストを低減出来るという
効果を発揮する。

【００１４】図９と図１０においては、スピーカ２・３
は左右に１台ずつ配置されているが、エラーマイク５は
右側の１台のみが配置された構成が開示されている。こ
の場合には、図１０に示す如く、制御器Ｗは１台であ
る。この場合にも、エラーマイク５が１台であり、制御
器Ｗが１台であるのでコストの低減を図ることが出来
る。

【００１５】図１１においては、座席Ｓに対してヘッド
レスト１の高さを調整可能とした構成が開示されてい
る。オペレータはその体格が相違して身長も相違するの
で、ヘッドレスト１が常時同じ位置であるとすると、頭
部Ｈの位置がヘッドレスト１からずれてしまい、消音効
果が低減する場合が発生するのである。本発明において
は、間隔検出機構８・９から音波やレーザー波等を発振
して、頭部Ｈの位置が最も近い位置にあるかどうかを検
出し、自動により、又は手動によりヘッドレスト１を上
下に調節可能としている。

【００１６】図１２においては、頭部Ｈの大きさや、オ
ペレータが楽な姿勢を取る為に身体を傾けて、左右の耳
の位置が相違する場合が発生するので、このような場合
の為に、ヘッドレスト１の左右に間隔検出機構８・９を
設けて、該頭部Ｈの位置を検出し、この頭部Ｈの位置に
合わせて、ヘッドレスト１の左右の突出部１Ｌ・１Ｒの
角度や位置を自動的に、もしくは手動により変更可能と
したものである。これによりオペレータは常時、頭部Ｈ
の位置を中央とした直立的な固い姿勢を取る必要がな
く、左右に自由に頭部Ｈを傾けることができ、またこの
場合においても、最大の消音効果を得ることが出来るの
である。

【００１７】図１３・図１４・図１５においては、エラ
ーマイク７を頭部Ｈの上方に１台だけ配置した構成を開
示している。この場合にも、スピーカ２・３はヘッドレ
スト１の左右に２台が配置されている。また制御器Ｗは
１台だけである。この場合においては、エラーマイク７
の位置は、オペレータの前方視界を遮らない位置とし、
またオペレータが乗降する場合において、邪魔にならな
い位置としている。

【００１８】図１６と図１７においては、ヘッドレスト
１の左右に間隔検出機構８・９を配置して、頭部Ｈとエ
ラーマイク５との間隔を検出して、ヘッドレスト１の左
右の突出部１Ｌ・１Ｒの位置を自動制御する構成が開示
されている。該間隔検出機構８・９からの信号も制御器
Ｗに入力して、ヘッドレスト１の突出部１Ｌ・１Ｒの回
動制御を行っている。図１８においては、本発明のアク
ティブ消音装置の制御器Ｗを、ステレオオーディオアン
プＡの増幅器と兼用した回路図を示している。

【００１９】アクティブ消音装置による消音は、主にキ
ャビン内に存在する周期的な騒音を低減する。一方作業
環境を改善するため、作業機では一般的にオーディオ装
置が設置されている。オーディオ装置より発せられる音
楽は、周期騒音とはならず、したがって、アクティブ消
音装置により消音させられることは殆どない。本発明は
上記特徴を積極利用し、アクティブ消音装置の出力信号
と、オーディオ装置の出力信号を混合する手段を設け、
その混合信号を同一のアンプ、スピーカより放射する手
段を設け、その混合信号を同一のアンプ、スピーカより
放射する構成となっている。本発明の場合、アンプ、ス
ピーカが兼用可能となり、総コストの低減が可能とな
る。

【００２０】

【発明の効果】本発明は以上の如く構成したので、次の
ような効果を奏するものである。第１に、中央に配置さ
れる頭部が音波伝播の障害物となり、左右各耳部位近傍
を独立した音場とすることが可能となり、高周波数の騒
音領域まで消音効果を向上することが目的としたもので
ある。第２に、建設機械や農業機械等の如く、多数の種
類の機械があり、それぞれにキャビンが設けられている
場合等において、どのようなキャビンや座席の場合で
も、ヘッドレストの部分もしくは座席を共通部品化する
ことにより、アクティブ消音装置のコストを低減させる
ものである。第３に、キャビンや作業機の大きさが変化
した場合にも、これらの変化に関係なく適用可能なアク
ティブ消音装置を供給するものである。第４に、本発明
のアクティブ消音装置により騒音を１０デシベル以上低
減した、最静音領域を、オペレータの耳近傍に形成出来
るのである。第５に、アクティブ消音装置の出力信号
と、オーディオ装置の出力信号を混合する手段を設け、
その混合信号を同一のアンプ、スピーカより放射する手
段を設け、その混合信号を同一のアンプ、スピーカより
放射する構成としたので、アンプ、スピーカが兼用可能
となり、総コストの低減が可能となるのである。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明のアクティブ消音装置を搭載した
バックホー掘削機等の建設機械の側面図。

【図２】本発明のアクティブ消音装置の基本構成を示す
平面図。

【図３】本発明のアクティブ消音装置を構成するヘッド
レスト１と一対のスピーカ２・３と一対のエラーマイク
４・５の配置を示す図面。

【図４】本発明のアクティブ消音装置の制御回路を示す
図面。

【図５】制御器Ｗを２台設けた構成の回路図を示す図
面。

【図６】スピーカとエラーマイクをそれぞれ１台のみを
配置した場合の局部的な消音領域を示す平面図。

【図７】１台のみのスピーカ２とエラーマイク５とを配
置した構成を示す平面図。

【図８】１台のみのスピーカ２とエラーマイク５の場合
の制御回路を示す回路図。

【図９】エラーマイクは１台でスピーカは２台の場合の
配置を示す平面図。

【図１０】図９の構成の制御回路図を示す図面。

【図１１】座席Ｓに対してヘッドレスト１を上下調節可
能とした構成を示す前面図。

【図１２】頭部Ｈに対して、エラーマイク４・５，スピ
ーカ２・３の位置を前後に調整可能とした構成を示す平
面図。

【図１３】エラーマイク７を頭部Ｈの上部に１台だけ配
置した構成を示す側面図。

【図１４】同じく図１３の平面図。

【図１５】同じく図１３の制御回路図。

【図１６】ヘッドレスト１の部分の左右に頭部Ｈとの間
隔検出機構８・９を配置した構成を示す平面図。

【図１７】図１６の構成の場合の制御回路図。

【図１８】ステレオオーディオアンプＡの出力信号とア
クティブ消音装置の出力信号を混合して、同一スピーカ
から放射可能とした構成の回路図を示す図面。

【図１９】自動車の場合におけるアクティブ消音装置の
従来技術を示す平面図。

【図２０】図１９の場合の回路図を示す図面。

【符号の説明】

ＡステレオオーディオアンプＣキャビンＥ耳部Ｈ頭部Ｍ最静音領域Ｎ消音領域Ｓ座席１ヘッドレスト２，３スピーカ４，５，７エラーマイク８，９間隔検出機構

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】座席の頭部空間の左右各耳部位の近傍
に、局部的な最静音領域を惹起すべく、エラーマイクと
スピーカを配置し、該エラーマイク位置にて騒音が最小
となるように、前記スピーカより逆位相音波を出力する
アクティブ消音装置を構成し、該アクティブ消音装置を
座席の後部に配置したことを特徴とするアクティブ消音
装置。
【請求項２】座席の頭部空間の左右各耳部位近傍に、
エラーマイクとスピーカを並設し、該スピーカを２次音
源として逆位相音波を出力し、前記エラーマイクからの
騒音信号を最小とすべく、局部的な消音領域を惹起する
制御器を設けたことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項３】スピーカとエラーマイクを、座席の一部
で頭部空間近傍に配設し、逆位相音波を該スピーカから
出力させる制御装置を設けたアクティブ消音装置。
【請求項４】騒音域内に配設された座席の頭部空間の
左右各耳部位近傍の対向する位置に、左右各一対のスピ
ーカを配置し、該スピーカの少なくとも一方側に、エラ
ーマイクを設けたことを特徴とするアクティブ消音装
置。
【請求項５】騒音域内に配置された座席の頭部空間の
左右各耳部位近傍で対向する位置に、左右一対のスピー
カを、その音波出力方向変更調節手段を介して取り付け
たことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項６】座席の頭部空間の左右各耳部位近傍に、
左右各耳部位の夫々に対する距離計測手段と、左右一対
のスピーカを配置し、頭部空間の中央上部にエラーマイ
クを配設したことを特徴とするアクティブ消音装置。
【請求項７】座席の頭部空間の左右各耳部位近傍に、
左右一対のスピーカを配設し、頭部空間の中央上部にエ
ラーマイクを配設したことを特徴とするアクティブ消音
装置。
【請求項８】アクティブ消音装置において、制御器よ
り出力させる逆位相音波の信号と、ステレオオーディオ
アンプ装置の増幅器より出力される音楽信号とを混合す
る手段を有し、該混合信号を消音スピーカより音に変換
して出力し、音楽用スピーカと消音スピーカとを兼用し
たことを特徴とするアクティブ消音装置。