CN113228697A - 振动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明的振动装置(100)具备板状的玻璃振动体(G)及多个激励器(E),所述激励器安装于玻璃振动体(G)并且根据输入的电信号而产生振动。内接于玻璃振动体(G)的四边形(Sq)的长边的长度(La)与短边的长度(Lb)的纵横比La/Lb为1.2以上且50以下,激励器(E)的个数n与激励器(E)间的距离的最小值Smin的关系值α(α=Smin(n‑1)/La)为0.2以上且0.8以下,在n为3以上时,激励器(E)间的距离的标准偏差Sσ除以平均值Save而得到的值β(β=Sσ/Save)为0以上且0.5以下。
Description
技术领域
本发明涉及使玻璃振动体激振的振动装置。
背景技术
作为扬声器或麦克风用的振动板,广泛地使用纸盆或树脂。这些材料由于损失系数大且难以产生共振振动,因此可听范围中的声音的再现性能良好。然而,在这些材料中,材料自身的声速值低,因此在以高频激振时,材料的振动难以追随声波频率,容易产生分割振动。因此,特别是在高频率区域难以出现所希望的声压。
另一方面,在近年来的高分辨率(High-Resolution)声源等中,特别是要求20kHz以上的人耳难以听见的高频率区域中的再生。当忠实地再现这样的高频率区域的声波振动时,能得到强烈地感觉到临场感等更逼近于感情的再现。因此,正在研讨取代纸盆、树脂而将金属、陶瓷、玻璃等的在材料中传播的声速快的原料使用于振动板的情况。
例如,作为扬声器用的振动板,已知有使用了一张玻璃的结构(专利文献1)、在两张玻璃板之间具有厚度0.5mm的聚丁基系的聚合物层的夹层玻璃(非专利文献1)。
在先技术文献
专利文献
专利文献1:日本国特开平5-227590号公报
非专利文献
非专利文献1:Olivier Mal et.al.,“A Novel Glass Laminated Structure forFlat Panel Loudspeakers”AES Convention 124,7343.
发明内容
发明要解决的课题
通常,扬声器、麦克风用的振动板由于音响效率等的制约而广泛地使用圆形或接近于圆形的椭圆形的形状的结构。然而,在将振动板设为车载用、机载用或者设置于建筑物的情况下,振动板的设置空间受限。特别是在设置空间为纵横的长度相差较大的细长形状的情况下,到目前为止几乎没有实际成效,声音的再现性能、音响效果等也不充分。
因此,在振动板的纵横的长度相差较大的情况下,难以将振动板维持充分的音响性能并稳定地使其激振。
因此,本发明的目的在于提供一种即使在纵横的长度相差较大的情况下,也能够维持充分的音响性能,并稳定地使其激振的振动装置。
用于解决课题的方案
本发明者反复进行了仔细钻研的结果是,发现了通过设为规定的玻璃板结构体能够解决上述课题的情况,从而完成了本发明。
即,本发明如以下所述。
(1)一种振动装置,具备板状的玻璃振动体及多个激励器,所述激励器安装于所述玻璃振动体并且根据输入的电信号而产生振动,其中,
内接于所述玻璃振动体的四边形的长边的长度La与短边的长度Lb的纵横比La/Lb为1.2以上且50以下,
在将所述激励器的个数设为n、将所述激励器间的距离的最小值设为Smin、将激励器的个数n与激励器间的距离的最小值Smin的关系值设为α(α=Smin(n-1)/La)时,
所述α为0.2以上且0.8以下,
在所述激励器的个数n为3以上时,激励器间的距离的标准偏差Sσ除以平均值Save而得到的值β(β=Sσ/Save)为0以上且0.5以下。
(2)根据(1)记载的振动装置,其中,所述玻璃振动体的25℃下的损失系数为1×10-2以上,且所述玻璃振动体的板厚方向的纵波声速值为5.0×103m/s以上。
(3)根据(1)或(2)记载的振动装置,其中,所述玻璃振动体包含两张以上的玻璃板,在所述玻璃板中的至少一对玻璃板之间包含含有液体的流体层。
(4)根据(1)~(3)中任一项记载的振动装置,其中,所述振动装置具备将所述玻璃振动体的至少一个面覆盖的壳体,在所述壳体的内侧空间收容所述激励器。
(5)根据(4)记载的振动装置,其中,所述激励器的一方侧固定于所述玻璃振动体,所述激励器的另一方侧固定于所述壳体。
(6)根据(4)或(5)记载的振动装置,其中,所述壳体形成有将所述壳体的内侧空间与所述壳体外部连通的空气孔。
(7)根据(4)~(6)中任一项记载的振动装置,其中,在所述壳体的内侧空间设置有吸声材料。
(8)根据(1)~(7)中任一项记载的振动装置,其中,200Hz~10kHz的频率下的声压变动值为20dB以下。
(9)根据(1)~(8)中任一项记载的振动装置,其中,所述玻璃振动体在至少一部分具有凹状或凸状的曲面。
(10)根据(1)~(9)中任一项记载的振动装置,其中,所述玻璃振动体具有沿着所述玻璃振动体的长度方向设置的加强构件。
发明效果
根据本发明,提供一种即使在振动板的纵横的长度相差较大的情况下,也能够维持充分的音响性能并稳定地使其激振的振动装置。
附图说明
图1是示意性地表示振动装置的图,图1(A)是侧视图,图1(B)是从正面观察到的俯视图。
图2是表示振动装置的玻璃振动体的形状的说明图。
图3是表示振动装置的频率与声压之间的关系的坐标图。
图4(A)、图4(B)分别是表示具备具有加强构件的玻璃振动体的振动装置的示意图。
图5是表示玻璃振动体的具体的一例的剖视图。
图6是表示玻璃振动体的另一例的剖视图。
图7(A)、图7(B)分别是表示玻璃振动体的另一例的剖视图。
图8是表示在缘部设有密封材料的玻璃振动体的剖视图。
图9(A)是表示在缘部具有阶梯部的玻璃振动体的剖视图,图9(B)是图9(A)中的A部放大图。
图10是表示弯曲的玻璃振动体的剖视图。
图11是表示在缘部具有阶梯部的玻璃振动体的图,图11(A)是弯曲成凹状的状态的剖视图,图11(B)是弯曲成凸状的状态的剖视图。
图12是在壳体装入有振动装置的扬声器单元的立体图。
图13是图12所示的XIII-XIII线处的剖视图。
图14是装入有扬声器单元的车辆的车门的分解立体图。
图15是表示装入有扬声器单元的车辆的车门的一例的立体图。
图16是表示装入有扬声器单元的车门的一部分的主视图。
具体实施方式
以下,基于用于实施发明的方式,说明本发明的详情及其他的特征。需要说明的是,在以下的附图中,对于相同或对应的构件或部件,通过标注相同或对应的标号而省略重复的说明。而且,附图只要没有特别指定,就不是以表示构件或部件间的相对比的情况为目的。由此,具体的尺寸可以参照以下的非限定性的实施方式而适当选择。
另外,在本说明书中,表示数值范围的“~”以包含其前后记载的数值作为下限值及上限值的意思使用。
<振动装置的结构>
图1是示意性地表示振动装置的图,图1(A)是侧视图,图1(B)是从正面观察到的俯视图。
振动装置100具备:板状的玻璃振动体G,具有透光性;及多个激励器(励振器)E,安装于玻璃振动体G,根据输入的电信号而产生振动。
针对玻璃振动体G,关于详细的结构在后文叙述,但是通过激励器E产生的振动被激振而产生声音。玻璃振动体G在从图1(A)的箭头Va方向观察的情况下,可以具有能透视观察隔着玻璃振动体G的里侧的透光性,也可以具有遮光性或选择性的透光性(带通滤波器等光学滤波器或表面设为光扩散面的表面处理层)。玻璃振动体G可以是一张基板,也可以是包含多张基板的玻璃板的结构体(详情后述)。玻璃振动体G优选由纵波声速值高的材料构成,例如,可以使用玻璃板、透光性陶瓷、蓝宝石等的单晶等。
虽然图示省略,但是激励器E包括与外部设备电连接的线圈部、磁路部、与线圈部或磁路部连结的励振部。当来自外部设备的声音的电信号向线圈部输入时,通过线圈部与磁路部的相互作用而在线圈部或磁路部产生振动。该线圈部或磁路部的振动向励振部传递,从励振部向玻璃振动体G传递振动。
在玻璃振动体G装配有多个激励器E。在本结构例中,三个激励器E在玻璃振动体G的一个面上沿玻璃振动体G的长度方向相互隔开间隔地装配。
图2是表示振动装置100的玻璃振动体G的形状的说明图。
玻璃振动体G在俯视观察下形成为细长的多角形形状。本结构例的玻璃振动体G是具有五个角部CS1~CS5的五角形形状。图2所示的内接于玻璃振动体G的四边形Sq是与角部CS1、CS2、CS4相接的细长的长方形形状。该四边形Sq可以定义为例如以玻璃振动体G的最长的边为长边并内接于玻璃振动体G的外缘的最小的四边形。
在此,将内接于玻璃振动体G的四边形Sq的长边的长度设为La、将短边的长度设为Lb时,四边形Sq的纵横的尺寸比率即纵横比La/Lb为1.2以上且50以下。作为纵横比的上限值,优选为45以下,更优选为40以下。作为纵横比的下限值,优选为5.0以上,更优选为10以上。
另外,将装配于玻璃振动体G的激励器E的个数设为n,将激励器E之间的距离的最小值设为Smin,将激励器E的个数n与激励器E之间的距离S的最小值Smin的关系值设为α(α=Smin(n-1)/La)。
在该情况下,振动装置100的α优选为0.2以上且0.8以下。作为α的上限,优选为0.75以下,更优选为0.7以下,作为下限,优选为0.25以上,更优选为0.3以上。
在图1、图2所示的玻璃振动体G中,具备三个激励器E1、E2、E3,这些激励器E1、E2、E3彼此之间的距离成为S1(E1-E2间距离)、S2(E2-E3间距离)、S3(E3-E1间距离)。因此,在本结构中,激励器E的个数n=3,激励器E的距离的最小值Smin=S1。因此,激励器E的个数n与激励器E之间的距离的最小值Smin的关系值α成为α=S1(3-1)/La,该关系值α满足0.2≤α≤0.8。
另外,振动装置100在激励器E的个数n为3以上时,将激励器E之间的距离的标准偏差Sσ除以平均值Save而得到的值β(β=Sσ/Save)为0以上且0.5以下。在本结构中,激励器E的个数n=3,因此将激励器E之间的距离S1、S2、S3的标准偏差Sσ除以平均值Save而得到的值为0以上且0.5以下。即,装配于玻璃振动体G的激励器E沿着玻璃振动体G的长度方向极力均等地配置,因此能够平衡性良好地对细长的玻璃振动体G进行激振,能够输出稳定的声压。
图3是表示振动装置100的频率与声压的关系的坐标图。
使振动装置100的玻璃振动体G振动而得到的200Hz~10kHz的频率下的声压变动值w优选为20dB以下。声压变动值w优选为10dB以下,更优选为5dB以下。这样,由于200Hz~10kHz的频率下的声压变动值w为上述的极限值以下,因此减少了噪声的优质的声音从玻璃振动体G以均匀的声压输出。在此,具备多个激励器,并以声压水平变动成为最小的方式控制向各个激励器的输入能量及信号的相位,由此能够输出稳定的声压。特别是在本发明中,通过设为本发明的振动装置的结构,能够容易且稳定地将声压变动值抑制成20dB以下。需要说明的是,所述输入能量及信号的相位的控制方法可以使用例如DSP等公知的控制装置及控制方法进行控制。
根据本结构的振动装置100,利用多个激励器E使纵横比大即纵横的尺寸相差较大的细长的玻璃振动体G激振,由此能够稳定地维持充分的音响性能。因此,能够将该振动装置100良好地使用作为电子设备用构件、车辆等运输设备的内装用振动构件或车载/机载扬声器、建筑/运输设备等使用的开口构件。
作为构成振动装置100的玻璃振动体G,可以为平板状,但是对应于设置部位的形状等而可使用各种形状的振动体。玻璃振动体G例如为沿板厚方向突出的凸形状、沿板厚方向凹陷的凹形状、扭转形状等三维形状、或者将它们适当组合的形状。而且,这样的三维形状可以形成为平滑的曲面状,也可以将多个平坦部连接成阶梯状来形成。此外,也可以是同时具备上述的三维形状的部分和平板状的部分的形状。
图4(A)及(B)分别是表示具备具有加强构件的玻璃振动体G的振动装置110、120的示意图。
也可以在玻璃振动体G设置加强构件R。加强构件R形成为棒状,沿着玻璃振动体G的长度方向设置。通过设置加强构件R而玻璃振动体G在特别需要强度的长度方向上被加强。加强构件R可以如图4(A)所示固定于激励器E,而且,也可以如图4(B)所示设置在与激励器E不同的位置。在该情况下,可以将与玻璃振动体G分体的加强构件R固定于玻璃振动体G,也可以在玻璃振动体G的局部设置厚壁的部位而将其作为加强构件R等,将加强构件R与玻璃振动体G一体成形。
在此,关于玻璃振动体G,更详细地进行说明。
<玻璃振动体G>
构成振动装置100的玻璃振动体G优选25℃下的损失系数为1×10-2以上且板厚方向的纵波声速值为5.0×103m/s以上,详情在后文叙述。需要说明的是,损失系数大是指减振能力大。
损失系数使用通过半幅值法算出的值。将从作为材料的共振频率f、振幅h的峰值下降了-3dB的点(即,最大振幅-3[dB]的点)的频率宽度设为W时,将由{W/f}表示的值定义为损失系数。
意思是,为了抑制共振,只要增大损失系数即可,即,相对于振幅h,频率宽度W相对增大,峰值成为宽幅。
损失系数是材料等的固有的值,例如在玻璃板单体的情况下根据其组成、相对密度等而不同。需要说明的是,损失系数能够通过共振法等动态的弹性模量试验法来测定。
纵波声速值是纵波在振动板中传播的速度。纵波声速值及杨氏模量能够通过日本工业标准(JIS-R1602-1995)记载的超声波脉冲法测定。
在此,玻璃振动体G作为用于得到高的损失系数及高的纵波声速值的具体的结构,优选包含两张以上的玻璃板并在这些玻璃板中的至少一对玻璃板之间包含规定的流体层。
(流体层)
玻璃振动体G通过在至少一对玻璃板之间设置含有液体的流体层而能够实现高的损失系数。其中,通过使流体层的粘性或表面张力成为良好的范围,能够进一步提高损失系数。这与隔着粘着层设置一对玻璃板的情况不同,可认为以一对玻璃板未固定而持续具有各自的作为玻璃板的振动特性的情况为起因。需要说明的是,本说明书中所说的“流体”是包括液体、固体粉末与液体的混合物、在固体的凝胶(胶状物状的物质)中浸渍有液体的物质等包含液体的全部物质的意思。
流体层优选25℃下的粘性系数为1×10-4~1×103Pa·s,且25℃下的表面张力为15~80mN/m。如果粘性过低,则难以传递振动,如果过高,则位于流体层的两侧的一对玻璃板彼此固定而表现出作为一张玻璃板的振动行为,因此共振振动难以衰减。而且,如果表面张力过低,则玻璃板间的紧贴力下降,难以传递振动。如果表面张力过高,则位于流体层的两侧的一对玻璃板彼此容易固定,表现出作为一张玻璃板的振动行为,因此共振振动难以衰减。
流体层的25℃下的粘性系数更优选为1×10-3Pa·s以上,进一步优选为1×10- 2Pa·s以上。而且,更优选为1×102Pa·s以下,进一步优选为1×10Pa·s以下。流体层的25℃下的表面张力更优选为20mN/m以上,进一步优选为30mN/m以上。
流体层的粘性系数能够通过旋转粘度计等测定。流体层的表面张力能够通过环法等来测定。
关于流体层,当蒸气压过高时,流体层蒸发而可能无法发挥作为玻璃振动体的功能。因此,流体层的25℃、1atm下的蒸气压优选为1×104Pa以下,更优选为5×103Pa以下,进一步优选为1×103Pa以下。而且,在蒸气压高的情况下,为了避免流体层蒸发而也可以实施密封等,但是此时,需要避免通过密封材料妨碍玻璃振动体的振动。
从高刚性的维持及振动传递的点出发,流体层的厚度越薄越优选。具体而言,在所述一对玻璃板的总计的厚度为1mm以下时,所述流体层的厚度优选为所述一对玻璃板的总计的厚度的1/10以下,更优选为1/20以下,进一步优选为1/30以下,更进一步优选为1/50以下,再进一步优选为1/70以下,特别优选为1/100以下。而且,在所述一对玻璃板的总计的厚度超过1mm的情况下,所述流体层的厚度优选为100μm以下,更优选为50μm以下,进一步优选为30μm以下,更进一步优选为20μm以下,再进一步优选为15μm以下,特别优选为10μm以下。从制膜性及耐久性的点出发,流体层的厚度的下限优选为0.01μm以上。
流体层优选在化学上稳定,流体层与位于流体层的两侧的一对玻璃板不反应。在化学上稳定是指例如在光照射下变质(劣化)少,或者至少在-20~70℃的温度区域中不会发生凝固、气化、分解、变色、与玻璃的化学反应等。
作为流体层的成分,具体而言,可列举水、油、有机溶剂、液体状聚合物、离子性液体及它们的混合物等。更具体而言,可列举丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、直链硅油(二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基氢硅油)、改性硅油、丙烯酸系聚合物、液体状聚丁二烯、甘油糊剂、氟系溶剂、氟系树脂、丙酮、乙醇、二甲苯、甲苯、水、矿物油、及它们的混合物等。其中,优选含有从由丙二醇、二甲基硅油、甲基苯基硅油、甲基氢硅油及改性硅油构成的组中选择的至少一种,更优选以丙二醇或硅油为主成分。
除了上述之外,也可以使用分散有粉体的浆料作为流体层。从损失系数的提高这样的观点出发,流体层优选为均匀的流体,但是在向玻璃振动体赋予着色或荧光等这样的外观性、功能性的情况下,该浆料有效。流体层中的粉体的含量优选为0~10体积%,更优选为0~5体积%。从防止沉降的观点出发,粉体的粒径优选为10nm~1μm,更优选为0.5μm以下。
另外,从外观性/功能性赋予的观点出发,也可以使流体层含有荧光材料。在该情况下,可以是使荧光材料作为粉体分散的浆料状的流体层,也可以是混合有荧光材料作为液体的均匀的流体层。由此,能够向玻璃振动体赋予光的吸收及发光这样的光学性功能。
图5是表示玻璃振动体G的具体的一例的剖视图。
玻璃振动体G优选以从两侧夹着上述的流体层16的方式设置至少一对玻璃板11、12。在玻璃板11共振的情况下,流体层16防止玻璃板12的共振或者使玻璃板12的共振的摆动衰减。玻璃振动体G由于流体层16的存在,与玻璃板单独的情况相比能提高损失系数。
玻璃振动体G从损失系数越大则振动衰减越大的情况出发而优选,玻璃振动体G的25℃下的损失系数优选为1×10-2以上,更优选为2×10-2以上,进一步优选为5×10-2以上。而且,由于声速越快则作为振动板时高频音的再现性越提高,因此玻璃振动体G的板厚方向的纵波声速值优选为5.0×103m/s以上,更优选为5.5×103m/s以上,进一步优选为6.0×103m/s以上。上限没有特别限定,但是优选为7.0×103m/s以下。
如果玻璃振动体G的直线透过率高,则能够适用作为透光性的构件。因此,遵照日本工业标准(JISR3106-1998)而求出的可见光透过率优选为60%以上,更优选为65%以上,进一步优选为70%以上。需要说明的是,作为透光性的构件,可列举例如透明扬声器、透明麦克风、建筑、车辆用的开口构件等的用途。
以提高玻璃振动体G的透过率为目的,使折射率匹配的情况也有用。即,从防止界面处的反射及干涉的观点出发,构成玻璃振动体G的玻璃板与流体层的折射率越接近越优选。其中,流体层的折射率和与流体层相接的一对玻璃板的折射率之差都优选为0.2以下,更优选为0.1以下,进一步优选为0.01以下。
(玻璃板)
也可以对构成玻璃振动体G的玻璃板的至少一张及流体层的至少任一方着色。这在想要使玻璃振动体G具有外观性的情况下或具有IR截止、UV截止、调光玻璃等的功能性的情况下有用。
一对玻璃板11、12中的一方的玻璃板11与另一方的玻璃板12的共振频率的峰顶的值优选不同,更优选共振频率的范围不重叠。但是,即使玻璃板11与玻璃板12的共振频率的范围重叠或峰顶的值相同,由于流体层16的存在,即使一方的玻璃板11共振,另一方的玻璃板12的振动也不同步。由此,在一定程度上共振相抵,能够得到比玻璃板单独的情况高的损失系数。
即,将玻璃板11的共振频率(峰顶)设为Qa、将共振振幅的半幅值设为wa、将另一方的玻璃板12的共振频率(峰顶)设为Qb、将共振振幅的半幅值设为wb时,优选满足下述[式1]的关系。
(wa+wb)/4<|Qa-Qb|…[式1]
上述[式1]中的左边的值越大,则玻璃板11与玻璃板12的共振频率的差异(|Qa-Qb|)越大,越能得到高的损失系数,因此优选。
因此,更优选满足下述[式2],进一步优选满足下述[式3]。
(wa+wb)/2<|Qa-Qb|…[式2]
(wa+wb)/1<|Qa-Qb|…[式3]
需要说明的是,玻璃板的共振频率(峰顶)及共振振幅的半幅值能够通过与玻璃振动体中的损失系数同样的方法测定。
玻璃板11及玻璃板12的质量差越小越优选,更优选没有质量差。在存在玻璃板的质量差的情况下,较轻的玻璃板的共振能够通过较重的玻璃板来抑制,但是难以通过较轻的玻璃板来抑制较重的玻璃板的共振。即,这是因为,如果质量比存在偏差,则由于惯性力的差异而在原理上无法使共振振动相互抵消。
由(玻璃板11/玻璃板12)表示的玻璃板11及玻璃板12的质量比优选为0.8~1.25(8/10~10/8),更优选为0.9~1.1(9/10~10/9),进一步优选为1.0(10/10,质量比0)。
玻璃板11、12的厚度都是越薄,则玻璃板彼此经由流体层越容易紧贴,而且,越能够以少的能量使玻璃板振动。因此,在扬声器等的振动板用途的情况下,玻璃板的厚度越薄则越优选。具体而言,玻璃板11、12的板厚分别优选为15mm以下,更优选为10mm以下,进一步优选为5mm以下,更进一步优选为3mm以下,特别优选为1.5mm以下,更特别优选为0.8mm以下。另一方面,如果过薄,则玻璃板的表面缺陷的影响容易变得显著,容易产生破裂,或者难以进行强化处理,因此优选为0.01mm以上,更优选为0.05mm以上。
另外,在抑制了以共振现象为起因的噪声的产生的建筑/车辆用开口构件用途中,玻璃板11、12的板厚分别优选为0.5~15mm,更优选为0.8~10mm,进一步优选为1.0~8mm。在提高了防振效果的磁记录介质用玻璃基板用途中,玻璃板11、玻璃板12的板厚分别优选为0.3~1.2mm,更优选为0.4~1.0mm,进一步优选为0.5~0.8mm。
玻璃板11及玻璃板12中的至少任一方的玻璃板中,损失系数较大一方的作为玻璃振动体G的振动衰减也大,作为振动板用途而优选。具体而言,玻璃板的25℃下的损失系数优选为1×10-4以上,更优选为3×10-4以上,进一步优选为5×10-4以上。上限没有特别限定,但是从生产性、制造成本的观点出发而优选为5×10-3以下。而且,更优选玻璃板11及玻璃板12这两方具有上述损失系数。需要说明的是,玻璃板的损失系数可以通过与玻璃振动体G的损失系数同样的方法测定。
玻璃板11及玻璃板12中的至少任一方的玻璃板中,板厚方向的纵波声速值较高一方的高频区域的声音的再现性提高,因此作为振动板用途而优选。具体而言,玻璃板的纵波声速值优选为5.0×103m/s以上,更优选为5.5×103m/s以上,进一步优选为6.0×103m/s以上。上限没有特别限定,但是从玻璃板的生产性、原料成本的观点出发而优选为7.0×103m/s以下。而且,更优选玻璃板11及玻璃板12这两方满足上述声速值。需要说明的是,玻璃板的声速值可以通过与玻璃振动体中的纵波声速值同样的方法测定。
玻璃板11及玻璃板12的组成没有特别限定,但是优选为例如下述范围。SiO2:40~80质量%,Al2O3:0~35质量%,B2O3:0~15质量%,MgO:0~20质量%,CaO:0~20质量%,SrO:0~20质量%,BaO:0~20质量%,Li2O:0~20质量%,Na2O:0~25质量%,K2O:0~20质量%,TiO2:0~10质量%,且ZrO2:0~10质量%。其中,上述组成占据玻璃整体的95质量%以上。
玻璃板11及玻璃板12的组成(以氧化物基准的摩尔%表示的组成)更优选为下述范围。
SiO2:55~75质量%,Al2O3:0~25质量%,B2O3:0~12质量%,MgO:0~20质量%,CaO:0~20质量%,SrO:0~20质量%,BaO:0~20质量%,Li2O:0~20质量%,Na2O:0~25质量%,K2O:0~15质量%,TiO2:0~5质量%,且ZrO2:0~5质量%。其中,上述组成占据玻璃整体的95质量%以上。
玻璃板11、12的比重都是越小,越能够以少的能量使玻璃板振动。具体而言,玻璃板11、12的比重分别优选为2.8以下,更优选为2.6以下,进一步优选为2.5以下。下限没有特别限定,但是优选为2.2以上。将玻璃板11、12的杨氏模量除以密度而得到的值即相对弹性模量都是越大,则越能提高玻璃板的刚性。具体而言,玻璃板11、12的相对弹性模量分别优选为2.5×107m2/s2以上,更优选为2.8×107m2/s2以上,进一步优选为3.0×107m2/s2以上。上限没有特别限定,但是优选为4.0×107m2/s2以下。
构成玻璃振动体G的玻璃板只要为两张以上即可,但是如图6所示,也可以使用三张以上的玻璃板。在两张的情况下为玻璃板11及玻璃板12,在三张以上的情况下例如为玻璃板11、玻璃板12及玻璃板13,可以使用全部不同的组成的玻璃板,也可以使用全部相同的组成的玻璃板,还可以将相同组成的玻璃板与不同组成的玻璃板组合使用。其中,从振动衰减性的点出发,优选使用由不同的组成构成的两种以上的玻璃板。关于玻璃板的质量、厚度,也同样,可以全部不同,可以全部相同,也可以一部分不同。其中,从振动衰减性的点出发,优选使用构成的玻璃板的质量全部相同。
构成玻璃振动体G的玻璃板的至少一张也可以使用物理强化玻璃板或化学强化玻璃板。这为了防止由玻璃板结构体构成的玻璃振动体G的破坏而有用。在想要提高玻璃振动体G的强度的情况下,优选将位于玻璃振动体G的最表面的玻璃板设为物理强化玻璃板或化学强化玻璃板,更优选构成的玻璃板全部为物理强化玻璃板或强化玻璃板。
另外,作为玻璃板,从提高纵波声速值、强度的点出发,使用结晶化玻璃或分相玻璃也有用。特别是在想要提高由玻璃板结构体构成的玻璃振动体G的强度的情况下,优选将位于玻璃振动体G的最表面的玻璃板设为结晶化玻璃或分相玻璃。
玻璃振动体G也可以在玻璃板结构体的至少一方的最表面,在不损害本发明的效果的范围内,形成图7(A)所示的涂层21、图7(B)所示的膜23。涂层21的施工或膜23的粘贴适合于例如防止损伤等。涂层21或膜23的厚度优选为表层的玻璃板的板厚的1/5以下。涂层21或膜23可以使用以往公知的结构,但是作为涂层21,可以利用例如疏水涂层、亲水涂层、滑水涂层、疏油涂层、防光反射涂层、绝热涂层等。而且,作为膜23,可以利用例如防玻璃飞散膜、彩色膜、UV截止膜、IR截止膜、绝热膜、电磁波屏蔽膜等。
(密封材料)
如图8所示,也可以利用不妨碍玻璃振动体G的振动的密封材料25将玻璃振动体G的外周端面的至少一部分密封。作为密封材料25,可以使用高伸缩性的橡胶、树脂、凝胶等。
关于作为密封材料25使用的树脂,可以使用丙烯酸系、氰基丙烯酸酯系、环氧系、硅酮系、聚氨酯系、苯酚系等。作为固化方法,可列举一液型、二液混合型、加热固化、紫外线固化、可见光固化等。也可以使用热塑性树脂(热熔粘合剂)。作为例子,可列举乙烯醋酸乙烯系、聚烯烃系、聚酰胺系、合成橡胶系、丙烯酸系、聚氨酯系。关于橡胶,可以使用例如天然橡胶、合成天然橡胶、丁二烯橡胶、苯乙烯-丁二烯橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、乙烯-丙烯橡胶、氯丁橡胶、丙烯酸橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶(Hypalon)、聚氨酯橡胶、硅酮橡胶、氟橡胶、乙烯-醋酸乙烯橡胶、表氯醇橡胶、多硫化橡胶(Thiokol)、氢化丁腈橡胶。密封材料25的厚度t如果过薄,则无法确保充分的强度,如果过厚,则成为振动的障碍。因而,密封材料25的厚度优选为10μm以上且玻璃结构体的总计厚度的5倍以下,更优选为50μm以上且比玻璃结构体的总计厚度薄。
如图9(A)及(B)所示,玻璃振动体G通过将玻璃板11与玻璃板12的各自的端面错开配置而构成在剖视观察下呈阶梯状的阶梯部27。并且,在该阶梯部27中,以密封材料25至少将流体层16密封的方式设置。
密封材料25在阶梯部27中紧贴于玻璃板11的端面11a、流体层16的端面16a、玻璃板12的主面12a。通过这样的结构,流体层16由密封材料25密封,能防止流体层16的泄漏,并强化玻璃板11、流体层16、玻璃板12的接合,玻璃振动体G的强度增加。
另外,在阶梯部27中,玻璃板11的端面11a及流体层16的端面16a以与玻璃板12的主面12a垂直的方式构成。其结果是,密封材料25具有在剖视观察下沿着阶梯部27呈L字状地延伸的轮廓。通过这样的结构,玻璃板11、流体层16、玻璃板12的接合进一步被强化,玻璃振动体G的强度进一步增加。
此外,密封材料25具有锥形面25a。玻璃振动体G的缘部有时被进行锥形加工等,但是通过采用这样的密封材料25的形状,能够得到与加工玻璃振动体G相同的效果。
而且,在该玻璃振动体G中,玻璃板11与玻璃板12的各自的端面错开配置,密封材料25设置于阶梯部27。因此,在该玻璃振动体G中,从玻璃板12侧观察时密封材料25配置于玻璃板12的背面侧,因此从玻璃板12侧观察时密封材料25看不见。由此,能够提高玻璃振动体G的外观性。
玻璃振动体G可以为平面状,也可以如图10所示,例如为对应于设置部位而弯曲(弯折)那样的曲面状。而且,虽然未图示,但也可以是同时具备平面状的部分和曲面状的部分的形状。即,玻璃振动体G也可以是在至少一部分具有弯曲成凹状或凸状的弯曲部的三维形状。这样,对应于设置部位而设为三维形状,由此能够使设置部位的外观良好,能提高外观性。
此外,在利用密封材料25将外缘的阶梯部27密封的玻璃振动体G中,也可以如图11(A)所示,以玻璃板12侧凹陷的方式形成为曲面形状(三维形状)。在该情况下,玻璃板12的外缘比玻璃板11向外侧延伸。而且,也可以如图11(B)所示,形成为使(A)反转的曲面形状。在该情况下,也是玻璃板12的外缘比玻璃板11向外侧延伸。
在这些玻璃振动体G的情况下,也是在从玻璃板12侧观察的情况下,密封材料25配置于玻璃板12的背面侧,因此能够形成为密封材料25从玻璃板12侧被隐藏而看不见的状态。由此,能够使设置部位的外观良好,能进一步提高玻璃振动体G自身的外观性。
<振动装置的适用例>
以上说明的振动装置100有效利用将主面的面积选取得宽的情况,例如,在玻璃振动体G具有透光性的情况下,可以在视觉辨认方向(图1(A)的Va方向)的里侧配置显示用的画面而作为显示器使用。而且,可以在玻璃振动体G的表面设置发光元件,使其具有显示功能。此外,也可以在玻璃振动体G粘贴屏幕膜,附加投射影像而使其显示的功能。而且,也可以作为窗玻璃使用。
以下,更详细地说明本结构的振动装置100的适用例。
振动装置100可以作为电子设备用构件而使用于例如全频扬声器、15Hz~200Hz带的低音再生用扬声器、10kHz~100kHz带的高音再生扬声器、振动板的面积为0.2m2以上的大型扬声器、振动板的面积为3cm2以下的小型扬声器、平面型扬声器、圆筒型扬声器、透明扬声器、作为扬声器发挥作用的移动设备用罩盖玻璃、TV显示器用罩盖玻璃、从同一面产生影像信号和声音信号的显示器、可穿戴显示器用扬声器、电光显示器、照明器具等。而且,也可以作为麦克风用的振动板、振动传感器使用。
并且,振动装置100可作为车辆等运输设备的内装用振动构件使用,作为车载/机载扬声器使用。可以形成为例如作为扬声器发挥作用的侧后视镜、遮光板、仪表板、前围板、车顶、车门、其他各种内装板。此外,也可以使它们作为麦克风或有源噪声控制用振动板发挥作用。
另外,振动装置100例如可以作为使用于建筑/运输设备等的开口构件使用。在该情况下,也可以向振动板赋予IR截止、UV截止、着色等的功能。
在将振动装置100适用于开口构件的一部分时,可以设为在玻璃振动体G的单侧或两侧的主面装配有激励器E的结构。根据该结构,能够使到目前为止难以再现的高频区域的声音的再生容易。而且,由于玻璃振动体G的大小、形状、颜色等的自由度高,能够实行外观性,因此能够得到设计性也优异的开口构件。
另外,通过在玻璃振动体G的表面或附近设置的收音用麦克风或振动检测器对声音或振动进行采样,使振动板产生与之相同相位或相反相位的振动,由此能够将采样的声音或振动放大或抵消。
更具体而言,振动装置100能够适用于车内扬声器、车外扬声器、具有隔音功能的车辆用前玻璃、侧玻璃、后玻璃或车顶玻璃。而且,也可以作为通过声波振动提高了疏水性、耐积雪性、耐结冰性、防污性的车辆用窗、结构构件、化妆板使用。具体而言,除了汽车用窗玻璃、后视镜之外,也可以使用作为透镜、传感器及它们的罩盖玻璃。
作为建筑用开口构件,可以使用为作为振动板及振动检测装置发挥作用的窗玻璃、车门玻璃、车顶玻璃、内装材料、外装材料、装饰材料、构成材料、外壁、及太阳能电池用罩盖玻璃。也可以使它们作为音响反射(回响)板发挥作用。而且,也可以通过声波振动提高上述的疏水性、耐积雪性、防污性。
(振动装置的向扬声器单元的适用例)
图12是在壳体内装入有振动装置的扬声器单元的立体图。图13是图12所示的XIII-XIII线处的剖视图。
如图12及图13所示,振动装置100可以作为扬声器单元200使用。扬声器单元200具备形成为保持玻璃振动体G的凹状的壳体31。
壳体31具有底板部33和从底板部33的周缘突出设置的周壁部35。振动装置100从激励器E侧被插入于由底板部33及周壁部35包围的壳体31的内侧空间37。由此,壳体31以在内侧空间37收容有激励器E的状态覆盖玻璃振动体G的外周缘。
激励器E优选将一方侧固定于玻璃振动体G,将另一方侧固定于壳体31。如图13所示,在激励器E与壳体31之间也可以设置金属或树脂材料等支承构件39。这样,激励器E与壳体31相接,由此能够使在玻璃振动体G的背面侧产生的声压在壳体31的内侧空间37减少。需要说明的是,激励器E也可以不必将另一方侧固定于壳体31。
振动装置100收容于壳体31,由此,玻璃振动体G的外周缘相对于周壁部35的内周面隔开间隙C地配置,玻璃振动体G的表面与周壁部35的缘部的端面35a配置成大致齐平。即,玻璃振动体G经由激励器E支承于壳体31,成为与壳体31非接触的状态。由此,能够防止玻璃振动体G的振动由于与壳体31的干涉而衰减的情况。
在壳体31的周壁部35也可以形成将壳体31的内侧空间37与壳体外部连通的空气孔36。空气孔36使玻璃振动体G振动时的壳体31的内侧空间37与壳体外部的差压减少,作为从玻璃振动体G的背面产生的声音的消音器发挥作用。而且,该扬声器单元200是通过壳体31将玻璃振动体G的背面侧覆盖的结构,因此能够防止从玻璃振动体G的背面产生的声音向玻璃振动体G的正面侧返回的情况。而且,通过在壳体31的内侧或外侧粘贴毛毡或海绵等吸声材料而能提高壳体31的消音效果,能够减小玻璃振动体G的背面侧的漏音。
上述结构的扬声器单元200可以搭载于车辆的车门41等而作为车内扬声器利用。如图14所示,车辆的车门41具有:作为结构构件的金属制的车门板43;安装于车门板43的车内侧的作为内衬的内装材料51。
在内装材料51的车内侧设置扶手55,在扶手55的上部形成有开口部53。而且,在车门板43的车内侧的局部形成有装配孔45。
扬声器单元200形成为玻璃振动体G、激励器E、壳体31为一体的组装体,嵌入于车门板43的装配孔45。于是,玻璃振动体G沿着内装材料51的表面配置于内装材料51的开口部53。
这样,在将具备振动装置100的扬声器单元200设为车内扬声器的情况下,只要将振动装置100和壳体31成为一体的组装体装入于车门板43即可,能够通过简单的作业将振动装置100组装于车门41。
上述的扬声器单元200的配置形态是在图15所示的车门41的内装材料51中的向车外侧凹陷的凹状部分Fd设有扬声器单元200的情况,但是也可以在向室内侧突出的凸状部分Fp配置扬声器单元200。而且,也可以在凹状部分Fd和凸状部分Fp这双方配置扬声器单元200。在该情况下,利用各扬声器单元变更输出频率的范围等,通过使规格不同而能够高功能化。
在将扬声器单元200搭载于车门41的情况下,根据安装位置的周围形状而将振动装置100的玻璃振动体G形成为凹状或凸状的三维形状,由此能够成为与内装材料51的凹状部分Fd或凸状部分Fp的表面形状对应的设计性优异的外观。而且,玻璃振动体G的大小、形状、颜色等的自由度高并能够容易地施行外观性,因此能够构筑设计性也优异的车内扬声器。
如图16所示,在将具备振动装置100的扬声器单元200搭载于车门41的情况下,也可以通过膜61将内装材料51的开口部53与扬声器单元200之间的间隙填塞。由此,能够防止异物或尘埃等通过开口部53与扬声器单元200之间的间隙从车内向扬声器单元200内的进入,能够抑制从玻璃振动体G的背面侧产生的声音向车内的泄漏。
上述的扬声器单元200的壳体31还可以设为其他的形态。
例如,也可以取代壳体31而在形成于图14所示的车门板43上的凹部收容振动装置100。在该情况下,优选使毛毡或海绵等吸声材料与振动装置100面对地配置于车门板43。由此,不需要另行准备前述的壳体,能够简化制造工序,降低部件成本。
另外,也可以将装配有激励器E的玻璃振动体G的一部分经由橡胶材料或弹簧材料等弹性体支承于例如车门板43等的固定侧。在该情况下也不需要前述的壳体,能够简化结构。
此外,在使振动装置100搭载于车门41的情况下,也可以在玻璃振动体G的周缘部的室内侧的面上安装激励器E,为了避免从车内侧看见而将该激励器E与内装材料51的开口部53的周缘重叠配置。在该情况下,在玻璃振动体G的周缘部分安装的激励器E被内装材料51遮挡,因此不会损害美观。
这样,本发明没有限定为上述的实施方式,将实施方式的各结构相互组合的情况、基于说明书的记载以及周知的技术而本领域技术人员进行变更、应用的情况也是本发明的预定,包含在寻求保护的范围内。
虽然详细地而且参照特定的实施方式地说明了本发明,但是不脱离本发明的主旨和范围而能够施加各种变更、修正的情况对本领域技术人员来说不言自明。本申请基于在2018年12月27日提出申请的日本专利申请(特愿2018-246215),并将其内容作为参照而援引于此。
工业实用性
本发明的振动装置能够利用多个激励器E对于纵横的尺寸比率相差较大的细长的板状的玻璃振动体G维持充分的音响性能,并稳定地使其激振。因此,作为电子设备用构件、车辆等运输设备的内装用振动构件、车载/机载扬声器、建筑/运输设备等使用的开口构件而良好地使用。
标号说明
11、12玻璃板
16 流体层
31 壳体
36 空气孔
100、110、120振动装置
E 激励器
G 玻璃振动体
R 加强构件。
Claims (10)
1.一种振动装置,具备板状的玻璃振动体及多个激励器,所述激励器安装于所述玻璃振动体并且根据输入的电信号而产生振动,其中,
内接于所述玻璃振动体的四边形的长边的长度La与短边的长度Lb的纵横比La/Lb为1.2以上且50以下,
在将所述激励器的个数设为n、将所述激励器间的距离的最小值设为Smin、将激励器的个数n与激励器间的距离的最小值Smin的关系值设为α(α=Smin(n-1)/La)时,
所述α为0.2以上且0.8以下,
在所述激励器的个数n为3以上时,激励器间的距离的标准偏差Sσ除以平均值Save而得到的值β(β=Sσ/Save)为0以上且0.5以下。
2.根据权利要求1所述的振动装置,其中,
所述玻璃振动体的25℃下的损失系数为1×10-2以上,且所述玻璃振动体的板厚方向的纵波声速值为5.0×103m/s以上。
3.根据权利要求1或2所述的振动装置,其中,
所述玻璃振动体包含两张以上的玻璃板,在所述玻璃板中的至少一对玻璃板之间包含含有液体的流体层。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的振动装置,其中,
所述振动装置具备将所述玻璃振动体的至少一个面覆盖的壳体,在所述壳体的内侧空间收容所述激励器。
5.根据权利要求4所述的振动装置,其中,
所述激励器的一方侧固定于所述玻璃振动体,所述激励器的另一方侧固定于所述壳体。
6.根据权利要求4或5所述的振动装置,其中,
所述壳体形成有将所述壳体的内侧空间与所述壳体外部连通的空气孔。
7.根据权利要求4~6中任一项所述的振动装置,其中,
在所述壳体的内侧空间设置有吸声材料。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的振动装置,其中,
200Hz~10kHz的频率下的声压变动值为20dB以下。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的振动装置,其中,
所述玻璃振动体在至少一部分具有凹状或凸状的曲面。
10.根据权利要求1~9中任一项所述的振动装置,其中,
所述玻璃振动体具有沿着所述玻璃振动体的长度方向设置的加强构件。
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