JP2004088733A - 圧電振動体を用いたスピーカシステム - Google Patents

Abstract

【課題】圧電振動板を用いたスピーカシステムにおいて、低音領域の音圧を高めること。
【解決手段】スピーカシステムが、硬質の薄板より成る音響振動板２０と、音響振動板２０の一側面に取り付けられた圧電振動板１００とを具備し、音響振動板２０は、音響振動板２０の外周に沿って延設された柔軟な材料より成るダンパ部材２２を介して支持体１２に取り付けられている。
【選択図】　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電振動体を用いたスピーカシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカシステムの音源として圧電振動板を備えたスピーカが知られている。例えば、本願出願人による実用新案登録第３０３７１６７号には、スピーカシステムの音源としてバイモルフ等の圧電素子を用いたスピーカ構造が開示されている。このスピーカは、炭素繊維等の繊維強化プラスチックから成る音響振動板に圧電振動板を取り付けてスピーカの音源としている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
圧電振動板は特に高音特性に優れているが、然しながら圧電振動板の振幅は小さく、従って圧電振動板を用いて低音の音圧を十分に高くすることは困難であった。
従って、本発明は、圧電振動板を用いたスピーカシステムにおいて、低音領域の音圧を高めることを技術課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明は、硬質の薄板より成る音響振動板と、前記音響振動板の一側面に取り付けられた圧電振動板とを具備し、前記音響振動板の外周に沿って延設された柔軟な材料より成るダンパ部材を介して前記音響振動板を支持体に取り付けたスピーカシステムを要旨とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
先ず、図１から図３を参照して、本発明の第１の実施形態を説明する。
本発明の第１の実施形態によるスピーカシステム１０は、硬質の薄板より成る音響振動板２０に取着された圧電振動体１００と、音響振動板２０を支持する支持体としてのエンクロージャ１２とを具備している。音響振動板２０は、例えば、プラスチック製板材、合成樹脂をバインダとしアラミド繊維、炭素繊維、ガラス繊維を強化繊維とした複合材料、または、アルミハニカム材料から成る比較的硬質の薄板により形成することができる。また、圧電振動体１００は、図３に示すように、円形の金属製薄板より成る金属板１０２と、該金属板１０２の両側面に適当な接着剤により貼付されたセラミックス層１０４とから成る圧電振動板を具備している。セラミックス層１０４は、チタン酸バリウムやチタン酸ジルコン酸鉛等のセラミック材料にて形成することができる。図３においてセラミックス層１０４は金属板１０２の両側面の概ね全面にわたって形成されている。なお、図３において、圧電振動板は金属板１０２の両側面にセラミックス層１０４を配設したバイモルフとして図示されているが、セラミックス層１０４を金属板１０２の一方側面にのみ配設したモノモルフとしてもよい。
【０００６】
前記圧電振動板は、その中心部において、外ネジが形成されたロッド１０８ａ、ロッド１０８ａの外ネジに係合するナット１０６ｂ、ブラケット１０８ｃから成る取付組立体１０８を介して、音響振動板２０に取着されている。ブラケット１０８ｃは、音響振動板２０の一方の側面、好ましくは、エンクロージャ１２に対して音響振動板２０の内向きの側面に、接着剤や両面テープにより取着されている。圧電振動体１００は、更に、前記圧電振動板の一方の側面に環状の振動制御片１０６を取り付けることができる。振動制御片３４は、弾性材料、好ましくは、合成ゴム、天然ゴム、低密度ポリエチレン、軟質塩化ビニルプラスチック等のエラストマ材料から成る。また、振動制御片３４は環状ではなく、長方形、台形、平行四辺形等の他の形状であってもよい。
【０００７】
本発明の第１の実施形態において、音響振動板２０は、ダンパ部材２２、および、エンクロージャ１２の開口部１２ａに沿って配設、取着された複数の取付部材２４を介して、エンクロージャ１２の円形の開口部１２ａの前方を覆うように取り付けられている。ダンパ部材２２は弾性を有した環状部材であり、好ましくは、複数の同心円に沿って延設された山部２２ａと、谷部２２ｂとを有して、図１に示すように、半径方向の断面が波形となるように形成されている。また、ダンパ部材２２は、好ましくは、織物または編物に熱硬化性樹脂を含浸させて加熱、硬化した基体の表面にエラストマ材料を塗布した複合材料を用いることができる。また、このように基体の表面にエラストマ材料を塗布することにより、基体の通気性を除去可能となり、ダンパ部材２２が音響振動板２０と共に振動したときの、空気の押しのけ量を増加させて、低音領域における音圧を増加させることが可能となる。前記基体は、織物または編物に替えて不織布を用いてもよい。
【０００８】
また、取付部材２４は、上側部材２４ａと、下側部材２４ｂとを有しており、上側部材２４ａと下側部材２４ｂは、両者間にダンパ部材２２の外周縁部の一部を挟持させて、接着剤を用いて互いに接着されている。また、図２に示す例では、６個の取付部材２４が、開口部１２ａに沿って等間隔にエンクロージャ１２の外面に取り付けられている。然しながら、６より小さな個数例えば３個、４個または５個、若しくは、６より大きな個数例えば７個または８個、更にはそれ以上の個数の取付部材２４を用いてもよい。音響振動板２０およびダンパ部材２２の軸方向への移動量を大きくするために、取付部材２４の下側部材２４ａは、比較的重い材料、好ましくは、金属材料にて形成するようにしてもよい。
【０００９】
本実施形態によれば、圧電振動体１００のセラミックス層１０２、１０４および金属板１０２をアンプ（図示せず）に接続して音声信号を印加することにより、該音声信号に従って圧電振動板が屈曲し、その振動が取付組立体１０８を介して音響振動板２０に伝達される。これにより、音響振動板２０はダンパ部材２２と共に軸方向、つまり、ロッド１０８ａの方向に移動して、前記圧電振動板２０の振動が周囲の空気に伝達される。音響振動板２０をダンパ部材２２を介して支持体としてのエンクロージャ１２に取り付けることにより、音響振動板２０の軸方向の移動量を、従来技術と比較して大きくすることが可能となり、低音領域の音圧を増大することが可能となる。
【００１０】
次に、図４、５を参照して、本発明の第２の実施形態を説明する。
第２の実施形態によるスピーカシステム３０は、第１の音響振動板３２に取着された第１の圧電振動体２００と、第１の音響振動板３２の外側に概ね平行に配設された第２の音響振動板３４に取着された第２の圧電振動体２１０と、支持体としてのエンクロージャ１２とを具備している。第１と第２の音響振動板３２、３４は、第１の実施形態の音響振動板２０と概ね同様に形成されているが、本実施形態では、特に第１と第２の圧電振動体２００、２１０を取り付けるためのロッド３６を貫通させるための中心穴３２ａ、３４ａが形成されている。第１の圧電振動体２００は、２枚の圧電振動板２０２、２０４を具備しており、第２の圧電振動体２１０は１枚の圧電振動板２１２を具備している。圧電振動板２０２、２０４、２１２は図２の圧電振動板と概ね同様に形成されている。
【００１１】
第１の圧電振動体２００の圧電振動板２０２、２０４は、その中心部において、外ネジが形成されたロッド３６、ロッド３６の外ネジに係合するナット３８ａ、３８ｂ、ブラケット４０、カラー４２から成る取付組立体を介して、第１の音響振動板３２に取着されている。第２の圧電振動体２１０の圧電振動板２１２は、その中心部において、ロッド３６、ロッド３６の外ネジに係合するナット４０ａ、４０ｂ、ブラケット４４から成る取付組立体を介して、第２の音響振動板３４に取着されている。ナット３８ｂと第１の音響振動板３２の間、および、ナット４６と第２の音響振動板３４の間には適宜に座金４８、５０を適宜に配設することができる。また、ロッド３６が金属材料にて形成されている場合には、図５に示すように、圧電振動板２０２、２０４、２１２とロッド３６との間の絶縁を確実にするために、圧電振動板２０２、２０４、２１２の各々の中心穴２０２ａ、２０４ａ、２１２ａに沿って環状の絶縁部材２００ａ、２００ｂを配設してもよい。
【００１２】
第２の実施形態において、第１と第２の音響振動板３２、３４の各々は、第１と第２のダンパ部材２０６、２１４および取付部材２０８を介して、エンクロージャ１２の円形の開口部１２ａの前方を覆うように取り付けられている。第１と第２のダンパ部材２０６、２１４は、第１の実施形態のダンパ部材２２と同様に形成されている。取付部材２０８は、２つのダンパ部材２０６、２１４の各々の外周縁部を挟持できるようにした点を除いて第１の実施形態の取付部材２４と同様に形成されている。
【００１３】
第１の実施形態では、ブラケット１０８ｃは、音響振動板２０の一方の側面に接着剤や両面テープにより取着されている旨説明したが、第２の実施形態では、ブラケット４０、４４は、第１と第２の圧電振動体２００、２１０を貫通するロッド３６およびナット３８ａ、３８ｂ、４６ａ、４６ｂにより取着されている。こうした構成により、ナット３８ａ、３８ｂおよび４６ａ、４６ｂの締込量を調節することにより、第１と第２の音響振動板３２、３４の相対的な位置を調節することが可能となり、これにより、ダンパ部材２０６、２１４に作用する張力を調節することが可能となる。つまり、本実施形態において、ロッド３６およびナット３８ａ、３８ｂおよび４６ａ、４６ｂはダンパ部材２０６、２１４の張力調節手段を形成している。
【００１４】
また、図４の実施形態では、第１と第２のダンパ部材２０６、２１４は、第１の実施形態の取付部材２４と同様に形成された取付部材２０８によりエンクロージャ１２の外表面に取着されている旨説明したが、図６に示すように、取付部材は第１と第２のダンパ部材２０６、２１４の各々の外周縁部に沿って延設され、同外周縁部に接着された環状部材２５２、２５４と、該環状部材２５２、２５４をエンクロージャ１２の外表面に取着するための柱状部材２５０とによりエンクロージャ１２の外表面に取着するようにしてもよい。環状部材２５２、２５４は、金属またはプラスチック材料から形成することが可能であるが、第１と第２の音響振動板３２、３４および第１と第２のダンパ部材２０６、２１４の軸方向への移動量を大きくするために、比較的重い材料である金属材料から形成することが好ましい。
【００１５】
次に図７を参照して、本発明の第３の実施形態を説明する。
図７において、スピーカシステム５０は、音響振動板６０に取着された圧電振動体３００、３０２を具備している。音響振動板６０は、第１と第２の音響振動板６２、６４を具備しており、第１と第２の音響振動板６２、６４は間座６６を介してボルト６８およびナット７０により互いに平行に離間するように固定されている。また、第１の音響振動板６２は第２の音響振動板６４よりも薄くなっっている。本実施形態では、音響振動板６０は、第１の音響振動板６２において、ダンパ部材としてのウレタンゴム製ダンパ５４を介して、支持体としてのエンクロージャ１２に取付けられている。好ましくは、音響振動板６０は、第２の音響振動板６４がエンクロージャ１２に対して外側となるように配置される。また、好ましくは、第１の圧電振動体３００は直列的に重畳された２つの圧電振動板を具備し、第２の圧電振動体３０２は１つの圧電振動板を具備している。
【００１６】
本実施形態では、第１の音響振動板６２が第２の音響振動板６４よりも薄くなっているために、第２の音響振動板６４よりも大きく振動する、すなわち振幅が大きくなり、第２の音響振動板６４よりも低音領域において音圧を高くすることができる。また、第１の音響振動板６２をエンクロージャ１２の内側に配置することにより、低音領域における音圧を一層高くすることが可能となる。更に、第１の圧電振動体３００を複数、図７の実施形態では２つの圧電振動板により形成することにより、第１の音響振動板の振幅を大きくすることが可能となる。更に、ダンパ部材５４を介して第１の音響振動板６２をエンクロージャ１２に取着することにより、音響振動板６０の軸方向への移動量を大きくすることが可能となり、低音領域における音圧を一層高くすることが可能となる。
【００１７】
他方、第２の音響振動板６４を厚くすることにより第２の音響振動板６４では低音領域における音圧が小さくなり高音領域を効果的に再生可能となる。
また、本実施形態によるスピーカシステムで実験を行ったところ、第１と第２の圧電振動体を同相または互いに逆相となるように音声信号を印加しても実際の聴取者の耳に聞こえる音響的効果に差異が生じなかった。
【００１８】
本発明においてエンクロージャ１２は、一般的な室内に据え置かれる箱形のエンクロージャに限定されず、例えば自動車のトランクルームに形成することもできる。更にはテレビその他の音響機器または音響、映像機器のケースによって形成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態によるスピーカシステムの断面図である。
【図２】図１の音響振動板、ダンパ部材および取付部材を示す平面図である。
【図３】圧電振動体の拡大断面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態によるスピーカシステムの断面図である。
【図５】圧電振動板の部分拡大断面図である。
【図６】第２の実施形態の変形例を示す部分拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施形態によるスピーカシステムの断面図である。
【符号の説明】
１０…スピーカシステム
１２…エンクロージャ
２０…音響振動板
２２…ダンパ部材
１００…圧電振動体

Claims (12)

1. 硬質の薄板より成る音響振動板と、
   前記音響振動板の一側面に取り付けられた圧電振動板とを具備し、
   前記音響振動板の外周に沿って延設された柔軟な材料より成るダンパ部材を介して前記音響振動板を支持体に取り付けたスピーカシステム。
2. 前記音響振動板が互いに略平行に配置された第１と第２の音響振動板を具備し、
   前記圧電振動板が、前記第１と第２の音響振動板に取り付けられた第１と第２の圧電振動板を具備し、
   前記ダンパ部材が、前記第１と第２の音響振動板を前記支持体に取り付ける第１と第２のダンパ部材を具備する請求項１に記載のスピーカシステム。
3. 前記ダンパ部材は、複数の同心円に沿って延設された山部と谷部とを有して、半径方向の断面が波形となるように形成されている請求項１または２に記載のスピーカシステム。
4. 前記ダンパ部材は、半径方向に張力を付与して前記支持体に取り付けられている請求項１から３の何れか１項に記載のスピーカシステム。
5. 前記第１と第２のダンパ部材に付与された張力を調節する張力調節手段を更に具備する請求項２または３に記載のスピーカシステム。
6. 前記張力調節手段は外ネジが形成された棒状部材と、前記外ネジに係合するナットとを具備しており、前記棒状部材は、その各端部において前記第１と第２の音響振動板の各々に前記ナットを用いて連結されており、前記ナットの締込量を調節することにより、前記第１と第２の音響振動板の間の距離を調節し以て前記ダンパ部材に作用する張力を調節するようになっている請求項５に記載のスピーカシステム。
7. 前記圧電振動板は、前記張力調節手段の棒状部材に取り付けられている請求項６に記載のスピーカシステム。
8. 音響振動板に圧電振動体を中心支持して、圧電振動体により音響振動板を駆動するスピーカシステムにおいて、
   前記音響振動板が互いに略平行に配置された第１と第２の音響振動板を具備し、前記第１と第２の音響振動板の各々に第１と第２の圧電振動体が中心支持されており、
   前記第１の音響振動板が第２の音響振動板よりも薄くなっていることを特徴とした圧電振動体を用いたスピーカシステム。
9. 前記第１の音響振動板が低音用スピーカを構成し、前記第２の音響振動板が高音用スピーカを構成する請求項８に記載のスピーカシステム。
10. 前記第２の音響振動板が前記第１の音響振動板に関して外側に配置されてエンクロージャに取付けられる請求項８または９に記載のスピーカシステム。
11. 前記エンクロージャは自動車のトランクルームである請求項１から１０の何れか１項に記載のスピーカシステム。
12. 前記第１の圧電振動体は２つの圧電振動板を具備し、前記第２の圧電振動体は１つの圧電振動板を具備している請求項１から１１の何れか１項に記載のスピーカシステム。

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