JP2008136186A - 無反動スピーカシステム及びユニット - Google Patents

Abstract

【課題】悪影響を及ぼす振動を減らし正確で力強い音を生成することができる上、軽量化・小型化や製造に関するコストダウンの実現に寄与し、さらには宙吊り状態での設置が可能であり無重力下でも空気さえ存在すれば音を生成することができる無反動スピーカシステム及びユニットを提供すること。
【解決手段】左右対称の筒状の共鳴壁１と、この共鳴壁１の左右両側に対称に設けられる一対または二対以上の振動部２とを備え、対となる前記振動部２が互いに同調して振動するように構成され、前記共鳴壁１が、前記振動に共鳴するように可撓性材料によって形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば、単体で用いられたり、テレビジョン受像機やオーディオ機器等に組み込まれて使用される無反動スピーカシステム及びユニットに関する。

本来、空気に波を発生させて音を形成するスピーカユニットであるが、現存のスピーカユニットにおいては音を形成するためのエネルギを効果的に音に変換できない。すなわち、約半分のエネルギは音にならずにユニット自体の振動に変換されて音の歪みや濁り振動となり、ユニットの目的である正確な音作りを妨げる。

また、前記スピーカユニットを組み込んだエンクロージャ（スピーカボックス）自体もスピーカユニットの振動によって同じく振動し、この振動が床にまで伝わるが、一般に、低音になる程、エンクロージャを床にしっかりと固定しなければその音を忠実に再現するのが困難になる。そのため、低音かつ大音量の音を出すと、発生する前記振動によって部屋全体が揺れたり隣の部屋にまで振動が伝わったりするという懸念がある。

そして、上記種々の問題を解決するために、各メーカーでは、スピーカユニットから必要な音（振動）のみを取り出しそれ以外の振動をおさえることに心血が注がれている。そのため、現在流通しているスピーカユニットの多くは、音質を低下させる上記振動をスピーカユニットあるいはエンクロージャの重量やその素材の硬度により低減させることを狙いとして重量化、硬質化されたものである。

しかし、かかるスピーカユニットでは、上記問題を根本的に解決できないばかりか、重量化（それに伴う大型化）や硬質化のためにいたずらに製造コストが高くなるだけである。

ところで、通常のスピーカユニットでは、コーンが動いて空気を震わせ音を作るとともに、その反作用によりマグネットやフレーム等は逆方向に動き、前記音を妨げる振動を発生する。従って、理想的なスピーカユニットとは、音の直接の発生源となるコーンが応答性良く動くと共に、コーンに動力を付与するマグネットやこれを保持するフレーム、エンクロージャ等からの無駄な振動の発生が抑止されているものである。

そこで、本発明者は、図６、図７に示すように、基準ライン∞を挟み二つの同じ動きをする同一形状のコーン３を有するスピーカユニットを逆向きに配置することに想到した。このように構成すれば、コーン３の両側の空気は波（音）になると共に、前記コーンを備えたスピーカユニットに対しては基準ライン∞を軸とした左右対称の振動が加えられることになるので、上記スピーカユニットからの無駄な振動の発生は抑えられると考えられる。従って、正確な音の生成を妨げる振動がスピーカユニット自体に殆ど生じず、大部分のエネルギがコーン３によって効率よく音に変換されるので、結果的に歪みが少なく正確で力強い音を生成することができる。尚、図６、図７において、６はマグネット、７はボイスコイルボビン、８はボイスコイルである。

この発明は、上記の事柄に留意してなされたものであり、その目的は、悪影響を及ぼす振動を減らし正確で力強い音を生成することができる上、軽量化・小型化や製造に関するコストダウンの実現に寄与し、さらには宙吊り状態での設置が可能であり無重力下でも空気さえ存在すれば音を生成することができる無反動スピーカシステム及びユニットを提供することである。

上記目的を達成するために、この発明の無反動スピーカシステムは、左右対称の筒状の共鳴壁と、この共鳴壁の左右両側に対称に設けられる一対または二対以上の振動部とを備え、対となる前記振動部が互いに同調して振動するように構成され、前記共鳴壁が、前記振動に共鳴するように可撓性材料によって形成されている一方、前記共鳴壁の内壁に沿わせて吸音部材を筒状に配置してあると共に、この吸音部材に振動抑制材を保持させてあることを特徴としている（請求項１）。

より具体的には、この発明の無反動スピーカシステムは、左右対称の筒状の共鳴壁と、この共鳴壁の左右両側に対称に設けられる一対または二対以上の振動板および一対または二対以上の振動発生部とを備え、対となる前記振動板が、前記振動発生部から加えられる振動により互いに同調して振動するように構成され、前記共鳴壁が、前記振動に共鳴するように可撓性材料によって形成されている一方、前記共鳴壁の内壁に沿わせて吸音部材を筒状に配置してあると共に、この吸音部材に振動抑制材を保持させてある（請求項２）。

上記無反動スピーカシステムにおいて、前記振動抑制材を、共鳴壁に対して斜めに配置してあってもよく（請求項３）、前記共鳴壁に補強体を設けてあってもよい（請求項４）。

請求項１〜４に係る発明では、悪影響を及ぼす振動を減らし正確で力強い音を生成することができる上、軽量化・小型化や製造に関するコストダウンの実現に寄与し、さらには宙吊り状態での設置が可能であり無重力下でも空気さえ存在すれば音を生成することができる無反動スピーカシステム及びユニットが得られる。

すなわち、請求項１、２に係る発明では、一対の振動部に対称的な振動を発生させることによって無駄な振動の発生を抑えて無反動を実現できると共に、必要な振動（音）のみが外部に伝達されるので、悪影響を及ぼす振動（ノイズ）を減らし正確で力強い音を生成することができ、単に振動部を二つにした場合よりも大きな音量が得られる。

また、請求項１、２に係る発明では、無駄な振動を消滅させるためにスピーカシステムの重量化や硬質化を図る必要がないので、軽量化・小型化や製造に関するコストダウンを実現することができ、ひいては宙吊り状態での設置が可能であり無重力下でも空気さえ存在すれば音を生成することができるスピーカが得られる。

さらに、請求項１、２に係る発明では、共鳴壁が振動部の振動に共鳴し、バイオリン、コントラバス等多くの楽器と同様にいわゆる（オーディオ界で言われる所の）箱鳴りを最大限に利用することができるので、ユニット自体が小型であっても高音質の音（入力信号に忠実な音）を十分な音量で発生させることができる。

また、請求項１、２に係る発明では、無駄な振動が発生せず、そのような無駄な振動がエンクロージャや床等に伝わることもないので、さらなる音質の向上を図ることができる。
その上、請求項１、２に係る発明では、振動抑制材を吸音部材によって保持したことにより、筒状体内における定在波の発生を確実に抑えることができる。

請求項４に係る発明では、補強体を設けることにより、いわばチューニングのような作用が働いて無駄な振動の防止を大いに図ることができ、音質向上効果が一段と高まることになる。

以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、この発明の参考例である第１の実施の形態に係る無反動スピーカシステムの構成を概略的に示す縦断面図である。

まず、本実施形態の無反動スピーカシステムは、図１に示すように、左右対称の筒状（図示例では円筒状）の共鳴壁１と、この共鳴壁１の左右両側に対称に設けた一対の振動部２とを備え、対となる前記振動部２は互いに同調して振動するように構成してあり、前記共鳴壁１は、前記振動に共鳴するように可撓性材料によって形成してある。

前記共鳴壁１を形成する可撓性材料としては、例えば、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート等の合成樹脂の他、木材（木製の板）、紙等に加工した天然樹脂、アルミニウム等の金属などであってもよい。

前記振動部２は、共鳴壁１の左右両側に対称に設けた一対の振動板（コーン）３および一対の振動発生部４によって構成してある。ここで、前記振動発生部４は、前記共鳴壁１に固定したフレーム５と、このフレーム５に固定したほぼ円筒状のマグネット６と、前記フレーム５の内側をスライドし前記振動板３に固定したボイスコイルボビン７と、このボイスコイルボビン７に巻き付けたボイスコイル８とを備えている。そして、一対の振動発生部４に設けた二つのボイスコイル８は、互いに逆巻きとなるようにボイスコイルボビン７に巻き付けてある。

また、前記共鳴壁１の例えば中央部に補強体９を設けてある。この補強体９は、共鳴壁１の内側に沿う円形状の板体からなり、例えばポリエチレン板やスチロール板等によって形成することができる。そして、補強体９は、一対の振動部２から等距離に位置し、この位置は一対の振動部２によって発生した振動が互いに相殺しあう位置であるため、一対の振動部２が振動状態であっても補強体９は殆ど振動しない。しかし、補強体９を設ける位置は、共鳴壁１の中央部に限らず、中央部から外れた位置であってもよい。

尚、図１において、１０はスライドするボイスコイルボビン７を支持するダンパー、１１は前記マグネット６を支持する金属製の支持体１２やマグネット６を覆うカバーである。

上記のように構成した無反動スピーカシステムでは、二つのボイスコイル８に電流が同様に流れる。そして、二つのボイスコイル８を巻いた向きが互いに逆となっているので、対となる前記振動板３は、前記振動発生部４から加えられる振動により互いに同調して（シンメトリーに）振動することになる。そのため、一対の振動部２の振動によって発生する無駄な振動は補強体９近傍で相殺し合い、必要な振動（音）のみが外部に伝達されるので、前記無反動スピーカシステムでは悪影響を及ぼす振動（ノイズ）を減らし正確で力強い音を生成することができ、単に振動部２を二つにした場合よりも大きな音量が得られる。

また、前記無反動スピーカシステムでは、無駄な振動を消滅させるためにスピーカシステムの重量化や硬質化を図る必要がないので、軽量化・小型化や製造に関するコストダウンを実現することができる。

さらに、前記無反動スピーカシステムでは、共鳴壁１が振動部２の振動に共鳴し、バイオリン、コントラバス等多くの楽器と同様にいわゆる（オーディオ界で言われる所の）箱鳴りを最大限に利用することができるので、ユニット自体が小型であっても高音質の音（入力信号に忠実な音）を十分な音量で発生させることができる。

また、前記無反動スピーカシステムでは、補強体９やその近傍をエンクロージャ等に支持させる構成を採用することにより、振動部２から発生した振動がエンクロージャや床等に伝わらず、さらなる音質の向上を図ることができる。このような観点から、補強体９やその近傍に適宜の吊り下げ部材を連結・係止して、無反動スピーカシステムを天井等から吊り下げた状態で使用することも好適であり、前記無反動スピーカシステムは軽量化できるものであるため、上記態様での使用は特別な施設に限らず一般家庭等においても十分に実現可能であり、逆に、例えば無重力下という特殊な状況であっても空気さえ存在すれば使用可能である。

また、前記無反動スピーカシステムでは、補強体９を設けることにより、いわばチューニングのような作用が働いて無駄な振動の防止を大いに図ることができ、音質向上効果が一段と高まることになる。

また、例えば駅のホームに有るアナウンススピーカ等の様に双方向で指向性のあるスピーカは、前記スピーカユニットを用いて簡単に製造することができ、かかるスピーカは音のとおりが良くその機能が極めて良好に発揮されることになる。

ここで、図１には、振動部２を一対設けた例を示したが、図２に示すように、振動部２を二対設けてもよいし、図示していないが三対以上設けてもよい。いずれの場合も、相対する一対の振動部２の構成が対称となっていればよく、種類の異なる複数対の振動部２を設けることができる。尚、図２には、低音用スピーカ（ウーハー）２ａと、高音用スピーカ（ツィーター）２ｂとを設けた例を示している。

そして、対となる振動部２は、必ずしも同一信号を流したときに互いに同一となる振動エネルギを発生させるものでなくてもよく、例えば、一方の振動部２が振動エネルギの大きいウーハーであり、他方の振動部２が振動エネルギの小さいフルレンジであってもよい。このような場合、無駄な振動は若干生じるが、振動部２の片方のみを設ける場合に比べて無駄な振動の発生はより防止されることになる。

本発明の一実施の形態に係る無反動スピーカシステムは、図３に示すように、前記共鳴壁１の内壁に沿わせて柔軟で多孔質の吸音部材Ｋを筒状に配置してあると共に、この吸音部材Ｋに振動抑制材Ｓを保持させてある。この場合には、スピーカシステム自体が起こす振動の対策と、スピーカシステムが作り出した共鳴壁１内の空気の波による定在波の対策とを併せて行うことができる。

ここで、前記吸音部材Ｋとしては、例えば、グラスウール、フエルト、スポンジ等を用いることができる。

また、前記振動抑制材Ｓは、例えば、図４（Ａ）に示すように、二枚のほぼ円板状の空気の振動を吸収するための部材としてのフエルト体Ｓａの間に、ほぼ円板状の振動抑制材Ｓに質量を持たせ、かつ空気の振動を吸収するための部材としてのブチルゴム体Ｓｂを同心状に設け通気性を持たせた部材である。そして、図３に示すように、振動抑制材Ｓの縁部は前記吸音部材Ｋによって保持されている。尚、この保持方法は、単に振動抑制材Ｓの縁部を吸音部材Ｋに係止させてあるだけであってもよいし、接着剤等を用いて適宜に接着してあってもよい。いずれの保持方法にしても、保持された振動抑制材Ｓが共鳴壁１内において前後及び上下左右にある程度自由に動く状態としてあることが望ましい。

そして、前記振動抑制材Ｓは、上記構成のものに限られず、例えば、図４（Ｂ）に示すように、ほぼ円板状の空気の振動を吸収するための部材としてのスポンジ体Ｓｃと、二枚の前記ブチルゴム体Ｓｂと、二枚のほぼ円板状で空気の振動を散乱・拡散するための面を有する部材としての折曲状の紙体Ｓｄとで構成してもよく、図４（Ｃ）に示すように、ほぼ円板状の芯材としてのベニア板Ｓｅと、二枚の前記ブチルゴム体Ｓｂと、円柱を斜めに２分割した形状を呈する二つの空気の振動を吸収するための部材としてのスポンジ体Ｓｆとで構成してもよく、図４（Ｄ）に示すように、ほぼ円板状の振動抑制材Ｓに質量を持たせる支持体としてのＦＲＰ体Ｓｇと、円柱の先端を斜めに切断した形状を呈する二つの空気の振動を吸収するための部材としての高反発スポンジ体Ｓｈと、ほぼ円板状の二つの空気の振動を吸収し、かつ空気の振動を散乱・拡散するための面を有する部材としての低反発スポンジ体Ｓｉとで構成してもよく、図４（Ｅ）に示すように、中空でほぼ球状の振動抑制材Ｓに質量を持たせ、かつ空気の振動を吸収・反射・拡散するための部材としてのブチルゴム体Ｓｊの外側に空気の振動を吸収するための部材としてのスポンジ体Ｓｋを設けて構成してもよい。

上記のように、振動抑制材Ｓには種々の構成を採用することができるのであり、その形状や材料は適宜に選択し組み合わせて用いることができ、特に、互いに異なる素材からなる複数の部材を組み合わせた複合部材により構成することが望ましく、その素材としても上記素材以外に、例えば振動抑制材Ｓに質量を持たせると共に空気の振動の吸収・反射・拡散・散乱をするための部材としての発泡アルミニウム等を用いることができる。尚、振動抑制材Ｓは、自身の振動、空気の波の反射、散乱、拡散、吸収のいずれかによって共鳴壁１内の空気が持つ振動エネルギを抑制（振動エネルギが大きくなることを抑制）する部材であって、例えば、軽量のスポンジ体のみで振動抑制材Ｓを構成することは望ましくない。

さらに、前記振動抑制材Ｓは、図３に示すように、共鳴壁１のほぼ中央に配置してもよいし、中央を避けた他の位置に設けてもよい。また、図３には、振動抑制材Ｓを共鳴壁１に対してほぼ垂直にした例を示してあるが、例えば、振動抑制材Ｓを共鳴壁１に対して斜めに配置してもよい。

また、前記振動抑制材Ｓは、図３及び図４（Ａ）〜（Ｅ）に示す各例では、側面視がほぼ円形状となっているが、これに限らず、例えば側面視がほぼ矩形状であってもよい。

尚、図１〜図３において、共鳴壁１は円筒状に限らず、例えば角筒状等であってもよい。

また、図１において、補強体９は無くてもよく、逆に、図２〜図４において補強体９を設けてあってもよい。

さらに、図１〜図３において、振動部２は図示したものに限らず、例えば既存・公知のものを用いることもできる。

図５は、第１の実施の形態の変形例（参考例）に係る無反動スピーカシステムの構成を概略的に示す横断面図である。ここで、図１および図２において示した部材等と同一の部材等については同じ符号を付し、その再度の詳細な説明は省略する。

図５に示す無反動スピーカシステムは、ほぼ三角筒状の筒状部１３の上下両端にそれぞれほぼ三角板状の共鳴壁１を設けたほぼ三角柱状のケース１４と、前記筒状部１３の三つの側壁１３ａにそれぞれ設けた複数（図示例では三つ）の振動部２とを備え、全ての振動部２が互いに同調して振動するように構成されていると共に、前記共鳴壁１は、前記振動部２の振動に共鳴するように可撓性材料によって形成されている。

また、図５に示す無反動スピーカシステムでは、各振動部２からの振動が互いに相殺し合う相殺部位が前記ケース１４に形成されるように適宜の数の振動部２を配置してある。図３に示す例では、筒状部１３の横断面はほぼ正三角形状となっていると共に、この筒状部１３を構成する三つの側壁１３ａに設けた振動部２は全て同じ高さに位置し、さらに、各振動部２は各側壁１３ａの左右方向における中央に設けてある。よって、各振動部２からの振動が互いに相殺し合う相殺部位は、筒状部１３の水平方向における中央に形成されることになる。

図５に示す無反動スピーカシステムによっても、図１、図２に示した無反動スピーカシステムと同じ効果が得られる。

尚、図５には、筒状部１３が三角筒状となっている例を示したが、これに限らず、例えば、四角筒状など他の多角筒状であってもよく、円筒状等となっていてもよい。筒状部１３の形状等に応じて、設ける振動部２の数や配置も前記相殺部位がケース１４に形成されるように適宜に設定することができる。

また、各無反動スピーカシステム及びユニットは、アクチュエータとしても用いることができる。

また、図３及び図４に示した吸音部材Ｋ及び振動抑制材Ｓは、他の図面に示したスピーカシステムあるいはスピーカユニットにも用いることができるのは勿論、一つの振動部のみを有する通常のスピーカシステムあるいはスピーカユニットに用いることもできる。

この発明の参考例である第１の実施の形態に係る無反動スピーカシステムの構成を概略的に示す縦断面図である。 前記無反動スピーカシステムに振動部を二対設けた構成を概略的に示す縦断面図である。 この発明の一実施の形態に係る無反動スピーカシステムの構成を概略的に示す縦断面図である。 （Ａ）は図３に示す振動抑制材の構成を概略的に示す縦断面図、（Ｂ）〜（Ｅ）は前記振動抑制材の変形例の構成を概略的に示す縦断面図である。 第１の実施の形態の他の変形例に係る無反動スピーカシステムの構成を概略的に示す横断面図である。 この発明の基本的な構成を概略的に示す説明図である。 この発明の基本的な構成の要部を概略的に示す説明図である。

符号の説明

１ 共鳴壁
２ 振動部
９ 補強体

Claims (9)

1. 左右対称の筒状の共鳴壁と、この共鳴壁の左右両側に対称に設けられる一対または二対以上の振動部とを備え、対となる前記振動部が互いに同調して振動するように構成され、前記共鳴壁が、前記振動に共鳴するように可撓性材料によって形成されていることを特徴とする無反動スピーカシステム。
2. 左右対称の筒状の共鳴壁と、この共鳴壁の左右両側に対称に設けられる一対または二対以上の振動板および一対または二対以上の振動発生部とを備え、対となる前記振動板が、前記振動発生部から加えられる振動により互いに同調して振動するように構成され、前記共鳴壁が、前記振動に共鳴するように可撓性材料によって形成されていることを特徴とする無反動スピーカシステム。
3. 前記共鳴壁に補強体を設けてある請求項１または２に記載の無反動スピーカシステム。
4. 前記共鳴壁の内壁に沿わせて柔軟で多孔質の吸音部材を筒状に配置してあると共に、この吸音部材に振動抑制材を保持させてある請求項１〜３のいずれかに記載の無反動スピーカシステム。
5. 筒状部の両端にそれぞれ共鳴壁を設けたケースと、前記筒状部に設けた複数の振動部とを備え、全ての振動部が互いに同調して振動するように構成されていると共に、各振動部からの振動が互いに相殺し合う相殺部位が前記ケースに形成されるように各振動部を配置してあり、また、前記共鳴壁が、前記振動部の振動に共鳴するように可撓性材料によって形成されていることを特徴とする無反動スピーカシステム。
6. 互いに同調して振動する一対の振動部を備え、各振動部が、電流を流すとマグネットにより駆動されるボイスコイルおよびボイスコイルボビンを有し、一方の振動部のボイスコイルボビンにコーンを設けると共に、他方の振動部のボイスコイルボビンにウエイト部材を設けてあり、また、二つのボイスコイルに流す電流の比を調整するための調整部を備えていることを特徴とする無反動スピーカユニット。
7. 駆動用コイルと、この駆動用コイル内に配置され駆動用コイルに電流を流すと変形する超磁歪素子と、この超磁歪素子の一端に設けられたコーンと、超磁歪素子の他端に設けられたウエイト部材と、前記超磁歪素子の中央部を保持する保持部とを備えたことを特徴とする無反動スピーカユニット。
8. 前記駆動用コイルが直列に二つ並べられており、各駆動用コイルに流す電流の比を調整するための調整部が設けられている請求項７に記載の無反動スピーカユニット。
9. 絶縁部材を介して対称に固定された一対または二対以上の導電板に、一対または二対以上のセラミック板を対称に設けて形成した一対または二対以上の圧電素子を備え、前記圧電素子に電流を流すと各圧電素子が互いに同調して振動するように構成されていることを特徴とする無反動スピーカユニット。

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