JP2010525713A - フラットスピーカー - Google Patents

Abstract

本発明は、振動によって音響信号を発生するパネル(2)と前記パネル(2)に連結され且つ振動させる振動励振器(3)とを備えた特に航空宇宙産業において用いられるフラットスピーカー(1)を提供する。前記パネル(2)はエッジ補強構造(11...15;33)を有する。これは前記パネル(2)に要求される特に手による圧力に抗し得る強度を備えさせ、同時にフラットスピーカーの高エネルギー効率を保証する。
【選択図】図２

Description

本発明は、フラットスピーカー、特に、航空宇宙産業において使用されるフラットスピーカー、及び、前記フラットスピーカーを少なくとも一つ備えた航空機又は宇宙船に関する。

本発明は、種々の分野において利用可能であるが、本発明及び本発明の基本的概念について旅客機を例に詳しく説明する。

旅客機の航空キャビン内において口頭での告知を行う為の従来の放送システムにおいては、音響パイプに装着される電気力学スピーカーが用いられている。基本音の再生の為に要求される膜の最小サイズの理由により、従来のスピーカーは、媒体内における大変に高い指向性を有し且つ高周波数の音レンジを有しており、従って、キャビン内において不均一な音分配を引き起こしていた。この及び他の欠点は、従来の電気力学スピーカーの代わりにフラットスピーカーを用いることによって除去され得る。

フラットスピーカーは、パネルに連結され且つそれを励振して振動させる振動励振器を有している。この場合において、前記パネルは、好ましくは、前記航空機キャビンの内装の一部として形成される。前記パネルは、乗客、特に手による圧力によるダメージから保護されなければならない。

本発明の目的は、機械的な高負荷に耐え得るパネルを備えたフラットスピーカーを提供することである。

前記目的は、請求項１の特徴を備えたフラットスピーカー及び／又は請求項１８の特徴を備えたビークルによって達成される。

振動によって音響信号を発生するパネルと前記パネルに連結され且つ前記パネルを振動させる振動励振器とを備えた特に航空宇宙産業において用いられるフラットスピーカーが提供される。この場合において、前記パネルはエッジ補強構造を有する。

さらに、航空機又は宇宙船等のビークルであって、乗客、操縦士及び／又は副操縦士の為のキャビン領域と、乗客、操縦士及び／又は副操縦士に対する拡声装置に用いられる本発明に係る少なくとも一つのフラットスピーカーとを備え、前記フラットスピーカーのパネルが前記キャビン領域自体の区画を形成しているビークルが提供される。

本願発明の基本的概念は、前記パネルのエッジ領域に補強構造を備えることである。この構成は前記パネルの機械的安定性を大きく向上させ、前記パネルが乗客によって損傷されることを防止できる。同時に、前記パネルのエッジ補強構造によって、前記フラットスピーカーのエネルギー効率は若干減少するに過ぎない。さらに、第１パネルモードの放射特性が向上される。

本発明の有利な形態及び改良は従属請求項によって規定されている。

本特許出願において、「パネル」は実質的に平面状の部材を意味する。

ここで、「エッジ補強構造」は、所定の区画にのみ備えられ且つ前記パネルのエッジ領域に配設されている補強構造、及び／又は、所定の区画にのみ備えられ且つ前記パネルの一つのエッジ（即ち、縁）に隣接されている補強構造を意味すると理解される。当然ながら、エッジ領域におけるパネルの全長及び／又は全幅に亘って延びるように前記補強構造を形成することも可能であるし、及び／又は、前記パネルの一のエッジに隣接するように前記補強構造を形成することも可能である。

特に、前記補強構造は、前記パネルの曲げ強度を大きく向上させる要素として形成されるべきである。従って、前記補強構造は、好ましくは、パネル平面内において延び、且つ、付加される曲げ荷重に抗する為のパネルの断面形状に比して高い表面慣性モーメントを示す断面形状を有するものとされる。これに代えて又は加えて、前記補強構造は高弾性係数の材料を有し得る。

好ましい改良形態においては、前記パネルは、少なくとも一つの上部カバー層と少なくとも一つの下部カバー層とこれらのカバー層の間に配設されたコア材とを含むサンドイッチ材料として形成される。斯かるサンドイッチ材料は良好な音響放射特性を有する。

本発明に係るフラットスピーカーの他の好ましい実施の形態においては、補強構造は、Ｕ型形状体及び／又は二等辺アングル材又は非二等辺アングル材等の少なくとも一つの補強形状体として形成される。ここで、「形状体」は、下記においては長手方向として記載される一方向に実質的に一定の断面形状で延びる部品を意味すると理解される。この種の補強構造は低コストで形成され得る。

本発明に係るフラットスピーカーの他の好ましい改良においては、少なくとも一つのカバー層が一端部においてパネルの平面から折り曲げられてエッジ補強構造を形成する。この形態においては、前記エッジ補強構造はパネルの一部として形成される。従って、エッジ補強構造を別部材として備えることを有効に不要化できる。前記少なくとも一つのカバー層の折り曲げ端部は、好ましくは、パネルの平面に対して略直交するものとされる。斯かる構成によれば、パネルに付加される曲げ荷重に抗する為の曲げ端部の表面上の慣性モーメントを最大化させることができる。

本発明に係るフラットスピーカーのさらに好ましい実施の形態においては、上部及び下部カバー層のそれぞれの端部が前記平面から同一方向へ折り曲げられて、所定領域において互いに重合される。即ち、前記上部及び下部カバー層は両方共に、上方へ折り曲げられるか又は下方へ折り曲げられる。斯かる補強構造は容易に製造される。前記上部及び下部カバー層の重合領域は、好ましくは、互いに接着され、これにより、大変に強固な結合状態が得られる。

当然ながら、前記上部及び下部カバー層を前記パネルの平面から反対方向へ折り曲げることも可能である。

本発明に係るフラットスピーカーのさらに好ましい改良においては、コア材が少なくとも一端部において上部及び下部カバー層に向けて圧搾され且つパネルの平面から折り曲げられてエッジ補強構造を形成する。この方法で生成されるエッジ補強構造は、「押し潰しエッジ("crushed-core edge")」としても記載される。これは高剛性で且つ製造容易という特徴を有する。

本特許出願において、「上部カバー層」は、好ましくは、前記フラットスピーカーの装着状態を基準にして乗客から離間する方向に位置され、且つ、「下部カバー層」は、乗客に面するように配置される。好ましくは、前記上部及び下部カバー層は双方共に上方へ曲げられる。即ち、前記下部カバー層は前記上部カバー層へ向けて曲げられ、前記上部カバー層は前記下部カバー層から離間する方向へ曲げられる。斯かる構成によれば、前記フラットスピーカーの装着状態を基準にして前記エッジ補強構造が乗客の視界に入らないようにすることができる。

本発明に係るフラットスピーカーの他の好ましい実施の形態においては、前記エッジ補強構造は、前記パネルに装着され且つ少なくとも一つの好ましくは矩形状のリセス領域を有する少なくなくとも一つの層として形成される。この場合において、前記層は、例えば、前記上部カバー層に装着される追加層とされる。このエッジ補強構造は、非常に容易に製造できるという特徴を有している。

本発明に係るフラットスピーカーの他の好ましい実施の形態においては、前記パネル及び／又は前記エッジ補強構造は、少なくとも一つの平面内に位置する湾曲形状を有する。この構成によれば、パネルのさらなる補強構造が有効に得られる。

本発明に係るフラットスピーカーのさらに好ましい実施の形態においては、前記エッジ補強構造は、例えば、前記パネルに積層された状態及び／又は前記パネルに埋め込まれた状態で、前記パネルに接着される。前記エッジ補強構造及び前記パネルは一般的には複合繊維材料によって形成されるから、これらの材料の組み合わせは特に有効である。既述したように、前記エッジ補強構造はパネルの一部を形成するか、若しくは、別部品として形成され得る。エッジ補強構造がパネルに接着される形態は、前記エッジ補強構造が、パネル自体の一部を形成するものではなく、例えば補強形状体として形成される場合等のように別部品として形成される形態においてのみ意味をなす。

本発明に係るフラットスピーカーの他の好ましい実施の形態においては、振動励振器は一のカバー層に連結され、前記エッジ補強構造は前記振動励振器が連結される前記一のカバー層に適用される。エッジ補強構造及び振動励振器が上部カバー層に設けられている形態は、フラットスピーカーの航空機、例えば音響パイプへの装着状態を基準にして前記エッジ補強構造及び前記振動励振器が乗客の視界に入らない為に、特に有効である。

本発明に係るフラットスピーカーのさらなる好ましい改良においては、前記パネルは４００ｃｍ^２から８００ｃｍ^２ の範囲の面積、好ましくは約６００ｃｍ^２の面積を有し得る。これらの数値は、フラットスピーカーのエネルギー効率の観点において特に有効なものとして経験的に決定された。

本発明に係るフラットスピーカーにおける高エネルギー効率の観点において有利な構成は、パネルの厚みが４ｍｍ及び８ｍｍの間とされることによって得られる。ここで、前記厚みは、エッジ補強構造以外の領域におけるパネル厚とされる。

さらに、パネル重量が５００ｇ／ｍｍ^２から７００ｇ／ｍｍ^２の範囲、好ましくは約６００ｇ／ｍｍ^２の場合に、エネルギー効率が向上されると同時に十分な強度が得られることが証明されている。

本発明に係るフラットスピーカーのさらに好ましい実施の形態においては、前記パネルは矩形状とされる。この構成は、キャビン内部の良好な空間利用効率、並びに、フラットスピーカーの放射特性，モード分布及び効率の観点において、特に望ましい。

本発明に係るフラットスピーカーのさらに好ましい実施の形態においては、少なくとも一つの前記カバー層は、複合ガラス繊維材料等の複合繊維材料を有し、及び／又は、前記コア材は、ポリアミドに含浸された紙等で形成されたハニカム材料を有する。これらの材料は、低重量及び高強度と共に、音響特性及び耐空性の観点において、特に好ましい。

前記ハニカム材料のセル幅は、２ｍｍから４ｍｍの間が好ましく、特に、約３．２ｍｍがより好ましい。前記セル幅は、前記ハニカム材料のセルにおける２つの対向する壁の間で測定される。この実施の形態は、さらに、エネルギー効率が良く且つ十分に強度を有することが実験上において証明されている。

本発明に係るフラットスピーカーの他の好ましい実施の形態においては、エッジ補強構造は、複合繊維材料及び／又は金属及び／又は樹脂を有する。このエッジ補強構造は種々の形状を有し得る。特に、複合カーボン繊維材料が複合繊維材料として考慮され得る。

本発明に係るビークルの好ましい実施の形態においては、キャビン領域の区画は、前記キャビン領域における天井又は壁領域等の内装部材、乗客用音響パイプの一部、及び／又は、シートの一部として形成される。

図１は、本発明の一実施の形態に係るフラットスピーカーを斜視状態で示している。 図２は、図１のＡ−Ａ断面を示している。 図３は、図１のＢ−Ｂ断面を示している。 図４は、本発明の他の実施の形態における図１のＢ−Ｂ断面を示している。 図５は、本発明のさらに他の実施の形態における図１のＢ−Ｂ断面を示している。 図６は、本発明のさらに他の実施の形態に係るフラットスピーカーを正面視状態で示している。 図７は、図６のＣ−Ｃ断面を示している。

添付する図面を参照しつつ例示する実施の形態に基づき本願発明を詳述する。
なお、図中、同一の部材又は同様の機能を奏する部材については、記述が無い限り同一の符号を付している。

図１は、本発明の例示である一実施の形態に係るフラットスピーカー１を斜視状態で示している。

前記フラットスピーカー１は、好ましくは、実質的に矩形状のパネル２と、前記パネルに対して略中央に配置され且つ連結された振動励振器３とを有している。前記振動励振器３は、本実施の形態においては、マグネット及び振動コイルを有しているが、明確化の為に模式的に図示している。

好ましくは、前記パネル２は、大まかに図示している航空機の音響パイプ８に支持部材４，５，６，７を介して乗客の上方において締結されている。

図示されているフラットスピーカー１の装着状態において、ｘ軸は航空機の機首に向かう長手方向を示しており、ｙ軸は前記航空機の幅方向に沿って右から左へ向かう方向を示し、ｚ軸は航空機の垂直方向を示している。

前記パネル２は、ほぼｘ−ｙ平面に沿って延びており、且つ、図２に示されるように、ｙ−ｚ平面内において半径Ｒで曲げられている。

前記パネル２は、力、特にｚ方向に沿って付加される手による圧力に耐える為に、（例えば、参照符号１１，１２，１３，１４，１５が付された）エッジ補強構造を有している。

上部カバー層１７の上方湾曲エッジは、エッジ補強構造１５を有するように画されている。従って、これは、前記パネル２のｙ軸回りの表面慣性モーメントに大きく貢献するから、前記パネル２を補強する。

図２は、図１のＡ−Ａ断面を示している。

前記パネル２は、サンドイッチ材料１６を有している。前記サンドイッチ材料１６は、上部カバー層１７と下部カバー層１８と両者の間に配設されたハニカム材料１９とを有している。ここで、前記ハニカム材料１９のハニカムは、パネル平面ｘ−ｙに対して略直交する方向に延びている。前記上部カバー層１７及び前記下部カバー層１８は、好ましくは、複合ガラス繊維材料から形成され、前記ハニカム材料１９は紙で形成される。前記下部カバー層１８は、前記フラットスピーカー１が装着位置に位置された状態において、キャビン内部、即ち、乗客９の方向を向いている。

前記上部カバー層１７は、好ましくは、前記振動励振器３に直接的に連結される。

図２に示す例示の実施の形態においては、前記エッジ補強構造１３，１４は、前記サンドイッチ材料１９の端部に「押し潰しコア」技術（"crushed-core"technique）を適用することによって得られる。この場合において、まず、ハニカム材料端部２２が前記上部及び下部カバー層１７，１８のそれぞれの端部２３，２４と共に圧搾され、これにより、中間のハニカム材料端部２２が圧縮され、その後に、上方、即ち、ｚ方向に曲げられる。その結果、図２に示される状態となる。エッジ補強構造１４は、パネル２のエッジ補強構造１３とは反対側のパネル２の一端部側に位置し、同様に「押し潰しコア」技術に基づいて形成される。

図３は、図１のＢ−Ｂ断面を示している。Ｂ−Ｂ断面は明瞭化を図る為に省略された状態で示されている。

前記パネルのｙ方向両側の端部に形成されたエッジ補強構造１１，１２は同様の方法で形成される。従って、下記においてはこの基本的概念をエッジ補強構造１１に基づいて説明する。

前記ハニカム材料１９から突出する前記上部カバー層１７の端部２５が上方へ（即ち、ｚ方向に）湾曲される。次いで、前記ハニカム材料１９から突出する前記下部カバー層１８の一端部２６が上方へ（即ち、ｚ方向に）湾曲され、これにより、前記端部２６は、領域２７が前記端部２５と重合するように配置される。好ましくは、前記端部２６は、図３に示された状態で、前記ハニカム材料１９及び前記上部カバー層１７の端部２５に接着剤によって固着される。この場合において、前記領域２７の突出高さＵは、好ましくは、約３〜１０ｍｍとされる。

前記端部２５を下方へ（即ち、ｚ方向とは反対方向に）折り曲げ、且つ、前記下部カバー層１８の前記端部２６を上方へ（即ち、ｚ方向に）折り曲げて、その後に両者を接着剤によって固着することも、同様に可能である。

図４は、本発明の他の実施の形態における図１のＢ−Ｂ断面を示している。

図４に示す他の実施の形態においては、エッジ補強構造１１，１２は別体の部材として形成されている。エッジ補強構造１１，１２は、ｙ方向に延びるＬ型補強形状体として形成されており、（エッジ補強構造１１用の例示として示される）一方の脚部３１が、例えば、前記上部カバー層１７上に積層された状態又は前記上部カバー層１７内に埋め込まれ状態で前記上部カバー層１７に接着剤によって固着され、他方の脚部３２はパネル２のｘ−ｙ平面に対して直交する方向（即ち、ｚ方向）に延びている。

補強形状体は、例えば、樹脂又は金属によって形成され得る。しかしながら、好ましくは、前記補強形状体は、複合繊維材料によって形成される。

図５は、本発明のさらに他の実施の形態における図１のＢ−Ｂ断面を示している。ここで、エッジ補強構造１１，１２は、エッジ補強構造１３，１４と同様の構成を有するように、図２に示す実施の形態に基づいて形成されている。従って、この点に関してはさらなる説明を省略する。

図６は、本発明のさらに他の実施の形態に係るフラットスピーカー１を正面視状態で示している。

パネル２はエッジ補強構造３３を有している。エッジ補強構造３３は、パネル２の（例示として参照符号３４，３５が付されている）エッジの近傍に配設された略矩形のストリップとして形成されている。ここで、エッジ補強構造３３は、好ましくは、略矩形のリセス３６を有している。

図６のＣ−Ｃ断面を示す図７に示されるように、エッジ補強構造３３は、例えば、複合炭素材料等の複数の層３７，３８，３９によって形成される。

図１〜図６に示される例示の実施の形態においては、パネル２は、好ましくは、面積が約６００ｃｍ^２、厚みＤＳ（図２参照）が約６ｍｍで、重さが約６００ｇ／ｍ^２とされる。ハニカム材料のセル幅は、好ましくは、３．２ｍｍとされる。

好ましい例示の実施の形態に基づいて本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではなく、種々の変更を加えることができる。

例えば、前述したエッジ補強構造の異なる形態を組み合わせることも可能である。即ち、例えば、パネルの一端部を「押し潰しコア」技術（“crushed-core”technique）によって形成しつつ、他の端部が補強形状体の形態をなすエッジ補強構造を有するように形成することも可能である。

１ フラットスピーカー
２ パネル
３ 振動励振器
４ 支持部材
５ 支持部材
６ 支持部材
７ 支持部材
８ 乗客用音響パイプ
９ 乗客
１１ エッジ補強構造
１２ エッジ補強構造
１３ エッジ補強構造
１４ エッジ補強構造
１５ エッジ補強構造
１６ サンドイッチ材料
１７ 上部カバー層
１８ 下部カバー層
１９ ハニカム材料
２２ ハニカム材料端部
２３ 端部
２４ 端部
２５ 端部
２６ 端部
２７ 領域
３１ 脚部
３２ 脚部
３３ エッジ補強構造
３４ エッジ
３５ エッジ
３６ リセス
３７ 層
３８ 層
３９ 層

ｘ 空間方位
ｙ 空間方位
ｚ 空間方位
Ｒ 半径
Ｄ 厚み
Ｕ 突起

Claims (19)

1. 振動によって音響信号を発生するパネル（２）と前記パネル（２）に連結され且つ前記パネルを振動させる振動励振器（３）とを備えた航空宇宙産業等において用いられるフラットスピーカー（１）であって、
   前記パネル（２）は、乗客による前記パネルの損傷を防止するように構成されたエッジ補強構造（１１・・・１５；３３）を有し、
   前記エッジ補強構造（３３）は、前記パネル（２）に付加され且つ少なくとも一つのリセス領域（３６）を有する少なくとも一つの層（３７，３８，３９）として形成されていることを特徴とするフラットスピーカー（１）。
2. 前記パネル（２）は、少なくとも一つの上部カバー層（１７）と少なくとも一つの下部カバー層（１８）と前記カバー層（１７，１８）の間に配設されたコア材（１９）とを有するサンドイッチ材料（１６）として形成されていることを特徴とする請求項１に記載のフラットスピーカー。
3. 前記エッジ補強構造（１１，１２）は、Ｕ型形状体及び／又は二等辺又は非二等辺アングル材等の少なくとも一つの補強形状体（３１，３２）として形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のフラットスピーカー。
4. 前記カバー層（１７，１８）の少なくとも一つが一端部（２５，２６）において前記パネル（２）の平面（ｘ−ｙ）から折り曲げられて前記エッジ補強構造（１１，１２）を形成していることを特徴とする請求項２又は３に記載のフラットスピーカー。
5. 前記上部及び下部カバー層（１７，１８）のそれぞれの端部（２５，２６）が前記平面（ｘ−ｙ）から折り曲げられており、前記両端部は領域（２７）において互いに重合されていることを特徴とする請求項４に記載のフラットスピーカー。
6. 前記コア材（１９）は少なくとも一端部（２２，２３，２４）で前記上部及び下部カバー層（１７，１８）に対して圧搾され且つ前記パネル（２）の平面（ｘ−ｙ）から折り曲げられて、エッジ補強構造（１３，１４）を形成していることを特徴とする請求項２から５の何れかに記載のフラットスピーカー。
7. 前記少なくとも一つのリセス領域は矩形状であることを特徴とする請求項１から６の何れかに記載のフラットスピーカー。
8. 前記パネル（２）及び／又は前記エッジ補強構造（１１・・・１５；３３）は少なくとも一つの平面（ｘ−ｙ）内において湾曲された形状を有していることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載のフラットスピーカー。
9. 前記エッジ補強構造（１１・・・１５；３３）は、例えば前記パネル（２）の上に積層され及び／又は前記パネル（２）内に埋め込まれて、前記パネル（２）に接着結合されていることを特徴とする請求項１から８の何れかに記載のフラットスピーカー。
10. 前記振動励振器（３）は前記カバー層のうちの一方（１７）に連結されており、前記エッジ補強構造（１１・・・１５；３３）は前記振動励振器（３）に連結された前記一方のカバー層（１７）に設けられていることを特徴とする請求項２から９の何れかに記載のフラットスピーカー。
11. 前記パネル（２）は４００ｃｍ^２から８００ｃｍ^２ の範囲の面積、好ましくは約６００ｃｍ^２の面積を有していることを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載のフラットスピーカー。
12. 前記パネル（２）の厚み（Ｄ）は４ｍｍから８ｍｍの間であることを特徴とする請求項１から１１の何れかに記載のフラットスピーカー。
13. 前記パネル（２）は５００ｇ／ｍｍ^２から７００ｍｍ^２の範囲の重量、好ましくは約６００ｍｍ^２の重量を有していることを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載のフラットスピーカー。
14. 前記パネル（２）は実質的に矩形状を有していることを特徴とする請求項１から１３の何れかに記載のフラットスピーカー。
15. 少なくとも一つのカバー層（１７，１８）は複合ガラス繊維材料等の複合繊維材料を含み、及び／又は、前記コア材は紙等で形成されたハニカム材料（１９）を有していることを特徴とする請求項２から１４の何れかに記載のフラットスピーカー。
16. 前記ハニカム材料（１９）のセル幅は２ｍｍから４ｍｍの間、好ましくは約３．２ｍｍとされていることを特徴とする請求項１５に記載のフラットスピーカー。
17. 前記エッジ補強構造（１１・・・１５；３３）は複合繊維材料及び／又は金属及び／又は樹脂を有していることを特徴とする請求項１５に記載のフラットスピーカー。
18. 乗客、操縦士及び／又は副操縦士の為のキャビン領域と、
    乗客、操縦士及び／又は副操縦士用の音響システムに用いられる請求項１から１７の何れかに記載の少なくとも一つのフラットスピーカー（１）とを備え、
    前記フラットスピーカー（１）のパネル（２）は前記キャビン領域自体の一区画を形成していることを特徴とする航空機又は宇宙船等のビークル。
19. 前記キャビン領域の区画は、前記キャビン領域における天井又は壁領域等の内装部材、乗客用音響チャネル（８）の一部、及び／又は、シートの一部として形成されていることを特徴とする請求項１８に記載のビークル。

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