JP2011024056A - スピーカユニット、スピーカユニット制振装置、スピーカシステム - Google Patents

Abstract

【課題】
スピーカユニットとそれを囲むケースが相互に振動の影響をうけると、スピーカから発生される音波の再現が劣化する。従来の取り組みでは、スピーカユニット、ケースの双方に改良を加えることで解決していた。このため、既存のケースやスピーカユニットが活用できない、保守交換しにくい、従来のケースの設計、製作ノウハウが活用できない、ケースを加工することになるため製造コストの増加等の課題があった。

【解決手段】
本発明は、スピーカユニットとケース間の振動の影響を少なくする制振機構をスピーカユニットや従来型のスピーカユニットの制振装置として提供し、スピーカユニットが元来持っている、取り外したり、別のケースに取り付けたりできるというユニット化の利点を内在し、取り付けるケースの設計思想、製造方法を大きく変更せず、入力された音波信号をより忠実に再生する。

【選択図】 図１

Description

本発明は、電気信号を音波に変換する音波出力装置に関するものである。

音波出力装置として利用されているスピーカは、音波発生機能を果たすスピーカユニットと、このスピーカユニットを内部に保持するケースとから構成されている。このケースは、スピーカユニットを保持し、このスピーカユニットから出される音波を前面と背面とに分離する機能に加えて、このスピーカユニットを外力による破損や塵埃による汚れやなどから保護する防護機能も果たす。従来の典型的なスピーカでは、スピーカユニット正面側のフレームの周縁部がケースに形成された開口の周縁部に固定されることにより、このスピーカユニットがケースに保持される。

スピーカユニットの振動がケースに伝達されると、本来不要な音波がケースの固有振動数の近傍などに励振され、スピーカから発生される音波の再現が劣化する。また、用途によっては、伝達されたケースの振動が他の機器に影響を与え、スピーカの設置、使用に制限をもたらす場合がある。逆に、外部からの振動が、ケースに伝達されスピーカユニットの電気物理変換の動きが阻害され、入力された信号を忠実に再生できないとう問題もあった。このような不要音波の発生、伝達による波形の劣化及び振動は、箱鳴りなどとも称されている。このような箱鳴りを回避するには、スピーカユニットからケースへの振動の伝達を防止することが必要になる。このため、スピーカユニットのフレームの周辺部を防振機能や制振機能を果たす発泡樹脂などの振動緩衝体を介してケースの開口の周縁部に保持する、ケースの重量を重くする、剛性を強化するなどの対策が講じられてきた。

しかしながら、上述した対策ではスピーカユニットとキャビネットを固定するネジからの振動が伝わったり、ケースの重量、大きさが必要以上に大きくなったりするなど箱鳴りの防止には不十分であり、このため、スピーカユニットをケースに保持させるのではなく、ケースの形状を加工し、ケース内にこのケースから音響的に分離した状態で挿入した支持機構にスピーカユニットを保持させるという構成が提案されるようになってきた（特許文献１、特許文献２等）。更に、最近では、そのような支持機構にスピーカユニットをどのように保持させるかという点についても工夫が凝らされるようになってきている（特許文献３、特許文献４、特許文献５等）。また、このような機構をスピーカユニットにそのまま、実装しようとする例(特許文献６) や、スピーカユニット取り付け部位に工夫する例(特許文献７、特許文献８)などが提案された。

実公昭６３−４２７７０号公報 特開平７−２１２８８１号公報 特開平１１−２８９５８８号公報 特開２００２−２３２９８３号公報 特開２００２−２４７６７５号公報 特開２００４−１２００６３号公報 特開平１０−６６１７９号公報 特開２００７−２２８００２号公報

このように、従来の箱鳴りを防止するための取り組みは、スピーカユニット後方に支持機構が大きく張り出し、ケースを含んだスピーカ又はスピーカシステム全体に改良を加え発生音波の再現を向上しようとしていた。また、特許文献６のように、スピーカユニット内に支持機構を収めたものも提案されたが、スピーカユニット本体部後方に略円盤状の重りや支持機構が張り出し、重心が後方に位置することからスピーカユニットの形状が限られた。そのうえ、防振部材がネジとの接点で支持するために必要な弾性部材の硬さを得るために、防振性能を犠牲にしてしまう、スピーカユニット後方への音を反射してしまう、スピーカユニットを横向きに取り付けた場合スピーカユニット取付け部を中心とした慣性モーメントが増加し、取付け部への負荷がかかるなどの欠点があった。
このため、これらの取り組みでは、既存のケースやスピーカユニットを活用することができなかった。また、新規にスピーカを製作する場合も、従来のスピーカユニットやケースの設計、製作ノウハウがそのまま活用できなかったり、ケース自体を加工することになるため製造コストの増加につながったりした。加えて、保守時にスピーカユニットだけを交換するといったことができず、保守効率上も問題があった。

また、特許文献７のようにスピーカユニットの取り付け部位に弾性部材を用いることで解決することも提案されたが、特許文献８内で指摘されているようにスピーカユニット本体部の振動を抑えられなかったり、支持するために必要な弾性部材の硬さを得るために、防振性能を犠牲にする必要があったりした。このため、特許文献８のように支持できる範囲で弾性部材の硬さの最適値を求めようとする提案もあったが、スピーカユニット自体の振動を抑えていないため、根本的な解決には至っていない。

したがって、本発明は、スピーカユニットが元来持っている、取り外したり、別のケースに取り付けたりできるというユニット化の利点や、スピーカユニットという小型機械部品加工部分を大型部品であるケースの製造工程から切り離したことによる製造容易性、故障時のスピーカユニットのみを交換できるという保守容易性等の特徴を内在し、取り付けるケースの設計思想、製造方法を大きく変更せず、実装したケースの箱鳴りを防止し、入力された音波信号をより忠実に再生することができるスピーカユニット、従来のスピーカユニットに同様の効果をもたらす制振装置、及びそれらの効果を有するスピーカシステムを提供する点にある。

本発明のスピーカユニットは、電気信号を音波に変換する本体部と、前記本体部の正面周辺部に一体化された所定の重量を持つ錘体と、前記本体部及び前記錘体の少なくとも一つを、振動緩衝体を介して支持するフレームとからなる。

本発明のスピーカユニット制振装置は、スピーカユニットが取り付けられる固定台と、前記固定台のスピーカユニット取り付け部周辺に一体化された所定の重量を持つ錘体と、前記固定台及び前記錘体の少なくとも一方を、振動緩衝体を介して支持するフレームからなる。

本体部は、従来型のスピーカユニットと同様に、電気信号を物理振動である音波に変換する音波発生機能を有している。本体部及びスピーカユニットの正面とは、本体部及びスピーカユニットが音波を発生させようと意図する側をいい、前方とは、音波を発生させようと意図する方向をいう。固定台は、従来型のスピーカユニットが隙間なく取り付けられる開口部の形状と機構を有する。尚、ここでいう「従来型のスピーカユニット」とは、当発明の機能を備えていないスピーカユニットをいう。

錘体は、振動に対して本体部又は固定台と一体となって作用する重量増加目的の剛体である。本体部又は取り付けられた従来型のスピーカユニットが音波を発生させる際にボイスコイル、振動板等の可動部分を前後に振動させる反作用として重量の大部分を占める磁石、ヨーク等の非可動部分も僅かながら振動する。非可動部分の振動の振幅は、可動部分との重量比により圧倒的に小さいが、非可動部分の重量に錘体の重量が加わることで更に振幅を小さくし、本体部又は取り付けられた従来型のスピーカユニットを仮想的に絶対位置に接地する。

スピーカユニットはその正面が水平方向を向くようにケースに取り付けられる場合が多い。特に、錘体が本体部や従来型のスピーカユニットの後方に取り付けられた場合、重心が後方に位置し、スピーカユニットやスピーカユニット制振装置とケースの取付け部や、本体部、固定台、錘体等を支持する正面周辺部の振動緩衝体には、重心からの慣性モーメントの力が大きく働く。このため、支持機構を小型化できなかったり、振動緩衝体を硬くし、振動吸収性能より支持性能を優先させる必要が生じたりする。錘体を本体部の正面周辺部や固定台の従来型のスピーカユニット取付け部周辺部に配置することで、重心を前方によせ、ケースとの取付け部や振動緩衝体にかかる慣性モーメントを小さくするとともに、本体部や従来型のスピーカユニットから後方に発せられる音波が錘体やその他の支持機構によって反射することなく後方に放出される。また、錘体が磁性体であっても、磁束への影響が少ない。

フレームの正面側の周辺部はケースのスピーカユニット取付け部に装着できる形状と機構を有している。また、フレームは、本体部及び錘体や、固定台、固定台に取り付けられている従来型のスピーカユニット、及び錘体が直接フレーム及びケースと接触しないように振動緩衝体のみを介してケースのスピーカユニット取り付け開口部に支持する。場合により、振動緩衝体は、フレームの他、ケースにも着接され支持を補助することもできる。

振動緩衝体は、本体部、固定台、及び錘体の少なくとも一つを直接支持するとともに、本体部、従来型のスピーカユニット、固定台、及び錘体の振動がケース伝達しないように振動を吸収する。また、フレーム及び振動緩衝体は、本体部及び錘体や、固定台及び錘体と、ケースとの隙間を満遍なく覆い、本体部又は従来型のスピーカユニットから放出される音波を、ケースとともに前面と背面に分断する。

本発明のスピーカシステムは、本発明のスピーカユニット又は本発明のスピーカユニット制振装置を有する。
本発明のスピーカユニット又は、従来型スピーカユニットを取り付けた本発明のスピーカユニット制振装置をケースに取り付け、必要な配線等の施設を実施し、スピーカシステムを構成する。

本発明を実施するための形態を図１に基づいて説明する。図１は縦断面図である。本体部１０は、本体部フレーム１９、振動板１５、ボイスコイル１６、プレート１３、マグネット１２、ヨーク１１等からなり、電気信号を物理振動である音波に変換する電気機械変換器が構成されている。電気機械変換器は、上記の磁気回路等による構成に特定されず、圧電素子等を使用した他の電気機械変換器を用いてもよい。本体部フレーム１９は、振動板１５を保持する円形の開口部を有し、プレート１３、マグネット１２、ヨーク１１などの非可動部分を固定し、振動板１５、ボイスコイル１６などの可動部分をエッジ１７等にて保持する。
本体部フレーム１９の開口部である正面周辺部にドーナツ上の錘体３０が固定されている。錘体３０は振動緩衝体２４を介して前後、外周部から錘体３０を包み込む形状に加工された円形の開口部を持つフレーム２０により保持される。フレーム２０の周辺部にはつばが張り出し、フレーム２０をケース５０の開口部にとめる。つばには、木ねじを通せる穴が開いており、フレーム２０をケース５０に固定できる。

錘体３０は、振動緩衝体２４の制振効果や支持機能等を損なわない範囲で重いほど制振機能を果たす。このため、タングステン、鉛など比重の高い素材を用いことが望ましい。錘体３０は、振動に対して本体部１０と一体となって作用するために、振動に対して十分な剛性を有し、本体部１０と強固に一体化され、本体部１０の重量が錘体３０の重量分だけ増加したのと同様の効果が奏されるように構成される。

音波を分断し、本体部１０を支持する振動緩衝体２４としては、制振効果に優れるゲル、ジェル、液体、気体、発泡樹脂、防振ゴム、発泡ゴム、スポンジなどを素材とする軟質物質を用いる。また、音波の分離目的と本体部１０又は固定の支持目的の振動緩衝体２４を分け、前記軟質物質の他、支持する目的に糸、針金といった極細の線状構造物や先端が鋭利な刺状構造物を、音波の分断目的に、吸音材、紙、樹脂等を、用いる場合もある。
振動緩衝体２４に軟質物質を用いた場合、形状、硬さを十分調整し、振動の吸収効果と本体及び錘体３０の支持力を得られようにする。また、振動緩衝体２４の素材は、スピーカユニットが使用される期間、環境を考慮した耐久性、対候性、対温度特性を持ったものを選択する。

スピーカユニットは、上向き、下向き、横向きなど、色々な方向に取り付けられる。スピーカユニットの取付け角度により、力が加わる振動緩衝体２４の場所は変わり、本体部１０及び錘体３０の重量は、慣性モーメントをのぞけば、錘体３０との振動緩衝体２４の接面のうち重力方向と交わる面にのみかかる。このため、スピーカユニットの取付け角度にかかわらず、振動吸収性能を維持できるように振動緩衝体２４にかかる圧力、張力を一定以下にし、本体部１０及び錘体３０がフレーム２０やケース５０接触せずに保持できる支持力が得られるように、フレーム２０と振動緩衝体２４と錘体３０の接面の形状および固定方法を工夫する。特に、スピーカユニットを横向きに取り付けた時に荷重をうける接面の面積が少なくなる場合が多いため、接面の前後の幅を太くするなどの対策をとる。図１では、錘体３０に厚みを持たせ、錘体３０を包み込むように振動緩衝体２４を配置し、フレーム２０にて振動緩衝体２４を挟んで固定している。また、錘体３０と振動緩衝体２４、振動緩衝体２４とフレーム２０とを接着し、振動緩衝体２４のずれを防止することも有効である。

スピーカユニットのケース５０への取り付けは、木ネジが広く用いられている。木ネジにて固定する場合、フレーム２０のつばに、木ネジ用の通し穴を設けケース５０に固定できるようにする。使用する木ネジの本数、大きさ等は、スピーカユニットの重量を考慮し適切な木ネジ用の通し穴を設ける。フレーム２０とケース５０の間に隙間ができないように、必要に応じて、フレーム２０とケース５０の間に発泡樹脂のシート等挿入する。

実施例１を図３に基づいて説明する。図３は縦断面図である。ケース５０のスピーカユニット取付け部の開口径が、従来型のスピーカユニットを想定して開けられていた場合、図１のスピーカユニットでは、スピーカユニットの振動板１５の径が、想定されたスピーカユニットの振動板径より小さくなってしまう。このため、図３では、錘体３０の取り付け位置を工夫し、従来型のスピーカユニット用に開けられた前記開口径でも、従来型のスピーカユニットと同じ振動板１５の径を確保する例である。

実施例２を図５に基づいて説明する。図５は縦断面図である。本例のスピーカユニット制振装置は、従来型のスピーカユニットを取り付けられる開口径をもつドーナツ上の固定台４０を有する。従来型のスピーカユニットを木ネジで取付ける場合、固定台４０は木材や樹脂等の木ネジが使用できる素材を用いる。この固定台４０の周辺に、発明を実施するための形態で示されたのと同様に一回り大きいドーナツ上の錘体３０が固定され振動緩衝体２４を介してフレーム２０に支持される。また、あらかじめ固定される従来型のスピーカユニットが限定されるのであれば、錘体３０に従来型のスピーカユニットを留めるねじ穴を加工し、固定台４０の機能を持たせる場合もある。

実施例３を図６に基づいて説明する。図６は縦断面図である。ケース５０のスピーカユニット取付け部の開口径に制約がない場合の、スピーカユニット制振装置の例である。尚、スピーカユニット制振装置を裏表どちらかでも使えるようにして、実施例２及び３の取り付け方を場合により選択できるようにすることもある。

実施例４を図７に基づいて説明する。図７は、本発明のスピーカユニット６０が装着されたスピーカシステムの例である。また、本発明のスピーカユニットではなく、本発明のスピーカユニット制振装置を取り付けた場合も同様である。

尚、本発明は、上述例に限定されることなく、本発明の要旨を逸脱することなく、その他種々の構成、形状を採り得ることは勿論である。

本発明を実施するための形態を示す縦断面図である。 図１のスピーカユニットの正面右半分を図１の破線Ａ部分でカットした正面カット図である。 実施例１を示す縦断面図である。 図３のスピーカユニットの正面右半分を図３の破線Ｂ部分でカットした正面カット図である。 実施例２を示す縦断面図である。 実施例３を示す縦断面図である。 実施例４を示す縦断面図である。

１０ 本体部
１１ ヨーク
１２ マグネット
１３ プレート
１５ 振動板
１６ ボイスコイル
１７ エッジ
１８ 従来型スピーカユニットフレーム
１９ 本体部フレーム
２０ フレーム
２４ 振動緩衝体
３０ 所定の重量を持つ錘体
４０ 固定台
５０ ケース
６０ 本発明のスピーカユニット

Claims (4)

1. 電気信号を音波に変換する本体部と、
   前記本体部の正面周辺部に一体化された所定の重量を持つ錘体と、
   前記本体部及び前記錘体の少なくとも一方を、振動緩衝体を介して支持するフレームとからなるスピーカユニット。
   
2. 請求項１記載のスピーカユニットを有するスピーカシステム。
   
3. スピーカユニットが取り付けられる固定台と、
   前記固定台のスピーカユニット取り付け部周辺部に一体化された所定の重量を持つ錘体と、
   前記固定台及び前記錘体の少なくとも一方を、振動緩衝体を介して支持するフレームからなるスピーカユニット制振装置。
   
4. 請求項３記載のスピーカユニット制振装置を有するスピーカシステム。