JP3762202B2

JP3762202B2 - 平面型スピーカー

Info

Publication number: JP3762202B2
Application number: JP2000260814A
Authority: JP
Inventors: 克彦梅田
Original assignee: Jamco Corp
Current assignee: Jamco Corp
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2000-08-30
Publication date: 2006-04-05
Anticipated expiration: 2020-08-30
Also published as: JP2002078077A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面型スピーカーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面型スピーカーは、通常のスピーカーではコーンと称される円錐状の振動板を平板状にしたもので、外形寸法に比較して振動板面積が大きくできるので、豊富な音量と優れた低音域特性が評価されている。また、背面からも前面と同音質、同音量の音が放射できること、および薄型であることも特徴としている。
【０００３】
図７は、従来作られている代表的な平面型スピーカーの表面を、図８は、裏面の外観を示し、図９は断面構造を示している。
全体を符号１で示す平面型スピーカーは、金属製の支持部材１４上に額縁１０がとりつけられ、額縁１０の内側に振動板１２が配置されている。振動板１２の中央部の内側には、振動素子１６が配設される。振動素子１６は、加振器エキサイター又はトランスジューサであって、支持部材１４上に支持され、振動板１２を駆動する。
【０００４】
通常のスピーカーでは振動板を円錐状にすることによって剛性値を確保しているので、一般的には円錐状の厚紙が使用されているが、平面型スピーカー１の振動板１２には、軽量であることと高い曲げ剛性が要求されるので、各種の積層板や積層パネルが使われている。
【０００５】
スピーカーの加振器に加えられるエネルギーは、音圧発生のためのエネルギーと振動板質量を加振、制振するためのエネルギーとなる。高音域においては、音圧発生のためのエネルギーより、振動板質量を加振、制振するためのエネルギーが遙かに大きくなるので、振動板質量が大きいと充分な加振、制振ができないので高音特性が悪くなる。面積の大きいことを特徴とする平面型スピーカーの振動板の質量は自ずと重くなるので、従来製品の多くでは高音域特性に不満が持たれていた。さりとて、軽量化のために振動板の曲げ剛性を犠牲にすると、振動板が均一な単純振動（ピストン運動）をせず、部分的に異なる振幅を示す分割振動を生じる。低音域における分割振動は、発生する音圧が部分的に異なり、低圧部と高圧部ができる位相差も生じるので、低圧部と高圧部がお互いに相殺して音圧レベルを下げる結果となる。
【０００６】
さらに、振動板が大きくなると、曲げ変形に加えて捩り変形が現れて分割振動を助長するため、一層、低音特性を阻害する。
従来から、材料と構造設計の限度から、振動板の軽量化に重点が置かれ、曲げ剛性と捩り剛性が低下することは軽視されて来たので、振動板の分割振動が低音特性を犠牲にして来た。
【０００７】
平面型スピーカーの低音域特性を阻害するもう一つの要因に、振動板の背面圧力の上昇に伴う振動抑制がある。すなわち、スピーカーの振動板を垂直に置いた場合、振動板は前後に動くが、振動板が前方に動くと、前方の空気を圧縮して圧力を上昇させ、背面の空気を吸引して圧力を低下させる。後方に動くと、後面の圧力を上昇させ、前面の圧力を低下させる。振動板の背面近くに板状のもの、あるいは壁面を配置すると、振動板が後方に動いた場合の圧力上昇が顕著となり、その圧力上昇が振動板の動きを阻害する。
【０００８】
平坦な周波数特性を求める場合、周波数の低い低音域では、振動板は大きな振幅で振動するので、背面に配設する支持構造物による阻害が大きくなる。
また、周波数の高い高音域では、振動板後面から放射された音圧が背面の構造物に反射する現象となって現れ、振動板前面から放射される音に影響して音質劣化を与える。
【０００９】
従来の製品では、これらの障害を排除し、振動板と加振器を正しい位置関係に保つために、反射面積を小さくした支持構造が設計されているが、これらの支持構造は鉄製で複雑なフレーム構造となって美観を整えることが困難であった。このため、室内の装着位置に制限が出て、背面からも同音質、同音量の音を放射するという平面スピーカーが持っている大きな特徴を活かして室内に高音質の音を満遍なく提供することはできなかった。
【００１０】
また、複雑な構造上の理由から厚さを薄くすることにも限度があって、壁面や柱への装着を容易でなくしていた。
平面スピーカーの特徴を生かして、航空機、車両、船舶あるいはデパートの天井に装着する場合には、厳しい耐火性が要求され、狭い客室に装着する場合には、乗客や乗員の手や身体から振動板を隔離する必要があるが、従来の平面スピーカーではこれらの対策が難しかった。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決すべき課題は、
1．大面積の振動板の重量を増さずに高い曲げ剛性と捩り剛性を確保して、平面型スピーカーの持つ音質、音量特性を改善すること。
２．表裏両面から音を放射する特徴を保ったまま、裏面の美観を整え、支持構造物が振動板の動きを阻害することなく、スピーカーの装着場所に自由度を与えて室内に満遍なく高音質の音を提供すること。
３．航空機、車両などに装着する場合、あるいはデパートの天井に装着する場合には、要求される耐火性を確保することと、客の手や身体から振動板を隔離すること。
の３つである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、
１．の振動板の重量を増さずに高い曲げ剛性と捩り剛性を確保して、平面型スピーカーの持つ音質、音量特性を改善するという課題を解決するための手段として、振動板の表裏面層に３軸織りの炭素繊維織布を用い、アラミッド繊維製のハニカムコアに接着して３層の積層構造とした。
３軸織りの織布は繊維方向が、従来、振動板にも積層材料として使われてきた０°、９０°の織布と異なり、０°、６０°、１２０°となっていて等方性を持っているので、厚さを持たせた積層構造の表裏層に適用することによって優れた捩り剛性を得ることが出来る。
【００１３】
２．の表裏両面から音を放射する特徴を保ったまま、裏面の美観を整え、支持構造物が振動板の動きを阻害することなく、スピーカーの装着場所に自由度を与えて室内に満遍なく高音質の音を提供するという課題を解決するための手段として、振動板と加振器を支える支持構造を従来の鉄製フレームに変えて音響透過性と強度を兼ね備えた積層パネルで構成した。積層パネルの具体的な構成は、メッシュ状（金網状）に織ったガラス繊維を厚さが２０ミリ程度のハニカムコアに張り付けて積層パネルとしたものである。
【００１４】
音響透過性と強度を兼ね備えた積層パネルを支持構造として使う方法により、スピーカー全体の厚さを薄く、軽量化することができ、かつスピーカーの裏面を平面とすることができた。
さらに、裏面の美観を得るために、メッシュ状の積層パネルの表面に多数の小穴をあけた化粧紙を張り付けて色柄を整えた。小穴の穴径と数を変えて、全面積の２２％の開口率まで実験した結果、音響的に必要な小穴の開口率は８％以上であることが確かめられた。
【００１５】
振動板も不燃性樹脂フィルムとアラミッド繊維製ハニカムコアの積層パネルとして、振動板の剛性を保ったまま軽量化したが、併せて航空機に要求される耐火性を満足させた。
【００１６】
３．の航空機、車両などに装着する場合、あるいはデパートの天井に装着する場合には、要求される耐火性を確保することと、客の手や身体から振動板を隔離するという課題を解決する手段として、スピーカーの裏面を客側に向けて、客室壁面に装着することにより、振動板は支持構造パネル（メッシュ状のサンドイッチパネル）で保護されることとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の平面型スピーカーの斜視図であって、（Ａ）はスピーカーの表面を（Ｂ）はスピーカーの裏面を示し、図２は断面図である。
全体を符号１００で示す平面型スピーカーは、曲げ剛性、捩り剛性を有する支持パネル部材１４０と、支持パネル部材１４０に対して、加振器１６０を介して支持される振動板１２０を有する。支持パネル部材１４０の周囲は、必要に応じて装飾用の縁材１１０で囲われる。
加振器１６０は、振動伝達部材１７０を介して振動板１６０に接続される。
【００１８】
図３は、振動板１２０の構造を示す平面図、図４は断面図である。
振動板１２０は、ハニカムコア材１２４を芯部材として、その両面に表面部材１２２と裏面部材１２６を接着材１２７で接着した構造を有する。
ハニカムコア材１２４は、例えば、アラミッド繊維材料をハニカムコアに形成したものが用いられる。
【００１９】
表面部材１２２と裏面部材１２６は、等方性を持った材料が望ましいので、本実施の形態では炭素繊維を３軸織りした織物が用いられる。
３軸織りの織布は繊維方向が、従来、振動板にも積層材料として使われてきた０°、９０°の織布と異なり、０°、６０°、１２０°となっていて等方性を持っているので、厚さを持たせた積層構造の表裏層に適用することによって優れた捩り剛性を得ることが出来る。
【００２０】
図５は、支持パネル１４０の構造を示す平面図、図６は断面図である。
支持パネル１４０は、ハニカムコア材１４４を芯部材として、その両面に表面部材１４２と裏面部材１４６を接着材１４７で接着した構造を有する。
ハニカムコア材１４４は、例えばアラミッド繊維材料をハニカムコア形成したものが用いられる。
【００２１】
表面部材１４２と裏面部材１４６は、ガラス繊維のメッシュ材でつくられる。
具体的には、ガラス繊維でつくった糸束（３，０００本）をピッチ３ミリメートルのメッシュとして織った布地に接着樹脂を含浸させたものである。この接着樹脂はメッシュ材１４２，１４６とハニカムコア１４４との接着材１４７として機能する。この接着は両面部材１４２，１４６とハニカムコア材１４４を加熱、加圧して接着している。
【００２２】
この平面型スピーカー１００は、試験の結果、音響透過性は充分と判断できた。
ガラス繊維を炭素繊維やアラミッド繊維などの高強度繊維に、ハニカムコアを開口率の高いロール状コアや波状コアに替えても、同じ目的を達成できる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によって、平面型スピーカーの裏面を平面とし、美観が整えられたので、両面から音を放射する特徴を発揮させることができた。
特に、乗客の手や身体が触れる航空機、車両、船舶内に装備する場合は、背面から出る音を客室に向けることによって、振動板を乗客や乗員から隔離できるので、スピーカーを至近距離に装着することも可能となった。
【００２４】
５０センチ角の大きさを持つスピーカーの厚さを２５ミリ程度にすることができ、重量も軽減できたので、豊富な音量と優れた低音特性を持っているスピーカーの装着場所選定の自由度を高くすることができた。
また、航空機、デパートなどに装着する場合に要求される耐火性も確保することができた。
スピーカー裏面に小穴が沢山あいた反射スクリーンとして、プロジェクターの画像を写すことにより、音響と映像を同時に楽しむことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における平面型スピーカーの外観図。
【図２】本発明における平面型スピーカーの断面図。
【図３】本発明に用いた３軸織り表面層を持つ振動パネルの構成図。
【図４】本発明における支持構造パネルの構成図。
【図５】本発明に用いた３軸織り表面層を持つ振動パネルの断面図。
【図６】本発明における支持構造パネルの断面図。
【図７】従来の平面型スピーカーの表面を示す図。
【図８】従来の平面型スピーカーの裏面を示す図。
【図９】従来の平面型スピーカーの支持構造を示す断面図。
【符号の説明】
１００平面型スピーカー
１１０フレーム
１２０振動板
１４０支持パネル
１６０加振器

Claims

剛性及び振動版の動きを阻害することのない音響透過性を有する材料でつくられる平板状の支持パネル部材と、支持パネル部材に取付けられる加振器と、加振器により加振される平板状の振動板を備える平面型スピーカー。
平板状の支持パネルは、ハニカムコア材の芯部材と、芯部材の両面に積層されるメッシュ状に織ったガラス繊維を備える請求項１記載の平面型スピーカー。
平板状の振動板は、ハニカムコア材の芯部材と、芯部材の両面に積層される炭素繊維の織物を備え、該炭素繊維の織物は、繊維方向が０°、６０°、１２０°の３軸方向に配されて３軸織りをしたことにより高い捩り剛性を備える請求項１記載の平面型スピーカー。