JP4827948B2 - パッシブラジエーター - Google Patents

Description

本発明は、液晶ＴＶのような小型で薄型の機器に用いる音響再生システムにおいて低音再生用として用いると良好なパッシブラジエーターに関する。

音響再生システムはスピーカーシステムと信号処理用電気回路等とよりなり、スピーカーシステムはスピーカーと、必要に応じ設けられるパッシブラジエーターと、キャビネットとで構成される。つまり、スピーカーシステムにおいては、低音再生として通常はウーファでなるスピーカーと共に、ボイスコイルを持たないコーンのみでなるためドロンコーンとも呼ばれるパッシブラジエーターをキャビネットに取り付け、スピーカーがキャビネット内に作る逆位相の音波でパッシブラジエーターが振動、共振して位相を反転させ、キャビネット外に放射される低音を増強することがある。

機器の小型化と薄型化が進むと共にスピーカーも小型化され、薄型化されてその形状もコーン型から平板型が主流となりつつあり、それと共にパッシブラジエーターも平板型になっている。特に低音再生を意図したスピーカーシステムにおいては、小面積の平板状パッシブラジエーターの振動を確実なものとし、振幅を十分なものとするため、図１０に示すように、パッシブラジエーター本体１の外周部分に設けた半円筒状のエッジ２に囲まれた平坦部分の片面に、付加質量として平板状の重り３が接着される。再生帯域を低周波数において広げるためには、この付加質量を大きく設定する必要がある。

小型化されたものではないが、低音反射型スピーカーシステムに使用して横方向寸法が制限された場合でも比較的大きな空気容積放出を可能とするようにした質量素子を含むパッシブラジエーターが提案されている（特許文献１）。この先行例は、複数のそれぞれ径の異なる筒状体でなる質量素子を同心に、互いに弾性連結ユニットで、中心軸を並進軸線として移動可能に連結すると共に筒状体の端面を閉鎖して、質量素子の個別の移動の集積が全体として外周フレームの比較的大きい移動となる。この移動の位相がずれて音響歪や減衰を来たさないために、質量素子と弾性連結ユニットによる質量バネ系がそれぞれ同一の共振周波数を有するようにする。

特表２００３−５０１９２７号公報

前述のような単独の付加質量を備える振動体としてのパッシブラジエーターにおいては小さい容積で充分な低音再生を実現するために付加質量としての重りの重量を大きく設定する必要がある。しかし、その結果として低周波数帯域で図９に示すような、重り３の中心線、この場合長楕円形の長軸又は短軸を軸とする両側辺部の回動運動、つまり、振り子運動と呼ばれる不要な振動が誘発され、これが異常音発生の原因となっている。

この振り子運動は長楕円形の重りの縦方向（長軸方向）のみならず、横方向（短軸方向）にも発生する。図９から図１１に長楕円形の重りに生じた実際の振り子運動をレーザードップラー測定器で捕捉した結果を、正方向（＋）変位と負方向（−）変位の記号で模式的に表す。図９は１ワット入力時の周波数２６Ｈｚ、位相角９０゜における縦方向の振り子運動を示し、長楕円形の重りの短軸に近い位置にある破線部分を境界線として重りは逆方向に変位している。図１０は１ワット入力時の周波数３４Ｈｚ、位相角９０゜における横方向の振り子運動を示し、重りの長軸に近い位置にある破線部分を境界線として逆方向に変位している。図１１（ａ）および（ｂ）はそれぞれ図９のａ−ａ線とｂ−ｂ線に沿い水平方向に見た振り子運動を示し、境界線から離れた位置の変位が大きいことが判る。

従来、このような振り子運動によるスピーカーシステムの性能への悪影響を防止するためには、本来不必要な振動に起因する異常電気信号を除去する電気的方策として、電気回路により急峻なフィルターを構成し、信号処理によって振り子運動の悪影響を防止している。しかし、この点のみを見ても製造コストの上昇を招いているにかかわらず、実際には振り子運動が発生する周波数が重りを構成する個体の違いや、気温など周囲環境の変化にも支配されるため、フィルターのカットオフ周波数の設定にはこのような変化も考慮しない限り、有効な防止策とならない。

特許文献１は複数の質量素子を用いて比較的に小さいラジエーター本体から大きい容積移動を引き出すことを可能とし、各質量素子を含む質量バネ系の共振周波数を同一にすることにより音響歪や減衰を防止することを教示する。しかし、使用する個々の質量素子が三次元的な大きさを持つために小型化に適さず、全体として部品点数も多いため、小型化した場合の製造工程が精密かつ複雑となり、コスト削減が困難となる。

本発明はこのような従来のパッシブラジエーターが持つ課題を解決するために提案されたもので、その目的とするところは、パッシブラジエーターが備える平板状の重りの低周波領域における振り子運動の発生を防止し、振り子運動による異常音の発生を物理的に、かつ安価で生産の容易な方策で抑止可能なパッシブラジエーターの提供にある。

請求項１の本発明によるパッシブラジエーターは、外周部にエッジを備える薄板状のパッシブラジエーター本体と、エッジで囲まれたパッシブラジエーター本体のほぼ全面を覆って配置した平板状の付加質量としての重りと、パッシブラジエーター本体に設けられ、エッジで囲まれた領域において重りの各分割部分をその装着位置に保持して脱落と相互間接触を防止する袋体とを具備し、重りは低音再生帯域で発生する振り子運動の振幅を減少させて振り子運動を抑止する分割線で分割された複数の分割部分からなることを特徴とする。
請求項２の本発明において、請求項１記載のパッシブラジエーターは、重りの分割線が、最初に発生する最低周波数の振り子運動の方向に垂直な線であることを特徴とする。
請求項３の本発明において、請求項１記載のパッシブラジエーターは、重りの分割線が、複数の分割部分を互いに同じ形状とする線であることを特徴とする。
請求項４の本発明において、請求項１記載のパッシブラジエーターは、重りの分割線が、最初に発生する最低周波数の第１の振り子運動の方向に垂直な第１の分割線と、最低周波数より上方の周波数で発生する第２の振り子運動の方向に垂直で第１の分割線と直交する第２の分割線とでなることを特徴とする。
請求項５の本発明において、請求項４記載のパッシブラジエーターは、重りの第１と第２の分割線は、分割部分の形状が互いに同一となると共に部品点数が最小限となる位置に決められることを特徴とする。
請求項６の本発明において、請求項１記載のパッシブラジエーターは、パッシブラジエーター本体の袋体は、少なくとも重りの各分割部分の底面を覆う底面部と、側端面を覆う側面部とよりなることを特徴とする。
請求項７の本発明において、請求項６記載のパッシブラジエーターは、パッシブラジエーター本体の袋体は、保持される重りの分割部分全体の重心が、パッシブラジエーターの取付け態様においてパッシブラジエーター本体の重心を共有するように位置決めされることを特徴とする。
請求項８の本発明において、請求項７記載のパッシブラジエーターは、パッシブラジエーター本体は、重りの分割線に沿う隣接分割部分間の隙間部を厚さの大きいブリッジ部とすることを特徴とする。
請求項９の本発明において、請求項１から８のいずれか１項に記載のパッシブラジエーターは、重りの分割部分は、それぞれパッシブラジエーター本体への接着時に発生するガス抜き用の貫通穴を備えることを特徴とする。

本発明は、パッシブラジエーターの平板状の重りを複数の部分に分割する線、望ましくは重りの振り子運動の主方向に対し垂直線となる、垂直線と水平線の交差線となる、または垂直線に対し傾斜線となる分割線に沿って重りを複数の部分に分割することにより、重りの振り子運動の共振周波数が単一体のままの重りの場合よりも上昇して振幅が小さくなり、大きな不要振動を抑制し、低音域における異常音発生を防止し得る。

図１は本発明による実施例１のパッシブラジエーターの斜視図である。 図２は本発明による実施例２のパッシブラジエーターの斜視図である。 図３は本発明による実施例３のパッシブラジエーターの斜視図である。 図４は図３の長楕円形のパッシブラジエーターの短軸に平行する切断線に沿う横断面図である。 図５（ａ）及び（ｂ）は図１の実施例１におけるパッシブラジエーターの、１ワット入力時の２８Ｈｚの振動を図５（ａ）では位相角９０゜で、図５（ｂ）では位相角−９０゜で、レーザードップラー測定器により測定した結果を、正方向（＋）変位と負方向（−）変位の記号で模式的に示す振動測定図である。 図６（ａ）及び（ｂ）は図５（ａ）及び（ｂ）の振動測定を周波数３４Ｈｚとした以外、他はすべて同条件で行った振動測定図である。 図７は本発明による実施例４のパッシブラジエーターの斜視図である。 図８は本発明による実施例５のパッシブラジエーターの斜視図である。 図９は従来の単一体の重りを用いたパッシブラジエーターにおける振り子運動を略図的に示す断面図である。 図１０は従来の単一体の重りによるパッシブラジエーターの斜視図である。 図１１は図１０の従来のパッシブラジエーターの振り子運動の、周波数を２６Ｈｚとする以外図５と同様に行った振動の内、特に、長楕円形のパッシブラジエーターの短軸を軸とする縦方向の振り子運動を正負記号による変位表示で模式的に示す振動測定図である。 図１２は図１１と類似の振動を周波数３４Ｈｚで行い、特に、長楕円形のパッシブラジエーターの長軸を軸とする横方向の振り子運動を正負記号による変位表示で模式的に示す振動測定図である。 図１３（ａ）および（ｂ）は、それぞれ、図１１のａ−ａ線ならびにｂ−ｂ線で示す位置における縦方向の振り子運動を、パッシブラジエーターの長軸方向に見た振動測定図である。

パッシブラジエーターの低周波領域における平板状の重りの振り子運動を防止し、異常音発生を安価で容易に抑止可能な方策が、下記の幾つかの実施例が示す本発明により実現される。

図１に、本発明による実施例１のパッシブラジエーターを示し、ＩＩＲ，ＳＢＲ等の加硫ゴムで例えば長楕円形に形成したパッシブラジエーター本体１１は、外周縁に沿って断面をほぼ半円形とするエッジ１２を有し、エッジ１２で囲まれた平板領域の上面に、密度が大きく安価であることを条件に選択した例えば鉄又はステンレスでほぼ長楕円形平板に形成した重り１３が接着されてなり、本発明による特徴として重り１３は、その短軸に沿う分割線１４により部分１３ａおよび１３ｂに二分されている。つまり、分割線１４は、図１１に示す長楕円形の重りの長軸に沿う縦方向を主方向とする振り子運動に対して垂直となる線であり、振り子運動はこの分割線によって二分され、共振周波数が上昇することによって振幅が小さくなり、低音再生に与える悪影響が著しく減少する。

重りの分割部分１３ａ及び１３ｂはそれぞれ厚さ方向に貫通するガス抜き穴１５を有して、パッシブラジエーター本体１１への接着の際に発生するガスの滞留による振動への影響を除去する。また、分割部分１３ａと１３ｂは互いに質量と形状を等しくするように形成して、それぞれの設置位置がいずれとなっても同じ性能が得られるようにすれば、部品点数を最小限にしつつ、製造工程を容易に保ち得る。

図２に示す本発明の実施例２において、実施例１と異なる点は、重りの分割線が、実施例１のものと同じくほぼ長楕円形の短軸に沿う第１の分割線１４に加えて、長軸に沿う第２の分割線１６を含み、それによって、縦方向に二分された重りの分割部分が更に横方向に二等分され、重りは４個の分割部分１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆでなることである。この第２の分割線１６により、図１０の縦方向の振り子運動とは別の周波数で発生する図１１の横方向の振り子運動が二分され、共振周波数の上昇と振幅減少による良好な低音再生が得られる。重りの各分割部分１３ｃ〜１３ｆは排気用のガス抜き穴１５を有すると共に、互いに質量と形状を等しくするように形成されることが望ましい。

図３に示す本発明の実施例３においては、第１と第２の分割線１４と１６による重りの分割部分１３ｃ〜１３ｆの形成を実施例２と同様に行う一方、パッシブラジエーター本体１１はエッジ１２で囲まれた領域に、分割部分１３ｃ〜１３ｆのそれぞれを位置決めし、それぞれの脱落を防止し、相互の接触を防止する袋体が設けられる。図４に断面図で示すように、袋体はパッシブラジエーター本体１１と一体成型され、各分割部分の底面を覆う底面部１１ａと、側端面を覆う側面部１１ｂと、側面部１１ｂの上端から各分割部分の上面の縁部分を覆う覆縁部１１ｃとでなり、いずれの袋体部分も分割部分に接着されるか、少なくともガス抜き穴１５に面する底面部１１ａにおいて接着される。

また、図４に示すパッシブラジエーター本体１１への重り１３の組み込み構成は、両者が重心を共有するものとしてある。そのため、パッシブラジエーター本体１１のエッジ１２で囲まれた平板部分は、重り１３の各分割部分１３ｄ〜１３ｆをその厚さ方向のほぼ中央で保持しており、重りの分割線１４、１６に沿う隣接分割部分間の隙間部１１ｄにおいて平板部分の厚さを増加して最適化させる。このようにして重心を共有させることにより、振動時のみならず、静止時においても安定性を増すことができる。

本発明による実施例１ないし３のパッシブラジエーターの周波数２８Ｈｚにおける振動モードを図５に、周波数３４Ｈｚにおける振動モードを図６に示す。図５と図６の（ａ）はいずれも位相角９０度の変位を正方向（＋）の記号で、（ｂ）はいずれも−９０度の変位を負方向（−）の記号で、模式的に示す。いずれの低音の振動モードにおいても同方向において一様な並進運動が実現され、良好な低音再生が行われていることが示される。

図７に示す本発明の実施例４は、図１１と図１２の従来のパッシブラジエーターにおける振り子運動が斜め方向に発生する傾向を示すため、この様な運動を防止する策として長楕円形の短軸又は長軸と斜めに交わる斜交分割線１７により、重りを分割するが、斜め方向の振り子運動は対称位置でも発生するので、２本の斜交分割線１７をＸ字状にクロスさせ、２対の分割部分１３ｇと１３ｈとする４分割が望ましい。

図８の本発明による実施例５も斜め方向に発生する振り子運動に対処する策として、長楕円形の重りの一方の側縁から他方の側縁にかけて跨るＶ字状斜交分割線１８により、両端で一対の斜め分割部分１３ｉとＶ字状分割部分１３ｊの３部分に分割しても良い。

上記の全実施例は長楕円形のパッシブラジエーターの使用例に限られているが、これは液晶ＴＶのような小型で薄型の音響機器において充分な低音再生を求める場合にほぼ長楕円形のものの使用が主流を成すためである。一方、パッシブラジエーターの外形と周波数に応じて振り子運動は主方向を変化させるが、外形がほぼ矩形ないし長楕円形の場合、周波数２６〜２８Ｈｚで縦方向（長軸方向）を主方向とする振り子運動となるので、これを抑止するため長軸に垂直な（短軸方向）分割線で重りを２等分する。周波数３４Ｈｚでは横方向（短軸）を主方向とする振り子運動となるので、これを抑制するため長軸方向の分割線で重りを２等分する。実用の低音用パッシブラジエーターとしてはこれら２帯域の振り子運動を抑止可能とすべきであり、従って実施例２では直交する２本の分割線で重りを縦方向に２等分し、更に横方向に２等分して全体を４等分している。

パッシブラジエーターが円形である場合、振り子運動はどの方向にも起こり得るから、実験によってその方向を確定し、その振り子運動方向に沿う直径線に垂直な線を重りの分割線とすれば効果的である。

本発明は従来のパッシブラジエーターの重りを分割するのみで低音特性を改善するものであり、外形と寸法には全く変更を加えるものではないから、従来達成されている音響機器のコンパクト性や薄型性を保持したままで、スピーカーと共にキャビネットにそのまま組み込んで、低音特性に優れた小型、薄型のスピーカーシステムとすることができる。

１１ パッシブラジエーター本体
１１ａ 底面部
１１ｂ 側面部
１１ｃ 覆縁部
１１ｄ 隙間部
１２ エッジ
１３ 重り
１３ａ〜１３ｊ 分割部分
１４ 分割線
１５ ガス抜き穴
１６ 第２の分割線
１７ Ｘ字状斜交分割線
１８ Ｖ字状斜交分割線

Claims (9)

1. 外周部にエッジを備える薄板状のパッシブラジエーター本体と、エッジで囲まれたパッシブラジエーター本体のほぼ全面を覆って配置した平板状の付加質量としての重りと、パッシブラジエーター本体に設けられ、エッジで囲まれた領域において重りの各分割部分をその装着位置に保持して脱落と相互間接触を防止する袋体とを具備し、重りは低音再生帯域で発生する振り子運動の振幅を減少させて振り子運動を抑止する分割線で分割された複数の分割部分からなることを特徴とするパッシブラジエーター。
2. 重りの分割線が、最初に発生する最低周波数の振り子運動の方向に垂直な線であることを特徴とする、請求項１記載のパッシブラジエーター。
3. 重りの分割線が、複数の分割部分を互いに同じ形状とする線であることを特徴とする、請求項１記載のパッシブラジエーター。
4. 重りの分割線が、最初に発生する最低周波数の第１の振り子運動の方向に垂直な第１の分割線と、最低周波数より上方の周波数で発生する第２の振り子運動の方向に垂直で第１の分割線と直交する第２の分割線とでなることを特徴とする、請求項１記載のパッシブラジエーター。
5. 重りの第１と第２の分割線は、分割部分の形状が互いに同一となると共に部品点数が最小限となる位置に決められることを特徴とする、請求項４記載のパッシブラジエーター。
6. パッシブラジエーター本体の袋体は、少なくとも重りの各分割部分の底面を覆う底面部と、側端面を覆う側面部とよりなることを特徴とする、請求項１記載のパッシブラジエーター。
7. パッシブラジエーター本体の袋体は、保持される重りの分割部分全体の重心が、パッシブラジエーターの取付け態様においてパッシブラジエーター本体の重心を共有するように位置決めされることを特徴とする、請求項６記載のパッシブラジエーター。
8. パッシブラジエーター本体は、重りの分割線に沿う隣接分割部分間の隙間部を厚さの大きいブリッジ部とすることを特徴とする、請求項７記載のパッシブラジエーター。
9. 重りの分割部分は、それぞれパッシブラジエーター本体への接着時に発生するガス抜き用の貫通穴を備えることを特徴とする、請求項１から８のいずれか１項に記載のパッシブラジエーター。

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