JP5251604B2

JP5251604B2 - 音響装置

Info

Publication number: JP5251604B2
Application number: JP2009047498A
Authority: JP
Inventors: 一馬藤岡
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2009-03-02
Filing date: 2009-03-02
Publication date: 2013-07-31
Anticipated expiration: 2029-03-02
Also published as: JP2010206339A

Description

本発明は、音響装置に関するものであり、特に住宅やマンション、オフィスビル等の建築物に使用される音響装置に関する。

従来の建築物に設置するスピーカについて図面を用いて説明する。

図８（ａ）は天井に設置したスピーカ１００の外観図である。図８（ｂ）は同側断面図である。図８において、１０１は鉄鋼材料からなり複数の穴部を有するフレームであり、このフレーム１０１には、下部プレート１０２ａと環状のマグネット１０２ｂと環状の上部プレート１０２ｃを接着結合して磁気回路１０２を構成している。

なお、前記磁気回路１０２は前記下部プレート１０２ａの中央突出部であるセンターポール１０２ｄと前記上部プレート１０２ｃの間に磁気空隙１０２ｅを有している。

また、円筒形のボイスコイル１０３がボイスコイルボビン１０４に巻回されると共に、前記磁気回路１０２の磁気空隙１０２ｅ内に一端が位置するように配挿されている。

また、１０５は、前記ボイスコイル１０３を前記磁気空隙の中心に保持するように内周を前記ボイスコイルボビン１０４に接合すると共に、外周を前記フレーム１０１に接合した支持部である。また、前記ボイスコイルボビン１０４上部と、振動板１０６が接合されており、この振動板１０６の中央部には、防塵のためのダストキャップ１０８が設けられている。前記振動板１０６の外周にはエッジ部１０７が接合されており、このエッジ部１０７の、前記振動板１０６と接合されていない側は、前記フレーム１０１と接合されている。

また、天井パネル１０９には上下に貫通した開口部１０９ａが形成されており、この開口部１０９ａ内に前記スピーカ１００が嵌め込まれて設置されている。

また、防音カバー１１０が前記スピーカ１００の裏側を覆うように取り付けられている。この防音カバー１１０によって、前記スピーカ１００の背面へ放射される音を遮断し、上階への音漏れを防止することが可能となる。

なお、前記天井パネル１０９の、前記防音カバー１１０が取り付けられていない面にはスピーカ１００を保護するためのグリル１１１が取り付けられている。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
特開２００７−９６５４６号公報

しかしながら、上記従来の構成では、フレームの材質が鉄鋼をはじめとした高比重の材料であるため、スピーカのサイズが大きくなった際に重量が重たくなり、安全性の面で住空間への設置が非常に困難になるという課題を有していた。また、フレームが複数の穴部を有しているため、上階への音漏れを防ぐには別途防音カバーを設けなければならず、部品点数が増加すると共に、防音カバーの分だけスピーカの厚みが増すため、天井と上階の床との空間が狭い一般住宅では設置が困難であるという課題も有していた。

本発明の目的は、装置の厚みを増すことなく軽量化と背面への防音性を高めた音響再生装置を提供することを目的とするものである。

本発明の音響再生装置は、フレームと、このフレームに固定され、磁気空隙を有する磁気回路と、この磁気回路の磁気空隙内に配挿されたボイスコイルと、このボイスコイルが下端側に巻回されたボイスコイルボビンと、このボイスコイルボビンの上端側と結合された部分と、これから外側に張り出したフランジ部が形成された伝達部材と、外側の端部が前記フレームの端部に支持され、幾何学的中心部が前記伝達部材のフランジ部と結合され、前記磁気回路とボイスコイルから発生する駆動力によって振動する平板振動板とを備え、前記フレームが、植物材料で構成されると共に、前記平板振動板との間に密閉空間を形成したことを特徴とする。

本発明によれば、鉄鋼材と比べて比重の小さい植物材料で構成されると共に、密閉空間を形成したフレームを用いることで、平板振動板背面からの音をこの密閉空間内で閉じ込めて外部への音漏れを防止すると共に、装置のサイズが大きくなった場合でも軽量な音響再生装置を提供できるので、一般住宅の天井や壁への設置が可能となると共に、前面の保護グリルが不要となるため、部屋の装飾性を損ねることなく、また植物材料の物性値により良質な音質で音楽を楽しむことが可能となる。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における音響再生装置２００について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１における音響再生装置２００の平面図である。図２は、図１における音響再生装置２００の線Ａ−Ａ’に沿う断面図である。図３は、本発明の実施の形態１の変形例における音響再生装置２００の構造断面図である。

図１、図２に示されるように、音響再生装置２００は、フレーム２０１と、このフレーム２０１に載置される磁気回路１０２と、この磁気回路１０２の磁気空隙内に配挿されるボイスコイル１０３と、このボイスコイル１０３が巻回されるボイスコイルボビン１０４と、このボイスコイルボビン１０４に結合される円筒状の伝達部材２０２と、ボイスコイルボビン１０４およびフレーム２０１に結合される支持部１０５と、フレーム２０１および円筒状の伝達部材２０２と結合する平板振動板２０３とを備える。

フレーム２０１は、木等の植物材料からなる合板で構成される。このフレーム２０１は、底部２０１ａと、底部２０１ａより大きな面積を有し、中心部にこの底部２０１ａと同形状で、一回り小さな貫通孔を有する上部２０１ｂと、底面が前記底部２０１ａと接合すると共に、上面が前記上部２０１ｂと接合された側面部２０１ｃとからなる。

フレーム２０１の中央部には、磁気回路１０２が固定される。磁気回路１０２は、磁気空隙を有する。円筒状の伝達部材２０２は、両端を開放して筒状に構成された筒状部２０４と、この筒状部２０４の上端側から外側に張り出す方向に伸びた水平で平坦なフランジ部２０５とを備える。この伝達部材２０２の材質としては、アルミや熱可塑性樹脂といった軽量で剛性の高い材質が望ましい。この筒状部２０４の下端側には、ボイスコイルボビン１０４の一端が結合される。また、ボイスコイルボビン１０４の他端には、ボイスコイル１０３が結合される。このボイスコイル１０３は、磁気回路１０２の磁気空隙内に配挿される。そして、ボイスコイルボビン１０４の外周側の側面は、支持部１０５の内周と結合される。支持部１０５の外周は、フレーム底部２０１ａに接合される。フランジ部２０５は、平板振動板２０３の幾何学的な中心近傍の領域である幾何学的中心部と接合される。この平板振動板の材質としては、樹脂、発泡樹脂、木、金属等が望ましい。

図１に示されるように、平板振動板２０３の形状は、当実施の形態の場合四角形状である。本実施の形態の平板振動板２０３における幾何学的中心は、平板振動板２０３の各辺に引いた垂直２等分線の交点を意味する。なお、本実施の形態では、平板振動板２０３は四角形状であったが、円形や多角形であってもよい。平板振動板２０３の形状が円形であった場合、幾何学的中心は、平板振動板２０３を構成する円のいずれの外周からの距離も等しくなる点を意味する。また、平板振動板２０３の形状が多角形であった場合、幾何学的中心は、各頂点から引いたいずれの直線の距離も等しくなる点を意味する。

図１に示されるように、平板振動板２０３は、幾何学的中心Ｏに関して対称である。ここで、幾何学的中心Ｏに関して対称とは、平板振動板２０３を１８０°回転しても同じ形状になっていることをいう。図２に示されるように、平板振動板２０３は、磁気回路１０２とボイスコイル１０３から発生する駆動力によってフランジ部２０５を介して振動する。磁気回路１０２の幾何学的中心の位置と、フランジ部２０５の中心の位置と、平板振動板２０３の幾何学的中心Ｏの位置とは一致するのが音圧確保上望ましい。平板振動板２０３の外側の端部は、フレーム上部２０１ｂと接合される。なお、伝達部材２０２とボイスコイルボビン１０４とを一体にすることで、部品点数の削減が可能となり、低コスト化を図ることができる。

図２に示されるように、フレーム２０１と平板振動板２０３によって形成される空間は空気の流出入を可能とする隙間や継ぎ目や穴部が設けられていない。よって、平板振動板２０３が振動した際に生じる背面への音が外部へ漏れ出るのを抑制することが可能となる。

また、一般的な合板の比重は約０．６であり、鉄鋼の７．９と比較すると非常に小さいので、フレームの剛性を高めるために多少板厚を増したとしても十分な軽量化が可能となる。

なお、フレーム全体を比重１前後の熱可塑性樹脂にて構成し、平板振動板との間に密閉空間を形成した場合でも、平板振動板背面からの音をこの密閉空間内に閉じ込めることで外部への音漏れを防止できると共に、鉄鋼よりも比重が小さい材料でフレームを構成できるため、本発明と同様の軽量化と防音の効果を得ることが出来るが、音響装置の大型化に伴って樹脂成型のコストが大幅に増加するという課題を有するため、住宅等に設置する用途としては望ましいものではない。

また、フレーム２０１は合板以外にも天然木や中密度繊維板（ＭＤＦ）・パーティクルボードといった繊維板、集成材等の木質材料や、ケナフ、稲わら、葦、竹、エスパルト、マニラ麻、龍須草、バガス等の非木材の植物材料で構成されても同様の効果を得ることが可能である。

更に、本実施の形態において、前記平板振動板２０３の材料として樹脂、発泡樹脂、木、金属としているが、紙、ガラス等の材料を用いても良いし、ハニカムパネルやアルミ複合板といった新素材を用いても、同様の効果が得られる。

また、本実施の形態では、前記フレーム２０１と、前記平板振動板２０３とが接合されていることから、前記平板振動板２０３の表面上に発生する複数の分割共振を利用して音を再生する。なお、分割共振を利用したスピーカの周波数特性は複雑なピーク、ディップを生じるが、前記平板振動板２０３の内側に補強を施す等により、共振を分散して振動モードをコントロールすることも可能である。

また、本実施の形態では、フレーム２０１が底部２０１ａと上部２０１ｂと側面部２０１ｃの３つの部品より構成されていたが、一枚の板を所望の形状に削りだしたフレームを用いることでも同様の効果が得られる。更に、図３に示すように、前記フレーム上部２０１ｂと、鉄板をプレス加工、もしくは樹脂成型した、ある深さを有する底部２０６とを結合することでも同様の効果が得られる。この場合、フレーム２０７の組み立てが容易となる。

また、本実施の形態では音響装置２００は音響再生装置として作用しているが、平板振動板２０３が音波によって振動した際に、磁気回路１０２とボイスコイル１０３から発生した起電力を取り出したパネル型のマイクロホンとしても有用である。

（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２における音響再生装置３００について図面を用いて説明する。なお、実施の形態１と同一部分は同一番号を付し、説明を省略する。

図４は、本発明の実施の形態２における音響再生装置の構造断面図である。

図４に示されるように、音響再生装置３００は、フレーム３０１と、外側の端部がこのフレームの端部に支持された平板振動板３０２と、この平板振動板３０２の、前記フレーム３０１が接合されているのと同じ側の幾何学的中心部に結合されると共に、この平板振動板３０２を振動させる加振器３０３とを備えている。

フレーム３０１は、合板で構成される。このフレーム３０１は、底部３０１ａと、底部３０１ａより大きな面積を有し、中心部にこの底部３０１ａと同形状で一回り小さい貫通孔を有する上部３０１ｂと、底面が前記底部３０１ａと接合すると共に、上面が前記上部３０１ｂと接合された側面部３０１ｃとからなる。

前記フレーム上部３０１ｂには、平板振動板３０２の外周端が接合されている。この平板振動板の材質としては、発泡樹脂、木、金属等が望ましい。また、この平板振動板３０２の、前記フレーム３０１が接合されているのと同じ側の幾何学的中心部には、磁気回路とボイスコイルと振動伝達部を有する動電型の加振器３０３が接合されている。

この構成により、全体の構造がよりシンプルになるため、工数の削減や歩留まりの向上といった効果が得られる。

なお、本実施の形態において、前記加振器３０３としては動電型の他に、磁界中で寸法変化を生じる磁歪素子を用いた磁歪アクチュエータや、電圧を加えると寸法変化を生じる圧電素子を用いた電歪アクチュエータ等でも応用が可能である。

前記磁歪アクチュエータを前記加振器３０３として用いた場合には、動電型加振器よりも発生応力が大きいというメリットを活かして、より重量のある物体を前記平板振動板３０２に用いることができるという別の効果も発揮できる。

（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３における音響再生装置４００について図面を用いて説明する。なお、実施の形態１、実施の形態２と同一部分は同一番号を付し、説明を省略する。

図５は、本発明の実施の形態３における音響再生装置４００の平面図である。図６は、本発明の実施の形態３の変形例における音響再生装置４００の平面図である。

図５に示されるように、平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏを通る仮想的な直線Ｌ１１を引いた場合、この直線Ｌ１１は、フレーム上部４０１と２箇所で交わる。直線Ｌ１１をどのように引いても、直線Ｌ１１上には、常にフレーム上部４０１がある。ここで、直線Ｌ１１がフレーム上部４０１と、幾何学的中心Ｏ側で交わる２箇所の点をそれぞれ点Ｃ１１、点Ｃ１２とすると、フレーム上部４０１は、幾何学的中心Ｏから点Ｃ１１までの距離と、幾何学的中心Ｏから点Ｃ１２までの距離とが常に異なるように配置される。したがって、いずれの直線Ｌ１１を引いても、フレーム上部４０１の点Ｃ１１と点Ｃ１２とは、平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏに関して非対称に配置されている。

このように、フレーム上部４０１が平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏに関して非対称に配置されることにより、フランジ部２０５により駆動された平板振動板４０２上では、分割共振が効果的に分散される。したがって、以上の構成により住宅用の壁や天井に使用され、装飾性が要求される音響再生装置であっても、平板振動板４０２を幾何学的中心Ｏに関して対称的な形状としたまま、分割共振を分散させ、周波数特性を平坦に近づけることができる。

なお、本実施の形態では、平板振動板４０２の形状を矩形としたが、円形状や六角形状などどのような形状でもよい。また、フレーム上部４０１で囲まれた領域の重心の位置と、平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏの位置とが一致するように、フレーム上部４０１を設けてもよい。これにより、平板振動板４０２の重量バランスが崩れてローリングと呼ばれる横揺れ現象により異常音が発生することを防止することができる。

また、図５に示されるように、本実施形態において、フランジ部２０５のうち、平板振動板４０２と結合する部分は、平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏの位置に関して対称な略円形状に形成されているが、図６に示されるように、フランジ部４０３のうち、平板振動板４０２と結合する部分は、平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏの位置に関して非対称な形状に形成されてもよい。ここで、平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏの位置に関して非対称な形状に形成されるとは、平板振動板４０２の幾何学的中心Ｏを通るいずれの直線上にもフランジ部４０３が２箇所あり、フランジ部４０３の一の箇所と他の箇所とは平板振動板４０２の幾何学的中心に関して非対称な形状に形成されていることを意味する。そして、いずれの直線Ｌ２１を引いた場合にも、直線Ｌ２１とフランジ部４０３の外周との２つの交点について、点Ｃ２１側の交点を点Ｃ２３、点Ｃ２２側の交点を点Ｃ２４としたとき、点Ｃ２１から点Ｃ２３までの距離と点Ｃ２２から点Ｃ２４までの距離とが異なる。これにより、分割共振をさらに分散させ、周波数特性のピーク・ディップを抑えることができる。

（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４における音響再生装置５００について図面を用いて説明する。なお、実施の形態１から実施の形態３と同一部分は同一番号を付し、説明を省略する。

図７は、本発明の実施の形態４における音響再生装置５００の構造断面図である。

図７に示されるように、平板振動板５０１は住宅用天井材と同じ材質で構成されている。

この構成により、音響再生装置５００を周囲天井５０２とより違和感なく設置することが可能となり、住空間の装飾性を損なうことがないという効果が得られる。

なお、本実施の形態において、平板振動板５０１を天井材でなく、壁材その他住宅内装材と同じ材質で構成することで、音響再生装置５００を住空間の壁面や住宅設備を構成している面部へ違和感無く取り付けることが可能となる。

本発明の音響再生装置は、住宅やマンション、オフィスビル等の建築物に設置する音響機器として有用である。

本発明の実施の形態１における音響再生装置の平面図図１における音響再生装置の線Ａ−Ａ’における断面図本発明の実施の形態１の変形例における音響再生装置の構造断面図本発明の実施の形態２における音響再生装置の構造断面図本発明の実施の形態３における音響再生装置の平面図本発明の実施の形態３の変形例における音響再生装置の平面図本発明の実施の形態４における音響再生装置の構造断面図（ａ）従来の天井取付スピーカの外観図、（ｂ）従来の天井取付スピーカの側断面図

１００、２００、３００、４００、５００音響再生装置
１０１、２０１、２０７、３０１フレーム
１０２磁気回路
１０２ａ下部プレート
１０２ｂマグネット
１０２ｃ上部プレート
１０３ボイスコイル
１０４ボイスコイルボビン
１０５支持部
１０６振動板
１０７エッジ
１０８ダストキャップ
１０９天井パネル
１０９ａ開口部
１１０防音カバー
１１１グリル
２０１ａ、２０６底部
２０１ｂ、４０１上部
２０１ｃ側面部
２０２伝達部材
２０３、３０２、４０２、５０１平板振動板
２０４筒状部
２０５、４０３フランジ部
３０３加振器
５０２天井

Claims

フレームと、
このフレームに固定され、磁気空隙を有する磁気回路と、
この磁気回路の磁気空隙内に配挿されたボイスコイルと、
このボイスコイルが下端側に巻回されたボイスコイルボビンと、
このボイスコイルボビンの上端側と結合された部分と、これから外側に張り出したフランジ部が形成された伝達部材と、
外側の端部が前記フレームの端部に支持され、幾何学的中心部が前記伝達部材のフランジ部と結合され、前記磁気回路とボイスコイルから発生する駆動力によって振動する平板振動板とを備え、
前記フレームは、植物材料で構成されると共に、前記平板振動板との間に密閉空間を形成した音響装置であって、
前記フレームは、一部が金属材料にて構成された音響装置。
フレームと、
外側の端部がこのフレームの端部に支持された平板振動板と、
この平板振動板の、前記フレームが接合されているのと同じ側の幾何学的中心部に結合されると共に、この平板振動板を振動させる加振器とを備え、
前記フレームは、植物材料で構成されると共に、前記平板振動板との間に密閉空間を形成した音響装置であって、
前記フレームは、一部が金属材料にて構成された音響装置。
フレームと、
このフレームに固定され、磁気空隙を有する磁気回路と、
この磁気回路の磁気空隙内に配挿されたボイスコイルと、
このボイスコイルが下端側に巻回されたボイスコイルボビンと、
このボイスコイルボビンの上端側と結合された部分と、これから外側に張り出したフランジ部が形成された伝達部材と、
外側の端部が前記フレームの端部に支持され、幾何学的中心部が前記伝達部材のフランジ部と結合され、前記磁気回路とボイスコイルから発生する駆動力によって振動する平板振
動板とを備え、
前記フレームは、植物材料で構成されると共に、前記平板振動板との間に密閉空間を形成した音響装置であって、
前記フレームは、一部が樹脂材料にて構成された音響装置。
フレームと、
外側の端部がこのフレームの端部に支持された平板振動板と、
この平板振動板の、前記フレームが接合されているのと同じ側の幾何学的中心部に結合されると共に、この平板振動板を振動させる加振器とを備え、
前記フレームは、植物材料で構成されると共に、前記平板振動板との間に密閉空間を形成した音響装置であって、
前記フレームは、一部が樹脂材料にて構成された音響装置。
フレームと、
このフレームに固定され、磁気空隙を有する磁気回路と、
この磁気回路の磁気空隙内に配挿されたボイスコイルと、
このボイスコイルが下端側に巻回されたボイスコイルボビンと、
このボイスコイルボビンの上端側と結合された部分と、これから外側に張り出したフランジ部が形成された伝達部材と、
外側の端部が前記フレームの端部に支持され、幾何学的中心部が前記伝達部材のフランジ部と結合され、前記磁気回路とボイスコイルから発生する駆動力によって振動する平板振動板とを備え、
前記フレームは、植物材料で構成されると共に、前記平板振動板との間に密閉空間を形成した音響装置であって、
前記伝達部材のフランジ部は、前記平板振動板の幾何学的中心を通るいずれの直線上にも２箇所あり、前記フランジ部の一の箇所と他の箇所とは前記平板振動板の幾何学的中心に関して非対称に配置された音響装置。
フレームと、
外側の端部がこのフレームの端部に支持された平板振動板と、
この平板振動板の、前記フレームが接合されているのと同じ側の幾何学的中心部に結合されると共に、この平板振動板を振動させる加振器とを備え、
前記フレームは、植物材料で構成されると共に、前記平板振動板との間に密閉空間を形成した音響装置であって、
前記伝達部材のフランジ部は、前記平板振動板の幾何学的中心を通るいずれの直線上にも２箇所あり、前記フランジ部の一の箇所と他の箇所とは前記平板振動板の幾何学的中心に関して非対称に配置された音響装置。
前記フレームの、前記平板振動板との結合部分は、前記平板振動板の幾何学的中心を通るいずれの直線上にも少なくとも１箇所あり、前記直線上に前記フレームの、前記平板振動板との結合部分が２箇所ある場合、前記フレームの、前記平板振動板との結合部分の一の箇所と他の箇所とは前記平板振動板の幾何学的中心に関して非対称に配置された請求項１から請求項６のいずれか一つに記載の音響装置。
前記平板振動板の平面のうち、前記フレームとの結合部分で囲まれた領域の重心位置と、前記平板振動板の幾何学的中心の位置とが一致した請求項１から請求項７のいずれか一つに記載の音響装置。