JP6927290B2 - ガラス板構成体 - Google Patents

Description

本発明は、振動することにより音響性能を発揮するガラス板と、このガラス板の縁部に沿って取り付けられた支持部材と、を有するガラス板構成体に関する。

スピーカ又はマイクロフォン用の振動板として、一般的にはコーン紙又は樹脂が用いられているが、これらの振動板に代えてガラス板を使用したものが特許文献１に開示されている。

特許文献１には、平面表示パネルと組み合わせたパネル型スピーカが開示されている。特許文献１のパネル型スピーカは、エキサイターによって励振される平板状の振動板を備えており、この振動板が平面表示パネルの構成部分を兼ねるように構成されている。具体的には、表示装置を構成する表面側のガラス板が振動板として兼用されており、この表面側のガラス板は、適宜な剛性を有する媒介層を介して表示装置の枠体に支持されている。

つまり、特許文献１には、振動板であるガラス板が、支持部材に相当する枠体に、剛性を有する媒介層を介して支持されたガラス板構成体が開示されている。また、特許文献１のガラス板構成体は、支持部材が枠体なので、振動板であるガラス板の４辺の全周縁部が枠体に媒介層を介して支持されている。

日本国特開２００１−６１１９４号公報

しかしながら、特許文献１のガラス板構成体は、表面側のガラス板を振動させると、ガラス板の振動が媒介層を介して支持部材（枠体）に伝達し、支持部材も振動してしまうので、支持部材からも音が発生するという問題があった。この問題によって特許文献１のガラス板構成体は、良好な音響性能を得ることができないという問題があった。

ところで、振動板として使用されるガラス板の用途としては、特許文献１に開示された平面表示パネルの他、窓用、壁用又は天井用などの建材に適用されることが想定される。また、振動板であるガラス板は、騒音に対して逆位相の振動を発生させることにより、騒音を消音する機能も有する。このため、室内に設置される自立型の手すり用又は防煙垂壁用などの室内構造体に、振動板であるガラス板を適用し、手すり又は防煙垂壁に消音機能を備えさせるなど幅広く使用されることが予想される。

更に、振動板であるガラス板は、ガラス板のみで適用箇所に設置されるものではなく、ガラス板の４辺の全周縁部を支持部材によって支持した形態（例えば、窓用のガラス板構成体）、又は少なくとも１辺の縁部を支持部材によって支持した形態（例えば、壁用、天井用、手すり用及び防煙垂壁用のガラス板構成体）で適用箇所に設置されることが一般的である。

このように振動板であるガラス板は、縁部が支持部材に支持された形態（ガラス板構成体）で使用されるものであるが、特許文献１にて説明したように、従来のガラス板構成体には、上記の問題により音響性能を十分に発揮することができるものは存在せず、よって、良好な音響性能を有するガラス板構成体が望まれていた。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、良好な音響性能を有するガラス板構成体を提供することを目的とする。

本発明のガラス板構成体は、本発明の目的を達成するために、振動子によって振動される振動板と、振動板の縁部に沿って取り付けられて振動板を支持する支持部材と、を有し、振動板は、少なくとも１枚のガラス板を備え、振動板の縁部と支持部材とを固定する固定部と、振動板の振動を許容する振動許容部と、を介して支持部材に支持される。

本発明のガラス板構成体によれば、良好な音響性能を有する。

本発明の一形態において、振動板は、４辺の縁部を有する矩形状に構成され、支持部材は、振動板の４辺の縁部に沿って取り付けられる枠状体に構成されることが好ましい。

本発明の一形態において、振動板は、４辺の縁部を有する矩形状に構成され、支持部材は、振動板の１辺に取り付けられる直状体に構成されることが好ましい。

本発明の一形態において、固定部は、振動板の縁部に沿って間欠的に配置されることが好ましい。

本発明の一形態において、固定部は、振動板の隅部の近傍の縁部に配置されることが好ましい。

本発明の一形態は、振動板の縁部における固定部が配置される領域が、振動板の縁部における振動許容部が占める領域よりも小さいことが好ましい。

本発明の一形態において、固定部は、振動板の縁部が載置されるセッティングブロックと、振動板の縁部を支持部材に固定するシール材と、を備えることが好ましい。

本発明の一形態において、振動許容部は、振動板の縁部と支持部材との間に配置される軟質のバッカーであることが好ましい。

本発明の一形態において、振動許容部は、振動板の縁部と支持部材との間に配置される軟質のガスケットであることが好ましい。

本発明の一形態において、振動許容部は、振動板の縁部と支持部材との間に形成される空隙部であることが好ましい。

本発明のガラス板構成体は、本発明の目的を達成するために、振動子によって振動される振動板と、振動板の縁部に沿って取り付けられて振動板を支持する支持部材と、を有し、振動板は、少なくとも１枚のガラス板を備え、４辺の縁部を有する矩形状に構成され、４辺の縁部のうち少なくとも１辺の縁部を除く残りの辺の縁部に支持部材が取り付けられる。

本発明の一形態において、振動板は、２５℃における損失係数が１×１０^−２以上、かつ、板厚方向の縦波音速値が５．０×１０^３ｍ／ｓ以上であることが好ましい。

本発明の一形態において、振動板は複数のガラス板を備え、複数のガラス板のうち少なくとも一対のガラス板の間に液体層が備えられることが好ましい。

本発明によれば、良好な音響性能を有するガラス板構成体を提供することができる。

図１は、第１実施形態に係るガラス板構成体の斜視図である。 図２は、図１に示したガラス板構成体の振動板の断面図である。 図３は、固定部及び振動許容部の配置位置を例示したガラス板構成体の平面図である。 図４は、固定部の第１の例を示すガラス板構成体の断面図である。 図５は、固定部の第２の例を示すガラス板構成体の断面図である。 図６は、振動許容部の第１の例を示すガラス板構成体の断面図である。 図７は、振動許容部の第２の例を示すガラス板構成体の断面図である。 図８は、振動許容部の第３の例を示すガラス板構成体の断面図である。 図９は、第２実施形態のガラス板構成体の平面図である。 図１０は、ガラス板構成体の変形例を示したガラス板構成体の平面図である。 図１１は、振動板に対する固定部と振動子の配置位置を示した振動板の正面図である。

以下、添付図面に従って本発明に係るガラス板構成体の好ましい実施形態について説明する。なお、以下の図面において、同一又は類似する部材については、同一の符号を付して説明し、重複する場合にはその説明を省略する場合もある。

また、本明細書において数値範囲を示す「〜」とは、その前後に記載された数値を下限値および上限値として含む意味で使用される。

図１は、第１実施形態に係るガラス板構成体１０の斜視図である。

ガラス板構成体１０は、後述する振動子によって振動される振動板１２と、振動板１２の縁部に沿って取り付けられて振動板１２を支持する支持部材１４と、を有する。

ガラス板構成体１０の特徴を説明する前に、本実施形態に適用される振動板１２について説明する。

振動板１２は、２５℃における損失係数が１×１０^−２以上、かつ、板厚方向の縦波音速値が５．０×１０^３ｍ／ｓ以上であることが好ましい。なお、損失係数が大きいことは振動減衰能が大きいことを意味する。

損失係数は、半値幅法により算出したものを用いる。材料の共振周波数のピークトップの値をｆ、振幅ｈであるピーク値から−３ｄＢ下がった点（すなわち、最大振幅−３［ｄＢ］における点）の周波数幅をＷとしたときに、｛Ｗ／ｆ｝で表される値を損失係数と定義する。

共振を抑えるには、振動板１２の損失係数を大きくすればよい。損失係数が大きくなることは、振幅ｈに対し相対的に周波数幅Ｗが大きくなり、ピークがブロードとなることを意味する。

損失係数は材料等の固有の値であり、例えばガラス板単体の場合にはその組成や相対密度等によって異なる。なお、損失係数は共振法などの動的弾性率試験法により測定することができる。

縦波音速値とは、振動板中で縦波が伝搬する速度をいう。縦波音速値及びヤング率は、日本工業規格（ＪＩＳ−Ｒ１６０２−１９９５）に記載された超音波パルス法により測定することができる。

ガラス板構成体１０の振動板１２は、少なくとも１枚のガラス板を備えればよく、即ち１枚のガラスのみ（単板）からなってもよいが、高い損失係数及び高い縦波音速値を得るための具体的な構成として、２枚以上のガラス板を含み、これらのガラス板のうち少なくとも一対のガラス板の間に所定の液体層を含むことが好ましい。

振動板１２は、少なくとも一対のガラス板の間に液体からなる液体層を設けることで、高い損失係数を実現することができる。中でも、液体層の粘性や表面張力を好適な範囲にすることで、より損失係数を高くすることができる。

これは、一対のガラス板を、粘着層を介して設ける場合とは異なり、一対のガラス板が固着せず、各々のガラス板としての振動特性を持ち続けることに起因するものと考えられる。

液体層は２５℃における粘性係数が１×１０^−４〜１×１０^３Ｐａ・ｓであり、かつ、２５℃における表面張力が１５〜８０ｍＮ／ｍであることが好ましい。粘性が低すぎると振動を伝達しにくくなり、高すぎると液体層の両側に位置する一対のガラス板同士が固着して一枚のガラス板としての振動挙動を示すようになることから、共振振動が減衰されにくくなる。また、表面張力が低すぎるとガラス板間の密着力が低下し、振動を伝達しにくくなる。表面張力が高すぎると、液体層の両側に位置する一対のガラス板同士が固着しやすくなり、一枚のガラス板としての振動挙動を示すようになることから、共振振動が減衰されにくくなる。

液体層の２５℃における粘性係数は１×１０^−３Ｐａ・ｓ以上がより好ましく、１×１０^−２Ｐａ・ｓ以上がさらに好ましい。また、１×１０^２Ｐａ・ｓ以下がより好ましく、１×１０Ｐａ・ｓ以下がさらに好ましい。

液体層の２５℃における表面張力は２０ｍＮ／ｍ以上がより好ましく、３０ｍＮ／ｍ以上がさらに好ましい。

液体層の粘性係数は回転粘度計などにより測定することができる。液体層の表面張力はリング法などにより測定することができる。

液体層は、蒸気圧が高すぎると液体層が蒸発してしまう。そのため、液体層は、２５℃、１ａｔｍにおける蒸気圧が１×１０^４Ｐａ以下が好ましく、５×１０^３Ｐａ以下がより好ましく、１×１０^３Ｐａ以下がさらに好ましい。なお、液体層の蒸発や流出を防ぐため、シール材により封止処理等を施してもよいが、このとき、シール材により振動板１２の振動を妨げないようにする必要がある。シール材としては、ポリ酢酸ビニル系、ポリ塩化ビニル系、ポリビニルアルコール系、エチレン共重合体系、ポリアクリル酸エステル系、シアノアクリレート系、飽和ポリエステル系、ポリアミド系、線状ポリイミド系、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ系、ポリウレタン系、不飽和ポリエステル系、反応性アクリル系、ゴム系、シリコーン系、変性シリコーン系等を用いることができる。

液体層の厚さは薄いほど、高剛性の維持及び振動伝達の点から好ましい。具体的には、一対のガラス板の合計の厚さが１ｍｍ以下の場合は、液体層の厚さは、一対のガラス板の合計の厚さの１／１０以下が好ましく、１／２０以下がより好ましく、１／３０以下がさらに好ましく、１／５０以下がよりさらに好ましく、１／７０以下がことさらに好ましく、１／１００以下が特に好ましい。

また、一対のガラス板の合計の厚さが１ｍｍ超の場合は、液体層の厚さは、１００μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下がさらに好ましく、２０μｍ以下がよりさらに好ましく、１５μｍ以下がことさらに好ましく、１０μｍ以下が特に好ましい。液体層の厚さの下限は、製膜性及び耐久性の点から０．０１μｍ以上が好ましい。

液体層は化学的に安定であり、液体層と液体層の両側に位置する一対のガラス板とが、反応しないことが好ましい。化学的に安定とは、例えば光照射により変質（劣化）が少ないもの、又は少なくとも−２０〜７０℃の温度領域で凝固、気化、分解、変色、ガラスとの化学反応等が生じないものを意味する。

液体層の成分としては、具体的には、水、オイル、有機溶剤、液状ポリマー、イオン性液体及びそれらの混合物等が挙げられる。

より具体的には、プロピレングリコール、ジプロピレングリコール、トリプロピレングリコール、ストレートシリコーンオイル（ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル）、変性シリコーンオイル、アクリル酸系ポリマー、液状ポリブタジエン、グリセリンペースト、フッ素系溶剤、フッ素系樹脂、アセトン、エタノール、キシレン、トルエン、水、鉱物油、及びそれらの混合物、等が挙げられる。中でも、プロピレングリコール、ジメチルシリコーンオイル、メチルフェニルシリコーンオイル、メチルハイドロジェンシリコーンオイル及び変性シリコーンオイルからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、プロピレングリコール又はシリコーンオイルを主成分とすることがより好ましい。

上記の他に、粉体を分散させたスラリーを液体層として使用することもできる。損失係数の向上といった観点からは、液体層は均一な液体であることが好ましいが、ガラス板構成体に着色や蛍光等といった意匠性や機能性を付与する場合には、スラリーは有効である。

液体層における粉体の含有量は０〜１０体積％が好ましく、０〜５体積％がより好ましい。粉体の粒径は沈降を防ぐ観点から１０ｎｍ〜１μｍが好ましく、０．５μｍ以下がより好ましい。

また、意匠性・機能性付与の観点から、液体層に蛍光材料を含んでもよい。蛍光材料を粉体として分散させたスラリー状の液体層でも、蛍光材料を液体として混合させた均一な液体層でもよい。これにより、ガラス板構成体に光の吸収及び発光といった光学的機能を付与することができる。

図２は、本実施形態の一態様における振動板１２の断面図である。

本態様の振動板１２は、液体層１６を両側から挟む、一対のガラス板１８、２０を備える。このような構成の振動板１２は、一方のガラス板１８が共振した場合に、液体層１６の存在により、他方のガラス板２０は共振しない、又は、ガラス板２０の共振の揺れを減衰することができることから、単板の場合と比較して損失係数を高くすることができる。

一方のガラス板１８と他方のガラス板２０の共振周波数のピークトップの値は異なることが好ましく、共振周波数の範囲が重なっていないことがより好ましい。ただし、ガラス板１８及びガラス板２０の共振周波数の範囲が重複していたり、ピークトップの値が同じであったりしても、液体層１６の存在によって、一方のガラス板１８が共振しても、他方のガラス板２０の振動が同期しないことで、ある程度共振が相殺されることから、単板の場合と比較して高い損失係数を得ることができる。

ガラス板１８の共振周波数のピークトップの値をＱａ、共振振幅の半値幅をｗａ、他方のガラス板２０の共振周波数のピークトップの値をＱｂ、共振振幅の半値幅をｗｂとした時に、下記［式１］の関係を満たすことが好ましい。
（ｗａ＋ｗｂ）／４＜｜Ｑａ−Ｑｂ｜・・・［式１］

［式１］における左辺の値が大きくなるほどガラス板１８とガラス板２０との共振周波数のピークトップの値の差（｜Ｑａ−Ｑｂ｜）が大きくなり、高い損失係数が得られるようになることから好ましい。そのため、下記［式１’］を満たすことがより好ましく、下記［式１”］を満たすことがさらに好ましい。

（ｗａ＋ｗｂ）／２＜｜Ｑａ−Ｑｂ｜・・・［式１’］
（ｗａ＋ｗｂ）／１＜｜Ｑａ−Ｑｂ｜・・・［式１”］
なお、ガラス板の共振周波数のピークトップの値及び共振振幅の半値幅は、損失係数と同様の方法で測定することができる。

ガラス板１８とガラス板２０の質量差は小さいほど好ましく、質量差がないことがより好ましい。質量差がある場合、軽い方のガラス板の共振は重い方のガラス板で抑制することはできるが、重い方のガラス板の共振を軽い方のガラス板で抑制することは困難である。質量比に偏りがあると、慣性力の差異により原理的に共振振動を互いに打ち消せなくなるためである。

ガラス板１８とガラス板２０の質量比（ガラス板１８の質量／ガラス板２０の質量）は０．８〜１．２５（８／１０〜１０／８）が好ましく、０．９〜１．１（９／１０〜１０／９）がより好ましく、１．０（１０／１０、質量差０）がさらに好ましい。

ガラス板１８及びガラス板２０の厚さはいずれも薄いほど、ガラス板１８、２０同士が液体層１６を介して密着しやすく、また、ガラス板１８、２０を少ないエネルギーで振動させることができる。そのため、スピーカ等の振動板用途の場合には、ガラス板１８、２０の厚さは薄いほど好ましい。具体的にはガラス板１８及びガラス板２０の厚さは、それぞれ１５ｍｍ以下が好ましく、１０ｍｍ以下がより好ましく、５ｍｍ以下がさらに好ましく、３ｍｍ以下がさらにより好ましく、１．５ｍｍ以下が特に好ましく、０．８ｍｍ以下が特により好ましい。一方、薄すぎるとガラス板の表面欠陥の影響が顕著になりやすく割れが生じやすく、強化処理がしにくくなることから、０．０１ｍｍ以上が好ましく、０．０５ｍｍ以上がより好ましい。

また、共振現象に起因する異音の発生を抑制した建築・車両用開口部材用途においては、ガラス板１８及びガラス板２０の厚さは、それぞれ０．５〜１５ｍｍが好ましく、０．８〜１０ｍｍがより好ましく、１．０〜８ｍｍがさらに好ましい。

ガラス板１８及びガラス板２０の少なくともいずれか一方は、損失係数が大きい方が、振動板１２としての振動減衰も大きくなり、振動板用途として好ましい。具体的には、ガラス板の２５℃における損失係数は１×１０^−４以上が好ましく、３×１０^−４以上がより好ましく、５×１０^−４以上がさらに好ましい。上限は特に限定されないが、生産性や製造コストの観点から５×１０^−３以下であることが好ましい。また、ガラス板１８及びガラス板２０の両方が、上記の損失係数を有することがより好ましい。

ガラス板１８及びガラス板２０の少なくともいずれか一方は、板厚方向の縦波音速値が高い方が高周波領域の音の再現性が向上することから、振動板用途として好ましい。具体的には、ガラス板の縦波音速値は５．０×１０^３ｍ／ｓ以上が好ましく、５．５×１０^３ｍ／ｓ以上がより好ましく、６．０×１０^３ｍ／ｓ以上がさらに好ましい。上限は特に限定されないが、生産性や原料コストの観点から７．０×１０^３ｍ／ｓ以下が好ましい。また、ガラス板１８及びガラス板２０の両方が、上記の音速値を満たすことがより好ましい。

なお、ガラス板の縦波音速値は、ガラス板構成体における縦波音速値と同様の方法で測定することができる。

ガラス板１８及びガラス板２０の組成は特に限定されないが、例えば下記範囲であることが好ましい。

ＳｉＯ_２：４０〜８０質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜３５質量％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜１５質量％、ＭｇＯ：０〜２０質量％、ＣａＯ：０〜２０質量％、ＳｒＯ：０〜２０質量％、ＢａＯ：０〜２０質量％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜２０質量％、Ｎａ_２Ｏ：０〜２５質量％、Ｋ_２Ｏ：０〜２０質量％、ＴｉＯ_２：０〜１０質量％、かつ、ＺｒＯ_２：０〜１０質量％。但し上記組成がガラス全体の９５質量％以上を占める。

ガラス板１８及びガラス板２０の組成はより好ましくは、下記範囲である。

ＳｉＯ_２：５５〜７５質量％、Ａｌ_２Ｏ_３：０〜２５質量％、Ｂ_２Ｏ_３：０〜１２質量％、ＭｇＯ：０〜２０質量％、ＣａＯ：０〜２０質量％、ＳｒＯ：０〜２０質量％、ＢａＯ：０〜２０質量％、Ｌｉ_２Ｏ：０〜２０質量％、Ｎａ_２Ｏ：０〜２５質量％、Ｋ_２Ｏ：０〜１５質量％、ＴｉＯ_２：０〜５質量％、かつ、ＺｒＯ_２：０〜５質量％。但し上記組成がガラス全体の９５質量％以上を占める。
また、ガラス板１８及びガラス板２０は、有機ガラスであってもよい。

ガラス板１８及びガラス板２０の比重はいずれも小さいほど、少ないエネルギーで振動させることができるため好ましい。具体的にはガラス板１８及びガラス板２０の比重はそれぞれ２．８以下が好ましく、２．６以下がより好ましく、２．５以下がさらにより好ましい。下限は特に限定されないが、２．２以上であることが好ましい。

ガラス板１８及びガラス板２０のヤング率を密度で除した値である比弾性率は、いずれも大きいほど、剛性を高くすることができる。具体的にはガラス板１８及びガラス板２０の比弾性率はそれぞれ２．５×１０^７ｍ^２／ｓ^２以上が好ましく、２．８×１０^７ｍ^２／ｓ^２以上がより好ましく、３．０×１０^７ｍ^２／ｓ^２以上がさらにより好ましい。上限は特に限定されないが、４．０×１０^７ｍ^２／ｓ^２以下であることが好ましい。

ガラス板１８、ガラス板２０及び液体層１６の少なくともいずれかに着色することも可能である。これは、振動板１２に意匠性を持たせたい場合や、ＩＲカット、ＵＶカット、プライバシーガラス等の機能性を持たせたい場合に有用である。

振動板１２がガラス板の間に液体層を含む構成である場合、振動板１２を構成するガラス板は２枚以上であればよいが、３枚以上のガラス板を用いてもよい。振動板１２を構成する複数枚のガラス板は、すべて異なる組成のガラス板を用いてもよく、すべて同じ組成のガラス板を用いてもよく、同じ組成のガラス板と異なる組成のガラス板とを組み合わせて用いてもよい。中でも、異なる組成からなる２種類以上のガラス板を用いることが振動減衰性の点から好ましい。

振動板１２を構成する複数枚のガラス板の質量及び厚さについても同様に、すべて異なっても、すべて同一でも、一部が異なっていてもよい。中でも、構成するガラス板の質量が全て同一であることが振動減衰性の点から好ましい。

振動板１２を構成するガラス板の少なくとも１枚に物理強化ガラス板又は化学強化ガラス板を用いることもできる。これは、振動板１２の破壊を防ぐのに有用である。振動板１２の強度を高めたい場合には、振動板１２の最表面に位置するガラス板を物理強化ガラス板又は化学強化ガラス板とすることが好ましく、構成するガラス板の全てが物理強化ガラス板又は強化ガラス板であることがより好ましい。

また、ガラス板として、結晶化ガラスや分相ガラスを用いることも、縦波音速値や強度を高める点から有用である。特に、振動板１２の強度を高めたい場合には、振動板１２の最表面に位置するガラス板を結晶化ガラス又は分相ガラスとすることが好ましい。

振動板１２の少なくとも一方の最表面に、音響効果を損なわない範囲でコーティングをしたり、フィルムを貼付したりしてもよい。コーティングの施工又はフィルムの貼付は例えば傷付き防止等に好適である。

コーティング又はフィルムの厚さは、表層のガラス板の板厚の１／５以下であることが好ましい。コーティング又はフィルムには従来公知の物を用いることができるが、コーティングとしては例えば撥水コーティング、親水コーティング、滑水コーティング、撥油コーティング、光反射防止コーティング、遮熱コーティング、等が挙げられる。また、フィルムとしては例えばガラス飛散防止フィルム、カラーフィルム、ＵＶカットフィルム、ＩＲカットフィルム、遮熱フィルム、電磁波シールドフィルム等が挙げられる。

振動板１２の形状は、用途によって適宜設計することができ、平面板状であっても曲面形状でもよい。

低周波数帯域の出力音圧レベルを上げるため、振動板１２にエンクロージャー又はバッフル板を付与した構造とすることもできる。

図１に戻り、第１実施形態のガラス板構成体１０について説明する。

まず、本発明の目的は、振動板１２自体が備える音響性能を損なうことなく、振動板１２を支持部材１４に有効に支持させたガラス板構成体１０を提供することにある。先にも説明したが、従来のガラス板構成体は、振動板の４辺の全周縁部が枠体（支持部材）に媒介層を介して支持されている。つまり、振動板の４辺の全周縁部が媒介層を介して支持部材に拘束されている。このため、振動子による振動板の振動が、振動板の４辺の全周縁部から支持部材に伝達し、支持部材からも音が発生することから、良好な音響性能を得ることができない。

そこで、本発明では、振動板を支持部材に支持させる支持構造（従来では媒介層に相当）を改良することで、振動板から支持部材に伝達する振動を低減することができる点に着目し、その支持構造を備えたガラス板構成体を提供するものである。

上記の支持構造を備える本発明のガラス板構成体は、以下の基本構造を有する。

すなわち、本発明のガラス板構成体は、振動子によって振動される振動板と、振動板の縁部に沿って取り付けられて振動板を支持する支持部材と、を有し、振動板は、少なくとも１枚のガラス板を備え、振動板の縁部と支持部材とを固定する固定部と、振動板の振動を許容する振動許容部と、を介して支持部材に支持される。

本発明のガラス板構成体は、振動板の全周縁部を支持部材に固定部を介して取り付けるものではなく、固定部と振動許容部とからなる支持構造を介して支持部材に取り付けるものである。つまり、固定部によって振動板の縁部を支持部材に取り付けることにより、振動板を支持部材に有効に支持させたガラス板構成体を構成することができる。そして、振動許容部によって振動板の振動を許容することにより、振動板の振動が振動許容部から支持部材に伝達することを防止し又は低減することができる。

これにより、本発明のガラス板構成体は、振動板から支持部材に伝達される振動を、従来のガラス板構成体と比較して低減することができる。よって、本発明のガラス板構成体は、支持部材から発生する音を低減することができるので、良好な音響性能を得ることができる。

本発明で言う振動許容部とは、支持部材に対して振動板を固定せずに振動させることにより、振動板の振動が支持部材に伝達することを低減し又は防止する部位である。振動許容部の形態としては、振動板の縁部と支持部材との間に配置される軟質のバッカー又は軟質のガスケット、又は振動板の縁部と支持部材との間に形成される空隙部を例示することができる。この点については後述する。

以下、第１実施形態のガラス板構成体１０の具体的な構造を説明する。

第１実施形態のガラス板構成体１０は、振動板１２の４辺の縁部を支持部材１４によって支持した形態であり、特に、窓用に好適なガラス板構成体である。

振動板１２は、４辺の縁部（以下、上縁部とも言う。）１２Ａ、縁部（以下、下縁部とも言う。）１２Ｂ、縁部（以下、左縁部とも言う。）１２Ｃ及び縁部（以下、右縁部とも言う。）１２Ｄを有する矩形状に構成される。支持部材１４は、振動板１２の４辺の縁部１２Ａ〜１２Ｄに沿って取り付けられるように枠状体に構成される。すなわち、支持部材１４は、振動板１２の上縁部１２Ａに沿って取り付けられる枠（以下、上枠とも言う。）１４Ａと、下縁部１２Ｂに沿って取り付けられる枠（以下、下枠とも言う。）１４Ｂと、左縁部１２Ｃに沿って取り付けられる枠（以下、左枠とも言う。）１４Ｃと、右縁部１２Ｄに沿って取り付けられる枠（以下、右枠とも言う。）１４Ｄと、を有している。

支持部材１４の材質としては、鋼材、鉄、ステンレス、アルミニウム、チタン、マグネシウム又は炭化タングステン等の金属、合金材料又はＦＲＰ等の複合材料、アクリル又はポリカーボネート等の樹脂材料、ガラス材料又は木材等を用いることができ、その材質は特に限定されるものではない。

図３は、ガラス板構成体１０の支持部材１４を透視して固定部２２及び振動許容部２４の配置位置を例示したガラス板構成体１０の平面図である。

図３の如く、固定部２２は、振動板１２の上縁部１２Ａ及び下縁部１２Ｂに沿って間欠的に配置される。一例として、上縁部１２Ａにおいては、上縁部１２Ａの左右の隅部１３の近傍位置に２つの固定部２２が配置され、下縁部１２Ｂにおいても同様に、下縁部１２Ｂの左右の隅部１３の近傍位置に２つの固定部２２が配置される。このような位置に固定部２２を配置することで、左縁部１２Ｃの中央位置近傍に左用振動子２６Ｌを取り付けることができ、かつ、右縁部１２Ｄの中央位置近傍に右用振動子２６Ｒを取り付けることができるので、ステレオタイプのガラス板構成体１０を構成することができる。

なお、図３に示した固定部２２の配置位置は一例であり、図３の配置位置に限定されるものではない。例えば、図３の二点鎖線で示すように、振動板１２の左縁部１２Ｃ及び右縁部１２Ｄに沿って固定部２２を間欠的に配置してもよい。この場合にも、左縁部１２Ｃにおいては、左縁部１２Ｃの上下の隅部１３の近傍位置に２つの固定部２２を配置し、右縁部１２Ｄにおいても同様に、右縁部１２Ｄの上下の隅部１３の近傍位置に２つの固定部２２を配置することが好ましい。このような位置に固定部２２を配置することで、上縁部１２Ａ及び下縁部１２Ｂの各々の中央位置近傍に左用振動子２６Ｌと右用振動子２６Ｒとを取り付けることができるので、ステレオタイプのガラス板構成体１０を構成することができる。

図４は、図３の４−４線に沿うガラス板構成体１０の断面図であり、固定部２２の第１の例を示したガラス板構成体１０の断面図が示されている。

図４の如く、振動板１２の下縁部１２Ｂを、支持部材１４の下枠１４Ｂに取り付ける固定部２２は、振動板１２の下縁部１２Ｂが載置されるセッティングブロック２８と、振動板１２の下縁部１２Ｂを下枠１４Ｂに固定するシール材３０と、を備える。

支持部材１４の下枠１４Ｂ（上枠１４Ａ、左枠１４Ｃ及び右枠１４Ｄも同様）は、断面がＵ字状に構成されており、振動板１２の下縁部１２Ｂ及び下縁部１２Ｂに連続する振動板１２の表裏面（主面とも言う。）の下辺部位１２Ｅ、１２Ｅを収容する形状に構成される。セッティングブロック２８は、下枠１４Ｂの底部に載置され、シール材３０は、下辺部位１２Ｅ、１２Ｅを封止するように下枠１４Ｂに充填される。また、必要に応じて、振動板１２の面外方向の力を受ける硬質ゴム製のブロック３２、３２が、下辺部位１２Ｅ、１２Ｅを挟むように下枠１４Ｂに嵌入される。なお、本願明細書では、実質的な縁部１２Ａ〜１２Ｄと、その縁部１２Ａ〜１２Ｄに連続して隣接する表裏面の上下左右の辺部位と、を含めて縁部と定義する。

一方、振動板１２の上縁部１２Ａを、支持部材１４の上枠１４Ａに取り付ける固定部２２は、シール材３０を備えている。このシール材３０は、振動板１２の上辺部位１２Ｆ、１２Ｆを封止するように上枠１４Ａに充填される。また、必要に応じてブロック３２、３２が、上辺部位１２Ｆ、１２Ｆを挟むように上枠１４Ａに嵌入されている。

このように構成された固定部２２によれば、セッティングブロック２８によって振動板１２の自重を受けつつ、シール材３０によって振動板１２を上枠１４Ａ及び下枠１４Ｂに確実に取り付けることができる。

なお、硬質ゴム製のブロック３２としては、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、シリコンゴム等を用いることができる。
また、セッティングブロック２８としては、クロロプレンゴム、ＥＰＤＭゴム、シリコンゴム等を用いることができる。
また、シール材３０としては、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、エチレン共重合体系樹脂、ポリアクリル酸エステル系樹脂、シアノアクリレート系樹脂、飽和ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、線状ポリイミド系樹脂、メラミン樹脂、尿素樹脂、フェノール樹脂、エポキシ系樹脂、ポリウレタン系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、反応性アクリル系樹脂、ゴム系樹脂、シリコーン系樹脂、変性シリコーン系樹脂等を用いることができる。

図５は、固定部２２の第２の例を示すガラス板構成体１０の断面図である。図５の固定部２２は、図４に示す第１の例のブロック３２に代えてバッカー３４を使用したものである。

図５に示した固定部２２であっても、振動板１２を上枠１４Ａ及び下枠１４Ｂに確実に取り付けることができる。
なお、バッカー３４としては、発泡ポリエチレン、発泡クロロプレンゴム、発泡ウレタン、ＥＰＤＭゴム等を用いることができる。

図６は、図３の６−６線に沿ったガラス板構成体１０の断面図であり、振動許容部２４の第１の例を示すガラス板構成体１０の断面図である。

図６の振動許容部２４は、振動板１２の縁部１２Ａ〜１２Ｄと支持部材１４との間に形成される空隙部３６である。振動許容部２４を空隙部３６とすることにより、空隙部３６から支持部材１４に伝達する振動板１２の振動を阻止することができる。

なお、空隙部３６には、独立気泡スポンジなどの軟質の充填材を充填してもよい。軟質の充填剤を空隙部３６に充填することにより、振動許容部２４から支持部材１４に振動板１２の振動が伝達しにくい上、ガラス板構成体１０の気密性を確保することができる。また、充填材は、ＪＩＳ−Ａ硬度が３０以下が好ましい。なお、本願でいうＪＩＳ−Ａ硬度は、デュロメータの測定値による。すなわち、ＪＩＳ−Ａ硬度は、被測定物の表面に圧子（押針）を押し込み変形させ、その変形量（押込み深さ）を測定し、少なくとも４か所の平均値とする。振動板１２の縁部１２Ａ〜１２Ｄにおける固定部２２が配置される領域は、縁部１２Ａ〜１２Ｄにおける振動許容部２４が占める領域よりも小さいことが好ましい。固定部２２が配置される領域が、振動許容部２４が占める領域よりも小さいことにより、ガラス板構成体１０の音響性能が良い。

図７は、振動許容部２４の第２の例を示すガラス板構成体１０の断面である。図７の振動許容部２４は、振動板１２の縁部１２Ａ〜１２Ｄと支持部材１４との間に配置される軟質で紐状のバッカー３８である。振動許容部２４として軟質のバッカー３８を適用することにより、振動板１２からバッカー３８を介して支持部材１４に伝達する振動を低減することができる。
なお、バッカー３８としては、発泡ポリエチレン等を用いることができる。バッカー３８は、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２０１２）に従い測定されるゴム硬度が２０〜５０度であることが好ましい。バッカー３８のゴム硬度が２０〜５０度であれば、振動板１２からバッカー３８を介して支持部材１４に伝達する振動を充分に低減することができる。バッカー３８として用いられる発泡ポリエチレン等の発泡密度を大きくすることにより、バッカー３８のゴム硬度を小さくすることができる。

図８は、振動許容部２４の第３の例を示すガラス板構成体１０の断面図である。図８の振動許容部２４は、振動板１２の縁部１２Ａ〜１２Ｄと支持部材１４との間に配置される軟質で紐状の中空ガスケット４０である。振動許容部２４として軟質の中空ガスケット４０を適用することにより、振動板１２から中空ガスケット４０を介して支持部材１４に伝達する振動を低減することができる。なお、ガスケットは中空ガスケット４０に限定されるものではない。
なお、中空ガスケット４０としては、シリコンスポンジ、シリコンゴム、ＥＰＤＭゴム、クロロプレンゴム等を用いることができる。中空ガスケット４０は、ＪＩＳ Ｋ６２５３（２０１２）に従い測定されるゴム硬度が２０〜７０度であることが好ましい。中空ガスケット４０のゴム硬度が２０〜７０度であれば、振動板１２から中空ガスケット４０を介して支持部材１４に伝達する振動を充分に低減することができる。

以上の如く、第１実施形態のガラス板構成体１０によれば、振動板１２が固定部２２と振動許容部２４とを介して支持部材１４に支持されているので、良好な音響性能を有する。

図９は、第２実施形態のガラス板構成体５０の平面図である。

第２実施形態のガラス板構成体５０は、振動子によって振動される振動板１２と、振動板１２の縁部に沿って取り付けられて振動板１２を支持する支持部材５２と、を有する。振動板１２は、少なくとも１枚のガラス板を備え、４辺の縁部１２Ａ〜１２Ｄを有する矩形状に構成される。また、振動板１２は、４辺の縁部１２Ａ〜１２Ｄのうち少なくとも１辺の縁部（例えば、左縁部１２Ｃ）を除く残りの辺の縁部（例えば、上縁部１２Ａ、下縁部１２Ｂ及び右縁部１２Ｄ）に、平面視で略Ｕ字状の支持部材５２が取り付けられている。

第２実施形態のガラス板構成体５０は、左縁部１２Ｃが支持部材５２に支持されておらず、左縁部１２Ｃの振動が支持部材５２に伝達されない構成となっている。このような第２実施形態のガラス板構成体５０であっても、従来のガラス板構成体と比較して、振動板１２から支持部材５２に伝達する振動を低減することができるので、良好な音響性能を有する。

なお、第２実施形態のガラス板構成体５０において、振動板１２と支持部材５２との支持構造は限定されるものではなく、例えばシール材を介して取り付けられていてもよく、また、図４及び図５に示した固定部２２と、図６から図８に示した振動許容部２４とを介して取り付けてもよい。これにより、振動板１２から支持部材５２に伝達する振動を更に低減することができる。

また、第２実施形態のガラス板構成体５０では、平面視で略Ｕ字状の支持部材５２を例示したが、これに限定されるものではなく、例えば、平面視で略Ｌ字状の支持部材を適用してもよい。この場合は、振動板１２の４辺の縁部１２Ａ〜１２Ｄのうち２辺を除く残りの２辺の縁部にＬ字状の支持部材が取り付けられる。

図１０は、第２実施形態のガラス板構成体の変形例を示したガラス板構成体６０の平面図である。

図１０のガラス板構成体６０は、振動板１２の少なくとも１辺の縁部（例えば上縁部１２Ａ）が直状体の支持部材６２によって支持された形態であり、壁用、天井用、手すり用及び防煙垂壁用に好適なガラス板構成体である。

振動板１２は、下縁部１２Ｂ、左縁部１２Ｃ及び右縁部１２Ｄが支持部材６２に支持されておらず、下縁部１２Ｂ、左縁部１２Ｃ及び右縁部１２Ｄの振動が支持部材６２に伝達されない構成となっている。このようなガラス板構成体６０であっても、振動板１２から支持部材５２に伝達する振動を低減することができるので、良好な音響性能を有する。

なお、ガラス板構成体６０において、振動板１２と支持部材６２との支持構造は限定されるものではなく、例えばシール材を介して取り付けられていてもよく、また、図４及び図５に示した固定部２２と、図６から図８に示した振動許容部２４とを介して取り付けてもよい。これにより、振動板１２から支持部材６２に伝達する振動を更に低減することができる。

図１１は、振動板１２に対する固定部２２と振動子６４ＬＵ、６４ＬＤ、６４ＲＵ、６４ＲＤの配置位置の一例を示した振動板１２の正面図である。

図１１の振動板１２は、上縁部１２Ａ、下縁部１２Ｂ、左縁部１２Ｃ及び右縁部１２Ｄの各々の中央部に固定部２２Ａ〜２２Ｄが備えられている。そして、振動板１２の左上隅部１３ＬＵに振動子６４ＬＵが取り付けられ、左下隅部１３ＬＤに振動子６４ＬＤが取り付けられ、右上隅部１３ＲＵに振動子６４ＲＵが取り付けられ、右下隅部１３ＲＤに振動子６４ＲＤが取り付けられている。

上記の如く構成された振動板１２によれば、振動子６４ＬＵを駆動することにより、振動子６４ＬＵと固定部２２Ａと固定部２２Ｃを頂点とする三角形の領域の振動板１２ＬＵを独立して振動させることができる。また同様に、振動子６４ＬＤを駆動することにより、振動子６４ＬＤと固定部２２Ｂと固定部２２Ｃを頂点とする三角形の領域の振動板１２ＬＤを独立して振動させることができる。同様に、振動子６４ＲＵを駆動することにより、振動子６４ＲＵと固定部２２Ａと固定部２２Ｄを頂点とする三角形の領域の振動板１２ＲＵを独立して振動させることができる。また、振動子６４ＲＤを駆動することにより、振動子６４ＲＤと固定部２２Ｂと固定部２２Ｄを頂点とする三角形の領域の振動板１２ＲＤを独立して振動させることができる。

図１１の振動板１２によれば、１枚の振動板から４枚の振動板に相当する振動板１２ＬＵ、１２ＬＤ、１２ＲＵ、１２ＲＤを得ることができ、振動子６４ＬＵ、６４ＬＤ、６４ＲＵ、６４ＲＤを定位制御することにより、広がり感及び奥行感のあるステレオ音場を提供することができる。
本発明を詳細にまた特定の実施態様を参照して説明したが、本発明の精神と範囲を逸脱することなく様々な変更や修正を加えることができることは当業者にとって明らかである。

本出願は、２０１７年３月２９日出願の日本特許出願特願２０１７−０６５５７１に基づくものであり、その内容はここに参照として取り込まれる。

１０…ガラス板構成体、１２…振動板、１２Ａ〜１２Ｄ…縁部、１２ＬＵ、１２ＬＤ、１２ＲＵ、１２ＲＤ…振動板、１３…隅部、１４…支持部材、１４Ａ〜１４Ｄ…枠、１６…液体層、１８、２０…ガラス板、２２…固定部、２２Ａ〜２２Ｄ…固定部、２４…振動許容部、２６Ｌ…左用振動子、２６Ｒ…右用振動子、２８…セッティングブロック、３０…シール材、３２…ブロック、３４…バッカー、３６…空隙部、３８…バッカー、４０…中空ガスケット、５０…ガラス板構成体、５２…支持部材、６０…ガラス板構成体、６２…支持部材、６４ＬＵ、６４ＬＤ、６４ＲＵ、６４ＲＤ…振動子

Claims (13)

1. 振動子によって振動される振動板と、前記振動板の縁部に沿って取り付けられて前記振動板を支持する支持部材と、を有し、
   前記振動板は、少なくとも１枚のガラス板を備え、前記振動板の縁部と前記支持部材とを固定する固定部と、前記振動板の振動を許容する振動許容部と、を介して前記支持部材に支持される、ガラス板構成体。
2. 前記振動板は、４辺の縁部を有する矩形状に構成され、
   前記支持部材は、前記振動板の４辺の縁部に沿って取り付けられる枠状体に構成される、請求項１に記載のガラス板構成体。
3. 前記ガラス板は、４辺の縁部を有する矩形状に構成され、
   前記支持部材は、前記振動板の１辺に取り付けられる直状体に構成される、請求項１に記載のガラス板構成体。
4. 前記固定部は、前記振動板の縁部に沿って間欠的に配置される、請求項１から３のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
5. 前記固定部は、前記振動板の隅部の近傍の縁部に配置される、請求項１から４のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
6. 前記振動板の縁部における前記固定部が配置される領域が、前記振動板の縁部における前記振動許容部が占める領域よりも小さい、請求項１から５のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
7. 前記固定部は、前記振動板の縁部が載置されるセッティングブロックと、前記振動板の縁部を前記支持部材に固定するシール材と、を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
8. 前記振動許容部は、前記振動板の縁部と前記支持部材との間に配置される軟質のバッカーである、請求項１から７のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
9. 前記振動許容部は、前記振動板の縁部と前記支持部材との間に配置される軟質のガスケットである、請求項１から７のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
10. 前記振動許容部は、前記振動板の縁部と前記支持部材との間に形成される空隙部である、請求項１から７のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
11. 振動子によって振動される振動板と、前記振動板の縁部に沿って取り付けられて前記振動板を支持する支持部材と、を有し、
    前記振動板は、少なくとも１枚のガラス板を備え、４辺の縁部を有する矩形状に構成され、前記４辺の縁部のうち少なくとも１辺の縁部を除く残りの辺の縁部に前記支持部材が取り付けられる、ガラス板構成体。
12. 前記振動板は、２５℃における損失係数が１×１０^−２以上、かつ、板厚方向の縦波音速値が５．０×１０^３ｍ／ｓ以上である、請求項１から１１のいずれか１項に記載のガラス板構成体。
13. 前記振動板は複数のガラス板を備え、前記複数のガラス板のうち少なくとも一対のガラス板の間に液体層が備えられる、請求項１から１２のいずれか１項に記載のガラス板構成体。

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