JPH0370395A

JPH0370395A - スピーカ

Info

Publication number: JPH0370395A
Application number: JP20743289A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Takenouchi; 竹之内　研一
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-08-10
Filing date: 1989-08-10
Publication date: 1991-03-26

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、パックキャビティを形成するバックチャン
バを有するスピーカの改良に間するものである。

［従来の技術］第１８図は従来のバックチャンバを有するスピーカの構
成を示す縦断面図である。図において、１はスピーカ・
ユニット、２はスピーカ◆ユニット１が固定されるバッ
フル板、３ｂはパックキャビティを形成するバックチャ
ンバであり、空気漏れがないように気密に、かつ確実に
バッフル板２に固着されている。４はスピーカ・ユニッ
ト１へ信号を伝送するケーブルであり、バックチャンバ
３ｂに固着されている。５は、バックチャンバ３ｂがス
ピーカ・ユニット１から音圧を受けて共振。

定在波の生じることを防止するために、バックチャンバ
３ａの内部に設けた吸音特性を有する吸音材である。

次に、上記従来のバックチャンバを有するスピーカの動
作について説明する。ケーブル４からスピーカ・ユニッ
）１に信号が人力されると、このスピーカ・ユニット１
から音が放射される。この時、スピーカ・ユニット１の
前面への音の放射と同時に、スピーカ・ユニットｌの裏
面（パックキャビティ側）のバックチャンバ３ｂ内にも
音が放射される。それゆえ、スピーカ・ユニット１の裏
面での吸音処理が必要となるが、通常バックチャンバ３
ｂは剛性の壁、例えば木材又はＰＰ、ＡＢＳ等のプラス
チック（合成樹脂）の形成品で構成されているので、音
の吸音処理のために、バックチャンバ３ｂの内面にグラ
スウール、ロックウール、ウレタンフオーム等の吸音材
５を固着している。

従来より上記した吸音材５としては、グラスウール、ロ
ックウール、ウレタンフオーム、フェルトなどの多孔質
材が用いられている。これらの多孔質材は、上記のよう
な吸音処理の他に多量に使用されており、多孔質材を低
コストで高性能、かつ使用に際して形状等の制約条件の
少ないものにすることが、機器製造者側から強く望まれ
ている。

一般に、吸音材は非通気材である構造体に内張すして用
いられる。この構造体は遮音壁として機能し、あるいは
空気流の流路の一部を形成する機能を有する。このよう
な多孔質材と非通気材とが組み合わされた多孔質構造体
は、それぞれ別部材が組み合わされて構成されたり、発
泡性素材を利用して多孔質材が形成された後に、一部の
面を非通気性に加工する等して製作されている。

［発明が解決しようとする課題］上記のような従来のバックチャンバを有するスピーカで
は、パックキャビティを形成するバックチャンバ３ｂは
、木材又はＰＰ、ＡＢＳ等のプラスチックの形成品で構
成された剛性の壁の内面に、吸音材５としてグラスウー
ル、ロックウール、ウレタンフオーム等のような多孔質
材を別個に設置しなければならず、そのために吸音材５
による吸音処理を施す作業が必要になり、また、吸音材
５として用いる多孔質材はほこり等が発生し、これによ
り作業環境が必ずしも良くないなどの問題点があった。

さらに、吸音材５として上記多孔質材と非通気材とを組
み合わせた単純形状のものを用いることが、作業面、製
造面の上から多いために、より一層吸音性能を向上させ
るような最適な形状、量の設定はできにくく、その結果
、吸音特性の優れたバックチャンバ３ｂを得ることは非
常に困難であるという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、バックチャンバの内部に吸音特性を有する吸
音材を別個に設けることなしに、バックチャンバの内部
で音の定在波を抑えることができ、またコスト・アップ
を抑制することができると共に、作業を簡略化すること
ができるスピーカを得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］この発明に係るスピーカは、このスピーカのバックチャ
ンバを構成する材料に、多孔質構造体を用い、この多孔
質構造体は、比重を、層の厚さ方向もしくは層の面方向
に連続的に変化させた多孔質層を有する構成としたもの
である。

［作用コこの発明におけるスピーカは、このスピーカのバックチ
ャンバを構成する材料に、多孔質構造体を用い、この多
孔質構造体は、比重を、層の厚さ方向もしくは層の面方
向に連続的に変化させた多孔質層を有する構成としたの
で、バックチャンバの内部に吸音特性を有する吸音材を
別個に設けることなしに、バックチャンバの内部で音の
定在波を抑えることができ、特に、多孔質構造体を構成
する多孔質層は、その比重、すなわち空孔率を変化させ
であるために、バックチャンバの内部での吸音特性を一
層向上させることができる。

［実施例］第１図はこの発明の実施例であるバックチャンバを有す
るスピーカの構成を示す縦断面図である。

図において、ｌはスピーカ・ユニット、２はスピーカ・
ユニット１が固定されるバッフル板、３ａはパックキャ
ビティを形成するバックチャンバであり、このバックチ
ャンバ３ａは、多孔質構造体により構成されており、空
気漏れがないように気密に、かつ確実にバッフル板２に
固着されている。

４はスピーカ・ユニット１へ信号を伝送するケーブルで
あり、バックチャンバ３ａに固着されている。この発明
によるスピーカのバックチャンバ３ａでは、上記第１８
図に示す従来のバックチャンバ３ｂの内部に設けた吸音
特性を有する吸音材５は不要である。その理由は、この
発明におけるスピーカのバックチャンバ３ａを構成する
材料に、優れた吸音特性を有する多孔質構造体を用いて
いるからである。

第２図、第３図、第４図及び第５図は、それぞれ第１図
のスピーカのバックチャンバに用いられる多孔質構造体
を拡大して示す部分断面図である。

図において、６は比重の大きい層、例えば融合層で、非
通気性である。７は比重の小さい多孔質層で、通常は通
気性であり、空孔率は厚さ方向に連続的に変化している
。８は通常比重が融合層６と多孔質層７の中間にあるス
キン層で、例えば厚さ１００ミクロン以下の融合層であ
る。９は融合層６内に含まれる鉄、ニッケル等の磁性体
の粒状素材である。

上記のような多孔質構造体で層状を成すもの、すなわち
多層材は、第２図及び第４図に示す融合層６と多孔質層
７とは一体化しており、また同様に、第３図及び第５図
に示す融合Ｎ６と多孔質層７とスキン層８とは一体化し
ている。

なお、上記した多孔質構造体の製造方法の詳細について
は、先に出願（平成１年４月２８日出願）された特願平
１−１１０９９６号「多孔質構造体」に記載されている
。

上記多孔質構造体く多層材）の原料としては、ＰＰ（ポ
リプロピレン）、ＡＳ（アクリルスチロール）、スチロ
ール等の熱可塑性樹脂、フェノール、ＰＢＴ（ポリブチ
レンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタ
レート）等の熱硬化性樹脂が用いられる。また、多孔質
構造体をバックチャンバ３ａに使用する時は、多孔質層
７をバックチャンバ３ａの内側となし、これにより音の
エネルギーを吸収減衰させ、バックチャンバ３ａの内部
で音の定在波を抑え、さらに融合Ｎ６で音波が透過する
のを防止する。

次に、多孔質構造体において、層の厚さ方向もしくは層
の面方向に比重を連続的に変化させた多孔質層７の各種
特性について説明する。

亘皇且立第６図はこの発明に係る実施例の多孔質構造体の厚さに
対する空孔率を示す特性図である。第６図は特願平１−
１１０９９６号に開示されているように、製法例■−１
で成形された厚さ１０（ｍｍ）の多孔質構造体くほとん
ど全域が多孔質Ｎ７）ζごおける厚さ方向の空孔率（比
重）の分布図を示している。図中、曲線Ａ、　　Ｃは空
孔率が厚さ方向にほぼ−様な特性を示し、それぞれ約２
５（％）。

約１０（％）のものである。曲線Ｂは空孔率が厚さ方向
に分布を有し、約１０〜２５（％）の範囲で連続的に変
化しているものである。この種の多孔質構造体を吸音材
として利用する場合には、その吸音特性が問題になる。

第７図は第６図に空孔率曲線を示した多孔質構造体の垂
直入射吸音率の特性図である。第７図は、第６図に示す
三種類の空孔率分布を有するサンプルにおける垂直入射
吸音率を、ＪＩＳ　　Ａ１４０５「管内法による建築材
料の垂直入射吸音率の測定法」により測定した結果を示
すものである。なお、曲線Ｂの厚さ方向に空孔率分布を
有するサンプルでは、空孔率が１０（％）の方を音波を
入射する面とした。第７図から分かるように、空孔率分
布を有するサンプル（曲線Ｂ）が最も吸音率特性が良い
ことを確認した。

次に、多孔質構造体の面方向に空孔率（比重）を変化さ
せることによる吸音特性の改善効果について説明する。

第８図はこの発明に係る実施例の多孔質構造体の厚さに
対する空孔率を示す特性図、第９図は第８図に空孔率曲
線を示した多孔質構造体の垂直入射吸音率の特性図であ
る。第８図は三種類のサンプルの空孔率の変化を示して
おり、曲線Ａ＋Ｂ→Ｃの順で空孔率が小さくなっている
。この時の吸音特性は、第９図の特性図に示されている
。第９図から分かるように、特に音波入射面側の空孔率
を小さくすれば（曲線Ｃに相当）、低周波数域の吸音率
が向上する。従って、多孔質構造体の面方向の空孔率に
分布を持たせることにより、広い周波数帯で良好な吸音
特性を得ることができる。

以上説明した多孔質構造体の多孔質層７を形成する樹脂
粒子は、形状が球状のほか、円筒状２円柱状、立方体な
どでも良い。ひげ付きの熱可塑性樹脂粒子はひげの部分
が溶融しやすいので、原料としては好適である。また、
多孔質構造体の軽量化を図る目的で、例えば発泡した中
空粒状素材や発泡性素材を原料として利用することもで
きる。

また、補強用として原料に短繊維を混入させても良いし
、バインダーとして糸状の熱可塑性樹脂を原料に混入さ
せても良い。

なお、多孔質構造体としての特性、特に吸音特性に対し
、粒状素材の形状や長径には、より優れた特性を有する
範囲があることを確認した。このことを、以下に説明す
る。

第１０図は多孔質構造体の多孔質層を形成する粒状素材
の形状を変化させた場合の垂直入射吸音率の特性のバラ
ツキを示す図である。第１０図は、多孔質Ｎ７を形成す
る粒状素材の形状を変化させた場合の垂直入射吸音率の
特性のバラツキ（サンプル数５個での特性のバラツキ）
を示している。

図中、曲線Ａは粒状素材が直径９．　８　（ｍｍ）。

長さ１（ｍｍ）の円筒形状のものであり、曲線Ｂは直径
１（ｍｍ）の球体形状のものである。なお、いずれも多
孔質層７の厚さは１０（ｍｍ）であり、吸音率を測定し
た周波数は２（ＫＨｚ）　　である。

第１０図に示すように、球体形状のもの（曲線Ｂ）は、
サンプルの違いによる特性の差が少なく、極めて安定し
ていることが分かる。この理由は、球体形状の場合に粒
状素材どうしの接触点が一箇所となるので、成形時に粒
状素材の層状態が安定して均一になるためである。

このように、特にサンプル間で特性の安定性を要する場
合などには、球体形状（球体もしくは楕円体）にする方
がより好ましい多孔質構造体を得ることができる。

また、吸音特性は、粒状素材の長径によっても異なるこ
とを確認した。

第１１図は第１０図の粒状素材の直径と吸音率との関係
を示す特性図である。第１！図は、粒状素材の長径と吸
音率との関係を示しており、サンプルの厚さは１０（ｍ
ｍ）で、測定周波数は２（ＫＨｚ）である。粒状素材の
径を小さくし過ぎたり、大きくし過ぎたりすると、音波
が多孔質構造体内に侵入しにくくなったり、多孔質構造
体の固有の音響インピーダンスが空気側の固有の音響イ
ンピーダンスと整合しなくなったりして吸音率が低下す
る。第１１図に示すように、粒状素材の長径は、実用的
な範囲では０．　２〜３．　０　（ｍｍ）、好ましくは
１．　０〜２．　０　（ｍｍ）の範囲とすることにより
、吸音特性を良好にできることを確認した。

次に、この発明に用いるこの種の多孔質構造体の他の実
施例について説明する。この多孔質構造体は、層の厚さ
方向もしくは層の面方向に比重を連続的に変化させた多
孔質層７と、この多孔質層７よりも空孔率が小さく比重
の大きい中実層とを層状にしたものである。この中実層
は、粒状素材が熱可塑性樹脂の場合は融合Ｎ６になり、
その融合の程度により通気性から非通気性まで変化する
。

また、粒状素材が熱硬化性樹脂の場合には、粒状素材が
軟化しバインダーで接着されて比重の大きい層となり、
軟化の程度により通気性から非通気性まで変化する。

上記のような多層材（Ｎ状の多孔質構造体）の特性につ
いて、以下に説明する。

（１）空孔率第１２図はこの発明に係る実施例の多孔質構造体の厚さ
に対する空孔率を示す特性図である。第１２図に示され
る曲線の実■−２．実■−３は、それぞれ特願平］−１
１０９９８号に開示された製法例■−２．！！法例の−
３によって製造された多層材（Ｎ状の多孔質構造体）の
厚さ（ｍ　ｍ　）に対する空孔率（％）を示している。

融合層６はいずれも非通気性で、実■−２の多孔質Ｎ７
は厚さ方向に空孔率が連続的に変化し、表面部（低温側
）で空孔率が最大となる。実■−３の多孔質Ｎ７は厚さ
方向に空孔率が連続的に変化するが、多孔質層７の中央
で空孔率が最大になり、表面部（低温側）で空孔率が低
下する。すなわち、多孔質層７の表面部の空孔率は、多
孔質層７の最大の空孔率と融合層６の空孔率の中間にあ
り、部分的に融合したスキンＮ８が形成されていること
を示している。なお、比重は、材質が同じであれば当然
ながら空孔率が小さい程大きくなる。

（ｎ）Ｊ’ｌ”　　　の　　　　　　　　　　　の上記
した多層材（層状の多孔質構造体）を吸音材として使用
する場合には、その吸音特性が問題になる。

第１３図及び第１４図は、それぞれ従来のものと第１２
図に空孔率曲線を示した多孔質構造体との垂直入射吸音
率の特性を比較する図である。第１３図は垂直入射吸音
率について、従来のものとこの発明に係る実施例とを比
較する特性図であり、垂直入射吸音率は、前述したよう
にＪＩＳ　　Ａ１４０５により測定した結果を示してい
る。曲線実の−２は、特願平１−１１０９９６号に開示
された製法例■−２で製造した多層材で厚さ１０（ｍｍ
）のものの特性を示し、曲線従は、従来の吸音材である
ウレタンホームで厚さ１０　（ｍｍ）のものの特性を示
している。第１３図からも分かるように、多層材の垂直
入射吸音率は従来の吸音材（ウレタンホーム）のそれと
同等以上の特性を有することを確認した。

第１４図は同様な垂直入射吸音率の特性図であり、いず
れの曲線も前述の方法で製造した多層材の特性を示して
いる。実■−２．実■−３は、それぞれ特願平１−１１
０９９６号で開示された製法例の−２，！！法法例−−
３製造した厚さ１０（ｍ　ｍ　）の多層材の特性を示す
。ここで、製法例の−３のものの特性が良好である理由
は、多層材の表面部の空孔率が最適であることによる影
響と思われる。

（ｍ）スキン層の効果次に、スキン層８により吸音特性が向上する現象の解明
及びその最適な厚さについて説明する。

まず、多孔質構造体の素材としてＡＢＳ樹脂を用いて、
厚さ１０（ｍｍ）のサンプルを特願平ｌ−１１０９９６
号に開示された製法例のにより製作した。

第１５図はこの発明に係る実施例のスキン層を有する多
孔質構造体の空孔率を示す特性図、第１６図は第１５図
の空孔率曲線を示したスキン層を有する多孔質構造体の
垂直入射吸音率の特性図である。

上記した製法例■により製作されたサンプルの空孔率分
布の実測結果を第１５図に示し、空孔率の小さい方を音
波入射面となして、その垂直入射吸音率の特性の実測結
果を第１６図に示す。第１６図から明らかなように、４
００（Ｈｚ）　　という低周波数で吸音率が最大となり
、しかもその値が９０（％）を越える良好な吸音特性が
得られた。

この時、このサンプルの音波入射面側の低空孔率部を顕
微鏡で破断観察した結果、その表面は、厚さ３０ミクロ
ン程度のほぼ非通気性のスキン層５になっていることが
見いだされた。

さらに、スキンＮ８の厚さを種々変更して吸音特性の試
験を行った結果、スキン層８の厚さが１００ミクロンを
越えると、スキン層８が質量としてではなく、弾性膜（
バネ系）として働くようになり、最高の吸音率の周波数
は、逆に上がってしまい所要の効果が得られなかった。

従って、スキン層８の厚さは１００ミクロン以下が妥当
であることを確認した。

さらに、上記した粒状素材に樹脂粒子以外の粒子を含む
素材を用いることにより、多孔質構造体の機能をさらに
拡大させることができる。その一実施例は、第４図及び
第５図に示すように鉄、ニッケル等の磁性体の粒状素材
９が、融合Ｎ６内に含まれている構成を有する。このよ
うな構成を有する多孔質構造体では、内部に含まれてい
る磁性体の粒状素材９のために磁気シールドの効果があ
り、このような構成の多孔質構造体をスピーカのバック
チャンバ３ａに用いることにより、非防磁構造のスピー
カ・ユニット１を用いて、防磁型のスピーカ・システム
を安価に得ることができる。

なお、上記実施例において、多孔質構造体の融合層６や
多孔質層７の強度を向上させるために、合成樹脂の粒状
素材に、炭素繊維、ガラス繊維。

シリコンカーバイトｉｌｌ！Ｌ　　ボロン繊維、グラフ
ァイト繊維、芳香族ポリアミド繊維等を混入して成形し
ても良い。

また、上記実施例では、スピーカのバックチャンバ３ａ
に適用した場合について説明したが、第１７図に示すホ
ーン型スピーカのように、パックキャビティを有するコ
ンプレッションドライバのパックカバーに適用しても良
く、上記実施例と同様の効果を奏する。

第１７図はこの発明の他の実施例であるバックカバーを
有するホーン型スピーカの構成を示す縦断面図である。

図において、１０はバックキャビティを有するコンプレ
ッションドライバのバックカバーであり、このバックカ
バー１０は、非通気性の多孔質構造体により構成されて
いる。１１はフェーズプラグ、１２は振動系、１３は磁
気回路、１４は励磁コイル、１５はホーンである。

［発明の効果］以上のように、この発明のスピーカによれば、このバッ
クチャンバを構成する材料に、多孔質構造体を用い、こ
の多孔質構造体は、比重を、層の厚さ方向もしくは層の
面方向に連続的に変化させた多孔質層を有する構成とし
たので、この種の従来例のようにバックチャンバの内部
に吸音特性を有する吸音材を別個に用いることなく、バ
ックチャンバの内部で音の定在波を有効的に抑えること
ができ、さらに製作費を低減できるから、その作業を簡
略化することができるなどの優れた効果を奏するもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の実施例であるバックチャンバを有す
るスピーカの構成を示す縦断面図、第２図、第３図、第
４図及び第５図は、それぞれ第１図のスピーカのバック
チャンバに用いられる多孔質構造体を拡大して示す部分
断面図、第６図はこの発明に係る実施例の多孔質構造体
の厚さに対する空孔率を示す特性図、第７図は第６図に
空孔率曲線を示した多孔質構造体の垂直入射吸音率の特
性図、第８図はこの発明に係る実施例の多孔質構造体の
厚さに対する空孔率を示す特性図、第９図は第８図に空
孔率曲線を示した多孔質構造体の垂直入射吸音率の特性
図、第１０図は多孔質構造体の多孔質層を形成する粒状
素材の形状を変化させた場合の垂直入射吸音率の特性の
バラツキを示す図、第１１図は第１０図の粒状素材の直
径と吸音率との関係を示す特性図、第１２図はこの発明
に係る実施例の多孔質構造体の厚さに対する空孔率を示
す特性図、第１３図及び第１４図は、それぞれ従来のも
のと第１２図に空孔率曲線を示した多孔質構造体との垂
直入射吸音率の特性を比較する図、第１５図はこの発明
に係る実施例のスキン層を有する多孔質構造体の空孔率
を示す特性図、第１６図は第１５図に空孔率曲線を示し
たスキン層を臂する多孔質構造体の垂直入射吸音率の特
性図、第１７図はこの発明の他の実施例であるバックカ
バーを有するホーン型スピーカの構成を示す縦断面図、
第１８図は従来のバックチャンバを有するスピーカの構
成を示す縦断面図である。図において、ｌ・・・スピーカ・ユニット、２・・・バ
ッフル板、３ａ、３ｂ・・・バックチャンバ、４・・・
ケーブル、５・・・吸音材、６・・・融合層、７・・・
多孔質層、８・・・スキン層、９・・・磁性体の粒状素
材、ｌＯ・・・バックカバー　１１・・・フェーズプラ
グ、１２・・・振動系、１３・・・磁気回路、１４・・
・励磁コイル、１５・・・ホーン　である。なお、図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。

Claims

【特許請求の範囲】

　バックチャンバを有するスピーカにおいて、このスピ
ーカの上記バックチャンバを構成する材料に、比重を、
層の厚さ方向もしくは層の面方向に連続的に変化させた
多孔質層を有する多孔質構造体を用いたことを特徴とす
るスピーカ。