JPH0370398A - スピーカ・ユニット - Google Patents

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、スピーカ・ユニットの改良に間するもので
ある。

［従来の技術］ 第１６図は従来の低音用スピーカ・ユニットの構成を示
す縦断面図である。図において、２１はポールピース、
２２はマグネット、２３はプレート、２４はフレーム、
２４ａはフレーム２４に設けた空孔部、２５はダンパ、
２６はボイスコイル、２７は振動板、２８はダストキャ
ップ、２９はエツジである。

第１７図は従来の高音用スピーカ・ユニットの構成を示
す縦断面図である。図において、３１はポールピース、
３２はマグネット、３３はプレート、３４はフレーム、
３５はダンパ、３６はボイスコイル、３７は振動板、３
８はダストキャップ、３９はエツジ、４０は吸音材であ
る。

上記第１６図に示す従来の低音用スピーカ・ユニットに
おいて、磁気回路はポールピース２１゜マグネット２２
．プレート２３により構成され、この磁気回路より発生
した直流磁束とボイスコイル２６に印加される音声信号
によって、フレミングの左手の法則にのっとり振動板２
７を駆動し、信号を電気−機械−音響変換して振動板２
７より音′を発生させる。しかして、振動板、２７の前
面と後面において音波の位相は互いに反転しているので
、スピーカ・ユニット単体が空気中で音を発生しても互
いに打ち消し合うことになるため、スピーカ・ユニット
は通常キャビネット（図示しない）に取り付けられ、振
動板２７の前面の音のみを利用して音響再生を行ってい
る。しかしながら、上述したように振動板２７の後方側
に向けても音は発生している。ここで、フレーム２４は
キャビネット内部の容積を有効的に利用するため、フレ
ーム２４には空孔部２４ａが設けられており、従ってフ
レーム２４の上部、下部を連結する支柱が４〜８本程度
存在し、その間が空孔部２４ａとなる構造になっている
。

また、第１７図に示す従来の高音用スピーカ・ユニット
において、信号を電気−機械−音響変換して振動板３７
より音を発生する原理は、上記した低音用スピーカ・ユ
ニットと同様である。ところで、高音用スピーカ・ユニ
ットは、音声帯域を複数のスピーカ・ユニットで受は持
つ場合に使用されるため、低音用スピーカユニットの振
動板２７の後方側からの音圧によって、高音用スピーカ
・ユニット側の振動板３７が動かされてしまうことを防
止するために、振動板３７の後方側はフレーム３４によ
って閉じられた小空間になっており、この小空間の内部
に吸音特性を有する吸音材４０を設置して、振動板３７
の後方側からの音圧の吸音を行っている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来の低音用スピーカ・ユニットでは、振
動板２７の後方側で、この振動板２７の近傍に存在する
フレーム２４の支柱（第１６図に示すａの範囲部分）、
及びダンパ２５の下面の磁気回路の取付は部（第１６図
に示すｂの範囲部分）が非常に高い音圧にさらされるこ
とになり、そのために、従来から使用されているフレー
ム２４の材料であるアルミダイカストや鉄板等では、反
射音が出やすく音質を汚染してしまいやすいという問題
点があった。

また、高音用スピーカ・ユニットにおいては、フレーム
３４０材料として、やはりアルミダイカスト、鉄板、ざ
らには合成樹脂等が使用されているが、この場合にも反
射音が出やすいので、振動板３７の後方側のフレーム３
４によって閉じられた小空間の内部に吸音材４０を挿入
し、この吸音材４０によって反射音を吸音するという対
策を講する必要があり、コスト・アップと作業が煩雑に
なるなどの問題点があった。

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、スピーカ◆ユニットに対して吸音特性を有す
る吸音材を別個に用いることがなく、音の反射音を抑え
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・
ユニット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・ユニットは、このスピーカ・
ユニットのフレームを構成する材料に、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・ユニットは、このスピーカ
・ユニットのフレームを構成する材料に、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、スピーカ・ユニットに対して吸音特
性を有する吸音材を別個に用いることなく、音の反射音
を有効的に抑えることができ、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、フレームによる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低音用スピーカ・ユニ
ットの構成を示す縦断面図である。図において、ｌはポ
ールピース、２はマグネット、３はプレート、４はフレ
ームであり、このフレーム４は多孔質構造体により構成
されている。４ａはフレーム４に設けられた空孔部、５
はダンパ、６はボイスコイル、７は振動板、８はダスト
キャップ、９はエツジである。

第２図はこの発明の実施例である高音用スピーカ・ユニ
ットの構成を示す縦断面図である。因において、１１は
ポールピース、１２はマグネット、１３はプレート、　
１４はフレームであり、このフレーム１４は多孔質構造
体により構成されている。

１５はダンパ、１６はボイスコイル、１７は振動板、１
８はダストキャップ、１９はエツジである。

第３図及び第４図は、それぞれ第１図又は第２図のフレ
ーム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、４１は比重の大きい層、例えば
融合層で、非通気性である。

４２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。

４３は通常比重が融合Ｆｊｉ４１と多孔質層４２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。

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３図に示す融合層４１と多孔質Ｎ４２とは
一体化しており、また同様に、第４図に示す融合７ｉｊ
４１と多孔質層４２とスキン層４３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（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
構造体をフレームに使用する時は、多孔質層４２を騒音
源側に対面させるようになし、これにより音のエネルギ
ーを吸収減衰させ、音の反射波を抑え、さらに融合層４
１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４２の各
種特性について説明する。

吸音特性 第５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５図は特願平１−
１１０９９６号に開示されているように、製法例の−１
で成形された厚さ１０（ｍｍ）の多孔質構造体（はとん
ど全域が多孔質層４２）に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６図は第５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６図は、第５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６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７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８図は第７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８図の特性図に示されてい
る。第８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４２を形成する樹
脂粒子は、形状が球状のほか、円筒状。

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９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９図は、多孔質Ｆｉ４２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０．　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ＪＬｉ４２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９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１０図は第９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１０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（ｍｍ
）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１Ｏ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Ｎ４２と、この多孔質Ｆ’４２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［４１
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。

（Ｉ）突１ヒ監 第１１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１１図に示され
る曲線の実■−２．実■−３は、それぞれ特願平１−１
１０９９６号に開示された製法例■−２．製法例■−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Ｎ４１はいずれも非通気性で、実■−２の多孔質Ｆ１
４２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Ｆ１４
２は厚さ方向に空孔率が連続的に変化するが、多孔質層
４２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Ｍ４２の表面部の
空孔率は、多孔質、１４２の最大の空孔率と融合Ｎ４１
の空孔率の中間にあり、部分的に融合したスキンＦｊ４
３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。

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１２図及び第１３図は、それぞれ従来のものと第１１
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１２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■−２は、特願平１−１１０９９６号に開示
された製法例の−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（ｍｒｎ）のものの特性を示
している。第１２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。

２１３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■−２．製法例■−３で
製造した厚ざ１０（ｍ　ｍ　）の多層材の特性を示す。

ここで、製法例■−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。

（ＩＩＩ）　、ｌと乙亘ｍ 次に、スキン層４３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１４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１５図は第１４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１４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１５図に示す。第１５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４３になっていること
が見いだされた。

さらに、スキンＮ４３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Ｎ４３の厚さが１００ミクロ
ンを越えると、スキン層４３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４３の厚さは１００ミクロン以
下が妥当であることを確認した。

なお、上記実施例において、多孔質構造体の融合Ｊｉ’
４１や多孔質Ｐｉ４２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
ーバイト繊維、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。

［発明の効果］ 以上のように、この発明のスピーカ・ユニットによれば
、このスピーカ・ユニットのフレームを構成する材料に
、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
うにスピーカ・ユニットに対して吸音特性を有する吸音
材を別個に用いることなく、音の反射音を有効的に抑え
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低音用スピーカ・ユニ
ットの構成を示す縦断面図、第２図はこの発明の実施例
である高音用スピーカ・ユニットの構成を示す縦断面図
、第３図及び第４図は、それぞれ第１図又は第２図のフ
レーム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５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６図は第５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７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８図は第７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９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１０図は第９図の粒状素材の直径と吸
音率との関係を示す特性図、第１１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１２図及び第１３図は、それぞれ従来のものと第
１１［ｉｌ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１４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１５図は第１４図に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、第１６図は従来の低音用スピーカ・ユニットの構成
を示す縦断面図、第１７図は従来の高音用スピーカ・ユ
ニットの構成を示す縦断面図である。 図において、１，１１，２１．３１・・・ポールピース
、２，１２，２２，３２・・・マグネット、３゜１３．
２３，３３・・・プレート、４．　１４．　２４゜３４
−・・フレーム、４ａ、２４ａ−空孔部、５．　１５．
２５，３５・・・ダンパ、６．　１６．　２６．　３６
・・・ボイスコイル、７，１７，２７，３７・・・振動
板、８．１８．２８．３８・・・ダストキャップ、９．
　１９．２９，３９・・・エツジ、４０・・・吸音材、
４１・・・融合層、４２・・・多孔質層、４３・・・ス
キン層　である。 なお、図中、同一符号は同一　又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 振動系を保持するフレームを備えるスピーカ・ユニット
   において、このスピーカ・ユニットの上記フレームを構
   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・ユニット。