JP5393915B1

JP5393915B1 - スピーカ装置

Info

Publication number: JP5393915B1
Application number: JP2013103005A
Authority: JP
Inventors: 豊佐藤; 則夫永井; 則彦日比野; 愛子日比野
Original assignee: 株式会社ジェム・インパクト; 窪田俊男
Priority date: 2013-05-15
Filing date: 2013-05-15
Publication date: 2014-01-22
Anticipated expiration: 2033-05-15
Also published as: US9055358B2; US20140341401A1; JP2014225734A

Abstract

【課題】ドライブユニットの有効活用を図りつつ、癒し効果および安らぎ効果が高い中高音域および低音域の音を高音質で放音可能であること。
【解決手段】中空構造の筐体１０と、筐体１０に収容したドライブユニット２０と、筐体１０に接接した湾曲振動板３０とを具備する。ドライブユニット２０の振動板２１の振動を、湾曲振動板３０および筐体１０に伝えて、ドライブユニット２０の振動板２１、湾曲振動板３０および筐体１０より放音するように構成した。
【選択図】図３

Description

本発明は横波を発生するスピーカ装置に関する。

スピーカボックスの前面のバッフル板に異なる音域（低音域、中音域、高音域）に対応した複数のホーン形、コーン形スピーカを組み付けたスピーカ装置は古くから知られている。

また特許文献１，２には、スピーカボックスを持たない平面型のスピーカ装置が開示されている。
平面型のスピーカ装置は、板状の振動板の表面側に複数のリブを固着して振動板の屈曲状態維持し、この湾曲させた振動板の裏面側に点在して設けた音域の異なる複数のボイスコイルを介して振動板を振動させることで放音する構造になっている。

複数のリブが振動板の振動を阻害することから、板状の振動板製のスピーカは中音域に比べて高音域および低音域の再生性能が低いことが知られている。
特許文献３には、板状の振動板の中央に開口を設け、該開口に高音域用コーン形スピーカを追加配備することで高音域の再生性能を補う平面型のスピーカ装置が提案さられている。

特公平４−６４２４０号公報特公平３−７９９２０号公報特許第２５１０６０７号公報

従来のスピーカ装置はつぎのような問題点を有する。
＜１＞複数のホーン形、コーン形スピーカを組み付けたスピーカ装置は、複数の音域の再現に適していることと、音の指向性が高いといった特性を有するものの、空気の疎密波（縦波）であるため音の伝播特性が悪く距離に比例して音が減衰することや、疎密波が干渉するといった問題点がある。
さらにスピーカ装置から放音される音が空気の疎密波（縦波）であるため、大きな音の環境下では会話することが困難であった。
＜２＞平面型のスピーカ装置は装置のコンパクト化を図れるものの、高音域および低音域の再生性能が低い。
例えば、弦楽器を用いた音楽や、オペラのような高音域の音がくもり易く鮮明に再現できないだけでなく、ドラム音やベース音といった低音域の音も再生し難い。
＜３＞板状の振動板に公知のコーン形スピーカを組み合せた平面型のスピーカ装置にあっては、コーン形スピーカと板状の振動板の音量バランスの調整が技術的に難しい。
＜４＞平面型のスピーカ装置は、コーン形スピーカと比べて最大音量が低いといった問題が残されている。
平面型のスピーカ装置の音量を無理に上げると、音割れ（所謂、音のビビリ）が発生する。
＜５＞以上の理由から、平面型のスピーカ装置は解決すべき多くの課題が未解決のまま残されているため、その実用化が遅れている。

本発明は以上の問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、少なくともつぎの何れかひとつのスピーカ装置を提供することにある。
＜１＞構成部品点数を少なくしつつ、中高音域および低音域の音を高音質で放音可能であること。
＜２＞ドライブユニットの有効活用が図られること。
＜３＞振動板の曲げ変形性を高めて音量を向上すること。
＜４＞癒し効果および安らぎ効果が高いスピーカ装置を提供すること。
＜５＞インテリアとしての機能を併有した付加価値の高いスピーカ装置を提供すること。

本発明は、中空構造の筐体と、該筐体に収容し、振動板を振動させる単数または複数のドライブユニットと、筐体の上面に平板を湾曲して立設した単数または複数の湾曲振動板とを具備したスピーカ装置であって、前記ドライブユニットの振動板を筐体の表面の一部に露出させ、前記湾曲振動板の基端の一部を前記ドライブユニットの振動板に当接するとともに、湾曲振動板の先端と筐体との間に配置した起立棒を介して前記湾曲振動板を圧縮変形させ、前記ドライブユニットの振動板の振動を、前記湾曲振動板および筐体に伝えて、ドライブユニットの振動板、湾曲振動板および筐体より放音するように構成した。
本発明の他の形態では、前記したスピーカ装置において、湾曲振動板を通じて中高域の音を放音するとともに、ドライブユニットの振動板の振動の反動を利用した筐体を通じて低音域の音を放音する。
また本発明の他の形態では、前記したスピーカ装置において、湾曲振動板および筐体を木製板で構成し、該木製板が複数の薄板と、薄板の間に介装した補強シートの積層体により構成する。
また本発明の他の形態では、前記したスピーカ装置において、前記薄板が桐材であり、前記補強シートが和紙である。
また本発明の他の形態では、前記した何れかのピーカ装置において、前記湾曲振動板が略三角形の帆形を呈するとともに、前記筐体が艇体を呈する帆船形に形成する。

本発明は少なくともつぎのひとつの効果を奏する。
＜１＞圧縮変形させた湾曲振動板、筐体、およびドライブユニットの振動板を通じて従来まで実現が困難であった高音域と低音域の音を鮮明に放音することができる。
したがって、従来のスピーカ装置が追加装備していたホーン形、コーン形スピーカを省略することができる。
＜２＞ひとつのドライブユニットを兼用して湾曲振動板、筐体、およびドライブユニットの振動板から放音することができる。
したがって、ドライブユニットの有効活用が図れて構成部品点数を少なくできるだけでなく、従来のスピーカ装置と比較して湾曲振動板、筐体、および振動板からの音が互いに干渉し合うことがないので、低音域から中高音域の音を鮮明に再生できて、音の再生性能を格段に高めることができる。
＜３＞湾曲振動板および筐体を、複数の薄板と補強シートの積層体よりなる木製板で構成することで、木製板の割れ防止と良好な曲げ変形性の両立が可能となる。
したがって、この木製板を使用して湾曲振動板および筐体を任意の形状に製作することができる。
＜４＞湾曲振動板および筐体を湾曲させた木製板で構成することで、音量が高くなるだけでなく、補強リブ等の振動減衰材が存在しないので木製板の振動特性が改善されて、くもりのない鮮明音を放音することができる。
＜５＞本発明に係るスピーカ装置では、人間の耳では聞き取ることができなかった超高音域の音を体（肌)で感じとることが可能となる。
殊に、湾曲振動板および筐体の素材に桐材を用いることで、聴衆者に対する癒し効果および安らぎ効果がより高くなる。
＜６＞スピーカ装置を帆船形に形成することで、スピーカ装置を帆船のインテリアとして兼用することができる。

本発明に係るスピーカ装置の斜視図スピーカ装置の中央縦断面図図２におけるIII−IIIの断面図素材例の説明図

図１〜４を参照しながら本発明について詳細に説明する。

＜１＞スピーカ装置の概要
図１〜３に示すように本発明に係るスピーカ装置は、中空構造の筐体１０と、筐体１０に収容した単数または複数のドライブユニット２０と、筐体１０の上面に平板を湾曲して立設した単数または複数の湾曲振動板３０とを具備する。

スピーカ装置は、ドライブユニット２０を駆動することで、筐体１０、湾曲振動板３０、およびドライブユニット２０の三つの振動部材を通じて、低中高音域の音を放音し得る構造になっている。
スピーカ装置から放音される音は無指向性のため、湾曲振動板３０等の向きに関係なくどの位置でもほぼ同じ音場感が得られる。

本例では、スピーカ装置を構成する筐体１０の平面形状が流線形を呈する艇体を呈し、湾曲振動板３０が略三角形の帆を呈した帆船の形態に形成した場合について説明するが、筐体１０および湾曲振動板３０の形状や形成数は図示した形態に限定されない。またスピーカ装置は筐体１０とドライブユニット２０と湾曲振動板３０とを具備していれば帆船以外のものであってもよい。
以下に各部について詳述する。

＜２＞筐体
筐体１０は底面、上面、および側面を有する密封式で中空構造の筐体であり、その上面にはドライブユニット２０を設置するための開口１１を開設している。
筐体１０を中空構造としたのは、筐体１０の放音性能を高めるためである。

＜２．１＞筐体の放音特性
筐体１０は中空構造とすることで、低音域の音を鮮明に放音することができる。筐体１０を密封化することでその放音性能はさらによくなる。

＜２．２＞起立棒
筐体１０の上面にはマストに似せた単数または複数の起立棒１２が立設してある。
起立棒１２は筐体１０から反力を得て湾曲振動板３０の上端を保持することで、湾曲振動板３０の湾曲変形状態を維持するために機能する。
起立棒１２は棒状に限定されず、湾曲振動板３０の湾曲変形状態を維持できるものであれば板体や紐体等であってもよい。

＜２．３＞付属品
図示を省略するが、筐体１０の上面と起立棒１２の上部との間に複数の控えロープを配索すると、起立棒１２の安定性がより高くなる。
またスピーカ装置を帆船のイメージに近づけるため、必要に応じて筐体１０に適宜の付属品を付設することも可能である。

＜３＞湾曲振動板
湾曲振動板３０は上下を加圧して湾曲させた薄板であり、その下辺には下向きに舌片３１が延出して形成してある。舌片３１は必須ではなく、湾曲振動板３０の下辺の一部がドライブユニット２０の振動板２１と直接当接可能な構造であればよい。
湾曲振動板３０はその上下を加圧して変形を維持するので、従来のように複数の補強リブを付設して変形を維持する必要がない。

＜３．１＞振動板を加圧変形させた理由
振動板の片面に円弧面を有する複数の補強リブを接着して振動板の湾曲形状を維持する従来の平面形スピーカ装置では、振動板の変形応力が補強リブによって拘束されるために振動板の振動が阻害される。
また振動板を湾曲させずに平板のまま使用すると、音量が低い範囲に制限される。

本発明では上記した問題点を解消するため、一枚ものの平板の上下端部を加圧して湾曲振動板３０に湾曲形状を付与するようにした。
湾曲振動板３０の上下端部を加圧して湾曲することで、湾曲振動板３０を通じた音量を高めることができる。湾曲振動板３０は同形で同一寸法の振動板を湾曲させない場合と比べて音量が格段に高くなる。
湾曲振動板３０の音量は湾曲度合いに応じて大きくはなるが、完全に比例する関係にはなく、図１，３に示した湾曲程度で十分である。

＜３．２＞湾曲振動板の下端の取り付け構造
湾曲振動板３０の下辺に形成した舌片３１の底面がドライブユニット２０の上面の振動板２１に直接当接していて、振動板２１の上下方向の振動（縦波）を湾曲振動板３０に対して水平方向の振動（横波）として伝達する。

＜３．３＞湾曲振動板の上端の取り付け構造
舌片３１を振動板２１に当接させた状態で、湾曲振動板３０の上部に下向きの力を加えて振動板２１全体を湾曲させるとともに、湾曲振動板３０の上端を起立棒１２の上部に固定することで、湾曲振動板３０の変形を保持する。

図２，３に例示した湾曲振動板３０の上端の取り付け構造について説明すると、湾曲振動板３０の上端に付設した厚肉の当板３２とを付設し、ビス３３を介して当板３２を起立棒１２の上部に固定するようにした。
湾曲振動板３０の上端の取り付け手段はビス３３による固定に限定されず、湾曲振動板３０の加圧状態を維持できれば公知の固定手段を適用することができる。

＜３．４＞湾曲振動板の放音特性
湾曲振動板３０には振動の減衰要素となる補強リブが存在せず、全体に亘って圧縮力が作用した状態で湾曲している。さらにドライブユニット２０の振動板２１を通じた振動が湾曲振動板３０の下辺に直接伝わる構造となっていることから、特に中高音域の音を鮮明に放音することができる。

＜４＞筐体と湾曲振動板の素材
筐体１０と湾曲振動板３０としては、例えば木製板、金属板、樹脂板等の一種、または複数種を組み合せて適用することが可能である。

殊に音質および音量の観点から、図４に示すような複数の薄板５１を積層した木製板５０を使用することが好適である。
木製板５０を湾曲振動板３０として用いる場合には、曲げに対して対抗できるように、各薄板５１の木目（繊維方向）を縦向きに揃えておく。

＜４．１＞桐材の特性
薄板５１の素材として国内外の各種木材を検討した結果、筐体１０および湾曲振動板３０の素材として特に桐材が最適であることを知得した。
木材の中でも桐材は他の木材と比較して、音の鮮明さだけでなく、音の透明性、音の柔らか味、暖かさといった点で優れている。
一方、桐材は軽量で加工し易い性質を有するものの、板厚を薄くしたものを上下から加圧して曲げると薄板が割れ易く、板厚を増すと曲げ難くなるといった特性を有している。

＜４．２＞薄板の割れ対策
桐材を薄板として用いるためには割れ対策を講じる必要がある。
そこで、図４に示すように桐製の薄板５１，５１の間に可撓性を有する補強シート５２を介装して接着した積層構造体とすることで、薄板５１の割れを確実に防止しつつ、大きく変形させることを可能にした。
補強シート５２としては、例えば和紙や不織布等が使用可能であるが、音響の面や厚さ等の観点から和紙を使用することが最も望ましい。

＜４．３＞木製板の製造方法
木製板５０の製造方法について例示すると、桐材を所定の厚さまで薄肉加工をした後、木目（繊維方向）を同一方向に揃えた二枚の桐薄板の間に和紙を挟み込み、二枚の桐薄板を熱圧接着することで桐製の木製板５０を製作する。
桐製の木製板５０は曲げ変形加工や切削加工が容易であるから、桐製の木製板５０を用いることで、曲線形状を含む筐体１０および湾曲振動板３０を容易に製作することができる。

＜４．４＞薄板の積層枚数
本例では間に二枚の薄板５１の間に一枚の補強シート５２を挟んで木製板５０を構成する形態について示すが、木製板５０を構成する薄板５１の枚数は三枚以上であってもよい。

＜５＞ドライブユニット
ドライブユニット２０は筐体１０および湾曲振動板３０を放音させるためのものであり、筐体１０の上面に垂下状態で設置してある。
ドライブユニット２０は図外のアンプと電気的に接続している。

図３を基にドライブユニット２０の一例について説明すると、ドライブユニット２０はアルミ製のフレーム２２と、フレーム２２の上端に固着したアルミ製の振動板（起振板）２１と、フレーム２２の底面に固着した磁気回路取付板２３と、振動板２１の裏面に固着したコイル２４付きのボビン２５と、磁気回路取付板２３の上面に配設した磁気回路２６とを具備する。

＜５．１＞振動板
振動板２１は筐体１０の上面の開口１１に露出している。
振動板２１全体を露出させたのは、振動板２１自体からも放音させるためである。

＜５．２＞コイル
振動板２１の下面にはボビン２５が固着されていて、ボビン２５の下部開口に磁気回路２６を囲繞するようにコイル２４が配設してある。
磁気回路２６とコイル２４の間には所定のギャップを形成している。

＜５．３＞磁気回路
磁気回路２６は板状の鉄ヨーク２６ａの両側に板状の永久磁石２６ｂ，２６ｂを配置して構成する。
永久磁石２６ｂ，２６ｂとしては、例えばネオジム磁石、アルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウム・コバルト等が適用可能であり、実用上はネオジム磁石が好適である。

＜５．４＞ドライブユニットの特性
本例のドライブユニット２０は、通常のスピーカユニットと異なり、振動板２１とコイル２４がフレーム２１に固定されていて、高い周波数の振動を、振動板２１を通じて湾曲振動板３０に縦方向の振動を直接与えられるようになっている。
磁気回路２６は図外のスプリングを介して磁気回路取付板２３の上面に取り付けしてあり、振動板２１を振動させる際の反動で以て低い周波数の振動を筐体１０へ伝えられるようになっている。

［作用]
つぎに既述したスピーカ装置の作用について説明する。

＜１＞湾曲振動板を通じた放音作用
図２，３に示したドライブユニット２０が駆動すると、振動板２１が縦方向に振動し、この振動が舌片３１を通じて湾曲振動板３０へ伝えられる。
したがって、振動板２１の振動が湾曲振動板３０へ直接伝えられるので、振動板２１と湾曲振動板３０の間における振動の伝達ロスが極めて少なくなる。

湾曲振動板３０はその上下端が加圧されているため、振動板２１の縦方向の振動が湾曲振動板３０を通じて水平方向の振動（横波）の中高音域の音が放音される。
殊に全体が湾曲した湾曲振動板３０には、振動を減衰するリブ等の付属物が存在しないので、しかも湾曲振動板３０の全体に亘って加圧力が常時作用して湾曲していることから、放音される音は大きく、かつ鮮明な音になる。
また本例のように湾曲振動板３０，３０とドライブユニット２０を左右二組配備した場合には２ウェイスピーカとすることができる。

＜２＞筐体を通じた放音作用
ドライブユニット２０の振動板２１が縦振動をする際において、その反動が中空構造の筐体１０へ伝わる。
中空構造の筐体１０が振動することで、筐体１０を通じて低音域の音が放音される。
しかも筐体１０への加振はドライブユニット２０の反動を活用するため、筐体１０内に低音域専用のドライブユニットを追加配備する必要がなくなり、スピーカ装置の構成部品点数を削減できて、製作コストを低減できる。

＜３＞ドライブユニットを通じた放音作用
ドライブユニット２０の振動板２１は筐体１０の上面に露出している。
そのため、振動板２１を通じて中高域の音が放音される。

［スピーカ装置の特性］
スピーカ装置のその他の特性について説明する。

＜１＞特性１
湾曲振動板３０、筐体１０、および振動板２１からの音は互いに干渉し合うことがないので、低音域から中高音域の音を鮮明に再生することができる。
従来のホーン形、コーン形スピーカを追加配備せずにすむだけでなく、従来のホーン形、コーン形スピーカを追加配備した以上の高音質で複数の音域の音を鮮明に再生することが可能となる。

従来のスピーカ装置は、ひとつのドライブユニット２０の振動板２１を通じて複数の異なる音域の音を再生することが技術的に困難であった。
本発明ではひとつのドライブユニット２０の振動板２１を通じて複数の異なる音域の音を再生できることから、主に湾曲振動板３０を通じて、例えば、弦楽器を用いた音楽や、オペラのような高音域、超高音域の音を鮮明に再現できるだけでなく、筐体１０を通じて、例えばドラム音やベース音といった低音域、超低音域の音も鮮明に力強く再現することができる。

＜２＞特性２
横波の音が無指向性であることや難聴者や鼓膜の喪失者に対して有効であることはこれまで知られていたが、本発明では湾曲振動板３０、筐体１０、および振動板２１の三つの媒体を介して放音される音において、より鮮明な横波を発生することができる。
したがって、本発明のスピーカ装置では自然界の音に含まれる、人間の耳では聞き取ることができなかった超高音域の音を体（肌)で感じとることが可能となる。また音のボリュームを高く上げても音割れが生じない

＜３＞特性３
複数のホーン形、コーン形スピーカを具備する従来のスピーカ装置は、スピーカから大きな音が流れている環境下で会話をしようとした場合、音と会話の両方が人の鼓膜に伝わるために音が会話を邪魔していた。
これに対し、本発明ではスピーカ装置から放音される音が空気の疎密波（縦波）ではなく横波であるため、人の聴覚だけでなく体(肌)で音を感じ取ることができることから、スピーカ装置からの音と会話の肉声とを区別して認識し易い。そのため、スピーカ装置からの音に違和感を感じることなく、会話をすることが可能である。
その詳しい要因については現在解明中であるが、実証実験では上記した効果を確認済である。

＜４＞特性４
スピーカ装置を帆船の形態に形成することで、音を発しないときには帆船のインテリアとして兼用することができる。
スピーカ装置として使用する場合には、帆船から音が発せられることで視覚による癒し効果にくわえて、聴覚だけでなく音を体(肌)で感じ取ることができる。

＜５＞好適な使途
本発明に係るスピーカ装置は公知の種々の用途に用いることができる。
殊に本発明に係るスピーカ装置は、病院、各種クリニック、オフィス、飲食店、待合室、寝室等のように、癒しや安らぎ等を重視する使途に好適である。

１０・・・・・筐体
１１・・・・・開口
１２・・・・・起立棒
２０・・・・・ドライブユニット
２１・・・・・振動板
３０・・・・・湾曲振動板
３１・・・・・舌片
５０・・・・・木製板
５１・・・・・薄板
５２・・・・・補強シート

Claims

中空構造の筐体と、該筐体に収容し、振動板を振動させる単数または複数のドライブユニットと、筐体の上面に平板を湾曲して立設した単数または複数の湾曲振動板とを具備したスピーカ装置であって、
前記ドライブユニットの振動板を筐体の表面の一部に露出させ、
前記湾曲振動板の基端の一部を前記ドライブユニットの振動板に当接するとともに、湾曲振動板の先端と筐体との間に配置した起立棒を介して前記湾曲振動板を圧縮変形させ、
前記ドライブユニットの振動板の振動を、前記湾曲振動板および筐体に伝えて、ドライブユニットの振動板、湾曲振動板および筐体より放音するように構成したことを特徴とするスピーカ装置。
請求項１において、湾曲振動板を通じて中高域の音を放音するとともに、ドライブユニットの振動板の振動の反動を利用した筐体を通じて低音域の音を放音することを特徴とするスピーカ装置。
請求項１または２において、湾曲振動板および筐体を木製板で構成し、該木製板が複数の薄板と、薄板の間に介装した補強シートの積層体により構成したことを特徴とするスピーカ装置。
請求項３において、前記薄板が桐材であり、前記補強シートが和紙であることを特徴とするスピーカ装置。
請求項１乃至４の何れか一項において、前記湾曲振動板が略三角形の帆形を呈するとともに、前記筐体が艇体を呈する帆船形に形成したことを特徴とするスピーカ装置。