(57)【要約】      （修正有）【課題】駆動部の機械強度が高く、発熱による焼損や破壊などの虞が解消された、放音側に音響管を備えるスピーカを提供する。【解決手段】スピーカ１０は、放音側に音響管１５を備えるスピーカであって、筐体１１と、超磁歪部材１２と、磁界生成部１４と、を備える。筐体は、音響管内に配置される位相等化器１６を備える。超磁歪部材は、筐体内に配置され、磁界の変動に応じて変位し、その変位端部により空気を直接振動させる。磁界生成部は、超磁歪部材の周囲に間隔を設けて配置され、音声信号に基づく駆動電流の供給に応じて磁界を発生する。音声信号に基づく駆動電流が磁界生成部に供給されると、この磁界生成部が磁界を発生する。発生した磁界は超磁歪部材に付与され、超磁歪部材はこれに基づいて伸張変位することで駆動部となって振動する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放音側に音響管を備えるスピーカであって、
筐体と、
この筐体内に配置され、磁界の変動に応じて変位する超磁歪部材と、
この超磁歪部材の周囲に間隔を設けて配置され、音声信号に基づく駆動電流の供給に応じて磁界を発生する磁界生成部と、
を少なくとも備えていることを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記筐体は、前記音響管内に配置される位相等化器を備え、前記超磁歪部材は、その変位端部により空気を直接振動させることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記磁界生成部は、その近傍に放熱器を備えていることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記超磁歪部材は、その表面に防触処理が施されていることを特徴とする請求項２又は３に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記筐体は、圧搾空気を取り入れる空気流入口と、この圧搾空気を放音側面より吹き出す空気流出口と、を備え、前記超磁歪部材は、その変位端部に前記空気流出口より吹き出す圧搾空気の流量を調整する気流弁を備えていることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項６】
前記気流弁は、前記筐体の放音側面に対して平行に動作することを特徴とする請求項５に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、放音側に音響管を備えるスピーカに係るものであり、詳しくは、超磁歪素子を用い、音声信号に基づきこの超磁歪素子を変位させて音を再生するスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
放音側に音響管を備えるスピーカとして、いわゆるホーン形スピーカや気流型スピーカが知られている。
たとえばホーン形スピーカは、音響変換（再生）効率を向上させる音響トランスであり、主に中高温域の音波の発生に多く用いられる。また、このスピーカは、音響トランスであることから、駆動部の音響インピーダンスが極めて高く、振動板と振動板の周辺支持部は、たとえばジュラルミン等の軽量で強度の高い材料が用いられている。
【０００３】
このようなホーン形スピーカの一例を、図４に示す。
図４において、ホーン形スピーカ１００は、ヨーク１０１、振動板１０２、永久磁石１０３、ボイスコイル１０４、位相等化器（イコライザ）１０６をもつホーンスロート１０７、からなるドライバユニットと、ホーン１０５とを備えている。ヨーク１０１は、中心部にセンターポール１０８を備える。このセンターポール１０８の基端部外周を囲むように環状の永久磁石１０３が配されている。この永久磁石１０３とヨーク１０１とセンターポール１０８とによって磁気回路を構成している。また、ホーン形スピーカ１００は、磁気回路内に、このセンターポール１０８の外周に隙間を有して取り囲むボイスコイル１０４を備え、このボイスコイル１０４の先端部に振動板１０２が取り付けられている。そして、振動板１０２の放音側に、位相等化器１０６と共にこの位相等化器１０６を取り囲んでホーン１０５が配置されている。このホーン１０５は、断面が放音側に向けて徐々に拡張変化する音響管である（非特許文献１参照）。
【０００４】
ところが、このようなホーン形スピーカ１００は、振動板１０２にボイスコイル１０４を接着し、ボイスコイル１０４のエッジ部をベース部に取り付ける等々、組み立てには多くの工程を必要とする。また、低音域の音声信号が入力されると、振動板１０２が振動しないことからボイスコイル１０４が発熱し焼損する虞があった。しかも、ボイスコイル１０４は磁極内にあり、振動板１０２側には空気層があるため断熱されてしまい、焼損を防ぐために放熱することは非常に困難であった。そこで、ボイスコイル１０４の焼損を防止するために、ホーン形スピーカ１１０にはローカットフィルタを通して高・中音域の音声信号のみを供給するように構成されている。
【０００５】
一方、気流型スピーカは、一定の流速をもった空気の流れを電気信号で動作する気流弁によって変調し、音響を発生させるものである。
このような気流型スピーカの一例を図５に示す。
図５において、気流型スピーカ１１０は、圧縮空気が流入する空気流入口１１７及び、多数の小さな通気孔からなる空気流出口１１１ａを有する筐体１１１を備える。この筐体１１１内には、前記空気流出口１１１ａの通気孔を通り抜ける空気量を調整する気流弁１１６、及びこの気流弁１１６に連結されてこれを駆動するアーマチュア１１８、音声信号の入力に応じて前記アーマチュア１１８を振動させる永久磁石１１３及びコイル１１４を備える。また、気流弁１１６は、調整用スプリング１１９を備える。そして、気流型スピーカ１１０は、空気流出口１１１ａを通り抜ける空気によって伝搬される音波を効率良く放射するホーン１１５を放音側に備える（たとえば、特許文献１、特許文献２、又は非特許文献２参照）。
【０００６】
ところが、上述した気流型スピーカ１１０では、気流弁１１６が圧搾空気の流量を可変する部分であることから、この部分の機械強度が低い場合、気流弁が破壊してしまう虞がある。そのため、気流弁１１６は、圧搾空気の圧力や流れる空気による反作用に対して機械強度が十分に高い必要がある。
また、気流弁１１６の機械インピーダンスが極めて高いことから、図５に示すようなマグネチック型の気流弁１１６が用いられるが、この気流弁１１６は周波数応答に劣るものであった。
【０００７】
また、気流型スピーカとしては、図示しないが、界磁コイルに信号電流を流し、リング状の１ターンコイルを可動部に用いた電磁誘導型の構造も知られている。
しかしながら、このような気流型スピーカは、構造が非常に複雑で、組み立てには多くの工程を必要とする。
【０００８】
また、超磁歪素子を用い、音声信号に基づきこの超磁歪素子を変位させて音を再生するスピーカも幾つか提案されている（たとえば、特許文献３又は特許文献４参照）。
しかしながら、このような超磁歪素子を用いたスピーカは、放音側に音響管を備え、音響変換（再生）効率を向上させるものではない。
【特許文献１】実開昭５０−１５０３２５号公報
【特許文献２】特開昭６２−６２７００号公報
【特許文献３】特開２００５−１６７７２２号公報
【特許文献４】特開２００５−２７７４７１号公報
【非特許文献１】オーディオハンドブック、株式会社オーム社発行、ｐ２８０−ｐ２８２
【非特許文献２】誠文堂新光社者発行「無線と実験」２００１年１２月号、ｐ５５−ｐ５９  「スピーカ技術の１００年」
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、駆動部の機械強度が高く、発熱による焼損や破壊などの虞が解消された、放音側に音響管を備えるスピーカを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係るスピーカは、放音側に音響管を備えるスピーカであって、筐体と、この筐体内に配置され、磁界の変動に応じて変位する超磁歪部材と、この超磁歪部材の周囲に間隔を設けて配置され、音声信号に基づく駆動電流の供給に応じて磁界を発生する磁界生成部と、を少なくとも備えことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のスピーカによれば、音声信号に基づく駆動電流が磁界生成部に供給されると、この磁界生成部が音声信号に応じた磁界を発生する。発生した磁界は超磁歪部材に付与され、超磁歪部材はこれに基づいて伸張変位することで駆動部となって振動する。
これにより、超磁歪部材の変位端部によって音波を発生し、放音することが出来る。また、変位端部によって放射された音波は音響管に入射し、さらに音響管の開口部まで導かれ、音響変換（再生）効率を向上させて音声を再生するスピーカとすることが出来る。
したがって、駆動部の機械強度が高く、従来のボイスコイルを備えたホーン型スピーカに見られるような、発熱による焼損や破壊などの虞が解消された、放音側に音響管を備えるスピーカを提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係るスピーカの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
本発明に係るスピーカは、ホーン形タイプのスピーカ（以下、単に「第一スピーカ」という。）と、気流型タイプのスピーカ（以下、単に「第二スピーカ」という。）に分けることが出来る。
（第一実施形態）
まず、第一スピーカについて説明する。
図１は、本発明に係るスピーカの第一実施形態として、第一スピーカの一例を示す縦断側面図である。
図１に示すように、第一スピーカ１０は、放音側に音響管１５を備えるスピーカであって、筐体１１と、超磁歪部材１２と、磁界生成部１４と、を少なくとも備えている。
【００１３】
筐体１１は、超磁歪部材１２や磁界生成部１４等を収納するケースであり、たとえば放音側に開口部を有する有底筒状をした中空体とすることが出来る。
【００１４】
超磁歪部材１２は、前記筐体１１内に配置され、磁界の変動に応じて変位（伸縮）する性質を有する超磁歪素子を材料とする。また、超磁歪部材１２は、たとえば円柱形状をしたものであり、基端部が筐体１１の底面に固定されている。前記超磁歪部材１２は、その変位端部１２ａにより空気を直接振動させる。
【００１５】
前記超磁歪素子とは、たとえばテルビウム、ディスプロシウム、及び鉄などを主成分とする単結晶合金又は粉末冶金によって作られた素子である。この超磁歪素子は、外部から磁界が印加されると、ジュール効果によって外部磁界の方向に沿って伸びる寸法の変化を起こす性質や、外部から応力を受けると、ビラリ効果によって磁化量の変化を生じて圧縮変形する性質を有する。また、超磁歪素子は、圧縮強度が６００×１０６（Ｐａ）、引っ張り強度が２０×１０６（Ｐａ）と、極めて高い機械強度を有する。また、ヤング率も２．０×１０６（Ｎ／ｍ２）と極めて高い。
このように、超磁歪部材は機械強度が高い素子より構成されているので、発熱により焼損してしまうことが無い。しかも、ヤング率が高いことから、高い周波数に対する応答を確保することが出来る。
【００１６】
磁界生成部１４は、前記超磁歪部材１２の周囲に配置され、音声信号に基づく駆動電流の供給に応じて前記超磁歪部材１２の変位方向に沿った向きの磁界を発生する磁界発生コイルである。磁界生成部１４は、超磁歪部材１２の周囲と間隔を設けて配置されても良く、超磁歪部材１２と接触して配置されていても差し支えない。
【００１７】
音響管１５は、筐体１１の放音側に連設して設けられ、前方（図１の上方）に向かって漸次拡径する、所謂ホーンである。この音響管１５の弧状の内壁面により音道が形成されている。
【００１８】
また、筐体１１は、前記音響管１５内に配置された位相等化器１６を備える。
この位相等化器１６は、所謂イコライザであり、たとえば放射状に延びる複数の連結部材（不図示）により音響管１５に対して半径方向に離間して配置されている。この音響管１５と位相等化器１６は、たとえば接着やねじ固定等、任意の手段にてそれぞれ固定されている。
また、音響管１５と位相等化器１６との間には、超磁歪部材１２が発する音の通路であるスロート部１７が形成されている。
【００１９】
このように構成された、本実施形態による第一スピーカ１０では、音声信号に基づく駆動電流が磁界生成部（磁界発生コイル）１４に供給されると、磁界生成部１４が超磁歪部材１２の軸方向に沿った向きの磁界を生成する。また、超磁歪部材１２は、前記磁界が加わることで、その軸方向（図中の矢印方向）に振動（伸縮）し、音声信号に応じて寸法（長さ）が変位する。その結果、この変位が直接空気に伝達されて振動し、その振動によって音声が出力される。
【００２０】
以上のように本実施形態による第一スピーカ１０は、組み立てが簡単であり、超磁歪部材１２の変位端部１２ａを従来の振動板のように動作させるので、振動板を用いずに前記変位端部１２ａにて空気を直接振動媒体として振動（空気の振動振幅を変化）させて音波を発生し、放音することができる。しかも、超磁歪部材１２の変位端部１２ａから放射された音波は、音響管１５の内周面と位相等化器１６の外周面との間を伝播し、位相等化器１６にて高音域音波の位相補正がなされる。
したがって、本実施形態では、駆動する部分が機械強度の高い超磁歪部材となり、駆動部が発熱によって焼損することの無いスピーカとすることが出来る。また、フィルタを用いること無くボイスコイルの発熱による焼損を防止し、不要な音波を放射しないようにすることができる。
【００２１】
また、本発明では、図２に示すように、磁界生成部１４の近傍に放熱器１８をさらに備えるスピーカ２０としても良い。つまり、本発明では、信号電流を流す磁界生成部１４自身が動くことは無く固定されているので、コイルで発生する熱を放散させる放熱器１８を容易に設置することが出来る。
このように放熱器１８を設けることにより、駆動電流による磁界生成部１４の発熱を抑制し、磁界生成部１４が前述のボイスコイルのように容易に断線してしまうことが無く、焼損してしまう虞を低減させることが出来る。
【００２２】
また、本発明では、図示しないが前記超磁歪部材１２の表面に防触処理を施したものとしても良い。つまり、本発明では、駆動部となる超磁歪部材の表面に防触処理を施すことにより、雨や風などによる腐食を防止し、耐候性に優れたものとすることができる。この防触処理は、たとえば防蝕剤を含む樹脂を塗布することにより行なう。また、この防触処理は、超磁歪部材１２だけに限らず、音響管１５等に施すようにしても良い。
このように防触処理を施して耐候性に優れたものとすることで、屋外用の拡声スピーカとすることができる。
【００２３】
（第二実施形態）
次に、第二スピーカについて説明する。
図３は、本発明に係るスピーカの第二実施形態として、気流型のスピーカ（以下、単に「第二スピーカ」という。）の一例を示す縦断側面図である。
図３に示すように、第二スピーカ３０は、放音側に音響管３５を備えるスピーカであって、筐体３１と、超磁歪部材３２と、磁界生成部３４と、を少なくとも備える。
【００２４】
筐体３１は、超磁歪部材３２や磁界生成部３４等を収納するケースであり、圧搾空気を取り入れる空気流入口３７と、この圧搾空気を放音側面より吹き出す多数の小さな通気孔からなる空気流出口３８と、を備える中空体とすることが出来る。
【００２５】
超磁歪部材３２は、前記筐体３１内に配置され、磁界の変動に応じて変位（伸縮）する性質を有する超磁歪素子を材料とする。また、超磁歪部材３２は、たとえば円柱形状をしたものであり、基端部は筐体３１の底面に固定されている。前記超磁歪部材３２は、その変位端部に前記空気流出口３８より吹き出す圧搾空気の流量を調整する気流弁３６を、各空気流出口３８に対応して備えている。
【００２６】
この気流弁３６は、振動面３６ａが凹凸状に形成され、凸部の端面が空気流出口３８に対向することによって構成されており、これらの振動面３６ａが前記各空気流出口３８に対向する位置に配置されている。この気流弁３６により、前記空気流出口３８を通り抜ける空気量を調整する。この空気量は、音声信号に応じて調整され、笛の原理により空気量に応じた音波を発生する。
また、気流弁３６は、超磁歪部材３２の変位端部の動作に連動して振動するので、前記筐体３１の放音側面に対し平行移動するものとなる。これにより、各空気流出口３８へ向かう空気流通路の大きさがばらつくこと無く均質に制御され、放音される音声に波形歪が発生する虞をなくすことができる。
【００２７】
前記超磁歪素子とは、たとえばテルビウム、ディスプロシウム、及び鉄などを主成分とする単結晶合金又は粉末冶金によって作られた素子である。この超磁歪素子は、外部から磁界が印加されると、ジュール効果によって外部磁界の方向に沿って伸びる寸法の変化を起こす性質や、外部から応力を受けると、ビラリ効果によって磁化量の変化を生じて圧縮変形する性質を有する。また、超磁歪素子は、圧縮強度が６００×１０６（Ｐａ）、引っ張り強度が２０×１０６（Ｐａ）と、極めて高い機械強度を有する。また、ヤング率も２．０×１０６（Ｎ／ｍ２）と極めて高い。
このように、超磁歪部材は機械強度が高い素子より構成されているので、駆動による発熱によって焼損してしまうことが無い。しかも、ヤング率が高いことから、高い周波数に対する応答を確保することが出来る。
【００２８】
磁界生成部３４は、前記超磁歪部材３２の周囲に配置され、音声信号に基づく駆動電流の供給に応じて前記超磁歪部材３２の変位方向に沿った向きの磁界を発生する磁界発生コイルである。
【００２９】
音響管３５は、筐体３１の放音側に連設して設けられ、前方（図の上方）に向かって漸次拡径する、所謂ホーンである。この音響管３５の弧状の内壁面により音道が形成されている。
【００３０】
これにより、本実施形態による第二スピーカ３０では、音声信号に基づく駆動電流が磁界生成部（磁界発生コイル）３４に供給されると、磁界生成部３４が超磁歪部材３２の軸方向に沿った向きの磁界を生成する。また、超磁歪部材３２は、前記磁界が加わることで、その軸方向（図中の矢印方向）に振動（伸縮）し、寸法（長さ）が変位する。また、超磁歪部材３２の変位により気流弁３６が駆動され、空気流出口３８を通り抜ける空気量を気流弁３６が調整することによって音声信号に応じた音波が出力される。
【００３１】
以上のように本実施形態による第二スピーカ３０は、組み立てが簡単であり、超磁歪部材３２が変位することで気流弁３６を動作させて、空気流出口３８へ向かう圧搾空気の空気流通路の大きさを変化させ、前記空気流出口３８より吹き出す圧搾空気の流量を容易に調整することができる。
したがって、本実施形態では、駆動する部分が機械強度の高い超磁歪部材となり、駆動部が圧搾空気の圧力や流れる空気による反作用によって気流弁が破壊されることの無いスピーカとすることが出来る。また、駆動部が高速で応答することから、周波数応答を良好にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明に係る第一スピーカの第一の実施例を示す縦断側面図である。
【図２】本発明に係る第一スピーカの第二の実施例を示す縦断側面図である。
【図３】本発明に係る第二スピーカの実施例を示す縦断側面図である。
【図４】従来のホーン形スピーカを示す縦断側面図である。
【図５】従来の気流型スピーカを示す縦断側面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１０，２０  第一スピーカ（ホーン形タイプスピーカ）
３０  第二スピーカ（気流型タイプスピーカ）
１１，３１  筐体
１２，３２  超磁歪部材（超磁歪素子）
１２ａ  変位端部
１４，３４  磁界生成部
１５，３５  音響管（ホーン）
１６  位相等化器（イコライザ）
１８  放熱器
３６  気流弁
３６ａ  振動面
３７  空気流入口
３８  空気流出口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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