(57)【要約】【課題】音響縮尺模型実験に適した音響縮尺模型実験用小型スピーカを提供すること。【解決手段】１２面体形状のスピーカキャビネット１２の各面内側に、力木１８、ボルト２０、スペーサ２２、２６、ナット２８を用いてＰＺＴドライバー２４を取付ける。ＰＺＴドライバー２４の両端には、ダンパーウエイト３２を接着する。ＰＺＴドライバー２４に電気信号を印加することにより、ＰＺＴドライバー２４が振動し、この振動が振動板１４に伝達して外方向へ音が放射する。ダンパーウエイト３２の無いＰＺＴドライバー２４では、ある周波数で振動板１４に分割振動を生じる場合があるが、本実施形態では、ＰＺＴドライバー２４にダンパーウエイト３２を取付けたので、ＰＺＴドライバー２４の分割振動の発生を抑えることが出来、平坦な周波数特性を得ることができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
多面体形状のキャビネットと、
前記キャビネットの前記多面体を構成する各面に設けられる振動可能な振動部と、
前記振動部に連結されて前記振動板を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、
を有することを特徴とする音響縮尺模型実験用小型スピーカ。
【請求項２】
多面体形状のキャビネットと、
前記キャビネットの前記多面体を構成する各面に設けられる振動可能な振動部と、
前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、
を有することを特徴とする音響縮尺模型実験用小型スピーカ。
【請求項３】
多面体形状のキャビネットと、
前記キャビネットの前記多面体を構成する各面に設けられる振動可能な振動部と、
前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、
を有することを特徴とする音響縮尺模型実験用小型スピーカ。
【請求項４】
球面部を有するキャビネットと、
前記キャビネットに設けられる振動可能な複数の振動部と、
前記振動部に連結されて前記振動板を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、
を有することを特徴とする音響縮尺模型実験用小型スピーカ。
【請求項５】
球面部を有するキャビネットと、
前記キャビネットに設けられる振動可能な複数の振動部と、
前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、
を有することを特徴とする音響縮尺模型実験用小型スピーカ。
【請求項６】
球面部を有するキャビネットと、
前記キャビネットに設けられる振動可能な複数の振動部と、
前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、
前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、
を有することを特徴とする音響縮尺模型実験用小型スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築設計段階の実験検討で実施する音響縮尺模型実験に使用することを目的とした音響縮尺模型実験用小型スピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
現在、コンピュータシミュレーションとならぶ主要な音響設計手段である音響縮尺模型実験においては、音響相似則を満足することが必要であり、実験に使用する周波数は現実の周波数の縮尺倍、つまり１／１０模型では、約１ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ、１／２０模型では、約２ｋＨｚ〜１００ｋＨｚまでの周波数帯域を発生させることが最低限必要となる。
【０００３】
また、単に再生周波数が広帯域に渡り伸びているだけでなく、▲１▼無指向性であること、▲２▼十分な音響パワーを有すること、▲３▼周波数特性が概ね平坦であること、▲４▼再生信号に再現性があること、▲５▼寸法が点音源にみなせる程度に小さいこと等、実大実験用音源に比べて多くのことが必要条件として要求されている。
【０００４】
無指向性のスピーカとしては、例えば、多面体にコイルスピーカを用いたものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１０−３４１４９３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このコイルスピーカは、音響縮尺模型実験で必要とされる高域まで周波数特性が伸びないため、音響縮尺模型実験に使用できない。
【０００７】
音響模型実験用音源としては、火花放電（電気的な発生信号の制御が困難、再現性に乏しい、電磁妨害による非線形歪みと機器の誤動作の発生）、プラズマスピーカ（周波数帯域が不充分、ＮＯＸの発生、寸法が大きすぎる）、薄膜圧電フィルム（周波数帯域が不十分、音響パワーが不足）など使用されているが、それぞれ欠点を持ち、１種類の音源のみを用いて十分な精度の実験を行うことは極めて困難であった。
【０００８】
また、スピーカとして圧電素子を用いたスピーカがあるが、音響縮尺模型実験に必要な広帯域の信号を入力すると、ある周波数で振動板が分割振動を生じ、急激なピークやディップが生じ、周波数特性が乱れる問題があった。
【０００９】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、構造が簡単で音響縮尺模型実験に必要とされる項目を全て満足可能な音響縮尺模型実験用小型スピーカを提供することが目的である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、多面体形状のキャビネットと、前記キャビネットの前記多面体を構成する各面に設けられる振動可能な振動部と、前記振動部に連結されて前記振動板を振動させる圧電素子と、前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、を有することを特徴としている。
【００１１】
次に、請求項１に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカの作用を説明する。
【００１２】
請求項１に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、多面体形状のキャビネットの各面に設けられる振動部が圧電素子により振動されるので、全方向に音を放射することができる。
【００１３】
圧電素子は、音響縮尺模型実験で必要とされる周波数帯域、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で振動できるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカは、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の音を放射することができる。
【００１４】
圧電素子は、大きさの割にパワーがあるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカの小型化を図ることが出来る。
【００１５】
ここで、圧電素子で振動部を振動させた場合、ある周波数で圧電素子及び振動部の何れか一方又は両方が分割振動を生じる場合があるが、分割振動を生じる方に質量部材（錘）を取付けることにより、分割振動の発生を抑えることが出来、平坦な周波数特性を得ることができる。即ち、質量部材は、圧電素子にのみに取付ける場合、振動部にのみ取付ける場合、及び、圧電素子と振動部の両方に取付ける場合がある。
【００１６】
請求項２に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、多面体形状のキャビネットと、前記キャビネットの前記多面体を構成する各面に設けられる振動可能な振動部と、前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、を有することを特徴としている。
【００１７】
次に、請求項２に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカの作用を説明する。
【００１８】
請求項２に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、多面体形状のキャビネットの各面に設けられる振動部が圧電素子により振動されるので、全方向に音を放射することができる。
【００１９】
圧電素子は、音響縮尺模型実験で必要とされる周波数帯域、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で振動できるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカは、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の音を放射することができる。
【００２０】
圧電素子は、大きさの割にパワーがあるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカの小型化を図ることが出来る。
【００２１】
ここで、圧電素子で振動部を振動させた場合、ある周波数で振動部が分割振動を生じる場合があるが、振動部の重心位置から外れた位置に圧電素子を連結することにより、分割振動の発生を抑えることが出来、平坦な周波数特性を得ることができる。
【００２２】
請求項３に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、多面体形状のキャビネットと、前記キャビネットの前記多面体を構成する各面に設けられる振動可能な振動部と、前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、を有することを特徴としている。
【００２３】
次に、請求項３に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカの作用を説明する。
【００２４】
請求項３の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、請求項１の発明と請求項２の発明とを組み合わせたものであって、両者の作用により、分割振動の発生抑制効果がより一層高まる。
【００２５】
請求項４に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、球面部を有するキャビネットと、前記キャビネットに設けられる振動可能な複数の振動部と、前記振動部に連結されて前記振動板を振動させる圧電素子と、前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、を有することを特徴としている。
【００２６】
次に、請求項４に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカの作用を説明する。
【００２７】
請求項４に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、例えば、キャビネットを球形とし、このキャビネットに圧電素子で振動される複数の振動部を設けることで全方向に音を放射することができる。なお、キャビネットの形状は、実験によっては完全な球形で無くても良い場合があり、例えば、半球形状であっても良い。
【００２８】
圧電素子は、音響縮尺模型実験で必要とされる周波数帯域、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で振動できるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカは、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の音を放射することができる。
【００２９】
圧電素子は、大きさの割にパワーがあるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカの小型化を図ることが出来る。
【００３０】
ここで、圧電素子で振動部を振動させた場合、ある周波数で圧電素子及び振動部の何れか一方又は両方が分割振動を生じる場合があるが、分割振動を生じる方に質量部材（錘）を取付けることにより、分割振動の発生を抑えることが出来、平坦な周波数特性を得ることができる。即ち、質量部材は、圧電素子にのみに取付ける場合、振動部にのみ取付ける場合、及び、圧電素子と振動部の両方に取付ける場合がある。
【００３１】
請求項５に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、球面部を有するキャビネットと、前記キャビネットに設けられる振動可能な複数の振動部と、前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、を有することを特徴としている。
【００３２】
次に、請求項５に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカの作用を説明する。
【００３３】
請求項５に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、例えば、キャビネットを球形とし、このキャビネットに圧電素子で振動される複数の振動部を設けることで全方向に音を放射することができる。なお、キャビネットの形状は、実験によっては完全な球形で無くても良い場合があり、例えば、半球形状であっても良い。
【００３４】
圧電素子は、音響縮尺模型実験で必要とされる周波数帯域、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で振動できるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカは、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の音を放射することができる。
【００３５】
圧電素子は、大きさの割にパワーがあるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカの小型化を図ることが出来る。
【００３６】
ここで、圧電素子で振動部を振動させた場合、ある周波数で振動部が分割振動を生じる場合があるが、振動部の重心位置から外れた位置に圧電素子を連結することにより、分割振動の発生を抑えることが出来、平坦な周波数特性を得ることができる。
【００３７】
請求項６に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、球面部を有するキャビネットと、前記キャビネットに設けられる振動可能な複数の振動部と、前記振動部の重心位置から外れた位置に連結されて前記振動部を振動させる圧電素子と、前記圧電素子、及び前記振動部の少なくとも一方に設けられて分割振動を抑制する質量部材と、を有することを特徴としている。
【００３８】
次に、請求項６に記載の音響縮尺模型実験用小型スピーカの作用を説明する。
【００３９】
請求項６の音響縮尺模型実験用小型スピーカは、請求項４の発明と請求項５の発明とを組み合わせたものであって、両者の作用により、分割振動の発生抑制効果がより一層高まる。
【００４０】
【発明の実施の形態】
［第１の実施形態］
以下、図面を参照して本発明の第１の実施形態に係る音響縮尺模型実験用小型スピーカ１０を図１乃至図３にしたがって説明する。
【００４１】
図２に示すように、本実施形態の音響縮尺模型実験用小型スピーカ１０は、１２面体形状のスピーカキャビネット１２を備えている。
【００４２】
スピーカキャビネット１２は、図１乃至図３に示すような正５角形に形成された振動板１４を１２枚用意し、これらの振動板１４の辺部分を折れ曲がった細長い６角形状の連結部材１６により相互に連結して形成したものである。
【００４３】
振動板１４の内面中央には長方形の力木１８が接着されている。
【００４４】
力木１８の中央にはボルト２０が固定されている。
【００４５】
なお、本実施形態では、正５角形の振動板１４の重心位置にボルト２０が位置している。
【００４６】
ボルト２０には、リング状のスペーサ２２、円盤状のＰＺＴドライバー２４、リング状のスペーサ２６が順に差し込まれており、最後にナット２８が取り付けられている。
【００４７】
したがって、スペーサ２２、ＰＺＴドライバー２４、及びスペーサ２６は、力木１８とナット２８とに間に挟持固定されている。
【００４８】
ＰＺＴドライバー２４には一対のリード線３０が接続されており、このリード線３０はスピーカキャビネット１２の外部へ導き出されている。
【００４９】
ＰＺＴドライバー２４の両端には、ダンパーウエイト３２が接着されている。
【００５０】
以下に、本実施形態の音響縮尺模型実験用小型スピーカ１０の構成部品の仕様を説明する。
【００５１】
振動板１４は、厚さ０．２５ｍｍの炭素繊維強化プラスチック板で形成されており、１辺の長さが２５ｍｍである。ちなみに、スピーカキャビネット１２の外径は７２ｍｍである。
【００５２】
連結部材１６は、厚さ０．５ｍｍのＡＢＳ樹脂板で形成されている。
【００５３】
力木１８は、ＡＢＳ樹脂製で、厚さ２ｍｍ、幅４ｍｍ、長さ１８ｍｍである。
【００５４】
スペーサ２２，２６は、ＡＢＳ樹脂製で、外径５ｍｍ、内径２ｍｍ、厚さ２ｍｍである。
【００５５】
ＰＺＴドライバー２４は、直径２０ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの金属製電極板の両側に、直径２０ｍｍ、厚さ０．０８ｍｍの圧電素子を貼り合わせて一体化したものであり、中央にはボルト２０を挿通する孔３４が形成されている。
【００５６】
ダンパーウエイト３２は、本実施形態では、ニトリルゴム製で、厚さ１ｍｍ、幅６ｍｍ、長さ２０ｍｍであり、幅方向に３ｍｍ、長さ方向に７ｍｍとされた三角形状の切欠を１箇所形成している。
【００５７】
なお、本実施形態のダンパーウエイト３２の硬度（ＪＩＳ  Ｋ    ６２５３で規定のデュロメーター硬さ）は、３０〜５０度であるが、本発明において硬度はこの値に限らず、また、ダンパーウエイト３２の材質はゴム以外であっても良い。
【００５８】
なお、各部品の材質は、上述したものに限らず、例えば、振動板１４は、アルミニューム等の金属であっても良い。
（作用）
次に、本実施形態の音響縮尺模型実験用小型スピーカ１０の作用を説明する。
【００５９】
ＰＺＴドライバー２４にリード線３０を電気信号を印加することにより、ＰＺＴドライバー２４が振動し、この振動が振動板１４に伝達して外方向へ音が放射する。
【００６０】
音響縮尺模型実験用小型スピーカ１０は、１２面体の各面から音が放射するので、全方向に音を放射することができる。
【００６１】
圧電素子は、音響縮尺模型実験で必要とされる周波数帯域、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲で振動できるので、音響縮尺模型実験用小型スピーカは、少なくとも１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚの範囲の音を放射することができる。
【００６２】
ＰＺＴドライバー２４は小型でパワーがあるため、音響縮尺模型実験用小型スピーカ１０を小型化出来た。
【００６３】
なお、ダンパーウエイト３２の取り付けられて無いＰＺＴドライバー２４では、ある周波数で分割振動を生じる場合があるが、本実施形態では、ＰＺＴドライバー２４にダンパーウエイト３２を取付けたので、ＰＺＴドライバー２４の分割振動の発生を抑えることが出来、平坦な周波数特性を得ることができる。
［第２の実施形態］
次に、本発明の第２の実施形態に係る音響縮尺模型実験用小型スピーカ１０を図４にしたがって説明する。なお、第１の実施形態と同一構成には同一符号を付し、その説明は省略する。
【００６４】
図４に示すように、本実施形態では、ＰＺＴドライバー２４の中心位置（ボルト２０）が、振動板１４の重心位置Ｇから距離Ｌだけ変位しており、これにより、分割振動の発生を更に抑えることができる。
【００６５】
なお、本実施形態では、距離Ｌは、振動板１４の直径（本実施形態では、５角形の外接円の直径）の５〜１０％程度が好ましい。
【００６６】
なお、上記実施形態では、ＰＺＴドライバー２４に分割振動を抑えるためのダンパーウエイト３２を取付けたが、振動板１４が分割振動を生ずる場合には、振動板１４にダンパーウエイト３２を取付けても良い。
【００６７】
なお、上記実施形態では、一つの振動板１４に対して一つのＰＺＴドライバー２４を取り付けていたが、本発明はこれに限らず、場合によっては一つの振動板１４に対して２つ以上のＰＺＴドライバー２４を取り付けても良い。
【００６８】
また、上記実施形態のスピーカキャビネット１２は１２面体であったが、本発明はこれに限らず、スピーカキャビネット１２は、球形や半球形状であっても良い。
【００６９】
例えば、スピーカキャビネット１２を球形とした場合には、内部を中空として、複数の丸孔を略等間隔に形成し、この丸孔を塞ぐように振動板１４（この場合、円形）を取付ければ良く、振動板１４には上記実施形態と同様にＰＺＴドライバー２４を取付ければ良い。なお、この場合も、ダンパーウエイト３２を取り付けて分割振動の発生を抑えることが出来る。
【００７０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の音響縮尺模型実験用小型スピーカによれば、無指向性で、十分な音響パワーを有し、周波数特性が平坦であり、再生信号に再現性があり、かつ寸法を点音源にみなせる程度に小さくできる、という優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】（Ａ）は、第１の実施形態に係る音響縮尺模型実験用小型スピーカの部分断面図であり、（Ｂ）は振動板を内側から見た平面図である。
【図２】音響縮尺模型実験用小型スピーカの全体斜視図である。
【図３】音響縮尺模型実験用小型スピーカの分解斜視図である。
【図４】第２の実施形態に係る音響縮尺模型実験用小型スピーカの振動板を内側から見た平面図である。
【符号の説明】
１０    音響縮尺模型実験用小型スピーカ
１２    スピーカキャビネット
１４    振動板
２４    ＰＺＴドライバ（圧電素子）
３２    ダンパーウエイト（質量部材）
【図１】
2004297148.tif 000003
【図２】
2004297148.tif 000004
【図３】
2004297148.tif 000005
【図４】
2004297148.tif 000006