(57)【要約】【課題】小型化が可能な簡素な構成のスピーカを提供する。【解決手段】双方向性形状記憶合金と、前記双方向性形状記憶合金の温度を音声信号に応じた温度に制御する制御手段と、前記双方向性形状記憶合金の温度変化による変形に伴って変形する振動膜と、を備える。【選択図】図１
2007150523.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
双方向性形状記憶合金と、
前記双方向性形状記憶合金の温度を音声信号に応じた温度に制御する制御手段と、
前記双方向性形状記憶合金の温度変化による変形に伴って変形する振動膜と、
を備えるスピーカ。
【請求項２】
前記振動膜は板状弾性体であり、
前記双方向性形状記憶合金は、温度に応じて長手方向に変形する線状であって、前記振動膜の湾曲方向の両端部に張り渡され、前記振動膜の両端部を引っ張ることにより前記振動膜を湾曲させている、
請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記振動膜は湾曲した板状であり、
前記双方向性形状記憶合金は、温度に応じて長手方向に変形する線状であって、前記振動膜の湾曲方向の両端部に張り渡され、
前記振動膜の前記両端部を前記双方向性形状記憶合金と反対側に引っ張っている弾性体をさらに備える、
請求項１に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記振動膜は、所定形状にレイアウトされた細長い前記双方向性形状記憶合金と、前記双方向性形状記憶合金に固着し前記双方向性形状記憶合金間の空隙を閉塞している弾性絶縁体とにより構成されている、
請求項１に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記振動膜は球面状である、請求項４に記載のスピーカ。
【請求項６】
前記振動膜は円筒状である、請求項４に記載のスピーカ。
【請求項７】
前記制御手段は、前記双方向性形状記憶合金に流す発熱電流を前記音声信号に応じて制御する電流制御回路を有している、
請求項１から６のいずれか一項に記載のスピーカ。
【請求項８】
前記電流制御回路は、前記双方向性形状記憶合金の温度をオーステナイト相からマルテンサイト相への変態点とマルテンサイト相からオーステナイト相への変態点との間の温度範囲で変化させるための直流バイアス成分に、前記音声信号に相関する変動成分を重畳することにより前記発熱電流を生成する、
請求項７に記載のスピーカ。
【請求項９】
前記電流制御回路は、前記双方向性形状記憶合金の温度に応じて前記直流バイアス成分をフィードバック制御する、
請求項８に記載のスピーカ。
【請求項１０】
前記電流制御回路は、前記音声信号の２分の１乗に応じた前記変動成分を生成する、
請求項８又は９に記載のスピーカ。
【請求項１１】
前記双方向性形状記憶合金の雰囲気を排気する排気手段をさらに備える、
請求項１から１０のいずれか一項に記載のスピーカ。
【請求項１２】
前記双方向性形状記憶合金に冷気を給気する給気手段をさらに備える、
請求項１から１１のいずれか一項に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、可動コイル型、可動鉄心型、圧電型、磁歪型、イオン型、静電型、エア圧力型等のスピーカが知られている。しかしながら、これらのスピーカは以下の問題点を有している。すなわち、可動コイル型のスピーカや可動鉄心型のスピーカは、変換器のパワー密度が低いため小型化が容易でない。圧電型のスピーカや磁歪型のスピーカは、圧電素子や磁歪素子の振幅が小さいため、十分な出力音圧レベルを得ることができない。イオン型のスピーカは低周波領域の音波を発生させることが困難である。静電型のスピーカでは、電極を大型化することにより低周波領域の出力音圧レベルを高める必要があるため、再生周波数帯域が低周波に及ぶ静電型のスピーカは大型化する。エア型のスピーカは、空気の供給機構と空気流路を開通又は遮断するバルブ機構と共振機構とを備える必要があるため、小型化が容易でない。
【０００３】
一方、特許文献１には、コイル状の形状記憶合金（以下、形状記憶コイルという。）を温度変化で伸縮させることによりキャビネットに懸架した振動板を振動させるスピーカが開示されている。しかしながら、形状記憶コイルの温度ヒステリシスが大きい場合、音声信号に応じて形状記憶コイルの温度を制御したとしても、同一の設定温度でも加熱時と冷却時の振動板の変位が異なるため振動板から発生される音波は歪む。そこで特許文献１に開示されているスピーカでは、温度変化に対する伸縮の特性が互いに逆である１組の形状記憶コイルに互いに逆相の加熱電流を流すことにより音波の歪みを抑制しようとしている。この結果、スピーカの構成が複雑化している。
【０００４】
【特許文献１】実開昭６０−１５３０９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、小型化が可能な簡素な構成の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】
【０００６】
（１）上記目的を達成するためのスピーカは、双方向性形状記憶合金と、前記双方向性形状記憶合金の温度を音声信号に応じた温度に制御する制御手段と、前記双方向性形状記憶合金の温度変化による変形に伴って変形する振動膜と、を備える。
双方向性形状記憶合金の温度を音声信号に応じて制御することにより、双方向性形状記憶合金を音声信号に応じて変形させることができる。この双方向性形状記憶合金の温度変化による変形に伴って振動膜を変形させることにより、振動膜から音波を発生させることができる。ここで双方向性形状記憶合金とは、温度ヒステリシスが非常に小さい二方向形状記憶合金のことである。すなわち、双方向性形状記憶合金の温度を上昇させる過程と双方向性形状記憶合金の温度を低下させる過程との両過程において、双方向性形状記憶合金の温度と歪みの関係は略同一である。したがって、上述したように振動膜を双方向性形状記憶合金により駆動することにより、振動膜から歪みの少ない音波を発生させることができる。また、特許文献１に開示されているスピーカのように音波の歪みを抑制するための付加的な構成要素を要さないので、スピーカの構成を簡素化できる。さらに、双方向性形状記憶合金のパワー密度は可動コイル型のスピーカや可動鉄心型のスピーカの変換器のパワー密度と比較して高い。パワー密度とは変換器から取り出せる仕事量を変換器の体積又は重量で割った値である。したがって、双方向性形状記憶合金で振動膜を駆動することにより、スピーカを小型化することができる。
【０００７】
（２）前記振動膜は板状弾性体であり、前記双方向性形状記憶合金は、温度に応じて長手方向に変形する線状であって、前記振動膜の湾曲方向の両端部に張り渡され、前記振動膜の両端部を引っ張ることにより前記振動膜を湾曲させてもよい。
線状の双方向性形状記憶合金は、振動膜の湾曲方向の両端部に張り渡され、振動膜の両端部を引っ張ることにより振動膜を湾曲させている。したがって、双方向性形状記憶合金が収縮すると、双方向性形状記憶合金が振動膜の両端部を引っ張ることにより、振動膜は曲率が小さくなるように変形する。一方、双方向性形状記憶合金が伸張すると、振動膜は双方向性形状記憶合金の両端部を引っ張りながら、曲率が大きくなるように変形する。
【０００８】
（３）前記振動膜は湾曲した板状であり、前記双方向性形状記憶合金は、温度に応じて長手方向に変形する線状であって、前記振動膜の湾曲方向の両端部に張り渡されてもよい。そして、上記目的を達成するためのスピーカは、前記振動膜の前記両端部を前記双方向性形状記憶合金と反対側に引っ張っている弾性体をさらに備えてもよい。
線状の双方向性形状記憶合金は長手方向の両端部が振動膜の湾曲方向の両端部に張り渡され、振動膜の両端部は弾性体により双方向性形状記憶合金と反対側に引っ張られている。したがって、双方向性形状記憶合金が収縮すると、双方向性形状記憶合金が振動膜の両端部を引っ張ることにより、振動膜は曲率が小さくなるように変形する。一方、双方向性形状記憶合金が伸張すると、弾性体が振動膜の両端部を引っ張ることにより、振動膜は曲率が大きくなるように変形する。
【０００９】
（４）前記振動膜は、所定形状にレイアウトされた細長い前記双方向性形状記憶合金と、前記双方向性形状記憶合金に固着し前記双方向性形状記憶合金間の空隙を閉塞している弾性絶縁体とにより構成されてもよい。
細長い双方向性形状記憶合金は、その長手方向に結晶方位を揃えることにより、その長手方向の伸縮率を高めることができる。したがって、所定形状にレイアウトされた細長い双方向性形状記憶合金により構成された振動膜は、双方向性形状記憶合金の温度変化に伴って大きく変形する。また、弾性膜が双方向性形状記憶合金の間の空隙を閉塞しているため、双方向性形状記憶合金の振動を効率よく空気の振動、すなわち音波に変換することができる。この結果、スピーカの出力音圧レベルを高めることができる。
【００１０】
（５）前記振動膜は球面状でもよい。
球面状の振動膜を呼吸振動させることにより、振動膜を無指向性の音源として機能させることができる。
【００１１】
（６）前記振動膜は円筒状でもよい。
円筒状の振動膜を全ての径方向で等しく伸縮させることにより、振動膜を二次元的には無指向性の音源として機能させることができる。
【００１２】
（７）前記制御手段は、前記双方向性形状記憶合金に流す発熱電流を前記音声信号に応じて制御する電流制御回路を有してもよい。
双方向性形状記憶合金に発熱電流が流れると、双方向性形状記憶合金はその電気抵抗により自己発熱する。したがって、双方向性形状記憶合金に流す発熱電流を音声信号に応じて制御することにより、双方向性形状記憶合金を音声信号に応じて加熱することができる。
【００１３】
（８）前記電流制御回路は、前記双方向性形状記憶合金の温度をオーステナイト相からマルテンサイト相への変態点とマルテンサイト相からオーステナイト相への変態点との間の温度範囲で変化させるための直流バイアス成分に、前記音声信号に相関する変動成分を重畳することにより前記発熱電流を生成してもよい。
発熱電流の直流バイアス成分により、双方向性形状記憶合金の温度をオーステナイト相からマルテンサイト相への変態点とマルテンサイト相からオーステナイト相への変態点との間の温度範囲で変化させることができる。この温度範囲では、双方向性形状記憶合金は温度変化に対して大きく変形するため、発熱電流の変動成分により振動膜を大きく変形させることができる。
【００１４】
（９）前記電流制御回路は、前記双方向性形状記憶合金の温度に応じて前記直流バイアス成分をフィードバック制御してもよい。
双方向性形状記憶合金の温度に応じて直流バイアス成分をフィードバック制御することにより、双方向性形状記憶合金の温度がオーステナイト相からマルテンサイト相への変態点とマルテンサイト相からオーステナイト相への変態点との間の温度範囲で変化するように、双方向性形状記憶合金の温度を精度よく制御することができる。
【００１５】
（１０）前記電流制御回路は、前記音声信号の２分の１乗に応じた前記変動成分を生成してもよい。
双方向性形状記憶合金の発熱量は発熱電流の２乗に比例する。したがって、音声信号の２分の１乗に応じた変動成分により、双方向性形状記憶合金に音声信号に比例した発熱量の自己発熱を発生させることができる。この結果、双方向性形状記憶合金の温度は音声信号に比例して変化し、双方向性形状記憶合金は音声信号に比例した変化量で変形するため、振動膜から発生する音波の歪みを抑制することができる。
【００１６】
（１１）上記目的を達成するためのスピーカは、前記双方向性形状記憶合金の雰囲気を排気する排気手段をさらに備えてもよい。
双方向性形状記憶合金の雰囲気を排気することにより、双方向性形状記憶合金の雰囲気の温度上昇を抑制することができる。この結果、双方向性形状記憶合金の温度を雰囲気への放熱により急激に低下させることができるため、スピーカの高域限界周波数を高めることができる。
【００１７】
（１２）上記目的を達成するためのスピーカは、前記双方向性形状記憶合金に冷気を給気する給気手段をさらに備えてもよい。
双方向性形状記憶合金に冷気を給気することにより、双方向性形状記憶合金の雰囲気を低下させることができる。この結果、双方向性形状記憶合金の温度を雰囲気への放熱により急激に低下させることができるため、スピーカの高域限界周波数を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、複数の実施例に基づいて本発明の実施の形態を説明する。各実施例において同一の符号が付された構成要素は、その符号が付された他の実施例の構成要素と対応する。
（第一実施例）
図２は本発明の第一実施例によるスピーカのブロック図である。第一実施例によるスピーカ１は、振動膜１０、双方向性形状記憶ワイヤ２０、２分の１乗回路３０、アンプ４０、ＤＣ制御回路５０、抵抗値検出回路６０等から構成されている。
【００１９】
図３に示す振動膜１０は、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂やアクリル樹脂等により形成されている板状の弾性体である。具体的には例えば、振動膜１０は、長手方向の幅２９４mm、短手方向の幅２１０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのアクリルシートである。
【００２０】
双方向性形状記憶ワイヤ２０は双方向性形状記憶合金で形成されたワイヤである。具体的には例えば、双方向性形状記憶ワイヤ２０は直径０．１ｍｍのＮｉ−Ｔｉ系合金製のワイヤである。ここで双方向性形状記憶合金とは、マルテンサイト相における形状とオーステナイト相における形状とを記憶する所謂二方向形状記憶合金であって、温度ヒステリシスが非常に小さい形状記憶合金のことである。双方向性形状記憶ワイヤ２０は、マルテンサイト相において長さ方向に伸張した形状を記憶し、オーステナイト相において長さ方向に収縮した形状を記憶している。上述したように双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度ヒステリシスは非常に小さいので、図４に示すように双方向性形状記憶ワイヤ２０の長さとその温度との関係は温度を上昇させる過程と温度を低下させる過程の両過程において略同一である。また双方向性形状記憶ワイヤ２０は、オーステナイト相からマルテンサイト相への変態点とマルテンサイト相からオーステナイト相への変態点との間の温度範囲（図４に示す矢印８０参照。以下、動作温度範囲という。）における温度変化に対して大きく伸縮する。
【００２１】
双方向性形状記憶ワイヤ２０は、振動膜１０の端部１０ａと端部１０ｂとに交互に留められ、両端部１０ａ、１０ｂを引っ張ることにより振動膜１０を湾曲させている。したがって、双方向性形状記憶ワイヤ２０が伸縮すると、振動膜１０は振動する（図１参照）。
このように、温度ヒステリシスが非常に小さい双方向性形状記憶合金により振動膜１０を駆動することにより、振動膜１０から歪みの少ない音波を発生させることができる。また、双方向性形状記憶合金のパワー密度は、音声信号を振動膜の機械的な振動に変換する他の変換器のパワー密度と比較して高いため、スピーカ１を小型化することができる。
【００２２】
図２に示すアンプ４０は、双方向性形状記憶ワイヤ２０に流す発熱電流を音声信号に応じて制御する。具体的にはアンプ４０は、ＤＣ制御回路５０の出力信号から直流バイアス成分を生成し、２分の１乗回路３０の出力信号から変動成分を生成し、直流バイアス成分に変動成分を重畳することにより発熱信号を生成する。ここで、発熱電流の変動成分とは音声信号に応じて変動する電流成分である。また、発熱電流の直流バイアス成分とは、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度を雰囲気温度以上に維持するための電流成分である。
【００２３】
双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度を直流バイアス成分により雰囲気温度以上に維持することで、双方向性形状記憶ワイヤ２０による雰囲気への放熱が可能となる。この結果、発熱電流を制御するだけで、双方向性形状記憶ワイヤ２０の加熱及び冷却をすることができる。具体的には、発熱電流による発熱量を放熱量より増大させることにより双方向性形状記憶ワイヤ２０を加熱することができ、発熱電流による発熱量を放熱量より減少させることにより双方向性形状記憶ワイヤ２０を冷却することができる。
【００２４】
さらに、発熱電流の直流バイアス成分を双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度が動作温度範囲で変化するように制御することにより、双方向性形状記憶ワイヤ２０を発熱電流の変動成分の変化に対して大きく伸縮させることができる（図４参照）。これにより、スピーカ１の出力音圧レベルを高めることができる。
【００２５】
ここで、双方向性形状記憶ワイヤ２０の自己発熱による発熱量は、次式（１）に示すように電流の２乗に比例する。したがって、発熱電流の変動成分を音声信号から生成すると、双方向性形状記憶ワイヤ２０には音声信号の２乗に比例した発熱量の自己発熱が発生し、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度は音声信号の２乗に比例して変化する。この結果、双方向性形状記憶ワイヤ２０は音声信号の２乗に比例した変化量で伸縮するため、振動膜１０から発生する音波は歪む。
【００２６】
Ｑ＝Ｒ×Ｉ2  ・・・（１）
Ｑ：発熱量
Ｒ：双方向性形状記憶ワイヤの抵抗値
Ｉ：発熱電流の電流値
【００２７】
２分の１乗回路３０は、音声信号を２分の１乗した信号をアンプ４０に出力する。音声信号を２分の１乗した信号から変動成分を生成することにより、双方向性形状記憶ワイヤ２０に音声信号に比例した発熱量の自己発熱を発生させることができる。この結果、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度は音声信号に比例して変化し、双方向性形状記憶ワイヤ２０は音声信号に比例した変化量で伸縮するため、振動膜１０から発生する音波の歪みを抑制することができる。
【００２８】
ＤＣ制御回路５０は、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度に応じた直流信号をアンプ４０に出力する。具体的には、ＤＣ制御回路５０は、抵抗値検出回路６０により検出された双方向性形状記憶ワイヤ２０の抵抗値に応じて直流信号をフィードバック制御する。一般に、合金の抵抗値は温度とともに単調増加する。したがって、双方向性形状記憶ワイヤ２０の抵抗値に応じて直流信号をフィードバック制御することは、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度に応じて直流信号をフィードバック制御することを意味する。このように双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度に応じて直流バイアス成分を制御することにより、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度を精度よく制御することができる。
尚、ＤＣ制御回路５０は、測温抵抗体の抵抗値を検出する温度センサの出力信号に応じて直流信号を制御してもよいし、温度に相関する抵抗値以外の物理量を検出する温度センサの出力信号に応じて直流信号を制御してもよい。
【００２９】
以上説明したように、２分の１乗回路３０、アンプ４０、ＤＣ制御回路５０及び抵抗値検出回路６０（以下、制御ユニット１００という。）は、双方向性形状記憶ワイヤ２０に音声信号に応じた発熱電流を流すことにより、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度を制御する。制御ユニット１００が請求項に記載の「制御手段」に相当する。尚、２分の１乗回路３０が出力する変動信号とＤＣ制御回路５０が出力する直流信号は、アナログ信号でもよいし、ディジタル信号でもよい。またアンプ４０は、アナログ式のアンプでもよいし、ディジタル式のアンプでもよい。
【００３０】
図１は、スピーカ１の作動を説明するための模式図である。（Ａ）はスピーカ１の双方向性形状記憶ワイヤ２０が収縮した状態を示し、（Ｂ）はスピーカ１の双方向性形状記憶ワイヤ２０が伸張した状態を示している。
【００３１】
音声信号の信号レベルが低下し、発熱電流が減少し、双方向性形状記憶ワイヤ２０の自己発熱による発熱量が雰囲気等への放熱量より小さくなると、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度は低下する。この結果、双方向性形状記憶ワイヤ２０は伸張する。このとき振動膜１０の両端部１０ａ、１０ｂは双方向性形状記憶ワイヤ２０を引っ張りながら離間するため、振動膜１０は曲率が大きくなるように変形する。一方、音声信号の信号レベルが上昇し、発熱電流が増大し、双方向性形状記憶ワイヤ２０の自己発熱による発熱量が雰囲気等への放熱量より大きくなると、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度は上昇する。この結果、双方向性形状記憶ワイヤ２０は収縮する。このとき双方向性形状記憶ワイヤ２０は、振動膜１０の両端部１０ａ、１０ｂを引っ張りながら両端部１０ａ、１０ｂを近づけ、振動膜１０の曲率が小さくなるように振動膜１０を変形させる。このように、双方向性形状記憶ワイヤ２０の伸縮により振動膜１０を振動させることにより、スピーカ１は振動膜１０から音波を発生させる。
【００３２】
（第二実施例）
図５は、本発明の第二実施例によるスピーカ２を示す模式図である。スピーカ２の各構成要素は、振動膜２１０を除き、第一実施例によるスピーカ１の対応する構成要素と実質的に同一である。図５では制御ユニット１００を図示していない。
【００３３】
振動膜２１０は、振動膜２１２と振動膜２１４とにより円筒形に形成されている。振動膜２１２と振動膜２１４は、スピーカ１の振動膜１０と実質的に同一である。具体的には、振動膜２１２の湾曲方向の両端部２１２ａ、２１２ｂが、振動膜２１４の湾曲方向の両端部２１４ａ、２１４ｂと接合されている。両端部２１２ａ、２１２ｂには、スピーカ１の振動膜１０の両端部１０ａ、１０ｂと同様に、双方向性形状記憶ワイヤ２０が留められている。尚、振動膜２１０は一体的に形成してもよい。
【００３４】
双方向性形状記憶ワイヤ２０が音声信号に応じて伸縮すると、振動膜２１２と振動膜２１４がそれぞれスピーカ１の振動膜１０と同様に変形する。これにより円筒状の振動膜２１０は径方向に歪みながら振動する。このように双方向性形状記憶ワイヤ２０の伸縮により振動膜２１０を振動させることにより、スピーカ２は振動膜２１０から音波を発生させる。
【００３５】
（第三実施例）
図６は、本発明の第三実施例によるスピーカ３を説明するための模式図である。スピーカ３の各構成要素は、振動膜３１０と弾性体３７０と支持部３７２を除き、第一実施例によるスピーカ１の対応する構成要素と実質的に同一である。
【００３６】
振動膜３１０は湾曲した板状である。例えば、振動膜３１０は湾曲方向の幅３００ｍｍ、湾曲方向と直交する方向の幅２００ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのアクリル板である。振動膜３１０の両端部３１０ａ、３１０ｂには、スピーカ１の振動膜１０の両端部１０ａ、１０ｂと同様に、伸張した状態の双方向性形状記憶ワイヤ２０が留められている。そして振動膜３１０の両端部３１０ａ、３１０ｂと振動膜３１０外側の支持部３７２との間には、弾性体３７０が取り付けられている。例えば、弾性体３７０は硬度３５のシリコンゴムである。
【００３７】
図６（Ｂ）に示すように、双方向性形状記憶ワイヤ２０が音声信号に応じて収縮すると、双方向性形状記憶ワイヤ２０が振動膜３１０の両端部３１０ａ、３１０ｂを引っ張ることにより、振動膜３１０は湾曲が大きくなるように変形する。このとき、弾性体３７０は双方向性形状記憶ワイヤ２０に引き延ばされる。一方、図６（Ａ）に示すように、双方向性形状記憶ワイヤ２０が音声信号に応じて伸張すると、引き延ばされている弾性体３７０が振動膜３１０の両端部３１０ａ、３１０ｂを双方向性形状記憶ワイヤ２０と反対側に引っ張ることにより、振動膜３１０は湾曲が小さくなるように変形する。
このように双方向性形状記憶ワイヤ２０の伸縮で振動膜３１０が振動することにより、スピーカ３は振動膜３１０から音波を発生する。
【００３８】
（第四実施例）
図７は、本発明の第四実施例によるスピーカ４を示す模式図である。スピーカ４の各構成要素は、振動膜４１０と基板４７０を除き、第一実施例によるスピーカ１の対応する構成要素と実質的に同一である。図７では制御ユニット１００を図示していない。
【００３９】
振動膜４１０は、複数の細長い双方向性形状記憶板４２０と弾性絶縁体４１２とで構成されている。双方向性形状記憶板４２０は、長手方向に結晶方位を揃えた双方向性形状記憶合金により、例えば、長手方向の幅２１０ｍｍ、短手方向の幅２０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍに形成されている。複数の双方向性形状記憶板４２０は、短手方向に所定間隔を空けて配列されている。そして複数の双方向性形状記憶板４２０は、隣り合う双方向性形状記憶板４２０の長手方向の端部が長手方向のいずれか一方側で電気的に接続されることにより、長手方向に電気的に直列接続されている。具体的には、双方向性形状記憶板４２０は導線４１４により接続されている
【００４０】
弾性絶縁体４１２は隣り合う双方向性形状記憶板４２０の間の空隙を閉塞しながら、隣り合う双方向性形状記憶板４２０を絶縁している。尚、双方向性形状記憶板４２０の間の空隙を埋める弾性絶縁体４１２を例示したが、双方向性形状記憶板４２０の表面にシート状の弾性絶縁体４１２を複数の双方向性形状記憶板４２０を覆うように貼り付けてもよい。
振動膜４１０は、双方向性形状記憶板４２０の長手方向に湾曲した状態で基板４７０に留められている。具体的には例えば、振動膜４１０の湾曲方向の両端部４１０ａ、４１０ｂが基板４７０に留められている。
【００４１】
図８は、スピーカ４の作動を説明するための模式図である。（Ａ）は双方向性形状記憶板４２０が伸張した状態を示し、（Ｂ）は双方向性形状記憶板４２０が収縮した状態を示している。
双方向性形状記憶板４２０が音声信号に応じて収縮すると、振動膜４１０は双方向性形状記憶板４２０とともに収縮し、振動膜４１０はその曲率が大きくなるように変形する。一方、双方向性形状記憶板４２０が音声信号に応じて伸張すると、振動膜４１０は双方向性形状記憶板４２０とともに伸張し、振動膜４１０はその曲率が小さくなるように変形する。このように双方向性形状記憶板４２０の伸縮とともに振動膜４１０が振動することにより、スピーカ４は振動膜４１０から音波を発生する。
【００４２】
（第五実施例）
図９は、本発明の第五実施例によるスピーカ５を示す模式図である。スピーカ５の各構成要素は、振動膜５１０を除き、第四実施例によるスピーカ４の対応する構成要素と実質的に同一である。図９では制御ユニット１００を図示していない。
【００４３】
スピーカ５の振動膜５１０は、細長い双方向性形状記憶板４２０と弾性絶縁体４１２とにより形成された円筒状である。具体的には例えば、振動膜５１０は高さ３００ｍｍ、直径１００ｍｍの円筒形である。双方向性形状記憶板４２０は螺旋状に巻かれ、円筒状の振動膜５１０の骨格を形成している。弾性絶縁体４１２は、双方向性形状記憶板４２０の螺旋の進行方向に形成されている空隙を閉塞している。
【００４４】
図１０は、スピーカ５の作動を説明するための模式図である。
図１０（Ａ）に示すように双方向性形状記憶板４２０が音声信号に応じて収縮すると、振動膜５１０は双方向性形状記憶板４２０とともに収縮し、円筒状の振動膜４１０は縮径する。一方、図１０（Ｂ）に示すように双方向性形状記憶板４２０が音声信号に応じて伸張すると、振動膜５１０は双方向性形状記憶板４２０とともに伸張し、円筒状の振動膜５１０は拡径する。このように双方向性形状記憶板４２０の伸縮とともに、円筒状の振動膜５１０が全ての径方向に等しく伸縮することにより、スピーカ５は二次元的には無指向性の音源として機能する。
【００４５】
（第六実施例）
図１１は、本発明の第六実施例によるスピーカ６を示す模式図である。スピーカ６の各構成要素は、振動膜６１０を除き、第四実施例によるスピーカ４の対応する構成要素と実質的に同一である。図１１では制御ユニット１００を図示していない。
【００４６】
スピーカ６の振動膜６１０は、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０と弾性絶縁体６１２とにより構成されている。双方向性形状記憶ワイヤ６２０は表面にシリコンゴム等の絶縁皮膜が形成された双方向性形状記憶合金製のワイヤである。双方向性形状記憶ワイヤ６２０は、絶縁皮膜が形成されていることを除き、スピーカ１の双方向性形状記憶ワイヤ２０と実質的に同一である。図１２に示すように、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０はシート状に編み込まれている。具体的には例えば、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０は、長手方向の幅３００ｍｍ、短手方向の幅２００ｍｍ、０．５ｍｍピッチで編み込まれている。
弾性絶縁体６１２は双方向性形状記憶ワイヤ６２０の編目を閉塞している。具体的には弾性絶縁体６１２は、シート状に編み込まれた双方向性形状記憶ワイヤ６２０に塗布されたシリコンゴムである。
【００４７】
振動膜６１０は、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０のいずれか一方に流す発熱電流を制御することにより縦方向又は横方向に伸縮させることができ、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０の両方に流す発熱電流を制御することにより２次元方向に伸縮させることができる。
振動膜６１０は湾曲した状態で基板４７０に留められている。具体的には例えば、振動膜６１０の湾曲方向の両端部６１０ａ、６１０ｂが基板４７０に留められている。
【００４８】
音声信号の信号レベルが低下し、振動膜６１０の湾曲方向に編み込まれている双方向性形状記憶ワイヤ６２０に流れる発熱電流が減少すると、振動膜６１０は湾曲方向に伸張する。この結果、振動膜６１０は湾曲が大きくなるように変形する。一方、音声信号の信号レベルが上昇し、振動膜６１０の湾曲方向に編み込まれている双方向性形状記憶ワイヤ６２０に流れる発熱電流が増大すると、振動膜６１０は湾曲方向に収縮する。この結果、振動膜６１０は湾曲が小さくなるように変形する。このように双方向性形状記憶ワイヤ６２０の伸縮とともに振動膜６１０が振動することにより、スピーカ６は振動膜６１０から音波を発生する。
【００４９】
尚、振動膜６１０は、少なくとも湾曲方向に双方向性形状記憶ワイヤ６２０が渡っていればよく、１本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０を編み込むことにより形成されてもよいし、３本以上の双方向性形状記憶ワイヤ６２０を編み込むことにより形成されてもよい。また、振動膜６１０は、その骨格が双方向性形状記憶ワイヤ６２０により形成されていればよく、双方向性形状記憶ワイヤ６２０を適宜レイアウトすることにより形成してもよい。
また、弾性絶縁体６１２は、編み込まれた双方向性形状記憶ワイヤ６２０の表面に接着される樹脂シートでもよい。この場合、弾性絶縁体６１２は、例えばＰＥＴ樹脂により厚さ６μｍに形成されたシート状である。
【００５０】
（第七実施例）
図１３は、本発明の第七実施例によるスピーカ７を示す模式図である。スピーカ７の各構成要素は、振動膜７１０を除き、第六実施例によるスピーカ６の対応する構成要素と実質的に同一である。図１３では制御ユニット１００を図示していない。
振動膜７１０は球面状である。具体的には例えば、振動膜７１０は直径１０５０ｍｍの球面状である。振動膜７１０は、その形状を除きスピーカ６の振動膜６１０と実質的に同一である。２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０は球面状に編み込まれ、電気的に直列接続されている。尚、球面状の振動膜７１０には通孔を設けて、振動膜７１０の内部を空冷してもよい。通孔の直径は例えば５ｍｍ程度でよい。
【００５１】
例えば、球面状の振動膜７１０は以下のように形成すればよい。まず、ワックス等の熱可塑性樹脂で球形の型を形成する。次に、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０を型に巻き付けるようにして編み込む。次に、型を加熱することにより溶解させて除去する。次に、双方向性形状記憶ワイヤ６２０を洗浄する。次に、双方向性形状記憶ワイヤ６２０にシリコンゴム等を塗布することにより、弾性絶縁体６１２を形成する。次に、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０を直列接続する。
【００５２】
音声信号の信号レベルが上昇し、振動膜７１０の双方向性形状記憶ワイヤ６２０に流れる発熱電流が増大すると、双方向性形状記憶ワイヤ６２０が収縮し、球面状の振動膜７１０は体積を減少させるように縮む。一方、音声信号の信号レベルが低下し、振動膜７１０の双方向性形状記憶ワイヤ６２０に流れる発熱電流が減少すると、双方向性形状記憶ワイヤ６２０が伸張し、球面状の振動膜７１０は弾性絶縁体６１２の弾性力により体積を増大させるように膨らむ。すなわち振動膜７１０は呼吸振動する。このように双方向性形状記憶ワイヤ６２０の伸縮に伴って振動膜７１０が呼吸振動することにより、スピーカ７は無指向性の点音源として機能する。
【００５３】
尚、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０は直列接続しなくてもよい。例えば、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０に同一の発熱電流を流すことにより、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０を直列接続した場合と同様に振動膜６１０を振動させることができる。また、２本の双方向性形状記憶ワイヤ６２０に流す発熱電流をそれぞれ個別に制御することにより、球面状の振動膜７１０を径方向に歪ませながら振動させることができる。これによりスピーカ７の指向性特性を制御することができる。
また、振動膜７１０の形状は、技術上の阻害要因がない限りどのような形状でもよい。
【００５４】
（第八実施例）
図１４は、本発明の第八実施例によるスピーカ８を示す模式図である。第八実施例によるスピーカ８は、図１４では制御ユニット１００を図示していない。
【００５５】
２つの振動膜８１０はそれぞれ円筒状のキャビネット８７２の両端に取り付けられている。例えば振動膜８１０は外径２００ｍｍの紙製のコーンである。双方向性形状記憶板４２０は支持部８７０に伸縮自在に支持され、長手方向の両端部４２０ａ、４２０ｂがそれぞれ振動膜８１０の中央部に留められている。スピーカ８の図示しない制御ユニットは、双方向性形状記憶板４２０の長手方向に流す発熱電流を制御する。
【００５６】
音声信号の信号レベルが低下し、双方向性形状記憶板４２０に流れる発熱電流が減少すると、双方向性形状記憶板４２０は長手方向に伸張し、２つの振動膜８１０の中央部を外側に押し出す。一方、音声信号の信号レベルが上昇し、双方向性形状記憶板４２０に流れる発熱電流が増大すると、双方向性形状記憶板４２０は長手方向に収縮し、２つの振動膜８１０の中央部を内側に引き込む。すなわち、振動膜８１０はピストン振動する。このように双方向性形状記憶板４２０の伸縮に伴って振動膜８１０がピストン振動することにより、スピーカ７は振動膜８１０から音波を発生する。
【００５７】
尚、スピーカ８の振動膜８１０の駆動源として双方向性形状記憶板４２０を例示した。しかし駆動源としての双方向性形状記憶合金は、振動膜８１０の振動方向に対する剛性より高い剛性をその伸縮方向に有していれば、どのような形状でもよい。例えば駆動源としての双方向性形状記憶合金は、棒状でもよいし、パイプ状でもよい。
【００５８】
また、キャビネット８７２の一端を剛体で閉塞し、キャビネット８７２の一端に振動膜８１０を取り付けてもよい。また、キャビネット８７２の形状は、技術上の阻害要因がない限りどのような形状でもよい。
【００５９】
（第九実施例）
図１５は、本発明の第九実施例によるスピーカ９を示す模式図である。第九実施例によるスピーカ９は、排気用のファン９７０と給気用のファン９７２と冷却ユニット９７４を備えていることを除き、第一実施例によるスピーカ１と実質的に同一である。図１５では制御ユニット１００を図示していない。
【００６０】
排気手段としてのファン９７０は、双方向性形状記憶ワイヤ２０の雰囲気を筐体９７６外に排気する。給気手段としての冷却ユニット９７４は、ペルチェ素子等の冷却手段を有し、排気された空気を冷却する。給気手段としてのファン９７２は、冷却ユニット９７４により冷却された空気を筐体９７６内に給気する。尚、冷却ユニット９７４は、冷却手段としてヒートポンプを有してもよい。
【００６１】
このように、双方向性形状記憶ワイヤ２０の雰囲気温度を低下させることにより、双方向性形状記憶ワイヤ２０の温度を雰囲気への放熱により急激に低下させることが可能となる。この結果、双方向性形状記憶ワイヤ２０の伸縮の音声信号に対する追従性が高まるため、スピーカ９の高域限界周波数を高めることができる。
【００６２】
尚、本実施例は、第二実施例から第八実施例にも適用可能である。
また、スピーカ９では、冷却ユニット９７４が筐体９７６外に排気された空気を冷却し、ファン９７２が冷却ユニット９７４により冷却された空気を筐体９７６内に給気する、すなわち筐体９７６内外で空気を循環させると説明した。しかし、筐体９７６内外で空気を循環させなくてもよい。
また、スピーカ９の高域限界周波数を十分に高めることができれば、スピーカ９はファン９７２や冷却ユニット９７４を備えなくてもよい。
【００６３】
また、上述した複数の実施例では、制御ユニット１００は、双方向性形状記憶合金に流す発熱電流を制御することにより、双方向性形状記憶合金の温度を制御すると説明した。しかし、制御ユニット１００は、双方向性形状記憶合金に照射するレーザの出力を制御することにより、双方向性形状記憶合金の温度を制御してもよい。レーザにより双方向性形状記憶合金の温度を制御することにより、無給電のワイヤレススピーカを実現することができる。この場合、ＰＷＭ変調波又はＡＭ変調波を利用することが望ましい。ＰＷＭ変調波又はＡＭ変調波を利用することにより、適当な出力のレーザを双方向性形状記憶合金に照射することができる。また、双方向性形状記憶合金の全体を加熱するために、レーザの照射範囲を調整し、双方向性形状記憶合金全体をレーザの照射範囲で走査することが望ましい。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】第一実施例によるスピーカの作動を説明するための模式図。
【図２】第一実施例によるスピーカのブロック図。
【図３】第一実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図４】双方向性形状記憶ワイヤの温度と長さの関係を示す模式図。
【図５】第二実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図６】第三実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図７】第四実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図８】第四実施例によるスピーカの作動を説明するための模式図。
【図９】第五実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図１０】第五実施例によるスピーカの作動を説明するための模式図。
【図１１】第六実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図１２】第六実施例によるスピーカの振動膜を説明するための模式図。
【図１３】第七実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図１４】第八実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【図１５】第九実施例によるスピーカを説明するための模式図。
【符号の説明】
【００６５】
１〜９：スピーカ、１０、２１０、３１０、４１０、５１０、６１０、７１０、８１０：振動膜、２０、６２０：双方向性形状記憶ワイヤ（双方向性形状記憶合金）、３０：２分の１乗回路（制御手段）、４０：アンプ（制御手段）、５０：ＤＣ発生回路（制御手段）、６０：抵抗値検出回路（制御手段）、１００：制御ユニット（制御手段）、３７０：弾性体、４１２、６１２：弾性絶縁体、４２０：双方向性形状記憶板（双方向性形状記憶合金）、９７０：ファン（排気手段）、９７２：ファン（給気手段）、９７４：冷却ユニット（給気手段）
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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