(57)【要約】【課題】低音再生効率が高くまた安定した大音圧低音再生が可能な、かつコストが安く、奥行きスペースも小さいパッシブラジエータを提供することを目的とする。【解決手段】ダンパを用いずに、ロール状のエッジ１だけで振動板２の外周部を支持し、振動板２の質量とエッジ１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇを、エッジ１の振動板に対する支持部の振幅中心位置１ｃの付近に設けるとともに、振動板の内周部２ａの質量分布密度を高くし、支持系のスティフネスを大きくすることなく振動系のローリングを防止するように構成した。【選択図】図１
2009164676.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ダンパを用いずに、ロール状のエッジだけで振動板の外周部を支持するパッシブラジエータであって、前記振動板の質量と前記エッジの実効振動質量を含む振動系全体の重心位置を、前記エッジの前記振動板に対する支持部の振幅中心位置付近に設け、前記振動板の内周部の質量分布密度を高くしたことを特徴とする、パッシブラジエータ。
【請求項２】
前記振動系の最低共振周波数をｆ０、２次共振モード周波数をｆｒとした時、ｆｒ／ｆ０≧１．４としたことを特徴とする、請求項１に記載のパッシブラジエータ。
【請求項３】
前記振動板の内周部に前記振動板の外周部の材料よりも比重の大きな材料を配置したことを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のパッシブラジエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はステレオ、マルチチャンネル音響再生機器の低音再生用のバスレフ型スピーカやケルトン型スピーカに使用される、パッシブラジエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、一般家庭内でのホームシアター再生機器などの普及に伴って、ローコストかつ小型ながら大音圧で低音再生のできる低音再生スピーカの実現が求められている。一般的に、低音再生スピーカはバスレフ型スピーカやケルトン型スピーカーであり、ポートを用いて低音を増強する。しかし大音圧で低音再生するとポートから風切り音ノイズが発生してしまうことが知られている。
【０００３】
そこで、ポートの代わりにパッシブラジエータを用いたバスレフ型スピーカとすれば、またはポートの代わりにパッシブラジエータを用いたケルトン型スピーカとすれば、ポートの風切り音ノイズを解消することができる。
【０００４】
図１３は上記従来のバスレフ型スピーカの構成を示す断面図、図１４は上記従来のケルトン型スピーカの構成を示す断面図である。図１３、図１４においてそれぞれ、キャビネット１１９、１２９に、ドライバユニット１１８、１２８と、パッシブラジエータ１１７、１２７が取り付けられている。
【０００５】
ところがパッシブラジエータは、ポートに比べて大型で部品点数が多いのでコストが高くなりスペースも要すること、また振動板が大振幅時にローリングを発生しがちで安定した大音圧低音再生ができない場合が多いので、あまり使われていなかった。
【０００６】
これに対して、部品点数の削減を図ったパッシブラジエータとして、例えば特許文献１に記載されているようなパッシブラジエータが提案されている。図１１は、特許文献１に記載された従来のパッシブラジエータの構成を示す断面図である。
【０００７】
図１１において、振動板９２の表面部９２ｃはエッジ９１と一体成型されており、発泡材でできている。振動板の表面部９２ｃの裏側には裏板９２ｄが取り付けられており、樹脂や厚紙でできている。エッジ９１はフレーム９３に取り付けられている。この構成により、エッジ９１だけで振動板９２を支持してダンパを用いないので、コストを安くでき奥行きスペーズも小さくできる。
【０００８】
また一方、大振幅時の振動板のローリングを防いだパッシブラジエータとして、例えば特許文献２に記載されているようなパッシブラジエータが提案されている。図１２は特許文献２に記載された従来のパッシブラジエータの構成を示す断面図である。
【０００９】
図１２において、フレーム１０３にエッジ１０１とダンパ１０４が取り付けられており、振動板１０２はエッジ１０１でその外周部を支持され、またボビン１０５を介してダンパ１０４でその内周部を支持されている。そしてウエイト１０６はボビン１０５の先端かつ振動系の重心付近に配置されている。この構成により、振動系の重量バランスが取れるのでローリングを防止できる。
【特許文献１】実開昭５９−２５８９２号公報
【特許文献２】実開昭５７−４８８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら前述の図１１に示すような従来のパッシブラジエータでは、振動板の裏板９２ｄの質量が支配的であるため、振動板９２の質量とエッジ９１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇと、エッジ９１の振動板に対する支持部の振幅中心位置９１ｃとが離れているので、および振動板９２の質量分布密度が均一なので、振動系の２次共振慣性モーメントが大きく、振動板がローリングを発生しやすくて安定した大音圧再生ができないという問題点があった。これについては本発明の実施の形態１のところで詳しく説明する。
【００１１】
また前述の図１２に示すような従来のパッシブラジエータでは、エッジ１０１とダンパ１０４の両方で振動板１０２を支持するので、ダンパ１０４のスティフネスがエッジ１０１のスティフネスに加わって振動系が動きにくくなり、低音再生効率が低下する。つまりポートに比べて低音の再生限界周波数が高くなったり、これを防ぐために振動系の質量を増やすと低音がブーミーになる上に能率が低下するという問題点があった。また部品点数が多いのでコストが高くなり奥行きスペースも大きくなるという問題点もあった。
【００１２】
本発明はこのような従来の課題を解決するものであり、振動系が動きやすくて低音再生効率が高く、振動板がローリングを発生せず安定した大音圧低音再生ができ、且つコストが安く奥行きスペースも小さいパッシブラジエータ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】
【００１３】
本発明のパッシブラジエータは、ダンパを用いずにロール状のエッジだけで振動板の外周部を支持するものであり、前記振動板の質量と前記エッジの実効振動質量を含む振動系全体の重心位置を、前記エッジの前記振動板に対する支持部の振幅中心位置付近に設け、前記振動板の内周部の質量分布密度を高くするように構成したものである。
【００１４】
この構成により、振動系の２次共振慣性モーメントを小さくできるので、ダンパを用いずにエッジだけで振動板を支持してもローリングの発生を防止できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のパッシブラジエータによれば、ダンパを用いないので支持系のスティフネスを小さくでき、低音再生効率を高くすることができる。そして振動板の質量とエッジの実効振動質量を含む振動系全体の重心位置を、前記エッジの前記振動板に対する支持部の振幅中心位置付近に設け、前記振動板の内周部の質量分布密度を高くしたので、振動系の２次共振慣性モーメントが小さくなり、振動板が大振幅時にもローリングを発生せず安定した大音圧低音再生ができる。また部品点数が少ないのでコストを安くすることができ、奥行きスペースも小さくすることができる。
【００１６】
また、振動系の最低共振周波数をｆ０、２次共振モード周波数をｆｒとした時、ｆｒ／ｆ０≧１．４となるように構成することにより、振動系の２次共振慣性モーメントを一層小さくできるため、大振幅時にも一層安定したローリングのない振幅動作を行うことができ、一層大音圧低音再生ができる。
【００１７】
また、振動板の内周部に振動板の材料よりも比重の大きな材料を配置することにより、振動系の２次共振慣性モーメントを一層小さくできるため、一層安定したローリングのない大振幅動作を行うことができ、一層の大音圧低音再生ができる。またパッシブラジエータを一層薄型化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１９】
（実施の形態１）
まず、本発明の実施の形態１におけるパッシブラジエータの構成について、図１を参照しながら説明する。図１は本発明の実施の形態１におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図である。
【００２０】
図１において、フレーム３にエッジ１が取り付けられており、振動板に対するエッジの支持部１ａが振動板２の外周部に取り付けられている。つまりロール状のエッジ１だけで振動板２の外周部を支持しており、ダンパを用いていない。エッジ１をロール形状としているのは、大振幅ができること、および大音圧低音再生時のキャビネット内音圧によるキャビネット内外の気圧差により、その他のエッジ形状では降伏変形しやすいからである。
【００２１】
そして振動板２の質量とエッジ１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇを、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１ｃにほぼ揃えている。エッジ１の実効振動質量は、振動板に対するエッジの支持部１ａの質量と、エッジ可動部の実効振動質量部１ｂの合計である。エッジやダンパなどの支持系の可動部の実効振動質量は、可動部全体の内周側から１／３程度の面積分の質量に相当することが知られている。また振動板の内周部２ａは厚肉にして質量分布密度を高くしている。逆に言えば、振動板２の外周部の質量分布密度を低くしている。
【００２２】
次に本実施の形態１のパッシブラジエータの構成部品の、具体的な寸法や材質について説明する。本パッシブラジエータの公称口径は２５ｃｍでありフレーム３の外径を指している。エッジ１のロール外径は２１６ｍｍ、ロール内径は１７２ｍｍ、ロール半径は１１ｍｍ、実効振動半径は９７ｍｍ、エッジの厚みは１．５ｍｍであり、材質はＮＢＲゴムである。その比重は１．２ｇ／ｍ３である。振動板に対するエッジの支持部１ａの内径は１６０ｍｍである。
【００２３】
振動板２の直径は１６８ｍｍであり、材質はＡＢＳ樹脂である。その比重は１．０６ｇ／ｍ３である。振動板２の厚みは外周部が１．８ｍｍである。厚肉となっている、つまり質量分布密度が高くなっている内周部２ａの直径は５６ｍｍ、厚みは１７ｍｍである。内周部２ａは振動板２の前後方向に対して後方に３．６ｍｍオフセットしており、内周部２ａの振動板２の外周部からの前面側への飛び出しは４ｍｍ、後面側への飛び出しは１１．２ｍｍである。
【００２４】
振動板２の質量は８２ｇ、振動板に対するエッジの支持部１ａの質量は７ｇ、エッジ可動部の実効振動質量相当部１ｂの質量は６ｇである。つまり空気の付加質量を含まない振動系の実効振動質量は上記合計の９５ｇである。空気の等価付加質量は約３ｇでありこれを加えると実効振動質量は約９８ｇであるが、空気の等価付加質量は振動板２の裏表両面に加わるので、またその質量も小さいので、振動系の重心を考える上では無視することができる。
【００２５】
上記の寸法や材質で構成することにより、振動板２の質量とエッジ１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板２の表面から２．８ｍｍほど後方に、振動板の内周部２ａの表面から６．８ｍｍほど後方に位置している。振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１ｃは、エッジ材質が厚み方向に均一であるのでエッジ肉厚の中心位置に相当し、振動板２の表面から２．５５ｍｍほど後方である。つまり振動板２の質量とエッジ１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１ｃと０．２５ｍｍしか離れておらず、両者の位置がほぼ揃っている。
【００２６】
言い換えれば本実施の形態１では、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１ｃは振動板２の裏面よりも後方にあるが、質量分布密度を高くした振動板の内周部２ａを後方にオフセットさせることにより、振動板２の質量とエッジ１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇを後方に移動させ、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１ｃとほぼ揃えているわけである。
【００２７】
以上のように構成した実施の形態１のパッシブラジエータの作用、効果について、これから説明するが、その前にまず従来のパッシブラジエータの問題点について、図７、図８、図９、図１０を参照しながら詳しく説明する。
【００２８】
図７、図８は、より一般的な従来のパッシブラジエータの構成を示す断面図であり、特許文献１で説明した図１１の従来のパッシブラジエータと動作的には同じものである。この従来のパッシブラジエータの口径は、実施の形態１のパッシブラジエータと同じく２５ｃｍである。図７、図８において、それぞれエッジ６１、７１の各寸法、材質、および振動板に対するエッジの支持部６１ａ、７１ａの寸法も実施の形態１のパッシブラジエータと同じである。
【００２９】
図７においては、振動板に対するエッジの支持部６１ａは振動板６２の表面側に取り付けられている。振動板６２は直径が１７２ｍｍ、厚みは６ｍｍ均一であり、質量分布密度が均一である。振動板６２の材質はボール紙であり、その比重は０．５９ｇ／ｍ３である。振動板６２の質量は８２ｇ、振動板に対するエッジの支持部６１ａの質量は７ｇ、エッジ可動部の実効振動質量相当部６１ｂの質量は６ｇであり、実施の形態１のパッシブラジエータと同様である。
【００３０】
この従来のパッシブラジエータの振動板６２の質量とエッジ６１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板６２の表面から２．５ｍｍほど後方に位置している。振動板に対するエッジの支持部６１ａの振幅中心位置６１ｃは、振動板２の表面から０．７５ｍｍほど前方である。つまり振動板６２の質量とエッジ６１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置６１ｃよりも３．２５ｍｍほど後方にずれている。
【００３１】
図８においては、振動板に対するエッジの支持部７１ａは振動板７２の裏面側に取り付けられている。振動板７２は直径が１６８ｍｍ、厚みは６．３ｍｍ均一であり、質量分布密度が均一である。振動板７２の材質はボール紙であり、その比重は０．５９ｇ／ｍ３である。振動板７２の質量は８２ｇ、振動板に対するエッジの支持部７１ａの質量は７ｇ、エッジ可動部の実効振動質量相当部７１ｂの質量は６ｇであり、実施の形態１のパッシブラジエータと同様である。
【００３２】
この従来のパッシブラジエータの振動板７２の質量とエッジ７１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板７２の裏面から２．８ｍｍほど前方に位置している。振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置７１ｃは、振動板７２の裏面から０．７５ｍｍほど後方である。つまり振動板７２の質量とエッジ７１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置７１ｃよりも３．５５ｍｍほど前方にずれている。
【００３３】
図１０は、図８に示した従来のパッシブラジエータの振動板の振動モードを示し、（ａ）図はその１次共振モード説明図、（ｃ）図はその２次共振モード説明図である。（ａ）図の１次共振モードは振動系の最低共振周波数におけるものであり、ローリングのない正常な振幅動作を表している。（ｂ）図の２次共振モードはローリングの共振モードに相当し、振動板８２が横揺れしエッジ８１がねじれる。
【００３４】
次に従来のパッシブラジエータのように、振動系の重心位置と振幅中心位置がずれているとまた振動板の質量分布密度が均一であると、２次共振慣性モーメントが大きくなりローリングが発生しやすくなることを、定量的に明らかにする。
【００３５】
図９は、パッシブラジエータの振動系の２次共振慣性モーメントの計算概念を示す説明図である。図９において、８１ａは振動板に対するエッジの支持部、８１ｂはエッジ可動部の実効振動質量相当部、８１ｃ振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置、８２は振動板、Ａ−Ａ’は２次共振モードの中心軸である。
【００３６】
Ｐは、振動板の質量とエッジの実効振動質量を含む振動系の中の任意の微小質点である。つまりＰは、振動板８２、振動板に対するエッジの支持部８１ａ、エッジ可動部の実効振動質量相当部８１ｂの中の任意の微小質点である。ｒは、２次共振モード中心軸Ａ−Ａ’からＰまでの鉛直距離である。２次共振慣性モーメントをＩ、微小質点Ｐの質量をｄｍとすると、数１で表されることが物理学上で知られている。
【００３７】
【数１】
2009164676.tif 000003
【００３８】
一方、ローリングの発生のしやすさは２次共振先鋭度に依ることを今回見いだした。慣性モーメントが大きい方が物体は動きにくいことが物理学上で知られているので、ローリングも発生しにくいと一般的に考えられがちであるが、逆であることを以下説明する。
【００３９】
振動系の２次共振モード周波数（ローリング共振周波数に相当）をｆｒ、振動系の２次共振先鋭度をＱｒ、２次共振慣性モーメントをＩ、２次共振周波数でのエッジのねじりスティフネスをＫｒ、２次共振周波数でのエッジのねじり機械抵抗をＲｒ、とすると、数２と数３のようになる。従って２次共振慣性モーメントＩが大きいほど、２次共振周波数ｆｒが低下するとともに２次共振先鋭度Ｑｒが高くなる。
【００４０】
【数２】
2009164676.tif 000004
【００４１】
【数３】
2009164676.tif 000005
【００４２】
キャビネット内の低音の音圧が場所によって不均一になったり、振動板、エッジの厚みや材質がばらついたりして振動系の軸対称バランスが低下すると、振動板にローリング共振を発生させようとする加振力が働く。しかし２次共振先鋭度Ｑｒが低ければ、２次共振モードは制動され、ローリングの発生には至らない。逆に２次共振先鋭度Ｑｒが高いと、上記加振力を受けながら２次共振モードが成長し、ついにはローリングが発生してしまう。
【００４３】
実験の結果、２次共振モードの成長速度は２次共振先鋭度Ｑｒにだいたい反比例すること、２次共振先鋭度Ｑｒが高いほど早く成長することが分かった。
【００４４】
ローリングの発生を防止するためには、２次共振先鋭度Ｑｒを低くすること、つまり２次共振慣性モーメントＩを小さくすることが必要である。
【００４５】
図９および数１から分かるように、振動系の重心位置と振幅中心位置がずれているとまた振動板の質量分布密度が均一であると、２次共振モードの中心軸Ａ−Ａ’から遠方の微小質点Ｐの積分値が大きくなり、２次共振慣性モーメントＩが大きくなる。従って図７、図８、図１１に示すような従来のパッシブラジエータでは２次共振慣性モーメントＩが大きい。このため従来のパッシブラジエータでは２次共振先鋭度Ｑｒが大きくなるので、ローリングの発生を防止することができなかった。
【００４６】
図９において、２次共振モードの中心軸Ａ−Ａ’から遠方の微小質点Ｐの積分値を小さくすれば、すなわち振動系の重心位置と振幅中心位置を揃え、また振動板の外周部の質量分布密度を小さくすれば、２次共振慣性モーメントＩを小さくすることができる。本実施の形態１では上記を満たすように構成しているので、２次共振慣性モーメントＩが小さくなり、大音圧低音再生時にもローリングの発生を防止することができる。
【００４７】
今回、ローリングのしやすさを表すパラメータを見出すことができた。それはパッシブラジエータの振動系の最低共振周波数ｆ０と、２次共振モード周波数（つまりローリング共振周波数）ｆｒとの周波数比：ｆｒ／ｆ０である。
【００４８】
最低共振周波数ｆ０は、振動系の実効振動質量をｍ０、エッジの振幅方向スティフネスをＫ０とすれば、数４である。一方、上記の数２、数３より、Ｑｒ＝Ｋｒ／（２πｆｒ×Ｒｒ）と導き出され、２次共振モード周波数ｆｒが低いほど共振先鋭度Ｑｒが高くなることが分かる。
【００４９】
【数４】
2009164676.tif 000006
【００５０】
エッジをロール形状と固定すれば、振幅方向スティフネスＫ０と、２次共振モード周波数でのエッジのねじりスティフネスＫｒは、Ｋｒ＜Ｋ０であるが、両者の比：Ｋｒ／Ｋ０はある一定値αをもつ。またエッジの振幅方向機械抵抗をＲｍとすれば、２次共振モード振周波数でのエッジのねじり機械抵抗をＲｒは、Ｒｒ＜Ｒｍであるが、両者の比：Ｒｒ／Ｒｍはある一定値βをもつ。そこでＫｒ＝αＫ０、Ｒｒ＝βＲｍとする。
【００５１】
するとＱｒ＝Ｋｒ／（２πｆｒ×Ｒｒ）＝αＫ０／（２πｆｒ×βＲｍ）となり、数４よりＫ０＝ｍ０（２πｆ０）２  なので、Ｑｒ＝αｍ０（２πｆ０）２／（２πｆｒ×βＲｍ）＝（２παｆ０ｍ０／βＲｍ）／（ｆｒ／ｆ０）と導き出される。振動系の質量とエッジを変えない限り（２παｆ０ｍ０／βＲｍ）は一定値になるので、２次共振先鋭度Ｑｒは、周波数比：ｆｒ／ｆ０に反比例する。従って周波数比：ｆｒ／ｆ０が大きいほどローリングを発生しにくい。
【００５２】
実験とコンピュータ振動解析を行ったところ、図７、図８の従来のパッシブラジエータでは、ｆ０＝２０Ｈｚ、ｆｒ＝２６Ｈｚであり、ｆｒ／ｆ０＝１．３であった。これに対して図１の本実施の形態１のパッシブラジエータでは、ｆ０＝２０Ｈｚ、ｆｒ＝３４Ｈｚであり、ｆｒ／ｆ０＝１．７であった。
【００５３】
そして、内容積１１リットル、ドライバユニット口径１６ｃｍ、フラット再生周波数帯域５０Ｈｚ〜１００Ｈｚ（−３ｄＢ）の低音再生用ケルトン型スピーカに、上記従来のパッシブラジエータを用いたところ、振動板振幅が約８ｍｍ（peak to peak）付近でローリングを発生した。しかし本実施の形態１のパッシブラジエータでは、振動板振幅が最大振幅限界の約１５ｍｍ（peak to peak）に達しても全くローリングを発生せず、極めて安定した大音圧低音再生が実現できた。
【００５４】
今回、様々な振動板形状を検討し、周波数比：ｆｒ／ｆ０とローリングの状況を調べたので、以下に説明する。図１で説明した本実施の形態１のパッシブラジエータをベースとして、振動板の内周部の質量分布密度を変えながら、実験とコンピュータ振動解析を行った。つまりエッジは本実施の形態１と同じＮＢＲゴム材質で、寸法、厚みも同じものを用い、振動板材質も同じＡＢＳとし、振動板外周部の厚みを１．８ｍｍ一定とした。そして振動板質量も８２ｇ一定としながら、振動板の内周部の形状を変化させた。またいずれも振動板の質量とエッジの実効振動質量を含む振動系全体の振動系の重心位置と、振幅中心位置をほぼ揃えた。
【００５５】
以下に検討を行った振動板の内周部の寸法仕様を示す。仕様１：直径１２６ｍｍ、厚み４．８ｍｍ  仕様２：直径１００ｍｍ、厚み６．６ｍｍ  仕様３：直径８４ｍｍ、厚み８．６ｍｍ  仕様４：直径６３ｍｍ、厚み１４ｍｍ  仕様５（本実施の形態１に相当）：直径５６ｍｍ、厚み１７ｍｍ  仕様６：直径４２ｍｍ、厚み２９ｍｍ  仕様７：直径３１ｍｍ、厚み５２ｍｍ  である。
【００５６】
また参考仕様１として、直径１６８ｍｍの振動板で厚み３．５ｍｍ均一のもの、および参考仕様２として図４に示すパッシブラジエータを、参考仕様３として図５に示すパッシブラジエータを検討した。図４において振動板の内周部３２ａの寸法は、直径２１ｍｍ、
厚み（奥行き長さ）１１０ｍｍである。振動板３２の厚みは１．８ｍｍである。図５に示すパッシブラジエータは、振動板外周部に肉厚部４２ｂを設けたものであり、その寸法は外径１６８ｍｍ、内径１６０ｍｍ、厚み１０．２ｍｍである。また内周部４２ａの寸法は直径５６ｍｍ、厚み１０ｍｍである。振動板４２の厚みは１．８ｍｍである。
【００５７】
以上の仕様１〜７、参考仕様１〜３は、全てｆ０＝２０Ｈｚであり、ｆｒおよび周波数比：ｆｒ／ｆ０、そして上記の低音再生用ケルトン型スピーカに用いた場合のローリングの状況は下記のようになった。
【００５８】
参考仕様１はｆｒ＝２６．８Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．３３であり、振動板振幅が約１２ｍｍ（peak to peak）付近でローリングを発生した。仕様１はｆｒ＝２７．６Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．３８であり、振動板が最大振幅限界の１５ｍｍ（peak to peak）付近でローリングを発生した。仕様２はｆｒ＝２８Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．４であり、ローリングを発生しなかった。仕様３はｆｒ＝３２Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．６であり、ローリングを発生しなかった。仕様４はｆｒ＝３３．４Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．６７であり、ローリングを発生しなかった。仕様５（本実施の形態１に相当）はｆｒ＝３４Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．７であり、ローリングを発生しなかった。仕様６はｆｒ＝３５Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．７５であり、ローリングを発生しなかった。仕様７はｆｒ＝３５Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．７５であり、ローリングを発生しなかった。参考仕様２はｆｒ＝３２Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．６であり、ローリングを発生しなかった。参考仕様３はｆｒ＝２６．２Ｈｚ、ｆｒ／ｆ０＝１．３１であり、振動板振幅が約１０ｍｍ（peak to peak）付近でローリングを発生した。
【００５９】
以上は口径２５ｃｍのパッシブラジエータでの実験結果であるが、口径６．５ｃｍの小型パッシブラジエータを用いたバスレフ型スピーカで、また口径３０ｃｍのパッシブラジエータを用いたケルトン型スピーカで実験を行っても、同様の周波数比とローリング状況の結果が得られた。以上の結果から、周波数比：ｆｒ／ｆ０が１．４以上になるように構成すれば、大音圧低音再生時においてもローリングの発生を防止できることが分かった。
【００６０】
また上記の結果から、振動板の内周部の質量分布密度を高くする時に、内周部の厚み（奥行き長さ）を極端に大きくしても周波数比：ｆｒ／ｆ０は大きくならず、かえって低下してしまうことが分かった。これは振動板奥行き前後方向での慣性モーメントが大きくなってしまうためである。また内周部の質量分布密度をせっかく高くしても、外周部の質量分布密度を高くしてしまうと周波数比：ｆｒ／ｆ０が大幅に低下し、ローリングを発生してしまう。
【００６１】
従って以上説明したように本実施の形態１の構成によれば、ダンパを用いないので支持系のスティフネスを小さくでき、低音再生効率を高くすることができる。そして振動板２の質量とエッジ１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇを、エッジの振動板に対する支持部の振幅中心位置１ｂの付近に設け、振動板の内周部２ａの質量分布密度を高くしたので、振動系の２次共振慣性モーメントが小さくなり、振動板が大振幅時にもローリングを発生せず安定した大音圧低音再生ができる。また部品点数が少ないのでコストを安くすることができ、奥行きスペースも小さくすることができる。
【００６２】
さらにパッシブラジエータの振動系の最低共振周波数ｆ０と、２次共振モード周波数ｆｒとの周波数比：ｆｒ／ｆ０を１．４以上となるように構成したので、振動系の２次共振慣性モーメントを一層小さくし２次共振先鋭度を低くすることができるため、大振幅時にも一層安定したローリングのない振幅動作を行うことができ、極めて安定した大音圧低音再生ができる。
【００６３】
ところで本発明の上記効果を発揮するためには、振動板に対するエッジの支持部の質量が大きいと振動板の外周部で２次共振慣性モーメントが大きくなるので、エッジの支持部の面積または質量が大きすぎないことが望ましい。最終的には周波数比：ｆｒ／ｆ０が１．４以上となるように構成すれば問題はない。
【００６４】
なお本実施の形態１では振動板２の形状を平面状としたが、振動板形状を浅いコーン型やドーム型とすることが可能である。このような構成にすると振動板自体の固有共振周波数が高くなり、いわゆる振動板の鳴きを防ぐことが容易になる。
【００６５】
なお本実施の形態１ではエッジ１の材質をＮＢＲゴムとしたが、発泡ウレタンや、ゴムをコーティングした布などとしてもよいことは言うまでもない。エッジの厚み方向の物性が均一でない場合は、エッジの振動板に対する支持部の振幅中心位置はエッジの応力中心位置と考えればよい。例えばエッジの片側表面にコーティング処理をしてエッジの片側表面だけが硬くなっている場合は、エッジの振動板に対する支持部の振幅中心位置は、エッジ厚みの中心よりもコーティング面に近寄る。
【００６６】
なお本実施の形態１では、振動板内周部２ａを厚みの大きい円板として振動板の内周部の質量分布密度を高めたが、これを厚みの大きいリング形状、四角形など、様々な形状とすることができる。また中心部から外周部にかけて徐々に厚みを減じるような振動板の断面形状とするなどして、内周部の質量分布密度を高めてもよいことは勿論である。
【００６７】
またその他、本発明は上記説明した例に限定されるものでないことは言うまでもない。
（実施の形態２）
次に、図２を参照しながら、本発明の実施の形態２におけるパッシブラジエータについて説明する。図２は本発明の実施の形態２におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図であり、エッジ１１、振動板に対するエッジの支持部１１ａ、エッジ可動部の実効振動質量部１１ｂ、フレーム１３は実施の形態１と同じなので説明を省略する。また振動板１２の外周部の厚みも１．８ｍｍで実施の形態１と同じであり、振動板の材質も同じＡＢＳ樹脂、質量も同じ８２ｇである。
【００６８】
本実施の形態２においても、振動板１２の質量とエッジ１１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇを、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１１ｃにほぼ揃えている。
【００６９】
本実施の形態２においては、振動板１２の直径は１７０ｍｍであり、厚肉となって質量分布密度が高くなっている内周部１２ａの直径は５６ｍｍ、厚みは１６．７ｍｍである。内周部１２ａは振動板１２の前後方向に対して前方に３．８ｍｍオフセットしており、内周部１２ａの振動板１２の外周部からの前面側への飛び出しは１１．２ｍｍ、後面側への飛び出しは３．７ｍｍである。
【００７０】
この構成により、振動板１２の質量とエッジ１１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板１２の表面から１ｍｍほど前方に、振動板の内周部１２ａの表面から１０．２ｍｍほど後方に位置している。振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１１ｃは、振動板１２の表面から０．７５ｍｍほど前方である。つまり振動板１２の質量とエッジ１１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１１ｃと０．２５ｍｍしか離れておらず、両者の位置がほぼ揃っている。
【００７１】
言い換えれば本実施の形態２では、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１１ｃは振動板２の表面よりも前方にあるが、質量分布密度を高くした振動板の内周部１２ａを前方にオフセットさせることにより、振動板１２の質量とエッジ１１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇを前方に移動させ、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１１ｃとほぼ揃えているわけである。
【００７２】
以上の構成とすることにより、本実施の形態２のパッシブラジエータもｆ０＝２０Ｈｚ、ｆｒ＝３４Ｈｚであり、ｆｒ／ｆ０＝１．７であった。そして実施の形態１と同様に振動板が大振幅時にもローリングを発生せず、極めて安定した大音圧低音再生ができた。
（実施の形態３）
次に図３を参照しながら、本発明の実施の形態３におけるパッシブラジエータについて説明する。図３は本発明の実施の形態３におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図であり、エッジ２１、振動板に対するエッジの支持部２１ａ、エッジ可動部の実効振動質量部２１ｂ、フレーム２３は実施の形態１と同じなので説明を省略する。また振動板１２の外周部の厚みも１．８ｍｍで実施の形態１と同じであり、振動板の材質も同じＡＢＳ樹脂、質量も同じ８２ｇである。
【００７３】
本実施の形態３においても、振動板２２の質量とエッジ２１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇを、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置２１ｃに揃えている。
【００７４】
本実施の形態３においては、振動板１２の直径は１６８ｍｍで、浅いコーン型としており厚みは１．８ｍｍである。コーン形状となっている部分の外径は１５８ｍｍ、内径は６５ｍｍ、コーン形状の深さは７．６ｍｍである。厚肉となって質量分布密度が高くなっている内周部２２ａの表面側直径は６１ｍｍ、底部の直径は６５ｍｍ、厚みは１３．６ｍｍである。
【００７５】
内周部２２ａは、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置２１ｃに対してオフセットせずに中心に位置している。振動板２２の外周部は浅いコーンとなっており、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置２１ｃから見て、前方と後方に各々同程度の振動板質量が分布するように構成している。
【００７６】
この構成により、振動板２２の質量とエッジ２１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板の内周部２２ａの表面から６．８ｍｍほど後方に位置している。振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置２１ｃも、振動板の内周部２２ａの表面から６．８ｍｍほど前方である。つまり振動板１２の質量とエッジ１１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置１１ｃと一致している。
【００７７】
以上の構成とすることにより、本実施の形態３のパッシブラジエータはｆ０＝２０Ｈｚ、ｆｒ＝３３Ｈｚであり、ｆｒ／ｆ０＝１．６５であった。そして実施の形態１と同様に振動板が大振幅時にもローリングを発生せず、極めて安定した大音圧低音再生ができた。また本実施の形態３では振動板２２を浅いコーン型としたので、振動板の固有共振いわゆる鳴きを発生しにくく、再生帯域を高域側に拡大することができる。また外観デザインの自由度を高くすることができる。
（実施の形態４）
次に図６を参照しながら、本発明の実施の形態４におけるパッシブラジエータについて説明する。図６は本発明の実施の形態４におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図であり、エッジ５１、振動板に対するエッジの支持部５１ａ、エッジ可動部の実効振動質量部５１ｂ、フレーム５３は実施の形態１と同じなので説明を省略する。
【００７８】
本実施の形態３においては、振動板５２の直径は１６８ｍｍ、厚みは１．８ｍｍであり、材質はＡＢＳ樹脂である。そして内周部中心に鉄板でできたウエイト５２ａを取り付けている。その直径は４７ｍｍ、厚みは３ｍｍである。振動板５２とウエイト５２ａの合計質量は８２ｇである。
【００７９】
この構成により、振動板５２とウエイト５２ａの質量とエッジ５１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板の５２の表面から２．１ｍｍほど後方に位置している。振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置５１ｃは、振動板５２の表面から２．５５ｍｍほど前方である。つまり振動板１２の質量とエッジ１１の実効振動質量を含む振動系全体の重心位置Ｇは、振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置５１ｃと０．４５ｍｍしか離れておらず、両者は互いに近い位置にある。
【００８０】
以上の構成とすることにより、本実施の形態４のパッシブラジエータはｆ０＝２０Ｈｚ、ｆｒ＝３６．６Ｈｚであり、ｆｒ／ｆ０＝１．８３であった。そして実施の形態１と同様に、振動板が大振幅時にもローリングを発生せず、極めて安定した大音圧低音再生ができた。また本実施の形態４では、振動板の内周部に振動板の材料よりも比重の大きな材料を配置したので振動板の内周部の質量分布密度を高めるためのスペースを小さくすることができ、パッシブラジエータを一層薄型化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明のパッシブラジエータによれば、低音再生効率を高くすることができ、振動板が大振幅時にもローリングを発生せず安定した大音圧低音再生ができる。またコストを安くすることができ、奥行きスペースも小さくすることができる。従ってホームシアター等の低音再生用スピーカばかりでなく、テレビ用スピーカ、車載用スピーカなど、あらゆる音響再生機器に有用である。以上のように、本発明のパッシブラジエータは極めて実用的価値の高いものである。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の実施の形態１におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図２】本発明の実施の形態２におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図３】本発明の実施の形態３におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図４】本発明の参考のパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図５】本発明の参考のパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図６】本発明の実施の形態４におけるパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図７】従来のパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図８】従来のパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図９】パッシブラジエータの振動系の２次共振慣性モーメントの計算概念を示す説明図
【図１０】従来のパッシブラジエータの振動板の振動モードを示す説明図
【図１１】従来のパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図１２】従来のパッシブラジエータの構成を示す断面図
【図１３】従来のパッシブラジエータによるバスレフ型スピーカの構成を示す断面図
【図１４】従来のパッシブラジエータによるケルトン型スピーカの構成を示す断面図
【符号の説明】
【００８３】
１    エッジ
１ａ    振動板に対するエッジの支持部
１ｂ    エッジ可動部の実効振動質量相当部
１ｃ    振動板に対するエッジの支持部の振幅中心位置
２    振動板
２ａ    振動板の内周部
３    フレーム
Ｇ    振動系の重心位置
【図１】
2009164676.tif 000007
【図２】
2009164676.tif 000008
【図３】
2009164676.tif 000009
【図４】
2009164676.tif 000010
【図５】
2009164676.tif 000011
【図６】
2009164676.tif 000012
【図７】
2009164676.tif 000013
【図８】
2009164676.tif 000014
【図９】
2009164676.tif 000015
【図１０】
2009164676.tif 000016
【図１１】
2009164676.tif 000017
【図１２】
2009164676.tif 000018
【図１３】
2009164676.tif 000019
【図１４】
2009164676.tif 000020