close

Enter

Log in using OpenID

当日資料PDF

embedDownload
高分子材料を用いた振動低減・
電磁波吸収による電子機器の
雑音対策法
近畿大学
工学部 機械工学科
教授 西村 公伸
連絡先 TEL:082-434-7000
e-mail:[email protected]
1
提案技術の背景1
オーディオ機器における音質改善手法
1.インシュレータ:種々の形状・材質で実用化
2.ケーブル類(信号・電源)
3.オーディオラック・スピーカスタンド 等多種多様
⇒インシュレータはアンプなどの「足」として使用
電気的効果は期待できないはずだが・・・?
・・・雑音低減効果あり!
⇒ 何が影響するか?
2
提案技術の背景2
内部雑音低減の原因
⇒不要振動の除去や低減
電子機器における振動の影響
・・・地磁気との相互作用
例:地磁気に垂直な5cmの導体、地磁気と
導体に垂直な方向に周波数10kHz、振幅
100 mの振動により両端に0.01mVの電圧
(-100dBのバックグランドノイズ)発生
音響機器での振動抑制が重要。
⇒精密電子機器でも同様!?
3
Noise Level under 13k (E-Type 6)
オーディオ機器の振
動によるアンプ出力
の変化 (13kHz)
Noise L evel dB
with insulators
-40
E-Type 6
-60
-80
-100
-120
0
5000
10000
15000
20000
Noise Level under No Signal (E-Type 6)
-40
signal 13kHz
E-Prop
Noise Level under 13k(No-Prop 3WP)
-60
-80
-100
-120
0
5000
10000
f Hz
音響加振なし
15000
20000
Noise L evel dB
Noise Level dB
f Hz
-40
No-Prop
-60
-80
-100
-120
0
音響加振あり
5000
10000
15000
20000
f Hz
4
提案技術の背景3
インシュレータに高分子材料水溶液を併用
⇒雑音低減・音質改善効果の向上
⇒高分子材料水溶液の利用はできないか?
オーディオ機器での応用
1.電源トランスへの応用
2.電源コードへの応用
3.ディジタル信号ケーブルへの応用
一般的には、上記1.の対策は電源分離、2.3.
は高材質化。
何れもコストがかかり価格が大きく上がる。
5
従来技術とその問題点
オーディオ機器での高音質化:
1.高級材料:高級線材(9N、銀線)、銅の利用
2.高品質部品:コンデンサ、抵抗、真空管・・・
⇒コストアップ
提案手法の利点
1.雑音対策の原理が全く異なる
⇒従来の手法では対策出来ない雑音に効果
2.低コスト
3.形状がフレキシブル
6
新技術の特徴・従来技術との比較
• 従来技術では解決し得ない、白色雑音(聴感
上)をさらに低減することに成功した。
• 従来は再生音において、奥行きや高さの変化が
再現できなかったが、音像の前後・上下の位置
の違いを聞き取れるまで性能が向上できた。
• 本技術は、市販のオーディオ機器に容易に適用
でき、水溶液であるため、封入容器により形状を
自由に変えられ、応用箇所が広い。
• 原価は非常に安く(1ℓ数百円)、利用によるコスト
上昇は非常に低く抑えられることが期待される。
7
雑音低減の原理
1.雑音の原因:
①機械的振動、②電磁波or外部雑音電流
2.高分子材料水溶液の動作:
①外部振動による高分子材料の加振と外部
磁界との相互作用による分極モーメントの回
転(推定)
②電源コードなどに流入する高周波交流電流
による磁界変動と分極モーメントの相互作用
による分子の回転(推定)
8
高分子材料溶液のモデル
• PEGの分子構造 HO-(C2H4O)n-H
H O
O H
• 単鎖結合:C-C-O
H
H
O
C
C
CやOのなす角度は約105度
H C
C H
• 結合は回転可能 ・・・大きく変形
H HH H
• 単純な円筒でモデル化
• 両端に OH– と H+
l
B
v=d
r
数値例:M = 10 D,l = 59m,r = 0.3 nm, d = 1 m
m = 1.17×10-20 kg,B = 4.5×10-5 Wb/m2
反転運動の角周波数:約8Hz
9
ブルーレイレコーダーと
アンプの電源コードに高
分子材料水溶液を封入し
たチューブを巻く
機器間のアース電位の差
を低減
10
機器アース間の電位差
HDMIおよび電源コードにPEGチューブ使用の有無による比較
信号再生時
PEG
Normal
PEG-Norm
(dB)
PEG-Norm
(V)
Average
-145.6
-143.5
-2.09
-6.10E-08
Variance
116.8
156.2
81.03
1.13E-13
0-10kHz
-138.6
-135.1
-3.43
-1.10E-07
10k-20kHz
-152.6
-151.9
-0.75
-1.18E-08
PEG-Norm
(dB)
PEG-Norm
(V)
無信号時
PEG
Normal
Average
-157.6
-158.4
0.79
1.04E-08
Variance
81.3
93.9
69.49
7.98E-14
0-10kHz
-155.7
-155.4
-0.30
-2.10E-08
10k-20kHz
-159.5
-161.4
1.88
2.06E-09
11
電源トランスでの使用例
( b) 電源トラ
ンス:パック
巻きつけ状
態
パック
(a) 電源トランス:ノーマルの
状態
スピーカユニットへの適用
12
レシーバーアンプ
電源トランス:PEGパック
電源コード :PEGチューブ
RCD-M37
0
0
-20
without PEG Mod.
-40
Level dB
Level dB
-20
-60
-80
-40
-60
-80
-100
-100
-120
-120
0
5000
10000
f Hz
15000
20000
with PEG Mod.
0
5000
10000
f Hz
15000
20000
RCD-M37のPEGによる対策の効果
(1kHz信号入力に対する5kHz-15kHz帯域のノイズレベルの比較)
State
1kHz Level 5 1kHz Level 8 No Signal
Noise Levl Dif. -0.956
-0.866
-0.372 (dB)
13
ノートPCでの音像位置の比較
ビートルズ:イエローサブマリン
ディスプレイ
ボード+E-Type
スピーカ
キーボード
ドラム
ギター
平面図(前後の位置)
正面図(上下の位置)
波の音
ヴォーカル
ディスプレイ
スピーカ
ボードなし
キーボード
14
ノートPCでの音像位置の比較(ヘッドホン受聴)
高分子材料
水溶液封入
ボードあり
ドラム
ギター
ビートルズ:イエローサブマリン
波の音
ヴォーカル
高分子材料
水溶液封入
ボードなし
15
想定される用途
• オーディオ技術以外に本技術の特徴を生かす
ためには、 (高周波)振動の影響を受ける場
所で微細な電気信号を扱う場合、振動吸収に
よる雑音低減が効果を発揮すると考えられる。
• 例えば、PCのハードディスク、DVDなどのドラ
イバー、ヘッドホンのマグネット。
• 高周波数の電磁波吸収が期待できるので、ス
マホのカバーに組み入れて音質改善。
• 振動吸収能力を利用して、車載用スピーカ、
カーステレオへの応用
16
電磁雑音の低減:高分子材料溶液
• 対象に応じて変形自在(小型
・大型)
• 振動源,電磁雑音発生源に
直接適用
• 特にディジタル電子機器に有
効
パック
ディジタル機器
0
0
2000
4000
6000
8000
-20
0
0
2000
4000
6000
-80
-100
10000
AAC(without PEG)
-40
AAC(with PEG)
-60
8000
-20
AAC(with PEG)
-40
10000
AAC(without PEG)
-60
-80
-100
-120
-120
a) 1kHz
正弦波再生時
b) 5kHz 正弦波再生時
小型ディジタルオーディオでのPEG水溶液の効果
17
パソコンでの使用例
高分子材料溶液の利用
により,PCのハード
ディスクアクセスが
2%程度高速化
40
デスクトップPC
39.8
測 定 速 度 [M B/ s]
39.6
39.4
39.2
39
38.8
38.6
38.4
ノーマル
電源
HD
電源+HD
ベンチマークテストの結果
18
スピーカユニット装着状態
高分子材料パック
マグネット背部の空間
スピーカユニット・マグネット
ヘッドホンでの使用例
19
実用化に向けた課題
• 現在、水溶液であるので蒸発が懸念され、ポ
リエチレンの容器で3年程度レトルトパックな
どで5年程度は有効。さらに長期に使用する
ための容器の検討が必要である。
• 液体で、人畜無害であるが、破裂などによる
機器の損傷(電子回路への影響)防止の検討
が必要。特に100度を超える高温箇所での使
用が難しい。
20
企業への期待
• 高分子材料水溶液の応用対象の提案:例え
ば、スマホカバー、携帯カバーなどへの封
入・・・高音質化カバー。
• インシュレータとの併用でピアノなど(床に設
置して演奏する楽器:チェロ、コントラバス、バ
スクラ、ティンパニ・・・)楽器に生じる不要振動
除去による音質向上を目指し、楽器メーカー
との共同研究を希望。部分的に実証済み。
21
本技術に関する知的財産権
•
•
•
•
•
発明の名称 :吸収体
出願番号 :特願2010-226313
特許番号 :特許第5644003号
出願人
:近畿大学、KRYNA(株)
発明者
:西村公伸、伊奈龍慶
22
お問い合わせ先
近畿大学 次世代基盤技術研究所
(工学部キャンパス内)
社会連携センター 近村 淳
TEL 082-434 - 7000
FAX 082-434 - 7020
e-mail [email protected]
23
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
1
File Size
958 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content