JP2006340206A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ポート内部の空気粒子速度の速度分布を均一化する。
【解決手段】 スピーカキャビネット１１と、スピーカキャビネット１１の一つの面１１ａ側に取り付けられたスピーカユニット１２と、略筒状であって、その一端部１３ａ側が前記一つの面１１ａ側に開口すると共に他端部１３ｃ側がスピーカキャビネット１１の内部に開口するポート１３と、ポート１３の内部に設けられ、該内部の長手方向の少なくとも一部をその長手方向に延在する複数の空間に分割する複数の枠１４ａと、を備えたことを特徴とするスピーカ装置１０を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は各種の音響機器に使用されるスピーカ装置のうちで、キャビネットの一つの面側にスピーカユニットと長さを持ったポートとを取り付けたバスレフ型（位相反転型）のスピーカ装置に関するものである。

音声信号を拡声するためのスピーカ装置は、各種の構造形態があるものの、この種のスピーカ装置の一例として低音再生能力を改善する技術として、キャビネットの一つの面側（例えば前面板側）にスピーカユニットと長さを持ったポートとを取り付けて、キャビネット内でスピーカユニットの背面から放射された音波をポート内に導いて、このポートにより特定の周波数を共振させ、且つ、ポート内で音波の位相を反転してポート内からキャビネットの一つの面側に放射するときに、スピーカユニットの前面から放射された音波の位相に合わせて低音域を増強するバスレフ型のスピーカ装置が用いられている。

即ち、上記したバスレフ型のスピーカ装置では、キャビネット内でスピーカユニットの背面から放射された音波がポート内からキャビネットの一つの面側に放射される時に、ポート内の空気はキャビネットの内容積とポートで決まる特定の共振を起こし、且つ、この時に位相が反転するためポートから放射される音波とスピーカユニットの前面から放射された音波とが同相となってその周波数で補強し合うこととなり、このポートとキャビネットの共振周波数を低音域に設定することで、低音再生能力が向上するように構成されたものである。

この際、ポートをプラスチックのパイプや紙管、あるいは板を組み合わせて構成し、且つ、ポートの長手方向と直交する方向の断面を一定形状に設定し、しかもポートの内壁をほとんど平滑面で形成したものでは、ポートの共振時に、ポート内の空気の粒子速度が一部で速くなり、乱流となって空気歪みを発生し、その結果、音響的歪みを発生するという課題を有しているために、この課題を解決したバスレフ型のスピーカ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２７５６６８号公報。

図８は従来のバスレフ型のスピーカ装置を示した縦断面図である。

図８に示した従来のバスレフ型のスピーカ装置１００は、上記した特許文献１（特開平１１−２７５６６８号公報）に開示されているものであり、ここでは特許文献１を参照して簡略に説明する。

図８に示した如く、従来のスピーカ装置１００では、装置の外観を構成するスピーカキャビット（以下、キャビネットと記す）が箱状に形成されており、このキャビネット１０１の一つの面となる例えば前面板１０１ａにスピーカユニット１０２と、長さを持った中空円筒状のポート１０３とが取り付けられてバスレフ型に構成されていると共に、このポート１０３内の中間部位の壁面に直方体状の空気整流フィン１０４が設けられており、この空気整流フィン１０４でポート１０４内の空気を整流している。

即ち、上記構成による従来のスピーカ装置１００によると、キャビット１０１内でスピーカユニット１０２の背面から放射された音波がキャビネット１０１内を通ってポート１０３から前面板１０１ａ側に放射される時に、キャビネット１０１の内容積とポート１０３により決まる特定の周波数で共振が起こり、位相が反転されてポート１０３から放射される音波とスピーカユニット１０２の前面から放射された音波とが同相となり補強されるが、前述したようにポート１０３内にはこの中間部位の壁面に空気整流フィン１０４が設けられているので、この空気整流フィン１０４によりポート１０３の共振時の空気流速度が速くなっても乱流の発生を抑えることができる旨が開示されている。

ところで、上記した従来のスピーカ装置１００では、ポート１０３内の中間部位の壁面に空気整流フィン１０４を設けただけであり、空気整流効果はポート１０３内の壁面付近にのみ限定され、ポート１０３の内部全体の空気流速度を均一化することはできないという問題が生じてしまう。

また、仮にキャビネット１０１の小型化を図るように設計した場合、ポート１０３の前方部位をキャビネット１０１の前面板１０１ａに取り付けた時に、ポート１０３の後方部位とキャビネット１０１の背面板１０１ｂとの間隔が小さくなり、この時、スピーカユニット１０１の背面から放射された音波をポート１０３の後方部位からポート１０３内に導いた時にポート１０３内で空気の流速がより一層均一化できないという問題が生じてしまう。

そこで、本発明は、このような従来の問題点を解決し、ポート内部の空気粒子速度の速度分布を均一化することにより、空気歪みによる音響的歪みを抑制して、低歪みで低音再生が可能なスピーカ装置を提供することを目的とするものである。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、請求項１記載の発明は、スピーカキャビネットと、
前記スピーカキャビネットの一つの面側に取り付けられたスピーカユニットと、
略筒状であって、その一端部側が前記一つの面側に開口すると共に他端部側が前記スピーカキャビネットの内部に開口するポートと、
該ポートの内部に設けられ、該内部の長手方向の少なくとも一部をその長手方向に延在する複数の空間に分割する複数の枠と、
を備えたことを特徴とするスピーカ装置である。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のスピーカ装置において、
前記複数の枠は、前記長手方向に直交する断面においてハニカム状に形成されて成ることを特徴とするスピーカ装置である。

請求項１記載に係るスピーカ装置によると、スピーカキャビネットの一つの面側に、スピーカユニットとポートとを取り付けた際に、とくに、ポートの長手方向と直交する方向の内部断面が複数の枠で分割されているため、ポートの共振時の空気流速度が速くなっても複数の枠によりポートの内部全体の空気流速度の均一化を図って乱流の発生を抑えることができるので、ポート内で発生する空気歪みによる音響歪みを抑制することができ、これに伴って低歪みで低音再生が可能なスピーカ装置を提供することができる。

また、請求項２記載に係るスピーカ装置によると、とくに、複数の枠は、ポートの長手方向に直交する断面においてハニカム状に形成されているため、ハニカム配列構造によってポート内を効率良く均一に分割できるので、より一層高い整流効果が得られ、これに伴ってポート内で発生する空気歪みによる音響歪みをより一層抑制することができる。

以下に本発明に係るスピーカ装置の一実施例について図１〜図７を参照して詳細に説明する。尚、以下に述べる実施例は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

図１は本発明に係るスピーカ装置を示した縦断面図、
図２（ａ），（ｂ）は本発明に係るスピーカ装置において、ポート内に設けたポート内部分割整流手段を説明するために拡大して示した斜視図，一部破断斜視図である。

図１に示した如く、本発明に係るスピーカ装置１０では、この装置の外観を構成するスピーカキャビネット（以下、キャビネットと記す）１１が箱状に形成されている。

また、キャビネット１１の一つの面となる例えば前面板１１ａに音波を外部前方に放射するスピーカユニット１２が取り付けられ、且つ、前面板１１ａにスピーカユニット１２の背面から放射される音波をキャビネット１１内を通して前面板１１ａ側に放射するためのポート１３が中空の略筒状に取り付けられてバスレフ型に構成されている。

この際、実施例では、スピーカユニット１２とポート１３とをキャビネット１１の一つの面となる例えば前面板１１ａに取り付けているが、これに限られることではなく、スピーカユニット１２とポート１３はキャビネット１１の一つの面側であれば良いものである。

また、上記した円筒状のポート１３は、キャビネット１１の一つの面となる前面板１１ａに一端部側となるポート前端部１３ａが開口して接続され、且つ、キャビネット１１内にポート前端部１３ａから長手方向に沿う略中央部１３ｂを経由してこの後方で他端部側となるポート後端部１３ｃまで長さを持ってポート内部が中空状に設けられて、このポート後端部１３ｃもキャビネット１１内で開口していると共に、スピーカユニット１２の背面から放射された音波をキャビネット１１内を通してポート後端部１３ｃからポート内部に導いた後にポート前端部１３ａから外部に放射するように形成されている。

尚、この実施例では、スピーカユニット１２とポート１３とが、共にキャビネット１１の前面板１１ａに取り付けられているが、キャビネット１１の前面板１１ａに限られることではなく、スピーカユニット１２の前面からの放射音とポート１３からの放射音とがキャビネット１１の同じ一つの面側から放射できれば良いものである。

更に、ポート１３の内部には、実施例の要部となる整流手段１４がポート１３の長手方向と直交する方向の内部断面を複数の枠で長手方向に沿って分割できるように設けられている。

上記した整流手段（以下、ポート内部分割整流手段と記す）１４は、図２（ａ），（ｂ）に拡大して示した如く、ポート１３の長手方向と直交する方向の内部断面を例えば複数の正六角形枠１４ａで分割し、且つ、複数の正六角形枠１４ａによってスピーカユニット１２の背面から放出された音波による空気を整流できるように隣り合わせてハニカム状（六方稠密状）に配置されている共に、複数の正六角形枠１４ａはポート１３の長手方向に沿う略ポート中央部１３ｂからポート後端部１３ｃに向かって貫通して形成されている。

言い換えると、ポート内部分割整流手段１４の複数の正六角形枠１４ａは、ポート１３の内部の長手方向の少なくとも一部をその長手方向に延在する複数の空間に分割する機能を備えている。

この際、ポート内部分割整流手段１４中の複数の正六角形枠１４ａは、各内接円径が例えば略５ｍｍに設定されており、整流効果を高めるために、複数の正六角形枠１４ａの各長さは、各内接円径に対して略１０倍となる５０ｍｍ程度に設定されており、これに伴ってポート１３の長さは各正六角形枠１４ａの長さの略２倍で略１００ｍｍと長尺に設定されている。

尚、ポート内部分割整流手段１４は、この実施例では複数の正六角形枠１４ａをハニカム配列構造に形成することで、ポート１３の内部を効率よく均一に分割できるので、高い整流効果が得られるが、これに限ることなく、より簡単にポート１３の内部を分割できる断面が同一径の最密充填状態で配列されている円形枠とか、断面が異なる径の円形枠の組み合わせとか、三角形枠、四角形枠、五角形枠などの多角形枠や、またはこれらの各形状の枠を隣り同士複数組み合せて形成することも可能である。

そして、上記のように構成した本発明に係るスピーカ装置１０の動作は、キャビット１１内でスピーカユニット１２の背面から放射された音波がポート１３内からキャビット１１の前面板１１ａ側に放射される時に、キャビネット１１の内容積とポート１３により決まる特定の周波数で共振が起こり、且つ、ポート１３内で位相が反転されてポート１３からの音波とスピーカユニット１２の前面からの音波とが同相となり補強されるが、ポート１３内で略ポート中央部１３ｂからポート後端部１３ｃにかけてポート内部分割整流手段１４が設けられているので、ポート１３の共振時の空気流速度が速くなってもポート内部分割整流手段１４によりポート１３の内部全体の空気流速度の均一化を図って乱流の発生を抑えることができる。

ここで、実施例の要部となるポート内部分割整流手段１４の作用についてより具体的に説明するために、比較例としてポート１３内にポート内部分割整流手段を設けない場合と、実施例としてポート１３内にポート内部分割整流手段１４を設けた場合とについて図３〜図７を用いて説明する。

図３は比較例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けない場合の周波数特性を示した図、
図４は比較例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けない場合の空気流速シミュレーション結果を示した図、
図５は実施例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けた場合の配置例を示した図であり、（ａ）はポート内部分割整流手段１４’をポート前端部から略ポート中央部にかけて配置した例を示し、（ｂ）はポート内部分割整流手段１４を略ポート中央部からポート後端部にかけて配置した例を示した図、
図６は実施例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けた場合の周波数特性を示した図であり、（ａ）はポート内部分割整流手段１４’をポート前端部から略ポート中央部にかけて配置した場合の周波数特性を示し、（ｂ）はポート内部分割整流手段１４を略ポート中央部からポート後端部にかけて配置した場合の周波数特性を示した図、
図７は実施例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けた場合の空気流速シミュレーション結果を示した図である。

まず、図３に示した如く、実施例に対する比較例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けない場合の周波数特性では、１．７ｋＨｚ付近に、ポート共振時に発生する風切音ノイズが実測されている。この風切音ノイズの発生過程をシミュレーションした結果を図４に示す。

この図４において、スピーカユニット１２（図１）の背面から放射された音波による空気の流れは、ポート１３の後端部から入り、キャビネット１１（図１）の前面板１１ａ側から外部に出て行くが、その流速をシミュレーションすると、ポート１３の後端部に近い場所で且つスピーカユット１２から離れた側となるポート１３の上部壁側で空気の流速が最も大きくなり、一方、スピーカユット１２に接近した側となるポート１３の下部壁側では上部壁側よりも空気の流速が遅くなるので、ポート１３の上部壁側と下部壁側との間で空気の流速差が激しくなっていることがわかった。この際、ポート１３の後端部近傍で発生する空気の流速差が騒音発生に大きな影響を与えることが知られており、この空気の流速差の低減が本発明の目的とするところである。今回、ポート１３内での空気の流速差の発生場所を特定できたことにより、この部分にポート内部分割整流手段１４を設ければ、空気の流速差の低減が可能なことを突き止めることができた。

そこで、ポート１３内にポート内部分割整流手段１４を設けるにあたって、図５（ａ）に示したようにポート内部分割整流手段１４’をポート前端部から略ポート中央部にかけて配置した実施例の場合と、図５（ｂ）に示したようにポート内部分割整流手段１４を略ポート中央部からポート後端部にかけて配置したより良い実施例の場合とについて風切音ノイズを観測したところ、図５（ａ）と対応して図６（ａ）に示したようにポート内部分割整流手段１４’をポート前端部から略ポート中央部にかけて配置した実施例の場合には、先に図３で示した比較例に対して１．７ｋＨｚ付近に発生する風切音ノイズが改善されているものの、風切音ノイズの低減量は小さいのに対し、図５（ｂ）と対応して図６（ｂ）に示したようにポート内部分割整流手段１４を略ポート中央部からポート後端部にかけて配置したより良い実施例の場合には、１．７ｋＨｚ付近に発生する風切音ノイズが大きく低減されていることがわかる。

従って、上記したより良い実施例では、当然、図５（ｂ）に示したように、ポート内部分割整流手段１４を略ポート中央部からポート後端部にかけて配置した構造形態を採用しており、この時の風切音ノイズの発生過程をシミュレーションした結果を図７に示す。

この図７において、スピーカユニット１２（図１）の背面から放射された音波による空気の流れは、ポート１３の後端部から入り、略ポート中央部からポート後端部にかけて配置したポート内部分割整流手段１４を通ってキャビネット１１（図１）の前面板１１ａ側から外部に出て行くが、その流速をシミュレーションすると、ポート１３の後端部に近い場所で且つスピーカユット１２から離れた側となるポート１３の上部壁側と、スピーカユット１２に接近した側となるポート１３の下部壁側とで空気の流速差がなくなり、ポート内部分割整流手段１４を通過した直後にポート１３の内部全体の空気流速度の均一化を図って乱流の発生を抑えることができる。

上記のように構成した本発明に係るスピーカ装置１０によると、スピーカキャビネット１１の一つの面側（例えば、前面板１１ａ側）に、スピーカユニット１２と長さを持ったポート１３とを取り付けた際に、とくに、ポート１３の内部に設けたポート内部分割整流手段１４は、ポート１３の長手方向と直交する方向の内部断面を複数の枠１４ａで分割し、且つ、複数の枠１４ａを長手方向に沿う略ポート中間部１３ｂからポート後端部１３ｃにかけて貫通して形成したため、ポート１３の共振時の空気流速度が速くなってもポート内部分割整流手段１４によりポート１３の内部全体の空気流速度の均一化を図って乱流の発生を抑えることができるので、ポート１３内で発生する空気歪みによる音響歪みを抑制することができ、これに伴って低歪みで低音再生が可能なスピーカ装置１０を提供することができる。

また、ポート内部分割整流手段１４中に設けた複数の枠をそれぞれ正六角形枠１４ａに形成し、且つ、各正六角形枠１４ａをハニカム状に配列したため、ハニカム配列構造によってポート１３内を効率良く均一に分割できるので、より一層高い整流効果が得られ、これに伴ってポート１３内で発生する空気歪みによる音響歪みをより一層抑制することができる。

本発明に係るスピーカ装置を示した縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明に係るスピーカ装置において、ポート内に設けたポート内部分割整流手段を説明するために拡大して示した斜視図，一部破断斜視図である。 比較例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けない場合の周波数特性を示した図である。 比較例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けない場合の空気流速シミュレーション結果を示した図である。 実施例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けた場合の配置例を示した図であり、（ａ）はポート内部分割整流手段１４’をポート前端部から略ポート中央部にかけて配置した例を示し、（ｂ）はポート内部分割整流手段１４を略ポート中央部からポート後端部にかけて配置した例を示した図である。 実施例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けた場合の周波数特性を示した図であり、（ａ）はポート内部分割整流手段１４’をポート前端部から略ポート中央部にかけて配置した場合の周波数特性を示し、（ｂ）はポート内部分割整流手段１４を略ポート中央部からポート後端部にかけて配置した場合の周波数特性を示した図である。 は実施例としてポート内にポート内部分割整流手段を設けた場合の空気流速シミュレーション結果を示した図である。 従来のバスレフ型のスピーカ装置を示した縦断面図である。

符号の説明

１０…本発明に係るスピーカ装置、
１１…キャビット、１１ａ…前面板、１１…背面板、
１２…スピーカユニット、
１３…ポート、
１３ａ…ポート前端部、１３ｂ…略ポート中央部、１３ｃ…ポート後端部、
１４…整流手段（ポート内部分割整流手段）、１４ａ…正六角形枠。

Claims (2)

1. スピーカキャビネットと、
   前記スピーカキャビネットの一つの面側に取り付けられたスピーカユニットと、
   略筒状であって、その一端部側が前記一つの面側に開口すると共に他端部側が前記スピーカキャビネットの内部に開口するポートと、
   該ポートの内部に設けられ、該内部の長手方向の少なくとも一部をその長手方向に延在する複数の空間に分割する複数の枠と、
   を備えたことを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記複数の枠は、前記長手方向に直交する断面においてハニカム状に形成されて成ることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。