JP2013183451A

JP2013183451A - スピーカシステム

Info

Publication number: JP2013183451A
Application number: JP2012061085A
Authority: JP
Inventors: Yujiro Kano; 祐二郎加納
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-02-29
Filing date: 2012-02-29
Publication date: 2013-09-12

Abstract

【課題】振幅振動の基点を創出し、スピーカユニットから発生する機械振動をエンクロージャへ伝わることを低減させるとともにスティフネスの低減を併せ持たせ、微細信号に対しての反応の良さを実現し、忠実に再生することを可能とする低音域再生用スピーカシステムを提供する。
【解決手段】２つの同性能のスピーカユニット１ａ、１ｂを同軸上かつ同方向に配置し、２つのスピーカユニットの背面側をそれぞれチャンバー３ａ、３ｂで囲い込むことで構成される２つの空気室４ａ、４ｂを通気ダクト６で連結し、連結固定部材４１〜５６で連結固定することでスピーカアッセンブリーを構成し、２つの振動板５ａ、５ｂを相反する方向に振動するようにパワーアンプに接続し駆動することで、スピーカユニットからエンクロージャに伝わる機械振動を低減させるとともに、第１のスピーカユニット１ａの振動板５ａ背面にかかる背圧を低減した。
【選択図】図１

Description

本発明はスピーカシステムに係り、特に低音域再生スピーカに好適に利用できるものである。

図９で示す例には、エンクロージャ７００を構成する前後の板材に２つのスピーカユニット７０１と７０２を同一方向に取り付け、さらに連結部材７０３を取り付けスピーカの振動板の振動が反対方向になるようにして、振動板が振動したときに発生する反作用による機械振動を打ち消し、エンクロージャに伝わる機械振動を低減するとともに、スピーカの有する非直線歪を低減することを目的とするスピーカシステムが特開平１１−１７８０８５号公報で開示されている。

また、スティフネスの影響の低減を目指し比較的小型に構成でき、低音を増強するスピーカシステムとしてタンデムドライブ方式やアイソバリック方式が知られている。図１０は従来のアイソバリック方式により構成されたスピーカシステムの例を示す断面図であり、同スピーカシステムの構成においてエンクロージャ９００にスピーカユニット９０１を下向きに配置し、スピーカユニット９０１に向かい合わせてスピーカユニット９０２を上向きに配置することでスピーカユニット９０１の振動板とスピーカユニット９０２の振動板とで構成される空間は常時等圧が確保され、スピーカユニット９０２の振動板背面が音響再生空間に再生音を放音する形式のものが市販されている。

特開平１１−１７８０８５号公報特開平５−３２８４７３号公報米国特許４００８３７４号米国特許４１７６２４９号米国特許５７０１３５８号

前記特許文献１では、２つのスピーカを同一方向に配置するとともに、２つのスピーカの振動板が相反する方向に振動するので、それぞれのスピーカから発生しエンクロージャに伝わる機械振動を連結部材で連結することにより低減することができるとともにスピーカの有する偶数次の高調波歪を低減することができる。しかしながら、２つのスピーカユニットの振動板が反対方向に振動するので、スティフネスの上昇が生じ、振動板の本来の動作を抑制する不具合が生じ、低音域再生用スピーカシステムとしての小型化には難がある。また、エンクロージャの対向する両面にスピーカユニットを取り付けているため、片方のスピーカユニットはエンクロージャから飛び出すかたちになりデザイン上難がある。また、壁面に埋め込む用途のスピーカシステムとしては片方のスピーカが壁の中に埋もれてしまい不向きである。

一方、前記特許文献３では、スティフネスの影響の排除を目指しエンクロージャの小型化を図るという点で利はあるものの、同じ方向に配置した２つの振動板の振動方向が同じ方向になるように駆動しているので、駆動力に対する反作用が両方のスピーカユニットともに同じ方向に生じる。したがって、反作用による機械振動が助長されることにより、スピーカユニットのフレームと駆動部とエンクロージャを振動させ再生音に濁りを加える不具合を生じさせる。また、製品化されたスピーカシステム図１０を振動しやすい２階の床などに設置した場合は階下に低音の騒音被害をもたらす、いわゆる床鳴りの弊害を生じさせやすい。また、エンクロージャの振動がスピーカユニットのフレームと駆動部を振動させ振動板の動きに変調を加え不正確な再生音にしてしまう不具合が生じる。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたもので、上記２つの形式が持つ発明の効果はそのままに本発明が持つ課題を解決する手段をもって１つの構造形式として実現することを可能にした。

そこで本発明は、以下に述べる手段により上記の問題を解決するようにした。即ち、第１のスピーカユニットと第２のスピーカユニットの２つの同性能のスピーカユニットを同軸上かつ同方向に配置し、２つの振動板を相反する方向に動作するようにパワーアンプに接続する。

次に、前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットのそれぞれ両方の振動板の背面側に、フレームおよび駆動部を包み込むチャンバー（以下チャンバー）を前記第１のスピーカユニットと前記第２のスピーカユニットのそれぞれに設けることで２つの空気室を構成し、該２つの空気室の空気を通気ダクトで連結させる。

さらに、前記第１のスピーカユニットのフレームとチャンバーとを結合するとともに前記第２のスピーカユニットのフレームとチャンバーとを結合し、前記第１のチャンバー背面と前記第２のスピーカユニットの振動板前面との間に該第２のスピーカユニットの振動板前面がエンクロージャ内部に放音するための空間を設けて結合部材で連結固定する。また、前記第１のスピーカユニットの駆動部背面部とチャンバーの直近部を貫通しつつ前記第２のスピーカユニットのポールピースとを結合部材で結合固定し、さらに、前記第２のスピーカユニットの駆動部背面部及び第２のチャンバーとを結合固定する。以上の構成で本発明によるスピーカアッセンブリーが構成される。

そして、前記スピーカアッセンブリーをエンクロージャに取り付ける。即ち、前記第１のスピーカユニットの振動板前面から発する再生音を音響再生空間に放音するとともに、前記第２の振動板前面の再生音は、第１のチャンバーの背面側と第２のスピーカユニットの振動板前面との間に構成される空間から前記エンクロージャ内部に放音し、第１の振動板前面から音響再生空間に放音する再生音と前記第２の振動板前面から前記エンクロージャ内部に放音する再生音とを目的に応じて分離または合成する前記エンクロージャの構造とし、該エンクロージャに前記スピーカアッセンブリーを組付けることで本発明によるスピーカアッセンブリーを搭載したスピーカシステムが構成される。

本発明によれば、２つの同性能のスピーカユニットを同軸上かつ同方向に配置し、スピーカユニットとアッセンブリーの筐体を連結部材で連結固定し、２つの振動板を相反する方向に振動するようにパワーアンプに接続し駆動することで、両方の振動板が振動する際に生じる反作用による機械振動をキャンセルできる。これによりスピーカエンクロージャに伝わる機械振動を低減することができ、エンクロージャからの不要な音の放射を抑えて、過度特性が良好な音質を得ることができる。

さらに、２つのスピーカユニットの背面側を包み込むチャンバーを設け空気室を構成し、２つのチャンバーに設けた開口部同士を通気ダクトで繋ぐことで両方の空気室が連結され、２つのスピーカユニットの振動板が相反する方向に移動するので２つの空気室の空気圧が常時等圧になる。よって第１の振動板にかかるスティフネスの影響を低減し微細な入力信号に対しての応答性が向上した。また、これによりエンクロージャの小型化および低音再生域の拡大ができる。

即ち、同軸かつ同方向に設置した２つのスピーカユニットの振動板を互いに相反する方向に振動させることにより振動振幅の基点を創出することになり、スピーカユニットからエンクロージャへの機械振動を低減させ、エンクロージャからの音の放射を減少させ、変調や雑音を伴わない、即ち、スピーカユニットの振動板が発する音のみを再生音とすることを可能とするとともに、通気ダクトを配設することでスティフネスの影響を低減することを併せ持ち、平面バッフルにスピーカユニットを取り付けた場合に得られる微細信号に対しての反応の良さを実現し、低周波帯域の電気信号を音の波に変換する変換器としてスピーカユニット本来の振幅性能を引き出すスピーカシステムの提供が可能となるのである。

本発明によるスピーカシステムの概念構成図である。本発明によるスピーカシステムの動作を示した概念構成図である。本発明によるスピーカシステムの動作を示した概念構成図である。本発明によるスピーカシステムのアッセンブリーの第１の実施例の立体構成図である。図４で示した本発明によるスピーカシステムのアッセンブリーの第１の実施例の立体分解構成図である。本発明によるスピーカシステムのアッセンブリーの第１の実施例の図４のＶ−Ｖに沿う断面図であり、エンクロージャに組付けした断面図である。本発明によるスピーカシステムのアッセンブリーの第２の実施例をエンクロージャに組付けた概略構成縦断面図である。既存のスピーカシステムを本発明によるスピーカシステムに改造した概略構成断面図である。従来のスピーカシステムの概略構成断面図である。従来のスピーカシステムの一つであるアイソバリック方式の１例を表した実施製品の概略構成断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて詳細に説明する。

図１は、本発明によるスピーカシステムの概念を表した概略断面図である。また、図１における動的概念を表した図が図２と図３である。

本発明によるスピーカシステムの構成を図１を用いて詳細に説明すると、２つのスピーカユニット１ａ，１ｂが同軸上かつ同方向に配置され、該両スピーカユニットの振動板の背面部と該両スピーカユニットの背面側を包み込むチャンバー３ａ，３ｂとで構成される２つの空気室４ａ，４ｂを通気ダクト６で繋いでいる。

そして前記両スピーカユニットのフレームと前記両スピーカユニットを取り付けかつ保持する部材２ａ，２ｂと前記チャンバー３ａ，３ｂとを連結固定部材４１〜５６で連結固定している。

次に、本発明の動的所作を図２と図３とを用いて詳細に説明すると、同一性能の２つのスピーカユニット１ａと１ｂが同軸上かつ同一方向に向けて配置され２つの振動板５ａと５ｂが互いに相反する方向に同時に振動すると２つの振動板５ａと５ｂが発する反作用はキャンセルされ、さらに、連結固定部材４１〜５６でスピーカアッセンブリーの筐体を固めてスピーカユニット１ａと１ｂが発する音圧の影響も低減しているので機械振動が低減され、エンクロージャ７に伝わる機械振動を低減できる。

また、図２において、第１の振動板５ａが後退したとき第１の空気室４ａの空気は通気ダクト６を通り第２の空気室４ｂに移動するとともに第２の振動板５ｂが前進するため第２の空気室４ｂの空気は圧縮されず第１の空気室４ａの空気圧は変化せず等圧が保たれる。

また、図３において第１の振動板５ａが前進するとともに第２の振動板５ｂが後退するので第２の空気室４ｂの空気は通気ダクト６を通り第１の空気室４ａに移動するため第１の空気室４ａの空気は伸張されず空気圧は変化しない。即ち、振動板の位置が変わっても第１の空気室４ａの空気圧及び第２の空気室４ｂの空気圧は常時等圧が保たれている。以上が本発明の動的所作の説明である。

次に、本発明の構成を図４以下の図を用いて詳細に説明すると、図４は、本発明スピーカシステムのアッセンブリーの第１の実施例を示す概略立体構成図であり、略直方体形状に構成した例を示す。

図５は図４で示したアッセンブリーの筐体を構成するそれぞれの部材を前面から見て順に並べた図である。即ち、第１のスピーカユニット１ａ、第１の部材２ａ、第１のチャンバー３ａ、通気ダクト６、第２のスピーカユニット１ｂ、第２の部材２ｂ、第２のチャンバー３ｂである。

図５に示すように第２のスピーカユニット１ｂを取り付け保持する第２の部材２ｂが、略正四角形状板でありスピーカユニットのフレームが円形状である場合、前記略正四角形状板の第２の部材２ｂの四隅に共振モードを持ちにくい略直角二等辺三角形状の断面を持つ通気ダクト６の一部を構成し、スピーカアッセンブリーの小型化を図った構造のものである。

図６は、本発明による第１の実施例によるスピーカアッセンブリーをエンクロージャ７に該エンクロージャの内側から組み付けしてスピーカシステムを構成した例を示すものであり、図４で示したスピーカアッセンブリーの立体図のＶ−Ｖに沿う断面図である。

図６は本発明スピーカシステムによる第１の実施例のスピーカシステムのアッセンブリーであり、連結部材４１〜４４を用いて、第１のスピーカユニット１ａのフレームと第１の部材２ａと第１のチャンバー３ａと通気ダクト６と第２のスピーカユニット１ｂのフレームと第２の部材２ｂと第２のチャンバー３ｂを連結する。

連結部材４１〜４４は非磁性体金属（例えばステンレスや真鍮やアルミ合金等）が適している。

さらに第１のチャンバー３ａの背面部に貫通穴を設け鬼目ナットでなる締め付け部材５５を備え、第１のスピーカユニット１ａの駆動部背面部と第２のスピーカユニット１ｂのポールピースとをロッドスクリュウでなる締め付け部材５１ａと長ナットでなる連結部材５４とロッドスクリュウでなる締め付け部材５１ｂで締め付け連結し、ナットでなる固定部材５３で固定結合しブッシュでなる固定部材５６をもって密閉固定した。

さらに第２のチャンバー３ｂの背面部に貫通穴を設け鬼目ナットでなる締め付け部材５５を備え、第２のスピーカユニット１ｂの駆動部背面部と第２のチャンバー３ｂの後部とをボルトでなる締め付け部材５０とナットでなる固定部材５３と締め付け部材５５とで締め付け固定し、ブッシュでなる固定部材５６を用いて密閉固定した。

これにより、チャンバー３ａ、３ｂを構成する部材が振動板５ａ、５ｂから音圧を受けたときに生じる振動を低減できる。

連結部材及び固定部材５０〜５６は非磁性体金属（例えばステンレスや真鍮やアルミ合金等）が適している。

尚、スピーカアッセンブリーをエンクロージャ７に該エンクロージャの外側から組み付けしてスピーカシステムを構成することもできる。

図７は、図４〜図６で示した本発明の第１の実施例が４つの通気ダクト６で空気室４ａ、と空気室４ｂとを連結したことに対し、２つの通気ダクト６で空気室を連結し、チャンバー３ａ，３ｂと通気ダクト６を構成する部材を共用させ、より少ない部材点数で構成したスピーカアッセンブリーをエンクロージャに組付けてスピーカシステムを構成した本発明の第２の実施例の縦断面図である。

図６、図７で示したエンクロージャは密閉型となっているが、バスレフ型あるいは平面バッフル型、またはホーンバッフル型などさまざまな形式のエンクロージャで構成しても良い。

図８は、既存のスピーカシステムに本発明によるスピーカアッセンブリーのうち第１のスピーカユニット１ａと第１の部材２ａを除いてアタッチメントとして構成したものを取り付け本発明の目的と効果を持つスピーカシステムとして構成することもできる。即ち、スピーカアッセンブリーの第１のスピーカユニット１ａおよび第１の部材２ｂが、既存のスピーカシステムのスピーカユニット１ｃおよびスピーカエンクロージャのフロントバッフル７７に置き換わった構成のスピーカシステムである。

結合部材８０をあらかじめスピーカアッセンブリー側の第１のチャンバー３ａに構成し、前記結合部材８０を介して前記既存のスピーカシステムのスピーカエンクロージャのフロントバッフル７７に取り付けた。この場合も前記既存のスピーカユニットと同一規格同一性能のスピーカユニットでの構成がのぞましい。

上記のように構成した本発明によるスピーカシステムにおいて、第１のスピーカユニット１ａと第２のスピーカユニット１ｂは同一規格同一性能のものを採用するところであるが、低音域再生性能が略同一条件下において第１のスピーカユニット１ａを、全帯域再生スピーカユニット、例えばコアキシアルスピーカユニット、またはフルレンジスピーカユニットを採用することもできる。

以上のことにより、本発明スピーカシステムのスピーカアッセンブリーにおいては大きな振幅の入力信号がスピーカユニットに入力されても該スピーカアッセンブリー自体は振動が抑制される構成となっている。このため該スピーカアッセンブリーを搭載したスピーカシステムにおいてはエンクロージャを振動させにくくなっている。

以上本発明の代表的と思われる実施例について説明したが、本発明は必ずしもこれらの実施例の構造及び形状のみに限定されるものではなく、本発明にいう前記の構成要件を備え、かつ、本発明にいう目的を達成し、本発明にいう効果を有する範囲内において適宜改変して実施することができるものである。

以上、詳細に説明したように、本発明のスピーカアッセンブリーを搭載したスピーカシステムによれば、同軸上に並べた２つの同性能のスピーカユニットの振動板を相反する方向に振動させるので振幅振動の基点が生じエンクロージャの振動が少なく、かつ、通気ダクトを有することで音響再生空間に放音するスピーカユニットの振動板背面にかかる背圧も少ない。ためにスピーカユニット本来の振幅性能を引き出すことができるので、新たな低音域再生スピーカユニットの開発にかかわる評価システムとして活用できる。また、本発明のスピーカシステムにおいてはエンクロージャ外部からの強固な固定手段を必要としないため、該スピーカシステムを空中にばねで吊り下げた状態であっても正確な音響再生が可能となり、その利用範囲は設置環境を選ばないため、モニタースピーカシステム、オーディオスピーカシステム、フライングＳＲスピーカシステム、ＰＡスピーカシステム等さまざまに利用できる。

１ａ第１のスピーカユニット
１ｂ第２のスピーカユニット
１ｃ既存のスピーカシステム付属のスピーカユニット
２ａ第１の部材
２ｂ第２の部材
３ａ第１のチャンバー
３ｂ第２のチャンバー
４ａ第１の空気室
４ｂ第２の空気室
５ａ第１の振動板
５ｂ第２の振動板
６通気ダクト
７エンクロージャ
８ポールピース
９駆動部
４１〜４４連結部材
５０締め付け部材
５１ａ、５１ｂ締め付け部材
５３固定部材
５４連結部材
５５締め付け部材
５６固定部材
７７バッフル
８０結合部材
７００エンクロージャ
７０１、７０２スピーカユニット
７０３連結部材
９００エンクロージャ
９０１補助ピーカユニット
９０２主スピーカユニット

Claims

同軸上かつ同方向に配置した２つの同一性能のスピーカユニットを搭載し該スピーカユニットの２つの振動板を相反する方向に動作するようにパワーアンプに接続するシステムであって、
第１のスピーカユニットと、該スピーカユニットを取り付けかつ保持する第１の部材と、前記第１のスピーカユニットの背面側にあって該第１のスピーカユニットの背面部を包み込み少なくとも１つ以上の開口部を有する第１のチャンバーと、前記第１の部材の背面および前記第１のスピーカユニットの背面および前記第１のチャンバーとでなる第１の空気室と、前記第１のチャンバーの後方にあって、
第２のスピーカユニットと、該第２のスピーカユニットを取り付けかつ保持する第２の部材と、前記第２のスピーカユニットの背面側にあって該第２のスピーカユニットの背面部を包み込む第２のチャンバーと、前記第２の部材または前記第２のチャンバーは少なくとも１つ以上の開口部を有し、前記第２の部材および前記第２のスピーカユニットの背面および前記第２のチャンバーとでなる第２の空気室と、前記第１のチャンバーが有する開口部および前記第２の部材または前記第２のチャンバーが有する開口部とを連結することで前記第１の空気室内の空気および前記第２の空気室内の空気とを結合する少なくとも１つ以上の通気ダクトとを備えることで成るスピーカアッセンブリーであり、該スピーカアッセンブリーを搭載したことを特徴とするスピーカシステム。
前記第１のスピーカユニットのフレーム及び前記第１の部材及び前記第１のチャンバーを結合するとともに前記第２のスピーカユニットのフレーム及び前記第２の部材及び前記第２のチャンバーを結合し前記第１のチャンバー背面と前記第２の部材前面との間に空間を設けて連結固定する少なくとも１つ以上の連結部材と、前記第１のスピーカユニットの駆動部背面部および前記第１のチャンバーを貫通しつつ前記第２のスピーカユニットのポールピースとを結合固定する結合部材と、前記第２のスピーカユニットの駆動部背面部および前記第２のチャンバーとを結合固定する結合部材とからなるスピーカアッセンブリーを有したことを特徴とする請求項１に記載のスピーカシステム。
前記第１のスピーカユニットの振動板の前面から発する再生音を音響再生空間に放音する開口部を備え、第２のスピーカユニットの振動板の前面から発する再生音をエンクロージャ内部に放音し、第１の振動板の前面から発する再生音と第２の振動板の前面から発する再生音とを分離する、または合成する構造を有したスピーカアッセンブリーを有したことを特徴とする請求項１あるいは２に記載のスピーカシステム。