JP2014183341A - 音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 バスレフポートのような管体から発生する異音を低減するための技術的手段を提供する。
【解決手段】 中空の略円筒形状の管体であるバスレフポート２０のフレア部２４および２５は、断面積が一定であるストレート部２２との境界から先端に向かうに従って断面積が徐々に広がるフレア形状をなしている。そして、フレア部２４における内壁は、その開口端に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に曲がっている。そして、バスレフポート２０のフレア部２４側の開口端近傍の領域におけるバスレフポート２０の内壁により囲まれた空間の最大断面積は、バスレフポート２０のフレア部２５側の開口端近傍の領域におけるバスレフポート２０の内壁により囲まれた空間の最大断面積よりも大きくなっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、バスレフスピーカ等の音響装置に関する。

スピーカユニットの背面からの音を積極的に利用して低音を増強するバスレフスピーカ等の音響装置がある（例えば特許文献１）。バスレフスピーカ等の音響装置は、その音響装置のエンクロージャ（筐体）にスピーカユニットとバスレフポートとを備えている。バスレフポートは、両端が開口しており、音響装置のエンクロージャに設けられた開口部に一開口端が固定された管体により構成される。この音響装置では、エンクロージャの外部の気体がバスレフポートを介してエンクロージャの内部に吸引され、エンクロージャの内部の気体がバスレフポートを介してエンクロージャの外部に吐出される。

図７は、従来のバスレフポートを有する音響装置のバスレフポート部分の構成を示す断面図である。図７（ａ）に示すように、従来のバスレフポート２００の断面形状は、バスレフポート２００の一端から他端にかけて一定であり、バスレフポート２００の内壁は、バッフル面と直交している。この形状のバスレフポート２００を有する音響装置では、バスレフポート２００における気体の吸引および吐出に起因する異音（いわゆる風切り音）がバスレフポート２００から発生していた。そこで、従来では、図７（ｂ）に示すように、バスレフポート２１０の両端近傍の形状を、バスレフポート２１０を介した気体の流路、すなわち、バスレフポート２１０の内壁により囲まれた空間がバスレフポート２１０の中央側から両端に進むに従って放射状に徐々に広がるフレア形状とすることで、バスレフポート２１０から発生する異音を低減していた。

特開２０１２−１６１１０９号公報

しかしながら、スピーカユニットに供給する信号レベルを大きくしてバスレフポートに供給する音波の音圧を大きくすると、バスレフポートの両端近傍をフレア形状としてもバスレフポートから異音が発生する、という問題がある。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、バスレフポートのような管体から発生する異音を低減するための技術的手段を提供することを目的としている。

この発明は、開口部を有する筐体と、前記筐体の内側に配置され、両端が開口し、一方の開口端が前記筐体の開口部に固定されて前記筐体の内外の気体の流路をなす管体であって、当該管体の両開口端近傍の各領域における管内壁が、両開口端に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に曲がっており、当該管体の他の開口端近傍の領域における管内壁により囲まれた空間の最大断面積が、前記一方の開口端近傍の領域における管内壁により囲まれた空間の最大断面積よりも大きい管体と、を具備することを特徴とする音響装置を提供する。

この発明によれば、両開口端近傍の各領域における管内壁が、両開口端に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に曲がっており、当該管体の他の開口端近傍の領域における管内壁により囲まれた空間の最大断面積が、前記一方の開口端近傍の領域における管内壁により囲まれた空間の最大断面積よりも大きい管体の当該一方の開口端を筐体の開口部に固定することで、当該管体を介して筐体の内外に気体が流れるときに管体から発生する異音を低減することができる。

この発明の第１実施形態である音響装置１の構成を示す断面図である。 従来のバスレフポートについて気体の流れの乱れの大きさをシミュレートした結果を示す図である。 この発明の第２実施形態である音響装置１Ａの構成を示す断面図である。 この発明の第３実施形態である音響装置１Ｂの構成を示す断面図である。 この発明の変形例（１）である音響装置１Ｃの構成を示す断面図である。 この発明の変形例（２）である音響装置１Ｄの構成を示す断面図である。 従来の音響装置のバスレフポート部分の構成を示す断面図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
図１は、この発明の第１実施形態による音響装置１の構成を示す断面図である。図１に示すように、本実施形態による音響装置１は、エンクロージャ１０、スピーカユニットＳＰ、バスレフポート２０を有している。そして、バスレフポート２０およびエンクロージャ１０は、音響装置１の出力特性において音圧がフラットな帯域の下限周波数付近に共鳴周波数を有するヘルムホルツ共鳴器を構成している。

エンクロージャ１０は、６枚の面により囲まれた直方体であり、エンクロージャ１０を囲む６面のうちバッフル面として機能する前面１１には、２個の開口部１８および１９が設けられている。そして、開口部１８にはスピーカユニットＳＰが設けられている。

バスレフポート２０は、中空の略円筒形状の管体であり、断面積（バスレフポート２０の内壁により囲まれた空間の面積）が管軸方向に一定であるストレート部２２と、その両端側のフレア部２４および２５とに区分することができる。バスレフポート２０のフレア部２５側の開口端は、バッフル面として機能する前面１１の開口部１９に固定されている。

フレア部２４および２５は、ストレート部２２との境界から先端に向かうに従って断面積（バスレフポート２０の内壁により囲まれた空間の面積）が徐々に広がるフレア形状をなしている。ここで、フレア部２４における断面積の広がる程度は、フレア部２５における断面積の広がる程度よりも大きくなっている。より詳細に説明すると、フレア部２４におけるストレート部２２との境界近傍の断面積の広がる程度は、フレア部２５におけるストレート部２２との境界近傍の断面積の広がる程度とほぼ同じである一方、フレア部２４における先端近傍の断面積の広がる程度は、フレア部２５における先端近傍の断面積の広がる程度よりも大きくなっている。加えて、フレア部２４における先端近傍の断面積の広がる程度は、フレア部２４におけるストレート部２２との境界近傍の断面積の広がる程度よりも大きくなっている。すなわち、フレア部２４における内壁は、ストレート部２２との境界から先端（開口端）に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に滑らかに曲がっている。換言すると、フレア部２４における内壁は、トランペットなどの金管楽器のベル（朝顔）のように大きく曲がりながら張り出している。そして、バスレフポート２０のフレア部２４側の開口端近傍の領域におけるバスレフポート２０の内壁により囲まれた空間の最大断面積は、バスレフポート２０のフレア部２５側の開口端近傍の領域におけるバスレフポート２０の内壁により囲まれた空間の最大断面積よりも大きくなっている。

なお、バスレフポート２０のフレア部２４側の開口端は、エンクロージャ１０の内部に位置しているため、このバスレフポート２０のフレア部２４側の開口端をバスレフポート２０の内側端と呼ぶ。これに対し、バスレフポート２０のフレア部２５側の開口端は、エンクロージャ１０の外側に面しているので、バスレフポート２０の外側端と呼ぶ。
以上が、音響装置１の構成である。

図２は、従来のバスレフポートについて気体の流れの乱れ（渦）の大きさをシミュレートした結果を示す縦断面図である。図２に示すシミュレーション結果によると、バスレフポートの外側端（エンクロージャの外部に面している開口端）の近傍では、気体の流れの乱れ（渦）が広い範囲において発生している一方、バスレフポートの内側端（エンクロージャの内部に位置する開口端）では、気体の流れの乱れ（渦）が狭い範囲において（局所的に）発生している。気体の流れの乱れ（渦）が狭い範囲において発生している領域では、同時刻に略同位置にほぼ位相が揃った気体の流れの乱れ（渦）が発生するため、それら位相の揃った気体の流れの乱れ（渦）が重ね合わされ、この領域全体として気体の流れの乱れ（渦）の大きさが大きくなっている。これにより、バスレフポートの管共鳴が強く励振され、その結果、バスレフポートから大きな異音が発生する。従って、気体の流れの乱れ（渦）が局所的に発生するのを防止することができれば、バスレフポートの管共鳴の励振が抑制され、結果として、異音を低減することができる。そこで、本実施形態による音響装置１では、バスレフポート２０の内側端（エンクロージャ１０の内部に位置する開口端）近傍の領域における内壁をその開口端に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に大きく曲げるようにした。

本実施形態による音響装置１のスピーカユニットＳＰに駆動信号を供給してスピーカユニットＳＰを動作させると、スピーカユニットＳＰの背面の気体が振動し、バスレフポート２０を介してエンクロージャ１０の内外に気体が移動する。バスレフポート２０内の気体がフレア部２４を通過してバスレフポート２０の内部側端からバスレフポート２０の外へ移動する場合、フレア部２４における内壁近傍の気体は、ストレート部２２との境界近傍から先端に向かってその内壁に沿って移動する。そして、フレア部２４における内壁が管軸から遠ざかる方向に曲がっているため、フレア部２４における内壁近傍の気体の流れは、フレア部２４の先端に向かうに従って徐々に乱される。このため、フレア部２４の先端では、気体の流れの乱れ（渦）の位相は揃わなくなり、気体の流れの乱れ（渦）が発生する領域は、フレア部２４の内壁近傍において広く分布することとなる。

このように、本実施形態による音響装置１では、エンクロージャ１０に固定されていない端の近傍の領域であるフレア部２４における内壁が管軸から遠ざかる方向に大きく曲がっているため、バスレフポート２０を介した気体の流路において気体の流れの乱れ（渦）が局所的に発生することを防止することができる。そして、バスレフポート２０における気体の吸引および吐出に起因する異音の発生を低減することができる。

また、フレア部２４側の開口端の断面積をより大きくすることにより（すなわち、フレア部２４における内壁の管軸から遠ざかる方向への曲がる程度や張り出す程度をより大きくすることにより）、フレア部２４の内壁近傍における気体の流れの乱れ（渦）をより広く発生させることができ、バスレフポート２０における気体の吸引および吐出に起因する異音の発生をより低減することができる。

＜第２実施形態＞
図３は、この発明の第２実施形態による音響装置１Ａの構成を示す断面図である。図３に示すように、本実施形態による音響装置１Ａは、バスレフポート２０に代えてバスレフポート２０Ａとした点において第１実施形態による音響装置１と異なる（図１参照）。

図３に示すように、バスレフポート２０Ａのフレア部２４Ａにおける内壁は、その開口端に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に曲がり、管軸に直交する平面に接した後、バスレフポート２０Ａの外側端に向かう方向（エンクロージャ１０の前面１１に向かう方向）に曲がっている。すなわち、バスレフポート２０Ａの内側端近傍の内壁は、後方（バスレフポート２０Ａの外側端に向かう方向）に反り返っている。

本実施形態においても第１実施形態と同様な効果が得られる。

＜第３実施形態＞
図４は、この発明の第３実施形態による音響装置１Ｂの構成を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態による音響装置１Ｂは、バスレフポート２０に代えてバスレフポート２０Ｂとした点において第１実施形態による音響装置１と異なる（図１参照）。

バスレフポート２０Ｂの形状は第１実施形態によるバスレフポート２０と同様である。また、バスレフポート２０Ｂは、内壁が管軸から遠ざかる方向に曲がっているフレア部２４Ｂ側の開口端の一部が、エンクロージャ１０の内部の底面に固定されている。

このように、バスレフポート２０Ｂのフレア部２５側の開口端がエンクロージャ１０の開口部１９に固定されると共に、バスレフポート２０Ｂのフレア部２４側の開口端がエンクロージャ１０に固定されることにより、バスレフポート２０Ｂをより安定させることができる。また、本実施形態においても第１実施形態と同様な効果が得られる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の第１〜３実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）上記各実施形態において、バスレフポート２０〜２０Ｂの管軸は直線であったが、これに限られない。例えば、図５に示す音響装置１Ｃのバスレフポート２０Ｃのように、バスレフポート２０Ｃの中央付近において管軸が曲がっていても良い。

（２）上記各実施形態において、バスレフポート２０〜２０Ｂの内側端は、管軸に直交する面に接していた。しかし、例えば、図６に示す音響装置１Ｄのバスレフポート２０Ｄのように、バスレフポート２０Ｄの内側端は、管軸に直交する面に対して傾けた面に接するようにしても良い。

（３）上記各実施形態において、バスレフポート２０〜２０Ｂにおける管軸に垂直な断面は円形であったが、バスレフポート２０〜２０Ｂは円形断面を有する構造に限られない。例えば、バスレフポート２０〜２０Ｂの断面形状を矩形としても良い。

（４）上記各実施形態において、バスレフポート２０〜２０Ｂは、ストレート部２２とフレア部２４および２５とに区分されていたが、ストレート部２２を設けずに中央から両端に向かうに従って断面積が連続的に大きくなるようにしても良い。

（５）本発明の技術的思想の特徴は、バスレフポート２０〜２０Ｂのように気体の流路となる管体から発生する異音を低減する手段にあり、管体の両開口端近傍の各領域における内壁が両開口端に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に曲がっていることにある。このため、この発明は、例えば２輪車および４輪車などのマフラーや空調の吸気排気ダクトなどに応用することができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…音響装置、１０…エンクロージャ、１１…前面、１８，１９…開口部、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…バスレフポート、２２…ストレート部、２４，２４Ａ，２４Ｂ，２５…フレア部、ＳＰ…スピーカユニット。

Claims (3)

1. 開口部を有する筐体と、
   前記筐体の内側に配置され、両端が開口し、一方の開口端が前記筐体の開口部に固定されて前記筐体の内外の気体の流路をなす管体であって、当該管体の両開口端近傍の各領域における管内壁が、両開口端に近づくに従って管軸から遠ざかる方向に曲がっており、当該管体の他の開口端近傍の領域における管内壁により囲まれた空間の最大断面積が、前記一方の開口端近傍の領域における管内壁により囲まれた空間の最大断面積よりも大きい管体と、
   を具備することを特徴とする音響装置。
2. 前記筐体の内側に位置する前記管体の他の開口端近傍の管内壁が後方に反り返っていることを特徴とする請求項１に記載の音響装置。
3. 前記管体は、前記他方の開口端が前記筐体に固定されていることを特徴とする請求項１または２に記載の音響装置。
   
   

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