JP2020043556A - スピーカーボックス - Google Patents

Abstract

【課題】瞬発力、低域の豊かな音の再生を同時に得られるスピーカーボックスを提供する。【解決手段】スピーカーボックス内に、内部密閉室天板７、内部密閉室背板８、内部密閉室底板９を設けて内部密閉室１０を形成し、その周りに逆位相音が通る通路を設ける。通路の径を、上部、背部、底部と徐々に拡大し、正面に開口させる。【選択図】図２

Description

スピーカーはエンクロージャーと呼ばれる箱に入れて再生するのが一般的である。

スピーカー単体で鳴らすとスピーカー前面にでる音（正位相）と後方に出る音（逆位相）が混ざり合いお互いに打ち消しあう現象が発生する。これは特に低い周波数の低音再生に多くみられる。このためエンクロージャーと呼ばれる箱にスピーカーを取り付けた形で再生するのが一般的となっている。

代表的なスピーカー用のエンクロージャーの種類は以下の通りである。
１）密閉型
直方体の箱（エンクロージャー）の正面にスピーカーを取り付けその他の面を密 閉したものである。密閉構造のためエンクロージャー内の空気がバネのように働 きより力強い音が正面からでてくるのが特徴といえる。しかしながら豊な低音再 生をするには、大きなエンクロージャーが必要となる。
２）バスレフ型（位相反転型）
１）の密閉型の正面下部（背面の場合もある）にダクトと呼ばれる穴をあけ主に 低音を増強して再生する方式である。１）の密閉方式に比べて低音の再生が豊か になる。それは、エンクロージャー内の逆位相の音が圧縮されて、正面に放出さ れて正位相の音と主に低音部（低い周波数）で共振するためである。
３）後面開放型
直方体のエンクロージャーの背面の板を取り付けず開放された方式である。これ は、音が後方にも拡散するために臨場感が増して聴こえる場合がある。
４）バックロードホーン
この方式は、エンクロージャー内に迷路のような音の通り道を造り内部に発生し た逆位相の音の入り口から出口に向かって音の通路の幅（径）のサイズを大きく して音の拡大を図ったものである。下部から正面にでて正位相の音と合流しより 豊かな再生音になるが、構造が複雑で製作にコスト、時間がかかる。

音を直接われわれの耳で聴きとれる形にするためのスピーカー、及びスピーカーボックスにおける技術も、理論の発展、素材の向上、それぞれの部品等における技術の進歩などにより、様々な発展がみられる。最終的に我々人間の聴感によって聴きとれる形にするスピーカーは、オーディオ業界において重要なアイテムの一つであると云える。

スピーカーを包む箱、いわゆるエンクロージャーの方式の主な狙いは、正位相の音と逆位相の音の打ち消しあいをさけ、スピーカーによる空気の振動をいかに有効に用いてリアルな迫力ある再生音にするかということである。スピーカー単体では、コーン紙が前に動いて空気を押し出しても背面側の空気圧が低下してお互いに打ち消しあうからである。この打ち消しあいは、波長の長い低音ほど強く表れ再生しにくくなる。このため箱型にすることで、この位相の干渉を防ぐことにより低音の再生を豊かにするために箱型は生まれた。

エンクロージャーをどのような構造にするかということは、前述のようにいろいろな方式が開発されてきているが、いかに効率よく、廉価に、製作期間ができるだけ短期に、より豊かで臨場感がある再生音を作り出すかという命題の肝であるといえる。

特開２０１５−２２８６３３（Ｐ２０１５−２２８６３３Ａ） 図７

特開２０１２−９０２４８（Ｐ２０１２−９０２４８Ａ） 図３

特開２０１２−９５０８６（Ｐ２０１２−９５０８６Ａ） 図６

「林 正儀のオーディオ講座」第４回：スピーカーの仕組みを知ろう（１）キャビネットについて。
ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｐｈｉｌｅｗｅｂ．ｃｏｍ／ｍａｇａｚｉｎｅ／ａｕｄｉｏ−ｃｏｕｒｓｅ／ａｒｃｈｉｖｅｓ／２００７／０６／２８．ｈｔｍｌ

ＯＮＴＯＭＯ ＭＯＯＫ Ｓｔｅｒｅｏ編 「スピーカー工作の基本＆実例集２０１６年版」
特別付録：エンクロージュア・キット／８ｃｍ対応バックロードホーン型

ＪＳＰスピーカー研究所 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｊｓｐｌａｂ．ｊｐ／ｊｓｐ％２０ｓｐｅａｋｅｒ／
ＪＳＰスピーカーとの遭遇

Ｓｐｅａｋｅｒ ａｎｄ Ｋｕｎｄｔ’ｓ Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ、Ｄａｔｅ ２０１５／１０／１７，１８
Ｐｌａｃｅ 日本女子大学 香雪館２０４，２０５号室
ｈｔｔｐ：／／ｍｃｍ−ｗｗｗ．ｊｗｕ．ａｃ．ｊｐ／^〜ｐｈｙｓｍ／ｂｕｔｕｒｉ１５／ｓｐｅａｋｅｒ／ｓｕｂ４．ｈｔｍｌ

密閉型ボックスは、音に瞬発力があるものの豊かな低音の再生に難点があった。
バスレフ型は、低音再生が補われるものの密閉型に見られる音の瞬発力を欠く。バックロードホーンは、内部の構造が複雑になりその製作が容易ではなく、時間と費用がかかってしまうという問題点があった。

スピーカーボックス内に、従来の密閉型とほぼ同じ大きさの空間（図２、１０）を保持しながら、同時にパックロードホーンに見られるような低音部増強のための経路（図２、１２，１３，１４，１５）を設計する。その低音拡大のための経路は、順次その径の拡大が図られ音の増幅効果を有する構造とする。さらにその効果を限られたスペース内でより発揮するために、上部密閉室のコーナーに圧縮された逆位相音をさらに圧縮するための突起状の構造（図２、６）を設け音の瞬発力を向上する二段階の構造を設定する。

本案件のアイデアは、同じ容積のエンクロージャー内に、密閉型の利点とバックロードホーンの利点（逆位相音の豊かさ）を同時に、かつ比較的廉価で短期間に製作可能とすることを可能としかつその構造の特殊性から独自の臨場感あふれる音の再生を可能にしている。エンクロージャー内部の上面、背面、底面に細い音の通り道を設けることでバックロードホーンに見られる低音部再生補強効果を簡単に得られる構造にしている。エンクロージャー内部に発生した逆位相の音は、内部上面、背面、底面にある細い音の通り道（チャンバー）へ進入する入口で大きな圧力がかかっている。その後、エンクロージャー上面に付加された板（逆位相音圧縮板、図２の６）により、さらに圧縮される。これは、音を細いダクトに通すことで圧縮するバネの働きをする。またその後方へと開放することにより音の弾力を向上させている。その後上面チャンバーから背面チャンバー、底面チャンバーへと行く過程で、そのダクトの径を前ダクトより拡大することでさらに増幅させている。

また上部、背部、底部のチャンバーの径、および上部の逆位相音圧縮バネの突起の形状を変化させることで、正位相音と、逆位相音の共振する周波数が変化し、もって低音部、中音部の音の再生効果に変化が生じスピーカーの音場再生にいろいろなバリエーションが生まれる。

本スピーカーボックスの外観を斜め上部から俯瞰した図である。 本スピーカーボックスの横断面図である。

このスピーカーボックスは、２重の箱構造となっている。

図２の密閉室天板７は、密閉室背板８、及び図１の４、及び対面にある側板に密着固定された構造である。

図２の密閉室の背板８は、密閉室天板７、密閉室底板９、及び図１の４と対面にある側板に密着固定されている。

図２の密閉室底板９は、密閉室背板８、及び正面バッフル板２、並びに図１の４と対面にある側板に密着固定されている。

図２天板３には、逆位相音の通り径を狭くする板、逆位相音圧縮板６が取り付けられている。

図２の密閉室天板７は、２の正面バッフル板との間に狭い空間を有する長さになっている。

図２の１１では、逆位相音が一つの狭い空間に集められ大きな圧力がかかる。

図２の１２では、さらにこの音が圧縮される。

図２の１３、１４、１５において音が順次拡大され図１の２の逆位相音排出ダクトから正面へ送りだされる。

〔図１〕
１ スピーカー取り付穴
２ 逆位相音排出ダクト
３ 天板
４ 側板

〔図２〕
１ スピーカー
２ 正面バッフル板
３ 天板
４ 背板
５ 底板
６ 逆位相音圧縮板
７ 密閉室天板
８ 密閉室背板
９ 密閉室底板
１０密閉室
１１逆位相音チャンバースロット
１２逆位相音圧縮空間
１３逆位相音第一チャンバー（上部）
１４逆位相音第二チャンバー（背部）
１５逆位相音第三チャンバー（底部）
１６スピーカーケーブル
１７アンプ

各部の説明

図２は、本スピーカーボックスの横断面である。１はボックス内に取り付けられたスピーカー。２は、スピーカー正面のバッフル板である。３は、天板。４は背面板。５は底面板。６は、内部上面に集められた逆位相の音を圧縮する板である。７は、内部密閉室の天板。８は、内部密閉室の背面版。９は内部密閉室の底面板である。１０は、内部密閉室。１１は、内部密閉室で圧縮された逆位相音がチャンバー（上部、背部、底部に設けられた逆位相音が通る通路）に通じる入口である。１２は、上部圧縮板とスピーカー天板との間の細い音の通路である。１３は、１２で圧縮された逆位相音が最初に通る上部チャンバーである。１４は、１３に続く逆位相音の通るチャンバーで、その径は１３のチャンバーの径より大きい。１５は、１４に続く逆位相音チャンバーで、正面バッフル板にある開口部へと続く。１６は、外部アンプからの音をスピーカーに伝えるケーブル。１７は、スピーカーの音を供給するアンプである。

図の概略説明

エンクロージャーは、木製直方体で内部に密閉室とそれを上部、背部、底部に囲む逆位相音が通るチャンバーと呼ばれる細い通路を有している。図２の２、７、８、９で囲まれた内部密閉室は、通常スピーカーの密閉型と同じ構造であるが、一か所その上部にその外側を取り巻くチャンバーに続く入口チャンバースロット１１を有している。
外部ソフト再生装置によって発生した音楽電流は、増幅器アンプを介してスピーカーケーブルで、正面（断面図上では左側）の板に取り付けられたスピーカーにつながり、音を発生する。外側に向かって発生する音を正位相の音、スピーカーの内部後方に向かって発生する音を逆位相音と称する。
内部密閉室内には、スピーカーから発生した逆位相の音が強烈な圧力で充満しその後、上部のチャンバースロット１１に逃げ込む。その後、上部の逆位相音圧縮板６によって圧縮され、３と７の間の逆位相チャンバーへと押し出される。その後、１４の背面逆位相チャンバー、１５の底面逆位相チャンバーへと押し出され、正面の開口部から外部へと出ていく。
この逆位相チャンバーの音の経路の幅（径）は、１２で圧縮され、その後１３，１４，１５と次第に拡大し、音の拡大効果（エクスポネンシャル効果）を発揮する。

Claims (3)

1. スピーカーボックス内部断面図２に示される全体構造、大きな密閉室とそれを囲むように三方向に配置された逆位相音増幅チャンバー（上部、背部、底部）が設置されていること、また底部チャンバーが正面に開口部をもつこと。
2. 上部スピーカーボックスの内面に逆位相音を圧縮させる為の突起上の構造をもつこと。
3. 上部、背部、底部の各チャンバーの径の大きさが、それぞれその前のチャンパーよりも拡大することにより音の拡大効果を発揮し逆位相音のチャンバー経路内で音の増幅に帰すること。

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