JP2021068997A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 振動が発生しにくいスピーカ装置を提供する。【解決手段】本発明のスピーカ装置１００は、対向する左右２面が吹き抜けとなっているエンクロージャー１０と、エンクロージャー１０の背面に取り付けられるスピーカユニット３０と、エンクロージャー１０の前面に取り付けられるコーン２０と、エンクロージャー１０のうちの吹き抜けとなっている左右２面を塞ぐように取り付けられたパッシブラジエーター４０と、エンクロージャー１０を内部に収容可能なアタッチメント５０と、を含むことを特徴とする。【選択図】 図３

Description

本発明は、スピーカ装置に関し、より詳細には、外形は小型でありながら密閉空間で高音質の音声を楽しむことができる密閉空間設置用スピーカ装置に関する。

音楽を再生するための再生機器はここ２０年で大きく変化している。２０年前はカセットテープが主流にあったが、今や音楽再生機器は使用されなくなりつつあり、スマートフォンのストリーミング配信で音楽を楽しむ形態が主流になっている。このように音楽の再生機器はここ２０年で激変を遂げたが、音楽を聴くためのツールは、２０年前から大きく変化しておらず、イヤフォンとスピーカの２種のままである。

上記のように音響機器が変化したことに伴って、２０年前のカセットテープでは再現できなかったような高音質の音楽を再現することが技術的に可能になっている。このため、ユーザも、単に音楽を発信するだけのスピーカ装置では満足できず、アーティストの制作した原音に忠実な音を再生発信できるスピーカ装置の登場を求めている。このようなニーズに応えるべく、各社がより高音質の音声を再現できるスピーカ装置を開発している。

例えば、特許文献１（特開２０１６−１２７４１６号公報）には、高周波数帯域用スピーカを備えたスピーカ装置が開示されている。特許文献１に開示のスピーカ装置は、高周波数帯域用スピーカが３個以上用いられ、隣接する３個の高周波数帯域用スピーカの中心を結んで得られる３角形が、その少なくとも２辺が等しい二等辺三角形となるように配置されている。このように各高周波数帯域用スピーカを配置することにより、角スピーカ配置密度が適切なものとなり、広い指向特性を持つこととなり全帯域で均一な指向特性を得ることができる。さらに周波数特性についても特性の乱れが少なく且つ試聴位置の違いによる周波数特性の変化も少なくできる。

また別の先行技術文献として、例えば特許文献２（特開２０１２−４４３５２号公報）に開示のスピーカは、磁気回路体と、磁気回路体のギャップに嵌め込まれたボイスコイルと、磁気回路体に結合されたフレームと、コーン形振動板と、を有し、コーン形振動板の内周部分がボイスコイルと結合し、コーン形振動板の外周部分がフレームにエッジを介して結合され、コーン形振動板の外周部分が長円又は楕円形を呈しており、コーン形振動板にはその内周近傍に前記長円又は楕円の長軸方向に伸びる平坦部があり、平坦部は前記長円又は楕円を含む平面と平行であることを特徴としている。このような内部形状のスピーカとすることにより、高音域の音圧向上を図ることができる。

特開２０１６−１２７４１６号公報 特開２０１２−０４４３５２号公報

上記特許文献１および特許文献２に開示のスピーカ装置は、高周波数帯域用スピーカの配置位置を工夫したり、またコーンの内部形状を工夫したり、することで、音質向上の努力がなされてきた。ここ２０年で、このようなスピーカ装置の内部形状およびその配置手法については開発されつくされており、もはやこのような従来のアプローチでは音質の抜本的改善は望めない状況にあった。

本発明は、上記のような現状に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、音声を発生させる際に振動が発生しにくいスピーカ装置を提供するところにある。

本発明者らは、スピーカ装置の音を発生するメカニズムに着目し、従来とは全く異なる手法で音質向上を図ることを検討した。すなわち、スピーカ装置は、コーンを振動させることによって音を発生させるが、コーンの振動に伴ってスピーカ装置そのものも振動してしまう。このスピーカ装置の振動がスピーカ装置に接している周辺部位に伝播し、周辺部位からも微弱な音が発生してしまう。本発明者らは、このような周辺部位から発せられる音が、コーンの振動から発せられる本来聞こえるべき音を阻害する雑音となってしまうのではないかと疑念を抱き、当該疑念に基づいてさらに鋭意検討を重ね、スピーカ装置そのものの振動が生じにくくなる構造とすることにより高音質の音声を発することができることを見出し、以下の本発明を完成させた。

本発明の密閉空間設置用スピーカ装置は、略直方体形状の対向する左右２面が吹き抜けとなっているエンクロージャーと、前記エンクロージャーの背面に取り付けられ、電気信号を振動に変換するスピーカユニットと、前記エンクロージャーの前面に取り付けられ、前記スピーカユニットの振動に連動して音声を発生させるコーンと、前記エンクロージャーのうちの吹き抜けとなっている左右２面を塞ぐように取り付けられたパッシブラジエーターと、を含むことを特徴とする。

本発明において、エンクロージャーの左右２面にパッシブラジエーターが取り付けられていることにより、中低音の音量を増強することができる。また２枚のパッシブラジエーターが対向に配置されていることにより、相互の振動が相殺されてエンクロージャーの振動を低減することができる。エンクロージャーの振動が低減されることで、エンクロージャーからの固体伝播による部品の振動共鳴を低減することができるので、スピーカからの音以外の付帯音を大幅に減少させることができる。

エンクロージャーを内部に収容可能なアタッチメントをさらに含み、前記アタッチメントは、前記エンクロージャーの前面を露出させつつ当該前面以外の５面に近接して配置された収容部と、前記収容部の前側端部から外側に延びる取付部とを有することが好ましい。

エンクロージャーの前面以外の５面をアタッチメントの収容部が近接していることにより、密閉空間設置用スピーカの背面側（つまりエンクロージャーの背面側）からの音漏れを防ぐことができる。また、アタッチメントがエンクロージャーの前面を露出させる構造であることにより、コーンから発生される音声が前側に集中して発せられるので、密閉空間設置用スピーカから発せられる音がクリアに聞こえるようになる。

本発明において、エンクロージャーと収容部との間に隙間が設けられていて互いに接していないことが好ましい。

エンクロージャーと収容部との間に隙間ができていることで、エンクロージャーの振動をアタッチメントに伝達しにくくなるので、エンクロージャーからの固体伝播による部品の振動共鳴を低減することができる。これによりスピーカからの音以外の付帯音を大幅に減少させることができ、スピーカ装置から発せられる音声がさらにクリアに聞こえるようになる。

本発明において、エンクロージャーの背面に円形のスピーカ取付穴が設けられており、当該スピーカ取付穴にスピーカユニットが嵌め込まれてエンクロージャーの背面とスピーカユニットとが面一になっていることが好ましい。

このような形状でスピーカユニットを取り付けることにより、エンクロージャーが直方体形状となっていることで取り扱いやすくなるし、密閉空間設置用スピーカ装置を小型化することができ、例えば、自動車用のスピーカとして利用することができる。

本発明において、エンクロージャーの左右の長さは、前記スピーカユニットの左右の長さと前記パッシブラジエーターの最大振幅の２倍との和よりも僅かに長く設定されていることが好ましい。

上記エンクロージャーの構造とされていることで、パッシブラジエーターが最大振幅で振動したときであっても、パッシブラジエーターとスピーカユニットとが接触することがないし、パッシブラジエーターによる中低音の音量を増強させることができる。また、このような形状のエンクロージャーとすることによりエンクロージャー全体の小型化を図ることができ、例えば、自動車用のスピーカとして利用しやすくなる。

本発明のスピーカ装置によれば、音声を発生させる際に振動が発生しにくいという優れた効果を示す。

（ａ）は、本発明の密閉空間設置用スピーカを正面から見た正面図であり、（ｂ）はｂ−ｂ断面図であり、（ｃ）はｃ−ｃ断面図である。 本発明の密閉空間設置用スピーカに用いられるアタッチメントの正面図である。 アタッチメントに取り付けられるエンクロージャーの上側斜視図である。 図３のfig4−fig4線断面図である。 ８３Ｈｚの振動数の音波を発したときのエンクロージャーの振動量の対比を示すグラフ（左側がシールドＢＯＸ、右側が本発明）である。 １５０Ｈｚの振動数の音波を発したときのエンクロージャーの振動量の対比を示すグラフ（左側がシールドＢＯＸ、右側が本発明）である。 本発明の密閉空間設置用スピーカを自動車に取り付けた場合の設置例である。 （ａ）本発明の密閉空間設置用スピーカを自動車に取り付けた場合の断面図である。（ｂ）従来のスピーカを自動車に取り付けた場合の断面図である。 本発明の密閉空間設置用スピーカ装置２つを組み合わせた形態を示す断面図である。

以下、本発明について図面を参照しつつ実施形態を用いて詳細に説明する。なお、以下の実施形態の説明では、図面を用いて説明しているが、本願の図面において同一の参照符号を付したものは、同一部分または相当部分を示している。

＜実施形態１：密閉空間設置用スピーカ装置＞
図１（ａ）は、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置を正面から見た正面図であり、図１（ｂ）はｂ−ｂ断面図であり、図１（ｃ）はｃ−ｃ断面図である。また図２は、アタッチメントの正面図である。本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００は、自動車、電車、部屋等の密閉空間で使用する場合に適したスピーカであり、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００を用いることにより、密閉空間外に音漏れしにくく、かつ密閉空間で高品質な音声を楽しむことができる。本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００は、図１に示すように、アタッチメント５０と、アタッチメント５０の内側に収容されたエンクロージャー１０とが主な構成要素となっている。

アタッチメント５０は、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００を密閉空間の一部に取り付けるために用いられるものであり、密閉空間設置用スピーカ装置１００から発せられる音が密閉空間外に漏洩することを防止するものでもある。アタッチメント５０は、エンクロージャー１０を内部に収容するための収容部５１と、収容部５１の前側端部から外側に延びる取付部５２とを有している。

収容部５１は、図２および図３に示すように、エンクロージャー１０の外形よりも一回り大きく、エンクロージャー１０を内部に収容可能な窪み形状をしている。この収容部５１にエンクロージャー１０を収容した状態では、エンクロージャー１０の前面１１が収容部５１から外部に露出し、かつ当該前面１１以外の５面が収容部５１に覆われている。そして、収容部５１にエンクロージャー１０を収容した状態で、エンクロージャー１０の外側が収容部５１に接しないように僅かな空間を設けて固定されている。このように僅かな隙間が設けられていることによりエンクロージャー１０の振動が収容部５１に伝わりにくくなるので、エンクロージャーの振動による固体伝播を防ぐことができる。

図２には、収容部５１の形状がエンクロージャー１０よりも一回り大きい直方体形状を例示しているが、このような形状の収容部５１のみに限られず、エンクロージャー１０を内部に収容することができ、かつエンクロージャー１０の前面１１以外の５面が近接に配置される収容部５１の形状である限り、収容部５１の形状は特に限定されず、例えば、収容部５１の形状が球形、楕円球形、多角柱形等であってもよい。

取付部５２は、収容部５１の前側端部から外側に延びている平板状の部位であり、この取付部５２を通じて密閉空間にアタッチメント５０が取り付けられる。また、取付部５２は、図１（ａ）に示す通り、エンクロージャー１０の前面１１と上下２本ずつ合計４本のビスで固定されている。したがって、エンクロージャー１０の前面１１と取付部５２とをビス止め固定した状態では、エンクロージャー１０の前面１１と取付部５２とが面一になっている。

図１（ｂ）と図１（ｃ）を比較して明らかなように、エンクロージャー１０の左右面と収容部５１との間隔は、エンクロージャー１０の上面および下面と収容部５１との間隔と比べて広めに設定されている。これは、パッシブラジエーター４０が振動したときにパッシブラジエーター４０が収容部５１に接しないようにするためである。つまり、エンクロージャー１０の左右面と収容部５１との間隔は、パッシブラジエーター４０の最大振幅よりも大きくなるように固定されている。

図３は、アタッチメントに取り付けられるエンクロージャーの上側斜視図であり、図４は、図３のfig4−fig4線断面図である。本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００は、図４に示す通り、アタッチメント５０にエンクロージャー１０が取り付けられており、当該エンクロージャー１０の前面側にはコーン２０、背面側にはスピーカユニット３０が取り付けられ、左右両面には１枚ずつ合計２枚のパッシブラジエーター４０が取り付けられている。

エンクロージャー１０は、外観が略直方体形状（例えば、縦５８ｍｍ、幅６６ｃｍ、奥行き３８ｍｍ）であり、対向する左右２面が吹き抜けとなっている。この吹き抜けとなっている左右２面を塞ぐようにパッシブラジエーター４０が取り付けられている。ここで、「略直方体形状」とは、直方体の頂点の一部が面取り加工されているもの、および部分的に欠落しているもの等も含むという趣旨である。また、このエンクロージャー１０の前面にはコーン取付穴１３が設けられており、コーン取付穴１３にコーン２０が嵌め込むようにして取り付けられている。同様に、エンクロージャー１０の背面１１にはスピーカユニット取付穴１４が設けられており、スピーカユニット取付穴１４にスピーカユニット３０が嵌め込むように取り付けられている。図４に示す通り、スピーカ取付穴１４にスピーカユニット３０が嵌め込まれることにより、エンクロージャー１０の背面１２とスピーカユニット３０とが面一になっている。

エンクロージャー１０の左右の長さは、スピーカユニット３０の左右の長さとパッシブラジエーター４０の最大振幅の２倍との和よりも僅かに長く設定されている。このようにエンクロージャー１０の左右の長さを設定することにより、パッシブラジエーター４０が最大幅で振動したときにもスピーカユニット３０に接することがなく、かつエンクロージャー１０の大きさを最小にすることができる。

コーン２０は、スピーカユニット３０からの振動により前後に振動して空気圧の変化を作り音声を発生させるものである。このコーン２０は、エンクロージャー１０の前面に取り付けられており、具体的には、コーン取付穴１３にコーン２０が嵌め込むようにして取り付けられている。コーン２０は、従来からスピーカにおいて一般的に用いられているものを適宜用いることができる。

スピーカユニット３０は、電気信号を振動に変換するものであり、エンクロージャー１０の背面１２にあるスピーカユニット取付穴１４に取り付けられている。このスピーカユニット３０は、図４に示すように、スピーカユニット取付穴１４に嵌め込まれ、全帯域に亘って低歪化をもたらすショートリング３１と、超強力の磁力を有するリング状のマグネット３５と、マグネット３５の磁力を引き出すリング状のボトムヨーク３４と、超大型ボイスコイル３２と、ボイスコイル３２の頭部に取り付けられているセンターキャップ３３とを有している。

パッシブラジエーター４０は、エンクロージャー１０内の空気振動に連動して振動し、主に中低音域の音声の増幅および補強を行うものであり、エンクロージャー１０の左右２面のそれぞれを塞ぐように左右に１枚ずつ取り付けられている。本発明では、２枚のパッシブラジエーター４０を対向して平行に配置することで、中低音域の音量を増大させることができるとともに、パッシブラジエーター４０自体の振動を互いに相殺することができ、エンクロージャー１０の振動を大幅に低減することが可能となる。

対向配置した２枚のパッシブラジエーター４０による振動低減効果を検証した結果を示す。図５および図６は、左右面が吹き抜けとなっていないエンクロージャー（つまり、パッシブラジエーター４０を設けないシールドＢＯＸ）と、本発明（パッシブラジエーター４０の２枚を対向して平行に配置する形態）との振動量の対比を示した実験結果である。図５は、８３Ｈｚの振動数の音波を発したときのエンクロージャーの振動量の対比を示すグラフであり、左側がシールドＢＯＸの振動量を示し、右側が本発明のエンクロージャー１０の振動量を示している。また図６は、図５の実験における振動数を１５０Ｈｚに変更したことが異なる他は同一の実験結果である。

図５および図６に示す通り、パッシブラジエーター４０を対向配置することで、シールドＢＯＸの場合と比べて振動量が顕著に減少している。このことから、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００は、従来のそれと比べて音波を発したときの振動量を大幅に低減できることが明らかである。

本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００は、従来のそれと比べて、音波を発したときの振動量を大幅に低減することができ、しかも、エンクロージャー１０の前面以外の５面が収容部５１で覆われていることで、背面に音波が漏れることを防ぎつつ前面にクリアな音波を発することができる。本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００を用いることで、上述の優れた効果が相まって、密閉空間において雑音が極めて少量でクリアな音声を楽しむことができる。

以下においては、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００をカースピーカとして用いる場合を説明する。

図７は、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置を自動車に取り付けた場合の設置例である。図７では、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００が自動車の前座席の下側および後ろ座席の上側に取り付けられている。密閉空間設置用スピーカ装置１００から音声が発せられるときには密閉空間設置用スピーカ装置１００が微弱ではあるが振動する。特に、密閉空間設置用スピーカ装置１００を固定する金属製の構造物を伝わる振動（固体伝播）の速度は、コーン２０から発せられる空気を伝わるの音速の秒速３４１ｍ／ｓよりも圧倒的に早いので（例えば鉄の固体伝播の速度は５２９０ｍ／ｓ、図７中の黒色矢印）、密閉空間設置用スピーカ装置１００から発せられた音波（図７中の白抜き矢印）よりもスピーカの振動で伝わる固体伝播の雑音の方が耳に速く届く。またスピーカの振動が車両全体に伝播して雑音を生じるので、これらの雑音によって密閉空間設置用スピーカ装置１００から発せられた音声の明瞭度が低下する。

本発明は、上述の固体伝播の問題を避けるべく、密閉空間設置用スピーカ装置１００そのものの振動を減らす構造としていることに加え、振動が外部に伝播しにくい構造にし、さらにスピーカ装置１００からの音声を前側のみに集中して発せられるようにしている。これによりスピーカ装置１００に由来する固体伝播を抑制することができ、従来とは比べ物にならないくらいのクリアな音声を自動車内で楽しむことができる。

図８（ａ）は、図７の密閉空間設置用スピーカ装置が取り付けられた部分の断面図であり、図８（ｂ）は、従来のスピーカ装置の一例である。本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００は、図８（ａ）に示す通り、アタッチメント５０は自動車の外装（外装部７２）に接触しないように内張７１に取り付けられる。また内張７１と外装部７２の間に位置する固定部７３にアタッチメント５０を固定してもよいし、図８（ａ）に示すように、内張７１と固定部７３の２点でアタッチメント５０を固定することが好ましい。本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００はそもそも小型であるため、内張７１から外装部７２までのスペースが狭い車種の自動車にも適合可能である。

図８（ｂ）に示す従来のスピーカ装置１０１は、外側にむき出しの状態で内張７１に取り付けられているため、スピーカ装置１０１から発せられる音波が外部に漏れることもあった。その点、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００は、図８（ａ）に示す通り、アタッチメント５０で外周が覆われているので、従来のスピーカ装置１０１と比べて外部への音漏れをより少なくすることができる。

図９は、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置２つを組み合わせた形態を示す断面図である。図９に示すように、本発明の密閉空間設置用スピーカ装置１００の背面を重ね合わせて１つのスピーカ装置として組み付けることにより、中高域の音波によって生じる共振を大幅に低減することができ、１つの密閉空間設置用スピーカ装置１００を用いる場合と比べて、さらにクリアな音声を発することができるようになる。本実施形態の場合であっても、図９に示すように、内張７１と固定部７２との２点でアタッチメント５０を固定することが好ましい。なお、図９に示す２つを組み合わせた密閉空間設置用スピーカ装置を用いる場合は、アタッチメント５０の収容部５１の深さを約２倍にする必要がある。

上記の実施形態においては、密閉空間設置用スピーカ装置１００を自動車のカースピーカに用いる場合を説明したが、このようなカースピーカの使用形態のみに限られず、電車、バス、部屋、飛行機、船などのあらゆる密閉空間に適宜使用することができる。

＜実施形態２：スピーカ装置＞
上記の実施形態においては、密閉空間設置用スピーカ装置１００について述べたが、密閉空間設置用スピーカ装置１００のうちのアタッチメント５０を除いた構造（つまり図３に示す形状のスピーカ装置）をそのまま用いることもできる。図３に示す形状のスピーカ装置は、従来のそれと比べて小型化が図られて点音源化されているので、音の指向性と広がりが最適化されており、あらゆる位置に配置しても自然な音を楽しむことができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能である。

１００ 密閉空間設置用スピーカ装置
１０ エンクロージャー
１２ 背面
１３ コーン取付穴
１４ スピーカユニット取付穴
２０ コーン
３０ スピーカユニット
３１ ショートリング
３２ 超大型ボイスコイル
３３ センターキャップ
３４ ボトムヨーク
３５ ネオジウムマグネット
４０ パッシブラジエーター
５０ アタッチメント
５１ 収容部
５２ 取付部
７１ 内張
７２ 外装部
７３ 固定部

本発明の密閉空間設置用スピーカ装置は、略直方体形状の対向する左右２面が吹き抜けとなっているエンクロージャーと、前記エンクロージャーの背面に取り付けられ、電気信号を振動に変換するスピーカユニットと、前記エンクロージャーの前面に取り付けられ、前記スピーカユニットの振動に連動して音声を発生させるコーンと、前記エンクロージャーのうちの吹き抜けとなっている左右２面を塞ぐように取り付けられたパッシブラジエーターと、エンクロージャーを内部に収容可能なアタッチメントとを含み、前記アタッチメントは、前記エンクロージャーの前面を露出させつつ当該前面以外の５面に近接して配置された収容部と、前記収容部の前側端部から外側に延びる取付部とを有することを特徴とする。

Claims (5)

1. 略直方体形状で対向する左右２面が吹き抜けとなっているエンクロージャーと、
   前記エンクロージャーの背面に取り付けられ、電気信号を振動に変換するスピーカユニットと、
   前記エンクロージャーの前面に取り付けられ、前記スピーカユニットの振動に連動して音声を発生させるコーンと、
   前記エンクロージャーのうちの吹き抜けとなっている左右２面を塞ぐように取り付けられたパッシブラジエーターと、を含むスピーカ装置。
2. 前記エンクロージャーを内部に収容可能なアタッチメントをさらに含み、
   前記アタッチメントは、前記エンクロージャーの前面を露出させつつ当該前面以外の５面に近接して配置された収容部と、前記収容部の前側端部から外側に延びる取付部とを有する請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 前記エンクロージャーと前記収容部との間に隙間が設けられていて互いに接していないことを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ装置。
4. 前記エンクロージャーの背面に円形のスピーカ取付穴が設けられており、当該スピーカ取付穴に前記スピーカユニットが嵌め込まれることにより、前記エンクロージャーの背面と前記スピーカユニットとが面一になっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピーカ装置。
5. 前記エンクロージャーの左右の長さは、前記スピーカユニットの左右の長さと前記パッシブラジエーターの最大振幅の２倍との和よりも僅かに長く設定されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のスピーカ装置。

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