JP2556213B2 - スピーカシステム - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スピーカキャビネッ
ト内に取り付けられたスピーカユニットから発せられた
音が、スピーカキャビネットの壁部に設けられたポート
からスピーカキャビネット外空間に放射されるスピーカ
システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】図４は例えば特開昭６０−９８７９３号
公報に示された従来のポート付スピーカシステムを示す
縦断側面図であり、同図において、１はスピーカユニッ
ト、２はスピーカキャビネット、３は仕切板で、通称バ
ッフル板である。４ａは第１の空気室、４ｂは第２の空
気室、５ａはスピーカキャビネット２の前壁に設けられ
た第１のポートで、上記第１の空気室４ａとスピーカキ
ャビネット外空間とを連通している。５ｂはスピーカキ
ャビネット２の前壁に設けられた第２のポートで、上記
第２の空気室４ｂとスピーカキャビネット外空間とを連
通している。

【０００３】スピーカユニットを複数個使用したスピー
カシステムを構成するために低音用のスピーカシステム
を構成する場合、低音域のローパスフィルターが必要で
ある。このローパスフィルターをアクティブフィルター
又はパッシブフィルターで実現するには急峻なカットオ
フ応答を必要とし、そのために高次のフィルターを構成
すれば、高次にすればするほど、コストの上昇を招くと
共に、位相の変動により音質上も好ましくなくなり、特
にパッシブ形では、実現不可能な定数となる。そこで図
４に示すように、スピーカユニット１からの音を第１の
空気室４ａと第１のポート５ａを通してスピーカキャビ
ネット２外に放射することにより、第１のポート５ａ内
の空気が第１の空気室４ａと作用して空気共鳴すること
で、音響的にローパスフィルターを構成することができ
る。

【０００４】更に、スピーカユニット１の下方にも第２
の空気室４ｂと第２のポート５ｂとで構成される音響フ
ィルターを取り付け、各々カットオフ周波数を任意に設
定することにより、図５のように、広い帯域にわたって
低音部の再生周波数特性が得られる。図５はスピーカキ
ャビネット２外に放射された音の周波数を横軸に、音圧
レベルを縦軸にとった周波数特性を、図４に示す従来の
スピーカシステムの場合の一例について示す図で、この
図５において、ａは第１のポート５ａの近接出力特性、
ｂは第２のポート５ｂの近接出力特性を示し、ｄは第１
のポート５ａと第２のポート５ｂの合成された出力特性
を示す。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の低音用スピーカ
システムは前述の図４のように構成されており、従って
図５から判明するように、第１のポート５ａ及び第２の
ポート５ｂから放射される音圧ａ，ｂの、周波数が高い
高音域におけるポート共振によるピークが重畳し、合成
された周波数特性ｄの高音域で音圧に大きなピークが生
じ、動作上不要な高域成分が放射され、低音スピーカと
しての音質上、あるいは中高音スピーカとのクロスオー
バ上、有害となり、効果的なフィルター特性を得るため
には更にネットワーク回路によるフィルターを付加しな
ければならない等の問題点があった。更に、図４のよう
にスピーカユニット１を１個使う場合には、熱などの制
約から耐入力は大きくできない。また、スピーカユニッ
ト１の前面側と後面側とでは高音域のレベルが大きく異
なり、スピーカユニット１の前面側、つまり第１の空気
室４ａ側からは低音用スピーカとしては不要な高音域成
分が第１のポート５ａからスピーカキャビネット２外に
漏れる等の問題があった。

【０００６】この発明は、前述のような従来のスピーカ
システムにおける課題を解決するためになされたもの
で、ポートからスピーカキャビネット外の空間へ高域成
分等の不要な音域成分が大きく漏れて音質性能を害した
り、スピーカシステムにおける他の中高音用スピーカ等
の異なる音域の他のスピーカの再生音に干渉することを
防ぐことを目的としている。また、耐入力に優れ、低音
域の再生音圧レベルの高いスピーカシステムを得ること
を他の目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明に係るスピーカ
システムは、スピーカキャビネット内に仕切板により少
なくとも３分割して形成され一列に配列された複数個の
空気室と、これら一列に配列された空気室の一方の端の
一方端空気室と上記スピーカキャビネット外の空間とを
連通する第１のポートと、上記一列に配列された空気室
の他方の端の他方端空気室と上記スピーカキャビネット
外の空間とを連通する第２のポートと、上記一方端空気
室と上記他方端空気室との間の中間空気室と上記一方端
空気室との間の上記仕切板を介して対向して設けられ、
プッシュプル動作を行なう一対のスピーカと、上記中間
空気室と上記他方端空気室との間の上記仕切板に設けら
れ上記中間空気室と上記他方端空気室とを連通する第３
のポートとを備えたものである。

【０００８】また、上記第１のポートから放射する音の
周波数と第２のポートから放射する音の周波数の周波数
帯域をずらしたものである。

【０００９】また、上記一方端空気室の容積Ｖａと、上
記他方端空気室の容積Ｖｂと、上記中間空気室の容積Ｖ
ｃとの大きさの関係をＶａ＜Ｖｂ＋Ｖｃとしたものであ
る。

【００１０】

【作用】この発明に係るスピーカシステムにおいては、
一対のスピーカが、一方端空気室と他方端空気室との間
の中間空気室と上記一方端空気室との間の仕切板を介し
て対向して設けられ、プッシュプル動作を行なうこと
で、動作方向のコンプライアンスが大きく、つまり空気
ばね定数が小さくなり、低音域の音圧レベルが大きくな
る。

【００１１】また、第１のポートから放射する音の周波
数と第２のポートから放射する音の周波数の周波数帯域
をずらしたことで、広い低音域の音響的ローパスフィル
ターを実現でき、広い低音域の音を再生できる。

【００１２】また、一方端空気室の容積Ｖａと他方端空
気室の容積Ｖｂと中間空気室の容積Ｖｃとの大きさの関
係をＶａ＜Ｖｂ＋Ｖｃとしたので、高域成分を抑制でき
ると共に、第１のポートから放射する音の周波数と第２
のポートから放射する音の周波数の周波数帯域をずらす
ことができ、広い低音域の音を再生できる。

【００１３】

【実施例】実施例１． 図１はこの発明の一実施例を示す縦断側面図で、同図に
おいて、１はスピーカ要素で、周波数特性が同じで電気
的容量が同じ一対の低音域スピーカユニット１ａ，１ｂ
で構成されている。２は中空直方体状のスピーカキャビ
ネットで、上壁２１と底壁２２と前壁２３と後壁２４と
相対向する対をなす側壁２５とで構成されている。なお
上記対をなす側壁２５のうち、図１における手前側の側
壁は図示されてない。３１はスピーカキャビネット２内
に水平に設けられた第１の仕切板で、通称バッフル板で
ある。３１Ｈはこの第１の仕切板３１の中央部に貫通し
て形成された円形孔で、上記スピーカユニット１ａ，１
ｂのコーン部の最大径とほぼ同じ径または僅かに大きな
径にしてある。３２はスピーカキャビネット２内に水平
に設けられた第２の仕切板で、第１の仕切板３１から所
定距離隔てて下方に位置している。４ａは上壁２１と前
壁２３と後壁２４と一対の側壁２５と第１の仕切板３１
とで区画された一方端空気室、４ｂは下壁２２と前壁２
３と後壁２４と一対の側壁２５と第２の仕切板３２とで
区画された他方端空気室、４ｃは前壁２３と後壁２４と
一対の側壁２５と第１の仕切板３１と第２の仕切板３２
とで区画された中間空気室、５ａは前壁２３の上部中央
に設けられた第１のポートで、スピーカキャビネット２
の外側の空間と一方端空気室４ａとを連通している。５
ｂは前壁２３の下部中央に設けられた第２のポートで、
スピーカキャビネット２の外側の空間と他方端空気室４
ｂとを連通している。５ｃは第２の仕切板３２の中央部
に設けられた第３のポートで、他方端空気室４ｂと中間
空気室４ｃとを連通している。

【００１４】上記スピーカユニット１ａと上記スピーカ
ユニット１ｂとは同心状にしかも互いに前面側が向き合
うように配設されていて、スピーカユニット１ａはその
コーン部先端側のフランジ部が上記第１の仕切板、通称
バッフル板３１の第１の空気室４ａ側の面に接触してお
り、スピーカユニット１ｂはそのコーン部先端側のフラ
ンジ部が第１の仕切板３１の中間空気室４ｃ側の面に接
触している。また、スピーカユニット１ａのコイル部は
図示のように上記第１のポート５ａより低位置に位置し
ており、スピーカユニット１ｂのコイル部は図示のよう
に上記第３のポート５ｃより所定距離隔てて高位置に位
置している。

【００１５】上記第３のポート５ｃは、図１において上
方から見た形状が円形をなす開口を有しており、その開
口の直径Ｄ５ｃとスピーカユニット１ａ，１ｂの各コー
ン部の直径Ｄ１ａ，Ｄ１ｂとの関係はＤ５ｃ＜Ｄ１ａ，
Ｄ５ｃ＜Ｄ１ｂ，Ｄ１ａ＝Ｄ１ｂに設定してある。ま
た、この第３のポート５ｃはスピーカユニット１ａ，１
ｂと同心状に配設されており、その上記開口の下端は上
記第２のポート５ｂより上方に位置している。更に、こ
の第３のポート５ｃは第２のポート５ｂの内端より後壁
側に位置している。

【００１６】上記一方端空気室４ａ、他方端空気室４
ｂ、及び中間空気室４ｃは、スピーカキャビネット２内
を第１の仕切板３１と第２の仕切板３２とによって３分
割して形成されており、図１において上側から順に、一
方端空気室４ａ、中間空気室４ｃ、他方端空気室４ｂの
順に一列に配列してある。また、一方端空気室４ａの容
積Ｖａと、他方端空気室４ｂの容積Ｖｂと、中間空気室
４ｃの容積Ｖｃとの関係はＶａ＜Ｖｂ＋Ｖｃに設定して
ある。

【００１７】図１は低音用スピーカシステムのみを図示
してあるが、実際の使用状態では、低音用スピーカシス
テムとは別体の他のスピーカキャビネット内に設けられ
た中高音用スピーカユニットが設けられた中高音用スピ
ーカシステムと組み合わせて使用され、あるいは、低音
用スピーカシステムと共通のスピーカキャビネット２内
に低音用スピーカユニット１ａ，１ｂの空気室４ａ，４
ｂ，４ｃとは音響的に区切られた中高音用空気室内に設
けられた中高音用スピーカユニットと組み合わせて使用
される。なお、この発明で言う低音用スピーカ、中音用
スピーカ、高音用スピーカはその周波数特性上で定まっ
た数値で区別されるものではなく、組み合わせて使用さ
れる複数個のスピーカの相対的関係で、再生音の低い方
を低音用スピーカ、高い方を高音用スピーカと言い、そ
の中間のスピーカがあればそのスピーカを中音用スピー
カと言う。

【００１８】図２は、図１に示す実施例１における出力
音圧周波数特性を示す図で、図２において、特性ａは図
１の第１のポート５ａに近接してスピーカキャビネット
２外の空間で測定した特性、特性ｂは図１の第２のポー
ト５ｂに近接してスピーカキャビネット２外の空間で測
定した特性である。特性ｄは上記両ポート５ａ，５ｂの
合成出力の特性で、図１のスピーカ要素１として図１に
示すように一対のスピーカユニット１ａ，１ｂを互いに
前面側が向かい合うように同じ周波数特性のものを組み
合わせて構成し、各スピーカユニット１ａ，１ｂをそれ
らのコーンが同一方向にプッシュ・プル動作するように
動作させた場合の特性を示し、特性ｅはスピーカユニッ
ト１ｃ１個のみとした場合の合成出力特性を示す。

【００１９】図３は、図１に示すスピーカキャビネット
２の構成において、スピーカユニット１ｂ１個のみ設け
た場合のスピーカユニット１ｂの前面側の音圧周波数特
性ｃｅと、同じ周波数特性で同じ電気的容量のいわゆる
全く同じ一対のスピーカユニット１ａ，１ｂを互いに前
面側が向かい合うように組み合わせた図１の構成のスピ
ーカ要素１の音圧周波数特性ｃｄとを比較して示す図で
ある。特性ｃｄは図１における一方端空気室４ａ、中間
空気室４ｃの何れにおいても同じ特性となる。なお、特
性ｃｅは特性ｃｄに比べて、周波数２Ｋ（Ｈｚ）以上に
おいて一方端空気室４ａ内の音圧レベルは高いが、図４
に示すスピーカキャビネット構造の従来のスピーカシス
テムにおける第１及び第２のポート５ａ，５ｂの出力音
圧周波数特性ａ，ｂ、並びに合成出力特性ｄのように、
第１及び第２のポート５ａ，５ｂの出力音圧周波数特
性、合成出力の音圧周波数特性が、比較的高い周波数域
で音圧レベルが高くなるような現象は抑制されると共
に、第１、第２のポート５ａ，５ｂの出力、及びそれら
の合成出力の音圧レベルそのものも、周波数の低い音域
に比べて周波数の高い音域において充分低く抑制され
る。

【００２０】図１の実施例１において、スピーカ要素１
からの放射音がスピーカ要素の前後の空気室及び上下一
対のポートからなる音響的的ローパスフィルターを通過
して主に低音域成分のみがスピーカキャビネット２外の
空間に放射される基本原理は図４に示す従来のスピーカ
システムと同様であるが、実施例１では、より低い周波
数を設定できる他方端空気室４ｂ、中間空気室４ｃの側
に設けた第３のポート５ｃと中間空気室４ｃとの作用に
よる空気共鳴で生じる吸音効果によって、第２のポート
５ｂからスピーカキャビネット２外の空間に漏れる高域
成分を減少させることができ、従来のスピーカシステム
に見られるような、第１のポート５ａからスピーカキャ
ビネット２外の空間に漏れた高音域のピークと第２のポ
ート５ｂから同様に漏れた高音域のピークとの重畳によ
って高音域で音圧が高くなる弊害は抑制される。上記空
気共鳴を作用させる周波数ｆは、

【００２１】

【数１】

【００２２】の式で定義されるので、この式に基づいて
実現しようとする周波数特性のスピーカシステムに応じ
て適宜空気共鳴周波数を設定すればよい。なお上記式に
おいて、Ｌは第３のポート５ｃの図１における上下方向
の長さ、Ｓは図１において上方から下方に見た上記第３
のポート５ｃの開口の面積、Ｖｂは他方端空気室４ｂの
容積、Ｖｃは中間空気室４ｃの容積、Ｃは空気中の音速
である。

【００２３】また、実施例１においては図１に示すよう
に、スピーカ要素１は周波数特性及び電気的容量が互い
に同じ対をなすスピーカユニット１ａ，１ｂを前面側が
向かい合うように縦続して取り付けて構成してあるの
で、スピーカユニットを１個のみ設けた場合に比べて耐
入力は見かけ上２倍に拡大することができると共に、こ
れら２個のスピーカユニット１ａ，１ｂへの入力信号を
逆にしてそれら各コーンが同一方向にプッシュ・プル動
作するように動作させることにより、動作方向のコンプ
ライアンスを大きく、つまり空気ばね定数を小さくでき
る。従って特に低音域の音圧レベルを、図２における特
性ｄ，ｅの差で示されているように約３ｄＢ上昇させる
ことができる。

【００２４】また、実施例１においては、周波数特性及
び電気的容量が互いに同じ対をなすスピーカユニット１
ａ，１ｂを互いに前面側が向かい合うように組み合わせ
て、これら２個のスピーカユニット１ａ，１ｂをそれら
各コーンが同一方向にプッシュ・プル動作するように動
作させる構成とし各々のスピーカユニット１ａ，１ｂの
背面から出力される音により高音域を互に打消すように
したので、図３における特性ａに示すように、高音域を
約２０ｄＢ減衰させた再生音を上下の空気室、つまり一
方端空気室４ａ及び中間空気室４ｃへ均等に放射するこ
とができる。

【００２５】また、実施例１においては、第１のポート
５ａの出力音圧周波数特性ａの低音域の中心周波数と、
第２のポート５ｂの出力音圧周波数特性ｂの低音域の中
心周波数との比をほぼ２：１に設定してある。この設定
により第１のポート５ａが出力する音の周波数帯域と、
第２のポート５ｂが出力する音の周波数帯域とをずらす
ことができ、従って図２に示されているように、これら
第１のポート５ａと第２のポート５ｂの合成出力特性ｄ
に大きなピークディップが生じることなく低音帯域が拡
大する。

【００２６】実施例２． スピーカユニット１ａ及びスピーカユニット１ｂの双方
を共通の仕切板、通称バッフル板３１に対応して配設し
た例を実施例１に示してあるが、これらスピーカユニッ
ト１ａ，１ｂはそれぞれ個別に設けた仕切板に対応して
配設して、図４に示される従来のスピーカシステムより
高音域を抑制された低音用スピーカシステムを実現して
もよい。

【００２７】実施例３． 実施例１における構成上の各種設定、例えば空気室を一
方端空気室４ａ、他方端空気室４ｂ、中間空気室４ｃに
３分割してある点、これら各空気室４ａ，４ｂ，４ｃを
上下方向に一列に配列してある点、スピーカユニット１
ａ，１ｂ及び第３のポート５ｃを同心状に配設してある
点、一方端空気室４ａの容積Ｖａと他方端空気室４ｂの
容積Ｖｂと中間空気室４ｃの容積Ｖｃとの関係をＶａ＜
Ｖｂ＋Ｖｃとしてある点、スピーカユニット１ａ，１ｂ
を前面側が向かい合うように配設してある点、第１のポ
ート５ａをスピーカユニット１ａより上方に位置させ第
２のポート５ｂは第３のポート５ｃより下方に位置して
ある点等や、その他前述の各種設定は、要求されるスピ
ーカキャビネット２の大きさや材質やデザイン、スピー
カ要素１の構造的種類や周波数特性、その他スピーカシ
ステム設計上に必要な各種条件に応じて適宜な設定とし
て、図４に示される従来のスピーカシステムに比べて、
例えば高音域等のいわゆる当該スピーカシステムに不要
な音域を抑制、あるいは必要な音域の音圧レベルを大き
くし、あるいは必要な音域の帯域を拡大すればよい。

【００２８】

【発明の効果】この発明は前述のように構成したので、
一対のスピーカが、一方端空気室及び他方端空気室間の
中間空気室と、上記一方端空気室との間の仕切板を介し
て対向して設けられてプッシュプル動作を行なうこと
で、動作方向のコンプライアンスが大きく、つまり空気
ばね定数が小さくできるので、低音域の音圧レベルを大
きくすることができる効果がある。

【００２９】また、第１のポートからスピーカキャビネ
ット外空間に放射される音の周波数と、第２のポートか
らスピーカキャビネット外空間に放射される音の周波数
との周波数帯域をずらしたことで、再生帯域を広くとる
ことができるようになり、広い低音域の音響的ローパス
フィルターを実現でき、広い低音域の音を再生できる効
果がある。

【００３０】また、一方端空気室の容積Ｖａと他方端空
気室の容積Ｖｂと中間空気室の容積Ｖｃとの大きさの関
係をＶａ＜Ｖｂ＋Ｖｃとしたので、高域成分を抑制でき
ると共に、第１のポートから放射する音の周波数と第２
のポートから放射する音の周波数との周波数帯域をずら
すことができるようになるため、広い低音域の音を再生
できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１を示す縦断側面図。

【図２】この発明の実施例１における第１のポート及び
第２のポートの各出力音圧周波数特性、及び合成出力音
圧周波数特性を示すグラフ。

【図３】この発明の実施例１において、スピーカ要素と
してスピーカユニットを１個のみ設けた場合と、一対の
スピーカユニットを前面側を向かい合わせて組み合わせ
て設けた場合とを比較してスピーカユニットの音圧周波
数特性を示すグラフ。

【図４】従来のスピーカシステムを示す縦断側面図。

【図５】従来のスピーカシステムにおける第１のポート
及び第２のポートの各出力音圧周波数特性、及び合成出
力音圧周波数特性を示すグラフ。

【符号の説明】

１ スピーカ要素 １ａ スピーカユニット １ｂ スピーカユニット ２ スピーカキャビネット ３１ 第１の仕切板 ３２ 第２の仕切板 ４ａ 一方端空気室 ４ｂ 他方端空気室 ４ｃ 中間空気室 ５ａ 第１のポート ５ｂ 第２のポート ５ｃ 第３のポート

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピーカキャビネット、このスピーカキ
   ャビネット内に設けられた仕切板、この仕切板により上
   記スピーカキャビネット内に少なくとも３分割して形成
   され一列に配列された複数個の空気室、これら一列に配
   列された空気室の一方の端の一方端空気室と上記スピー
   カキャビネット外の空間とを連通する第１のポート、上
   記一列に配列された空気室の他方の端の他方端空気室と
   上記スピーカキャビネット外の空間とを連通する第２の
   ポート、上記一方端空気室と上記他方端空気室との間の
   中間空気室と上記一方端空気室との間の上記仕切板を介
   して対向して設けられ、プッシュプル動作を行なう一対
   のスピーカ、及び上記中間空気室と上記他方端空気室と
   の間の上記仕切板に設けられ上記中間空気室と上記他方
   端空気室とを連通する第３のポートを備えたことを特徴
   とするスピーカシステム。
2. 【請求項２】 第１のポートから放射する音の周波数と
   第２のポートから放射する音の周波数の周波数帯域をず
   らしたことを特徴とする請求項１記載のスピーカシステ
   ム。
3. 【請求項３】 一方端空気室の容積Ｖａと他方端空気室
   の容積Ｖｂと中間空気室の容積Ｖｃとの大きさの関係を
   Ｖａ＜Ｖｂ＋Ｖｃとしたことを特徴とする請求項１記載
   のスピーカシステム。