JP4349940B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明はスピーカ装置に関するものである。

一般に流通されているスピーカー装置は角箱状ものが大半である。角箱状スピーカボックスでの、再生最低音周波数は、音速（ｓ＝３４０ｍ）を、スピーカボックスの四辺の合計した長さで、割算したものが、その角箱状ボックスで再生できる最低音周波数であり、必然的に小型になると最低音周波数は高くなり、低音は再生困難となる。このため、実用的な小型の角箱状スピーカボックスにおいては、使用するスピーカユニットを工夫したり、空気力学的な発想により様々な工夫を行い、少しでも低い周波数を再生しようとしている。しかし確かに低い音は再生されてはいるが、人為的で低音が意識されすぎた不自然な物が多い。またスピーカボックスの個々の角から、不要音放射が発生し、音を混濁したり、スピーカユニットを固定する前面板（バッフルボード）に音が迷走付着して、音像が曖昧になることから、様々な加工を施したりして少しでも、音質改善をしてはいるが、万全ではない。
以上のことから角箱状のスピーカボックスで癖のない滑らかな低音を再生するには、スピーカボックスを大きなものとせざるを得ない。

ところでスピーカボックスの内容積がほぼ等しければ、球状のスピーカボックスが音響工学上、音楽再生を行うとき、一番重要な要素である周波数特性が最高であることが一般に知られている。しかしながら、今まで優秀な球体スピーカ装置がほとんど市場に出回っていないのは、一つに希望とする周波数に見合った球体ボックスのサイズを決定する計算式が存在しなかったためであるが、近年このサイズ決定する計算式を本発明者が導き出し、この問題点は解消されている。
また更に球体形状のスピーカボックスにおいては、スピーカボックスに対し、単にスピーカユニットを取り付けてしまうと、球体ボックスは閉鎖された状態になってしまい、コーン紙が内外の空気圧でスムーズに動作出来なくなり、歪んだ音になるという問題点があった。そこで本願発明者はスピーカボックス内に生じる音圧の逃げ効率を向上させ、より一層定在波による音の乱れを防止するとともに、低音再生を有利にするとともに再生音全帯域の音響上の効果を向上させた発明をなし、特許取得に至っている（先行文献１参照）。このスピーカ装置によれば上述したような従来問題点を解消し、比較的小さなスピーカボックスであっても癖のないより原音に近い滑らかな低音を再生することが可能となったが、本発明者は、この技術レベルに満足し留まることなく、球形のスピーカ装置における更なる高音質の追求や実用的な適用範囲の豊富化等に研究の視野を拡げている。
特許第２９４６４１２号公報

本発明はこのような背景からなされたものであって、スピーカボックスが球体形状のスピーカ装置において、滑らかな再生音とより豊かな低音が再生できるとともに、設置角度等が調節可能で例えば車両搭載用にも適する球形のスピーカ装置を実現しようとするものである。

すなわち請求項１記載のスピーカ装置は、音を出力するスピーカユニットと、このスピーカユニットを収納する外面が球状のスピーカボックスとを具えて成り、このスピーカボックスは前記スピーカユニットの前面側が外部に指向するスピーカ設置口を有すると共に、スピーカボックスの内壁面側を球面状に形成した構成を有するスピーカ装置において、前記スピーカユニットの中心に対向するスピーカボックスの壁面には、スピーカユニットが動作した際に内部に発生する強い音圧を外部に逃がすためのスピーカボックス外部に連通する貫通孔を設けるとともに、この貫通孔のスピーカボックス内壁面側に音響管を連通させて設けるものであり、且つスピーカボックスの支持に当っては、前記スピーカボックスが嵌合する設置穴を有した二枚の支持板を用いて前記スピーカボックスを前記設置穴内に嵌合した状態で前後から挟み、前記スピーカボックスを回動自在に支持したものであることを特徴として成るものである。

また請求項２記載のスピーカ装置は、音を出力するスピーカユニットと、このスピーカユニットを収納する外面が球状のスピーカボックスとを具えて成り、このスピーカボックスは前記スピーカユニットの前面側が外部に指向するスピーカ設置口を有すると共に、スピーカボックスの内壁面側を球面状に形成した構成を有するスピーカ装置において、このスピーカ装置は、車両の内装壁にスピーカ装置を取り付けるものであり、前記スピーカユニットの中心に対向するスピーカボックスの壁面には、車両の内装壁後方のボックス空間をスピーカボックスの内容積として利用することが可能なほどの大きさの開放穴を開口しているものであり、且つスピーカボックスの支持に当っては、前記スピーカボックスが嵌合する設置穴を有した二枚の支持板を用いて前記スピーカボックスを前記設置穴内に嵌合した状態で前後から挟み、前記スピーカボックスを回動自在に支持したものであることを特徴として成るものである。

更に請求項３記載のスピーカ装置は、前記請求項１記載の要件に加え、前記スピーカユニットの動作時に、内部に生じる定在波を吸収消滅するための吸音材を前記スピーカボックスの中心に設けるものであり、この吸音材の直径は、前記スピーカユニットのコーン紙の直径以上に設定していることを特徴として成るものである。

更にまた請求項４記載のスピーカ装置は、前記請求項１、２または３記載の要件に加え、前記スピーカボックスの貫通孔若しくは開放穴周辺に、前記スピーカユニットとバランスを取るためのカウンタバランサが設けられることを特徴として成るものである。

更にまた請求項５記載のスピーカ装置は、前記請求項１、３または４記載の要件に加え、前記音響管が前記スピーカユニットとバランスを取るような重量部材で形成されていることを特徴として成るものである。

更にまた請求項６記載のスピーカ装置は、前記請求項１、２、３、４または５記載の要件に加え、前記スピーカボックスは、中空の略半球状のものを二個接合して形成されることを特徴として成るものである。

更にまた請求項７記載のスピーカ装置は、前記請求項１、２、３、４、５または６記載の要件に加え、車両の内装壁に対し、車外へ取り出して載置することもできるように着脱自在に設けられることを特徴として成るものである。

本発明のスピーカ装置は、上述した手段により以下のような効果を奏するものである。
すなわち請求項１記載のスピーカ装置によれば、スピーカユニットの中心に対向するスピーカボックスの壁面に対し、貫通孔を設けることによりスピーカボックス内の音圧を逃がしてスピーカユニットのコーン紙の振動をスムーズに行わせるとともに、音響管によって貫通孔からスピーカボックス内部に生じる音圧を過剰に逃がしすぎることをコントロールし、またバスフレックスの管共鳴動作の原理により、滑らかな再生音とより豊かな低音が再生できるようになる。そして音の情報量が豊かになることで、不必要にラジオ、カセットテープ、ＣＤ等の音響の音量を上げずに済み、例えば車両に搭載した場合には、自動車運転上必要とする車外からの安全運転につながる様々な情報が妨げられることが抑制され、車両運転の安全性が向上する。
また更に簡易な構造によりスピーカユニットの偏向角度を設定自在に支持することができる。

また請求項２記載のスピーカ装置によれば、車両の内装壁後方のボックス空間をスピーカボックスの内容積として利用するため、スピーカ装置の見かけ上の大きさよりはるかに大きな音量と、より豊かな低音の再生が可能となる。
また更に簡易な構造によりスピーカユニットの偏向角度を設定自在に支持することができる。

更に請求項３記載のスピーカ装置によれば、スピーカボックスの内壁面が球面状であると、音が中心に集まりやすいため、吸音材をスピーカボックスの中心に設けることにより、効率良くスピーカボックス内の定在波を吸収消滅することが可能である。

更にまた請求項４記載のスピーカ装置によれば、カウンタバランサが設けられるため、スピーカボックスの姿勢安定性が向上する。

更にまた請求項５記載のスピーカ装置によれば、音響管の他に、別途重り等のカウンタバランサを設ける必要がなくなる。

更にまた請求項６記載のスピーカ装置によれば、製造工程が比較的簡略化できるとともに、スピーカボックスとしての充分な強度も得られる。

更にまた請求項７記載のスピーカ装置によれば、車外オーディオとしても使用できるため、車外で音楽等を楽しみたい場合に、別途荷物となるラジオカセットテープレコーダー等を逐次持ち運ぶことを必要としなくなる。

本発明の最良の形態は、具体的には以下の実施例に述べるとおりである。

以下本発明を図示の実施の形態に基づき説明する。図中符号１Ａ及び１Ｂで示すものが本発明のスピーカ装置であり、図１においては、まず一例として車両Ｃのドアの内装壁Ｃ１に対して本願請求項１に記載されるスピーカ装置１Ａを装備したものと、後部のリヤトレイＣ１０上に本願請求項２に記載されるスピーカ装置１Ｂを装備したものを併せ示す。これらスピーカ装置１Ａとスピーカ装置１Ｂとの主たる相違は、スピーカ装置１Ａにあっては、スピーカボックス３の後部に貫通孔３２を設けるとともに、この貫通孔３２のスピーカボックス内壁面側に音響管４を連通させて設けており、一方スピーカ装置１Ｂはスピーカボックス３の後部に開放穴３３を開口している点にある。
なお本件特許請求の範囲及び明細書において内装壁Ｃ１とは、車両Ｃの内部のスピーカ装置１Ａ、１Ｂを取り付けることのできるパネル部材の全てを指し、前記リヤトレイＣ１０も内装壁Ｃ１に含まれる。
以下、各スピーカ装置１Ａ、１Ｂについて詳細に説明する。

〔１〕スピーカ装置１Ａについて
まずスピーカ装置１Ａについて説明する。スピーカ装置１Ａは、音を出力するスピーカユニット２と、このスピーカユニット２が設置されるスピーカ設置口３１を有した球形状のスピーカボックス３とを具えて成る。

前記スピーカユニット２は、従来公知のまたは今後改良される種々のスピーカユニット２を使用することが可能であり、特に一般的に流通しているものと変わりはない。またスピーカユニット２の前面側には着脱自在な通音性のプロテクタ２ａが設けられる。

次に本発明の特徴的部材であるスピーカボックス３について説明する。
このスピーカボックス３は、前述したように外形が球形であるとともに、内壁面も図４に示されるように球面状に形成される。また前述したようにスピーカボックス３の前面には前記スピーカユニット２を設置するための円形のスピーカ設置口３１が設けられるとともに、このスピーカ設置口３１の中心に対向するスピーカボックス３の壁面には、スピーカユニット２が動作した際に内部に発生する強い音圧を外部に逃がすためのスピーカボックス３外部に連通する貫通孔３２が設けられている。

図１、２に示す実施例では、スピーカ装置１Ａは車両Ｃのドアの内装壁Ｃ１に対し、ブラケット１１を介して回動自在に支持し、設置向きを偏向自在に取り付けているが、その他スピーカ装置１Ａは例えば図３に示されるようなスタンド９を用いて適宜の個所に設置向きを偏向自在に設置することが可能である。図３に示されるスタンド９は、具体的には前支持板９１と、後支持板９２と、底板９３とから成る。前支持板９１と後支持板９２には、スピーカボックス３を嵌合する設置穴９１ａ、９２ａが設けられており、これら前支持板９１と後支持板９２とによりスピーカボックス３を挟むようにして設置穴９１ａ、９２ａ内に収容し、前支持板９１と後支持板９２とをビスＳ等により固定する。このときスピーカボックス３は前支持板９１と後支持板９２の設置穴９１ａ、９２ａ内にて自由方向に回動させることが可能である。
一方前支持板９１と後支持板９２をビスＳ等により底板９３に対し垂直に固定し、更にこの底板９３を設置面にビスＳにより固定している。もちろん両面粘着テープなどを用いて固定するよう改変することも可能である。

次にスピーカボックス３内に設けられる各部材について説明する。スピーカボックス３内壁面側のこの貫通孔３２には、図１（ｂ）や図４に示されるように音響管４を嵌挿して設けている。更にこの音響管４にスピーカユニット２と重量バランスを取るための円環状の重り５を適用したカウンタバランサＢが外嵌めされて固定されている。またほぼ球形の吸音材６が、前記音響管４の先端に取り付けられた三本の支持ロッド７によって支持されてスピーカボックス３内のほぼ中心位置に設けられる。

なお吸音材６を支持する支持ロッド７は、三本の他、その他四本や二本等適宜の本数で支持することができるし、支持ロッド７は音響管４に取り付ける他、スピーカユニット２側に取り付け、この先端に吸音材６を取り付けスピーカボックス３内のほぼ中心位置に位置させるようにしてもよい。また吸音材６は、支持ロッド７で支持する他、図５（ａ）に示すような紐体７０で支持するようにしてもよい。この紐体７０としては合成ゴムのように伸縮する弾性部材を用いることも可能である。また更に吸音材６は、スピーカボックス３内のほぼ中心に位置させる他、例えば図５（ｂ）に示されるように、スピーカボックス３の内壁面の上側半球面全体に貼着して設けることも可能である。吸音材６０はこのように使用するスピーカユニット２の特性と希望とする音色に合わせて使うことが可能である。
また図５（ｃ）はカウンタバランサＢの他の実施例を示すものであり、カウンタバランサＢは、上述したように円環状の重り５を用いる他に、図５（ｃ）に示すように音響管４自体をスピーカユニット２と重量バランスの取れる材質のもので形成してもよい。

次に上記スピーカボックス３の製造工程を概略的に述べると、上記スピーカボックス３は、一例として図６（ａ）に示すように、集成木材Ｗからくり抜いて形成されるものである。具体的には図６（ｂ）に示すように、複数の木板を貼り合わせて形成した集成木材Ｗのほぼ中心を半球状にくり抜き、くり抜かれた集成木材Ｗの穴Ｗｈの外周縁を、図６（ｃ）に示すように、更に半球状にくり抜く。そして上述した手法によりボックス前部３０Ｆとボックス後部３０Ｂの二つを形成し、図６（ｄ）に示すように、ボックス前部３０Ｆの中心にはスピーカ設置口３１を開口し、ボックス後部３０Ｂの中心には貫通孔３２を設ける。この貫通孔３２へは、円形パイプ状の音響管４を内壁面側から嵌挿して設ける。そしてこの音響管４にスピーカユニット２と重量バランスを取るためのカウンタバランサＢたる重り５が外嵌めされて固定される。また一例として前記音響管４の先端に吸音材６を支持するための支持ロッド７を取り付け、その先端に吸音材６を取り付けている。以上のようにして製作されたボックス前部３０Ｆとボックス後部３０Ｂとを嵌め合わせながら、適宜接着材等で接着して図６（ｅ）に示すような球形に形成する。またスピーカ装置１Ａの意匠性を高めるために、スピーカボックス３の外面には天然目を薄く（０．１７ｍｍ〜０．４ｍｍ）突き剥ぎした突板シート８が貼着されている。

なおスピーカボックス３は、上述したように集成木材Ｗからくり抜いて形成する他、種々の素材を用い適宜の製造方法により製造することも可能である。例えば木質材の合板をプレス加工にて半球体に形成して、この半球体二個を接合し、球体のスピーカボックスを形成してもよい。更に金属板等をプレス加工やヘラ加工にて、半球体に形成して、この半球体二個を接合し、球体のスピーカボックスを形成してもよい。またアルミ、鉄、銅等の金属素材を鋳造方法にて球体に成形または半球体に成形したもの二つを接合し、球体のスピーカボックスを形成してもよい。またシリコンで出来た造形型に、アクリル樹脂等を流し込む、レジンキャスト法で、球体に成形または半球体に成形したもの二つを接合し、球体のスピーカボックスを成形してもよい。また合成樹脂板を真空成形法により球体に成形または半球体に成形したもの二つを接合し、球体のスピーカボックスを成形してもよい。

本発明のスピーカ装置１Ａは以上のように構成されているものであって、このものを使用するにあたっては、まずこのものにおけるスピーカユニット２の向きを好みの角度位置に調整する。すなわちスピーカボックス３は球形であり、内装壁Ｃ１やスタンド９の設置穴９１ａ、９２ａ内に収容され、内部にカウンタバランサＢたる重り５が設置されているため、自由方向に角度調節が可能であり、またその姿勢維持の安定性にも優れる。

スピーカ装置１Ａから音を発生させると、スピーカボックス３が球体であるため、角箱状スピーカ装置のような特定の辺が存在しないため、辺の長さで制約が生じる最低音周波数での問題が無く、角箱状スピーカ装置のような角のあるスピーカボックス３では考えられないスピーカボックス３のサイズを超えた良好な低音域と、癖の少なく、滑らかな音を発する。またこのとき貫通孔３２が設けられていないと、スピーカボックス３内は閉鎖された状態であるため、スピーカユニット２のコーン紙の前後に音を発生するスピーカボックス３内への音圧が封じ込められた状態となるため、これがスピーカユニット２のコーン紙のスムーズな振動を妨げるが、本実施例にあってはスピーカボックス３内の音響管４を通って貫通孔３２から速やかに排除されるため、このようなスピーカユニット２のコーン紙の振動の妨害が生じない。しかしながら単に貫通孔３２を開けたのみであると、スピーカボックス３内の音圧を過剰に排除してしまい、スピーカのコーン紙が自由運動し、コーン紙が過振動をしてしまい再生音が歪む原因となるが、貫通孔３２には音響管４が設けられているため、コーン紙の過振動を抑え、バスフレックスの管共鳴動作の原理により、滑らかな再生音とより豊かな低音が再生できるようになる。

またスピーカ装置１Ａから音を発生させると、スピーカボックス３の球体内面には本来平行面が存在しないので、平行面の間で生じる鳴き龍現象のフラッターエコーは無いはずであるが少なからずフラッターエコーが発生するため、これを吸音材６が吸収して消滅させるものである。

〔２〕スピーカ装置１Ｂについて
次に図１及び７においてセダンタイプの車両ＣのリヤトレイＣ１０に埋設したスピーカ装置１Ｂについて説明する。スピーカ装置１Ｂは、前記スピーカスピーカ装置１Ａと同様に、音を出力するスピーカユニット２と、このスピーカユニット２が設置されるスピーカ設置口３１を有した球形状のスピーカボックス３とを具えて成る。そしてスピーカユニット２や球形状のスピーカボックス３が前記スピーカ装置１Ａに示したように例えば集成木材Ｗをくり抜いて形成するなど特に変わりはないが、スピーカ装置１Ｂの特徴として、スピーカユニット２の中心に対向するスピーカボックス３の壁面には、車両Ｃの内装壁後方のボックス空間をスピーカーボックス３の内容積として利用することが可能なほどの大きさの開放穴３３を開口している。なお本実施例では一例として開放穴３３の大きさは、スピーカボックス３の直径の約７０％程度の穴に形成されている。開放穴３３の周縁には適宜の重り５のカウンタバランサＢが設けられる。またスピーカボックス３内部には、スピーカ装置１Ａと異なり、一例として吸音材６を設けていない。

以上のような構成を有したスピーカ装置１Ｂによれば、車両ＣのリヤトレイＣ１０下方のトランクボックスをスピーカボックス３の内容積として利用するため、スピーカ装置１Ｂの見かけ上の大きさよりはるかに大きな音量と、より豊かな低音の再生が可能となる。なおスピーカ装置１Ｂはもちろん車両Ｃのドア等に設置することも可能である。

また図８はいわゆるＳＵＶ車（スポーツユーティリティービークル、いわゆるステーションワゴン、１ＢＯＸカー、ミニバン等）の内装壁Ｃ１にスピーカ装置１Ｂを設けた実施例である。

また図９に示すものは、車両Ｃの内装壁Ｃ１に設けたスピーカ装置１Ａを着脱自在として、車外に載置して音楽等を楽しむことができるようにした実施例である。この実施例では一例としてスピーカ装置１Ａを、ブラケット１１により回動自在に取り付けた取付板１０ごと車両Ｃの内装壁Ｃ１に着脱自在とした構成を採っている。

本発明の二種のスピーカ装置を、それぞれ車両のドアの内装壁とリヤトレイに設置した実施例を示す斜視図並びにスピーカ装置の分解斜視図である。 本発明のスピーカ装置をドアに取り付けた例を示す横断平面図である。 本発明のスピーカ装置をスタンドに取り付けた状態を示す側面図である。 本発明のスピーカ装置の縦断側面図である。 （ａ）は吸音材を紐体で支持する他の実施例を示す説明図であり、（ｂ）は吸音材をスピーカボックスの内壁面に設けた他の実施例を示す縦断側面図であり、（ｃ）はカウンタバランサの構成を変更した他の実施例を示す縦断側面図である。 スピーカボックスの製造の概略を示す説明図である。 開放穴を有したスピーカ装置により車両のトランクボックスをスピーカボックスの内容積として利用した実施例を示す縦断側面図である。 実施例２のスピーカ装置を車両の後部スペースの壁面に適用した設置例を示す車両内部の斜視図である。 スピーカ装置を着脱自在に構成した実施例３を示す車両背面から見た斜視図である。

１Ａ スピーカ装置
１Ｂ スピーカ装置
２ スピーカユニット
２ａ プロテクタ
３ スピーカボックス
３０Ｆ ボックス前部
３０Ｂ ボックス後部
３１ スピーカ設置口
３２ 貫通孔
３３ 開放穴
４ 音響管
５ 重り
６ 吸音材
６０ 吸音材
７ 支持ロッド
７０ 紐体
８ 突板シート
９ スタンド
９１ 前支持板
９１ａ 設置穴
９２ 後支持板
９２ａ 設置穴
９３ 底板
１０ 取付板
１１ ブラケット
Ｂ カウンタバランサ
Ｃ 車両
Ｃ１ 内装壁
Ｃ１０ リヤトレイ
Ｓ ビス
Ｗ 集成木材
Ｗｈ 穴

Claims (7)

1. 音を出力するスピーカユニットと、このスピーカユニットを収納する外面が球状のスピーカボックスとを具えて成り、このスピーカボックスは前記スピーカユニットの前面側が外部に指向するスピーカ設置口を有すると共に、スピーカボックスの内壁面側を球面状に形成した構成を有するスピーカ装置において、
   前記スピーカユニットの中心に対向するスピーカボックスの壁面には、スピーカユニットが動作した際に内部に発生する強い音圧を外部に逃がすためのスピーカボックス外部に連通する貫通孔を設けるとともに、この貫通孔のスピーカボックス内壁面側に音響管を連通させて設けるものであり、且つスピーカボックスの支持に当っては、前記スピーカボックスが嵌合する設置穴を有した二枚の支持板を用いて前記スピーカボックスを前記設置穴内に嵌合した状態で前後から挟み、前記スピーカボックスを回動自在に支持したものであることを特徴とするスピーカ装置。
2. 音を出力するスピーカユニットと、このスピーカユニットを収納する外面が球状のスピーカボックスとを具えて成り、このスピーカボックスは前記スピーカユニットの前面側が外部に指向するスピーカ設置口を有すると共に、スピーカボックスの内壁面側を球面状に形成した構成を有するスピーカ装置において、
   このスピーカ装置は、車両の内装壁にスピーカ装置を取り付けるものであり、前記スピーカユニットの中心に対向するスピーカボックスの壁面には、車両の内装壁後方のボックス空間をスピーカボックスの内容積として利用することが可能なほどの大きさの開放穴を開口しているものであり、且つスピーカボックスの支持に当っては、前記スピーカボックスが嵌合する設置穴を有した二枚の支持板を用いて前記スピーカボックスを前記設置穴内に嵌合した状態で前後から挟み、前記スピーカボックスを回動自在に支持したものであることを特徴とするスピーカ装置。
3. 前記スピーカユニットの動作時に、内部に生じる定在波を吸収消滅するための吸音材を前記スピーカボックスの中心に設けるものであり、この吸音材の直径は、前記スピーカユニットのコーン紙の直径以上に設定していることを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
4. 前記スピーカボックスの貫通孔若しくは開放穴周辺に、前記スピーカユニットとバランスを取るためのカウンタバランサが設けられることを特徴とする請求項１、２または３記載のスピーカ装置。
5. 前記音響管が前記スピーカユニットとバランスを取るような重量部材で形成されていることを特徴とする請求項１、３または４記載のスピーカ装置。
6. 前記スピーカボックスは、中空の略半球状のものを二個接合して形成されることを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載のスピーカ装置。
7. 車両の内装壁に対し、車外へ取り出して載置することもできるように着脱自在に設けられることを特徴とする請求項１、２、３、４、５または６記載のスピーカ装置。

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