JP4444782B2 - スピーカボックス - Google Patents

Description

本発明は、直方体形状のスピーカの背面騒音を低減するためのスピーカボックスに関し、特にスピーカの後方へ向かう音響放射量を軽減するボックス構造に関する。

近年、社会活動の活性化には公共のイベントは重要な役割を果たしている。しかし、屋外イベント等の公共の場で発せられる音は大音量であり、そのイベントに興味の無い人（特に周囲の住民）にとっては騒音源となるに過ぎない。そして、屋外イベントでは、スピーカ後方への騒音の配慮が欠ける場合が多く、騒音問題、特に苦情の発生を引き起こしている。

それに対してスピーカを取り囲むスピーカボックスを設けた場合に、一般的に、スピーカボックスの後方で聞こえる音としては、ボックスの壁面が振動して出す音、スピーカの音がボックスの壁面に当たって出す音、スピーカの音がボックスの壁面に反射して出す音があり、さらには、正面から回析して後方に伝わる音がある。

従来では、スピーカの音がボックスの壁面に当たって出す音、及び、スピーカの音がボックスの壁面に反射して出す音を低減し、後方への騒音を無くするために、例えばボックス内部に多層にフェルトを積層したものが知られている（特許文献１参照）。

また、スピーカの背面からスピーカボックス内に出ていく音をスピーカボックス内で吸音するために、スピーカボックス内部に合成繊維製の中空糸からなる多孔質吸音材を載置したものが知られている（特許文献２参照）。

さらには、電子楽器用のスピーカボックスとして、スピーカの背面からの音漏れやスピーカボックスの板面の共振を防止するために、スピーカボックスと略同じ形状の器状の吸音部材をスピーカボックスに設け、スピーカボックスの前面に取り付ける前面パネルとスピーカボックスとの間に上記吸音部材のフランジ部を介在させたものが知られている（特許文献３参照）。
特開平８−３３１６８０号公報 特開２０００−１１５８７２号公報 特開２０００−２７８７８０号公報

ところが、上記特許文献１に示すものは、スピーカボックスの簡易的な吸音構造であるが、後方に対する騒音対策としては十分な吸音効果が得られない。ましてや、正面から回析して後方に漏れる音に対しては、全く効果がない。

特許文献２に示すものでは、特殊な吸音材をスピーカボックスに配置することで、吸音するようにしており、特殊な音域に対する吸音では効果を有するかもしれないが、後方への騒音対策としては、十分とはいえない。また、このものでも、正面から回析して後方に漏れる音に対しては、全く効果がない。

特許文献３に示すものでは、スピーカボックス内に設ける吸音材のフランジ部を前面パネルとスピーカボックスとの間に介在させて、スピーカボックスを密閉することを開示しているが、スピーカからスピーカボックス内に流れ、反射して後方に出る音に対してはこの吸音材だけでは十分な対策とはいえない。このものでも、ましてや正面から回析して後方に漏れる音に対しては、全く考慮されてない。

本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもので、その目的は、スピーカボックス内を通じてスピーカボックスの外側後方に漏れる音を低減し、スピーカボックス内の吸音性能を改善するとともに、正面から回析して後方に漏れる音も低減しようとすることにある。

上記の目的を達成するために、請求項１の発明では、直方体形状のスピーカを内蔵した直方体形状のスピーカボックスであって、上記スピーカの上面、左右両側面及び背面に吸音材層が設けられ、さらにその吸音材層の上面、左右両側面及び背面に、空気層をあけて、スピーカボックスの上壁、左右両側壁及び後壁を構成する遮音材が設けられ、スピーカボックスの底壁を構成する床材に対して、上記スピーカがスパイク状の支持脚を介在して支持され、スピーカボックスの前壁は、上記吸音材層の前端部と、空気層の前端部と、スピーカボックスの上壁及び左右両側壁を構成する上記遮音材の前端部と、床材の前端部とを覆うように設けられ、スピーカボックスの前壁は、内側の遮音材層と外側の吸音材層とからなり、かつこの前壁前面がスピーカの前面と略面一である構成である。

請求項２の発明は、請求項１に記載のスピーカボックスにおいて、上記スピーカの上面、左右両側面及び背面に設けられる上記吸音材層が、多孔質吸音層とその外側に配設された穴開き共鳴型吸音層とからなる構成である。

請求項３の発明は、請求項２に記載のスピーカボックスにおいて、多孔質吸音層は、厚さが４０〜１００ｍｍのポリエステル系不織布からなり、上記共鳴型吸音層の厚さは３〜８ｍｍ、その穴の穴径は３〜５ｍｍ、穴間隔は４〜６ｃｍとする構成である。

請求項４の発明は、請求項１〜３のいずれ１つかに記載のスピーカボックスにおいて、上記前壁の外側の吸音材層はポリエステル系不織布からなり、内側の遮音材層は、木材チップを繊維状にして熱圧成形して作られた中質繊維板である構成である。

請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載のスピーカボックスにおいて、上記前壁の外側の吸音材層の厚さは５〜３０ｍｍであり、内側の遮音材層の厚さは１０〜３０ｍｍである構成である。

請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか１つに記載のスピーカボックスにおいて、上記スピーカの上面、左右両側面及び背面に設けられる上記吸音材層と空気層との間に遮音材層が設けられている構成である。

請求項７の発明は、請求項６に記載のスピーカボックスにおいて、上記遮音材層の厚さは５〜２５ｍｍで、スピーカボックスの上壁、左右両側壁及び後壁を構成する遮音材の厚さは１０〜３０ｍｍで、空気層の厚さは５〜５０ｍｍである構成である。

請求項８の発明は、請求項１〜７のいずれかに記載のスピーカボックスにおいて、上記床材は、２つの遮音材層間に吸振材を挟んで形成したサンドイッチ構造の構成である。

請求項１の発明によると、音響システムであるスピーカの背面騒音を大幅に低減することができる。そのために、屋外イベントで用いられる音響システムに採用した際に、スピーカの背面騒音を大幅に低減することができるので、騒音公害問題を解消でき、苦情の発生を低減できる。その上、正面の音質の劣化を招かず、かつ正面への音量も増加できるので、屋外イベントで用いられる音響システム等に好適である。

請求項２の発明によると、スピーカの後方への騒音を効果的に低減できる。

請求項３の発明によると、人に影響を与える２００〜３００Ｈｚ付近の騒音を効果的に低減できる。

請求項４の発明によると、リサイクル性に優れ、低コストで得られるとともに、取扱いが容易である。

請求項５の発明によると、正面への音質の劣化を招かず、却って音質を向上させ得る。特に、ステージ正面等のイベントの対象となる方向には音質の変化を起こさずに通常と変化無く利用でき、ステージ背面方向への騒音の影響を低減し得る点で優れた効果を発揮する。

請求項６の発明によると、スピーカ後方への騒音を効果的に低減できるとともに、正面への騒音影響を効果的に低減できるので、正面への音質の劣化を招かず、却って音質を向上させ得る。

請求項７の発明によると、スピーカ後方への騒音を効果的に低減できるとともに、正面への騒音影響を効果的に低減できるので、正面への音質の劣化を招かず、却って音質を向上させ得る点でより優れている。

請求項８の発明によると、スピーカから下方への騒音伝達を防止する機能と不要な振動を吸収する機能とに優れる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。

図１及び図２は本発明の一実施形態に係るスピーカボックスを示す。図に示すように、直方体形状のスピーカボックス１０内に直方体形状のスピーカ１が内蔵されている。このスピーカ１は、正面の発音部１ａ（スピーカユニット）と、その裏側に設けられた函部１ｂとからなる。このスピーカ１の上面、左右両側面及び背面（後面）は多孔質材からなる多孔質吸音層１１で覆われている。この吸音層１１の外側には、穴開き板からなる共鳴型吸音層１２が略密着状態で配設されている。

上記共鳴型吸音層１２の外側には遮音材層１３が略密着状態で配設され、その外側には所定の空気層１４を間にして遮音板１５が配設されており、この遮音板１５が、スピーカボックス１０の上壁、左右両側壁及び後壁を構成している。

スピーカ１の下面にはスパイク状の支持脚１６が設けられて、スピーカボックス１０の底壁を構成する床材１７にスピーカ１が面接触することを防止している。床材１７は、２枚の遮音板１９ａ，１９ｂ間に吸振材であるゴムシート１８を挟んで構成されている。

スピーカ１の前端部は吸音層１１，１２の前面、遮音材層１３の前面、遮音板１５の前面側及び床面１７の前面よりも少し突出していて、このスピーカ１の前端部外周面、すなわち、吸音層１１の前面側から遮音板１５の前面側及び床面１７の前面側には、これらを覆うように吸音材層２１及び遮音材層２２からなるバリア層２０（スピーカボックス１０の前壁）が配設され、空気層１４が密閉とされている。

上記吸音層１１は、６００Ｈｚ以上の高域の音を吸音する狙いのもので、廃ペットボトルや再生ＰＥＴ屑からなるポリエステル不織布等の多孔質吸音材からなり、その厚さは４０〜１００ｍｍ、好ましくは５５〜８５ｍｍであることが好ましい。この吸音層１１の厚さは薄過ぎると吸音効果が弱く、吸音できる周波数域が高くなるので、好ましくない。一方、吸音層１１の厚さが厚過ぎると、嵩張る難がある。

一方、上記共鳴型吸音層１２は２００〜３００Ｈｚ程度の人の声を吸音する狙いのものであって、遮音材層１３と同じ材料の穴開き板からなり、その板厚さは３〜８ｍｍ、好ましくは４〜６ｍｍである。各穴の穴径は３〜５ｍｍであり、穴の間隔は４〜６ｃｍである。特に、板厚と穴の数や大きさとが共鳴構造の吸音周波数に影響するので、２００Ｈｚ当たりの周波数を吸音する場合には、板厚５ｍｍ、穴径４ｍｍ、穴間隔５ｃｍ程度が好ましい。

上記遮音材層１３や遮音板１５は、音が漏れて伝わることを防止するとともに振動を極力抑制する強度を有するものが良く、木材チップを繊維状にして接着剤を加え、熱圧成形して作られたＭＤＦ（中質繊維板）等が好ましい。遮音材層１３の厚さは５〜２５ｍｍで、遮音板１５の厚さは１０〜３０ｍｍとし、空気層１４の厚さは５〜５０ｍｍ、特に１０〜３０ｍｍとすることが好ましい。厚さが薄過ぎると、遮音効果に劣り、厚過ぎると嵩張るので、上記範囲とすることが好ましい。

バリア層２０は、正面からの放射音がバリア層２０の面で反射して正面の放射音と混ざり合うことを低減することと、スピーカボックス１０内の音が前側に漏れ出ることとを防止するものであって、外側が吸音材層２１で内側が遮音材層２２からなるものが好ましい。このバリア層２０の吸音材層２１は多孔質吸音層１１と同様な吸音材を使用し、吸音材の厚さは５〜３０ｍｍ、特に１０〜２０ｍｍとすることが好ましい。バリア層２０の遮音材層２２は上記遮音材層１３と同様な材料を使用し、その厚さは、遮音板１５と同様に１０〜３０ｍｍとすることが好ましい。

このバリア層２０の外面（前面）はスピーカ１の前面と面一とされており、このことで、バッフル効果を起こし、放射効率を向上させることができる。すなわち、スピーカ１よりもバリア層２０が前側に出ていると、ホーン効果が起こって音質が著しく劣化する。逆にスピーカ１の方がバリア層２０よりも前側に飛び出ていると、正面から回析する音の低減効果が劣る。

尚、バリア層２０は、内部を遮音材層２２で構成して、その外側に吸音材層２１を貼り合わせた２層構造としているが、このような２層構造に限られるものではなく、スピーカボックス内の音が前側に漏れ出ないように遮音するとともに、前面の放射音を吸音することができれば、３層以上にしてもよい。

床材１７は、間に吸振材であるゴムシート１８を挟んだ遮音板１９ａ，１９ｂからなるもので、両遮音板１９ａ，１９ｂは、木材チップを繊維状にして接着剤を加え、熱圧成形して作られたＭＤＦ（中質繊維板）等が使用できる。尚、音の伝達を低減することからすると、遮音板１９ａ，１９ｂの厚さは互いに異なる方が好ましい。ゴムシート１８は防振性ゴムからなるものが好ましい。

尚、吸振材としては、ゴムシートに限られるものではなく、砂層等であってもよい。また、支持脚１６は少ないほど振動が伝わり難いので、１点で支持することが好ましいが、反面では床材１７に支持し難くなるので、実際には３点程度で支持することが好ましい。

次に、具体的に実施した実験方法及びその結果について説明する。高さ約４９５ｍｍ、奥行き３３０ｍｍ、横幅６１４ｃｍのサイズのスピーカボックスを実施例１として用意した。その内部に配設するスピーカ１として、市販のギターアンプ（フェルナデス社製のＦＡ−１５型。縦３０５ｍｍ、横３３２ｍｍ、奥行き１９８ｍｍで、１５Ｗ出力アンプを内蔵した密閉型スピーカである）を用いた。

多孔質材の吸音層１１は、廃ペットボトルから再生されたポリエステル不織布を使用した吸音材を使用し、その厚さは７５ｍｍのものを使用した。実験を簡略化するために、共鳴型吸音層１２は省略した。遮音材層１３は厚さ１５ｍｍのＭＤＦボード、遮音板１５は厚さ２２ｍｍのＭＤＦボードを使用し、空気層１４の厚さは１５ｍｍとした。バリア層２０は吸音材層２１及び遮音材層２２の２層構造のものであって、吸音材層２１は、廃ペットボトルから再生されたポリエステル不織布を使用した厚さ１５ｍｍの吸音材で構成し、遮音材層２２は、厚さ２２ｍｍのＭＤＦボードを使用した。床材１７は、厚さ１５ｍｍのＭＤＦボードからなる遮音板１９ａ，１９ｂと、厚さ３ｍｍのゴムシート１８とを使用した。生産性に優れるので、各吸音材及び各遮音材としては同じ素材でできるだけ同じ厚さのものを使用した。しかし、吸音材及び遮音材は上記例に限られるものではなく、その使用箇所に適した素材、厚さに設定してもよいのは勿論である。

上記構造のスピーカボックス１０を実施例１とし、単にギターアンプ（スピーカ１）のみのものを比較例１としてそれぞれ用意し、試験を行った。図３に示すように、実施例１のスピーカボックス１０を無響室の上段に、また単にスピーカ１のみの比較例１を下段にそれぞれ置いて騒音試験をした。この騒音試験では、無響室にて音源の前面１ｍ、２ｍに騒音計Ｓを置き、この音源の正面１ｍ、２ｍでの騒音レベルを測定した。図４は、背面１ｍ、２ｍでの騒音レベルを測定するために、図３に比較して、スピーカボックス１０（実施例１）及びスピーカ１（比較例１）を逆に向けて配設したもので、他は図３と同じである。騒音計Ｓはリオン社製のＮＬ−１４型を使用した。実施例１及び比較例１は壁から５００ｍｍの位置に設置し、騒音計Ｓは床から４９０ｍｍの高さに設置した。

音源は白色雑音及び屋外ライブで用いられるような曲の２曲を選んだ。まず、ＣＤプレーヤと実施例１及び比較例１の各スピーカ１とを接続して各スピーカ１から音を出力し、前方及び後方のそれぞれ１ｍ、２ｍの地点に設置した騒音計Ｓで等価騒音レベル（ＬAeq）を測定した。

さらに、等価騒音レベルの測定と同様に、各スピーカ１の前方及び後方それぞれ１ｍ、２ｍの位置に騒音計Ｓを設置し、この騒音計ＳにＦＥＴアナライザＦを接続して周波数特性（Ｌp）を測定した。

（ＬAeq）は１分と１０分の２種類で測定した。ここで、（ＬAeq）を測定したのは、近年、環境騒音の評価量としてよく用いられるからである。

実施例１と比較例１との差（実施例１の等価騒音レベルから比較例１の等価騒音レベルを減じたもの）を測定した。前方１ｍと２ｍとで測定した等価騒音レベル（１分）の差を表１に示す。尚、表１の値の単位はｄＢ（A）で、４回測定の平均値を示す。

表１より、曲によってバラツキはあるが、実施例１では比較例１に比べて約５ｄＢほど正面での音量が増加していることが判る。

次に、回折による減衰量の差について、１ｍ、２ｍでそれぞれ計測した結果を図５に示す。また、表１から、ギターアンプ前面での音量が増加していることが判ったので、実施例１で前面から出る音量を比較例１と同じになるように調整した後に計測した結果も図５に示す。

尚、計測は、受音点でのＦＦＴアナライザＦによる周波数スペクトル分析結果を用いることを考慮し、比較例１の周波数成分（ｄＢ）から実施例１の周波数成分（ｄＢ）を減じて求めた。

図５により、実施例１は、比較例１に比較して、１メートルでは５ｄＢ、２メートルでは２ｄＢ減衰している。特に、実施例１では比較例１に比べて、前方での放射音圧レベルが約５ｄＢ増加するので、その増加分を調整する（実施例１で音量を低下する）と、実施例１では比較例１に比べて、１メートルでは約９ｄＢ、２メートルでは約６ｄＢ減音できることが判った。

次に、各スピーカ１の後方１ｍ、２ｍそれぞれでの周波数特性を解析した結果を図６に示し、前面から出る音量を調整したときの音圧の差を図７に示す。尚、音圧の差は実施例１から比較例１を減じることで求めた。

図６及び図７より、後方では、音量の調整前及び調整後のどちらも、２５０Ｈｚ〜１６０００Ｈｚの周波数でよく音が軽減されていることが判った。

このように共鳴型吸音層１２を省略した実験でも、大きな効果を有しており、共鳴型吸音層１２を設けた場合には、さらに効果がアップすることは十分に推測される。これが、敢えて共鳴型吸音層１２を設けたものをテストしなかった理由である。

また、スピーカボックスを設けた実施例１により、前面から放射される音の音質がどれくらい変化したかを確認するため試聴実験を行った。本実験では被験者は２０人とし、アンケート回答を用いて評価を行った。音源は一般のＣＤ音源の音楽４曲（ロック系２曲、クラシック系２曲）を用いた。

音質評価のアンケートは、高低音の抜け、何の音か判る、鮮明、距離感、迫力、広がり、立体感、高低音の伸び、軽やかさ、明るさ、高低音の滑らかさ、切れ、キンキンするの１６項目で成っており、各項目を５段階で評価した。

評価方法は、比較例１の音質を「３」と基準し、実施例１のスピーカボックスでの音質を評価した。その評価結果を図８に示す。

図８より、鮮明、迫力、広がり、明るさ、切れの項目に変化が見られた。これは、スピーカボックス内の吸音材がギターアンプから出る雑音を吸音したためであると考えられる。

本発明の実施形態に係るスピーカボックスの正面断面図である。 スピーカボックスの側面断面図である。 実施例１と比較例１との正面での騒音測定状態を説明する図である。 実施例１と比較例１との背面での騒音測定状態を説明する図である。 実施例１と比較例１とにおいて、回折による減衰量の差について計測した結果を示す図である。 実施例１と比較例１とにおいて、スピーカ後方での周波数特性を解析した結果を示す図である。 前面から出る音量を調整したときの音圧の差（実施例１と比較例１との差）を示す図である。 実施例１のスピーカボックスでの音質を評価した結果を示す図である。

符号の説明

１ スピーカ
１０ スピーカボックス
１１ 多孔質吸音層（吸音材層）
１２ 共鳴型吸音層（吸音材層）
１３ 遮音材層
１４ 空気層
１５ 遮音板（遮音材）
１６ 支持脚
１７ 床材
１８ ゴムシート（吸振材）
１９ａ，１９ｂ 遮音板（遮音材層）
２０ バリア層（前壁）
２１ 吸音材層
２２ 遮音材層

Claims (8)

1. 直方体形状のスピーカを内蔵した直方体形状のスピーカボックスであって、
   上記スピーカの上面、左右両側面及び背面に吸音材層が設けられ、
   上記吸音材層の上面、左右両側面及び背面に、空気層をあけて、スピーカボックスの上壁、左右両側壁及び後壁を構成する遮音材が設けられ、
   スピーカボックスの底壁を構成する床材に対して、上記スピーカがスパイク状の支持脚を介在して支持され、
   スピーカボックスの前壁は、上記吸音材層の前端部と、空気層の前端部と、スピーカボックスの上壁及び左右両側壁を構成する上記遮音材の前端部と、床材の前端部とを覆うように設けられ、
   上記スピーカボックスの前壁は、内側の遮音材層と外側の吸音材層とからなり、かつ前壁前面が上記スピーカの前面と略面一であることを特徴とするスピーカボックス。
2. 請求項１のスピーカボックスにおいて、
   スピーカの上面、左右両側面及び背面に設けられる吸音材層が、多孔質吸音層とその外側に配設された穴開き共鳴型吸音層とからなることを特徴とするスピーカボックス。
3. 請求項２のスピーカボックスにおいて、
   多孔質吸音層は、厚さが４０〜１００ｍｍのポリエステル系不織布からなり、
   共鳴型吸音層の厚さは３〜８ｍｍ、その穴の穴径は３〜５ｍｍ、穴間隔は４〜６ｃｍであることを特徴とするスピーカボックス。
4. 請求項１〜３のいずれか１つのスピーカボックスにおいて、
   前壁の外側の吸音材層はポリエステル系不織布からなり、
   内側の遮音材層は、木材チップを繊維状にして熱圧成形して作られた中質繊維板であることを特徴とするスピーカボックス。
5. 請求項１〜４のいずれか１つのスピーカボックスにおいて、
   前壁の外側の吸音材層の厚さは５〜３０ｍｍであり、
   内側の遮音材層の厚さは１０〜３０ｍｍであることを特徴とするスピーカボックス。
6. 請求項１〜５のいずれか１つのスピーカボックスにおいて、
   スピーカの上面、左右両側面及び背面に設けられる吸音材層と空気層との間に遮音材層が設けられていることを特徴とするスピーカボックス。
7. 請求項６のスピーカボックスにおいて、
   遮音材層の厚さは５〜２５ｍｍであり、
   スピーカボックスの上壁、左右両側壁及び後壁を構成する遮音材の厚さは１０〜３０ｍｍであり、
   空気層の厚さは５〜５０ｍｍであることを特徴とするスピーカボックス。
8. 請求項１〜７のいずれか１つのスピーカボックスにおいて、
   床材は、２つの遮音材層間に吸振材を挟んで形成したサンドイッチ構造であることを特徴とするスピーカボックス。

Images