JP4517929B2

JP4517929B2 - スピーカエンクロージャ

Info

Publication number: JP4517929B2
Application number: JP2005123837A
Authority: JP
Inventors: 雅男松本
Original assignee: 雅男松本
Priority date: 2005-04-21
Filing date: 2005-04-21
Publication date: 2010-08-04
Anticipated expiration: 2025-04-21
Also published as: JP2006303991A

Description

本発明は音響系の技術分野に属するものであってスピーカエンクロージャの改良に関するものである。

スピーカエンクロージャについて多角的な研究開発が行われていることは周知のとおりである。とくに音響面での改善には著しいものがある。下記の特許文献に開示されたものも、このような開発や改善の一部に関するものである。

スピーカエンクロージャのうちで密閉型のものは、エンクロージャやスピーカユニットを小型化した場合に設置上の制約が緩和され、スピーカコーンの軽量化によって中高音域の再生が良好なものになる。その一方で、小型化したエンクロージャが最低共振周波数を上昇させたり、小口径化したスピーカユニットが音波伝導の際の空気制動力を弱いものにしたりする。その結果、スピーカコーンが振動しがたいものになってしまい、低音域の再生が困難になる。この低音域に関する改善については、下記のバスレフ型（位相反転型）やパッシブラジエータ方式が主流をなしている。

［バスレフ型］
これはスピーカ後面からの音圧を積極的に利用するため、密閉型スピーカのバッフルにダクト（ポート）を設けて位相反転させるというものである。さらにいうと、ポート部の空気が特定の周波数で共振して前面放射音と同位相となり、それが加算されるため、音響効率がかなり向上する。バスレフ型については、ダクトの位置・長さ・口径などで低音特性が変わる。

［パッシブラジエータ方式］
これはバスレフ型でのポートに相当するパッシブラジエータをエンクロージャが備えているもので、バスレフ型のポートに比べて寸法的な制約が少なく、ポート内部での管共振による中高音域特性に乱れも少ない。
特開平０５−２６８６８９号公報特開平０８−３４０５９１号公報特開２００３−０５２０９４号公報

上述したバスレフ型でエンクロージャを小型にした場合は、背面板で反射したスピーカ背面音がポートから漏れるため中高音に濁りが生じたり、最低共振周波数が上昇するため低音域の再生が不十分になったりする。バスレフ型は、また、スピーカユニットの最低共振周波数付近まで均一な特性が得られるものの、特定周波数よりも低い周波数帯域において放射音が打ち消し合うため低音の減衰が密閉型に比して早くなる。それゆえ、最低共振周波数以下の音域にある弦楽器などの余韻音を再生するのが難しくなる。

一方でパッシブラジエータ方式も、エンクロージャを小型にした場合に最低共振周波数が上昇するという不都合が生じる。それにスピーカユニットも小口径になるため、音波伝導の際の空気制動力が弱くなる。これはスピーカコーンが振動しがたいということであるから低音域の再生も困難になる。

本発明はこのような技術課題に鑑み、エンクロージャやスピーカユニットを小型化した場合であっても、中高音域のみならず低音域までも豊かに再生することのできるスピーカエンクロージャを提供しようとするものである。

本発明に係るスピーカエンクロージャは所期の目的を達成するために下記の課題解決手段を特徴とする。すなわち本発明スピーカエンクロージャは、中空構造体の前面にスピーカユニットが装着されていること、および、中空構造体の内部であってスピーカ背面側には第１空気室と第２空気室と第３空気室とが区画形成されていること、および、第１空気室と第２空気室とを区画している仕切板が位相遅延用ダクトを有していて第１空気室と第２空気室とが当該位相遅延用ダクトを介して相互に連通していること、および、第２空気室と第３空気室とを区画している振動板が非駆動系のものからなるとともにスピーカの有効面積よりも大きい板面を有していること、および、第３空気室と外部とを区画している中空構造体壁に低域音放射用ダクトが設けられていること、および、振動板がその表裏面方向に貫通する開口部を有していて第２空気室と第３空気室とが当該開口部を介して相互に連通しているとともに、振動抑制部材が振動板の開口部を貫通して仕切板と中空構造体壁とにわたり固定されていることを特徴とする。

本発明に係るスピーカエンクロージャは、スピーカ前面音（中高音）だけでなくスピーカ背面音のうちの低音をも合わせて再生音を楽しむとき、とくに小型化されたエンクロージャやスピーカユニットで再生音を豊かなものにするとき、下記(1)〜(5)のような効果を発揮する。
(1) エンクロージャ内にはスピーカ背面から中高音域や低音域の音が放射される。これらのうちで中高音域の音は位相遅延ダクトを通過することなく第１空気室で打ち消し合って多くが減衰する。これに対し、位相遅延ダクトを通じて第１空気室から第２空気室へ送られる低音域の音は、第２空気室と第３空気室との境界にある振動板を振動させる。振動板がこの低音域に反応したときの音圧は第３空気室や低域音放射用ダクトを経由してエンクロージャ外に放射される。これでスピーカ再生音のうちの低音域が補完されるから、中高音（スピーカ前面音）と低音（スピーカ背面音）とが合成されたところの豊かな再生音を楽しむことができる。
(2) エンクロージャ内の中高音に対しては第１空気室での打ち消し作用だけでなく、振動板の遮断による減衰作用もある。これはエンクロージャ内での中高音域の減衰効果が大きいということであるから、スピーカ低音域の音を効率よく導き出することができる。
(3) 第１空気室や第２空気室の後段には低域音放射用ダクトに直通する第３空気室も存在する。このように複数の空気室があるときは、空気室内での音圧の高まりで振動板が制動され、振動板の固有共振周波数に基づく再生特性上のうねりが緩和される。その結果、スピーカ背面音のうちから音響的に良質のスピーカ低音域を導き出すことができる。
(4) 振動板の開口部の大きさを加減することで、振動板の固有共振周波数を簡単に変化させることができる。これはエンクロージャ全体の再生周波数が簡単に調整できるということであるから、目的とするスピーカ低音域を再生するための構造が容易に得られる。
(5) 振動板の開口部を貫通した振動抑制部材が仕切板と中空構造体壁とを相互に固定しているから、これに依存して仕切板などの不要な振動を抑制することができる。したがってこの点からも音響的に良質のスピーカ低音域が導き出せる。

本発明に係るスピーカエンクロージャの実施形態について、はじめは図１〜図２に例示されたものを説明する。

図１の実施形態において、エンクロージャの主体である中空構造体１１は直方体や立方体で代表されるところの六面体の箱形をしている。したがって図１の中空構造体１１は、前面板１２・背面板１３・両側面板１４・１５・上面板１６・底面板１７を備えている。中空構造体１１の前面板１２にはスピーカ用の装着口１８が形成されており、中空構造体１１の内部には区画手段で区画された第１空気室２１と第２空気室２２と第３空気室２３とが形成されている。図１の実施形態で第１空気室２１と第２空気室２２とを区画しているのは仕切板２４である。仕切板２４はその下部側に管状の位相遅延用ダクト２５を備えているものである。仕切板２４は中空構造体１１の内壁面と密接する態様で中空構造体１１内の所定位置に組み付けられている。この態様において、第１空気室２１と第２空気室２２とは仕切板２４の位相遅延用ダクト２５で互いに連通している。図１の実施形態で第２空気室２２と第３空気室２３とを区画しているのは非駆動系の振動板２６である。図２でも明らかなように、振動板２６はその表裏面方向に貫通する開口部２７を有するものである。振動板２６は、また、互いに隣接する振動基部２８と取付部２９とを上端側と下端側のそれぞれに有するものである。これらを相対的にいえば、取付部２９が振動板２６の端にあって振動基部２８が取付部２９の内側にある。さらに振動板２６の板面は後述するスピーカの有効面積よりも大きい。一方で、中空構造体１１の内壁面（上面板１６の内面と底面板１７の内面）における第２空気室２２と第３空気室２３との境界には振動板取付用の取付座部３０が設けられている。したがって中空構造体１１内で第２空気室２２と第３空気室２３との境界に配置された振動板２６は、取付部２９を取付座部３０に固定されて所定位置にある。この取付状態をさらにいうと、振動板２６の両側部は中空構造体１１の内壁面（両側内面）との間に微間隙を介在して当該内壁面（両側内面）に対する非接触状態を保持している。図１の実施形態で振動抑制部材３１は、代表的一例として棒状のものである。振動抑制部材３１は中空構造体１１内において、振動板２６の開口部２７を貫通して仕切板２４と中空構造体壁（背面板１３）とにわたり固定されている。この場合の振動抑制部材３１も、開口部２７の内周面に対しては微間隙を介在して非接触状態を保持している。図１の実施形態においては、さらに、第３空気室と外部とを区画している中空構造体壁（背面板１３）に管状の低域音放射用ダクト３２が設けられている。

図１に例示されたスピーカエンクロージャについては上記の説明で明らかなように、中空構造体１１における第１空気室２１・第２空気室２２・第３空気室２３が前後に区画形成されている。

中空構造体１１で代表的なものは木製・合成樹脂製・金属製・これらの複合体製などである。仕切部材２１や振動抑制部材３１もそれらの材料でつくられる。上記において振動板２６が「非駆動系」という意味は、振動板２６それ自体が電気的および／または機械的な振動用駆動手段を具備しないということである。振動板２６については、振動基部２８や取付部２９を除く部分が合成樹脂フィルム・合成樹脂板（例：発砲スチロール板）・段ボール紙・アルミニウム箔・紙製ハニカムボードなどの単体または複合材からなる。振動板２６の振動基部２８は、一例としてクッション材のような振動しやすい振動材料からなる。具体的にはゴム製または合成樹脂製のクッション材からなり、それが発泡体であったりする。振動板２６の取付部２９は上記の取り付けに耐えることのできる材料からなる。これも木製・合成樹脂製・金属製・これらの複合体製など任意でよい。振動基部２８や取付部２９は、たとえば振動板２６の両端部に順次接続されたりして振動板２６と一体化される。振動板２６の開口部２７については、振動板２６の固有振動数を調整するため、または、そこからの音の透過量を調整するため、適当な大きさに設定される。振動抑制部材３１の外径も開口部２７の大きさに応じて適当な大きさに設定されたりする。開口部２７のみ、または、開口部２７と振動抑制部材３１とが複数設けられることもある。逆に、振動板２６の開口部２７や振動抑制部材３１が省略されることもある。上記においてはこのほか、中空構造体１１の適当な壁面に内張材や外張材が張り付けられることもある。中空構造体１１に関して各部材の組み立てるときの結合・取付・固定などは、ほぞ継ぎ・釘止め・ビス止め・金具止め・接着などが単独で用いられたり併用されたりする。

図１の実施形態で例示されているスピーカユニット４１は周知のものである。これについてはワイヤ付きスピーカを備えたものやワイヤレススピーカを備えたものなど適当なものが採用される。スピーカユニット４１は図１のごとく、前面板１２に形成された装着口１８を利用して中空構造体１１に装着される。この場合の取付や固定も上記に準ずる。スピーカユニット４１の背面部は中空構造体１１内にあってその背面板１３と対面する関係にある。この場合のスピーカの有効面積は、スピーカユニット４１におけるスピーカコーンの最大外径で定まるものである。

図１に例示されたスピーカエンクロージャの場合、スピーカ（スピーカユニット４１）の前面音は前方へ放射しながら伝搬する。一方でスピーカ（スピーカユニット４１）の背面音は、第１空気室２１→位相遅延用ダクト２５→第２空気室２２→振動板２６→第３空気室２３→低域音放射用ダクト３２のような経路で外部に放射される。このスピーカ背面音はつぎのようになる。第１空気室２１においては中高音域の音が位相遅延ダクト２５を通過することなく打ち消し合って減衰するが、低音域の音は位相遅延ダクト２５から第２空気室２２に送られる。第２空気室２２に進入した低音域の音はここで振動板２６を振動させる。この振動で低音域の音は、振動板２６による透過音となって第２空気室２２から第３空気室２３に至る。この後、第３空気室２３の低音は質感のよいものとなって低域音放射用ダクト３２から中空構造体１１外に放射される。かくて低音域が特定周波数の強調をともなわないで補完されるから、中高音のスピーカ前面音と低音のスピーカ背面音とを合わせた定位感のよい再生音（合成音）を楽しむことができる。これは、また、既述の効果を奏するものであるから、エンクロージャやスピーカユニットが小型であっても再生音を豊かなものにする。

つぎに、本発明に係るスピーカエンクロージャの実施形態として図３に例示されたもの説明する。

図３の実施形態では、中空構造体１１の内部であってスピーカ背面側にある第１空気室２１・第２空気室２２・第３空気室２３が水平に区画形成されていること、低域音放射用ダクト３２が中空構造体１１の前面板１２に設けられていることなど、これらが前例と異なるものである。その他の技術的な事項は前例と実質的に同じかそれに準ずる。

図３に例示されたスピーカエンクロージャも、スピーカ（スピーカユニット４１）の前面音が前方へ放射される一方で、スピーカ（スピーカユニット４１）の背面音が第１空気室２１→位相遅延用ダクト２５→第２空気室２２→振動板２６→第３空気室２３→低域音放射用ダクト３２のような経路で外部に放射される。すなわちスピーカ背面音は、前例と同様に中高音域の音が減衰して低音域の音のみが音質のよい状態で取り出され、それが低域音放射用ダクト３２から放射される。したがって図３の実施形態においても前例と同様に、低音のスピーカ背面音が中高音のスピーカ前面音に合成されて再生音が豊かなものになる。

図４は振動板２６について他の実施形態を示している。すなわちこの実施形態の振動板２６は、その片面の両端にスポット状の振動基部２８を有するものである。図４のような態様での振動基部２８は、多角形（例：四角形）のブロック形状や円形のブロック形状など任意の形状でよく、また、振動板２６の両側部にわたる長い帯状のものでもよい。振動基部２８がクッション材のような振動材料からなる点は前例と同じである。

図４の振動板２６は、中空構造体１１内において第２空気室２２と第３空気室２３との境界に配置されるという前提でつぎのように組み付けられる。たとえば図１の中空構造体１１内であれば、振動基部２８を背面板１３または仕切板２４のいずれかに固定することで振動板２６が第２空気室２２と第３空気室２３との境界に配置される。図３の中空構造体１１内であれば、振動基部２８を底面板１７または仕切板２４のいずれかに固定することで振動板２６が第２空気室２２と第３空気室２３との境界に配置される。この説明から理解されるように、振動基部２８は取付部２９をも兼ねるものである。これらの例のようにして振動板２６を取り付けるとき、背面板１３・底面板１７・仕切板２４などの取付面と振動基部２８との間にスペーサを介在させてもよい。

本発明に係るスピーカエンクロージャは、ダクト・仕切板・振動板・振動抑制部材など少ない部材でエンクロージャの内部構造を改良した簡潔なものであるから、再生音の豊かなスピーカエンクロージャを提供するというときの利用可能性が高い。

本発明スピーカエンクロージャの一実施形態を略示した断面図本発明スピーカエンクロージャにおける振動板の斜視図本発明スピーカエンクロージャの他の一実施形態を略示した断面図本発明スピーカエンクロージャにおける振動板の他例を示した斜視図

１１中空構造体
１２前面板
１３背面板
１４側面板
１５側面板
１６上面板
１７底面板
１８スピーカ用の装着口
２１第１空気室
２２第２空気室
２３第３空気室
２４仕切板
２５位相遅延用ダクト
２６振動板
２７開口部
２８振動基部
２９取付部
３０取付座部
３１振動抑制部材
３２低域音放射用ダクト
４１スピーカユニット

Claims

中空構造体の前面にスピーカユニットが装着されていること、および、中空構造体の内部であってスピーカ背面側には第１空気室と第２空気室と第３空気室とが区画形成されていること、および、第１空気室と第２空気室とを区画している仕切板が位相遅延用ダクトを有していて第１空気室と第２空気室とが当該位相遅延用ダクトを介して相互に連通していること、および、第２空気室と第３空気室とを区画している振動板が非駆動系のものからなるとともにスピーカの有効面積よりも大きい板面を有していること、および、第３空気室と外部とを区画している中空構造体壁に低域音放射用ダクトが設けられていること、および、振動板がその表裏面方向に貫通する開口部を有していて第２空気室と第３空気室とが当該開口部を介して相互に連通しているとともに、振動抑制部材が振動板の開口部を貫通して仕切板と中空構造体壁とにわたり固定されていることを特徴とするスピーカエンクロージャ。