JP4592788B2 - 音響分配装置 - Google Patents
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Description
本発明は、音響分配装置に関し、特に１つの音源から発した音響を複数箇所にて放出できるような音響分配装置に関する。
１つの音源から発した音響を複数箇所にて放出できる音響分配装置の一例が特許文献１に開示されている。
図８は、本発明に関連する音響分配装置の縦断面図であり、図９は、図８に示した音響分配装置の横断面図である。
この音響分配装置は、空間に対して高い音響インピーダンスを有する材料を用いた反射壁面材料１からなるとともに所定箇所には内部から外部空間に貫通する音響放射スリット３を設けた音響導波管４の一方の端部に音響源となるスピーカ６を配置し、他方の端部に蓋５を配置した構成を持っている。尚、７は密閉箱であり、８は低周波増幅器であり、９はカセットテープ再生装置であり、１０は音響導波管４を保持し、床面などに固定するためのフランジである。
図８は、本発明に関連する音響分配装置の縦断面図であり、図９は、図８に示した音響分配装置の横断面図である。
この音響分配装置は、空間に対して高い音響インピーダンスを有する材料を用いた反射壁面材料１からなるとともに所定箇所には内部から外部空間に貫通する音響放射スリット３を設けた音響導波管４の一方の端部に音響源となるスピーカ６を配置し、他方の端部に蓋５を配置した構成を持っている。尚、７は密閉箱であり、８は低周波増幅器であり、９はカセットテープ再生装置であり、１０は音響導波管４を保持し、床面などに固定するためのフランジである。
この音響分配装置によれば、音響源から音響を発生すると、音響導波管内を音響が伝播し、この音はスリットから外部に漏洩するので、きわめて用途が広く、かつ電線の配線も必要なく電子部品を使用したスピーカを用いることがないので、屋外の音響分配装置としては最適であるとしている。
登録実用新案第２５８００３５号公報
ところで、上述した特許文献１に記載の技術において、音響源から発する音響はその周波数によって伝播の状態が異なっている。すなわち、高音域（例えば周波数が１ｋＨｚ以上の音域）の音響は、低音域（例えば周波数が２００Ｈｚ以下の音域）の音響に比べて減衰量が大きいので、音響源の近傍と蓋部の近傍とでスリットから外部に放射される音響の音域が異なってしまう。
また、特許文献１に記載の技術では、屋外に配置したり、地中などに埋めたりした場合に雨水、塵埃、虫、ミミズ等が入り込むおそれがある。
さらに、特許文献１に記載の技術では、２倍の長さにわたって音響分配装置を配置する必要がある場合、同一の音響分配装置を２組配置していたので配線工事も２倍必要となっていた。
そこで、本発明の主な目的は、音響の音域が長手方向で均一な音響分配装置を提供し、副次的な目的は、雨水、塵埃、虫、ミミズ等が入り込むのを防止し、配線工事の工数を減少した音響分配装置を提供することにある。
請求項１記載の発明は、空間に対して高い音響インピーダンスを有する材料を用いた反射壁面部材からなるとともに所定箇所には内部から外部空間に貫通する複数の音響放射スリットを設けた音響導波管の一端に音響源を配置した音響分配装置であって、前記音響導波管の他端に高音域用の音響源を設け、前記音響放射スリットの位置を、前記音響導波管の１つの母線上であって、前記音響導波管の長さに対応した定在波のピークの位置及び該定在波の奇数次高調波のピークの位置としたことを特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記音響放射スリットにダクトを設けると共に、該ダクトの開口部にメッシュ及び透湿防水素材の何れか一方もしくは両方設けたことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の発明において、前記音響放射スリットをメッシュ及び透湿防水素材で覆ったことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１から３の何れか一項記載の発明において、前記音響導波管の音響放射スリットを除いた外周面には前記反射壁面部材よりも音響インピーダンスが低い吸音材にて包囲したことを特徴とする。
本発明によれば、音響の音域が長手方向で均一な音響分配装置の提供を実現することができ、雨水、塵埃、虫、ミミズ等が入り込むのを防止し、配線工事の工数を減少させることができる。
＜実施形態１＞
[構 成]
図１は、本発明に関連する音響分配装置の一実施の形態を示す概念図である。
尚、図８に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
同図に示す音響分配装置は、空間に対して高い音響インピーダンスを有する材料を用いた反射壁面材料１からなるとともに所定箇所には内部から外部空間に貫通する複数（図では４つであるが限定されるものではない。）の音響放射スリット（以下、音孔と表記）３ａ〜３ｄを設けた音響導波管４の一方の端部に音響源となるスピーカ６を配置し、他方の端部に蓋５を配置した構成を持っている。
[構 成]
図１は、本発明に関連する音響分配装置の一実施の形態を示す概念図である。
尚、図８に示した部材と同様の部材には共通の符号を用いた。
同図に示す音響分配装置は、空間に対して高い音響インピーダンスを有する材料を用いた反射壁面材料１からなるとともに所定箇所には内部から外部空間に貫通する複数（図では４つであるが限定されるものではない。）の音響放射スリット（以下、音孔と表記）３ａ〜３ｄを設けた音響導波管４の一方の端部に音響源となるスピーカ６を配置し、他方の端部に蓋５を配置した構成を持っている。
これら音響導波管４、蓋５、及びスピーカ６でパイプスピーカが構成されている。
尚、７は密閉箱であり、８は低周波増幅器であり、９０は再生装置（例えば、カセットテープ、ＣＤ（Compact Disc：登録商標）、ＭＤ(Mini Disk：登録商標)等の記録媒体から音声信号を再生する装置）であり、１０は音響導波管４を保持し、床面などに固定するためのフランジである。
尚、７は密閉箱であり、８は低周波増幅器であり、９０は再生装置（例えば、カセットテープ、ＣＤ（Compact Disc：登録商標）、ＭＤ(Mini Disk：登録商標)等の記録媒体から音声信号を再生する装置）であり、１０は音響導波管４を保持し、床面などに固定するためのフランジである。
本実施形態の特徴は、音響導波管４の他端（図では左端）を塞ぐと共に、音孔３ａ〜３ｄの位置を、音響導波管４の１つの母線（図１では音響導波管４の上辺となる）上であって、音響導波管４の長さに対応した定在波（図の一点鎖線）のピークの位置及びその定在波の奇数次高調波（例えば、二点鎖線で示す３次高調波、波線で示す５次高調波）のピークの位置としたことである。これは、音響導波管４から発せられる音響のレベルを均一にするためであり、スピーカ６から発せられる音響の周波数帯域のうち特に低音域の忠実度を向上させるためである。
また、本実施形態は、音孔３ａ〜３ｄの大きさ（内径）をスピーカ６から離れるに伴って大きくしたことを特徴とする。これは、音響のエネルギーがスピーカ６から離れるに伴って低下するのを補って音量を均一にするためである。
また、本実施形態は、音孔３ａ〜３ｄの大きさ（内径）をスピーカ６から離れるに伴って大きくしたことを特徴とする。これは、音響のエネルギーがスピーカ６から離れるに伴って低下するのを補って音量を均一にするためである。
ここで、音響導波管４の長さによって、基本波の周波数が決まる。音響導波管４の長さに応じて、基本波の１／４波長がパイプスピーカの基本周波数となる。この基本周波数が、その長さのパイプスピーカの最も低い音となり、音響導波管４の長さが長いほど低い音を再現することができる。音響導波管４は、その大きさは、例えば、長さ６ｍ〜１０ｍ、内径５０ｍｍ〜６０ｍｍである。このため、パイプスピーカの図面を作成した場合非常に細長くなり見づらくなるので、本実施の形態では長手方向に短く径方向に長く記載してある。
本実施形態は、音響導波管４の音孔３ａ〜３ｄを除いた外周面には反射壁面部材１よりも音響インピーダンスが低い吸音材（例えば、グラスウール、フェルト、ポリエステル繊維）２ａにて包囲し、密閉箱７の内側に吸音材２ｂを設けたことを特徴とする。
反射壁面材料１は、例えばステンレスが用いられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の金属（アルミニウム、鉄、銅、合金等）、樹脂（塩化ビニル、ポリカーボネート等）、木材（竹、杉、檜、圧縮材等）、紙（段ボール、厚紙等：但し屋内用である）を用いてもよい。
また、反射壁面材料１の形状は円筒であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、楕円筒、角筒であってもよい。
また、反射壁面材料１の形状は円筒であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、楕円筒、角筒であってもよい。
音孔３ａ〜３ｄの形状は加工上円形が好ましいが、本発明はこれに限定されるものではなく、三角形、四角形、多角形、星形、楕円形、ギヤ型のいずれでもよい。
音孔３ａ〜３ｄを透湿防水素材（例えば、ゴアテックス（登録商標）、エントラント（登録商標）もしくはフレクロン（登録商標））で覆うのが好ましい。これは、屋内の場合は塵埃や虫が侵入するのを防止し、屋外の場合は雨水、虫、ミミズ等が浸入するのを防止するためである。
蓋５、及び密閉箱は、ステンレス、樹脂、木材のいずれで構成してもよい。
音孔３ａ〜３ｄを透湿防水素材（例えば、ゴアテックス（登録商標）、エントラント（登録商標）もしくはフレクロン（登録商標））で覆うのが好ましい。これは、屋内の場合は塵埃や虫が侵入するのを防止し、屋外の場合は雨水、虫、ミミズ等が浸入するのを防止するためである。
蓋５、及び密閉箱は、ステンレス、樹脂、木材のいずれで構成してもよい。
[動 作]
図１に示した音響分配装置が作動すると、スピーカ６から音響（例えば、音楽、説明、流水音、虫の鳴き声や小鳥のさえずり等）が発せられて、音響導波管４の内部を伝播し、各音孔３ａ〜３ｄから外部に放射される。スピーカ６から放射される音響のうちの音響導波管４の長さで決まる定在波、及び定在波の奇数次高調波の音が音孔３ａ〜３ｄから放射されるので、パイプスピーカからは周波数特性及び音量が均一な音響が放射される。
図１に示した音響分配装置が作動すると、スピーカ６から音響（例えば、音楽、説明、流水音、虫の鳴き声や小鳥のさえずり等）が発せられて、音響導波管４の内部を伝播し、各音孔３ａ〜３ｄから外部に放射される。スピーカ６から放射される音響のうちの音響導波管４の長さで決まる定在波、及び定在波の奇数次高調波の音が音孔３ａ〜３ｄから放射されるので、パイプスピーカからは周波数特性及び音量が均一な音響が放射される。
ここで、通常のスピーカを長い距離にわたって複数個設置した場合、その通常のスピーカが設置された箇所では音量が大きくなり、その通常のスピーカから離れるに従って音量が小さくなり、次の通常のスピーカに近づくとまた音量が大きくなるが、本実施形態のパイプスピーカを用いることにより、パイプスピーカの長手方向に沿って移動しても均一な音量の音響が得られる。
図２は、図１に示した音響分配装置のディレイ効果についての説明図である。
パイプスピーカの複数の音孔３ａ〜３ｄから放射される音は、スピーカ６からの距離に応じて遅れｔ１，ｔ１＋ｔ２，ｔ１＋ｔ２＋ｔ３，ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４（ディレイ時間）が生じる。このディレイが、再生されている音楽や音声の響きとなって聞く人に認識される。このディレイは、パイプスピーカから再生されている音以外の音（＝街のざわめきや自然の響き）と同化して、心地よい音場を作り出す。音孔から再生される音は無指向性である。この無指向性の音が、さらにディレイの効果を得て、実際には狭く閉鎖された空間でも、開放された空間でも広い空間を聞く人にイメージさせることができる。
パイプスピーカの複数の音孔３ａ〜３ｄから放射される音は、スピーカ６からの距離に応じて遅れｔ１，ｔ１＋ｔ２，ｔ１＋ｔ２＋ｔ３，ｔ１＋ｔ２＋ｔ３＋ｔ４（ディレイ時間）が生じる。このディレイが、再生されている音楽や音声の響きとなって聞く人に認識される。このディレイは、パイプスピーカから再生されている音以外の音（＝街のざわめきや自然の響き）と同化して、心地よい音場を作り出す。音孔から再生される音は無指向性である。この無指向性の音が、さらにディレイの効果を得て、実際には狭く閉鎖された空間でも、開放された空間でも広い空間を聞く人にイメージさせることができる。
＜実施形態２＞
図３は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図３に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、音響導波管４の母線上であって、定在波の高調波のうち音響源から発する高音域に属する所定の音響に対応する高調波のピークの位置であって、高音域に属する所定の音響が所定の音量以下となる位置に高音域用の音孔を設けた点である。
図３は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図３に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、音響導波管４の母線上であって、定在波の高調波のうち音響源から発する高音域に属する所定の音響に対応する高調波のピークの位置であって、高音域に属する所定の音響が所定の音量以下となる位置に高音域用の音孔を設けた点である。
具体的には図３の音孔３ｃ、３ｄが高音域用の音響放射スリットである。
高音域の音色は、音響導波管４の長さが長くなるにつれて、すなわちスピーカ６からの距離が長くなるにつれて減衰する。このため、スピーカ６から遠い位置での高音域を強調するために、二つの音孔を形成する必要がある。この音孔の距離によって、高音域の波長の定在波を引き出すのである。
これら二つの音孔３ｃ、３ｄによって音響導波管４の長手方向に沿った音は低音域から高音域まで均一な音量で放射される。
高音域の音色は、音響導波管４の長さが長くなるにつれて、すなわちスピーカ６からの距離が長くなるにつれて減衰する。このため、スピーカ６から遠い位置での高音域を強調するために、二つの音孔を形成する必要がある。この音孔の距離によって、高音域の波長の定在波を引き出すのである。
これら二つの音孔３ｃ、３ｄによって音響導波管４の長手方向に沿った音は低音域から高音域まで均一な音量で放射される。
＜実施形態３＞
図４は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図４に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、母線上であって、定在波の所定の高調波のピークのうち他端に最も近いピークの位置に音孔を設けた点である。
スピーカ６から遠い端部に形成される音孔３ｅの位置は、高音域の音を明瞭に取り出すために、端部と音孔との距離Ｌｈで生じる定在波を取り出している。
音響導波管４の中で生じる高音域の定在波は、互いに影響しあって位相がくずれ、この位相のくずれがパイプスピーカの音の不明瞭さに繋がる。音響導波管４の長さに基づいて音孔３ｅの位置Ｌｈを決めることにより、この位相のくずれの問題を解決し、高音域の定位を明瞭にすることができる。
図４は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図４に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、母線上であって、定在波の所定の高調波のピークのうち他端に最も近いピークの位置に音孔を設けた点である。
スピーカ６から遠い端部に形成される音孔３ｅの位置は、高音域の音を明瞭に取り出すために、端部と音孔との距離Ｌｈで生じる定在波を取り出している。
音響導波管４の中で生じる高音域の定在波は、互いに影響しあって位相がくずれ、この位相のくずれがパイプスピーカの音の不明瞭さに繋がる。音響導波管４の長さに基づいて音孔３ｅの位置Ｌｈを決めることにより、この位相のくずれの問題を解決し、高音域の定位を明瞭にすることができる。
＜実施形態４＞
図５は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図５に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、音響放射スリットに９０°エルボ形状のダクトを設けると共に、開口部にメッシュ及び透湿防水素材の何れか一方もしくは両方設けた点である。
図５は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図５に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、音響放射スリットに９０°エルボ形状のダクトを設けると共に、開口部にメッシュ及び透湿防水素材の何れか一方もしくは両方設けた点である。
本実施形態は、パイプスピーカを屋外、あるいは地中に埋設する場合を想定したものである。
音孔３ａ〜３ｄを防水するためには、以下の(1)〜(3)が挙げられる。
音孔３ａ〜３ｄが下向きになるように音響導波管４を配置する。
(2)音孔３ａ〜３ｄが上向き或いは横向きになるように音響導波管４を配置し、透湿防水素材（例えば、ゴアテックス（登録商標）、エントラント（登録商標）もしくはフレクロン（登録商標））を音孔３ａ〜３ｄに貼る。
(3)パイプスピーカを砂利下に埋設する場合には図５に示すように例えば９０°エルボ形状のダクト４２ａ〜４２ｄを設けると共に、ダクト４２ａ〜４２ｄの開口部にメッシュ（例えば虫がいやがる銅を用いるのが好ましいが、ステンレスでもよい。）４３ａ〜４３ｄ等で保護し、ダクト４２ａ〜４２ｄを露出させる。
音孔３ａ〜３ｄを防水するためには、以下の(1)〜(3)が挙げられる。
音孔３ａ〜３ｄが下向きになるように音響導波管４を配置する。
(2)音孔３ａ〜３ｄが上向き或いは横向きになるように音響導波管４を配置し、透湿防水素材（例えば、ゴアテックス（登録商標）、エントラント（登録商標）もしくはフレクロン（登録商標））を音孔３ａ〜３ｄに貼る。
(3)パイプスピーカを砂利下に埋設する場合には図５に示すように例えば９０°エルボ形状のダクト４２ａ〜４２ｄを設けると共に、ダクト４２ａ〜４２ｄの開口部にメッシュ（例えば虫がいやがる銅を用いるのが好ましいが、ステンレスでもよい。）４３ａ〜４３ｄ等で保護し、ダクト４２ａ〜４２ｄを露出させる。
上記(3)の場合、スピーカ６からの音はこれらのダクト４２ａ〜４２ｄから砂利層４１ａを抜けて再生され、砂利は音孔に入らないようになっている。なお、本実施形態ではダクト４２ａ〜４２ｄが砂利層４１ａから露出した場合で説明したが、本発明はこれに限定されるものではなくダクト４２ａ〜４２ｄを砂利層４１ａ内に埋設するように構成してもよい。また、ダクトには９０°エルボの代わりに４５°エルボを用いてもよく、リング形状もしくはコイル形状のダクトを用いてもよい。
＜実施形態５＞
図６は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図６に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、 音響源の音響放射方向の反対側に音響導波管と同一構造の他の音響導波管を設け音響源の逆位相の音響を放射するようにした点である。
長い距離の音響導波管で効率よく音を再生するために、音響導波管の中央にスピーカを配置し、スピーカの後方に再生される逆位相の音を利用するものである。
図６は、本発明に関連する音響分配装置の他の実施の形態を示す概念図である。
図６に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、 音響源の音響放射方向の反対側に音響導波管と同一構造の他の音響導波管を設け音響源の逆位相の音響を放射するようにした点である。
長い距離の音響導波管で効率よく音を再生するために、音響導波管の中央にスピーカを配置し、スピーカの後方に再生される逆位相の音を利用するものである。
このような構成にすることにより、同一の音響分配装置を２組配置していた場合と比較して配線工事も半分で済む。
＜実施形態６＞
図７は、本発明に係る音響分配装置の一実施の形態を示す概念図である。
図７に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、音響導波管４の他端（図では左端）に高音域用の音響源としてのスピーカであるツイータ６０を設け、音孔３３の位置を、音響導波管４の１つの母線上であって、音響導波管４の長さに対応した定在波のピークの位置及び定在波の奇数次高調波のピークの位置とした点である。
図７は、本発明に係る音響分配装置の一実施の形態を示す概念図である。
図７に示した実施の形態と図１に示した実施の形態との相違点は、音響導波管４の他端（図では左端）に高音域用の音響源としてのスピーカであるツイータ６０を設け、音孔３３の位置を、音響導波管４の１つの母線上であって、音響導波管４の長さに対応した定在波のピークの位置及び定在波の奇数次高調波のピークの位置とした点である。
本実施形態では、高音域の音がスピーカ６から離れて減衰してもツイータ６０で強調されるので、高音域の音が長手方向に均一となる。また、この実施形態の場合は、スピーカ６からの距離に応じて音孔の内径を大きくすることがなく、同一の内径でよいため、その分だけ製造が容易となる。
なお、上述した実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の一例を示すものであり、本発明はそれに限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲内において、種々変形実施が可能である。
例えば、各実施形態において、音響導波管４の音孔３ａ〜３ｄを除いた外周面には反射壁面部材１よりも音響インピーダンスが低い吸音材２ａにて包囲した場合で説明したが、吸音材２ａを用いずに配置してもよい。
例えば、各実施形態において、音響導波管４の音孔３ａ〜３ｄを除いた外周面には反射壁面部材１よりも音響インピーダンスが低い吸音材２ａにて包囲した場合で説明したが、吸音材２ａを用いずに配置してもよい。
本発明は、屋内外の広い領域や廊下、通路、道路等の長い領域で利用することができる。
１ 反射壁面材料
２ａ、２ｂ 吸音材
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 音孔（音響放射スリット）
４ 音響導波管
５ 蓋
６ スピーカ
７ 密閉箱
８ 低周波増幅器
９、９０ 再生装置
１０ フランジ
２ａ、２ｂ 吸音材
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ 音孔（音響放射スリット）
４ 音響導波管
５ 蓋
６ スピーカ
７ 密閉箱
８ 低周波増幅器
９、９０ 再生装置
１０ フランジ
Claims (4)
- 空間に対して高い音響インピーダンスを有する材料を用いた反射壁面部材からなるとともに所定箇所には内部から外部空間に貫通する複数の音響放射スリットを設けた音響導波管の一端に音響源を配置した音響分配装置であって、
前記音響導波管の他端に高音域用の音響源を設け、前記音響放射スリットの位置を、前記音響導波管の１つの母線上であって、前記音響導波管の長さに対応した定在波のピークの位置及び該定在波の奇数次高調波のピークの位置としたことを特徴とする音響分配装置。 - 前記音響放射スリットにダクトを設けると共に、該ダクトの開口部にメッシュ及び透湿防水素材の何れか一方もしくは両方設けたことを特徴とする請求項１記載の音響分配装置。
- 前記音響放射スリットをメッシュ及び透湿防水素材で覆ったことを特徴とする請求項１または２記載の音響分配装置。
- 前記音響導波管の音響放射スリットを除いた外周面には前記反射壁面部材よりも音響インピーダンスが低い吸音材にて包囲したことを特徴とする請求項１から３の何れか一項記載の音響分配装置。
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