JP4599368B2 - スピーカシステム - Google Patents

Description

本発明は、湿潤な環境に設置することが可能となるようにしたスピーカシステムに関するもので、スピーカユニットを収める空気室を完全な防水構造となるようにするとともに、低音再生能力を向上しつつ製造費を低減できるようにしたものである。

例えば、浴室ユニットの壁面あるいは天井面にスピーカシステムを配設して浴室音響システムを構築する場合、浴室という湿潤な環境では湿気に対する配慮がきわめて重要であることから、本願出願人は構造的な改良によりこの問題を解決するようにしたものを提案している（例えば、特許文献１）。

このスピーカシステムは、密閉状態に保たれた第１の空気室と音響ダクトを備えた第２の空気室との間に仕切壁を介在させて一体にしたキャビネットを構成し、音響放射面が前記キャビネットの外部に臨むように第１のスピーカユニットを前記第１の空気室に備えたバッフル板に配設するとともに、音響放射面が前記第２の空気室に臨むように第２のスピーカユニットを前記仕切板に配設するようにし、前記音響ダクトの開口端部が前記バッフル板と前記仕切板の各々に連通形成され、前記バッフル板が下側に取り付けられるようにしたもので、前記仕切板の傾斜や第２のスピーカユニットの音響放射面の外周を囲繞する起立壁を形成するようにしたものである。
特開２００５−１５１２３７号公報

上記特許文献１に開示されたスピーカシステムは、キャビネット内に生じた水滴が滴下しないようにしてキャビネット外部へ排出され、第２のスピーカの防水効果を向上することができる。そして、このスピーカユニットでは、第２のスピーカは第１のスピーカと同等のものを採用してケルトン方式により第１、第２のスピーカユニットを同時に駆動し、優れた低音を再生することができた。

本発明は、かかる結果のもとになされたもので、低音の増強、防水性を向上するとともに、重量および製造費の低減、そして音質改善を実現できるようにしたものである。特に、防水性を向上することは重要な課題であり、もし、スピーカの背面が臨む密閉状態の空気室に湿気が浸入した場合、この湿気を除去して乾燥状態に復元させることは容易なことではない。もし仮に空気室に湿気が浸入してしまうと、銅線を巻回して構成されたボイスコイルはきわめて短い期間で劣化、断線するなどの不具合を発生してしまうことになる。

また、防水型のスピーカシステムでは、金属製のセンタードームを採用することができず、また、スピーカユニットのコーン紙自体がポリプロピレンなどの素材で構成されたものもあるが、このようなコーン紙を備えたスピーカユニットは、コーン紙自体の重量が重くなるため、再生音の高音域特性が劣化してしまうことになる。そこで、本発明は、防水型のスピーカシステムにおいて高音域特性を向上する音質改善も解決する課題とするものである。

そこで本発明は、以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、請求項１記載の発明では、バッフル板にスピーカユニットを備えた第１の空気室と、前記スピーカユニットの背面に生ずる音響出力を前記バッフル板から放射する第２の空気室との間に音響的伝達が可能となるようにした仕切板を介在してキャビネットを一体に構成したダブルバスレフ方式であり、前記第１の空気室のバッフル板に防水処理を施したスピーカユニットを配設するとともに、前記仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、該ドロンコーンユニットが配設されない仕切板またはバッフル板に音響ダクトを配設したスピーカシステムにおいて、前記スピーカユニットの背面に金属薄板が固定されているようにする。

請求項２記載の発明では、バッフル板にスピーカユニットを備えた第１の空気室と、前記スピーカユニットの背面に生ずる音響出力を前記バッフル板から放射する第２の空気室との間に音響的伝達が可能となるようにした仕切板を介在してキャビネットを一体に構成したダブルバスレフであり、前記第１の空気室のバッフル板に防水処理を施したスピーカユニットを配設するとともに、前記仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、該ドロンコーンユニットが配設されない仕切板またはバッフル板に音響ダクトを配設したスピーカシステムにおいて、前記スピーカユニットの背面の第１の空気室に金属薄板を宙吊り状態で配設する。

請求項３記載の発明では、バッフル板にスピーカユニットを備えた第１の空気室と、前記スピーカユニットの背面に生ずる音響出力を前記バッフル板から放射する第２の空気室との間に音響的伝達が可能となるようにした仕切板を介在してキャビネットを一体に構成したダブルバスレフであり、前記第１の空気室のバッフル板に防水処理を施したスピーカユニットを配設するとともに、前記仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、該ドロンコーンユニットが配設されない仕切板またはバッフル板に音響ダクトを配設したスピーカシステムにおいて、前記スピーカコーンのコーン紙の背面の高音域を再生する部分に金属蒸着を施す。

請求項４記載の発明では、上記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカシステムにおいて、前記仕切板に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、一方の端部が前記第１の空気室のバッフル板に臨んで外部に開口するとともに、他方の端部が前記仕切板に臨んで第２の空気室に開口するように音響ダクトを配設することによりキャビネットが縦長構造となるようにする。

請求項５記載の発明では、上記請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカシステムにおいて、前記第２の空気室のバッフル板に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、さらに前記仕切板に音響ダクトを配設することによりキャビネットが横長構造となるようにする。

請求項１記載の発明によれば、仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設するようにしたので、第１の空気室へ湿潤な外気が浸入するのを阻止することができる防水構造となり、湿気からスピーカユニットの背面構造を保護することができるとともに、ダブルバスレフ方式による低音の増強が可能となり、軽量化および製造費の低減が可能となる。さらに、かかる効果に加え、スピーカユニットにより直接励振される金属薄板の振動により高音域の音響特性の改善された再生音が得られる。

請求項２記載の発明によれば、仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設するようにしたので、第１の空気室へ湿潤な外気が浸入するのを阻止することができる防水構造となり、湿気からスピーカユニットの背面構造を保護することができるとともに、ダブルバスレフ方式による低音の増強が可能となり、軽量化および製造費の低減が可能となる。さらに、かかる効果に加え、スピーカユニットにより間接的に励振される金属薄板の振動により高音域の音響特性が改善された再生音が得られる。

請求項３記載の発明によれば、仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設するようにしたので、第１の空気室へ湿潤な外気が浸入するのを阻止することができる防水構造となり、湿気からスピーカユニットの背面構造を保護することができるとともに、ダブルバスレフ方式による低音の増強が可能となり、軽量化および製造費の低減が可能となる。さらに、かかる効果に加え、スピーカユニットの背面の高音域を再生する部分に金属蒸着を施したことから、当該部分に高音域の再生に好適な剛性が得られ、高音域の音響特性が改善された再生音が得られる。

請求項４記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項３に記載の発明の効果に加え、仕切板に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設したことにより、第１の空気室に湿潤な外気が浸入するのを阻止することができる縦長キャビネットの防水構造とすることができる。

請求項５記載の発明によれば、上記請求項１乃至請求項３に記載の発明の効果に加え、第２の空気室のバッフル板に防水処理を施したドロンコーンを配設したことにより、第２の空気室はもとより第１の空気室に湿潤な外気が浸入するのを阻止することができる横長キャビネットの防水構造とすることができる。

以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて詳細に説明する。なお、湿潤な環境の具体的な一例として浴室ユニットへ本発明のスピーカシステムを設置する場合を想定して以下に説明する。

図１は、本発明を実施するスピーカシステムの断面図であり、両端を開口した合成樹脂製の円筒状キャビネット２と、合成樹脂製のバッフル板３と、合成樹脂製の背板４と、スピーカユニット５と、音響ダクト６およびドロンコーンユニット７とを主要構成部品としている。

前記円筒状キャビネット２の内部の中間部にはキャビネット２内を上下に二分する仕切板２ａが一体に形成され、この仕切板２ａとバッフル板３により区画された空間が第１の空気室２Ａとなり、仕切板２ａと背板４により区間された空間が第２の空気室２Ｂとなる。そして、第１の空気室２Ａ内において仕切板２ａとバッフル板３との間に音響ダクト６が配設される。この音響ダクト６の一方の端部６ａはバッフル板３からユニットの外部に開口し、他方の端部６ｂは仕切板２ａから第２の空気室２Ｂに開口する。なお、バッフル板３のフランジ３ｂには弾性パッキン３ｃが配設されるとともに取付ボルトの挿通孔３ｄが形成されており、浴室ユニットの壁パネルまたは天井パネルへの取り付けが容易となるようにしている。

バッフル板３の裏面には、コーン紙５ａの前面が開口部３ａに臨むように配置されたスピーカユニット５が適宜手段により固定され、その背面が第１の空気室２Ａに臨むようにしている。このスピーカユニット５のコーン紙５ａは、ポリプロピレンなどの防水性の素材で構成することにより防水処理を施したもので、コーン紙５ａから第１の空気室２Ａへの湿気の浸入を防止できるようにしている。なお、コーン紙５ａ自体を前記のように防水性の素材で構成することにより防水処理を施すようにしてもよいが、例えば、抄紙したパルプ繊維に合成樹脂を含浸させたり、あるいは、撥水塗料を塗布することにより防水処理を施してもよい。

ドロンコーンユニット７は、ドーム状あるいは平板状などの適宜形状に形成されたドロンコーン７ａの振動を許容するためのサスペンション７ｂにより支持されてフレーム７Ａに取り付けられている。このように構成されるドロンコーンユニット７のドロンコーン７ａに、必要に応じてウエイト（錘）Ｗを添着することにより低音域の共振周波数を任意に設定することができ、また、このウエイトＷの重量を変更することにより共振周波数を変更することができる。このように構成されたドロンコーンユニット７は、そのフレーム７Ａが仕切板２ａに適宜手段により固定され、第１の空気室２Ａと第２の空気室２Ｂとの間に介在することになる。

ドロンコーンユニット７の第２の空気室２Ｂに臨むドロンコーン７ａおよびサスペンション７ｂは、ポリプロピレンなどの防水性の素材で構成することにより防水処理を施す。これにより、音響ダクト６を介して第２の空気室２Ｂに湿気を含む空気が充満したとしても、第１の空気室２Ａに湿気が浸入するようなことはなくなり、第１の空気室２Ａの乾燥状態が完全に保たれることになる。

以上のように構成されたスピーカシステム１は、第１の空気室２Ａに第２の空気室２Ｂが重層状態で形成されるため、キャビネット２が縦長構造となる。そして、第１の空気室２Ａに配設したスピーカユニット５に音響信号を印加して駆動すると、このスピーカユニット５の前面からは主に中音域および高音域の再生音が得られる。そして、スピーカユニット５の背面から放射された低音域の音響出力は、第１の空気室２Ａの空気を伝搬してドロンコーンユニット７のドロンコーン７ａを振動する。さらにこのドロンコーン７ａの振動は第２の空気室２Ｂの空気を伝搬し、音響ダクト６の端部６ａの開口から増強された低音が放射され、ダブルバスレフ方式特有の量感のある再生音が得られる。

図２は、図１のスピーカシステム１の構成において高音域の特性を改善するようにしたものである。前述したように防水処理を施したコーン紙はダンプ剤を含む状態となることから高音域特性が減衰する傾向にあるが、高音域特性の改善のための金属製のセンタードームは湿気に対する耐久性を考慮した場合、採用することができない。ところで、スピーカユニット５を駆動するとコーン紙５ａの動作の反作用でマグネット部５ｂが微振動することが知られている。これは一般的なオーディオ装置では再生音に悪影響を及ぼすとみなされ、マグネット部５ｂに鉛の塊などを固定し、微振動の発生を阻止する手段がある。

本発明における高音域の改善手段は、マグネット部５ｂの微振動を積極的に利用するようにしたもので、スピーカユニット５のマグネット部５ｂの中心部分にポスト部材８を固定して立設し、このポスト部材８に金属薄板９を取り付けるようにした。このように構成した状態でスピーカユニット５を駆動すると、マグネット部５ｂの振動がポスト部材８を介して金属薄板９に伝搬し、これにより金属薄板９が励振されて高音域の再生音が得られる。

一般にスピーカユニットの背面に発生した再生音の一部はコーン紙を通過して外部に放射されるが、これも再生音に悪影響となるため、通常は吸音材を装填するようにしているが、本発明では、このような現象を効果的に利用するもので、上記のように金属薄板９の励振により発生した高音域はスピーカユニット５のコーン紙５ａを通過し、外部に放射される。これにより、減衰した高音域は補完される状態となり、良好な再生音が得られる。本願出願人による試行では、金属薄板９を０．２ｍｍ程度の厚さの銅板を円形に形成したものを採用して効果が得られることを確認できたが、金属薄板９の直径および厚さは、聴感テストなどを伴う複数の試行結果による最も良好な結果にもとづいて決定されるものである。

なお、金属薄板９をスピーカユニット５のマグネット部５ｂに直接固定せず、図２の仮想線で示すようにスピーカユニット５の背面の第１の空気室２Ａに宙吊り状態で配設した場合においても高音域の補完機能が得られることを確認できた。前記金属薄板９の形状は任意に定め得るものであるが、図５（Ａ）のような方形状、あるいは図５（Ｂ）のような円形状に主体部を形成する場合には取付片９ａを同時に形成し、その先端を第１の空気室２Ａの内壁面に固定して配設する。

つぎに、図３に示す実施例はキャビネット２が横長構造となるようにしたものである。同図において筺状のキャビネット２の内部の中間部にはキャビネット２内を左右に二分する仕切板２ａが一体に形成され、この仕切板２ａとバッフル板３とにより区画された一方の空間が第１の空気室２Ａとなり、他方の空間が第２の空気室２Ｂとなる。そして、仕切板２ａに音響ダクト６を配設し、一方の端部６ａが第１の空気室２Ａに臨んで開口し、他方の端部６ｂが第２の空気室２Ｂに臨んで開口する。なお、第１実施例と同様にバッフル板３のフランジ部３ｂには弾性パッキン３ｃが配設されるとともに取付ボルトの挿通孔３ｄが形成されており、浴室ユニットの壁パネルまたは天井パネルへの取り付けが容易となるようにしている。

前記第１の空気室２Ａ側のバッフル板３の裏面には、コーン紙５ａの前面が開口部３ａに臨むように配置されたスピーカユニット５が適宜手段により固定され、その背面が第１の空気室２Ａに臨むようにしている。このスピーカコーン５のコーン紙５ａは、ポリプロピレンなどの防水性の素材によって構成されて防水処理が施されたもので、コーン紙５ａから第１の空気室２Ａへの湿気の浸入を防止できるようにしている。

ドロンコーン７は、ドーム状あるいは平板状などの適宜形状に形成されたドロンコーン７ａの振動を許容するためのサスペンション７ｂにより支持されてフレーム７に取り付けられている。このように構成されるドロンコーンユニット７のドロンコーン７ａに必要に応じてウエイト（錘）Ｗを添着することにより低音域の共振周波数を任意に設定することができ、また、このウエイトＷの重量を変更することにより共振周波数を変更することができる。このように構成されたドロンコーンユニット７は、第２の空気室２Ｂのバッフル板３に形成された開口部３ｅに配置してフレーム７Ａが適宜手段により固定される。

これにより、ドロンコーン７ａの前面がバッフル板３から外部に臨み、背面が第２の空気室２Ｂに臨むことになる。そこで、第１実施例と同様にバッフル板３から外部に臨むドロンコーン７ａおよびサスペンション７ｂはポリプロピレンなどの防水性の素材で構成して防水処理を施す。これにより、第２の空気室２Ｂに湿気が浸入するようなことがないので、第１の空気室２Ａの乾燥状態が完全に保たれることになる。

以上のように構成された本発明のスピーカシステム１は、第１の空気室２Ａと第２の空気室２Ｂが横方向に連接した状態で形成されるため、キャビネット２が横長構造となる。そして、第１の空気室２Ａに配設したスピーカユニット５に音響信号を印加して駆動すると、このスピーカユニットの前面からは主に中音域および高音域の再生音が得られる。そして、スピーカユニット５の背面から放射された低音域の音響出力は、第１の空気室２Ａの空気を伝搬して音響ダクト６内の空気を振動する。さらにこの音響ダクト６内の空気の振動は第２の空気室２Ｂに伝搬してドロンコーンユニット７のドロンコーン７ａを振動して増強された低音が放射され、ダブルバスレフ方式特有の量感のある再生音が得られる。

図４は、図３のスピーカシステム１の構成において、図２のスピーカシステムと同様に高音域の特性を改善するようにしたものである。スピーカユニット５のマグネット部５ｂの中心部分にポスト部材８を固定して立設し、このポスト部材８に金属薄板９を取り付けるようにした。このように構成した状態でスピーカユニット５を駆動すると、マグネット部５ｂの振動がポスト部材８を介して金属薄板９に伝搬し、これにより金属薄板９が励振されて高音域の再生音が得られる。なお、この場合においても、金属薄板９をスピーカユニット５のマグネット部５ｂに直接固定せず、図５に示すような形状の金属薄板９を図４の仮想線で示すようにスピーカユニット５の背面の第１の空気室２Ａに宙吊り状態で配設した場合においても高音域の補完機能が得られることを確認できた。

つぎに、本発明のスピーカシステムにおいて、上記したような金属薄板９を採用することなく、高音域を改善する手段の例について説明する。スピーカユニットに音響信号を印加すると、コーン紙は分割振動するため、高音域、中音域、低音域のいずれも１枚のコーン紙から再生される。この分割振動では、例えば、高音域のみを再生した場合、コーン紙はその中心部分のみが高い周波数で振動することになる。したがって、高音域の再生特性を向上するためには、剛性の高い金属素材で形成したセンタードームをコーン紙の中心に設けるようにしているのであるが、前述したように湿潤な環境では金属素材によるセンタードームを採用することはできない。

そこで、以下に説明する高音域の改善手段では、図６に示すようにボイスコイル５ｃが接続されるコーン紙５ａの背面の中心部分に金属蒸着５ｄを施す。このように金属蒸着を施すことにより、当該部分に高音域の再生に好適な剛性を得ることができ、高音域の改善が可能となる。このように金属蒸着５ｄを施す部分がコーン紙５ａの背面であることから、第１の空気室２Ａの乾燥状態に保護され、ボイスコイル５ｃとともに金属蒸着５ｄの劣化を防ぐことができ、高音域の改善された再生音が恒久的に得られるスピーカシステムとすることができる。

以上詳細に説明したように本発明は、湿気の多い環境においてもスピーカユニットの背面の乾燥状態を維持することができることから、浴室ユニットに限らず屋外の湿潤な環境に設置した場合においてもボイスコイルが劣化、断線する懸念を払拭することができ、長期に亘り安定した音響再生が可能となる。

本発明のスピーカシステムの断面図である。 図１のスピーカシステムの発展的構成を示す断面図である。 本発明のスピーカシステムの断面図である。 図３のスピーカシステムの発展的構成を示す断面図である。 金属薄板の形成状態の例を示す図である。 スピーカユニットのコーン紙の改良の状態を示す図である。

１・・・・・・スピーカシステム
２・・・・・・キャビネット
２Ａ・・・・・第１の空気室
２Ｂ・・・・・第２の空気室
３・・・・・・バッフル板
４・・・・・・背板
５・・・・・・スピーカユニット
５ａ・・・・・コーン紙
５ｂ・・・・・マグネット部
５ｃ・・・・・ボイスコイル
５ｄ・・・・・金属蒸着
６・・・・・・音響ダクト
７・・・・・・ドロンコーンユニット
８・・・・・・ポスト部材
９・・・・・・金属薄板

Claims (5)

1. バッフル板にスピーカユニットを備えた第１の空気室と、前記スピーカユニットの背面に生ずる音響出力を前記バッフル板から放射する第２の空気室との間に音響的伝達が可能となるようにした仕切板を介在してキャビネットを一体に構成したダブルバスレフ方式であり、
   前記第１の空気室のバッフル板に防水処理を施したスピーカユニットを配設するとともに、前記仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、該ドロンコーンユニットが配設されない仕切板またはバッフル板に音響ダクトを配設したスピーカシステムにおいて、
   前記スピーカユニットの背面に金属薄板が固定されていることを特徴とするスピーカシステム。
2. バッフル板にスピーカユニットを備えた第１の空気室と、前記スピーカユニットの背面に生ずる音響出力を前記バッフル板から放射する第２の空気室との間に音響的伝達が可能となるようにした仕切板を介在してキャビネットを一体に構成したダブルバスレフ方式であり、
   前記第１の空気室のバッフル板に防水処理を施したスピーカユニットを配設するとともに、前記仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、該ドロンコーンユニットが配設されない仕切板またはバッフル板に音響ダクトを配設したスピーカシステムにおいて、
   前記スピーカユニットの背面の第１の空気室に金属薄板を宙吊り状態で配設したことを特徴とするスピーカシステム。
3. バッフル板にスピーカユニットを備えた第１の空気室と、前記スピーカユニットの背面に生ずる音響出力を前記バッフル板から放射する第２の空気室との間に音響的伝達が可能となるようにした仕切板を介在してキャビネットを一体に構成したダブルバスレフ方式であり、
   前記第１の空気室のバッフル板に防水処理を施したスピーカユニットを配設するとともに、前記仕切板または第２の空気室のバッフル板のいずれか一方に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、該ドロンコーンユニットが配設されない仕切板またはバッフル板に音響ダクトを配設したスピーカシステムにおいて、
   前記スピーカコーンのコーン紙の背面の高音域を再生する部分に金属蒸着を施したことを特徴とするスピーカシステム。
4. 前記仕切板に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、一方の端部が前記第１の空気室のバッフル板に臨んで外部に開口するとともに、他方の端部が前記仕切板に臨んで第２の空気室に開口するように音響ダクトを配設することによりキャビネットが縦長構造となるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカシステム。
5. 前記第２の空気室のバッフル板に防水処理を施したドロンコーンユニットを配設し、さらに前記仕切板に音響ダクトを配設することによりキャビネットが横長構造となるようにしたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のスピーカシステム。

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