JP4946261B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明はスピーカ装置に係り、とくに筐体内にスピーカユニットを取付けたスピーカ装置に関する。

小型のスピーカユニットを用いたスピーカ装置においては、とくに低音域において前方から出る音声と後方から出る音声とが互いに逆位相の関係にある。従って低音域の音が互いに打消し合い、このために低音が出難くなる傾向にあり、高音のみが出るようになる。

これに対して筐体の背面側が密閉された密閉型のスピーカ装置においては、スピーカユニットの背面側からの逆位相の音が出ないために、前方から出る低音の音が打消されない。従ってこの種の密閉型のスピーカ装置においては、高音のみならず低音の音も出るようになる。

小型のスピーカで低音の増強再生を可能にするために、実開昭６３−３００８８号公報、実開昭５６−１４５１８３号公報、実開昭５８−１７３９８８号公報等に開示されているようなバスレフ型のスピーカ装置が提案されている。バスレフ型のスピーカ装置は、バスレフダクトを備え、このバスレフダクトによってスピーカユニットの背面側から出た音を位相反転し、これによって前方から出た音と重畳させるようにし、とくに低音域の再生の増強を図るようにしたものである。ここでバスレフダクトによって設定される共振周波数で位相反転が行なわれ、低音の音圧が向上し、低音域が広がることになる。従ってとくに低音増強の音響改良として、バスレフ型が広く用いられている。バスレフ型の低音増強は、筐体とバスレフポートで構成することができ、安価でしかも高い効果を有するために、広く普及している。ここでバスレフ型のスピーカ装置は、筐体のコンプライアンス（容積）とバスレフダクトのマス（等価質量）の共振によって、低音域でスピーカの背面に出された音の位相を反転させてスピーカユニットの前面側から放射される音に重畳することで、低域の音圧を向上させている。

とくに小型の筐体で低音域の十分に低い帯域までの音声を再生する場合には、バスレフの共振周波数を低く設定する必要がある。バスレフの共振周波数を低く設定するためには、３つの方法が存在する。第１の方法は、筐体を大きくすることである。第２の方法は、バスレフダクトの面積を狭くすることである。第３の方法は、バスレフダクトの長さを長くする方法である。

上記の３つの方法の内で、スピーカ装置を小型にしてしかも低音を改善するには、第１の筐体を大きくする方法は適切ではない。また第２のバスレフダクトの面積を狭くする方法については、バスレフダクトの面積を狭くすると、音響抵抗が増えるために、低音域の出力が減少し、風切り音も増加する。これに対して第３のバスレフダクトを長くする方法は、優れた方法である。

バスレフダクトを長くした従来のバスレフ構造のスピーカ装置を図１に示す。ここでは筐体１の前面側の円形の開口２の部分にスピーカユニット３を取付けるようにし、しかも筐体１の底面側の部分にバスレフダクト４を取付けるようにしている。ここでバスレフダクト４が往復型の経路になっており、これによってその全長が長くなる。

図２に示す構成は、スピーカユニット３の下側において筐体１内に配されるバスレフダクト４が垂直部分と水平部分とを有し、これによってその長さを長くしている。また図３に示す構成は、筐体１のスピーカユニット３内に、直立したバスレフダクト４を配するようにしており、高さ方向の寸法によってバスレフダクト４の長さを長くしている。

何れの場合においても、バスレフダクト４の入口部分または出口部分の断面積が急激に変化する構造になっている。そのためにとくに低い周波数において、バスレフダクト４を共振させると、風切り音が発生することになる。また筐体１内でバスレフダクト４を構成すると、長さの制約や、バスレフダクト４の急激な折返しが必要になる。図４は、互いに直径の異なる２つのバスレフダクト４、５を用い、大径のバスレフダクト５がバスレフダクト４の入口側から中間部分までを覆うようにして取付けた構造にしている。このような折返し型のダクトから成るバスレフダクトによって、例えばバスレフの共振周波数を７０Ｈｚ程度にすることが可能になる。

このようなスピーカシステムの周波数特性の一例が図５に示される。ここで、例えば１００Ｈｚ以下の低音域において風切り音が発生し、再生音の妨げになり、このために高品位な低音再生が困難になる。ここで風切り音とは、狭い通路内を空気が通過するときに発生する音である。風切り音を発生しないようにするためには、バスレフの共振周波数を高くするか、風切り音が目立たないように出力を抑えることが必要になり、結局この構成でのバスレフダクトの場合には、重低音の再生ができなかった。

また、風切り音を減少する方法として、バスレフダクトの代わりにパッシブラジエーターを用いる方法もある。この方法は、バスレフダクトよりもコストがかかり、特性的にもパッシブラジエーターの機械抵抗成分が大きいために、共振のＱｏ（共振鋭度）がバスレフタイプよりも低くなり、低音の補正効果が少くなって効率が悪くなる欠点がある。
実開昭６３−３００８８号公報 実開昭５６−１４５１８３号公報 実開昭５８−１７３９８８号公報

本願発明の課題は、とくに低音域の出力が増強されるようにしたスピーカ装置を提供することである。

本願発明の別の課題は、バスレフダクトを長く構成し、これによって低音域の増強を図るようにしたスピーカ装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、大きな断面積のバスレフダクトを備えた小型のスピーカ装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、バスレフダクト内を通過する空気の流速が遅くなって音響抵抗が減少するようにしたスピーカ装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、低音域の感度が上昇するようにしたスピーカ装置を提供することである。

本願発明のさらに別の課題は、低音域が増強されるとともに、風切り音が減少されるようにしたスピーカ装置を提供することである。

本願発明の上記の課題および別の課題は、以下に述べる本願発明の技術的思想、およびその実施の形態によって明らかにされる。

本願の主要な発明は、筐体内にスピーカユニットを取付けたスピーカ装置において、
前記スピーカユニットの背面側から出た音を位相反転するバスレフダクトを具備し、該バスレフダクトは前記筐体の壁面の開口に接続され、前記筐体から外側に引出された後に前記筐体内に入って貫通し、前記筐体の前面板の開口に接続されることを特徴とするスピーカ装置に関するものである。

ここで、前記バスレフダクトの入口部分のエッジが湾曲面または傾斜面から構成され、断面積が中間部分にゆくに従って漸次小さくなるようにしてよい。また前記バスレフダクトの出口部分のエッジが湾曲面または傾斜面から構成され、断面積が中間部分にゆくに従って漸次小さくなるようにしてよい。また前記スピーカユニットが筐体の前面側を覆うバッフル板に取付けられるとともに、前記バスレフダクトの出口部分が前記バッフル板の開口に接続されてよい。また前記筐体の背面板であって前記スピーカユニットのほぼ後方位置に開口が形成され、該開口に前記バスレフダクトの入口部分が接続されてよい。また前記バスレフダクトが筐体の底部側において該筐体内の空間を前後方向に貫通してよい。

本願の主要な発明は、筐体の前面側を覆うバッフル板に取り付けられたスピーカユニットと、入口部分の断面積が漸次小さくなり、出口部分の断面積が漸次大きくなるバスレフダクトとを有し、前記バスレフダクトは、前記入口部分および前記出口部分の軸線方向の断面形状が湾曲しており、該湾曲の曲率半径が前記バスレフダクトの中間部分の半径の１／２以上であり、前記筐体の背面板の開口に接続され、前記筐体から外側に引出された後に前記筐体内に入り、前記バッフル板の開口に接続されるスピーカ装置に関するものである。

本願の別の主要な発明は、筐体の前面側を覆うバッフル板に取り付けられたスピーカユニットと、入口部分の断面積が漸次小さくなり、出口部分の断面積が漸次大きくなるバスレフダクトとを有し、前記バスレフダクトは、前記入口部分および前記出口部分がテーパ状であって、前記入口部分および前記出口部分の最大径の部分の寸法が前記バスレフダクトの中間部分の半径の３倍以上であり、前記筐体の背面板の開口に接続され、前記筐体から外側に引出された後に前記筐体内に入り、前記バッフル板の開口に接続されるスピーカ装置に関するものである。

本願発明の好ましい態様は、電気音響変換器を構成するスピーカユニットと、それを収納する筐体とから成り、筐体はバスレフ型に構成され、バスレフのダクトは筐体から筐体の外方向に断面積を徐々に小さくしながら所定の断面積まで絞られ、所定の断面積になったバスレフダクトは途中で曲げられて再び筐体の中に貫通し、筐体の中を通った後にその断面積を徐々に大きくしながら筐体の外方向（外気方向）に接続されるようにしたものである。

このような構成によると、バスレフダクトを長く構成でき、その断面積が大きくなるために、バスレフダクトを通過する空気の流速が遅くなって音響抵抗が減少する。このために低音域の感度が上昇する。また風切り音が減少するようになる。さらに筐体とダクトのつなぎ目の断面積の変化が緩やかに構成できるようになり、ダクト内の流速の変化が少くなって風切り音が減少することになる。

本願の主要な発明は、筐体の前面側を覆うバッフル板に取り付けられたスピーカユニットと、入口部分の断面積が漸次小さくなり、出口部分の断面積が漸次大きくなるバスレフダクトとを有し、前記バスレフダクトは、前記入口部分および前記出口部分の軸線方向の断面形状が湾曲しており、該湾曲の曲率半径が前記バスレフダクトの中間部分の半径の１／２以上であり、前記筐体の背面板の開口に接続され、前記筐体から外側に引出された後に前記筐体内に入り、前記バッフル板の開口に接続されるスピーカ装置に関するものである。また本願の別の主要な発明は、筐体の前面側を覆うバッフル板に取り付けられたスピーカユニットと、入口部分の断面積が漸次小さくなり、出口部分の断面積が漸次大きくなるバスレフダクトを有し、前記バスレフダクトは、前記入口部分および前記出口部分がテーパ状であって、前記入口部分および前記出口部分の最大径の部分の寸法が前記バスレフダクトの中間部分の半径の３倍以上であり、前記筐体の背面板の開口に接続され、前記筐体から外側に引出された後に前記筐体内に入り、前記バッフル板の開口に接続されるスピーカ装置に関するものである。

従ってこのようなスピーカ装置によると、スピーカユニットの背面側から出た音がバスレフダクトによって位相反転されてスピーカユニットの前方側から出た音に重畳され、これによってとくに低音域の再生音の増強が可能になる。しかもバスレフダクトが一旦筐体から出た後に再び筐体内に入ってその中を貫通するようになっているために、バスレフダクトの長さを十分に長くとることが可能になる。またその断面積を大きくできることから、ダクトを通過する空気の流速が遅くなり、音響抵抗が減少する。また筐体とバスレフダクトとのつなぎ目の断面積の変化が緩やかになるため、バスレフダクト内の流速の変化が少なくなる。従って低音域の感度が上昇し、風切り音が減少することになる。

以下本願発明を図示の実施の形態によって説明する。図６は本実施の形態のスピーカ装置の筐体を示しており、この筐体は、例えば合成樹脂の成形体から成る直方体状の箱体である。そしてこの筐体１０の前面板がバッフル板１１から構成されており、このバッフル板１１にはスピーカ取付け用開口１２が形成されている。スピーカ取付け用開口１２はほぼ正方形の形状をなし、その周囲にはスピーカを固定するためのねじ挿通孔１３が形成されている。

また筐体１０にはバスレフダクト１５が取付けられている。バスレフダクト１５は、その入口部分１６がラッパ状をなし、筐体１０の背面板の円形の開口の部分に接続される。またこのバスレフダクト１５の出口部分１７もまたラッパ状をなし、上記バッフル板１１のスピーカ取付け用開口１２の下側の円形の開口の部分に接続されるようになっている。ここでとくにバスレフダクト１５は、筐体１０の背面板に取付けられた後、この筐体１０から外側に引出されており、そして下方に延び、垂直部分の下端側が湾曲して筐体１０の底面側の空間を貫通し、この筐体１０のバッフル板１１のスピーカ取付け用開口１２の下側の円形の開口の部分に接続されるようになっている。

バスレフダクト１５の入口部分１６および出口部分１７のラッパ形の形状であって、図８に示すような断面における湾曲形状の曲率半径は、このバスレフダクト１５の中間部分の直径の１／２以上であることが好ましい。曲率半径が１／２以下の場合には、断面積の急激な変化に伴う風切り音の低減の効果がなくなるからである。

次にこのような筐体１０と組合わされてスピーカ装置を構成するスピーカユニット２０について図９により説明する。スピーカユニット２０は小型スピーカであって、カップ状をなすヨーク２１を備えており、このヨーク２１の内部には上下に円盤状のマグネット２３、２４が上下に配される。そして上側のマグネット２３の上側にサブプレート２５が、両側のマグネット２３、２４の間にメインプレート２６がそれぞれ配される。また上記マグネット２３、２４の外周部にはボビン２７が配されるようになっており、このボビン２７の外周部にボイスコイル２８が巻装される。このボイスコイル２８がサブプレート２５およびメインプレート２６の外周部とヨーク２１との間のギャップの部分において磁束と鎖交するために、軸線方向の力を受けるようになる。

ヨーク２１の上端部には中央が開口になっている皿状のフレーム３０が配される。このフレーム３０の前端側であって外周側の部分には、エッジ３１を介して振動板３２が取付けられる。そしてこの振動板３２の中心部がボビン２７に結合される。そしてボビン２７とフレーム３０との間に断面がジクザクに湾曲したダンパ３３が配される。また上記ボビン２７の前端側の部分にはドーム状をなすセンターキャップ３４が取付けられるようになっている。

ここで上記ボビン２７上に巻装されたボイスコイル２８に対して信号電流を通ずると、このコイル２８がエアギャップ内においてマグネット２３、２４から発生した磁束と鎖交するために、ボイスコイル２８を巻装したボビン２７が軸線方向の力を受け、これによってボビン２７が振動する。そしてボビン２７の振動が振動板３２に伝達され、この振動板３２によって前方に音が放出される。

バスレフダクト１５を筐体１０に設けたバスレフ型スピーカ装置においては、この筐体１０のコンプライアンス（容積）とバスレフダクト１５のマス（等価質量）の共振によって、スピーカユニット２０の背面側に放出された音の位相を反転させ、その出口部分１７からバッフル板１１の前方に音を放出する。従ってバスレフダクト１５によって位相反転されて前方に出る音は、スピーカユニット２０から直接前方に出る音と同位相になり、これによって低音側の部分の音圧が改善されることになる。

図１０はとくにこのようなバスレフ型スピーカの特性を、密閉型スピーカの特性と比較して音圧で示したものである。密閉型スピーカの場合には、筐体が密閉されるために、スピーカユニットの背面側からの音が外部に漏れず、スピーカユニット２０の前方側から出た音のみしか出ない。従ってとくに低音域での密閉型スピーカの出力が低くなる。これに対してバスレフ型の場合には、低音域での音圧が大幅に改善されることが示される。すなわち図１０において鎖線で示した部分が音圧が改善される領域である。

次にこのようなバスレフダクト１５を備えるスピーカ装置における、とくにバスレフダクト１５の入口部分１６および出口部分１７のラッパ形形状、あるいは湾曲形状による風切り音の低減について図１１により説明する。上述の如くバスレフダクト１５はその入口部分１６と出口部分１７とがラッパ形状であって、その断面形状が図８に示すような湾曲した形状になっている。従ってこのような湾曲形状によって、バスレフダクト１５の入口部分１６および出口部分１７における急激な断面積の変化が回避され、風切り音が低減される。ここで仮に入口部分１６と出口部分１７とがストレートであってこれらの部分において風切り音が発生する場合には、図１１において鎖線で示すような風切り音をバスレフダクト１５が発する。ところが本願のように入口部分１６と出口部分１７の断面形状を湾曲させた構造によると、風切り音が低減されるために、図１１において実線で示すような合成音が得られれ、良好な特性を発揮することになる。

図１２はとくに次のような仕様のスピーカ装置を作成し、その周波数特性を測定した結果を示している。

１．筐体
容積 ３９０ｃｃ（ダクト部除く）
方式 バスレフ型 ダクトの等価質量 約１．９ｇ（φ１４×２００ｍｍ）
２．スピーカユニット
口径 外形φ４８ｍｍ
振動板 日本製コーン紙
磁気回路 内磁型ダブルマグネット
ｆｏ（最低共振周波数）：１１５Ｈｚ
ａ（振動系の有効振動半径）：１．８５ｃｍ
ｍｄ（振動系の等価質量）：１．２ｇ
Ｑｏ（共振鋭度）：０．４５
このように本実施の形態のスピーカは、スピーカユニット２０、筐体１０、およびバスレフダクト１５から構成される。そしてバスレフダクト１５は筐体１０のスピーカユニット２０の後部の筐体空間から外部方向に伸長される。筐体１０と外部方向へのバスレフダクト１５のつなぎ目は徐々に断面積が減少するように構成される。そして外部方向に伸長され、一定の断面積になったダクトは、大きな弧によって曲げられ、再び筐体１０の内部空間に入って貫通する。そして貫通したバスレフダクト１５は、バッフル板１１の部分に開口して接続される。そしてバスレフダクト１５はその入口部分１６と出口部分１７とがそれぞれ徐々に断面積が増加するように構成される。

このような構成によると、とくにバスレフダクト１５を長く構成できるために、断面積が広くでき、このバスレフダクト１５内を通過する空気の流速が遅くなって音響抵抗が減少する。従ってとくに低音域の感度が上昇することになる（図１２参照）。またバスレフダクト１５の断面積が広くなるために、風切り音が減少するようになる。また筐体１０とバスレフダクト１５とのつなぎ目の断面積の変化が緩やかになり、これによってバスレフダクト１５内の流速の変化が少くなり、風切り音が減少する。

なおこのようなスピーカ装置において、とくにスピーカユニット２０の背面側から出た低音域の音を位相反転するためのバスレフダクト１５の断面形状については、図１３Ａに示すような円形の形状であることは必ずしも必要ではなく、例えば図１３Ｂに示すように矩形断面を有してもよい。あるいはまた図１３Ｃに示すように、ほぼ矩形であってコーナの部分が湾曲した断面形状であってもよい。

またバスレフダクト１５の入口部分１６および出口部分１７の断面形状についても、必ずしも図８に示すような湾曲した断面形状である必要はなく、図１４に示すようなテーパ状の形状としてもよい。すなわちバスレフダクト１５の筐体１０の背面板に接続される入口部分１６が、テーパ状に構成され、さらにバッフル板１１に接続される出口部分１７がテーパ状に構成されてよい。ここで入口部分１６および出口部分１７の最大径の部分の直径Ｄが、このバスレフダクト１５の中間部分であってストレートな部分の半径Ｒの３倍以上の値とすることが好ましい。Ｄの値がＲの３倍以下であると、入口部分１６および出口部分１７における風切り音の低減の効果が十分に発揮されないからである。

以上本願発明を図示の実施の形態によって説明したが、本願発明は上記実施の形態によって限定されることなく、本願発明の技術的思想の範囲内において各種の変更が可能である。例えば筐体１０内に配されるスピーカユニット２０としては、必ずしも図９に示すような内磁型ダブルマグネット方式のスピーカである必要はなく、各種のスピーカが利用できる。また筐体１０に取付けられるバスレフダクト１５の外方への引出し寸法等については、位相反転する共振周波数を調整するために、その長さや直径を適宜設計変更することが可能である。

本願発明は、とくに小型であってしかも低音域の音圧が改善されたスピーカ装置に適用することができる。

従来のバスレフ型スピーカ装置を示す縦断面図である。 別の従来のバスレフ型スピーカ装置の縦断面図である。 さらに別の従来のバスレフ型スピーカ装置の縦断面図である。 さらに別の従来のバスレフ型スピーカ装置の縦断面図である。 図４に示すバスレフ型スピーカ装置の周波数特性を示すグラフである。 本願の一実施の形態に係るバスレフ型スピーカ装置の筐体の正面図および背面図である。 同スピーカ装置の筐体の平面図である。 同スピーカ装置の縦断面図である。 この筐体内に組込まれるスピーカユニットの縦断面図である。 バスレフ型スピーカ装置の特性を密閉型スピーカ装置と比較したときのグラフである。 風切り音の影響を示す音圧のグラフである。 実際に製作したスピーカ装置の周波数特性を示すグラフである。 バスレフダクトの横断面形状を示す断面図である。 変形例のバスレフダクトを有するスピーカ装置の縦断面図である。

符号の説明

１…筐体、２…円形の開口、３…スピーカユニット、４、５…バスレフダクト、１０…筐体、１１…バッフル板（前面板）、１２…スピーカ取付け用開口、１３…ねじ挿通孔、１５…バスレフダクト、１６…入口部分、１７…出口部分、２０…スピーカユニット、２１…ヨーク、２３…マグネット（上）、２４…マグネット（下）、２５…サブプレート、２６…メインプレート、２７…ボビン、２８…ボイスコイル、３０…フレーム、３１…エッジ、３２…振動板、３３…ダンパー、３４…センターキャップ

Claims (4)

1. 筐体の前面側を覆うバッフル板に取り付けられたスピーカユニットと、
   入口部分の断面積が漸次小さくなり、出口部分の断面積が漸次大きくなるバスレフダクトとを有し、
   前記バスレフダクトは、前記入口部分および前記出口部分の軸線方向の断面形状が湾曲しており、該湾曲の曲率半径が前記バスレフダクトの中間部分の半径の１／２以上であり、前記筐体の背面板の開口に接続され、前記筐体から外側に引出された後に前記筐体内に入り、前記バッフル板の開口に接続される
   スピーカ装置。
2. 前記筐体の背面板の開口は、前記スピーカユニットのほぼ後方位置に形成される
   請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 筐体の前面側を覆うバッフル板に取り付けられたスピーカユニットと、
   入口部分の断面積が漸次小さくなり、出口部分の断面積が漸次大きくなるバスレフダクトを有し、
   前記バスレフダクトは、前記入口部分および前記出口部分がテーパ状であって、前記入口部分および前記出口部分の最大径の部分の寸法が前記バスレフダクトの中間部分の半径の３倍以上であり、前記筐体の背面板の開口に接続され、前記筐体から外側に引出された後に前記筐体内に入り、前記バッフル板の開口に接続される
   スピーカ装置。
4. 前記筐体の背面板の開口は、前記スピーカユニットのほぼ後方位置に形成される
   請求項３に記載のスピーカ装置。

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