JP6825694B2 - スピーカー用バスレフレックスダクト及びスピーカー装置 - Google Patents

Description

本発明は、スピーカー用バスレフレックスダクト及びスピーカー装置に関する。

コーンをコイルによって振動させることで空気を振動させて音を発するスピーカーユニットを筐体（一般的にボックス）の前面開口に配設したスピーカー装置が広く普及している。このようなスピーカー装置の中には、筐体内に筐体表面に開口するようダクト（バスレフレックスダクト）を設け、コーンの背面に発生する音波を反射して、前記ダクトを介して外部に放射させることで低音域の音圧を補うよう構成されたバスレフレックス型（位相反転型）スピーカー装置がある。

低音域の音圧を向上するためには、筐体内に配置するダクトの長さを大きくする必要がある。筐体のサイズを大きくすることなく、前記ダクトの長さを大きくできる構成として、例えば特開２０００−２３２７９号公報に記載されているように、複数の管体を入れ子状態に多重に配置して断面視同心円状の複数の音波行路を形成し、一つの音波行路を通った音波を筐体の内壁面で反射して隣接する音波行路に折り返すことで実質的に長さの大きいダクトとして機能させる構成が知られている。

前記公報に記載されるような多重管を用いたバスレフレックス型スピーカー装置では、多重管の端部における音波の反射時に定在波（周波数特性のピーク又はディップ）が生じたり空気の乱れによる風切り音が生じたりすることで音波が歪んでしまうという問題がある。

特開２０００−２３２７９号公報

前記実情に鑑みて、本発明は、低音域の周波数特性が比較的フラットなスピーカー用バスレフレックスダクト及びバスレフレックス型スピーカーを提供することを課題とする。

前記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係るバスレフレックスダクトは、入れ子状に配設される多重管と、この多重管の端部に配設され、音波を折り返す反射板とを備えるスピーカー用バスレフレックスダクトであって、前記反射板が中央縦断面視で外側に凸になるよう湾曲した環状の反射面を有することを特徴とする。

当該スピーカー用バスレフレックスダクトにおいて、前記複数の管体が互いに接続されていることが好ましい。

当該スピーカー用バスレフレックスダクトは、最も外側の前記管体の端部外側に接続されるフランジをさらに備えることが好ましい。

また、本発明の別の態様に係るスピーカー装置は、当該スピーカー用バスレフレックスダクトと、音を発するスピーカーユニットと、前記スピーカー用バスレフレックスダクトが配置される第１開口及び前記スピーカーユニットが配置される第２開口を有する筐体と、を備える。

当該スピーカー装置において、前記スピーカー用バスレフレックスダクトが、前記管体の内側から外側に向かって音波が進行するよう配置されていることが好ましい。

本発明の一態様に係るスピーカー用バスレフレックスダクトは、中央縦断面視で外側に凸になるよう湾曲した環状の反射面によって音波を折り返すので、特定周波数での共振が生じ難く、且つ反射面に沿って空気がスムーズに振動することができるので風切り音を生じ難い。このため、当該スピーカー用バスレフレックスダクトを用いたスピーカー装置は、低音域の周波数特性が比較的フラットである。

本発明の一実施形態のスピーカー装置を示す模式的断面図である。 本発明の図１とは異なる実施形態のスピーカー装置を示す模式的断面図である。

以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。

［第一実施形態］
図１に、本発明の第一実施形態に係るスピーカー装置を示す。当該スピーカー装置は、筐体１と、この筐体１内の正面側に配設され、音を発するスピーカーユニット２と、筐体１内の背面側に配設されるバスレフレックスダクト３とを備える。このバスレフレックスダクト３は、それ自体が本発明の別の実施形態である。

〔筐体〕
筐体１は、正面視概略方形状で正面の幅に比して奥行きが大きい直方体箱状に形成され、正面壁にスピーカーユニット２が外接される第１開口４を有し、背面壁にバスレフレックスダクト３が配設される第２開口５を有する。第１開口４と第２開口５とは対向するよう形成され、これにより、スピーカーユニット２とバスレフレックスダクト３とが同軸に配置される。

筐体１は、例えば合板、無垢板、ＭＤＦ（中密度繊維板：ｍｅｄｉｕｍ ｄｅｎｓｉｔｙ ｆｉｂｅｒｂｏａｒｄ）等の木質板から形成することができる。また、筐体１は、例えば塗装鋼板等から形成される外装材６を有してもよい。さらに、筐体１は、底面に、防振性を有する複数の脚部材７を有してもよい。

〔スピーカーユニット〕
スピーカーユニット２は、駆動部８と、この駆動部８によって振動させられるコーン（振動板）９とを有する一般的な構成のものを用いることができる。

駆動部８は、コーン９に接続されるボビンと、ボビンの内側に配置されるマグネットと、ボビンの外周に巻き付けられるボイスコイルとを備える構成とすることができる。一方コーン９は、例えば鈍角円錐状のものを用いることができる。

〔バスレフレックスダクト〕
バスレフレックスダクト３は、入れ子状に配設される多重管（内側から順に第１管体１０、第２管体１１及び第３管体１２）と、この多重管の端部に配設され、音波を折り返す反射板（第１反射板１３及び第２反射板１４）とを備える。さらに、バスレフレックスダクト３は、最も外側に配置される第３管体１２の端部外側に接続されるフランジ１５をさらに備える。

バスレフレックスダクト３は、スピーカーユニット２が筐体１の内側に向かって発する音のうち低音域の音をヘルムホルツ共鳴によって増幅して筐体１から放射する。つまり、バスレフレックスダクト３は、当該スピーカー装置が発する音の低音域を増幅し、低音域でのゲインの落ち込みを低減する。

＜多重管＞
多重管の各管体１０，１１，１２の断面形状としては、角を有しない形状とされることが好ましく、円形が特に好ましい。また、多重管の管体１０，１１，１２は、同芯に配置されることが好ましい。これによって、隣接し合う管体の間（第１管体１０及び第２管体１１間並びに第２管体１１及び第３管体１２間）にそれぞれ断面視で幅が一定の環状の音波行路（音波の通り道）を形成する。

各管体１０，１１，１２の径は、音波行路の断面積が略等しくなるよう選定されることが好ましい。具体的には、隣接する管体間の間隔（第１管体１０及び第２管体１１の間隔並びに第２管体１１及び第３管体１２の間隔）が外側ほど小さくなることが好ましい。これによって、第１管体１０及び第２管体１１間の空間と第２管体１１及び第３管体１２間の空間とが１つの共鳴管として機能することができる。

筐体１の大きさ等によっても異なるため、必ずしも限定されないが、最も内側の第１管体１０と隣接する第２管体１１との平均間隔の下限としては、３ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。一方、第１管体１０と第２管体１１との平均間隔の上限としては、１５ｍｍが好ましく１０ｍｍがより好ましい。第１管体１０と第２管体１１との平均間隔が前記下限に満たない場合、空気振動に対する抵抗が大きくなって風切り音等を生じやすくなるおそれがある。逆に、第１管体１０と第２管体１１との平均間隔が前記上限を超える場合、一定の低音域を増幅するためには音波行路の断面積に比例して管体１０，１１，１２の長さを大きくする必要があるため、バスレフレックスダクト３ひいては当該スピーカー装置が不必要に大きくなるおそれがある。

筐体１の大きさ等によっても異なるため、必ずしも限定されないが、最も内側の第１管体１０の平均内径（音波の行路の円相当径）は、例えばスピーカーユニット２の出力及び周波数特性等、つまりバスレフレックスダクト３によって得ようとするゲインに応じて定められる。最も内側の第１管体１０の平均内径の下限としては、例えばスピーカーユニット２の出力及び周波数特性等によっても異なるが、２０ｍｍが好ましく、３０ｍｍがより好ましい。一方、最も内側の第１管体１０の平均内径の上限としては、７０ｍｍが好ましく、５０ｍｍがより好ましい。第１管体１０の平均内径が前記下限に満たない場合、スピーカーユニット２からバスレフレックスダクト３への入力が小さくなり、低音の音圧レベルを十分に向上できないおそれがある。逆に、第１管体１０の平均内径が前記上限を超える場合、空気の流路面積が大きくなり共鳴による増幅率が小さくなることで低音を十分に増幅できないおそれがある。

多重管の各管体１０，１１，１２の平均肉厚としては、例えば材質等の諸条件にもよるが、例えば２ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることができる。管体１０，１１，１２の平均肉厚が前記下限に満たない場合、管体１０，１１，１２の強度が不十分となるおそれがある。逆に、管体１０，１１，１２の平均肉厚が前記上限を超える場合、バスレフレックスダクト３ひいては当該スピーカー装置が不必要に大きくなるおそれがある。

筐体１の大きさ等によっても異なるため、必ずしも限定されないが、多重管の管体１０，１１，１２の合計長さとしては、多重管の管体１０，１１，１２の径に応じて選定されるが、例えば１０ｃｍ以上３０ｃｍ以下とすることができる。多重管の管体１０，１１，１２の合計長さが前記下限に満たない場合、相対的に定められる音波行路の断面積が小さくなることで、低音域を増幅する効果が小さくなるおそれがある。逆に、多重管の管体１０，１１，１２の合計長さが前記上限を超える場合、バスレフレックスダクト３ひいては当該スピーカー装置が不必要に大きくなるおそれがある。

＜反射板＞
バスレフレックスダクト３では、管体１０，１１，１２の内側から外側に向かって音波が進行するよう反射板１３，１４が配置されている。つまり、第１反射板１３は、スピーカーユニット２から放射されて第１管体１０の内側を進行する音波を第１管体１０の外側且つ第２管体１１の内側の空間に折り返し、第２反射板１４は、第１管体１０の外側且つ第２管体１１の内側の空間をスピーカーユニット２に向かって進行する音波を第２管体１１の外側且つ第３管体１２の内側の空間に折り返すよう配置されている。

反射板１３，１４は、中央縦断面視（管体１０，１１，１２の中心軸を通る断面）で外側に凸になるよう湾曲した環状の反射面（第１反射板１３の第１反射面１６及び第２反射板１４の第２反射面１７）を有する。反射板１３，１４は、好ましくは外側に凸状の曲線を管体１０，１１，１２の中心軸の周りに回転して描かれる環状ドーム状に形成される。なお、反射面１６，１７が環状とは、反射面１６，１７の軸方向の頂部が環状であることを意味し、第１反射面１６は中心部が閉じた面とすることが好ましい。

第１反射板１３の第１反射面１６の環状の頂点は、概略第１管体１０の延長線上に配置されることが好ましい。これによって、第１反射面１６は、第１管体１０の内側から外側へ音波を効率よく折り返すことができる。同様に、第２反射板１４の第２反射面１７の環状の頂点は、第２管体１１の内側から外側へ音波を効率よく折り返すことができるよう、概略第２管体１１の延長線上に配置されることが好ましい。なお、第１反射面１６及び第２反射面１７の頂点は、幅を有していてもよい。

反射板１３，１４の反射面１６，１７は、管体１０，１１，１２の壁面と滑らかに連続する面とされることが好ましい。このように、音波行路の内面に角がないことで、周波数特性にピークやディップが形成されにくいと共に、空気の移動がスムーズになり、風切り音を発生しにくくなる。

筐体１の大きさ等によっても異なるため、必ずしも限定されないが、反射面１６，１７の曲率半径の最小値の下限としては、接続する管体のうちで外側の管体１１，１２とその内側に隣接する管体１０，１１との平均間隔の０．５倍が好ましく、０．８倍がより好ましい。一方、反射面１６，１７の曲率半径の最小値の上限としては、接続する外側の管体１１，１２とその内側の管体１０，１１との平均間隔の２．０倍が好ましく、１．５倍がより好ましい。反射面１６，１７の曲率半径の最小値が前記下限に満たない場合、定在波が形成されて周波数特性にピークやディップができるおそれがある。逆に、反射面１６，１７の曲率半径の最小値が前記上限を超える場合、反射面１６，１７と管体１０，１１，１２の壁面との間に角が形成されて風切り音を生じるおそれがある。

バスレフレックスダクト３は、管体１０，１１，１２及び反射板１３，１４が互いに接続されていることが好ましい。このように、管体１０，１１，１２及び反射板１３，１４が互いに接続されることによって、バスレフレックスダクト３を一体のユニットとして取り扱うことができ、スピーカーユニット２の構成が簡素となり、スピーカーユニット２の製造が容易となる。

より詳しくは、バスレフレックスダクト３において、第１管体１０及び第１反射板１３が一体に形成され、第２管体１１、第３管体１２及び第２反射板１４が一体に形成されていることが好ましい。このように、管体１０，１１，１２を一つ置きに反射板１３，１４で接続した一体成形体とすることによって、バスレフレックスダクト３の部品点数ひいては製造コストを低減できると共に組み立て精度を向上することができる。

管体１０，１１，１２及び反射板１３，１４の材質としては、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリウレタン、ポリアミド等を挙げることができる。

また、一体に形成される第１管体１０及び第１反射板１３のいずれかと、一体に形成される第２管体１１、第３管体１２及び第２反射板１４のいずれかとの間は、音波行路に突出する接続構造によって一体に接続することができる。

このような接続構造としては、第１管体１０の端部内側に部分的に突出するよう設けられるリブ１８と、第１反射板１３からリブ１８に向かって突出する支柱１９と、リブ１８を支柱１９に固定するねじ２０とを有する構造とすることができる。このように、管体１０，１１，１２及び反射板１３，１４の接続構造を管体１０，１１，１２の間に設けず、最も内側の第１管体１０の内側に設けることによって、この接続構造による音波行路の狭窄の影響を比較的小さくすることができるので、接続構造による音の歪みを抑制することができる。

＜フランジ＞
フランジ１５は、バスレフレックスダクト３を筐体１の第２開口に配設するために用いられる。従って、フランジ１５は、第３管体１２と一体に形成されることが好ましい。

このフランジ１５は、最も外側の第３管体１２から連続的に拡径して最終的に径方向に拡がるフレア形状を有することが好ましい。このように、第３管体１２とフランジ１５との間に角を形成しないことで、バスレフレックスダクト３内の空気の流れに乱れを生じさせにくくなり、風切り音等の異音を低減することができる。

〔利点〕
以上のように、バスレフレックスダクト３は、外側に凸状に湾曲した反射面１６，１７によって音波を折り返すよう構成されているので、特定周波数での共振が生じ難く、且つ反射面１６，１７に沿って空気がスムーズに振動することができるので風切り音を生じ難い。このため、バスレフレックスダクト３を用いた当該スピーカー装置は、低音域の周波数特性が比較的フラットである。

［第二実施形態］
図２に、本発明の図１とは異なる実施形態に係るスピーカー装置を示す。当該スピーカー装置は、筐体２１と、この筐体２１内の正面側に配設され、音を発するスピーカーユニット２２と、筐体２１内の背面側に配設されるバスレフレックスダクト２３とを備える。このバスレフレックスダクト２３は、それ自体が本発明の別の実施形態である。

〔筐体〕
筐体２１は、正面視概略方形状で正面の幅に比して奥行きが大きい直方体箱状に形成され、正面壁にスピーカーユニット２２が外接される第１開口２４を有し、背面壁にバスレフレックスダクト２３が配設される第２開口２５を有する。第１開口２４と第２開口２５とは対向するよう形成され、これにより、スピーカーユニット２２とバスレフレックスダクト２３とが同軸に配置される。

筐体２１は、例えば合板、無垢板、ＭＤＦ等の木質板から形成することができる。また、筐体２１は、例えば塗装鋼板等から形成される外装材及び防振性を有する複数の脚部材を有してもよい。

〔スピーカーユニット〕
スピーカーユニット２２は、駆動部２６と、この駆動部２６によって振動させられるコーン（振動板）２７とを有する一般的な構成のものを用いることができるが、本実施形態のスピーカーユニット２２は、駆動部２６の背面にバスレフレックスダクト２３を取り付ける取り付け構造を有する。

〔バスレフレックスダクト〕
バスレフレックスダクト２３は、入れ子状に配設される多重管（内側から順に第１管体２８及び第２管体２９）と、この多重管のスピーカーユニット２２側の端部に配設され、音波を折り返す反射板３０とを備える。

反射板３０は、中央縦断面視で外側（スピーカーユニット２２）に凸になるよう湾曲した環状の反射面３１を有する。

このバスレフレックスダクト２３において、第１管体２８と反射板３０とは一体に形成され、反射板３０がスピーカーユニット２２の背面にねじ３２で固定されている。一方、第２管体２９は、スピーカーユニット２２と反対側の端部が筐体２１の背面壁に形成された第２開口２５に嵌合して保持されている。つまり、バスレフレックスダクト２３は、それ自体に第１管体２８と第２管体２９との相対位置を定める構造を有しておらず、筐体２１及びスピーカーユニット２２を介して第１管体２８と第２管体２９との相対位置が定められる。

図２のバスレフレックスダクト２３も、図１のバスレフレックスダクト３と同様に、スピーカーユニット２２が筐体２１の内側に向かって発する音のうち低音域の音をヘルムホルツ共鳴によって増幅して筐体２１から放射することで、当該スピーカー装置の低音域でのゲインの落ち込みを低減する。

より詳しくは、バスレフレックスダクト２３は、音波行路が１回だけ折り返された共鳴管を構成する。このバスレフレックスダクト２３は、音波が管体の外側から内側に向かって進行するよう配置されている。つまり、バスレフレックスダクト２３は、第１管体２８外側且つ第２管体２９の内側の空間（音波行路）に侵入した音波を、反射板３０によって第１管体２８の内側の空間に折り返し、第１管体２８の端部を保持する筐体２１の第２開口２５から外部に放射する。

各管体２８，２９の径は、音波行路の断面積が略等しくなるよう、第１管体２８の内部空間の断面積と、第１管体２８及び第２管体２９間の空間の断面積とが略等しくなるよう選択される。また、図２のバスレフレックスダクト２３は、図１のバスレフレックスダクト３と音波行路の断面積が等しい場合、その長さが図１のバスレフレックスダクト３の約１．５倍となる。

図２のバスレフレックスダクト２３における反射面３１の形状は、図１のバスレフレックスダクト３における第１反射面１６の形状と同様とすることができる。

〔利点〕
本実施形態に係るバスレフレックスダクト２３は、外側に凸状に湾曲した反射面３１によって音波を折り返すよう構成されているので、特定周波数での共振が生じ難く、且つ反射面３１に沿って空気がスムーズに振動することができるので風切り音を生じ難い。このため、バスレフレックスダクト２３を用いた当該スピーカー装置は、低音域の周波数特性が比較的フラットである。

［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。

当該バスレフレックスダクトは、４本以上の管体を有するものであってもよい。その場合、奇数番目の管体間及び偶数番目の管体間がそれぞれ反射板によって接続されていることが好ましい。

当該スピーカー装置において、スピーカーユニットは、コーン型以外の形態の振動板を有するものであってもよい。

当該スピーカー装置において、バスレフレックスダクトは、背面に音を放射するものに限られず、例えばスピーカーユニットが配設される第１開口の下方に形成された第２開口から音を放射するようバスレフレックスダクトが配設されるものであってもよい。

本発明の一態様に係るバスレフレックスダクト及びスピーカー装置は、オーディオ用スピーカー装置に特に好適に利用される。

１ 筐体
２ スピーカーユニット
３ バスレフレックスダクト
４ 第１開口
５ 第２開口
６ 外装材
７ 脚部材
８ 駆動部
９ コーン
１０ 第１管体
１１ 第２管体
１２ 第３管体
１３ 第１反射板
１４ 第２反射板
１５ フランジ
１６ 第１反射面
１７ 第２反射面
１８ リブ
１９ 支柱
２０ ねじ
２１ 筐体
２２ スピーカーユニット
２３ バスレフレックスダクト
２４ 第１開口
２５ 第２開口
２６ 駆動部
２７ コーン
２８ 第１管体
２９ 第２管体
３０ 反射板
３１ 反射面
３２ ねじ

Claims (5)

1. 入れ子状に配設される多重管と、この多重管の端部に配設され、音波を折り返す反射板とを備えるスピーカー用バスレフレックスダクトであって、
   前記反射板が、中央縦断面視で外側に凸になるよう湾曲した環状の反射面を有し、上記多重管におけるそれぞれの管体の中心軸位置から円周状に対称に広がり、
   スピーカーユニットと同軸に配置されていることを特徴とするスピーカー用バスレフレックスダクト。
   
2. 前記複数の管体が互いに接続されている請求項１に記載のスピーカー用バスレフレックスダクト。
3. 最も外側の前記管体の端部外側に接続されるフランジをさらに備える請求項１又は請求項２に記載のスピーカー用バスレフレックスダクト。
4. 請求項１、請求項２又は請求項３に記載のスピーカー用バスレフレックスダクトと、
   音を発するスピーカーユニットと、
   前記スピーカー用バスレフレックスダクトが配置される第１開口及び前記スピーカーユニットが配置される第２開口を有する筐体と、
   を備えるスピーカー装置。
5. 前記スピーカー用バスレフレックスダクトが、前記管体の内側から外側に向かって音波が進行するよう配置されている請求項４に記載のスピーカー装置。

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