JP6941327B2 - 環状放射スピーカー構造 - Google Patents

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Description

本発明は環状放射スピーカー構造に関し、特に環状放射効果を有するスピーカー構造に関する。
今では、ワイヤレススピーカーは普及しつつあるが、一部の応用（例えば、スマートスピーカーなど）において、３６０度に音声を再生するまたは音声を取り込む必要がある。その場合、全方位における音声の再生または音声の取り込みの均一性が要求される。
特許文献１の「拡張された低音応答を有するスピーカーシステム」では、スピーカーと環状の受動放射リングは同一の平面に設置され、スピーカーと受動放射リングとのカップリングによって低音効果が発揮される。その欠陥としては、音圧損失が発生し、面積の制限により、大面積のスピーカーへの適用が困難であることが挙げられる。
そのため、如何にワイヤレススピーカーの構造を改良し、上述した欠陥を改善するかは、かかる技術分野における重要な課題となる。
米国特許第７１５８６４８号明細書
本発明が解決しようとする課題は、従来技術の不足に対し、環状放射スピーカー構造を提供することである。本発明により、スピーカーの音圧を増加させ、面積を縮小させることができる。さらに音を外に向けて環状に３６０度放射する効果を得る。
本発明にかかる環状放射スピーカー構造は、アウターハウジングと、インナーハウジングと、スピーカーユニットと、受動放射ユニットとを具備する。前記アウターハウジングは底部及び外壁を含む。前記インナーハウジングはインナー筒状壁を含む。前記スピーカーユニットは前記インナーハウジングの前記上開口に固定設置される。前記受動放射ユニットは前記インナーハウジングの前記下開口に固定され、前記音分散コーンと対面して設置される。前記外壁は前記底部の周囲から上方へ延伸し、前記底部と共にアウターチャンバーを形成する。前記外壁の内面は支持部を有する。前記支持部の頂端から前記外壁の頂端までの距離を内部高さと定義する。前記底部に音分散コーンが形成される。前記インナー筒状壁は上開口及び下開口を有し、インナーチャンバーを形成する。前記インナー筒状壁の下端が前記支持部に置かれる。前記インナー筒状壁の下端と前記音分散コーンとの間に共振チャンバーが形成される。前記インナー筒状壁の外面に複数のブロックが設置される。前記複数のブロックの外端は前記外壁の前記内面に近接する。前記インナー筒状壁と前記外壁との間に音通路が形成される。前記インナー筒状壁の高さは前記内部高さよりも大きい。前記スピーカーユニットを駆動して形成する気圧は前記インナーチャンバーによって前記受動放射ユニットと共振し、それによって下向きの低音放射が生成され、前記低音放射は前記音分散コーンによって反射され、前記音通路を通して前記アウターハウジングの周囲へ伝わり、環状放射を形成する。
本発明による一つの有益な効果として以下に挙げられる。本発明にかかる環状放射スピーカー構造は、「受動放射ユニットはインナーハウジングの下開口に固定され、前記音分散コーンと対面して設置される」という技術的手段を通して、各部材が積み重なることにより、スピーカーの容積を効果的に利用し、省スペース化に寄与する。なかでも、前記スピーカーユニットを駆動して形成する気圧は前記インナーチャンバーによって前記受動放射ユニットと共振し、それによって下向きの低音放射が生成され、前記低音放射は前記音分散コーンによって反射され、前記音通路を通して前記アウターハウジングの周囲へ伝わり、外に向けて音が３６０度環状に放射する効果を達成する。
本発明にかかる環状放射スピーカー構造を示す斜視分解図である。 本発明にかかる環状放射スピーカー構造を示す別の斜視分解図である。 本発明にかかる環状放射スピーカー構造を示す断面分解図である。 本発明にかかる環状放射スピーカー構造を示す斜視完成図である。 本発明にかかる環状放射スピーカー構造を示す上面図である。 本発明にかかる環状放射スピーカー構造を示す斜視断面図である。 本発明にかかる環状放射スピーカー構造を示す正面断面図である。
本発明の特徴及び技術的内容がより一層理解できるように、以下に本発明に関する詳細な説明と図面を参照してもよいが、詳細な説明及び図面は参考と説明のためのものに過ぎず、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。
下記より、具体的な実施形態により本発明が開示する「環状放射スピーカー構造」を説明していく。当業者は本明細書の開示により本発明の利点及び効果を理解し得る。本発明は他の実施形態に変更して実施または応用が可能である。本明細書における各細節も様々な観点または応用に基づき、本発明の精神逸脱しない限りに、均等に変形する、または変更することができる。また、本発明の図面は模式的に説明するものであって、実際の寸法は示さない。以下の実施形態により、さらに本発明に係る技術的内容を説明するが、開示された内容は本発明の範囲を制限しない。
図１〜図５に示すように、本発明の第１の実施形態は環状放射スピーカー構造１を提供する。前記環状放射スピーカー構造１にはアウターハウジング１０、インナーハウジング２０、スピーカーユニット３０及び受動放射ユニット４０が含まれる。インナーハウジング２０はアウターハウジング１０内に設置され、アウターハウジング１０の頂端から少し露出する、または突出する。スピーカーユニット３０はインナーハウジング２０の頂端に位置する。受動放射ユニット４０はインナーハウジング２０の下端に位置する。
アウターハウジング１０は底部１１及び外壁１２を有する。前記外壁１２は前記底部１１の周囲から上方に向けて延伸し、前記底部１１と共にアウターチャンバー１０２を形成する。外壁１２の高さはＨ１に定義される。前記外壁１２の内面は支持部１２Ｓを有する。前記支持部１２Ｓの頂端から前記外壁１２の頂端までの距離は内部高さＨ１２に定義される。前記底部１１には音分散コーン１１２が形成される。
インナーハウジング２０はインナー筒状壁２１を有する。前記インナー筒状壁２１は上開口２０ａ及び下開口２０ｂを含み、インナーチャンバー２０２を形成する。インナー筒状壁２１の下端が前記支持部１２Ｓに置かれ、前記インナー筒状壁２１の下端と前記音分散コーン１１２との間に共振チャンバーＲが形成される。前記インナー筒状壁２１の外面は複数のブロック２１３を有し、前記複数のブロック２１３の外端は前記外壁１２の内面に近接する。前記インナー筒状壁２１と前記外壁１２との間に音通路Ｅが形成される。音通路Ｅは円筒状であり、インナーハウジング２０の外囲に沿って、アウターハウジング１０の底部と頂部を連通させる。図３に示すように、前記インナー筒状壁２１の高さＨ２は前記内部高さＨ１２よりも大きい。
スピーカーユニット３０は前記インナーハウジング２０の前記上開口２０ａに固定設置される。本実施形態におけるスピーカーユニット３０は、フレーム３１、振動板３３及びエネルギー転換素子３２を含む。前記フレーム３１の周囲は前記インナーハウジング２０における前記上開口２０ａの周囲に接続される。前記振動板３３は前記上開口２０ａから露出する。前記振動板３３の周囲は前記フレーム３１の周囲に接続される。前記エネルギー転換素子３２は前記フレーム３１の底部に設置され、前記受動放射ユニット４０と対面して設置される。
図１及び図３に示すように、本実施形態において、前記スピーカーユニット３０に対応して、インナーハウジング２０はさらに環状の上凸縁２１１及び位置制限リング２１４を有する。上凸縁２１１はインナー筒状壁２１の頂縁から前記上開口２０ａの内側へ突出して形成され、位置制限リング２１４は前記上凸縁２１１の底面に接続される。位置制限リング２１４の内径は上凸縁２１１の開口の直径よりも大きい。スピーカーユニット３０における振動板３３の周囲は前記上凸縁２１１の底面に接続される。
前記スピーカーユニットは一例であって、本発明のスピーカーユニットは上述した構造または添付図面に制限されない。スピーカーユニットは、受動放射ユニット４０と共振できるスピーカーユニット（例えば、電動式スピーカーユニット、圧電式スピーカーユニットまたはコンデンサ式スピーカーユニットなど）であれば本発明に適用できる。また、本実施形態では、前記振動板はドーム型であるが、コーン型、平面型、ホーン型であってもよく、本発明は特に制限しない。
図２に示すように、本実施形態において、スピーカーユニット３０を前記インナーハウジング２０に固定するため、環状放射スピーカー構造１はさらに少なくとも一つの接続部材５０を含み、前記接続部材５０によって前記スピーカーユニット３０を前記インナーハウジング２０の内側に固定できる。接続部材５０は主体部５１及び２つの延伸アーム５２を含む。前記スピーカーユニット３０は前記主体部５１の中間部分に接続され、前記２つの延伸アーム５２は前記主体部５１の両端に接続されると共に、前記インナーハウジング２０に接続される。本実施形態では、フレーム３１の上半部は中空状であり、フレーム３１の上半部には、複数の接合部３１２は間隔を空けて形成される。接合部３１２は接続部材５０における主体部５１に対応して接続される。
前記受動放射ユニット４０は前記インナーハウジング２０における前記下開口２０ｂに固定され、前記音分散コーン１１２と対面して設置される。本実施形態における受動放射ユニット４０は受動振動膜４１及び重量板４２を含む。前記受動振動膜４１の周囲は前記インナーハウジング２０における下開口２０ｂの周囲に接続され、前記重量板４２は前記受動振動膜４１の片側の側面に設置される。本実施形態では、前記受動放射ユニット４０の受動振動膜４１に対応して、インナーハウジング２０はさらに環状の下凸縁２１２を有し、下凸縁２１２はインナー筒状壁２１の底縁から前記下開口２０ｂの内側へ突出し、受動振動膜４１の周囲は前記下凸縁２１２に接着される。
本発明の作動特徴の一つとしては、前記スピーカーユニット３０を駆動して形成する気圧は前記インナーチャンバー２０２によって前記受動放射ユニット４０と共振し、それによって下向きの低音放射が生成され、前記低音放射は前記音分散コーン１１２によって反射され、前記音通路Ｅを通して前記アウターハウジング１０の周囲へ伝わり、外に向けて音が３６０度環状に放射する効果を達成する。それによって、本発明は３６０度全方位の放射を達成し、音が３６０度全方位に放射するのみならず、拡張された低音を３６０度環状に提供できる。
本発明は構造上、特に考慮した事項としては、インナーハウジング２０におけるインナーチャンバー２０２及びアウターハウジング１０におけるアウターチャンバー１０２はヘルムホルツ共振周波数（Ｈｅｌｍｈｏｌｔｚ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ、 ｆＨ ）を形成し、音の出力方向において、物理的にローパスフィルタ（Ｌｏｗ−ｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒ）となり、低周波数信号の通過を許容するが、遮断周波数よりも高い周波数の通過を減衰（または減少）させる。即ち、前記音通路Ｅによって、ローパスフィルタの機能を果たし、高音を減衰させる。
具体的には、本発明の周波数はスピーカーユニット３０と受動放射ユニット４０とインナーハウジング２９とのカップリングによって形成された共振周波数よりも高く設計する必要がある。前記音通路Ｅによって形成されたヘルムホルツ共振周波数ｆＨは以下の式により算出される。
音通路Ｅの断面積はＳｐと定義され、
インナー筒状壁２の中心軸に沿った音通路Ｅの長さはＬｐと定義され、
音通路Ｅの内容積はＶと定義され、
ｃは音速である。
前記音通路Ｅによって形成されたヘルムホルツ共振周波数ｆＨは以下の式により算出される。
ｆＨ＝ｃ／（２π）＊（Ｓｐ／（Ｌｐ＊Ｖ））１／２
すなわち
Figure 0006941327
 で表される。
前記インナーハウジング２０と前記スピーカーユニット３０と前記受動放射ユニット４０とのカップリングにより、カップリング共振周波数が形成され、前記ヘルムホルツ共振周波数ｆＨは前記カップリング共振周波数よりも高い。
図６及び図７に示すように、前記外壁１２内の前記アウターチャンバー１０２は中空円柱状であり、前記インナー筒状壁２１は円筒状であると共に中心軸Ｃを定義する。前記インナーチャンバー２０２の内径Ｄ２は前記音分散コーン１１２の外径Ｄ１にほぼ一致する。
本実施形態における、インナーハウジング２０を支持するアウターハウジング１０の構造として、以下に具体的に説明する。前記支持部１２Ｓは複数のリブ１２２を有し、前記複数のリブ１２２は前記インナー筒状壁２１の前記軸心線Ｃに平行した方向に沿って前記外壁１２の内面に突出設置される、前記複数のリブ１２２同士の間に複数の間隔１２４が形成される。
本実施形態の構造の寸法比例を具体的に以下に説明するが、これに制限されない。前記リブ１２２の高さＨ１１は前記内部高さＨ１２よりも低く、前記内部高さＨ１２と前記リブ１２２の高さＨ１１との比例は２：１である。
前記音分散コーン１１２の外径Ｄ１は前記重量板４２の直径Ｄ２４よりも大きく、前記重量板４２の直径Ｄ２４は前記エネルギー転換素子３２の直径Ｄ２２よりも大きい。また、受動放射ユニット４０における受動振動膜４１の直径Ｄ２３はスピーカーユニット３０における振動板３３の直径Ｄ２１にほぼ一致する。
［実施形態による有益な効果］
本発明による一つの有益な効果として以下に挙げられる。本発明にかかる環状放射スピーカー構造は、「受動放射ユニットはインナーハウジングの下開口に固定され、前記音分散コーンと対面して設置される」という技術的手段を通して、各部材が積み重なることにより、スピーカーの容積を効果的に利用し、省スペース化に寄与する。なかでも、前記スピーカーユニットを駆動して形成する気圧は前記インナーチャンバーによって前記受動放射ユニットと共振し、それによって下向きの低音放射が生成され、前記低音放射は前記音分散コーンによって反射され、前記音通路を通して前記アウターハウジングの周囲へ伝わり、外に向けて音が３６０度環状に放射する効果を達成する。
以上に開示される内容は本発明の好ましい実施形態に過ぎず、これにより本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。そのため、本発明の明細書及び添付図面の内容に基づき為された等価の技術変形は、全て本発明の特許請求の範囲に含まれるものとする。
１：環状放射スピーカー構造
１０：アウターハウジング
１０２：アウターチャンバー
１１：底部
１１２：音分散コーン
１２：外壁
１２Ｓ：支持部
１２２：リブ
１２４：間隔
２０：インナーハウジング
２１：インナー筒状壁
２１１：上凸縁
２１２：下凸縁
２１３：ブロック
２１４：位置制限リング
２０ａ：上開口
２０ｂ：下開口
２０２：インナーチャンバー
Ｒ：共振チャンバー
Ｃ：軸心線
３０：スピーカーユニット
３１：フレーム
３１２：接合部
３２：エネルギー転換素子
３３：振動板
４０：受動放射ユニット
４１：受動振動膜
４２：重量板
５０：接続部材
５１：主体部
５２：延伸アーム
Ｈ１１、Ｈ１、Ｈ２：高さ
Ｈ１２：内部高さ
Ｄ１：外径
Ｄ２：内径
Ｄ２１、Ｄ２２、Ｄ２３、Ｄ２４：直径
Ｅ：音通路

Claims (10)

  1. アウターハウジング、インナーハウジング、スピーカーユニット、及び受動放射ユニットを具備する環状放射スピーカー構造であって、
    前記アウターハウジングは、音分散コーンが形成される底部と、前記底部の周囲から上方へ延伸し、前記底部と共にアウターチャンバーを形成する外壁とを含み、前記外壁の内面は支持部を有し、前記支持部の頂端から前記外壁の頂端までの距離が内部高さと定義され、
    前記インナーハウジングは、上開口及び下開口を有しインナーチャンバーが形成されたインナー筒状壁を含み、前記インナー筒状壁の下端が前記支持部に置かれ、前記音分散コーンとの間に共振チャンバーが形成され、前記インナー筒状壁の外面に、複数のブロックが、外端が前記外壁の前記内面に近接するように配置され、前記インナー筒状壁と前記外壁との間に音通路が形成され、前記インナー筒状壁の高さは前記内部高さよりも大きく、
    前記スピーカーユニットは、前記インナーハウジングの前記上開口に固設され、
    前記受動放射ユニットは、前記インナーハウジングの前記下開口に固定され、前記音分散コーンと対面して設置され、
    前記スピーカーユニットの駆動により形成された気圧は前記インナーチャンバーを介して前記受動放射ユニットと共振し、それによって下向きの低音放射が生成され、前記低音放射は前記音分散コーンによって反射され、前記音通路を通して前記アウターハウジングの周囲へ伝わり、環状放射を形成する、ことを特徴とする環状放射スピーカー構造。
  2. 前記外壁によって形成される前記アウターチャンバーは中空円柱状であり、前記インナー筒状壁は円筒状であり、前記インナー筒状壁は軸心線を定義し、前記インナーチャンバーの直径は前記音分散コーンの外径にほぼ一致する、請求項１に記載の環状放射スピーカー構造。
  3. 前記音通路の断面積をＳｐと定義し、前記インナー筒状壁の前記軸心線に沿った前記音通路の長さをＬｐと定義し、前記音通路の内容積をＶと定義し、前記音通路はヘルムホルツ共振周波数を形成し、前記ヘルムホルツ共振周波数はｃ／（２π）＊（Ｓｐ／（Ｌｐ＊Ｖ））１／２であり、ただし、ｃは音速であり、
    前記インナーハウジングが前記スピーカーユニット及び前記受動放射ユニットとカップリングし、それによって、カップリング共振周波数が形成され、前記ヘルムホルツ共振周波数は前記カップリング共振周波数よりも高い、請求項２に記載の環状放射スピーカー構造。
  4. 前記支持部は複数のリブを含み、前記複数のリブは前記インナー筒状壁の中心軸方向に平行した方向に沿って前記外壁の前記内面に突出設置され、前記複数のリブ同士の間に複数の間隔が形成される、請求項２に記載の環状放射スピーカー構造。
  5. 前記リブの高さは前記内部高さよりも小さく、前記内部高さと前記リブの高さとの比例は２：１である、請求項４に記載の環状放射スピーカー構造。
  6. 前記スピーカーユニットを前記インナーハウジングの内側に固定する接続部材をさらに具備する、請求項１に記載の環状放射スピーカー構造。
  7. 前記接続部材は主体部及び２つの延伸アームを含み、前記スピーカーユニットは前記主体部の中間部分に接続され、前記２つの延伸アームは前記主体部の両端に接続されると共に前記インナーハウジングに接続される、請求項６に記載の環状放射スピーカー構造。
  8. 前記スピーカーユニットはフレーム、振動板及びエネルギー転換素子を含み、前記フレームの周囲は前記インナーハウジングの前記上開口の周囲に接続され、前記振動板は前記上開口から露出し、前記振動板の周囲は前記フレームの周囲に接続され、前記エネルギー転換素子は前記フレームの底部に設置されると共に、前記受動放射ユニットと対面して設置される、請求項１に記載の環状放射スピーカー構造。
  9. 前記受動放射ユニットは受動振動膜及び重量板を含み、前記受動振動膜の周囲は前記インナーハウジングの前記下開口の周囲に接続され、前記重量板は前記受動振動膜の片方の側面に設置される、請求項８に記載の環状放射スピーカー構造。
  10. 前記音分散コーンの外径は前記重量板の直径よりも大きく、前記重量板の直径は前記エネルギー転換素子の直径よりも大きい、請求項９に記載の環状放射スピーカー構造。
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