JPH0287898A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は各種音響機器をはじめとし、テレビジョン受像
機、自動車用に利用されるスピーカ装置に関するもので
ある。

従来の技術 近年、スピーカ装置は小型であって質の高い低音を再生
するものが要求されてきた。

以下に従来のスピーカ装置について説明する。

従来この種のスピーカ装置は例えば雑誌ラジオ技術、１
９８６年９月号、１０月号掲載の小原由夫著、ダブルバ
スレフ方式に示されているように第４図のような構成に
なっていた。第４図は従来のこの種スピーカ装置の構造
断面を示すものである。第４図において１はキャビネッ
トで、２はスピーカである。スピーカ２の背面には第一
室３が設けられ、それとは別の第二室４がある。第一室
３には第一ポート５が設けられ第二室４と結合され、第
二室４は第二ポート６が設けられて外部と結合されてい
る。

この例の場合、第二ポート６の断面積Ｓ、とスピーカ２
の振動板有効面積Ｓｄを比較するとＳ。

／５ｄ＝０．７４であり、第二ポート６の長さり。

はＬｐ＝６．５１に設計されている。また、第一室３の
内容積ｖｃ１＝１０リットル、第二室４の内容積ｖｃ２
＝２０リットルで、キャビネット１の内容積はｖｃ　＝
ｖｃ＋　＋　’１０２　＝　３０リツトルに構成されて
いる。

以上のように構成されたスピーカ装置について以下その
動作について説明する。スピーカ２の振動板が振動する
と振動板の前面と背面では全く逆の位相の音が放出され
ることになる。まず第−室３と第一ボート６に着目する
。これは、通常のバスレフ型スピーカ装置と同じように
スピーカ２の振動板背面から放出された音のうち、第−
室４の内容積ｖｃ、と第一ポート６で決まるヘルムホル
ツの共鳴周波数より高い周波数成分の音は位相が反転し
て第一ボート６から放射され、この音が第二ポート６を
通過してキャビネット１の外部でスピーカ２の振動板前
面から放出された音と合成される。次に、第−室３と第
二室４が合成された内容積ｖｃと第二ポート６に着目す
る。これも通常のバスレフ型スピーカ装置と同じように
、スピーカ２の振動板背面から放出された音のうち、合
成内容積ｖ０と第二ポートできまるヘルムホルツの共鳴
周波数よりも高い周波数成分の音は位相が反転して第二
ポート６から放射され、キャビネット１の外部でスピー
カ２の振動板前面から放出された音と合成される。しか
しながら、スピーカ２の背面から放出された音の位相が
反転して第一ボ−ト６から放射され、この音がまたさら
に位相が反転して第二ポート６から放射されてしまう特
定の周波数の音もある。この場合、スピーカ２の振動板
前面から放出された音と全く逆位相の音になっているの
で、キャビネット１の外で干渉してしまい消音される。

つまり、この特定周波数の音が再生されなくなってしま
う。

つぎに、この従来例のスピーカ装置の音圧レベル−周波
数特性を第５図に示す。同図において周波数１６０Ｈ２
付近に幅が広く深いデツプ７が現われている。これは上
述したスピーカの振動板前面からの音と背面からの音の
干渉による消音である。ここで第二ポート６の長さり、
と周波数１６０Ｈｚの波長について考察する。周波数ｆ
の波長λはλ＝Ｃ／ｆで求まる。但しＣは音速である。

これより波長Ａ”２１６ＣＭ、これの半波長Ｌ＝λ／２
＝１０７．６０である。この従来例の第二ポート６の長
さＬｐ　＝＝６．６画で、これよりＩ、、／Ｌｏ、０６
で第二ポート６の長さは相対的に極めて短かいものにな
っている。

次に、前記従来例を実用的な大きさのキャビネットで構
成された他の従来例のスピーカ装置について説明する。

前記従来例で説明した振動板の有効半径４．４６α程度
の大きさのスピーカをキャビネットに組込む場合、一般
的にキャビネットの内容積は６リツトル程度のものであ
る。構造は第４図で説明したものと同じで、第−室３の
内容積ｖＣ＋　＝２リットル、第二室４の内容積ｖＣ２
＝４リットルで、第二ポート６の断面積Ｓｐとスピーカ
２の振動板有効面積Ｓｄの比がＳ　ｐ　／　Ｓ　ｄ＝０
．２　。

第二ポート６の長さり、＝６ｚのスピーカ装置がある。

この動作は前記従来例で説明したものと同じである。

発明が解決しようとする課題 しかしながら前記従来例の構成では、その動作で説明し
たように、スピーカ２の振動板前面から放出された音と
背面から放出された音が干渉してしまって消音し特定周
波数の音が再生されないという欠点があった。さらに、
キャビネットを実用的な大きさで構成した他の従来例の
場合は、より深刻である。この場合、第−室３の内容積
ｖ０．が小さく、等価スチフネスが大きくなりすぎるた
めに、低域の再生特性が悪くなるという問題が生じる。

第６図に他の従来例の音圧レベル−周波数特性を示す。

同図８で示したように、低域の特性が山なりのアンダー
ダンピング状態になり、低域が特に強調されてしまう。

聴覚上でもこの特性は顕著に現われ、箱鳴りのような音
が感じられ、歯切れも悪く非常に質の悪い低音が再生さ
れてしまう。

さらに、深いデツプ９が現われ、特定周波数の音が再生
されないという欠点は前記従来例の場合と同じである。

そこで本発明は、従来の問題点を解決するもので、小容
積のキャビネットであっても低域の再生帯域を損うこと
なく、低域に制動を加えて、解像度があり、質の高い低
音が再生でき、しかも、この種の構造の再生原理上発生
するスピーカの振動板前面と背面から放出された音が、
特定周波数で干渉し、音が再生されなくなる消音の程度
も極めて小さいスピーカ装置を提供するものである。

課題を解決するための手段 この課題を解決するために本発明のスピーカ装置はキャ
ビネット内部と外部を結合する第二ボートの断面積をス
ピーカの振動板有効面積よりも小さくし、しかも、キャ
ビネット内部に位置する第二ポート始端の音と、スピー
カの振動板前面から放出された音との位相差が１８００
になる特定周波数の音の半波長の３０％以上の長さに第
二ボートの長さを設定した構成からなる。

作用 この構成によって第二ボートの音響質量、音響抵抗、第
二ボートからの放射質量、放射抵抗が飛躍的に高まり、
低域の再生に制動が加えられアンダーダンピングになる
のを抑えることができる。

しかも、スピーカの振動板前面から放出された音と逆位
相であるキャビネット内部側に位置する第二ポート始端
の特定周波数の音は、第二ボートを通過する間に位相が
変わり、第二ボートから外部に放射される時点では、各
々の音の位相差が１８０゜よりも小さく納まり、各々の
音の干渉による消音の割合を小さなものにすることがで
きる。

実施例 以下、本発明の一実施例について図面を参照しながら説
明する。第１図は本発明の一実施例におけるスピーカシ
ステムの構造断面を示すものである。第１図において１
０はキャビネットで、１１はこのキャビネット１ｏの前
面に取付けられたスピーカである。スピーカ１１の背面
に第−室１２を設け、それとは別に第二室１３を設けて
いる。

第−室１２には第二室１３と結合する第一ポート１４を
設け、さらに第二室１３には第二ボート１．６を設けて
キャビネット１ｏの背面側の外部と結合する。第二ボー
ト１５の断面積Ｓｐはスピーカ１１の振動板の有効面積
Ｓｄよりも小さいものに構成する。つぎに、第二ボート
１６の長さについて説明する。まず、第１図のスピーカ
装置で第二ポート１６を装着しない状態での音圧レベル
周波数特性を測定し、スピーカ１１の撮動板前面と背面
から放出された音が干渉して消音し発生する音圧レベル
の深いデツプが現われる周波数ｆを読む。この特定周波
数ｆの半波長Ｌ＝λ／２ｆ、計算して、第二ポート１６
の長さＬｐを、前記の半波長りの３０％以上の長さに構
成する。

以上のように構成されたスピーカ装置について、以下そ
の動作について説明する。

動作である音の再生原理は従来例で説明したものと同じ
であるが、第二ポート１６の長さＬｐをり、＝Ｌで構成
すると、第二室１３に位置する側の第二ポート１６の始
端１６での音が第二ポート１６を通過し終端１７から外
部に放射されるときはＬだけ遅れることになる。つまり
、第二ボート１６が無い場合振動板前面と背面の音が干
渉し消滅する特定周波数の音は、完全に半波長連れて外
部に放射されることになるので、この音の消滅は無くな
り、音圧レベル−周波数特性の特定周波数に現われるデ
ツプは理論的に解消されることになる。しかしながら、
第二ボート１６の長さり、を長くすることは、第二ポー
ト１６の音響質量と音響抵抗を高めることになり、低音
域の音圧再生に制動を加えすぎて、かえって低音再生音
圧レベルが低くなりすぎることもある。また、見栄えも
悪くなるし、コスト高にもなる。そこで、低音再生音圧
レベルが全周波数帯域の再生音圧レベルに対してバラン
スが良く、特定周波数の音が消滅される割合が少ない第
二ボート１６の長さＬｐを選ぶことが必要である。また
、第二ボート１６の長さＬｐを消音が起こる特定周波数
の音の半波長りの３０％以下の長さにすると、特定周波
数における消音を十分に防ぐことができなくなる。これ
については後述する実験例で説明する。

つぎに、第二ボート１６の断面積Ｓ、について説明する
。スピーカ１１の振動板有効面積をＳｄとすると、第二
ボート１６の音響質量と音響抵抗。

第二ポート１６からの放射質量と放射抵抗は等価的に（
Ｓ　ｄ　／　Ｓｐ　）　　に比例して高まる。つまり、
第二ポート１６の長さＬｐが短かくても断面積Ｓｐを小
さくすることで低域再生音圧に制動を加えることが容易
にできる構成になる。また、第二ポート１６の断面積を
小さくしすぎると、第二ポート１６の音響負荷が犬きく
なりすぎて低音再生が抑えられすぎることにもなる。そ
こで、第二ポート１６の断面積Ｓｐは、長さＬｐとの相
互関係で適度な大きさに選定しなければならない。

しかしながら、内容積の小さいキャビネット１０の場合
は、第−室１２０等価スチフネスが大きいために、第二
ポート１６の音響負荷をかなり大きなものにしないと低
域再生音圧に制動を加えることができない。つまり、第
二ポート１６の断面積Ｓｐをスピーカ１１の振動板有効
面積Ｓｄよりも小さいものにしないと、第二ポート１６
の長さＬｐを非常に長くしなければならなくなる。第二
ポート１６の長さをあまりにも長くすることはコスト高
になり実用的でないので、第二ポート１６の断面積Ｓｐ
をスピーカの振動板有効面積Ｓｄ　より小さくすること
が必要になる。

以上のように本実施例によればキャビネットの内部と外
部を結合する第二ポートの断面積をスピーカの振動板有
効面積より小さくし、しかも、キャビネット内部側に位
置する第二ポート始端の音と、スピーカの振動板前面か
ら放出された音との位相差が１８００になる特定周波数
の音の半波長の３０％以上の長さに第二ボートの長さを
設定することにより、スピーカ１１の振動板前面と背面
から放出された特定周波数の音が干渉により消滅するこ
とが無く、しかも小容積のキャビネットでも、低域再生
音圧に制動を加えアンダーダンピングにならないので、
質の高い低音を再生するスピーカ装置にすることができ
る。

つぎに、本発明のスピーカ装置の実施例について説明す
る。まず、実験したスピーカ装置について第１図を用い
て説明する。スピーカ１１には口径ＩＱｆｆｌのものを
使用し、第−室１２の内容積Ｖ０．＝２リットル、第二
室１３の内容積ｖ０２＝４リットルの内容積の合計６リ
ツトルの実用的寸法のキャビネット１０を構成した。第
二ポート１６の始端１６の断面積Ｓｐとスピーカ１１の
振動板有効面積ＳｄＯ比はＳ　ｐ　／　Ｓ　（１＝　０
．２として、第二ポート１６の長さＬｐを変えて、音圧
レベル−周波数特性を測定した。この測定データを第２
図に示す。第２図において、破線１８で示した特性は、
第１図の第二ポート１６を装着しない場合のものである
。つまり、第二ポート１６の長さＬｐはキャビネット１
０の材厚外だけで極めて短かくＬｐ　＝０．６αのもの
である。第２図の１８の特性を観察すると低域の周波数
１６０〜２００Ｈｚで山なりのアンダーダンピングにな
っており、しかも周波数２４０Ｈ２付近に深いデツプが
ある。この周波数２４０Ｈｚの音の半波長りを計算する
とＬ＝ニア２になる。つぎに第二ポート１６の長さＬｐ
ヲ前記の半波長りの６０％に設定した場合、つまり、第
二ポート１６の長さＬｐを３６αに構成した場合の特性
を第２図実線１９に示す。これかられかるように、特性
上に深いデツプが現われなくなり、しかも周波数１５０
Ｈｚ付近の音圧も制動が加わり、さらに周波数９０Ｈｚ
以下の音圧も向上して低帯域の伸びが得られている。

また、第二ポート１５の長さを前記の半波長りの３０％
に設定し、！、、＝２１１で構成した場合の特性を第３
図の２０に示す。これでは、周波数２４０Ｈ２付近のデ
ツプはり、　ｐ：０，６　ｃＩＲ（７）ものより改善さ
れているが、しかしまだまだ十分な効果が得られていな
い。つまり、第二ポート１６の長さが短かいと、第二ポ
ート１６内を通過する間で十分な位相変化が得られない
ので、特定周波数の音の干渉による消音を避けることが
できない。

なお、実施例において第二ポート１６は、キャビネット
１０の背面に位置している図を描いたが、第二ポート１
６の位置はどこであってもよい。また、第二ポート１６
を第二室１３の内部に位置してもよい。

発明の効果 以上のように本発明はキャビネット内部と外部を結合す
る第二ボートの断面積をスピーカの振動板有効面積より
も小さくし、しかも、キャビネット内部に位置する第二
ポート始端の音と、スビー力の振動板前面から放出され
た音の位相差が１８００になる周波数の音の半波長の３
０％以上の長さに第二ボートの長さを設定した構成とす
ることにより、スピーカの振動板前面と背面から放出さ
れた音が、特定周波数で干渉し消音してしまうことが無
く、しかも小容積のキャビネットでも低域再生音圧に制
動を加えることができるので、解像度のある質の高い低
音を再生することができる優れたスピーカ装置を実現で
きるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるスピーカ装置の断面
図、第２図は本発明の一実施例におけるスピーカ装置と
第二ボートを装着しない構成のスピーカ装置の音圧レベ
ル−周波数特性図、第３図は本発明の一実施例における
下限状態のスピーカ装置の音圧レベル−周波数特性図、
第４図は従来のスピーカ装置の断面図、第６図は同スピ
ーカ装置の音圧レベル−周波数特性図、第６図は他の従
来例のスピーカ装置の音圧レベル−周波数特性図である
。 １０・・・・・・キャビネット、１１・・・・・・スピ
ーカ、１２・・・・・・第−室、１３・・・・・・第二
室、１４・・・・・・第一ボート、１６・・・・・・第
二ボート、１６・・・・・・始端、１７・・・・・・終
端。 代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名第３
図 第２図 第４図 →周液顆Ｈ７−〕 π　　Ｈ２ πυ　　　　　ヌソ　　　Ｊ６０θ →局液数ＣＨ＝Ｊ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　キャビネットの内部に仕切られた二つの空間を有し、
   スピーカを固定した背面側の第一室ともうひとつの第二
   室を第一ポートで相互の空間を結合し、さらに第二室に
   キャビネットの内部と外部を結合する第二ポートを設け
   、この第二ポートの断面積がスピーカの振動板有効面積
   より小さく、しかも、キャビネット内部側に位置する第
   二ポート始端の音と、スピーカの振動板前面から放出さ
   れた音との位相差が１８０゜になる特定周波数の音の半
   波長の３０％以上の長さに第二ポートの長さを設定した
   スピーカ装置。