JPH04117900A - スピーカシステム - 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、音響システムに供されるスピーカシステムに
関するものである。

〔従来の技術〕

現在、実用に供されているスピーカユニットのなかで、
最も広く−・船釣に利用されているものにコーン型スピ
ーカユニットがある。このスピーカ、スニン１□は、コ
ーン状の振動板と、この振動板と一体になったボイスコ
イルと、ボイスコイルに磁界を作用させるためのマグネ
ッＩ・を有した磁気回路部とを備えている。そして、上
記ボイスコイルに音声信号電流を流すごとにより、振動
板が振動して音波が放射されるようになっている。

−隈に、スピーカは′：１−二ノトとじて用いるよりも
、ユニッＩ・をキャヒネットに納めたスピーカシステム
として用いられる場合が多い。ごれは、振動板が振動し
て音波を放η・ｌするとき、振動板の前後で逆位相とな
るので互いに杓ち消しあい、特に周波数の低域で良好に
放射されなくなるため、振動板の前後の音を遮断する必
要があるためである。

上記キャヒ不ノトとして４ｊ、スピーカユニットの後方
から出る音波をある容積の箱の中に入れ込んで外に出な
いようにした密閉型のものがある。

−上記コーン型スピーカユニットは直接音波を振動板か
ら放射するので、かなり広い周波数範囲に渡って平坦な
周波数特性を得ることかできるか、低域は放射質量を含
めた等価質量とエツジ、ダンパによるコンブシイアンス
で決まる最低共振周波数で制限される。また、密閉型キ
ャビネットにスピーカユニットヲ取り付けたスビーカノ
ステ１、の場合では、密閉された空気のｍｌンプライア
ンスの影■８で、自由空間でのスピーカユニットの最低
共振周波数より低域限界か高くなる。このため、音波を
低域で良好に放射させるためには、スピーカユニ・ノド
の最低共振周波数を低下させる必要がある。

尚、空気のコンプライアンス乙、ｌ容積が太きくｚｌ″
ると大きくなるので、音波を十分低域まで放射し、Ｌう
とするとある程度の大きさのキャビネットにする必要が
ある。

しかし、現在では、音響システムの小型化が進み、上記
スピーカシステムについてもより小型で高性能のものが
要求されており、キャビネットを小型化にしながらスピ
ーカユニソＩ・の最低共振周波数を低下させる必要があ
る。

このようなスピーカシステムとして、従来、ハイコンプ
ライアンス型のスピーカユニットを使用したブンクソエ
ルフ型のスピーカユニテ１、か用いられている。このス
ピーカシステムの概略の原理を以下に示す。

一般にスピーカシステムの最低共振周波数Ｆ。、ば、ス
ピーカユニッ１〜の等価質量をＭ。、弾性定数を表すス
チフネスをＳ。、またキャビネットのスチフネスをＳｃ
とすれば、次式（１）で与えられる。

Ｆｏ−＝　　（１／２π）　、／　　ｏ　　−１−、ｏ
　　　−（］、）ここで、」二１スピーカユニットはハ
イコンプライアンス型でありＳ。は−１分小さくＳｃ＞
Ｓｏ　となるように設計されている。従って、」−記の
式（１）は次式（２）のように表すことができる。

Ｆｏｃ＃　　（］／２　π）　Ｉ”Ｅ＝−７Ｍ７・・・
　（２） つまり、上記最低共振周波数Ｆ。０は、スピーカユニッ
トの等価質量Ｍ。とキャビネッ１−のスチフネスＳｃと
に依存することになる。

そして、最低共振周波数Ｆ。Ｃを低下させるために、ボ
イスコイル等の質量を大きくして等価質景Ｍｏを大きく
するごとがなされている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記従来の構成では、ボイスコイル等の
質量を大きくして等価質量Ｍ。を大きくしているため、
電気信号を音波に変換するスピカユニットの能率ηが低
下するという問題点を有している。

」：記能率ηは、比例定数をｋ、スピーカユニットの有
効半径をａ、磁束密度をＢとして簡単に表すと次式（３
）のようになる。

η−ｋ　ａ　２Ｂ　２／　Ｍｏ”　　−（３）尚、式（
３）に従えば、能率ηの低下を補うためには磁束密度Ｂ
を大きくすればよいことになるが、そのためにはマグネ
ットを大型のものにする必要がありコストの上昇を招（
結果となる。

また、スピーカユニットは小型キャビネットに取りイ」
けられるため、当然スピーカユニットの有効半径ａば小
さいものである。この点からしても、小型スピーカ１ニ
ツトにおいては能率ηかさほど良いとはいえない。

上記のようＩｇ能率ηの低ドを補うためには、振幅を大
きくする必要が生してくる。しかし、振幅を大きくすれ
ばボイスコイルの振動のストロークが大きくなるので、
ボイスコイルの可動範囲を大きくし、また、ダンパを大
型にすると共心こエツジも大振幅に耐えられるようにす
る必要があり、やはりコストの上昇を招く結果となる。

また、振幅を大きくすれば、歪みの増加を伴うため、振
幅増大にも限界がある。

本発明は、上記にＫｉｉなされたものであって、その目
的は、小型化しても能率の低下やコストの上昇を招来す
ることなく、傍れた周波数特性を得ることができるスピ
ーカシステムを提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

本発明に係るスピーカシステムは、上記課題を解決する
ために、スピーカユニットが密閉型のキャビネットに取
り付けられたスピーカシステムによダい゛（、以）−の
手段を講じている。

即ち、ト記キャビネット内に、音速の二乗と密度との積
か空気よりも小さいガス、例えば炭酸ガス等を充填して
いる。

［作　用］ 上記の構成によれは、密閉型のキャビネット内には、例
えば炭酸ガス等の音速の二乗と密度との積が空気よりも
小さいガスが充填されている。ここで、スピーカシステ
ムの最低共振周波数は、４−ヤビネット内に充填されて
いるカスにおし」る音速の一゛１乗と密度との積に依存
するものである。従って、キャビネット内が空気のみの
場合と比較して、スピーカシステムの最低共振周波数を
低下させることができる。従って、上記スピーカシステ
ムは、低周波数域で良好な音波の放射が行われ、優れた
周波数特性を得るごとができる。

〔実施例］ 本発明の一実施例を第１図に基づいて説明すれば、以下
の通りである。

本実施例のスピーカシステムはいわゆる小型スピーカシ
ステムであり、第１図に示すよ・うに、スピーカユニノ
］・とじてのコーン型スピーカユニット１が密閉型のキ
ャビネット２の一側面部に設りられた取り付は穴２ａに
取り付けられており、キャビネット２の内部にはガスと
しての炭酸ガス３が充填されている構成である。

上記コーン型スピーカユニット１は、例えば紙でできた
コーン状の振動板と、この振動板と一体になったボイス
コイルと、ボイスコイルに磁界を作用させるためのマグ
ネッＩ・を有した磁気回路部とを備えている。そして、
上記ボイスコイルに音声信号電流を流すことにより、振
動板が振動して音波が放射されるようになっている。ま
た、コーン型スビーカユニッ］・１は振動板やボイスコ
イルからなる振動系部材の振動のストロークを制御する
ためのストッパー機能を有するエツジおよびダンパを備
えている。そして、コーン型スビーカユニッｌ−１はい
わゆるハイコンプライアンス型である。

上記キャビネット２は、内部に充填されている炭酸ガス
３が洩れないように、例えば合成樹脂で形成されている
。

また、：ｌ−ン型スビーカユニント１とキャビネット２
との接合部には、例えば合成樹脂膜が形成さており、こ
れにより隙間が埋められて密閉性が高められている。

上記の構成において、キャビネット２の内部に炭酸ガス
３を充填したことにより、本スピーカシステムの最低共
振周波数Ｆ。Ｃに与える影響を以下に示す。

上記最低共振周波数Ｆ。Ｃは、式（１）に表される通り
であり、Ｍ、はコーン型スピーカユニット１の等価質量
、Ｓ、はコーン型スピーカユニッＩ・１のスチフネス、
Ｓｃはキャビネット２のスチフネスである。

また、コーン型スピーカユニット１はハイコンプライア
ンス型でありＳ。は十分小さくｓｃ＞ｓ。

となるように設計されていので、最低共振周波数ＦＯｃ
ば、式（２）のように表すことができる。

ごこて、コーン型スピーカユニット１の有効半径をａ、
スピーカシステムの容積をＶ、キャビネット２内部に充
填されているガスにおける音速をＣ１上記ガスの密度を
ρとすると、キャビネット２のスチフネスＳｃは次式（
４）で与えられる。

Ｓｃ−π２Ｃ２ρｏａ’／Ｖ　　＝１４）式（４）から
れかるように、スピーカシステムの容積Ｖとコーン型ス
ピーカユニット１の有効半径ａとが一定であれば、ガス
における音速の二乗とガスの密度との積Ｃ２ρ。によっ
てキャビネット２のスチフネスＳ、が決定される。

尚、上記の弐（２）によれば、最低共振周波数Ｆ　Ｏｃ
は、スピーカユニッＩ・の等価質量Ｍ。とキャビネット
２のスチフネスＳＣとによって決定されることがわかる
。

従って、最低共振周波数Ｆ。Ｃは、キャビネット２内の
ガスにおける音速の二乗とガスの密度との積Ｃ２ρ０に
依存するものである。

ここで、上記ガスについて、来例の空気と本実施例の炭
酸ガス３との比較を表１に示す。尚、表１中のそれぞれ
の値は、気温および圧力が２０度および１気圧のときの
ものである。

表　　１ 表１に示したように、ギヤピネン］・２内ガスカ炭酸ガ
ス３の場合、空気の場合と比較してスチフネスＳＣを約
０．９３倍にすることができる。つまり、最低共振周波
数Ｆ。Ｃを約０．９６倍にすることができる。

このように、ギヤピネンｌ−２の内部に炭酸ガス３を充
填したことにより、来例の空気と比較して最低共振周波
数Ｆ。Ｃを低下させることができる。

従って、本スピーカシステムは、ボイスコイルの質量を
大きくして等価質量Ｍ。を大きくすることなく最低共振
周波数Ｆ。Ｃを低下させることができるので、スピーカ
ユニッ１の能率の低下やコストの上昇を招来することが
ない。

また、ギヤピネンｈ　２の内部に吸音材を充填すること
により、さらにスチフネスＳｃを下げ、最低共振周波数
Ｆ。Ｃを低下させることができる。

尚、本実施例では、スピーカユニットとじてコーン型ス
ピーカユニット１を用いたがこれに限定されるものでは
なく、例えば、ドーム型スピーカユニット等を用いても
よい。

また、本実施例では、ガスとして炭酸ガス３を用いたが
これに限定されるものではなく、音速の二乗と密度との
積Ｃ２ρ。が空気よりも小さくなるようなものであれば
よい。そして、」−記ガスは、単一の物質でもよく、数
種類の物質の混合ガスでもよく、また、空気と混合され
たものであってもよい。

（発明の効果〕 本発明に係るスピーカシステムは、以−にのように、密
閉型のキャビネット内に、音速の二乗と密度との積が空
気よりも小さいガスを充填している構成である。

これにより、ギヤピネンＩ・内が空気の場合と比較して
、スピーカシステムの最低共振周波数をイ１（丁させる
ことができるので、低周波数域で良好な音波の放射が行
われ、優れた周波数特性を得ることができる。また、小
型化してもスピーカユニット等価質量を犬きくすること
なくスピーカシステムの最低共振周波数を低下させるこ
とができるので、能率の低下やコストのｌ−昇を招来す
るごとがないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すものであって、スピー
カシステムの概略の縦断面図である。 １はコーン型スビーカユニンｌ（スピーカユニット）、
２ばキャビヱット、３は炭酸ガス（ガス）である。 第

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．スピーカユニットが密閉型のキャビネットに取り付
   けられたスピーカシステムにおいて、上記キャビネット
   内に、音速の二乗と密度との積が空気よりも小さいガス
   を充填していることを特徴とするスピーカシステム。