JPH05308692A - スピーカシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 スピーカを収納するスピーカボックスが超小
型であっても簡単な構成でコスト高を招くことなく十分
な低音を再生できるようにする。 【構成】 スピーカが設けられたスピーカボックス内を
振動板を介し密閉された第１，第２の空間に区画し、こ
の第２の空間内は真空ないし減圧下にするとともに、前
記第１の空間は大気圧下とし、かつ前記振動板を大気圧
と釣り合うように所定のバネ定数を有するバネに接続し
た構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、超小型であってもメ
カニカルな手段によって十分な低音特性が得られるスピ
ーカシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】スピーカ自体の口径が余り大きくなく、
かつそれを収納するスピーカボックスが小型であると、
スピーカボックス内部の空気のコンプライアンスにより
振動板の動きが妨げられ低音が出にくい傾向となり、所
望の低域特性を得ることができない。スピーカボックス
としては密閉型のものと、低音再生能力を高めるため
に、例えば図３に示すように、バスレフ型と称し、スピ
ーカボックス１０の前面にダクトまたはポートと呼ばれ
る開口部１１を形成したものがある。このバスレフ型の
スピーカユニットはスピーカボックス１０内の空気と開
口部１１の空気とが低い特定振動で釣り合いがとれる空
気容積になるように設計してあり、スピーカボックス１
０内の空気の塊がスピーカＳの振動板の振動により、特
定振動周波数で繰り返し圧縮膨張が与えられると、開口
部１１、つまりダクト内の空気の塊はスピーカボックス
１０内の空気の塊が圧縮された時に膨張するといった逆
振動を起こし、ダクト部分の空気の塊によるスピーカボ
ックス外部への音圧変化のあり方は振動板でつくられた
ものと同じになるため、前記した低い特定周波数の音は
ダクトと振動板両方から放出され強められ、低音再生能
力を向上させている。

【０００３】また、最近では、図４に示すように、この
開口部１１を有するバスレフ方式における特定周波数を
正確に取り出し、振動板を振動させるためのアンプ１２
を組み合わせたものがある。すなわち、スピーカＳの振
動板の動きを制限する大きな要素としてはボイスコイル
のインピーダンスがあり、このインピーダンスをなくす
ことができれば振動板の動きを音声信号に対しリニアに
再現することができるため、ボイスコイルのインピーダ
ンスをキャンセルする信号を別途に設計した、専用のア
ンプ１２により電気的に造り出すようにしたものであ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このス
ピーカシステムではボイスコイルのインピーダンスキャ
ンセル用の専用アンプ１２を必要とするため、コストが
高くなってしまうという課題があった。

【０００５】この発明は上記のことに鑑み提案されたも
ので、その目的とするところは、密閉型のスピーカボッ
クスを備えたスピーカシステムにおいて、超小型であっ
ても、コスト高の原因となる専用アンプを用いるといっ
た電気的な手段によらず、簡易なメカニカルな手段によ
って十分な低域特性を得ることのできるスピーカシステ
ムを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、スピーカが設けられたスピーカボックス内
を振動板を介し密閉された第１，第２の空間に区画し、
この第２の空間内は真空ないし減圧下にするとともに、
前記第１の空間は大気圧下とし、かつ前記振動板を大気
圧と釣り合うように所定のバネ定数を有するバネに接続
した構成としている。

【０００７】

【作用】本発明では上記のように構成し、第２の空間４
内の空気のコンプライアンス、つまりこのコンプライア
ンスはバネ定数と見ることができ、そのバネ定数を無視
すべく、第２の空間４内を真空ないし減圧下に設定し、
スピーカ振動板が駆動され、沈んだ場合、それに応じて
第１，第２の空間３，４を仕切る振動板Ａを第２の空間
４側に沈めるようにし、スピーカ振動板を動き易くし、
低域を出すようにしている。なお、第２の空間４が真空
ないし減圧下であると、振動板Ａが吸引され、引きよせ
られっぱなしとなるため、第１の空間３側に設けた所定
のバネ定数を有するバネＢで引っ張るようにし、このバ
ネ定数によって所望の低音が得られるようにしている。
つまり、本発明ではスピーカボックス１内の空気の容量
を機械バネに置き換えて設計し、メカニカルな手段によ
って低音を出すようにしている。

【０００８】

【実施例】図１は本発明の原理を示す一例である。図中
１は密閉型のスピーカボックスであり、その前面１ａに
はスピーカＳが取付けられ、かつこの例ではスピーカボ
ックス１の背面側の一部であってスピーカＳと偏位した
位置に、図示の状態において下方に突出した膨設部１ｂ
が形成され、スピーカボックス１の内部はエッジ２によ
り支持された例えば平板状であって所定の剛性を有する
例えば金属板からなる振動板Ａによって第１，第２の２
空間３，４に仕切られている。

【０００９】この場合、第１の空間３は密閉され、かつ
大気圧に設定され、また、第２の空間４は密閉され、か
つ好ましくは真空状態、完全な真空が困難なときは減圧
状態、つまり気圧が十分に下げられている。すなわち、
第２の空間４が開放であると、スピーカ振動板を駆動し
た場合、振動板Ａがスピーカ振動板前面と逆位相の音波
を発生するため、低音が互いに打ち消し合うこととなり
低音不足となる。

【００１０】しかしながら、第２の空間４を真空で、し
かも密閉とすることにより、スピーカ振動板は第１，第
２の空間３，４内の空気コンプライアンスの影響を受け
ず、動き易くなり、加えて逆位相の音波による影響もな
いため、十分な低音を得ることができる。

【００１１】また、第２の空間４を仕切る振動板Ａの前
面中央には、所定のバネ定数Ｋ₀ を有する、例えばコイ
ルバネの如きバネＢと連結された支持棒Ｃの一端が接続
され、かつこの支持棒Ｃの他端は適宜の支持手段によっ
てその上方に設けられたバネＢの端部に接続され、振動
板Ａは大気圧と釣り合うようにバネＢによって支持され
ている。なお、この例ではバネＢはスピーカボックス１
の外部に配置されている。

【００１２】このようなバネＢを設けるとスピーカ振動
板はバネ定数Ｋ₀ によりその振動が制限されるため、求
める低音の量と、寸法的に許される範囲内のバネ定数Ｋ
₀ を有するバネＢが選択される。

【００１３】次に本発明のスピーカシステムの動作原理
を説明する。上述のように第１，第２の空間３，４は密
閉空間で、第１の空間３は大気圧、第２の空間４は真空
としてあるため、面積Ｓ₀ の振動板Ａには、Ｐ₀ ・Ｓ₀
（ｇ）の背圧がかかっている（ここで、Ｐ₀ は大気圧の
ことである）。したがって、伸縮自在なバネＢは無負荷
状態では、本来Ｌ₀ の長さであるが、第２の空間４が背
圧であるため引っ張られ、Ｌ₀ よりも短いＬ₁ の長さと
なっている。

【００１４】いま、バネＢと振動板Ａとが釣り合ってい
るとすると、

【数１】 の力関係が成り立っている。この場合、バネＢのバネ定
数Ｋ₀ を第２の空間４内の空気のコンプライアンスに置
き換えて考える。また、密閉状態であって、かつ断熱変
化においては、

【数２】 の関係が成立する。ここで、Ｐは音圧変化、Ｖ₁ は第２
の空間４の容積、Ｃ_P は定圧比熱、Ｃ_v は定積比熱であ
る。

【００１５】いま、バネ定数Ｋ₀ に相当するコンプライ
アンスを持つ第２の空間４の空気の容量をＶ₁ とする
と、振動板Ａが距離△Ｌだけ動いた時、体積変化は△Ｌ
・Ｓ₀となる。この時、音圧変化Ｐは以下、Ｐ≪Ｐ₀ ，
△Ｌ・Ｓ₀ ≪Ｖ₁ の範囲では、

【数３】 となる。バネＢによる力がＰ・Ｓ₀ と等しいので、

【数４】 従って、

【数５】 よって、Ｖ₁ について解くと、

【数６】 また、平衡状態におけるＰ₀ は、

【数７】 の関係があるので、

【数８】 となる。

【００１６】次に、音速Ｃ，密度ρ₀ ，振動板Ａの面積
Ｓ₀ ，第２の空間４の容積Ｖ₁ を、

【数９】 の値とした場合の具体例について説明する。

【００１７】バネＢのバネ定数Ｋ₀ は、

【数１０】 また、２５ｃｍ² の振動板Ａの面積には、すでに２５×
１０⁶ dyneの大気圧がかかっているので、

【数１１】 つまり、５７ｃｍ縮めたバネＢが必要である。

【００１８】バネ定数４．３６×１０⁵ dyne／ｃｍのバ
ネＢを付ければ第２の空間４に２リットルの密閉箱を装
着したのと同じ効果があり、十分な低域を得ることがで
きる。

【００１９】また、第２の空間４を完全に真空にするの
は実際難しいが、その場合でも第１，第２の空間３，４
の気圧差をＰ₀ と置き換え、第２の空間４の容積も合わ
せ、同等の考えで良い。

【００２０】図２は本発明の具体的一実施例を示す。す
なわち、図１ではバネＢの他端がスピーカボックス１の
前面１ａから突出した状態のものを示したが、現実に製
品化する場合、デザイン的に好ましくない。したがっ
て、この例ではスピーカボックス１の第１の空間３内に
バネＢを収納するようにしたものである。すなわち、第
１の空間３内にバネ収納部５が区画形成されており、そ
の中の底部５ａにバネＢの一端が係止され、バネＢの他
端には支持棒Ｃの他端が係止され、この支持棒Ｃの一端
は振動板Ａの前面側のほぼ中央部に連結されている。な
お、第１の空間３，バネ収納部５内は大気圧となってい
る。他の構成および動作原理は上述の通りである。

【００２１】なお、上記例では第２の空間４をスピーカ
ボックス１の背面であって、前面に設けられたスピーカ
Ｓに対し偏位した位置としたが、別段、この態様にのみ
限定されるものでなく、スペース的に許容されるなら本
発明の精神に基づく範囲内において種々の変更が可能で
ある。

【００２２】

【発明の効果】以上のように本発明においては、スピー
カボックスが超小型であっても、コスト高の要因となる
専用アンプを用いなくても内部容積を増大させる機能を
有する第２の空間４を設けて構成したから、十分な低域
特性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を示す説明図。

【図２】本発明の一具体例を示す。

【図３】従来例の一例を示す。

【図４】従来例の他の例を示す。

【符号の説明】

１ スピーカボックス １ａ 前面 ２ エッジ ３ 第１の空間 ４ 第２の空間 ５ バネ収納部 ５ａ 底部 Ｓ スピーカ Ａ 振動板 Ｂ バネ Ｃ 支持棒

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スピーカが設けられたスピーカボックス
   内を振動板を介し密閉された第１，第２の空間に区画
   し、この第２の空間内は真空ないし減圧下にするととも
   に、前記第１の空間は大気圧下とし、かつ前記振動板を
   大気圧と釣り合うように所定のバネ定数を有するバネに
   接続したことを特徴とするスピーカシステム。