JPH05507829A - 通気用管を有する振動板付きスピーカー - 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】 通気用管を有する振動板付きスピーカー技術分野 本発明は改良形スピーカーに関する。

背景技術 公知の高性能システムにおいて、スピーカーは少なくとも１つの振動板を有する キャビネットを備える。その振動板は通常円錐形をなし、増幅器から出力される コイルを流れる電流により発生する磁気の変化に反応して揺れ動かされる。振動 板の揺れはキャビネット内の−固まりの空気内に、または音として聞き取られる キャビネット前方に波を発生する。伝統的に中間周波数領域の音は、最も有効に 伝搬される。高・低の周波数領域の音の波の放出に関する多くの改善がこれまで 行われてきた。それゆえ、現在ある多くのキャビネットは付加的にトイ−ター（ 高音スピーカー）ユニット、低音逆流開口部を備え、まれには受動式振動板を有 するものもある。

しかしなから、今なお大形で高出力を有するスピーカーのみか大きな音を提供す ることができる。中間周波数領域の邪魔となる音量もまた、高周波数と低周波数 を分離するクロスオーバーユニットを用いて調整可能である。

発明の目的 本発明の目的は現存するスピーカーの効率を改善し、スピーカーの応答時間を改 善しようとするものである。

発明の開示 本発明によれば、開口部とその開口部内で振動するよう復元性をもって取り付け られた発振器とを有するエンクロージャを備えたスピーカーにおいて、前記発振 器は、中心部を有する振動板と、前記振動板に実質的に平行な平面における前記 中心部の内側方向および外側方向に空気を運ぶ管手段と、を備えることを特徴と するスピーカーであって、該管手段か、（ｉ）前記振動板の表面面積に対して過 多に空気と接触する前記表面面積を提供し、（ｉｉ）エンクロージャの内部と外 部とを連絡することを特徴とするスピーカーが提供される。

振動板は反響している間取り付けられるエンクロージャ内股で発生されるかまた は振動板を横断する圧力差により受動的に発生されるときの振動中に作られる。

装置において、発振器は分離しバブル（スピーカーボックスの低音用障壁）とし て作用するフレームワーク（骨組み）により支持される２つの振動板を有し、フ レームワークは渦巻状の管に規定してもよい。発振器は管の一端へのアクセスか エンクロージャの内側であり、管の他端へのアクセスかエンクロージャの外側で あるように設計される。これにより空気が管からエンクロージャへ、またはエン クロージャから管へ流れることかできる。好適には渦巻状コイルは螺旋形または 内部接続した穴の開いた一連の同心円である。この明細書において用いた螺旋形 （後に螺旋体と記す）は、平な螺旋形または円錐構造における螺旋形の両方を含 む。

一実施例において、発振器は集積ユニットとして製造される。そのような実施例 においては、振動板は堅固であり、振動板の１つは螺旋体または同心円の中央部 にアクセス可能である。同一の膜はエンクロージャに復元可能に取り付けられる 。このように、管は発振器を横断して通過するたった１つの空気の通路を形成す る。

図面の簡単な説明 以下に添付する図面を例として参照しつつ本発明を説明する。

第１図は本発明によるスピーカーの縦断面図であり、第２図は第１図のスピーカ ーの骨組みの斜視図であり、第３図は本発明による第２のスピーカーの縦断面図 であり第４図は第３図に示すスピーカーの駆動部骨組みの後部を示す図である。

発明を実施するための最良の形態 第１図に示す高性能スピーカーは、伝統的なスピーカ一部９を有し、スピーカ一 部９は（図示しない）増幅器からの電流変化によりスピーカー前方へ音波を発生 する電磁的に駆動される駆動式振動板１０を含む。スピーカ一部９のフレーム８ はブラケット１１によりキャビネットまたは第一開口部７におけるエンクロージ ャ１２に、この場合キャビネット１２の全幅に及んで取り付けられる。

キャビネット１２は第２開口部１４を有し、第２開口部１４は通常駆動式振動板 （第１振動板）１０とは異なるキャビネット面にあり、好ましくは反対の面にあ る。発振器１６または受動式振動板は開口部１４を完全に満たすようにブラケッ ト１８により取り付けられる。この場合この開口部および発振器の断面は円形で あることが好適ではあるか、必ずしもこれに限定されず他の外形でもよい。

第１図および第２図に示す発振器１６は内部および外部の部材２４および２２の フレームワーク（骨組み）を有し、その間に、部材２２の一端と他の部材２４の 他端とにくっついて螺旋形バフル３１が配置される。内部と外部の部材および螺 旋体は、同心であり縦方向に整列し実質的に同一軸長からなる。螺旋形バフル（ 螺旋体）３１はＭｅｌａｎｅｘ（ＲＴＭ）　（メラネックス）のように堅く軽量 である物質からなるのか好ましい。螺旋体の材料は、ボリスチリン（ＲＴＭ）の ような物質で好適には材料の両側をコーティングして湿気を含ませたものである 。形成されると、螺旋体３１は内部部材２４の外部部材２２に対する軸方向およ び回転方向の両方の移動を可能ならしめるようにフレキシブルである。

部材２２．２４か円形のとき、内部と外部の管の好適な直径比は約１〜５である 。管２２と２４は、例えばボール紙またはプラスチック材料からなる。

図示する好適装置に、できる限り軽量が望まれる二重振動板が示されている。こ の場合、２つの振動板の膜２０は、互いに間隔をもって支持され、同心円の円筒 状管、外部２２と内部２４の各終端面の間で伸びる。この振動板の膜２０の材料 は弾性、復元性をもたなければならず、好ましくは空気を通さない。復元性ゴム 式材料、中空のゴム式材料またはｌｙｃｒａ（ＲＭＴ）か好適である。振動板の 膜２０は、内部の管を通過する環状機構の一片からでき、外側縦方向に伸び、２ 倍の側面を有するドラムを作る外部管２２に固定される。膜は気密性をもたすた め耐気性ゴム糊がコーティングされる。

発振器の寿命が多年に及び、それゆえ振動板の機構は単に弾性であるばかりでな く耐久性を有する弾性の機構もまた必要とされる。その機構が弾性を帯び過ぎた とき、発振器からの機械的エネルギーは外部の管に到達せず、それゆえ効率は失 われる。逆に、十分な張りを有さない機構が使用されるとき、低い音量で正常に 動作するが、実際、音および同様に機構をも歪め、全床がりに及んでノッキング する。反響可能な音量で適度に使用するとき、このような機構では少なくとも数 時間しか耐久性がない。

骨組みと張られた弾性膜の結合により、張力性の強い機構および弾力性のある機 構の性質を有するドラムを提供する。

この実施例において、内部部材を通過するキャビネットの内側から外側への直接 アクセス（接近手段）は、内部部材２４の内終端部を横断する壁３２により阻止 される。発振器を横断してキャビネットの内側から外側へ空気を流す管手段は、 外部部材におけるボーティングを介し、内部部材における螺旋体３１およびボー ティング３３の巻線間に形成される螺旋形部分３４である。それぞれの部材にお けるボーティングを作る個々の穴３３．３５の数は、重要視されていなかったか 、それぞれの部材における穴の全断面面積は重要である。

現在、最善の結果は、内部部材におけるポート（ロ）３３の全断面面積を外部部 材におけるポート３５の全断面面積と等しく作ることによって達成されることが 考えられた。しかしながら、それぞれの全断面面積を異なって作ることにより特 別な効果を達成することができる。

ドラム内に１以上の螺旋形部分３４を一体化することは好ましい。この場合、分 離したボーティングは、空気が流れるよう要求される通路の各々に対する内部お よび外部の部材２４．２２の各々に要求される。現在好ましい装置は、１／４か ら１／２インチ離れた距離で螺旋体の巻線を有する。正確な距離はさして重要で ないが、巻線は振動板の膜２０を支持するため十分に接近していなければならな い。

動作において、内部管が軸外方向に移動するにつれ、管２２は螺旋状に巻き回さ れる。内部のリングのこのピボツト的移動は、次に軸移動により持ち上げられる 振動板における張力を幾分緩める。本装置は膜の機構の耐久性を増加する。

螺旋体３１は復元力のある材料であるが、螺旋体を軽く保ったまま、個別に復元 性をもたせるように作ることは好ましい。第１図の実施例において、多数の復元 性コード（弦）３７が内部部材２４に正接し外部部材２２に垂直に配置して固定 される。図示するように、これらは内部部材の回りには均等に配置された４つの 張力バネ３８を含む。各復元性コードと一直線に整列する内部部材２４と外部部 材２２の間に、非復元性張力コード３９が固定される。非復元性コード３９の動 作は内部部材２４を外部部材２２に対する軸の回りに回転可能とし、内部部材２ ４が通常の位置に戻るように骨組みを復帰可能とする。コード３７と３９は好ま しくは膜の外側に、各膜２０に横たわる１組をもった平行な対をなして配置され る。コードと張力バネの結合により駆動式発振器におけるスパイダ（放射形）と 同様に動作する。

たとえ螺旋体３１に復元性がなくても、２つの膜２０を互いに平行に保持するよ うに硬直した物およびスペーサとして機能する。このことは膜が必要以上に移動 することを阻止し、それゆえ膜が膨らまないように干渉するノイズを最小とする 。原理上、この実施例はドラム内に空気が含まれる螺旋状円柱からなりドラムの 軸に沿って振動可能である。螺旋状部分はスピーカーキャビネット内の空気のキ ャビネットの外部への唯一の通路であり、またその逆もまた同じである。螺旋状 部分における空気柱は約１０フイートの長さであり、空気バネおよび空気ブレー キとして動作する。キャビネット内の圧力が増加するにつれて、空気はドラム内 に押しやられる。

ドラムが振動するとき、螺旋体は、螺旋体の部分長を拡大し、または縮小するこ とによりドラムを通過する空気の流れを遅らせ、そしてこれにより粘性、引っ張 りおよび流れの結果的な遅れを発生する。キャビネット内への圧力の減少により 、空気はドラムからキャビネット内に引き込まれ、反対方向の空気の流れを作る 。空気バネとしてのスピーカーユニットの動作は、駆動ユニットの効率を増加し 、スピーカーの音の出だしを改善する。なぜなら、空気と接触する面をより多く 有し、それゆえ表面の張力はより大きい。

第１図および第２図の発振器の膜の構成は、プラスチック材料を集積した装置と して作ることができる。この場合復元性を有する弦（ｃｈｏｒｄ）が施され得よ う。

発振器１６は駆動式振動板ｌＯに戻って非常に有効に作用するが、発振器１６は スピーカーキャビネットの内側または外側のどこでも都合よく装着できる。一端 における駆動式振動板１０と、他端における発振器１６とを有するスピーカーキ ャビネットは短い管に縮小され得る。このような閉じ込められた空間においてさ え、スピーカーは充分以上の低音の反響を与える。実際上、与えられたスピーカ ーはキャビネットがこのような発振器に適合するとき、通常の空気の体積の半分 以下で、より効率よく機能する。極限の音は、−刀剣に駆動式振動板を、１つお きの他の側に発振器を有する多側面キャビネットから作られると考えられた。例 えば、２４の側面を有するキャビネットがこのように作られたとき、聴衆は波動 する音界に到達できる。

発振器１６は以下のように作用すると現在考えられている。すなわち、駆動式振 動板１０がキャビネットの外側に向かって波動するとき、キャビネット内の空気 体積における圧力降下が発生する。このことは、内部管２４の僅かな内側への移 動を引き起こし、この移動による振動板の復元性により助けられる往復運動の戻 りによって即座に取って代わり、空気の流入は移動管２４を通過して急激に引き 込まれる。スピーカーの駆動式振動板１０と低音ポート振動板１７の両方が同時 に外側のストロークの極点に到達するので、管２４の反動速度は第２真空を引き 起こす。これによりキャビネットの外側の上昇した外気の圧力を略２倍とする。

逆に、内部の圧力と外部の真空は実際上同時に発生する。反対の推力で関連する ２つの振動板のこの逆の移動はキャビネットの安定性の補助となる。

過去において、スピーカーキャビネットをチューニングすることは必要なことで あった。しかしながら発振器１６はキャビネット内の空気の体積をスピーカーか らの音声出力に正確に合わせて調整して変えるので、正確なチューニングはもは や必要としない。

スピーカーキャビネットにおける上述のような発振器１６を使用する効果は、改 善された強められた低音と中音領域の反響にある。スピーカーの効果はこのよう に改善されたので、音質は磁石と振動板およびキャビネットの大きさが２倍の従 来のスピーカーと同等である。これは、第２の振動板を振動することが、駆動式 振動板から放出される音の全周波数を増幅し変調するよう動作するからである。

発振器１６を含むスピーカーを提供するのに加えて、現存するスピーカーを１つ の発振器に合わせて変調できることは作用なことである。駆動式振動板１０がキ ャビネットの前面にあるとき、往復機関は好適には後部パネルに適合されるへき である。

第３図と第４図の実施例において、固定外部部材２２を使用し内部部材を振動す る代わりに、発振器４１は堅固な構造であり、スパイダおよびゴムのシールを含 んだ取り付は具４３を介してキャビネットに復元性をもって取り付けられる。

全体としてキャビネットに関しては、発振器は取り付は具４３の復元性バイアス に対して振動する。この実施例において、駆動ユニット１０もまた通気管と一体 となって発振器４１に設けられる。

駆動式発振器４１は完全に真空を形成し、螺旋体の形状におけるバフル４６を形 成する骨組みにより分離される２つの平行な振動板４４．４５を備える。発振器 は電気巻線（図示せず）および磁石４８の上に適合するスリーブ４７を含む。

２つの振動板４４．４５は円錐形をなし、内部振動板４４はスリーブ４７か開く ように中心でポートとする（開く）。内部振動板４４は復元性をもって取り付は 具４３を介してキャビネット１２に取り付けられる。螺旋形バフル４６は部分４ ９を形成し、その外部終端部４８は２つの振動板間の縁においてキャビネットの 外側に開き、その内部終端部はスリーブ４７に隣接するチャンバ５１に向かって 開き、それゆえスリーブを介してキャビネット１２の内側にアクセスできる。

磁石４８は、ボルト５３を介してエンクロージャにボルト止めされるフレーム５ ２上に支持される。フレームは４つの開口部５４を有し、その開口部５４を通っ て空気はキャビネットからフレームと内部振動板との間の空間５５へ通過する。

空気はこの空間からチャンバ５１へ電気巻線部を経由してアクセスできる。互換 性のある実施例において、内部振動板は中央に開口部を存し取り付は具４３を介 してキャビネ・ントに取り付けられる外部振動板と共に中心を横断して閉じるこ とができる。これにより、空間５５から螺旋体の外側終端部へ、および螺旋体の 内部終端部から外部振動板における中央開口部を介してエンクロージャの外部へ 開口部を残す。

振動中、空気との接触表面は、外部振動板の外部面積、外部振動板の内部面積、 内部振動板の外部面積、およびバフルの両側の大部分を含む。さらに空気は管の 側面で表面の張力を発生する。このように表面の張力が発生するので通常使用さ れる形式と同様なサイズの単純な振動板と比較すると少なくとも２２０−２６０ ％大きい表面の張力が発生する。

振動板の全表面面積が２Ｄであるとき、２つの振動板の全表面面積は４Ｄであり 、バブルの両側の面積２Ｂがこれに加算される。これは振動板自身の面積を越え た（４Ｄ＋２Ｂ）／２Ｄ％と増加し、または過多となる面積を示す。

−例として、表面面積が２Ｄ＝３２８ｃｎｆで、２．５６ａｎの広さで１ｍの長 さであるバフルは、５１２ｄの面積２ｎを与える。従って過多の面積は振動板表 面面積の（３２８＋５１２）／３２８＝２５６％である。バフルの長さを変更す ることにより、過多の接触面積を変更することができる。好適には少なくとも１ ５０％の過多の面積が使用されよう。最大バフル長は３ｍで充分と考えられるが 、この場合過多の面積は同一サイズの振動板に対して５６８％となる。

第３図の左手側の受動式発振器は同一原理に従って構成されたものである。この 例では、しかしながら平坦でなく円錐形で示される。構成成分は同一であり、同 様に組み立てられ、かつ動作する。このことは受動式発振器には要求されないの で、４７に相当するスリーブはない。チャンバー５１はそれゆえエンクロージャ の内部に向かって直接開く。円錐形状は同一重量に対して強度、硬度共により大 きいので、多くの場合円錐形状が好ましい。第３図におけるキャビネットは各終 端部における発振器と共に示される。ここに示す駆動式発振器は受動式発振器な しで使用でき、逆もまた同しである。

選択された螺旋体の巻線の数は動作条件に依存する。しかしながら、より多くの 巻線か駆動式発振器より受動式発振器に使用されるべきだと考えられていた。

発振器４Ｉは一般的に僅かにフレキシブルで強固であるべきである。

ＦＩＧ、４゜ 要約書 改善されたスピーカーはエンクロージャに適合した発振器を有し、その発振器に より音波を発生することができる。発振器は電磁力またはエンクロージャ内の圧 力に応答して駆動できる。発振器はエンクロージャの内部と外部を接続する通気 管を有する。通気管は振動板自身により発生される過多な空気と接触する表面積 を提供する。好ましくは、通気管は回旋状の形状をなし、螺旋形または実質的同 心円か一連に結合した構造をなす。好適実施例において、バブルは２つの膜の間 に骨組みを形成し、その一方の膜はバフルの中央部へのアクセスを可能とするよ うに中央に向かって開いている。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．開口部と、該開口部内で振動するよう復元性をもって取り付けられた発振器 と、を有するエンクロージャを備えたスピーカーにおいて、 前記発振器は、 中心部を有する振動板と、 前記振動板に実質的に平行な平面において前記中心部の内側方向および外側方向 に空気を運ぶ管手段と、を備えることを特徴とするスピーカーであって、 該管手段は、 （ｉ）前記振動板の表面面積に対して過多に空気と接触する前記表面面積を提供 し、 （ｉｉ）エンクロージャの内部と外部とを連絡することをことを特徴とするスピ ーカー。 ２．前記管手段は、螺旋形であることを特徴とする請求の範囲１に記載のスピー カー。 ３．前記管手段は、第１振動板と、実質的に平行かつ前記第１振動板と間隔をも って取り付けられる第２振動板と、を有することを特徴とする請求の範囲１に記 載のスピーカー４．２つの前記振動板は、前記管手段を規定する１以上のバフル により間隔をもって配置されることを特徴とする請求の範囲３に記載のスピーカ ー。 ５．前記バフルは、螺旋形であることを特徴とする請求の範囲４に記載のスピー カー。 ６．前記発振器は、円錐形であることを特徴とする請求の範囲５に記載のスピー カー。 ７．前記振動板は、内部部材と外部部材間に配置される螺旋形バフルを有する骨 組みの上に支持され、前記内部部材は、前記外部部材に相関して振動可能であり 、前記管手段は、前記内部部材および前記外部部材内に開口部を含む、ことを特 徴とする請求の範囲５に記載のスピーカー。 ８．前記振動板の１つは、前記管手段へアクセス可能とするよう開口し、 同一前記振動板が、前記エンクロージャに取り付けられることを特徴とする請求 の範囲５に記載のスピーカー。 ９．前記バフルは、通気用前記管手段からまたは該管手段へ連絡される実質的複 数の円形小片状であることを特徴とする請求の範囲４に記載のスピーカー。 １０．電磁的に駆動される前記発振器は、前記エンクロージャ内部における第２ 開口部内で振動し復元可能に取り付けられた振動板を含む第２発振器と、 前記中心部の内側方向または外側方向へ空気を運ぶ管手段であって、 （ｉ）前記振動板の表面面積に加えた前記空気と接触する前記表面面積を提供し 、 （ｉｉ）前記エンクロージャの内部と外部とを連絡する通気管手段により特徴づ けられる請求の範囲４に記載のスピーカー。 １１．前記振動板の表面面積を越える前記発振器の過多の表面面積は、前記振動 板の前記表面面積の少なくとも１５０％であることを特徴とする請求の範囲１に 記載のスピーカー。 １２．前記過多の表面面積は、前記振動板の前記表面面積の２００〜３００％の 間にあることを特徴とする請求の範囲１１に記載のスピーカー。