JPH06508445A - 伝送管路拡声器に関する改良 - 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】 伝送管路拡声器に関する改良 発　明　の　背　景 １、発明の分野 本発明は、伝送管路拡声器の性能を改良する方法と装置に関し１、能動騒音防止 、高巾実度オーディオ及び音響増強装置に特に適応性を持っている。

２、関連技術の検討 拡声器装置の最も簡単な形は直接放射器である。

そのような拡声器は、音響を密閉箱、励振膜及び通気孔すなわちポート（通気孔 付き箱装置の場合）から直接に放射する。音響が通過する付加装置はない。

伝送管路拡声器には音響の若干またはすべてが通過する付加装置、たとえばイン ピーダンス整合用ホーンが追加されている。伝送管路装置の従来の形は王つのク ラスに分けることができる。Ａ型伝送管路装置は伝送管路を励振器の穴に付加し た密閉箱直接放射拡声器からなっている。放射されるすべての音響が伝送管路を 通過する。Ｂ型またはＣ型装置は、伝送管路が密閉箱の後室結合された直接放射 装置からなっている。Ｂ型またはＣ型の形式はともに伝送管路か少な（ともいく つかの周波数で励振器の背後に行く音響的短路回路となる欠点があるっこれはシ ステム応答をひどく低下させる可能性がある。

発　明　の　概　要 本発明は、励振器開口と通気孔付き箱直接放射装置のボートの両方からの信号が 伝送管路を励振するように結合されるＡ型装置の改良形式である。Ａ型装置のオ リジナル形式は励振膜からの後方波が励振器の背後の閉空洞の中に後方波を捕ら えることによって前方波と干渉しないようにしている。改良型装置は後方波を励 振器の前側からの出力と結合できるように後方波を音響位相反転器に通す。これ は伝送管路を励振するのに利用できるエネルギーを２倍にする。この改良は励振 器開口または通気孔のいずれかに結合されるが、両方には結合されていない伝送 管路を持った通気孔付き箱装置を用いたハイブリッド装置と混同してはならない 。

改良された性能は密閉箱装置に比較される通気孔付き箱直接放射器装置に見られ るものに犬ざつばには類似している。効率または帯域中のいずれかを大きくして もよいし、または装置の大きさを小さくしてもよいし、またはこれらの可能な利 益の中でトレードオフをしてもよい。

本発明による装置の一つの構成において、一つ以上のダイナミックスピーカ励振 器が通気孔付き箱直接放射器密閉箱内に設置され、カバーがエンクロージャの前 面に付加されている。このカバーは、励振器と通気孔の両方が音響を中に放射す る前室を形成する。音響は前室を通過して伝送管路に入る。広い帯域中にわたっ て高い効率を必要とする応用面の場合には、伝送管路はホーンである必要がある 。しかし、小型装置が短い管を用いることもある。そのような管は短過ぎて伝送 管路の特性を示さない。それは代わりに集中バラータ音響質量として作用する。

ホーンを用いる改良された装置の伝送特性は、ホーン及びそれが前室に与える音 響負荷によって決められるが、一般に、現実には高域通過になる。短管装置の伝 送特性は、現実には帯域通過になる。励振器とエンクロージャの通気孔付き筒部 分は、４換高域通過応答を与え、前室及び出口管は２極低域通過応答を与えるで あろう。

本発明による装置のもう一つの構成が排気マフラまたはダクトサイレンのような 能動騒音消去応用面に特に有効である。この構成においては、騒音信号が貫流し ているパイプまたはダクトはエンクロージャを通過し、出口管を通って出て行く 。騒音を発生するパイプまたはダクトの端は拡声器の端と一直線に並んでおり、 これら二つは共軸である。したがって、能動消去の間拡声器によって放射される 騒音防止信号は騒音と共軸である。出口の可法に比較して長い波長の周波数では 非常に良好な消去を達成することができる。

やはり能動騒音消去装置に特別の適用性を有する本発明による装置のもう一つの 構成は、すぐ前に説明したものと同様である。しかしこの構成では、騒音を発生 する流れを含むパイプまたはダクトは拡声器を通過しない。代わりに、拡声器の 出口管は拡声器の前室をパイプに嵌まるＴ字管としてパイプに接続する。この場 合には、パイプは雑音と雑音防止音が混合される点で終わる必要がない。この構 成は「ダクト内」消去に有効である。

次に例として添付図面を参照して本発明をさらに説明する。

図面の簡単な説明 図１及び図３は長い伝送管路と短い出口管を備える改良拡声器の信号流れグラフ である。

図２及び図４は発明の簡略図である。

図５ないし９は本発明を騒音消去応用面に実際に使用できる二つの方法を示して いる。

図１０は通気孔付き箱帯域通過拡声器の一般形式％式％ 図１１は簡易化音響的アナログ回路を示している。

好ましい実施例の説明 まず図１及び図２を考える。図２はエンクロージャ２の中に取り付けられたダイ ナミックスピーカ励振器１を示し、励振型膜の片側が音響をエンクロージャの前 室３に放射するようになっている。励振器の他方の側からの音響は後室４と前室 と後室を接続する内部通気孔５を備える音響位相反転器を通過する。全システム 出力は前方波と位相修正された後方波の相からなり、前室を通って伝送管路６を 経て流れ出る。

図１は、ダイナミック励振器１を用いる装置の基本信号の流れグラフを示してい る。電圧Ｅ　が抵抗ＲＦ、を有する励振器音声コイルの両端に加えられ、結果と して生じた電流■ｖｏが流れる。モータの電磁結合Ｂ１は駆動力を生ずる。この 力と装置内の種々の反作用力の和は膜を駆動する合計力Ｆ、を与える。

この力は膜を励振器の可動質量ＭＭＳに逆比例する割合で加速する。膜の結果と して生ずる加速度ａ、は、膜の速度Ｕ、を出すために時間に関して１回積分され （ラプラス領域における１　／　ｓ演算）、膜の変位Ｘ、をめるために２度目の 積分をする。次に膜を動かすことが若干の反作用力をもたらす。膜がその支持装 置内の機械的ばねに抗してずらされると、励振器の機械的コンプライアンスＣＭ ｓに逆比例する対抗力が合計力Ｆ、に加算される。もう一つの対抗力が装置の機 械的損失Ｒから生じ、ＲＭｓとＵ、の積Ｓ に等しい。また、音声コイルがモータの磁界を通りて動くとき、駆動電圧に対抗 する傾向のある逆起電力が発生される。この逆起電力は、電磁結合Ｂ１掛ける膜 の速度に等しいが、音声コイルに電圧Ｅｖｃをと、前側が周囲の空気に逆らって 進み前室３の中に入る流れが生ずる。この体積Ｕ　は膜の速度Ｕ、とその有効面 積Ｓ。の積に等しい。この体積速度は前室に入る合計流れＵ、の成分の一つであ る。物質の保存の法則により後室と前室の間の境界を横切って後室に入る流れＵ ＢがＵＦに等しい極性が反対であることか必要である。体積速度Ｕ８は後室４を 加圧する。後室の音響圧力ｐ　は、ＵＢの時間に関する積分を後室の音響コンプ ライアンスＣＡＢで割ったもこれはＦ、のもう一つの成分である。

装置を順序正しく説明するために、内部通気孔５が塞がれていると仮定する。こ れは伝送管路拡声器の改良されていない形式に相当する。前室３に入る流れは前 室を加圧する。前室の音響圧力のこの成分ｐ　はＵ　の時間に関する積分を前室 の音響コンブライアンスＣＡＦで割ったものに等しい。前室の圧力は伝送管路６ を通る流れを管路の人力リアクタンスＸ　に逆比例する割合で励振する。管路イ ンピーダへＴ ンスの抵抗分Ｒは、やはりｐ　の成分である反作Ｔ 用圧力を生ずる。Ｘ　とＲは周波数依存管路特性Ｔ である。前室の圧力はまた膜にｐＦ掛けるＳ、に等しい反作用力を生ずる。これ はＦ、のもう一つの成分である。

次に、内部通気孔５がもはや塞がれていなり）と仮定する。後室内の圧力ｐ　は 、内部通気孔を通る流れを圧力ｐＢの時間に関する積分を通気孔の音響質を駆動 する前室に入る合計流れＵ、を形成するように加算される。

図３及び図４の構成においては、短管が集中ノくラメータ要索を与えるので管路 インピーダンスが簡略化されている以外は、装置の解析は同様である。こくで細 い管９によって外気をエンクロージヤの中への場合には、出力流れＵ　は、時間 に関して積分した前室の圧力ｐ、を出口通気孔の音響質Ｊｉ１ＭＡＦによって割 ったものに等し、い。ｐＦの対抗圧力成分は出口における流れ損失ＲＡＦから生 ずる。信号流れグラフの解析は、正しい励振器およびエンクロージャのパラメー タを所望の装置に対して指定できる適当な設計方程式を与える。

図５ないし８は、本発明を用い、能動騒音防止装置に特別の適用性を有する実際 の拡声器装置の図を示している。この装置においては、騒音を発生する流れ（た とえばエンジンの排気）のための追加の構成要素、流管７が追加されている。ま た、後室に捕えられた水またはその他の液体が漏れ出ることができるようにドレ ン管８が前室と後室の間に追加された。拡声器を自動車に付いている能動騒音防 止装置に用いて自動車を水深の深いところを通って走らせるとすれば、マフラが 水に浸されることになろう。

ドレン管の寸法はドレン管が二つの室の間の音響の漏れ口としてではなく音響質 量として作用するようにしなければならない。それの質量はエンクロージャ同調 を調節するとき考慮されるか、ドレンの効果を無視できるように内部通気孔５に 比べて極めてわずかである必要がある。

図９は、本発明を用い、やはり能動騒音防止に特別の適用性を有する装置を示し ている。この場合には、短管６は熱遮蔽板７と騒音を発生するダクト８への接続 部の間の領域によって形成されている。長■　励振型膜の最大押しのけ容積（Ｓ 、Ｘ、、）入れることができる。前述のドレン管のように、この管は、管が装置 の音響性能に悪影響を与えないように寸法を決められる必要がある。外気は前室 または後室のいずれを通してもエンクロージャに入ることができる。騒音を発生 するダクトにあるベンチュリ状の溝造体１０のために空気が装置を突き進む。

ベンチュリを越えてダクトを通る流れは外気を；−吸い込む」低圧領域を生ずる 。この空気は冷却または腐食性気体の除去のために宵効なことがある。

通気孔付き箱帯域通過拡声器のアナログ回路の解析と誘導は以下の通りである。

図１０及び図１１並びに計算に用いられる記号は以下の通りである。

記号の表 Ｃ後筒の音響コンプライアンス Ｈ Ｃ前箱の音響コンプライアンス Ｐ Ｍ　前部ポートの音響質量 Ｐ Ｍ　励振器の音響質量 Ｓ Ｍ　内部ポートの音響質量 Ｐ Ｒ励振器の音響抵抗 Ｓ ＳＤ　有効膜面積 χｍ　膜の最大変位 次に図１０を参照すると、通気孔付き箱帯域拡声器（Ｖ　Ｂ　Ｂ　Ｐ）の一般形 式が示されている。図１１は、通気孔付き箱帯域拡声器（Ｖ　Ｂ　Ｂ　Ｐ）の簡 易化音響的アナログ回路を示１−ている。用語Ｒ及びＰ以下の回路解析において 、無損失エンクロージャ（内部筒抵抗＝１で漏洩抵抗＝α）があること及び音声 コイルインダクタンスが小さい（Ｌ　Ｏ）ことという仮定をする。

回路解析は以下の通り。

ｃＡＰ ＣＡＢ （４）式（２）から　Ｕ　＝　（１＋　３２Ｍ、、Ｃ，）　ＵｏＵＳ＋ＵＡ８＝ ＩＪＦ”ＡＢ　５ｃＡＢ Ｓ　Ｍ、、ＰＣ＾ｐＭＡＢＣＡＢ＋　Ｓ　（ＭＡＢＣＡＢ＋　ＭＡＰＣＡＰ＋　 Ｍｐ、ｐ　ＣＡＢ）　＋　１箕＾Ｓ （８）Ｐｇ（ＳＣＡＳＭＡＩ３ＣＡ！Ｂ）＝（ＳＭＡＳＣ絽Ｍ、Ｃ，Ｍ、壱Ｃ届 “５ＭＡＳＣＡＳＭＡＢＣＡＢ＋ＳＭＡＳＣＡＳＭＡＰＣＡＰ＋ＳＭＡＳＣＡＳ ＭＡＰＣＡＢ“ＳＭＡｓＣＡＳ＋ＳＣＡｓＲＡｔＭＡＰＣＡＰＭＡＢＣＡＢ＋Ｓ ＣＡＳＲＡＴＭＡＢＣＡＢ士ＳＣＡＳＲＡＴＭ叶Ｃ鰺＋Ｓ　ＣＡＳ　ＲＡＴＭ峠 Ｃ届＋ＳＣＡＳＲＡＴＦＩＧ、２ ニ６ ＦＩＧ、ＩＩ 国際調査報告

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. １．前方彼及び後方波を生ずる伝送管路拡声器の改良性能を達成する装置におい て、導管手段によって接続された前室手段と後室手段を有し、前記拡声器の前記 後方波が前記前室手段内の前記前方波と構成的に合計されるようになったエンク ロージャ手段の中に取り付けられた一つ以上の電磁励振器と、前記前室手段に取 り付けられ装置の音声出口をただ一つ備える伝送管路手段を備える装置。
2. ２．前記伝送管手段が所望の帯域通過周波数応答特性を発生するように構成され たエンクロージャ内の短管手段である請求項１に記載の装置。
3. ３．独立のパイプ手段が騒音消去のために前記拡声器エンクロージャ手段を通り 抜けて前記短管手段を通って外に出ている請求項２に記載の装置。
4. ４．ドレン手段が前記前室手段と前記後室手段の間に追加されて捕らえられた液 体を前記後室から排水できるようにする請求項１に記載の装置。
5. ５．ドレン管手段が前記前室手段と前記後室手段の間に追加されて捕らえられた 液体を前記後室から排水できるようにする請求項２に記載の装置。
6. ６．ドレン穴が前記前室手段と前記後室手段の間に設けられて捕らえられた液体 を前記後室から排水できるようにする請求項３に記載の装置。
7. ７．騒音防止のために前記短管手段が接続されている騒音を発生するダクト手段 を備える請求項２に記載の装置。
8. ８．前記短管手段が前記前室手段にある板手段と騒音を発生するダクトまたはパ イプヘの接続部の間の領域によって形成されている請求項７に記載の装置。
9. ９．通風管手段が前記前室手段または前記後室手段のいずれかと外気との間に接 続され、ベンチュリ状構造体手段が外気をシステムを通して吸い込むように低圧 領域を作るために騒音を発生するダクト手段内にある請求項７に記載の装置。
10. １０．前記導管手段が前記前室と前記後室を接続する穴を備える請求項１に記載 の装置。
11. １１．前方波及び後方彼を生ずる伝送管路拡声器の改良性能を達成する装置にお いて、導管手段によって接続された前室手段と後室手段を有し、前記拡声器の前 記後方波が前記前室手段内の前記前方波と構成的に合計されるようになったエン クロージャ手段の中に取り付けられた一つの電磁励振器と、前記前室手段に取り 付けられシステムの音声出口をただ一つ備える伝送管路手段を備える装置。
12. １２．前記伝送管手段が所望の帯域通過周波数応答特性を発生するように構成さ れたエンクロージャ内の短管手段である請求項１１に記載の装置。
13. １３．独立のパイプ手段が騒音消去のために前記拡声器エンクロージャ手段を通 り抜けて前記短管手段を通って外に出ている請求項１２に記載の装置。
14. １４．ドレン手段が前記前室手段と前記後室手段の間に追加されて捕らえられた 液体を前記後室から排水できるようにする請求項１１に記載の装置。
15. １５．ドレン管手段が前記前室手段と前記後室手段の間に追加されて捕らえられ た液体を前記後室から排水できるようにする請求項１２に記載の装置。
16. １６．ドレン穴が前記前室手段と前記後室手段の間に設けられて捕らえられた液 体を前記後室から排水できるようにする請求項１３に記載の装置。
17. １７．騒音防止のために前記短管手段が接続されている騒音を発生するダクト手 段を備える請求項１２に記載の装置。
18. １８．前記短管手段が前記前室手段にある板手段と騒音を発生するダクトまたは パイプヘの接続部の間の領域によって形成されている請求項１７に記載の装置。
19. １９．通風管手段が前記前室手段または前記後室手段のいずれかと外気との間に 接続され、ベンチュリ状構造体手段が外気をシステムを通して吸い込むように低 圧領域を作るために騒音を発生するダクト手段内にある請求項１７に記載の装置 。