JPH08507665A - 液体で減衰される音響エンクロージャシステム - Google Patents
液体で減衰される音響エンクロージャシステムInfo
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Abstract
(57)【要約】
拡声器のための液体で減衰される音響エンクロージャシステムが提供される。エンクロージャは、拡声器が密封可能に設けられた共通の壁によって分離された第1及び第2室を形成する。第1室は気密であり、第2室はその壁にエンクロージャの外部に通じるするポートを有している。可撓性袋状体は液体が充填され、拡声器から所与の距離で第1室に保持されている。可撓性袋状体は拡声器によって生成された音響圧力波を受ける。袋状体はエンクロージャの外部に通じる第1室の少なくとも1つの壁の部分に機械的に結合されている。
Description
【発明の詳細な説明】
液体で減衰される音響エンクロージャシステム
発明の分野
本発明は一般的に拡声器エンクロージャに係わり、より詳細には液体で減衰さ
れる音響エンクロージャシステムに関する。
発明の背景
分離して振動する拡声器は非常に小さな音を生成する。この理由は、拡声器の
前側及び後側において形成される波は互いに効果的に相殺することができるから
である。拡声器のコーンが前方に突出している場合、コーンの前側において高圧
圧縮が形成され、後側において低圧稀薄が形成される。音の波長が拡声器の寸法
よりも大きい場合には、高圧領域と低圧領域との間に空気の流れが形成され、そ
の結果、音の強さが相当に低減される。
このような音の強さの低減を防止するために、拡声器をバッフルの中に設ける
ことができる。バッフルは拡声器の前側の空気が後側の空気と通ずることを防止
する。バッフルは拡声器の前側と後側との帰着する経路長が音の波長よりも長い
限りは有効である。換言すれば、前側から後側への伝達を阻止するために必要な
時間は、コーンの動きの一周期よりも大きくなければならない。
しかしながら、拡声器は常にバッフルの中に設けられる訳ではない。典型的に
は、拡声器はエンクロージャの中に設けられる。このような構成は拡声器の前側
から後側への空気の移行を防止するが、可聴低周波数再生に関する他の問題を生
じる。可聴低周波数(1から150ヘルツ)に関して、人間の耳は一般的に約2
0Hzよりも低い可聴信号を聞き取ることができない。にも拘らず、ライブの公
演において典型的に存在する20Hzよりも低い可聴信号によって感じる振動
感覚はリスニング体験を高める。しかしながら、最良の低周波数拡声器、又は既
知のサブウーハーでさえ、約15Hzの低周波信号を再生できるにとどまり、か
つ一般的には大量の電力を必要とする。
発明の要約
そこで、本発明の目的は、可聴低周波信号を効率的に再生する音響拡声器シス
テムを提供することにある。
本発明の特徴は、低周波又は低音レスポンスが実際の機器のトーンを模擬する
音響拡声器システムを提供することにある。
本発明の他の特徴は、15Hzよりも低い可聴信号を効率的に再生する音響拡
声器システムを提供することにある。
本発明の他の特徴及び効果は、明細書及び図面において後述することによって
より明らかになるであろう。
本発明によれば、拡声器の音響エンクロージャシステムが提供される。エンク
ロージャは第2室の頂部に第1室を形成する。第1及び第2室は拡声器が密封可
能に設けられた共通の水平壁によって分離されている。第1室は気密であり、第
2室はその壁にエンクロージャの外部に開放するポートを有している。可撓性袋
状体は液体が充填され、拡声器の上方に所与の距離で第1室に保持されている。
可撓性袋状体は拡声器によって生成された音響圧力波を受ける。袋状体はエンク
ロージャの外部に通じる第1室の少なくとも1つの壁(例えば天壁)の部分に機
械的に結合されている。可撓性支持が袋状体の下に設けられている。可撓性支持
は、共通の天壁を第1室と共有する第3室と共通の水平壁と可撓性支持手段との
間に位置する第4室とに前記第1室を水平方向に分割している。
図面の簡単な説明
図1(a)は、本発明の好適実施形態による音響エンクロージャシステムの概
略図であり、
図1(b)は、本発明の音響エンクロージャシステムの他の実施形態の概略図
であり、
図2は、エンクロージャの好適実施形態の構造の断面図であり、
図3は、図2の可撓性壁の1つの実施形態の平面図である。
発明の詳細な説明
図面、特に図1(a)に、本発明の好適な実施形態による拡声器100のため
の音響エンクロージャシステム10の概略を示す。拡声器100は通常の低周波
ダイナミック拡声器又はウーハーであり、その選択は本発明における制限とはな
らない。システム10は、気密な上部室14と、周囲環境に開放するポート18
を有する下部室16とを備えたエンクロージャ12を備えている。典型的な拡声
器エンクロージャは、全体のエンクロージャ構造が堅く構成されている。拡声器
100は、下部室16から上部室14を分離し且つシールする壁20に設けられ
ている。図示したように、拡声器100は上方の上部室14に向けて放射するよ
うに設けられている。
上部室14の内部には、拡声器100の上方に距離lZをおいて可撓性の袋状
体22が収納されている。袋状体22は弁26を介して液体24が充填されてい
る。一度充填されると、袋状体22は永久に密封されて上部室14に設置される
かも知れない。或いは、弁26は再密封可能な弁で、袋状体22は上部室14に
関して取り外し可能であり、充填したり空にしたりすることができるかも知れな
い。液体24は、システム10の予想される使用温度の全範囲にわたって液相を
維持するものが選択される。ほとんどの目的に対して、液体24は水であろう。
しかしながら、低温下においてシステム10を使用する必要がある場合には、塩
水又は不凍結添加剤を含む水が適切であるかも知れない。逆に、非常に高い温度
においては、沸騰を防止するために水/冷却剤混合物が必要であるかも知れない
。袋状体22を充填するために使用される水又は混合物の量は、拡声器の直径d
の
2インチごとに液体約1ガロンである。例えば、拡声器100の直径が18イン
チであれば、袋状体22を充填するために9ガロンの液体24が必要である。
袋状体22は、エンクロージャ12の側壁12sに固定され支持された可撓性
壁28によって拡声器100の上方に高さlZで支持され維持されてる。本発明
の議論と分析を簡略化するために、可撓性壁28は略水平でlZは略一定である
と仮定する。実験によって、lZは拡声器100の直径dの約半分に等しいこと
が分かっている。以下で説明するように、可撓性壁28は拡声器100によって
生じる音圧が通り抜けるように穿孔が形成されている。
充填されると袋状体22は膨らんでエンクロージャ12の天壁12t、エンク
ロージャ12及び可撓性壁28の側壁12sによって形成される室をほとんど満
たす。一度充填されると、袋状体22は天壁12t及び側壁12sの1又は2以
上と接触する。袋状体22はエンクロージャ12の上から設置されるので、天壁
12tは一般的にエンクロージャ12の取り外し可能部分であって、いずれかの
常用手段によって適所にシールされるかも知れない。以下に説明する目的のため
に、ある種の応用は、上部室14を気密にするために側壁12sとの機密なシー
ルを形成する袋状体22のような、エンクロージャ12の天壁としての袋状体2
2を同時に使用するかも知れない。そのような代替の実施形態が図1(b)に示
されている。袋状体22を空にしたり充填したりする場合には、弁26は再密封
可能であり、側壁12sの1つを介して延びてそこでシールされるか、又は天壁
12tを介して延びているかも知れない。
使用時において、拡声器100の可撓性コーン104は、上部室14及び下部
室16の双方の中に、等しい大きさで反対向きの音圧波を生成する。上部室14
に関しては、波は可撓性壁28(の穿孔28a)に衝突し且つ通り抜ける。袋状
体22の下面は波を受けて液体24を介して伝達する。波は液体24を介して伝
搬し、袋状体22が接触しているあらゆる場所の側壁12s及びもし存在するな
らば天壁12tに結合される。このように音波は比較的堅い放射面、つまりエン
クロージャ12に結合される。同時に、それぞれの圧力波の部分は反射してその
源、すなわち拡声器100に向かって戻り、可撓性壁28の下方及びコーン10
4の上の上部室14の領域で反射減衰効果を引き起こす。さらに、袋状体22に
充填された液体、可撓性壁28及びコーン104はすべて可撓性で本来的に圧縮
力があるので、それらは、励起周波数をやや変調する(又は広げる)ような方法
で振動する傾向がある複合ばねシステムを構成する。これは、“放射面”(エン
クロージャ12によって形成される)の比較的大きな量と結合して、“フル”サ
ウンド低周波レスポンスを提供する。
“フル”サウンド低周波レスポンスは、次式で表される共振周波数fXYZを考
察することによって物理的又は数学的に記述することができる。
ここで、vは音速を示し、すなわち約345m/sであり、nX、ny、nzは
整数0、1、2、3、4…を示し、lX、ly及びlzはx,y及びz軸における
エンクロージャの直線寸法を示している。
袋状体22に作用する最も強い力の成分は垂直方向のもの(すなわち、重力及
び拡声器100からの上方に向かう音波)なので、垂直方向又はz軸方向におけ
る共振周波数を見るだけで足りる。したがって、nz=1の場合、
拡声器100にエネルギーが供給されると、寸法lzは、寸法lzを中心として
小さなレンジの距離にわたって振動する。このため、一点の共振周波数の替わり
に、共振周波数は、fを中心とした共振周波数の小さなレンジを提供するために
修正される。
このため、上述した発明は多様なエンクロージャの形及び材料に適用されるこ
とが理解される。例えば、エンクロージャ12は、円筒形、方形、八角形等かも
知れない。説明のための例として、図1(a)の概略図に基づく方形のエンクロ
ージャの構造を、図1(a)と同一要素には同一符号を付して図2に拡大詳細図
を示す。分かり易くするために図2では袋状体が省略されている。エンクロージ
ャ12は、一般的に複数の小割り32と協同してねじ止め又は接着された稠密な
材料から堅固に製造されている。最良の放射特性のために、エンクロージャ12
を製造するために使用される材料は、合板又は薄板状の合成物のような薄板であ
る。
可撓性壁28は、小割り32によって側壁12sに支持され、固定されている
。可撓性壁28は、液体が充填された袋状体を支持するために十分に強く、しか
も、液体が充填された袋状体及び拡声器コーン104を含む複合ばねシステムの
一部として可撓性でなければならない。可撓性壁28は、可撓性ファブリック又
は木製薄板のような材料かも知れない。適切な材料の1つは、商品名ライオナイ
ト(Lionite)としてジョージア・パシフィック(Georgia Pa
cific)によって製造された木製薄板であった。図3に平面図で示したよう
に、可撓性壁28は、上述したように圧力波の通路を形成するために円形の穿孔
28aを備えている。穿孔28aの形状及び配置は可撓性壁28の構造上の健全
性が損なわれないようにしなければならないが、穿孔28a及びそれらの配置に
関する仕様は、本発明に対する制限とはならない。
袋状体22は、ポリビニル又は弾性ゴムのような可撓性で不浸透性のあらゆる
材料によって製造され得る。袋状体の寸法は、所定量の液体が充填されたときに
、図1(a)を参照して上述したように、エンクロージャ12の側壁12s及び
天壁12tに接触するように選定される。さらに、上述したように、ある種の適
用例においては、図1(b)の実施形態に示したように、袋状体22が上部室1
4の頂部を密封する部材の役割を果たすようにすることが望ましい。このように
、天壁12tの堅さはシステム10の出力を減衰させる傾向があるのでより多く
の音振動エネルギーが放出されるかも知れない。このような減衰は多くの室内音
響に対して適していることは事実であるが、大ホール音響は図1(b)の実施形
態によって生じる音振動エネルギーの大量放出を正当化するかも知れない。しか
しながら、図1(a)に示した堅い天壁12tの存在は袋状体22を保護するこ
とによってシステム10の取り扱いを容易にする点に注意すべきである。
結合の効率を高めるために、上部室14及び下部室16は、その内部の低音ロ
ールオフ状態を排除又は低減するように拡声器100によって生じる低周波を導
くバッフリングシステムを備えているかも知れない。図2に示した方形のシステ
ム10における上部室14においては、使用され得る簡単なバッフリングシステ
ムの1つが、コーン104の略円錐形の延長部36として表されている。円錐形
の延長部36を使用することによって、上部室14の下部隅部38における低周
波のギャザリングを防止される。図2に示した方形のシステム10における下部
室16においては、隅部42における低周波のギャザリングを防止するために簡
単な単一板のバッフル40が示されている。
本発明の利点は膨大である。ここに記述した音響エンクロージャシステムは、
0から150Hzの可聴及び可聴以下の周波数を効率的に再生する。さらに、各
点共振周波数を中心とする共振周波数のレンジを生成することによって、フル低
周波数レスポンスが達成される。
特定の実施形態に関して発明を説明したが、上記教示に照らせば、当業者にと
って容易に理解し得る数多くの変形及び改良が存在する。したがって、添付した
請求の範囲の範囲内で、既述したもの以外のものについて発明が実施され得ると
いうことが理解される。
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(81)指定国 EP(AT,BE,CH,DE,
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N
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1. 拡声器が密封可能に設けられた共通の壁によって分離された第1及び第 2室を形成するエンクロージャであって、前記第1室は気密であり、前記第2室 はその壁に前記エンクロージャの外部に通じるポートを有するエンクロージャと 、 液体が充填され、拡声器によって生成された音響圧力波を受けるために拡声器 から所与の距離で前記第1室に保持される可撓性の袋状体手段であって、前記エ ンクロージャの外部に通じる前記第1室の少なくとも1つの壁の部分に機械的に 結合された袋状体手段とを備えたことを特徴とする拡声器の音響エンクロージャ システム。 2. 前記液体は予想される使用温度の範囲にわたって液相を維持するように 選定されたことを特徴とする請求の範囲第1項記載の音響エンクロージャシステ ム。 3. 前記液体は水を含有することを特徴とする請求の範囲第1項記載の音響 エンクロージャシステム。 4. 前記液体は水であることを特徴とする請求の範囲第1項記載の音響エン クロージャシステム。 5. 拡声器は低周波拡声器であり、前記袋状体手段は低周波拡声器の直径寸 法の2インチ毎に約1ガロンの液体が充填されたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の音響エンクロージャシステム。 6. 前記袋状体手段は前記液体を前記袋状体手段に充填したり空にしたりす ることができる再密封可能手段を有することを特徴とする請求の範囲第1項記載 の音響エンクロージャシステム。 7. 前記拡声器は低周波拡声器であり、前記所与の距離は低周波拡声器の直 径寸法の約半分に相当することを特徴とする請求の範囲第1項記載の音響エンク ロージャシステム。 8. 前記所与の距離は垂直高さであることを特徴とする請求の範囲第1項記 載の音響エンクロージャシステム。 9. 拡声器は低周波拡声器であり、前記共通の壁は水平壁であり、前記所与 の距離は垂直向きであることを特徴とする請求の範囲第1項記載の音響エンクロ ージャシステム。 10. 前記所与の距離は低周波拡声器の直径寸法の約半分に相当することを 特徴とする請求の範囲第9項記載の音響エンクロージャシステム。 11. 拡声器は低周波拡声器であり、前記共通の壁は水平壁であり、前記所 与の距離は低周波拡声器から上方に垂直向きであることを特徴とする請求の範囲 第1項記載の音響エンクロージャシステム。 12. 前記所与の距離は低周波拡声器の直径寸法の約半分に相当することを 特徴とする請求の範囲第11項記載の音響エンクロージャシステム。 13. 前記第1室の前記袋状体手段に可撓性の支持を付与する手段をさらに 有することを特徴とする請求の範囲第11項記載の音響エンクロージャシステム 。 14. 前記可撓性の支持手段は低周波拡声器によって生成された前記音響圧 力波がそれを通過できるように構成されていることを特徴とする請求の範囲第1 3項記載の音響エンクロージャシステム。 15. 前記第1及び前記第2室を形成する前記エンクロージャは薄板で構成 されていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の音響エンクロージャシステ ム。 16. 前記第1及び前記第2室を形成する前記エンクロージャは合板で構成 されていることを特徴とする請求の範囲第1項記載の音響エンクロージャシステ ム。 17. 第2室の頂部に第1室を形成するエンクロージャであって、前記第1 および第2室は拡声器が密封可能に設けられた共通の水平壁によって分離され、 前記第1室は気密であり、前記第2室はその壁に前記エンクロージャの外部に通 じるポートを有するエンクロージャと、 液体が充填され、拡声器によって生成された音響圧力波を受けるために拡声器 の上方に所与の距離で前記第1室に保持された可撓性の袋状体手段であって、前 記エンクロージャの外部に通じる前記第1室の少なくとも1つの壁の部分に機械 的に結合された袋状体手段と、 前記袋状体手段の下に可撓性の支持を付与する手段であって、共通の天壁を前 記第1室と共有する第3室と前記共通の水平壁と前記可撓性支持手段との間に位 置する第4室とに前記第1室を水平方向に分割する可撓性支持手段とを備えたこ とを特徴とする拡声器の音響エンクロージャシステム。 18. 前記液体は予想される使用温度の範囲にわたって液相を維持するよう に選定されたことを特徴とする請求の範囲第17項記載の音響エンクロージャシ ステム。 19. 前記液体は水を含有することを特徴とする請求の範囲第17項記載の 音響エンクロージャシステム。 20. 前記液体は水であることを特徴とする請求の範囲第17項記載の音響 エンクロージャシステム。 21. 拡声器は低周波拡声器であり、前記袋状体手段は低周波拡声器の直径 寸法の2インチ毎に約1ガロンの液体が充填されたことを特徴とする請求の範囲 第17項記載の音響エンクロージャシステム。 22. 前記袋状体手段は前記液体を前記袋状体手段に充填したり空にしたり することができる再密封可能手段を有することを特徴とする請求の範囲第17項 記載の音響エンクロージャシステム。 23. 前記拡声器は低周波拡声器であり、前記所与の距離は低周波拡声器の 直径寸法の約半分に相当することを特徴とする請求の範囲第17項記載の音響エ ンクロージャシステム。 24. 前記可撓性の支持手段は低周波拡声器によって生成された前記音響圧 力波がそれを通過できるように構成されていることを特徴とする請求の範囲第1 7項記載の音響エンクロージャシステム。 25. 前記第1及び前記第2室を形成する前記エンクロージャは薄板で構成 されていることを特徴とする請求の範囲第17項記載の音響エンクロージャシス テム。 26. 前記第1及び前記第2室を形成する前記エンクロージャは合板で構成 されていることを特徴とする請求の範囲第17項記載の音響エンクロージャシス テム。 27. 前記部分は前記共通する天壁を有することを特徴とする請求の範囲第 17項記載の音響エンクロージャシステム。 28. 前記部分は前記共通する天壁及び前記エンクロージャの外部に通じる 前記第3室の少なくとも1つの側壁を有することを特徴とする請求の範囲第17 項記載の音響エンクロージャシステム。 29. 前記第4室は前記第3と第4室との間の音響結合効率を増加させるバ ッフル手段をさらに有することを特徴とする請求の範囲第17項記載の音響エン クロージャシステム。 30. 前記第2室は前記第2室と前記エンクロージャの外部との間の音響結 合効率を増加させるバッフル手段を有することを特徴とする請求の範囲第17項 記載の音響エンクロージャシステム。 31. 略方形な第2室の頂部に略方形な第1室を形成する略方形なエンクロ ージャであって、前記第1及び第2室は拡声器のコーン面が上になるように拡声 器が密封可能に設けられた共通の水平壁によって分離され、前記第1室は気密で あり、前記第2室はその壁に前記エンクロージャの外部に通じるポートを有し、 前記第2室は前記第2室と前記エンクロージャの外部との間の音響結合効率を増 加させるために前記第2室の隅部の少なくとも一部に設けられたバッフル手段を さらに有するエンクロージャと、 液体が充填され、拡声器によって生成された音響圧力波を受けるために拡声器 の上方に所与の距離で前記第1室に保持された可撓性袋状体手段であって、前記 エンクロージャの外部に通じる前記第1室の少なくとも1つの壁の部分に機械的 に結合された袋状体手段と、 前記袋状体手段の下に可撓性の支持を付与する手段であって、共通の天壁を前 記第1室と共有する第3室と前記共通の水平壁と前記可撓性支持手段との間に位 置する第4室とに前記第1室を水平方向に分割し、前記第4室は前記第3と第4 室との間の音響結合効率を増加させるバッフル手段をさらに有する可撓性支持手 段とを備えたことを特徴とする低周波拡声器の音響エンクロージャシステム。 32. 前記液体は予想される使用温度の範囲にわたって液相を維持するよう に選定されたことを特徴とする請求の範囲第31項記載の音響エンクロージャシ ステム。 33. 前記液体は水を含有することを特徴とする請求の範囲第31項記載の 音響エンクロージャシステム。 34. 前記液体は水であることを特徴とする請求の範囲第31項記載の音響 エンクロージャシステム。 35. 前記袋状体手段は低周波拡声器の直径寸法の2インチ毎に約1ガロン の液体が充填されたことを特徴とする請求の範囲第31項記載の音響エンクロー ジャシステム。 36. 前記袋状体手段は前記液体を前記袋状体手段に充填したり空にしたり することができる再密封可能手段を有することを特徴とする請求の範囲第31項 記載の音響エンクロージャシステム。 37. 前記所与の距離は低周波拡声器の直径寸法の約半分に相当することを 特徴とする請求の範囲第31項記載の音響エンクロージャシステム。 38. 前記可撓性の支持手段は低周波拡声器によって生成された前記音響圧 力波がそれを通過できるように構成されていることを特徴とする請求の範囲第3 1項記載の音響エンクロージャシステム。 39. 前記第1及び前記第2室を形成する前記エンクロージャは薄板で構成 されていることを特徴とする請求の範囲第31項記載の音響エンクロージャシス テム。 40. 前記第1及び前記第2室を形成する前記エンクロージャは合板で構成 されていることを特徴とする請求の範囲第31項記載の音響エンクロージャシス テム。 41. 前記第4室のバッフル手段は拡声器の周囲から上方かつ外側に前記第 4室の側壁に向けて延びる略円錐形の壁を有することを特徴とする請求の範囲第 31項記載の音響エンクロージャシステム。
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