JPH01241297A - 音響装置 - 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］ この発明は、開口管ポートを有するヘルムホルツ共鳴器
に振動器を配設し、この振動器を駆動することにより共
鳴音響を放射するようにした音響装置に関し、特に、該
ヘルムホルツ共鳴器駆動時に生ずるヘルムホルツ共鳴音
以外の不要な共鳴音を除去し、もって放射音響の雑音除
去および歪特性改善を図った音響装置に関する。

［従来の技術］ ヘルムホルツ共鳴を単独利用した音響装置として位相反
転形（バスレフ形）スピーカシステムが知られている。

第９図は、バスレフ形スピーカシステムの構成の一例を
示す斜視図および断面図である。同図のスピーカシステ
ムは、箱体６の前面に穴を開けて振動板２および動電形
スピーカ３からなる振動器を取り付け、また、その下方
に音道７を有する開口管ポート８を設けている。ここで
、通常の基本設定に従ったバスレフ形スピーカシステム
においては、箱体６の空気バネと音道７の空気質量によ
る共振周波数（共鳴周波数）ｆｏ。

を、バスレフ形箱体に組み込んだ状態での撮勅器（スピ
ーカ）の最低共振周波数ｆ０よりも低く設定しである。

そして、前記の空気バネと空気質量による共振周波数よ
りも高い周波数では、振動板２の後面からの音圧が音道
７のところで逆位相となり、従って箱体６の前方では、
振動板２の前面からの直接放射音と開口ポートからの音
が結果的に同位相となり、音圧が強められる。その結果
、最適設計されたバスレフ形スピーカシステムによれば
、出力音圧の周波数特性を振動器の前記共振周波数ｆ０
以下まで伸ばすことができ、第１０図に２点頭線で示す
ように、−様再生範囲を無限平面バフルや密閉形バフル
よりも広げることができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このようなバスレフ形スピーカシステム
においては、開口管ポート部で開管共鳴が発生し、この
共鳴音がそのまま雑音または音響の歪成分として放射さ
れるという不都合があった。

このような歪または雑音を除去するために、ポート中央
部に径狭部を形成し、ポート井目１を除去することが提
案されている（実公昭５４−３５０６８号参照）。しか
し、この場合、フィルター効果を増大させようとして径
狭部の径を狭くすればする程、ポートの音響抵抗は増大
し、ヘルムホルツ共鳴のＱが低下していき、スピーカシ
ステムとしての挙動が密閉動作に近づいて、周波数特性
が第１０図の１点鎖線で示す特性に近づき、したがって
低音放射能力が低下するという問題があった。

この発明は、上述の従来形における問題点に鑑み、開口
管ポートを有するヘルムホルツ共鳴器を用いた音響装置
において、このヘルムホルツ共鳴器のＱｌしたがってこ
のヘルムホルツ共鳴器を備えた音響装置の低音放射能力
をできるだけ犠牲にしないでこのヘルムホルツ共鳴器の
駆動時に生じる不要な開管共鳴音を防止して雑音または
放射音歪を低減することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決するため、この発明では、ヘルムホ
ルツ共鳴器の開口管ポートの開管共鳴の速度節を生ずる
部分またはその近傍に管共鳴を生じ難くするための圧力
緩和手段を設けている。

圧力緩和手段を設ける方法としては、 ■開口管ポートの前記速度筋発生部分を音響抵抗性を有
する通気性材料、例えばフェルト、スポンジ、不織布ま
たは織布等で形成するか、または内面に貼付する。

■開口管ポートの前記速度筋発生部分を粘弾性を有する
可撓性材料、例えばゴム等で形成する。

■開口管ポートの前記速度筋発生部分に音響抵抗性を有
する微細間隙または微細開口を形成する。

■これら■〜■の方法を組合せる。

■開口管ポートの全体を前記■または■の材料で形成す
る。

等がある。

［作用］ 速度の節は圧力の腹であるから、上述の構成からなるこ
の発明においては、開管共鳴による圧力が、前記の圧力
緩和手段の内面の抵抗による吸収、通気性による漏洩、
または柔軟性のため緩和される。これにより、ヘルムホ
ルツ共鳴器の開口管ポートにおける圧力変化（空気の粗
密）が緩和され、開管共鳴の圧力振幅が抑制される。す
なわち、開管共鳴のＱが低下する。したがって、ポート
長により決まる開管共鳴音はレベルが低下し、または消
滅する。

この圧力緩和手段の効果は、この圧力緩和手段の配設位
置が前記開管共鳴の速度節位置、すなわち圧力の腹に近
い程大きい。

［効果］ この発明によれば、上述のようにヘルムホルツ共鳴器と
しては不要な開管共鳴が抑制される結果、このヘルムホ
ルツ共鳴器を用いた音響装置の雑音または歪成分である
開管共鳴音の放射が低減または防止される。

さらに、開口管ポートを極端に狭める必要がないため、
ヘルムホルツ共鳴に及ぼす影響は少ない。

［実施例］ 以下、添付の第１図ないし第８図を参照して、この発明
の詳細な説明する。なお、第９図に示した従来例と共通
または対応する要素には同一の符号を付しである。

第１図は、この発明の一実施例に係る音響装置の基本的
構成を示す。同図の音響装置（スピーカシステム）は、
箱体６の前面に穴を開けて振動板２および動電形電気音
響変換器（スピーカ）３からなる振動器を取り付け、ま
た、その下方に箱体６の外部に開口する音道７を有する
開口管ポート８を設けて、この開口管ポート８と箱体６
とでヘルムホルツ共鳴器を形成したものである。このヘ
ルムホルツ共鳴器においては、閉じられた空胴である箱
体６の空気バネと開口管ポート８の音道７内の空気Ｘｔ
とによって空気の井目１現象が生じる。そして、この共
鳴周波数ｆ。Ｐは ｆｏｒ＝ｃ　（ｓ／ｐｖ）””　／２ｉ”・・（１）と
して求められる。ここで、Ｃは音速、Ｓは音ｌｎ７の断
面積、では開口管ポート８の長さ、■は箱体６の容積で
ある。

この実施例の音響装置において、変換器３は振動器駆動
装置３０に接続されている。この振動器駆動装置３０は
箱体６と開口管ポート８どからなるヘルムホルツ共鳴器
駆動時に該共鳴器側からの大気反作用を打ち消すように
電気的サーボを施すサーボ部３１を具備している。この
ようなサーボ系としては、出力インピーダンス中に等価
的に負性インピーダンス成分（−２０）を発生させる負
性インピーダンス発生回路や振動板２の動きに対応する
モーショナル信号を何らかの手法で検出して入力端に負
帰還するモーショナルフィードバック（ＭＦＢ）回路等
公知の回路を適用することができる。

次に、第１図に示す構成の音響装置の作用な説明する。

振動器駆動装置３０から変換器３に駆動信号が与えられ
ると、変換器３はこれを電気機械変換して振動板２を前
後（図中の左右）に往復駆動する。振動板２はこの往復
運動を機械音響変換する。ここで、振動板２の前面側（
図中の右面側）は音響を直接外部に放射するための直接
放射部をなしており、振動板２の後面側（図中の左面側
）は箱体６と開口管ポート８からなるヘルムホルツ共鳴
器を駆動するための共鳴器駆動部をなしている。そして
、との振動板２の後面側には、箱体６内の空気からの大
気反作用が加わるが、振動器駆動装置３０は、この大気
反作用を打ち消すように変換器３を駆動する。

このように、変換器３を、前記へルムホルツ共鳴器駆動
時に該共鳴器からの大気反作用を打ち消すように駆動す
ると、ｆＪＡ！ＩＩ板２は共鳴器の側からは駆動できず
、この共鳴器側から見れば剛体すなわち壁として作用す
る。したがって、ヘルムホルツ共鳴器としての共鳴周波
数およびＱは、振動板２と変換器３による直接放射部と
しての共振周波数およびＱから独立したものとなり、か
つ変換器３からの共鳴器駆動エネルギーも前記直接放射
部とは独立して与えられることになる。また、変換器３
が共鳴器すなわち箱体６側からの大気反作用に影響され
ない、いわゆるデッドの状態で駆動されるため、直接放
射音響の周波数特性が箱体６の容積に影響されない。し
たがって、この実施例の構成によれば、ヘルムホルツ共
鳴器の空洞である箱体６の容積を従来のバスレフ形スピ
ーカシステムより小さくすることができ、この場合、共
鳴周波数ｆ。Ｐをこのバスレフ形スピーカシステムより
さらに低く設定してもＱ値は充分な大きさに設定するこ
とができる。この結果、第１図の音響装置においては、
箱体６を従来のバスレフ形スピーカシステムより小形化
しても、より低音まで再生することが可能となる。

第１図において、変換器３は、振動器駆動装置３０から
の駆動信号に応答して振動板２を駆動し、かつ箱体６と
開口管ポート８とで構成されるヘルムホルツ共鳴器に対
し独立に駆動エネルギーを与える。これにより、第１図
中に矢印ａで示すように振動板２から音響が直接放射さ
れるとともに、箱体６中の空気が共鳴させられて、第１
図中に矢印すで示すように、共鳴放射部（開口管ポート
８の開口ポート９）から充分な音圧の音響が共鳴放射さ
れる。そして、前記へルムホルツ共鳴器における開口管
ポート８内の空気等価質量の調整により、この共鳴周波
数ｆ’ｏｐを変換器３の再生周波数帯域より低く設定し
、かつ開口管ポート８の等価抵抗の調整によるＱ値の適
正レベルへの設定により、開口ポート９から適切なレベ
ルの音圧が得られることを条件として、例えば第２図に
示すような音圧の周波数特性を得ることができる。同図
において、実線は間口ポート９からの共鳴放射音響音圧
の、破線は変換器（スピーカ）からの直接放射音響音圧
の周波数特性を示す。

ところで、このような音響装置においては、開口管ポー
ト８をプラスチックや木等の剛体を用いて形成した場合
、ヘルムホルツ共鳴により開口管ポート８を通過する空
気流によって、開口管ポート８が開管共鳴し、この間管
共鳴による周波数ｆ、ｗｅ／２．Ｑ、　　　　　　・・
・・・・（２）ｆ　２　＝　Ｃ／　４　Ｊ２　＋　　　
　　　　・・・・・・（３）の音響が第２図に１点鎖線
で示すように放射され、これがヘルムホルツ共鳴器の共
鳴放射音響に歪または雑音成分として混入されるという
欠点があった。このような欠点は、−数的なバスレフ形
スピーカシステムの振動器（スピーカ）を−数的な電力
増幅器で駆動した場合にも存在するが、上述のように、
変換器３を前記へルムホルッ共鳴器側からの大気反作用
を打ち消すように駆動することによってヘルムホルツ共
鳴器のＱ値を向上させて共鳴放射の音圧を向上させた場
合には特に顕著である。

第１図の実施例においては、開口管ポート８として全体
をフェルトで構成したものを用いている。このため、第
３図に示す開管共鳴の速度の節、すなわち圧力の腹の部
分では共鳴時空気密度が共鳴周波数で疎と密を繰り返す
が、フェルトの通気性により、充分に疎および密になり
切れず、共鳴が起こり難い、また、フェルト裂開口管ポ
ートの内面は空気の駆動に対する抵抗が大きいため、共
鳴エネルギーは吸収されて熱となり共鳴のレベルは低く
なる。さらに、フェルトの柔軟性のため、開口管ポート
の内面が固定壁でなくなり、受動振動体化して該開口管
ポートの管共振による音響を吸収する。

以上の結果、第２図の周波数ｆ１およびｆ２の位置にピ
ークとして現われていた開管共鳴周波数すなわち開管共
鳴による雑音または歪成分が低減または消滅する。

なお、前記フェルトの代わりに通気性および音響抵抗性
を備えた他の材料、例えばスポンジ、不織布および織布
等も使用することができる。以下においては、フェルト
、スポンジ、不織布および織布等をフェルト等と総称す
る。

［他の実施例］ 第４〜８図は、それぞれ第１図の開口管ポートの他の実
施例を示す図である。

第４図の開口管ポートは、開管共鳴の基本波における速
度の節、つまり開口管ポートの中央部分のみをフェルト
等４１で構成し、他の部分は従来同様の硬い材料（剛体
材料）で構成したものである。

第５図の開口管ポートは、中央部を外部から削り込むと
ともにこの中央部に開孔５１を設け、円筒状に形成した
フェルト等５２で開孔５１を覆ったものである。なお、
フェルト等として不織布または織布を用いるときは、こ
れらの材料を上述のように円筒状に形成することなく、
帯状にして前記開孔５１部分に相当量巻き付けるように
してもよい。

第６図の開口管ポートは、同一長さの２つの開口管８ａ
、８ｂを微小間隙６１を置いて連結支持材６２により接
続したものである。

第７図の開口管ポートは、中央部に微細孔７１を設けた
ものである。

第８図の開口管ポートは、中央部を可撓性・粘弾性を有
する材料、例えばゴムで形成したものである。このよう
な材料は、可撓性により、前記フェルト等の通気性と実
質的に等価な圧力緩和作用を発揮する。また、粘弾性に
より、撓み時にエネルギーを消費する抵抗として作用す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る音響装置の基本構
成の説明図、 第２図は、第１図の音響装置から放射される音響の音圧
の周波数特性図、 第３図は、開口管ポートにおける開管共鳴の様子を示す
説明図、 第４〜８図は、第１図の開口管ポートの変形例を示す図
、 第９図は、従来のバスレフ形スピーカシステムの構成を
示す斜視図および断面図、 第１０図は、第９図のスピーカシステムの音圧特性の説
明図である。 ２：振動板、３：変換器、８：開口管ポート、３〇二据
動器駆勅装置、３１：サーボ部、４１：フェルト等、５
２：フェルト等の環、６１徹細間隙、７１：微細孔、８
１：ゴム等。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）開口管ポートを有するヘルムホルツ共鳴器に振動
   器を配設し、この振動器を駆動することにより共鳴音響
   を放射するようにした音響装置において、 前記開口管ポートは、少なくとも該管ポートの管共鳴の
   速度節位置またはその近傍に圧力緩和手段を具備してな
   ることを特徴とする音響装置。
2. （２）前記振動器は、前記共鳴器駆動時に該共鳴器側か
   らの大気反作用を打ち消すように電気的サーボを施され
   て駆動されるものである請求項１記載の音響装置。