JPH04110087U - バスレフ形スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 キャビネットに音響ポートを有するバスレフ
形スピーカにおいて、キャビネット内で生じる定在波の
発生を防止し、かつ大形化を招くことなく２種の周波数
のピークディップを抑えて周波数・音圧特性の改善を図
る。 【構成】 キャビネット３における定在波が生じる対向
壁面をもった部分３（３ａ）の一方の壁面に、形状固定
可能な吸音材で構成したレゾネータ７を取り付ける。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、ハイファイ・ステレオシステム等の音響装置に使用されるバスレ フ形スピーカに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

小形キャビネットでも豊かな低音を再生するスピーカとしてバスレフ形スピー カが知られている。図１３は従来のバスレフ形スピーカの構造を示す断面図であ る。同図において、１は音を外部に放射するスピーカユニット、２は低域の音を 外部に放射する音響ポート、３は上記スピーカユニット１や上記音響ポート２等 を収納するキャビネット、５は上記スピーカユニット１の背面から放射される音 、６は上記音響ポート２から放射される音である。

【０００３】 つぎに、上記構成の動作について説明する。スピーカユニット１の背面から放 射された音５は音響ポート２を介することによって低域の音が強められ、上記音 響ポート２から音６として放射される。この音響ポート２から放射された音６は スピーカユニット１の前面からの音４と合成されるので、バスレフ形スピーカで は、音響ポート２からの音６の分だけ低音域の拡大を図ることができる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

従来のバスレフ形スピーカは以上のように構成されており、音響ポート２によ って一種の開管が形成されているので、上記音響ポート２内では、以下に示す数 式の周波数で共振現象が起こり定在波が発生する。

【０００５】 ｆ_n ＝（ｎｃ／２Ｌ）…… ただし、ｆ_n ：共振周波数〔Ｈｚ〕 ｃ：音速〔ｍ／ｓ〕 Ｌ：音響ポートのポート長〔ｍ〕 ｎ：定在波の次数（ｎ＝１，２，３，…）

【０００６】 図１４は長さＬの開管で発生する定在波の振動状態を示しており、これらの定 在波のため、スピーカの周波数ー音圧特性は図１０中の特性Ｄのようにピーク・ ディップの多いものとなってしまう。

【０００７】 上記音響ポート２内で発生する定在波を防止する方法として、従来、特開平１ −２４１２９６号公報に示されるように、音響ポートにレゾネータを取り付けて 定在波を吸収する方法が知られている。しかし、この方法では、２種類の周波数 の音を吸収させるためには、音響ポートに２つのレゾネータを取り付ける必要が あり、省スペース化を図ることが困難となる。

【０００８】 この考案は上記のような問題点を解消するためになされたもので、定在波の発 生を防止できるとともに、小形化を進め易いバスレフ形スピーカを提供すること を目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】

この考案に係るバスレフ形スピーカは、キャビネットにおける定在波が生じる 対向壁面をもった部分の一方の壁面に、形状固定可能な吸音材で構成したレゾネ ータを取り付けたことを特徴とする。

【００１０】 とくに、上記レゾネータを構成する吸音材を多孔質構造を有し、かつ空孔率が 厚さ方向で連続的に変化する吸音層と、空気の流通をしゃ断するしゃ断層とを備 えた構成とすればよい。

【００１１】

【作用】

この考案によれば、キャビネットに取り付けられたレゾネータで定在波を吸収 できるうえ、このレゾネータを形状固定可能な吸音材で構成したので、レゾネー タの共振周波数以外でも吸音率が最大となる周波数でピークが生じ、１つのレゾ ネータにより２種の周波数の音を吸収できることになり、省スペース化が達成さ れる。

【００１２】 また、レゾネータを構成する吸音材が、吸音層としゃ断層とを備えていると、 空孔率の調整を行なうことで、定在波吸収のための条件設定がしやすくなる。

【００１３】

【実施例】

以下、この考案の一実施例を図面にもとづいて説明する。 図１は、この考案に係るバスレフ形スピーカの一例を示す断面図であり、同図 において、図１３に示す従来のものと同一個所には、同一の符号を付して、それ らの説明を省略する。

【００１４】 図１において、７はキャビネット３における定在波が発生する対向壁面をもっ た部分、たとえば、音響ポート２の一方の壁面に取り付けられたレゾネータであ り、このレゾネータ７は形状固定可能な吸音材で構成されている。このレゾネー タ７は、図２に示すように、多孔質構造の吸音材７ａとこれに重合されたしゃ断 層７ｂとからなる。

【００１５】 また、このレゾネータ７は、既知の方法に基づいて熱可塑性合成樹脂を原料と する多孔質材料、たとえば粒子プラスチック材料で成形されている。この粒子プ ラスチックは型をおこすことなく、様々の形状に固定できるので、任意の形状を 選んでレゾネータ７を成形することができる。

【００１６】 ここで、空孔率を変化させた時の粒子プラスチック材料の吸音特性を測定する ための構成を図３に示す。図３において、１００は剛壁１０１に取り付けられた 音響管であり、その剛壁１０１の内面にサンプルとして粒子プラスチック材料１ ０２が取り付けられており、これに対向する側に取り付けられたスピーカ１０３ からの音をプローブマイクロホン１０４で集音するようにしている。

【００１７】 図３の手段により、空孔率を変化させた時の粒子プラスチック材料１０２の吸 音特性の変化を測定した結果を図４および図５に示す。図４は３種類のサンプル １０２の厚さ方向に対する空孔率の変化を示している。図４に示したサンプル１ ０２は、厚さ方向に進むに従って空孔率が連続的に大きくなるような構造をして おり、Ｆ→Ｇ→Ｈの順に全体的な空孔率が小さくなっている。図５おは図３に示 したサンプル１０２の吸音率をＪＩＳ Ａ１４０５「管内法による建築材料の垂 直入射吸音率の測定法」に基づいて測定した結果である。図５からわかるように 、吸音は空孔率等で決まる特定の周波数ｆｐを中心に行なわれ、全体的な空孔率 が小さくなるほど周波数ｆｐは低くなる。

【００１８】 上記特性を勘案して、レゾネータ７を構成する吸音層７ａは、図３に示したサ ンプル１０２のように、空孔率が厚さ方向に連続的に変化する構造にしている。 また、上記吸音層７ａは多孔質構造をしているので、通常の状態では通気性も有 している。上記レゾネータ７に通気性があると、レゾネータ７の役割を果たせに くく、吸音特性が必要な特性、すなわちピーク性のある特性になりにくいので、 上記レゾネータ７には図２のように、吸音層７ａの他に空気の流通をしゃ断する ためのしゃ断層７ｂを設けている。なお、各層７ａ，７ｂの配置は、レゾネータ ７の内側の方を吸音層７ａとし、上記吸音層７ａの空孔率は厚さ方向に進むに従 って連続的に大きくなるようにする。

【００１９】 また、しゃ断層７ｂは、たとえば粒子プラスチック材料の空孔率を極端に小さ くすることにより構成される。勿論、上記吸音層７ａと同時に製造する方法、あ るいはその他の材料で構成してもよい。

【００２０】 次に、レゾネータ原理について説明する。図６はレゾネータの構造を示す模式 図である。同図において、８は両端が開いた管、９は閉じた空間である。図６に 示すように、レゾネータは両端が開いた管８と閉じた空間９とで構成される。８ は部分のイナータンスＭ_A と、９の部分の音響容量Ｃ_A はそれぞれ数式および 数式で示される。

【００２１】 Ｍ_A ＝（ρＳｌ／Ｓ² ）＝（ρｌ／Ｓ）…… Ｃ_A ＝（Ｖ／ρｃ² ） …… ただし、Ｍ_A ：８の部分のイナータンス〔ｋｇ／ｍ⁴ 〕 Ｓ：８の部分の断面積〔ｍ² 〕 ｌ：８の部分の長さ〔ｍ〕 Ｃ_A ：９の部分の音響容量〔ｍ² ／ＮＮ〕 Ｖ：９の部分の容積〔ｍ³ 〕 ρ：レゾネータ内の媒質の密度〔ｋｇ／ｍ³ 〕

【００２２】 レゾネータの持つ音響抵抗をｒ_A とすると、図６の音響系の電気的等価回路は 図７のようになる。この図７より合成音響インピーダンスＺ_A は数式で示され る。

【００２３】

【数１】

【００２４】 上記、により、レゾネータは数式で示す周波数で共振現象を起こす。

【００２５】

【数２】

【００２６】 レゾネータでは、この共振現象を利用して吸音を行なっている。図８は図６に 示したレゾネータの吸音特性を表す図である。図８からわかるように、吸音はレ ゾネータの共振周波数ｆ_R を中心に行なわれ、音響抵抗ｒ_A が大きくなるほど吸 音される周波数範囲は広くなるが、周波数ｆ_R における吸音率は小さくなる。

【００２７】 また、図９はレゾネータの吸音率の変化を説明するための図である。レゾネー タに吸音材などを入れない場合には、図９のＩで示す吸音率特性となるが、レゾ ネータ内に従来の吸音材、たとえば、グラスウールを入れると、音響抵抗ｒ_A が 大きくなるので、吸音率はＩからＪのように変化する（変化の仕方については図 ８参照）。これに対して、上記実施例のようにレゾネータ７を粒子プラスチック 材料で構成すると、吸音率は図９中のＫのようになり、レゾネータ７の共振周波 数ｆ_R だけでなく粒子プラスチック材料の吸音率が最大となる周波数ｆ_p でもピ ークを生じるので、１つのレゾネータで２種類の周波数の音を吸収できる。

【００２８】 一方、定在波の影響は次数ｎが小さくなるほど大きくなるので、レゾネータ７ の共振周波数ｆ_R が第１次の定在波の共振周波数ｆ₁ （式において、ｎ＝１の 時）と等しくなるように、レゾネータ７の条件（式参照）を調節し、さらに、 上記レゾネータ７を構成する粒子プラスチック材料の吸音率が最大となる周波数 ｆ_p が第２次の定在波の共振周波数ｆ₂ （式において、ｎ＝２の時）と等しく なるように、粒子プラスチック材料の空孔率を調節すれば、音響ポート２内で発 生する定在波が有効に吸収され、スピーカの周波数−音圧特性は図１０中のＥの ようにピーク・ディップの少ないものとなる。

【００２９】 なお、上記実施例では、レゾネータ７内に何も入れていないが、音響抵抗ｒ_A を大きくして吸音される周波数範囲を広くするため（図８参照）、図１１のよう にレゾネータ７内に吸音材１０を入れてもよい。また、上記実施例では、レゾネ ータ７を粒子プラスチック材料で構成しているが、その他の形状固定可能な吸音 効果を有する材料、たとえば、発泡金属を同様な構成にして用いてもよい。

【００３０】 また、上記実施例では、レゾネータ７の共振周波数ｆ_R が第１次の定在波の共 振周波数ｆ₁ と等しくなり、上記レゾネータ７を構成する粒子プラスチック材料 の吸音率が最大となる周波数ｆ_p が第２次の定在波の共振周波数ｆ₂ と等しくな るように調節したが、逆に、ｆ_R ＝ｆ₂ ，ｆ_p ＝ｆ₁ となるように調節しても同 様の効果が得られる。

【００３１】 また、上記実施例では、音響ポート２内で発生する定在波を防止する場合につ いて説明したが、この音響ポート２の部分に限らず、キャビネット３における他 方の対向壁面をもった部分３ａで発生する定在波が問題になる場合には、図１３ に示すように、形状固定可能な吸音材で構成したレゾネータ７を上記の部分３ａ の一方の壁面に取り付ければよい。

【００３２】

【考案の効果】

以上のように、この考案によれば、キャビネットの対向壁面のうちの定在波が 生じる対向壁面の一方に、形状固定可能な吸音材で構成したレゾネータを設けた ので、上記キャビネット内で発生する定在波を有効に吸収させて周波数ー音圧特 性のピーク・ディップを減少させることができ、広い周波数範囲で平坦な特性を 得ることができる。また吸音率の周波数に２つのピークをもたせられるので、１ つのレゾネータで２種類の周波数の音を吸収でき、従来のように２種類の周波数 の音を吸収させるために２つのレゾネータを取り付ける必要がなく、低コスト化 および省スペース化を図ることができる。

【００３３】 また、この考案の請求項２のものによれば、上記レゾネータを多孔質構造を有 し、空孔率が厚さ方向に連続的に変化する吸音層と空気の流通をしゃ断するため のしゃ断層とを備えた構成とすることにより、空孔率の調整による周波数特性の 条件設定が容易となる。

【提出日】平成３年１２月１９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００２】

【従来の技術】

小形キャビネットでも豊かな低音を再生するスピーカとしてバスレフ形スピー カが知られている。図１３は従来のバスレフ形スピーカの構造を示す断面図であ る。同図において、１は音を外部に放射するスピーカユニット、２は低域の音を 外部に放射する音響ポート、３は上記スピーカユニット１や上記音響ポート２等 を収納するキャビネット、４は上記スピーカユニットの前面から放射される音、 ５は上記スピーカユニット１の背面から放射される音、６は上記音響ポート２か ら放射される音である。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００６

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００６】 図１４は長さＬの開管で発生する定在波の振動状態を粒子速度分布で示してお り、これらの定在波のため、スピーカの周波数ー音圧特性は図１０中の特性Ｄの ようにピーク・ディップの多いものとなってしまう。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１５】 また、このレゾネータ７は、既知の方法に基づいて熱可塑性合成樹脂を原料と する多孔質材料、たとえば粒子プラスチック材料で成形されている。この粒子プ ラスチックは型をおこすことで、様々の形状に固定できるので、任意の形状を選 んでレゾネータ７を成形することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案に係るバスレフ形スピーカの一例を示
す断面図である。

【図２】図１の の部分の拡大断面図である。

【図３】レゾネータにおいて空孔率を変化させた時の粒
子プラスチック材料の吸音特性を測定するための構成図
である。

【図４】粒子プラスチック材料の厚さと空孔率との関係
を示す特性図である。

【図５】周波数と垂直入射吸音率との関係を示す特性図
である。

【図６】レゾネータの原理の説明図である。

【図７】レゾネータの音響系の電気的等価回路を示す図
である。

【図８】レゾネータの吸音特性図である。

【図９】レゾネータの吸音率の変化を説明するための図
である。

【図１０】バスレフ形スピーカの周波数・音圧特性図で
ある。

【図１１】この考案の他の実施例を示すバスレフ形スピ
ーカの断面図である。

【図１２】この考案のさらに他の実施例を示すバスレフ
形スピーカの断面図である。

【図１３】従来のバスレフ形スピーカを示す断面図であ
る。

【図１４】長さＬの開管で発生する定在波の振動を示す
図である。

【符号の説明】

１ スピーカユニット ２，３ａ 対向壁をもった部分 ３ キャビネット ４，５，６ 音 ７ レゾネータ ７ａ 吸音層 ７ｂ しゃ断層

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 音を外部に放射するスピーカユニット
   と、低域の音を外部に放射するための音響ポートとをキ
   ャビネット内に配設したバスレフ形スピーカにおいて、
   上記キャビネットにおける定在波が生じる対向壁面をも
   った部分の一方の壁面に、形状固定可能な吸音材で構成
   したレゾネータを取り付けたことを特徴とするバスレフ
   形スピーカ。
2. 【請求項２】 レゾネータを構成する形状固定可能な吸
   音材が、多孔質構造を有し、かつ、空孔率が厚さ方向で
   連続的に変化する吸音層と、空気の流通をしゃ断するし
   ゃ断層とを備えてなることを特徴とする請求項１のバス
   レフ形スピーカ。