JPH0727751Y2

JPH0727751Y2 - 音響装置

Info

Publication number: JPH0727751Y2
Application number: JP12562988U
Authority: JP
Inventors: 一成古川
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1988-09-28
Filing date: 1988-09-28
Publication date: 1995-06-21
Anticipated expiration: 2003-09-28
Also published as: JPH0247892U

Description

【考案の詳細な説明】［産業上の利用分野］この考案は、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器
以外の雑音の低減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６
図（ａ）（ｂ）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、キャビネット１の前面に穴を開けて振動
板２および変換器３からなる振動器（動電形スピーカユ
ニット）４を取り付け、また、その下方に音道５を有す
る開口管ポート６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、キ
ャビネット１の空気バネと音道５の空気質量による共鳴
周波数（反共振周波数）f_opを、バスレフ形キャビネッ
トに組み込んだ状態での振動器４の最低共振周波数
f_oc、場合によっては振動器固有の最低共振周波数f_oよ
り低く設定してある。そして、前記反共振周波数f_op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
５のところで逆位相となり、従ってキャビネット１の前
方では、振動板２の前面からの直接放射音とポート開口
部７からの音が結果的に同相となり、同相加算されて音
圧が強められる。つまり、この同相加算によって、シス
テムとしての最低共振周波数が共鳴器の反共振周波数f
_opまで伸び、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
４の前記共振周波数f_ocやf_o以下まで伸ばすことがで
き、第７図に２点鎖線で示すように、一様再生範囲を無
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。

第８図は、本出願人が先に出願した特願昭62-334262号
に係る音響装置（共鳴ポート付スピーカシステム）の構
成を示す。同図の音響装置は、第６図（ａ）（ｂ）のバ
スレフ形スピーカシステムに対し、ヘルムホルツ共鳴器
の共鳴周波数f_opをさらに低く設定し、かつ該ヘルムホ
ルツ共鳴器駆動用の振動器を、該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駆動することに
よって、より小型で、より低域まで再生可能としたもの
である。この共鳴ポート付スピーカシステムの場合、振
動器４は、振動器駆動装置30により極めて強力に駆動お
よび制動されるため、開口管ポート６からは極めて高速
の空気流が吐出される。

［考案が解決しようとする課題］ところで、一般に、スピーカシステムは、前面に装飾ネ
ットを取り付けることが行なわれている。第９図（ａ）
（ｂ）は、従来のスピーカシステムにおける開口管ポー
トおよび装飾ネット部分の断面を示す。同図に示すよう
に、紙またはプラスチック製等の開口管ポート６をバフ
ル面1aに埋め込んだり、後方より取り付けており、かつ
バッフル面1aの前方には、サランネット、金網またはパ
ンチングメタル等からなる装飾ネット９が取り付けられ
ている。

しかしながら、前記先願の共鳴ポート付スピーカシステ
ムにおいては、前面に装飾ネットを取り付けた場合、開
口管ポートからの高速の空気流による風切り音や装飾ネ
ットの振動により雑音を生じるという不都合があった。
特に、パンチングメタルや金網では振動による雑音が発
生する傾向が著しい。また、パンチングメタルの孔ある
いは金網の網目を空気が通り抜ける際に風切り音も発生
する。なお、このような風切音あるいは雑音は、第８図
に示すような共鳴ポート付スピーカシステムにおいては
特に顕著であるが、この共鳴ポート付スピーカシステム
や従来のバスレフ形スピーカシステム等のように開口管
ポートを有する音響装置においては、程度の差こそあ
れ、形式の如何にかかわらず存在する問題である。

この考案は、このような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、装飾ネット取付
け時の雑音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］この考案では、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てなる音響装置において、該音響装
置に取り付ける装飾ネットの前記開口管ポートの開口部
に対向する部分の大気流通性を他に較べ大に構成したこ
とを特徴としている。

［作用］開口管ポートを通流する空気流は、吐出空気流の場合、
開口管ポートの開口部より直線的に吐出される。また、
流入空気流の場合、ポート取付面（バフル面）にまつわ
りつくように開口管ポートに寄り集り、開口管ポートの
内縁に沿って流入する。このため、開口管ポートの開口
部の前方に障害物があると、開口管ポートから直線的に
吐出された空気流がその障害物に衝突し、風切り音を発
生したり、その障害物が振動して振動音を発生する。こ
の考案においては、装飾ネット取付け時に前記吐出空気
の障害物となる部分を除去あるいはその障害度合を減少
させて吐出空気流等ができるだけ障害物に衝突しないよ
うにした。

［効果］これにより、開口管ポートからの吐出空気流が障害物に
衝突することにより発生する風切り音や振動音等の雑音
が防止あるいは低減され、装飾ネット取付け時にも雑音
の少ない音響装置が提供される。

［実施例］以下、添附の第１図ないし第５図を参照して、この考案
の実施例を説明する。なお、第６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てある。

第１図は、第３図ないし第５図に示すこの考案の実施例
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、キャビネット１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（スピーカユニット）４を取り付け、また、その下方
にキャビネット１の外部に開口する音道５を有する開口
管ポート６を設けて、この開口管ポート６とキャビネッ
ト１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
るキャビネット１の空気バネと開口管ポート６の音道５
内の空気質量とによって空気の共鳴現象が生じる。そし
て、この共鳴周波数f_opは f_op＝c(S/lV)^1/2/2π ‥（１）として求められる。ここで、ｃは音速、Ｓは音道５の断
面積、ｌは開口管ポート６の長さ、Ｖはキャビネット１
の容積である。

第１図において、キャビネット１の前面には、開口管ポ
ート６の開口部７に対向する部分91の大気流通性をより
高めた装飾ネット９が取り付けられている。以下の実施
例ではこの部分91の大気流通性を最大限にまで高めた構
成、すなわち完全な孔部として説明するが、該部分91の
網目が他に較べ粗であるものとか、パンチング孔径を大
きくしたもの等の、いわゆる相対的に孔部が形成されて
いると言える構成であっても良いことは勿論である。

この実施例の音響装置において、振動器４の変換器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はキャビネット１と開口管ポート６とからなるヘル
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。すなわち、サーボ部31は、駆動用入力信号によ
る振動板２の動きに対して生じる共鳴器内空気の反作用
に対抗しこれを打ち消すように、振動器４を駆動する。
このような電気的サーボ系は、例えば変換器３のボイス
コイル抵抗を打ち消すべく出力インピーダンス中に等価
的に負性抵抗成分(-R_o)を発生させる負性抵抗発生回路
等公知の回路を適用して構成することができる。

次に、第１図に示す構成の音響装置の作用を説明する。

振動器駆動装置30から振動器４の変換器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）はキャビネット１と開口管ポート６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、この振動板２の後面側には、キャビ
ネット１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振動器
４を駆動する。

このように、振動器４を、前記ヘ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、振動板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、振動器４の振動板２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、かつ振動器
４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、振動器４が共鳴器
すなわちキャビネット１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キャビネット１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キャビネット１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_op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、キャビネット１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。

なお、前記サーボ系31として、例えば振動器４のボイス
コイル抵抗に絶対値が等しい負性抵抗(-R_o)を発生する
ものを用いるというように、振動器４を、ヘルムホルツ
共鳴器駆動時に該共鳴器からの大気反作用を完全に打ち
消すように駆動すると、ヘルムホルツ共鳴器としての共
鳴周波数およびＱは、振動器４の振動板２による直接放
射部としての共振周波数およびＱから完全に独立したも
のとなり、この場合、このヘルムホルツ共鳴器は振動器
４とは全く独立して音響放射を行なう仮想スピーカとも
言うべき存在となる。そして、この仮想スピーカは、ポ
ート径に相当する小口径で実現するにもかかわらず、そ
の低音再生能力から見ると現実のスピーカとしては極め
て大口径のものに相当する。

第１図において、振動器４の変換器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
キャビネット１と開口管ポート６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、キャビネット１中の空
気が共鳴させられて、第１図中に矢印ｂで示すように、
共鳴放射部（開口管ポート６のポート開口部７）から充
分な音圧の音響が共鳴放射される。そして、前記ヘルム
ホルツ共鳴器における開口管ポート６内の空気等価質量
の調整により、この共鳴周波数f_opを振動器４の再生周
波数帯域より低く設定し、かつ開口管ポート６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、ポー
ト開口部７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、実線はポート開口
部７からの共鳴放射音響音圧の、破線は振動器４の振動
板２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、キャビネッ
ト１の前面に、第１図の装飾ネット９に対し孔部91を設
けていない従来のスピーカシステムと同様の装飾ネット
を取り付けた場合、開口管ポート６を通流する空気流、
特に吐出空気流により、装飾ネットの振動音や風切り音
等の雑音が発生するという問題があった。

このような問題は、一般的なバスレフ形スピーカシステ
ムの振動器（スピーカユニット）を一般的な電力増幅器
でいわゆる定電圧駆動した場合にも存在するが、第１図
の音響装置のように、振動器４を前記ヘルムホルツ共鳴
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、開口管ポート６を通流す
る空気流が極めて高速となるため、特に顕著である。

第３図（ａ）（ｂ）は、この考案の第１の実施例の斜視
図および要部拡大断面図を示す。

同図の音響装置は、ツィータ10およびスコーカ４からな
る２ウェイスピーカシステムにこの考案を適用したもの
で、開口管ポート６は、厚さ1mmのフェルト製内筒（芯
材）61にゴム（硬度50のSBR）製外筒62,63を外嵌した構
造のものを用いている。これらの内筒61と外筒62,63と
は弾性嵌挿するだけでもよいが、ここでは内筒61と外筒
62,63との間をゴム系接着剤で接着してある。開口管ポ
ート６は、全体として実効ポート長が約150mm、実効ポ
ート径が約35mmとなるように設計され、容積6lの前記キ
ャビネット１と組合わされて前記（１）式に示すヘルム
ホルツ共鳴器周波数が約40HZとなるようになっている。
また、外筒62と63との間には幅約5mmの間隙64を設けて
あり、これにより、開口管ポート６の中央部ではフェル
ト製内筒61が円周方向にわたって約5mm幅のスリット状
に開口管ポート外周壁面に露出している。外筒62は内筒
61の前端より延長してあり、その先端にはフランジ65が
形成してある。この音響装置において、内筒61および外
筒62,63からなる開口管ポート（組立体）６は、キャビ
ネット１のバフル面1aに前面側から挿入され、外筒62の
フランジ65がバフル面1aに突き当たることにより位置決
めされる。外筒62とバフル面1aとは前記弾性嵌挿または
接着により固定してある。

キャビネット１の前面に装着される装飾ネット９には、
この開口管ポート６の前方に対向する位置に孔部91が設
けられており、この孔部91には樹脂製エスカッション
（リング体）92が嵌め込まれている。また、外筒62の先
端部は、Ｒ面66によりラッパ（または朝顔）状に拡大す
る形状に形成されている。外筒63は、内筒61の後端側に
延長されており、この延長部分は緩やかに拡大する形状
にＲ面67でもって形成されている。装飾ネット９は、こ
こでは、所定形状に成形されたパンチングメタル体93の
表面にサランネット94を貼付けた構造のものを用いてい
る。

この音響装置においては、開口管ポート６から空気流が
直線的に吐出されるが、開口管ポート６の開口部７の前
方に位置する装飾ネット９の部分が除去され大気流通性
が大きい孔部91が形成されているため、該部分は前記吐
出空気流に対し障害物とならず、従来のシステムにおい
て装飾ネットに吐出空気流が衝突して発生していた装飾
ネットの振動音や風切り音等の雑音は発生しない。

また、この音響装置において、開口管ポート６は、従来
のバスレフ形スピーカシステムよりも細く、長く形成さ
れ、かつ中を通流する空気流も速い。このため、従来の
バスレフ形スピーカシステムと同様の構成では開口管ポ
ート６で第２図に１点鎖線で示すような開管共鳴や風切
り音が生じ易い。そこで、この音響装置の開口管ポート
６は、この開管共鳴や風切り音を防止するための種々の
対策を講じている。例えば、開口管ポート６の中央部に
フェルト製内筒61を露出させて形成された通気性部分
は、開口管ポート６の開管共鳴の基本波の速度の節、す
なわち圧力の腹における圧力を緩和することにより、共
鳴時空気密度が共鳴周波数で疎と密を繰り返す際のこの
圧力の腹部分における疎密変化を不充分にし、開管共鳴
を起こり難くするためのものである。開口管ポート６内
面のフェルト面は、空気の移動に対する抵抗を大きく
し、管共鳴エネルギーを吸収して熱とし開管共鳴のレベ
ルを低くするためのものである。内筒61および外筒62,6
3を柔軟性材料であるフェルトおよびゴムで形成したの
は、開口管ポートの内面を固定壁でなく受動振動体化し
て該開口管ポートの開管共振による音響を吸収するする
ためである。開口管ポート６の両端の開口部7,8を粘弾
性を有するゴムで構成したのは、この開口部7,8におけ
る乱流および風切り音の発生を抑制するためである。こ
れらの開口7,8部分をＲ面としたのは、境界条件の変化
を緩和し、乱流および風切り音をさらに効果的に抑制す
るためである。開口管ポート６を粘弾性材料からなる外
筒62を介してバフル面1aに取り付けたのは、開口管ポー
ト６における雑音等の振動がキャビネット１に伝わって
増幅されるのを防止するためである。

第４図（ａ）（ｂ）は、この考案の第２の実施例の斜視
図および要部拡大断面図を示す。

同図の音響装置は、第３図（ａ）（ｂ）に示した第１の
実施例に対し、外筒62を変形したものである。すなわ
ち、ゴム製外筒62は、フランジ65部分が第１の実施例の
ものよりさらに前方へ延長してあり、その先端はスピー
カシステム前面に装飾ネット９を装着した状態で装飾ネ
ット９に開けられた孔部91に挿通され、該装飾ネット９
の外側面と面一となる位置に達し、ここでこの孔部91に
嵌め込まれている樹脂製エスカッション92に弾性嵌挿さ
れている。また、このように外筒62の先端部は、第１の
実施例のものより延長部分が長いため、内側Ｒ面66は第
１の実施例のものより緩やかに拡大する形状に形成され
ている。この結果、この第４図（ａ）（ｂ）の音響装置
は、同図（ａ）に示す装飾ネット９を取り外した状態で
は、開口管ポート６がキャビネット１のバフル面1aに対
し30〜35mm突出することになる。その他は第１の実施例
のものと同様に構成されている。

この第４図（ａ）（ｂ）の音響装置は、装飾ネット９の
孔部91の口径を開口ポート６の外径に近い小さな口径に
設定する場合には雑音低減効果が第１の実施例のものよ
りやや大であるが、それ以外は全く同等に作用する。

第５図（ａ）（ｂ）は、この考案の第３の実施例の斜視
図および要部拡大断面図を示す。

同図の音響装置は、第１の実施例のものに対し、装飾ネ
ット９のエスカッション92の形状を変形したものであ
る。すなわち、樹脂製エスカッション92を後側に延長し
て該部分を外筒62のＲ面66に滑らかに連続するラッパ
（または朝顔）状ガイド95を形成している。

この第５図（ａ）（ｂ）の音響装置は、第４図（ａ）
（ｂ）のものより孔部91の口径が大きい分だけ雑音除去
効果が大きいことが期待されたが、雑音除去効果上で第
４図（ａ）（ｂ）のものとの差異は認められなかった。

［実施例の変形］なお、この考案は、前記実施例に限定されるものではな
く、適宜変形して実施することができる。例えば前記実
施例における内筒の材料としては、フェルト以外にも通
気性および音響抵抗性を備えたスポンジ、不織布および
織布等を使用することができる。また、外筒の材料とし
ては非通気性の粘弾性材料であればゴム以外の材料も使
用可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案の実施例の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（ａ）（ｂ）は、第１の実施例の斜視図および要
部拡大断面図、第４図（ａ）（ｂ）は、第２の実施例の斜視図および要
部拡大断面図、第５図（ａ）（ｂ）は、第３の実施例の斜視図および要
部拡大断面図、第６図（ａ）（ｂ）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７図は、第６図のスピーカシステムの音圧特性の説明
図、第８図は、本出願人の先願に係る音響装置の基本構成
図、そして第９図（ａ）（ｂ）は、従来の音響装置の要部拡大断面
図である。 1:キャビネット 4:振動器 6:開口管ポート 9:装飾ネット 30:振動器駆動装置 31:サーボ部 61:フェルト製内筒（芯材） 62,63:ゴム製外筒 64:外筒間間隙（フェルト露出部） 91:孔部。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】開口管ポートを有するヘルムホルツ共鳴器
に振動器を取り付けて駆動し、該開口管ポートから共鳴
音響を放射するようにした音響装置において、該音響装置の前面に取り付ける装飾ネットは、前記開口
管ポートの開口部に対応するネット部分の大気流通性を
他のネット部分に較べて大に構成したことを特徴とする
音響装置。