JPH09207U

JPH09207U - 音響装置

Info

Publication number: JPH09207U
Application number: JP005014U
Authority: JP
Inventors: 一成古川
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1996-05-13
Filing date: 1996-05-13
Publication date: 1997-04-08
Anticipated expiration: 2002-05-13
Also published as: JP2606960Y2

Abstract

(57)【要約】【課題】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。【解決手段】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、該当振動器により前記共鳴器を
駆動する際に、駆動用入力信号による前記振動器の動き
に対して生ずる前記共鳴器内空気の反作用を打ち消すよ
うに、負性抵抗発生回路を有する電気的サーボ系を構成
して駆動し、該開口管ポートから共鳴音響を放射するよ
うに構成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比べ
て大に構成する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

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音以外の雑音の低減を図った音響装置に関する。

【０００２】

【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。図６（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、図７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。

【０００３】図８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、図６（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。

【０００４】

【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。図９（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。

【０００５】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、図８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。

【０００６】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。

【０００７】

【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、この振動器による前記共鳴器駆動時に、駆動用入力信号による前記振動器の動きに対して生ずる前記共鳴器内空気の反作用を打ち消すように、負性抵抗発生回路を有する電気的サーボ系を構成して駆動し、該開口管ポートから共鳴音響を放射するように構成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。

【０００８】

【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。

【０００９】

【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。

【００１０】

【実施例】

以下、添付の図１ないし図５を参照して、この考案の実施例を説明する。なお、図６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。

【００１１】図１は、図３ないし図５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。

【００１２】図１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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】次に、図１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。

【００１６】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、図１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。

【００１７】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。

【００１８】図１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、図１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、図１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、例えば図２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。

【００１９】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、図１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。

【００２０】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、図１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。

【００２１】図３（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。

【００２２】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−ト６は、全体として実効ポ−ト長が約１５０ｍｍ、実効ポ−ト径が約３５ｍｍとなるように設計され、容積６リットル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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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で図２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６２，６３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。これらの開口部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。

【００２６】図４（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、図３（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、この図４（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。

【００２７】この図４（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。

【００２８】図５（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。この図５（ａ）（ｂ）の音響装置は、図４（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、雑音除去効果上で図４（ａ）（ｂ）のものとの差異は認められなかった。

【００２９】

【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】

【図１】この考案の実施例の音響装置の基本構成の説
明図。

【図２】図１の音響装置から放射される音響の音圧の
周波数特性図。

【図３】（ａ）（ｂ）は、第１の実施例の斜視図およ
び要部拡大断面図。

【図４】（ａ）（ｂ）は、第２の実施例の斜視図およ
び要部拡大断面図。

【図５】（ａ）（ｂ）は、第３の実施例の斜視図およ
び要部拡大断面図。

【図６】（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。

【図７】図６のスピーカシステムの音圧特性の説明
図。

【図８】本出願人の先願に係る音響装置の基本構成
図。

【図９】（ａ）（ｂ）は、従来の音響装置の要部拡大断
面図。

【符号の説明】

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。

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【手続補正書】

【提出日】平成８年９月１８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図７】

【図３】

【図４】

【図６】

【図８】

【図５】

【図９】

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、該当振動器により前記共鳴器を
駆動する際に、駆動用入力信号による前記振動器の動き
に対して生ずる前記共鳴器内空気の反作用を打ち消すよ
うに、負性抵抗発生回路を有する電気的サーボ系を構成
して駆動し、該開口管ポートから共鳴音響を放射するよ
うに構成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
他のネット部分に比べて大に構成したことを特徴とする
音響装置。