(57)【要約】【課題】大型はもちろんのこと小型のスピーカユニットを使用したスピーカ再生装置であっても低音域を中域と同等の音圧で再生することのできるスピーカ再生装置を提供すること。【解決手段】スピーカユニットを取付けた背圧分配室に、副空気室を複数並列に接続し、それらの副空気室のうち１つ以上に外部に開放したダクトを持たせることによって、３つ以上の固有振動数を持たせる。固有振動数においては、再生する音圧が高くなるため、低音域においても中音域と同等の音圧で再生することができる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピーカ再生装置において、スピーカユニットを取付ける空気室（背圧分配室）に、ダクトを介して少くとも２個以上の副空気室を並列接続すること。並列接続とは、それぞれの副空気室が、ダクトを介して背圧分配室に直接接続されていることを云う。
【請求項２】
上記の副空気室のうち１つ以上の空気室には、外部に開放されたダクトを設けること。
【請求項３】
各ダクト内の空気が一塊の質量として、ダクトの数だけ固有振動数を持ち、低音域を豊かに再生することができることを特徴とする。
【請求項４】
大型のスピーカユニットを用いた場合はもちろん、小型のフルレンジ型スピーカユニットを用いたシステムであっても５０Ｈｚ以下の周波数を中域と同等の音圧で再生できることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】本発明は、小型であっても豊かな低音を再生するためのスピーカ再生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】従来のバスレフ型スピーカ再生装置は、ヘルムホルツの共鳴箱であり、スピーカ再生装置の低音域を補強する方法として最も広く利用されている方式である。【０００３】従来のバスレフ方式においては、ダクトが１つしかないため、ダクトの固有振動数を高めに設定せざるを得ず、従って低い音域まで再生するためには、口径の大きなウーファーを使用しなければならなかった。【０００４】一般のバスレフ型の低音域を補強する方法として、ダブルバスレフ型がある。ダブルバスレフ型は、スピーカユニットを取付ける空気室（本発明の背圧分配室に相当する）に、ダクトを介して１つの副空気室を付けたものであり、その副空気室に外部に開放されたダクトを１つ設けたものである。従ってダクトの共振周波数が２つしかない。
また、一般に共振周波数の間隔が大きくなるため、その間の周波数域では、音圧が十分に得られにくい。【０００５】ダブルバスレフ型と構造が類似のものとして、特許文献１が提案されている。この方式では、スピーカユニットを取付ける空気室のダクトが大気中に開放されているため、スピーカユニットの背圧が、大気に開放されてしまい、その他の空気室が十分に働かない。また、副空気室が２つあるが片方しか第一空気室に接続されておらず、本発明とはコンセプトが異っている。
また、非特許文献には長岡の著作が非特文献１，２など複数存在するが、いずれも空気室を直列に並べただけのダブルバスレフ構造であり、共振周波数が２つしかないため、共振周波数の間の再生音圧レベルが低くなることが文献中に明確に記載されている。
【特許文献１】特開２００３−１６９３８６（Ｐ２００３−１６９３８６Ａ）
【非特許文献１】長岡鉄男著「最新オリジナルスピーカー工作２０」音楽の友社１９８６年
【非特許文献２】長岡鉄男著「オリジナル・スピーカー設計術こんなスピーカー見たことない」音楽の友社１９９６年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】解決しようとする問題点は、従来のダブルバスレフ動作のスピーカ再生装置では共振周波数が２つしかなく、また、その間の帯域が広かったため、低音全域に亘る周波数応答が良好でなかった点である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】本発明は、背圧を分配する空気室と、そこに、ダクトを通して繋げた副空気室を２個以上並列に配置することにより、バスレフ動作の共振周波数を３個以上設け、なおかつ共振周波数の間の周波数帯域を自由に決めることにより、低域まで、良好な周波数応答で再生することを主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】本発明の並列配置空気室型構造スピーカ再生装置は、背圧分配室を設けることにより、接続された複数の空気室に設けられたバスレフダクトの数だけバスレフ共振周波数を付加することができる。このため、低音域の良好な周波数応答特性を実現できるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】背圧分配室に２個以上の副空気室を並列に接続した構造のキャビネットを有するスピーカ再生装置とする。
【実施例１】
【００１０】図１は、本発明装置の１実施例を裏側から見た構造図である。内部の構造を示すため裏側の外板は省略してある。０はスピーカユニットの背圧を分散するための背圧分配室であり、１ａ，２ａ，３ａ，及び４ａは、背圧分配室０と副空気室１，２，３，及び４を連結するダクトである。スピーカユニットの背面から放射された音圧は、ダクト１ａ，２ａ，３ａ，及び４ａを通して副空気室１，２，３，及び４にそれぞれ分配され、それらの背圧はダクト１ｂ，２ｂ，３ｂ，及び４ｂを通してそれぞれ外部に放射される。
この例においては、スピーカユニットに、Ｔａｎｇｂａｎｄ社製のＷ３−５１７ＳＡ型を使用した。Ｗ３−５１７ＳＡ型は、口径３インチのフルレンジ型のユニットであり、メーカーの仕様では、再生周波数帯域は、１００Ｈｚ〜１９ｋＨｚとなっている。
背圧分配室０の容積は、１．０１リットル、副空気室１〜４の容積は、夫々、１．９９リットル、２．００リットル、２．０８リットル、２．０８リットルとした。また、ダクト１ａ〜４ａ及び１ｂ〜４ｂの断面形状は全て円形とし、１ａ〜４ａの断面直径×長さは、２５ｍｍ×５１ｍｍ、２７ｍｍ×５２ｍｍ、２９ｍｍ×２４ｍｍ、３２ｍｍ×２５ｍｍ、また、１ｂ〜４ｂの直径×長さは、夫々、２５ｍｍ×６５ｍｍ、２７ｍｍ×５２ｍｍ、２９ｍｍ×２４ｍｍ、３２ｍｍ×２５ｍｍとした。この製作例においては、ダクト１ｂ〜４ｂのいずれかを塞いで調節できるので、３ｂおよび４ｂを塞いだ状態で使用した。この結果、ダクトの共振周波数は、４２２Ｈｚ，１９４Ｈｚ，１７２Ｈｚ，１４１Ｈｚ，７３Ｈｚ，及び３７Ｈｚとなった。
この実施例では、周波数特性は、図４のようになった。図４では、概ね１７０Ｈｚ以上の音圧レベルが下降しているが、これは使用したスイープ信号自体が、そのように下降しているので、そのことを考慮するとスピーカシステムの応答特性は４０Ｈｚ以上１９ｋＨｚまで、ほぼ平坦であり、メーカー仕様の１００Ｈｚ以下を十分なレベルで再生することができた。【００１１】図２の動作原理図において、背圧分配室０にはスピーカユニットが取付けられている。
スピーカユニットの背面から放射された音圧は、ダクト１ａ〜４ａを通して各副空気室に分散される。また、各副空気室を通った音圧は、ダクト１ｂ〜４ｂを通して大気中に放射される。背圧分配室０及び各副空気室１〜４は、空気ばねとして作用し、また、各ダクト内の空気は、質量として作用するため、スピーカシステム全体は固有振動系を構成する。この図において、ダクトの数が８であるため、自由度８の振動系を構成する。ｋは、各空気室にある空気のばね定数を表し、ｍは、各ダクト内の空気の質量を表す。ｋについては、簡略化するため、ｋ０からｋ４までの５種類しか書いていないが、各ダクトの断面積が異るため、実際の計算にあたってはそれぞれのダクトの断面積に反比例した値として計算する。計算式の詳細は数１に示す。実施例１の場合は、ダクト３ｂおよび４ｂを塞いだので、これらのダクトはないものとして計算した。この場合、これらのダクト内にある空気の質量を十分に大きくすることによって近似計算した。【００１２】一般に密閉した箱にダクトを付けた場合には、箱がばね、ダクト内の空気がひとつの塊として固有振動系を構成することが分かっている（ヘルムホルツの共鳴箱）。
本発明においては、ヘルムホルツの式を多自由度の振動系に拡張して用いた。
動作原理を示す図２において、各ダクト内の空気の質量ｍｊは、表１の（１）式で表される。また、背圧分配室を含む各空気室の各ダクトに対するばね定数ｋｊ＊は、表１の（３）式で形式的に定義したばね定数Ｋｊ使および各ダクト断面積ａｊと振動板面積ａ０との面積比ｒｊを用いて表１の式（２）のよう表される。
ここで副空気室の数をＮ個とした場合の、系の自由振動の運動方程式は、数１の（５）式で表される。（５）式を行列形式で表したものが、数１の（６）〜（１２）式であり、数１の（１３）の固有方程式を解くことにより共振周波数を求めることができる。固有方程式は、ヤコビ法で数値的に解いた。
固有方程式を解いて求めた共振周波数においては、スピーカ再生装置の音圧が大きくなるため、スピーカ振動板からの音圧が不足する低音域に共振周波数が現れるよう設計することによって、広い音域に亘って良好な音圧特性を得ることができる。【００１３】
【数１】
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【００１４】
【表１】
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【００１５】上記の数式（７）〜（１２）においては、副空気室の数を、作例１の場合と同じく４個とした場合のものである。【００１６】ここで提案した方程式を解くことにより、共振周波数を任意に分散させることができ、結果として、スピーカユニット前面から放射される音圧が低い周波数帯域についても、スピーカキャビネットの固有振動による音圧を負荷することができる。
【実施例２】
【００１７】図３は、副空気室を２に簡略化した場合の実施例の構造図である。動作原理は、図２の動作原理図のうち副空気室３、４及び接続するダクト３ａ、４ａ、３ｂ、４ｂを省略して簡略化したものである。
この例においては、背圧分配室０の容積は、１．３９リットル、副空気室１，２の容積は、夫々、約１．２４リットル、１．５６リットルとした。また、ダクト１ａ、２ａ、１ｂ、２ｂの断面形状は正方形とし、１辺の長さ×ダクトの長さは、２６ｍｍ×７０ｍｍ、２６ｍｍ×７０ｍｍ、２６ｍｍ×１０４ｍｍ、２６ｍｍ×１０４ｍｍとした。スピーカ振動板には、直径６０ｍｍのものを用いた。この結果、ダクトの共振周波数は、２１８Ｈｚ，１５１Ｈｚ，８５Ｈｚ及び４６Ｈｚとなった。
実施例１に比べてダクトの数が少く、振動の自由度が４であるため共振周波数は４つとなった。実施例１と同様でＮ＝２としたときの支配方程式により、固有振動数を求めることができ、よって共振周波数を求めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】構造図（実施例１）並列配置空気室型構造スピーカ再生装置の副空気室が４つの場合の構造図である。
【図２】原理図（実施例１）並列配置空気室型構造スピーカ再生装置の副空気室が４つの場合の動作原理図である。
【図３】構造図（実施例２）並列配置空気室型構造スピーカ再生装置の副空気室が２つの場合の構造図である。
【図４】製作例１の場合の周波数特性
【符号の説明】
【００２０】０      背圧分配室
１      副空気室（１）
１ａ    背圧分配室（０）と副空気室（１）をつなぐダクト
１ｂ    副空気室（１）から大気に音圧を放散するダクト
２ａ    背圧分配室（０）と副空気室（２）をつなぐダクト
２ｂ    副空気室（２）から大気に音圧を放散するダクト
３ａ    背圧分配室（０）と副空気室（３）をつなぐダクト
３ｂ    副空気室（３）から大気に音圧を放散するダクト
４ａ    背圧分配室（０）と副空気室（４）をつなぐダクト
４ｂ    副空気室（４）から大気に音圧を放散するダクト
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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