(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波が伝搬する空洞を含む音響構造体において、
スピーカの後部に接続する開口端と、閉塞端とを有し、
前記音波の伝搬方向と直交する面による前記空洞の断面積が、前記空洞内に発生する定
在波の略節の位置または当該定在波の略腹の位置と他の位置とで異なり、
前記定在波の略節の位置における断面積が他の位置における断面積よりも小さい
ことを特徴とする音響構造体。
【請求項２】
管状に形成され、
前記音波の伝搬方向と直交する面とは、管軸方向に直交する面であることを特徴とする
請求項１に記載の音響構造体。
【請求項３】
開口端を介して前記空洞と連通する開管を有し、
前記開管は、前記定在波の略半波長の整数倍の管長を有し、
前記開管の開口端は、前記定在波の略腹の位置と前記定在波の略節の位置との少なくとも一方に配置される
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の音響構造体。
【請求項４】
前記開管を複数有し、
複数の前記開管の管長は互いに異なる
ことを特徴とする請求項３に記載の音響構造体。
【請求項５】
前記開管内の空間と前記空洞内の空間との少なくとも一方の空間の少なくとも一部を埋める吸音材を有する
ことを特徴とする請求項３または請求項４に記載の音響構造体。
【請求項６】
前記開管は、少なくとも１回屈曲している
ことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１の請求項に記載の音響構造体。
【請求項７】
音波が伝搬する空洞を含む音響構造体を複数配列してなる音響パネルであって、
前記複数の音響構造体の各々は、
管状に形成され、内部の空洞と外部とを連通させる開口を側面に有し、
管軸方向に直交する面による前記内部の空洞の断面積が、当該空洞内に発生する定在波の略節の位置または当該定在波の略腹の位置と他の位置とで異なる
ことを特徴とする音響パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音波が伝搬する空洞を含む音響構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の音響構造体の一例としてはスピーカのバックチャンバが挙げられる。この種の音響構造体では、上記空洞内に特定の周波数の音波が伝搬した場合に当該音波と当該空洞を区画する壁面による反射波との重ね合わせにより定在波が発生し、周波数特性に乱れが生じる場合がある。例えば、上記定在波の周波数が上記スピーカの再生担当帯域（すなわち、上記スピーカに入力されるオーディオ信号の表す音の周波数の下限と上限とで定まる周波数帯域）に含まれている場合には、本来平坦であるべきスピーカの周波数特性に上記定在波の周波数に応じたピークやディップが現れる、といった具合である。そこで、このような定在波に起因する周波数特性の乱れを防止する技術が従来より種々提案されており、その一例としては非特許文献１や非特許文献２、或いは特許文献１や特許文献２に開示の技術が挙げられる。
【０００３】
非特許文献１と非特許文献２には、音響構造体（これらの文献では、スピーカのバックチャンバ）を円錐状のテーパリングチューブとすることで音波の反射を抑止し、定在波の発生を抑える技術が開示されている。上記音響構造体をテーパリングチューブとするのは、その内部の空洞において音響インピーダンスが急激に変化する箇所が発生することを避けるためである。音波の反射は音響インピーダンスが急激に変化する箇所で発生するからである。特許文献１と特許文献２には、音響構造体内部の空洞に吸音部材を設けることで定在波の発生を抑制する技術が開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Bowers-Wilkins社、平成２７年４月２１日検索、[online]、＜URL：http://www.bowers-wilkins.jp/Discover/Discover/Technologies/nautilus-tapering-tubes.html＞
【非特許文献２】Norh社、平成２７年５月２６日検索、[online]、＜URL：http://www.norh.com/Norh_Loudspeakers/Technlogy.html＞
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】米国特許第４１２７７５１号明細書
【特許文献２】特開昭５６−１４０７７９号公報
【特許文献３】特開２０１４−１７５８０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１、非特許文献２、特許文献１および特許文献２の各先行技術文献に開示の技術には、音響構造体或いは音響構造体を含む音響装置の周波数特性に対して広範な周波数帯域に亙る影響を及ぼす虞がある、といった共通の不具合がある。非特許文献１、非特許文献２、特許文献１および特許文献２の各文献に開示の技術では、特定の周波数の音波の伝搬のみを制御することはできず、音響構造体内部の空洞を伝搬する全ての周波数の音波が影響を受けるからである。これに加えて、これら各文献に開示の技術には以下のような問題がある。すなわち、非特許文献１と非特許文献２に開示の技術では壁面による反射波に起因する定在波を抑制することはできず、十分な効果が得られるか疑問が残るという問題である。特許文献１と特許文献２に開示の技術には、音響構造体（或いは当該音響構造体を含む音響装置）の製造コストが吸音部材の分だけ増加するといった問題がある。
【０００７】
この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、音波が伝搬する空洞を含む音響構造体における定在波の発生を制御可能にする技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために本発明は、音波が伝搬する空洞を含む音響構造体において、前記音波の伝搬方向と直交する面による前記空洞の断面積が、前記空洞内に発生する定在波の略節の位置または当該定在波の略腹の位置と他の位置とで異なることを特徴とする音響構造体、を提供する。
【０００９】
上記空洞の断面積が一様であるとした場合において上記空洞にて発生する定在波の節の位置の断面積が他の位置の断面積より小さい形状、すなわち、当該節の位置において管径を絞り込んだ管形状に音響構造体を形成すれば、当該定在波に対応する共鳴周波数は低域側へシフトする。逆に、上記定在波の腹の位置の断面積が他の位置の断面積より小さい形状、すなわち、当該腹の位置において管径を絞り込んだ管形状に音響構造体を形成すれば、当該定在波に対応する共鳴周波数は僅かに高域側へシフトする。また、上記定在波の腹の位置の断面積が他の位置の断面積より大きい形状、すなわち、当該腹の位置において管径を膨張させた管形状に上記音響構造体を形成すれば、当該定在波に対応する共鳴周波数は僅かに低域側へシフトする。つまり、本発明によれば、上記空洞の断面積が一様であるとした場合において上記空洞にて発生する定在波の略節の位置または略腹の位置における当該空洞の断面積を他の位置における断面積とは異ならせることで当該空洞において発生する定在波の周波数を制御することが可能になる。
【００１０】
上記音響構造体が管状に形成されている場合、上記音波の伝搬方向に直交する面として管軸方向、すなわち、音響構造体の長尺方向、に直交する面を採用すれば良い。このような音響構造体においては、管軸方向に発生する定在波が周波数特性に大きな影響を与えるからである。また、本発明の別の態様としては、当該音響構造体を複数配列してなる音響パネルであって、複数の音響構造体の各々は、内部の空洞と外部とを連通させる開口を側面に有し、当該開口を同じ方向に向けて配列されていることを特徴とする音響パネル、を提供する態様が考えられる。
【００１１】
さらに別の好ましい態様においては、上記音響構造体は、定在波の略節の位置における断面積が他の位置における断面積よりも小さい形状に形成されており、第１および第２の開口端を介して当該音響構造体の内部の空洞と連通する開管であって、上記定在波の略半波長の整数倍の管長を有し、第１の開口端が当該定在波の略腹の位置に配置され、第２の開口端が当該定在波の略節の位置に配置された開管を有することを特徴とする。定在波の略節の位置における断面積を小さくしたことによる効果と、上記開管を設けたことによる効果とが重畳し、一層高い効果が奏される。なお、上記開管を設けることにより得られる効果の詳細については特許文献３を参照されたい。また、上記開管による制御効果を高めるために、当該開管内の空間の少なくとも一部を埋める吸音材を詰めても良い。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施形態の音響構造体２０Ａおよび同音響構造体２０Ａを含む音響装置１Ａの構成例を示す図である。
【図２】同音響構造体２０Ａの内部空洞において発生する共鳴現象を考察するためのモデルの図である。
【図３】図２に示すモデルについてのシミュレーション結果を示す図である。
【図４】共鳴周波数のシフト量およびピーク値と絞り込み部２２０における内径との関係を説明するための図である。
【図５】共鳴周波数のシフト量およびピーク値と絞り込み部２２０における内径との関係を説明するための図である。
【図６】同音響構造体２０Ａの周波数特性についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図７】同音響構造体２０Ａの他の実施例を説明するための図である。
【図８】本発明の第２実施形態の音響構造体の周波数特性についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図９】同音響構造体の他の実施例を説明するための図である。
【図１０】本発明の第３実施形態の音響構造体２０Ｃの構成例を示す図である。
【図１１】同音響構造体２０Ｃの周波数特性についてのシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の第４実施形態の音響構造体２０Ｄおよび同音響構造体２０Ｄを含む音響装置１の構成例を示す図である。
【図１３】変形例（１）を説明するための図である。
【図１４】変形例（２）を説明するための図である。
【図１５】変形例（３）を説明するための図である。
【図１６】変形例（４）を説明するための図である。
【図１７】変形例（５）を説明するための図である。
【図１８】変形例（６）を説明するための図である。
【図１９】変形例（６）を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態について説明する。
（Ａ：第１実施形態）
図１（Ａ）は本発明の第１実施形態の音響構造体２０Ａを含む音響装置１Ａの構成を示す斜視図である。音響装置１Ａは３ウェイスピーカであり、キャビネット１００の前面にウーファ１０１、スコーカ１０２およびツイータ１０３を取り付けてなるものである。音響装置１Ａに含まれる３つのスピーカ（すなわち、ウーファ１０１、スコーカ１０２およびツイータ１０３）には、それぞれ固有の周波数範囲のオーディオ信号が入力される。例えば、これら３つのスピーカの各々に入力されるオーディオ信号の周波数範囲の中心周波数に着目した場合、ウーファ１０１についての中心周波数が最も低く、ツイータ１０３についての中心周波数が最も高い。なお、ウーファ１０１の再生担当帯域とスコーカ１０２の再生担当帯域は一部が重複していても良く、また、重複していなくても良い。同様に、ツイータ１０３の再生担当帯域とスコーカ１０２の再生担当帯域も一部が重複していても良く、また、重複していなくても良い。本実施形態では、スコーカ１０２に音響構造体２０Ａが含まれている。以下、スコーカ１０２について詳細に説明する。
【００１４】
図１（Ｂ）は、スコーカ１０２の構成を示す図である。図１（Ｂ）に示すようにスコーカ１０２は、ドライバ１０と、音響構造体２０Ａとを有する。ドライバ１０は図示しないアンプから与えられるオーディオ信号により音響振動を発生させる振動部である。音響構造体２０Ａは所謂バックチャンバである。音響構造体２０Ａは略管状に形成された中空部材である。音響構造体２０Ａの一方の端部はドライバ１０の背後に向かって開口する開放端であり、他方の端部２１０は閉塞端である。つまり、音響構造体２０Ａは片側閉管である。ただし、本実施形態では、音響構造体２０Ａは、その開放端がドライバ１０の背面に連なるように配置されているため、ドライバ１０の背面および音響構造体２０Ａにより両側閉管が形成される。
【００１５】
図１（Ｂ）に示すように、音響構造体２０Ａは、管軸方向（すなわち、ドライバ１０の発生させた音波の伝搬方向）の中央付近の内径が他の部分における内径よりも小さくなるように、中央付近を絞り込んだ形状に形成されている。つまり、本実施形態の音響構造体２０Ａの内部空洞に着目すると、管軸方向の中央付近における当該管軸に垂直な面による断面の断面積が他の位置における断面積よりも小さくなっている。本実施形態では、音響構造体２０Ａの中央付近、すなわち、内径が他の部分における内径よりも小さくなっている部分を「絞り込み部２２０」と呼ぶ。このような絞り込み部２２０を設けたことに本実施形態の特徴がある。
【００１６】
絞り込み部２２０が無かったとすると、音響構造体２０Ａは略一様の内径を有する片側閉管であり、ドライバ１０の背面および音響構造体２０Ａにより略一様の内径を有する両側閉管が形成される。この場合、音響構造体２０Ａ内の空洞にはドライバ１０の振動により発生した音波が管軸方向に伝搬し、音響構造体２０Ａの管長に応じた周波数において共鳴が発生（すなわち定在波が発生）する。以下では、このような定在波のうち、波長がｎ（１以上の任意の自然数）番目に長いものを「ｎ次の定在波」と呼ぶ。１次の定在波とは波長が音響構造体２０Ａの管長の略２倍の定在波のことをいう。１次の定在波では、音響構造体２０Ａの中央付近の音圧は殆ど変動せず、節となる。図１（Ｂ）では、絞り込み部２２０が無いとした場合に音響構造体２０Ａの内部空洞において発生する１次の定在波が点線で表現されている。以下では、ｎ次の定在波の周波数のことを「ｎ次の共鳴周波数」と呼ぶ。
【００１７】
本願発明者は、内径が一様な両側閉管状の音響構造体に絞り込み部を設けることでその音響構造体内部の空洞において発生する共鳴現象が所謂管共鳴からヘルムホルツ共鳴に近い挙動を示すようになり（以下、ヘルムホルツ化）、共鳴周波数を制御できるのではないかと考え、実際に制御できることをシミュレーションにより確認した。本実施形態の音響構造体２０Ａはこの知見に基づくものである。以下、本願発明者の行ったシミュレーションについて詳細に説明する。
【００１８】
図２（Ａ）は、両側閉管状の音響構造体に対応するモデル（以下、モデルＡ）の概略を示す図であり、図２（Ｂ）は絞り込み部を設けた音響構造体に対応するモデル（以下、モデルＢ）の概略を示す図である。図２（Ａ）に示すようにモデルＡは管長が２Ｌ０の両側閉管であり、管軸に垂直な面による上記空洞の断面は、管軸方向の何れの位置においても面積がＳ０の円となっている。これに対してモデルＢは、モデルＡの中央付近を幅２ＬＨに亙って絞り込んだ形状となっており、この絞り込まれた部分が絞り込み部２２０に対応する。つまり、モデルＢでは、絞り込み部が無いとした場合（すなわち、管の内径が一様であるとした場合）に発生する１次の定在波の節の位置に絞り込み部が設けられている。モデルＢでは、絞り込み部における上記空洞の断面は、面積がＳＨ（Ｓ０＞ＳＨ）の円となっている。
【００１９】
モデルＡについての１次の共鳴周波数ｆｔは以下の数１のように表される。なお、数１においてｃは音速を意味する（他の数式においても同様）。
【数１】
0006676887.tif 000002
一方、モデルＢについては、図２（Ｂ）において点線で示す面Ｐを境にネックの長さがＬＨかつ体積Ｖ＝Ｓ０×（Ｌ０−ＬＨ）のヘルムホルツ共鳴器が向かい合っていると考えると、モデルＢにおける共鳴周波数ｆＨはヘルムホルツ共鳴の理論式より以下の数２のように表される。なお、数２においてπは円周率を意味し、ＬＨ´は開口端補正を含むＬＨの値を意味する（他の数式においても同様）。
【数２】
0006676887.tif 000003
【００２０】
ここで、ｆｔ＞ｆＨとなる条件、すなわち、管共鳴からヘルムホルツ共鳴に変化することにより１次の共鳴周波数が低域側にシフトする条件について考察する。ｆｔ＞ｆＨの左辺に数１を代入するとともに同右辺に数２を代入して根号を外すと以下の数３の関係が得られる。なお、以下の数３左辺のおけるａHは絞込み部２２０における半径（すなわち、πａH２＝ＳＨ）であり、同数３左辺のおけるａ0は絞込み部２２０以外の部分における半径（すなわち、πａ0２＝Ｓ0）である。
【数３】
0006676887.tif 000004
【００２１】
図２（Ｂ）に示すようにヘルムホルツ共鳴器が互いに向かい合う場合、ＬＨ´がどのような値になるかははっきりとしないため、以下では最も厳しい条件の場合、すなわち、ＬＨ´＝ＬＨの場合について考察する。ａH／ａ０とＬＨ／Ｌ０が等しい場合であれば、ａH／ａ０＝ＬＨ／Ｌ０＝ｔと置いたときに以下の数４を満たせば、数３が常に成り立つ。なお、数４におけるｄは数５に示す値である。また、ａH／ａ０とＬＨ／Ｌ０とが等しいか否かとは無関係に、０＜ａH／ａ０＜ｆ（数６参照）の場合はＬＨ／Ｌ０＝１／２であれば数３が成り立ち、０＜ａH／ａ０＜ｄ（数５参照）の場合はｅ（数７参照）＜ＬＨ／Ｌ０＜ｄであれば数３が成り立つ。
【数４】
0006676887.tif 000005
【数５】
0006676887.tif 000006
【数６】
0006676887.tif 000007
【数７】
0006676887.tif 000008
【００２２】
数３に示す条件について、より一般的に検討すると、以下の通りである。まず、開口端補正を含むＬＨの値ＬＨ´は、一般に以下の数８のように表すことができる。数８右辺におけるｘは開口端補正を表すパラメータであり、バッフル面がある場合はｘ＝１．７である。この数８を数３の右辺に代入し、さらに、ａH／ａ０＝ｔ、ＬＨ／Ｌ０＝ｒ、およびｕ＝ｘ（ａＨ／Ｌ０）と置き換えて数３を整理すると以下の数９が得られる。
【数８】
0006676887.tif 000009
【数９】
0006676887.tif 000010
【００２３】
ここで、ｔ≒１、かつｒ≒０の場合、すなわち、ａＨ≒ａ０かつＬＨ≒０の場合（換言すれば、直管状の管体の中央付近をわずかに絞り込んで絞り込み部２２０を形成した場合）について考察する。ｔ＝１およびｒ＝０を数９に代入し、ｕ＝ｘ（ａＨ／Ｌ０）であることを考慮して数９を整理すると、以下の数１０が得られ、数１０が成り立てば前掲数３も成り立つ。数１０左辺は管径ａ０の管長Ｌ０に対する比を表している。数１０を参照すれば明らかなように、管径ａ０の管長Ｌ０に対する比がある値（数１０右辺の値）より大きければ、管体の中央をわずかに絞り込んで絞り込み部２２０を形成することで、数３に示す条件が満たされること、すなわち、ヘルムホルツ化により共鳴周波数を低域側にシフトさせることができること、が判る。
【数１０】
0006676887.tif 000011
【００２４】
図３は、ｆｔ＝７６０Ｈｚとなり、かつ数１０を満たすようにＬ０、およびａ０が定められたモデルＡおよびモデルＢについての周波数特性のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、本シミュレーションにおけるモデルＡおよびモデルＢの管長（すなわち、２×Ｌ０）は２２４ｍｍであり、モデルＢにおける絞り込み部２２０の管軸方向の幅（すなわち、２×ＬＨ）は１０ｍｍである。図３におけるグラフ曲線ＧＡはモデルＡの周波数特性を表しており、グラフ曲線ＧＢはモデルＢの周波数特性を表している。図３を参照すれば明らかなように、グラフ曲線ＧＡには、モデルＡの１次共鳴周波数に対応する７６０Ｈｚ付近、２次の共鳴周波数に対応する１５２０Ｈｚ付近および３次の共鳴周波数に対応する２２８０Ｈｚ付近にピークＰＡ１、ＰＡ２およびピークＰＡ３が現れている。これに対してグラフ曲線ＧＢでは、上記ピークＰＡ１に対応するピークＰＢ１と上記ピークＰＡ３に対応するピークＰＢ３は低周波数側にシフトし、さらにそのピーク値も小さくなっているとともに、ピークＰＡ２に対応するピークＰＢ２は高域側に僅かにシフトしピーク値も若干大きくなっている。
【００２５】
音響装置において発生する共鳴現象のうち、その音響装置の周波数特性に最も影響を与えるのは１次の共鳴現象であることが多い。上記シミュレーション結果から明らかなように、両側閉管状の音響構造体を数１０に示す条件を満たすように形成し、さらに１次の定在波の節の位置に絞り込み部を設けることで、１次の共鳴周波数を低域側にシフトさせるとともにそのピーク値を小さくすることができる。これを利用することで、１次の共鳴現象に起因する周波数特性の乱れを緩和できると期待される。なお、上記シミュレーション結果において３次の共鳴周波数にも上記１次の共鳴周波数と同様の変化が表れているのは、１次の定在波の節の位置は３次の定在波の節の位置でもあり、１次の共鳴現象と同様にヘルムホルツ化による変化と考えられる。
【００２６】
２次の共鳴現象について１次の共鳴現象とは異なる変化が表れているのは、１次の定在波の節の位置は２次の定在波の腹の位置であることに起因すると考えられる。共鳴周波数が高域側にシフトしていることから、絞り込み部２２０を定在波の腹の位置に設けることは管長を短くすることに相当すると考えられ、管長の変化であるため、ヘルムホルツ化に比較してシフト量が小さくなっていると考えられる。なお、１次の共鳴周波数と２次の共鳴周波数のシフト量の大きさを比較すれば明らかなように、１次の定在波の節の位置に絞り込み部２２０を設けることに起因する２次の共鳴周波数への影響は略無視することができる。
【００２７】
また、本願発明者は、絞り込み部２２０における絞り込みの大きさが１次の共鳴周波数のシフト量およびピーク値の変動量に与える影響を確かめるため、各々断面積が異なる複数のモデル（モデルＲ１０、Ｒ７、Ｒ５、Ｒ３、Ｒ１の順に断面積が小さい５つのモデル、図４にはモデルＲ１０、Ｒ７、Ｒ５、およびＲ１を図示）を用いて周波数特性に関するシミュレーションを行い、絞り込み部における断面積と一次の共鳴周波数の低域側へのシフト量とピーク値との関係を調べた。なお、このシミュレーションでは、ドライバ１０におけるダイヤフラム裏の空間(図４における半円空間)を含めてモデル化したモデルを用いたが、当該空間はバックチャンバに比べ小さく、当該空間の有無でシミュレーション結果が変わることは略無い。図５は上記シミュレーションにより得られた周波数特性を表す図である。図５に示すように絞り込み部２２０の断面積が小さいほどシフト量が大きく、かつピーク値も小さいことが判る。
【００２８】
本実施形態の音響構造体２０Ａは上記シミュレーション結果を踏まえて構成されたものである。図６は、絞り込み部２２０が無いとした場合の１次の共鳴周波数が１ｋＨｚとなるように設計した音響構造体２０Ａについての周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図６におけるグラフ曲線ＧＡ´は絞り込み部２２０が無いとした場合の周波数特性を示すグラフ曲線であり、グラフ曲線ＧＢ´は音響構造体２０Ａの周波数特性を示すグラフ曲線である。図６を参照すれば明らかなように、絞り込み部２２０を設けたことによって上記モデルＢと同様に各次数の共鳴周波数がシフトし、またピーク値が変化していることが判る。したがって、１次の定在波によりスコーカ１０２の周波数特性に乱れが生じている場合には、当該１次の共鳴周波数がスコーカ１０２の担当周波数帯域の下限よりも低域側に移動するように絞り込み部２２０における空洞の断面積を調整しておくことで、１次の定在波に起因する周波数特性の乱れが聴感上あらわになることを回避できる。
【００２９】
本実施形態では、絞り込み部２２０が無いとした場合の音響構造体２０Ａ（すなわち、ドライバ１０の背面とともに両側閉管を形成する片側閉管状の音響構造体）の内部空洞において発生する１次の共鳴周波数を低域側にシフトさせる場合について説明したが、１次の共鳴周波数とともに２次の共鳴周波数をシフトさせる場合には、図７（Ａ）に示すように２次の定在波の節の位置に絞り込み部２２０´をさらに設けるようにすれば良い。なお、図７（Ａ）では、絞り込み部２２０および２２０´が無い場合の２次の定在波が点線で描画されている。絞り込み部２２０に加えて絞り込み部２２０´を設けることで、図７（Ｂ）に示すように、２次の共鳴周波数を低域側にシフトさせることができる。
【００３０】
以上説明したように、本実施形態によれば、音響構造体２０Ａを有する音響装置１の全周波数帯域に亙る周波数特性に影響が生じることを回避しつつ、特定の周波数の定在波に起因する周波数特性の乱れを緩和することが可能になる。加えて、本実施形態によれば、吸音部材等が別途必要になることはないため、音響構造体２０Ａ或いは、当該音響構造体２０Ａを含む音響装置（スコーカ１０２、或いはスコーカ１０２を含む音響装置１）の製造コストが上昇することも無い。なお、本実施形態ではスコーカ１０２のバックチャンバへの本発明の適用例を説明したが、ウーファ１０１或いはツイータ１０３のバックチャンバに本発明を適用しても勿論良く、以下の第２および第３実施形態についても同様である。
【００３１】
（Ｂ：第２実施形態）
本発明の第２実施形態である音響構造体は、音響構造体２０Ａと同様にスコーカ等におけるバックチャンバであるが、ドライバ１０に臨む側とは反対側の端部２１０が開放端である点が音響構造体２０Ａと異なる。ドライバ１０に臨む側とは反対側の端部２１０が開放端であるため、第１実施形態のスコーカ１０２における音響構造体２０Ａを本実施形態の音響構造体に置き換えると、ドライバ１０の背面と当該音響構造体とにより片側閉管が形成される。
【００３２】
絞り込み部２２０を有さない片側閉管状の音響構造体の内部空洞において発生する１次の定在波の節の位置は当該音響構造体の開放端付近であり、同２次の定在波の節の位置は同開放端から閉塞端側へ１／２波長だけ離れた位置である。本願発明者は、片側閉管状の音響構造体についても、定在波の節の位置に絞り込み部を設けることでその定在波に対応する共鳴周波数が低域側にシフトすることをシミュレーションにより確認した。図８は、片側閉管状の音響構造体の周波数特性についてのシミュレーション結果、すなわち、片側閉管状の音響構造体の１次の定在波の節の位置に絞り込み部２２０を設けた場合の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図８を参照すれば明らかなように、片側閉管状の音響構造体の１次の定在波の節の位置に絞り込み部２２０を設けることで、１次の共鳴周波数は低域側にシフトする。同様に、２次の共鳴周波数を低域側にシフトさせる場合は、図９（Ａ）に示すように、端部２１０からドライバ１０の背面側へ１／２波長隔てた位置に絞り込み部２２０を設ければ良い。このようにすることで、図９（Ｂ）に示すように２次の共鳴周波数を低域側にシフトさせることができる。
【００３３】
本実施形態によっても、バックチャンバ等の音響構造体を有する音響装置の全周波数帯域に亙る周波数特性に影響が生じることを回避しつつ、特定の周波数の定在波に起因する周波数特性の乱れを緩和することが可能になる。加えて、本実施形態によれば、吸音部材等が別途必要になることはないため、上記音響構造体或いは、当該音響構造体を含む音響装置の製造コストが上昇することも無い。
【００３４】
（Ｃ：第３実施形態）
図１０は本発明の第３実施形態である音響構造体２０Ｃの構成例を示す図である。本実施形態の音響構造体２０Ｃもスコーカ等におけるバックチャンバである。図１０では図１（Ｂ）におけるものと同一の構成要素には同一の符号が付されている。図１０を参照すれば明らかように、音響構造体２０Ｃは、音響構造体２０Ａと同様に、絞り込み部２２０が無いとした場合の当該音響構造体２０Ｃの内部空洞において発生する１次の共鳴周波数の節の位置に絞り込み部２２０を有する。図１０と図１（Ｂ）とを対比すれば明らかなように、音響構造体２０Ｃは、第１および第２の開口端を介して音響構造体２０Ｃの内部空洞に各々連通する開管２１および２２を有する点と、吸音材２３ａ〜２３ｆを有する点が音響構造体２０Ａと異なる。
【００３５】
開管２１と開管２２の管長は等しく、その管長は、上記１次の定在波の略半波長の整数倍である。開管２１の第１の開口端２１ａは当該定在波の略腹の位置に配置され、第２の開口端２１ｂは当該定在波の略節の位置に配置されている。そして、開管２１には、開管２１内の空間の少なくとも一部を埋める吸音材２３ａが詰められている。同様に、開管２２の第１の開口端２２ａは当該定在波の略腹の位置に配置され、第２の開口端２２ｂは当該定在波の略節の位置に配置されている。そして、開管２２にも、開管２２内の空間の少なくとも一部を埋める吸音材２３ｂが詰められている。このような開管２１および２２を設けた理由は次の通りである。
【００３６】
特許文献３には、音波が伝搬する空洞を含む管状の音響構造体に、第１および第２の開口端を介して当該空洞と連通する開管であって、上記空洞内において発生する定在波の略半波長の整数倍の管長を有し、第１の開口端が当該定在波の略腹の位置に配置され、第２の開口端が当該定在波の略節の位置に配置された開管を設けることで、当該定在波に起因して上記音響構造体の周波数特性に現れるピークやディップを緩和できることが記載されている。音響構造体２０Ｃに開管２１および２２を設けたのは、絞り込み部２２０による効果と、開管２１および２２を設けることによる効果（特許文献３に記載の効果）とを重畳させ、上記ピークやディップの緩和効果を一層高めるためである。また、吸音材２３ａおよび２３ｂを各々開管２１および２２に詰めたのは、開管２１および２２を設けることによる効果を一層高めるためである。
【００３７】
図１１は、絞り込み部２２０を有さない場合（すなわち、直管状の音響構造体に開管２１および２２を設け、かつ吸音材２３ａ〜２３ｆを設けた場合）と有する場合（絞り込み部２２０を有する音響構造体に開管２１および２２を設け、かつ吸音材２３ａ〜２３ｆを設けた場合）の各々についての音響構造体２０Ｃの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図１１を参照すれば明らかなように、絞り込み部２２０を設けることで、絞り込み部２２０を有さない場合に比較して１次の共鳴周波数が低域側にシフトしていることが判る。なお、本実施形態では、開管２１および２２によるピークやディップの緩和効果を一層高めるために吸音材２３ａおよび２３ｂを各々開管２１および２２に詰めたが、開管２１および２２の何れか一方にのみ、その内部の空間の少なくとも一部を埋める吸音材を詰めても良く、当該吸音材を省略しても良い。同様に吸音材２３ｃ〜２３ｆのうちの何れかまたは全部を省略しても良い。
【００３８】
（Ｄ：第４実施形態）
図１２は本発明の第４実施形態の音響構造体２０Ｄを有する音響装置１Ｄの構成例を示す図である。より詳細に説明すると、図１２（Ａ）は、音響装置１Ｄの斜視図であり、図１２（Ｂ）は同音響装置１Ｄの図１２（Ａ）のＸＸ´線に沿った断面（ＸＸ´線を含みｚ軸に垂直な面による断面）の断面図であり、図１２（Ｃ）は図１２（Ａ）のＹＹ´線に沿った断面（ＹＹ´線を含みｙ軸に垂直な面による断面）の断面図である。本実施形態の音響装置１Ｄは、側面に開口２０５を有する中空角柱状の音響構造体２０Ｄを、開口２０５を同一の方向（本実施形態では、ｚ軸方向）に向けて複数（本実施形態では２つ）配列した音響パネルである。
【００３９】
図１２（Ｂ）では開口２０５の位置が点線で描画されている。音響構造体２０Ｄは、開口２０５を開放端とする片側閉管として機能する。図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）を参照すれば明らかなように、音響構造体２０Ｄの内壁は、上記開放端に対応する閉塞端の近傍（すなわち、当該音響構造体２０Ｄの内部の空洞において発生する１次の定在波の腹の位置）において張り出しており、この張り出し部分が絞り込み部２２０の役割を果たす。このため、音響構造体２０Ｄについての１次の共鳴周波数は、上記張り出し部分（すなわち、絞り込み部２２０）が無いとした場合に比較して高域側へシフトする。
【００４０】
本実施形態によっても、音響構造体２０Ｄを有する音響装置１Ｄの全周波数帯域に亙る周波数特性に影響が生じることを回避しつつ、特定の周波数の定在波に起因する周波数特性の乱れを緩和することが可能になる。加えて、本実施形態においても吸音部材等が別途必要になることはないため、音響構造体２０Ｄ或いは、当該音響構造体２０Ｄを含む音響装置１Ｄの製造コストが上昇することも無い。なお、本実施形態では、開口２０５を同一の方向に向けて複数の音響構造体２０Ｄを配列して音響装置１Ｄを構成したが、音響装置１を構成する複数の音響構造体２０Ｄの開口２０５が同一の方向を向いている必要はない。
【００４１】
（Ｅ：その他の実施形態）
以上本発明の各実施形態について説明したが、これら実施形態に以下の変形を加えても勿論良い。
（１）上記第１実施形態では、絞り込み部２２０を介して連通する各空間の形状が全て共通で、各空間の体積も共通であったが、図１３（Ａ）に示す音響構造体２０Ｅ１および図１３（Ｂ）に示す音響構造体２０Ｅ２のように、絞り込み部２２０を介して連通する各空間の形状や体積が異なっていても良い。図１３（Ａ）および図１３（Ｂ）に示すように、絞り込み部２２０を介して連通する各空間の形状や体積が異なる場合であっても、ヘルムホルツ化による共鳴周波数のシフトが発生することに変わりはないからである。なお、ヘルムホルツ化による共鳴周波数については、絞り込み部２２０を介して連通する各空間をそれぞれバネに対応させ、絞り込み部２２０内の空気を質点に対応させたバネ・マス系と見做すことで算出することができる。また、絞り込み部２２０を介して連通する各空間の形状は円筒形状には限定されず、図１３（Ｃ）に示す音響構造体２０Ｅ３のように楕円体形状であっても良い。
【００４２】
（２）上記第１〜第３実施形態の各々における絞り込み部２２０を、図１４（Ａ）に示す音響構造体２０Ｆ１におけるもののような曲がった円柱状の形状としても良く、図１４（Ｂ）に示す音響構造体２０Ｆ２におけるもののような、断面積の小さい複数の円柱を並べた形状としても良い。また、図１４（Ｃ）に示す音響構造体２０Ｆ３のように、管の端部から１次の定在波の節の位置に向かうにつれて管の断面積が次第に小さくなるよう音響構造体を形成しても良い。第４実施形態における絞り込み部２２０についても、図１４（Ｄ）〜（Ｆ）の各図に示す形状であっても良い。図１４（Ｄ）〜（Ｆ）では開口２０５の位置が点線で描画されており、図１４（Ｄ）〜（Ｆ）には、音響パネルを構成する音響構造体の開口２０５の近傍（すなわち、１次の定在波の節の位置）に絞り込み部２２０を設ける場合について例示されている。なお、第１〜第３実施形態の各々における音響構造体においても、管内に図１４（Ｄ）〜（Ｆ）に示す張り出しを設けることで絞り込み部２２０を形成しても良い。このような音響構造体の形成方法としては、例えば当該音響構造体を管軸を含む平面で２分割した各部材を樹脂等の素材の射出成型により形成し、それら部材を張り合わせることで形成する方法が考えられる。絞り込み部を設けることで共鳴周波数をシフトさせる場合、絞り込み部２２０における空洞の断面積が他の部分における空洞の断面積よりも小さい形状であれば、絞り込み部２２０の形状はどのような形状であっても良く、絞り込み部２２０の形成方法はどのような方法であっても良い。
【００４３】
（３）上記各実施形態では、管状の音響構造体の内部空洞において発生する定在波の節の位置に絞り込み部を設けること（すなわち、当該節の位置における上記空洞の断面積を他の位置における断面積よりも小さくすること）で、当該定在波に対応する共鳴周波数を低域側にシフトさせた。しかし、低域側へシフトさせる共鳴周波数が偶数次の共鳴周波数である場合には、上記共鳴周波数に対応する定在波の腹の位置における断面積が他の位置における断面積よりも大きくなるよう音響構造体を形成することでも同様の効果が得られる。
【００４４】
図１５（Ａ）には、２次の定在波の腹の位置（換言すれば１次の定在波の節の位置）に他の位置におけるものより断面積が大きい膨張部２３０を設けた両側閉管状の音響構造体２０Ｇが例示されており、図１５（Ｂ）は当該音響構構造体２０Ｇの周波数特性についてのシミュレーション結果を示す図である。図１５（Ｂ）を参照すれば明らかように、膨張部２３０を上記位置に設けることで、２次の共鳴周波数が低域側へ僅かにシフトしている一方、１次の共鳴周波数は殆どシフトしていないことが判る。上記各実施形態および本変形例のシミュレーション結果をまとめると以下の通りである。すなわち、音波が伝搬する空洞を含む管状の音響構造体において、上記空洞において発生する定在波の略節の位置における当該音波の伝搬経路と交わる面による上記空洞の断面積を他の位置よりも小さくすることで当該定在波に対応する共鳴周波数を低域側に大きくシフトさせることができる。また、上記音響構造体において、上記空洞において発生する定在波の略腹の位置における当該音波の伝搬経路と交わる面による上記空洞の断面積を他の位置よりも小さくすることで当該定在波に対応する共鳴周波数を高域側に小さくシフトさせることができ、逆に前者の断面積を後者の断面積よりも大きくすると同共鳴周波数を低域側に小さくシフトさせることができる。
【００４５】
また、上記各実施形態では、管状の音響構造体への本発明の適用例を説明したが、本発明の適用対象は管状の音響構造体には限定されず、スピーカエンクロジャなどの箱型の音響構造体であっても良い。要は、音波が伝搬する空洞を含む音響構造体、すなわち、当該音響構造体を形作る壁面により区間された空間を内部に有する音響構造体であって、振動体等の振動により発生した音波が当該空間内に伝搬する音響構造体であれば、音波の伝搬方向と直交する面による上記空間の断面積が定在波の略節の位置または略腹の位置と他の位置とで異なる形状に形成することで、当該定在波に対応する共鳴周波数をシフトさせることができる。また上記各実施形態では、管状の音響構造体の管軸方向に発生する定在波に対応する共鳴周波数をシフトさせる場合について説明したが、他の方向（例えば、管軸と直交する方向）に発生する定在波に対応する共鳴周波数についても、当該定在波の略節の位置或いは略腹の位置における音響構造体の内部の空洞の断面積を他の位置とは異ならせることでシフトさせることができる。要は、制御対象の定在波を発生させる音波の伝搬方向と直交する面による上記空洞の断面積が当該定在波の略節の位置或いは略腹の位置と他の位置とで異なっていれば良い。
【００４６】
（４）上記第３実施形態では、音響構造体２０Ｃは、第１および第２の開口端を介して音響構造体２０Ｃの内部空洞に各々連通する開管２１および２２を有していたが、この開管が１本のみ、或いは３本以上であってもよい。さらに、上記第３実施形態では、開管２１と開管２２の管長は等しいが、例えば図１６のように、異なっていてもよい。つまり、音響構造体２０Ｃが複数の開管を有している場合、各開管の管長が互いに異なっていてもよいし、複数の開管の中に管長が同じものが少なくとも２本含まれていてもよい。音響構造体２０Ｃが有する開管の管長が全て等しいと、開管の管長に対応する周波数の定在波に起因して音響構造体２０Ｃの周波数特性に現れるピークやディップの緩和効果を一層高めることができる。また、音響構造体２０Ｃが有する開管の管長が互いに異なると、各開管の管長に対応する様々な周波数の定在波に起因するピークやディップを緩和することができる。
【００４７】
（５）上記第３実施形態では、図１０に示すように、開管２１および２２は２回屈曲していた。しかし、開管２１と開管２２の少なくとも一方が、３回以上或いは１回のみ屈曲していてもよい。例えば、図１７の音響構造体２０Ｃでは、開管２１および２２は５回屈曲している。開管２１および２２が少なくとも１回屈曲していると、音響構造体がコンパクトになり、音響構造体を音響装置に効率よく収納することができる。なお、開管２１と開管２２の屈曲回数は一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
【００４８】
また、開管２１および２２が屈曲していなくてもよい。この態様では、開管２１および２２は第１の開口端と第２の開口端の何れか一方のみを介して内部空洞に連通する。この態様であっても、内部空洞内において発生する定在波に起因して音響構造体２０Ｃの周波数特性に現れるピークやディップを緩和することができる。なお、開管２１と開管２２のいずれか一方が第１の開口端或いは第２の開口端のみを介して内部空洞に連通していてもよい。
【００４９】
（６）上記第３実施形態と上記第２実施形態或いは上記第４実施形態とを組み合わせてもよい。例えば、第３実施形態と第４実施形態を組み合わせる態様では、図１８に示すように音響構造体２０Ｄを形作る壁面に開管２１および２２を埋め込んでもよいし、図１９に示すように開管２１および２２を設けていてもよい。
【符号の説明】
【００５０】
１Ａ，１Ｄ…音響装置、１０…ドライバ、２０Ａ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ…音響構造体、２１０…端部、２２０…絞り込み部、２３０…膨張部、２１，２２…開管、２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄ，２３ｅ，２３ｆ…吸音材、１００…キャビネット、１０１…ウーファ、１０２…スコーカ、１０３…ツイータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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