(57)【要約】【課題】小口径のスピーカユニットによっても実用に供することのできる低音再生が可能となるようにし、超小型にして薄型化を同時に実現でき、低コストにしてデザイン的融通性の優れたスピーカシステムを提供する。【解決手段】音響ダクト３を備えた主室２にスピーカユニットＳＰの振動板を臨ませ、該スピーカユニットＳＰの背面が密閉室４に臨むようにしたスピーカシステムにおいて、前記主室２と連なり、且つ、主室２に対して容積比がきわめて小さい副室５を形成してなり、該副室５にスピーカユニットＳＰの振動板を臨ませるようにする。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
音響ダクトを備えた主室にスピーカユニットの振動板を臨ませ、該スピーカユニットの背面が密閉室に臨むようにしたスピーカシステムにおいて、
前記主室に連なり、且つ、主室に対して容積比がきわめて小さい副室を形成してなり、該副室にスピーカユニットの振動板を臨ませるようにしたことを特徴とするスピーカシステム。
【請求項２】
音響ダクトを備えた主室にスピーカユニットの振動板を臨ませ、該スピーカユニットの背面が密閉室に臨むようにしたスピーカシステムにおいて、
前記主室に連なり、且つ、主室に対して容積比がきわめて小さい副室を形成してなり、該副室に第１のスピーカユニットの振動板を臨ませるとともに、主室に第２のスピーカユニットの振動板を臨ませるようにしたことを特徴とするスピーカシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、小口径のスピーカユニットを用い、小型にして薄型化されたスピーカキャビネットを実現し、実用的な音圧レベルを得られるようにした低音再生用のスピーカシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にテレビ受像器あるいはオーディオ機器などの視聴覚装置において、低音域を増強して臨場感の豊かな再生をするため、ヘルムホルツの共鳴を利用したスピーカシステムが多く採用されている。特に低音専用のスピーカシステムでは、長大なホーンなどを用いることなく、比較的コンパクトに構成できることからケルトン方式の採用が多く、実用に供されている。
【０００３】
図１０は従来のケルトン方式により構成されたスピーカシステムの一例を示す断面図であり、同スピーカシステムを構成するキャビネット１００において、スピーカユニット１０１はキャビネット１００内のバッフル板１０２に固定されており、このバッフル板１０２によりキャビネット１００の内部が第１の空気室１０３と第２の空気室１０４に仕切られている。そして、第１の空気室１０３には音響ダクト１０５を備え、第１の空気室１０３の空気によるスティフネスと音響ダクト１０５の部分の空気等価質量とによるヘルムホルツの共鳴を利用し、音響ダクト１０５から低音を放射する（例えば、特許文献１）。
【０００４】
このように構成されたケルトン方式のスピーカシステムでは、バスレフ方式とは異なり、再生音は音響ダクトだけから放射されるため、その音圧特性は図１１に示すように周波数範囲が実用上の下限周波数ｆｌから上限周波数ｆｈまでのフィルタを介した特性となる。低音域の特性傾向としては、バスレフ方式が１８ｄｂ／ｏｃｔ．で急速に減衰するのに対し、ケルトン方式では密閉方式と同様に１２ｄｂ／ｏｃｔ．で減衰するため、低音域の再生のみを考えた場合、ケルトン方式が有利であり、このような特性から低音用スピーカシステムとして特定して利用され、ホームシアターなどのサブウーファとして広く活用されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２７８７７８号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来のケルトン方式のスピーカシステムの構造では、再生できる下限周波数ｆｌは、使用するスピーカユニットの最低共振周波数ｆ０の７０％程度が限度であり、キャビネットの設計的手段により強制的に下限周波数ｆｌを下げると、図１２に示すように実用となる再生周波数帯域がきわめて狭い急峻な特性となり、中高域を再生するためのスピーカとの繋がりが非常に悪くなる。このため、下限周波数ｆｌを下げるためには、最低共振周波数ｆ０の低いスピーカユニットを採用することになるが、自ずと振動板の口径の大きいスピーカユニットとなるため、スピーカシステム全体が大型化することになる。
【０００７】
ところで、近年の特にオーディオ・ビジュアル機器では、スピーカシステムの小型化は重要な課題であり、中・高音用のスピーカシステムの小型化は容易に達成できるものの、低音用のスピーカシステムの小型化は難しく、外形も箱形の形態となりデザイン的融通性の乏しいものであった。
【０００８】
これは、前述したようにケルトン方式のスピーカシステムでは、図１０に示すようにスピーカユニットの振動板が直接キャビネットの主室に臨むようにしているため、このスピーカの振動板面の外周を上回る取付面積を確保しなければならず、自ずから箱形が基本形態となるものであった。また、ケルトン方式のスピーカシステムは、スピーカユニットの背面が密閉室に臨むことから音響再生能率が低く、多くの場合、専用の増幅器を内蔵するようにしており、このようなことからも小型化が困難であり、デザイン性の向上するものではなかった。
【０００９】
本発明は、かかる従来の問題に鑑みなされたもので、小口径のスピーカユニットを採用した場合においても実用に供することのできる低音再生が可能となるようにしたものであり、併せて小型化、薄型化が可能となり、外観のデザイン性に優れたスピーカシステムを提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は以下に述べる各手段により上記課題を解決するようにした。即ち、請求項１の発明では、音響ダクトを備えた主室にスピーカユニットの振動板を臨ませ、該スピーカユニットの背面が密閉室に臨むようにしたスピーカシステムにおいて、前記主室に連なり、且つ、主室に対して容積比がきわめて小さい副室を形成してなり、該副室にスピーカユニットの振動板を臨ませるようにする。
【００１１】
また、請求項２の発明では、音響ダクトを備えた主室にスピーカユニットの振動板を臨ませ、該スピーカユニットの背面が密閉室に臨むようにしたスピーカシステムにおいて、前記主室に連なり、且つ、主室に対して容積比がきわめて小さい副室を形成してなり、該副室に第１のスピーカユニットの振動板を臨ませるとともに、主室に第２のスピーカユニットの振動板を臨ませるようにする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図にもとづいて詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の第１実施例のスピーカシステムの断面図であり、スピーカキャビネット１は、主室２を主体に構成されており、音響ダクト３を備える。したがって、主室２の空気によるスティフネスと音響ダクト３の空気等価質量（エアーマス）とによりヘルムホルツの共鳴が生じるため、音響ダクト３から低音が放射される。
【００１４】
つぎに、主室２の音響ダクト３に対向する端部には密閉室４が形成され、この密閉室４のバッフル板４ａにスピーカユニットＳＰがキャビネット１の長手方向に対して水平状態で配置して取り付けられている。そして、バッフル板４ａとキャビネット内壁で確定される範囲が副室５となり、この副室５に前記スピーカユニットＳＰの振動板が臨むことになる。なお、前記副室５の主室２に対する容積比をきわめて小さいものとし、空気等価質量を小さくすることによりスピーカユニットＳＰの振動板が副室５内の空気を確実に捉え、振動が有効に伝搬するようにする。
【００１５】
このように構成することにより、図２の等価構成図に示すようにスピーカユニットＳＰの振動板は、まず、副室５の空気を励振し、この副室５の空気が空気振動板となり連通する主室２の空気へ有効に伝搬する。即ち、大きい空気容量の主室２に直接スピーカの振動板を臨ませた場合は、スピーカユニットＳＰの振動板が小口径であるほど、また、周波数が低くなるほど主室５内の空気を捉え難くなり、主室２内の空気の励振の程度が低くなるが、本発明では容量の小さい副室５の狭小な空間の空気を一次的に励振するようにしたので、スピーカユニットＳＰの振動板の振動エネルギーの損失を防ぐことができ、副室５内の空気がスピーカユニットＳＰと等価的に置き換えられた状態となるため、主室２内の空気を強力に励振することになる。
【００１６】
図３は、上記第１実施例のスピーカシステムにおける機械系図であり、ｍ０はスピーカユニットＳＰの振動板やボイスコイルなどの等価質量を示し、Ｓ１は振動板のエッジやダンパの硬さによる等価スティフネス、Ｓ２は密閉室４においてスピーカＳＰの振動板の背面にかかる空気バネの等価スティフネス、ｍ１は副室５の空気等価質量、ｍ２は音響ダクト３の空気等価質量、Ｓｃ１は主室２の等価スティフネスを示す。同図から明らかなように、スピーカユニットＳＰに振動板の駆動力Ｆが入力し、振動板が励振されるとその力は副室５の空気に直接作用し、主室２の等価スティフネスＳｃ１と音響ダクト３の空気等価質量ｍ２でヘルムホルツの共鳴が発生し、低音が再生されることになる。なお、このような動作態様を示す第１実施例のスピーカシステムの等価回路を図４に示す。
【００１７】
このような動作原理にもとづく第１実施例のスピーカシステム１の実験的構成において、振動板の口径が４６ｍｍの小型スピーカユニットを用い、主室２を約１０００ｃｃとし、音響ダクトを約２２ｃｃ、密閉室４を約５００ｃｃ、副室５を約１００ｃｃ乃至１２０ｃｃとしたとき、音響出力特性は図５に示すごとくなり、実用上の下限周波数は約５０Ｈｚであり上限周波数は約３００Ｈｚであった。また、本発明のスピーカシステムによれば、スピーカユニットの最低共振周波数ｆ０の３０〜３５％まで下限周波数の下限域を下げるが可能であることを確認することができた。
【００１８】
前記各数値から明らかなごとく、振動板の口径が４６ｍｍ程度のスピーカユニットはかなり小型であり、また、主室２が１０００ｃｃ程度であるのもかなり小容量であるため、超小型の低音再生用スピーカシステムを完成することができることとなる。さらに、第１実施例によれば、スピーカユニットＳＰをスピーカキャビネット１の長手方向に対し水平に配置することができるので、薄型化を大きく促進することができ、従来にない形態のスピーカキャビネットを構成することができる。
【００１９】
つぎに、本発明の基本原理を応用した図６に示す第２実施例を説明する。同図に示すスピーカシステムは、上限周波数を引き上げることを目的とするもので、広帯域の低音再生が可能となるようにしたものである。この第２実施例のスピーカシステムの特徴は、振動板が副室５に臨むスピーカユニットＳＰ１を備えると同時に、振動板が主室２に臨むスピーカユニットＳＰ２を設け、両スピーカユニットＳＰ１・ＳＰ２を同相で駆動するようにしたことにある。
【００２０】
このように構成したことにより、図７の機械系図に示すようにスピーカユニットＳＰ２が主室２の空気を直接励振するので、上限周波数を引き上げることができる。なお、このような動作態様を示す第２実施例のスピーカシステムの等価回路を図８に示す。このようにして完成された第２実施例のスピーカシステムによれば、その音響出力特性は、図９に示すようにスピーカユニットＳＰ１により得られる音響出力Ｐ１と、スピーカユニットＳＰ２により得られる音響出力Ｐ２とが合成された音響出力Ｐ３が得られ、広帯域の低音再生が可能となる。
【００２１】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように本発明の請求項１記載の発明によれば、小口径のスピーカユニットによっても実用に供することのできる低音再生が可能となることから、超小型にして薄型化を同時に実現でき、低コストにしてデザイン的融通性の優れたスピーカシステムとすることができる。したがって、従来、内蔵が困難であったオーディオ・ビジュアル機器あるいは住宅設備機器など多くの用途を拓くことができるなど汎用性の高いスピーカシステムとすることができる。
【００２２】
また、請求項２記載の発明によれば、広帯域の低音再生が可能となり、中・高音用スピーカユニットを小型化して組み合わせることが容易となることからシステム設計の融通性が高くなり、高音質の音響システムの構築が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例を示す断面図である。
【図２】本発明の第１実施例を説明するための等価図である。
【図３】本発明の第１実施例の機械系図である。
【図４】本発明の第１実施例の等価回路である。
【図５】本発明の第１実施例の音響出力特性を示す図である。
【図６】本発明の第２実施例を示す断面図である。
【図７】本発明の第２実施例の機械系図である。
【図８】本発明の第２実施例の等価回路である。
【図９】本発明の第２実施例の音響出力特性を示す図である。
【図１０】従来のケルトン方式のスピーカシステムの断面図である。
【図１１】図１０のスピーカシステムの音響特性を示す図である。
【図１２】図１０のスピーカシステムの不具合の発生状態を示す図である。
【符号の説明】
１・・・・・・スピーカキャビネット
２・・・・・・主室
３・・・・・・音響ダクト
４・・・・・・密閉室
４ａ・・・・・バッフル板
５・・・・・・副室
ＳＰ・・・・・スピーカユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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