(57)【要約】【課題】  大音量を発生しても風切り音や歪みが発生しない、低音再生を可能としたスピーカ装置を提供する。【解決手段】  ポート４の断面は円形であり、ポート中心部から開口部にかけて断面積がエクスポネンシャルに広がる形状となっている。さらにポート内壁は開口部先端付近でホーン状に広がり、バッフル面と接続する。この形状のポートでは、ポート中心部での空気の流れは速いが、開口部付近では十分に遅くなり風切り音が発生しない。また、両開口部にかけて対象形状のため、キャビネット外部に出力される空気の流れとキャビネット内部への空気の流れを均一にすることができ、音の歪みを低減することができる。さらに、エクスポネンシャルに広がる形状とすることで、ポートから発せられる音波は均一に球面波として拡散し、スピーカ装置周辺に均一な音場を形成することができる。【選択図】  図１
2005354396.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板の振動によって音を放射するスピーカユニット、前記スピーカユニットのフレームを固定するバッフル板、前記バッフル板の背面を覆うキャビネット、前記キャビネットの内部と外部を連通する空気路であるポート、を備えたスピーカ装置であって、
前記ポートは、断面の半径が管の中央から対称に両端開口部付近までエクスポネンシャルに広がる円形の管形状をなすとともに、両端開口部は、前記半径がエクスポネンシャルに広がる管形状から開口端を含む平面へ滑らかにつながる曲面形状であることを特徴とするスピーカ装置。
【請求項２】
前記ポートの一方の開口端は、前記バッフル板の表面と面一に接合されていることを特徴とする請求項 1に記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主に低音を出力するスピーカ装置に関し、特にキャビネット内とポートとの共振を利用して低音を出力するスピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、低音域を出力するスピーカ装置の構造としてスピーカユニットをキャビネットで覆い、キャビネット内に音響空間を発生させ、さらにキャビネットの内外を連通するポートを設けることで、キャビネットとポートに発生する空気の共振現象を利用し、低周波数領域の出力を向上させたスピーカ装置が一般的に普及している。
【０００３】
しかし、上記構造のスピーカ装置はポート開口部分から空気が放出されたり吸入されたりするため、空気の流れによってノイズや歪みが発生する問題があった。
【０００４】
そこで、このような空気の流れを整えて、歪みを低減するスピーカ装置として、ホーン形状に広がりながらバッフルと接続するポートを備えたスピーカ装置が提案されている（例えば特許文献１）。
【特許文献１】米国特許第４９８７６０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のスピーカ装置では、ポート開口部がホーン形状に広がり、開口中央部に空気の流れを拡散する拡散器が配置されている。これにより、キャビネット外部へ流れ出る空気は放射状に出力され、内部に吸入する空気の流れと等しくなり、音の歪みを低減することができる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載のスピーカ装置では、低音を出力するためにポートの断面積を小さくすると、ポート内の空気の流れが速くなってポート開口部付近で急速に流れ出る空気が風切り音を発するという問題点があった。それを発生させないためには、ポートの断面積を大きくしなければならないが、共振周波数を同じとするためにはポートを長くせざるを得なくなり、その場合はスピーカ装置全体が大きくなるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、従来よりも実質的に小さいポートを備えた、つまり従来よりも小さいキャビネット容積において、スピーカユニットが大音量を発生し、ポート内の空気の流れが速くなった場合であっても、風切り音を発生することのないスピーカ装置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】
請求項１に記載の発明は、振動板の振動によって音を放射するスピーカユニット、前記スピーカユニットのフレームを固定するバッフル板、前記バッフル板の背面を覆うキャビネット、前記キャビネットの内部と外部を連通する空気路であるポート、を備えたスピーカ装置であって、前記ポートは、断面の半径が管の中央から対称に両端開口部付近までエクスポネンシャルに広がる円形の管形状をなすとともに、両端開口部は、前記半径がエクスポネンシャルに広がる管形状から開口端を含む平面へ滑らかにつながる曲面形状であることを特徴とする。
【０００９】
この発明におけるスピーカ装置では、ポート内を流れる空気の流れは管の中央で最も速く、開口部に近づくにつれて徐々に遅くなる。また、中央から対称形状であるので、ポートからキャビネット内へ吸入される空気の流れとキャビネット外へ放出される空気の流れは等しくなる。さらに、エクスポネンシャルに広がることにより、ポート前面から放射される音波は球面波として拡散する。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、上記発明において、前記ポートの一方の開口端は、前記バッフル板の表面と面一に接合されていることを特徴とする。
【００１１】
この発明におけるスピーカ装置では、ポートの開口端がバッフル板表面と面一で接合されるので、スピーカユニット前面と同一面でポートから低音を放射する。また、同じ平面に面一で配置されることですっきりとした外観をもたせることができる。
【発明の効果】
【００１２】
以上のように、この発明によれば、ポート断面が中心部分から開口部にかけてエクスポネンシャルに広がり、バッフル付近では円弧状に広がる形状とすることで、ポート中心部を流れる空気の流れは速くても開口部付近の流速は大幅に抑えられる。よって、断面積の小さいポートであっても風切り音を発生せずに大音量を発することができる。
【００１３】
さらに両端開口部にかけて対称に広がるため、キャビネット外部に出力される空気の流れとキャビネット内部への空気の流れを均一にすることができ、音の歪みを低減することができる。
【００１４】
また、エクスポネンシャルに広がることでポートから発せられる音波は球面波として拡散し、スピーカ装置周辺に均一な音場を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、図を用いてこの発明の実施形態であるスピーカ装置について説明する。
【００１６】
図１は一般的なスピーカ装置全体の概略図である。スピーカ装置は振動板の振動によって音を発生するスピーカユニット１を有し、スピーカユニット１の周りのフレームはバッフル２に固定されている。スピーカユニット１はコーン状の振動板を有する低音用のスピーカである。バッフル２は長方形状で厚さが数ｍｍ〜十数ｍｍの厚板で構成され、スピーカユニット１とポート４を取り付けるための丸穴が開設されている。キャビネット３はバッフル２の背面を覆い、スピーカ装置全体を直方体状に形作る形状である。キャビネット３の厚さも数ｍｍ〜十数ｍｍ程度である。ポート４はキャビネット３の内部と外部を連通する筒状の形状であり、一方の開口端がバッフル２と同一面上に接合される。
【００１７】
スピーカユニット１に音声信号を入力すると電磁作用によって振動板が前後に振動し、ユニット前面に音波を発生すると同時にユニット後方に前方とは逆位相の音波を発生する。図１のスピーカ装置ではこの音波が入り混じらないようにバッフル２で仕切り、キャビネット３でバッフル２のスピーカユニット後方側を覆うことによりスピーカユニット１後方に発生する音波でキャビネット３内部に音響空間を形成している。ポート４は、キャビネット３内の音響空間に発生する低音の音波をスピーカユニット１が前面に放出する音波の位相と同位相で放出する形状になっている。キャビネット３とポート４は、いわゆるヘルムホルツ共振器を形成するが、このスピーカ装置ではその共振周波数が低音の所定周波数になるように設計されている。
【００１８】
ヘルムホルツ共振器とは、キャビネット３とポート４に存在する空気がばねとおもりの役目をして単振動を起こす空気の共振現象を利用したものであり、一般にその固有の共振周波数はＦ０＝（Ｃ／２π）×｛Ｓ／（Ｌ×Ｖ）｝＾（１／２）の式で表される。ここでＣは音速、Ｓはポートの断面積、Ｌはポートの長軸の長さ、Ｖはキャビネットの容積である。
【００１９】
上式によると、ポートの断面積を小さくする、ポートの長さを長くする、あるいはキャビネットの容積を大きくすることでヘルムホルツ共振器の共振周波数が低くなり、低音域を効率よく放出することができる。
【００２０】
スピーカ装置を小型化する場合にはポートの断面積を小さくして共振周波数を下げるようにするが、ポートの断面積を小さくすると、ポート内の空気の流れが速くなる。この実施形態のスピーカ装置では、ポート断面積を中央部から両端部に向けて徐々に大きくすることにより開口部付近での風切り音を防止している。
【００２１】
図２および図３は本実施形態のスピーカ装置のポートの概略図である。ポート断面は円形であり、ポート中心部から両開口部にかけて断面積が広がる形状となっている。ポート中心から距離ｎである地点のポート断面積ＳｎはＳｎ＝Ｓ０×Ｋ＾ｎで表され、ポート中心部から開口部にかけてエクスポネンシャルに広がっていく。ここでＳ０はポート中心部の断面積であり、Ｋは任意の定数とする。さらにポート内壁は開口部付近でホーン状に広がって開口面に滑らかに接続している。一方の開口部はバッフル面と面一で接続する。
【００２２】
この形状におけるポートでは、断面積が最も小さい中心部で空気の流れが最も速くなり、開口部に近づくにつれて流れが遅くなる。つまりこの形状におけるポートでは、中心部の断面積が十分に小さいので共振周波数を低くすることができ、開口部に向けて断面積が徐々に大きくなってゆくので空気の流れが徐々に滑らかに遅くなり風切り音が発生しない。
【００２３】
また、この形状におけるポートでは、両開口部にかけて対称であるため、キャビネット外部に出力される空気の流れとキャビネット内部への空気の流れが均一になり、音の歪みを低減することができる。
【００２４】
なお、スピーカから出力される音波の広がり方は、スピーカ周辺の音場に大きく影響し、ポートからは理想的な球面波が出力されることが最も望ましいとされる。本発明者は、断面積がエクスポネンシャルに拡大していくポートが他の関数で拡大していくものに比べて理想的な球面波を出力することを実験により確かめている。
【００２５】
以上のように、この発明におけるスピーカ装置では、断面積の小さいポートで大音量を発生しても、ポートから風切り音が発生することなく低音を出力することができ、ノイズや歪みを大幅に低減することができる。また、ポートからは理想的な球面波が出力されて周囲に均一な音場を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】スピーカ装置全体の図
【図２】ポートの拡大図
【図３】ポートの全体図
【符号の説明】
【００２７】
１−スピーカユニット
２−バッフル
３−キャビネット
４−ポート
【図１】
2005354396.tif 000003
【図２】
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【図３】
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