(57)【要約】【課題】  パイプ型の筐体を用いても、パイプ長さによって決まる特定周波数での共鳴による特性の劣化等の発生が無く、また、パイプ型筐体とすることにより設置床面積を小さくしたり、デザイン上の自由度を高めたスピーカーを提供すること。【解決手段】  円筒状の筐体１の一方端部に、この筐体１の円筒直径と略等しい直径のスピーカーユニット２を外向きに取り付けて封鎖し、筐体１をスピーカーユニット２を上にして起立させ、筐体１の下端部には筐体１との間に隙間（開口部１０）を設けるようにして床板９を設け、筐体１の内面に吸音材８を設けたスピーカー。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒状の筐体の一方端部に、この筐体の円筒直径と略等しい直径のスピーカーユニットを外向きに取り付けて封鎖し、筐体内面に吸音材を設けたことを特徴とするスピーカー。
【請求項２】
筐体をスピーカー側を上にして起立させ、筐体の下端部には筐体との間に隙間を設けるようにして底板を設け、上端部には略円錐状の反射板を円錐先端部をスピーカーに対向するようにして設けて全指向性スピーカーとしたことを特徴とする請求項１記載のスピーカー。
【請求項３】
スピーカーユニットは、コーン紙にエッジ部を越えた延長部を設けて、コーン紙の実効直径をより大きくしたスピーカーを用いたことを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカー。
【請求項４】
円筒状の筐体の一方端部に直径を拡大した拡大部を設け、スピーカーユニットを該拡大部の直径と略等しい直径として拡大部に取付けたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載のスピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、音質に優れ、しかも筐体のデザイン上に特徴を有するスピーカーに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スピーカーは、スピーカーユニットとエンクロージャーの組み合わせにより、平面バッフル型、バスレフ型、密閉型、ホーン型、バックロードホーン型等種々の構成がある。
【０００３】
これらのスピーカーの音質は、スピーカーユニットのみならずエンクロージャーの形状や構造も大きく影響するため、エンクロージャーとなるスピーカーの筐体の設計には種々の制約がある。
【０００４】
例えば、比較的小型のスピーカユニットを用いて低音域まで再生できるとされるバックロードホーン型スピーカーにおいては、スピーカーユニットの後側に必要なホーンと同様の作用を得るために筐体が複雑化、巨大化し、デザイン上の制約も生じてしまう。
【０００５】
ここで本発明者は、筐体をタワー型として内部で音を往復させることにより末広がりのホーンと同じ効果を生じさせ、音質とデザイン性に優れたバックロードホーン型スピーカーを既に提案している（特許文献１参照）。
【０００６】
ところで、バックロードホーン型のように設計意図により筐体の内部空間を末広がりの筒状としたもの以外のフルレンジ型スピーカーでは、筐体の内部空間を筒状としたものは提案されていない。
【０００７】
なぜなら、筒状の管内部では、管の長さによって決まる特定の周波数での音の共振（共鳴）が起こり、パイプオルガンやフルート等の楽器においてはこれらの共鳴を利用して音色を出しているが、種々の周波数を出すためのフルレンジ型スピーカーでは、特定の周波数での共鳴は特性の悪化となるからである。
【０００８】
尚、共振周波数ｆは以下の通りある。
ｆ＝ｎｃ／２Ｌ（Ｈｚ）（ｎ：正の整数、ｃ：音の速度、Ｌ：管の長さ）
【０００９】
一方、低音域のみの専用スピーカー（スーパーウーハー）においては、上記共鳴を利用して、低音域における共鳴により音圧レベルの大きな低音を出すようにしたものも提案されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２−１０３８３号公報（第１頁、第２頁、図１、図２）
【特許文献２】アメリカ特許第４６２８５２８号公報（ＦＩＧ．１、ＦＩＧ８、）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記したように、スピーカーのエンクロージャー（筐体）は音の特性に影響することから、音質を追求すればその形状がある程度決まってくることになり、また、特に大きな音が必要なスピーカーは筐体も大きくなる傾向があった。
【００１１】
ところで、スピーカーは映画館やオーディオルームのみならず、喫茶店、生バンド店、博物館、美術館、広場、あるいは一般家庭のリビングルーム等種々の場所において設置されており、これらの場所は、スピーカーの設置できるスペースに制限や限界がある場合が多く、スピーカーの音質よりも設置するスピーカーの筐体の形状や大きさを優先して決まることが多い。
【００１２】
しかし、店での顧客誘引の魅力の為、或いは自己の趣味性の追求のため、できる限り音質の良いスピーカーが求められてきている。
【００１３】
そこで、この発明の課題は、パイプ型の筐体を用いても音の共振による特性の劣化等の発生が無く、また、パイプ型筐体とすることにより設置床面積を小さくしたり、デザイン上の自由度を高めたスピーカーを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記のような課題を解決するための、請求項１の発明は、円筒状の筐体の一方端部に、この筐体の円筒直径と略等しい直径のスピーカーユニットを外向きに取り付けて封鎖し、筐体内面に吸音材を設けたスピーカーである。
【００１５】
パイプオルガンやフルート等の筒状の筐体を持つ楽器は、管内で空気が自由振動する為、筒状の管の長さによって色々の周波数で音の共振（共鳴）が発生して音を出すので、同じく筒状の筐体を用いたスピーカーにおいても、筒内部で発生する共鳴のために特性が悪くなると思われていたが、スピーカーユニットの直径ギリギリの太さのパイプ型の筐体に入れてドライブ（駆動）すると、特性の良いスピーカーが得られた。
【００１６】
これは、従来、筒状の筐体内部にスピーカーを入れて特性を計測したものが、図５（Ａ）のように筒状の筐体１の径とスピーカーユニット２の径が違いすぎるため、内部で音が球面波３として広がり、空気が自由振動していたのに対し、この発明では、図５（Ｂ）のように筐体１の円筒直径と略等しい直径のスピーカーユニット２を外向きに取り付けて封鎖しているので、円筒状の筐体１の内部の空気はスピーカーユニット２で強制的にコントロールされ空気は逃げ場を失って充分に負荷がかかり、かつ、筐体内面に設けられた吸音材が内面にて反射する音を無くすことで、音は円筒状の筐体内部を平面波４となって筒状体の端に到達し、空気を効率良く駆動（ドライブ）することで共鳴が出にくいものと思われる。
【００１７】
即ち、従来の円筒状の筐体のスピーカーでは、シリンダー（円筒状の筐体）に対してピストン（スピーカー）が小さすぎ、内部で空気を十分に動かせないのに対し、この発明ではピストンとシリンダーが同じ面積である場合のように空気を十分に制御でき、注射器と同様の原理で、共振等の影響なく音を平面波にして伝えるのである。
【００１８】
また、請求項２の発明は、上記請求項１に記載の発明のスピーカーにおいて、筐体をスピーカー側を上にして起立させ、筐体の下端部には筐体との間に隙間を設けるようにして底板を設け、上端部には略円錐状の反射板を円錐先端部をスピーカーに対向するようにして設けて全指向性スピーカーとした構成を採用したものである。
【００１９】
上記の構成によれば、スピーカーの表側より出る中音・高音は球面波となり、前方の設けられた円錐形の反射板で全方向に音を拡散し、低音はスピーカーの裏側の音を円筒状の筐体内で平面波として効率よくドライブして下端部の底板との隙間から全方位に拡散することで、１つのスピーカーユニットで全指向性スピーカーとして用いることができる。
【００２０】
また、請求項３の発明は、上記請求項１又は２に記載のスピーカーにおいて、スピーカーユニットは、コーン紙にエッジ部を越えた延長部を設けて、コーン紙の実効直径をより大きくしたスピーカーを用いた構成を採用したものである。
【００２１】
通常、スピーカーユニットの周囲は、エンクロージャーと接続するフレームとなり、このフレームと振動紙（コーン紙）の境目はエッジと呼ばれる軟らかい材料がリング状に形成されており、スピーカーユニットの外径に対し、このエッジ部の寸法だけコーン紙が小さくなるが、この発明ではコーン紙にエッジ部を越えた延長部を設けることでコーン紙を大きくして円筒状の筐体の直径に近づけ、円筒状の筐体内の空気をより強制的に動かせるようになる。
【００２２】
また、請求項４の発明は、上記請求項１乃至３のいずれかの項に記載のスピーカーにおいて、円筒状の筐体の一方端部に直径を拡大した拡大部を設け、スピーカーユニットを該拡大部の直径と略等しい直径として拡大部に取付けた構成を採用したものである。
【００２３】
スピーカーユニットを取り付ける筐体の一方端部の直径を拡大し、この直径に合わせたスピーカーユニットを取り付けることで、筐体に直径に対してそのままでは取付不可な大径のスピーカーユニットを取り付けることができ、請求項３の発明と同様、円筒状の筐体内の空気をより強制的に動かせるようになる。
【００２４】
もちろん、上記拡大部に取り付けるスピーカーユニットを、請求項３の発明で示すコーン紙に延長部を設けたスピーカーユニットとして、相乗効果を得ることもできる。
【発明の効果】
【００２５】
上記請求項１の発明によれば、従来フルレンジ型スピーカーとしては音質が悪いとされていた円筒状の筐体を用いて、音質の良いフルレンジ型スピーカーを得ることができるので、スピーカーの筐体においてパイプ型に関する制約が無くなりデザインの自由度が上がる。
【００２６】
また、円筒状の筐体とスピーカーユニットのコーン紙は、シリンダとピストンの関係に例えるとシリンダー（筐体）とピストン（コーン体）の断面積が略等しく、円筒状の筐体内で空気が逃げ場が無く強制的に駆動されるため（ピストン効果）、管の長さによって決まる共振周波数（共鳴）の影響が無く、管の長さを自由に選ぶことができデザインの自由度が上がり、更に、小さなスピーカーユニットを用いても、大口径のスピーカーと同様の十分な音量の低音が得られるようになった。
【００２７】
更に、筐体は比較的手に入れやすいパイプ型の材料をカットするだけで得られるので、通常のスピーカーのエンクロージャーに比較して低コストかつ簡単に作製することができる。
【００２８】
上記請求項２の発明によれば、タワー型の筐体での全指向性スピーカーが得られるので、設置床面積が小さくかつデザイン上も特徴のあるスピーカーとなり、スペースが小さくても設置でき、周囲の環境に対して視覚的に影響を与えないように設置したり、逆に筐体を装飾して目立つように設置するなどして、喫茶店、生バンド店、博物館、美術館、広場、あるいは一般家庭等、リスニングポジションを選ばない全指向性スピーカーが必要な種々の場所に利用することができる。
【００２９】
上記請求項３の発明によれば、スピーカーユニットの駆動部分であるコーンの面積を増加させることで、円筒状の筐体内部の空気をより効率的に動かすことができ豊かな音量を得られるようになる。
【００３０】
上記請求項４の発明によれば、円筒状の筐体の直径より大きな直径の拡大部にスピーカーユニットを取り付けることで、筐体の直径に対してスピーカーユニットのコーン紙の面積を増加でき、円筒状の筐体内部の空気に対してより有効に圧力を加えることができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は、この発明のスピーカーの一例を示す正面断面図である。
【００３２】
このスピーカーを構成する筐体１は内部空洞の円筒状であり、その高さは約９０ｃｍ、直径約８９ｍｍであり、通常のホールや喫茶店店内のみならず一般家庭のリビングルームにも十分設置可能な大きさとしておく。
【００３３】
この筐体１の材質は特に限定されないが、木材や樹脂成型品又は金属（アルミニウム等）等の軽量かつ強度を有する材料としておき、またパイプ型であるので、材料の加工の点でも低コストである。
【００３４】
筐体１の上端部には、口径約８ｃｍのスピーカーユニット２が上向きに設置されて封鎖されており、このスピーカーユニット２は市販のスピーカーユニットの外周フレームを削って、なるべくスピーカーユニット２の外径とコーン紙の外径との寸法差をなくすようにしておく。
【００３５】
また、筐体１の上端部のスピーカーユニット２の周囲数カ所（例えば四点）から垂直に上に伸びる支柱５の上端には、筐体１の直径と略等しい直径の円板状の天板６が支持されており、この天板６の中央にはスピーカーユニット２に対向して下向きの略円錐形のコーン７が固定されている。
【００３６】
このコーン７は、音の拡散器としての役割を果たすもので、材質は音を反射するような硬質な材料からなり、大きさはスピーカーユニット２の直径とほぼ同じで良く、その円錐の角度は約４５゜であり、スピーカーユニット２から上方向に出た音を、コーン７の斜面により横方向に方向変換させ、かつ、略円錐形であるので、周囲全ての方向に均等に音を反射し、反射した音は天板６とスピーカユニット２の間から水平方向で周囲３６０°にわたって拡散する。
【００３７】
筐体１の内部の内壁全面には、厚め（約７ｍｍ）のガラスウールやキルトのシーツからなる吸音材８が貼り付けてあり、筐体１内の定在波を完全に防ぐようにしている。
【００３８】
更に、図中一点鎖線で示すように、スピーカーユニット２のマグネット付近を中心に吸音材８´をつり下げればより効果的に定在波を吸収することができた。
【００３９】
筐体１の下端部には、底板９が接続されているが、筐体１に適宜切り欠けを入れておくことにより、筐体１と底板９が接続する部分以外の切り欠けにより筐体１の最下端部に開口部１０が形成されることになる。
【００４０】
この底板９は円筒状の筐体１の起立状態を維持できる程度の大きさのものであれば、その外径形状や材料等は特に限定されるものではない。
【００４１】
この実施形態のスピーカーは上記のような構成であり、中音・高音はスピーカーユニット２の前面から図５（Ｂ）に示す球面波３となり、更に、略円錐形のコーン７により全方向に音を拡散し、低音はスピーカーユニット２の裏側の音を図５（Ｂ）に示す平面波４として利用し、注射器の原理を利用し、低音を効率よくドライブすることができる。
【００４２】
なお、この発明の実施形態では筐体１の高さ（長さ）を９０ｃｍとしたが、９０ｃｍ（１ｍ前後）のみならず、１．５ｍ、３ｍ等、設置場所の都合やデザイン上の考慮により、任意の長さのものを利用することができる。
【００４３】
この発明のスピーカーが音響管の共鳴を利用した楽器等と大きく違う所は、パイプオルガンやフルートの場合、自由振動のため、管の長さで決まる共振周波数で共鳴が生じるが、このスピーカーの場合コントロール（制御）された音の駆動のため、共鳴ではない。
【００４４】
共振周波数ｆの式、ｆ＝ｎｃ／２Ｌ（Ｈｚ）（ｎ：正の整数、ｃ：音の速度、Ｌ：管の長さ）にて音速約３４０ｍ／ｓ、筒の長さ１ｍとすると、ｆ≒１７０Ｈｚとなるが、半分の８５Ｈｚはおろか、１／４の４２．５Ｈｚも充分再生することができた。
【００４５】
これに対して従来のバックロードホーン型の場合では、周波数特性は筒の形状に依存し、同様な低音を得るためにはホーンの長さ３ｍも要した。
【００４６】
また、この実施形態では、直径８ｃｍのスピーカーユニット２を取り付けた例を示したが、スピーカユニット２の直径は８ｃｍ，１０ｃｍ，１２ｃｍ，１６ｃｍ，２０ｃｍスピーカーの口径に関係なく同じ様な低音が出る。
【００４７】
即ち、スピーカユニット２の低域再生周波数の限界値（最低共振周波数：ｆ０）にも関係しない。特に口径８ｃｍのスピーカーユニット２のｆ０は１４０Ｈｚであり、４０Ｈｚが出るはずがないが十分に再生でき、バスドラの音をきれいに出すことができた。
【００４８】
また、低音のぬけ道となる開口部１０の上下方向の隙間の幅によって低音のレベルが変化し、この実施形態の場合、開口部の隙間の上下幅を１０ｍｍ程度としたが、図２に示すように、１０ｍｍの隙間の場合の周波数特性Ａに比較して、隙間が５ｍｍと小さい場合の周波数特性Ｂは低音域の音圧レベルが低下し、また、隙間が３０ｍｍと大きな場合の周波数特性Ｃは、低音域の音圧レベルが大きくなり、また低音の音色が軽く感じられるようになった。
【００４９】
図３（Ａ）は、この発明のスピーカーに適したスピーカーユニット２を示す正面断面図で、従来のものよりスピーカーユニット２の直径に比較して振動紙（コーン紙１１）の面積を大きくした場合を示すものであり、図３（Ｂ）には、コーン紙１１の面積を同じとした場合の従来のスピーカーユニット２を比較として示した。
【００５０】
この発明のスピーカーユニット２も従来のものも、共にマグネット１２とコイル１３の作用によりコーン紙１１を振動させて音を生み出すものであるが、従来のものはコーン紙１１の周囲と、（筐体１と接続するための）フレーム１４との間に、コーン紙１１の振動を阻害せずにキャビネット１４と繋ぐための柔軟性のあるエッジ部１５がリング状に設けられている。なお、コーン紙１１の下にはコーン紙１１の慣性による振動を防止するためダンパー１６が設けられている。
【００５１】
このエッジ部１５の存在により、コーン紙１１の直径はスピーカーユニット２の全体の直径より小さくなってしまうが、この発明のスピーカーユニットでは、コーン紙１１にエッジ部１５を越えた延長部１１´を設けることで、スピーカーユニット２に対してできるだけコーン紙１１の面積を増やすことができた。
【００５２】
コーン紙１１の面積がスピーカーユニット２の大きさに対して大きくなることで、筐体１に対する音を動かすピストン効果がより強くなる。
【００５３】
例えば、口径８ｃｍのスピーカーユニットであっても、フレームで直径約７７ｍｍ程度、エッジ部外側で直径約６８ｍｍ程度であり、コーン紙の最縁部で直径約５４ｍｍ程度であるが、このコーン紙１１に延長部１１´を設けてエッジ部に重なる程度まで設けてコーン紙１１の直径が約６８ｍｍ程度までになり、更にフレーム部まで延長すればコーン紙１１の直径は７７ｍｍ程度まで得られることになる。
【００５４】
例えば、従来のコーン紙の面積Ｓ１は、５４φとして、Ｓ１＝２２８９ｍｍ２であり、エッジ部付近まで延長部を設けたコーン紙の面積Ｓ２は、６８φとしてＳ２＝３６２９ｍｍ２となり、更にフレーム部まで延長部を設けたコーン紙の面積Ｓ３は、７７φとしてＳ３＝４６５４ｍｍ２となる。
【００５５】
このように、コーン紙１１に延長部１１´を設けるだけで、コーン紙の面積が約２倍程度に拡大し、円筒状の筐体１に対して空気を駆動するピストン効果がより期待できるようになる。
【００５６】
図４は、この発明のスピーカーの他の実施形態を示すものであり、筐体１の上端部付近の直径を他の部分より大きくした拡大部１７としたもので、該拡大部１７の直径に略等しい直径のスピーカーユニット２が、この拡大部１７に取り付けてある。
【００５７】
こうすれば、筐体１の直径に対し、空気を駆動するスピーカーユニット２のコーン紙の面積が増大することとなり、空気を駆動するピストン効果がより期待できるようになる。
【００５８】
なお、筐体１における拡大部１７の他の部分に対する拡大率は特に限定されるものではないが、あまり拡大率を大きくしすぎるとそのスピーカーユニットに対して動かせる空気の量が少なくなりすぎるので、拡大部１７と筐体１の他の部分に対する直径比で１．２：１〜２：１の範囲内で適宜決定すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】この発明のスピーカーを示す正面断面図。
【図２】この発明のスピーカーの周波数特性を示すグラフ
【図３】（Ａ）はこの発明のスピーカーに用いるスピーカーユニットの正面断面図、（Ｂ）は比較のために記載した従来のスピーカーユニットの正面断面図。
【図４】この発明のスピーカーの他の実施形態を示す正面断面図。
【図５】（Ａ）は従来のスピーカーの音の伝搬を示す説明図、（Ｂ）はこの発明の音の伝搬を示す説明図。
【符号の説明】
【００６０】
１  筐体
２  スピーカーユニット
３  球面波
４  平面波
５  支柱
６  天板
７  コーン
８，８´  吸音材
９  底板
１０  開口部
１１  コーン紙
１１´  延長部
１２  マグネット
１３  コイル
１４  フレーム
１５  エッジ部
１６  ダンパー
１７  拡大部
【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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