JPH11355878A - スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １つのスピーカの振動板と、この振動板の後
面に空間成形部材を設けて気密な空間を設けることで、
スピーカの振動板駆動時の作用力による反作用力を相殺
或は減衰させる。 【解決手段】 スピーカ３の振動板１０の後方に設けた
空気成形部材２３，２３ａに複数の透孔２１を穿って振
動板１０と空気成形部材２３，２３ａとの間にキャビテ
ィ部を形成してスピーカ３の振動板１０の反作用力を相
殺又は減衰させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は小型軽量なスピーカ
装置に係わり、特に１個のスピーカを用いてスピーカ装
置の音放射の反作用を相殺させることが出来る様になし
たスピーカ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からスピーカ装置の低域再生限界を
伸ばすための有効な手段として例えば、スピーカを設け
たバッフル板に開口及びダクトを設け、スピーカの振動
板の背面から出た音の位相を反転して、ダクトを介して
開口から外部に放射させて、スピーカの振動板から前面
に出る音波を強め、低音域を歪まない様にしたバスレフ
レックス型（位相反転型）のスピーカ装置は良く知られ
ている。

【０００３】この様な位相反転型スピーカ装置は図４
（Ａ）に示す様にスピーカボックス１の前面に設けたバ
ッフル板２に穿ったスピーカ放音孔２ａに対向してスピ
ーカ３を固定している。

【０００４】このスピーカ３は例えば、図４（Ａ）に示
す如く、リング状マグネット４と、このリング状マグネ
ット４を挟むように取付けられた中心孔の穿たれたプレ
ート５及びヨーク６とを設け、ヨーク６は中心部に円柱
状のセンタポール６ａを有する円盤状部材と成され、プ
レート５の内径側とヨーク６のセンタポール６ａとの間
に磁気空隙７を形成する。またプレート５にはスピーカ
３のフレーム８が取付けられ、フレーム８の外周部には
エッジ９が設けられ、このエッジ９によってコーン型の
振動板１０の外周部がガスケット等で保持されている。

【０００５】一方、振動板１０の内周部にボイスコイル
ボビン１１が取付けられており、このボイスコイルボビ
ン１１にはボイスコイル１２が巻装され、ボイスコイル
１２はプレート５及びヨーク６のセンタポール６ａによ
って形成された磁気空隙７内に挿入する様になされてい
る。１７はこのボイスコイル１２をこの磁気空隙７内に
保持するためのダンパである。

【０００６】又、スピーカボックス１の外部の所定位置
に設けられた入力端子１３ａよりの音響信号を接続線１
４ａを介してスピーカ３の端子１５に供給し、端子１５
よりの音響信号を錦糸線１６を介してボイスコイル１２
に供給している。

【０００７】又、バッフル板２のスピーカ放音孔２ａと
同一面に開口１８ａを有するダクト１８を設け、スピー
カ３の振動板１０の背面から出た音の位相を反転して、
このダクト１８からスピーカボックス１の外に放射し、
この振動板１０の前面からでる音の低音域を広げてい
る。

【０００８】上述の如き、位相反転型のスピーカ装置で
の電気的な等価回路は図４（Ｂ）の様に表すことが出来
る。

【０００９】図４（Ａ）及び図４（Ｂ）で、Ｓ₀ はスピ
ーカ３の支持系のスチフネス、Ｍ₀はスピーカ３の支持
系の等価質量、Ｒ_ms0 はスピーカ支持系の機械抵抗、Ｒ
_m0はスピーカの空気負荷の機械抵抗、Ｒ₀ はスピーカの
等価機械抵抗でＲ_m0＋Ｒ_ms0＝Ｒ₀ で表せる。Ｓ_C はス
ピーカボックス１内のスチフネス、Ｒ_D はダクト１８部
分の空気負荷の機械抵抗、Ｍ_D はダクト１８部分の空気
質量である。

【００１０】上述の様に位相反転型のスピーカ装置とす
ることで、密閉型に比べて低音再生限界を低くすること
が出来て、スピーカ３の最低共振周波数ｆ₀ の約８０％
程度まで低域再生範囲を拡げることが出来るとされてい
る。

【００１１】この様なスピーカ装置では図４（Ａ）でス
ピーカ３の振動板１０の振動による音放射力Ｆ₁ はスピ
ーカ３の等価質量Ｍ₀ にスピーカの振動板１０に働く加
速度α₀ 即ち、Ｆ₁ ＝Ｍ₀ ・α₀ で表せる。この様な音
放射力Ｆ₁ に対し、振動板１０の背面側からスピーカボ
ックス１内に向かう反作用力−Ｆ₁ も、スピーカ装置が
小型軽量でスピーカボックス１の容積が小さくなれば顕
著になり、振動板１０の振動によってスピーカボックス
１内の空気は圧縮及び膨張を繰返し、この空気は振動板
１０を元の位置に戻そうとする力となって働くためスピ
ーカボックス１を揺動させ、低音再生が阻害される問題
があった。

【００１２】この様な問題を解決するために本出願人は
先に図５に示す様なスピーカ装置を提案した、図５で図
４との対応部分には同一符号を付して示す。

【００１３】図５に於いて、スピーカボックス１は合成
樹脂の箱形でバッフル板２と一体に成型される。バッフ
ル板２の上側に穿設されたスピーカ放音孔２ａに対向し
て、図４（Ａ）で詳記したと同様構成のスピーカ３を固
定する。バッフル板２の下側に配された第１のダクト１
８及び開口１８ａはバッフル板２の成型時に一体に成型
される。

【００１４】又、後面板１Ｂの上部にはバッフル板２に
穿ったスピーカ放音孔２ａと対向する位置にスピーカ放
音孔２ｂを穿ち、第２のスピーカ３ｂを、好ましくはス
ピーカ３と背面同志が対向する様に、且つスピーカ放音
孔２ｂと対向する様に後面板１Ｂに固定すると共に第１
のダクト１８よりダクト径の大きい第２のダクト１８ｂ
を第１のダクト１８の所定長さ内でオーバラップし、且
つ同心円状断面が形成される様に後面板１Ｂと一体に植
立させ、第２のダクト１８ｂの開口１８ｃを通して第１
のダクト１８の開口１８ａに放射する空気の等価質量Ｍ
_D 及び等価抵抗Ｒ_D を大きくする様に構成させている。

【００１５】更に、第１及び第２のスピーカ３及び３ｂ
には後面板１Ｂに配設した入力端子１３ａ及び１３ｂ並
びに接続線１４ａ及び１４ｂを介して同一入力の音響信
号が供給されている。

【００１６】上記した図５のスピーカ装置によれば第１
及び第２のダクト１８及び１８ｂ間のダクト放射力Ｆ_D1
及びＦ_D2の反作用力−Ｆ_D1は夫々相殺されるので、第１
及び第２のスピーカ３及び３ｂの放射力Ｆ₁ 及びＦ₂ の
反作用力−Ｆ₁ 及び−Ｆ₂ はＦ₁ ≒Ｆ₂ とすれば互いに
相殺することが出来る。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】然し、上記した構成で
は小型軽量なスピーカボックス１のスピーカ３の作用力
Ｆ₁ による反作用力−Ｆ₁ を支えて揺動させない様にす
るためにスピーカボックス１内に一対の略同一構造のス
ピーカ３及び３ｂを必要とし、小型化の隘路と成るだけ
でなく高価になる問題があった。

【００１８】更に、従来の小型スピーカでは振動板を駆
動する磁気回路のマグネットが非常に小さく、スピーカ
の音圧を高くするため口径の小さなボイスコイルボビン
にボイスコイルを巻回しているためスピーカの最低共振
周波数（以下ｆ₀ と記す）の共振鋭度（以下Ｑ₀ と記
す）がどうしても大きくなっていた。

【００１９】又、この様なＱ₀ の大きい小型スピーカを
小さな容積のスピーカボックス内に配設した場合は低域
の再生拡大が出来ずｆ₀ でのＱ₀ は更に大きくなるため
低音域での音質が著しく劣化する問題があった。

【００２０】一般には非常に小型のスピーカでは振動板
の抄紙時に同時にエッジを作製するフィックスエッジが
多用されているが、この様な小型スピーカのフィックス
エッジは硬く、ボイスコイルも軽量であるためにスピー
カのｆ₀ を下げることも難しくなる問題があった。

【００２１】更に、スピーカの振動系を等しく作った２
つのスピーカではｆ₀ の高い方がＱ₀ はｆ₀ に比例して
大きくなるため低域の再生には不向きになる弊害があっ
た。

【００２２】本発明は叙上の問題点を解消したスピーカ
装置を提供しようとするものであり、発明が解決しよう
とする課題は１つのスピーカユニットに空間形成部材を
付加することで小型軽量なスピーカボックスに配設した
スピーカの放射力の反作用力を相殺又は減衰させて、ス
ピーカ装置の揺動を防止させて、強力な低域を放射させ
ると共にＱ₀ を小さくし、スピーカのｆ₀ を低域側に遷
移させて低域の拡大と良質な低域放射を行なう様に成し
たものである。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明のスピーカ装置は
振動板と、この振動板の後方に配した空間形成部材との
間に音響コンプライアンスを形成し、この空間形成部材
に透孔を穿って、振動板に所定方向の音放射力が与えら
れた時、透孔を介して空気を流出入させる様に成したも
のである。

【００２４】本発明のスピーカ装置によれば１つのスピ
ーカの振動板の後方に空間形成部材を設けるだけで、小
型軽量なスピーカボックスに内蔵させたスピーカ放射力
による反作用を相殺して、揺動を防止し低域増大すると
共に空間形成部材を構成する振動板に穿った複数の透孔
を通過する空気の等価質量によってスピーカのＱ₀ を下
げｆ₀ を低域側に拡大可能なものが得られる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の小型のスピーカ装
置を図１乃至図３によって詳記する。尚本発明で図４及
び図５で示したスピーカ装置との対応部分には同一符号
を付して示している。

【００２６】図１（Ａ）は本例のスピーカ装置に用いる
スピーカの側断面図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＡ−
Ａ′線に沿う断面矢視図を示し、３は全体として本例の
小型スピーカを示し、ヨーク６は純鉄等の板材から成る
円盤状部と、この円盤状部の中心位置に立設された円柱
状のセンタポール６ａと、このセンタポール６ａと同心
円状に円盤状部に形成された段部から成るマグネットガ
イド部６ｂが一体に形成されている。

【００２７】上述のヨーク６の円盤状部上にフェライト
等の厚み方向に着磁されたリング状のマグネット４を接
着剤を介して接着させる。リング状のマグネット４の内
径はヨーク６の円盤状部に形成されたマグネットガイド
部６ｂの段部に嵌合されて、位置決めされる。

【００２８】このマグネット４にプレート５を接合す
る。この場合はギャップガイドをセンタポール６ａに差
し込んだままにして置き、マグネット４の上面に接着剤
を塗布し、プレート５の内径をギャップガイドの外径に
挿入して接着固定する。プレート５は純鉄等を円盤状と
なし、中心部に透孔が穿たれた打抜板材で透孔の内径周
縁とセンタポール６ａの外径間に形成される磁気空隙７
内にボイスコイル１２が配設される。

【００２９】プレート５には鋼材等で漏斗状に形成され
たフレーム８を固定することで磁気回路の金物部分が構
成され、磁気空隙７の下方にはセンタポール６ａの外周
とマグネット４の内径で囲まれた第２の空間部２０ｂが
形成される。

【００３０】上述の磁気回路の磁気空隙７内には円筒状
のボイスコイルボビン１１に巻回したボイスコイル１２
を挿入し、上下方向に振動可能に波形のコルゲーション
を有するダンパ１７を介してボイスコイルボビン１１を
保持する。

【００３１】上述の如きダンパ１７の内径はボイスコイ
ルボビン１１の中間部に接着剤を介して接合され、外径
部はフレーム８の底面部の外周に接合されている。更
に、紙等から成るフリー或はフィックスエッジ９ｂの付
いた空間形成部材となる漏斗状の第２の振動板２３の内
径をボイスコイルボビン１１の上部外径部に接合し、第
２の振動板２３の最大直径部をフレーム８の段部８ａに
接着剤を介して接合する。

【００３２】第２の振動板２３には図１（Ａ）のＡ−
Ａ′断面矢視図である図１（Ｂ）の平面図に示す様に所
定の位置に複数の細い透孔２１を穿つ、図１（Ｂ）では
例えば第２の振動板２３の内径の中心から３等分する所
定半径位置に３個の透孔２１を穿っているが、透孔２１
の位置をランダムに穿ってもよく、これら透孔２１の直
径は０．５ｍｍφ乃至１ｍｍφ程度に選択される。

【００３３】更に、第２の振動板２３と同様に紙等から
成るフリー或はフィックスエッジ９の付いた漏斗状の第
１の振動板１０の内径をボイスコイルボビン１１の上部
外径に接合し、第１の振動板１０の最大直径部をフレー
ム８の上部開口縁部にガスケット１９を介して固定する
ことで第１の振動板１０と第２の振動板２３間に所定の
気密な空間部２５を形成する。

【００３４】ボイスコイルボビン１１の上端、或は振動
板１０の傾斜部にはドーム状にアルミニウム等の気密性
の高い材料で形成された、キャップ２２がボイスコイル
ボビン１１の上端又は第１の振動板１０の中心開口近傍
の傾斜部を気密に覆う様に接着剤を介して接合される。

【００３５】又、錦糸線１６はボイスコイル１２に接続
され、フレーム８に取り付けられた入力端子１５を介し
て音声信号がボイスコイル１２に供給される。

【００３６】上述の様に小型のスピーカを組立てること
で、第２の振動板２３とプレート５の上面との間の第１
の空間部２０ａと上述の第２の空間部２０ｂとが形成さ
れる。

【００３７】更に、センタポール６ａ又はヨーク６に破
線で示す様に必要に応じて透孔２６ａ又は２６ｂを穿つ
ことでダンパ１７の下部の第１及び第２の空間部２０ａ
及び２０ｂに形成されるインピーダンスを下げてスピー
カ装置の低域の音圧レベルを上げる様にしてもよい。

【００３８】図２は図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した
スピーカ３を図５と同一構成の位相反転型ダクト１８及
び１８ｂを有するスピーカボックス１内に配設した場合
のスピーカ装置の側断面図を示すものである。図２でス
ピーカ３は図１（Ａ）及び図１（Ｂ）で説明したものに
センタポール６ａ又は／及びヨーク６に透孔２６ａ及び
２６ｂを穿っていない以外は略同一の構成であるので、
図１（Ａ）及び図１（Ｂ）との重複説明は省略する。

【００３９】上述のスピーカボックス１はＡＢＳ樹脂等
で容積が１〜３リットル程度の小型軽量なものであり、
スピーカ３の口径も直径８ｃｍφ以下のものを考えた場
合に、音響信号を端子１３ａからボイスコイル１２に供
給して、スピーカ３を駆動すれば第１の振動板１０には
Ｆ₁ 方向の駆動力Ｆ₁ ＝Ｍ₀ ・α₀ 及び反作用力−Ｆ₁
＝Ｍ₀ ・α₀ が働く。

【００４０】一方、第２の振動板２３に穿った複数の透
孔２１の数をｎとすると気密な空間部２５内の空気は第
１及び第２の振動板１０及び２３のＦ₁ の駆動に対応
し、透孔２１を介してスピーカ３の第１及び第２の空間
部２０ａ及び２０ｂ方向から流入し、−Ｆ₁ 方向の駆動
に対して空間部２５からスピーカ３の第１及び第２の空
間部２０ａ及び２０ｂ方向に流出する。即ち、空間部２
５間の容積内の圧力は変動することになる。

【００４１】空間部２５内に流入出する空気によって振
動板２３の透孔２１部分では作用力Ｆ_D ／ｎ及びこの作
用力の反作用力−Ｆ_D ／ｎを発生する。

【００４２】従って、この様なＦ_D ／ｎ≒Ｆ₁ になる様
に釣り合わせれば図７で説明した様に２個のスピーカ３
及び３ｂを用いて反作用力−Ｆ₁ 及び−Ｆ₂ を相殺する
と同様に−Ｆ₁ の反作用力と−Ｆ_D ／ｎの反作用力を相
殺することが出来る。

【００４３】又、図２の場合は第１のダクト１８及び第
２のダクト１８ｂを用いて、第１のダクト１８の開口１
８ａのダクト放射力Ｆ_D1（又は−Ｆ_D1）に対し第２のダ
クト１８ｂの開口１８ｃのダクト放射力Ｆ_D2（又は−Ｆ
_D2）をＦ_D1≒Ｆ_D2とすることで互いに相殺して支え合っ
ているので、スピーカボックス１を揺動させない為の条
件としては上記したＦ₁ ≒Ｆ_D ／ｎを満足させればよい
ことになる。

【００４４】今、図２のスピーカ装置に於いてスピーカ
ボックス１の容積をＶ_B 、第１及び第２の振動板１０及
び２３間の空間部２５の容積をＶ_C 、振動板１０及び２
３が動くことで容積Ｖ_C （Ｖ_B ）からＶ_B （Ｖ_C ）に流
出入する容積をΔＶ_C 、第１及び第２の振動板１０及び
２３の振幅をＸ、第２の振動板２３の有効面積をＳ、透
孔２１の総面積をＳ_K とすれば、第１及び第２の振動板
１０及び２３が駆動されていないときは容積Ｖ_B 及びＶ
_C は１気圧（以下Ｐと記す）と考えてよいので と（１）式の関係が成り立つまで、ΔＶ_C はスピーカボ
ックス１内に空気を放出或は吸入される。

【００４５】（１）式は簡略化すれば容積の変化量ΔＶ
_C は となる。

【００４６】ここで、Ｖ_C ＜＜Ｖ_B であるので（２）式
は の容積の変化を起こすことでＦ_D ／ｎを発生させること
が出来る。

【００４７】従って、振動板１０の音放射力Ｆ₁ の反作
用力−Ｆ₁ と振動板２３の透孔２１の空気の放射力Ｆ_D
／ｎ及びその反作用力−Ｆ_D ／ｎを支え合すためには透
孔２１を通る空気の加速度はＳ／Ｓ_K ・α₀ （ここで、
第１の振動板１０の等価質量をＭ₀ 、振動板の加速度を
α₀ 、第２の振動板２３の等価質量をＭ_U とすれば） Ｆ_D ／ｎ＝Ｓ／Ｓ_K ・α₀ ・Ｍ_U ≒Ｍ₀ ・α₀ ・・・・（４） と設定すればスピーカボックス２１に取り付けられたス
ピーカ３自身で−Ｆ₁ ≒−Ｆ_D ／ｎと成って互いに支え
合すことが出来る。

【００４８】図３は本発明のスピーカ装置に用いるスピ
ーカの他の構成を示すもので、図１との相違点のみ、以
下説明し、同一部分には同一符号を付して重複説明を省
略する。

【００４９】図３の構成では振動板１０の後面に配設す
る空間成形部材を気密性のダンパ２３ａと成したもので
ある。気密性のあるダンパ２３ａを得るためには例えば
薄布を２〜３枚重ねて気密性のあるダンパ２３ａを作製
するか、１枚の布等のダンパ表面に合成樹脂性の溶液等
を塗布したものを用いればよい。

【００５０】ダンパ２３ａは略凹状に逆ドーム状に形成
され、中心部にはボイスコイルボビン１１の外径と略同
一径の内径が穿たれて、ボイスコイルボビン１１の第１
の振動板１０の取付部位置の下側に接着剤等で接合され
ている。

【００５１】又、同心円状の複数のコルゲーションが施
された、これら山又は谷部に図１と同様にダンパ２３ａ
の中心部から所定の角度範囲位置に透孔２１が穿たれ
る。例えば、図３では１つの同心円状のコルゲーション
位置に３個の透孔２１を穿ったことでダンパ２３ａの透
孔２１から流出入する空気によって生ずる空気の放射力
Ｆ_D 及び−Ｆ_D をＦ_D ／３及び−Ｆ_D ／３としている。

【００５２】図３の場合はダンパ２３ａの開口面積をＳ
_K として、上記した（４）式を定めればよい。

【００５３】更に、一般的にスピーカ３の振動系の低域
特性はｆ₀ に於けるＱ₀ によって定まることはよく知ら
れている。

【００５４】今、上記した図１及び図３のスピーカの振
動系の実効質量をＭ₀ 、振動支持部分のスチフネスをＳ
₀ 、出力アンプの内部抵抗をＲ₀ 、ボイスコイルの抵抗
をＲｖ、ボイスコイルの長さをＬｖ（ｃｍ）、振動系の
機械抵抗をＲｍ、スピーカボックスの内容積のスチフネ
スをＳｃ、スピーカボックス内の抵抗をＲａ、磁束をＢ
ｇとするとＱ₀ は次の（５）式で表すことができる。

【００５５】上述の（５）式からも明らかな様に振動板
１０を駆動した場合に空気形成部材２３及び２３ａに穿
った複数の透孔２１を介して透孔２１内を通過する機械
抵抗Ｒｍが増加し、（５）式の分母は大きくなって、Ｑ
₀ の値を下げる様に働くことは明らかである。

【００５６】従って、Ｑ₀ の低下に伴ってｆ₀ の高域側
への遷移が防止出来て低域が拡大し、良質な低域放射可
能なスピーカ装置が得られる。

【００５７】

【発明の効果】本発明のスピーカ装置によれば１つのス
ピーカユニットを用い、振動板の下方に設けた空間形成
部材に複数の透孔を穿つだけの簡単な構造によって、振
動板の駆動時の作用力に対する反作用力を相殺又は減衰
させて、小型軽量なスピーカ装置を揺動させずに低域を
拡大して放音可能なスピーカ装置が得られる。更に、本
発明のスピーカによれば最低共振周波数ｆ₀ に於ける共
振鋭度Ｑ₀ の値を空間形成部材である第２の振動板又は
ダンパに透孔を穿つだけで小さくすることが出来て低域
共振周波数ｆ₀ を低域側に遷移可能となる。更に、スピ
ーカボックス内に上記した第２の振動板又はダンパに透
孔を穿ったスピーカを１つ配設するだけでスピーカの反
作用力を減衰させてスピーカボックスの揺動を防止する
ことの出来るスピーカ装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスピーカの側断面図である。

【図２】本発明のスピーカ装置の側断面図である。

【図３】本発明の他のスピーカの側断面図である。

【図４】従来のスピーカ装置の断面図及びその電気等価
回路図である。

【図５】従来のスピーカ装置の構成を示す側断面図であ
る。

【符号の説明】 １‥‥スピーカボックス、３，３ｂ‥‥スピーカ、１０
‥‥第１の振動板、１７‥‥ダンパ、１８，１８ｂ‥‥
ダクト、２１‥‥透孔、２２‥‥キャップ、２３，２３
ａ‥‥第２の振動板及びダンパ（空間成形部材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 振動板と該振動板の後方に配した空間形
   成部材との間に音響コンプライアンスを形成し、該空間
   形成部材に透孔を穿って、該振動板に所定方向の音放射
   力が与えられた時、該透孔を介して空気を流出入させる
   様に成したことを特徴とするスピーカ装置。
2. 【請求項２】 前記空間形成部材が振動板であることを
   特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
3. 【請求項３】 前記空間形成部材がダンパであることを
   特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。