JP4847786B2 - Speaker system - Google Patents
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Description
本発明は、音響伝送路を用いたスピーカーシステムに関し、特に、質量要素と弾性要素とを交互かつ周期的に配列して再生帯域を低域側に拡大した音響伝送路を用いたスピーカーシステムに関する。 The present invention relates to a speaker system using an acoustic transmission path, in particular, it relates to a speaker system using an acoustic transmission path enlarged reproduction band to the low frequency side by arranging the mass elements and elastic elements alternately and periodically.
従来、再生帯域を低域側に拡大する手法としては、共鳴管を用いた共鳴管方式、ドロンコーンやポート管を用いたヘルムホルツ共振を利用した方式、および両方式を組み合わせたものが知られている。 Conventionally, as a method of expanding the reproduction band to the low frequency side, a resonance tube method using a resonance tube, a method using Helmholtz resonance using a drone cone or a port tube, and a combination of both methods are known. Yes.
共鳴管方式のスピーカーシステムは、いわゆる気柱共鳴の原理に基づいている。気柱共鳴の原理によれば、ドライバユニットから共鳴管内に放射された音波が定在波となる共振周波数において、共鳴による音圧増強効果を得ることができる。 The resonance tube type speaker system is based on the principle of so-called air column resonance. According to the principle of air column resonance, it is possible to obtain a sound pressure enhancement effect due to resonance at a resonance frequency at which a sound wave emitted from the driver unit into the resonance tube becomes a standing wave.
たとえば、特許文献1には、キャビネットの一方向の長さを延長して閉止共鳴管とすることにより、延長方向に沿い発生する定在波の周波数において低音増強効果を得る例が、開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses an example in which a bass enhancing effect is obtained at a frequency of a standing wave generated along an extension direction by extending a length in one direction of a cabinet to form a closed resonance tube. Yes.
しかしながら、共鳴管方式のスピーカーシステムは、基本共振周波数の高調波に相当する複数の周波数において共振可能なので、たとえば基本共振周波数において低音が増強されるのと同時に、中低音から中音域において聴感上の不快感の原因となる音圧増強が生じてしまうという問題がある。 However, since the resonance tube type speaker system can resonate at a plurality of frequencies corresponding to harmonics of the fundamental resonance frequency, for example, at the same time that the bass is enhanced at the fundamental resonance frequency, There is a problem that sound pressure enhancement that causes discomfort occurs.
さらに、低音再生を目的とした共鳴管方式のスピーカーシステムにおいては、共鳴管の全長は長いものとなる。極力短い共鳴管を用いて所望の低周波数に共振させるためには、たとえば、共鳴管の全長を共振周波数における音波の1/4波長に相当する長さに設定する。空気中の音速をc、共振周波数をfとすると、1/4波長相当の共鳴管の全長Yは、以下の式で与えられる。 Further, in a resonance tube type speaker system for low-frequency reproduction, the overall length of the resonance tube is long. In order to resonate at a desired low frequency using a resonance tube as short as possible, for example, the entire length of the resonance tube is set to a length corresponding to a quarter wavelength of a sound wave at the resonance frequency. When the velocity of sound in the air is c and the resonance frequency is f, the total length Y of the resonance tube corresponding to a quarter wavelength is given by the following equation.
共鳴管の音響的全長を確保しつつ全体寸法が大型化することを回避するために、共鳴管を折り畳んだスピーカーシステムの例が特許文献2に開示されている。類似の先行技術は、特許文献3にも開示されている。しかしながらこれらの先行技術においてはキャビネット構造が複雑化するばかりでなく、屈曲部において音路に内外周差が生ずるので共鳴管の音響的全長が不定となり、共鳴性が低下することが不可避となっている。 An example of a speaker system in which a resonance tube is folded is disclosed in Patent Document 2 in order to avoid an increase in overall dimensions while ensuring the acoustic total length of the resonance tube. Similar prior art is also disclosed in Patent Document 3. However, in these prior arts, not only the cabinet structure is complicated, but also the difference in inner and outer circumferences occurs in the sound path at the bent part, so that the acoustic total length of the resonance tube becomes indefinite and the resonance is inevitably lowered. Yes.
特に、1/2波長相当の気柱共鳴を利用する場合には、気柱共鳴管の全長は前記数式(1)で与えられる長さの2倍の長さを要し、たとえば周波数60Hzの音波に共振する1/2波長相当の気柱共鳴管の全長は2.8mにも達するので、折り畳んだ場合であっても共鳴管の全長がキャビネットの全体寸法をコンパクトにする上での大きな障害となる。したがって、一般的な家庭用の小型スピーカーシステムにおいて、100Hz以下の低音増強の目的で1/2波長相当の気柱共鳴管を用いることは、事実上不可能となっていた。 In particular, when utilizing air column resonance equivalent to ½ wavelength, the total length of the air column resonance tube needs to be twice as long as the length given by Equation (1), for example, a sound wave having a frequency of 60 Hz. The total length of an air column resonance tube equivalent to a half wavelength that resonates with 2.8 m is a major obstacle to making the overall size of the cabinet compact, even if it is folded. Become. Therefore, in a general small speaker system for home use, it has been virtually impossible to use an air column resonance tube equivalent to a half wavelength for the purpose of enhancing a low frequency of 100 Hz or less.
一方、ヘルムホルツ共振を利用した手法としては、ポート管を用いるバスレフ方式(位相反転方式)、および一般にドロンコーンと呼ばれる振動板を用いるドロンコーン方式が知られている。 On the other hand, as a method using Helmholtz resonance, a bass reflex method (phase inversion method) using a port tube and a drone cone method using a diaphragm generally called a drone cone are known.
バスレフ方式のスピーカーシステムにおいては、ポート管内の空気を質量要素としキャビネット内の空気を弾性要素とするヘルムホルツ共振が存在する。バスレフ方式のスピーカーシステムにおいては、ヘルムホルツ共振周波数を低く設定することにより、周波数の低い音響信号を増強することが可能となっている。 In the bass reflex type speaker system, Helmholtz resonance exists in which the air in the port tube is the mass element and the air in the cabinet is the elastic element. In a bass reflex type speaker system, it is possible to enhance an acoustic signal having a low frequency by setting the Helmholtz resonance frequency low.
ドロンコーン方式のスピーカーシステムは、バスレフ方式におけるポート管を振動板形状の質量要素(一般にドロンコーンと称される)に置換したものである。ドロンコーンを質量要素としキャビネット内の空気を弾性要素とする共振が存在することは、上述のバスレフ方式スピーカーシステムの場合と全く同様である。 The drone cone type speaker system is obtained by replacing the port tube in the bass reflex type with a diaphragm-shaped mass element (generally called a drone cone). Existence of resonance in which the drone cone is a mass element and the air in the cabinet is an elastic element is exactly the same as in the bass reflex speaker system described above.
特許文献4には、バスレフ方式およびドロンコーン方式のキャビネットを2個連結した二重バスレフ方式が開示されている。特許文献4に記述されているように、二重バスレフ方式は、ヘルムホルツ共振を二重に作用させてより強い低音増強効果を狙う方式である。 Patent Document 4 discloses a double bass reflex system in which two cabinets of a bass reflex system and a drone cone system are connected. As described in Patent Document 4, the double bass reflex method is a method for aiming at a stronger bass enhancement effect by causing Helmholtz resonance to act doubly.
また、バスレフ方式やドロンコーン方式における共振要素をさらに多重化することにより、3個以上の異なる共振周波数の合成的効果としてスピーカーシステムの再生帯域を拡大する手段は、バンドパス方式として知られており、たとえば特許文献5に開示されている。多重化したキャビネットの個々の区画にポート管、もしくはドロンコーンが配設され、かつ個々の区画が異なる共振周波数を持つように設定されている。類似の先行技術は、特許文献6および7にも開示されている。共振要素を多重化した上述のスピーカーシステムにおいては、異なる周波数の共振を組み合わせることによって、平坦な周波数特性を持つバンドパス型音響フィルタが構成される。すなわち、異なる周波数の共振ピークが相殺することによって、単一の共振ピークの場合に比べて通過帯域内における周波数特性を平坦化し、見掛け上の再生帯域の拡大が図られている。 In addition, the means to expand the reproduction band of the speaker system as a synthetic effect of three or more different resonance frequencies by further multiplexing the resonance elements in the bass reflex and drone cone methods is known as the bandpass method. For example, it is disclosed in Patent Document 5. Port tubes or drone cones are arranged in the individual sections of the multiplexed cabinet, and the individual sections are set to have different resonance frequencies. Similar prior art is also disclosed in US Pat. In the above-described speaker system in which the resonance elements are multiplexed, a band-pass acoustic filter having a flat frequency characteristic is configured by combining resonances of different frequencies. That is, by canceling out resonance peaks of different frequencies, the frequency characteristics in the pass band are flattened compared to the case of a single resonance peak, and the apparent reproduction band is expanded.
以上のようなヘルムホルツ共振を利用したスピーカーシステムにおいては、ヘルムホルツ共振周波数を低く設定することにより低音増強が可能となっている。ところが、キャビネットを小型化しようとすると、キャビネット内の空気弾性が増加して、ヘルムホルツ共振周波数は高くなってしまい、低音増強は困難となる。 In the speaker system using the Helmholtz resonance as described above, it is possible to enhance the bass by setting the Helmholtz resonance frequency low. However, if an attempt is made to reduce the size of the cabinet, the aeroelasticity in the cabinet increases, the Helmholtz resonance frequency increases, and it is difficult to enhance the bass.
このようなヘルムホルツ共振を利用したスピーカーシステムにおける問題を解決するために、ヘルムホルツ共振を利用したスピーカーシステムに共鳴管を付加することにより、補助的に低音増強を行った例が上記の特許文献4の図15に開示されている。また、上記の特許文献1の図1には、ヘルムホルツ共振と共鳴管動作を複合化した例が開示されている。しかしながら、このようヘルムホルツ共振を利用したスピーカーシステムに共鳴管を付加した場合においても、共鳴管の全長は、前記数式(1)にしたがって増大するので、低音において十分な増強効果を得るためにはキャビネットの全体寸法が結果的に大型化することに変わりがなかった。
本発明は、以上のような問題点に着目してなされたもので、その課題とするところは、音響的全長が短縮された音響伝送路を提供することであり、さらに、この音響伝送路を用いることによって、全体寸法をコンパクトに保ちながら、かつ再生帯域を低域側に拡大することが可能なスピーカーシステムを提供することである。 The present invention has been made paying attention to the problems as described above, and the problem is to provide an acoustic transmission path with a shortened acoustic total length. It is to provide a speaker system that can expand the reproduction band to the low frequency side while keeping the overall size compact by using it.
上記した課題を解決し、目的を達成するための本発明は、以下の構成を備える。 The present invention for solving the above-described problems and achieving the object has the following configuration.
(1)本発明のスピーカーシステムは、内径よりも大きな軸線方向の長さを有するとともに少なくとも一端が開口している管体部、および前記管体部の内部で当該管体部の軸線方向に質量要素と弾性要素とが交互に配列された音響振動部と、を有し、前記質量要素と前記弾性要素との配列の周期性により、前記管体部の内部で前記音響振動部を伝搬する音響振動の伝搬速度が、20Hz以上200Hz以下の周波数範囲において大気中の音速の1/3以下となる音響伝送路と、前記音響伝送路に音響的に結合される電気音響交換器と、を有することを特徴とする。
(2)上記(1)のスピーカーシステムにおいて、前記電気音響交換器は、前記管体部の内部を前記管体部の軸線方向に分断しないように前記音響伝送路に音響的に結合されることが望ましい。
(3)上記(2)のスピーカーシステムにおいて、前記電気音響交換器は、前記質量要素と前記弾性要素との配列を分断しないように前記質量要素と前記弾性要素との配列の途中で前記音響伝送路に音響的に結合されていることが望ましい。
(4)上記(3)のスピーカーシステムにおいて、前記管体部は、両端が開口しているものであり、前記管体部の両端に前記質量要素が配置されていることが望ましい。
(5)上記(4)のスピーカーシステムにおいて、前記管体部内には、当該管体部の軸線方向の長さを実質的に1/2波長とする前記音響振動の定在波が成立することが望ましい。
(6)上記(4)のスピーカーシステムにおいて、前記弾性要素は、前記管体部内部に設けられた気室であり、区画された3個以上の気室が直列して配列されていることが望ましい。
(7)上記(6)のスピーカーシステムにおいて、奇数個の前記気室が直列して配列されており、前記奇数個の気室のうち中央部に配列された気室に前記電気音響交換器が結合されていることが望ましい。
(1) The speaker system of the present invention has a tubular body portion having an axial length larger than the inner diameter and at least one end opened, and a mass in the axial direction of the tubular body portion inside the tubular body portion. And an acoustic vibration part in which elements and elastic elements are alternately arranged, and the sound propagating through the acoustic vibration part inside the tubular body part due to the periodicity of the arrangement of the mass element and the elastic element An acoustic transmission path in which a vibration propagation speed is 1/3 or less of the sound speed in the atmosphere in a frequency range of 20 Hz to 200 Hz; and an electroacoustic exchanger acoustically coupled to the acoustic transmission path. It is characterized by.
(2) In the speaker system according to (1), the electroacoustic exchanger is acoustically coupled to the acoustic transmission path so as not to divide the inside of the tubular body portion in the axial direction of the tubular body portion. Is desirable.
(3) In the speaker system according to (2), the electroacoustic exchanger transmits the acoustic signal in the middle of the arrangement of the mass element and the elastic element so as not to divide the arrangement of the mass element and the elastic element. Desirably acoustically coupled to the road.
(4) In the speaker system according to (3), it is preferable that both ends of the tubular body portion are open, and the mass elements are disposed at both ends of the tubular body portion.
(5) In the speaker system according to (4), a standing wave of the acoustic vibration having an axial length substantially ½ wavelength is established in the tube body portion. Is desirable.
(6) In the speaker system of (4), the elastic element is an air chamber provided inside the tube body, and three or more partitioned air chambers are arranged in series. desirable.
(7) In the speaker system according to (6), an odd number of the air chambers are arranged in series, and the electroacoustic exchanger is disposed in an air chamber arranged in a central portion of the odd number of air chambers. It is desirable that they are combined.
本発明のスピーカーシステムによれば、前記質量要素と前記弾性要素との配列の周期性により、前記管体部の内部で前記音響振動部を伝搬する音響振動の伝搬速度が、20Hz以上200Hz以下の周波数範囲において大気中の音速の1/3以下となるので、従来のスピーカーシステムに比べて全体寸法をコンパクトに保ちながら、再生帯域を低域側に拡大することが可能となる。 According to the speaker system of the present invention, due to the periodicity of the arrangement of the mass elements and the elastic elements, the propagation speed of the acoustic vibration propagating through the acoustic vibration section inside the tubular body section is 20 Hz or more and 200 Hz or less. Since it becomes 1/3 or less of the sound speed in the air in the frequency range, it is possible to expand the reproduction band to the low frequency side while keeping the overall size compact compared to the conventional speaker system.
以下、図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。
(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態の音響伝送路の断面図である。本実施形態の音響伝送路10は、管体部1と、音響振動部とを有する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a sectional view of an acoustic transmission line according to the first embodiment of the present invention. The acoustic transmission path 10 according to the present embodiment includes a tube portion 1 and an acoustic vibration portion.
音響振動部は、管体部1の内部で振動可能に設けられた振動板3a、3b、3c、3d(以下、総称して「振動板3」と称する場合がある)と、管体部1内部において互いに区画された空気室4a、4b、4c(以下、総称して「空気室4」と称する場合がある)とを備える。ここで、振動板3は、質量要素として機能し、空気室4内の空気が弾性要素として機能する。これら振動板3および空気室4は、管体部1の軸線方向に沿って交互にかつ周期的に配列される。したがって、管体部1の軸線方向に沿って質量要素と弾性要素とが交互にかつ周期的に配列されてなる音響振動部3、4が構成されている。 The acoustic vibration part includes diaphragms 3 a, 3 b, 3 c, 3 d (hereinafter sometimes collectively referred to as “vibration plate 3”) provided so as to be vibrated inside the tube part 1, and the tube part 1. Air chambers 4a, 4b, and 4c (hereinafter sometimes collectively referred to as “air chamber 4”) that are partitioned from each other inside. Here, the diaphragm 3 functions as a mass element, and the air in the air chamber 4 functions as an elastic element. The diaphragm 3 and the air chamber 4 are alternately and periodically arranged along the axial direction of the tubular body portion 1. Therefore, acoustic vibration parts 3 and 4 are configured in which mass elements and elastic elements are alternately and periodically arranged along the axial direction of the tube body part 1.
この音響振動部は、大気中を伝搬する通常の音波とは異なる所定の音響振動の波動(以下、「素子振動」と称する)を伝搬するように構成されている。また、音響振動部は、伝搬する音響振動、すなわち素子振動の伝搬速度を、20Hz以上200Hz以下の周波数範囲において大気中の音速の1/3以下にするものである。なお、音響振動部の詳細については、後述する。 The acoustic vibration unit is configured to propagate a predetermined acoustic vibration wave (hereinafter referred to as “element vibration”) different from a normal sound wave propagating in the atmosphere. The acoustic vibration unit is configured to reduce the propagation speed of propagating acoustic vibration, that is, element vibration, to 1/3 or less of the sound velocity in the atmosphere in a frequency range of 20 Hz to 200 Hz. Details of the acoustic vibration unit will be described later.
以上のように、本実施形態の音響伝送路10は、大別して、管体部1、振動板3、および空気室4などの要素を有する。以下、それぞれの要素について説明する。 As described above, the acoustic transmission path 10 according to the present embodiment is roughly divided into elements such as the tube portion 1, the diaphragm 3, and the air chamber 4. Hereinafter, each element will be described.
管体部1は、たとえば、円筒管である。管体部1は、内径よりも大きな軸線方向の長さ(以下、全長と称する)を有するように構成されている。 The tube part 1 is a cylindrical tube, for example. The tube part 1 is configured to have an axial length (hereinafter referred to as a full length) larger than the inner diameter.
本実施形態の管体部1は、両端が開口しており、言い換えれば、両端が開放端9となっている。具体的には、管体部1の両端には、開口を有する端部壁5a、5bが設けられている。また、管体部1の内面には、隔壁6a、6bが設けられている。本実施形態では、管体部1の全長が3Lであり、隔壁6a、6bは、それぞれ管体部1の端部から距離L、2Lの位置に等間隔で配置されている。 The tube part 1 of this embodiment is open at both ends, in other words, both ends are open ends 9. Specifically, end walls 5 a and 5 b having openings are provided at both ends of the tubular body portion 1. In addition, partition walls 6 a and 6 b are provided on the inner surface of the tube portion 1. In the present embodiment, the total length of the tubular body portion 1 is 3L, and the partition walls 6a and 6b are arranged at equal intervals from the end of the tubular body portion 1 at distances L and 2L, respectively.
なお、管体部1は、音響伝送路10の組立を容易にする見地から、軸線に沿って複数分割されたモジュールを組み合わせて管形状をなしていてもよく、軸線に垂直に沿って分割されたモジュールを組み合わせて管形状をなしていてもよいことはもちろんである。 In addition, from the viewpoint of facilitating assembly of the acoustic transmission path 10, the tubular body portion 1 may be formed into a tubular shape by combining a plurality of modules divided along the axis, and is divided along the axis perpendicularly. Of course, the pipe shape may be formed by combining the modules.
次に、振動板3について説明する。振動板3は、管体部1の各端部壁5a、5bや各隔壁6a、6bにエッジ部材7を介して配設されている。したがって、本実施形態では、管体部1の両端が開放端9となっているので、管体部1の両端に質量要素である振動板3a、3dが配置されることとなる。なお、振動板3を支持するエッジ部材7は、振動板3を振動可能に支持するものであり、ゴム、発泡ウレタン樹脂等の可撓性材料により構成されていて容易に変形可能である。この結果、各振動板3は、エッジ部材7の変形の範囲内で管体部1の軸線方向に振動することができる。各振動板3が管体部の軸線方向に振幅する配置となっているので、素子振動は、平面波として管体部1内を伝搬する。例えば少なくとも一つの振動板が、管体部1の軸線方向に対して傾斜して取り付けられている場合には、単純平面波以外の伝搬モードにエネルギーが分配されるため、管体部1の全長方向の往復波による共鳴は弱まることとなる。 Next, the diaphragm 3 will be described. The diaphragm 3 is disposed on each end wall 5a, 5b and each partition wall 6a, 6b of the tube portion 1 via an edge member 7. Therefore, in this embodiment, since both ends of the tube part 1 are the open ends 9, the diaphragms 3a and 3d, which are mass elements, are arranged at both ends of the tube part 1. The edge member 7 that supports the diaphragm 3 supports the diaphragm 3 so as to vibrate, and is made of a flexible material such as rubber or urethane foam resin and can be easily deformed. As a result, each diaphragm 3 can vibrate in the axial direction of the tube portion 1 within the range of deformation of the edge member 7. Since each diaphragm 3 is arranged to swing in the axial direction of the tubular body portion, the element vibration propagates in the tubular body portion 1 as a plane wave. For example, when at least one diaphragm is attached to be inclined with respect to the axial direction of the tube portion 1, energy is distributed to propagation modes other than simple plane waves. Resonance due to the reciprocating wave is weakened.
振動板3の材質としては、たとえば一般的なドライバユニット(電気音響交換器)の振動板と同様に、金属薄板、樹脂繊維織物、高密度紙等の高剛性かつ軽量の素材を用いることができる。各振動板3の形状は、強度確保のためには円錐、半球等の非平面的形状でもよいが、その振動板の振幅により発生する単純平面波以外の伝搬モードにエネルギーが分配されるため、管体部1の全長方向の往復波による共鳴は弱まることとなる。なお、振動板3が円錐形状などの前後方向に長さを持つ形状には、通常のスピーカーユニットと同様に、振動板3の前端付近をエッジ部材7により支持する一方、振動板3の後端付近にもダンパーなどの弾性的支持手段を付加することにより、振動軸のぶれ、回転などの不要な運動を抑止することが望ましい。 As the material of the diaphragm 3, for example, similarly to the diaphragm of a general driver unit (electroacoustic exchanger), a highly rigid and lightweight material such as a metal thin plate, a resin fiber woven fabric, and high density paper can be used. . The shape of each diaphragm 3 may be a non-planar shape such as a cone or a hemisphere to ensure strength, but energy is distributed to propagation modes other than simple plane waves generated by the amplitude of the diaphragm. The resonance due to the reciprocating wave in the full length direction of the body part 1 is weakened. Note that the diaphragm 3 has a shape having a length in the front-rear direction, such as a conical shape, and the front end of the diaphragm 3 is supported by the edge member 7 as in a normal speaker unit, while the rear end of the diaphragm 3 It is desirable to suppress unnecessary motion such as vibration of the vibration shaft and rotation by adding an elastic support means such as a damper in the vicinity.
また、各振動板3の有効振動面積が管体部1の内部の断面積に比べて極端に小さいと、各振動板3の振動により発生する波動が球面波に近くなるので、各振動板3の有効振動面積は、好ましくは、管体部1の内部の断面積の25%以上であり、さらに好ましくは、管体部1の内部の断面積の50%以上である。一方、後述するように、音響振動部の音響振動の伝搬速度を大気中の音速に比べて低下させる効果を高める見地からは、各振動板3の有効振動面積が管体部1の内部の断面積の75%以下であることが望ましい。 In addition, if the effective vibration area of each diaphragm 3 is extremely small compared to the cross-sectional area inside the tube portion 1, the wave generated by the vibration of each diaphragm 3 becomes close to a spherical wave. The effective vibration area is preferably 25% or more of the cross-sectional area inside the tubular body portion 1, more preferably 50% or more of the cross-sectional area inside the tubular body portion 1. On the other hand, as will be described later, from the standpoint of enhancing the effect of reducing the propagation speed of the acoustic vibration of the acoustic vibration part as compared with the speed of sound in the atmosphere, the effective vibration area of each diaphragm 3 is reduced within the tube part 1. It is desirable that it is 75% or less of the area.
なお、複数の質量要素、すなわち振動板3の質量は、すべて同じでもよいが、振動板3間の質量比、すなわち振動板3のうち最小の質量に対する最大の質量の比率が、1〜3の範囲内で変化させることもできる。たとえば、少なくとも一つの質量要素が他の質量要素に比べて軽くなるように構成することができる。たとえば、振動板3および空気室4が有限個であることに伴う影響を補正するために、管体部1の一端または両端に配置されている質量要素である振動板3a,3dが、管体部1の内側に配置された質量要素である振動板3b,3cの質量の0.5〜1倍の質量を有するように構成することもできる。 The mass of the plurality of mass elements, that is, the diaphragm 3 may all be the same, but the mass ratio between the diaphragms 3, that is, the ratio of the maximum mass to the minimum mass of the diaphragm 3 is 1 to 3. It can also be changed within the range. For example, at least one mass element can be configured to be lighter than other mass elements. For example, in order to correct the influence due to the finite number of diaphragms 3 and air chambers 4, diaphragms 3 a and 3 d which are mass elements arranged at one end or both ends of the tubular body portion 1 It can also comprise so that it may have the mass of 0.5-1 times the mass of the diaphragms 3b and 3c which are mass elements arrange | positioned inside the part 1. FIG.
次に、空気室4について説明する。空気室4は、管体部1の内部の空気室であり、本実施形態では、管体部1の内部空間が隔壁6a、6bによって3個の空気室4a、4b,4cに区画されている。したがって、各空気室4a、4b、4cは、管体部1の軸線に沿って直列に配列されている。各空気室4の両側には、上述のように各振動板3が配置されている。この結果、質量要素である振動板3と弾性要素である空気を含む空気室4とが交互にかつ周期的に配列された本実施形態の音響伝送路が構成される。 Next, the air chamber 4 will be described. The air chamber 4 is an air chamber inside the tubular body portion 1, and in this embodiment, the internal space of the tubular body portion 1 is partitioned into three air chambers 4a, 4b, and 4c by partition walls 6a and 6b. . Therefore, the air chambers 4 a, 4 b, 4 c are arranged in series along the axis of the tube part 1. As described above, the diaphragms 3 are disposed on both sides of each air chamber 4. As a result, the acoustic transmission path of the present embodiment is configured in which the diaphragm 3 as a mass element and the air chambers 4 containing air as an elastic element are alternately and periodically arranged.
以上のように構成される本実施形態の音響伝送路の作用効果について説明する。 The operational effects of the acoustic transmission path of the present embodiment configured as described above will be described.
図2の上部に示される模式図は、本実施形態の音響伝送路に対応する最も単純な力学的モデルを示すものであり、図2の下部は、この力学的モデルを伝搬する波動である素子振動の様子を示すものである。具体的には、本実施形態の音響伝送路における振動板3が質点に対応し、空気室4内の空気がバネに対応する。 The schematic diagram shown in the upper part of FIG. 2 shows the simplest mechanical model corresponding to the acoustic transmission path of the present embodiment, and the lower part of FIG. 2 shows elements that are waves that propagate through this mechanical model. This shows the state of vibration. Specifically, the diaphragm 3 in the acoustic transmission path of the present embodiment corresponds to the mass point, and the air in the air chamber 4 corresponds to the spring.
本実施形態の音響伝送路1は、以下に述べる原理に基づいて、前記質量要素と前記弾性要素との配列の周期性により、伝搬速度が低減された波動を伝搬させるものである。 The acoustic transmission path 1 according to the present embodiment propagates a wave having a reduced propagation speed due to the periodicity of the arrangement of the mass elements and the elastic elements based on the principle described below.
図2に示されるように、本実施形態の音響伝送路に対応する単純化された力学的モデルは、質量mの質点を質量要素としバネ定数Sのバネを弾性要素とする振動素子が、一定の周期Lで配列された直列振動素子系である。第n番目の質点の平衡位置からの変位量をunとすると、運動方程式は、 As shown in FIG. 2, the simplified mechanical model corresponding to the acoustic transmission line of the present embodiment has a constant vibration element in which the mass point of mass m is a mass element and the spring having a spring constant S is an elastic element. Is a series vibration element system arranged with a period L of. When a displacement amount from the n-th material point of equilibrium position and u n, the equation of motion,
と書くことができる。前記数式(2)は、 Can be written. The mathematical formula (2) is
なる進行波型の解を持つ。ここで、kは波数、xは質点とバネの配列方向に沿う位置座標、ωは角振動数を表している。 It has a traveling wave type solution. Here, k is the wave number, x is the position coordinate along the arrangement direction of the mass point and the spring, and ω is the angular frequency.
前記数式(3)で代表されるところの図2のモデルを伝搬する波動、すなわち、素子振動が、通常のキャビネット内の空気中を伝搬する通常の音波とは全く異なる挙動を示すことは、以下の数式、 The wave propagating in the model of FIG. 2 as represented by the mathematical formula (3), that is, the element vibration shows a completely different behavior from a normal sound wave propagating in the air in a normal cabinet. Formula,
と前記数式(3)を前記数式(2)に代入して得られる分散関係、 And the dispersion relation obtained by substituting the mathematical formula (3) into the mathematical formula (2),
を通じて理解される。 To be understood through.
前記数式(6)においてωは、波数kに対して単調に増加し、 In the equation (6), ω monotonously increases with respect to the wave number k,
で最大値をとる。前記数式(7)は、各振動素子の単体としての基本共振周波数に対応していて、これよりも高い周波数の素子振動は伝搬することができない。このことは、図2の音響伝送路において長さLの各振動素子(質点と、その両側L/2の領域内のバネで構成される)が最小の振動単位であるために、隣り合う振動素子が逆方向に運動する波長2L(波数π/L)の素子振動が最短波長(すなわち最大波数)の伝搬モードであり、これよりも短い波長の素子振動が伝搬できないことに対応している。図2下部に示したグラフは、波数がπ/L、π/2L、π/3Lおよびπ/4Lである各素子振動の変位を,1A,1B,1C,1Dおよび1Eの各質点との位置対応においてプロットしたものであり、このグラフからも、素子振動の波長が2Lよりも短い値を取りえないことが理解できる。 Takes the maximum value. The numerical formula (7) corresponds to the fundamental resonance frequency of each vibration element as a single unit, and the element vibration having a higher frequency cannot propagate. This is because each vibration element having a length L (consisting of a mass point and a spring in the region of L / 2 on both sides thereof) is the minimum vibration unit in the acoustic transmission path of FIG. This corresponds to the fact that the element vibration of the wavelength 2L (wave number π / L) in which the element moves in the reverse direction is the propagation mode of the shortest wavelength (that is, the maximum wave number), and the element vibration of a shorter wavelength cannot propagate. The graph shown in the lower part of FIG. 2 shows the displacement of each element vibration whose wave numbers are π / L, π / 2L, π / 3L, and π / 4L with respect to the positions of the mass points 1A, 1B, 1C, 1D, and 1E. It is plotted in correspondence, and it can be understood from this graph that the wavelength of the element vibration cannot take a value shorter than 2L.
また、空気中の音速がほぼ一定であるのに対し、素子振動の位相速度Vpは、 In addition, while the velocity of sound in the air is almost constant, the phase velocity Vp of the element vibration is
のように、質量mとバネ定数Sの値に依存して変化する。その結果、質量mとバネ定数Sの値を適切に設定することにより、位相速度Vpを、たとえば大気中の音速よりも低く設定することも可能となっている。 As shown, it changes depending on the value of the mass m and the spring constant S. As a result, by appropriately setting the values of the mass m and the spring constant S, the phase velocity Vp can be set lower than the sound velocity in the atmosphere, for example.
さらに、前記数式(8)は、位相速度Vpが周波数に依存して変動することを表しており、位相速度Vpの最大値が、 Further, the equation (8) indicates that the phase velocity Vp varies depending on the frequency, and the maximum value of the phase velocity Vp is
であることを示している。 It is shown that.
以上のような本実施形態の音響伝送路に対応する力学的モデルによれば、2L(隣接する質点間の距離の2倍)よりも短い波長の波動が実質的に伝搬しないという点、位相速度Vpが質量mとバネ定数Sの値に依存して変化するという点、および位相速度Vpが周波数依存性を持っているという点において、大気中を伝搬する通常の音波とは全く異なる挙動を示す素子振動を伝搬させるものといえる。 According to the mechanical model corresponding to the acoustic transmission path of the present embodiment as described above, a wave having a wavelength shorter than 2L (twice the distance between adjacent mass points) does not substantially propagate, and the phase velocity Behaves completely different from ordinary sound waves propagating in the atmosphere in that Vp varies depending on the value of mass m and spring constant S, and that phase velocity Vp has frequency dependence. It can be said that element vibration is propagated.
上記の力学的モデルを踏まえて、本実施形態の音響伝送路10の作用効果について説明する。 Based on the above mechanical model, the operation and effect of the acoustic transmission path 10 of the present embodiment will be described.
図1に示される音響伝送路10において、各振動板3は、管体部1の軸線方向に振幅することができる質量要素であり、図2における質点に対応する。また、各振動板3によって分割されて形成された各空気室4の内部の空気は弾性要素であり、図2におけるバネに対応している。 In the acoustic transmission path 10 shown in FIG. 1, each diaphragm 3 is a mass element that can swing in the axial direction of the tubular body portion 1, and corresponds to the mass point in FIG. 2. Further, the air inside each air chamber 4 formed by being divided by each diaphragm 3 is an elastic element and corresponds to the spring in FIG.
たとえば、最も外側の振動板3aまたは3dが外来音波により励振されると、振動板3aまたは3dの振動は、上述した素子振動として管体部1内を伝搬することとなる。このとき、管体部1の両側の開放端9を腹とする波長の素子振動は管体部1内において定在波となり、等しい周波数の外来音波と共鳴する。すなわち、振動板3aまたは3dは気柱共鳴管における開口に相当し、図1の実施形態の音響伝送路10は、両端開放の共鳴管として構成される。 For example, when the outermost diaphragm 3a or 3d is excited by an external sound wave, the vibration of the diaphragm 3a or 3d propagates in the tube portion 1 as the element vibration described above. At this time, the element vibration having a wavelength with the open ends 9 on both sides of the tubular body portion 1 as an antinode becomes a standing wave in the tubular body portion 1 and resonates with an external sound wave having the same frequency. That is, the diaphragm 3a or 3d corresponds to an opening in the air column resonance tube, and the acoustic transmission path 10 of the embodiment of FIG. 1 is configured as a resonance tube open at both ends.
図1に示されるように、本実施形態の音響伝送路10の管体部1は、管体部1の全長を管体部1の内径(直径)に比べて十分大きく設定している。したがって、管体部1内における素子振動の伝搬モードは、管体部1の全長方向に伝搬する平面波が支配的となる。管体部1内で素子振動が平面波的であることは、他の伝搬モードにエネルギーを散逸させることなく、強い共鳴を得るためには重要である。たとえば、本実施形態と異なり、管体部1の全長が管体部1の内径に比べて小さく設定されると、管体部1内を径方向に伝搬する円筒波モードにエネルギーが分配されるため、管体部1の全長方向の往復波による共鳴は弱まることとなる。 As shown in FIG. 1, the tube portion 1 of the acoustic transmission path 10 of the present embodiment is set to have a sufficiently large total length of the tube portion 1 compared to the inner diameter (diameter) of the tube portion 1. Accordingly, the propagation mode of the element vibration in the tubular body portion 1 is dominated by plane waves propagating in the full length direction of the tubular body portion 1. It is important for obtaining strong resonance without dissipating energy to other propagation modes that the element vibration is like a plane wave in the tube portion 1. For example, unlike the present embodiment, when the total length of the tube body portion 1 is set smaller than the inner diameter of the tube body portion 1, energy is distributed to the cylindrical wave mode that propagates in the tube body portion 1 in the radial direction. Therefore, the resonance due to the reciprocating wave in the full length direction of the tube part 1 is weakened.
また、本実施形態では、図1に示されるとおり、各振動板3が管体部1の軸線に垂直であり、各振動板3が管体部1の軸線方向に振幅する配置となっているので、素子振動は、平面波として管体部1内を伝搬する。たとえば、本実施形態と異なり、少なくとも一つの振動板が、管体部1の軸線に対して傾斜して取り付けられている場合には、単純平面波以外の伝搬モードにエネルギーが分配されるため、管体部1の全長方向の往復波による共鳴は弱まることとなる。 Further, in the present embodiment, as shown in FIG. 1, each diaphragm 3 is perpendicular to the axis of the tube part 1, and each diaphragm 3 is arranged to swing in the axis direction of the tube part 1. Therefore, the element vibration propagates in the tube portion 1 as a plane wave. For example, unlike this embodiment, when at least one diaphragm is attached to be inclined with respect to the axis of the tube body portion 1, energy is distributed to propagation modes other than simple plane waves. The resonance due to the reciprocating wave in the full length direction of the body part 1 is weakened.
また、本実施形態の振動板3の形状を平板状に形成する場合には、素子振動が振動板形状によって波面の平面性を乱されることなく平面波として管体部1内を伝搬することができる。この点、少なくとも一つの振動板3が、円錐、半球等の非平面的形状であると、その振動板3の振幅により発生する単純平面波以外の伝搬モードにエネルギーが分配されるため、管体部1の全長方向の往復波による共鳴は弱まることとなる。 Moreover, when the shape of the diaphragm 3 of the present embodiment is formed in a flat plate shape, the element vibration can propagate through the tube portion 1 as a plane wave without disturbing the flatness of the wavefront by the diaphragm shape. it can. In this regard, when at least one diaphragm 3 has a non-planar shape such as a cone or a hemisphere, energy is distributed to propagation modes other than simple plane waves generated by the amplitude of the diaphragm 3, and therefore the tube portion The resonance due to the reciprocating wave in the full length direction of 1 is weakened.
また、各振動板3の有効振動面積が管体部1の断面積に比べて極端に小さいと、各振動板の振幅により発生する波動が球面波に近くなるので、管体部1内で素子振動が平面波的であるためには、各振動板の有効振動面積は管体部1の内部の断面積の25%以上であることが望ましく、より有利には50%以上であることが望ましい。 If the effective vibration area of each diaphragm 3 is extremely small compared to the cross-sectional area of the tube portion 1, the wave generated by the amplitude of each diaphragm is close to a spherical wave. In order for the vibration to be a plane wave, the effective vibration area of each diaphragm is preferably 25% or more, more preferably 50% or more of the cross-sectional area inside the tube portion 1.
図1に示される本実施形態の音響伝送路は、図2の単純化されたモデルにおける質点mを振動板3の質量m0で置換し、バネSを空気室4内の空気の弾性S1で置換したものとなっているが、さらに寄生的要素としてエッジ部材7のバネ定数S0と、空気室4内の空気の質量m1を考慮すると、本実施形態の音響伝送路の分散関係は、 The acoustic transmission line of the present embodiment shown in FIG. 1 replaces the mass point m in the simplified model of FIG. 2 with the mass m 0 of the diaphragm 3 and replaces the spring S with the elasticity S 1 of the air in the air chamber 4. However, considering the spring constant S 0 of the edge member 7 and the mass m 1 of air in the air chamber 4 as parasitic elements, the dispersion relationship of the acoustic transmission path of the present embodiment is as follows. ,
となり、また位相速度Vpは、 And the phase velocity Vp is
となる。ここで、 A:管体部1の内部の断面積 κ:空気の体積弾性率 ρ:空気の密度 である。 It becomes. Here, A: cross-sectional area inside the tube part 1 κ: volumetric modulus of air ρ: density of air
たとえば管体部1が内径0.12mの円筒管であり、その内部に典型的な公称口径0.08m(有効直径0.064m)のドライバユニットの振動系よりなるドロンコーンを振動板として0.15mの間隔で配置した場合、各パラメータ値は以下のように設定することができる。 For example, the tube portion 1 is a cylindrical tube having an inner diameter of 0.12 m, and a drone cone comprising a vibration system of a driver unit having a typical nominal diameter of 0.08 m (effective diameter 0.064 m) is used as a vibration plate. When arranged at intervals of 15 m, each parameter value can be set as follows.
A:0.0113m2 L:0.15m m0:2g S0:790N/m κ:141700N/m2 ρ:1.29kg/m3
また、振動板3の有効振動面積をaとすると、振動板3に作用する空気室4の弾性は、(a/A)2に比例して低下する。即ち、振動板3の有効振動面積aを管体部1の内部の断面積Aよりも小さく設定することは、振動板3に作用する空気室4の弾性を実質的に低下させ、管体部1内を伝搬する素子振動の伝搬速度を低下させる効果を持つ。したがって、たとえば、質量要素である振動板3の有効振動面積aが、管体部1の内部の断面積Aの75%以下となるようにすることによって、管体部1内を伝搬する素子振動の伝搬速度を低下させる効果を十分に発揮することができる。
A: 0.0113 m 2 L: 0.15 m m 0 : 2 g S 0 : 790 N / m κ: 141700 N / m 2 ρ: 1.29 kg / m 3
If the effective vibration area of the diaphragm 3 is a, the elasticity of the air chamber 4 acting on the diaphragm 3 decreases in proportion to (a / A) 2 . That is, setting the effective vibration area a of the diaphragm 3 to be smaller than the cross-sectional area A inside the tube body 1 substantially reduces the elasticity of the air chamber 4 acting on the diaphragm 3, and the tube section. 1 has the effect of reducing the propagation speed of element vibration propagating in the element 1. Therefore, for example, by making the effective vibration area a of the diaphragm 3 which is a mass element be 75% or less of the cross-sectional area A inside the tube portion 1, the element vibration propagating in the tube portion 1 is obtained. The effect of reducing the propagation speed of can be sufficiently exhibited.
ここで、典型的な口径0.08mのドライバユニットの有効振動面積が0.0032m2であり、したがって管体部1の内断面積Aの28.4%を占めることを考慮して前記数式(10)および(11)に補正を加えると、伝搬可能な最短波長2L(波数π/L)における素子振動の周波数は241Hzと算出され、位相速度Vpは、72.3m/sと算出される。同様に、波長6L(波数π/3L)における素子振動の周波数は120Hzとなり、位相速度Vpは、108.4m/sと大気中の音速に対して約1/3の低速になるものと算出される。このように、本発明による音響伝送路では、容易に大気中の音速の1/3以下の低い伝搬速度を得ることができる。 Here, in consideration of the fact that the effective vibration area of a typical driver unit having a diameter of 0.08 m is 0.0032 m 2 , and thus occupies 28.4% of the inner cross-sectional area A of the tube body portion 1, When corrections are made to 10) and (11), the frequency of element vibration at the shortest propagateable wavelength 2L (wave number π / L) is calculated as 241 Hz, and the phase velocity Vp is calculated as 72.3 m / s. Similarly, the frequency of element vibration at a wavelength of 6 L (wave number π / 3 L) is 120 Hz, and the phase velocity Vp is calculated to be 108.4 m / s, which is about 1/3 of the speed of sound in the atmosphere. The Thus, with the acoustic transmission line according to the present invention, it is possible to easily obtain a low propagation speed of 1/3 or less of the sound speed in the atmosphere.
なお、前記数式(10)および(11)は無限に続く単純化された音響振動素子列のモデルを前提として近似的予測を行うものであり、有限個の音響振動素子により実際に音響伝送路を構成する場合には、前記数式(10)および(11)またはそれに基づく算出結果に適宜補正を施すことが必要である。 The mathematical formulas (10) and (11) are used to perform approximate prediction on the assumption of an infinitely simplified model of acoustic vibration element array, and an acoustic transmission path is actually defined by a finite number of acoustic vibration elements. In the case of configuring, it is necessary to appropriately correct the mathematical formulas (10) and (11) or the calculation result based on the mathematical expressions (10) and (11).
たとえば、図1におけて、伝送路の中間に位置する振動板3b,3cには、振動板を挟み両側に弾性要素である空気室が存在するのに対し、伝送路の開放端、すなわち開口を有する端部壁5a,5bに位置する振動板3a,3dについては片側の空気室が不在なので、バネ定数がほぼ半減していることになる。したがって、開放端に位置する振動素子においては、素子振動の周波数が前記数式(6)および(7)と比べて最小の場合で約2−1/2に低下する。その結果、たとえば伝送路の中間に位置する他の振動素子においては伝搬可能な前記数式(7)の周波数の素子振動が、共振周波数が低下している開放端9に位置する振動素子においては伝搬条件を満足しない、すなわち、波長が2Lよりも短くなるという不整合が生じてしまう。 For example, in FIG. 1, the diaphragms 3b and 3c positioned in the middle of the transmission path have air chambers that are elastic elements on both sides of the diaphragm, whereas the open end of the transmission path, that is, the opening As for the diaphragms 3a and 3d located on the end walls 5a and 5b having the above, since the air chamber on one side is absent, the spring constant is almost halved. Therefore, in the vibration element located at the open end, the frequency of the element vibration is reduced to about 2-1 / 2 in the minimum case as compared with the equations (6) and (7). As a result, for example, the element vibration having the frequency of the above formula (7) that can be propagated in the other vibration element located in the middle of the transmission line propagates in the vibration element located at the open end 9 where the resonance frequency is lowered. A mismatch occurs that does not satisfy the condition, that is, the wavelength is shorter than 2L.
このような不整合を軽減するためには、開放端9に位置する振動板3a、3dの質量を減少させてバネ定数の低下を相殺すればよい。すなわち、開放端9に位置する振動板3a、3dの質量を減少させて伝送路の中間に位置する振動板3b、3cの質量の1倍から1/2倍の範囲内に適宜設定することによって、端部を含み伝送路に属する全ての振動素子が実質的に同一の周波数に同調するように調整することができる。 In order to reduce such mismatching, the mass of the diaphragms 3a and 3d located at the open end 9 may be reduced to cancel the decrease in the spring constant. That is, by reducing the mass of the diaphragms 3a and 3d located at the open end 9 and appropriately setting it within a range of 1 to 1/2 times the mass of the diaphragms 3b and 3c located in the middle of the transmission path. All the vibration elements belonging to the transmission line including the end portions can be adjusted to be tuned to substantially the same frequency.
以上のように、本実施形態の音響伝送路によれば、以下のような効果を奏する。 As described above, according to the acoustic transmission path of the present embodiment, the following effects can be obtained.
質量要素である振動板3と弾性要素である空気室4とが交互に配列されることによって音響振動部が構成され、質量要素と弾性要素との配列の周期性により、音響振動部を伝搬する素子振動の伝播速度(位相速度Vp)を数式(8)にしたがって、大気中の音速よりも低く設定することが容易となる。特に、数式(8)にしたがって容易に大気中の音速の1/3以下の低い伝搬速度を得ることができる。このため、物理的な全長が短い管体部であっても、長い全長の管体部と同等の低音増強効果を得られる。 An acoustic vibration unit is configured by alternately arranging the diaphragm 3 as a mass element and the air chamber 4 as an elastic element, and propagates through the acoustic vibration unit due to the periodicity of the arrangement of the mass element and the elastic element. It becomes easy to set the propagation velocity (phase velocity Vp) of the element vibration to be lower than the sound velocity in the atmosphere according to the equation (8). In particular, a low propagation speed of 1/3 or less of the speed of sound in the atmosphere can be easily obtained according to Equation (8). For this reason, even if it is a pipe part with a short physical full length, the low-pitched sound reinforcement effect equivalent to a long full length pipe part can be acquired.
さらに、管体部1の内部空間が管体部1の軸線方向に沿って配置された振動板3b、3cにより分割されていることにより、2Lよりも短い波長の素子振動が実質的に伝搬しないので、不要な中高周波の音響振動を抑制して低周波の音響振動のみを選択的に伝送することができる。 Further, since the internal space of the tubular body portion 1 is divided by the diaphragms 3b and 3c arranged along the axial direction of the tubular body portion 1, element vibration having a wavelength shorter than 2L does not substantially propagate. Therefore, it is possible to selectively transmit only low-frequency acoustic vibration while suppressing unnecessary medium-high frequency acoustic vibration.
管体部10が、内径よりも大きな軸線方向の長さを有するので、管体部1の軸線方向に伝搬する平面波を円筒波に比べて優勢な状態にすることができる。したがって、円筒波などの他の伝搬モードにエネルギーを散逸させることを防止できる。 Since the tubular body portion 10 has a length in the axial direction larger than the inner diameter, the plane wave propagating in the axial direction of the tubular body portion 1 can be made to be in a dominant state as compared with the cylindrical wave. Therefore, it is possible to prevent energy from being dissipated to other propagation modes such as a cylindrical wave.
質量要素である各振動板3が管体部1の軸線方向に振動する配置とすることによって、素子振動を平面波として管体部1内を伝搬させることができ、管体部1の軸線方向の往復波による共鳴が弱まることを防止することができる。 By arranging each diaphragm 3 that is a mass element to vibrate in the axial direction of the tubular body portion 1, the element vibration can be propagated as a plane wave in the tubular body portion 1, and the axial direction of the tubular body portion 1 can be increased. It is possible to prevent the resonance caused by the reciprocating wave from weakening.
なお、質量要素である各振動板3を平板状に形成する場合には、素子振動が振動板形状によって波面の平面性を乱されることなく平面波として管体部1内を伝搬するので、振動板3の振幅により発生する単純平面波以外の伝搬モードにエネルギーが分配されることを防止し、管体部1の全長方向の往復波による共鳴が弱まることを防止することができる。 In addition, when each diaphragm 3 which is a mass element is formed in a flat plate shape, the element vibration propagates in the tubular body portion 1 as a plane wave without disturbing the flatness of the wave front due to the diaphragm shape. It is possible to prevent energy from being distributed to a propagation mode other than a simple plane wave generated by the amplitude of the plate 3 and to prevent the resonance due to the reciprocating wave in the full length direction of the tube part 1 from being weakened.
質量要素である各振動板3の有効振動面積が、管体部1の内部の断面積の25%以上、好ましくは、50%以上とすることによって、各振動板3の振動により発生する波動が球面波に近くなることを防止することができる。 When the effective vibration area of each diaphragm 3 which is a mass element is 25% or more, preferably 50% or more, of the cross-sectional area inside the tube portion 1, waves generated by the vibration of each diaphragm 3 are generated. It can prevent becoming close to a spherical wave.
質量要素である各振動板3の有効振動面積が、管体部1の内部の断面積の75%以下とすることによって、管体部1内を伝搬する素子振動の伝搬速度を低下させる効果が高まる。 By making the effective vibration area of each diaphragm 3 that is a mass element 75% or less of the cross-sectional area inside the tube portion 1, the effect of reducing the propagation speed of element vibration propagating in the tube portion 1 is obtained. Rise.
管体部1の開放端に配置された質量要素である振動板3a,3dが、管体部1の内側に配置された質量要素である振動板3b、3cの0.5〜1倍の質量を有するように構成する場合には、振動板3および空気室4が有限個であることに伴う影響を補正して、端部を含み伝送路に属する全ての振動素子である振動板3および空気室4内の空気が実質的に同一の周波数に同調するように調整することができる。
(第2の実施形態)
図3は、本発明の第2の実施形態の音響伝送路の断面図である。なお、本実施形態の音響伝送路では、管体部の一端が閉止端壁面によって閉じられている点、管体部の軸線方向の長さ(全長)が2Lである点、振動板の数が2個である点、空気室の数が2個である点を除いて、図1に示された第1の実施形態の音響伝送路の構成と同様である。したがって、同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
Diaphragms 3a and 3d, which are mass elements arranged at the open end of the tube part 1, have a mass 0.5 to 1 times that of the diaphragms 3b and 3c, which are mass elements arranged inside the pipe part 1. When the configuration is such that there is a finite number of diaphragms 3 and air chambers 4, the influence of the finite number of diaphragms 3 and air chambers 4 is corrected, and the diaphragm 3 and the air that are all vibration elements including the ends and belonging to the transmission path The air in the chamber 4 can be adjusted to tune to substantially the same frequency.
(Second Embodiment)
FIG. 3 is a cross-sectional view of an acoustic transmission path according to the second embodiment of the present invention. In addition, in the acoustic transmission path of this embodiment, the point that one end of the tube part is closed by the closed end wall surface, the length (full length) in the axial direction of the tube part is 2L, and the number of diaphragms The configuration is the same as that of the acoustic transmission path of the first embodiment shown in FIG. 1 except that the number is two and the number of air chambers is two. Therefore, the same reference numerals are used for similar configurations, and repeated description is omitted.
本実施形態の管体部1は、一端が閉鎖しており、言い換えれば、一端が閉止端8となっている。具体的には、管体部1の一端には、閉止端壁が設けられている。一方、管体部1の他端は、開口しており、言い換えれば開放端となっている。 One end of the tube portion 1 of the present embodiment is closed, in other words, one end is a closed end 8. Specifically, a closed end wall is provided at one end of the tube part 1. On the other hand, the other end of the tube part 1 is open, in other words, an open end.
振動板3aは、管体部1の他端、すなわち管体部1の開放端に設けられている。本実施形態では、管体部1の全長が2Lであり、管体部1の開放端から距離Lの位置に振動板3bが設けられている。なお、振動板3aおよび振動板3bは、第1の実施形態と同様に端部壁5および隔壁などにエッジ部材7を介して配設することができる。この結果、振動板3aおよび振動板3bは、それぞれ管体部1の軸線方向に振動することができる。 The diaphragm 3 a is provided at the other end of the tube body 1, that is, at the open end of the tube body 1. In the present embodiment, the entire length of the tubular body portion 1 is 2L, and the diaphragm 3b is provided at a distance L from the open end of the tubular body portion 1. In addition, the diaphragm 3a and the diaphragm 3b can be arrange | positioned through the edge member 7 in the edge part wall 5, the partition, etc. similarly to 1st Embodiment. As a result, the diaphragm 3a and the diaphragm 3b can vibrate in the axial direction of the tube portion 1 respectively.
なお、音響振動部を伝搬する音響振動が平面波として管体部1内を伝搬するためには、閉止端壁の内側面は平面であり、および各振動板3a,3bの形状は、平板状であることが望ましい。また、同様の見地から、閉止端壁の内側面および各振動板3a,3bは、管体部1の軸線方向に対して直交するように構成されていることが望ましい。この点は、第1実施形態の場合と同様である。 In addition, in order for the acoustic vibration propagating through the acoustic vibration portion to propagate in the tube portion 1 as a plane wave, the inner side surface of the closed end wall is a plane, and the shapes of the diaphragms 3a and 3b are flat. It is desirable to be. From the same point of view, the inner surface of the closed end wall and the diaphragms 3a and 3b are preferably configured to be orthogonal to the axial direction of the tube portion 1. This is the same as in the case of the first embodiment.
次に、空気室4a、4bについて説明する。本実施形態では、管体部1の内部空間が振動板3bによって2個の空気室4a、4bに区画されている。したがって、各空気室4a、4bは、管体部1の軸線に沿って直列に配列されている。空気室4aにおいては、両側に各振動板3a,3bが配置されている。一方、空気室4bにおいては、空気室4a側の一側には振動板3bが配置されており、他側には、閉止端壁が配置されている。 Next, the air chambers 4a and 4b will be described. In the present embodiment, the internal space of the tube part 1 is partitioned into two air chambers 4a and 4b by the diaphragm 3b. Therefore, the air chambers 4 a and 4 b are arranged in series along the axis of the tube part 1. In the air chamber 4a, the diaphragms 3a and 3b are arranged on both sides. On the other hand, in the air chamber 4b, a diaphragm 3b is disposed on one side of the air chamber 4a, and a closed end wall is disposed on the other side.
以上のように構成される本実施形態の音響伝送路の作用効果について説明する。 The operational effects of the acoustic transmission path of the present embodiment configured as described above will be described.
本実施形態の音響伝送路は、上述した図2に示される力学的モデルにおいて、隣接する質点1A,1Bの位置に各振動板3a,3bを配置し、1Cの位置に閉止端壁を配置した場合に相当する。図2のグラフによれば1Aから1Cまでの距離は波数π/2Lの素子振動の1/2波長に相当する。そして、この波数π/2Lの素子振動が開放端の位置1Aで節となり、かつ閉止端壁の位置1Cにおいても節となることで、本実施形態の音響伝送路は、波数π/2Lの素子振動に共振することができる。 In the acoustic transmission line of this embodiment, in the mechanical model shown in FIG. 2 described above, the diaphragms 3a and 3b are arranged at the positions of the adjacent mass points 1A and 1B, and the closed end wall is arranged at the position of 1C. Corresponds to the case. According to the graph of FIG. 2, the distance from 1A to 1C corresponds to ½ wavelength of the element vibration having a wave number of π / 2L. The element vibration with the wave number π / 2L becomes a node at the position 1A of the open end and also becomes a node at the position 1C of the closed end wall, so that the acoustic transmission path of the present embodiment has an element with the wave number π / 2L. Can resonate with vibration.
一方、図2のグラフに示されているように波数π/Lの素子振動は、振動板3a,3bの配列間隔Lの中間点(すなわちL/2の位置)でのみ節となることができる。したがって、閉止端8が振動板の配列周期に合致する1Cの位置に配置されている本実施形態の音響伝送路においては、波数π/Lの素子振動は、定在波となることができない。 On the other hand, as shown in the graph of FIG. 2, the element vibration of the wave number π / L can be a node only at the intermediate point (ie, the position of L / 2) of the arrangement interval L of the diaphragms 3a and 3b. . Therefore, in the acoustic transmission path of the present embodiment in which the closed end 8 is disposed at a position of 1C that matches the arrangement period of the diaphragm, the element vibration with the wave number π / L cannot be a standing wave.
一般に、音響伝送路の一端が開放端であり他端が閉止端である場合には、音響伝送路の全長がLの整数倍に設定されていると、波数π/L(波長2L)の素子振動は定在波となることができない。この点は、音響伝送路の両端が開放端である第1の実施形態の場合とは異なる。 In general, when one end of an acoustic transmission path is an open end and the other end is a closed end, an element having a wave number π / L (wavelength 2L) when the total length of the acoustic transmission path is set to an integral multiple of L Vibration cannot be a standing wave. This is different from the case of the first embodiment in which both ends of the acoustic transmission path are open ends.
本実施形態においても、第1の実施形態の場合と同様の効果が得られる。 Also in this embodiment, the same effect as the case of the first embodiment can be obtained.
以上のように、第1および第2の実施形態の音響伝送路の重要な特徴の一つは、音響伝送路を音響共鳴管の形態に構成することによって、特定の波長の素子振動に対して選択的に応答することが可能となっていることである。 As described above, one of the important features of the acoustic transmission path according to the first and second embodiments is that the acoustic transmission path is configured in the form of an acoustic resonance tube, so that the element vibration of a specific wavelength can be prevented. It is possible to respond selectively.
ここで、前記数式(7)で与えられる角振動数よりも高い角振動数の素子振動が伝搬することができず、所定の周波数よりも高い周波数の素子振動が原理的に存在しないことを特徴とする本発明による音響伝送路は、たとえば、スピーカーシステムの低音増強用共鳴管のように、高い周波数の音波には応答せず、低い周波数の音波に対してのみ共鳴的に応答することが望ましい用途に好適である。更に、本発明による音響伝送路を用いれば、大気中の音速よりも低い伝搬速度に基づき、全長が短縮された小型の共鳴管方式スピーカーを構成することが可能となる。以下では、本発明の実施形態としてスピーカーシステムについて説明する。
(第3の実施形態)
図4は、本発明の第3の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態のスピーカーシステムは、図1に示される第1の実施形態と同様の音響伝送路にドライバユニットを音響的に結合した構成を有している。ここで、音響伝送路自体の基本構成は、ドライバユニットを音響的に結合するための通孔が管体部の側壁に設けられていることを除いて、図1の音響伝送路と同様である。したがって、以下の説明では、同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
Here, an element vibration having an angular frequency higher than the angular frequency given by the mathematical formula (7) cannot propagate, and an element vibration having a frequency higher than a predetermined frequency does not exist in principle. It is desirable that the acoustic transmission line according to the present invention does not respond to a high-frequency sound wave, but responds only to a low-frequency sound wave, such as a low-frequency resonance tube of a speaker system. Suitable for use. Furthermore, if the acoustic transmission path according to the present invention is used, it is possible to configure a small resonance tube type speaker having a reduced overall length based on a propagation velocity lower than the speed of sound in the atmosphere. Hereinafter, a speaker system will be described as an embodiment of the present invention.
(Third embodiment)
FIG. 4 is a cross-sectional view of the speaker system according to the third embodiment of the present invention. The speaker system of this embodiment has a configuration in which a driver unit is acoustically coupled to an acoustic transmission path similar to that of the first embodiment shown in FIG. Here, the basic configuration of the acoustic transmission path itself is the same as that of the acoustic transmission path of FIG. 1 except that a through hole for acoustically coupling the driver unit is provided in the side wall of the tube portion. . Therefore, in the following description, the same code | symbol is used about the same structure, and repeated description is abbreviate | omitted.
図4に示されるとおり、本実施形態のスピーカーシステム30は、管体部1の内部を管体部の軸線方向に分断しないように音響伝送路10に音響的に結合されるドライバユニット20を有している。特に、ドライバユニット20は、質量要素である振動板3と弾性要素である空気室4との配列を分断しないように質量要素と弾性要素との配列の途中で音響伝送路10に音響的に結合されている。 As shown in FIG. 4, the speaker system 30 of the present embodiment includes a driver unit 20 that is acoustically coupled to the acoustic transmission path 10 so as not to divide the inside of the tube body portion 1 in the axial direction of the tube body portion. is doing. In particular, the driver unit 20 is acoustically coupled to the acoustic transmission path 10 in the middle of the arrangement of the mass element and the elastic element so as not to divide the arrangement of the diaphragm 3 as the mass element and the air chamber 4 as the elastic element. Has been.
音響伝送路10の管体部1の側壁には、ドライバユニット20を音響伝送路に音響的に結合するための通孔11が設けられている。本実施形態では、奇数の空気室、具体的には3個の空気室4a、4b、4cが直列して配列されており、通孔11は、これら奇数個の空気室4a、4b、4cのうち中央部に配列された空気室4bと外界とを連通するように配置されている。特に、通孔11は、管体部1の軸線方向に沿った中央部に配置されることが望ましい。なお、後述するように、管体部1の軸線方向に沿った中央部は、管体部1内の定在波の速度振幅の節位置に対応し、管体部1の端部は定在波の速度振幅の腹位置に対応する。 A through hole 11 for acoustically coupling the driver unit 20 to the acoustic transmission path is provided on the side wall of the tube portion 1 of the acoustic transmission path 10. In the present embodiment, an odd number of air chambers, specifically, three air chambers 4a, 4b, and 4c are arranged in series, and the through hole 11 is formed of the odd number of air chambers 4a, 4b, and 4c. Of these, the air chambers 4b arranged in the center are arranged to communicate with the outside world. In particular, it is desirable that the through hole 11 is disposed at the center portion along the axial direction of the tube body portion 1. As will be described later, the central portion along the axial direction of the tube portion 1 corresponds to the node position of the velocity amplitude of the standing wave in the tube portion 1, and the end portion of the tube portion 1 is stationary. Corresponds to the antinode position of the wave velocity amplitude.
また、音響伝送路10において、各振動板3の可動範囲は、定在波の速度振幅の腹として余裕を持って振幅可能となるために、±1.0mm以上であることが望ましい。ただし、定在波の速度振幅の腹位置とならない内側の振動板3b、3cには、振動板3aと3dとの比較において小さな可動範囲を設定しても良い。また、各振動板3を支持するエッジ部材7や他の弾性的支持手段(不図示)と振動板3のバネ定数をVas(等価容量)に換算した場合に、隣接する空気室4の1個の容積に比べて大きいことが望ましい。すなわち、弾性要素としては小型化された空気室4の比較的高い弾性を支配的なものとし、エッジ部材7などの機密封止手段によって共振周波数が上昇する効果を小さく抑えるためである。また、共鳴管方式のスピーカーシステム30としての適正な動作のためには、振動板3および気密封止手段よりなる振動系のQms(機械的Q値)が3.0以上であることが望ましい。 Further, in the acoustic transmission path 10, the movable range of each diaphragm 3 is desirably ± 1.0 mm or more in order to allow sufficient amplitude as an antinode of the velocity amplitude of the standing wave. However, a small movable range in comparison with the diaphragms 3a and 3d may be set for the inner diaphragms 3b and 3c that are not located at the antinode position of the velocity amplitude of the standing wave. Further, when the spring member of the edge member 7 or other elastic support means (not shown) for supporting each diaphragm 3 and the diaphragm 3 is converted into Vas (equivalent capacity), one of the adjacent air chambers 4 is provided. It is desirable that it is larger than the volume. That is, as the elastic element, the relatively high elasticity of the downsized air chamber 4 is dominant, and the effect of increasing the resonance frequency by the security sealing means such as the edge member 7 is suppressed to a small level. For proper operation as the resonance tube type speaker system 30, it is desirable that the Qms (mechanical Q value) of the vibration system including the diaphragm 3 and the hermetic sealing means is 3.0 or more.
このような音響伝送路10に音響的に結合されるドライバユニット20は、振動面を有しており、入力電気信号を対応する音響出力信号に変換する電気音響交換器である。すなわち、ドライバユニット20は、スピーカーのドライバとして機能する。ドライバユニット20には、ドライバユニット20を駆動する駆動アンプ(不図示)の出力インピーダンスが電気的に接続されている。具体的には、駆動アンプの出力インピーダンスがドライバコイル両端に接続されることとなる。なお、ドライバユニット20のQts(トータルのQ値)は、0.5以下であることが望ましい。 The driver unit 20 acoustically coupled to the acoustic transmission path 10 has an oscillating surface and is an electroacoustic exchanger that converts an input electrical signal into a corresponding acoustic output signal. That is, the driver unit 20 functions as a speaker driver. An output impedance of a drive amplifier (not shown) that drives the driver unit 20 is electrically connected to the driver unit 20. Specifically, the output impedance of the drive amplifier is connected to both ends of the driver coil. Note that the Qts (total Q value) of the driver unit 20 is desirably 0.5 or less.
本実施形態では、ドライバユニット20は、図4に示されるとおり、その背面が通孔11に面するように管体部1の側壁に配設されている。上述したとおり、通孔11は、中央に配置された空気室4bと外界とを連通するように配置されているので、通孔11に面するドライバユニット20は、奇数個の空気室4a、4b、4cのうち中央部に配置された空気室4bに結合されることとなる。また、通孔11が、管体部1の軸線方向に沿った中央部に配置されることによって、ドライバユニット20を、管体部1内の定在波の節位置に結合することができる。 In the present embodiment, as shown in FIG. 4, the driver unit 20 is disposed on the side wall of the tubular body portion 1 so that the back surface thereof faces the through hole 11. As described above, the through hole 11 is disposed so as to communicate the air chamber 4b disposed in the center with the outside world. Therefore, the driver unit 20 facing the through hole 11 has an odd number of air chambers 4a, 4b. 4c is coupled to the air chamber 4b disposed at the center. In addition, the through hole 11 is arranged at the central portion along the axial direction of the tube portion 1, whereby the driver unit 20 can be coupled to the node position of the standing wave in the tube portion 1.
なお、本実施形態では、ドライバユニット20を管体部1の側壁の外側に配置するために、たとえば、管体部1に支持部が設けられている。支持部は、ドライバユニット20を管体部1の側壁の外側に固定しつつ、ドライバユニット20の裏面側を覆うように空間を外界と区画することによって、ドライバ容器12を形成する。 In this embodiment, in order to arrange the driver unit 20 on the outside of the side wall of the tube body portion 1, for example, a support portion is provided on the tube body portion 1. The support part forms the driver container 12 by partitioning the space from the outside so as to cover the back side of the driver unit 20 while fixing the driver unit 20 to the outside of the side wall of the tube part 1.
また、本実施形態のスピーカーシステムは、図5に示すように管体部1の内部に吸音材14を有するように構成することができる。吸音材14は、たとえば天然繊維、化学繊維、ガラス繊維などの繊維集合体であり、円筒状に形成された網体の内部に保持されつつ図示されない支持手段により管体部の中心軸(以下、「管軸」と称する)付近に配設されている。 Moreover, the speaker system of this embodiment can be comprised so that it may have the sound-absorbing material 14 inside the tubular-body part 1 as shown in FIG. The sound absorbing material 14 is, for example, a fiber assembly such as natural fiber, chemical fiber, glass fiber, etc., and is held inside a cylindrically formed net body, while being supported by a support means (not shown), the central axis (hereinafter, (Referred to as “tube axis”).
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果について説明する。 The effect of the speaker system 30 of this embodiment comprised as mentioned above is demonstrated.
まず、駆動アンプより入力電気信号が入力すると、ドライバユニット20が駆動されて音響出力信号、すなわち音波が放射される。ドライバユニット20の背面より放射された音波は、通孔11を経て音響伝送路10に導かれ、上述した素子振動として共振することにより増強される。 First, when an input electrical signal is input from the drive amplifier, the driver unit 20 is driven to emit an acoustic output signal, that is, a sound wave. The sound wave radiated from the back surface of the driver unit 20 is guided to the acoustic transmission path 10 through the through hole 11 and is enhanced by resonating as the element vibration described above.
図6は、図4に示される本実施形態における管体部1内の定在波の圧力振幅を模式的に示した図である。圧力振幅は、図6に実線で示されているように、中央の空気室4bの中央付近で腹となり、管体部1の両端において節となって定在波を形成している。ここで、この定在波の速度振幅は、図6に点線で示されているように、中央の空気室4bの中央付近で節となり、管体部1の両端において腹となっている。したがって、本実施形態における素子振動は、図2に示されるk=π/3Lの素子振動に対応しており、これはまた、両端開口の気柱が全長を1/2波長とする音波に共鳴している状態と等価である。なお、図4の実施形態では、図2に示されるk=π/Lの素子振動に対応する定在波も成立可能であり、これは、両端開口の気柱が全長を3/2波長とする音波に共鳴している状態と等価である。 FIG. 6 is a diagram schematically showing the pressure amplitude of the standing wave in the tube portion 1 in the present embodiment shown in FIG. As shown by a solid line in FIG. 6, the pressure amplitude becomes an antinode near the center of the central air chamber 4 b and forms a standing wave at both ends of the tubular body portion 1. Here, the velocity amplitude of the standing wave becomes a node near the center of the central air chamber 4b and becomes an antinode at both ends of the tube portion 1 as shown by a dotted line in FIG. Therefore, the element vibration in the present embodiment corresponds to the element vibration of k = π / 3L shown in FIG. 2, and this also resonates with the sound wave having the full length of the air column at both ends. This is equivalent to In the embodiment of FIG. 4, a standing wave corresponding to the element vibration of k = π / L shown in FIG. 2 can also be established. This is because the air column at both ends has a total length of 3/2 wavelengths. This is equivalent to a state of resonating with a sound wave.
しかしながら、一般の気柱共鳴管では更に5/2波長、7/2波長などの高調波における共鳴が存在し、このことが聴覚上の不快感の原因となっているのに対し、本発明による音響伝送路においては、前記数式(7)に対応するk=π/Lの素子振動よりも高い周波数においては定在波が成立しない。したがって、図4に示される本実施形態のスピーカーシステム30は、気柱共鳴管における3/2波長相当の共鳴よりも高次の耳障りな共鳴を発生しないという利点を有している。 However, in a general air column resonance tube, there is further resonance in harmonics such as 5/2 wavelength and 7/2 wavelength, which causes auditory discomfort. In the acoustic transmission path, a standing wave is not established at a frequency higher than the element vibration of k = π / L corresponding to Equation (7). Therefore, the speaker system 30 of the present embodiment shown in FIG. 4 has an advantage of not generating harsh resonance of higher order than resonance corresponding to 3/2 wavelength in the air column resonance tube.
なお、本実施形態による共鳴管方式のスピーカーシステム30においては、k=π/Lの素子振動よりも高い周波数の音波は、素子振動による伝搬モードが存在しないので、各空気室4と各振動板3を減衰しつつ透過する通常の速度の音波となっている。したがって、ドライバユニット20の背面より放射された中高音に対する管の音響的全長は、管の機械的全長寸法に一致している。したがって、本実施形態による共鳴管方式のスピーカーシステム30においては、ドライバユニット20の背面より放射された中高音は、極めて短い音響経路を経て外部に放出されるので、従来の共鳴管方式のスピーカーシステムにおけるような長い管内で壁面反射を繰り返すことによるいわゆる「こもり音」を生ずることがなく、快い間接音として認識される。 In the resonance tube type speaker system 30 according to the present embodiment, since the sound wave having a frequency higher than the element vibration of k = π / L does not have a propagation mode due to the element vibration, each air chamber 4 and each diaphragm The sound wave is transmitted at a normal speed while being attenuated. Therefore, the total acoustic length of the tube with respect to medium and high sounds radiated from the back surface of the driver unit 20 matches the mechanical total length of the tube. Therefore, in the resonance tube type speaker system 30 according to the present embodiment, the medium and high sounds radiated from the back surface of the driver unit 20 are emitted to the outside through an extremely short acoustic path, so that the conventional resonance tube type speaker system is used. The so-called “boom sound” due to repeated wall reflections in a long pipe as described above is not generated and is recognized as a pleasant indirect sound.
また、本実施形態のスピーカーシステム30においては、図5に示されるように、吸音材14が管軸付近に配置することによっても、中高音の放射が軽減されている。ドライバユニット20の背面から放射される中高音は、管体部1の端部から放射されると快い間接音として認識され有益である一方、管体部1の側壁内面での反射により管体部1の直径方向に沿う定在波を形成すると耳障りな音として認識され有害である。この点、本実施形態のスピーカーシステム30においては、管体部1の直径方向に沿う定在波の腹が位置する軸位置に吸音材14を集中的に配置することにより直径方向に沿う定在波を形成する有害な中高音を効率的に吸音しつつ、管体部1の側壁付近には、大きな断面開口を確保することにより有益な中高音の軸方向に沿う伝達に対しては透過性を確保することができる。 Further, in the speaker system 30 of the present embodiment, as shown in FIG. 5, the mid-high sound emission is also reduced by arranging the sound absorbing material 14 near the tube axis. The medium and high sounds radiated from the back surface of the driver unit 20 are recognized and beneficial as pleasant indirect sounds when radiated from the end of the tubular body portion 1, while the tubular body portion is reflected by reflection on the inner wall of the tubular body portion 1. If a standing wave along the diameter direction of 1 is formed, it is recognized as harmful sound and harmful. In this respect, in the speaker system 30 of the present embodiment, the sound absorbing material 14 is concentratedly disposed at the axial position where the antinodes of the standing wave along the diameter direction of the tubular body portion 1 are located, thereby standing along the diameter direction. Effectively absorbs harmful medium and high tones that form waves, and is transparent to transmission along the axial direction of beneficial medium and high sounds by ensuring a large cross-sectional opening in the vicinity of the side wall of the tube portion 1. Can be secured.
ところで、図4に示される本実施形態のスピーカーシステムでは、管体部1の内部空間を管体部1の軸線方向に分断しないようにドライバユニット20が音響伝送路10に音響的に結合されている。この点について、本実施形態のスピーカーシステムを図7に示される第1比較例のスピーカーシステムと比較しつつ、説明する。 By the way, in the speaker system of this embodiment shown in FIG. 4, the driver unit 20 is acoustically coupled to the acoustic transmission path 10 so as not to divide the internal space of the tubular body 1 in the axial direction of the tubular body 1. Yes. This point will be described while comparing the speaker system of the present embodiment with the speaker system of the first comparative example shown in FIG.
図7に示される第1比較例のスピーカーシステムも、図1に示される音響伝送路10にドライバユニット20´を音響的に結合したものであるが、本実施形態のスピーカーシステムと異なり、ドライバユニット20´によって、音響伝送路10の内部が管体部1の軸線方向に分断されている。 The speaker system of the first comparative example shown in FIG. 7 also has a driver unit 20 ′ acoustically coupled to the acoustic transmission line 10 shown in FIG. 1, but unlike the speaker system of this embodiment, the driver unit. The inside of the acoustic transmission path 10 is divided in the axial direction of the tube portion 1 by 20 ′.
具体的には、図7に示される第1比較例のスピーカーシステムは、図1の音響伝送路において振動板3bをドライバユニット20´で置換したものとなっている。この第1比較例のスピーカーシステムの問題点は、ドライバユニット20´の振動板(以下、「ドライバユニット振動板」と称する)の前後に、振幅または位相が不連続な音響振動が放射されることである。 Specifically, the speaker system of the first comparative example shown in FIG. 7 is obtained by replacing the diaphragm 3b with a driver unit 20 ′ in the acoustic transmission path of FIG. The problem with the speaker system of the first comparative example is that acoustic vibrations with discontinuous amplitude or phase are radiated before and after the diaphragm of the driver unit 20 '(hereinafter referred to as "driver unit diaphragm"). It is.
一般に、ドライバユニット20´から放射される音響振動の圧力は、ドライバユニット振動板の前面と裏面とでは逆相となる。すなわち、一方が正圧のときに他方は負圧となる。このため、ドライバユニット20´から放射される音響振動の管体部1内における圧力分布は、図7に実線で示されているようにドライバユニット振動板の前後で極性が逆転した反対称な分布となる。また、その速度分布は、図7に点線で示されているようにドライバユニット振動板の前後で滑らかに接続しない対称な分布となる。これに対し、管体部1の両端で反射されて管体部1内に存在する反射波は、図6に示されている場合と同様に管体部1の全長にわたり連続かつ滑らかな分布となる。したがって、第1比較例のスピーカーシステムでは、ドライバユニット20´からの放射波と管体部1内の反射波とは相互に強め合う位相関係を取ることができない。すなわち、図7に示されるような伝送路の途中にドライバユニット20´が配置されている第1比較例のスピーカーシステムでは、本実施形態のスピーカーシステムと異なり、図6に示されているような管全長を共振対象とする定在波は、成立することが出来ない。 In general, the pressure of acoustic vibration radiated from the driver unit 20 'is opposite in phase between the front surface and the back surface of the driver unit diaphragm. That is, when one is positive, the other is negative. For this reason, the pressure distribution in the tube portion 1 of the acoustic vibration radiated from the driver unit 20 ′ is an antisymmetric distribution in which the polarity is reversed before and after the driver unit diaphragm as shown by the solid line in FIG. It becomes. Further, the speed distribution is a symmetric distribution that is not smoothly connected before and after the driver unit diaphragm as shown by the dotted line in FIG. On the other hand, the reflected wave that is reflected at both ends of the tubular body portion 1 and exists in the tubular body portion 1 has a continuous and smooth distribution over the entire length of the tubular body portion 1 as in the case shown in FIG. Become. Therefore, in the speaker system of the first comparative example, the radiated wave from the driver unit 20 ′ and the reflected wave in the tube part 1 cannot have a mutually reinforcing phase relationship. That is, unlike the speaker system of the present embodiment, the speaker system of the first comparative example in which the driver unit 20 'is arranged in the middle of the transmission path as shown in FIG. 7 is as shown in FIG. A standing wave whose resonance is the entire length of the tube cannot be established.
なお、図7に示される第1比較例と同様のドライバユニットの配置は、上述した特許文献5、6、および7に開示されているバンドパス方式のスピーカーシステムに共通の配置となっている。したがって、特許文献5、6および7に開示されているバンドパス方式のスピーカーシステムも、ドライバユニット20´前後の各音響質量が独立にヘルムホルツ共振を形成するのみであり、図6に示されるような管体部1の全長を共振対象とする定在波が成立できないという点において、図4に示される本実施形態のスピーカーシステムとは別異の技術である。 The arrangement of the driver units similar to that of the first comparative example shown in FIG. 7 is an arrangement common to the band-pass speaker systems disclosed in Patent Documents 5, 6, and 7 described above. Therefore, the bandpass speaker systems disclosed in Patent Documents 5, 6 and 7 also only have Helmholtz resonance for each acoustic mass before and after the driver unit 20 ′, as shown in FIG. This is a technique different from the speaker system of the present embodiment shown in FIG. 4 in that a standing wave whose resonance target is the entire length of the tube portion 1 cannot be established.
また、図4に示される本実施形態のスピーカーシステムでは、ドライバユニットが管体部1の側壁の外側に配置されている。この点について、本実施形態のスピーカーシステム30を図8に示される第2比較例のスピーカーシステムと比較しつつ、説明する。 Further, in the speaker system of the present embodiment shown in FIG. 4, the driver unit is disposed outside the side wall of the tubular body portion 1. This point will be described while comparing the speaker system 30 of the present embodiment with the speaker system of the second comparative example shown in FIG.
図8に示される第2比較例のスピーカーシステムも、図1に示される音響伝送路10にドライバユニット20´を音響的に結合したものであるが、本実施形態のスピーカーシステムと異なり、ドライバユニットが管体部1の側壁の外側に配置されていない。 The speaker system of the second comparative example shown in FIG. 8 also has a driver unit 20 ′ acoustically coupled to the acoustic transmission line 10 shown in FIG. 1, but unlike the speaker system of this embodiment, the driver unit. Is not arranged outside the side wall of the tube part 1.
具体的には、第2比較例のスピーカーシステムでは、管体部1の両端が開口しており、管体部1の一端にドライバユニット20´が設けられており、管体部1の他端には、質量要素として振動板3dが設けられている。 Specifically, in the speaker system of the second comparative example, both ends of the tube portion 1 are open, a driver unit 20 ′ is provided at one end of the tube portion 1, and the other end of the tube portion 1. Is provided with a diaphragm 3d as a mass element.
言い換えれば、図8に示される第2比較例のスピーカーシステムは、図1の音響伝送路において振動板3aをドライバユニット20´で置換したものとなっている。この第2比較例のスピーカーシステムは、ドライバユニット20´を音響伝送路端に配置しているので、ドライバユニット20´によって管体部1の内部が分断されておらず、管体部全長を共振対象とする定在波が成立できないという上記第1比較例の問題を回避することができる。しかしながら図8の形態は、本実施形態と比べて、ドライバユニットの特性に依存して管体部1の終端条件が変化してしまうという別の問題を有している。 In other words, the speaker system of the second comparative example shown in FIG. 8 is obtained by replacing the diaphragm 3a with the driver unit 20 ′ in the acoustic transmission path of FIG. In the speaker system of the second comparative example, the driver unit 20 ′ is arranged at the end of the acoustic transmission path, so that the inside of the tube part 1 is not divided by the driver unit 20 ′, and the entire length of the tube part is resonated. The problem of the first comparative example that the target standing wave cannot be established can be avoided. However, the form of FIG. 8 has another problem that the termination condition of the tube part 1 changes depending on the characteristics of the driver unit, as compared with the present embodiment.
たとえば、図8には、図6に示される本実施形態と同様の、中央の空気室4b内で腹となり管体部1の両端において節となる定在波の圧力振幅が示されている。このとき、定在波の速度振幅は、本実施形態の場合と同様に、中央の空気室4bで節となり、管体部1の両端において腹となるので、管体部1の端部に配置されたドライバユニット20´振動板は速度振幅の腹として大きく振幅しなければならない。 For example, FIG. 8 shows the pressure amplitude of a standing wave that becomes an abdomen in the central air chamber 4b and becomes a node at both ends of the tubular body portion 1 as in the present embodiment shown in FIG. At this time, the velocity amplitude of the standing wave becomes a node in the central air chamber 4b and becomes an antinode at both ends of the tube portion 1 as in the case of the present embodiment. The resulting driver unit 20 'diaphragm must have a large amplitude as an antinode of velocity amplitude.
ところがドライバユニット20´には、電気的には、ドライバユニット20´を駆動するアンプの出力インピーダンスが接続されているので、駆動アンプの出力インピーダンスが低い場合にはドライバユニット20´のボイスコイル両端が等価的に短絡されて強い電磁制動が働き、ドライバユニット20´の振動板は自由に振動することができない。すなわち、駆動アンプの出力インピーダンスが低い場合には、管体部1の端部に配置されたドライバユニット20´が速度振幅の腹となることができず、したがって、図6に示される本実施形態の場合のような管体部1の全長を半波長とする定在波は、成立することができない。このとき、管体部の端に配置されたドライバユニット20´が速度振幅の節となることは可能なので、片端閉止の気柱共鳴管と同様に、管全長を1/4波長とする定在波は、成立することができる。 However, since the driver unit 20 'is electrically connected to the output impedance of the amplifier that drives the driver unit 20', both ends of the voice coil of the driver unit 20 'are connected when the output impedance of the drive amplifier is low. Equivalently short-circuited and strong electromagnetic braking works, and the diaphragm of the driver unit 20 'cannot vibrate freely. That is, when the output impedance of the drive amplifier is low, the driver unit 20 ′ disposed at the end of the tube part 1 cannot be antinode of the speed amplitude, and therefore, the present embodiment shown in FIG. The standing wave which makes the full length of the tubular-body part 1 a half wavelength like in the case of (5) cannot be materialized. At this time, the driver unit 20 ′ arranged at the end of the tube body can be a node of velocity amplitude, so that the total length of the tube is ¼ wavelength as in the case of the air column resonance tube closed at one end. Waves can be established.
逆に、駆動アンプの出力インピーダンスが高い場合には、ドライバユニット20´のボイスコイル両端が等価的に開放されていて電磁制動は働かず、ドライバユニット20´の振動板は自由に振動することができる。すなわち、駆動アンプの出力インピーダンスが高い場合には、管体部1の端に配置されたドライバユニット20´が速度振幅の腹となることができる。したがって、図6に示される本実施形態の場合のような管体部1の全長を半波長とする定在波が、成立可能となる。また、駆動アンプの出力インピーダンスが中間的な場合には、ドライバユニット20´は速度振幅の腹にも節にもなることができず、明瞭な共振点は不在となる。このように、図8の形態のスピーカーシステムは、組み合わせる駆動アンプの種類によって動作および音質が大きく変化する。 On the other hand, when the output impedance of the drive amplifier is high, both ends of the voice coil of the driver unit 20 ′ are equivalently opened and electromagnetic braking does not work, and the diaphragm of the driver unit 20 ′ can vibrate freely. it can. That is, when the output impedance of the drive amplifier is high, the driver unit 20 ′ disposed at the end of the tubular body portion 1 can be an antinode of the speed amplitude. Therefore, a standing wave having a half wavelength of the entire length of the tubular body portion 1 as in the case of the present embodiment shown in FIG. 6 can be established. Further, when the output impedance of the drive amplifier is intermediate, the driver unit 20 ′ cannot be an antinode or node of the speed amplitude, and there is no clear resonance point. As described above, the operation and sound quality of the speaker system shown in FIG. 8 vary greatly depending on the type of drive amplifier to be combined.
したがって、図8に示された第2比較例のスピーカーシステムの場合は、管体部全長を共振対象とする定在波が成立できないという問題は解決できるものの、組み合わせる駆動アンプの種類が制限される。したがって、図4に示される本実施形態のスピーカーシステムの方が、ドライバユニット20の特性が管の終端条件を左右しないという作用効果を有し、組み合わせる駆動アンプの種類によらず音響製品としての品質を維持保証することが可能である点で、より好ましい。 Therefore, in the case of the speaker system of the second comparative example shown in FIG. 8, the problem that a standing wave whose resonance target is the entire length of the tube body cannot be solved, but the types of drive amplifiers to be combined are limited. . Therefore, the speaker system of the present embodiment shown in FIG. 4 has the effect that the characteristics of the driver unit 20 do not affect the termination condition of the tube, and the quality as an acoustic product regardless of the type of drive amplifier to be combined. Is more preferable in that it can be maintained and guaranteed.
また、図4に示される本実施形態のスピーカーシステム30では、ドライバユニット20が、音響伝送路10内の一振動板を兼ねていない。この点について本実施形態のスピーカーシステム30を図7に示される第1比較例および図8に示される第2比較例のスピーカーシステムと比較しつつ、説明する。 Further, in the speaker system 30 of the present embodiment shown in FIG. 4, the driver unit 20 does not serve as one diaphragm in the acoustic transmission path 10. This point will be described while comparing the speaker system 30 of the present embodiment with the speaker systems of the first comparative example shown in FIG. 7 and the second comparative example shown in FIG.
第1比較例および第2比較例のように、ドライバユニット20´が、音響伝送路10内の一振動板を兼ねている場合、音響伝送路を低音に対して共振させるためには、ドライバユニット20´の振動板質量を大きく設定する必要があり、したがってドライバユニットの高音側の応答特性が劣化しやすい。これに対して、本実施形態では、ドライバユニット20が、音響伝送路10内の一振動板を兼ねていないので、ドライバユニット20の高音側の応答特性は劣化しない。 When the driver unit 20 ′ also serves as one diaphragm in the acoustic transmission path 10 as in the first comparative example and the second comparative example, in order to resonate the acoustic transmission path with low sound, the driver unit It is necessary to set a large 20 ′ diaphragm mass, and therefore the response characteristics on the high-pitched side of the driver unit are likely to deteriorate. On the other hand, in this embodiment, since the driver unit 20 does not serve as one diaphragm in the acoustic transmission path 10, the response characteristic on the high sound side of the driver unit 20 does not deteriorate.
たとえば、図1に示す音響伝送路10において、管体部1が内径0.10mの円筒管であり、その内部に有効直径0.064mの振動板を0.10mの間隔で配置し、且つ、各パラメータ値を以下のように設定する。 A:0.00785m2 L:0.10m S0:790N/m κ:141700N/m2 ρ:1.29kg/m3。なお、ここでは、上記(10)式および(11)式とは異なる補正算出値を使用している。 For example, in the acoustic transmission line 10 shown in FIG. 1, the tube part 1 is a cylindrical tube having an inner diameter of 0.10 m, and diaphragms having an effective diameter of 0.064 m are arranged at intervals of 0.10 m, and Set each parameter value as follows. A: 0.00785 m 2 L: 0.10 m S 0 : 790 N / m κ: 141700 N / m 2 ρ: 1.29 kg / m 3 . Note that here, a correction calculation value different from the above equations (10) and (11) is used.
このとき、管全長の0.30mを実質的に1/2波長とする波長6L(波数π/3L)の素子振動の共振周波数を、たとえば80Hzとするためには振動板の質量m0として5gが要求され、60Hzとするためには振動板の質量m0として10gが要求される。これは、10kHz以上の高い周波数にも応答可能な典型的な公称口径0.08m(有効直径0.064m)のドライバユニットの振動板の質量m0が2g程度であるのに比べて極めて大きな質量であり、このような大きな質量の振動板が10kHz以上の高い周波数に良好に応答することは、極めて困難である。 At this time, in order to set the resonance frequency of the element vibration of the wavelength 6L (wave number π / 3L), which makes the overall length of the tube 0.30 m substantially ½ wavelength, to 80 Hz, for example, the mass m 0 of the diaphragm is 5 g In order to obtain 60 Hz, 10 g is required as the mass m 0 of the diaphragm. This is an extremely large mass compared to the case where the mass m 0 of the driver plate having a typical nominal diameter of 0.08 m (effective diameter 0.064 m) capable of responding to a high frequency of 10 kHz or higher is about 2 g. It is extremely difficult for such a large mass diaphragm to respond well to a high frequency of 10 kHz or higher.
したがって、本実施形態のスピーカーシステムにおいて、ドライバユニット20が音響伝送路10の振動板3を兼ねておらず、音響伝送路10の設計とは独立にドライバユニット20の振動系質量を設定可能なことは、広い周波数帯域にわたりドライバユニットの良好な応答特性を確保するために、極めて有利である。 Therefore, in the speaker system of this embodiment, the driver unit 20 does not serve as the diaphragm 3 of the acoustic transmission path 10 and the vibration system mass of the driver unit 20 can be set independently of the design of the acoustic transmission path 10. Is extremely advantageous in order to ensure good response characteristics of the driver unit over a wide frequency band.
以上のように、本実施形態のスピーカーシステム30では、上述のように質量m0が比較的大きな質量の振動板3が複数同時に振動することがあるので、その反作用も大きなものである可能性がある。振動板3の運動の反作用により、管体部1自体が振動板3と反対方向に振動すると、音響放射に寄与しない運動にエネルギーが消費されることになるので、音響的な放射効率が低下する。 As described above, in the speaker system 30 of the present embodiment, as described above, a plurality of diaphragms 3 having a relatively large mass m 0 may vibrate simultaneously, so that the reaction may be large. is there. When the tube part 1 itself vibrates in the opposite direction to the diaphragm 3 due to the reaction of the movement of the diaphragm 3, energy is consumed for the movement that does not contribute to the acoustic radiation, so that the acoustic radiation efficiency decreases. .
この点、図4に示される本実施形態のスピーカーシステム30では、ドライバユニット20が、奇数個の空気室4a、4b、4cのうち中央部に配置された空気室4bに結合されることにより、音響的な放射効率の低下を防止している。 In this regard, in the speaker system 30 of the present embodiment shown in FIG. 4, the driver unit 20 is coupled to the air chamber 4b disposed in the center portion among the odd number of air chambers 4a, 4b, and 4c. The acoustic radiation efficiency is prevented from decreasing.
すなわち、奇数個の空気室のうち中央部に配置された空気室4bにドライバユニット20を結合することによって、図4に示されるようにドライバユニット20を中心として音響伝送路10が左右対称に構成される。図6に示される管体部1の全長を1/2波長の整数倍とする素子振動の共鳴を利用すれば、左右対称位置にある振動板3a,3cの対が常に相互に反対方向に運動するので、管体部1自体に反作用が誘起されることがなく、音響的な放射効率の低下を防ぐことができる。 That is, by connecting the driver unit 20 to the air chamber 4b disposed in the center among the odd number of air chambers, the acoustic transmission path 10 is configured symmetrically about the driver unit 20 as shown in FIG. Is done. 6 is utilized, the pair of diaphragms 3a and 3c at left and right symmetrical positions always move in opposite directions. Therefore, no reaction is induced in the tube part 1 itself, and a decrease in acoustic radiation efficiency can be prevented.
なお、本実施形態と異なり、奇数個の空気室のうち中央部に配置された空気室4bにドライバユニット20が結合しない場合であっても、管体部1の質量を大きなものとすることにより、管体部1が振動板3の運動に応答しないようにすることができる。しかしながら、軽量なスピーカーシステムを構成する観点からは、本実施形態のスピーカーシステム30のように、中央部に配置された空気室4bにドライバユニット20を結合する構成を採用することが望ましい。 Unlike the present embodiment, even if the driver unit 20 is not coupled to the air chamber 4b disposed in the center portion among the odd number of air chambers, the mass of the tube body portion 1 is increased. The tube part 1 can be made not to respond to the movement of the diaphragm 3. However, from the viewpoint of configuring a lightweight speaker system, it is desirable to employ a configuration in which the driver unit 20 is coupled to the air chamber 4b disposed in the center, as in the speaker system 30 of the present embodiment.
また、図4に示される本実施形態のスピーカーシステム30では、3個以上の空気室4a〜4cが直列して配列されている。したがって、速度振幅の節を含む空気室4bが他の空気室4a、4bと分離されているので、隔壁6a,6bおよび振動板3b,3cからなる分離壁を越えて節位置が不明瞭となることがない。また、ドライバユニット20の背面放射波は振動板3bおよび3cによって波面が平面的に整えられるので、定在波の平面性は良好に維持される。したがって、図4に示される本実施形態のスピーカーシステム30は、ドライバユニット20の背面放射波による伝送路の共鳴性の低下が少ないという点において、より有利な形態である。 In the speaker system 30 of the present embodiment shown in FIG. 4, three or more air chambers 4a to 4c are arranged in series. Therefore, since the air chamber 4b including the velocity amplitude node is separated from the other air chambers 4a and 4b, the position of the node becomes unclear beyond the separation wall composed of the partition walls 6a and 6b and the diaphragms 3b and 3c. There is nothing. Further, since the wave front of the backside radiated wave of the driver unit 20 is adjusted by the diaphragms 3b and 3c, the flatness of the standing wave is maintained well. Therefore, the speaker system 30 of the present embodiment shown in FIG. 4 is a more advantageous form in that the decrease in the resonance of the transmission path due to the backside radiation wave of the driver unit 20 is small.
また、図4に示されるとおり、ドライバユニット20を速度振幅の節位置に結合することによって、小振幅で歪みの小さい状態でドライバユニット20を用いつつ、速度振幅の腹である管端から強い音響放射を得る共鳴増幅効果を得ることができる。 Further, as shown in FIG. 4, by coupling the driver unit 20 to the node position of the velocity amplitude, the driver unit 20 is used in a state where the amplitude is small and distortion is small, and strong sound is generated from the tube end that is the antinode of the velocity amplitude. A resonance amplification effect that obtains radiation can be obtained.
なお、上述のように本実施形態に用いられる音響伝送路10では、容易に大気中の音速の1/3以下の低い伝搬速度を得ることができるので、共振周波数が100Hz以下であり、管全長が0.5m以下である1/2波長共鳴管を容易に構成可能である。たとえば、本実施形態においては、わずか0.3mの全長で共振周波数が60Hzまたは80Hzの1/2波長共鳴管を構成することができる。周波数60Hzの音波に共振する1/2波長相当の気柱共鳴管の全長は2.8mであるので、本実施形態のスピーカーシステム30の全長は通常の気柱共鳴管を用いたスピーカーシステムに比べて大幅に短縮されている。 Note that, as described above, in the acoustic transmission line 10 used in the present embodiment, a low propagation speed that is 1/3 or less of the sound speed in the atmosphere can be easily obtained. Can be easily constructed. For example, in the present embodiment, a 1/2 wavelength resonance tube having a total length of only 0.3 m and a resonance frequency of 60 Hz or 80 Hz can be configured. Since the total length of the air column resonance tube corresponding to a half wavelength resonating with a sound wave having a frequency of 60 Hz is 2.8 m, the total length of the speaker system 30 of the present embodiment is larger than that of a speaker system using a normal air column resonance tube. Has been greatly shortened.
ここで、本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果を確認するために行った実施例を示す。管体部1は、内径0.09mの円筒管であり、空気室4a、4b、4cの長さは全て0.11mとした。各振動板の有効直径は0.064mとした。管体部1の端部に配置された振動板3aと3dの質量は16gとし、管体部1の内部に配置された振動板3bと3cの質量は20gとした。エッジ部材7のバネ定数は、全ての振動板3a、3b、3cに対して共通にS0=790N/mとした。このバネ定数をVas(等価容量)に換算すると約1.9リットルであり、隣接する空気室4の容積が約0.7リットルであるのに比べて大きくなっている。したがって、弾性要素としては小型化された空気室4の比較的高い弾性が支配的であり、この結果、エッジ部材7などによる共振周波数が上昇する効果は、小さく抑えられている。 Here, the Example performed in order to confirm the effect of the speaker system 30 of this embodiment is shown. The tube portion 1 is a cylindrical tube having an inner diameter of 0.09 m, and the lengths of the air chambers 4a, 4b, and 4c are all 0.11 m. The effective diameter of each diaphragm was 0.064 m. The masses of the diaphragms 3a and 3d arranged at the end of the tube part 1 were 16 g, and the masses of the diaphragms 3b and 3c arranged inside the tube part 1 were 20 g. The spring constant of the edge member 7 was S0 = 790 N / m in common for all the diaphragms 3a, 3b, 3c. When this spring constant is converted to Vas (equivalent capacity), it is about 1.9 liters, which is larger than the volume of the adjacent air chamber 4 being about 0.7 liters. Therefore, the relatively high elasticity of the downsized air chamber 4 is dominant as the elastic element, and as a result, the effect of increasing the resonance frequency by the edge member 7 and the like is suppressed to a small level.
本実施例においては、全ての振動板3a、3b、3cの可動範囲を±2.5mmとし、有効直径が0.064mの振動板としては大きな値を確保した。このことは、端部に配置された振動板3aと3dが、定在波の腹として余裕を持って振幅可能となるといった効果を持つ。なお、内側の振動板3b、3cには、振動板3aと3dとの比較において小さな可動範囲を設定しても良い。 In this embodiment, the movable range of all the diaphragms 3a, 3b, and 3c was ± 2.5 mm, and a large value was secured as a diaphragm having an effective diameter of 0.064 m. This has the effect that the diaphragms 3a and 3d arranged at the end portions can be amplified with a margin as antinodes of standing waves. The inner diaphragms 3b and 3c may have a small movable range in comparison with the diaphragms 3a and 3d.
振動板3およびエッジ部材7よりなる振動系のQmsは、5.2とした。Qmsが小さすぎると、管内における素子振動の伝送ロスが増大し共鳴性が低下する。共鳴管方式のスピーカーシステムとしての適正な動作のためには、Qmsが3.0以上であることが望ましい。なお、共鳴性を積極的に利用しない後述のトランスミッションライン方式のスピーカーシステムを構成するにあたっては、この限りでない。 The Qms of the vibration system composed of the diaphragm 3 and the edge member 7 was set to 5.2. If Qms is too small, the transmission loss of element vibration in the tube increases and the resonance decreases. For proper operation as a resonance tube type speaker system, it is desirable that Qms is 3.0 or more. This is not the case when configuring a transmission line type speaker system to be described later that does not actively use resonance.
ドライバユニット20には、有効直径が0.064mで、fs=110Hz、Qts=0.33のものを用いた。本実施例のように空気室4の容積が1リットル以下と小さい場合には、Qtsの小さなドライバユニット20を選択することが重要である。望ましくはQtsが0.5以下のドライバユニットを用いることによって、ドライバユニット20の振動系と背後の空気室4により形成される共振点の近辺の周波数において、共振の鋭度を抑え平坦な周波数応答特性を得ることができる。また、Qtsの小さなドライバユニット20は、上記共振点よりも低い周波数領域まで応答性を維持するので、上記共振点よりも低い周波数に設定された音響伝送路10の共振と比較的強い結合を形成可能であるという利点を有している。 The driver unit 20 has an effective diameter of 0.064 m, fs = 110 Hz, and Qts = 0.33. When the volume of the air chamber 4 is as small as 1 liter or less as in this embodiment, it is important to select a driver unit 20 having a small Qts. Desirably, by using a driver unit having a Qts of 0.5 or less, a flat frequency response that suppresses the sharpness of resonance and has a flat frequency response at a frequency near the resonance point formed by the vibration system of the driver unit 20 and the air chamber 4 behind. Characteristics can be obtained. In addition, since the driver unit 20 having a small Qts maintains responsiveness to a frequency region lower than the resonance point, it forms a relatively strong coupling with the resonance of the acoustic transmission line 10 set to a frequency lower than the resonance point. It has the advantage of being possible.
無限系を仮定した前記数式(10)および(11)に、各振動板3の有効振動面積が管内断面積の51%であることを考慮して補正を加えると、伝搬可能な最短波長2L(波数π/L)における素子振動の周波数は120Hzと算出され、位相速度Vpは、26m/sと空気中の音速の約8%まで減速されるものと算出される。同様に、波長6L(波数π/3L)においては、素子振動の周波数が60Hz、位相速度Vpが40m/sと算出される。これに対し、有限個の質量要素からなる実際の系においては、インピーダンス測定から107Hzと46Hzにおいて共振が観測された。また同時に120Hzにおいて反共振が観測された。 When correction is made in consideration of the fact that the effective vibration area of each diaphragm 3 is 51% of the cross-sectional area in the tube, the above equations (10) and (11) assuming an infinite system are the shortest wavelength 2L ( The frequency of element vibration at a wave number π / L is calculated to be 120 Hz, and the phase velocity Vp is calculated to be 26 m / s, which is reduced to about 8% of the speed of sound in the air. Similarly, at a wavelength of 6 L (wave number π / 3 L), the frequency of element vibration is calculated as 60 Hz, and the phase velocity Vp is calculated as 40 m / s. In contrast, in an actual system composed of a finite number of mass elements, resonance was observed at 107 Hz and 46 Hz from impedance measurement. At the same time, antiresonance was observed at 120 Hz.
本実施例においては、わずか0.33mの全長で周波数46Hzにおける1/2波長相当の音響伝送路を構成することが可能となっている。周波数46Hzの音波に共振する1/2波長相当の気柱共鳴管の全長は約3.6mであるので、大幅な短縮が可能となっている。また、通常の気柱共鳴管が基本共振周波数とその高調波に相当する複数の周波数において共振するのに対し、本実施例においては、107Hzの高調波共振のみが存在することも特徴となっている。 In the present embodiment, it is possible to configure an acoustic transmission path corresponding to a half wavelength at a frequency of 46 Hz with a total length of only 0.33 m. Since the total length of the air column resonance tube corresponding to ½ wavelength that resonates with a sound wave having a frequency of 46 Hz is about 3.6 m, it can be significantly shortened. In addition, an ordinary air column resonance tube resonates at a plurality of frequencies corresponding to the fundamental resonance frequency and its harmonics, whereas in this embodiment, only a harmonic resonance of 107 Hz exists. Yes.
(第4の実施形態)
図9は、本発明の第4の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態は、振動板3が中高音をより効果的に透過させる形態となっている点を除いて図4に示される第3の実施形態のスピーカーシステムの構造と同様である。したがって、第3の実施形態のスピーカーシステムと同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
(Fourth embodiment)
FIG. 9 is a cross-sectional view of a speaker system according to a fourth embodiment of the present invention. The present embodiment is the same as the structure of the speaker system of the third embodiment shown in FIG. 4 except that the diaphragm 3 is configured to transmit medium and high tones more effectively. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the speaker system of the third embodiment, and repeated description is omitted.
本実施形態の振動板3aは、振動膜15と、振動膜15の周縁部を補強する環状の補強枠16とを有する。振動膜15は、薄く形成された紙の薄膜であり、環状の補強枠16により周縁部、すなわち外周を補強される。また、補強枠16は、気密封止手段であるエッジ部材7により管体部1の内面に弾性的に支持されている。なお、振動膜15は、紙の膜以外でも、布、樹脂、金属箔、もしくはそれらの複合体を少なくとも部分的に薄く形成したものであってもよい。補強枠16には、アルミニウムなどの軽金属、あるいは繊維強化樹脂などの高強度樹脂素材を用いることができる。補強枠16は、その内部に格子状あるいは放射状の補強桟(不図示)が付加されていてもよい。また、補強枠16の後方端に、板バネ状の弾性支持手段を追加して径方向の運動を拘束しつつ軸方向の運動を弾性的に支持してもよい。なお、以上のように振動板3aについて説明したが、他の振動板3b、3c、3dも、同様の構成を有する。 The diaphragm 3a of the present embodiment includes the diaphragm 15 and an annular reinforcing frame 16 that reinforces the peripheral edge of the diaphragm 15. The vibration film 15 is a thin paper thin film, and its peripheral portion, that is, the outer periphery is reinforced by an annular reinforcing frame 16. The reinforcing frame 16 is elastically supported on the inner surface of the tube portion 1 by an edge member 7 which is an airtight sealing means. The vibration film 15 may be a film, a resin, a metal foil, or a composite thereof formed at least partially thinner than a paper film. The reinforcement frame 16 can be made of a light metal such as aluminum or a high-strength resin material such as a fiber reinforced resin. The reinforcing frame 16 may have a lattice-shaped or radial reinforcing bar (not shown) added to the inside thereof. Further, a plate spring-like elastic support means may be added to the rear end of the reinforcing frame 16 to elastically support the axial motion while restraining the radial motion. Although the diaphragm 3a has been described as described above, the other diaphragms 3b, 3c, and 3d have the same configuration.
以上のように構成されるスピーカーシステム30は、第3の実施形態のスピーカーシステムと同様の作用効果に加えて、以下のような作用効果を奏する。 The speaker system 30 configured as described above has the following operational effects in addition to the operational effects similar to those of the speaker system of the third embodiment.
音響伝送路10の動作に必要な質量を補強枠16に集中しているとともに、補強枠16により振動膜15の外周が補強されるので、大振幅動作に必要な強度を保持しつつ振動膜10の厚さを薄く設定することが可能となっている。このため、小振幅の中高音は小質量の振動膜15の変形振動(湾曲変形、分割振動)により効率的に伝達され、大振幅の低音は補強枠16を含む質点要素全体である振動板の往復運動により伝達することができる。 Since the mass necessary for the operation of the acoustic transmission path 10 is concentrated on the reinforcing frame 16 and the outer periphery of the vibrating membrane 15 is reinforced by the reinforcing frame 16, the vibrating membrane 10 is maintained while maintaining the strength necessary for large amplitude operation. It is possible to set the thickness of the thin film. For this reason, medium and high tones of small amplitude are efficiently transmitted by deformation vibration (curvature deformation, split vibration) of the diaphragm 15 having a small mass, and low sound of large amplitude is transmitted from the diaphragm that is the entire mass element including the reinforcing frame 16. It can be transmitted by reciprocating motion.
(第5の実施形態)
本実施形態のスピーカーシステムは、図4に示される第3実施形態のスピーカーシステムにおいて、空気室の長さを与える振動板の間隔および振動板の質量などを含むパラメータを変更したものである。上記の第3実施形態のスピーカーシステムにおいて、強い共振と反共振により、周波数特性に大きなピークとディップが発生する場合がある。そこで、本実施形態では、強すぎる共振、反共振を弱める目的で、パラメータを変更している。なお、本実施形態のスピーカーシステムの基本構成自体は、図4に示される第3実施形態のスピーカーシステムと同様である。したがって、第3実施形態のスピーカーシステムと同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
(Fifth embodiment)
The speaker system of this embodiment is a speaker system of the third embodiment shown in FIG. 4 in which parameters including the distance between diaphragms giving the length of the air chamber and the mass of the diaphragm are changed. In the speaker system according to the third embodiment, a large peak and dip may occur in the frequency characteristics due to strong resonance and anti-resonance. Therefore, in the present embodiment, the parameters are changed for the purpose of weakening too strong resonance and anti-resonance. The basic configuration of the speaker system of this embodiment is the same as that of the speaker system of the third embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the speaker system of the third embodiment, and repeated description is omitted.
本実施形態のスピーカーシステムでは、直列に並んだ空気室4a、4b、4cのうち、中央部に配置された空気室4bの長さを、端部に配置された空気室4a、4cの長さに比べて長くしている。ここで、再生帯域を低域方向に拡大するとともに、強い共振と反共振を弱めてピークとディップを抑圧するためには、管体部1の軸線に沿った中央、すなわち空気室4bを基準として対称位置にある空気室4aと空気室4cの長さを等しくし、空気室長の変化を左右対称とすることが望ましい。言い換えれば、管体部1の中央に配列された空気室4bを基準として対称位置にある空気室4aと空気室4cの容量を等しくしつつ、管体部1の端部側に配置されるにしたがって空気室の容積が小さくなるように気室の容量を対称的に変化させることとなる。 In the speaker system of the present embodiment, among the air chambers 4a, 4b, and 4c arranged in series, the length of the air chamber 4b disposed at the center is the length of the air chambers 4a and 4c disposed at the end. It is longer than that. Here, in order to expand the reproduction band in the low frequency direction and weaken strong resonance and anti-resonance to suppress the peak and dip, the center along the axis of the tube portion 1, that is, the air chamber 4b is used as a reference. It is desirable that the lengths of the air chamber 4a and the air chamber 4c at the symmetric positions are equal, and the change in the air chamber length is symmetrical. In other words, the air chambers 4a and 4c that are in a symmetrical position with respect to the air chambers 4b arranged in the center of the tube body portion 1 are arranged on the end side of the tube body portion 1 with the same capacity. Therefore, the volume of the air chamber is changed symmetrically so that the volume of the air chamber is reduced.
ただし、この場合も、図2に示される模式図で示したような素子振動の伝搬モードを維持する見地からは、たとえば、任意の空気室の長さ(隣接する振動板間の間隔)における長さ比が、1.5を超えないことが望ましい。 However, also in this case, from the viewpoint of maintaining the propagation mode of the element vibration as shown in the schematic diagram shown in FIG. 2, for example, the length in an arbitrary air chamber length (interval between adjacent diaphragms) It is desirable that the thickness ratio does not exceed 1.5.
また、複数の質量要素である振動板3のうち少なくとも1つの質量要素3cを他の振動板3a、3c、3dに比べて軽くしている。また、本実施形態では、ドライバユニット20を中心として対称位置にある振動板同士の質量を異ならしめている。具体的には、対称位置にある振動板3aと3dとで質量を異ならしめており、対象位置になる振動板3bと3cとで質量を異ならしめている。特に、本実施形態では、周波数特性を平坦化しつつ、管体部1の全長を共振対象とする定在波の強度をある程度保つために全振動板3a、3b、3c、3dの平均質量よりも小さい質量を有する振動板3a、3cと、全振動板3a、3b、3c、3dの平均質量よりも大きい質量を有する振動板3b、3dとが交互に配列されている。ただし、この場合も、図2に示される模式図で示したような素子振動の伝搬、すなわち共鳴性を維持する見地からは、素子振動ドライバユニット20を除く任意の質量要素である振動板3a、3b、3c、3d間の質量比が、3を超えないことが望ましく、より有利には、2を超えないことが望ましい。 Moreover, at least one mass element 3c among the diaphragms 3 which are a plurality of mass elements is lighter than the other diaphragms 3a, 3c and 3d. In the present embodiment, the masses of the diaphragms at symmetrical positions with the driver unit 20 as the center are different. Specifically, the masses are different between the diaphragms 3a and 3d at the symmetrical positions, and the mass is different between the diaphragms 3b and 3c at the target positions. In particular, in the present embodiment, in order to keep the strength of the standing wave whose resonance target is the entire length of the tubular body 1 while flattening the frequency characteristics, it is more than the average mass of all the diaphragms 3a, 3b, 3c, 3d. The diaphragms 3a and 3c having a small mass and the diaphragms 3b and 3d having a mass larger than the average mass of all the diaphragms 3a, 3b, 3c and 3d are alternately arranged. However, also in this case, from the standpoint of maintaining the propagation of the element vibration as shown in the schematic diagram shown in FIG. 2, that is, the resonance, the diaphragm 3a, which is an arbitrary mass element excluding the element vibration driver unit 20, It is desirable for the mass ratio between 3b, 3c, 3d not to exceed 3, more advantageously not to exceed 2.
なお、このように音響伝送路10内のパラメータであるS/m(Sはバネ定数、mは質量)や隣接する質点間の距離Lが不均一な場合にも、上記した数式(8)において、各S/mの平均値、および各Lの平均値を用いることによって、誤差はあるものの実用上調整可能な範囲内で本発明のスピーカーシステムを設計することができる。 Even when the S / m (S is a spring constant, m is mass) and the distance L between adjacent mass points are non-uniform in the acoustic transmission path 10 as described above, By using the average value of each S / m and the average value of each L, the speaker system of the present invention can be designed within a practically adjustable range although there is an error.
また、寄生要素などを考慮した数式(11)を用いる場合も、平方根の中身とLをそれぞれの平均値で置き換えることによって、実用上調整可能な範囲内で本発明のスピーカーシステムを設計することができる。 Also, when using the formula (11) that takes into account parasitic elements, the speaker system of the present invention can be designed within a practically adjustable range by replacing the contents of the square root and L with their respective average values. it can.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステムによれば、物理的な全長が短い管体部1であっても、長い全長の管体部と同等の低音増強効果を維持しつつ、強い共振と反共振を弱めることによって顕著なピークとディップが抑圧することができ、周波数特性上の平坦性を向上することができる。 According to the speaker system of the present embodiment configured as described above, even when the tubular body portion 1 has a short physical total length, it is strong while maintaining the same bass enhancement effect as the long full-length tubular body portion. By weakening the resonance and anti-resonance, significant peaks and dips can be suppressed, and the flatness in frequency characteristics can be improved.
ここで、本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果を確認するために行った実施例を示す。管体部1の全長は、上記第3実施形態における実施例の場合と同じに保持したまま空気室4a、4cの長さを0.1mに短縮し、空気室4bの長さは0.13mに延長した。このように空気室4の長さを変化させて個々の空気室4における波数π/L相当の共振点をずらすことにより、管体部1全体としての波数π/L相当の共振を弱めることができる。管体部1の全長を1/2波長とする波数π/3L相当の定在波は、短い距離スケールでの変化には鈍感であり、更に本実施例では空気室長の変化を左右対称としているので、波数π/3L相当の定在波への影響は小さいものとなっている。管体部1の全長を維持しつ空気室4bの長さが延長されていることにより、本実施例ではドライバユニットと空気室4bにより形成される共振点が、若干低周波数側に移動している。このことは、ドライバユニットの再生帯域よりも低い周波数域に存在する管共振とドライバユニットとの結合を強め、再生帯域を低周波数側に拡大する方向に作用する。 Here, the Example performed in order to confirm the effect of the speaker system 30 of this embodiment is shown. The length of the air chambers 4a and 4c is shortened to 0.1 m while the total length of the tube part 1 is kept the same as in the case of the example in the third embodiment, and the length of the air chamber 4b is 0.13 m. Extended. Thus, by changing the length of the air chamber 4 and shifting the resonance point corresponding to the wave number π / L in each air chamber 4, the resonance corresponding to the wave number π / L of the entire tube portion 1 can be weakened. it can. A standing wave equivalent to a wave number π / 3L having a full length of the tube portion 1 of ½ wavelength is insensitive to changes on a short distance scale, and in this embodiment, the change in the air chamber length is symmetric. Therefore, the influence on the standing wave corresponding to the wave number π / 3L is small. In the present embodiment, the resonance point formed by the driver unit and the air chamber 4b is slightly moved to the lower frequency side by extending the length of the air chamber 4b while maintaining the entire length of the tube portion 1. Yes. This acts in the direction of strengthening the coupling between the tube resonance and the driver unit existing in the frequency range lower than the reproduction band of the driver unit and expanding the reproduction band to the low frequency side.
また本実施例では、振動板3aと3bの質量は、第3実施形態における実施例の場合と同様に16g、20gにそれぞれ維持しつつ、振動板3cの質量を10g、振動板3dの質量を20gに、それぞれ変更した。この結果、振動板3a、3b、3c、3dの質量は、それぞれ16g、20g、10g、20gとなり、全振動板の平均質量16.5gより小さい質量を有する振動板と平均質量16.5gより大きい質量を有する振動板とが交互に並ぶことになる。この結果、振動板3aおよび3cを含む振動要素の共振周波数が高周波側にシフトするので、実施例1で観測された反共振と相殺し、反共振点近傍における周波数特性のディップを軽減することができる。また、系全体の質量分布の非対称性が増し、波数π/3L相当の定在波による周波数特性のピークが軽減されるので、前記ディップの軽減と合わせ全体として周波数特性が平坦化される。軽質量の振動板3aおよび3cと重質量の振動板3bおよび3dが交互に配列されていることは、管体部1の全長を共振対象とする定在波が極端に抑圧されることを防止するので、低周波数側の再生帯域が縮小することなく周波数特性が平坦化される。これに対し、管体部1の一方側(たとえば、空気室4a側)に軽質量の振動板を集中させ、管体部1の他方側(たとえば、空気室4c側)に重質量の振動板を集中させると、質量の偏在により実質的に管体部1が2分され管体部1の全長を共振対象とする定在波の強度が著しく弱まるので、低周波数側の再生帯域は縮小する。 In this example, the masses of the diaphragms 3a and 3b are maintained at 16 g and 20 g, respectively, as in the example of the third embodiment, while the mass of the diaphragm 3c is 10 g and the mass of the diaphragm 3d is the same. Changed to 20 g, respectively. As a result, the masses of the diaphragms 3a, 3b, 3c, and 3d are 16 g, 20 g, 10 g, and 20 g, respectively, and the diaphragm having a mass smaller than the average mass of 16.5 g and the average mass of 16.5 g are larger. The diaphragm having the mass is alternately arranged. As a result, since the resonance frequency of the vibration element including the diaphragms 3a and 3c is shifted to the high frequency side, it cancels out the anti-resonance observed in the first embodiment, and the dip of the frequency characteristic near the anti-resonance point can be reduced. it can. Further, the asymmetry of the mass distribution of the entire system is increased, and the peak of the frequency characteristic due to the standing wave corresponding to the wave number π / 3L is reduced, so that the frequency characteristic is flattened as a whole together with the reduction of the dip. The light mass diaphragms 3a and 3c and the heavy mass diaphragms 3b and 3d are alternately arranged to prevent the standing wave whose resonance target is the entire length of the tubular body 1 from being extremely suppressed. Therefore, the frequency characteristic is flattened without reducing the reproduction band on the low frequency side. On the other hand, a light-mass diaphragm is concentrated on one side (for example, the air chamber 4a side) of the tube portion 1, and a heavy-mass diaphragm is disposed on the other side (for example, the air chamber 4c side) of the tube portion 1. Is concentrated, the tube part 1 is substantially divided into two parts due to the uneven distribution of the mass, and the strength of the standing wave whose resonance target is the entire length of the tube part 1 is significantly weakened, so the reproduction band on the low frequency side is reduced. .
なお、振動板3及びエッジ部材7よりなる振動系のQmsは、3.7とした。 The Qms of the vibration system composed of the diaphragm 3 and the edge member 7 was 3.7.
以上のパラメータ変更を行うことにより本実施例では、再生帯域が低域方向に拡大されるとともに、ピークとディップが抑圧され、周波数特性上の平坦性が向上した。 By changing the parameters as described above, in this embodiment, the reproduction band is expanded in the low frequency direction, peaks and dips are suppressed, and the flatness in frequency characteristics is improved.
以上のように第5の実施形態では、パラメータを変更することによって共振を抑制する場合を説明したが、他の形態によっても、音質調整の目的で共振を抑制することが可能である。以下の第6および第7の実施形態は、音質調整の目的で共振を抑制する他の例を示す。 As described above, in the fifth embodiment, the case where the resonance is suppressed by changing the parameter has been described. However, the resonance can be suppressed for the purpose of adjusting the sound quality also by other modes. The following sixth and seventh embodiments show other examples of suppressing resonance for the purpose of sound quality adjustment.
(第6の実施形態)
図10は、本発明の第6の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態のスピーカーシステムは、管体部1の管軸がその途中でずらして構成されている。換言すれば、管体部1は、軸心が互いにずれた複数の部分を有する。図10では、空気室4aをなす管体部1の部分と空気室4cをなす管体部1の部分とで管軸がずれている。このような管軸のずれにしたがって、振動板3a、3bからなる振動板の第1群と、振動板3c、3dからなる振動板の第2群とは互いに径方向(振動方向に沿って垂直方向)の偏差を有する。
(Sixth embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view of a speaker system according to a sixth embodiment of the present invention. The speaker system of the present embodiment is configured such that the tube axis of the tube portion 1 is shifted in the middle thereof. In other words, the tube part 1 has a plurality of portions whose axes are shifted from each other. In FIG. 10, the tube axis is shifted between the portion of the tubular body portion 1 forming the air chamber 4a and the portion of the tubular body portion 1 forming the air chamber 4c. In accordance with such displacement of the tube axis, the first group of diaphragms composed of diaphragms 3a and 3b and the second group of diaphragms composed of diaphragms 3c and 3d are mutually radial (perpendicular to the vibration direction). Direction) deviation.
第5の実施形態で説明したようなパラメータ変更の代わりに、あるいはパラメータ変更とともに、管体部1の管軸をずらすことによっても、音質調整の目的で共振を抑制することができる。 Resonance can be suppressed for the purpose of sound quality adjustment by shifting the tube axis of the tube portion 1 instead of the parameter change as described in the fifth embodiment or together with the parameter change.
(第7の実施形態)
図11は、本発明の第7の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態のスピーカーシステムは、管体部1の管軸がその途中で屈曲して構成されている。すなわち、管体部1が少なくとも一箇所で屈曲している。図11では、空気室4aをなす管体部1の部分と空気室4cをなす管体部1の部分との間で管軸が屈曲している。このような管軸の屈曲にしたがって、振動板3a、3bからなる振動板の第1群と、振動板3c、3dからなる振動板の第2群とは互いに平行とならず、所定の角度を有する。
(Seventh embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view of a speaker system according to a seventh embodiment of the present invention. The speaker system of the present embodiment is configured such that the tube axis of the tube portion 1 is bent in the middle thereof. That is, the tube part 1 is bent at at least one place. In FIG. 11, the tube axis is bent between the portion of the tube portion 1 forming the air chamber 4a and the portion of the tube portion 1 forming the air chamber 4c. According to such bending of the tube axis, the first group of diaphragms composed of the diaphragms 3a and 3b and the second group of diaphragms composed of the diaphragms 3c and 3d are not parallel to each other, and have a predetermined angle. Have.
第5の実施形態で説明したようにパラメータ変更の代わりに、あるいはパラメータ変更とともに、管体部1の管軸を屈曲させることによっても、音質調整の目的で共振を抑制することができる。 As described in the fifth embodiment, the resonance can be suppressed for the purpose of adjusting the sound quality by bending the tube axis of the tube body portion 1 instead of or together with the parameter change.
(第8の実施形態)
上記の第1〜第7の実施形態では、質量要素として振動板を用いる場合を説明した。スピーカーシステムの小型化の見地、および放射効率の低下および不要雑音の発生を防止する見地からはからは、質量要素として振動板を用いることが望ましいが、本実施形態のように、質量要素として、空気室間を連通するポート管を用いることもできる。
(Eighth embodiment)
In said 1st-7th embodiment, the case where a diaphragm was used as a mass element was demonstrated. From the viewpoint of miniaturization of the speaker system and from the viewpoint of preventing reduction in radiation efficiency and generation of unnecessary noise, it is desirable to use a diaphragm as a mass element, but as in this embodiment, as a mass element, A port tube communicating between the air chambers can also be used.
図12は、本発明の第8の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。 FIG. 12 is a cross-sectional view of a speaker system according to an eighth embodiment of the present invention.
本実施形態のスピーカーシステムは、隣接する空気室間を区画する質量要素として振動板を用いる代わりにポート管を用いた点を除いて、図4に示される第3の実施形態のスピーカーシステムの場合と同様である。したがって、第3の実施形態のスピーカーシステムと同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。 The speaker system of this embodiment is the same as the speaker system of the third embodiment shown in FIG. 4 except that a port tube is used instead of a diaphragm as a mass element that partitions adjacent air chambers. It is the same. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the speaker system of the third embodiment, and repeated description is omitted.
本実施形態のスピーカーシステム30も、音響伝送路10とドライバユニット20とを含む。図12に示されるとおり、本実施形態のスピーカーシステム30の音響伝送路10では、隣接する空気室4aと空気室4bとの間を区画する質量要素として振動板3bの代わりに、ポート管13aが用いられており、隣接する空気室4bと空気室4cとの間を区画する質量要素として振動板3cの代わりに、ポート管13bが用いられている。一方、管体部1の両端には、質量要素として、第3の実施形態の場合と同様に、振動板3a,3bが設けられている。 The speaker system 30 of this embodiment also includes the acoustic transmission path 10 and the driver unit 20. As shown in FIG. 12, in the acoustic transmission path 10 of the speaker system 30 of the present embodiment, a port tube 13a is used as a mass element that partitions between the adjacent air chambers 4a and 4b, instead of the diaphragm 3b. The port pipe 13b is used instead of the diaphragm 3c as a mass element that partitions between the adjacent air chamber 4b and the air chamber 4c. On the other hand, diaphragms 3a and 3b are provided at both ends of the tube portion 1 as mass elements, as in the case of the third embodiment.
管体部1の内面には、隔壁6a,6bが設けられている。隔壁6a,6bによって、管体部1の内部空間が空気室4a、4b、4cに区画されている。隔壁6a、6bは、空気室4a、4b、4cを区画するとともに、それぞれポート管13a,13bを支持する。ポート管13aは、隣接する空気室4a,4b間を連通し、ポート管13bは、隣接する空気室4b,4c間を連通する。 Partition walls 6 a and 6 b are provided on the inner surface of the tube portion 1. The internal space of the tube part 1 is partitioned into air chambers 4a, 4b, and 4c by the partition walls 6a and 6b. The partition walls 6a and 6b partition the air chambers 4a, 4b, and 4c and support the port pipes 13a and 13b, respectively. The port pipe 13a communicates between the adjacent air chambers 4a and 4b, and the port pipe 13b communicates between the adjacent air chambers 4b and 4c.
振動板3a、3bが質量要素として機能するのみならず、ポート管13a,13b内の空気も、質量要素として機能する。管体部1の内部で管体部の軸線方向に沿って、振動板3a、空気室4a、ポート管13a、空気室4b、ポート管13b、空気室4b、および振動板3bの並び順で配置されていることから、本実施形態の音響伝送路10も、管体部1の軸線方向に沿って質量要素と弾性要素とが交互にかつ周期的に配列されている。ポート管13a,13bの軸線は、管体部1の軸線と平行している。換言すれば、質量要素であるポート管13a,13b内の空気は、管体部1の軸船に沿って振動する。 The diaphragms 3a and 3b not only function as mass elements, but the air in the port tubes 13a and 13b also functions as mass elements. Arranged in the order of the diaphragm 3a, the air chamber 4a, the port tube 13a, the air chamber 4b, the port tube 13b, the air chamber 4b, and the diaphragm 3b along the axial direction of the tube body inside the tube body 1. Therefore, also in the acoustic transmission path 10 of the present embodiment, the mass elements and the elastic elements are alternately and periodically arranged along the axial direction of the tube portion 1. The axis lines of the port pipes 13 a and 13 b are parallel to the axis line of the tube body portion 1. In other words, the air in the port pipes 13a and 13b, which are mass elements, vibrates along the shaft boat of the pipe body section 1.
以上のように構成される音響伝送路10に対して、ドライバユニット20が音響的に結合される。ドライバユニット20は、第3の実施形態の場合と同様に、音響伝送路10の内部を管体部1の軸線方向に分断しないように音響伝送路10に音響的に結合されている。具体的には、管体部1の側壁には、奇数個の空気室4a、4b、4cのうち中央部に配列された空気室4bと外界とを連通するように通孔11が配置されており、管体部1の側壁の外側には、通孔11の位置に合わせて、ドライバユニット20が配置される。なお、第3の実施形態の場合と同様に、通孔11は、管体部1の軸線方向に沿った中央部に配置されることにより、ドライバユニット20を、管体部1内の定在波の節位置に結合することが望ましい。 The driver unit 20 is acoustically coupled to the acoustic transmission path 10 configured as described above. As in the case of the third embodiment, the driver unit 20 is acoustically coupled to the acoustic transmission path 10 so as not to divide the interior of the acoustic transmission path 10 in the axial direction of the tubular body portion 1. Specifically, the through hole 11 is arranged on the side wall of the tube portion 1 so that the air chamber 4b arranged at the center of the odd number of air chambers 4a, 4b, and 4c communicates with the outside. The driver unit 20 is arranged outside the side wall of the tubular body portion 1 in accordance with the position of the through hole 11. As in the case of the third embodiment, the through-hole 11 is arranged at the central portion along the axial direction of the tube portion 1, so that the driver unit 20 is fixed in the tube portion 1. It is desirable to couple to the wave node position.
以上のように構成されるスピーカーシステム30は、第3実施形態のスピーカーシステムと略同様の作用効果を有する。 The speaker system 30 configured as described above has substantially the same operational effects as the speaker system of the third embodiment.
なお、本実施形態のスピーカーシステム30は、質量要素としてポート管13a、13bを用いているが、ポート管13a、13bは振動板に比べて大きな体積を占有するため、スピーカーシステム30の小型化の見地からは、第3実施形態のスピーカーシステムの方が有利といえる。また、質量要素の共振周波数を維持しつつポート管13a、13bの体積を小さくするためにポート管13a、13bの直径を小さく設定すると、音響的な放射効率が低下するとともに、ポート管13a、13bを通過する空気流により発生する風切り音が顕著となる場合がある。またポート管13a、13bは、特に聴覚上不快な中高音域において独立の気柱共鳴管として共振する。これらの点においても振動板に比べて不利である。放射効率の低下と不要雑音の発生は、ポート管が管体部1の端部に露出して配置された場合に特に大きな聴感上の問題となる。したがって、ポート管13a、13bを用いる場合であっても、本実施形態のように、管体部1の端部に配置される質量要素は振動板3a、3bであることが望ましい。 Note that the speaker system 30 of the present embodiment uses the port tubes 13a and 13b as mass elements, but the port tubes 13a and 13b occupy a larger volume than the diaphragm, so that the speaker system 30 can be downsized. From the viewpoint, it can be said that the speaker system of the third embodiment is more advantageous. Further, if the diameters of the port tubes 13a and 13b are set small in order to reduce the volume of the port tubes 13a and 13b while maintaining the resonance frequency of the mass element, the acoustic radiation efficiency is lowered and the port tubes 13a and 13b are reduced. Wind noise generated by the air flow passing through the air may become prominent. Further, the port tubes 13a and 13b resonate as independent air column resonance tubes, particularly in the middle and high sound range that is unpleasant in hearing. These points are also disadvantageous compared to the diaphragm. The reduction in radiation efficiency and the generation of unnecessary noise are particularly serious auditory problems when the port tube is arranged exposed at the end of the tube portion 1. Therefore, even when the port tubes 13a and 13b are used, it is desirable that the mass elements arranged at the end portions of the tube portion 1 are the diaphragms 3a and 3b as in the present embodiment.
以上のように、スピーカーシステムの小型化の見地、および放射効率の低下および不要雑音の発生を防止する見地からは、質量要素として振動板を用いることが望ましいが、使用条件などによっては、本実施形態のように、構造が簡単なポート管13a、13bを質量要素として採用することによっても、大気中の音速の1/3以下の低い伝搬速度を得ることができ、共振周波数が100Hz以下であり、管全長が0.5m以下である1/2波長共鳴管を容易に構成可能であるので、本実施形態のスピーカーシステムの全長は通常の気柱共鳴管を用いたスピーカーシステムに比べて大幅に短縮される。 As described above, it is desirable to use a diaphragm as a mass element from the viewpoint of miniaturization of the speaker system and prevention of reduction of radiation efficiency and generation of unnecessary noise. As in the embodiment, by adopting the simple structure of the port tubes 13a and 13b as mass elements, a low propagation speed of 1/3 or less of the sound speed in the atmosphere can be obtained, and the resonance frequency is 100Hz or less. Since the half-wavelength resonance tube having a tube total length of 0.5 m or less can be easily configured, the overall length of the speaker system of this embodiment is significantly larger than that of a speaker system using a normal air column resonance tube. Shortened.
(第9の実施形態)
上記の第1〜第8の実施形態では、複数の空気室が直列して配列されている場合を説明した。確かに、質量要素として機能する振動板一つ当たりに質量が集中する点を防止する見地などからは、複数の空気室が直列して配列されることが望ましいが、本実施形態のように、空気室が一つの場合にも、管体部の全長を1/2波長とする素子振動の共鳴を利用したスピーカーシステムを構成することができる。
(Ninth embodiment)
In said 1st-8th embodiment, the case where the several air chamber was arranged in series was demonstrated. Certainly, from the viewpoint of preventing mass concentration per diaphragm functioning as a mass element, it is desirable that a plurality of air chambers be arranged in series, but as in this embodiment, Even when there is only one air chamber, it is possible to configure a speaker system using resonance of element vibration in which the total length of the tube portion is ½ wavelength.
図13は、本発明の第9の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態のスピーカーシステムでは、第3の実施形態のスピーカーシステムにおける4個の振動板のうち、中央部に位置する2個の振動板を除去して、振動板の数を2個に減らしたものに対応する。したがって、管体部1の内部空間の全体が一つの空気室となっている。これらの点を除いて、本実施形態のスピーカーシステムは、図4に示される第3の実施形態のスピーカーシステムの場合と同様である。したがって、第3の実施形態のスピーカーシステムと同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。 FIG. 13 is a cross-sectional view of the speaker system according to the ninth embodiment of the present invention. In the speaker system according to the present embodiment, the number of diaphragms is reduced to two by removing two diaphragms located at the center of the four diaphragms in the speaker system according to the third embodiment. Corresponding to things. Therefore, the entire internal space of the tube part 1 is a single air chamber. Except for these points, the speaker system of this embodiment is the same as that of the speaker system of the third embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the speaker system of the third embodiment, and repeated description is omitted.
本実施形態のスピーカーシステム30は、音響伝送路10とドライバユニット20とを含む。図13に示されるとおり、本実施形態の音響伝送路10も、第3の実施形態の場合と同様に、両端が開放端となっている管体部1を有する。 The speaker system 30 of this embodiment includes an acoustic transmission path 10 and a driver unit 20. As shown in FIG. 13, the acoustic transmission path 10 of the present embodiment also has a tube portion 1 whose both ends are open ends, as in the case of the third embodiment.
管体部1の両端には、質量要素として、それぞれ振動板3a、3bを有している。また、管体部1の内部空間は、これら振動板3a、3bによって外界から区画されて、1つの空気室4を形成している。振動板3a、3bは、それぞれ質量要素として機能し、空気室4は、弾性要素として機能するので、本実施形態の音響振動部10も、管体部1の内部で管体部1の軸線方向に沿って質量要素と弾性要素とが交互にかつ周期的に配列されているといえる。 At both ends of the tube part 1, diaphragms 3a and 3b are provided as mass elements, respectively. Further, the internal space of the tubular body portion 1 is partitioned from the outside by the diaphragms 3 a and 3 b to form one air chamber 4. Since the diaphragms 3a and 3b each function as a mass element and the air chamber 4 functions as an elastic element, the acoustic vibration unit 10 of the present embodiment is also in the axial direction of the tube unit 1 inside the tube unit 1. It can be said that the mass elements and the elastic elements are arranged alternately and periodically along.
管体部1の側壁の中央部には、音響伝送路10にドライバユニット20を音響的に結合するための通孔11が設けられている。ドライバユニット20は、その背面が通孔11に面するように管体部1の側壁の外側に配置されており、通孔11を介して空気室4の中央部で音響伝送路10に音響的に結合されている。 A through hole 11 for acoustically coupling the driver unit 20 to the acoustic transmission path 10 is provided in the central portion of the side wall of the tubular body portion 1. The driver unit 20 is disposed outside the side wall of the tubular body portion 1 so that the back surface thereof faces the through hole 11, and is acoustically connected to the acoustic transmission path 10 at the center of the air chamber 4 through the through hole 11. Is bound to.
ここで、通孔11の直径は、管体部1の全長の1/3以下であることが望ましい。特に、本実施形態のように、定在波の速度振幅の節となる管体部1の中央部と、定在波の速度振幅の腹となる管体部1の端部とが振動板などにより分離されていない構造では、ドライバユニット20の背面放射と定在波との重畳により、定在波の節位置が不明瞭となり、同時に定在波の平面性が低下する。したがって、通孔11の直径を管体部1の全長の1/3以下とすることによって、定在波の節位置を明瞭にするとともに、定在波の平面性を向上することが望ましい。なお、第3の実施形態の場合と同様に、通孔11は、管体部1の軸線方向に沿った中央部に配置されることにより、ドライバユニット20を、管体部1内の定在波の節位置に結合することが望ましい。 Here, it is desirable that the diameter of the through hole 11 is 1/3 or less of the entire length of the tubular body portion 1. In particular, as in the present embodiment, the central portion of the tube portion 1 that becomes a node of the velocity amplitude of the standing wave and the end portion of the tube portion 1 that becomes the antinode of the velocity amplitude of the standing wave are diaphragms or the like. In the structure that is not separated by the above, the node position of the standing wave becomes unclear due to the superposition of the back radiation and the standing wave of the driver unit 20, and at the same time the planarity of the standing wave is lowered. Therefore, it is desirable to make the node position of the standing wave clear and improve the planarity of the standing wave by making the diameter of the through hole 11 equal to or less than 1/3 of the total length of the tube part 1. As in the case of the third embodiment, the through-hole 11 is arranged at the central portion along the axial direction of the tube portion 1, so that the driver unit 20 is fixed in the tube portion 1. It is desirable to couple to the wave node position.
また、図13に示されるとおり、ドライバユニット20の設置位置であり、かつ速度振幅の節位置でもある管体部1の軸線方向に沿った中央部近傍に、第3の実施形態の場合の吸音材14と同様の材質からなる吸音材が集中的に配置されている。吸音材14は、たとえば天然繊維、化学繊維、ガラス繊維などの繊維集合体であり、円筒状に形成された網体の内部に保持されつつ図示されない支持手段により管軸付近に配設されている。 Further, as shown in FIG. 13, the sound absorption in the case of the third embodiment is provided in the vicinity of the central portion along the axial direction of the tubular body portion 1 that is the installation position of the driver unit 20 and is also the node position of the velocity amplitude. The sound absorbing material made of the same material as the material 14 is intensively arranged. The sound absorbing material 14 is, for example, a fiber aggregate such as natural fiber, chemical fiber, glass fiber, etc., and is disposed in the vicinity of the tube axis by a supporting means (not shown) while being held inside a cylindrically formed net. .
以上のように構成されるスピーカーシステム30は、第3実施形態のスピーカーシステムと略同様の作用効果を有する。 The speaker system 30 configured as described above has substantially the same operational effects as the speaker system of the third embodiment.
また、通孔11の直径が管体部1の全長の1/3以下とすることによって、定在波の節位置を明瞭にするとともに、定在波の平面性を向上できる。 In addition, when the diameter of the through hole 11 is 1/3 or less of the entire length of the tubular body portion 1, the node position of the standing wave can be clarified and the planarity of the standing wave can be improved.
さらに、節位置の近傍に集中的に配置された吸音材14は、節位置近傍において速度振幅の小さい低音の音波に対しては実質的に吸音効果を持たない一方、ドライバユニット20の背面から放射された中高音の音波は効率的に吸音する。図13においては、この選択的吸音効果によって低音における伝送路の共鳴を阻害することなく、ドライバユニット20の背面から中高音の放射を軽減することができる。 Further, the sound absorbing material 14 intensively arranged in the vicinity of the node position has substantially no sound absorbing effect on low-frequency sound waves having a small velocity amplitude in the vicinity of the node position, while radiating from the back surface of the driver unit 20. The generated mid-high sound wave efficiently absorbs sound. In FIG. 13, this selective sound absorption effect can reduce the emission of medium and high sounds from the back surface of the driver unit 20 without hindering the resonance of the transmission path in the low sound.
上述したように、ドライバユニット20の背面から放射される中高音は、管体部1の端部から放射されると快い間接音として認識され有益である一方、管体部1の管壁での反射により管体部1の直径方向に沿う定在波を形成すると耳障りな音として認識され有害である。この点、本実施形態のスピーカーシステムにおいても、管体部1の直径方向に沿う定在波の腹が位置する軸位置に吸音材14を集中的に配置することにより直径方向に沿う定在波を形成する有害な中高音を効率的に吸音しつつ、管体部1の側壁付近には、大きな断面開口を確保することにより有益な中高音の軸方向に沿う伝達に対しては透過性を確保することができる。 As described above, the mid-high sound radiated from the back surface of the driver unit 20 is recognized and beneficial as a pleasant indirect sound when radiated from the end portion of the tubular body portion 1, while it is beneficial in the tubular wall of the tubular body portion 1. If a standing wave along the diameter direction of the tube part 1 is formed by reflection, it is recognized as harmful sound and harmful. In this regard, also in the speaker system of the present embodiment, the standing wave along the diameter direction is formed by intensively arranging the sound absorbing material 14 at the axial position where the antinode of the standing wave along the diameter direction of the tube portion 1 is located. By effectively absorbing the harmful mid-high sounds that form the sound, while ensuring a large cross-sectional opening in the vicinity of the side wall of the tubular body portion 1, it is possible to transmit the transmission along the axial direction of beneficial mid-high sounds. Can be secured.
なお、本実施形態のスピーカーシステム30は、速度振幅の節を含む空気室が他の空気室と分離されていないが、このような本実施形態のスピーカーシステム30よりも、速度振幅の節を含む空気室が他の空気室と分離されている第3実施形態のスピーカーシステムの方が、ドライバユニット20の背面放射波による伝送路の共鳴性の低下が少ない点においては有利である。すなわち、第3実施形態のスピーカーシステムのように速度振幅の節を含む空気室が他の空気室と分離されている場合には、節位置が不明瞭となることがない。また、ドライバユニット20の背面放射波の波面が、管体部1の内部の振動板によって平面的に整えられるので、定在波の平面性が良好に維持される。 In the speaker system 30 of the present embodiment, an air chamber including a velocity amplitude node is not separated from other air chambers, but includes a velocity amplitude node as compared with the speaker system 30 of the present embodiment. The speaker system of the third embodiment in which the air chamber is separated from other air chambers is advantageous in that the decrease in resonance of the transmission path due to the backside radiation wave of the driver unit 20 is small. That is, when an air chamber including a velocity amplitude node is separated from other air chambers as in the speaker system of the third embodiment, the node position does not become unclear. Further, since the wave front of the backside radiated wave of the driver unit 20 is flattened by the diaphragm inside the tubular body portion 1, the planarity of the standing wave is maintained well.
さらに、単一の空気室4よりなる本実施形態においては、定在波の腹に対応する領域と節に対応する領域が同一の空気室内に近接して併存するので、腹に対応する領域と節に対応する領域とが分離して明確な振幅差を保つことが困難であり、したがって共鳴の強度も比較的弱いものとなる。これに対し、第3実施形態のスピーカーシステムのように速度振幅の節を含む空気室が他の空気室と分離されている場合には、腹と節の振幅差が確保され、強い共鳴が成立可能であるという点において、より有利である。 Furthermore, in the present embodiment consisting of a single air chamber 4, the region corresponding to the antinode of the standing wave and the region corresponding to the node coexist in the vicinity of the same air chamber. It is difficult to maintain a clear amplitude difference from the region corresponding to the node, and therefore the resonance intensity is relatively weak. On the other hand, when the air chamber including the velocity amplitude node is separated from the other air chambers as in the speaker system of the third embodiment, the amplitude difference between the belly and the node is ensured and strong resonance is established. It is more advantageous in that it is possible.
なお、管体部1の全長を1/2波長とする素子振動の共鳴は、振動板の個数を2個に低減した本実施形態のスピーカーシステム30においても利用することができる。たとえば、図13において、管体部1が内径0.10mの円筒管であり、その内部に有効直径0.064mの振動板を0.10mの間隔で配置し、且つ、各パラメータ値を以下のように設定する。 A:0.00785m2 L:0.30m S0:790N/m κ:141700N/m2 ρ:1.29kg/m3。なお、ここでは、上記(10)式および(11)式とは異なる補正算出値を使用しており、Lは、振動板間の距離、すなわち管体部1の全長である。 Note that resonance of element vibration in which the total length of the tube portion 1 is ½ wavelength can also be used in the speaker system 30 of this embodiment in which the number of diaphragms is reduced to two. For example, in FIG. 13, the tube portion 1 is a cylindrical tube having an inner diameter of 0.10 m, and diaphragms having an effective diameter of 0.064 m are arranged at intervals of 0.10 m, and each parameter value is set as follows: Set as follows. A: 0.00785 m 2 L: 0.30 m S 0 : 790 N / m κ: 141700 N / m 2 ρ: 1.29 kg / m 3 . Note that here, a correction calculation value different from the above formulas (10) and (11) is used, and L is the distance between the diaphragms, that is, the total length of the tube portion 1.
このとき、管全長の0.30mを1/2波長とする波長2L(波数π/3L)の素子振動の共振周波数を、たとえば80Hzとするためには振動板の質量m0として10gが要求され、60Hzとするためには振動板の質量m0として18gが要求される。 At this time, 10 g is required as the mass m 0 of the diaphragm in order to set the resonance frequency of the element vibration of the wavelength 2L (wave number π / 3L) having a half wavelength of 0.30 m of the entire length of the tube to, for example, 80 Hz. In order to obtain 60 Hz, 18 g is required as the mass m 0 of the diaphragm.
一方、同じ0.30mの管体部1の全長に4個の振動板を配し波長6L(波数π/3L)の素子振動を用いた第3の実施形態のスピーカーシステムの場合であれば、第1の実施形態で説明したように、共振周波数を80Hzとするためには振動板の質量m0として5gが要求され、60Hzとするためには振動板の質量m0として10gが要求される。なお、Lは、振動板間の距離、すなわち、管体部1の全長の1/3である。 On the other hand, in the case of the speaker system according to the third embodiment in which four diaphragms are arranged on the entire length of the same 0.30 m tubular body portion 1 and element vibration with a wavelength of 6L (wave number π / 3L) is used, As described in the first embodiment, in order to set the resonance frequency to 80 Hz, 5 g is required as the mass m 0 of the diaphragm, and in order to set the resonance frequency to 60 Hz, 10 g is required as the mass m 0 of the diaphragm. . Note that L is a distance between the diaphragms, that is, 1/3 of the total length of the tubular body portion 1.
この結果を比較すると、本実施形態のスピーカーシステムによっても、共振周波数が100Hz以下であり、管体部1の全長が0.5m以下である1/2波長共鳴管を容易に構成可能であるので、本実施形態のスピーカーシステムの全長は通常の気柱共鳴管を用いたスピーカーシステムに比べて大幅に短縮することができるものの、振動板3の数を減らすことにより個々の振動板3に大きな質量が集中してしまうことが解る。このように振動板3の質量が過大であると過渡応答特性が低下する。特に、加速度が最大となる管体部1の端部に設けられた振動板3a、3bに質量が集中する図13の形態は、第3の実施形態の場合と比べて不利である。また、振動板3の質量が過大であると、エッジ部材7やダンパー等の振動支持系の寿命が低下する。 Comparing this result, even with the speaker system of this embodiment, it is possible to easily construct a 1/2 wavelength resonance tube having a resonance frequency of 100 Hz or less and a total length of the tube portion 1 of 0.5 m or less. Although the overall length of the speaker system of the present embodiment can be significantly shortened compared to a speaker system using a normal air column resonance tube, the mass of each diaphragm 3 can be increased by reducing the number of diaphragms 3. Can be seen to concentrate. As described above, if the mass of the diaphragm 3 is excessive, the transient response characteristic is deteriorated. In particular, the form of FIG. 13 in which the mass concentrates on the diaphragms 3a and 3b provided at the ends of the tube part 1 where the acceleration is maximum is disadvantageous compared to the case of the third embodiment. If the mass of the diaphragm 3 is excessive, the life of the vibration support system such as the edge member 7 or the damper is reduced.
したがって、過渡応答特性の低下や振動支持系の寿命の劣化の観点からは、第3実施形態のスピーカーシステムの方が本実施形態のスピーカーシステムよりも望ましいことは明らかではあるが、過渡応答特性や製品に要求される耐久性などの条件によっては、本実施形態のように、質量要素および空気室の数を減らした構造を採用することもできる場合もある。 Therefore, it is clear that the speaker system according to the third embodiment is more desirable than the speaker system according to the present embodiment from the viewpoint of deterioration of the transient response characteristics and deterioration of the life of the vibration support system. Depending on conditions such as durability required for a product, a structure in which the number of mass elements and air chambers is reduced may be employed as in this embodiment.
(第10の実施形態)
図14は、本発明の第10の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。上記の第3〜第9の実施形態のスピーカーシステムでは、ドライバユニットが管体部の側壁の外側に配置されており、通孔を介して、直接的にドライバユニットと音響伝送路10とが音響的に結合している場合を説明した。
(Tenth embodiment)
FIG. 14 is a cross-sectional view of the speaker system according to the tenth embodiment of the present invention. In the speaker systems of the third to ninth embodiments described above, the driver unit is disposed outside the side wall of the tube body portion, and the driver unit and the acoustic transmission path 10 are directly connected via the through hole. Explained the case of linking.
これに対し、本実施形態のスピーカーシステムは、ドライバユニットと管体部の内部とを連結するポート管を有し、ドライバユニットと音響伝送路との音響的な結合方法が異なる。この点を除いて、本実施形態のスピーカーシステムは、図4に示された第3実施形態のスピーカーシステムと同様の構成を有する。したがって、第3実施形態のスピーカーシステムと同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。 On the other hand, the speaker system of the present embodiment has a port tube that connects the driver unit and the inside of the tube body, and the acoustic coupling method between the driver unit and the acoustic transmission path is different. Except for this point, the speaker system of this embodiment has the same configuration as the speaker system of the third embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the speaker system of the third embodiment, and repeated description is omitted.
図14に示されるとおり、本実施形態のスピーカーシステム30では、ドライバユニット20が、ポート管18を介して音響伝送路10に音響的に結合している。具体的には、ポート管18は、ドライバユニット20と管体部1の内部とを結合する結合管として機能する。ポート管18は、湾曲自在な可撓性素材で形成されていてもよい。 As shown in FIG. 14, in the speaker system 30 of the present embodiment, the driver unit 20 is acoustically coupled to the acoustic transmission path 10 via the port pipe 18. Specifically, the port pipe 18 functions as a coupling pipe that couples the driver unit 20 and the inside of the tubular body portion 1. The port tube 18 may be formed of a flexible material that can be bent.
図14に示される例では、ドライバユニット20の背面側を覆うようにドライバ容器12が設けられており、ドライバ容器12は、音響伝送路10とは独立したキャビネットとなっている。ポート管18の一端は、ドライバ容器12内に通じている。ポート管18の他端は、直列して配列されている3個の空気室4a,4b,4cのうち、中央部に位置する空気室4b内に通じている。この結果、本実施形態スピーカーシステム30においても、ドライバユニット20は、定在波の速度振幅の節が位置する空気室4bに結合されている。 In the example shown in FIG. 14, the driver container 12 is provided so as to cover the back side of the driver unit 20, and the driver container 12 is a cabinet independent of the acoustic transmission path 10. One end of the port pipe 18 communicates with the driver container 12. The other end of the port pipe 18 communicates with the air chamber 4b located at the center of the three air chambers 4a, 4b, 4c arranged in series. As a result, also in the speaker system 30 of the present embodiment, the driver unit 20 is coupled to the air chamber 4b where the node of the velocity amplitude of the standing wave is located.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30は、第3の実施形態のスピーカーシステムと同様の作用効果を有するのみならず、以下のような作用効果を有する。ポート管18は、所定の周波数でヘルムホルツ共振し、この周波数において増強された音響信号を音響電伝送路10に注入する。本実施形態のスピーカーシステム30では、ドライバユニット20を管体部1とは独立して配置することができるので、ドライバユニット20が、管体部1の形状および寸法に制約されることがない。したがって、比較的大容量のドライバ容器12を用いることができ、比較的高いQtsのドライバユニットを選択可能であるという利点を備えている。 The speaker system 30 of the present embodiment configured as described above has not only the same operational effects as the speaker system of the third embodiment, but also the following operational effects. The port tube 18 performs Helmholtz resonance at a predetermined frequency, and an acoustic signal enhanced at this frequency is injected into the acoustoelectric transmission line 10. In the speaker system 30 of the present embodiment, the driver unit 20 can be arranged independently of the tube body portion 1, so that the driver unit 20 is not restricted by the shape and dimensions of the tube body portion 1. Therefore, the driver container 12 having a relatively large capacity can be used, and there is an advantage that a driver unit having a relatively high Qts can be selected.
ここで、本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果を確認するために行った実施例を示す。 Here, the Example performed in order to confirm the effect of the speaker system 30 of this embodiment is shown.
第3の実施形態における上記実施例と同様の構成の伝送路に、内径2cm、全長70cmの湾曲自在なポート管18を介して、内容積4.0リットルのドライバ容器12を結合した。ポート管18は、46Hzにおいてヘルムホルツ共振し、この周波数において増強された音響信号を伝送路に注入する。本実施例は、管状態1の形状、サイズに制約されることなく大容量のドライバ容器12を用いることが可能であり、従って比較的高いQtsのドライバユニットを選択可能である。本実施例では、有効直径が0.064mで、fs=100Hz、Qts=0.6のドライバユニットを用いながら、ドライバユニット20とドライバ容器12による共振点近傍での周波数特性のピークは抑圧されている。 A driver vessel 12 having an inner volume of 4.0 liters is coupled to a transmission line having the same configuration as that of the above-described example in the third embodiment via a bendable port pipe 18 having an inner diameter of 2 cm and a total length of 70 cm. The port tube 18 resonates at Helmholtz at 46 Hz and injects an acoustic signal enhanced at this frequency into the transmission line. In the present embodiment, it is possible to use a large-capacity driver container 12 without being restricted by the shape and size of the tube state 1, and thus a driver unit having a relatively high Qts can be selected. In the present embodiment, the peak of the frequency characteristic in the vicinity of the resonance point by the driver unit 20 and the driver container 12 is suppressed while using a driver unit with an effective diameter of 0.064 m, fs = 100 Hz, and Qts = 0.6. Yes.
(第11の実施形態)
図15は、第11の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。上記の第3の実施形態のスピーカーシステムでは、奇数個の空気室が直列に配置されている場合を説明した。
(Eleventh embodiment)
FIG. 15 is a cross-sectional view of the speaker system of the eleventh embodiment. In the speaker system according to the third embodiment, the case where an odd number of air chambers are arranged in series has been described.
これに対し、本実施形態のスピーカーシステムは、偶数個の空気室が直列に配置されており、偶数個の空気室のうち中央部に配列された2個の空気室の少なくともどちらか一方にドライバユニットが音響的に結合されている。この点を除いて、本実施形態のスピーカーシステムは、図4に示される第3実施形態のスピーカーシステムと同様の構成を有する。したがって、第3実施形態のスピーカーシステムと同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。 On the other hand, in the speaker system of the present embodiment, an even number of air chambers are arranged in series, and a driver is provided in at least one of the two air chambers arranged in the center of the even number of air chambers. Units are acoustically coupled. Except for this point, the speaker system of this embodiment has the same configuration as the speaker system of the third embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the speaker system of the third embodiment, and repeated description is omitted.
図15に示されるとおり、本実施形態のスピーカーシステム30では、偶数個の空気室、具体的には、4個の空気室4a、4b、4c、4dが直列して配列されている。通孔11は、これら複数個の空気室4a、4b、4c、4dのうち中央部に配列された2個の空気室4b、4cの少なくともどちらか一方(図15では、空気室4b)に設けられている。したがって、複数個の空気室4a、4b、4c、4dのうち中央部に配列された2個の空気室4b、4cにドライバユニット20が音響的に結合されている。言い換えれば、質量要素である複数の振動板3a、3b、3c、3d、3eのうち中央に配置されている振動板3cに隣接する空気室4b、4cの少なくともどちらか一方にドライバユニット20が音響的に結合されているともいえる。 As shown in FIG. 15, in the speaker system 30 of the present embodiment, an even number of air chambers, specifically, four air chambers 4a, 4b, 4c, and 4d are arranged in series. The through hole 11 is provided in at least one of the plurality of air chambers 4a, 4b, 4c, and 4d arranged in the center (the air chamber 4b in FIG. 15). It has been. Therefore, the driver unit 20 is acoustically coupled to the two air chambers 4b, 4c arranged in the center of the plurality of air chambers 4a, 4b, 4c, 4d. In other words, the driver unit 20 is acoustically connected to at least one of the air chambers 4b and 4c adjacent to the diaphragm 3c disposed in the center among the plurality of diaphragms 3a, 3b, 3c, 3d, and 3e that are mass elements. It can be said that they are combined.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30は、第3の実施形態のスピーカーシステムと略同様の作用効果を有する。 The speaker system 30 of the present embodiment configured as described above has substantially the same operational effects as the speaker system of the third embodiment.
なお、上述した第3の実施形態において説明したように、ドライバユニット20を速度振幅の節位置に結合することによって、小振幅で歪みの小さい状態でドライバユニット20を用いつつ、速度振幅の腹である管端から強い音響放射を得る共鳴増幅効果を得ることができる。ここで、本実施形態のように偶数個の空気室4a、4b、4c、4dに分割された管体部1において、管全長を1/2波長とする素子振動の共鳴を利用する場合には、定在波の速度振幅の節位置は、中央の振動板3cに対応しており、空気室4内には対応していない。しかしながら、本実施形態のスピーカーシステム30のように、その振動板3cに隣接する空気室3bにドライバユニット20を結合することによって、第3の実施形態のスピーカーシステムの場合に準ずる共鳴増幅効果を得ることができる。 As described in the third embodiment, the driver unit 20 is coupled to the node position of the velocity amplitude, so that the driver unit 20 can be used in a state where the amplitude is small and distortion is small. A resonance amplification effect that obtains strong acoustic radiation from a certain tube end can be obtained. In this case, in the tubular body portion 1 divided into an even number of air chambers 4a, 4b, 4c, and 4d as in the present embodiment, when using the resonance of element vibration with the full length of the tube being ½ wavelength, The node position of the velocity amplitude of the standing wave corresponds to the central diaphragm 3 c and does not correspond to the air chamber 4. However, like the speaker system 30 of the present embodiment, the driver unit 20 is coupled to the air chamber 3b adjacent to the diaphragm 3c, thereby obtaining a resonance amplification effect similar to that of the speaker system of the third embodiment. be able to.
(第12の実施形態)
図16は、本発明の第12の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。上記の第3〜第11の実施形態のスピーカーシステムでは、管体部の両端が開口している場合を説明した。
(Twelfth embodiment)
FIG. 16 is a sectional view of a speaker system according to a twelfth embodiment of the present invention. In the speaker systems according to the third to eleventh embodiments, the case where both ends of the tube body are open has been described.
これに対し、本実施形態のスピーカーシステムは、管体部の一端が閉止端壁面によって閉じられている。そして、ドライバユニット20は、中央の空気室に音響的に結合されているのではなく、閉止端壁面に隣接する空気室に音響的に結合されている。これらの点を除いて、本実施形態のスピーカーシステムは、図4に示される第3実施形態のスピーカーシステムと同様の構成を有する。したがって、第3実施形態のスピーカーシステムと同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。 On the other hand, in the speaker system of the present embodiment, one end of the tube body part is closed by the closed end wall surface. The driver unit 20 is not acoustically coupled to the central air chamber, but is acoustically coupled to the air chamber adjacent to the closed end wall surface. Except for these points, the speaker system of this embodiment has the same configuration as the speaker system of the third embodiment shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are used for the same configurations as those of the speaker system of the third embodiment, and repeated description is omitted.
図16に示されるとおり、本実施形態のスピーカーシステム30では、管体部1は、その一端が閉鎖している。言い換えれば、一端が閉止端となっている。したがって、管体部1の一端には、閉止端壁8が設けられている。一方、管体部1の他端は、開口しており、言い換えれば開放端となっている。この管体部1の他端には、振動板3aが配置されている。 As shown in FIG. 16, in the speaker system 30 of the present embodiment, one end of the tube part 1 is closed. In other words, one end is a closed end. Therefore, a closed end wall 8 is provided at one end of the tubular body portion 1. On the other hand, the other end of the tube part 1 is open, in other words, an open end. A diaphragm 3a is disposed at the other end of the tubular body 1.
なお、音響振動部を伝搬する音響振動が平面波として管体部1内を伝搬するためには、閉止端壁8の内側面は平面であることが望ましい。また、同様の見地から、閉止端壁8の内側面は、管体部1の軸線方向に対して直交するように構成されていることが望ましい。 In addition, in order for the acoustic vibration propagating through the acoustic vibration portion to propagate through the tubular body portion 1 as a plane wave, the inner side surface of the closed end wall 8 is preferably a flat surface. From the same point of view, it is desirable that the inner side surface of the closed end wall 8 is configured to be orthogonal to the axial direction of the tube portion 1.
管体部1の内部空間は、振動板3b、3cによって、3個の空気室4a、4b、4cに区画されている。したがって、3個の空気室4は、管体部1の軸線に沿って直列に配置されている。これら3個の空気室4のうち、端部に配置された空気室4cにおいては、一側には振動板3cが配置されており、他側には、閉止端壁8が配置されている。 The internal space of the tube part 1 is divided into three air chambers 4a, 4b, and 4c by diaphragms 3b and 3c. Therefore, the three air chambers 4 are arranged in series along the axis of the tube part 1. Among these three air chambers 4, in the air chamber 4c disposed at the end, the diaphragm 3c is disposed on one side, and the closed end wall 8 is disposed on the other side.
音響伝送路10の管体部1の側壁には、ドライバユニット20が音響伝送路に音響的に結合するための通孔11が設けられている。通孔11は、閉止端壁8に隣接する空気室4cと外界とを連通するように配置されている。したがってドライバユニット20は、閉止端壁8に隣接する空気室Cに結合されることとなる。 A through hole 11 is provided in the side wall of the tube portion 1 of the acoustic transmission path 10 for the driver unit 20 to be acoustically coupled to the acoustic transmission path. The through hole 11 is disposed so as to communicate the air chamber 4 c adjacent to the closed end wall 8 and the outside world. Therefore, the driver unit 20 is coupled to the air chamber C adjacent to the closed end wall 8.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30は、以下のような作用効果を有する。 The speaker system 30 of the present embodiment configured as described above has the following operational effects.
本実施形態のスピーカーシステム30における音響伝送路10は、上述した図2に示される力学モデルにおいて、隣接する質点1A,1B,1Cの位置に各振動板3a,3b,3cを配置し、1Dの位置に閉止端壁8を配置した場合に相当する。図2のグラフによれば1Aから1Cまでの距離は波数がπ/2Lのときに管全長を3/4波長とする定在波が成立可能である。また、図2のグラフには図示されていないが、波数がπ/6Lのときに管全体を1/4波長とする定在波が成立可能である。 The acoustic transmission path 10 in the speaker system 30 of the present embodiment has the diaphragms 3a, 3b, 3c arranged at the positions of the adjacent mass points 1A, 1B, 1C in the dynamic model shown in FIG. This corresponds to the case where the closed end wall 8 is disposed at the position. According to the graph of FIG. 2, when the wave number is π / 2L, a standing wave having a total tube length of 3/4 wavelength can be established at a distance from 1A to 1C. Although not shown in the graph of FIG. 2, when the wave number is π / 6L, a standing wave can be established in which the entire tube has a quarter wavelength.
本実施形態における音響伝送路10においても、容易に大気中の音速の1/3以下の低い伝搬速度を得ることができるので、共振周波数が100Hz以下であり、管状体1の全長が0.25mm以下である1/4波長共鳴管を容易に構成可能である。 Also in the acoustic transmission line 10 in the present embodiment, a low propagation speed of 1/3 or less of the sound speed in the atmosphere can be easily obtained, so that the resonance frequency is 100 Hz or less and the total length of the tubular body 1 is 0.25 mm. The following 1/4 wavelength resonance tube can be easily configured.
ここで、本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果を確認するために行った実施例を示す。管体部1は、内径0.09mの円筒管であり、空気室4a、4b、4cの長さLは、全て0.11mとした。各振動板3a、3b、3cの有効直径は、0.064mとした。端部に配置された振動板3aの質量は16gとし、管体部1の内部に配置された振動板3b、3cの質量は、20gとした。エッジ部材7のバネ定数は、全ての振動板3a、3b、3cに対してSo=790N/mとした。このバネ定数をVas(等価容量)に換算すると約1.9リットルであり、隣接する空気室4a、4b、4cの容量が約0.7リットルであるのに比べて大きくなっている。したがって、弾性要素としては小型化された空気室4の比較的高い弾性が支配的であり、これに加わるエッジ部材7による共振周波数上昇の効果は、比較的小さいものとなっている。 Here, the Example performed in order to confirm the effect of the speaker system 30 of this embodiment is shown. The tube portion 1 is a cylindrical tube having an inner diameter of 0.09 m, and the lengths L of the air chambers 4a, 4b, and 4c are all 0.11 m. The effective diameter of each diaphragm 3a, 3b, 3c was 0.064 m. The mass of the diaphragm 3a arranged at the end was 16 g, and the mass of the diaphragms 3b and 3c arranged inside the tube body 1 was 20 g. The spring constant of the edge member 7 was set to So = 790 N / m for all the diaphragms 3a, 3b, and 3c. When this spring constant is converted to Vas (equivalent capacity), it is about 1.9 liters, which is larger than the capacity of the adjacent air chambers 4a, 4b, 4c is about 0.7 liters. Therefore, the relatively high elasticity of the downsized air chamber 4 is dominant as the elastic element, and the effect of increasing the resonance frequency by the edge member 7 added thereto is relatively small.
本実施例においては、全ての振動板3a、3b、3cの可動範囲を±2.5mmとし、有効直径が0.064mの振動板3a、3b、3cとしては、大きな値を確保した。このことは、端部に配置された振動板3aが、定在波の腹として余裕を持って振幅可能となるといった効果を持つ。なお、内側の振動板3b、3cには、振動板3aとの比較において小さな可動範囲を設定してもよい。 In the present embodiment, the movable range of all the diaphragms 3a, 3b, and 3c was ± 2.5 mm, and a large value was secured for the diaphragms 3a, 3b, and 3c having an effective diameter of 0.064 m. This has the effect that the diaphragm 3a arranged at the end can be oscillated with a margin as an antinode of a standing wave. Note that a small movable range may be set for the inner diaphragms 3b and 3c in comparison with the diaphragm 3a.
振動板3a、3b、3cおよびエッジ部材7よりなる振動系のQmsは、5.2とした。ドライバユニット20には、有効直径が0.064mで、fs=110Hz、Qts=0.33のものを用いた。 The Qms of the vibration system including the diaphragms 3a, 3b, 3c and the edge member 7 was set to 5.2. The driver unit 20 has an effective diameter of 0.064 m, fs = 110 Hz, and Qts = 0.33.
無限系を仮定した前記数式(10)および(11)に、各振動板3a、3b、3cの有効振動面積が管内断面積の51%であることを考慮して補正を加えると、波長4L(波数π/2L)において素子振動の周波数が85Hz、位相速度Vpが37m/sと算出される。また波長12L(波数π/6L)においては、素子振動の周波数が31Hz、位相速度Vpが41m/sと算出される。これに対し、有限個の質量要素からなる実際の系においては、インピーダンス測定から65Hzと24Hzにおいて共振が観測された。 When correction is applied to the equations (10) and (11) assuming an infinite system in consideration that the effective vibration area of each of the diaphragms 3a, 3b, and 3c is 51% of the cross-sectional area in the tube, the wavelength 4L ( At a wave number of π / 2L), the frequency of element vibration is calculated as 85 Hz and the phase velocity Vp as 37 m / s. At a wavelength of 12 L (wave number π / 6 L), the frequency of element vibration is calculated as 31 Hz, and the phase velocity Vp is calculated as 41 m / s. In contrast, in an actual system composed of a finite number of mass elements, resonance was observed at 65 Hz and 24 Hz from impedance measurement.
本実施例においては、わずか0.33mの全長で周波数24Hzにおける1/4波長相当の音響伝送路を構成することが可能となっている。周波数24Hzの音波に共振する1/4波長相当の気柱共鳴管の全長は約3.5mであるので、大幅な短縮が可能となっている。また、通常の気柱共鳴管が基本共振周波数とその高調波に相当する複数の周波数において共振するのに対し、本実施例においては、65Hzの高調波共振のみが存在することも特徴となっている。なお、24Hzにおいてはドライバユニット20が実質的に音響出力を持たないので、65Hzにおいてのみ共鳴増幅による音圧上昇を得ることができた。 In the present embodiment, it is possible to configure an acoustic transmission path corresponding to a quarter wavelength at a frequency of 24 Hz with a total length of only 0.33 m. Since the total length of the air column resonance tube corresponding to a quarter wavelength that resonates with a sound wave having a frequency of 24 Hz is about 3.5 m, it can be significantly shortened. In addition, an ordinary air column resonance tube resonates at a plurality of frequencies corresponding to the fundamental resonance frequency and its harmonics, whereas in this embodiment, only a harmonic resonance of 65 Hz exists. Yes. In addition, since the driver unit 20 has substantially no sound output at 24 Hz, it was possible to obtain an increase in sound pressure due to resonance amplification only at 65 Hz.
(第13の実施形態)
第13の実施形態は、図16に示される第12の実施形態のスピーカーシステムの構成において、管内の伝送ロスを積極的に増大させて背面放射を吸収除去することによって、いわゆるトランスミッションライン方式のスピーカーシステムを構成したものである。伝送ロスを積極的に増大させるために、振動板3a、3b、3cおよびエッジ部材7よりなる振動系のQmsを低下させる点を除いて、図16に示される第12の実施形態のスピーカーシステムの場合と同様である。したがって、同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
(13th Embodiment)
In the configuration of the speaker system of the twelfth embodiment shown in FIG. 16, the thirteenth embodiment is a so-called transmission line type speaker by actively increasing the transmission loss in the tube and absorbing and removing the backside radiation. It is a system configuration. In order to positively increase the transmission loss, the speaker system of the twelfth embodiment shown in FIG. 16 is used except that the Qms of the vibration system including the diaphragms 3a, 3b, 3c and the edge member 7 is reduced. Same as the case. Therefore, the same reference numerals are used for similar configurations, and repeated description is omitted.
本実施形態のスピーカーシステムでは、振動板3a、3b、3cおよびエッジ部材7よりなる振動系のQmsを低下させるために、シリコーンゴム等の制振材(不図示)が振動板3a、3b、3cおよびエッジ部材よりなる振動系の表面に塗布されている。 In the speaker system of this embodiment, in order to reduce the Qms of the vibration system composed of the diaphragms 3a, 3b, 3c and the edge member 7, a damping material (not shown) such as silicone rubber is used for the diaphragms 3a, 3b, 3c. And applied to the surface of the vibration system composed of edge members.
本実施形態のようなトランスミッションライン方式の目的は音質調整であり、共鳴による低音増強よりも制動による低音の抑制を得ることを主眼としている。通常のトランスミッションライン方式においては、共鳴管方式の構成を基本としつつ、管内に吸音材を充填することにより管内の伝送ロスを増大させるため、比較的長い全長の管体部を必要とする。 The purpose of the transmission line system as in the present embodiment is to adjust the sound quality, and the main purpose is to obtain bass suppression by braking rather than resonance bass enhancement. In the normal transmission line system, a relatively long full-length pipe body part is required in order to increase the transmission loss in the pipe by filling the pipe with a sound absorbing material while having the basic structure of the resonance pipe system.
これに対し、本実施形態の共鳴管方式のスピーカーシステムを基本とすれば、管体部1の全長を大幅に短縮できるのみならず、振動板およびエッジより成る振動系のQmsを低下させることによって管内の伝送ロスを容易に増大させることができる。 On the other hand, if the resonance tube type speaker system of this embodiment is used as a basis, not only the overall length of the tube body 1 can be greatly shortened, but also by reducing the Qms of the vibration system composed of the diaphragm and the edge. Transmission loss in the pipe can be easily increased.
(第14の実施形態)
図17は、本発明の第14の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態のスピーカーシステムは、伝送路の一端をドライバユニット20とし、他端を閉止端とした閉止共鳴管の例である。すなわち、本実施形態のスピーカーシステムは、管体部1の一端にドライバユニット20が配置されており、管体部1の他端に閉止端壁面が設けられている。
(Fourteenth embodiment)
FIG. 17 is a cross-sectional view of a speaker system according to a fourteenth embodiment of the present invention. The speaker system of this embodiment is an example of a closed resonance tube in which one end of a transmission path is a driver unit 20 and the other end is a closed end. That is, in the speaker system of the present embodiment, the driver unit 20 is disposed at one end of the tube body portion 1, and the closed end wall surface is provided at the other end of the tube body portion 1.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30は、以下のような作用効果を有する。 The speaker system 30 of the present embodiment configured as described above has the following operational effects.
本実施形態のスピーカーシステム30における音響伝送路10は、上述した図2に示される力学モデルにおいて、隣接する質点1Aの位置にドライバユニット20を配置し、1Bおよび1Cの位置に各振動板3b,3cを配置し、1Dの位置に閉止端壁8を配置した場合に相当する。図2のグラフによれば1Aから1Cまでの距離は波数がπ/2Lのときに管全長を3/4波長とする定在波が成立可能である。また、図2のグラフには図示されていないが、波数がπ/6Lのときに管全体を実質的に1/4波長とする定在波が成立可能である。 In the acoustic transmission path 10 in the speaker system 30 of the present embodiment, in the dynamic model shown in FIG. 2 described above, the driver unit 20 is disposed at the position of the adjacent mass point 1A, and each diaphragm 3b, This corresponds to the case where 3c is arranged and the closed end wall 8 is arranged at the 1D position. According to the graph of FIG. 2, when the wave number is π / 2L, a standing wave having a total tube length of 3/4 wavelength can be established at a distance from 1A to 1C. Although not shown in the graph of FIG. 2, when the wave number is π / 6L, it is possible to establish a standing wave that substantially makes the entire tube a quarter wavelength.
ここで、本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果を確認するために行った実施例を示す。管体部1は、内径0.09mの円筒管であり、空気室4a、4b、4cの長さLは全て0.11mとした。各振動板の有効直径は0.064mとした。管体部1の端部に配置されたドライバユニット20の振動板3aの質量は8gとし、管体部1の内部に配置された振動板3bと3cの質量は、10gとした。エッジ部材7のバネ定数は、全ての振動板3a、3b、3cに対して共通にS0=790N/mとした。ここで、本実施例においては、全ての振動板3a、3b、3cの可動範囲を±5.0mmとし、有効直径が0.064mの振動板としては大きな値を確保した。このことは、端部に配置された振動板3aが、定在波の腹として余裕を持って振幅可能となる効果を持つ。尚、内側の振動板3b、3cには、振動板3aとの比較において小さな可動範囲を設定しても良い。 Here, the Example performed in order to confirm the effect of the speaker system 30 of this embodiment is shown. The tube portion 1 is a cylindrical tube having an inner diameter of 0.09 m, and the lengths L of the air chambers 4a, 4b, and 4c are all 0.11 m. The effective diameter of each diaphragm was 0.064 m. The mass of the diaphragm 3a of the driver unit 20 disposed at the end of the tubular body 1 was 8 g, and the mass of the diaphragms 3b and 3c disposed inside the tubular body 1 was 10 g. The spring constant of the edge member 7 was S0 = 790 N / m in common for all the diaphragms 3a, 3b, 3c. Here, in this example, the movable range of all the diaphragms 3a, 3b, and 3c was ± 5.0 mm, and a large value was secured for the diaphragm having an effective diameter of 0.064 m. This has the effect that the diaphragm 3a arranged at the end can be amplified with a margin as an antinode of a standing wave. A small movable range may be set for the inner diaphragms 3b and 3c in comparison with the diaphragm 3a.
振動板3a、3b、3c及びエッジ部材7よりなる振動系のQmsは、5.2とした。ドライバユニット20には、fs=50Hz、Qts=0.28のものを用いた。 The Qms of the vibration system including the diaphragms 3a, 3b, 3c and the edge member 7 was set to 5.2. The driver unit 20 used was fs = 50 Hz and Qts = 0.28.
無限系を仮定した前記数式(10)および(11)に、各振動板3a、3b、3cの有効振動面積が管内断面積の51%であることを考慮して補正を加えると、波長4L(波数π/2L)において素子振動の周波数が119Hz、位相速度Vpが52m/sと算出される。また波長12L(波数π/6L)においては、素子振動の周波数が43Hz、位相速度Vpが57m/sと算出される。これに対し、有限個の質量要素からなる実際の系においては、インピーダンス測定から90Hzと33Hzにおいて共振が観測された。また、64Hzにおいて強い反共振が観測された。 When correction is applied to the equations (10) and (11) assuming an infinite system in consideration that the effective vibration area of each of the diaphragms 3a, 3b, and 3c is 51% of the cross-sectional area in the tube, the wavelength 4L ( At a wave number of π / 2L), the frequency of element vibration is calculated to be 119 Hz, and the phase velocity Vp is calculated to be 52 m / s. At a wavelength of 12 L (wave number π / 6 L), the frequency of element vibration is calculated as 43 Hz, and the phase velocity Vp is calculated as 57 m / s. In contrast, in an actual system composed of a finite number of mass elements, resonance was observed at 90 Hz and 33 Hz from impedance measurement. A strong antiresonance was observed at 64 Hz.
本実施例においては、わずか0.33mの全長で周波数33Hzにおける1/4波長相当の音響伝送路を構成することが可能となっている。周波数33Hzの音波に共振する1/4波長相当の気柱共鳴管の全長は約2.5mであるので、大幅な短縮が可能となっている。また、通常の気柱共鳴管が基本共振周波数とその高調波に相当する複数の周波数において共振するのに対し、本実施例においては、90Hzの高調波共振のみが存在することも特徴となっている。 In the present embodiment, it is possible to configure an acoustic transmission path corresponding to a quarter wavelength at a frequency of 33 Hz with a total length of only 0.33 m. Since the total length of the air column resonance tube corresponding to a quarter wavelength that resonates with a sound wave having a frequency of 33 Hz is about 2.5 m, it can be significantly shortened. In addition, an ordinary air column resonance tube resonates at a plurality of frequencies corresponding to the fundamental resonance frequency and its harmonics, whereas in this embodiment, only a harmonic resonance of 90 Hz exists. Yes.
以上の第1〜第14の実施形態では、一つの音響伝送路および一つのドライバユニットが設けられている場合を説明したが、本発明の音響伝送路およびスピーカーシステムは、複数の音響伝送路および複数のドライバユニットを有していてもよい。以下の第15〜第17の実施形態では、複数の音響伝送路を有する場合について説明する。 In the above first to fourteenth embodiments, the case where one acoustic transmission path and one driver unit are provided has been described. However, the acoustic transmission path and the speaker system of the present invention include a plurality of acoustic transmission paths and a plurality of acoustic transmission paths. You may have a some driver unit. In the fifteenth to seventeenth embodiments below, a case where a plurality of acoustic transmission paths are provided will be described.
(第15の実施形態)
図18は、本発明の第15の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態は、第第3の実施形態のスピーカーシステムにおいて、第1のドライバユニット20の前面に第2のドライバ容器12bを介在して第2のドライバユニット20bを付加したものである。ここで本実施形態のスピーカーシステム自体は、第2のドライバ容器12bを介在して第2のドライバユニット20bが付加されている点を除いて、第3の実施形態のスピーカーシステムと同様である。したがって、以下の説明では、同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
(Fifteenth embodiment)
FIG. 18 is a cross-sectional view of the speaker system of the fifteenth embodiment of the present invention. In this embodiment, in the speaker system of the third embodiment, a second driver unit 20b is added to the front surface of the first driver unit 20 via a second driver container 12b. Here, the speaker system itself of the present embodiment is the same as the speaker system of the third embodiment, except that the second driver unit 20b is added via the second driver container 12b. Therefore, in the following description, the same code | symbol is used about the same structure, and repeated description is abbreviate | omitted.
第2のドライバ容器12bは、第1のドライバユニット20の前面側に形成される。第2ドライバ容器12bの基端側(音響伝送路10に近い側)には、第1のドライバユニット20が設けられ、第2ドライバ容器12bの先端側には第2のドライバユニット20bが設けられている。 The second driver container 12 b is formed on the front side of the first driver unit 20. A first driver unit 20 is provided on the proximal end side (side closer to the acoustic transmission path 10) of the second driver container 12b, and a second driver unit 20b is provided on the distal end side of the second driver container 12b. ing.
図18に示される場合では、第2のドライバ容器12bをなす壁部は、第1のドライバユニット20の設置位置、すなわち、管体部1の軸線方向に沿った中央部から、管体部1の端部に配置されている振動板3aの近傍まで屈曲しつつ伸延している。したがって、図18に示される例では、第2のドライバユニット20bは、音響伝送路10の一端部にある振動板3aに近接して配置されることとなる。なお、第2のドライバユニット20bは、振動板3aに近接して配置される場合に限られず、振動板3dに近接して配置されてもよく、あるいは振動板3a、3dの双方から再生音波の波長に比べて十分に小さい距離内に配置されていてもよい。また、このように配置される第2のドライバユニット20bは、第1のドライバユニット20と同相の電気信号で駆動される。 In the case shown in FIG. 18, the wall portion that forms the second driver container 12 b extends from the installation position of the first driver unit 20, that is, from the central portion along the axial direction of the tube portion 1. It extends while being bent to the vicinity of the diaphragm 3a arranged at the end of the. Therefore, in the example shown in FIG. 18, the second driver unit 20 b is disposed in proximity to the diaphragm 3 a at one end of the acoustic transmission path 10. The second driver unit 20b is not limited to the case where the second driver unit 20b is disposed close to the diaphragm 3a, but may be disposed close to the diaphragm 3d, or the reproduced sound wave from both the diaphragms 3a and 3d. You may arrange | position within the distance small enough compared with a wavelength. Further, the second driver unit 20 b arranged in this way is driven by an electric signal in phase with the first driver unit 20.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果について説明する。 The effect of the speaker system 30 of this embodiment comprised as mentioned above is demonstrated.
本実施形態のスピーカーシステム30によれば、第2のドライバユニット20bによって第2のドライバ容器12b内に発生する背圧が、同相で振幅する第1のドライバユニット20の運動により除去される。このとき、第2のドライバユニット20bの背圧は、第2のドライバ容器12b内の空気の運動を介して第1のドライバユニット20に伝達され、第1のドライバユニット20の背圧に転嫁される。第1のドライバユニット20の背圧は、通孔11を経て音響伝送路10に伝達された後、管体部1の端部に設けられた振動板3aおよび3dより外部に放出される。 According to the speaker system 30 of the present embodiment, the back pressure generated in the second driver container 12b by the second driver unit 20b is removed by the movement of the first driver unit 20 that swings in phase. At this time, the back pressure of the second driver unit 20b is transmitted to the first driver unit 20 through the movement of air in the second driver container 12b, and is transferred to the back pressure of the first driver unit 20. The The back pressure of the first driver unit 20 is transmitted to the acoustic transmission path 10 through the through hole 11 and then released to the outside from the diaphragms 3 a and 3 d provided at the end of the tube body 1.
したがって、本実施形態のスピーカーシステム30では、第2のドライバユニット20bの背後に無限大容積のキャビネットが接続されている場合に等価なので、口径および振動系質量が小さな第2のドライバユニット20bを用いても、効率的な低音再生が可能となるという効果を奏する。 Therefore, the speaker system 30 of the present embodiment is equivalent to the case where an infinitely large cabinet is connected behind the second driver unit 20b, so the second driver unit 20b having a small aperture and vibration system mass is used. However, there is an effect that efficient bass reproduction is possible.
また、本実施形態のスピーカーシステム30では、音響伝送路10の少なくとも一部を移相器として利用している。すなわち、第2のドライバユニット20bの背圧を除去する結果として生じる第1のドライバユニット20の背圧は、大気中の音速に比べて遅い伝播速度を有する音響伝送路10内を伝播する過程でその位相に遅れが生じる。したがって、管体部1の端部に設けられた振動板3aおよび3dより外部に放出される音波と、第2のドライバユニット20bの前面から放出される音波とが互いに強め合う位相関係に設定することが可能である。 Moreover, in the speaker system 30 of this embodiment, at least a part of the acoustic transmission path 10 is used as a phase shifter. That is, the back pressure of the first driver unit 20 generated as a result of removing the back pressure of the second driver unit 20b is a process in which the back pressure of the first driver unit 20 propagates in the acoustic transmission path 10 having a slow propagation speed compared to the sound speed in the atmosphere. There is a delay in the phase. Therefore, a phase relationship is set in which the sound waves emitted to the outside from the diaphragms 3a and 3d provided at the end of the tubular body portion 1 and the sound waves emitted from the front surface of the second driver unit 20b are intensified. It is possible.
たとえば、第2のドライバユニット20bにおいて前面放射音波に対して180度位相の異なる背面放射音波が、音響伝送路10内で90度の位相遅れを生じた後、管体部1の端部に設けられた振動板3aおよび3dより外部に放出されると、第2のドライバユニット20bの前面から放出される音波とは、合計270度の位相差を持つことになる。したがって、第2のドライバユニット20bと端部の振動板3a(あるいは3d)のいずれか一方が単独で音波を放射する場合に比べて音圧増強することができる。 For example, in the second driver unit 20b, a back-surface radiated sound wave having a phase difference of 180 degrees with respect to the front-surface radiated sound wave is delayed by 90 degrees in the acoustic transmission path 10 and then provided at the end of the tubular body portion 1. When emitted from the diaphragms 3a and 3d to the outside, the sound wave emitted from the front surface of the second driver unit 20b has a total phase difference of 270 degrees. Therefore, the sound pressure can be increased compared to the case where either the second driver unit 20b or the diaphragm 3a (or 3d) at the end radiates sound waves alone.
たとえば、周波数46Hzにおける1/2波長相当の全長を持つ音響伝送路10を構成した場合、図18に示される例では、第2のドライバユニット20bから振動板3aにいたる経路の音響的長さが周波数46Hzにおける1/4波長に相当するので、90度の移相器として作用し、上述の音圧増強効果を得ることができる。また、移相量が60度以上となる各周波数においても音圧増強効果を得ることができる。 For example, when the acoustic transmission path 10 having a full length corresponding to a half wavelength at a frequency of 46 Hz is configured, in the example shown in FIG. 18, the acoustic length of the path from the second driver unit 20b to the diaphragm 3a is small. Since it corresponds to a quarter wavelength at a frequency of 46 Hz, it acts as a 90-degree phase shifter, and the above-described sound pressure enhancement effect can be obtained. Further, the sound pressure enhancement effect can be obtained even at each frequency where the phase shift amount is 60 degrees or more.
以上のように、本実施形態のスピーカーシステムについて説明したが、種々の変形が可能であり、第1のドライバユニット20の前面に第2のドライバ容器12bを介在して第2のドライバユニット20bを付加するものである限り、種々のスピーカーシステムを構成することができる。 As described above, the speaker system according to the present embodiment has been described. However, various modifications are possible, and the second driver unit 20b is mounted on the front surface of the first driver unit 20 with the second driver container 12b interposed. As long as they are added, various speaker systems can be configured.
(第16の実施形態)
図19は、第16の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態のスピーカーシステムは、第3の実施形態のスピーカーシステムにおいて、第1の音響伝送路10に加えて第2の音響伝送路10bを追加したものである。具体的には、第1の音響伝送路10の管体部1の側壁、および第2の音響伝送路10bの管体部1bの側壁には、それぞれ開口19、19bが設けられており、各開口には、質量要素として振動板3Jおよび振動板3Kがそれぞれ設けられている。そして、振動板3Jおよび振動板3Kが設けられている各開口が、それぞれ連結管1cによって連通している。以上の点を除いて、第13の実施形態のスピーカーシステム30の各構成は、第3の実施形態のスピーカーシステム30や第1の実施形態の音響伝送路1と同様である。したがって、以下の説明では、同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
(Sixteenth embodiment)
FIG. 19 is a cross-sectional view of the speaker system of the sixteenth embodiment. The speaker system of this embodiment is obtained by adding a second acoustic transmission path 10b in addition to the first acoustic transmission path 10 to the speaker system of the third embodiment. Specifically, openings 19 and 19b are respectively provided on the side wall of the tube portion 1 of the first acoustic transmission path 10 and the side wall of the tube portion 1b of the second acoustic transmission path 10b. A diaphragm 3J and a diaphragm 3K are provided in the opening as mass elements, respectively. The openings provided with the diaphragm 3J and the diaphragm 3K are communicated with each other through the connecting pipe 1c. Except for the above points, the configuration of the speaker system 30 of the thirteenth embodiment is the same as that of the speaker system 30 of the third embodiment and the acoustic transmission path 1 of the first embodiment. Therefore, in the following description, the same code | symbol is used about the same structure, and repeated description is abbreviate | omitted.
図19に示されるように、本実施形態のスピーカーシステム30は、第1の音響伝送部10と第2の音響伝送部10bとを含む。第1の音響伝送路10は、振動板3a、3b、3c、3dを有し、振動板3a、3b、3c、3dによって区画される3個の空気室4a、4b、4cを有する。これら空気室4a、4b、4cのうち中央部に配置された空気室4bには、通孔11が設けられて、ドライバユニット20は、その背面が通孔11に面するように管体部1の側壁の外側に配置されている。 As shown in FIG. 19, the speaker system 30 of the present embodiment includes a first acoustic transmission unit 10 and a second acoustic transmission unit 10 b. The first acoustic transmission path 10 includes diaphragms 3a, 3b, 3c, and 3d, and includes three air chambers 4a, 4b, and 4c defined by the diaphragms 3a, 3b, 3c, and 3d. Of these air chambers 4a, 4b, 4c, the air chamber 4b arranged in the center is provided with a through hole 11, and the driver unit 20 has a tube portion 1 so that its back surface faces the through hole 11. It is arranged on the outside of the side wall.
また、管体部1の側壁において、この通孔11、すなわちドライバユニット20と対向する位置に上記の開口19が設けられており、この開口19には振動板3jが設けられている。すなわち、中央部に配置された空気室4bの開口19に振動板3jが設けられる。 Further, the opening 19 is provided on the side wall of the tubular body 1 at a position facing the through hole 11, that is, the driver unit 20, and the opening 3 is provided with a diaphragm 3 j. That is, the diaphragm 3j is provided in the opening 19 of the air chamber 4b arranged in the center.
一方、第2の音響伝送部10bの管体部1bは、振動板3e、3f、3g、3hを有し、振動板3e、3f、3g、3hによって区画される3個の空気室4e、4f、4gを有する。これら空気室4e、4f、4gのうち中央部に配置された空気室4fには、第1の音響伝送部10の開口19と対向する位置に、開口19bが設けられており、この開口19bには振動板3kが設けられている。すなわち、中央部に配置された空気室4fの開口19bに振動板3kが設けられる。 On the other hand, the tube portion 1b of the second acoustic transmission unit 10b includes diaphragms 3e, 3f, 3g, and 3h, and three air chambers 4e and 4f that are partitioned by the diaphragms 3e, 3f, 3g, and 3h. 4g. Of these air chambers 4e, 4f, and 4g, the air chamber 4f disposed in the central portion is provided with an opening 19b at a position facing the opening 19 of the first acoustic transmission unit 10, and the opening 19b has an opening 19b. Is provided with a diaphragm 3k. That is, the diaphragm 3k is provided in the opening 19b of the air chamber 4f disposed in the center.
管体部1と管体部1bとの間には、開口19および開口19bを連通するように連通管1cが設けられている。連通管1cと振動板3j、3kによって区画された空間は、新たな空気室4jをなしており、振動板3Jと3Kを含む第3の音響伝送路をなしている。したがって、第1の音響伝送路10と第2の音響伝送路10bとは第3の音響伝送路を介して結合されることとなる。ここで、振動板3j、3kは、管体部1内の振動板3b、3cと同等の面積および質量を具備しており、空気室4jも、第1の音響伝送路10の空気室4と同等の断面積および空気室長を具備している。すなわち、本実施形態のスピーカーシステム30は、音響伝送路として、第1、第2、第3の音響伝送路を含み、第1および第2の音響伝送路10、10bの各管体部1、1bが、第3の音響伝送路の管体部1cを介して連結されるものといえる。 A communication pipe 1c is provided between the tube part 1 and the tube part 1b so as to communicate the opening 19 and the opening 19b. A space defined by the communication pipe 1c and the diaphragms 3j and 3k forms a new air chamber 4j and forms a third acoustic transmission path including the diaphragms 3J and 3K. Therefore, the first acoustic transmission path 10 and the second acoustic transmission path 10b are coupled via the third acoustic transmission path. Here, the diaphragms 3 j and 3 k have the same area and mass as the diaphragms 3 b and 3 c in the tubular body portion 1, and the air chamber 4 j is also the same as the air chamber 4 of the first acoustic transmission path 10. Equivalent cross-sectional area and air chamber length. That is, the speaker system 30 of the present embodiment includes first, second, and third acoustic transmission paths as acoustic transmission paths, and the tube portions 1 of the first and second acoustic transmission paths 10, 10b, It can be said that 1b is connected via the tube part 1c of the third acoustic transmission path.
本実施形態では、第1の音響伝送路10と第2の音響伝送路10bとは、ともに同一の共鳴周波数、たとえば、46Hzの1/2波長共鳴管として構成されている。 In the present embodiment, both the first acoustic transmission path 10 and the second acoustic transmission path 10b are configured as ½ wavelength resonance tubes having the same resonance frequency, for example, 46 Hz.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果について説明する。 The effect of the speaker system 30 of this embodiment comprised as mentioned above is demonstrated.
第3の音響伝送路、すなわちドライバユニット20の背面から振動板3jを経て振動板3kに至る経路は、共鳴周波数、たとえば46Hzにおいて90度の移相器として作用する。 A third acoustic transmission path, that is, a path from the back surface of the driver unit 20 through the diaphragm 3j to the diaphragm 3k acts as a phase shifter of 90 degrees at a resonance frequency, for example, 46 Hz.
ドライバユニット20において前面放射音波に対して180度位相の異なる背面放射音波が第3の音響伝送路内で90度の位相遅れを生じ、更に第2の音響伝送路内で90度の位相遅れを生じた後に、第2の音響伝送路における管体部1bの端部に設けられた振動板3e,3hより外部に放出される。したがって、ドライバユニット5の全面から放出される音波と、振動板3e,3hより外部に放出される音波とは、合計360度の位相差となり、すなわち同相であるので、強い音圧増強効果を得ることができる。 In the driver unit 20, backside sound waves having a phase difference of 180 degrees with respect to the front surface sound waves cause a phase delay of 90 degrees in the third acoustic transmission path, and further a phase delay of 90 degrees in the second acoustic transmission path. After it has occurred, it is discharged to the outside from the diaphragms 3e and 3h provided at the end of the tube portion 1b in the second acoustic transmission path. Therefore, the sound wave emitted from the entire surface of the driver unit 5 and the sound wave emitted outside from the diaphragms 3e and 3h have a total phase difference of 360 degrees, that is, the same phase, so that a strong sound pressure enhancing effect is obtained. be able to.
このように、本実施形態のスピーカーシステムでは、第1〜第3の音響伝送路が設けられており、これら複数の音響伝送路のうちの一つの音響伝送路である第2の音響伝送路の端部の振動板3e、3Hから放射される音波と、ドライバユニット20の前面から放射される音波とが同相になるように第1〜第3の音響伝送路が相互に結合されているといえる。 Thus, in the speaker system of the present embodiment, the first to third acoustic transmission paths are provided, and the second acoustic transmission path that is one of the plurality of acoustic transmission paths is provided. It can be said that the first to third acoustic transmission paths are coupled to each other so that the sound waves emitted from the end diaphragms 3e and 3H and the sound waves emitted from the front surface of the driver unit 20 are in phase. .
なお、本実施形態では、共振効率を最大化し、かつ音響的反作用を最小化する目的から、直線状の音響伝送路10、10bを採用しているが、共振効率を低下させることが許容される場合には、より小型化する目的で音響伝送路10、10bを少なくとも一部において屈曲させてもよい。たとえば、第1の音響伝送路10を中央の空気室4bにおいて90〜120度屈曲させ、かつ第2の音響伝送路を中央の空気室4fにおいて90〜120度屈曲させることにより、設置面積を低減することが可能である。 In the present embodiment, the linear acoustic transmission paths 10 and 10b are employed for the purpose of maximizing the resonance efficiency and minimizing the acoustic reaction, but it is allowed to reduce the resonance efficiency. In some cases, the acoustic transmission paths 10 and 10b may be bent at least partially for the purpose of further miniaturization. For example, the first acoustic transmission path 10 is bent 90 to 120 degrees in the central air chamber 4b, and the second acoustic transmission path is bent 90 to 120 degrees in the central air chamber 4f, thereby reducing the installation area. Is possible.
(第17の実施形態)
図20は、第17の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態のスピーカーシステムは、第3の実施形態のスピーカーシステムにおいて、第1のドライバユニット20と同一の空気室4bに結合された第2のドライバユニット20bと、第2のドライバユニット20bの背面に結合された第2の音響伝送路とが付加されたものである。以上の点を除いて、第13の実施形態のスピーカーシステム30の各構成は、第3の実施形態のスピーカーシステム30や第1の実施形態の音響伝送路1と同様である。したがって、以下の説明では、同様の構成については、同じ符号を用いることとし、繰り返しの説明を省略する。
(Seventeenth embodiment)
FIG. 20 is a cross-sectional view of the speaker system of the seventeenth embodiment. The speaker system of this embodiment is the same as that of the speaker system of the third embodiment, the second driver unit 20b coupled to the same air chamber 4b as the first driver unit 20, and the back surface of the second driver unit 20b. And a second acoustic transmission line coupled to the. Except for the above points, the configuration of the speaker system 30 of the thirteenth embodiment is the same as that of the speaker system 30 of the third embodiment and the acoustic transmission path 1 of the first embodiment. Therefore, in the following description, the same code | symbol is used about the same structure, and repeated description is abbreviate | omitted.
図20に示されるように、本実施形態のスピーカーシステム30は、第1の音響伝送部10と第2の音響伝送部10bとを含む。第1の音響伝送路10は、振動板3a、3b、3c、3dを有し、振動板3a、3b、3c、3dによって区画される3個の空気室4a、4b、4cを有する。これら空気室4a、4b、4cのうち中央部に配置された空気室4bには、通孔11が設けられて、第1ドライバユニット20は、その背面が通孔11に面するように管体部1の側壁の外側に配置されている。第2の音響伝送路10bも、第1の音響伝送路10と同様に、振動板3e、3f、3g、3hを有し、振動板3e、3f、3g、3hによって区画される3個の空気室4e、4f、4gを有する。これら空気室4e、4f、4gのうち中央部に配置された空気室4fには、通孔11が設けられて、第2ドライバユニット20bは、その背面が通孔11bに面するように管体部1bの側壁の外側に配置されている。 As shown in FIG. 20, the speaker system 30 of the present embodiment includes a first acoustic transmission unit 10 and a second acoustic transmission unit 10b. The first acoustic transmission path 10 includes diaphragms 3a, 3b, 3c, and 3d, and includes three air chambers 4a, 4b, and 4c defined by the diaphragms 3a, 3b, 3c, and 3d. Of these air chambers 4 a, 4 b, 4 c, the air chamber 4 b disposed in the center is provided with a through hole 11, and the first driver unit 20 has a tubular body with its back surface facing the through hole 11. It is arranged outside the side wall of the part 1. Similarly to the first acoustic transmission path 10, the second acoustic transmission path 10b includes diaphragms 3e, 3f, 3g, and 3h, and three airs partitioned by the diaphragms 3e, 3f, 3g, and 3h. It has chambers 4e, 4f, 4g. Of these air chambers 4e, 4f, and 4g, the air chamber 4f disposed in the center is provided with a through hole 11, and the second driver unit 20b has a tubular body so that the back surface thereof faces the through hole 11b. It arrange | positions on the outer side of the side wall of the part 1b.
また、第1ドライバユニット20と同一の空気室4bは、第2ドライバユニット20b用の通孔18が設けられている。たとえば、管体部1の側壁において、第1ドライバユニット20用の通孔11と対向する位置に、第2ドライバユニット20b用の通孔18を設けることができる。そして、第2ドライバユニット20bの前面が、空気室4bに設けられた新たな通孔18に面するように配置されることによって、第2ドライバユニット20bが、第1の音響伝送路10とも音響的に結合している。すなわち、本実施形態のスピーカーシステム30は、前記音響伝送路として第1および第2音響伝送路10、10bを含むとともに、前記電気音響変換器として第1および第2ドライバユニット20、20bを含み、前記第1ドライバユニット20が結合されている前記第1音響伝送路10の管体部1と、前記第2音響伝送路10bの管体部1bとが、前記第2ドライバユニット20bを介して連結されているものといえる。 The air chamber 4b, which is the same as the first driver unit 20, is provided with a through hole 18 for the second driver unit 20b. For example, the through hole 18 for the second driver unit 20b can be provided at a position facing the through hole 11 for the first driver unit 20 on the side wall of the tubular body portion 1. Then, the second driver unit 20b is arranged so that the front surface of the second driver unit 20b faces the new through hole 18 provided in the air chamber 4b. Are connected. That is, the speaker system 30 of the present embodiment includes the first and second acoustic transmission paths 10 and 10b as the acoustic transmission paths, and the first and second driver units 20 and 20b as the electroacoustic transducers. The tubular body portion 1 of the first acoustic transmission path 10 to which the first driver unit 20 is coupled and the tubular body section 1b of the second acoustic transmission path 10b are connected via the second driver unit 20b. It can be said that.
なお、第2ドライバユニット20bの前面には、第2のドライバ容器12bが形成されており、この第2のドライバ容器12bをなす壁面は、第2ドライバユニット20bを取り囲みつつ、第1および第2の音響伝送部10、10bの各管体部1、1b間を連結している。 Note that a second driver container 12b is formed on the front surface of the second driver unit 20b, and the wall surface forming the second driver container 12b surrounds the second driver unit 20b, and the first and second driver containers 20b. The tube parts 1, 1b of the acoustic transmission parts 10, 10b are connected.
ここで、第1の音響伝送部10と第2の音響伝送部10bは、異なる共鳴周波数となるように設定されている。また、第1ドライバユニット20と第2ドライバユニット20bとは逆相の電気信号で駆動される。 Here, the first acoustic transmission unit 10 and the second acoustic transmission unit 10b are set to have different resonance frequencies. Further, the first driver unit 20 and the second driver unit 20b are driven by electric signals having opposite phases.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30の作用効果について説明する。 The effect of the speaker system 30 of this embodiment comprised as mentioned above is demonstrated.
本実施形態のスピーカーシステム30によれば、互いに異なる共鳴周波数を持つように設定された複数の音響伝送路である第1の音響伝送路10と第2の音響伝送路10bとを有することにより、単一の音響伝送路に比べて広い周波数範囲で共鳴による音圧増強効果を得ることができる。 According to the speaker system 30 of the present embodiment, by having the first acoustic transmission path 10 and the second acoustic transmission path 10b which are a plurality of acoustic transmission paths set to have different resonance frequencies, As compared with a single acoustic transmission line, the sound pressure enhancement effect due to resonance can be obtained in a wider frequency range.
(第18の実施形態)
図21は、第18の実施形態のスピーカーシステムの断面図である。本実施形態は、第3の実施形態のスピーカーシステムに第2の音響伝送路を追加したもう一つの例である。本実施形態では、振動板3a、3b、3cおよび3dを含む第1の音響伝送路10と、振動板3e、3f、3gおよび3hを含む第2の音響伝送路10bは、空気室4bを共有して交叉しており、共通のドライバユニット20により駆動される。
(Eighteenth embodiment)
FIG. 21 is a cross-sectional view of the speaker system of the eighteenth embodiment. This embodiment is another example in which a second acoustic transmission path is added to the speaker system of the third embodiment. In the present embodiment, the first acoustic transmission path 10 including the diaphragms 3a, 3b, 3c and 3d and the second acoustic transmission path 10b including the diaphragms 3e, 3f, 3g and 3h share the air chamber 4b. And are driven by a common driver unit 20.
第1の音響伝送路10の3個の空気室4a、4b、4cのうち中央部に配置された空気室4bには、通孔11が設けられて、ドライバユニット20は、その背面が通孔11に面するように管体部1の側壁の外側に配置されている。また、空気室4bには、その管体部1の側壁において、互いに対向する一対の開口19、19bが設けられている。そして、開口19には振動板3fが設けられており、開口19bには振動板3gが設けられている。 Of the three air chambers 4a, 4b, 4c of the first acoustic transmission path 10, a through hole 11 is provided in the air chamber 4b disposed in the center, and the back surface of the driver unit 20 is a through hole. 11 is disposed on the outside of the side wall of the tubular body 1 so as to face 11. The air chamber 4b is provided with a pair of openings 19 and 19b facing each other on the side wall of the tube portion 1. The opening 19 is provided with a diaphragm 3f, and the opening 19b is provided with a diaphragm 3g.
振動板3fに隣接して新たな空気室4eが設けられ、この空気室4eを外界から区画するように管体部1bが、第1の音響伝送路10の管体部側壁から延びている。管体部1bの先端側には、振動板3fと対向するように振動板3eが設けられている。同様に、振動板3fに隣接して新たな空気室4gが設けられ、この空気室4gを外界から区画するように管体部1cが、第1の音響伝送路10の管体部側壁から延びている。管体部1cの先端側には、振動板3gと対向するように振動板3hが設けられている。 A new air chamber 4e is provided adjacent to the diaphragm 3f, and the tube portion 1b extends from the tube portion side wall of the first acoustic transmission path 10 so as to partition the air chamber 4e from the outside. A diaphragm 3e is provided on the distal end side of the tubular body 1b so as to face the diaphragm 3f. Similarly, a new air chamber 4g is provided adjacent to the diaphragm 3f, and the tube portion 1c extends from the tube portion side wall of the first acoustic transmission path 10 so as to partition the air chamber 4g from the outside. ing. A diaphragm 3h is provided on the distal end side of the tubular body portion 1c so as to face the diaphragm 3g.
このような構成によれば、質量要素としての振動板3e、3f、3gおよび3hと、これら振動板3e、3f、3gおよび3hによって区画された空気室4e、4b、4gは、第2の音響伝送路10bをなす。この第2の音響伝送路10bは、3個の空気室4e、4b、4gのうち中央に配置された空気室4bを第1の音響伝送路10と共有することとなり、この共有する空気室4bにドライバユニット20が結合されることとなる。 According to such a configuration, the diaphragms 3e, 3f, 3g, and 3h serving as mass elements and the air chambers 4e, 4b, and 4g defined by the diaphragms 3e, 3f, 3g, and 3h are provided with the second acoustic wave. A transmission line 10b is formed. The second acoustic transmission path 10b shares the air chamber 4b disposed at the center among the three air chambers 4e, 4b, and 4g with the first acoustic transmission path 10, and the shared air chamber 4b. The driver unit 20 is coupled to the above.
すなわち、本実施形態のスピーカーシステムは、前記音響伝送路として第1および第2の音響伝送路を含み、前記第1および第2の音響伝送路の各管体部は、互いに一つの気室を共有して交叉するように配置されており、前記電気音響交換器は、前記第1および第2の音響伝送路の各管体部によって共有される気室に結合されていることを特徴とする
ここで、第1の音響伝送路10と第2の音響伝送路10bとは異なる共鳴周波数となるように設定されている。すなわち、本実施形態のスピーカーシステム30は、互いに異なる共鳴周波数を持つように設定された第1の音響伝送路10と第2の音響伝送路10bが、互いに一つの空気室4bを共有して交叉するように配置されており、ドライバユニットは、第1の音響伝送路10と第2の音響伝送路10bによって共有される一つの気室4bに結合されている。
That is, the speaker system of the present embodiment includes first and second acoustic transmission paths as the acoustic transmission path, and each tubular body portion of the first and second acoustic transmission paths has one air chamber. The electroacoustic exchanger is coupled to an air chamber shared by each tubular body portion of the first and second acoustic transmission paths, and is arranged so as to cross over in common. Here, the first acoustic transmission path 10 and the second acoustic transmission path 10b are set to have different resonance frequencies. That is, in the speaker system 30 of the present embodiment, the first acoustic transmission path 10 and the second acoustic transmission path 10b set so as to have different resonance frequencies share one air chamber 4b and cross over each other. The driver unit is coupled to one air chamber 4b shared by the first acoustic transmission path 10 and the second acoustic transmission path 10b.
以上のように構成される本実施形態のスピーカーシステム30によれば、第1の音響伝送路10と第2の音響伝送路が異なる周波数で共鳴することにより、単一の音響伝送路に比べて広い周波数範囲で共鳴による音圧増強効果を得ることができる。 According to the speaker system 30 of the present embodiment configured as described above, the first acoustic transmission path 10 and the second acoustic transmission path resonate at different frequencies, so that compared to a single acoustic transmission path. A sound pressure enhancement effect by resonance can be obtained in a wide frequency range.
(第19の実施形態)
本実施の形態は、図1に示すように音響伝送路10の組立キット用の管体モジュールに関する。管体モジュールは、管状部品と、管体部品の内部で管体部品の軸方向に振動可能に設けられた少なくとも一枚の振動板3aと、前記管体部品の一端および他端に設けられた第1および第2のジョイント部と、を有する。ここで、第1ジョイントはオス型ジョイントであり、第2ジョイントは、前記雄型ジョイントと対をなすメス型ジョイントである。
(Nineteenth embodiment)
This embodiment relates to a tube module for an assembly kit of an acoustic transmission path 10 as shown in FIG. The tubular body module is provided at the tubular part, at least one diaphragm 3a provided so as to vibrate in the axial direction of the tubular part inside the tubular part, and at one end and the other end of the tubular part. And first and second joint portions. Here, the first joint is a male joint, and the second joint is a female joint that is paired with the male joint.
たとえば、少なくとも一枚ずつ振動板3が設けられた複数の管体モジュールを用意し、複数の管体モジュールの第1および第2のジョイント部を着脱可能に連結することによって、前記振動板3と当該振動板3によって区画された気室4a、4b、4cとが交互に配列された音響振動部10が構成される。この場合も、第1実施形態で述べたように、前記振動板3と前記気室4a、4b、4cとの配列の周期性により、前記音響振動部10を伝搬する音響振動の伝搬速度が20Hz以上200Hz以下の周波数範囲において大気中の音速の1/3以下となる。ユーザは、連結させる管体モジュールの数を変更することによって、好みの音質を楽しむことができる。 For example, by preparing a plurality of tube modules each provided with the diaphragm 3 at least one by one, and connecting the first and second joint portions of the plurality of tube modules detachably, An acoustic vibration unit 10 in which the air chambers 4a, 4b, and 4c partitioned by the diaphragm 3 are alternately arranged is configured. Also in this case, as described in the first embodiment, due to the periodicity of the arrangement of the diaphragm 3 and the air chambers 4a, 4b, and 4c, the propagation speed of the acoustic vibration propagating through the acoustic vibration unit 10 is 20 Hz. In the frequency range of 200 Hz or less, it becomes 1/3 or less of the sound speed in the atmosphere. The user can enjoy the desired sound quality by changing the number of tube modules to be connected.
以上のように本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明はこれらの場合に限られず、種々の変形、省略、追加が可能である。 Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to these cases, and various modifications, omissions, and additions are possible.
1 管体部、
3a、3b、3c、3d 振動板、
4a、4b、4c 空気室、
5a、5b 端部壁、
6a、6b 隔壁、
7 エッジ部材、
8 閉止端壁、
9 開放端、
10 音響伝送路、
11 通孔、
12 ドライバ容器、
13a、13b ポート管
14 吸音材、
15 振動膜
16 補強枠
18 ポート管、
19、19b 開口、
20 ドライバユニット、
30 スピーカーシステム。
1 tube part,
3a, 3b, 3c, 3d diaphragm,
4a, 4b, 4c air chamber,
5a, 5b end walls,
6a, 6b Bulkhead,
7 Edge member,
8 closed end wall,
9 Open end,
10 acoustic transmission path,
11 through holes,
12 Driver container,
13a, 13b Port pipe 14 Sound absorbing material,
15 Vibration membrane 16 Reinforcement frame 18 Port pipe,
19, 19b opening,
20 driver unit,
30 Speaker system.
Claims (7)
前記音響伝送路に音響的に結合される電気音響交換器と、を有することを特徴とするスピーカーシステム。 A tubular body portion having an axial length larger than the inner diameter and having at least one open end, and mass elements and elastic elements are alternately arranged in the axial direction of the tubular body portion within the tubular body portion. A frequency of propagation of acoustic vibrations propagating through the acoustic vibration part inside the tubular part due to the periodicity of the arrangement of the mass elements and the elastic elements. An acoustic transmission line that is 1/3 or less of the speed of sound in the atmosphere in the range;
And an electroacoustic exchanger acoustically coupled to the acoustic transmission path.
前記管体部の両端に前記質量要素が配置されていることを特徴とする請求項3に記載のスピーカーシステム。 The tube part is one that is open at both ends,
The speaker system according to claim 3 , wherein the mass elements are arranged at both ends of the tubular body portion.
区画された3個以上の気室が直列して配列されていることを特徴とする請求項4に記載にスピーカーシステム。 The elastic element is an air chamber provided inside the tubular body part,
The speaker system according to claim 4 , wherein three or more partitioned air chambers are arranged in series.
前記奇数個の気室のうち中央部に配列された気室に前記電気音響交換器が結合されていることを特徴とする請求項6に記載のスピーカーシステム。 An odd number of the air chambers are arranged in series,
The speaker system according to claim 6 , wherein the electroacoustic exchanger is coupled to an air chamber arranged in the center of the odd number of air chambers.
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