MCAP-CR
多自由度バスレフ型研究所
Audio Engineering Laboratory




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スピーカー再生技術(4)-バスレ フ型とは(その3)

 前回は、スピーカー振動板の動きによる圧力変動が、振動板の前後で干渉して打ち消さないようにする方法について書きました。簡単にいうと、バッフル型と 密閉型がこの方法ですが、両者には少し違いがありました。すなわち、バッフル型とは違い、密閉型には空気ばねの作用がありました。

 
 バスレフ型は、空気ばねの作用を利用して、ダクトを鳴らす方式です。バスレフ型の原型になるモデルを、Fig.4に描きました。これは、ヘルムホルツの 共鳴器という有名なモデルです。ボトルの口に息を強く吹きかけるとボーっと鳴るのがこの共鳴器に当たります。  物理の教科書には普通に記載されていますが、スピーカーシステムの教科書にはあまり説明されていないことを書きます。

 共鳴器は、2つの部分の分かれています。ひとつは、容器の部分で、これは、空気ばねとして作用します。風船を押すと、押し返されるような働きです。

  もうひとつは筒の部分です。この部分は、空気がスライドするためのガイドの役割をします。そして、筒の内部にある空気(とその両端の少しの空気)は、あた かも塊のように一体として動きます。この空気の塊には、質量があります。この質量は、とても小さいのですが、モデルとしては、錘として扱います。この、塊 のように一体として動くということは、非常に重要なのですが、スピーカーの教科書類には、あまり書かれていないようです。このため、バスレフのポートを異 常に長くする人もいます。それが悪いということではないのですが、長いダクトは、ヘルムホルツの共鳴以外にも、パイプとしての共振が無視できなくなりま す。この点は、オーディオ放言という項に『バスレフ共振と気柱共振』として書いていますので、そちらもご参照ください。

Fig.4 バスレフ型の原型
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   Fig.4は、ばねと錘の単振動モデルに置き換えられます。この点は、左のメニューの技術文書の中のレポートにも書いてありますので、もう少し突っ込みたい方は、ご参照ください。
 ということで、Fig.4の箱にスピーカーユニットを取り付けた、バスレフ型スピーカーシステムの概念図を、Fig.5に示します。

 Fig.5において、箱の内部は、空気ばね、ダクトの内部は、空気の塊を表しています。ダクト内部の空気の塊は、前回書いた通り、第2の振動板として作 用します。この第2の振動板は、面積が小さくても、軽く、空気ばねの効果が小さく、また、ダクトとの抵抗が小さいので、振幅が大きくなります。このた め、振動板とくらべて小さなダクトでも、十分な効果を出すことができます。

 では、ダクトの設計を変えたらどうなるでしょうか?

(1)ダクトを大きくした場合
 ダクトを大きくすると、箱の空気ばねが強くなります。これは、ダクトの断面積を大きくすると、ダクト内の空気の塊が箱の空気の変化量が大きくなるため、 これに比例して、ばねが強くなるためです。また、同時に、ダクトの中の空気の量が大きくなるので、錘が大きくなった効果もあります。

(2)ダクトを長くした場合
 ダクトを長くした場合に変わるのは、ダクト内の空気の量だけです。このため、錘が大きくなった効果しかありません。

 以上のことは、数式で表現できるので、さらに突っ込みたい方は、技術文書にあるレポートをご参照くださいね。

 以上のことから、箱の容積が同じ場合には、ダクトを変更することで、以下の効果を出すことができます。

 ダクトを長くすると、共振周波数が下がり、ダクトを太くすると共振周波数が上がる。ダクトを太くしても、ダクトの長さが同じであれば、質量増加の効果をばねが強くなった効果が上回るので
、結局共振周波数が上がります。

Fig.5 バスレフ形式

 では、振動板とダクト内の空気が違う方向に動いて打ち消しあうことはないのでしょうか?

 それは、次回にしましょう。

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管理人: 鈴木 茂

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