スピーカーダクト

質問

ある電子機器の設計をしています。バスレフではないのですが単純に箱の奥の方に有るフルレンジ６０φ位のスピーカーの音をダクトで表まで持ってきて
四角の隙間から音を出そうと考えています。その場合のダクトの形状長さ等
が音の特性にどんな影響があるのでしょうか。ネット調べても見つかりません。

よろしくお願い致します

回答No.4

ASIMOV · ベストアンサー

スピーカーの設計において、ユニットの前にダクトをつけるのは、低音増強を目的とした「共鳴管」や「フロントロードホーン」等ですが、

質問の趣旨は、構造上フロントパネルにスペースが取れないのでユニットを奥に着けてダクトで音を外に出そうという事ですよね
その場合に、ちゃんと音が出るかどうか不安だという事だと思います

大丈夫、音は出ます
ただ、ダクトの効果で癖のある音になるかもしれません
そこで、こんなのはどうでしょうか
http://www.watch.impress.co.jp/av/docs/20050608/toshiba1.htm
開口部をスリット形にします
スリットのメリットは、ピークやディップがつぶれて癖が出づらくなります

いずれの場合も、やって見なければ判らないという部分がかなり有ります
複数の試作をして、実際に音を出してみて決めた方が良いと思います

お礼

どうもありがとうございます。
先細りの形状を何種類も作って計測してみます。
出口をスリットにしたものもできればやってみたいと思います。

回答No.3

Yorkminster

私は理科のできない人なので、記述の正確さとしてはNo.1の回答者が紹介されているページの方を参照していただいた方が良いと思います（そのページは、私が昔、共鳴管でスピーカーを作ろうと思ったときに参考にさせてもらったのですが、たぶん、そのページの記述を理科のできない人向けに思いっきり端折って書くと、私の回答のようになるのだろう、というくらいのことまでしか理解できませんでした...）。

>> 管の形が先細りで出口が閉口端より小さい形状になってしまいそうです //

そうすると、密閉容器に空気穴を開けた箱、つまりバスレフとしての動作も兼ね備えることになると思います。先細りにした場合、その割合にもよりますが、ポートとして動作するのは先の方だけです。

また、口が閉じているということは、中高音が内側に反射されやすくなるので、直接音に干渉しやすくなりそうです。もっとも、中高音にピークができるのは必至なので、それを押さえ込む意味で先細り管にするというのは、実は合理的なのかも知れません。

共鳴管の動作については、まだ解明されていない（らしい？）ことが多く、作例も多くありません（メーカーで製品化されているのは、ほんの数例だと思います）。また、バスレフにしても、典型的な「四角い箱に丸いポート」という場合には（いくつか計算式の流儀があるとはいえ）ほぼ計算通りの結果を期待して良いと思いますが、変則的な箱・ポートになると、どういう結果になるか予想しにくくなります。

共鳴管としてのピークを低めに持ってきて、バスレフでしゃくれを補う、中高音のピークが外に漏れないように開口面積やテーパーのかかり方を調整する、といった作業が必要だと思いますが、やはり試作箱をいくつかつくってみて、ベストの形状を模索するのが良いのではないかと思います（あまり役に立たない内容ですみません）。

お礼

どうもありがとうございます。
試作をしながら特性を計測しないとやっぱり難しいですか。
何種類か作成してやってみることにします。

回答No.2

Yorkminster

そのダクトが直管だとすると、片側閉端の気柱共鳴管なので、1/4波長共鳴管（QWP=Quarter Wave-length Pipe）として動作すると思われます。

したがって、共振周波数＝f、音速＝X、管長＝Lとすると、

f = X / 4L

ということになります。音速を340m/sec.、管長を0.5mとすると、

f = 340 / (0.5 * 2)
f = 170

したがって、170Hzにピークができます。これが基本波になって、この整数倍の周波数で、整数分の1の大きさのピークができます。つまり、340Hzでは1/2のピーク、510Hzで1/3のピーク、680Hzで1/4のピーク・・・です。

（より正確には、開口端から、管の直径の0.5倍～1倍くらいまでが気柱共鳴の実効長になります。なので、上記の式よりも数%くらい、共振周波数が下にズレます。）

この共振周波数は、ユニットの低域の周波数特性を考慮しながら決定する（長さを調整する）べきで、無用に長いと周波数特性にシャクレができてしまいます。逆に、長さが足りないと低域に妙なピークができてしまいます。

他方、四角いダクトだと、その平行面同士の間で両端閉管の気柱共振が起こります。この場合は、1波長で共振することになるので、ダクトのサイズが60mm*80mmと仮定すると、

f = 340 / 0.06 = 5667
f = 340 / 0.08 = 4250

となります。それぞれの整数倍でピークができるので、9.5kHzや11.334kHzにもピークができます（かなり耳障りなピーク）。

（長さ方向の）ピークの大きさは、振動板面積と管の断面積の比率、ユニットの共振の先鋭度、力係数などによって左右されるようですが、これの最適値を求める計算式は、まだ見たことがありません。一般的には、振動板面積の等倍～2倍くらいに設定するようです。

折り曲げ管の場合は共振のピークが小さくなり、何度も折り曲げると音響迷路に近づきます。経験的には、2回～3回の折り曲げくらいが共鳴管らしい動作の限界のように思われました。

管に微妙なテーパーをつけると、管の側面の平面ができなくなるので、高域での共振が小さくなり、癖が少なくなります（TQWP=Tapered Quarter Wave-length Pipe）。しかし、あまり広げすぎると、ロードのかからないホーンになってしまいます。だいたい、管の長さ・断面積にもよるでしょうが、閉端の2～3倍くらいの開口面積が良いところだと思います。

お礼

ありがとうございます。非常に役に立ちました。
”管の長さ・断面積にもよるでしょうが、閉端の2～3倍くらいの開口面積が良いところだと思います”とありますが管の形が先細りで出口が閉口端より小さい形状になってしまいそうですその場合はどうなるのでしょうか。すいませんが宜しくお願いします。

回答No.1

ASIMOV

１．指向性
　ダクト正面に対して指向性が強くなります
２．共振
　ダクトの長さに合った共振周波数にピークが出ます（音が強くなる）
　同時に、その前後の周波数でディップが出る事になります（音が弱くなる）
　http://www.katch.ne.jp/~hasida/speaker/impedanc/speaker12.htm

お礼

どうもありがとうございます。
共鳴管と言う物だということが判りました。
内容がとても難しいのでじっくり読んでみたいと思います。