特開 2023-91936 共鳴器および音響装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091936

(43)【公開日】2023-07-03

(54)【発明の名称】共鳴器および音響装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 1/28 20060101AFI20230626BHJP

【ＦＩ】

H04R1/28 310D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021206825

(22)【出願日】2021-12-21

(71)【出願人】

【識別番号】000004075

【氏名又は名称】ヤマハ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100111763

【弁理士】

【氏名又は名称】松本 隆

(72)【発明者】

【氏名】吉田 安住

(72)【発明者】

【氏名】薬師堂 裕明

(57)【要約】

【課題】 少ない数の共鳴器により筐体内に発生する複数種類の定在波を抑圧する。
【解決手段】 第１空間１１を内包し、かつ、第１空間１１を外部に連通させる第１開口部１２が形成された第１筐体１６を有する第１共鳴部１０と、第２空間２１を内包し、かつ、第２空間２１を外部に連通させる第２開口部２２が形成された第２筐体２６を有する第２共鳴部２０と、第１共鳴部１０と第２共鳴部２０とが連通するように接続する連通部３０と、を有する共鳴器１００であって、第１共鳴部１０の共鳴周波数と、第２共鳴部２－の共鳴周波数とが同じである。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１空間を内包し、かつ、前記第１空間を外部に連通させる第１開口部が形成された第１筐体を有する第１共鳴部と、
第２空間を内包し、かつ、前記第２空間を外部に連通させる第２開口部が形成された第２筐体を有する第２共鳴部と、
前記第１共鳴部と前記第２共鳴部とが連通するように接続する連通部と、
を有する共鳴器であって、
前記第１共鳴部の共鳴周波数と、前記第２共鳴部の共鳴周波数とが同じである共鳴器。

【請求項2】

前記第１共鳴部および第２共鳴部は、それぞれキャビティおよびネックを有するヘルムホルツ共鳴器であり、
前記第１共鳴部のキャビティ容積、ネック長およびネック面積と、前記第２共鳴部のキャビティ容積、ネック長およびネック面積とが同じである請求項１に記載の共鳴器。

【請求項3】

前記第１共鳴部および第２共鳴部はそれぞれ管共鳴器であり、
前記第１共鳴部の管路長および当該管路長方向の管路断面積分布と、前記第２共鳴部の管路長および当該管路長方向の管路断面積分布とが同じである請求項１に記載の共鳴器。

【請求項4】

スピーカユニットを支持するスピーカ筐体と、
前記スピーカ筐体内に配置された共鳴器と、を有し、
前記共鳴器は、
第１空間を内包し、かつ、前記第１空間を外部に連通させる第１開口部が形成された第１筐体を有する第１共鳴部と、
第２空間を内包し、かつ、前記第２空間を外部に連通させる第２開口部が形成された第２筐体を有する第２共鳴部と、
前記第１共鳴部と前記第２共鳴部とが連通するように接続する連通部と、
を有する共鳴器であって、
前記第１共鳴部の共鳴周波数と、前記第２共鳴部の共鳴周波数とが同じである音響装置。

【請求項5】

前記スピーカ筐体内に発生する前記共鳴器の１次共鳴周波数と同じ周波数の圧力定在波の同相の腹の位置であり、かつ、前記スピーカ筐体内に発生する前記共鳴器の２次共鳴周波数と同じ周波数の圧力定在波の逆相の腹の位置である２つの位置に、前記第１開口部と前記第２開口部が配置された請求項４に記載の音響装置。

【請求項6】

前記スピーカ筐体は、当該スピーカ筐体の内部空間を挟む第１および第２の内壁と、前記第１および第２の内壁と交差し、前記第１および第２の内壁と共通の空間を挟む第３および第４の内壁とを有し、
前記第１の内壁における前記第３の内壁の近傍の位置と前記第４の内壁の近傍の位置に、前記第１開口部と前記第２開口部が配置された請求項４に記載の音響装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この発明は、共鳴器および共鳴器を備えた音響装置に関する。

【背景技術】

【0002】

スピーカ等の音響装置において、筐体内部に発生する定在波を共鳴器により抑圧する技術が知られている。例えば特許文献１に開示されたスピーカでは、スピーカ筐体内に両端開口のＪ字形の共鳴管が配置される。ここで、共鳴管の管長は、スピーカ筐体の高さと同じであり、一方の開口端は、スピーカ筐体の天面または底面付近にあり、他方の開口端は、スピーカ筐体において高さが中間となる付近にある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３－７０３６２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところで、上述した従来の技術は、例えば特許文献１のように高さ方向の定在波と奥行き方向の定在波を抑圧する場合に、各々のための２本の共鳴管が必要になり、音響装置の設計が難しくなるという問題があった。

【0005】

この発明は、以上説明した事情に鑑みてなされたものであり、少ない数の共鳴器により筐体内に発生する複数種類の定在波を抑圧する技術的手段を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

この発明は、第１空間を内包し、かつ、前記第１空間を外部に連通させる第１開口部が形成された第１筐体を有する第１共鳴部と、第２空間を内包し、かつ、前記第２空間を外部に連通させる第２開口部が形成された第２筐体を有する第２共鳴部と、前記第１共鳴部と前記第２共鳴部とが連通するように接続する連通部と、を有する共鳴器であって、前記第１共鳴部の共鳴周波数と、前記第２共鳴部の共鳴周波数とが同じである共鳴器を提供する。

【0007】

また、この発明は、スピーカユニットを支持するスピーカ筐体と、前記スピーカ筐体内に配置された共鳴器と、を有し、前記共鳴器は、第１空間を内包し、かつ、前記第１空間を外部に連通させる第１開口部が形成された第１筐体を有する第１共鳴部と、第２空間を内包し、かつ、前記第２空間を外部に連通させる第２開口部が形成された第２筐体を有する第２共鳴部と、前記第１共鳴部と前記第２共鳴部とが連通するように接続する連通部と、を有する共鳴器であって、前記第１共鳴部の共鳴周波数と、前記第２共鳴部の共鳴周波数とが同じである音響装置を提供する。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】この発明の一実施形態である共鳴器の基本構成を示す断面図である。

【図2】同実施形態の第１具体例のベースとなった共鳴器の構成を示す断面図である。

【図3】同ベースとなった共鳴器の１次共鳴状態を示す断面図である。

【図4】同ベースとなった共鳴器の２次共鳴状態を示す断面図である。

【図5】同第１具体例の１次共鳴状態を示す断面図である。

【図6】同第１具体例の２次共鳴状態を示す断面図である。

【図7】同実施形態の第２具体例のベースとなった共鳴器の構成を示す断面図である。

【図8】同第２具体例の構成を示す断面図である。

【図9】同実施形態の第３具体例のベースとなった共鳴器の構成を示す断面図である。

【図10】同第３具体例の構成を示す断面図である。

【図11】同共鳴器を備えた音響装置の一例であるスピーカの構成を示す側面図である。

【図12】同第１具体例の他の形態を示す断面図である。

【図13】同第１具体例の他の形態を示す断面図である。

【図14】同第２具体例の他の形態を示す断面図である。

【図15】同第２具体例の他の形態を示す断面図である。

【図16】同第３具体例の他の形態を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照し、この発明の実施形態を説明する。

【0010】

図１は、この発明の一実施形態である共鳴器１００の基本構成を示す断面図である。この共鳴器１００は、第１共鳴部１０と第２共鳴部２０とを有する。ここで、第１共鳴部１０は、第１空間１１を内包し、かつ、第１空間１１を外部に連通させる第１開口部１２が形成された第１筐体１６を有する。また、第２共鳴部２０は、第２空間２１を内包し、第２空間２１を外部に連通させる第２開口部２２が形成された第２筐体２６を有する。共鳴器１００は、仮想的な平面である対称面４０に対して面対称をなしている。共鳴器１００内には、この対称面４０に沿って、第１共鳴部１０と第２共鳴部２０との境界をなす壁４１が設けられている。連通部３０は、例えば中空筒状の部材であり、壁４１を貫通している。この連通部３０は、第１共鳴部１０と第２共鳴部２０とが連通するように接続している。そして、共鳴器１００では、第１共鳴部１０の共鳴周波数と、第２共鳴部２０の共鳴周波数とが同じである。

【0011】

本実施形態による共鳴器１００によれば、第１共鳴部１０の共鳴周波数と、第２共鳴部２０の共鳴周波数とが同じであるため、共鳴器１００内に１次共鳴が発生する場合に、連通部３０を介した第１共鳴部１０および第２共鳴部２０間の空気粒子の移動が生じない。このため、連通部３０は共鳴器１００の１次共鳴周波数に影響を与えない。一方、共鳴器１００内に２次共鳴が発生する場合には、連通部３０を介した第１共鳴部１０および第２共鳴部２０間の空気粒子の移動が生じる。このため、連通部３０の構成を変えることにより、共鳴器１００の1次共鳴周波数を変化させることなく、２次共鳴周波数を変化させることができる。なお、この作用については、以下、具体例を挙げて詳細を明らかにする。

【0012】

図２は、本実施形態による共鳴器１００のベースとなった共鳴器１０１の構成を示す断面図である。共鳴器１０１は、第１共鳴部１０ａおよび第２共鳴部２０ａからなる。第１共鳴部１０ａは、第１空間１１ａを内包し、かつ、第１空間１１ａを外部に連通させる第１開口部１２ａが形成された第１筐体１６ａを有する。第２共鳴部２０ａは、第２空間２１ａを内包し、かつ、第２空間２１ａを外部に連通させる第２開口部２２ａが形成された第２筐体２６ａを有する。この共鳴器１０１は、対称面４０ａに対して面対称をなしている。以下では、第１共鳴部１０ａおよび第２共鳴部２０ａ間の境界に原点を有するｘｙｚ直交座標系を想定し、共鳴器１０１について説明する。ここで、ｘ軸は図２において第１共鳴部１０ａから第２共鳴部２０ａに向かう方向の軸であり、ｙ軸およびｚ軸は互いに直交し、かつ、ｘ軸に直交する軸である。図３および図４にも同様な直交座標系が示されている。

【0013】

図２において、共鳴器１０１内の任意の位置（ｘ、ｙ、ｚ）および任意の時刻ｔにおける速度ポテンシャルをφ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）とすると、共鳴器１０１内の任意の位置（ｘ、ｙ、ｚ）では次式に示す波動方程式が成立する。

【数1】

ここで、ｃは音速、ｐは音圧、ρは空気粒子の体積密度、ｖ_ｘ、ｖ_ｙおよびｖ_ｚはｘ軸方向、ｙ軸方向およびｚ軸方向の空気粒子の速度である。

【0014】

この波動方程式に対し、次式に示すように対称面４０ａにおいて空気粒子の速度が０であるという境界条件を適用する。

【数2】

【0015】

この場合、次式の微分方程式の解となる速度ポテンシャルΦ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）が共鳴器１０１内に発生することによりこの境界条件を適用した波動方程式が成立する。

【数3】

【0016】

この式（３）の解となる速度ポテンシャルΦ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）は、対称面４０ａ（ｘ＝０）に対して面対称に分布した速度ポテンシャルである。図３はこの速度ポテンシャルが分布した共鳴器１０１の状態を示す図である。図３に示すように、第１開口部１２ａに粒子速度定在波の腹（音圧小、速度大）が位置し、第２開口部２２ａに粒子速度定在波の逆相の腹（音圧小、逆方向の速度大）が位置し、対称面４０ａに粒子速度定在波の節（音圧大、速度小）が位置する１次共鳴状態において式（２）の境界条件を適用した波動方程式が成立する。

【0017】

次に、上記式（１．１）の波動方程式に対し、次式に示すように対称面４０ａにおいて音圧が０であるという境界条件を適用する。

【数4】

【0018】

この場合、次式を満たす速度ポテンシャルΦ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）が共鳴器１０１内に発生することによりこの境界条件を適用した波動方程式が成立する。

【数5】

【0019】

この式（５）は、対称面４０ａ（ｘ＝０）に対して逆面対称に分布した速度ポテンシャルΦ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）を意味する。図４はこの速度ポテンシャルが分布した共鳴器１０１の状態を示す図である。図４に示すように、第１開口部１２ａに粒子速度定在波の腹（音圧小、速度大）が位置し、第２開口部２２ａに粒子速度定在波の同相の腹（音圧小、同方向の速度大）が位置し、対称面４０ａに粒子速度定在波の逆相の腹（音圧小、逆方向の速度大）が位置する２次共鳴状態において式（４）の境界条件を適用した波動方程式が成立する。

【0020】

以上のように、１次共鳴状態では、第１共鳴部１０ａおよび第２共鳴部２０ａ間の空気粒子の移動はないが、２次共鳴状態では、第１共鳴部１０ａおよび第２共鳴部２０ａ間の空気粒子の移動がある。本実施形態では、この点を利用し、共鳴器１０１の１次共鳴周波数を変化させることなく、２次共鳴周波数を変化させる。

【0021】

図５は本実施形態の第１具体例である共鳴器１０２の構成を示す断面図である。この共鳴器１０２は、図２の共鳴器１０１に対し、対称面４０ａに沿って第１共鳴部１０ａと第２共鳴部２０ａとの境界をなす壁４１ａを設け、また、この壁４１ａを通過する中空筒状の連通部３０ａが設けたものである。この連通部３０ａは第１共鳴部１０ａと第２共鳴部２０ａとが連通するように接続する。この連通部３０ａを介して第１共鳴部１０ａおよび第２共鳴部２０ａ間の空気粒子の移動が可能である。

【0022】

図５に示す共鳴器１０２において、対称面４０ａでの粒子速度が０であるという境界条件を波動方程式（式（１．１））に適用した場合、上述した図３の構成と同様、次式の微分方程式の解となる速度ポテンシャルΦ（ｘ、ｙ、ｚ、ｔ）が共鳴器１０１内に発生する場合に波動方程式が成立する。

【数6】

【0023】

この場合、共鳴器１０２は、図５に示すように、第１開口部１２ａに粒子速度定在波の腹（音圧小、速度大）が位置し、第２開口部２２ａに粒子速度定在波の逆相の腹（音圧小、逆方向の速度大）が位置し、対称面４０ａに粒子速度定在波の節（音圧大、速度小）が位置する１次共鳴状態となる。この１次共鳴状態では、連通部３０ａを介した空気粒子の移動がないので、共鳴器１０２の１次共鳴周波数は、図３に示す共鳴器１０１の１次共鳴周波数に対して変化しない。

【0024】

次に、共鳴器１０２において、対称面４０ａでの音圧が０であるという境界条件を波動方程式に適用する。この場合、図６に示すように、第１開口部１２ａに粒子速度定在波の腹（音圧小、速度大）が位置し、第２開口部２２ａに粒子速度定在波の同相の腹（音圧小、同方向の速度大）が位置し、対称面４０ａに粒子速度定在波の逆相の腹（音圧小、逆方向の速度大）が位置する２次共鳴状態において、当該境界条件を適用した波動方程式が成立する。この２次共鳴状態では、連通部３０ａを介した第１共鳴部１０ａおよび第２共鳴部２０ａ間の空気粒子の移動がある。

【0025】

ここで、連通部３０ａの開口面積をＳ_ｐ、軸長をlとし、連通部３０ａ内の空気粒子の位置をｕ_ｐとし、連通部３０ａが対称面４０ａにおいて２等分されているとすると、連通部３０ａにおける対称面４０ａの右側の領域および左側の領域では次式（７．１）および（７．２）の運動方程式が各々成立する。

【数7】

【0026】

従って、連通部３０ａの開口面積Ｓｐおよび軸長ｌを変化させることにより、共鳴器１０２の１次共鳴周波数を変化させることなく、２次共鳴周波数を変化させることができる。

【0027】

本実施形態の第２具体例は、第１共鳴部および第２共鳴部をそれぞれヘルムホルツ共鳴器とする共鳴器である。図７はこの第２具体例のベースとなった共鳴器１０３の構成を示す断面図である。この共鳴器１０３は、対称面４０ｂに対して面対称をなしている。この対称面４０ｂは、壁ではなく、仮想的な平面である。共鳴器１０３において、対称面４０ｂの左側の第１共鳴部１０ｂは、第１開口部１２ｂを有するネック１３ｂと、第１空間であるキャビティ１４ｂとを内包した第１筐体を有する。また、対称面４０ｂの右側の第２共鳴部２０ｂは、第２開口部２２ｂを有するネック２３ｂと、第２空間であるキャビティ２４ｂとを内包した第２筐体を有する。ここで、キャビティ１４ｂおよび２４ｂのキャビティ容積はいずれもＶ／２である。また、ネック１３ｂおよび２３ｂは、いずれもネック面積がＳであり、ネック長がlである。

【0028】

対称面４０ｂにおいて空気粒子速度が０であるという境界条件の下では、第１共鳴部１０ｂおよび第２共鳴部２０ｂは、各々ネックを１個有し、キャビティ容積がＶ／２であるヘルムホルツ共鳴器として機能する。この場合、２つの共鳴部のネック１３ｂおよび２３ｂ内における空気粒子の位置をｕ_１、ｕ_２とすると、第１共鳴部１０ｂのキャビティ１４ｂ内の音圧ｐは、次式により与えられる。第２共鳴部２０ｂも同様である。

【数8】

【0029】

また、第１共鳴部１０ｂでは、次の運動方程式が成立する。第２共鳴部２０ｂも同様である。

【数9】

【0030】

そして、式（８）を式（９）に代入すると、次式が得られる。

【数10】

【0031】

この式（１０）を満足する共鳴周波数ｆ_Ｎおよび共鳴モード（ｕ_Ｎ１、ｕ_Ｎ２）は、次式に示すものとなる。

【数11】

ここで、式（１１．２）は、第１開口部１２ｂおよび第２開口部２２ｂに粒子速度定在波の同相の腹が位置することを意味している。

【0032】

次に、対称面４０ｂにおいて音圧が０である場合、第１共鳴部１０ｂのネック１３ｂにおける空気粒子の挙動は、次式の運動方程式に従う。第２共鳴部２０ｂのネック２３ｂも同様である。

【数12】

【0033】

この場合、共鳴器１０３の共鳴周波数ｆ_Ｎおよび共鳴モード（ｕ_Ｎ１、ｕ_Ｎ２）は、次式に示すものとなる。

【数13】

ここで、式（１３．２）は、共鳴器１０３が第１開口部１２ｂにおける粒子速度を第２開口部２２ｂにそのまま伝える剛体モードとなることを示している。

【0034】

図８は本実施形態の第２具体例である共鳴器１０４の構成を示す断面図である。この共鳴器１０４は、図７の共鳴器１０３に対し、対称面４０ｂに沿って壁４１ｂを設け、かつ、この壁４１ｂを貫通する連通部３０ｂを設けたものである。図７の構成と同様、対称面４０ｂの左側の第１共鳴部１０ｂは、第１開口部１２ｂを有するネック１３ｂと、第１空間であるキャビティ１４ｂとを内包した第１筐体を有する。また、対称面４０ｂの右側の第２共鳴部２０ｂは、第２開口部２２ｂを有するネック２３ｂと、第２空間であるキャビティ２４ｂとを内包した第２筐体を有する。図７の構成と同様、キャビティ１４ｂおよび２４ｂのキャビティ容積はいずれもＶ／２である。また、ネック１３ｂおよび２３ｂは、いずれもネック面積がＳであり、ネック長がlである。そして、共鳴器１０４において、壁４１ｂを貫通する連通部３０ｂは、開口面積Ｓ_ｐ、軸長ｌ_ｐを有する中空筒状の部材であり、対称面４１ｂにおいて２等分される。

【0035】

対称面４０ｂにおいて連通部３０ｂを通過する空気粒子速度が０である場合、第１共鳴部１０ｂおよび第２共鳴部２０ｂは、各々ネックを１個有し、キャビティの容積がＶ／２であるヘルムホルツ共鳴器として機能する。この場合、共鳴周波数ｆ_N、共鳴モード（ｕ_Ｎ１、ｕ_Ｎ２、ｕ_Ｎｐ）は次式により与えられる。

【数14】

ここで、式（１４．２）は、共鳴器１０４が、第１開口部１２ｂおよび第２開口部２２ｂに粒子速度定在波の同相の腹が位置し、連通部３０に粒子速度定在波の節が位置する１次共鳴状態になることを意味している。そして、式（１４．１）は、連通部３０を設けても、連通部３０がない場合に比べて1次共鳴周波数ｆ_Ｎが変化しないことを示している。

【0036】

次に、対称面４０ｂにおいて音圧が０である場合、第１共鳴部１０ｂは、ネック面積Ｓおよびネック長ｌを有するネック１３ｂと、ネック面積Ｓ_ｐおよびネック長ｌ_ｐ／２を有するネック（連通部３０ｂの半分）と、キャビティ容積Ｖ／２のキャビティ１４ｂとからなるヘルムホルツ共鳴器とみなせるので、第１共鳴部１０ｂにおける空気粒子の挙動は、次式の運動方程式に従う。第２共鳴部２０ｂも同様である。

【数15】

【0037】

ここで、式（１５．１）を式（１５．２）に代入すると、次式が得られる。

【数16】

【0038】

この式（１６）の解として、２つの解が得られる。第１の解は、次式に示す剛体モードである。

【数17】

【0039】

式（１６）の第２の解は、次式に示す２次共鳴である。

【数18】

式（１８．１）は、２次共鳴周波数ｆ_Nに連通部３０ｂの長さｌ_ｐが関与することを示している。従って、共鳴器１０４では、連通部３０ｂの長さｌｐを変えることにより、１次共鳴周波数を変化させることなく、２次共鳴周波数を変化させることができる。

【0040】

本実施形態の第３具体例は、第１共鳴部１０および第２共鳴部２０をそれぞれ管共鳴器とする共鳴器である。図９はこの第３具体例のベースとなった共鳴器１０５の構成を示す断面図である。この共鳴器１０５は、対称面４０ｂに対して面対称をなしている。この対称面４０ｂは、壁ではなく、仮想的な平面である。共鳴器１０５では、第１共鳴部１０の管路長および当該管路長方向の管路断面積分布と、第２共鳴部２０の管路長および当該管路長方向の管路断面積分布とが同じである。具体的には、共鳴器１０５において、対称面４０ｂの左側の第１共鳴部１０ｃは、管路長Ｌ／２のまっすぐな管共鳴器であり、対称面４０ｂの右側の第２共鳴部２０ｃも、管路長Ｌ／２のまっすぐな管共鳴器である。

【0041】

この共鳴器１０５では、次式の波動方程式が成立する。

【数19】

【0042】

そこで、この波動方程式の解の形を次式のように仮定する。

【数20】

【0043】

この式（２０）を式（１９．１）に代入すると、次式が得られる。

【数21】

【0044】

この式（２１）の解の形は次式のようになる。

【数22】

【0045】

ここで、式（２１）の波動方程式に対し、次式に示すように対称面４０ｂにおいて粒子速度が０であるという境界条件を適用する。

【数23】

【0046】

この場合、波動方程式が非自明解を持つための条件は、次式に示す通りとなる。

【数24】

【0047】

従って、共鳴周波数ｆ_ｎ、共鳴モードΦ_ｎは、次式のようになる。

【数25】

上記式（２５．１）および（２５．２）において、ｎ＝１としたものが、１次共鳴の共鳴周波数および共鳴モードとなる。

【0048】

次に、式（２１）の波動方程式に対し、次式に示すように対称面４０ｂにおいて音圧が０であるという境界条件を適用する。

【数26】

【0049】

この場合、波動方程式が非自明解を持つための条件は、次式に示す通りとなる。

【数27】

【0050】

従って、共鳴周波数ｆｎ、共鳴モードΦｎは、次式のようになる。

【数28】

上記式（２８．１）および（２８．２）において、ｎ＝１としたものが、１次共鳴の共鳴周波数および共鳴モードとなる。

【0051】

図１０は本実施形態の第３具体例である共鳴器１０６の構成を示す断面図である。この共鳴器１０６は、図９の共鳴器１０５に対し、壁４１ｃおよび連通部３０ｃを追加したものである。ここで、壁４１ｃは、共鳴器１０６内において対称面４０ｂに沿って設けられている。また、連通部３０ｃは、壁４１ｃを貫通している。この連通部３０ｃは、開口面積Ｓ_ｐ、軸長ｌ_ｐを有する中空管状の部材であり、対称面４０ｂにおいて２等分されている。

【0052】

この共鳴器１０６において、対称面４０ｂにおける粒子速度が０であるという境界条件を適用した場合、共鳴周波数および共鳴モードは、上述した式（２６．１）および（２６．２）に示す通りである。すなわち、ネックである連通部３０ｃが追加されても、１次共鳴周波数は変化しない。

【0053】

次に、対称面４０ｂにおいて音圧が０であるとする。この場合、共鳴器１０６では、対称面４０ｂ（ｘ＝０）にネック面積Ｓ_ｐ、ネック長ｌ_ｐ／２を有するネック（すなわち、連通部３０ｃの半分）があり、このネックの開口端の音圧が０になっているとみなすことができる。このネックにおける空気粒子の挙動は、次式に示す波動方程式および境界条件に従う。

【数29】

【0054】

これらの式より、次式に示す解の形および特性方程式が得られる。

【数30】

【0055】

式（３０．２）の特性方程式において、ｋ＞１の場合の解をｋ_１、ｋ_２、…とおくと、共鳴周波数ｆ_ｎおよび共鳴モードφ_ｎは次式のようになる。

【数31】

【0056】

式（３１．１）および（３１．２）において、ｎ＝１としたものが、２次共鳴の共鳴周波数および共鳴モードとなる。式（３０．２）の特性方程式において、解ｋ_１は連通部３０ｃの軸長ｌ_ｐが関与する。従って、連通部３０ｃの軸長ｌ_ｐが変化することにより、２次共鳴の共鳴周波数が変化する。
以上が本実施形態の第１～第３具体例の詳細である。

【0057】

図１１は、本実施形態による共鳴器１００を備えた音響装置の一例であるスピーカ３００の構成を示す側面図である。このスピーカ３００のスピーカ筐体２００は、天面２０１と、底面２０２と、スピーカユニット３０１を支持する前面２０３と、背面２０４と、右側面２０５と、左側面２０６とにより囲まれた直方体形状を筐体である。

【0058】

図１１に示す例では、天面２０１および底面２０２が、スピーカ筐体２００の内部空間を挟む第１および第２の内壁であり、前面２０３および背面２４０が、第１および第２の内壁と交差し、第１および第２の内壁と共通の空間を挟む第３および第４の内壁である。そして、共鳴器１００は、第１の内壁（天面２０１）における第３の内壁（前面２０３）の近傍の位置と、第４の内壁（背面２０４）の近傍の位置に、第１開口部１２と第２開口部２２が配置されている。ここで、内壁の近傍とは、内壁面から抑圧対象の定在波の波長の１０％程度離れた位置までの範囲を言うこととする。

【0059】

図１１には、スピーカ筐体２００内に発生する２種類の定在波が例示されている。１つは、第１の内壁（天面２０１）および第２の内壁（底面２０２）間に発生する１次共鳴の圧力定在波Ｗａである。ここで、第１の内壁（天面２０１）および第２の内壁（底面２０２）には、圧力定在波Ｗａの互いに逆相の腹が位置している。もう１つは第３の内壁（前面２０３）および第４の内壁（背面２０４）間に発生する1次共鳴の圧力定在波Ｗｂである。ここで、第３の内壁（前面２０３）および第４の内壁（背面２０４）には、圧力定在波Ｗｂの互いに逆相の腹が位置している。

【0060】

共鳴器１００の第１開口部１２および第２開口部２２には、圧力定在波Ｗａの互いに同相の腹の圧力がそれぞれ与えられる。また、共鳴器１００の第１開口部１２および第２開口部２２には、圧力定在波Ｗｂの互いに逆相の腹の圧力がそれぞれ与えられる。

【0061】

図１１において、圧力定在波Ｗａの周波数は、共鳴器１００の１次共鳴周波数と同じである。また、圧力定在波Ｗｂの周波数は、共鳴器１００の２次共鳴周波数と同じである。従って、共鳴器１００により、圧力定在波Ｗａおよび圧力定在波Ｗｂの両方を抑圧することができる。

【0062】

また、本実施形態では、上述したように連通部３０の構成を変えることにより、共鳴器１００の１次共鳴周波数を変化させることなく、２次共鳴周波数を変化させることができる。従って、第１の内壁（天面２０１）および第２の内壁（底面２０２）間の距離と、第３の内壁（前面２０３）および第４の内壁（背面２０４）間の距離との比が所定の比でない場合においても、連通部３０の調整により、共鳴器１００の１次共鳴周波数および２次共鳴周波数を調整し、スピーカ筐体１００内に発生する２種類の定在波の両方を抑圧することができる。

【0063】

以上のように、本実施形態によれば、少ない数の共鳴器により筐体内に発生する複数種類の定在波を抑圧することができる。

【0064】

＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

【0065】

（１）図５および図６に示す例では、第１共鳴部１０ａと第２共鳴部２０ａとの境界をなす壁４１ａを貫通する連通部３０ａを共鳴器１０２に設けた。しかし、第１共鳴部１０ａと第２共鳴部２０ａと連通部３０ａの構成は、これに限定されるものではない。例えば図１２に示す共鳴器１０２’のように、第１共鳴部１０ａと第２共鳴部２０ａとを離間させ、両者を繋ぐ連通部３０ａを設けてもよい。

【0066】

（２）図５および図６に示す例では、共鳴器１０２は対称面４０ａに対して面対称をなしていた。しかし、第１共鳴部１０ａと第２共鳴部２０ａの共鳴周波数が同じになるのであれば、共鳴器１０２は対称面４０ａに対して面対称でなくてもよい。例えば図１３に示す共鳴器１０２’’のように、第２共鳴部２０ａが第１共鳴部１０ａに対して曲がっていてもよく、あるいは第２共鳴部２０ａが第１共鳴部１０ａに対して捻じれていてもよい。

【0067】

（３）２つの共鳴部がいずれもヘルムホルツ共鳴器である共鳴器についても同様である。図８に示す例では、ヘルムホルツ共鳴器である第１共鳴部１０ｂと第２共鳴部２０ｂとの境界をなす壁４１ｂを貫通する連通部３０ｂを共鳴器１０４に設けた。しかし、例えば図１４に示す共鳴器１０４’のように、第１共鳴部１０ｂと第２共鳴部２０ｂとを離間させ、両者を繋ぐ連通部３０ｂを設けてもよい。

【0068】

（４）図８に示す例では、共鳴器１０４は対称面４０ｂに対して面対称をなしていた。しかし、第１共鳴部１０ｂと第２共鳴部２０ｂの共鳴周波数が同じになるのであれば、共鳴器１０４は対称面４０ｂに対して面対称でなくてもよい。例えば図１５に示す共鳴器１０４’’のように、第１共鳴部１０ｂのネック１３ｂと第２共鳴部２０ｂのネック２３ｂが面対称でない位置にあってもよい。また、第１共鳴部１０ｂと第２共鳴部２０ｂとで、キャビティ形状が異なっていてもよい。

【0069】

（５）図１０に示す例では、いずれも管共鳴器である第１共鳴部１０ｃと第２共鳴部２０ｃとの境界をなす壁４１ｃを貫通する連通部３０ｃを共鳴器１０６に設けた。しかし、そのようにする代わりに、例えば図１６に示す共鳴器１０６’のように、第１共鳴部１０ｃと第２共鳴部２０ｃとを離間させ、両者を繋ぐ連通部３０ｃを設けてもよい。また、第１共鳴部１０ｃと第２共鳴部２０ｃとで、管路断面形状、管路の軌跡（形状）が異なっていてもよい。

【0070】

（６）上記実施形態では、第１共鳴部１０および第２共鳴部２０間に１個の連通部３０を設けたが、２個以上の連通部３０を設けてもよい。

【0071】

（７）共鳴器の１次共鳴周波数を変えることなく、２次共鳴周波数を変化させるためには、厳密には次の条件を満たす必要がある。すなわち、第１共鳴部と第２共鳴部とで、1次共鳴の共鳴周波数、減衰比、連通部がない場合の第1共鳴部と第2共鳴部の開口端の空気粒子の体積速度に対する対称面の圧力分布を揃え、対称面の接線方向の粒子速度が無視できる位置に連通部を設けることが必要である。

【0072】

ここで、「連通部がない場合の第1共鳴部と第2共鳴部の開口端の空気粒子の体積速度に対する対称面の圧力分布」について説明する。連通部がない場合の1次共鳴の速度ポテンシャル分布をΦ_Ｎ（ｘ、ｙ、ｚ）、開口端の開口面をＤ_ｏ、対称面の領域をＤ_ｍ、開口面の法線方向ベクトルをｎ_ｏとおくと、開口面の空気粒子の体積速度は次式のようになる。

【数32】

【0073】

対称面の圧力分布をｊρωΦ_Ｎ（ｘ、ｙ、ｚ）（ただし、ｘ、ｙ、ｚは領域Ｄ_ｍに含まれる）とすると、「連通部がない場合の第1共鳴部と第2共鳴部の開口端の空気粒子の体積速度に対する対称面の圧力分布」は次式のようになる。

【数33】

【0074】

この圧力分布を第１共鳴部と第２共鳴部とで揃えると、２つの共鳴部の開口端を同じ音圧で励振した時に対称面付近で圧力がつり合い、連通部があってもなくても1次共鳴には影響がなくなる。

【0075】

なお、第１共鳴部および第２共鳴部がヘルムホルツ共鳴器であっても管共鳴器であっても、対称面の断面寸法（あるいは連通部の開口断面寸法）が波長に対して小さい場合は上記圧力分布における圧力の平均値が第１共鳴部と第２共鳴部とで合えば問題ない。

【0076】

また、対称面の断面寸法（あるいは連通部の開口断面寸法）が1次共鳴波の波長に対して小さい場合には、対称面接線方向の粒子速度が無視できない位置に連通部を設けても問題ない。

【符号の説明】

【0077】

１００，１０１，１０２，１０２’，１０２’’，１０３，１０４，１０４’，１０４’’，１０５，１０６……共鳴器、１０，１０ａ，１０ｂ，１０ｃ……第１共鳴部、２０，２０ａ，２０ｂ，２０ｃ……第２共鳴部、１２，１２ａ，１２ｂ，１２ｃ……第１開口部、２２，２２ａ，２２ｂ，２２ｃ……第２開口部、１６，１６ａ……第１筐体、２６，２６ａ……第２筐体、３０，３０ａ，３０ｂ，３０ｃ……連通部、４０，４０ａ，４０ｂ，４０ｃ……対称面、４１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ……壁、１３ｂ，２３ｂ……ネック，１４ｂ，２４ｂ……キャビティ、３００……スピーカ、２００……スピーカ筐体、２０１……天面、２０２……底面、２０３……前面、２０４……背面、２０５……左側面、２０６……右側面。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】