等圧スピーカー

アイソバリック スピーカーは、2 つ以上の同一のウーファー(低音ドライバー) が同時に動作し、各振動板の片側に共通の密閉空気体が隣接しているスピーカーです。アイソバリック スピーカーは、キャビネットのサイズを大きくせずに低音域の周波数応答を改善するために最もよく使用されますが、コストと重量は増加します。アイソバリック スピーカーは、1950 年代初頭に Harry F. Olsonによって初めて導入されました。

名前が示すように、スピーカーは等圧プロセスを介して動作し、密閉された空気はほぼ一定の圧力を保ちながら、2 つのスピーカーのペアの力によって強制的に移動されます。

2 つの同一のスピーカーが 1 つのユニットとして連動するように結合されています。スピーカーはケース内で前後に並んで取り付けられ、その間に密閉された空気室が作られます。この「等圧」室の容積は、利便性とドライバーの結合性を高めるために、通常は小さく選ばれます。サブウーファーでは、中音域の出力が必要ないため、最適な配置は前対前、つまり外側のコーンがもう 1 つの外側のコーンに面し、ドライバーは位相がずれた状態で配線されます。等圧設計では、2 つのドライバーは「コーン対磁石」に配置され、互いに位相が一致して配線されるか、「コーン対コーン」または「磁石対磁石」に配置され、互いに位相がずれた状態で配線されます。これにより、オーディオ信号で駆動されたときにコーンが一緒に動きます。 「等圧」という用語は、スピーカー間の密閉されたチャンバー内の空気圧が一定である（「等圧」状態）というやや誤った概念を指していますが、実際には、ドライバーの技術的パラメータと各ドライバーが加圧する空気の違いにより、わずかな変化が生じます。1 つのドライバーがリスニング ルームの空気を加圧し、もう 1 つのドライバーがスピーカー キャビネット内のより小さな体積の空気を加圧します。

連携して動作する 2 つのドライバーは、2 倍のキャビネット内の 1 つのスピーカーと同様の動作を示します。キャビネットは、リア ドライバーの後ろのスペースとして定義されます。スピーカー間の空気の容積はキャビネット スペースに音響的な影響を与えないため、節約されるスペースは 50% 未満です。共振周波数や最大 SPL などの他の側面は変更されていません。新しいドライバーは、同じ信号を適用した 1 つのドライバーと同じ共振周波数、Qts、エクスカーションなどを持ちます。最適な位相ずれ設計により、サスペンションやその他のドライバーの非線形性が相殺されるため、歪みがわずかに減少します。^[1]インピーダンスも半分になるため、等圧スピーカーのパフォーマンスが 2 倍の電力で達成されます。したがって、新しい効率は、1 つのスピーカーの場合よりも 3 dB 低くなります。共振周波数が変更されていない理由は単純です。新しい複合スピーカーは、単一のドライバーと比較して移動質量が 2 倍になりますが、サスペンションが 2 倍になるためコンプライアンスも半分になります。

その結果、結合されたドライバー ペア (アイソ グループ) は、同じタイプのドライバー 1 台で必要なボックス容量の半分で、同じ周波数応答を生成できるようになりました。たとえば、スピーカーが 40 リットルのエンクロージャーでパフォーマンスするように最適化されている場合、同じスピーカーの 1 つのアイソ グループで、20 リットルのエンクロージャーで同じ低周波拡張と全体的な応答特性を実現できます。前述の容量には、アイソバリック チャンバーは含まれません。アイソ グループを元の 40 リットルに配置すると、負荷が不正確になります (40 リットルがスピーカーの正しい負荷である場合)。

もちろん、単一のドライバーの移動質量を 2 倍にし、コンプライアンスを半分にし、インピーダンスを半分にすれば、同じ結果が得られます。これにはカスタム ドライバーを製造する能力が必要ですが、必要なドライバーが 1 つだけなので、スペースとコストを節約できるという利点があります。

スピーカーの非線形動作は、チャンバー内の音圧に影響を及ぼし、歪み成分を生じさせる可能性があります。同位相設計（「コーン対マグネット」であり、「マグネット対マグネット」または「コーン対コーン」設計ではありません）の場合、前後非対称動作が原因でこれが発生する傾向があります。また、スピーカーが長時間高レベルで駆動され、2 つのドライバーのボイスコイルが異なる空気循環（1 つのドライバーは外気にさらされ、もう 1 つはチャンバー内に完全に閉じ込められている）のために異なるレベルで振動と熱を分散する場合にも、これが発生する可能性があります。特許取得済みの設計の 1 つは、ドライバー間の吸収材によってこの歪みを減衰させようとしています。^[2]