TQWPスピーカー          
TQWP製作編へ  店舗用BGMスピーカーとしてちょっとインパクトのあるものをと思い Tapered Quarter Wave Pipe型(テパードクォーターウェーブパイプ)スピーカーを作りました。 見ての通りただの管で構造は簡単、材質は安価なOSBを使っています。
共鳴管スピーカーで、TQWT(Tapered Quarter Wave Tube)と呼ばれることもあります。
 上はアボリジニーの民族楽器ディジュリドゥ。
最古の木管楽器の1つで共鳴を利用して音を出します。少し無理がありますがこれにスピーカー(ユニット)を付けたと言えば想像し易いでしょうか?

 共鳴管スピーカー全てにいえることなんですが明るく開放的な音がします。小口径ユニットでも低音が多く取りだせるため、今回は5cmフルレンジを使いました。

 TQWP製作にあたってVIC'sD.I.Yさんのページを参考にさせていただきました。 設計方法や製作例など非常にわかりやすく解説されています。
     製作編


@まず形をきめました→直管
              →テパード(開口にむけて末広がり)
              →折り曲げ(上記を折り曲げる)
実際製作したのは前ページのとおり末広がりのテパードタイプです、そのオベリスクのような外観が気に入っています。
 
 形を決定することでユニットの取り付け位置がほぼ決定されてしまいます、テパードタイプの場合、その位置はパイプ長の1/2となります(3倍共振を打ち消すため)
Aスピーカーユニット選び
 入手し易い物だとFostexなどがありますが、 今回、使用したユニットは台湾TangBand Speaker製5cmフルレンジスピーカーです。
TangBnd Speakersのサイトへ
B次に共鳴させて増幅させたい付近の周波数を決め、パイプの長さを決めます。  


VIC
さんの説明では使用するスピーカーユニットの最低共振周波数からその
1オクターブ下までに共鳴周波数を決めると良いらしいので・・・

使用したユニットの最低共振は155Hz→77.5Hz〜155Hzの間
 仮に共鳴周波数を80Hzとして計算式に代入してみます

       

 1.075m長のパイプにこのユニットを取り付けると80Hz付近の周波数を増幅できるわけです。 (実際にはその奇数倍でも共振が起こっています。それを打ち消すためにユニットの取り付け位置は限定されます)

  *ここで算出した長さが現実的ではない場合、折り曲げタイプにすれば良いわけです。

参考までに人や楽器の最低周波数をあげてみました。
人の声(バス)         82.5Hz
ベースG        41.25Hz
バイオリン          196Hz
ピアノ         27.5Hz
 さて、私が実際製作したTQWPは少し変則的です。

○手持ちの合板を無駄なく使うため、最初から高さ1.5mと決めたこと(パイプ長ではありません)
○ユニットの位置が下から90cm辺りに・・・

 そこで開口部として前面を下から30cm空け、パイプ長は1.2mとしています。 しかし開口部も少なからずパイプとして働いていると思われるのでパイプ長は1.2m+αになっているはずです。 どれくらいパイプの効力があるかわかりませんが、一応パイプ長1.3mぐらいだろうと予想して計算してみました。

     

 1.3mだと約66Hz付近が共鳴周波数になりますが、上記で示した枠を超えての使用です。 作って見ないと分からないのと5cmの限界にも挑戦したかったのでこれに決定しました。
 ○簡単な設計図
簡単な設計図

試聴と考察
 音を言葉で表すのは苦手ですが、明るく開放的な音、スカッとした音です。
しかし明らかにハイ上がりに聞こえます。開口部近くで聞くと低音は結構低くまで出ているようですが音圧は低いです。壁面に付けることで少しは改善されました。

 やはり共鳴周波数を欲張りすぎたのか?5cm限界なのか?
これは輪切りにして短くすることでも解決できますが、もうひとつ気になる点として開口部の面積です。
 5cmユニットの振動面積は約15cm2、それにくらべ開口部の面積は300cm2、 約20倍^^;自由度が高いとはいえ、これじゃ辛いかも・・・・・・

 幸い容易に開口部の面積を変えれる作りになっているので、まずは開口部の大きさを変えて実験してみたいと思っています。
 ○今回の設計は、パイプ長とユニットの取り付け位置にだけに着目して、アバウトに設計してみました。 材料は安価なOSB合板、ユニットも1000円以下で大変リーズナブルです。 最近ではホームセンターでも木材カットサービスをおこなっているお店もありますので、気軽にチャレンジできるかと思います。
こんなスピーカーが部屋にあっても面白いのではないでしょうか?(質問などはお気軽にメールor掲示板にどうぞ)




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