スパイラル 積層 コンテスト

2007年STEREO誌読者競作SPコンテスト敢闘賞受賞作品 anchor.png

今年は、W300 x D300 x H500mm以内でユニット不問という要綱。

subakoを作り直して完成形にするなど色々考えましたが、面白くありません。

下記のような感じで設計~入ってゆきました。

コンセプト anchor.png

 普通のユニットで、ふつうに聴けるバランスの良い音。 でも低音はスピード感と量感と伸びをトータルで追求した欲張り仕様。 聴きこむほどに味が出るようなスピーカーにしたいと思います。

 加えて、フルレンジスルーでツィーターをうまく繋げて、フレッシュで繊細なサウンドを目指します。

諸元・仕様 anchor.png

項目内容
名称Twister
外形寸法W300xD300xH495mm
使用ユニットFostex FE103Ex1 + FE107Ex1 + Dayton-Audio ND20FA-6
Vifa XT25NT50-04 x1/片側
 FE103は30年ぶりに使います。(笑)
空気室容積3.5L ~ 3.7L 程度
材質t15mm シナベニヤ x 32枚積層 
 + バッフルのみシナアピトン合板
内部塗装木工用ボンド薄め1回塗
外部塗装水性クリアラッカー2回塗
スパイラル管径内径180mm
スパイラル管長27cm
スロート入口高H03.5cmくらい
スロート面積S025cm2くらい(ユニット面積比=0.5)
スパイラル出口面積S170cm2くらいは確保したい。。
音道回転回数1.5回 (スパイラル巻回数:2.5回)但し、2条スパイラル!
ホーン長
ダクト共振周波数fh0ダクト1:37Hz
ダクト2:43Hzくらいの予定
下部仕様subako-extensionで予察中の、角型スパイラルを変形させた、「IMMB」(音響インピーダンスマッチングボックス)を装備する予定。 円筒形スパイラルとの相性が大変よろしいので採用。 例によって下面開口。専用スタンドが必要。(専用スタンドは(支持するだけだから)寸法には入らないよね!?)

デザイン案 anchor.png

追記070403: ミッドバスにFE103Eをもう1本追加しました。ネットワークは、ANさんのT2.5を参考に、2本ともハイカット+1本は更に低めにコイル追加のパターンとする予定。(呼び名は知りませんが・・)

追記0704010 : オーソドックスな案から始まったのですが、ネットワークを通さずに良質な高音にしたい。。 悩みに悩んで、フルレンジの高域をこんな感じで横に逃がして、ナチュラルに減衰させる案を思いつきました。 スペース効率が落ちるので スパイラルが内蔵できるかどうかが鍵です。

 名づけて 「Twister」 (別名ヒネったの?

 スパイラルで ネジって、顔もひねってみました~!
 ヘソ曲がりじゃあ、ないよ。。

OLD案
style_front.gif
新案 070403
style_front2.gif
音場型案 070410
nejire.gif
★設計完070426
style_front3.gif

設計図 anchor.png

全体図outside.gif 内容積をかせぐため、平面図で少しヘンテコな形になってしまいました。 45°取付ユニットの最前面に合わせると、15°取付ゆニットとツイーターが引っ込んでしまいます。 一応、影響の少なそうな形状にしています。
 M8-L480mmボルト6本で、締め上げます。
上部/下部各断面ue.gif sita.gif 上部/下部とも、なかなか複雑な設計です。 スパイラル部分は下図の各ディスクを嵌め込んだ形となります。
 下部のボックスは、3室/1条 を取ろうと思いましたがスペースが足りず、止む無く2室/1条 となっています。
スパイラル各断面disk5~16.gif disk16~24.gif 2条スパイラルですので、長手方向のベクトルが大めなので、各ディスクの斜め研削は省略して板厚分45°カットのみとします。

***070427追記

問題発生。 シナベニヤの厚みが、15.5mm/1枚 ありまして。 33枚重ねると、511.5mmと規格オーバーです。(笑)

ツイーター付近の1枚を抜いて、スパイラルを1段下げる設計変更で対処します。 これで32枚で、496mm! 接着剤の厚みを考えると、これでもぎりぎりだあ。 ふう・・

製作風景 anchor.png

積層材料shina.jpg070502記:
15mm厚のシナベニヤ。 某ショップで通常価格の50%OFFで入手。600mmx300mmのカット品ですので、今回のサイズにベルトマッチ。 L/Rの積層部品を1枚ずつ板取りできます。
積層板くりぬきcutting1.jpgまずは半分に切断してから、12mm木工用ドリルで1枚あたり20箇所くらいの穴をあけて、そこを基点にして各くりぬき穴をジグソーで抜いてゆきます。 今日は15枚xL/R分をくりぬきました。 単にくりぬくと言っても、構造が複雑ですんで、半端じゃなく大変です。  30分/1枚xL/Rたっぷりかかります。 写真の左のほうにあるのが、くりぬいた端材の山です。
積層板の仮組みtwister_sekisou.jpgM8-L480mmの六角溶接ボルト(ユニクロメッキ)を仮止めしてみたところ。長さはやや長めですが、接着剤をつけて締め込めば、ちょうど良い感じになりそうな予感。
積層スパイラルディスク面取りduo-spiral.jpg音道が2条のスパイラルです。スパイラルのフィンは、この時のような風車模様になるまで削り込むのは「やめ」にしました。 なんといっても、加工が大変すぎますし、強度も落ちるし、どれだけ音質向上効果があるかというと ?疑問符がつきます。
 よって今回は現実的なところで 一律45°程度にグラインディング加工としました。 最内周は大体滑らかに繋がってますが、音は少しダンプドバスレフ的になるのだろうか? まあ、これでも作業時間はほぼ3時間、かかってしまいましたが。 (汗)
クランプ接着calmp.jpg070504記:
 天板と底板の、ボルトナットの頭が隠れる部分をまず接着です。 持っていたハタガネやら、100円ショップのクランプやらを総動員してます。
ブロック接合blocks.jpg積層法では、各層の密着~剛体化がポイントになります。  最終調整のために4ブロック分割可能とし、接続面にスポンジテープを貼ってエア漏れを無くしています。 締め上げれば剛性も十分。
音出しtwister_front.jpg ほぼ組みあがり、塗装2回塗りまで行って、音だしです。 FE107Eのほうにコイルを入れて低音のバランスが改善されました。 でも正面形状のせいか音像・音場感がイマイチです。 subakoにFE103EとXT25を付けてテストしていた頃の音のほうが良かったなあ。 これから、共鳴対策やら、少しづつ微調整をしてゆきます。
完成形twister_front2.jpg下部BOXを大改造しました。中域の漏れは減りましたが、低域の伸びと量感は少し減退。 コンテストでは音はそれなりでしたが努力賞をいただきました。

ネットワークと測定 anchor.png


|SpeakerWorkshopでシミュレーションしてみた構成。フルレンジスルー(角度付き)+ ツイーターのみ12db/Octですが標準的な数値ではありませぬ。。

network_sim070415.gif|FE103Eの30°と60°の距離100mm、ツーター正面の100mmでARTAで測定したデータ、そしてLimpで測定したインピーダンス特性をSpeakerWorkshopにインポートしての、200Hz以上のシミュ結果。5~10KHzが干渉しています。 フルレンジ側がスルーなので位相回転具合がツイーターとかけ離れているためです。
でもFE103E x 1発(紫色)よりも十分フラット。twister_sim070415.gif|

仮組み音だし中域のレベルが高すぎ、低域不足。 2本の近接配置は思った以上に中域上昇をもたらしてしまいました。
Twister-1m070508-PinkNoise.gif
 中域のレベルさえ下がれば、低域も高域も狙いどおりに素直です。
変更検討中net-sim070508.gif
 改善のために、60°設置の(一番下の)FE103Eに4~10mHのコイルを入れざるを得ない状況。 テストの結果1本スルーのままなので音質劣化は最小限。 低域の位相が90°変わるので効率が落ちますが大丈夫なようです。 ついでに、FE107Eに変更しようと思います。 低域のレベル上昇のためにはMの大きなウーハーに変更すべきですが、200Hz付近の音質のつながりを思うとそれはしたくない・・
twister_sim070508.gif
塗装後音出し 上記改善で低域の量感は確保できました。 でも中域のスパイラル共鳴が強く出て、すごいピーク・ディップが。。
Twister+coil-1m070511-PinkNoise.gif
 ↓ポート出口。 180Hzの特大ピークは、いつも以上です。。 なんとかしたいけど、なかなか難しいんですよね。 100Hz以下はスパイラルらしく素直なSPLです。3rd-HDが高めなのが、若干のボンつき感につながっているのかも。
Twister-port1-070511-Distortion.gif
塗装後の測定ARTA,LIMP+SpWsインポートグラフです。
ブロックの接合部でエア漏れがあったようで、その対策をスポンジテープで行った後の測定です。
Twister-1m070516.gif
Twister-Imp070516.gif
↓ポートの音圧測定。500Hz付近がまだ高いので、下部BOXの改良で何とかしたい・・
Twister-port-070518.gif

Twisterの特徴  anchor.png

  1.  フルレンジ側はネットワークスルーなので、何より低域のダンピング悪化もなく、中域のフレッシュさも減退しない。 ついでにネットワークパーツ代を節約できる。
  2.  内部の3D-スパイラルは2条巻きで、FE103Eのユニット毎に空気室もダクトも別体設計。 2つのチューニングを若干ずらすことで、低域~中域にかけてのピークを分散する。
  3.  上記と引き換えに、当初予定の直径序変スパイラルは不可能となった。
  4.  内部構造は複雑の極み。 けれども元々積層構造で大変なので、設計時間はかかるが製作時間はそれほど大きく増えない(と思う)。
  5.  バッフル板の交換構造は断念。。

音の自己評価 anchor.png

  1. 高域  薄すぎず、でしゃばりすぎず、満足できるバランスを得られました。 弦やハーモニカがFE88ES-Rほどうるさくならず、けれども実在感があって実に良いです。 でも解像度や音場感は前作のほうがやや良かった? 変形バッフル形状の影響か。。
  2. 中域 フルレンジ2本ともスルーでは中域が張り過ぎ、2本目に7mHのコアコイルを入れました。 これでバランスが取れて、ボーカルのフレッシュ感・しっとり感もよく出ます。 ただ、前作に続き下面開口ダクトからの中域の漏れがあり音のクセを若干感じます。 また、空気室が変形形状のためか?定在波もあります。 今後、下部ダクトや空気室内部調整など時間をかけて煮詰めてゆきます。
  3. 低域 バランスはこれまで作ってきた3D-スパイラルSP中で最良です。 コイルが入り軽快さが若干落ちましたが、もう1本がスルーなのでベースの弾み感、チェロ・コントラバスの胴鳴りなどもいい感じです。 決してハイスピードとは呼べませんが、ドローンとした重い低域を長時間聴いていられない私には必要な軽快さ、でも35Hzまでしっかり伸びてオーケストラもOKです。(下記F特は部屋の測定なので低域レベルは高めに出てます。)
  4. 総じて目的は達成できました。 サイズの制約がなければ設計の自由度も増して解像度なども前作を超えられるかも。。 いつか改良版をトライしてみたくなる作例でした。
  5.  stereo誌応募原稿は、こちら

コメント anchor.png

コメントをどうぞ。

  • なーおさんへ、Daytonのトゥイーターは、非常に音がいいですよ。お勧めです。実際、部活でFE127Eのトゥイーターとして使用して、好感触でした。ネットワークに凝るのもいいかもしれませんね。 -- もっ 2007-03-12 (月) 20:49:27
  • もっさん。 Daytonのトゥイーター良い音なのだと思うのですが、私のこの計画自体が少々面白みが欠けるので悩んでます。 ネットワークに凝るのも、今の私の方向性とは違うので・・ :D -- なーお 2007-03-13 (火) 23:34:40
  • 随分意匠的なデザインになってきそうですね。左右対称で作られるんですか? -- もっ 2007-04-04 (水) 19:56:25
  • もっさん、どうも。 内部に大口径のスパイラルを内臓させるため、意匠が制限されちゃっています。 詳細は、本格設計に入ってから考えよう・・ :D -- なーお 2007-04-04 (水) 23:37:47
  • お疲れさまです。中域のレベルが高いというのは、大変なことですね。恐らく、不要振動だと思いますが、不要振動の抑制に、カッター台(カッティングマット)を貼り付けると結構効きますよ。100均で売ってますし -- もっ 2007-05-13 (日) 21:00:32
  • もっさん、 中域のレベルの高さは、近接した2つのユニットから放射される中域が、相乗効果によって2倍以上の振動面積のごとく高効率で音圧を輻射したことによるものでした。 アクティブなバッフル効果とでも呼べそうな。。 一方で内部で箱鳴りも皆無ではないので、追々制振処理も行うつもりです。 -- なーお 2007-05-14 (月) 08:46:54
  • コンテストでは、スピーカー間隔が広いままで臨んでしまい、中抜けになってしまいました。 でも「敢闘賞」として認めていただいたことは大変嬉しかったです。 -- なーお 2007-06-25 (月) 19:03:48

inc/twister

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