30cmバックロードホーン製作記
2001.04.21 web公開に際し、ちょっとだけ整理。
これはもともと私が製作中に備忘録代わりに付けていたまさに日記のようなもの。あとから関連しそうな写真を挿入して体裁を少しだけ整えました。
はじめのころの日付がxx月xx日ってなっているところは、すでにいつ書いたかわかんなくなっちゃった記録ですが、だいたい、2000年の9月、10月ぐらいだと思う。
肝心のできあがったFOSTEX PS-300使用バックロードエンクロージャーは、ソースがPanasonic DVD-A7、アンプがSONY FA33ESというラインで非常に軽快なサウンドを奏でております。住宅事情から音道が130cmにも満たないという非常に実験色の強いプロジェクトでしたが、結果は満足でした。
ジャズよしボーカルよし、プロジェクターでDVD上映ではもうばりばりの臨場感です。やっぱりいいですね、軽量コーンのフルレンジバックロード。スピードが全然違います。いいです。病みつきです。やめられません。
完成したばかりの頃の様子（2000.10.07）。PS-300一発の潔いころ。
DVD-A7に6L6の真空管パワーアンプを直結して映画を楽しむ。
製作日誌
xx月xx日
こないだ日吉から引っ越してきて多少居間が広くなったこともあり、実家で遊休していたFE-207バックロードを我が家に持ち込んだのはいいが、どうも音が死んでいる。そこで、古くなったFE-207を交換すべく、秋葉原にユニットを買いに。
なんせこれは、大学4年のころ・・・・かれこれ10年以上前に作ったもので、それ以来ユニットは一度も変えてない。
ついでに、久しぶりに私の部屋用に自作しよっかなみたいな感じで、20cmウーファーを使った2wayでも作るかな〜みたいなのりで、なにげなくユニットなぞを物色するも、店頭で目についたフォステクスの30cmPA用フルレンジPS-300に興味津々。
PA用→抜けがいい→無理しない特性なのでコーン軽い→バックロード最高
という非常に短絡した思考回路から0.05秒ぐらいででた結論は、『あれ2本ください』。
結局またフルレンジ。結局またバックロード。FE-207でその大変な製作に懲りて、二度とこんなもん作らん！ と思ったバックロードだが、しかしそれでもまた作らざるを得なくなるだけの魅力があることも確かだ。して、衝動買いしたユニット。私のスピーカー製作歴中に、フルレンジ以外のユニットが登場するのは、いったいいつのことか。
居間にあるFE-207バックロード。設計はオリジナル。
娘がこれで童謡を聴いたり、テレビやビデオの音声を流したり・・・・・・
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そうそう、FE-207は入れ替えたらすっかり生き返る。元気なサウンドを奏でるようになった。
xx月xx日
設計に入る。バックロードの設計はこれで４回目。まずはユニットの大きさから考えて、バランスのよいデザインを考える。私の場合の設計手法は、まずは外側から決める。どういうことかというと、エンクロージャーの大きさをはじめに決めてしまう。あとは、そのサイズに合った実装をしていくという手法。もちろん、設計中に必要があれば外寸調整は行うが、そういうアプローチだ。理想追求型というよりは、環境順応型？
しかし30cmのユニットというのは実際部屋に入れて見てみるとかなりでかい。お店で見たときの印象とはまるで違う。こんなものを8畳弱の我が部屋で鳴らすことができるのか？ なんだかとんでもないものを買ってしまったような感におそわれるがいまとなってはどうしようもない。
30cmのユニットを支えるバックロードエンクロージャーなんて、まともに作ったらとてつもない大きさになってしまうだろう。まるでスピーカーのための部屋で私の生活空間が無くなってしまう。そこで、ここで、私は30cmとしては異例なほどの超小型バックロードを造ることにした。試みとしては面白いでしょう。エンクロージャー外寸を決める。部屋的に、あとDVDやスクリーンなどを入れ、かつ、生活に困らないために許されるスピーカー設置スペースを考えると、だいたい・・・・
幅400mm 高さ800mm 奥行き500mm
ぐらいが限度だ。このサイズで線を引き始める。
しかし、これなら10cmX2とか、16cmぐらいのフルレンジのほうがよかったな。そうだよ。そもそもそういう意図もあって、20cmウーファーでのバスレフ2wayって考えてたんだから。
設計途上のラフスケッチ
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音道設計
悩ましくも楽しい音道設計。しかしこんな小型だととりえるバリエーションも限られてくる。
それでもいろいろ悩んだ末、現、居間用メインシステム（上記FE-207バックロード）でも採用し、そこそこの結果が得られた音道をちょっと変えて少しでも音道長さを稼げるレイアウトにした。デッドスペースはほとんどない。しかし、あのスロート直後のおかしな空気室状態のホーン部は、果たしてホーンとして働くのか、単なる音響フィルタになってしまうのか、微妙なところだ。
しかしそれでも。音道長さたったの120cm程度のバックロード。バックロードというよりも、むしろ背面解放＋α的。充分なロードがかかるか心配でもあるが、スピード感溢れる低音が期待できるとも考えることができ、いずれにしても結果が楽しみである。
絞り率
アバウト音道が決まったので、あとは絞り率からスロート面積を決め、クロスオーバー周波数から空気室の容積を決める。
PS-300はQ0が0.7と結構高めで、Q0から考えると結構絞らないといかんということになる。が、絞るとスロート面積が小さくなり、結果、超短い音道と相まって、ホーン開口部の面積が稼げないという結果に陥る。
標準的なエクスポネンシャルホーンとして考えると、絞り率は0.5-0.9ぐらいの感じでOKであり、今回は、開口部面積重視で、絞り率を決めることにした。
また、実は、もしかしたらPS-300が全然好みでない音だった場合、せっかく苦労して作ったバックロードが他のユニットに載せかえできるようにしておきたいということもあり、0.7に最適化して作ることがためらわれたという理由もちょっとある。エンジニア的に言えば打算的でイヤな感じだけども、まぁ、だからと言って被る実質的性能劣化はあまりないとの判断で、個人的には実に賢明な判断であったと思うようにしている。
スロート面積が決まれば、あとは計算だけ。今回は、標準的なエクスポネンシャルホーンとして計算した。カットオフは20Hz。短い音道なので、スロートと開口部の面積比は3強しかとれないが、まぁ仕方ない。スロートを広くとったので、開口部面積はまぁそこそこ確保できた。
ダブルバッフル
スピーカーユニットは一般的には木ねじでバッフルに止める。なので、あまり何度も付け替えられないわけ。また、スピーカーの公称口径が同じでもバッフル開口径が違うこともあり、他のユニットに換装する際には苦労することもある。
ハンズで見つけた爪付きナット。
これをダブルバッフル内側から穴に打ち付けてボルトで前面より固定。
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そこで今回のエンクロージャーは、ダブルバッフルとしてバッフル版を交換可能な構造にすることにした。これは、生まれて初めての試みである。
具体的手法については結構悩んだが、ボルトとナットでバッフル版を固定するような仕組みにすることにした。ナット側はエンクロージャー内部になるので、回らず落ちないように固定する必要があるが、きっとそういうナットがあるに違いない。
案の定、東急ハンズで物色していると、爪つきナットというまんまそのようなものがあったので、これを採用した。
板
これも悩む。檜の単板とかなら最高だけど、そんなもんあらゆる視点から非現実的だ。結局合板になるのだ。
材質はまぁあとでよいとして（ラワン合板が一般的だけどね）18mmで作ることにした。
板取
これも悩む。今回は定尺3枚からペアを取ることに。板取はなんどもシミュレーションしてデバッグを。結構間違いってあるのよね。組み立ての段階で何度頭を抱えたことか・・・
合板の調達ならびに実際の切削加工は東急ハンズに依頼。すっかりラワンで行くつもりが、現場で突如シナ合板に変更。板の値段は倍ぐらい違う（シナのほうが高い）が、叩いた感じシナのほうが音には良さそう。
製作
板がそろったら早速製作。私の製作手順は・・・・・
0)板の相性を見る。
2)それに合わせて要所要所にガイド材を接着。図が書いてあるもあくまで現物合わせで。
3)ガイド材に合わせて、音道、板を接着。木工ボンドはけちらず大量に。必要があれば釘などで補強仮止め。釘打ちの際は、打つ時の衝撃で板がずれないよう、下穴必須。
4)そのままもう一方の側板を上からのっけて（これは接着しないのよ）、重しをするなどして圧迫接着で半日以上放置。この間適宜様子を見て、ずれを生じそうな部分についてはこれまた適宜矯正。
0)の板の相性というのは、たとえば、音道を構成する板というのはそのレイアウト上、全部同じ幅であるわけだが、実際に木を切られると、工作精度などの問題から微妙に幅がずれる。これらずれ要素を考慮して、板取段階から極力ずれにくいようにそのレイアウトを考えるのだが、それでもやはりずれるので、実際に現物の板を合わせてみて、一番お互い誤差というか、ずれがバランスよく分散するような板同士の組み合わせを決める。あとは、1)以後は、これで決めた板の組み合わせで、現物合わせで側板に線を引いていく。
そして、2)、3)、4)で接着組み立て。
これで、片方の側板をハズした状態のエンクロージャーができる。木工用ボンドも半日経つとある程度強度が出てくるので、この状態で、中をみながら補強策や防震策を練る。また、すきまの充填、音道の要所に吸音材を入れる検討などを行う。
なんせ、ここでもう一方の側板をくっつけたらもう二度とこういう状態で中をあけることはできない。早く箱にして音を出したい気持ちを抑え、ここは慎重に慎重に、気が済むまで内部のチューニングを検討し、行う。
画像クリックで拡大画像表示する駒もあるので、クリックしてみてね。
ちゃんと全部木があるか調べよう。
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図面を元に、側板に音道を正確に書く。これ、大切。といめんの側板の音道図は逆になるので注意だよ。
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これは何でしょう？
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音道の位置精度を保つための、当て木 でした。側板の音道ルートの要所に付けていきます。
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当て木に沿って、側板に音道となる板を付けていきます。木工用ボンドはけちらずはみ出すぐらい塗布することが秘訣。隙間ができるとよろしくないのでね。
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一通り音道ができたら、もう片一方の側板を『ボンドを付けないで』のっけて、重しをして音道板をちゃんとしっかり接着します。バッフルはまだ付けません。このまま一晩寝かせます。音道の位置精度を保つため、片側の側板も載せるだけ載せます。間違っても、載せるだけの側板を接着しないように！
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その間に、例の二重バッフルを作ります。これは、エンクロージャー側のバッフル。爪付きナットのある側が、エンクロージャー内側になります。このナットを付ける位置精度は非常に重要なので、くれぐれも慎重にけがいて穴の位置を決めます。
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音道の隙間を埋めるためのコーキング剤。ここまでやるかは気合い次第。
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音道上構造設計でどうしても無理があって隙間ができてしまうところに、コーキング剤をつめつめして隙間を埋めます。
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なんとなく鳴きそうな板には、補強材を貼り付けます。ずれないように割り箸で押さえておいたり・・・
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バッフルを取り付けて、内部塗装。内部全面塗るつもりが途中でめんどくさくなっちゃってやめちゃいました ^^)
いよいよもう片方の側板を接着して箱を完成させます。この段階でスピーカーコードを通しておくことをお忘れなく。吸音材を入れる計画のある人は、ここで、手の届かないところへの吸音材セットもお忘れなく。
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またしても重しをのせて、一晩ぐらいは寝かせます。
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安定してから外面塗装。屋外でできるといいんですが、やむなく室内で。あとでママに怒られないように、ペンキの扱いには注意しよう。
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外側のバッフルにスピーカーの取り付け。
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さてとお立ち会い！ これはスピーカーがついている外側バッフルの表穴から、内側バッフルの穴を通して爪付きナットに届かせているところ。ここで穴の位置精度が問われます。こつとしては、スピーカー側のバッフルの穴を少し大きめにして、遊びを持たせることですね。
内側バッフルの穴のサイズは、爪付きナットで決まっちゃいますから。
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ばっちりきまって、音だししているところ。わくわくの瞬間ですね。
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xx月xx日
内部塗装。一回塗りという水性ペイントをゲットし、内部を塗装することに。内部塗装の意義は3点あると考えている。
・ダンプ材的効果の期待
・密閉度向上の期待
・埃の定着
木を切るとどうしても表面に切削時に生じる粉塵が残る。これは長年散乱して無くなっていくのだが、塗装することにより、こいつを封じ込むことができる。
また、角に塗布することで密閉度向上、さらに、ダンプ材的効果も期待できる。
が、片側塗ったら異様にめんどくさいことが判明し、もう片側は、適当に済ますことにした。ぁあ適当。
外側も塗装。これは、外観上の問題もあるが、私としては、むしろ埃の封じ込めと、耐久性の向上を期待してである。
余談だが、最近いろんなペイント材が入手できるようになり、スピーカー工作に限らず日曜大工的にも便利になったが、一回塗り塗料というのは、一回で済むしで、よさそうであるが実はその扱いは難しい。時間はかかるが、もしも綺麗さを追求するのであれば、二回塗りのほうが塗料の粘性も低く、ムラもできにくいと思うので、よく検討する必要がある。
私の場合、あまり外観は気にしないので、作業時間的制約が多い（仕事が忙しいし、休日は家族と遊びたい）ので、一回塗りの速乾性にしたが、素人の場合は、一回塗りよりは何回も重ね塗りするタイプのほうが、時間はかかるが綺麗に仕上がると思う。
塗装が終わって乾いてきたら、中にスピーカーコードを這わせて側板を接着。
ここで、ほんとは音道の折り返し部に定在波防止と中音吸収のために吸音材を入れる予定であったが、すっかり忘れて側板を貼ってしまった。後の祭りとはこのことだ。まぁ仕方ない。他の方法でもなんとかチューニング可能なので、あとで鳴らしながら考えよう。
11月03日
新規導入した400HT。これもPA用。
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結局完成して、6L6の真空管アンプでなかなか粋なサウンドを奏でてくれている。音の具合は、こんな長さの音道なので、低音はもちろんそんな感じだけど、当初の予想に反して結構そこそこは出ているようだ。それよりも、なんというか、場の空気感というか、臨場感というのか、そういうものの再現力はかなり高いと思った。普通のCDを聞いてもそうだし、DVDで映画を見る時なぞまさにその威力大だよ。
しかしながらやっぱさすがにフルレンジとはいえ30cmなので、高音がちょいと寂しい気がする。つうわけで、先日、400HTというPA用のツイータを買った。はじめはこれに、4マイクロファラッドのコンデンサとアッテネータのみで聞いていたが、これまた非常によろしい。しかし、400HTの推奨が、 3KHz/12dB/Oct以上のクロスということなので、コンデンサ単発の6dBだとちょいと不安が頭をよぎる。まぁ、そんな大音量で聞くわけでもないし、もともとPA用なのだから屁でもないと思うが、不安は不安なので、ネットワークを組むことにした。
で、今日、秋葉原に行って、5000Hzで18dB/Oct、 -3dBクロスのネットワークを作ってみた。これをラインに入れて、さぁ鳴らしてみると、まさに驚きの結果であった。音が死んでいる！
フルレンジを都合ウーハーのような使い方をしているのだが、まるで音に生気が無い。いままでの空気感、臨場感がどっかにふっとんで、たんに物体が振動しているだけのような音の出方でまったく聞く気にいらない不快な音となった。低音はスピード感が壊滅しぼこぼこといった感じ。中音もいきいきさが無く、よどんだへんな音。コイルを直列に入れることによる被害がこんなに大きなものとは思わなかった。12dBであれば、コイルがひとつで済むと思い、12dBでもやってみたが結果同じ。しゃーないので、やっぱフルレンジはフルレンジとして使うこととし、ツイータは、1.5マイクロファラッドで6dBで使うこととした。これだけクロスオーバーをあげておけばまぁ問題ないでしょう。
結果、実に生き生きしたサウンドが戻ってきたよ。あ〜よかった。このツイータも、本来こんな高音専用で使うものじゃないのだけども、充分その効果は果たしているので、よしとしよう。
やっぱ、へんなものいれちゃだめだね。うちのシステムは思想がシンプルイズベスト、超シンプル構成なだけに、へんなもの一個の影響がでかいのだ。
11月6日
5KHz 18dB/octのハイパス。ちょうどよい容量のCがなかったので、並列で作っている。
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結局あのあと、いろいろしたんだけどもいまいち金管楽器とか鉄琴の音のつながりというか表情がうまく表現できてないような気がして、5KHz/18dBのハイパスを組み、フルレンジはそのままスルーという構成で取りあえず満足。かなりすごい空気感再現になったよ。
フルレンジ自体も思えば相当エージングが進んだようで、当初の固い鳴り方で無く、低音の伸びも自然になったし、全体的にみずみずしい自然な音再現になってきたと思う。これは素晴らしいね。
やっぱ思うに、高能率ユニット・・・すなわち、大きな面積、軽いコーン紙とクイックレスポンスなユニットつうのは、帯域的にはどっちかっつうとナロー系になるかもしれないけども、音を瞬時に再生できる・・・入力波形への追従性が良いという、なにものにも代え難い効果があるように思う。これは聴いてみないとわからないと思うね。しかも、今回のこの異例なショートホーンバックロードも、そういう意味では成功したアプローチなのかもしれない。高速レスポンスだからね。
これの比較をぜひ行いたいのだが、そのためには、巨大な長い音道のバックロードを作らねばならず、しかし、いまの住まいでは物理的に無理だ。現に今回製作したバックロードですら、こいつの性能をフルに発揮するには、たぶんカンだけども20畳は必要だよ。だってさ、能率が高すぎて、アンプのボリューム調整が難しいのなんのって。
正直とんでもないものを作ってしまったって感じだな。日本国内に住む限り、一生このエンクロージャーで生活できそうに思うよ、まじで。
自分なりに、かなり満足なスピーカーになった。
やっぱ、フルレンジっていいね。なんつっても、なんにも入れないでスルーでつなげることのできるメリットというのは素晴らしい。ＬＣネットワークのなんと凶悪なことよ。今回はツイータのみネットワーク挿入でかつ任務はフルレンジのアシストなのでまぁなんとかごまかせているが、純粋なマルチウェイになったら、やはりマルチアンプしか道はないのだなということをなんとなく確信した。メインの可聴帯域を受け持つユニットにＬＣなんかつけたらだめだ。音の劣化は計り知れないね。
2000.11.13 10:10 新幹線内
昨日、オーディオチェック用のCD-ROMというのを買ってきて、早速鳴らしてみた。いろんな音が入っているのであるが、結構なんてことなく問題なく全部鳴ってしまったのであんまし面白く無いつうか、期待はずれなところもあった。ま、いちお、基準となるものにはなりえるので、なんにもないよっかはいいな。
自分で、サインカーブを録音して作るかな。オシレータも買ったはいいけど封も開けてないので、早くあけて使ってみよっかな。
スピーカーは、エージングも進んだようで、なおいっそうよい感じになってきた。
【余談】
なぜフルレンジにこだわるか？
・オーディオに限らず、私の基本理念は、「シンプルイズベスト」「世の中すべての真理原理は非常に単純なものである」「複雑な構造はそれ自体が破綻をしている」。
とにかく、よいものはシンプルであり、また、複雑なものはろくなことにならないと思っている。なので、たとえばスピーカーシステムは、メインはあくまでフルレンジがシンプルで好き。市販自作を問わず、複雑なマルチウェイシステムというものもなんども試聴したことはある。確かにダイナミックレンジは広く周波数特性も広い感じの音であったが、どうも自然な音から遠い、音音した音である感が拭えない。やっぱ、同じ媒体から音を出さないと、質的にもつながらないんじゃないかなぁ。だから、フルレンジ＋ツィータとかいう構成は、まぁ許せる。
・軽快である。大型システムというのはこの軽快感がなかなかないものが多いと思う。軽快と言っても難しいのだけども、よくいう音の立ち上がりという言葉もあるが、まさにそこにものがあるような鳴り方、なんつうのか、とにかく軽快が好きなのである。
なぜバックロードにこだわるのか？
・つうか、別にこれに関してはこだわっているつもりは無いが、一旦つくったらあの音の世界に病みつき、中毒になってしまうのも事実。音的にも、小さい音で鳴らしても非常にレスポンスがよい。大きな音でならさないと分解できないスピーカーというのも市販品には多いが、バックロードは、少なくとも私が造ったものについては、小さな音から実によく情報を拾える。
・無理矢理な低音じゃないのが心地よい。同口径のバスレフなどに比べると、低音の量感という点ではバックロードは少ないと思うが、へんな共鳴音でなく、非常に素直な軽快な低音である点がとてもよい。これがホーンの過渡特性のよさから来るものなのかなぁ。あんな短い不完全なホーンでは過渡特性もなにもあったもんじゃないような気もするが、とにかくそんな感じ。クイックレスポンスっていうの？ あれ、いいよね。
感想要望苦情怒り仕事依頼一緒に遊ぼのメールをお待ちしております。
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