| 多自由度バスレフ型システムの研究開発 標準MCAP-CR型の製作事例 副空気室：4室 サイズ：LPレコードジャケットサイズ 最低再生周波数：約37Hz 製作難度：初心者にはやや難しいかも |
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3インチドライバーを使用しながら40Hzを中域と同等のレベルで再生するシステムです。これは、字だけでお伝えすることが困難なほどの改心作です。
ここで用いた、測定の問題については、こちらをご参照ください。 |
1. 設計について
このシステムには、3インチのフルレンジドライバー、Tangband社のW3-316Aを使用します。W3-316Aは、購入時の価格は2,480円/ 本（税込み）でしたが、ダイキャストフレームで、マグネット径は、70mmもあります。強力な磁気回路を持ちながら価格はFostexのFE83Eより多 少安めの超ハイCP比のスピーカーユニットであると思います。このユニットは、FE83Eと比較すると非常にキレのある音を聴かせます。Fostexの限 定ユニットは、他所でしか聞いたことがありませんが、それに匹敵する高品質のユニットであると思います。
外形寸法を気にしないということであれば、巨大な共鳴管やバックロードホーンで低音再生限界を伸ばすことができますが、それであれば、既に実施しておられ る方が大勢おられますので、ここで同様な方式を真似しても面白くありません。従って、外形寸法に制限を付けることにしました。
上記の計算の結果、外形寸法は、H×W×D＝300 ×300×244という手頃なサイズに収めることができました。
経験上MCAP-CR型では、最低共振周波数よりも低い周波数から再生できるので、30Hz位から再生可能と思います。これは、製作してからのお楽しみです。
製作の容易さ、仕上の容易さを考慮し、キャビネットには、12mmのアカマツ集成材を使用します。また、組立時の困難さを避けるため、木材及びカットは全 てMAKIZOUクラフトに発注しました。この位のカットになると一般のホームセンターでは難しいと思います。アカマツのような針葉樹の集成材は柔らか く、音の面では有利とは云えませんが、その代わりに、木目が美しく、木口や木端の処理も楽です。結果として、アマチュアの割にはまあまあの仕上をすること が可能です。何より、木材の種類によって動作が変わることはありません（バルサや桐のように柔らかく軽ければ設計通りには動作しないと思いますが）。
音の良さを求めるのであれば、フィンランドバーチ合板のような広葉樹や、スーパーシナアピトン合板のような重い材料を使用したほうが良いと思いますが、代 わりに仕上が着色系に限定されてしまいます。透明仕上ではどうしても木口が汚らしく見えてしまいますので、合板を使用する場合は、集成材を使用するよりも 仕上の腕が必要になります。
計算方法は、別紙で示した方法をそのまま使用しました。計算には、 Excel VBAを使用していますが、それでも最終的に決定するまでには、計算を何度もやり直すことになりました。
型式は、副空気室が４つ、3"（8cm)ユニットを使用し、2作目ということで、QU080b(旧名QCAP-080-002)と命名しました。製作図面 はこちらを参照してください。また、板取図、はこちらをご参照ください。
| 項目 |
仕様 |
備考 |
| 外形寸法(縦[mm]×横縦[mm]×奥行縦[mm]) |
300×300×244 | 突起部を除く |
| 主空気室寸法[ℓ] |
2.07 |
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| 第1副空気室容量[ℓ] | 3.10 |
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| 第2副空気室容量[ℓ] | 3.08 |
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| 第3副空気室容量[ℓ] | 3.05 |
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| 第4副空気室容量[ℓ] | 3.03 |
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| 第１ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ
[mm]） |
18×18×19 |
18×18は最狭部寸法 |
| 第2ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ [mm]） | 18×18×39 | 18×18は最狭部寸法 |
| 第3ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ [mm]） | 18×18×69 | 18×18は最狭部寸法 |
| 第4ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ [mm]） | 18×18×119 | 18×18は最狭部寸法 |
| 第5ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ [mm]） | 18×18×89 | 18×18は最狭部寸法 |
| 第6ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ [mm]） | 18×18×99 | 18×18は最狭部寸法 |
| 第7ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ [mm]） | 18×18×119 | 18×18は最狭部寸法 |
| 第8ダクト寸法（縦[mm]×横[mm]×相当長さ [mm]） | 18×18×159 | 18×18は最狭部寸法 |
| スピーカーユニット |
Tangband
W3-316A |
フルレンジ 末尾のAはロット番号とのこと |
私は、かつてはずっとFostexの製品を使用してきましたが、最近はTangbandの製品が手軽に購入できるようになったので、入手可能なサイズにつ いてはTangandを使用するようになりました。Tangbandのフルレンジは、3"のものでは既に、4機種（合計12個）を購入しています。自作さ れる方の参考になると思いますので、今回使用するW3-316について記します。
W3-316は、Tangband社の標準的なスピーカーユニットで、Fostexの8cmユニットに相当し、フレームの取付寸法は共通です。価格は、プ レスフレームのFE83Eとほぼ同等でありながら、フレームはダイキャストの高級仕様、マグネットのサイズは、FE83Eのφ60×14に対して、φ70 ×15もあります。これが、ほぼ同じ価格というのは信じられないほどの安さであると思います。下に、W3-316とFE83Eの比較を示します。
スペック比較 W3-316A vs. FE83E
| 項目 |
W3-316A |
FE83E |
備考 |
| 実効振動半径[cm] |
3.19 |
3.0 |
W3-316は、実効振動面積からの計算値 |
| フレーム仕様 |
ダイキャスト |
プレス |
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| 最低共振周波数[Hz] |
100 |
140 |
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| 公称周波数レンジ |
100Hz-20kHz |
140Hz-30kHz |
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| 出力音圧レベル[dB/W-m] |
88 |
88 |
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| 最大入力[W] |
25 |
10 |
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| 実効振動質量[g] |
2 |
1.38 |
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| Q0 |
Qts=0.43 Qms=6.68 Qes=0.46 |
0.78 |
Q0という値については、定義を調 べてみましたが、数式で説明してあるものが見付からず、理解できませんでした。 |
| マグネットサイズ |
φ70×15 | φ60×14 | |
| 総重量[gf] |
526 |
374 |
共に校正されていない簡易秤での実測値 |
| 価格 |
\2,480_ |
\2,590_ |
共に消費税(5%)込み。W3-316は、麻布オーディオ
での店頭購入価格、FE83Eは、ヨドバシカメラでの通販価格(2008/05/10現在)。 |
上記の表を上から順に比較して見たところで、最後の行を見てどのように思われるでしょうか。恐らく『え？』となるに違いありません。Tangbandが適 正価格であればFostexはどうなのでしょうか。
また、両者の外観の違いを下記に示します。
外観比較(1) 左：W3-316A、右：FE83E
外観比較(2) 左：W3-316A、右：FE83E
FE83Eについては、手持ちのものがあったのですが、改めてスペックを比較して見ると相当に見劣りします。また、実際に使用してみた限りでは、W3- 316Aのキレの良さが際立ち、自分の耳には、比較の対象にさえなりませんでしたので、敢えてW3-316Aを新たに購入しました。末尾のAというのは、 ロット番号ということで、現在ウェブ上では、W3-316Bになっています。麻布オーディオによるとスペックの変更はないということでした。
2. 製作について
設計完了後、MAKIZOUクラフトに見積を依頼したところ、レッドパイン材12mm板材、加工、送料込みで23,700円ということでしたので、即発注 しました。部品点数が多く、加工も難しいので、コストは割高になったと思います。ダクトは、板から取り出す方式ではなく、ウッドパイプを使用するべきでし た。残念ながら、MAKIZOUクラフトでウッドパイプの取扱いがなく断念したものでした。ダクトの部分だけ東急ハンズとか他のホームセンターで買うとい う選択肢があったことを忘れていました。
MCAP型スピーカーシステムの場合は、ダクトの数が多いため、板材で四角形ダクトを製作することは良くないようです。問題は、ウッドパイプは寸法の小さ いものしかないことです。16cm以上のスピーカーユニットを使用する場合は、別なダクトを使用するしかありません。
また、今回改めて思い知ったことは、レッドパイン材の取扱いの難しさです。MAKIZOUクラフトで加工して送られてきたときは、板厚の補正まで含めたサ イズで、0.1mmの狂いも無い見事なものでしたが、時間の経過とともに、反りが生じ、また、寸法も最大2%程度変わってきました。これが製作過程の難し さを増加させました。シナアピトン合板かフィンランドバーチ合板のような、寸法が狂いにくい材質のものを使用すれば製作時間は半分以下だったかもしれませ ん。
次に、ダクトを組立てます。集合住宅に住んでおり、釘を使用すると他の家庭に迷惑なため、釘を使用せず、端金とシャコ万力を使用してボンドで固めていきま す。
この作業は簡単そうに見えますが、押えるとずれるため、意外に難しいものです。更に、この時点で、板材が伸び、寸法が狂っています。板材は、湿らせると、 伸びますが、伸びは縦方向よりも横方向が大きく、また、板材の部分によっても伸び方が違います。下の写真のように、ダクトを組立てる時点で、既に、誤差が 生じて しまいました。釘を使用しないためにずれて難しいということもありましたが、寸法そのものの狂いが大きいのはやはり問題です。
ダクトの寸法誤差は、60番と100番の紙やすりで1本ずつ修正しました。外から見えない部分なので、粗い紙やすりで十分です。このような加工が簡単にで きるのは、パイン材の利点でもあります。
ダクトが完成したら、図面と見比べながら仮組みし、次に間仕切りの板にダクトを接着してゆきます。MCAP型は構造が複雑なので、間違えたらアウトです。
ダクト付きの間仕切りが固まったら、次に、間仕切りを組合せて接着します。
ここまでで大体内部構造が分るようになってきました。
レッドパイン材の欠点である、寸法の変化が、下のように現れました。このような寸法の狂いは、鉋と紙やすりで根気良く修正してゆきます。このような誤差が 出てしまった場合、完全にフラットにするのは無理なので、中央が高く、縁が低くなるようになだらかな曲線に加工します。そして、縁を端金で強引に押えて強 力に接着します。
こうしている間に、爪付ナットの爪をひとつ折ったものを準備しておきます。爪付ナットには、精度の悪いものが含まれているので、キャビネットに打ち込む前 に、ネジを通してなめらかに入るかどうか確認しておきます。これをしないと後が大変です。今回も、精度の悪い爪付ナットを2本捨てました。
爪付ナットは折った爪が内側になるよう打ち込んでおきます。この際に、ボンドを少量つけておくだけで、外れてしまう事故がかなり防げます。ボンドは木工用 では駄目で、万能のG17あたりが使いやすいと思います。
板がこのように激しく反っているので、接着後は、鉋と紙やすりで仕上げてゆきます。この作業は骨が折れます。
板がはみ出たところはなめらかに削ります。なめらかに削れば、多少曲線になっていてもさほど気になることはありません。
削って仕上げると、まあまあの形状になります。
更に、ラッカー仕上をします。
ラッカー仕上の注意点は、必ず薄めて使うことです。薄める理由は、仕上の綺麗さ云々ではなく、塗料を染込ませるためです。表面の塗料は剥がれますが、染込 んだ塗料は表面を強固に守ります。塗料を十分に染込ませてあれば、表面を紙やすりで再仕上して、あたかも塗装していないかのような、木質を生かした優しい 仕上をすることができます。この場合でも、表面に付いた汚れは拭取ることができます。
インターネット上で見かける塗装の方法の多くは、プロ並みを目指すか、或いはプロを超えることを目指しています。しかし、プロとアマチュアの作業は違って 当然なので、プロの仕上が好きならば、プロに仕上げてもらえばいいのだと私は思います。しかし、プロの仕上は、塗膜が厚くて美しい反面、その後に付いた傷 は修正できないし、厚い塗膜は剥がれやすいということを知っておく必要があります。逆に染込んでしまった塗装は、どんなに頑張っても剥がすことができませ ん。これほど堅固な塗装はないとも云えます。また、透明ラッカーは、地肌の美しさをそのまま生かすことができます。
刷毛塗りを2度繰り返した後、スプレーを1回軽く塗布して完了です。
やってしまった．．．スピーカーユニットを取付けるときに、ドライバーで、エッジを1本破ってしまいました。木工ボンドで裏から塞いでみましたが、歪音が 出たので結局買い換えました。
しかし、麻布オーディオの方が、親切にも値引してくれました。感激！
レコードジャケットサイズの新作が完成しました。
3. 試聴結果
私は、測定に入る前に、暫く鳴らすことにしています。長岡先生は、記事の執筆に追われていたので、製作するとすぐに測定されているようでしたが、私には、 追い立てられるものがありません。音楽を聴きながらゆっくり慣らします。
MCAP型のような複雑な構造のシステムは、慣らしで音がかなり変わるようです。
正弦波では、500Hz、250Hz、200Hz、160Hz、125Hz、100Hz、80Hz、63Hz、50Hz、40Hz、31.5Hz、 25Hz、20Hzと順に聞きました。聞いた感じでは、100Hz前後の音圧が多少低く感じられましたが、50Hz、40Hzは返って音圧が高く感じられ ました。残念ながら、31.5Hz以下は、あまり音になっていませんでした。
予備知識なしにこのシステムの音を聴くと、長岡先生ではありませんが、どこかにウーファーを隠していると思われるに違いありません。このシステムは、それ ほどの低音を再生します。
バックロードホーンよりも、音が好みかどうかを考えると微妙なところですが、寸法制約を考えると、MCAPのほうが、技術的な優位性があります。
この音は聴いて頂く以外には確認のしようがないのが残念です。
特性評価(2008/09/22)
永らくかかってしまいましたが、特性評価の結果をお知らせします。ここで用いた特性については、『測 定について』に書いたとおり正確なものではありませんが、参考程度に評価してください。正確とは云えないので、公表するは少し憚られるのですが、 音をお聞 かせできませんので、スイープ信号をピークホールドしたFFT解析の結果を以下に示します。縦軸は、相対値となっており、絶対値に意味はありません。
QU080ｂの周波数応答特性
QU080bの低域再生能力は、試聴結果のところに書いたように驚くべきものです。この結果でも、35Hz程度以上を確かに再生しています。長岡先生の作 品でも、80mmのドライバーでここまで再生できたものはないと思います。また、FE206Σを使用し た、TR200a(旧TCAP-200-001)よりも低域再生限界は伸びています。 このことは、QU080bのほうがTR200aよりも設計が優れているということでしょう。『嘘だろう』と思われると思います。約束はできませんが、疑問 のある方にはお聞かせする機会をつくりたいと思います。嘘だと思うなら作ってください、と書きたいところですが、それは、読まれた方がご判断頂ければと思 います。
私の製作記事を読まれた結果、MCAPを製作してみたいという方からメールを頂きましたので、是非ともお試し頂くようお願い致しました。
この記事を読まれて、製作の興味が湧いたという方がおられると、MCAP-CRの開発者としても非常に嬉しく思います。そして、ご感想をお聞かせ頂ければ大変嬉 しいです。きっと驚かれるでしょう。MCAP-CRは、10年後には自作のメインストリームになると信じています。
続く