(57)【要約】【課題】  周囲温度や内部の圧力変化によって、気体を物理吸着する吸着体を含む空間に生じる圧力変動を、スピーカユニットの動作に影響することなく抑制して、安定な動作を維持したスピーカ装置を提供する。【解決手段】  スピーカ装置は、キャビネット１０、スピーカユニット１１、空室Ｒに配置した吸着体１２、背面板１３、吸気弁１４、および排気弁１５を備えている。これによって、スピーカユニット１１の背面の音圧変動を吸着体１２の物理吸着作用で抑えて、小型キャビネットでの低音再生を実現する。そして、周囲の温度や気圧の変動によるキャビネット内部の圧力変動は、吸気弁１４および排気弁１５がそれぞれ吸気および排気を行って抑制される。【選択図】  図１
2006060418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャビネットと、
前記キャビネットに取り付けられたスピーカユニットと、
前記キャビネット内部の空室に配置され、気体を物理吸着する吸着体と、
前記キャビネット内部の空室の圧力が前記キャビネット外部の圧力よりも大きく、当該圧力の差が第１圧力以上で開弁して当該キャビネット内部の気体を外部へ排出する排気弁と、
前記キャビネット内部の空室の圧力よりも前記キャビネット外部の圧力が大きく、当該圧力の差が第２圧力以上で開弁して外部から気体を当該キャビネット内部へ取り入れる吸気弁とを備えたスピーカ装置。
【請求項２】
前記排気弁が開弁する第１圧力は、前記スピーカユニットが駆動することによって前記キャビネット内部に生じる圧力の変化の最大値と前記キャビネット外部の圧力との差より大きく、
前記吸気弁が開弁する第２圧力は、前記キャビネット外部の圧力と前記スピーカユニットが駆動することによって前記キャビネット内部に生じる圧力の変化の最小値との差より大きいことを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記吸着体は、活性炭であることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記吸着体は、カーボンナノチューブであることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項５】
前記吸着体は、フラーレンであることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項６】
前記キャビネット内部の空室は、外部から密閉された単一の空間であり、
前記排気弁および吸気弁は、前記キャビネットに設けられることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項７】
前記キャビネット内部に設けられ、当該キャビネット内部の空室を前記スピーカユニット側に形成される第１の空室と前記スピーカ装置の背面側に形成される第２の空室とに分割するドロンコーンと、
前記キャビネットに設けられ、前記第１の空室を外部へ開放するポートとを、さらに備え、
前記吸着体は、前記第２の空室に配置され、
前記排気弁は、前記第２の空室の圧力が前記第２の空室の外部の圧力よりも大きく、当該圧力の差が前記第１圧力以上で開弁して当該第２の空室の気体を外部へ排出し、
前記吸気弁は、前記第２の空室の圧力よりも前記第２の空室の外部の圧力が大きく、当該圧力の差が前記第２圧力以上で開弁して外部から気体を当該第２の空室へ取り入れることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項８】
前記排気弁および吸気弁は、前記第２の空室を形成するキャビネットに設けられることを特徴とする、請求項７に記載のスピーカ装置。
【請求項９】
前記ドロンコーンは、前記キャビネット内部に固設された仕切板を介して支持されており、
前記排気弁は、前記仕切板に設けられ、開弁の際に前記第２の空室の気体を前記第１の空室を介して外部へ排出し、
前記吸気弁は、前記仕切板に設けられ、開弁の際に外部から気体を前記第１の空室を介して前記第２の空室へ取り入れることを特徴とする、請求項７に記載のスピーカ装置。
【請求項１０】
前記キャビネット内部に設けられ、当該キャビネット内部の空室を分割して前記スピーカユニット側に第１の空室を形成するドロンコーンと、
前記キャビネットに設けられ、前記第１の空室を外部へ開放するポートと、
前記キャビネット内部において前記ドロンコーンの背面側に設けられ、前記キャビネット内部の空室を当該ドロンコーン側に形成される第２の空室と前記スピーカ装置の背面側に形成される第３の空室とにさらに分割するローパスフィルタとを、さらに備え、
前記吸着体は、前記第２の空室に配置され、
前記排気弁は、前記キャビネットに設けられ、前記第３の空室の圧力が前記キャビネット外部の圧力よりも大きく、当該圧力の差が前記第１圧力以上で開弁して当該第３の空室の気体を外部へ排出し、
前記吸気弁は、前記キャビネットに設けられ、前記第３の空室の圧力よりも前記キャビネット外部の圧力が大きく、当該圧力の差が前記第２圧力以上で開弁して外部から気体を当該第３の空室へ取り入れることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ装置に関し、より特定的には、小型のスピーカキャビネットで低音再生を実現するスピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に小型のスピーカ装置は、スピーカキャビネットの空室が呈する音響スティフネスの影響で、低音再生が可能なスピーカシステムを実現することが困難である。従来、この小型スピーカ装置で低音再生を実現するために、キャビネット容積で決定される低音再生限界の課題を解決する１つの手段として、キャビネットの内部に活性炭の塊を配置する密閉型スピーカ装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１０は、上記特許文献１で開示されたスピーカ装置における主要部の構造断面図である。図１０において、当該スピーカ装置は、キャビネット１０１、低音用スピーカ１０２、活性炭１０３、支持部材１０４、ダイヤフラム１０５、通気管１０６を備えている。低音用スピーカ１０２は、キャビネット１０１の前面に取り付けられている。活性炭１０３は、キャビネット１０１内部に塊状で配置され、キャビネット１０１の背面、底面、上面、左右側面、および支持部材１０４によって支持される。なお、支持部材１０４は、その全表面に空気を通過させる細孔が形成されている。通気管１０６は、ダイヤフラム１０５に設けられ、活性炭１０３と低音用スピーカ１０２との間を通気する。
【０００４】
次に、上記スピーカ装置の動作について説明する。低音用スピーカ１０２に電気信号が印加されるとキャビネット１０１内の圧力が変化し、この圧力によりダイヤフラム１０５が振動する。そして、ダイヤフラム１０５の振動によって、活性炭１０３が配置された空室の圧力が変化する。活性炭１０３は、支持部材１０４およびキャビネット１０１によって塊状に支持されているが、支持部材１０４の全表面に細孔が設けられているため、ダイヤフラム１０５の振動による圧力変化に伴う空気分子が活性炭１０３に吸着されて、キャビネット１０１内の圧力変動は抑制される。
【０００５】
このように、従来のスピーカ装置は、キャビネット１０１が等価的に大きな容積のキャビネットとして動作して、小型のキャビネットでありながら、あたかも大きなキャビネットにスピーカユニットを搭載したような低音再生が可能となる。また、通気管１０６は、スピーカ装置の周囲温度や内部の圧力変化により、活性炭１０３を含むダイヤフラム１０５およびキャビネット１０１で囲われた空間に対する圧力変動を防ぐものであった。
【特許文献１】特表昭６０−５００６４５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１で開示されたスピーカ装置は、当該スピーカ装置の周囲温度や内部の圧力変化により活性炭１０３を含むダイヤフラム１０５およびキャビネット１０１で囲われた空間が圧力変動した場合、その圧力を逃がす空間が通気管１０６を介して低音用スピーカ１０２の背面となるキャビネット１０１内部である。したがって、密閉型方式のスピーカ装置では、低音用スピーカ１０２の背面空室の密閉度が高いため、圧力変化が低音用スピーカ１０２の振動板に直接的に影響を与えてしまう。
【０００７】
例えば、スピーカ装置の温度上昇により活性炭１０３を含むダイヤフラム１０５およびキャビネット１０１で囲われた空間内の圧力が上昇すると、通気管１０６から放出された高い圧力の空気が低音用スピーカ１０２の振動板を外部空間側に押しやる。そして、低音用スピーカ１０２の振動板の位置が通常の平衡位置から外れて、ボイスコイルに発生する駆動力やサスペンションの支持力が非線形となり、スピーカ装置の再生音圧に歪が生じてしまう。
【０００８】
それ故に、本発明の目的は、スピーカ装置の周囲温度や内部の圧力変化によって、気体を物理吸着する吸着体（活性炭）を含む空間に生じる圧力変動を、スピーカユニットの動作に影響することなく抑制して、安定な動作を維持したスピーカ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明は、以下に述べるような特徴を有している。
第１の発明は、キャビネット、スピーカユニット、吸着体、排気弁、および吸気弁を備えるスピーカ装置である。スピーカユニットは、キャビネットに取り付けられる。吸着体は、キャビネット内部の空室に配置され、気体を物理吸着する。排気弁は、キャビネット内部の空室の圧力がキャビネット外部の圧力よりも大きく、それら圧力の差が第１圧力以上で開弁してそのキャビネット内部の気体を外部へ排出する。吸気弁は、キャビネット内部の空室の圧力よりもキャビネット外部の圧力が大きく、それら圧力の差が第２圧力以上で開弁して外部から気体をそのキャビネット内部へ取り入れる。
【００１０】
第２の発明は、上記第１の発明において、排気弁が開弁する第１圧力は、スピーカユニットが駆動することによってキャビネット内部に生じる圧力の変化の最大値とキャビネット外部の圧力との差より大きい。吸気弁が開弁する第２圧力は、キャビネット外部の圧力とスピーカユニットが駆動することによってキャビネット内部に生じる圧力の変化の最小値との差より大きい。
【００１１】
第３の発明は、上記第１の発明において、吸着体は、活性炭である。
【００１２】
第４の発明は、上記第１の発明において、吸着体は、カーボンナノチューブである。
【００１３】
第５の発明は、上記第１の発明において、吸着体は、フラーレンである。
【００１４】
第６の発明は、上記第１の発明において、キャビネット内部の空室は、外部から密閉された単一の空間であり、排気弁および吸気弁は、キャビネットに設けられる。
【００１５】
第７の発明は、上記第１の発明において、ドロンコーンおよびポートをさらに備える。ドロンコーンは、キャビネット内部に設けられ、そのキャビネット内部の空室をスピーカユニット側に形成される第１の空室とスピーカ装置の背面側に形成される第２の空室とに分割する。ポートは、キャビネットに設けられ、第１の空室を外部へ開放する。吸着体は、第２の空室に配置される。排気弁は、第２の空室の圧力がキャビネット外部の圧力よりも大きく、それら圧力の差が第１圧力以上で開弁してその第２の空室の気体を外部へ排出する。吸気弁は、第２の空室の圧力よりもキャビネット外部の圧力が大きく、それら圧力の差が第２圧力以上で開弁して外部から気体をその第２の空室へ取り入れる。
【００１６】
第８の発明は、上記第７の発明において、排気弁および吸気弁は、第２の空室を形成するキャビネットに設けられる。
【００１７】
第９の発明は、上記第７の発明において、ドロンコーンは、キャビネット内部に固設された仕切板を介して支持されている。排気弁は、仕切板に設けられ、開弁の際に第２の空室の気体を第１の空室を介して外部へ排出する。吸気弁は、仕切板に設けられ、開弁の際に外部から気体を第１の空室を介して第２の空室へ取り入れる。
【００１８】
第１０の発明は、上記第１の発明において、ドロンコーン、ポート、およびローパスフィルタをさらに備える。ドロンコーンは、キャビネット内部に設けられ、そのキャビネット内部の空室を分割してスピーカユニット側に第１の空室を形成する。ポートは、キャビネットに設けられ、第１の空室を外部へ開放する。ローパスフィルタは、キャビネット内部においてドロンコーンの背面側に設けられ、キャビネット内部の空室をそのドロンコーン側に形成される第２の空室とスピーカ装置の背面側に形成される第３の空室とにさらに分割する。吸着体は、第２の空室に配置される。排気弁は、キャビネットに設けられ、第３の空室の圧力がキャビネット外部の圧力よりも大きく、それら圧力の差が第１圧力以上で開弁してその第３の空室の気体を外部へ排出する。吸気弁は、キャビネットに設けられ、第３の空室の圧力よりもキャビネット外部の圧力が大きく、それら圧力の差が第２圧力以上で開弁して外部から気体をその第３の空室へ取り入れる。
【発明の効果】
【００１９】
第１の発明によれば、スピーカユニットを取り付けたキャビネットの内部に気体を物理吸着する吸着体を配置し、排気弁および吸気弁を設けている。これによって、スピーカユニット背面のキャビネット空室の呈する音響スティフネスを減少させて、キャビネット容積を等価的に大きくして、小型キャビネットで低音再生を実現する。さらに、スピーカ装置が置かれた周囲の環境、例えば温度や気圧の変化でキャビネット内部の圧力が変化しても、排気弁および吸気弁によってキャビネット内部の圧力変動を抑制するため、周囲の環境条件で音響性能が変化することの少ないスピーカ装置を実現することができる。
【００２０】
第２の発明によれば、排気弁および吸気弁がスピーカユニットに音楽信号が印加された際に生じる内部圧力の変化では開弁しないため、開弁動作がスピーカ装置の再生特性に影響を与えない。
【００２１】
第３〜第５の発明によれば、吸着体を活性炭、カーボンナノチューブ、およびフラーレンのいずれかで構成することによって、キャビネット容積を等価的に大きくして、小型キャビネットで低音再生を実現することができる。
【００２２】
第６の発明によれば、キャビネットが密閉方式である場合、排気弁および吸気弁がキャビネットに設けられ、キャビネット内の圧力変化がキャビネットの外部との排気および吸気で調整され、周囲の環境条件による音響性能の変化が避けられる。
【００２３】
第７の発明によれば、バスレフ方式のスピーカ装置となり、ポートの音響共振によって低音の再生帯域がさらに拡大される。
【００２４】
第８の発明によれば、バスレフ方式のスピーカ装置において排気弁および吸気弁がキャビネットに設けられる。これによって、キャビネット内の圧力変化がキャビネットの外部との排気および吸気で調整され、周囲の環境条件による音響性能の変化が避けられる。
【００２５】
第９の発明によれば、バスレフ方式のスピーカ装置において排気弁および吸気弁が第１および第２の空室間の仕切板に設けられる。これによって、第２の空室からの吸気および排気が第１の空室を介して行われるため、粉塵の多い場所等、スピーカ装置の周囲が劣化した環境条件下でも、排気や吸気により吸着体の吸着効果が低下することを防止することができる。
【００２６】
第１０の発明によれば、ローパスフィルタのカットオフ周波数に応じて、スピーカ装置の周囲温度変化や気圧の変化による第２の空室の圧力変化が直流成分に近い変化となる。つまり、通常の音楽再生時では音がローパスフィルタを通過して吸気弁および排気弁が設けられる第３の空室に伝わることがなく、音楽再生（例えば、低周波成分）における圧力変化によって吸気弁および排気弁が誤動作することがない。このため、第３の空室の内部圧力変化が、音楽再生によるものか環境の変化によるものかを周波数成分で分離できるため、スピーカ装置の使用環境の変化による圧力変化のみで開弁動作するように確実に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明の第１の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図１は、当該スピーカ装置の内部概略構造を示す断面図である。
【００２８】
図１において、当該スピーカ装置は、キャビネット１０、スピーカユニット１１、吸着体１２、背面板１３、吸気弁１４、および排気弁１５を備えている。図１に示すように、第１の実施形態は、密閉型方式のスピーカ装置である。
【００２９】
キャビネット１０は、スピーカ装置筐体の前面、背面、上面、下面、左右側面を構成する。スピーカユニット１１は、動電型スピーカであり、キャビネット１０の前面に取り付けられる。そして、キャビネット１０に背面板１３が取り付けられることによって、その内部にスピーカ装置の空室Ｒが形成される。
【００３０】
吸着体１２は、空室Ｒの内部に配置される。吸着体１２は、気体を物理吸着する多孔性材料であり、例えば活性炭である。多孔性材料は、ミクロ単位の大きさの細孔で空気を物理吸着することができる。他の吸着体１２の例として、カーボンナノチューブやフラーレンなどでも実現可能である。なお、吸着体１２の上部等には、スピーカ装置前後方向に通気する隙間が形成される。
【００３１】
背面板１３には、吸気弁１４および排気弁１５が設けられる。空室Ｒの内部圧力（Ｐr）が上昇し、キャビネット１０の外部の圧力（ＰG）よりも高くなり、それらの圧力の差が第１圧力（Ｐ1）以上となった際（つまり、Ｐr−ＰG≧Ｐ1）、排気弁１５が開弁して空室Ｒ内部の空気をスピーカ装置外部へ排出する。また、空室Ｒの内部圧力（Ｐr）が下降し、キャビネット１０の外部の圧力（ＰG）よりも低くなり、それらの圧力の差が第２圧力（Ｐ2）以上となった際（つまり、ＰG−Ｐr≧Ｐ2）、吸気弁１４が開弁してスピーカ装置外部の空気を空室Ｒ内部に取り入れる。なお、吸気弁１４および排気弁１５の詳細な構造および動作については、後述する。また、本願においては、外部の気圧（ＰG）の変化がない場合（つまりＰGが一定）を仮定して説明をする。この場合、空室Ｒの内部圧力（Ｐr）がＰG＋Ｐ1以上となったとき、排気弁１５が開弁し、空室Ｒの内部圧力（Ｐr）がＰG−Ｐ2以下となったとき、吸気弁１４が開弁するものである。以下の説明では、ＰG＋Ｐ1を第１開弁圧力、ＰG−Ｐ2を第２開弁圧力として説明を行う。この場合、第１開弁圧力＞第２開弁圧力が成り立つ。また、キャビネット１０の外部の圧力（ＰG）が変動することを考慮に入れる必要があるのであれば、圧力ＰGを定数としてではなく変数として考えればよい。
【００３２】
次に、図２〜図５を参照して、第１の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。なお、図２は、当該スピーカ装置が空室Ｒ内部の空気を外部へ排出する状態を示す断面図である。図３は、当該スピーカ装置が空室Ｒ内部の空気を外部へ排出する際の排気弁１５の動作を示す排気弁１５近傍の断面拡大図である。図４は、当該スピーカ装置が外部から空室Ｒ内部へ空気を取り入れる状態を示す断面図である。図５は、当該スピーカ装置が外部から空室Ｒ内部へ空気を取り入れる際の吸気弁１４の動作を示す吸気弁１４近傍の断面拡大図である。
【００３３】
図２において、動電型スピーカであるスピーカユニット１１の動作は周知であるのでここでは詳細な説明を省略するが、スピーカユニット１１に音楽信号を印加するとボイスコイルに力が発生して、コーン型振動板を振動させて音が発生する。このコーン型振動板で発生した音圧は、キャビネット１０および背面板１３で形成される空室Ｒの内部圧力を上昇させる。しかしながら、空室Ｒには吸着体１２が配置されているため、吸着体１２の気体吸着作用により空室Ｒ内の圧力変動が抑制され、空室Ｒは、等価的に大きな容積となる。つまり、上記スピーカ装置は、あたかも大きな容積のキャビネット１０にスピーカユニット１１が取り付けられているように動作する。以上の動作は、背景技術で説明した従来のスピーカ装置とほぼ同じである。
【００３４】
一方、スピーカ装置における周囲温度の上昇等の使用環境やスピーカユニット１１の発熱等により、空室Ｒの内部温度が上昇した場合、空室Ｒの内部の空気が膨張して内部圧力が上昇する。この上昇した圧力は、吸気弁１４および排気弁１５に伝達される。そして、空室Ｒの内部圧力とキャビネット１０外部の圧力との差が上記第１圧力に到達（つまり、空室Ｒの内部圧力が上記第１開弁圧力まで上昇）すると、排気弁１５が開弁して空室Ｒの内部空気が外部へ排出されて、空室Ｒの内部圧力が調整される（図示矢印ａ）。
【００３５】
図３において、排気弁１５は、弁１６およびスプリングばね１７を備えている。排気弁１５は、背面板１３に形成された排気穴１３ｈａに貫装されている。弁１６は、スプリングばね１７によって外部から空室Ｒへ向かう方向に付勢されて支持されており、閉弁時は背面板１３の外面に密着して排気穴１３ｈａを塞ぐ。そして、空室Ｒの内部圧力は、排気穴１３ｈａを介して弁１６に加わっている。
【００３６】
そして、空室Ｒの内部圧力とキャビネット１０外部の圧力との差が上記第１圧力に到達した場合、当該内部圧力によって弁１６を背面板１３から離す方向（図示Ａ方向）に加わる力がスプリングばね１７の付勢力より大きくなり、当該内部圧力に押されて弁１６が図示Ａ方向に移動する。これによって、排気穴１３ｈａが開放され、空室Ｒの内部空気が矢印ａで示すように外気に排出される。そして、この排出で空室Ｒの内部圧力が下がり、上記第１圧力未満となると排気弁１５が閉弁する。なお、後述により明らかとなるが、空室Ｒの内部圧力が上記第２開弁圧力より大きいとき吸気弁１４は常時閉弁状態であるため、空室Ｒの内部圧力が上記第１開弁圧力付近では吸気弁１４は閉弁状態となる。
【００３７】
また、図４において、スピーカ装置における周囲温度の低下等により空室Ｒの内部の空気が収縮すると、空室Ｒの内部圧力が低下する。この低下した圧力も、吸気弁１４および排気弁１５に伝達される。そして、キャビネット１０外部の圧力と空室Ｒの内部圧力との差が上記第２圧力に到達（つまり、空室Ｒの内部圧力が上記第２開弁圧力まで低下）すると、吸気弁１４が開弁して外部から空室Ｒへ空気が取り入れられて、空室Ｒの内部圧力が調整される（図示矢印ｂ）。
【００３８】
図５において、吸気弁１４は、弁１８およびスプリングばね１９を備えている。吸気弁１４は、背面板１３に形成された吸気穴１３ｈｂに貫装されている。弁１８は、スプリングばね１９によって空室Ｒから外部へ向かう方向に付勢されて支持されており、閉弁時は背面板１３の内面に密着して吸気穴１３ｈｂを塞ぐ。そして、空室Ｒの内部圧力は、弁１８に加わっている。
【００３９】
そして、キャビネット１０外部の圧力と空室Ｒの内部圧力との差が上記第２圧力に到達した場合、当該内部圧力の低下によって弁１８が背面板１３から離れる方向（図示Ｂ方向）に吸引され、当該吸引力がスプリングばね１９の付勢力より大きくなると、当該内部圧力で吸引されて弁１８が図示Ｂ方向に移動する。これによって、吸気穴１３ｈｂが開放され、外部から矢印ｂで示すように空室Ｒへ空気が取り入れられる。そして、この吸気で空室Ｒの内部圧力が上がり、上記第２圧力より大きくなると吸気弁１４が閉弁する。なお、空室Ｒの内部圧力が上記第１開弁圧力未満では排気弁１５は常時閉弁状態であるため、空室Ｒの内部圧力が上記第２開弁圧力付近では排気弁１５は閉弁状態となる。
【００４０】
ここで、上記第１圧力および第２圧力について説明する。一般的に、スピーカユニット１１に音楽信号が印加された場合も空室Ｒの内部圧力が変化するが、温度の変化や気圧の変化により空室Ｒの内部圧力が変化する程度は、音楽信号で変化する圧力に比べてはるかに大きい。特に、空室Ｒに配置した吸着体１２が活性炭である場合、温度上昇で活性炭が過熱されると吸着している気体を放出するため、空室Ｒの内部圧力の上昇程度が活性炭を入れていない従来の密閉方式よりも大きくなる。したがって、吸気弁１４および排気弁１５がスピーカユニット１１に音楽信号が印加された際に生じる空室Ｒの内部圧力の変化では開弁せず、温度や気圧の変化等で生じる大きな圧力変化で開弁するように、上記第１圧力および第２圧力を設定する。具体的には、吸気弁１４および排気弁１５それぞれに設けられているスプリングばね１７および１９の強さを調整すれば、上記第１圧力および第２圧力を調整することができる。
【００４１】
このように、本実施形態のスピーカ装置は、内部圧力の変化が吸気弁および排気弁によって大きく変動しないように調整される。また、スピーカユニットの動作による圧力変動の際、吸気弁および排気弁は開弁動作を行わないため、スピーカ装置の再生特性に影響を与えない。これにより、スピーカ装置の周囲環境の変化やスピーカユニットの発熱等の影響を少なくして、安定な動作が可能なスピーカ装置が実現できる。
【００４２】
（第２の実施形態）
図６を参照して、本発明の第２の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図６は、当該スピーカ装置の内部概略構造を示す断面図である。
【００４３】
図６において、当該スピーカ装置は、キャビネット３０、スピーカユニット３１、仕切板３２、ドロンコーン３３、吸着体３６、背面板３７、吸気弁３８、排気弁３９、およびポート４０を備えている。図６に示すように、第２の実施形態は、バスレフ方式のスピーカ装置である。
【００４４】
キャビネット３０は、スピーカ装置筐体の前面、背面、上面、下面、左右側面を構成する。スピーカユニット３１は、動電型スピーカであり、キャビネット３０の前面に取り付けられる。そして、キャビネット３０に背面板３７が取り付けられている。また、キャビネット３０の内部にはドロンコーン３３が設けられた仕切板３２が固設され、スピーカ装置の内部空間を第１の空室Ｒ１と第２の空室Ｒ２とに分割する。ドロンコーン３３は、振動板３４および当該振動板３４の外周を支持するサスペンション３５によって構成される。なお、スピーカユニット３１の背面が設けられるスピーカ装置前方側の空室を第１の空室Ｒ１とする。また、キャビネット３０の前面にはポート４０が設けられ、当該ポート４０を介して第１の空室Ｒ１は外部へ開放されている。
【００４５】
吸着体３６は、第２の空室Ｒ２の内部に配置される。吸着体３６は、第１の実施形態と同様に活性炭等の気体を物理吸着する多孔性材料であり、カーボンナノチューブやフラーレンなどでも実現可能である。なお、吸着体３６の略中央部等には、スピーカ装置前後方向に貫通する開口部が形成される。
【００４６】
背面板３７には、吸気弁３８および排気弁３９が設けられる。第２の空室Ｒ２の内部圧力とキャビネット３０外部の圧力との差が第１圧力に到達（つまり、第２の空室Ｒ２の内部圧力が上記第１開弁圧力まで上昇）した際、排気弁３９が開弁して第２の空室Ｒ２内部の空気をスピーカ装置外部へ排出する。また、キャビネット３０外部の圧力と第２の空室Ｒ２の内部圧力との差が第２圧力に到達（つまり、第２の空室Ｒ２の内部圧力が上記第２開弁圧力まで低下）した際、吸気弁３８が開弁してスピーカ装置外部の空気を第２の空室Ｒ２内部に取り入れる。ここで、第１開弁圧力＞第２開弁圧力である。
【００４７】
次に、第２の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット３１の動作は、第１の実施形態で説明したスピーカユニット１１と同様である。スピーカユニット３１の振動板で発生した音圧は、キャビネット３０内の第１の空室Ｒ１を介して、ドロンコーン３３の振動板３４に伝わる。振動板３４の外周は、サスペンション３５で支持されているため、振動板３４が振動して第２の空室Ｒ２の内部圧力を上昇させる。しかしながら、第２の空室Ｒ２には吸着体３６が配置されているため、吸着体３６の気体吸着作用により第２の空室Ｒ２内の圧力変動が抑制され、第２の空室Ｒ２は、等価的に大きな容積となる。つまり、上記スピーカ装置は、あたかも大きな容積のキャビネットにスピーカユニットが取り付けられているように動作し、ポート４０の作用により、あたかも大きな容積のバスレフ方式として動作する。
【００４８】
一方、スピーカ装置における周囲温度や気圧が変化に伴って、第２の空室Ｒ２の内部圧力が変動する。例えば、第２の空室Ｒ２の内部温度が上昇すると、第２の空室Ｒ２の空気が膨張して内部圧力が上昇する。この上昇した圧力は、吸気弁３８および排気弁３９に伝達される。そして、第２の空室Ｒ２の内部圧力とキャビネット３０外部の圧力との差が第１圧力に到達すると、排気弁３９が開弁して第２の空室Ｒ２の内部空気が外部へ排出されて、第２の空室Ｒ２の内部圧力が調整される。また、スピーカ装置における周囲温度の低下等により第２の空室Ｒ２の内部空気が収縮すると、第２の空室Ｒ２の内部圧力が低下する。この低下した圧力も、吸気弁３８および排気弁３９に伝達される。そして、キャビネット３０外部の圧力と第２の空室Ｒ２の内部圧力との差が第２圧力に到達すると、吸気弁３８が開弁して外部から第２の空室Ｒ２へ空気が取り入れられて、第２の空室Ｒ２の内部圧力が調整される。なお、吸気弁３８および排気弁３９の構造、動作、および開弁圧力（第１圧力、第２圧力）は、第１の実施形態で説明した吸気弁１４および排気弁１５と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、第１圧力および第２圧力は、スピーカ装置の特性に合わせて調整することは言うまでもない。
【００４９】
ここで、吸着体３６は、第２の空室Ｒ２の内部圧力を抑制するように作用するが、温度上昇を伴う場合、吸着体３６自体が吸着していた気体や湿気を放出する作用も大きい。つまり、第２の空室Ｒ２の内部圧力は、吸着体３６が未設置の場合よりも上昇する。しかしながら、第２の空室Ｒ２の内部圧力変化が吸気弁３８および排気弁３９によって大きく変動しないように調整されるため、第１の実施形態と同様にスピーカ装置の周囲環境の変化やスピーカユニットの発熱等の影響を少なくして、安定な動作が可能なスピーカ装置が実現できる。
【００５０】
本実施形態のスピーカ装置で上記第１の実施形態と異なるところは、キャビネット３０にポート４０を設けて、バスレフ方式にしている点である。これにより、第２の実施形態のスピーカ装置は、第１の実施形態に係る密閉方式のスピーカ装置と比べて低音再生帯域が拡大される。バスレフ方式では、ポート４０によりスピーカ装置内部の第１の空室Ｒ１が外部に開放されるが、仕切板３２およびドロンコーン３３によって吸着体３６が外気と常時接触することを防止している。したがって、吸着体３６が外気中の湿気や不要なガスと吸着して、空気の吸着作用が劣化することを防止することができる。このように、ドロンコーン３３による吸着体３６と外気との分離、さらには吸気弁３８および排気弁３９により、長期間にわたり使用環境の変動に対しても安定な動作をするバスレフ方式のスピーカ装置が実現できる。
【００５１】
なお、上述した実施形態では、吸気弁３８および排気弁３９をスピーカ装置の外気と第２の空室Ｒ２との間で、空気を吸気または排気させて第２の空室Ｒ２の内部圧力を調整したが、吸気弁３８および排気弁３９を他の部位に設けてもかまわない。例えば、図７に示すように吸気弁３８と排気弁３９を第１の空室Ｒ１と第２の空室Ｒ２との間（例えば、仕切板３２）に設けてもよい。この場合、第２の空室Ｒ２からの吸気および排気が第１の空室Ｒ１を介して行われるため、粉塵の多い場所等、スピーカ装置の周囲が劣化した環境条件下でも、排気や吸気により吸着体３６の吸着効果が低下することを防止する効果が期待できる。
【００５２】
（第３の実施形態）
図８を参照して、本発明の第３の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。なお、図８は、当該スピーカ装置の内部概略構造を示す断面図である。
【００５３】
図８において、当該スピーカ装置は、キャビネット５０、スピーカユニット５１、第１の仕切板５２、ドロンコーン５３、吸着体５６、背面板５７、吸気弁５８、排気弁５９、第２の仕切板６０、およびポート６１を備えている。図８に示すように、第３の実施形態は、バスレフ方式のスピーカ装置である。
【００５４】
キャビネット５０は、スピーカ装置筐体の前面、背面、上面、下面、左右側面を構成する。スピーカユニット５１は、動電型スピーカであり、キャビネット５０の前面に取り付けられる。そして、キャビネット５０に背面板５７が取り付けられている。また、キャビネット５０の内部にはドロンコーン５３が設けられた第１の仕切板５２が固設される。さらに、キャビネット５０の内部にはその略中央部に音孔６０ｈが形成された第２の仕切板６０が第１の仕切板５２の背面側に固設される。そして、第１の仕切板５２およびドロンコーン５３と、第２の仕切板６０とによって、スピーカ装置の内部空間を第１の空室Ｒ１、第２の空室Ｒ２、および第３の空室Ｒ３に分割される。ドロンコーン５３は、振動板５４および当該振動板５４の外周を支持するサスペンション５５によって構成される。なお、スピーカユニット５１の背面が設けられるスピーカ装置前方側から順に、第１の空室Ｒ１、第２の空室Ｒ２、および第３の空室Ｒ３とし、第１の仕切板５２およびドロンコーン５３が第１の空室Ｒ１および第２の空室Ｒ２の間、第２の仕切板６０が第２の空室Ｒ２および第３の空室Ｒ３の間に配置されるものとする。また、キャビネット５０の前面にはポート６１が設けられ、当該ポート６１を介して第１の空室Ｒ１は外部へ開放されている。
【００５５】
吸着体５６は、第２の空室Ｒ２の内部に配置される。吸着体５６は、第１および第２の実施形態と同様に活性炭等の気体を物理吸着する多孔性材料であり、カーボンナノチューブやフラーレンなどでも実現可能である。なお、吸着体５６の略中央部等には、スピーカ装置前後方向に貫通する開口部が形成される。
【００５６】
背面板５７には、吸気弁５８および排気弁５９が設けられる。第３の空室Ｒ３の内部圧力とキャビネット５０外部の圧力との差が第１圧力に到達（つまり、第３の空室Ｒ３の内部圧力が上記第１開弁圧力まで上昇）した際、排気弁５９が開弁して第３の空室Ｒ３内部の空気をスピーカ装置外部へ排出する。また、キャビネット５０外部の圧力と第３の空室Ｒ３の内部圧力との差が第２圧力に到達（つまり、第３の空室Ｒ３の内部圧力が上記第２開弁圧力まで低下）した際、吸気弁５８が開弁してスピーカ装置外部の空気を第３の空室Ｒ３内部に取り入れる。ここで、第１開弁圧力＞第２開弁圧力である。
【００５７】
次に、第３の実施形態に係るスピーカ装置の動作について説明する。スピーカユニット５１の動作は、第１の実施形態で説明したスピーカユニット１１と同様である。スピーカユニット５１の振動板で発生した音圧は、キャビネット５０内の第１の空室Ｒ１を介して、ドロンコーン５３の振動板５４に伝わる。振動板５４の外周は、サスペンション５５で支持されているため、振動板５４が振動して第２の空室Ｒ２の内部圧力を上昇させる。しかしながら、第２の空室Ｒ２には吸着体５６が配置されているため、吸着体５６の気体吸着作用により第２の空室Ｒ２内の圧力変動が抑制され、第２の空室Ｒ２は、等価的に大きな容積となる。つまり、上記スピーカ装置は、あたかも大きな容積のキャビネットにスピーカユニットが取り付けられているように動作し、ポート６１の作用により、あたかも大きな容積のバスレフ方式として動作し、これは上述した第２の実施形態と同様である。
【００５８】
本実施形態のスピーカ装置で上記第２の実施形態と異なるところは、第２の空室Ｒ２の背面に第２の仕切板６０が配置され、さらに第２の仕切板６０には音孔６０ｈが形成され、第２の仕切板６０の背面に第３の空室Ｒ３が形成されている点である。
【００５９】
これらの構成により、第２の空室Ｒ２の内部圧力が使用環境の温度や気圧で変化した場合、この圧力変化は、第２の仕切板６０に設けた音孔６０ｈより第３の空室Ｒ３に伝えられる。そして、第３の空室Ｒ３の内部圧力が変化し、当該圧力変化が背面板５７に設けられた吸気弁５８および排気弁５９に伝達される。そして、第３の空室Ｒ３の内部圧力とキャビネット５０外部の圧力との差が第１圧力に到達すると、排気弁５９が開弁して第３の空室Ｒ３の内部空気が外部へ排出されて、第３の空室Ｒ３の内部圧力が調整される。また、キャビネット５０外部の圧力と第３の空室Ｒ３の内部圧力との差が第２圧力に到達すると、吸気弁５８が開弁して外部から第３の空室Ｒ３へ空気が取り入れられて、第３の空室Ｒ３の内部圧力が調整される。なお、吸気弁５８および排気弁５９の構造、動作、および開弁圧力（第１圧力、第２圧力）は、第１の実施形態で説明した吸気弁１４および排気弁１５と同様であるため、詳細な説明を省略する。なお、第１圧力および第２圧力は、スピーカ装置の特性に合わせて調整することは言うまでもない。
【００６０】
このように、背面板５７に取り付けられた吸気弁５８および排気弁５９の一方が開弁して、第３の空室Ｒ３の圧力変化を抑制するように動作するが、第２の空室Ｒ２および音孔６０ｈは、音孔６０ｈを通過する空気にとってローパスフィルタとして作用する。このローパスフィルタのカットオフ周波数を低音域（例えば２０Ｈｚ以下）に設定すれば、スピーカ装置の周囲温度変化や気圧の変化による第２の空室Ｒ２の圧力変化が直流成分に近い変化となる。つまり、通常の音楽再生時では音が音孔６０ｈを通過して第３の空室Ｒ３に伝わることがなく、音楽再生における圧力変化によって吸気弁５８および排気弁５９が開弁動作することがない。このため、本実施形態のスピーカ装置では、第１および第２の実施形態に係るスピーカ装置と比べて、吸気弁５８および排気弁５９が設けられる空室の内部圧力変化が、音楽再生によるものか環境の変化によるものかを周波数成分で分離できるため、スピーカ装置の使用環境の変化による圧力変化のみで開弁動作するように確実に抑制することが可能となる。
【００６１】
なお、上記実施形態では、吸気弁および排気弁がそれぞれ弁および螺旋状のスプリングばねを有し、開弁時に弁がリフトする構造で説明したが、同様の効果が得られるならば、他の構造であってもかまわない。例えば、図９に示すような、弁が開弁時に回動軸を中心に回動する構造でもよい。なお、図９は、吸気弁および排気弁における構造の他の例を示すための排気弁７１の断面拡大図である。
【００６２】
図９において、排気弁７１は、弁７２、ばね７３、および回動軸７４を備えている。排気弁７１は、背面板７０に形成された排気穴７０ｈを開閉するように設けられている。弁７２は、背面板７０の外側に設けられた回動軸７４を中心に回動可能であり、最も背面板７０側に位置するときに排気穴７０ｈを外側から塞ぐ。また、弁７２は、ばね７３によって排気穴７０ｈを塞ぐ方向に回動するように付勢されている。そして、排気弁７１の閉弁時は、スピーカ装置の内部圧力が排気穴７０ｈを介して弁７２に加わっている。
【００６３】
そして、スピーカ装置の内部圧力とキャビネット７０外部の圧力との差が第１圧力に到達して、当該内部圧力が排気弁７１の開弁圧力（第１開弁圧力）以上になった場合、当該内部圧力によって弁７２を背面板７０から離す方向（図示Ｃ方向）に回動させる力がばね７３の付勢力より大きくなり、当該内部圧力に押されて弁７２が図示Ｃ方向に移動する。これによって、排気穴７０ｈが開放され、スピーカ装置の内部空気が矢印ｃで示すように外気に排出される。そして、この排出でスピーカ装置の内部圧力が下がり、上記開弁圧力未満となると排気弁７１が閉弁する。
【００６４】
なお、同構造の吸気弁は、排気弁７１を背面板７０に対して逆方向に構成することによって、同様の構造で構成できることは言うまでもない。また、ばね７３は、図示する螺旋状のスプリングばねの他に、片持ばね等他の形式のばねでもかまわない。また、板ばね等で片持ばねを構成する場合、当該板ばねの一方主面で排気穴７０ｈを塞ぎ、当該板ばね自体の反りによって排気穴７０ｈが開閉されてもかまわない。
【００６５】
また、１つの電磁バルブ（図示せず）を背面板に設けてもかまわない。この場合、スピーカ装置の内部圧力を検出するセンサ（図示せず）および当該センサが検出した圧力に応じて上記電磁バルブを開閉する制御部（図示せず）をスピーカ装置に設ける。そして、上述した第１開弁圧力を上記センサが検出した場合に制御部が電磁バルブを開弁してスピーカ装置内部から空気を排出し、第２開弁圧力を上記センサが検出した場合、制御部が電磁バルブを開弁してスピーカ装置内部へ外気を取り入れる。つまり、上記電磁バルブは、吸気弁および排気弁を兼ねることになる。
【００６６】
このように、第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置によれば、スピーカユニットを取り付けたキャビネットの内部に気体を物理吸着する吸着体を配置し、キャビネットの一部に排気弁および吸気弁を設けた構成とする。これによって、スピーカユニット背面のキャビネット空室の呈する音響スティフネスを減少させて、キャビネット容積を等価的に大きくして、小型キャビネットで低音再生を実現する。さらに、スピーカ装置が置かれた周囲の環境、例えば温度や気圧の変化でキャビネット内部の圧力が変化しても、キャビネットに設けた排気弁および吸気弁によってキャビネット内部の圧力変動を抑制するため、周囲の環境条件で音響性能が変化することの少ないスピーカ装置を実現することができる。特に、スピーカ装置内への外気の取り込みは、周囲環境が変化した際に一時的に行なわれるため、吸着体が外気中の湿気や不要なガスと吸着して気体の物理吸着作用を劣化することを防止することができる。当該スピーカ装置は、小型のキャビネット容積で低音域再生が可能となるため、薄型化が進む液晶テレビ、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）、ステレオ装置、５．１チャンネル再生のホームシアター用スピーカ、および車載用スピーカ等に使用可能であり、小型でありながら高音質の低音再生が可能なオーディオ装置を実現する。
【産業上の利用可能性】
【００６７】
本発明に係るスピーカ装置は、小型のキャビネット容積で低音域再生可能であり、周囲の環境条件で音響性能の変化を抑制する効果を有し、小型スピーカ装置等として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るスピーカ装置の内部概略構造を示す断面図
【図２】図１のスピーカ装置が空室Ｒ内部の空気を外部へ排出する状態を示す断面図
【図３】図１のスピーカ装置が空室Ｒ内部の空気を外部へ排出する際の排気弁１５の動作を示す排気弁１５近傍の断面拡大図
【図４】図１のスピーカ装置が外部から空室Ｒ内部へ空気を取り入れる状態を示す断面図
【図５】図１のスピーカ装置が外部から空室Ｒ内部へ空気を取り入れる際の吸気弁１４の動作を示す吸気弁１４近傍の断面拡大図
【図６】本発明の第２の実施形態に係るスピーカ装置の内部概略構造を示す断面図
【図７】図６のスピーカ装置で吸気弁３８および排気弁３９を他の部位に設けた他の例を示す断面図
【図８】本発明の第３の実施形態に係るスピーカ装置の内部概略構造を示す断面図
【図９】吸気弁および排気弁における構造の他の例を示すための排気弁７１の断面拡大図
【図１０】従来のスピーカ装置における主要部の構造断面図
【符号の説明】
【００６９】
１０、３０、５０…キャビネット
１１、３１、５１…スピーカユニット
１２、３６、５６…吸着体
１３、３７、５７、７０…背面板
１４、３８、５８…吸気弁
１５、３９、５９、７１…排気弁
１６、１８、７２…弁
１７、１９…スプリングばね
３２…仕切板
３３、５３…ドロンコーン
３４、５４…振動板
３５、５５…サスペンション
４０、６１…ポート
５２…第１の仕切板
６０…第２の仕切板
７３…ばね
７４…回動軸
【図１】
2006060418.tif 000003
【図２】
2006060418.tif 000004
【図３】
2006060418.tif 000005
【図４】
2006060418.tif 000006
【図５】
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【図６】
2006060418.tif 000008
【図７】
2006060418.tif 000009
【図８】
2006060418.tif 000010
【図９】
2006060418.tif 000011
【図１０】
2006060418.tif 000012