(57)【要約】【課題】活性炭の物理吸着効果によって等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生する小型のスピーカ装置を実現する。【解決手段】本発明に係るスピーカ装置は、キャビネットと、キャビネットに取り付けられるスピーカユニットと、キャビネットの内部空間に配置され、１００Ｈｚ以上の高域においても、スピーカユニットから放射される音の圧力変動で気体分子を吸脱着することが可能な繊維状の活性炭とを備える。【選択図】図１
2008252908.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るスピーカユニットと、
前記キャビネットの内部空間に配置され、１００Ｈｚ以上の高域においても、前記スピーカユニットから放射される音の圧力変動で気体分子を吸脱着することが可能な繊維状の活性炭とを備える、スピーカ装置。
【請求項２】
前記繊維状活性炭は、非活性炭材料であるバインダを複合した繊維状であることを特徴とする、請求項１記載のスピーカ装置。
【請求項３】
前記バインダは、ポリエステル繊維、または、パルプ繊維であることを特徴とする、請求項２記載のスピーカ装置。
【請求項４】
前記キャビネットが密閉型のキャビネット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】
前記キャビネットに取り付けられ、前記キャビネットの内部空間と外部空間とを音響的に連結する音響ポートをさらに備える、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項６】
前記活性炭は、前記音響ポートの両端の開口部のうち前記キャビネットの内部空間に接続される開口部を遮らないように、前記キャビネットの内側に固設されることを特徴とする、請求項３に記載のスピーカ装置。
【請求項７】
前記キャビネットに取り付けられ、前記スピーカユニットの振動に応動して駆動されるパッシブラジエータをさらに備える、請求項１に記載のスピーカ装置。
【請求項８】
前記パッシブラジエータとの間に空隙を形成するように前記パッシブラジエータと前記活性炭との間に固設される板状部材をさらに備える、請求項７に記載のスピーカ装置。
【請求項９】
前記活性炭がフェノール系樹脂から生成さ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１０】
前記スピーカユニットが動電型、圧電型、静電型、または電磁型のいずれか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１１】
前記活性炭の比表面積が５００ｍ2／ｇ以上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１２】
前記活性炭は、布状に形成された活性炭が積層された構成を有す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１３】
前記布状に形成された活性炭が積層される方向は、前記スピーカユニットから当該布状に形成された活性炭へ向かう方向に対して垂直であることを特徴とする、請求項１２に記載のスピーカ装置。
【請求項１４】
前記布状の活性炭は、前記スピーカユニットから当該布状の活性炭へ向かう方向を軸とし、当該軸を中心にして巻回されることによって渦巻状に積層されることを特徴とする、請求項１３に記載のスピーカ装置。
【請求項１５】
請求項１から１４のいずれか１項に記載のスピーカ装置と、
前記スピーカ装置を支持するケースとを備える、携帯端末装置。
【請求項１６】
前記スピーカユニットは、
ボイスコイルと、
前記ボイスコイルを一方面に固着した振動板とを有し、
前記スピーカユニットは、前記振動板の他方面を前記内部空間に向けて取り付けられることを特徴とする、請求項１５に記載の携帯端末装置。
【請求項１７】
前記スピーカ装置は、前記スピーカユニットと前記活性炭との間を仕切るように前記キャビネットの内側に固設される防塵部材をさらに備える、請求項１５に記載の携帯端末装置。
【請求項１８】
請求項１から１４のいずれか１項に記載のスピーカ装置と、
前記スピーカ装置を内部に配置する車体とを備える、車両。
【請求項１９】
請求項１から１４のいずれか１項に記載のスピーカ装置と、
前記スピーカ装置を内部に配置する筐体とを備える、映像機器。
【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ものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスピーカ装置では、キャビネットの内部空室が呈する音響スティフネスの影響によって、小型で低音再生が可能なスピーカ装置を実現することが困難であった。この低音の再生限界は、音響スティフネスの大きさ、つまり、キャビネットの容積で決定されるものである。そこで、この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粒状の活性炭の塊を配置するスピーカ装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図２２は、従来のスピーカ装置における主要部の構造断面図である。図２２において、従来のスピーカ装置は、キャビネット９０、低音用スピーカ９１、活性炭９２、支持部材９３、およびダイヤフラム９４を備える。低音用スピーカ９１は、キャビネット９０の前面に取り付けられる。活性炭９２は、粒状の活性炭（以下、粒状活性炭という）であり、キャビネット９０内部に塊状で配置される。また、活性炭９２は、キャビネット９０の背面、底面、上面、左右側面、および支持部材９３によって支持されている。なお、支持部材９３には、その全表面に空気を通過させる細孔が形成されている。
【０００４】
次に、図２２に示す従来のスピーカ装置の動作について説明する。低音用スピーカ９１に電気信号が印加されると音圧が発生する。当該音圧によってキャビネット９０内部の圧力が変化する。そして、この圧力変化によって、ダイヤフラム９４が振動する。このダイヤフラム９４の振動によって、活性炭９２が配置された空室の圧力が変化する。活性炭９２は、支持部材９３およびキャビネット９０によって塊状に支持されている。なお、支持部材９３の全表面には、上述したように細孔が形成されている。そのため、ダイヤフラム９４の振動による圧力変化に伴う気体が活性炭９２に物理吸着されて、キャビネット９０の内部の圧力変化は抑制される。つまり、キャビネット９０が等価的に大きな容積のキャビネットとして動作する。このように従来のスピーカ装置では、活性炭９２が等価的にキャビネットの内部容積を拡大することで、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。
【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】
【０００５】
ここで、活性炭９２の構造について考える。上述した従来のスピーカ装置における活性炭９２は、平均粒径が０．１ｍｍ〜０．３ｍｍである粒状の活性炭が集合したものである。この粒状活性炭の内部には、無数の細孔が形成されている。粒状活性炭の単位重さあたりの比表面積は１０００ｍ2／ｇ程度である。この細孔は、図２３に示すように、粒状活性炭の表面付近に形成されるマクロ孔１００と、内部に形成されるミクロ孔１０１とに大別される。図２３は、粒状活性炭に形成される細孔の構造を模式的に示す図である。図２３において、粒状活性炭の内部に形成される無数のミクロ孔１０１に気体が物理吸着されることで、活性炭９２が上記容積拡大効果を発揮すると考えられている。なお、マクロ孔１００は、気体がミクロ孔１０１に到達するまでの通路としての役割を果たす。
【０００６】
しかしながら、粒径が０．１ｍｍ以上ある粒状活性炭では、ミクロ孔１０１に対してマクロ孔１００が占める体積比率が大きく、物理吸着効果に制限がある。したがって、大きな物理吸着効果を得るためには、大量の粒状活性炭が必要であり、活性炭９２の体積を大きくする必要がある。しかしながら、キャビネットの内部容積が小さい小型のスピーカ装置では、搭載できる活性炭９２の体積が限定される。これにより、十分な物理吸着効果が得られず、所望する低音再生帯域の拡大が困難であった。
【０００７】
また、気体の通路となるマクロ孔１００が、ミクロ孔１０１に到達する気体の流れを抑制する音響抵抗として作用する。したがって、この音響抵抗において音響エネルギーの損失が発生し、低音域の音圧レベルが大幅に低下するという課題もあった。
【０００８】
さらに、音圧の周波数帯域が高くなると、マクロ孔１００がその通路自体の空室容積と通路長とで音の伝達を遮断するハイカットフィルタを形成してしまう。これにより、１００〜２００Ｈｚ以上の高域に対しては、ミクロ孔１０１への気体の流入が抑制される。そして、１００〜２００Ｈｚ以上の高域に対しては、ほとんど物理吸着効果が得られず、活性炭９２の利用は１００Ｈｚ以下の低音専用のスピーカ装置に限定されるという大きな課題があった。
【０００９】
それ故、本発明は上記課題を解決するスピーカ装置に関し、活性炭の物理吸着効果によって等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生する小型のスピーカ装置を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の発明は、スピーカ装置であって、キャビネットと、キャビネットに取り付けられるスピーカユニットと、キャビネットの内部空間に配置され、１００Ｈｚ以上の高域においても、スピーカユニットから放射される音の圧力変動で気体分子を吸脱着することが可能な繊維状の活性炭とを備える。
【００１１】
本発明の第２の発明は、上記第１の発明において、繊維状活性炭は、非活性炭材料であるバインダを複合した繊維状であることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第３の発明は、上記第２の発明において、バインダは、ポリエステル繊維、または、パルプ繊維であることを特徴とする。
【００１３】
本発明の第４の発明は、上記第１の発明において、キャビネットが密閉型のキャビネットであることを特徴とする。
【００１４】
本発明の第５の発明は、上記第１の発明において、キャビネットに取り付けられ、キャビネットの内部空間と外部空間とを音響的に連結する音響ポートをさらに備える。
【００１５】
本発明の第６の発明は、上記第３の発明において、活性炭は、音響ポートの両端の開口部のうちキャビネットの内部空間に接続される開口部を遮らないように、キャビネットの内側に固設されることを特徴とする。
【００１６】
本発明の第７の発明は、上記第１の発明において、キャビネットに取り付けられ、スピーカユニットの振動に応動して駆動されるパッシブラジエータをさらに備える。
【００１７】
本発明の第８の発明は、上記第７の発明において、パッシブラジエータとの間に空隙を形成するようにパッシブラジエータと活性炭との間に固設される板状部材をさらに備える。
【００１８】
本発明の第９の発明は、上記第１の発明において、活性炭がフェノール系樹脂から生成されることを特徴とする。
【００１９】
本発明の第１０の発明は、上記第１の発明において、スピーカユニットが動電型、圧電型、静電型、または電磁型のいずれかであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の上記第１１の発明は、上記第１の発明において、活性炭の比表面積が５００ｍ2／ｇ以上であることを特徴とする。
【００２１】
本発明の第１２の発明は、上記第１の発明において、活性炭は、布状に形成された活性炭が積層された構成を有することを特徴とする。
【００２２】
本発明の第１３の発明は、上記第１２の発明において、布状に形成された活性炭が積層される方向は、スピーカユニットから当該布状に形成された活性炭へ向かう方向に対して垂直であることを特徴とする。
【００２３】
本発明の第１４の発明は、上記第１３の発明において、布状の活性炭は、スピーカユニットから当該布状の活性炭へ向かう方向を軸とし、当該軸を中心にして巻回されることによって渦巻状に積層されることを特徴とする。
【００２４】
本発明の第１５の発明は、携帯端末装置であって、上記第１から１４のいずれかの発明のスピーカ装置と、スピーカ装置を支持するケースとを備える。
【００２５】
本発明の第１６の発明は、上記第１５の発明において、スピーカユニットは、ボイスコイルと、ボイスコイルを一方面に固着した振動板とを有し、スピーカユニットは、振動板の他方面を内部空間に向けて取り付けられることを特徴とする。
【００２６】
本発明の第１７の発明は、上記第１５の発明において、スピーカ装置は、スピーカユニットと活性炭との間を仕切るようにキャビネットの内側に固設される防塵部材をさらに備える。
【００２７】
本発明の第１８の発明は、車両であって、上記第１から１４のいずれかの発明のスピーカ装置と、スピーカ装置を内部に配置する車体とを備える。
【００２８】
本発明の第１９の発明は、映像機器であって、上記第１から１４のいずれかの発明に記載のスピーカ装置と、スピーカ装置を内部に配置する筐体とを備える。
【発明の効果】
【００２９】
上記第１の発明によれば、繊維状の活性炭の物理吸着効果によって、等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生する小型のスピーカ装置を提供することができる。また、本発明によれば、繊維状の活性炭にはハイカットフィルタを形成するマクロ孔がないため、物理吸着効果は１００〜２００Ｈｚ以上の高域でも発揮される。つまり、本発明によれば、低域の再生周波数帯域が比較的高い小型のキャビネットに対しても、物理吸着効果が発揮された低音豊かな再生を実現することができる。
【００３０】
上記第４の発明によれば、キャビネットの内部は密閉されているので、活性炭がキャビネット外部の外気と直接触れることがない。これにより、活性炭が湿気や不要なガスを吸着して性能が劣化することを防止することができる。
【００３１】
上記第５の発明によれば、位相反転方式のスピーカ装置として動作し、低音域の再生限界をさらに拡大することができる。
【００３２】
上記第６の発明によれば、活性炭がスピーカユニットと音響ポートとの間を遮ることによって生じる、バスレフ方式としての動作の損失を防止することができる。
【００３３】
上記第７の発明によれば、位相反転方式のスピーカ装置として動作し、低音域の再生限界をさらに拡大することができる。
【００３４】
上記第８の発明によれば、パッシブラジエータが駆動する際、活性炭と接触することを防止することができる。
【００３５】
上記第９の発明によれば、フェノール系樹脂は気体を物理吸着するミクロ孔が多数形成されやすい材料であり、比表面積が大きな繊維状の活性炭を得ることができる。
【００３６】
上記第１１の発明によれば、ユーザに対して、活性炭の物理吸着効果による低音感の向上をより効果的に提供することができる。
【００３７】
上記第１２の発明によれば、布状の活性炭を積層して配置することで、積層しない場合と比べて、所望する位置に配置しやすくすることができる。
【００３８】
上記第１３の発明によれば、活性炭にはその繊維と繊維との間に音の進行方向と同じ方向の隙間が形成され、スピーカユニットから放射された音はその隙間を通過することが容易となる。その結果、気体が物理吸着するまでに生じる損失は低減され、低音域での音圧レベルの低下を大幅に低減することができる。
【００３９】
上記第１４の発明によれば、渦巻状に積層することは容易であり、製造工数を削減することができる。
【００４０】
上記第１６の発明によれば、ボイスコイルに対して内部空間側にある振動板によって活性炭などの粉塵がボイスコイルに接触しない構造となるので、活性炭などの粉塵がボイスコイルと接触して、電気的なショートによる故障や異音の発生を防止することができる。
【００４１】
上記第１７の発明によれば、防塵部材によってスピーカユニットに活性炭などの粉塵が流入しない構造となるので、活性炭などの粉塵が振動板などに接触して発生する異音を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
【００４３】
（第１の実施形態）
図１を参照して、本発明における第１の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。図１は、第１の実施形態に係るスピーカ装置の一例を示す構造断面図である。図１において、スピーカ装置は、キャビネット１０、スピーカユニット１１、および活性炭１２を備える。なお、図１に示すスピーカ装置は、密閉方式のスピーカ装置である。
【００４４】
図１において、スピーカユニット１１は、例えば動電型スピーカである。スピーカユニット１１は、キャビネット１０の前面に形成された開口部に取り付けられる。活性炭１２は、繊維状の活性炭（以下、活性炭繊維と記載する）である。活性炭１２は、キャビネット１０の内部に配置される。また、キャビネット１０の内部空間であって、上述したスピーカユニット１１および活性炭１２以外の空間を空間Ｒ１とする。
【００４５】
活性炭１２は、活性炭繊維である。ここでは、具体例として活性炭繊維を編んで布状にしたものを用いるとする。活性炭１２は、折り畳んだ状態（積層した状態）でキャビネット１０の内部に配置される。ここで、活性炭繊維に形成される細孔は、図２に示すように、ミクロ孔１０１のみである。つまり、活性炭繊維には、上述したマクロ孔１００は形成されず、活性炭繊維の表面に直接ミクロ孔１０１が形成されている。図２は、活性炭繊維に形成される細孔を模式的に示す図である。このような活性炭繊維を生成するための材料としては、例えばフェノール系、セルロース系、アクリルニトリル系、またはピッチ系などの樹脂が挙げられる。特に、フェノール系樹脂は、他の樹脂に比べてミクロ孔が多数形成されやすい材料であり、比表面積が大きい活性炭繊維を得ることのできる材料である。なお、生成方法としては、例えば布状にした活性炭繊維を高温処理して炭化させる方法などがある。
【００４６】
次に、上述した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１１は、動電型スピーカであり、電気信号が印加されるとボイスコイルに駆動力が発生する。この駆動力によってスピーカユニット１１の振動板が振動し、音圧が発生する。そして、振動板から発生した音圧によって、キャビネット１０内部に形成される空間Ｒ１の圧力が変化する。しかしながら、活性炭１２の物理吸着作用によって、キャビネット１０の内部の圧力変化は抑制され、キャビネット１０の内部容積が等価的に拡大する。
【００４７】
図３は、活性炭繊維である活性炭１２の効果を示す実測結果である。また図３は、容積が０．５リットルあるキャビネットに８ｃｍ口径のスピーカユニットを取り付けて、活性炭１２を入れない場合、従来の粒状活性炭を入れた場合、活性炭繊維を入れた場合で、それぞれの音圧周波数特性および電気インピーダンス特性を測定した結果である。図３において、グラフＡは活性炭１２を入れない場合、グラフＢは従来の粒状活性炭（材質：フェノール系樹脂、粒径：φ１．０ｍｍ〜φ２．０ｍｍ、ミクロ孔径：約φ１．５ｎｍ）を１２０ｇ入れた場合、グラフＣは布状の活性炭繊維（材質：フェノール系樹脂、ミクロ孔径：約φ１．５ｎｍ）を４６ｇ入れた場合の測定結果をそれぞれ示す。
【００４８】
活性炭１２を入れないときのグラフＡにおいて、共振周波数はｆ0A＝１２９．１Ｈｚ、電気インピーダンスの共振の鋭さを示す先尖度はＱA＝５．７１となる。グラフＢの粒状活性炭の場合、共振周波数はｆ0B＝１１２．５Ｈｚ、先尖度はＱB＝２．９１となる。グラフＣの活性炭繊維の場合、共振周波数はｆ0C＝１０７．４Ｈｚ、先尖度はＱC＝４．０８となる。共振周波数がキャビネット容積の２乗に比例するという関係から、グラフＢの従来の粒状活性炭を用いた場合のキャビネット容積の拡大率は（ｆ0A／ｆ0B）2＝１．３となる。また、グラフＣの活性炭繊維の場合は（ｆ0A／ｆ0C）2＝１．４となる。このように、活性炭繊維を用いた方が従来の粒状活性炭を用いるよりも容積の拡大率は大きくなる。
【００４９】
また、活性炭１２に気体が吸着される過程での音響エネルギーの損失の大きさは電気インピーダンスのＱ値で評価できる。損失が大きいほどＱ値は小さくなる。グラフＢで示す粒状活性炭のＱB＝２．９１に対して、グラフＣの活性炭繊維はＱC＝４．０８となる。この結果より、活性炭繊維は従来の粒状活性炭に比べて音響エネルギーの損失が少ないことがわかる。従来の粒状活性炭においては、気体がミクロ孔１０１に流入する過程でマクロ孔１００を通過することで、音響エネルギーの損失が生じるためである。これに対し、活性炭繊維はミクロ孔が繊維の表面に存在するため、気体がミクロ孔に直接流入して吸着される。つまり、活性炭繊維は粒状活性炭に比べて音響エネルギーの損失が少ないといえる。
【００５０】
次に、共振周波数や共振の先尖度の差異が音圧周波数特性に与える影響について考える。まず、グラフＢおよびグラフＣの音圧周波数特性は、活性炭１２を入れていないときのグラフＡの音圧周波数特性と比べて、１００Ｈｚ以下の低音域で音圧レベルが高くなっている。これは、粒状活性炭および活性炭繊維の容積拡大効果によるものである。さらに、グラフＢとグラフＣとを比較すると、従来の粒状活性炭に比べて、活性炭繊維は気体の物理吸着作用の過程での音響エネルギーの損失が少ないため、１００Ｈｚ以下の低音域で音圧レベルが高いことがわかる。
【００５１】
また、上述したように、粒状活性炭では、音圧の周波数帯域が高くなると、気体の通路となるマクロ孔１００が、その通路自体の空室容積と通路長とで音の伝達を遮断するハイカットフィルタを形成してしまう。このため、１００〜２００Ｈｚ以上の高域に対しては、ほとんど物理吸着効果が得られなかった。これに対し、本実施形態の活性炭繊維にはマクロ孔が形成されないため、活性炭１２は１００〜２００Ｈｚ以上の高域でも物理吸着効果を発揮することができる。このように本発明は、低域の再生周波数帯域が比較的高い小型のキャビネットを有する機器などに対しても有用である。
【００５２】
以上のように、本実施形態に係るスピーカ装置によれば、活性炭繊維を用いることにより、等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生する小型のスピーカ装置を提供することができる。
【００５３】
なお、上述では、活性炭１２は布状の活性炭繊維を用いるとしたが、これに限定されない。例えば、糸状やチョップ状の活性炭繊維を用いてもよい。また、上述では、布状の活性炭繊維を折り畳んだ状態にしてキャビネット１０の内部に配置するとしたが、折り畳まずに済む程度の小さい布状の活性炭繊維を複数枚積層して配置してもよい。また、活性炭繊維は、バインダとしてポリエステル繊維、あるいはパルプ等を用いた複合繊維であってもよい。さらに、活性炭繊維は金型を用いてバインダを溶着させて任意の形状に成形したものでもよい。このような応用手段は、材料の表面で気体を物理吸着させるという本発明の思想の範囲内である。
【００５４】
また、図３の測定においては、ミクロ孔径が約φ１．５ｎｍである活性炭繊維を測定に用いた。本発明に用いる活性炭繊維としては、ミクロ孔径がφ１．０ｎｍ〜φ２．５ｎｍ程度となる活性炭繊維が好ましい。また、活性炭繊維の比表面積は、例えば５００ｍ2／ｇ以上であることが好ましい。比表面積［ｍ2／ｇ］とは、単位重量あたりの表面積のことであり、物理吸着性能の尺度として用いられている。
【００５５】
以下、比表面積が５００ｍ2／ｇ以上であることがより好ましい根拠について説明する。上述したように、活性炭繊維のミクロ孔は表面に存在する。このため、活性炭繊維の比表面積が大きいものほど、ミクロ孔の個数も多いと考えられる。図４は、比表面積別の容積拡大効果について測定した結果を示す図である。なお、図４は、容積が０．５リットルあるキャビネット内に比表面積が異なる活性炭繊維を入れて測定した結果である。また、測定には、フェノール系樹脂を材料とした活性炭繊維を用いている。また、図４において、縦軸は活性炭繊維がないときのキャビネット容積に対する等価的に拡大した容積（等価容積）を、横軸は比表面積をそれぞれ示している。図４に示すように、比表面積が５００ｍ2／ｇとなる活性炭繊維を用いた場合、等価容積は約１．３倍になることがわかる。比表面積が１７００〜１８００ｍ2／ｇ以上となる活性炭繊維を用いた場合には、等価容積が２倍以上になることがわかる。
【００５６】
図５は、等価容積と音圧周波数特性との関係を計算により求め、グラフ化した図である。計算の条件としては、キャビネット容積が０．５リットルのバスレフ方式を基準とし、これに８ｃｍ口径のスピーカを取り付けた場合を条件としている。また、図５において、グラフＤはキャビネット内に活性炭繊維がない場合、グラフＥは等価容積が１．３倍となった場合、グラフＦは等価容積が２倍となった場合の音圧周波数特性をそれぞれ示す。グラフＥとグラフＤを比較すると、周波数９０Ｈｚ付近において、グラフＥの方が音圧レベルが約３ｄＢ高いことがわかる。つまり、比表面積が５００ｍ2／ｇとなる活性炭繊維を用いることで、等価容積が１．３倍に拡大され、音圧レベルが約３ｄＢ向上することがわかる。そして、音圧レベルが約３ｄＢ違えば、聴感上でも低音感の向上が認知されると予測される。したがって、活性炭繊維の比表面積としては５００ｍ2／ｇ以上であることがより好ましいといえる。なお、活性炭繊維による等価容積の拡大効果は使用する繊維材料、ミクロ孔の径の大きさ等でも変化すると考えられるが、このような場合でも容積拡大効果は１．３倍以上であることがより好ましいといえる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図６を参照して、本発明における第２の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。本実施形態に係るスピーカ装置は、第１の実施形態に係るスピーカ装置に対して、音響ポート２１を有するバスレフ型のスピーカ装置であり、また活性炭１２が遮蔽部材２３で包まれている点で異なる。以下、異なる点を中心に説明する。図６は、第２の実施形態に係るスピーカ装置の正面図および側面の構造断面図を示す図である。図６において、スピーカ装置は、キャビネット２０、スピーカユニット１１、仕切板２２、活性炭１２、および遮蔽部材２３を備える。なお、スピーカユニット１１および活性炭１２は、上述した第１の実施形態と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５８】
図６において、スピーカユニット１１は、キャビネット２０の前面上部に形成された開口部に取り付けられる。キャビネット２０の前面下部付近には、開口部２１１ｈが形成される。仕切板２２は、板状部材である。仕切板２２は、当該仕切板２２と、開口部２１１ｈおよび後述する開口部２１２ｈと、キャビネット２０の内側とで音響ポート２１を形成するようにキャビネット２０の内部に固設される。この音響ポート２１によって、本実施形態に係るスピーカ装置はバスレフ方式のスピーカ装置として動作する。活性炭１２は、上述した第１の実施形態と同様、活性炭繊維である。
【００５９】
遮蔽部材２３は、空気を通過させない例えば袋状の薄膜フィルムである。薄膜フィルムは、例えば厚みが０．１ｍｍ以下のナイロンフィルムなどがある。なお、薄膜フィルムは、例えばポリ塩化ビニルやポリ塩化ビニリデンなどを材料とした薄膜フィルムでもよい。
【００６０】
活性炭１２は、折り畳まれた状態で遮蔽部材２３で包装され、キャビネット２０の内部に配置される。また、キャビネット２０の内部空間であって、上述したスピーカユニット１１の背面と遮蔽部材２３で包装された活性炭１２上部との間の空間を空間Ｒ２とする。音響ポート２１の開口部２１１ｈと逆側の開口部であって、キャビネット２０の内部に形成される開口部２１２ｈは、空間Ｒ２に位置している。このように音響ポート２１は、キャビネット２０の内部空間である空間Ｒ２と、キャビネット２０の外部空間とを音響的に連結したものである。また、開口部２１２ｈはスピーカユニット１１の背面と開口部２１２ｈとの間に活性炭１２が配置されない空間に配置されている。これにより、活性炭１２がスピーカユニット１１と音響ポート２１との間を遮ることによって生じる、バスレフ方式としての動作の損失を防止することができる。また、本実施形態に係るスピーカ装置は、音響ポート２１を介してキャビネット２０の内部が外気と通気する構造である。しかしながら、上述したように、遮蔽部材２３で活性炭１２を包装することで、活性炭１２が外気の湿気や不要なガス等を吸着して性能が劣化することを防止することができる。
【００６１】
次に、上述した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１１は、動電型スピーカであり、電気信号が印加されるとボイスコイルに駆動力が発生する。この駆動力によってスピーカユニット１１の振動板が振動し、音圧が発生する。そして、振動板から発生した音圧によって、キャビネット２０内部に形成される空間Ｒ２の圧力が変化する。この圧力の変化は、遮蔽部材２３の表面に伝わり、遮蔽部材２３を振動させる。この振動によって、遮蔽部材２３内部の圧力が変化する。しかしながら、遮蔽部材２３の内部にある活性炭１２の物理吸着作用によって、遮蔽部材２３内部の圧力変化は抑制される。つまり、活性炭１２は、遮蔽部材２３を介して、キャビネット２０の内部圧力の変化を抑制し、第１の実施形態と同様にキャビネット２０の等価容積を拡大させる。また、本実施形態に係るスピーカ装置には、音響ポート２１が設けられている。これにより、スピーカ装置は、位相反転方式の１つであるバスレフ方式のスピーカ装置として動作する。
【００６２】
図７は、活性炭繊維である活性炭１２の効果を示す実測結果である。また図７は、容積が０．５リットルあるキャビネットに８ｃｍ口径のスピーカユニットを取り付けたバスレフ方式のスピーカ装置で、活性炭１２を入れない場合、従来の粒状活性炭を入れた場合、活性炭繊維を入れた場合で、それぞれの音圧周波数特性と電気インピーダンス特性を測定した結果である。図７において、グラフＧは活性炭１２を入れない場合、グラフＨは従来の粒状活性炭（材質：フエノール系樹脂、粒径：φ１．０ｍｍ〜φ２．０ｍｍ、ミクロ孔径：約φ１．５ｎｍ）を１２０ｇ入れた場合、グラフＩは布状の活性炭繊維（材質：フェノール系樹脂、ミクロ孔径：約φ１．５ｎｍ）を４６ｇ入れた場合の測定結果をそれぞれ示す。
【００６３】
以下、図７における音圧周波数特性についてのみ説明する。グラフＨおよびグラフＩの音圧周波数特性は、活性炭１２を入れていないときのグラフＧと比べて、１００Ｈｚ以下の低音域で音圧レベルが高くなっている。これは、粒状活性炭および活性炭繊維の容積拡大効果によるものである。さらに、グラフＨとグラフＩとを比較すると、従来の粒状活性炭に比べて、活性炭繊維は気体がミクロ孔１０１に流入するまでの過程での音響エネルギーの損失が少ないため、２００Ｈｚ以下の低音域で音圧レベルが高いことがわかる。例えば周波数８０Ｈｚでは、活性炭繊維のグラフＩが粒状活性炭のグラフＨと比べて約４ｄＢ高いことがわかる。
【００６４】
以上のように、本実施形態に係るスピーカ装置は、活性炭１２による容積拡大効果とバスレフ方式として動作する点とにより、さらなる大型容積のバスレフシステムとして動作する。換言すれば、本実施形態に係るスピーカ装置は、第１の実施形態で説明した密閉方式のスピーカ装置と比べて、低音域の再生限界をさらに拡大することができる。
【００６５】
また、本実施形態に係るスピーカ装置によれば、活性炭繊維を遮蔽部材２３で包装することによって、キャビネット内部が外気と通気してしまうバスレフ方式のスピーカ装置においても、活性炭を劣化させることなく、より安定的に低音域の再生限界帯域の拡大を図ることができる。
【００６６】
また、上述した音響ポート２１の開口部２１２ｈは、スピーカユニット１１の背面と遮蔽部材２３との間の空間Ｒ２に位置している。つまり、開口部２１２ｈとスピーカユニット１１の背面との間に活性炭１２および遮蔽部材２３が遮らない構造となる。これにより、本実施形態に係るスピーカ装置は、バスレフ方式としての動作損失の発生を防止することができる。
【００６７】
なお、本実施形態では、活性炭１２を例えば図８で示すような糸状の活性炭繊維として、遮蔽部材２３が糸状の活性炭繊維を包装する形態であってもよい。図８は、遮蔽部材２３で包装した糸状の活性炭繊維を示す図である。この場合、糸状の活性炭繊維は、遮蔽部材２３によって外気と遮蔽されるという作用とともに、糸状繊維がキャビネット内部で飛散することを防止するという効果も期待される。また、活性炭繊維を切断してチョップ状にした場合でも、遮蔽部材２３は外気との遮蔽と飛散防止という効果を発揮することができる。
【００６８】
（第３の実施形態）
図９を参照して、本発明における第３の実施形態に係るスピーカ装置について説明する。本実施形態に係るスピーカ装置は、第１の実施形態に係るスピーカ装置に対して、パッシブラジエータ３１を有する、いわゆるパッシブラジエータ方式のスピーカ装置である点で異なる。以下、異なる点を中心に説明する。図９は、第３の実施形態に係るスピーカ装置の正面図および側面の構造断面図を示す図である。図９において、スピーカ装置は、キャビネット３０、スピーカユニット１１、仕切板３２、活性炭１２、パッシブラジエータ３１、および仕切板３２を備える。なお、スピーカユニット１１および活性炭１２は、上述した第１の実施形態と同様であり、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６９】
図９において、スピーカユニット１１は、キャビネット３０の前面上部に形成された開口部に取り付けられる。パッシブラジエータ３１は、振動板３１１およびサスペンション３１２で構成される。パッシブラジエータ３１は、キャビネット３０の前面下部に形成された開口部に取り取り付けられる。振動板３１１は、例えば円板状の部材である。サスペンション３１２の内周部は、振動板３１１の外周部に固設され、振動板３１１が振動可能となるように振動板３１１の外周を支持する。サスペンション３１２の外周部は、上記キャビネット３０の前面下部に形成される開口部に固設される。活性炭１２は、上述した第１の実施形態と同様、活性炭繊維である。活性炭１２は、キャビネット３０の内部に配置される。キャビネット３０の内部空間であって、上述したスピーカユニット１１の背面と活性炭１２上部との間の空間を空間Ｒ３とする。仕切板３２は、板状部材であり、キャビネット３０の内側であって、パッシブラジエータ３１と活性炭１２との間を仕切る位置に固設される。また、仕切板３２は、パッシブラジエータ３１との間に空間Ｒ４を介して固設されている。仕切板３２によって形成された空間Ｒ４によって、パッシブラジエータ３１と活性炭１２とが接触することを防止することができる。また、空間Ｒ３と空間Ｒ４とは連結している。これにより、活性炭１２がスピーカユニット１１とパッシブラジエータ３１との間を遮ることによって生じる、位相反転方式としての動作の損失を防止することができる。このように、仕切板３２は、空間Ｒ４を形成するための板状部材であり、活性炭１２を支持するための支持部材である。
【００７０】
次に、上述した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１１は、動電型スピーカであり、電気信号が印加されるとボイスコイルに駆動力が発生する。この駆動力によってスピーカユニット１１の振動板が振動し、音圧が発生する。そして、振動板から発生した音圧によって、キャビネット３０の内部に形成される空間Ｒ３およびＲ４の圧力が変化する。しかしながら、キャビネット３０の内部に配置された活性炭１２の物理吸着作用によって、キャビネット３０の内部空間（空間Ｒ３およびＲ４）の圧力変化は抑制される。つまり、活性炭１２は、キャビネット３０の内部圧力の変化を抑制し、第１の実施形態と同様にキャビネット３０の等価容積を拡大させる。
【００７１】
また、本実施形態に係るスピーカ装置には、キャビネット３０の前面下部にパッシブラジエータ３１が設けられる。そして、このパッシブラジエータ３１は、空室Ｒ４を介してスピーカユニット１１の背面の空室Ｒ３に音響的に連結される。つまり、パッシブラジエータ３１は、スピーカユニット１１の振動に応動して駆動される。これにより、本実施形態に係るスピーカ装置は、位相反転方式の１つであるパッシブラジエータ方式のスピーカ装置として動作する。
【００７２】
以上のように、本実施形態に係るスピーカ装置は、活性炭１２による容積拡大効果とパッシブラジエータ方式として動作する点とにより、第１の実施形態で説明した密閉方式のスピーカ装置と比べて、低音域の再生限界をさらに拡大することができる。
【００７３】
また、本実施形態に係るスピーカ装置によれば、パッシブラジエータ３１を設けることによって、キャビネット３０の内部が外気に触れることがない。したがって、本実施形態に係るスピーカ装置によれば、活性炭１２の劣化を防止した、より安定的な低音域の再生限界帯域の拡大を図ることができる。
【００７４】
なお、本実施形態に係るスピーカ装置は、キャビネット３０内部が外気に触れない構造であるため、活性炭１２を第２の実施形態で説明した遮蔽部材２３で包装する必要は特にない。しかしながら、長期的に活性炭１２の吸着効果の劣化を予防する観点から、活性炭１２を遮蔽部材２３で包装してもかまわない。これにより、活性炭１２の劣化をより長期的に防止することができる。
【００７５】
なお、図９に示すスピーカ装置において、活性炭１２の積層方向はいかなる方向でもよいが、図９に示すような積層方向で活性炭１２を配置するのが特に好ましい。以下、好ましい積層方向とその根拠について説明する。
【００７６】
上述では、活性炭１２として第１の実施形態と同様、布状の活性炭繊維を積層してキャビネット３０の内部に配置している。このとき、活性炭１２の積層方向によって、活性炭１２の音響特性が大きく異なる。この積層方向による音響特性の差異は、活性炭１２を通過する音の進行方向において、音の進入側から見た（空間Ｒ３から見た）活性炭１２の呈する音響インピーダンスを測定することで明らかとなる。なお、音の進行方向は、図９で言えば、スピーカユニット１１の背面から活性炭１２へ向かう方向である。また、活性炭１２の積層方向は、図９で言えば、キャビネット３０の前後方向である。このように図９において、活性炭１２の積層方向は、音の進行方向に対して垂直方向である。換言すれば、活性炭１２の積層方向は、スピーカユニット１１の背面から放射される音を活性炭１２の面で受けないような方向である。そして、活性炭１２が音の進行方向に対して垂直方向に積層されることで、活性炭１２の繊維と繊維との間に上記音の進行方向と同じ方向の隙間が形成される。また、少なくとも一部の隙間が空間Ｒ３と接するように形成される。
【００７７】
ここで、積層方向の違いによる音響特性の差異を説明するために、例えば図１０に示す積層方向で活性炭１２を配置した場合を考える。図１０は、活性炭１２を積層方向を変えて配置したスピーカ装置の構造断面図である。図１０に示す活性炭１２の積層方向は、キャビネット３０の上下方向である。つまり、図１０に示す活性炭１２の積層方向は、上記音の進行方向と同じ方向である。さらに換言すれば、図１０に示す活性炭１２の積層方向は、スピーカユニット１１の背面から発生する音を活性炭１２の面で受けるような方向である。
【００７８】
図１１を参照して、図９および図１０に示す活性炭１２の各積層方向における音響特性について説明する。図１１は、容積が０．５リットルあるキャビネット内部に活性炭１２の積層方向を変えて配置した場合の音響インピーダンスの測定結果である。図１１において、活性炭１２は比表面積が２０００ｍ2／ｇ、全重量が４０ｇの布状の活性炭繊維とする。なお、図１１における音響インピーダンスは、上記キャビネットに連結した音響管内の音圧特性の変化を測定することによって得られる結果である。また、図１１に示す測定値は上記音響管の開口部の面積Ｓｉと空気の固有音響抵抗Ｚ0の積で規格化した比音響インピーダンスで示している。
【００７９】
図１１において、グラフＪは、図１０に示すように活性炭１２の積層方向が音の進行方向に対して同じ方向である場合の音響インピーダンスのリアクタンス成分の絶対値を示したグラフである。グラフＫは、当該音響インピーダンスの抵抗成分を示したグラフである。グラフＬは、図９に示すように活性炭１２の積層方向が音の進行方向に対して垂直方向である場合の音響インピーダンスのリアクタンス成分の絶対値を示したグラフである。グラフＭは、当該音響インピーダンスの抵抗成分を示したグラフである。
【００８０】
グラフＪおよびグラフＬより、２００Ｈｚ以下の低音域においてリアクタンス成分は、活性炭１２の量を重量４０ｇで一定としているため、積層方向の条件による音響特性の差異はほとんどない。しかし、抵抗成分においては、例えば周波数１００ＨｚにおいてグラフＫが約１となるのに対して、グラフＭは０．３となる。つまり、音の進行方向に対する活性炭１２の積層方向により、抵抗成分の値が３倍の差異が生じることがわかる。図１２は、抵抗成分の差異が音圧周波数特性に与える影響を計算により求めた図である。計算の条件としては、キャビネットは容積が１リットルのバスレフ方式とし、スピーカユニットは８ｃｍ口径としている。図１２において、グラフＮは、音響インピーダンスの抵抗成分が０．３とした場合の音圧周波数特性を示したグラフである。グラフＯは、音響インピーダンスの抵抗成分が１．０の場合の音圧周波数特性を示したグラフである。グラフＮおよびグラフＯを比較すると、周波数９０Ｈｚ付近で抵抗成分が０．３であるグラフＮの方が約４．５ｄＢ音圧レベルが高くなることがわかる。すなわち、活性炭１２の積層方向が音の進行方向に対して垂直方向に積層されることで、活性炭１２にはその繊維と繊維との間に上記音の進行方向と同じ方向の隙間が形成される。これにより、スピーカユニットから放射された音はその隙間を通過することが容易となる。つまり、気体がミクロ孔まで流入する過程までの損失が少ないので、低音域での音圧レベルの低下は大幅に低減される。
【００８１】
以上のように、活性炭１２の積層方向が音の進行方向に対して垂直方向に積層されることが特に好ましい。なお、活性炭１２を図９に示す積層方向に積層した場合と同様の効果を得る他の積層方法としては、例えば図１３に示すように渦巻状に積層する方法もある。図１３は、布状の活性炭繊維である活性炭１２を渦巻状に積層してキャビネット３０の内部に配置したスピーカ装置の構造断面図である。図１３において、活性炭１２はｘ−ｙ断面図に示されるような渦巻状に積層され、キャビネット３０の内部に配置される。このとき、活性炭１２の繊維と繊維との間の隙間は、音の進行方向と同じ方向に形成される。これにより、スピーカユニット１１の背面から放射された音は、布状の繊維と繊維との間を通過することが容易となる構造となり、図９に示した積層方法と同様の効果を得ることができる。
【００８２】
なお、上述した活性炭１２の積層方向の違いは、上述した第１、第２、および後述する第４の実施形態に係るスピーカ装置においても同様の効果を与えるものであり、本実施形態に限定されるものではない。また、上述した活性炭１２は、例えば１枚の布状の活性炭繊維を折り畳んで積層したものでもよいし、複数枚の活性炭繊維を重ねて積層したものでもよい。
【００８３】
（第４の実施形態）
上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置は、例えば携帯電話などの携帯端末装置に応用することができる。携帯端末装置の他の例としては、例えばＨＤＤプレーヤ、半導体メモリープレーヤなどのポータブル機器がある。以下、図１４および図１５を参照して、携帯端末装置として携帯電話に本発明のスピーカ装置を応用したものを第４の実施形態として説明する。図１４は、本発明におけるスピーカ装置を搭載した携帯電話を示す図である。なお、図１４（ａ）は、携帯電話の正面図を示す。図１４（ｂ）は、携帯電話の側面図を示す。図１４（ｃ）は、携帯電話の裏面図を示す。図１５は、図１４に示す線ＡＢ間で携帯電話を切断した断面図である。
【００８４】
図１４において、携帯電話４０は、例えば２つ折り可能な携帯電話である。携帯電話４０は、大略的に本体ケース４１、液晶画面４２、スピーカ装置４３、アンテナ４４、およびヒンジ部４５を備える。液晶画面４２は、本体ケース４１に取り付けられている。本体ケース４１の側面には、図１４（ｂ）に示すように、開口部４１１が形成されている。詳細については後述するが、スピーカ装置４３は、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置のいずれかと同様の構成をもつスピーカ装置である。スピーカ装置４３は、液晶画面４２とヒンジ部４５の間に設けられている。スピーカ装置４３は、図１５に示すように、大略的にスピーカユニット５０および活性炭１２を備える。なお、スピーカ装置４３のキャビネットは、図１５においては携帯電話４０の本体ケース４１の内部空間をキャビネットとして利用している。つまり、図１４および図１５においては、スピーカ装置４３のキャビネットは、本体ケース４１によって当該本体ケース４１と一体的に形成されている。また、左右２つのスピーカ装置４３のキャビネットを分離するための仕切板４１２が本体ケース４１の内部に設けられている。活性炭１２は、本体ケース４１の内部に形成されたキャビネットの内部空間Ｒ５に配置される。
【００８５】
スピーカユニット５０は、動電型スピーカである。スピーカユニット５０は、フレーム５１、ヨーク５２、マグネット５３、プレート５４、ボイスコイル５５、振動板５６、ガスケット５７、および防塵メッシュ５８を備える。ヨーク５２は、フレーム５１の下面に固着され、フレーム５１と一体化されている。マグネット５３は、例えば円柱状であり、ヨーク５２の下面に固着される。プレート５４は、例えば円柱状であり、マグネット５３の下面に固着される。ヨーク５２とプレート５４の外周面との間には、磁気ギャップが形成される。振動板５６は、例えばポリエチレンナフタレートやポリイミドなどの樹脂フィルムで構成される。振動板５６の外周は、ガスケット５７とフレーム５１との間に挟まれるように固着される。ボイスコイル５５は、例えば円筒状に成形されたコイルである。ボイスコイル５５は、上記磁気ギャップ中に配置されるように、振動板５６に固着される。上述したガスケット５７は、例えば円環状であり、振動板５６が防塵メッシュ５８と接触しないように振動板５６の振幅を確保するためのものである。ガスケット５７は、フレーム５１の下面に固着される。防塵メッシュ５８は、通気性があり、埃などの粉塵を防塵するメッシュ構造の部材である。防塵メッシュ５８は、ガスケット５７の下面に固着される。また、防塵メッシュ５８は、スピーカユニット５０のボイスコイル５５や振動板５６と、活性炭１２との間を仕切るように配置されている。フレーム５１の上面には、振動板５６から放射される音が開口部４１１から放射されるように、複数の音孔５１ｈが形成されている。
【００８６】
スピーカユニット５０は、本体ケース４１の底面部に対して空間Ｒ６を介した位置に配置される。なお、図１５に示すように、スピーカユニット５０は、ボイスコイル５５が固着されていない振動板５６の面を本体ケース４１の内部空間に向けて配置されている。つまり、ボイスコイル５５が活性炭１２に対して振動板５６を介した位置に配置されている。ここで、上述した防塵メッシュ５８は、粉塵として活性炭１２から離脱する可能性のある短繊維の欠片が振動板５６側に侵入することを防ぐことができる微細な開口のメッシュであることが望ましい。しかしながら、上記短繊維の欠片が多少侵入した場合であっても、振動板５６は、ボイスコイル５５に対して、本体ケース４１の内部空間側に配置されているので、振動板５６が遮蔽板の役割を果たして上記短繊維の欠片はボイスコイル５５に到達しない。その結果、上記短繊維の欠片がボイスコイル５５と接触して、電気的なショートによる故障や異音の発生を防止することができる。
【００８７】
次に、図１５で示したスピーカ装置４３の動作について説明する。スピーカユニット５０は、動電型スピーカであり、その動作は一般的な動電型スピーカと同様であるので詳細な説明を省略する。例えば、携帯電話４０がアンテナ４４から受信信号を受け取ると、当該受信信号が信号処理部（図示しない）などで適宜処理され、スピーカユニット５０に入力される。そして、例えば受信呼び出し用のメロディ信号がスピーカユニット５０に印加されると、ボイスコイル５５に駆動力が発生する。この駆動力によって振動板５６が振動して、メロディ音が発生する。振動板５６の上面から発生したメロディ音は、フレーム５１に形成された音孔５１ｈを介して開口部４１１から放射される。一方、振動板５６の下面から発生した音は、防塵メッシュ５８を通過して、本体ケース４１に形成されるキャビネットの内部空間（空間Ｒ５およびＲ６）の圧力を変化させる。しかしながら、活性炭１２の物理吸着作用によって、上記内部空間の圧力変化は抑制され、内部空間の容積は等価的に拡大する。
【００８８】
以上のように、本発明のスピーカ装置を携帯電話に応用することで、携帯電話において、低音豊かな再生を実現することができる。
【００８９】
また、一般的な携帯電話において、その内部容積は非常に小さく、搭載できるスピーカユニットの口径も小さい。これらの理由により、呼び出し音や会話音を再生するスピーカ装置の再生帯域は、５００Ｈｚ以上の帯域となりやすい。これに対し、従来の粒状活性炭を活性炭１２に用いた場合には、上述したように１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ以上の高域に対して物理吸着効果がほとんど得られない。図１６は、図１４および図１５で示したスピーカ装置４３において、スピーカユニット５０の振動板５６の振幅特性を測定した結果を示す図である。図１６において、キャビネットの内部空間（空間Ｒ５およびＲ６）の容積は１ｃｃとしている。スピーカユニット５０の口径は、φ１４ｍｍとしている。また、図１６は、活性炭１２を入れない場合の振幅特性をグラフＰ、従来の粒状活性炭（平均粒径；０．１〜０．３ｍｍ、重量；１００ｍｇ）を入れた場合の振幅特性をグラフＱ、布状の活性炭繊維（比表面積；２０００ｍ2／ｇ、重量；１００ｍｇ）を入れた場合の振幅特性をグラフＲ、スピーカユニット５０単体の状態での振幅特性をグラフＳとして、それぞれの振幅特性を相対的に示している。なお、相対的に示した振幅特性を相対振幅とする。また、スピーカユニット５０単体の状態の振幅特性とは、スピーカユニット５０を本体ケース４１に搭載せずに、スピーカユニット５０単体で測定した振幅特性である。
【００９０】
スピーカユニット５０単体の状態の振幅特性を示すグラフＳをみると、共振周波数ｆ0S＝６０６Ｈｚに振幅のピークがあることがわかる。また、その共振周波数以下の低域においては、振動板５６のスティフネスの影響によって振幅値が一定となっている。
【００９１】
活性炭１２を入れない場合の振幅特性を示すグラフＰをみると、空間Ｒ５およびＲ６がもつ空気のスティフネスの影響によって、共振周波数がｆ0P＝１２５６Ｈｚに上昇することがわかる。また、共振周波数ｆ0P以下の低域においては、振動板５６のスティフネスに対して、空間Ｒ５およびＲ６がもつ空気のスティフネスの影響が大きい。これにより、共振周波数ｆ0P以下の低域においては、空間Ｒ５およびＲ６がもつ空気のスティフネスの影響によって振幅値が一定となっている。
【００９２】
従来の粒状活性炭を入れた場合の振幅特性を示すグラフＱをみると、共振周波数がｆ0Q＝１２５６Ｈｚとなり、活性炭１２を入れない場合のグラフＰと同じ周波数となる。ここで、上述した第１の実施形態においても述べたように、共振周波数がキャビネット容積の２乗に比例するという関係から、周波数１２００Ｈｚ付近においては、粒状活性炭による容積拡大効果がほとんどない、つまり、物理吸着効果がほとんど得られないことがわかる。一方、共振周波数ｆ0Q以下の低域においては、活性炭１２がない場合のグラフＰとは異なり、周波数が低くなるにしたがって振幅値が増加している。これは、周波数の低下とともに粒状活性炭の物理吸着効果が現れてくることを示している。グラフＰとグラフＱとを比較すると、平均粒径が０．１〜０．３ｍｍである粒状活性炭では、およそ２００Ｈｚ以下の低域では物理吸着効果が得られるが、２００Ｈｚ以上の高域では物理吸着効果がほとんど得られないことがわかる。この結果は、上記特許文献１に開示された図６の特性とも対応づけられる。
【００９３】
布状の活性炭繊維を入れた場合の振幅特性を示すグラフＲをみると、共振周波数はｆ0R＝８７９Ｈｚとなる。活性炭１２を入れない場合のグラフＰの共振周波数ｆ0Pに対して、グラフＲの共振周波数は低下している。ここで、上述した第１の実施形態においても述べたように、共振周波数がキャビネット容積の２乗に比例するという関係から、活性炭１２を入れない場合に対して、本発明の活性炭繊維を用いた場合のキャビネット容積の拡大率は（ｆ0P／ｆ0R）2＝２．０４となる。つまり、キャビネットの等価容積が約２倍に拡大されていることがわかる。一方、グラフＲにおいて、共振周波数ｆ0R以下の低域においては、振幅値は一定である。また、共振周波数ｆ0R以下の低域においては、グラフＰおよびグラフＱと比較すると、振幅値は増加している。また、この振幅値の増加は、２００Ｈｚ以上の高域でもみられる。つまり、本発明の活性炭繊維を用いれば、２００Ｈｚ以上の高域でも大きな物理吸着効果が得られることがわかる。
【００９４】
これは、上述したように粒状活性炭では、気体の通路として作用するマクロ孔がハイカットフィルタとして作用して、高域ではミクロ孔への気体の流入が抑制されていた。これに対して、ミクロ孔が表面に存在する活性炭繊維では、マクロ孔が形成されず、そのマクロ孔によるハイカットフィルタの作用が減少するためである。
【００９５】
図１７は、口径がφ１４ｍｍであるマイクロスピーカを容積が１ｃｃのキャビネットに入れた場合における音圧周波数特性と電気インピーダンス特性を示す図である。図１７において、グラフＴは活性炭１２を入れない場合の音圧周波数特性および電気インピーダンス特性を示す。グラフＵは、活性炭１２として活性炭繊維を入れた場合の音圧周波数特性および電気インピーダンス特性を示す。グラフＴおよびグラフＵの音圧周波数特性を比較すると、グラフＵの方が低域が拡大していることがわかる。そして、グラフＵの電気インピーダンス特性においても、共振周波数がグラフＴの共振周波数に比べて低域側にシフトしている。このように、活性炭１２として活性炭繊維を用いることにより、低音域が大きく拡大される。
【００９６】
このように、これまで１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ以下の低音域でしか物理吸着効果が得られなかった従来の粒状活性炭に対し、活性炭繊維を用いることによって、物理吸着効果が得られる周波数帯域を１００Ｈｚ〜２００Ｈｚ以上の高域にまで拡大させることができる。その結果、再生周波数帯域の高い携帯端末用の機器においても、低音域へ再生帯域を伸ばしたスピーカ装置を実現することができる。
【００９７】
なお、本実施形態では、スピーカユニット５０はボイスコイル５５が固着されていない振動板５６の面を本体ケース４１の内部空間に向けて配置するとしたが、これに限定されない。図１５に示すスピーカユニット５０を上下反対にして配置してもよい。このとき、スピーカユニット５０は、音孔５１ｈが空間Ｒ６と接するように配置される。この場合、ボイスコイル５５付近に活性炭１２から離脱した短繊維の欠片が侵入する可能性がある。そこで、この場合には音孔５１ｈに防塵メッシュを設けることで、短繊維の欠片の侵入を防止することができる。このように、防塵メッシュ５８は、スピーカユニット５０と活性炭１２との間を仕切るように配置されればよい。したがって、防塵メッシュ５８は、スピーカユニット５０に備えるとしたが、スピーカユニット５０に備えずに当該スピーカユニット５０と活性炭１２との間を仕切るように設けられてもよい。この場合、スピーカ装置４３は、防塵メッシュ５８のないスピーカユニット５０と、活性炭１２と、本体ケース４１で形成されるキャビネットとで構成される。これにより、活性炭１２から生じる粉塵などがスピーカユニット５０に流入することを防止することができる。
【００９８】
また、上述したスピーカ装置４３のキャビネットは、本体ケース４１の内部空間を利用するとしたが、本体ケース４１とは別に設けられてもよい。また、第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置そのものを本体ケース４１の内部にある専用スペースなどに取り付ける構成であってもよい。この場合、携帯電話の組立工程において、本体ケース４１に一体的に形成されたキャビネット内に活性炭１２を入れるという作業がなくなり、より実用的である。
【００９９】
また、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置は、携帯端末装置に限らず、例えば自動車の車体内部に搭載するスピーカ装置であってもよい。まず図１８を参照して、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置を自動車の車体の内部に搭載する場合について説明する。車体内部に配置する一例としては、例えば自動車のドアが挙げられる。図１８は、本発明におけるスピーカ装置が自動車のドアに搭載された一例を示す図である。
【０１００】
図１８において、自動車のドアは、窓部７０、ドア本体７１、スピーカユニット７２、および活性炭１２で構成される。ここで、スピーカユニット７２は、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカユニット１１と同様に、一般的な動電型スピーカである。スピーカユニット７２は、ドア本体７１に取り付けられる。ドア本体７１内部には、空間が形成されている。そして、活性炭１２はこのドア本体７１の内部空間に配置される。このように、ドア本体７１は、キャビネットとしての役割を果たすので、スピーカユニット１１、ドア本体７１、および活性炭１２で本発明におけるスピーカ装置を構成することになる。以上のように、本発明におけるスピーカ装置を自動車のドアに搭載することによって、従来と同じドア本体７１に取り付けられた場合であっても、等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生する車内リスニング環境を提供することが可能となる。
【０１０１】
また、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置は、例えば車体内部に配置される車載用のスピーカ装置であってもよい。図１９は、自動車の車内に設置されたスピーカ装置の一例を示す図である。図１９において、スピーカ装置７６は、例えば座席７５の下に設置される。ここで、スピーカ装置７６は、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置のいずれかであり、詳細な説明を省略する。以上のように、スピーカ装置７６を車両に搭載することによって、従来と同じキャビネット容積であっても等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生する車内リスニング環境を提供することが可能となる。
【０１０２】
また、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置は、図２０に示すような車載用のスピーカ装置であってもよい。図２０は、自動車の車内に設置されたスピーカ装置の他の例を示す図である。図２０において、スピーカ装置は、キャビネット７７、台座７８、スピーカユニット１１、パンチングネット７９、および活性炭１２を備える。活性炭１２は、キャビネット７７の内部に配置される。ここで、スピーカユニット１１および活性炭１２は、上述したスピーカユニット１１および活性炭１２と同様であり、詳細な説明を省略する。以上のように、図２０に示すスピーカ装置を自動車の車内に搭載することによって、従来と同じキャビネット容積であっても等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生する車内リスニング環境を提供することが可能となる。なお、キャビネット７７の形状は、図２０に示す円筒形状に限定されず、直方体形状などであってもよい。
【０１０３】
次に、図２１を参照して、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置を映像機器（例えば、ブラウン管テレビ、液晶テレビ、プラズマテレビなど）に搭載する場合について説明する。図２１は、上記スピーカ装置を薄型テレビに搭載した構成の一例を示す図であり、当該薄型テレビの正面図と、その一部を線ＯＡにおける断面図で示した側面図を示す。図２１において、薄型テレビは、薄型テレビ本体８０、ディスプレイ８１、および２個のスピーカ装置８２を備える。スピーカ装置８２は、第１〜第３の実施形態において説明したスピーカ装置のいずれかであり、詳細な説明を省略する。
【０１０４】
スピーカ装置８２のキャビネット８３は、ディスプレイ８１の下部に設けられた筐体の内部に配置される。スピーカユニット１１は、例えば楕円形状のスピーカユニットであり、キャビネット８３に取り付けられる。活性炭１２は、キャビネット８３の内部に配置される。以上のように、本発明におけるスピーカ装置を薄型テレビ本体８０に搭載することで、従来と同じキャビネット容積であっても等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生するリスニング環境を提供することが可能となる。なお、図２１に示すスピーカ装置８２は、ディスプレイ８１の下部に取り付けられる形態であるが、ディスプレイ８１の両脇に配置される形態であってもよい。
【０１０５】
以上のように、上述した第１〜第３の実施形態に係るスピーカ装置が様々な機器や車両に搭載されることで、各機器や車両内において、等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生することを実現することができる。
【０１０６】
なお、上述した第１〜第４の実施形態において、スピーカユニット１１、５０、および７２は、動電型スピーカであってもよいし、例えば圧電型、静電型、電磁型などのスピーカであってもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
本発明は、キャビネットの内部に活性炭繊維を配置することにより、等価容積の拡大を図るとともに、音響エネルギーの損失による音圧レベルの低下を防止して、低音を豊かに再生することが可能な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、および車載用オーディオ機器等にも適用される。
【図面の簡単な説明】
【０１０８】
【図１】第１の実施形態に係るスピーカ装置の一例を示す構造断面図
【図２】活性炭繊維に形成される細孔を模式的に示す図
【図３】活性炭繊維である活性炭１２の効果を示す実測結果を示す図
【図４】比表面積別の容積拡大効果について測定した結果を示す図
【図５】等価容積と音圧周波数特性との関係を計算により求め、グラフ化した図
【図６】第２の実施形態に係るスピーカ装置の正面図および側面の構造断面図を示す図
【図７】活性炭繊維である活性炭１２の効果を示す実測結果を示す図
【図８】遮蔽部材２３で包装した糸状の活性炭繊維を示す図
【図９】第３の実施形態に係るスピーカ装置の正面図および側面の構造断面図を示す図
【図１０】活性炭１２を積層方向を変えて配置したスピーカ装置の構造断面図
【図１１】容積が０．５リットルあるキャビネット内部に活性炭１２の積層方向を変えて配置した場合の音響インピーダンスの測定結果を示す図
【図１２】抵抗成分の差異が音圧周波数特性に与える影響を計算により求めた図
【図１３】布状の活性炭繊維である活性炭１２を渦巻状に積層してキャビネット３０の内部に配置したスピーカ装置の構造断面図
【図１４】本発明におけるスピーカ装置を搭載した携帯電話を示す図
【図１５】図１４に示す線ＡＢ間で携帯電話を切断した断面図
【図１６】図１４および図１５で示したスピーカ装置４３において、スピーカユニット５０の振動板５６の振幅特性を測定した結果を示す図
【図１７】口径がφ１４ｍｍであるマイクロスピーカを容積が１ｃｃのキャビネットに入れた場合における音圧周波数特性と電気インピーダンス特性を示す図
【図１８】本発明におけるスピーカ装置が自動車のドアに搭載された一例を示す図
【図１９】自動車の車内に設置されたスピーカ装置の一例を示す図
【図２０】自動車の車内に設置されたスピーカ装置の他の例を示す図
【図２１】本発明におけるスピーカ装置を薄型テレビに搭載した構成の一例を示す図
【図２２】従来のスピーカ装置における主要部の構造断面図
【図２３】粒状活性炭に形成される細孔の構造を模式的に示す図
【符号の説明】
【０１０９】
１０、２０、３０、７７    キャビネット
１１、５０、７２    スピーカユニット
１２    活性炭
２１    音響ポート
２２、３２、４１２    仕切板
２３    遮蔽部材
３１    パッシブラジエータ
３１１、５６    振動板
３１２    サスペンション
４０    携帯電話
４１    本体ケース
４２    液晶画面
４３、８２    スピーカ装置
４４    アンテナ
４５    ヒンジ部
４１１    開口部
５１    フレーム
５２    ヨーク
５３    マグネット
５４    プレート
５５    ボイスコイル
５７    ガスケット
５８    防塵メッシュ
７０    窓部
７１    ドア本体
７５    座席
７８    台座
７９    パンチングネット
８０    薄型テレビ本体
８１    ディスプレイ
１００    マクロ孔
１０１    ミクロ孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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