(57)【要約】【課題】火災等が発生した場合であっても、少なくとも所定の時間中はスピーカとして適正に動作できる耐熱スピーカを実現することである。【解決手段】平面型のスピーカ本体２０と、該スピーカ本体２０の背面に設けられた水槽３０とで構成されていて、外部からの熱が水槽３０に充填された水の温度上昇および水の気化熱により奪われることで、スピーカ本体２０の過度な温度上昇を抑制でき、水槽３０に充填された水がなくなるまでスピーカは適正に動作する。【選択図】図１
2013172232.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面型のスピーカ本体と、
該スピーカ本体の背面に設けられた水槽、
とで構成されていることを特徴とする耐熱スピーカ。
【請求項２】
前記水槽は、
一端が開口された有底の外筒と、この外筒よりも短く形成されて外筒に内包され開口端部は外筒の開口近傍の内周壁面に固着された有底の内筒とで二重筒状体として構成され、これら二重筒状体の空間部に連通するように圧力弁が設けられるとともに水が充填され、
この水槽の開口を塞ぐように前記スピーカ本体の背面が固着されたことを特徴とする請求項１記載の耐熱スピーカ。
【請求項３】
前記スピーカ本体と水槽は、前記スピーカ本体の振動板が正面に露出するようにして外ケースに収納されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の耐熱スピーカ。
【請求項４】
前記水槽と外ケースとの間には大気に連通した空間部が設けられていることを特徴とする請求項３記載の耐熱スピーカ。
【請求項５】
前記スピーカ本体は、振動板と、この振動板を駆動する電気−力変換部がステムを介して連結されていることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載の耐熱スピーカ。
【請求項６】
前記スピーカ本体と前記内筒との空間部には、スピーカ本体を駆動するための蓄電池が設けられていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれかに記載の耐熱スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐熱スピーカに関し、詳しくは、例えば火災が発生した場合でも、一定時間動作可能な耐熱性を具備した耐熱スピーカに関するものである。
【０００２】
消防法第８条には、「学校、病院、工場、事業場、興行場、百貨店（これに準ずるものとして政令で定める大規模な小売店舗を含む）、複合用途防火対象物（防火対象物で政令で定める２以上の用途に供されるものをいう。）その他多数の者が出入りし、勤務し、又は居住する防火対象物で政令で定めるものの管理について権限を有する者は、政令で定める資格を有する者のうちから防火管理者を定め、当該防火対象物について消防計画の作成、当該消防計画に基づく消火、通報及び避難の訓練の実施、消防の用に供する設備、消防用水又は消火活動上必要な施設の点検及び整備、火気の使用又は取扱いに関する監督、避難又は防火上必要な構造及び設備の維持管理並びに収容人員の管理その他防火管理上必要な業務を行なわせなければならない。」として、防火管理者の義務が規定されている。
【０００３】
そして、非常用放送設備に用いるスピーカについては、昭和６２年消防庁通知消防予第５４号及び平成６年消防庁通知消防予第２２号により、「８０℃の気流中で３０分間」の耐熱性を有する認定品を使用するように規定されている。
【０００４】
また、ＪＩＳ（日本工業規格）Ａ１３０４「建築構造物部分の耐火試験方法」では、試験方法について規定されていることから、耐熱スピーカとしては、この耐火試験にも耐えられることが望ましい。
【０００５】
図２は、従来から提案されている耐熱スピーカの一例を示す概略断面図である。図２において、鋼製のケース１は、正面の開口部２には金網３が張られている。ケース１の正面内側には、全面を塞ぐように座板４がねじ止めされている。座板４は、熱絶縁度の高い難燃性材例えばフェノール樹脂が用いられ、スピーカ５の口径に合わせた開口６が刳り抜かれていて、スピーカ５がねじ止めされるとともに、スピーカ５に付属するトランスや端子台も取り付けられている。ケース１の背面は、鋼製の裏蓋７で塞がれている。このように構成されたケース１の金網３と座板４の間を含む内壁には、全面を覆うように、石綿やグラスウール等の不燃性で通気性を有する断熱材８が詰め込まれている（特許文献１）。
【０００６】
図３は、従来から提案されている耐熱スピーカの他の例を示す概略断面図である。図３において、スピーカ９を収納したケース１０は、スピーカ９の正面が天井タイル１１から少し付き出るようにして、天井タイル１１に設けられた取付穴１２に、取付部材１３，１４を介して取り付けられている。このようにして天井タイル１１の取付穴１２に取り付けられたケース１０および取付部材１３，１４を含む外周全体は、断熱材１５で覆われている（特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】実公昭６３−１８２１９号公報
【特許文献２】米国公開公報ＵＳ２００８／００８７４９２Ａ１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これら従来の構造は、いずれも基本的には断熱材でスピーカを保護するものであって、実用上充分な断熱性および耐熱性を得ることは困難と思われる。
【０００９】
また、現在のスピーカは、使用されている素材の特性から、１２０℃程度までしか耐えられないが、前述の「２８０℃、３０分間」の耐火試験環境においても、スピーカ本体の温度を少なくとも３０分間１２０℃以下に保てるような構造が実現できれば、その間もスピーカは本来のスピーカとして適正に動作することになる。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するものであり、その目的は、少なくとも所定の耐火試験時間中はスピーカとして適正に動作できる耐熱スピーカを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、平面型のスピーカ本体と、該スピーカ本体の背面に設けられた水槽、とで構成されていることを特徴とする耐熱スピーカである。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の耐熱スピーカにおいて、前記水槽は、一端が開口された有底の外筒と、この外筒よりも短く形成されて外筒に内包され開口端部は外筒の開口近傍の内周壁面に固着された有底の内筒とで二重筒状体として構成され、これら二重筒状体の空間部に連通するように圧力弁が設けられるとともに水が充填され、この水槽の開口を塞ぐように前記スピーカ本体の背面が固着されたことを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の耐熱スピーカにおいて、前記スピーカ本体と水槽は、前記スピーカ本体の振動板が正面に露出するようにして外ケースに収納されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項３記載の耐熱スピーカにおいて、前記水槽と外ケースとの間には大気に連通した空間部が設けられていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれかに記載の耐熱スピーカにおいて、前記スピーカ本体は、振動板と、この振動板を駆動する電気−力変換部がステムを介して連結されていることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の発明は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の耐熱スピーカにおいて、前記スピーカ本体と前記内筒との空間部には、スピーカ本体を駆動するための蓄電池が設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１および請求項２に係る発明によれば、スピーカは、外部からの熱量を水温の上昇および水の気化により、少なくとも３０分間は適正に動作することができる。
【００１８】
請求項３に係る発明によれば、スピーカ本体および水槽は、外ケースにより、外部からの機械的な衝撃や塵埃などに対して保護される。
【００１９】
請求項４に係る発明によれば、水槽と外ケースとの間に設けられた大気に連通した空間部は、水槽と外ケースとを熱的に絶縁する熱絶縁部として機能することになり、外部からの熱量によるスピーカ本体および水槽の温度上昇を外ケースがない場合と比較して抑制できる。
【００２０】
請求項５に係る発明によれば、表面に露出する振動板として難燃性部材を用いることにより、耐熱性の優れた平面型のスピーカ本体を構成できる。
【００２１】
請求項６に係る発明によれば、スピーカ本体と内筒との空間部にスピーカ本体を駆動するための蓄電池を設けることにより、非常時に商用電源の供給が遮断されても、一定時間スピーカを駆動できる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の実施の形態例を示す概略断面図である。
【図２】従来から提案されている耐熱スピーカの一例を示す概略断面図である。
【図３】従来から提案されている耐熱スピーカの他の例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
図１は、本発明の実施の形態例を示す概略断面図である。図１において、本発明に係る耐熱スピーカは、スピーカ本体２０と、スピーカ本体２０の背面に固着された二重筒状体よりなる水槽３０と、これら一体化されたスピーカ本体２０と水槽３０を収納する外ケース４０とで構成されている。
【００２４】
スピーカ本体２０は、振動板２１と、フレーム２２と、電気−力変換部２３と、ステム２４とで構成されている。
【００２５】
振動板２１は、金属や難燃性プラスチック部材などで円盤状に形成されていて、外周近傍には、振動部とエッジ部を物理的に分離して振動部の振動を増大させるための薄肉部よりなる同心円状の凹部２１ａが設けられている。
【００２６】
フレーム２２は、スピーカ本体２０を構成する各部品を機械的に結合するように金属や難燃性プラスチック部材などが部分的に打ち抜き加工された構造体であり、全体としては円錐台状に形成されている。フレーム２２の大径側端部には振動板２１の外周部が固着され、小径側端部には電気−力変換部２３が固着されている。
【００２７】
電気−力変換部２３は、振動板２１を音声信号が増幅された電気信号で機械的に振動させて可聴信号を発生させるように駆動するものであり、磁石やヨークやボイスコイルなどで構成されるが、図示しない。
【００２８】
ステム２４は、一端が振動板２１に固着されて他端が電気−力変換部２３で変換された力を出力する可動部に固着されたものであり、金属や難燃性プラスチック部材などで構成されている。
【００２９】
水槽３０は、一端が開口された有底の外筒３１と、この外筒３１よりも短く形成されて外筒３１に内包され、開口端部が外筒３１の開口近傍の内周壁面に固着された有底の内筒３２とで二重筒状体として構成されている。外筒３１の側壁にはこれら二重筒状体の空間部に連通するように圧力弁３３が設けられるとともに、二重筒状体の空間部には水が充填されている。圧力弁３３は水蒸気が排出するものであるため、設置状態における水槽３０の上部に設けられている。
【００３０】
このように構成される水槽３０の開口、すなわち外筒３１の開口には、この水槽３０の開口を塞ぐようにスピーカ本体２０の背面を構成しているフレーム２２の一部が固着されている。なお、水槽３０を構成する外筒３１と内筒３２の二重筒状体も、金属や難燃性プラスチック部材などで構成される。
【００３１】
外ケース４０は、スピーカ本体２０と水槽３０を、スピーカ本体２０の振動板２１が正面に露出するようにして収納するように、熱伝導率の高いたとえばアルミニウムで構成されているが、他の部材であってもよい。
【００３２】
なお、本形態例では、これら水槽３０と外ケース４０との間には空間部が設けられていて、この空間部は外ケース４０の背面に設けられている空気穴４１を介して大気に連通している。
【００３３】
スピーカ本体２０の背面と水槽３０を構成する内筒３２との間には空間部が形成されていて、この空間部には、スピーカ本体２０を駆動するアンプ２５や、商用電源が遮断された非常時にアンプ２５に電源を供給する蓄電池２６などが設けられている。
【００３４】
図１の構成を、具体的な数値を用いて説明する。なお、以下の説明では、説明を簡単にするために円筒型スピーカシステムとし、スピーカ本体２０として比較的音響性能をまとめやすい口径１０ｃｍのスピーカを用いるものとすると、その概略寸法は、直径ｄ＝１２ｃｍ（半径ｒ＝６ｃｍ）、高さＨ＝１５ｃｍになる。
【００３５】
この場合の全表面積Ａは、
Ａ＝２×πｒ2＋π×ｄ×Ｈ
≒７９１（ｃｍ2）
になる。
【００３６】
この円筒型スピーカシステムの中に水槽３０を設けるだけでも従来に比べて実用上充分な断熱性および耐熱性を得ることができるが、より効果を得るためには、図１に示すように、空気層（空間部）を介して円筒型のスピーカシステムを収納する外ケース４０を設けることが望ましい。
【００３７】
円筒型スピーカシステムの外周に厚さΔｘ＝０．５ｃｍの空気層が形成されるようにして外ケース４０で囲うと、この空気層を介して水槽の表面に供給される熱量Ｑ１は、空気の熱伝導率κを０．０２４１Ｗ/ｍ・Ｋとし、温度差ΔＴを、２８０℃の中で２０℃から１００℃まで上げるので、２８０℃−２０℃＝２６０℃と２８０℃−１００℃＝１８０℃との平均で２２０℃とすると、以下のようになる。
【００３８】
Ｑ１＝κ×（ΔＴ/Δｘ）×Ａ
＝０．０２４１×（２２０／０．００５）×０．０７９１
≒８３．９（Ｗ）
ただし、温度は、ＪＩＳ  Ａ１３０４および実際の状況においても、一気に２８０℃に上昇するのではなく、徐々に上昇していくので、最終的に２８０℃に到達するまでの熱量Ｑ２は８０％程度と推定できる。
【００３９】
Ｑ２＝８３．９×０．８
≒６７．１（Ｗ）
水槽３０の水が気化するために必要な熱量について説明する。
【００４０】
上記寸法の円筒型スピーカシステムにおいて、スピーカ本体２０の背面と水槽３０を構成する内筒３２との間に形成される空間部にアンプ２５や蓄電池２６などが設けられたとしても、外筒３１の底面と内筒３２の底面間に形成される水槽の深さｈとして６ｃｍは確保できるので、この部分の体積Ｖは、
Ｖ＝ｈ×πｒ2
≒１１３（ｃｍ3）
になることから、１１３ｇの水を確保できる。
【００４１】
この１１３ｇの水が常温（２０℃）から上昇して気化し、圧力弁３３から放出されるまでに必要な全体の熱量Ｑ３を求めると、
２０℃から沸騰する１００℃までの熱量Ｑ４が、
Ｑ４＝１１３×８０×４．２
≒３８×１０3（Ｊ）
となり、
水の気化熱は２２５７Ｊ/ｇであることから、１１３ｇの水を気化させるのに必要な熱量Ｑ５が、
Ｑ５＝１１３×２２５７
≒２５５×１０3（Ｊ）
となることから、
Ｑ３＝Ｑ４＋Ｑ５
＝２９３×１０3（Ｊ）
になる。
【００４２】
これらから、水槽３０の内部に充填された全ての水が加熱により気化し、圧力弁３３から放出されてしまうまでの時間Ｔは、
Ｔ＝Ｑ３／Ｑ２
≒４３６７（秒）→７２分相当
になる。
【００４３】
したがって、スピーカ本体２０の背面と水槽３０を構成する内筒３２との間に形成される空間部の温度を、１時間以上、１００℃以下に保つことができ、前述の「２８０℃、３０分間」と規定されている所定の耐火試験時間中は、スピーカとして適正に動作させることができる。
【００４４】
以上の説明から明らかなように、平面型のスピーカシステム内に小型の水槽を設けることで、スピーカ本体と外部との間に水槽に充填された水が介在することになり、外部からの熱が直接スピーカ本体を加熱することがなく、外部からの熱が水槽に充填された水の温度上昇および水の気化熱により奪われることで、スピーカ本体の過度な温度上昇を抑制でき、少なくとも水槽に充填された水がなくなるまではスピーカとして適正に動作する。
【００４５】
そして、水槽の外周部を外ケースで囲って空気層を設けることにより、スピーカシステム内に対する断熱性をさらに高めることができ、より長時間のスピーカとして適正動作が可能になる。上記の通り、この外ケース４０は本発明にとって必須の構成ではない。
【００４６】
水槽を熱伝導率の高いアルミニウムなどで構成することにより、熱が水槽全体に拡がって効率よく分散させることができる。
【００４７】
水槽の形状は、上記形態例のような円筒形がスペース効率がよくて好ましいが、これに限るものではなく、立方体、直方体、半球状などであってもよい。
【００４８】
スピーカシステムの内部に蓄電池を設けることで、前述のように、非常時に商用電源が遮断されても、一定時間スピーカを駆動できる。
【００４９】
なお、スピーカーユニットに水冷機能を設けた高温用スピーカーシステムとして、実開平０４−３６３９６および実開平０４−３６３９７が出願公開されているが、これらはいずれもダクトに設けられている排気ガスファンの騒音をマイクで検出してスピーカーを介して逆相音でダクトに加えることにより騒音を軽減するためのスピーカーとして用いられるものであり、火災発生時などの非常用放送設備に用いられる本発明の耐熱スピーカとは目的、構成および効果が全く異なるものである。
【符号の説明】
【００５０】
２０  ：  スピーカ本体
２１  ：  振動板
２２  ：  フレーム
２３  ：  電気−力変換部
２４  ：  ステム
３０  ：  水槽
３１  ：  外筒
３２  ：  内筒
３３  ：  圧力弁
４０  ：  外ケース
４１  ：  空気穴
【図１】
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【図２】
2013172232.tif 000004
【図３】
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