(57)【要約】  本明細書において提示される技術は、耳に覆い被さる熱を、したがって発汗を能動的な通気機構を介して低減することにより、耳覆い形のヘッドホンの快適さを向上させる。ヘッドホンは、２つ以上の一方向バルブ：カップの下部にあって空気がカップに流入することを可能にする１つのバルブ、およびイヤーカップの上部にあって空気がイヤーカップから流出することを可能にする別のバルブを含む。可聴周波数帯域では、バルブは高い音響インピーダンスを両方の方向に有することにより、音がイヤーカップから周囲に漏れるのを防止する。不可聴周波数帯域では、バルブは、上方向が低インピーダンスを有し、下方向が高インピーダンスを有するので、上昇ポンプとして動作する。吸排気作用は、暖気が上昇するという自然的傾向により、ならびにスピーカがイヤーカップ内に正圧および負圧を発生させ、したがってそれぞれ空気を排出するまたは引き込むことにより、さらに支援される。【選択図】図１
2020508606.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘッドホンに関連するイヤーカップの通気を行うシステムであって、
筐体を形成する上部表面および下部表面を含むイヤーカップと、
前記イヤーカップの通気を行うポンプ部材であって、前記ポンプ部材が、前記イヤーカップ内に配置され、かつ
前記イヤーカップの内部で上昇する空気が前記イヤーカップから流出することを可能にする第１の異方性バルブであって、前記第１の異方性バルブが、前記イヤーカップの前記上部表面に配置され、第１の実質的に上下方向に配向され、第１のインピーダンスを実質的に上方向におよび第２のインピーダンスを実質的に下方向に有し、前記第１のインピーダンスが前記第２のインピーダンスよりも小さい、第１の異方性バルブと、
前記イヤーカップの外部の空気が前記イヤーカップに流入することを可能にする第２の異方性バルブであって、前記第２の異方性バルブが、前記イヤーカップの前記下部表面に配置され、実質的に上下方向に配向され、第３のインピーダンスを前記実質的に上方向におよび第４のインピーダンスを前記実質的に下方向に有し、前記第３のインピーダンスが前記第４のインピーダンスよりも小さい、第２の異方性バルブと、を含み、
前記第１の異方性バルブおよび前記第２の異方性バルブが前記イヤーカップの通気を行う、ポンプ部材と、を備える、システム。
【請求項２】
内部流体を封入する熱保持部材であって、上部表面および下部表面を含む、熱保持部材と、
前記熱保持部材内に配置されるポンプ部材であって、
前記熱保持部材の内部の内部流体が前記熱保持部材から流出することを可能にする第１の異方性バルブであって、前記第１の異方性バルブが、前記熱保持部材の前記上部表面に配置され、第１の実質的に上下方向に配向され、第１のインピーダンスを実質的に第１の上方向におよび第２のインピーダンスを第１の実質的に下方向に有し、前記第１のインピーダンスが前記第２のインピーダンスよりも小さい、第１の異方性バルブと、
前記熱保持部材の外部の外部流体が前記熱保持部材に流入することを可能にする第２の異方性バルブであって、前記第２の異方性バルブが、前記熱保持部材の前記下部表面に配置され、実質的に第２の上下方向に配向され、第３のインピーダンスを第２の実質的に上方向におよび第４のインピーダンスを第２の実質的に下方向に有し、前記第３のインピーダンスが前記第４のインピーダンスよりも小さい、第２の異方性バルブと、を含む、ポンプ部材と、を備える、システム。
【請求項３】
前記第１のインピーダンスが前記第３のインピーダンスと実質的に同じであり、前記第２のインピーダンスが前記第４のインピーダンスと実質的に同じである、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記第１の異方性バルブが、第１の開口部と、第２の開口部と、変化するインピーダンスを前記第１の実質的に上方向および前記第１の実質的に下方向に形成する抵抗部材と、を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項５】
前記ポンプ部材が、内部流体を実質的に上方向に流れさせる駆動部材を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項６】
前記駆動部材がスピーカを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記駆動部材が、２０Ｈｚ未満の周波数を発するように構成されたスピーカを含む、請求項５に記載のシステム。
【請求項８】
内部流体の温度を測定し、前記温度が所定の閾値を上回る際に前記ポンプ部材を作動させる温度センサを備える、請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
ユーザが前記ポンプ部材を作動させることを可能にする機構を備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１の異方性バルブが、構造的動的バルブまたは構造的静的バルブのうち少なくとも一方を備える、請求項２に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１の異方性バルブがテスラバルブ（Ｔｅｓｌａ  ｖａｌｖｅ）を含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項１２】
内部流体を収容するキャビティを画定する熱保持部材と、
内部流体が前記熱保持部材の外部に流れることを可能にするポンプ部材であって、前記ポンプ部材は、前記熱保持部材内に配置され、かつ
前記熱保持部材の内部の内部流体が前記熱保持部材から流出することを可能にする第１のバルブであって、前記第１のバルブが、前記熱保持部材の表面内に配置され、第１のインピーダンスを第１の方向におよび第２のインピーダンスを前記第１の方向と実質的に反対の方向に含み、前記第１のインピーダンスが前記第２のインピーダンスよりも小さい、第１のバルブと、
前記熱保持部材の外部の外部流体が前記熱保持部材に流入することを可能にする第２のバルブであって、前記第２のバルブが、前記熱保持部材の前記表面内に配置され、第３のインピーダンスを第２の方向におよび第４のインピーダンスを前記第２の方向と実質的に反対の方向に含み、前記第３のインピーダンスが前記第４のインピーダンスよりも小さい、前記第２のバルブと、を含む、ポンプ部材と、を備える、システム。
【請求項１３】
前記第１のインピーダンスは前記第３のインピーダンスと実質的に同じであり、前記第２のインピーダンスは前記第４のインピーダンスと実質的に同じである、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第１のバルブが、第１の開口部と、第２の開口部と、変化するインピーダンスを前記第１の方向および前記第１の方向とは実質的に反対の前記方向に形成する抵抗部材と、を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１５】
前記ポンプ部材が、内部流体を前記第１の方向に流れさせる駆動部材を含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１６】
前記駆動部材がスピーカを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記駆動部材が、２０Ｈｚ未満の周波数を発するように構成されたスピーカを含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
内部流体の温度を測定し、前記温度が所定の閾値を上回る際に前記ポンプ部材を作動させる温度センサを備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
ユーザが前記ポンプ部材を作動させることを可能にする機構を備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１のバルブが、構造的動的バルブまたは構造的静的バルブのうち少なくとも一方を備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１のバルブがチェックバルブを含む、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】
前記第１のバルブおよび前記第２のバルブが生成する音が聴取者の耳に聞こえるのを防止するイヤホンを備える、請求項１２に記載のシステム。
【請求項２３】
暖温流体を収容するキャビティを画定する熱保持部材を設けることと、
前記熱保持部材の内部の前記暖温流体が前記熱保持部材から流出することを可能にする第１の異方性バルブを形成することであって、前記第１の異方性バルブが前記熱保持部材の表面内に配置され、第１のインピーダンスを第１の方向におよび第２のインピーダンスを前記第１の方向とは実質的に反対の方向に含み、前記第１のインピーダンスが前記第２のインピーダンスよりも小さい、第１の異方性バルブを形成することと、
前記熱保持部材の外部の冷温流体が前記熱保持部材に流入することを可能にする第２の異方性バルブを形成することであって、前記第２の異方性バルブが前記熱保持部材の前記表面内に配置され、第３のインピーダンスを第２の方向におよび第４のインピーダンスを前記第２の方向とは実質的に反対の方向に含み、前記第３のインピーダンスが前記第４のインピーダンスよりも小さい、第２の異方性バルブを形成することと、を含む、方法。
【請求項２４】
前記第１のインピーダンスが前記第３のインピーダンスと実質的に同じであり、前記第２のインピーダンスが前記第４のインピーダンスと実質的に同じである、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
第１の開口部と、第２の開口部と、変化するインピーダンスを前記第１の方向および前記第１の方向とは実質的に反対の前記方向に形成する抵抗部材と、を含む前記第１の異方性バルブを設けることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記暖温流体が前記第１の方向に流れるように影響を与える駆動部材を設けることを含む、請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記駆動部材がスピーカを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記駆動部材が、２０Ｈｚ未満の周波数を発するように構成されたスピーカを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記暖温流体の温度を測定し、前記温度が所定の閾値を上回る際に前記駆動部材を作動させる温度センサを設けることを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
ユーザが前記駆動部材を作動させることを可能にする機構を設けることを含む、請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１の異方性バルブが、構造的動的バルブまたは構造的静的バルブのうち少なくとも一方を含む、請求項２３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本出願は、２０１７年２月２２日に出願された米国仮特許出願第６２／４６２，１３８号に対する優先権を主張するものであり、同出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本出願は、２０１７年５月３日に出願された米国特許出願第１５／５８５，５２４号に対する優先権を主張するものであり、同出願の内容全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００３】
本出願は通気システムに関し、より詳細には、ヘッドホンの通気を行う方法およびシステムに関する。
【背景技術】
【０００４】
聴取者が耳覆い形のヘッドホンで再生される音楽を聴いているときに良好な音響密閉を実現するために、聴取者の耳の周りに配置されるイヤーカップは、音がイヤーカップから周囲に漏れるまたは音が周囲からイヤーカップに侵入するのを防止するように、密閉状態を形成する。その結果、聴取者の皮膚から発される熱は、イヤーカップ内に閉じ込められ、聴取者を発汗させる可能性があり、したがって聴取者の耳に不快感を与える。
【発明の概要】
【０００５】
本明細書において提示される技術は、耳に覆い被さる熱を低減し、したがって発汗を能動的な通気機構を介して低減することにより、耳覆い形のヘッドホンの快適さを向上させる。内に封入された空気体積に皮膚を介して伝達された熱は、外部環境へと通気される。一実施形態では、ヘッドホンは、２つ以上の一方向バルブ（すなわち、異方性バルブ）を含む−１つのバルブはカップの下部に位置決めされて空気がカップに流入することを可能にし、別のバルブはイヤーカップの上部に位置決めされて空気がイヤーカップから流出することを可能にする。一方向バルブは、構造的に固定されたものまたは動的なものとすることができる。可聴周波数帯域では、バルブは高い音響インピーダンスを両方の方向に有することにより、音がイヤーカップから周囲に漏れるのを防止する。不可聴周波数帯域の一部では、バルブは、上方向が低インピーダンスを有し、下方向が高インピーダンスを有するので、上昇ポンプとして動作する。吸排気作用は、暖気がイヤーカップ内で上昇するという自然的傾向によりさらに支援される。事実上、不可聴周波数帯域では、下部バルブが冷気を外部から吸引し、上部バルブが上昇暖気をイヤーカップから周囲に押し出す。加えて、スピーカは、吸排気作用を支援することができる。例えば、スピーカがイヤーカップ内に一時的な負圧や正圧を発生させると、空気が下部バルブから引き込まれたり（負圧）、上部バルブから排出されたりする（正圧）。さらに、ここに提示される技術は、通気が必要とされる他の状況で使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
本実施形態のこれらおよび他の目的、特徴、ならびに特性は、本明細書の一部を構成する添付の特許請求の範囲および図面の全てと併せて以下の詳細な説明を検討することにより、当業者に一層明らかになるであろう。添付の図面は、様々な実施形態の例示を含んでいるが、これらの図面は特許請求する主題を限定するものではない。
【０００７】
【図１】一実施形態による、聴取者の頭部の近くに配置されたヘッドホンを示している。
【図２】図１のラインＡに沿ったイヤーカップの断面である。
【図３Ａ】スピーカにより生じるイヤーカップキャビティ内の３段階の空気流を示している。
【図３Ｂ】スピーカにより生じるイヤーカップキャビティ内の３段階の空気流を示している。
【図３Ｃ】スピーカにより生じるイヤーカップキャビティ内の３段階の空気流を示している。
【図４】異方性バルブのインピーダンスが音の周波数とともにどのように変化するかを示している。
【図５Ａ】一実施形態による構造的動的異方性バルブを示している。
【図５Ｂ】一実施形態による構造的動的異方性バルブを示している。
【図６Ａ】別の実施形態による構造的動的バルブを示している。
【図６Ｂ】別の実施形態による構造的動的バルブを示している。
【図７】構造的静的バルブを示している。
【図８】図１のラインＢに沿ったイヤーカップの断面を示している。
【図９】靴底の内部に形成されるポンプ部材を備える靴を示している。
【図１０】本出願に記載される通気システムを製造する方法のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
専門用語
本出願全体を通じて使用される用語、略語、および語句の簡単な定義が以下に与えられる。
【０００９】
本明細書における「ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態）」または「ａｎ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（ある実施形態）」という表記は、当該実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、または特性が本開示の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味している。本明細書の様々な箇所における「ｉｎ  ｏｎｅ  ｅｍｂｏｄｉｍｅｎｔ（一実施形態では）」という語句の出現は、必ずしも全てが、同じ実施形態を指しているわけではなく、他の実施形態と相互排他的な別のまたは代替的な実施形態を指しているわけでもない。さらに、幾つかの実施形態により示される可能性があり、他の実施形態により示されない可能性がある様々な特徴が説明される。同様に、幾つかの実施形態の要件である可能性があり、他の実施形態の要件ではない可能性がある様々な要件が説明される。
【００１０】
文脈から明らかに他のことが必要とはならない限り、本明細書および特許請求の範囲の全体を通じて、「ｃｏｍｐｒｉｓｅ」、「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」などの単語は、排他的または網羅的な意味とは異なり、包含の意味として解釈されるべきである、すなわち「ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ，ｂｕｔ  ｎｏｔ  ｌｉｍｉｔｅｄ  ｔｏ（これに限定されないが、〜を含む）」の意味として解釈されるべきである。本明細書において使用される場合、「ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ（接続される）」、「ｃｏｕｐｌｅｄ，（結合される）」という用語、またはこれらの用語の任意の変化形は、２つ以上の構成要素の間の直接的または間接的な任意の接続または結合を意味している。構成要素間の結合または接続は、物理的であっても、論理的であっても、またはそれらの組み合わせであってもよい。例えば、２つのデバイスは、直接結合させるか、または１つ以上の中間のチャネルもしくはデバイスを介して結合させることができる。別の例として、デバイス群は、互いの物理的な接続を決して共有することなく、情報をデバイスの間で渡すことができるように結合させることができる。また、本明細書において使用される場合、単語「ｈｅｒｅｉｎ（本明細書において）」、「ａｂｏｖｅ（上の）」、「ｂｅｌｏｗ（以下の）」、および類似の意味の単語は、本出願を全体として指すものとし、本出願の特定部分を指すものではない。文脈から許される場合、単数または複数を使用する詳細な説明中の単語はまた、それぞれ複数または単数を含むことができる。単語「ｏｒ」は、２つ以上のアイテムのリストに関して、当該単語に関する以下の解釈：リスト中のアイテム群のいずれか、リスト中のアイテム群の全て、およびリスト中のアイテム群の任意の組み合わせ、の全てを含む。
【００１１】
本明細書に、構成要素もしくは特徴を「ｍａｙ（含めてもよい）」、「ｃａｎ（含めることができる）」、「ｃｏｕｌｄ（含めることができる）」、もしくは「ｍｉｇｈｔ（含めることができる）」、または特性を「ｍａｙ（有していてもよい）」、「ｃａｎ（有することができる）」、「ｃｏｕｌｄ（有することができる）」、もしくは「ｍｉｇｈｔ（有することができる）」という記述がある場合、当該特定の構成要素もしくは特徴は、含まれる必要はなく、またはその特性を有する必要はない。
【００１２】
「ｍｏｄｕｌｅ（モジュール）」という用語は、ソフトウェア構成要素、ハードウェア構成要素、またはファームウェア構成要素（または、それらの任意の組み合わせ）を広く指している。モジュールは典型的に、特定の入力（複数可）を使用して有用なデータまたは別の出力を生成することができる機能的構成要素である。モジュールは自己完結型であってもよく、そうでなくてもよい。アプリケーションプログラム（「ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ（アプリケーション）」とも呼ばれる）は、１つ以上のモジュールを含むことができる、またはモジュールは、１つ以上のアプリケーションプログラムを含むことができる。
【００１３】
詳細な説明において使用される専門用語は、当該専門用語が特定の例と併用されている場合でも、当該専門用語の最も広い合理的な方法で解釈されるものとする。本明細書において使用される用語は一般に、本技術分野における、本開示の文脈内における、および各用語が使用される特定の文脈内における、それらの通常の意味を有する。便宜上、特定の用語は、例えば大文字、イタリック、および／または引用符を使用して強調表示することができる。強調表示を使用しても、用語の範囲および意味に影響することはない。用語の範囲および意味は、強調表示されているかどうかに関係なく、同じ文脈において同じである。同じ構成要素は、２つ以上の方法で説明できることが理解されるであろう。
【００１４】
したがって、本明細書において説明される用語のうちの任意の１つ以上の代わりに代替的な言語および同義語を使用することができるが、用語が本明細書において詳述または説明されているかどうかに特別な意味を持たせるべきではない。１つ以上の同義語の列挙は、他の同義語の使用を排除しない。本明細書において説明される任意の用語の例を含む本明細書中の任意の箇所での例の使用は、例示に過ぎず、本開示または任意の例示用語の範囲および意味をさらに限定することを意図するものではない。同様に、本開示は、本明細書において与えられる様々な実施形態に限定されない。
【００１５】
通気システム
図１は、一実施形態による、聴取者の頭部の近くに配置されるヘッドホンを示している。ヘッドホン１００は、聴取者の耳を覆うように配置されるイヤーカップ１１０と、聴取者の頭部に押圧載置されるイヤーパッド１５０と、ヘッドバンド１４０と、１つ以上のバルブ１２０と、を含む。１つ以上のバルブ１２０は、第１のバルブおよび第２のバルブと表記することができる。イヤーカップ１１０は、聴取者を外部雑音から遮蔽し、イヤーカップ１１０内の音が外部環境に漏れるのを防止するように聴取者の耳を封入する。封入の結果として、イヤーカップ１１０は、聴取者から発する体熱および／またはイヤーカップ１１０内に封じ込められた電子部品から発生する熱などの熱をイヤーカップ１１０の内部に保持する可能性がある。バルブ１２０は異方性バルブとすることができ、これは、バルブ１２０が、流体がバルブ１２０内を流れる方向に応じて異なるインピーダンス、すなわち抵抗を呈することを意味する。流体は、空気などのガス、または液体とすることができる。例えば、異方性バルブ１２０は、方向１３０に移動するイヤーカップ１１０の内部の加熱空気に対しては低インピーダンスを呈するか、またはゼロのインピーダンスを呈するのに対し、イヤーカップ１１０の外部の空気に対しては高インピーダンスを呈するか、または外部の空気がイヤーカップ１１０に侵入するのを完全に阻止する。
【００１６】
２０１７年１月４日に出願され、その内容全体がこの参照により本明細書に組み込まれる特許出願第１５／３９８，２８２号に記載されているように、１つ以上のバルブ１２０をイヤホンと一緒に使用することができる。１つ以上のバルブ１２０から発するあらゆる不所望な音は、聴取者の耳に挿入されるイヤホンにより減衰される。
【００１７】
図２は、図１のラインＡに沿ったイヤーカップの断面である。イヤーカップ１００は、２つ以上の異方性バルブ２００、２１０（すなわち、第１のバルブおよび第２のバルブ）と、スピーカ２２０と、キャビティ２４０と、を含む。イヤーパッド２３０は聴取者の頭部に押圧載置される。イヤーカップ１００は、イヤーカップ１００により画定されるキャビティ２４０内で聴取者から発する熱を保持するので熱保持部材である。異方性バルブ２００、２１０、および／またはスピーカ２２０は、冷気を外部環境からイヤーカップ１００の内部に循環させる通気システムとして機能する。
【００１８】
イヤーカップ１００は上部表面２５０および下部表面２６０を含み、上部表面２５０および下部表面２６０は、実質的に同じ面積である。上部表面２５０が、スピーカ２２０とイヤーパッド２３０の上部２３４との間に延びているのに対し、下部表面２６０は、スピーカ２２０とイヤーパッド２３０の下部２３８との間に延びている。
【００１９】
異方性バルブ２００は、イヤーカップ１００の上部表面２５０に位置決めされて、キャビティ２４０から流出するキャビティ２４０の内部の暖気に対しては低インピーダンスの第１のインピーダンスを呈し、外部からキャビティ２４０に流入しようとする冷気に対しては高インピーダンスの第２のインピーダンスを呈する。異方性バルブ２１０は、イヤーカップ１００の下部表面２６０に位置決めされて、外部からキャビティ２４０の内部に流入する冷気に対しては低インピーダンスの第３のインピーダンスを呈し、キャビティ２４０の内部から流出しようとする暖気に対しては高インピーダンスの第４のインピーダンスを呈する。第１のインピーダンスは第３のインピーダンスと実質的に同じとすることができ、第２のインピーダンスは第４のインピーダンスと実質的に同じとすることができる。
【００２０】
バルブ２００とバルブ２１０との間の空気流２７０はまた、暖気が上昇する自然的傾向により支援される。キャビティ２４０の内部の暖気は、異方性バルブ２００に向かって上昇し、したがって異方性バルブ２１０の位置で吸引を生じさせ、これにより今度は冷気が外部から取り込まれる。異方性バルブ２００、２１０は、暖気が上昇する自然的傾向と組み合わされて、イヤーカップ１００を通気するイヤーカップ１００のポンプ、すなわちポンプ部材を形成する。暖気が上昇する自然的傾向に加えて、異方性バルブ２００に向かう空気流は、スピーカ２２０が一時的な負圧および正圧をキャビティ２４０内に生じさせることによって支援される。スピーカ２２０はポンプの駆動部材とすることができる。
【００２１】
異方性バルブ２００、２１０は、構造的静的バルブとするか、または構造的動的バルブとすることができる。構造的静的バルブが作動中に幾何学的形状を変えないのに対し、構造的動的バルブは作動中に幾何学的形状を変える。構造的静的バルブの一例がテスラバルブ（Ｔｅｓｌａ  ｖａｌｖｅ）である。構造的動的バルブの一例は、ボールチェックバルブ、ダイヤフラムチェックバルブ、スイングチェックバルブ、停止チェックバルブ、リストチェックバルブ（ｌｉｓｔ  ｃｈｅｃｋ  ｖａｌｖｅ）、インラインチェックバルブ、ダックビルバルブ（ｄｕｃｋｂｉｌｌ  ｖａｌｖｅ）、空気逆流防止バルブ、微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）バルブなどである。
【００２２】
図３Ａ〜図３Ｃは、スピーカにより生じるイヤーカップキャビティ内の３段階の空気流を示している。空気流の３段階は、平衡、排気、および吸気である。イヤーカップ１００に関連する、ポンプ部材とすることができるスピーカ３００は、スピーカ３００を通して再生される音の振幅３２０を変化させながら、一時的な負圧および正圧をキャビティ３１０内に生じさせる。図３Ａは、スピーカ３００が音を再生しない、または音の振幅３３０が０に近い場合の平衡段階を示している。図３Ｂは、スピーカ３００が音３４０を再生することにより正圧を生じ、その結果、上部異方性バルブ３８０（第１のバルブまたは第２のバルブとすることができる）を通じて空気を排出する排気段階を示している。図３Ｃは、スピーカ３００が音３５０を再生することにより負圧を生じ、その結果、下部異方性バルブ３７０（第１のバルブまたは第２のバルブとすることができる）を通じて空気を引き込む吸気段階を示している。
【００２３】
スピーカ３００が可聴音を再生することによりキャビティ３１０の内部に通気を生じさせることに加えて、スピーカ３００は、不可聴音を再生してキャビティ３１０の内部に通気を、すなわち空気流をさらに生じさせることができる。不可聴音は２０Ｈｚ未満の周波数を含む。例えば、可聴周波数を受け入れることに加えて、スピーカ３００は、５〜１０Ｈｚの範囲の不可聴周波数を発することができる。一実施形態では、１個のスピーカ３００が可聴周波数および不可聴周波数の両方を発するのではなく、別のスピーカ３９０をヘッドホンに追加して、不可聴範囲の周波数を受け入れることができる。
【００２４】
ポンプ部材３００、３９０は、不可聴周波数を継続的に発することができ、または任意の温度センサ３０５もしくは聴取者により作動されたときに不可聴周波数を発することができる。温度センサ３０５は、キャビティ３１０の内部の温度を測定することができ、測定温度が所定の閾値を超えると、温度センサ３０５がスピーカ３００、３９０を作動させて、不可聴音を発し、したがってキャビティ３１０の通気をさらに誘導することができる。所定の閾値は３７℃とすることができる。
【００２５】
代替的に、または温度センサ３０５に加えて、聴取者は、例えばイヤーカップ１００の外側表面に位置するボタン３１５を押下することにより、ポンプ部材３００、３９０を手動で作動させることができる。ボタン３１５は、ボタンを押下すると両方のイヤーカップが同時に通気されるように、ヘッドホンのヘッドバンドの上、またはヘッドホンに関連するケーブルの上に位置させることができる。
【００２６】
図４は、異方性バルブのインピーダンスが音の周波数とともにどのように変化するかを示している。Ｙ軸４００は、図２の異方性バルブ２００、２１０、図３Ａ〜図３Ｃの異方性バルブ３７０、３８０の音響インピーダンスを表している。Ｘ軸４１０は音の周波数を表している。点線４２０が、高インピーダンス方向の異方性バルブのインピーダンスを表しているのに対し、実線４３０は、低インピーダンス方向の異方性バルブのインピーダンスを表している。１０Ｈｚ未満では、図２の異方性バルブ２００、２１０、図３Ａ〜図３Ｃの異方性バルブ３７０、３８０は、基本的に二方向バルブとなるので、空気がバルブ内を高インピーダンス方向および低インピーダンス方向の両方に邪魔されずに流れることを可能にする。１０Ｈｚと２０Ｈｚとの間では、順方向が低インピーダンスを呈して開き、逆方向が高インピーダンスを呈して閉じるので、図２の一対の異方性バルブ２００、２１０、図３Ａ〜図３Ｃの一対の異方性バルブ３７０、３８０はポンプとして機能する。２０Ｈｚ以上では、図２の異方性バルブ２００、２１０、図３Ａ〜図３Ｃの異方性バルブ３７０、３８０は、図１のイヤーカップ１００から外部環境に漏れる可聴音、および外部環境から図１のイヤーカップ１００に侵入する可聴音を遮断する。
【００２７】
図５Ａ〜図５Ｂは、一実施形態による構造的動的異方性バルブを示している。構造的動的異方性バルブ５００（第１のバルブおよび／または第２のバルブとすることができる）は、１つ以上の抵抗部材５１０と、第１の開口部５４０と、第２の開口部５５０と、を含む。流体は、第１の開口部５４０と第２の開口部５５０との間のバルブ５００を流れる、すなわちバルブ５００に流入してバルブ５００から流出する。抵抗部材５１０は、流体が抵抗部材５１０に圧力を与えると移動する。
【００２８】
図５Ａは、バルブ５００の低インピーダンス方向５２０に移動する流体を示している。流体がバルブ５００の低インピーダンス方向５２０に移動する場合、抵抗部材５１０はバルブ５００の内側表面に向かって移動してバルブ５００のほぼ全幅を開放することにより、流体がバルブ５００内を流れることを可能にする。
【００２９】
図５Ｂは、バルブ５００の高インピーダンス方向５３０に移動する流体を示している。流体がバルブ５００の高インピーダンス方向５３０に移動する場合、抵抗部材５１０はバルブの中心に向かって移動することにより、流体が開口部内を流れることができるバルブ５００内の当該開口部を狭くするか、または完全に閉じる。
【００３０】
図６Ａ〜図６Ｂは、別の実施形態による構造的動的バルブを示している。構造的動的バルブ６００（第１のバルブまたは第２のバルブとすることができる）は、抵抗部材６１０と、任意のばね６２０と、第１の開口部６３０と、第２の開口部６４０と、停止部材６８０と、を含む。構造的動的バルブ６００は、流体の流れを遮断する抵抗部材６１０が球形ボールであるボールチェックバルブとすることができる。抵抗部材６１０は、楕円体のような様々な形状を採ることができる。ボール６１０はほとんどの場合、金属により形成されるが、ボール６１０は他の材料により形成することができる、または幾つかの特殊な場合には、人工ルビーにより形成することができる。幾つかのボールチェックバルブ６００では、ボール６１０は、ばね６２０でばね付勢されてバルブ６００を閉じた状態を保ち易くする。ばねを用いないこれらの設計の場合、逆方向の流れでボールを第２の開口部６４０に向かって移動させて密閉状態を形成する必要がある。第２の開口部６４０に至るバルブ６００の内側表面６５０は、実質的に円錐先細り状になって、抵抗部材６１０を第２の開口部６４０内に案内し、逆方向の流れを停止させる際に密閉状態を積極的に形成する。
【００３１】
図６Ａは、バルブ６００の低インピーダンス方向６６０に移動する流体を示している。流体がバルブ６００の低インピーダンスの方向６６０に移動する場合、抵抗部材６１０が開口部６３０に向かって移動することにより、開口部６４０を開放して流体がバルブ６００内を流れることを可能にする。停止部材６８０はバルブ６００の内部に位置決めされて、流体が低インピーダンス方向６６０に移動する場合に、抵抗部材６１０がバルブから開口部６３０を通って運び出されるのを防止する。
【００３２】
図６Ｂは、バルブ６００の高インピーダンス方向６７０に移動する流体を示している。流体がバルブ６００の高インピーダンス方向６７０に移動する場合、抵抗部材６１０は、第２の開口部６４０に向かって移動することにより、流体が開口部内を流れることができるバルブ６００内の当該開口部６４０を完全に閉じる。
【００３３】
図７は、構造的静的バルブを示している。構造的静的バルブ７００（第１のバルブおよび／または第２のバルブとすることができる）は、テスラバルブとすることができる。構造的静的バルブ７００は、第１の開口部７１０と、第２の開口部７２０と、１つ以上の抵抗部材７３０と、を含む。構造的静的バルブ７００の断面は、正方形、円形、長方形とすることができ、コーナーが丸みを帯びた形状などとすることができる。抵抗部材７３０は、バルブ内を方向７４０に流れる流体に対しては高インピーダンスを呈するのに対し、バルブ内を方向７５０に流れる流体に対しては低インピーダンスを呈する。抵抗部材７３０は、方向７６０、７７０に流れる流体の衝突を引き起こすことにより乱流を生じさせるので、方向７４０に高インピーダンスが生じる。抵抗部材７３０は、方向７８０、７９０に流れる流体の滑らかな流れを形成するので、方向７５０に低インピーダンスが生じる。
【００３４】
構造的静的バルブ７００の様々なパラメータは、構造的静的バルブ７００の異方性を保持し続けながら変えることができる。変えることができるパラメータは、バルブ７００の幅、バルブ７００の幅対深さの比、１つ以上の抵抗部材７３０のサイズ、抵抗部材７３０の形状、２つの抵抗部材７３０の間の相対位置、および抵抗部材７３０の数である。抵抗部材７３０の形状を変えるとき、抵抗部材７３０の長さ、および角度を変えることができる。
【００３５】
図８は、図１のラインＢに沿ったイヤーカップの断面を示している。２つ以上の構造的静的バルブ８１０、８３０（簡潔性を期して、２つだけ記号が付されている）は、イヤーカップ８００と一体に設けることができる。構造的静的バルブ８１０、８３０（第１のバルブおよび／または第２のバルブとすることができる）は、１つ以上の抵抗部材８２０、８２５（簡潔性を期して、２つだけ記号が付されている）を有することができる。図示の構造的静的バルブ８１０、８３０は１つの抵抗部材を有する。構造的静的バルブ８１０、８３０は、テスラバルブとすることができる。構造的静的バルブ８１０、８３０は、ヘッドホンの２つの構成要素の間に挟まれる、例えば図１のイヤーカップ１００と図１のイヤーパッド１５０との間に挟まれるパターンとして製造することができる。代替的に、または加えて、バルブ８１０は図１のイヤーカップ１００内に形成することができる。複数のバルブ８１０は、半分が内側を向き、半分が外側を向くようにイヤーカップの外周に沿って形成することができる。
【００３６】
一実施形態では、イヤーカップ８００の上部表面８４０に配置される各バルブ８１０は、イヤーカップ８００の下部表面８５０に配置される、対応するバルブ８３０を有することができる。上部バルブ８１０および下部バルブ８３０は、実質的に同じ方向に、または互いに対して３０°以内に収まるように配向することができる。
【００３７】
図９は、ポンプ部材が靴底の内部に形成された状態の靴を示している。本出願において開示される通気システムは、靴、運動着、携帯機器、コンピュータなどのような様々な熱保持部材に適用することができる。ポンプ部材は、本出願に記載されているような２つ以上の異方性バルブ９００、９１０（すなわち、第１のバルブおよび第２のバルブ）を含む。一方のバルブは、空気が低インピーダンスで靴から流れ出すことを可能にし、他方のバルブは、空気が低インピーダンスで靴に流れ込むことを可能にする。バルブ９００、９１０は、靴底、靴の上部、靴の側部、靴紐の穴の内部などと一体に設けることができる。靴の着用者が上下に足踏みする動作は大きな圧力変化を生み出し、この圧力変化を利用して、空気流が靴の内部を流れるようにすることができる。
【００３８】
図１０は、本出願において記載される通気システムを製造する方法のフローチャートである。ステップ１０００において、流体を収容するキャビティを画定する熱保持部材が提供される。
【００３９】
ステップ１０１０では、第１の異方性バルブを形成して熱保持部材の表面の内部に配置し、第１の熱保持部材の内部の暖温流体が熱保持部材から流れ出すことを可能にする。第１の異方性バルブは、第１のインピーダンスを第１の方向に有し、第２のインピーダンスを第１の方向と実質的に反対の方向に有する。第１のインピーダンスは第２のインピーダンスよりも小さい。
【００４０】
ステップ１０２０では、第２の異方性バルブを形成して熱保持部材の表面の内部に配置し、第２の熱保持部材の外部の冷温流体が熱保持部材に流れ込むことを可能にする。第２のバルブは、熱保持部材の表面から離れる方向の流体の第２の流動方向にほぼ配向される。第２の異方性バルブは、第３のインピーダンスを第２の方向に有し、第４のインピーダンスを第２の方向と実質的に反対の方向に有する。第３のインピーダンスは第４のインピーダンスよりも小さい。第１のインピーダンスは第３のインピーダンスと実質的に同じとすることができ、第２のインピーダンスは第４のインピーダンスと実質的に同じとすることができる。第１のおよび第２の方向は、実質的に同じとすることができ、例えばこれらの方向は、同じとすることができる、または互いに対して３０°の角度以内に収まるようにすることができる。
【００４１】
この方法は、第１の開口部と、第２の開口部と、抵抗部材と、を含む第１の異方性バルブを設けて、実質的に上向き方向、および実質的に下向き方向に変化するインピーダンスを形成することを含むことができる。異方性バルブは、構造的動的バルブまたは構造的静的バルブとすることができる。
【００４２】
方法は、駆動部材を設けて流体が実質的に上向き方向に流れるようにすることを含むことができる。ポンプ部材は、２０Ｈｚ未満の周波数を発するように構成されたスピーカを含むことができる。
【００４３】
方法は、温度センサを設けて流体の温度を測定し、温度が３７℃のような所定の閾値を上回る際にポンプ部材を作動させることを含むことができる。
【００４４】
方法は、ユーザが、ポンプ部材を作動させることを可能にする機構を、例えば、イヤーカップの外部、ヘッドホンのヘッドバンド、ヘッドホンに取り付けられるケーブルなどに配置されるボタンを設けることを含むことができる。
【００４５】
備考
特許請求する主題の様々な実施形態に関するこれまでの説明は、例示および説明のために提供されている。網羅的であること、または特許請求する主題を開示される正確な形態に限定することを意図するものではない。多くの修正形態および変形形態が当業者には明らかであろう。実施形態は、本発明の原理および本発明の実際の用途を最も良く記述するように選択および説明されていることにより、関連技術分野の当業者は、特許請求する主題、様々な実施形態、および想定される特定の用途に適する様々な変形を理解することができる。
【００４６】
実施形態は、完全に機能しているコンピュータおよびコンピュータシステムの文脈で説明されてきたが、当業者であれば、様々な実施形態がプログラム製品として様々な形態で供給される可能性があること、および本開示が、実際に供給を行うために使用される特定の種類のマシンまたはコンピュータ可読媒体に関係なく、均等に適用されることを理解できるであろう。
【００４７】
上の詳細な説明は、特定の実施形態および想定される最良の形態について記載しているが、上の説明がいかに詳細に本文に示されていようとも、実施形態は数多くの手法で実施することができる。システムおよび方法の詳細は、依然として本明細書に包含されながらも、システムおよび方法の実現形態の細部において相当程度変わり得る。上に説明した通り、様々な実施形態の特定の特徴または態様について記載する場合に使用される特定の専門用語は、当該専門用語が関連する本発明の任意の特定の特性、特徴、または態様に限定されるように本明細書において再定義されていることを意味していると解釈されるべきではない。概して、これらの用語が本明細書において明示的に定義されていない限り、以下の特許請求の範囲において使用される用語が本発明を、本明細書において開示される特定の実施形態に限定すると解釈されるべきではない。したがって、本発明の実際の範囲は、開示される実施形態だけでなく、特許請求の範囲に記載の実施形態を実施または実現する全ての同等の手法も包含する。
【００４８】
本明細書において使用されている言語は、主に読み易さ、および教示を目的として選択されており、本発明の主題を詳述する、または制限するために選択されているわけではない。したがって、本発明の範囲は、この詳細な説明により限定されるのではなく、本明細書に基づく出願に関して発行される任意の請求項により限定されるものとする。したがって、様々な実施形態の開示は、以下の特許請求の範囲に記載されている実施形態の範囲の例示であり、実施形態の範囲を限定するものではない。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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