DE112016001753T5

DE112016001753T5 - Akustisches Schalladsorptionsmaterial mit einer angebrachten Kugelmatrix

Info

Publication number: DE112016001753T5
Application number: DE112016001753.7T
Authority: DE
Inventors: Christian Lembacher; William Ryan; Heribert Bauer
Original assignee: Sound Solutions International Co Ltd
Current assignee: Sound Solutions International Co Ltd
Priority date: 2015-04-16
Filing date: 2016-04-15
Publication date: 2018-01-18
Also published as: WO2016167640A1; CN107534808A; US9712913B2; US20160309254A1; CN107534808B

Abstract

Geschaffen ist ein gasadsorbierendes Material. Insbesondere ist eine Formmatrix aus vielen kugelförmigen Körnern aus einem gasadsorbierenden Material offenbart. Die einzelnen Kugeln weisen Partikel aus einem in hohem Maße porösen gasadsorbierenden Material und ein Bindemittel auf. Die vielen Kugeln werden mit einer zweiten Bindemittelsubstanz vermischt und zur Verwendung in dem Rückenvolumen eines akustischen Wandlers, beispielsweise einer Lautsprechervorrichtung, eines Mikrofons oder eines Balanced-Armature-Empfängers, zu einer gewünschten Gestalt geformt.

Description

HINTERGRUND ZU DER ERFINDUNG
a. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft im Wesentlichen das Gebiet der akustischen Wandler und speziell ein Gasadsorbermaterial zur Verwendung in akustischen Wandlern.
b. Hintergrund
Die Verwendung von porösen Materialien als Gasadsorber in Lautsprechern, um die Resonanzfrequenz zu verringern und/oder das Rückenvolumen (d. h. den Raum hinter der Lautsprechermembran) virtuell zu erweitern, ist in der Technik bekannt. Adsorptionsvermögen bezeichnet eine Eigenschaft eines Materials, das bewirkt, dass sich Moleküle, ob in einem festen oder flüssigen Zustand, an der Oberfläche des Materials anhäufen. Die Anzahl adsorbierter Moleküle hängt sowohl von der Konzentration von Molekülen, die das adsorbierende Material umgeben, als auch von der Oberflächengröße des adsorbierenden Materials ab. Eine Erhöhung der Konzentration von Molekülen, die das adsorbierende Material umgeben, führt zu einer Zunahme der Anzahl adsorbierter Moleküle. Desgleichen hat auch eine Erhöhung der Oberflächengröße eine Adsorption einer größeren Anzahl von Molekülen zur Folge. Eine Steigerung des Adsorptionsvermögens eines Gasadsorbers, der in einem Rückenvolumen eines Lautsprechers angeordnet ist, wird eine größere Verringerung der Resonanzfrequenz und/oder eine größere virtuelle Erweiterung des Rückenvolumens zur Folge haben, so dass dem Lautsprecher eine höhere akustische Leistung verliehen wird.
Die Technik der virtuellen Vergrößerung des Rückenvolumens eines Lautsprechers mittels eines Gasadsorbers eignet sich besonders für mobile Geräte, wie beispielsweise mobile Telefone, Tablets und Laptops, bei denen der Raum, der als Rückenvolumen eines Lautsprecher verfügbar ist, außerordentlich beschränkt sein kann. Während mobilen Geräten weitere Merkmale und Fähigkeiten hinzugefügt werden, wird der zur Nutzung als Lautsprecherrückenvolumen verfügbare Raum knapper. Die bekannten Verfahren aus dem Stand der Technik bieten für die verringerten Abmessungen des Rückenvolumens in einigen neueren mobilen Geräten kein ausreichendes Adsorptionsvermögen. Es besteht weiter ein Bedarf, mobile Geräte zu schaffen, die Lautsprecher mit einer verbesserten akustischen Leistung enthalten. Ein gesteigertes Adsorptionsvermögen des Gasadsorbermaterials, das in dem Rückenvolumen genutzt wird, wird eine Reduzierung der Größe des Rückenvolumens ohne eine Verminderung der akustischen Leistung erlauben. Alternativ kann eine Steigerung des Adsorptionsvermögens für eine feststehende Größe des Rückenvolumens eine akustische Leistung eines Lautsprechers verbessern.
Unterschiedliche poröse Materialien und unterschiedliche Konfigurationen wurden bisher als ein Gasadsorbermaterial in einem Rückenvolumen eines Lautsprechers verwendet, um die akustische Leistung des Lautsprechers zu verbessern. Beispielsweise lehrt das US-Patent 4.657.108 die Verwendung von Aktivkohlekörnchen in einem Lautsprecher. Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2011/0048844 A1 , auf deren gesamte Beschreibung hiermit Bezug genommen wird, offenbart ebenfalls die Verwendung von Aktivkohle sowie anderer in hohem Maße poröser Materialien, beispielsweise Silika, SiO₂, Tonerde Al₂O₃, Zirkonerde ZrO₃, Magnesia (MgO), Kohlenstoffnanoröhren und Fulleren. Weiter noch offenbart die US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0170687 A1 die Verwendung eines Zeolithmaterials, das ein Silizium/Aluminium-Massenverhältnis von wenigstens 200 aufweist.
Bisher wurden lose Partikel aus unterschiedlichen porösen Materialien in Pulver- oder Faserform als Gasadsorbermaterialien in Rückenvolumina von Lautsprechern verwendet, um die akustische Leistung zu verbessern. Allerdings führt die Verwendung von Pulvern und Fasern zu einer Reihe von Problemen. Beispielsweise können elektrisch leitende Materialien, z. B. Aktivkohle, Kurzschlüsse verursachen, falls die Partikel in die umgebenden elektrischen Schaltkreise gelangen. Außerdem kann ein loses Pulver bzw. Faser durch Schallwellen verschoben werden, so dass die Gesamtadsorptionswirkung des Materials dadurch verringert wird. Weiter können lose Rückstände akustische Einheiten verstopfen und Luftstrompfade versperren. Außerdem können gewisse edle poröse Materialien eine Korrosion von Metallkomponenten, z. B. des Metallgehäuses eines Bauelements, hervorrufen, mit denen sie möglicherweise in Berührung kommen.
Unterschiedliche Verfahren und Strukturen zur Überwindung der Probleme der Verwendung loser Partikel aus porösem Material wurden entwickelt. Beispielsweise offenbart die US-Patentveröffentlichung Nr. 2011/0048844 A1 die Verwendung eines gewebten oder nicht gewebten Stoffs, der anhand eines hydrophobischen Materials hergestellt ist, um Partikel aus einem porösen Material, wie beispielsweise Aktivkohle, zu stützen. Der Stoffbehälter ist flexibel und kann hergestellt werden, um in eine Reihe unterschiedlicher Räume zu passen. Allerdings stellt ein derartiger Stoffbehälter nicht immer die optimale Menge von gasadsorbierendem Material bereit, die in ein vorgegebenes Volumen in einem Lautsprecher passen kann.
Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0341118 A1 offenbart einen Behälter, um ein poröses Material aufzunehmen, wobei der Behälter wenigstens eine Wand aufweist, die anhand eines schalldurchlässigen Materials hergestellt ist, beispielsweise ein Filter. Der Behälter kann eine vorbestimmte dreidimensionale Gestalt aufweisen, beispielsweise, um zu dem verfügbaren Raum in dem Rückenvolumen einer Lautsprecherkapsel im Inneren eines mobilen Geräts zu passen, wobei eine Wand aus dem schalldurchlässigen Material hergestellt ist, um die Übertragung von Schall auf das Gasadsorptionsmaterial im Inneren des Behälters zu erlauben.
Ob in einem Behälter genutzt oder auch nicht, ist ein Problem, das sich in Zusammenhang mit der Verwendung loser Partikeln aus einem gasadsorbierenden Material stellt, dass die Partikel möglicherweise gegeneinander verdichtet werden, was jeden Luftstrom zwischen den Partikeln erschwert. Dies kann Luft daran hindern, die Flächen der Partikel an der Innenseite einer Masse von Partikeln zu erreichen, mit der Folge einer Verringerung der Gesamtoberflächengröße, die der Luft im Inneren des Rückenvolumens ausgesetzt ist.
Ein Problem in Zusammenhang mit dem Verwenden eines Behälters für den Gasadsorber ist, dass das Packen selbst einen Teil des verfügbaren Raums im Inneren des Rückenvolumens des Lautsprechers nutzen muss. Da das Adsorptionsvermögen mittels einer größeren der Luft ausgesetzten Oberflächengröße gesteigert wird, besteht ein Bedarf, so viel gasadsorbierendes Material wie möglich in dem Rückenvolumen unterzubringen. Es wurden daher Versuche unternommen, ein gasadsorbierendes Material in dem Rückenvolumen ohne den Bedarf eines Behälters zu schaffen, während gleichzeitig Probleme im Zusammenhang mit losen Partikeln angegangen wurden.
Im Zusammenhang mit großen herkömmlichen Lautsprechersystemen versucht die Europäische Patentveröffentlichung Nr. EP2003924 A1 die Probleme verdichteter loser Partikel zu lösen. Darin ist ein geformter Gasadsorber offenbart, der erlangt wird, indem einer Vielzahl von Partikeln von Aktivkohle ein Bindemittel hinzugefügt wird, so dass dadurch zwischen den Partikeln des porösen Materials im Vergleich zu einem herkömmlichen Gasadsorber, der kein Bindemittel aufweist, weitere Abstände gebildet werden. Die Größe der Partikel ist mit einem Durchmesser von etwa 0,5 mm verhältnismäßig groß. Das Bindemittel ist in Gestalt eines pulverförmigen Kunstharzmaterials oder eines faserigen Kunstharzmaterials vorgesehen. Die Vielzahl von Partikeln und das Bindemittel können zu einer beliebigen Gestalt geformt werden.
Die US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0170687 A1 , die durch Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen ist, offenbart ein gasadsorbierendes Material, das viele Zeolithpartikel enthält, die durch ein Bindemittel miteinander verklebt sind, um Körner aus einem Zeolithmaterial zu bilden. Der Abstand zwischen Partikeln innerhalb der Körner lässt sich durch das Bindemittel und die Verarbeitung des Materials erzielen. Die Zeolithpartikel sind mit einem mittleren Durchmesser von unter 10 Mikrometer wesentlich kleiner als die Aktivkohlepartikel. Die durchschnittliche Abmessung der Körner aus Zeolithmaterial liegt im Bereich zwischen 0,2 Millimeter und 0,9 Millimeter. Die sich ergebenden Körner aus Zeolithmaterial sind ausreichend groß, um gegenüber der Verwendung des Materials in Form von losen Partikeln eine bessere physikalische Handhabung zu ermöglichen, und können für die Handhabung in zweckmäßige Formen gebracht werden. Ein Beispiel eines derartigen gasadsorbierenden Materials wird in der N'Bass^TM Virtual Back Volume Technologie von Knowles Corporation genutzt. Einige unterschiedliche miniaturisierte Lautsprechermodelle, die die N'Bass^TM Technologie verwenden, können von Knowles bezogen werden.
Kugelförmige Körner aus Zeolithmaterial bieten spezielle Vorteile bei der Handhabung, Packung und Raumnutzung. Beispielsweise wurden dem in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0341118 offenbarten Behälter kugelförmige Körner aus Zeolithmaterial hinzugefügt, mit der Folge, dass mehr adsorbierendes Material und eine größere Oberflächengröße in einem Rückenvolumen vorgesehen wird als bei Verwendung anderer Korngestalten. Es wurden bisher auch kugelförmige Körner aus einem Zeolithmaterial unmittelbar in den Rückenvolumenraum einer Lautsprechervorrichtung gefüllt. Insbesondere ermöglicht die Kugelgestalt ein ”Schütten” der Körner in eine Öffnung in dem Rückenvolumen, die nach dem Füllen dicht verschlossen wird. Während dieses Verfahren offensichtliche Vorteile aufweist, besteht weiter ein Bedarf, die kugelförmigen Körner im Inneren des Rückenvolumens unter Verwendung einer Maschen- oder Entlüftungswand unterzubringen, die schalldurchlässig. Zusätzlich können die Herstellungsprozesse, die für dieses spezielle Verfahren erforderlich sind, beispielsweise ein Anordnens der Körner aus Zeolithmaterial in dem Rückenvolumen, kompliziert und kostspielig sein. Die Alternative der Verwendung eines Behälters hat dieselben Nachteile, wie sie oben offenbart sind.
Bisher wurde ein gasabsorbierendes Material in Mikrofonen, Balanced-Armature-Empfängern oder sonstigen ähnlichen miniaturisierten akustischen Wandleranwendungen gewöhnlich nicht verwendet, da die Verfahren nach dem Stand der Technik unter der Voraussetzung der wesentlich kleineren verfügbaren Rückenvolumenräume in jene Vorrichtungen unzureichend oder unwirtschaftlich waren. Während die US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0170687 A1 einen handelsüblichen Mikrolautsprecher offenbart, der ein Rückenvolumen von 1 cm³ aufweist, ist das Gesamtvolumen der meisten Balanced-Armature-Empfänger, die in In-Ear-Kopfhörern und Hörhilfen genutzt werden, kleiner als eine Viertel jener Größe. Und der verfügbare Raum, in den gasadsorbierendes Material hinzugefügt werden könnte, bildet einen Bruchteil jenes kleinen Gesamtraums.
Somit besteht ein Bedarf, innerhalb des verfügbaren Raums für ein Lautsprecherrückenvolumen im Inneren eines mobilen Geräts das maximal mögliche Adsorptionsvermögen eines gasadsorbierenden Materials vorzusehen. Weiter besteht ein Bedarf, gasadsorbierende Materialien zu verwenden, um die Leistung akustischer Wandler zu verbessern, die sich von Lautsprechern unterscheiden, z. B. Mikrofone und Balanced-Armature-Empfänger, die in der Regel noch weniger Raum haben, der verfügbar ist, um als ein Rückenvolumen zu wirken.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Probleme aus dem Stand der Technik zu lösen und ein gasadsorbierendes Material zu schaffen, das in einem vorgegebenen Rückenvolumen ein größeres Adsorptionsvermögen als aus dem Stand der Technik aufweist. Eine weitere Aufgabe ist es, ein gasadsorbierendes Material zu schaffen, das ein größeres Adsorptionsvermögen aufweist, indem eine Formgasadsorber geschaffen wird, der aus viele Kugeln hergestellt ist, die gasadsorbierende poröse Partikel und ein Bindemittel aufweisen. Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein gasadsorbierendes Material zu schaffen, das in der Lage ist, das gewünschte Absorptionsvermögen in kleineren Rückenvolumina im Innern von akustischen Wandlern, z. B. Lautsprechern, Mikrofonen und Balanced-Armature-Empfängern vorzusehen. Noch eine weitere Aufgabe ist es, ein gasadsorbierendes Material in Form einer adsorbierenden Beschichtung zu schaffen, die sich an den Innenflächen eines Rückenvolumenraums innerhalb einer akustischen Wandlervorrichtung anbringen lässt.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist ein Formgasadsorbermaterial offenbart, das gestaltet werden kann, um in den Raum zu passen, der als ein Rückenvolumen für einen Lautsprecher in einem mobilen Gerät verfügbar ist. Das Gasadsorbermaterial beinhaltet viele Kugeln und ein Bindemittel, das bewirkt, dass die Kugeln an benachbarten Berührungspunkten aneinander haften. In dieser Weise erzeugen die Kugeln eine Matrixstruktur, wobei zwischen den Kugeln Luftkanäle vorhanden sind, um für Luft einen Zutritt zu den innenliegenden Kugeln, und somit zu den Flächen der porösen Partikel innerhalb sämtlicher Kugeln zu ermöglichen. In einer Ausführungsform kann die Kugelmatrix vor einem Aushärten des Bindemittels zu dreidimensionalen willkürlichen Gestalten geformt werden, um zu speziellen Anwendungen, wie beispielsweise dem Rückenvolumen in einer speziellen Mobiltelefonvorrichtung, zu passen. Die oberflächenvergütete Formgestalt lässt sich während der Herstellung ohne weiteres in den verfügbaren Rückenvolumenraum einsetzen.
Gemäß einer Ausführungsform beginnt der allgemeine Vorgang für das Formen der Formkugelmatrix mit einer Hohlraumform, die der Gestalt des verfügbaren Rückenvolumens im Inneren der Konstruktion der akustischen Vorrichtung entspricht, oder innerhalb eines geeigneten Werkzeugs, das die gleiche Struktur aufweist wie die angestrebte akustische Vorrichtung. Der Hohlraum ist mit vielen Kugeln aus einem gasadsorbierenden Materials gefüllt. Während sich die Kugeln in dem Hohlraum befinden, werden sie einem unter Druck stehenden organischen Lösungsmittel ausgesetzt. Das adsorbierende Material wird das Lösungsmittel adsorbieren. Als Nächstes wird dem Material eine mittels UV-Strahlung oder Temperatur vernetzbare Bindemittelsubstanz, z. B. handelsübliche kolloidale Binder, die Zellulose oder Polyurethan enthalten, hinzugefügt. Das Bindemittel wird anschießend unter einem reduzierten Druck vernetzt, so dass es dem adsorbierten organischen Lösungsmittel erlaubt ist, zu desorbieren, was wiederum die adsorbierenden Porenstrukturen in dem adsorbierenden Material öffnet.
Die an der äußeren Schicht der Kugelmatrix angeordneten Kugeln können eine verhältnismäßig schwächere Anbindung als die Kugeln an der Innenseite der Matrix aufweisen, da die äußeren Kugeln weniger Befestigungspunkte aufweisen werden. Folglich kann für die äußeren Kugeln eine Hülle in Gestalt eines beschichtbaren Materials vorgesehen werden, was eine zusätzliche mechanische Festigkeit für äußere Kugeln vorsehen kann. Die Hülle muss luftdurchlässig sein und weist im Idealfall adsorbierende Materialien auf, um einen Zutritt von Luft zu der Matrix mit minimaler Behinderung zu ermöglichen.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung kann ein Gasadsorbermaterial, wie in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0170687 A1 offenbart, das eine Kugelgestalt aufweist, als die Kugeln in der Formkugelmatrix verwendet werden. Das gasadsorbierende Material ist ein Zeolithmaterial, das viele Zeolithpartikel enthält, die ein Silizium/Aluminium-Massenverhältnis von wenigstens 200 aufweisen. In weiteren Ausführungsformen enthält das Zeolithmaterial aluminiumfreie Zeolithpartikel, z. B. Zeolithpartikel in einer reinen SiO₂-Modifikation. Das Zeolithmaterial enthält ferner ein Bindemittel, das die vielen Zeolithpartikel miteinander verklebt und Körner aus Zeolithmaterial formt, die größer sind als ein einzelnes Zeolithpartikel. Das Hinzufügen des Bindemittels ermöglicht gemeinsam mit einem geeigneten Verarbeiten der Bestandteile des Zeolithmaterials die Erzeugung von Räumen zwischen den Zeolithpartikeln.
Die einzelnen Zeolithpartikel innerhalb des Zeolithmaterials weisen einen mittleren Durchmesser im Bereich von weniger als 10 Mikrometer und mehr als 0,1 Mikrometer auf. In weiteren Ausführungsformen haben die Zeolithpartikel einen mittleren Durchmesser von weniger als 2 Mikrometer. Die Körner aus Zeolithmaterial, die auf den vielen Partikeln und dem Bindemittel basieren, weisen eine mittlere Korngröße in einem Bereich zwischen 0,2 Millimeter und 0,9 Millimeter auf. Die Zeolithpartikel haben natürliche innere Poren mit einem Durchmesser von gewöhnlich zwischen 0,4 nm und 0,7 nm, wobei die untere Grenze etwa die Größe eines Stickstoffmoleküls ist. Innerhalb des Zeolithmaterials sind zwischen den Zeolithpartikeln zweite Poren gebildet, wobei die zweiten Poren einen Durchmesser von etwa 1 bis 10 Mikrometer aufweisen. In weiteren Ausführungsformen werden die Zeolithpartikel geeignet verarbeitet, so dass ein zweiter Satz von Poren, die als Makroporen bezeichnet werden, in den Zeolithpartikeln gebildet wird, und deren Porendurchmesser größer ist als derjenige der natürlichen inneren Poren. In einer Ausführungsform weisen die Makroporen einen Durchmesser im Bereich von 1 Mikrometer bis 10 Mikrometer auf.
In weiteren Ausführungsformen kann das gasadsorbierende Material, das die einzelnen Kugeln in der Formkugelmatrix bildet, ein anderes in hohem Maße poröses Material sein, wie beispielsweise Aktivkohle, Silika, SiO₂, Tonerde Al₂O₃, Zirkonerde ZrO₃, Magnesia (MgO), Kohlenstoffnanoröhren und Fulleren.
In einer Ausführungsform kann das gasadsorbierende Material Kugeln mit unterschiedlichen Durchmessern, z. B. zwei verschiedenen Durchmessern, enthalten. Beispielsweise kann das gasadsorbierende Material Kugeln mit mindestens zwei unterschiedlichen Durchmessern enthalten.
In Ausführungsformen kann die Matrix aus dem gasadsorbierenden Material einen oder mehrere lineare Kanäle in oder durch die Matrix aufweisen, um einen Luftstrom in die Matrix zu fördern. Solche Kanäle können beispielsweise gestaltet werden, indem die Matrix um einen oder mehrere lineare Fortsätze oder Elemente gebildet wird, und der eine oder die mehreren linearen Fortsätze oder Elemente nach dem Bilden der Matrix entfernt werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist eine adsorbierende Beschichtung vorgesehen, die ein adsorbierendes Material und ein Beschichtungsmaterial aufweist. Das adsorbierende Material ist ein in hohem Maße poröses Material, wie beispielsweise Aktivkohle, Silika, SiO₂, Tonerde Al₂O₃, Zirkonerde ZrO₃, Magnesia (MgO), Zeolithe, Kohlenstoffnanoröhren und Fulleren. Das Beschichtungsmaterial wird aus der Liste ausgewählt, die Anstrichfarbe, Laminat, Plattierungsmaterial und ein ähnliches Beschichtungsmaterial enthält.
In einer Ausführungsform beinhaltet das adsorbierende Material in der adsorbierenden Beschichtung lose Partikel eines in hohem Maße porösen Materials. In einem solchen Fall wird die adsorbierende Beschichtung auf die Oberfläche eines Rückenvolumens mit einer Dicke aufgetragen, die eine Verdichtung der losen Partikel vermeidet. Die Dicke hängt zum Teil von der Größe der losen Partikel des in hohem Maße porösen Materials ab.
In einer Ausführungsform enthält das adsorbierende Material viele Körner eines adsorbierenden Materials, wobei jedes Korn mehrere Partikel eines in hohem Maße porösen Materials und ein Bindemittel aufweist. Die mehreren Körner werden vor dem Mischen mit dem Beschichtungsmaterial zubereitet und vernetzt. Das Bindemittel erzeugt innerhalb jedes Korns Räume zwischen einzelnen Partikeln des in hohem Maße porösen Materials. In dieser Ausführungsform kann die adsorbierende Beschichtung aufgrund des Abstands, der durch das Bindemittel vorgesehen ist, an der Fläche eines Rückenvolumens angebracht werden, ohne dass eine Gefahr besteht, dass die Partikel in dem adsorbierenden Material verdichtet werden.
In einer weiteren Ausführungsform enthält das Beschichtungsmaterial ferner ein Bindungsmittel, und das adsorbierende Material enthält lose Partikel eines in hohem Maße porösen Materials. Das Bindungsmittel in dem Beschichtungsmaterial erfüllt eine ähnliche Funktion wie das Bindemittel in den Körnern eines adsorbierenden Materials, indem es zwischen einzelnen Partikeln Räume schafft. Die adsorbierende Beschichtung kann an den Oberflächenwänden eines Rückenvolumens ohne Rücksicht darauf angebracht werden, dass die Partikel verdichtet werden, falls die Beschichtung während des Auftragens zu dick ist.
In einer Ausführungsform enthält die adsorbierende Beschichtung ein adsorbierendes Material und ein Beschichtungsmaterial. Das Beschichtungsmaterial ist von der Art, die unter einem Farbanstrich, einem Laminat und einem Plattierungsmaterial ausgewählt ist. Die adsorbierende Beschichtung wird an den gewünschten Innenflächen eines Rückenvolumens für einen akustischen Wandler angebracht. In einer Ausführungsform wird die Viskosität der adsorbierenden Beschichtung in Abhängigkeit von der gewünschten endgültigen Dicke der Beschichtung an den Innenflächen des Rückenvolumens eingestellt. In einer weiteren Ausführungsform wird die adsorbierende Beschichtung vernetzt, indem sie für eine geeignete Zeit einer Wärme bei einer angemessenen Temperatur unterworfen wird.
In einer weiteren Ausführungsform enthält die adsorbierende Beschichtung ein adsorbierendes Material und ein Beschichtungsmaterial. Das Beschichtungsmaterial enthält ein inertes Bindemittel, z. B. Calciumsulfat (Gips) und Wasser. Das Gemisch von adsorbierendem Material, Bindemittel und Wasser wird als eine dicker Schlamm auf die gewünschten Innenflächen des Rückenvolumens für die akustische Wandlervorrichtung aufgetragen. Der Struktur, die das Rückenvolumen bildet, ist aus einem nicht reaktiven Material hergestellt. Nachdem das Beschichtungsmaterial aufgetragen ist, wird er durch Erwärmen in einem Ofen für dreißig Minuten bei 110°C aktiviert.
In einer Ausführungsform enthält die adsorbierende Beschichtung ein adsorbierendes Material, ein Beschichtungsmaterial und ein porenbildendes Agens, wie beispielsweise Weinsäure. Das porenbildende Agens wird verwendet, um die Bildung zusätzlicher Poren in dem adsorbierenden Beschichtungsmaterial zu fördern, was besonders nützlich ist in Situationen, in denen das Beschichtungsmaterial Poren in dem adsorbierenden Material auffüllt oder verstopft.
Sowohl die Anordnung der Formkugelmatrix eines Gasadsorbers als auch das adsorbierende Beschichtungsmaterial haben mehrere Vorteile gegenüber den Anwendungen aus dem Stand der Technik, die ein gasadsorbierendes Material in einer akustischen Wandlervorrichtung verwenden. Beispielsweise kann auf ein externes Packen für den Gasadsorber verzichtet werden, da in beiden Anwendungen keine losen Partikel vorhanden sind. Weiter werden die Kugeln in der Formkugelmatrix durch das Bindemittel zusammengehalten, und Partikel in dem adsorbierenden Material werden innerhalb des Beschichtungsmaterials gebunden. Aus dem gleichen Grunde kann auf die Maschen- oder Entlüftungswand verzichtet werden, die in dem Verfahren eines unmittelbaren Füllens des Rückenvolumenraums mit kugelförmigen Körnern erforderlich ist.
Mit dem Verzicht auf ein externes Packen oder auf eine Maschenwand kann mehr gasadsorbierendes Material in dem verfügbaren Rückenvolumenraum untergebracht werden, indem die offenbarte Formkugelmatrixanordnung verwendet wird, oder indem eine adsorbierende Beschichtung an den Innenflächen angebracht wird, so dass die Gesamtadsorptionsfähigkeit des gasadsorbierenden Materials gesteigert wird. Das Formen der Kugelmatrix zu einer Gestalt, die zu der speziellen Anwendung passt, kann außerdem ermöglichen, mehr Material in dem verfügbaren Raum unterzubringen, als wenn das Direktfüllverfahren verwendet wird, bei dem sich die endgültige Anordnung der Kugelflächen nicht immer steuern lässt. Sowohl die Formkugelmatrix als auch die adsorbierende Beschichtung ermöglichen außerdem eine Anordnung des gasadsorbierenden Materials in Räumen, bei denen das Direktfüllverfahren keine guten Ergebnisse erzielt.
Die Erfindung betrifft ferner eine akustische Vorrichtung, beispielsweise einen Lautsprecher, ein Mikrofon oder einen Balanced-Armature-Empfänger, die einen Rückenvolumenraum aufweist, und die entweder eine Formkugelmatrixanordnung, wie sie vorstehend beschrieben ist, die in dem Rückenvolumen des Lautsprechers der Vorrichtung enthalten ist, oder eine adsorbierende Beschichtung aufweist, die an den Innenflächen des Rückenvolumenraums angebracht ist. Die Erfindung betrifft ferner ein mobiles Gerät oder eine Höhrvorrichtung, beispielsweise ein drahtloses Telefon, ein Tablet, einen Laptop, eine Hörhilfe oder In-Ear-Kopfhörer, die eine oder mehrere akustische Vorrichtungen enthalten.
Das Verwenden der Formkugelmatrix und/oder die Verwendung einer adsorbierenden Beschichtung als ein gasadsorbierendes Material bieten beide einen weiteren Vorteil gegenüber dem Stand der Technik insofern, als sie die Anordnung eines gasadsorbierenden Materials in Anwendungen ermöglicht, bei denen der verfügbare Rückenvolumenraum noch kleiner ist als im Falle von Lautsprechern in mobilen Geräten. Insbesondere sieht sowohl die Formkugelmatrix als auch die adsorbierende Beschichtung die Möglichkeit vor, die relativ kleinen Rückenvolumina auszufüllen, die in Mikrofonen, Hörhilfen und In-Ear-Kopfhörern verfügbar sind. Balanced-Armature-Empfänger werden wegen ihrer Leistungsfähigkeit und ihres kleinen Formfaktors häufig für Hörhilfen und In-Ear-Kopfhörer genutzt. Allerdings wurden bekannte gasadsorbierende Materialien und Verfahren aufgrund des verhältnismäßig geringen Rückenvolumenraums in Balanced-Armature-Empfängern bisher in Zusammenhang mit jenen Vorrichtungen nicht genutzt. Das Hinzufügen eines gasadsorbierenden Materials, sei es als die beschriebene Formkugelmatrix oder sei es als die adsorbierende Beschichtung, führt zu einer Verbesserung der akustischen Leistung der Vorrichtung.
Außerdem ist eine adsorbierende Beschichtung besonders in Konfigurationen eines Rückenvolumens geeignet, die aufgrund der räumlichen Beschränkungen innerhalb eines mobilen Geräts schmale Kanäle aufweisen. Schmale Kanäle zwischen Räumen, die als ein Rückenvolumen für eine akustische Wandlervorrichtung verwendet werden, werfen insbesondere aufgrund der Menge an Raum in dem Kanal, die durch das Packen beansprucht wird, beim Packen Probleme für das gasadsorbierende Material auf. Weiter können schmale Kanäle, wenn kugelförmige Körner aus einem adsorbierenden Material unmittelbar in ein Rückenvolumen gefüllt werden, den Strom der Körner einschränken.
Die vorausgehend erwähnten und sonstige Aspekte, Merkmale, Einzelheiten, Verwendbarkeiten und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der folgenden Beschreibung und der Ansprüche in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen offenkundig.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Zeichnungen und in den Unteransprüchen aufgeführt. Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen im Einzelnen erläutert:
1 veranschaulicht eine Formkugelmatrix aus einem gasadsorbierenden Material gemäß einem Aspekt der Erfindung.
2 veranschaulicht eine Ausführungsform der kugelförmigen Körner aus einem gasadsorbierenden Material, das die Formkugelmatrix von 1 bildet.
3a veranschaulicht eine Lautsprecherkapsel für ein mobiles Gerät, das eine Formkugelmatrix aus einem gasadsorbierenden Material enthält, gemäß einem Aspekt der Erfindung.
3b veranschaulicht einen Balanced-Armature-Empfänger, in dem eine Formkugelmatrix aus einem gasadsorbierenden Material angeordnet ist, gemäß einem Aspekt der Erfindung.
4 veranschaulicht schematisch ein Korn aus einem gasadsorbierenden Material gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
5 veranschaulicht schematisch ein gestaltetes gasadsorbierendes Material, das anhand der Körner von 4 gebildet ist, gemäß Ausführungsformen der Erfindung.
6 veranschaulicht eine Formkugelmatrix aus einem gasadsorbierenden Material gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung.
7a und 7b veranschaulichen anhand schematischer isometrischer Ansichten einer Ausführungsform einer Formkugelmatrix Luftstromkanäle, die für einen Eintritt von Luft in die Matrix vorgesehen sein können.
8 veranschaulicht ein top-ported MEMS-Mikrofon mit einer gemäß einem Aspekt der Erfindung auf die Innenflächen eines Rückenvolumens aufgetragenen adsorbierenden Beschichtung.
9 veranschaulicht einen Balanced-Armature-Empfänger, in dem eine adsorbierende Beschichtung gemäß einem Aspekt der Erfindung enthalten ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Unterschiedliche Ausführungsformen hinsichtlich unterschiedlicher Vorrichtungen sind hier beschrieben. Zahlreiche spezielle Einzelheiten sind dargelegt, um ein gründliches Verständnis des allgemeinen Aufbaus, der Funktion, der Herstellung und der Verwendung der Ausführungsformen zu ermöglichen, wie sie in den Spezifikation beschrieben und in den beigefügten Zeichnungen dargestellt sind. Dem Fachmann wird jedoch einleuchten, dass die Ausführungsformen ohne derartige spezielle Einzelheiten ausgeführt werden können. In anderen Ausprägungen wurden allgemein bekannte Vorgänge, Komponenten und Elemente nicht im Einzelnen erläutert, um die Beschreibung der in der Spezifikation beschriebenen Ausführungsformen nicht zu überladen. Dem Fachmann wird klar sein, dass die hier beschriebenen und veranschaulichten Ausführungsformen nicht-beschränkende Beispiele sind, und dass somit anerkannt werden kann, dass die hier beschriebenen speziellen strukturellen und funktionalen Einzelheiten zur Veranschaulichung dienen können und den Schutzumfang der Ausführungsformen nicht unbedingt einschränken, deren Schutzumfang ausschließlich durch die beigefügten Patentansprüche definiert ist.
Über die gesamte Beschreibung hinweg bedeutet eine Bezugnahme auf ”unterschiedliche Ausführungsformen”, ”einige Ausführungsformen”, ”eine Ausführungsform” oder dergleichen, dass ein spezielles Merkmal, eine Konstruktion oder eine Eigenschaft, die in Zusammenhang mit der Ausführungsform beschrieben ist, in wenigstens einer Ausführungsform enthalten ist. Somit bezieht sich ein Verwenden der Ausdrücke ”in vielfältigen Ausführungsformen”, ”in einigen Ausführungsformen”, ”in einer Ausführungsform”, oder dergleichen an Orten über die gesamte Beschreibung hinweg nicht notwendig in allen Fällen auf dieselbe Ausführungsform. Außerdem können die speziellen Merkmale, Strukturen oder Eigenschaften in beliebiger geeigneter Weise in einer oder mehreren Ausführungsformen zusammengeführt werden. Somit können die speziellen Merkmale, Strukturen, oder Eigenschaften, die in Zusammenhang mit einer Ausführungsform veranschaulicht oder beschrieben sind, ganz oder teilweise mit den Merkmalen, Strukturen oder Eigenschaften einer oder mehrerer weiterer Ausführungsformen unter der Voraussetzung, dass eine derartige Kombination nicht unlogisch oder unzweckmäßig ist, ohne Beschränkung zusammengeführt werden.
1 zeigt eine Formkugelmatrix 10 aus einem gasadsorbierenden Material gemäß einer Ausführungsform. Die Formkugelmatrix 10 basiert auf vielen einzelnen kugelförmigen Körnern 20 aus einem gasadsorbierenden Material. Jedes der vielen kugelförmigen Körner 20 in der Formkugelmatrix 10 ist mit einem (nicht gezeigten) Bindemittel beschichtet, das bewirkt, das jedes der kugelförmigen Körner 20 an jedem der anderen kugelförmigen Körner 20, gegenüber denen es in der Formkugelmatrix 10 benachbart angeordnet ist, klebt. Aufgrund der Kugelgestalt der Körner 20 entstehen zwischen den Körnern 20 innerhalb der Kugelmatrix 10 Luftkanäle 12. Die Luftkanäle 12 ermöglichen einen Zutritt von Luft zu den kugelförmigen Körnern, die im Inneren der Kugelmatrix 10 angeordnet sind, und auf diese Weise zu den Flächen der porösen Partikel innerhalb sämtlicher kugelförmiger Körner 20.
2 zeigt die vielen einzelnen kugelförmigen Körner 20 aus einem gasadsorbierenden Material, ohne miteinander in der Formkugelmatrix 10 von 1 verklebt zu sein.
3a und 3b zeigen zwei Anwendungen der Formkugelmatrix 10 mit unterschiedlicher Gestalt. 3a zeigt eine Draufsicht auf eine Lautsprecherkapsel 30. Die Lautsprecherkapsel 30 weist einen Lautsprechereinsteckraum 32 und einen Rückenvolumenraum 34 auf. Eine Formkugelmatrix 36, die abgesehen von ihrer Gestalt mit der Matrix 10 übereinstimmt, ist gestaltet, um zu dem Rückenvolumenraum 34 zu passen.
3b zeigt eine Querschnittsansicht eines Balanced-Armature-Empfängers 40. Der Balanced-Armature-Empfänger 40 weist ein Gehäuse 42, eine Spule 44, einen Anker 46, Magnete 48, eine Membran 50 und einen Schallauslass 52 auf. Innerhalb des Gehäuses 42 und auf der Rückseite der Membran 50 befindet sich ein Rückenvolumenraum 54. Die Formkugelmatrix 56, die abgesehen von der Gestalt mit der Matrix 10 übereinstimmt, ist geformt, um zu dem Rückenvolumenraum 54 zu passen.
Das Verfahren zum Bilden einer Formkugelmatrix 36, 56, wie sie in 3a und 3b gezeigt ist, oder eine beliebige sonstige Anwendung beginnt mit einer Hohlraumform, die zu der Gestalt des verfügbaren Rückenvolumenraums 34, 54 im Inneren der Konstruktion der akustischen Vorrichtung passt. Im Falle der Lautsprecherkapsel 30 und des Balanced-Armature-Empfängers 40 in 3a und 3b würde die Hohlraumform, wie gezeigt, zu den Rückenvolumenräumen 34, 54 passen. Die Hohlraumform wird mit vielen kugelförmigen Körnern 20 aus einem gasadsorbierenden Material gefüllt. Während sich die kugelförmigen Körner 20 in dem Hohlraum befinden, werden sie einem unter Druck stehenden organischen Lösungsmittel ausgesetzt. Das adsorbierende Material wird das Lösungsmittel adsorbieren. Als Nächstes wird den kugelförmigen Körnern 20 im Inneren des Hohlraums eine mittels UV-Strahlung oder Wärme vernetzbare Bindemittelsubstanz, z. B. handelsübliche kolloidale Bindemittel, die Zellulose oder Polyurethan enthalten, hinzugefügt. Das Bindemittel wird anschießend unter einem reduzierten Druck vernetzt, so dass es dem adsorbierten organischen Lösungsmittel erlaubt ist, zu desorbieren, was wiederum die adsorbierenden Porenstrukturen in den kugelförmigen Körnern 20 öffnet. Anschließend wird die Formkugelmatrix 36, 56 aus der Hohlraumform entfernt und weist die gewünschte Gestalt auf, um in einer akustischen Vorrichtung 30, 40 angeordnet zu werden.
Die kugelförmigen Körner 20 an der Außenschicht der Formkugelmatrix 10 weisen möglicherweise eine verhältnismäßig schwächere Anbindung an die Matrix auf, da sie weniger Befestigungspunkte aufweisen. Daher kann für die äußeren kugelförmigen Körner 20 eine (nicht gezeigte) Hülle in Form eines beschichtbaren Materials vorgesehen sein. Die Hülle sieht ferner eine mechanische Festigkeit für das Anbringen der äußeren Schicht der kugelförmigen Körner 20 vor. Die Hülle ist eine adsorbierende Hülle, die einen Zutritt von Luft zu der Formkugelmatrix 10 mit einer minimalen Behinderung ermöglicht.
Viele unterschiedliche gasadsorbierende Materialien lassen sich für die kugelförmigen Körner 20 verwenden, beispielsweise Aktivkohle, Siliziumoxid, SiO₂, Aluminium Al2O₃, Zirconat ZrO₃, Magnesium (MgO), Zeolithe, Kohlenstoffnanoröhren und Fulleren. Das in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0170687A1 offenbarte Zeolithmaterial mit einem Silizium/Aluminium-Massenverhältnis von wenigstens 200 weist eine Kugelgestalt auf und eignet sich besonders in den kugelförmigen Körnern 20. 4 zeigt ein Formkorn 108 aus Zeolithmaterial, das in einer Ausführungsform genutzt werden kann, um die kugelförmigen Körner 20 aus einem gasadsorbierenden Material zu bilden. Die Formkörner 108 aus Zeolithmaterial enthalten viele Zeolithpartikel, von denen einige in 4 mit 102 bezeichnet sind. Die Zeolithpartikel 102 haben innere erste Poren 104, die durch die Struktur angedeutet ist, die innerhalb der in 4 gezeigten einzelnen Zeolithpartikel 102 dargestellt ist.
Die Zeolithpartikel 102 sind mittels eines (in 4 nicht gezeigten) Bindemittels miteinander verklebt. Gemäß einer Ausführungsform des hier offenbarten Gegenstands sind in dem Formkorn 108 zwischen den Zeolithpartikeln 102 zweite Poren 106 gebildet. In einer Ausführungsform weisen die zweiten Poren 106, wie in 4 gezeigt, einen Durchmesser von etwa 1 bis 10 Mikrometer auf. Aufgrund des Bindemittels sind die einzelnen Partikel 102 in 4 miteinander verklebt, um das Formkorn 108 zu bilden.
Es sollte ferner erwähnt sein, dass obwohl die Zeolithpartikel 102 in 4 mit einer rechteckigen Gestalt dargestellt sind, die tatsächlichen Zeolithpartikel 102 eine andere Gestalt aufweisen können, die von der tatsächlichen Struktur der Zeolithpartikel 102 abhängt.
5 zeigt viele Formkörner 108 der Art, die in 4 gezeigt ist. Wie in 5 gezeigt, beträgt der Durchmesser der Formkörner 108 in einer Ausführungsform etwa 0,5 mm bis 0,6 mm. Während die Formkörner 108 mit ungleichförmigen, nicht standardmäßigen Formen dargestellt sind, versteht sich, dass die Körner zu Kugeln, z. B. zu den in 1–2 gezeigten kugelförmigen Körnern 20, geformt werden können.
Die Formkugelmatrix 10 von 1 zeigt viele einheitlich bemessene kugelförmige Körner 20. Allerdings kann die Formkugelmatrix 20 mittels kugelförmiger Körner 20 ausgebildet werden, die zwei oder mehr unterschiedliche Größen aufweisen. 6 veranschaulicht eine Ausführungsform einer Formkugelmatrix 112 aus einem gasadsorbierenden Material, das kugelförmige Körner 20, 24 mit unterschiedlichen Größen aufweist. Die kugelförmigen Körner 20, 24 können in Ausführungsformen Radien haben, die sich voneinander unterscheiden. Beispielsweise kann die Matrix kugelförmige Körner enthalten, die mehrere unterschiedliche Radien aufweisen. Beispielsweise kann die Matrix, wie in 6 veranschaulicht, Kugeln 20, 24 enthalten, die zwei unterschiedliche Radien aufweisen.
Die Formkugelmatrix 112 kann in einer Ausführungsform einen ersten Satz von kugelförmigen Körnern 20, die einen ersten Radius aufweisen, und einen zweiten Satz von kugelförmigen Körnern 24 enthalten, die einen zweiten Radius aufweisen. Der zweite Radius kann kleiner sein als der erste Radius. Die relative Anzahl kugelförmiger Körner in dem ersten Satz und in dem zweiten Satz kann mit Blick auf die Anforderungen einer speziellen Ausführungsform ausgewählt werden. In einer Ausführungsform kann der erste Satz kugelförmiger Körner 20 mehr kugelförmige Körner enthalten als der zweite Satz kugelförmiger Körner 24. In einer anderen Ausführungsform kann der zweite Satz kugelförmiger Körner 24 mehr kugelförmige Körner aufweisen als der erste Satz 20. Außerdem können die relativen Größen (d. h. Radien) des ersten Satzes und des zweiten Satzes 20, 24 mit Blick auf die Anforderungen einer speziellen Ausführungsform ausgewählt werden.
Obwohl vorstehend mit zwei unterschiedlichen Größen kugelförmiger Körner beschrieben, kann eine Matrix aus einem gasadsorbierenden Material gemäß der vorliegenden Beschreibung eine beliebige Anzahl von unterschiedlichen Größen kugelförmiger Körner haben (anstelle von zwei kann die Matrix beispielsweise drei, vier oder mehr unterschiedliche kugelförmige Korngrößen haben). Die Anzahl von Kugelgrößen in der Matrix und die Größen der kugelförmigen Körner können mit Blick auf die Anforderungen einer speziellen Anwendung ausgewählt werden.
Eine Matrix aus einem adsorbierenden Material mit kugelförmigen Körnern mehrerer Abmessungen kann zahlreiche Vorteile bieten. Ein Vorsehen von zwei oder mehr Größen kugelförmiger Körner kann eine bessere Füllrate für einen vorgegebenen Raum ermöglichen als eine Matrix, die kugelförmige Körner von nur einer einzigen Größe enthält. Außerdem kann eine Reihe unterschiedlicher kugelförmiger Korngrößen eine verbesserte Steuerung der adsorbierenden Eigenschaften der Matrix, beispielsweise eine Steuerung des Volumens der Matrix (z. B. des Volumens, das im Gegensatz zu dem leeren Raum von den kugelförmigen Körnern der Matrix besetzt ist) und somit der dämpfenden Eigenschaften der Matrix ermöglichen. Infolgedessen kann eine Matrix, die zahlreiche unterschiedliche kugelförmige Korngrößen aufweist, eine gesteigerte Leistung, eine erhöhte Fähigkeit, um die Matrix insbesondere hinsichtlich unterschiedlicher Maße und Formen der Rückenvolumina unterschiedlicher Anwendungen maßzuschneidern, und eine erhöhte Fähigkeit, um die Matrixeigenschaften insbesondere an die Leistungsanforderungen einer speziellen Art oder Konstruktion eines Lautsprechers oder einer sonstigen Vorrichtung anzupassen, ermöglichen.
7a und 7b sind schematische isometrische Ansichten einer Ausführungsform einer Formkugelmatrix 110, die Kanäle 112 aufweist, die durch die Formkugelmatrix 110 hindurch mit Blick auf einen verbesserten Luftstrom erzeugt sind. In 7a ist eine Seitenansicht der Formkugelmatrix 110 gezeigt, und in 7b ist eine Draufsicht gezeigt. Die Formkugelmatrix 110 enthält, wie veranschaulicht, Kanäle 112 in und durch die Formkugelmatrix 110, um in einer effizienten Weise einen Luftstrom in die Formkugelmatrix 110 zuzulassen. Die Kanäle 112 können in Ausführungsformen in jeder Seite der Formkugelmatrix 110 gebildet werden. In Ausführungsformen kann sich jeder einzelne Kanal 112 zur Gänze durch die Formkugelmatrix 110 erstrecken oder kann innerhalb der Matrix enden. Beispielsweise kann sich ein Kanal 112 ununterbrochen im Wesentlichen linear durch mehrere Schichten der Matrix erstrecken. In Ausführungsformen kann in Abhängigkeit von den Anforderungen einer speziellen Anwendung eine beliebige Anzahl von Kanälen 112 in die Matrix oder durch sie hindurch vorgesehen sein. Außerdem können zusätzlich zu oder anstelle der Kanäle 112 durch das Innere der Matrix Kanäle entlang der Außenfläche der Matrix (d. h. in Form kontinuierlicher linearer Einkerbungen an der Außenseite der Formkugelmatrix 110) vorgesehen sein.
In einer Ausführungsform können die Kanäle 112 ausgebildet werden, indem ein oder mehrere Fortsätze oder Elemente in der Hohlraumform hinzugefügt werden, und die Matrix um diese herum gebildet wird. Die Fortsätze oder Elemente können entfernt werden, nachdem die kugelförmigen Körner miteinander verklebt sind, so dass dadurch die Kanäle 112 gebildet werden.
Die hier beschriebenen kugelförmigen Körner 20 aus einem gasadsorbierenden Material sind auch als Teil einer adsorbierenden Beschichtung besonders nützlich, die hier ebenfalls beschrieben ist. Die adsorbierende Beschichtung weist ein Beschichtungsmaterial und viele kugelförmige Körner 20 auf. Das Beschichtungsmaterial kann eine Anstrichfarbe, ein Laminat, ein Plattierungsmaterial oder ein sonstiges ähnliches Beschichtungsmaterial sein, das sich mit den kugelförmigen Körnern 20 vermischen lässt. Das Beschichtungsmaterial sollte jedoch dafür ausgelegt sein, die Poren innerhalb der Partikel aus adsorbierendem Material in den kugelförmigen Körnern 20 nicht zu verstopfen.
8 zeigt ein top-ported MEMS-Mikrofon 200, wie es in der US-Patentveröffentlichung Nr. 2013/0051598 A1 offenbart ist, deren gesamte Beschreibung durch Bezugnahme vollumfänglich in die vorliegende Patentanmeldung einbezogen ist. Das MEMS-Mikrofon 200 enthält ein MEMS-Halbleiterplättchen 202, das an einer Laminatbasis 204 befestigt ist. Das MEMS Halbleiterplättchen 202 weist eine Membran 206 auf. Eine Kappe 208 bedeckt die gesamte Anordnung, wobei die Kappe 208 einen akustischen Einlasskanal 210 aufweist. Ein Rohrstutzen 212 verbindet den Einlasskanal 210 mit einem Kanal 214, der in der Seitenwand des MEMS-Halbleiterplättchens 202 ausgebildet ist. Der Einlasskanal 210, der Rohrstutzen 212 und der Kanal 214 bilden einen Schallpfad 2016 von der Außenseite zu einer Kammer 218, die teilweise durch die Vorderseite der Membran 206 definiert ist. Die Rückseite der Membran 206 ist einem dicht verschlossenen Rückenvolumen 220 zugewandt. Gemäß einer Ausführungsform ist an den Innenflächen des Rückenvolumens 220 in dem MEMS Mikrofon 200 eine adsorbierende Beschichtung 222 angebracht.
9 zeigt eine weitere Anwendung für die adsorbierende Beschichtung 222, wobei sie an den Innenflächen des Rückenvolumenraums 54 eines Balanced-Armature-Empfängers 40' angebracht ist, der im übrigen mit dem Balanced-Armature-Empfänger 40 von 3b identisch ist.
Abschließend sollte beachtet werden, dass die Erfindung nicht auf die oben erwähnten Ausführungsformen und beispielhaften funktionsfähigen Beispiele beschränkt ist. Außerdem fallen Entwicklungen, Modifikationen und Kombinationen ebenfalls in den Schutzumfang der Patentansprüche und werden in den Besitz des Fachmanns aus der obigen Beschreibung gestellt. Dementsprechend sollten die hier beschriebenen und veranschaulichten Techniken und Strukturen als der Veranschaulichung dienend und als beispielhaft, und nicht als den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung beschränkend verstanden werden. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist durch die beigefügten Patentansprüche definiert, einschließlich bekannter Äquivalente und zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung nicht vorhersehbarer Äquivalente.

Claims

Gasadsorbierende Matrixstruktur zur Verwendung in einer akustischen Vorrichtung, wobei die gasadsorbierende Matrixstruktur aufweist: viele kugelförmige Körner, wobei jedes kugelförmige Korn Partikel aus einem gasadsorbierenden Material und ein Partikelbindemittel enthält; und ein Kornbindemittel, wobei die vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körner miteinander in einer vorbestimmten Gestalt angeordnet sind, die einem Volumen in der akustischen Vorrichtung entspricht, wobei die kugelförmigen Körner durch das Kornbindemittel an benachbarte kugelförmige Körner angeheftet sind.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, wobei das gasadsorbierende Material ein Zeolith ist.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 2, wobei der Zeolith ein Silizium/Aluminium-Massenverhältnis von wenigstens 200 aufweist.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, wobei das gasadsorbierende Material auf einem von Aktivkohle, Silika, Tonerde, Zirkonerde, Magnesia, Kohlenstoffnanoröhren und Fulleren basiert.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, wobei die akustische Vorrichtung ein Lautsprecher ist, und das Volumen in der akustischen Vorrichtung ein Rückenvolumen ist.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, wobei das Kornbindemittel eine mittels UV-Strahlung oder Temperatur vernetzbare Bindemittelsubstanz ist.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, ferner mit einer adsorbierenden Hülle, die um das Äußere der gasadsorbierenden Matrixstruktur vorgesehen ist, wobei die adsorbierende Hülle dazu eingerichtet ist, eine Stütze bereitzustellen, um die gasadsorbierenden kugelförmigen Körner, die an der äußeren Schicht der gasadsorbierenden Matrixstruktur angeordnet sind, an Ort und Stelle zu halten.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, wobei die vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körner im Wesentlichen den gleichen Durchmesser aufweisen.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, wobei die vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körner einen ersten Satz kugelförmiger Körner mit einem im Wesentlichen übereinstimmenden ersten Durchmesser und einen zweiten Satz kugelförmiger Körner mit einem im Wesentlichen übereinstimmenden zweiten Durchmesser aufweisen, wobei sich der erste Durchmesser von dem zweiten Durchmesser unterscheidet.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, wobei die vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körner mehrere Sätze kugelförmiger Körner beinhalten, wobei die kugelförmigen Körner in jedem Satz einen im Wesentlichen einheitlichen Durchmesser aufweisen, und sich der im Wesentlichen einheitliche Durchmesser in jedem Satz kugelförmiger Körner von dem im Wesentlichen einheitlichen Durchmesser in den anderen Sätzen kugelförmiger Körner unterscheidet.
Gasadsorbierende Matrixstruktur nach Anspruch 1, ferner mit einem oder mehreren Direktluftkanälen von der Außenseite der gasadsorbierenden Matrixstruktur zu dem Inneren der gasadsorbierenden Matrixstruktur, wobei die Direktluftkanäle dafür ausgelegt sind, einen im Wesentlichen linearen Luftstrompfad von der Außenseite der gasadsorbierenden Matrixstruktur zu der Oberfläche eines oder mehrerer kugelförmiger Körner vorzusehen, die an der Innenseite der gasadsorbierenden Matrixstruktur angeordnet sind.
Eine akustische Vorrichtung, aufweisend: ein Gehäuse; ein Rückenvolumen, das in dem Gehäuse angeordnet ist; und eine gasadsorbierende Matrixstruktur, die in dem Gehäuse angeordnet ist, wobei die gasadsorbierende Matrixstruktur eine dreidimensionale Gestalt hat, die im Wesentlichen der Gestalt des Rückenvolumens entspricht und Folgendes aufweist: viele kugelförmige Körner, wobei jedes kugelförmige Korn Partikel aus einem gasadsorbierenden Material und ein Partikelbindemittel enthält; und ein Kornbindemittel, wobei die vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körner durch das Kornbindemittel an benachbarten kugelförmigen Körnern befestigt sind.
Verfahren zur Herstellung einer gasadsorbierenden Matrixstruktur zur Verwendung in einer akustischen Vorrichtung, wobei das Verfahren die Schritte aufweist: Auswählen einer Hohlraumform, die eine Gestalt hat, die dem Volumen in der akustischen Vorrichtung entspricht, für die die gasadsorbierende Matrixstruktur gewünscht ist; Füllen der Hohlraumform mit vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körnern, die auf einem gasadsorbierenden Material und einem Partikelbindemittel basieren; Aussetzen der gasadsorbierenden kugelförmigen Körner einem unter Druck stehenden organischen Lösungsmittel; Hinzufügen einer vernetzbaren Bindemittelsubstanz zu den gasadsorbierenden kugelförmigen Körnern im Inneren der Hohlraumform; Vernetzen der vernetzbaren Bindemittelsubstanz bei einem verminderten Druck; und Entfernen der gasadsorbierenden Matrixstruktur aus der Hohlraumform.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Aushärtungsschritt ein Aussetzen der Bindemittelsubstanz in der Hohlraumpressform an ultraviolettes Licht beinhaltet.
Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Aushärtungsschritt ein Aussetzen der Bindemittelsubstanz in der Hohlraumpressform an Wärme beinhaltet.
Das Verfahren nach Anspruch 13, wobei der Füllschritt ein teilweises Füllen der Hohlraumform mit vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körnern beinhaltet, die einen ersten Durchmesser aufweisen, und teilweises Füllen der Form mit vielen gasadsorbierenden kugelförmigen Körnern, die einen zweiten Durchmesser aufweisen, wobei sich der erste Durchmesser von dem zweiten Durchmesser unterscheidet.