JP4643626B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は、気体の吸着現象を利用するスピーカ装置、およびそれを搭載した機器に関するものである。

従来、小型のスピーカ装置では、スピーカキャビネットの空室が呈する音響スティフネスの影響を考慮すると低音再生が困難であった。スピーカ装置の低音再生限界は、キャビネットの容積によって決定されるからである。ここで、キャビネットの容積が大きくしなくても低音再生限界を拡大することを目的として、キャビネットの内部に活性炭の塊を配置するスピーカ装置がある（例えば、特許文献１参照）。

図１３は、特許文献１に記載されたスピーカ装置の主要部の断面図である。また、図１４は、図１３の線Ｋ−Ｌに沿って見た断面図である。図１３において、スピーカ装置は、キャビネット１０１、低音用スピーカ１０２、活性炭１０３、支持部材１０４、ダイヤフラム１０５、および通気管１０６を備えている。低音用スピーカ１０２は、キャビネット１０１の開口部に取り付けられる。活性炭１０３は、粒状の活性炭の集合である。活性炭１０３は、支持部材１０４によってその形状が所定の形状に維持される。支持部材１０４は、例えば網状の部材によって構成され、その表面に空気を通過させる細孔が設けられている。ダイヤフラム１０５は、低音用スピーカ１０２と活性炭１０３との間に設けられ、キャビネット１０１内の空室を２つに分割する。通気管１０６は、ダイヤフラム１０５によって分割される２つの空室を接続する。

図１３に示すスピーカ装置の動作を説明する。低音用スピーカ１０２に電気信号が印加されると、低音用スピーカ１０２側の空室の圧力が変化し、この圧力によってダイヤフラム１０５が振動する。ここで、活性炭１０３側の空室では、ダイヤフラム１０５の振動によって当該空室内に圧力の変動が生じるが、空室内の圧力に応じて空室内の空気分子が活性炭１０３に吸着されるので、空室内の圧力変動は抑制される。これによって、キャビネット１０１の容積を大きくすることと同等の効果を得ることができるので、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を構成したような低音再生が可能となる。
特表昭６０−５００６４５号公報

ここで、上述した構成のスピーカ装置では、活性炭１０３の吸着効果を増大させる目的で、図１４に示すように、活性炭１０３には楔状の空隙が設けられることが好ましい。これによって、空室内の空間と活性炭１０３との接触面積を増やすことができるからである。しかし、活性炭１０３にこのような空隙を設けることについては、以下のような問題点があった。

まず、活性炭１０３の全体形状を維持することが困難であるという問題がある。すなわち、活性炭１０３は粒状体であり、また、支持部材１０４は網状の部材であるので、振動等によって支持部材１０４が変形して空隙が効果的に形成できないおそれがある。例えば、車両や携帯機器にスピーカ装置を搭載する場合には、機器が振動することによって活性炭１０３および支持部材１０４が変形してしまい、空隙がなくなってしまうおそれがある。また、図１３に示すようなスピーカ装置は、小型化することを目的とする場合に特に有効であるが、この場合、活性炭１０３および支持部材１０４も当然小型化しなければならない。しかし、支持部材１０４を図１４のような複雑な形状に成形することは実際上困難であり、小型のスピーカ装置に上記従来の技術を用いることは困難であるという問題がある。

それ故、本発明の目的は、活性炭等の気体吸着部材の形状によらず、気体吸着部材と空間との接触面積を大きくとることが可能なスピーカ装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、第１の局面はスピーカ装置である。スピーカ装置は、スピーカユニットと、スピーカユニットの背面に空室を形成するキャビネットと、空室内において、その上面および下面がキャビネットの壁面によって挟まれることで支持され、スピーカユニットから放射される音の進行方向と平行なキャビネットの壁面との間に空隙が形成されるように配置される気体吸着部材とを備える。

また、第２の局面においては、気体吸着部材は、キャビネットに接続される突起部材によって支持されてもよい。

また、第３の局面においては、キャビネットは、スピーカユニットのフレームと一体的に形成されてもよい。

また、第４の局面においては、複数の突起部材によって形成される空間は空室と接続されていてもよい。

また、第５の局面においては、気体吸着部材は、突起部材によって圧着されて固定されてもよい。

また、第６の局面においては、気体吸着部材は活性炭であってもよい。

また、第７の局面においては、活性炭は、粒状の活性炭を固めることによって構成されてもよい。

また、第８の局面においては、活性炭には、スピーカユニットに対向する面から、スピーカユニットから遠ざかる方向へ延びるように孔が形成されてもよい。

また、第９の局面においては、活性炭は繊維状活性炭であってもよい。

また、第１０の局面においては、スピーカユニットは、動電型スピーカ、圧電型スピーカ、静電型スピーカ、電磁型スピーカのいずれか１つであってもよい。

また、第１１の局面においては、スピーカユニットは、キャビネットとの間に空室を形成するように配置される振動板と、空室に配置され、振動板を振動させるアクチュエータとを含んでいてもよい。

また、第１２の局面は、スピーカ装置と、スピーカ装置をその内部で保持する機器筐体とを備える、携帯端末装置である。

また、第１３の局面においては、キャビネットには、空室を機器筐体の内部と接続する細孔が形成されてもよい。

また、第１４の局面は、表示装置と、スピーカ装置と、スピーカ装置を表示装置の周囲に配置するようにスピーカ装置を内部で保持する機器筐体とを備える、オーディオ映像機器である。スピーカ装置は、音を発生するスピーカユニットと、スピーカユニットの背面に空室を形成するキャビネットと、空室内において、その上面および下面がキャビネットの壁面によって挟まれることで支持され、スピーカユニットから放射される音の進行方向と平行なキャビネットの壁面との間に空隙が形成されるように配置される気体吸着部材とを備えている。

また、第１５の局面においては、キャビネットには、空室を機器筐体の内部と接続する細孔が形成されてもよい。

また、第１６の局面は、スピーカ装置と、スピーカ装置によって発生される音を車室内に放射するようにスピーカ装置を保持する保持部とを備える車両である。スピーカ装置は、音を発生するスピーカユニットと、スピーカユニットの背面に空室を形成するキャビネットと、空室内において、その上面および下面がキャビネットの壁面によって挟まれることで支持され、スピーカユニットから放射される音の進行方向と平行なキャビネットの壁面との間に空隙が形成されるように配置される気体吸着部材とを備えている。

また、第１７の局面においては、保持部は、その内部に空間を有する形状であり、スピーカ装置を当該内部で保持してもよい。このとき、キャビネットには、空室を保持部の内部の空間と接続する細孔が形成される。

本発明のスピーカ装置によれば、スピーカ背面の空室部に突起を設けることで、気体吸着部材とキャビネットの内壁面との間に音が通過する空間が形成されるので、活性炭の形状によらず、活性炭と空間との接触面積を大きくとることが可能となる。これによって、より効果的に空室の等価容積が増大し、低音域の再生帯域の拡大を図ることができる。また、音が活性炭の内部を通過することによる音響損失を軽減することができるので、音圧レベルの低下を改善することができる。また、突起部はどのような形状の空室部でも容易に形成できるため、例えば搭載機器の空きスペースに合わせて異形状に構成された空室部でも、音の通路を容易に確保することができる。さらに、突起部によって気体吸着材料を支持することによって、車や携帯電話のような振動が加わるような環境下でも気体吸着材料を安定に保持することができる。

（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係るスピーカ装置を示す図である。図１（ａ）は、スピーカ装置の上部に配置されるスピーカユニットの一部を切り欠いて内部構造が見えるようにした上面図である。図１（ｂ）は図１（ａ）に示す線Ａ−Ｂに沿って見た断面図である。図１において、スピーカ装置は、スピーカユニット１、キャビネット９、活性炭１０、および突起部１１を備えている。なお、第１の実施形態では、動電型のスピーカを例として説明する。

スピーカユニット１は、ヨーク２、マグネット３、プレート４、ボイスコイル５、振動板６、フレーム７、およびガスケット８を備えている。ヨーク２は、底面が円形で上面が開口した箱状の形状を有している。マグネット３は、ヨーク２の底面の上側に固着される。プレート４は、マグネット３の上側に固着される。ここでは、マグネット３およびプレート４は底面が円形の円柱形状である。一方、フレーム７は、底面が円形で上面が開口した箱状の形状を有している。フレーム７の底面の中央にはヨーク２の底面と同じ大きさの取り付け孔が形成され、ヨーク２は、当該取り付け孔にはめ込んで固着される。ガスケット８は、フレーム７の上面の外周部に固着される。振動板６は、フレーム７とガスケット８との間に固着される。ボイスコイル５は、ヨーク２とプレート４との間に形成される磁気ギャップ中に配置されるように振動板６に固着される。また、フレーム７の底面は、複数の音孔１２が形成される。スピーカユニット１は、全体としては円柱形状の外形形状を有している。

また、キャビネット９は、底面が円形で上面が開口した箱状の形状を有している。スピーカユニット１は、キャビネット９の開口部を覆うようにキャビネット９の内周面にその外周面が固着される。キャビネット９の深さはスピーカユニット１の高さよりも大きいので、キャビネット９の内側にはスピーカユニット１の下側に空室１３が形成される。この空室１３は、音孔１２を介してスピーカユニット１の内部空間と接続される。また、活性炭１０は空室１３内に配置される。図１では、活性炭１０は円柱形状に作成される。なお、第１の実施形態においては、活性炭１０は、繊維状（フェルト状を含む）の活性炭（繊維状活性炭）が複数枚積層されることによって構成される。他の実施形態においては、活性炭１０は１枚の繊維状活性炭により構成されてもよい。突起部１１は、キャビネット９の下側の内周面に複数形成される。活性炭１０は、この突起部１１によって圧着されることによって保持される。複数の突起部１１によって活性炭１０が保持されるので、活性炭１０の側面には空室１４が形成されることとなる。なお、第１の実施形態においては突起部１１は三角形状とするが、突起部１１の形状は、活性炭１０の側面に空室１４を形成することができればどのような形状であってもよい。

以上のように構成されたスピーカ装置の動作を説明する。磁気回路を構成するヨーク２、マグネット３、プレート４およびボイスコイル５が駆動力発生手段として機能し、ボイスコイル５に音響信号を印加するとボイスコイル５に駆動力が発生する。その結果、ボイスコイル５に固着された振動板６が振動することによって振動板６から音が放射される。なお、動電型スピーカであるスピーカユニット１の動作は周知であるのでここでは詳細な説明を省略する。

振動板６の背面で発生した音（音圧）は、音孔１２を通って空室１３に伝達される。このとき、この音によって空室１３の圧力が変動するが、空室１３の内部には活性炭１０が配置されているため、活性炭１０の気体吸着の作用によって空室１３内の圧力変動は抑えられる。したがって、キャビネット９の容積を拡大することと同等の効果を得られるので、低音の再生限界を拡大することができる。

ここで、キャビネット９の内周面に突起部１１が形成されておらず、キャビネットの内周面と活性炭１０の外周面とが全面において接触することによって活性炭１０が保持される場合を考える。この場合、活性炭１０はその上面のみで空室１３と接触することとなる。したがって、振動板６の背面で発生した音は、空室１３から活性炭１０の上面を通って活性炭１０の下側部分に伝達していく。このとき、音が活性炭１０の内部を通って伝達するので、活性炭の音の制動効果により、音が空気中を伝達する場合に比べて音圧が低下してしまう。したがって、キャビネット９に突起部１１が形成されていない場合には、再生される音の音圧レベルが低下してしまうおそれがあった。

これに対して、第１の実施形態では、キャビネット９に突起部１１を設けることによって、空室１３と接続されている空室１４が活性炭１０の側面に形成されている。このとき、活性炭１０は、その上面および側面で空間（空室１３および空室１４）と接触することになる。したがって、振動板６の背面で発生した音は、空室１３から活性炭１０の上面を通って活性炭１０の下側部分に伝達していく他、空室１３から活性炭１０の側面の空室１４を通って活性炭１０の下側部分に伝達していく。空室１４を通って伝達する音については活性炭１０の内部を通る場合に比べて音響損失が少ないので、空室１４を設けることによって、活性炭１０の内部における音響損失を減少することができる。以上より、第１の実施形態によれば、キャビネット９の内周面に突起部１１が形成されていない場合に比べて、音圧レベルの低下を抑制することができる。

なお、第１の実施形態では、活性炭１０として繊維状活性炭を用いたが、活性炭は粒状（紛状）のものを用いてもよいし、粒状のものを樹脂等のバインダで固めてブロック状としたものを用いてもよい。ただし、繊維状活性炭は、粒状の活性炭等に比べて気体を吸着するミクロ孔が外部との接触面により近い位置に形成されるので、低音の再生限界を拡大する効果が大きいと考えられる。また、粒状の活性炭を用いる場合には、粒状の活性炭の集合をある程度一定の形に保つための保持部材が必要となる。すなわち、活性炭１０に代えて、粒状の活性炭とその内部に粒状の活性炭を保持する保持部材とを用いてもよい。保持部材とは、例えば、粒状の活性炭をその内部に保持する袋である。スピーカユニット１で発生した音は袋を介して袋の内部にも伝達するので、袋は内部に活性炭を密閉してもよい。なお、粒状の活性炭および保持部材を用いる場合には、振動等によって保持部材が変形するおそれがあるが、保持部材が変形しても突起部１１の高さを大きくすることによって空室１４を維持することができる。

なお、紛状の活性炭を固めてブロック状とした活性炭を用いる場合には、図２に示すように、活性炭に孔が形成されていてもよい。図２は、他の実施形態において用いられる活性炭を示す図である。図２に示すように、ブロック状の活性炭１５には複数の孔１６が形成される。各孔１６は、それぞれ略同方向を向くように管状に形成される。この活性炭１５は、キャビネット９の内部において、スピーカユニット１で発生した音の進行方向（図２に示す矢印参照）と孔１６の向きとが一致する向きに配置されることが好ましい。換言すれば、活性炭１５における孔１６が形成された面と対向する位置にスピーカユニット１が配置されることが好ましい。このとき、孔１６は、スピーカユニット１に対向する面から、スピーカユニット１から遠ざかる方向へ延びるように形成されることとなる。図１を例にとって具体的に説明すると、図２に示す活性炭１５の上面がスピーカユニット１の方向を向き、活性炭１５の下面がキャビネット９の底面に接するように活性炭１５を配置する。活性炭１５を配置する向きは、スピーカユニット１との位置関係によって決まり、例えば、後述する第２の実施形態におけるスピーカ装置（図４参照）では、孔の向きが横方向（振動板３４と略平行な方向）になるように活性炭を配置することが好ましい。これによって、スピーカユニット１で発生した音は、活性炭１５に遮られることなく、スピーカユニット１から遠い活性炭１５の部分まで伝達する。そのため、スピーカユニット１に近い部分の活性炭１５だけでなく、遠い部分においても気体吸着効果を十分に得ることができる。したがって、孔が形成されていない場合に比べて低音の再生限界を拡大する効果が大きくなる。

また、上記ブロック状の活性炭を用いる場合には、活性炭に突起部を形成し、当該突起部がキャビネットと接するようにキャビネット内に活性炭を配置するようにしてもよい。つまり、活性炭を支持するための突起部材は、活性炭自身によって構成されても構わない。これによっても、活性炭とキャビネットとの間に空室を形成することができるので、上記第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。

以上のように、第１の実施形態によれば、空隙を設ける等、活性炭１０の形状を複雑な形状に形成しなくとも、活性炭とその周囲の空間との接触面積を多くすることができる。したがって、活性炭の吸着効果を効率よく活用することができるとともに、音圧レベルの低下を抑制することができる。また、活性炭を複雑な形状に成形する必要がないので、小型のスピーカ装置であっても製造が容易になる。

（第２の実施形態）
図３は、第２の実施形態におけるスピーカ装置を示す図である。図３（ａ）は、スピーカ装置の上面の一部を切り欠いて内部構造が見えるようにした平面図である。図３（ｂ）は図３（ａ）の線Ｃ−Ｄに沿って見た断面図であり、図３（ｃ）は図１（ａ）の線Ｅ−Ｆに沿って見た断面図である。図３において、スピーカ装置は、スピーカユニット２０、フレーム２４、活性炭２５、および突起部２６を備えている。なお、第２の実施形態では、圧電型のスピーカを例として説明する。

スピーカユニット２０は、圧電方式のスピーカであり、圧電素子２１および２３と、中間電極２２とを備えている。フレーム２４は内部に空室２７を有しており、上面の一部に孔が形成されている。中間電極２２は、この孔を塞ぐようにその外周がフレーム２４に固着される。圧電素子２１は中間電極２２の一方の面に貼り付けられ、圧電素子２３は中間電極２２の一方の面に貼り付けられる。一方、活性炭２５はフレーム２４の内部の空室２７に配置される。活性炭２５はスピーカユニット２０の直下空間の外側に配置される。なお、第２の実施形態においては、活性炭２５は上面および下面の面積が他の面よりも大きい板状の形状である。突起部２６は活性炭２５の直上空間に複数配置され、各突起部２６はフレーム２４の内側上面に固着される。活性炭２５は、この突起部２６とフレーム２４の底面とによって圧着されることによって支持される。また、突起部２６は、細長い直方体形状であり、各突起部２６の間に空間２８が形成されるように配置される。したがって、活性炭２５の上面とフレーム２４の内側上面との間には空間２８が形成される。また、図３においては、活性炭２５が配置される部分のフレーム２４の厚さは、配置されない部分の厚さに比べて厚くなっている。

以上のように構成されたスピーカ装置の動作を説明する。圧電方式のスピーカユニット２０では、中間電極２２の両面に貼り付けられた圧電素子２１および２３に電圧が印加されると、圧電素子２１および２３が伸縮または屈曲することによって中間電極２２が振動して、音が発生する。なお、圧電型スピーカであるスピーカユニット２０の動作は周知であるのでここでは詳細な説明を省略する。

スピーカユニット２０の背面で発生した音はフレーム２４の空室２７に放射される。このとき、この音によって空室１３の圧力が変動するが、空室２７の内部には活性炭２５が配置されているため、活性炭２５の気体吸着の作用によって空室２７内の圧力変動は抑えられる。したがって、フレームの内部空間の容積を拡大することと同等の効果を得られるので、低音の再生限界を拡大することができる。

また、活性炭２５の上面とフレーム２４の内側上面との間には突起部２６によって複数個の空間２８が確保されているので、スピーカユニット２０の背面から放射された音は、空間２８を通って活性炭２５の広い上面から内部に伝達される。したがって、第２の実施形態においても第１の実施形態と同様、音が活性炭２５の内部を伝達することによる音響損失を減少して、スピーカ装置の再生音圧を向上することができる。

なお、第２の実施形態においては、活性炭２５の上面側のみを突起部２６によって支持するようにしたが、他の面についても突起部によって支持するようにしてもよい。図４は、第２の実施形態の変形例に係るスピーカ装置を示す図である。なお、図４は、図３（ｂ）と同じ向きから見たスピーカ装置の断面図であり、図３と同じ構成要素には同じ参照符号を付している。

図４においては、フレーム２４の内側上面に加えて内側下面にも突起部２６が固着されている。したがって、活性炭２５は、上面および下面の両側で突起部２６によって支持されている。これによって、活性炭２５の両側に空間２８が形成されるので、活性炭２５と外部空間との接触面積は約２倍となり、活性炭における音響損失の影響をさらに低減することが期待される。

（第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態に係るスピーカ装置を示す図である。図５（ａ）は、スピーカ装置の上面の一部を切り欠いて内部構造が見えるようにした平面図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）の線Ｋ−Ｌに沿って見た断面図である。図５において、スピーカ装置は、アクチュエータ３０、キャビネット３１、サスペンション３２、内枠３３、振動板３４、活性炭３５、仕切板３６、および突起部３７を備えている。第３の実施形態においては、音を発生するスピーカユニットは、アクチュエータ３０および振動板３４によって構成される。

キャビネット３１は、上面が開口した箱状の形状である。内枠３３は、その外周がキャビネット３１の内周と一致する環状の形状であり、その外周面がキャビネット３１の内周面に固着される。サスペンション３２は内枠３３の上面に固着される。振動板３４は、サスペンション３２の上面に固着される。振動板３４は、キャビネット３１の開口部と同じ大きさであり、当該開口部を覆うように配置される。一方、仕切板３６は、キャビネット３１の開口部と同じ大きさであり、内枠３３の下面およびキャビネット３１の内周面に固着される。仕切板３６には複数の音孔３９および、アクチュエータ３０の外周よりも大きな取り付け孔が形成されている。また、アクチュエータ３０の上面と振動板３４の下面とは固着される。

また、キャビネット３１の底面内側には複数の円柱状の突起部３７が形成される。活性炭３５は、下面の突起部３７と上面の仕切板３６とによって狭持される。図５では、活性炭３５は、アクチュエータ３０の底面よりも大きな孔を有する直方体形状であり、当該孔の位置にアクチュエータ３０が位置するように配置される。以上のように、活性炭３５は、音孔３９を介して仕切板３６の上方の空室３８とその上面において接しており、仕切板３６の下方の空室４０とその側面および下面において接している。

以上のように構成されたスピーカ装置の動作を説明する。第３の実施形態においては、アクチュエータ３０およびそれに接続される振動板３４によって音が発生する。すなわち、音響信号がアクチュエータ３０に印加されると、アクチュエータ３０は音響信号に応じた振動を振動板３４に伝達する。伝達された振動によって、振動板３４は音を発生する。

振動板３４の背面で発生した音およびアクチュエータ３０から直接発生した音は、空室３８および４０に放射される。このとき、この音によって空室３８および４０の圧力が変動するが、空室３８および４０に活性炭３５が配置されているため、活性炭３５の気体吸着の作用によって空室３８および４０内の圧力変動は抑えられる。したがって、キャビネット３１の内部空間の容積を拡大することと同等の効果を得られるので、低音の再生限界を拡大することができる。

また、活性炭３５の上面には空室３８が確保され、下面には空室４０が確保されているので、振動板３４の背面で発生した音およびアクチュエータ３０から直接発生した音は、空室３８および４０を通って活性炭３５に伝達される。したがって、第３の実施形態においても第１の実施形態と同様、音が活性炭３５の内部を伝達することによる音響損失を減少して、スピーカ装置の再生音圧を向上することができる。

また、第３の実施形態では、スピーカ装置の上面全面が振動板３４であるので、キャビネット３１の内部に仕切板３６を設けることによって、活性炭３５を上から支持している。これによって、活性炭３５が振動板３４に接触して振動板３４の動きを阻害することによって歪音が発生することを防止することができる。また、仕切板３６に音孔３９を形成することによって、活性炭３５と空間との接触面積を大きくするようにしている。

なお、第３の実施形態に係るスピーカ装置は、例えば振動板３４の全面にポスターを貼り付けたようなボードスピーカや、あるいは、薄型であることを生かして５．１チャンネルの壁掛けタイプのサラウンドスピーカ等に応用することができる。

（第４の実施形態）
以下、本発明に係るスピーカ装置を機器に搭載した例を説明する。まず第４の実施形態においては、スピーカ装置を携帯端末装置に搭載した例を説明する。図６は、第４の実施形態に係る携帯端末装置の一例である携帯電話機を示す図である。ここで、図６（ａ）は内部構造をわかり易くするために携帯電話機の一部を切り欠いた正面図であり、図６（ｂ）は携帯電話機の側面図であり、図６（ｃ）は携帯電話機の背面図である。

図６において、携帯電話機は、上部ケース５０、下部ケース５１、アンテナ５２、液晶画面５３、ヒンジ部５４、取付部５５、仕切板５６、活性炭５７、スピーカユニット５８、突起部５９、およびキャビネット６０を備えている。図６に示す携帯電話機は、本体が上部ケース５０および下部ケース５１からなる折りたたみ式である。上部ケース５０と下部ケース５１とはヒンジ部５４によってヒンジ部５４を中心に回転可能に接続される。ヒンジ部５４は、取付部５５によって上部ケース５０に取り付けられている。上部ケース５０には、その上部にアンテナ５２が取り付けられ、正面の上側には液晶画面５３が設けられる。スピーカ装置（活性炭５７、スピーカユニット５８、突起部５９、およびキャビネット６０）は、上部ケース５０の内部であって液晶画面５３の下側に配置される。以下、携帯電話機に内蔵されるスピーカ装置について説明する。

図７は、図６に示す携帯電話機に内蔵されるスピーカ装置の内部構成を説明するための図である。なお、図７においては、スピーカ装置の内部構成を見やすくする目的で、細長い直方体形状の突起部５９が平行に配置されているものとして示しているが、実際には図６に示すように突起部５９は放射状に配置されている。また、図７では上部ケース５０のくぼみ６３を省略している。

図６および図７において、キャビネット６０は、内部に空間を有する形状であり、液晶画面５３と取付部５５との間に設けられる。キャビネット６０は、支持部６５によって上部ケース５０に固着されている。仕切板５６はキャビネット６０内の空間を２分割して２つの空室を形成する。キャビネット６０には、各空室に対応する２つのスピーカユニット５８が取り付けられる。以上によって、スピーカユニット５８の背面側（図７では上側）には空室６２が形成される。複数の突起部５９は、それぞれ放射状に配置されるようにキャビネット６０下面に固着される。活性炭５７は、突起部５９とキャビネット６０の上面とによって狭持される。なお、上部ケース５０の背面側のくぼみ６３には音孔６４が形成される。音孔６４は、スピーカユニット５８に対向する位置に配置される。また、図６に示すように、キャビネット６０には細孔６１が形成される。細孔６１は、直径がφ０．５ｍｍ程度の非常に小さな貫通孔である。

以上のように構成された携帯電話機の動作を説明する。アンテナ５２から受信信号が受け取られると、図示しない信号処理部で処理された電気信号が左右のスピーカユニット５８に入力されて、例えば受信呼出し用のメロディ音が音孔６４から再生される。また、第２の実施形態と同様に、活性炭５７の下面とキャビネット６０の内側下面との間には突起部５９によって空室６２が確保されている。したがって、第４の実施形態においても第２の実施形態と同様、音が活性炭５７の内部を伝達することによる音響損失を減少して、スピーカ装置の再生音圧を向上することができる。

ここで、上部ケース５０の液晶画面５３と取付部５５との間の空きスペースにキャビネット６０を配置することによって、キャビネット６０について最大限の容積を確保している。キャビネット６０の形状は一般的な直方体ではなく異形状となっているが（図６参照）、キャビネット６０に設けた突起部５９によって異形状の活性炭３５との間に通気路（空室６２）を容易に確保することができる。また、活性炭と空間との接触面積を増加させるための微細な加工（図１４参照）を活性炭５７自体に施す必要がないので、携帯電話機に搭載するような小型のスピーカ装置であってもその製造が容易になる。

また、細孔６１は、上述したように非常に小さい孔であるので音響インピーダンスが非常に大きく、スピーカ音の再生時には、この細孔６１から再生音が抜けることはほとんどない。この細孔６１は、温度上昇等によって空室６２内の空気圧が上昇することによってスピーカユニット５８の振動板に膨張圧が加わり、振動板が変形することを防止することを目的として形成される。例えば真夏の海のような高温の環境下に携帯電話機がある場合、携帯電話機の温度上昇にともないキャビネット６０内の空室６２の空気が熱膨張して空室６２内の空気圧が上昇し、振動板を変形させてしまうことが考えられるが、細孔６１を形成することによってこれを防止することができる。温度上昇にともなう空室６２の空気圧上昇は、再生音の周波数成分に比べてほぼ直流的な変化である。したがって、温度上昇にともない空室６２の空気圧上昇が変化する場合には細孔６１は音響インピーダンスとして作用することなく、膨張にともなう空気圧は細孔６１より排出される。なお、活性炭５７は、携帯電話機の外部から細孔６１を介して湿気や不要ガス、タバコの煙等を吸着するとその性能が劣化する。したがって、細孔６１の出口は携帯電話機本体の内部に形成して、空室６２と外気とを直接接続しないようにすることが好ましい。また、活性炭５７が例えば繊維状の場合、繊維状活性炭の細かな破片が細孔６１から携帯電話の内部に排出されることがある。この繊維状活性炭の破片は炭素であることから、電気回路に付着すると電気回路をショートさせる可能性がある。これを防ぐために、細孔６１には、活性炭の破片が通過できない細かさの防塵ネットを設けることが好ましい。また、防塵ネットが防湿効果を持った材料であれば、細孔６１を通じて外部の湿気が空室６２の内部に侵入することを防止することができるので、活性炭５７が湿気を吸着することによって空気の吸着効果が低下することを低減させることができる。

図８は、第４の実施形態に係る携帯電話機の音圧周波数特性を示す図である。なお、図８に示す音圧周波数特性おいては、スピーカユニット５８は口径１４ｍｍの動電型方式、空室６２の容積は１ｃｃ、突起部５９の高さは０．５ｍｍ、活性炭５７は繊維状活性炭で重量が２３ｍｇ、スピーカユニットへの入力電力は０．２Ｗ、音孔６４と測定マイクとの距離は０．１ｍとしている。また、図８において、曲線Ａは、活性炭を配置しない場合の音圧周波数特性を示し、曲線Ｂは、突起部のないキャビネットに活性炭を挿入した場合の音圧周波数特性を示し、曲線Ｃは、キャビネットに突起部を設けて活性炭を配置した場合の音圧周波数特性を示す。

図８の曲線Ａに示されるように、スピーカのキャビネット６０内に活性炭を配置しない場合、キャビネット６０が１ｃｃと小容積のために低音の共振周波数が高く、１．３ｋＨｚ付近で音圧の山が生じている。また、図８の曲線Ｂに示されるように、突起部なしでキャビネットに活性炭を挿入した場合、１ｋＨｚ以下の音圧レベルが上昇して、活性炭によるキャビネットの等価容積拡大の効果が得られていることがわかる。しかし、１ｋＨｚ〜２ｋＨｚの帯域では、活性炭による音響損失が大きいため、大幅に音圧レベルが低下して音圧特性の平坦性が損なわれている。これらに対して、図８の曲線Ｃに示されるように、キャビネットに突起部を設けて活性炭を配置した場合、空室と活性炭との接触面積が増加するので、曲線Ｂに対して１ｋＨｚ〜２ｋＨｚの帯域で３ｄＢ近く音圧レベルが上昇し、１ｋＨｚ以上の帯域において平坦な音圧周波数特性を実現されていることがわかる。以上のように、第４の実施形態によれば、コンパクトな本体であっても低音再生に優れた携帯電話機を実現することができる。

なお、第４の実施形態では、キャビネット６０は上部ケース５０内であって液晶画面５３の下側に配置しているが、スピーカ装置の配置位置はどこでもよく、例えば、液晶画面５３の上部、背面、あるいは下部ケース５１内等、どの位置に配置されても問題はない。また、第４の実施形態では、キャビネット６０内の２つの空室６２は同形状としたが、配置条件により左右非対称な形状としてもよい。この場合、形状は非対称であっても容積が等しくなるように空室６２を形成することが、２つのスピーカ装置で低音の再生限界が同じになるので好ましい。

また、第４の実施形態では、細孔６１をキャビネット６０の壁面に設けたが、細孔６１にチューブ状の細管を接続することによって、携帯電話機の上部ケース内の任意の位置に細孔６１の出口を配置することができる。したがって、上記細管を用いることによって、外気と接触のしにくい場所に細孔６１の出口を容易に配置することができる。

また、第４の実施形態では、突起部５９は角棒状であったが、図９に示されるように円柱状としても同様の効果が期待できる。なお、突起部５９の形状は円錐状、角錐状等、どのような形状であってもよい。また、第４の実施形態では突起部５９は活性炭５７の片側のみに設けられたが、活性炭５７の両側に突起部を設け、突起部によって活性炭５７を両側から狭持するようにしてもよい。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態として、スピーカ装置を車両に搭載した例を説明する。図１０は、車両用ドアの概観図である。まず図１１は、図１０の線Ｇ−Ｈに沿って見た車両用ドアの断面図である。図１０および図１１において、車両用ドアは、窓ガラス７１、キャビネット７２、スピーカユニット７３、内壁７４、インナーパネル７５、アウターパネル７６、音響管７７、グリル７８、活性炭７９、突起部８０および８１、ならびに、仕切板８２を備えている。

インナーパネル７５は、内壁７４とアウターパネル７６との間に配置される。インナーパネル７５にはスピーカユニット７３と同じ大きさの孔が設けられており、スピーカユニット７３は、当該孔にはめ込むようにインナーパネル７５に取り付けられる。スピーカユニット７３は、その前面が内壁７４側を向くように配置される。インナーパネル７５の孔の周囲には当該孔を覆うように音響管７７が接続され、音響管７７は、内壁に取り付けられたグリル７８とスピーカユニット７３の前面とによって空間を形成する。

一方、キャビネット７２は、一面が開口した箱状の形状であり、開口部によってスピーカユニット７３が囲まれるようにインナーパネル７５に接続される。キャビネット７２は、インナーパネル７５とアウターパネル７６との間の空間に配置される。また、キャビネット７２には、細孔８４が形成される。第１および第２突起部８０および８１は、円錐状の形状を有しており、キャビネット７２の内部に形成される。具体的には、第１突起部８０は、キャビネット７２の内周側面に形成される。また、第２突起部８１は、インナーパネル７５の側面に形成される。活性炭７９は、キャビネット７２内部の空室８３に配置され、第１突起部８０と第２突起部８１とによって狭持される。仕切板８２は、キャビネット７２の内部において活性炭７９とスピーカユニット７３との間でキャビネット７２の内部空間を仕切るように配置される。仕切板８２には、図示しない複数の孔が形成されている。

以上のように構成された車両用ドアに搭載されたスピーカ装置の動作を説明する。図示しない車室内のオーディオ装置（例えばＣＤプレーヤ）からの音楽信号がスピーカユニット７３に印加されると、スピーカユニット７３の前面からの音はグリル７８から車室内に放射される。ここで、活性炭７９の一方の側面とキャビネット７２との間には第１突起部８０によって空間が確保されている。また、活性炭７９の他方の側面とインナーパネル７５との間には第２突起部８１によって空間が確保されている。したがって、第５の実施形態においても上記第１〜第４の実施形態と同様、音が活性炭７９の内部を伝達することによる音響損失を減少して、スピーカ装置の再生音圧を向上することができる。

ここで、第５の実施形態では、第１および第２突起部８０および８１がスパイクとなり、活性炭７９に突き刺さる程度に圧着している。これによって、車両の走行時に車体が振動した場合でも、活性炭７９は各突起部８０および８１によって安定に保持される。また、空室８３には複数個の音孔を有する仕切板８２が設けられる。これによって、仮に、活性炭７９が車両の振動によって各突起部８０および８１によって保持できなくなったとしても、落下する活性炭７９を仕切板８２によって受け止めることができる。つまり、仕切板８２によって活性炭７９がドアの下部方向に完全に落下することを防止できる。

また、細孔８４は第４の実施形態と同様、空室８３の温度上昇にともなう空気膨張を防止するものである。第５の実施形態においては、細孔８４の出口はインナーパネル７５とアウターパネル７６との間の空間に設けられる。

以上のように、第５の実施形態によれば、限定された容積となる車室空間内に搭載されるスピーカ装置のキャビネット容積を大きくすることなく、豊かな低音再生が可能なスピーカシステムを実現することができる。

なお、第５の実施形態では、スピーカ装置（キャビネット７２、スピーカユニット７３、活性炭７９、突起部８０および８１、仕切板８２）は、インナーパネル７５とアウターパネル７６との間の空間に設けられたが、インナーパネル７５と内壁７４との間の空間に設けられてもよい。また、第５の実施形態では、スピーカ装置を車両用ドアに搭載する例を示したが、フロントパネルやリアトレイ、車体の天井部など、スピーカ装置を車両の様々な位置に搭載することができる。これらの場合、キャビネットの形状は車体の形状に沿った形状とする必要があるが、本発明によれば、省スペースでも豊かな低音を十分な音圧で再生することができる車載用のスピーカ装置を実現可能である。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態として、スピーカ装置を薄型テレビに搭載した例を説明する。図１２は、第６の実施形態に係る薄型テレビの構成を示す図である。ここで、図１２（ａ）は薄型テレビの正面外観図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の線Ｉ−Ｊに沿って見た薄型テレビの断面の一部を示す図である。図１２において、薄型テレビは、薄型テレビの筐体９０、キャビネット９１、スピーカユニット９２、細孔９３、活性炭９４、および突起部９５を備えている。

第６の実施形態に係る薄型テレビにおいては、スピーカ装置（キャビネット９１、スピーカユニット９２、細孔９３、活性炭９４、および突起部９５）は、テレビ本体の下部に配置される。具体的には、キャビネット９１はテレビの画面の下側に配置される。スピーカユニット９２は、キャビネット９１の開口部に取り付けられる。スピーカユニット９２とキャビネット９１とによって空室９７が形成される。空室９７内において、複数の突起部９５はキャビネット９１に接続される。活性炭９４は突起部９５によって支持される。図１２（ｂ）では、活性炭９４はその上面、下面、および側面で突起部９５によって支持されている。なお、キャビネット９１には、細孔９６が形成される。なお、薄型テレビには、左右２つのスピーカ装置が搭載される。２つのスピーカ装置の構成は同じである。

以上のように構成された薄型テレビに搭載されたスピーカ装置の動作を説明する。図示しない信号処理部からの音響信号が左右のスピーカユニット９２に入力されることによってスピーカユニット９２から音が再生される。ここで、活性炭９４の上面、下面および側面とキャビネット９１との間には突起部９５によって空間が確保されている。したがって、第６の実施形態においても上記第１〜第５の実施形態と同様、音が活性炭９４の内部を伝達することによる音響損失を減少して、スピーカ装置の再生音圧を向上することができる。また、キャビネット９１に細孔９６を形成することによって、第４の実施形態と同様、空室９７の温度上昇にともなう空気膨張を防止することができる。

なお、薄型テレビについては更なる薄型化が要望されてきている一方、活性炭のような気体吸着部材を用いない場合には低音再生を行うためには大きなキャビネット容積が必要となり、薄型化を阻害する要因となっている。ここで、本発明によれば、気体吸着部材を用いることによってキャビネット容積を縮小することが可能となり、また、突起部で気体吸着部材を支持することによって音圧レベルの低下を防止することができるので、豊かな低音再生が可能な薄型テレビを実現することができる。なお、第６の実施形態では、キャビネット９１は薄型テレビの画面の下側に配置されたが、画面の両側に配置することも可能である。

以上のように、第６の実施形態によれば、スピーカ装置の搭載機器が薄型テレビのようなオーディオ映像機器である場合でも、本発明を適用することができ、省スペースで低音再生が可能なオーディオ映像機器を実現することができる。特に、平面化が進む液晶やＰＤＰ等の平面テレビでは、スピーカキャビネットの占める容積がセットの薄型化、コンパクト化を阻害する要因となってきているので、本発明が特に有効である。

また、上記第１〜第６の実施形態においては、突起部は、キャビネットと一体的に形成されてもよいし、キャビネットに突起部１１を接着することによって形成されてもよい。いずれにしても、活性炭を複雑な形状に加工することに比べて容易に作成することができる。

また、上記第２〜第６の実施形態においても第１の実施形態と同様、活性炭は、繊維状活性炭を用いる他、粒状の活性炭の集合および保持部材を用いてもよいし、粒状の活性炭の集合を固めてブロック状にしたものであってもよい。さらに、第２〜第６の実施形態においてブロック状の活性炭を用いる場合、スピーカユニットで発生した音の進行方向と孔の向きとが一致する向きに、活性炭に孔が形成されていてもよい。また、ブロック状の活性炭を用いる場合には、活性炭に突起部を形成し、当該突起部がキャビネットと接するようにキャビネット内に活性炭を配置するようにしてもよい。また、活性炭に代えて、その他の気体吸着材料、例えば、ゼオライト、シリカ（ＳｉＯ₂ ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、ジルコニア（ＺｒＯ₃ ）、マグネシア（ＭｇＯ）、四三酸化鉄（Ｆｅ₃Ｏ₄）、モレキュラーシーブ、フラーレン、カーボンナノチューブ等を用いてもよい。

なお、上記第４〜第６の実施形態において、スピーカユニットは、動電型、圧電型、静電型、電磁型等、どのような駆動方式であってもよい。その他、スピーカユニットは第３の実施形態に係るスピーカ装置であってもよい。

本発明は、小型でかつ高音質な低音再生を可能とすること等を目的として利用可能であり、例えば、特に薄型化が進む液晶テレビ、ＰＤＰ（プラズマディスプレイ）やステレオ装置、車載機器、携帯端末装置等に利用することが可能である。

第１の実施形態に係るスピーカ装置を示す図 他の実施形態において用いられる活性炭を示す図 第２の実施形態におけるスピーカ装置を示す図 第２の実施形態の変形例に係るスピーカ装置を示す図 第３の実施形態に係るスピーカ装置を示す図 第４の実施形態に係る携帯端末装置の一例である携帯電話機を示す図 図６に示す携帯電話機に内蔵されるスピーカ装置の内部構成を説明するための図 第４の実施形態に係る携帯電話機の音圧周波数特性を示す図 第４の実施形態に係る携帯電話機に内蔵されるスピーカ装置の変形例を示す図 車両用ドアの概観図 図１０の線Ｇ−Ｈに沿って見た車両用ドアの断面図 第６の実施形態に係る薄型テレビの構成を示す図 特許文献１に記載されたスピーカ装置の主要部の断面図 図１３の線Ｋ−Ｌに沿って見た断面図

符号の説明

１，２０，５８，７３，９２ スピーカユニット
７，２４ フレーム
９，３１，６０，７２，９１ キャビネット
１３，１４，２７，３８，４０，６２，８３，９７ 空室
１０，２５，３５，５７，７９，９４ 活性炭
１１，２６，３７，５９，６６，８０，９５ 突起部
６１，８３，９６ 細孔
３６，５６，８２ 仕切板
３０ アクチュエータ

Claims (17)

1. スピーカユニットと、
   スピーカユニットの背面に空室を形成するキャビネットと、
   前記空室内において、その上面および下面が前記キャビネットの壁面によって挟まれることで支持され、前記スピーカユニットから放射される音の進行方向と平行な前記キャビネットの壁面との間に空隙が形成されるように配置される気体吸着部材とを備える、スピーカ装置。
2. 前記気体吸着部材は、前記キャビネットに接続される突起部材によって支持される、請求項１記載のスピーカ装置。
3. 前記キャビネットは、前記スピーカユニットのフレームと一体的に形成される、請求項１に記載のスピーカ装置。
4. 前記複数の突起部材によって形成される空間は前記空室と接続されている、請求項２に記載のスピーカ装置。
5. 前記気体吸着部材は、前記突起部材によって圧着されて固定される、請求項２に記載のスピーカ装置。
6. 前記気体吸着部材は活性炭である、請求項１に記載のスピーカ装置。
7. 前記活性炭は、粒状の活性炭を固めることによって構成される、請求項６に記載のスピーカ装置。
8. 前記活性炭には、スピーカユニットに対向する面から、スピーカユニットから遠ざかる方向へ延びるように孔が形成される、請求項７に記載のスピーカ装置。
9. 前記活性炭は繊維状活性炭である、請求項６に記載のスピーカ装置。
10. 前記スピーカユニットは、動電型スピーカ、圧電型スピーカ、静電型スピーカ、電磁型スピーカのいずれか１つである、請求項１に記載のスピーカ装置。
11. 前記スピーカユニットは、
    前記キャビネットとの間に前記空室を形成するように配置される振動板と、
    前記空室に配置され、前記振動板を振動させるアクチュエータとを含む、請求項１に記載のスピーカ装置。
12. 請求項１に記載のスピーカ装置と、
    前記スピーカ装置をその内部で保持する機器筐体とを備える、携帯端末装置。
13. 前記キャビネットには、前記空室を前記機器筐体の内部と接続する細孔が形成される、請求項１２に記載の携帯端末装置。
14. 請求項１に記載のスピーカ装置と、
    表示装置と、
    前記スピーカ装置を前記表示装置の周囲に配置するように前記スピーカ装置を内部で保
    持する機器筐体とを備える、オーディオ映像機器。
15. 前記キャビネットには、前記空室を前記機器筐体の内部と接続する細孔が形成される、請求項１４に記載のオーディオ映像機器。
16. 請求項１に記載のスピーカ装置と、
    前記スピーカ装置によって発生される音を車室内に放射するように前記スピーカ装置を保持する保持部とを備える、車両。
17. 前記保持部は、その内部に空間を有する形状であり、前記スピーカ装置を当該内部で保持し、
    前記キャビネットには、前記空室を前記保持部の内部の空間と接続する細孔が形成される、請求項１６に記載の車両。

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