JPWO2002067625A1 - スピーカ用保護素子及びスピーカ装置 - Google Patents
スピーカ用保護素子及びスピーカ装置Info
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Abstract
本発明は、スピーカ装置を過大入力から保護するための用いられるスピーカ用保護素子であり、スピーカユニットに直列接続されてスピーカユニットを過大入力から保護するランプ（１５）を有するスピーカ用保護素子である。ランプ（１５）は、遮光性を有するケース（１６）に収納される。ランプ（１５）を収納したケース（１６）は、伝導性を有する材料により形成され、所定の伝導性を有するシーリング剤によりシーリングされる。また、ケース（５６）に収納されたランプ（５５）のリード線（１５３Ａ）（１５３Ｂ）の間隔が所定の値とされるとともに、ランプ本体（１５１）内に所定の不活性ガスが封入されることにより、リード線（１５３Ａ）（１５３Ｂ）の間に所定の電圧が印加されることにより放電が発生し、ランプ（５５）のフィラメント（１５４）の電流が遮断され、ランプ（５５）の温度上昇が阻止される。
Description
技術分野
本発明は、スピーカを過大入力から保護するためのスピーカ用保護素子及びこの保護素子を用いたスピーカ装置に関する。
背景技術
スピーカ装置若しくはスピーカユニットに許容入力以上のパワーが連続的に供給されると、スピーカユニットのボイスコイルの温度が過大に上昇し、その結果、ボイスコイルの皮膜が次第に炭化して、ついには部分的にショートしてしまう。すると、この部分的なショート状態では、ボイスコイルに過大な電流、例えば数Ａから十数Ａの電流が流れるので、ボイスコイルの残った正常な部分が赤熱して、発煙、ショート、異常発熱、断線などを生じ、異常発熱時に発火に至ることもある。特に、大出力のパワーアンプが多く使用されるようになると、異常発熱も増加し、かなり危険である。
そこで、スピーカユニットを過大な入力状態から保護するための回路を備えたスピーカ装置１として、図１に示すように構成されたものが提案されている。このスピーカ装置１は、過大な入力状態の保護対象となるスピーカユニット２を備えている。スピーカユニット２は、キャビネット３に取り付けられている。この例において、キャビネット３は、その前面にバスレフ用のポート４を有している。
キャビネット３の後面には、入力端子５Ａ，５Ｂが設けられ、一方の入力端子５Ａには、小型白熱電球の如きランプ６を介してスピーカユニット２が接続されるとともに、他方の入力端子５Ｂに直接にスピーカユニット２に接続され、入力端子５Ａ，５Ｂに、パワーアンプ７が接続される。パワーアンプ７のオーディオ出力は、ランプ６を介してスピーカユニット２に供給される。その場合、パワーアンプ７の出力が小さいときには、ランプ６に流れる信号電流が小さいので、ランプ６は点灯しないとともに、その抵抗は小さい。したがって、パワーアンプ７のオーディオ出力は、ほぼそのままスピーカユニット２に供給され、所期の音響出力を得ることができる。
しかし、パワーアンプ７の出力が大きい状態が続くと、ランプ６に大きな信号電流の流れる状態が続くので、ランプ６が点灯するとともに、その抵抗が大きくなる。したがって、スピーカユニット２に供給される信号電力は制限され、スピーカユニット２は過大入力から保護される。
このように、図１示すスピーカ装置１は、ランプ６により過大入力からスピーカユニット２を保護することができる。
上述のスピーカ装置１の場合、過大なレベルの入力が連続的に供給される状態ではランプ６が点灯するので、ランプ６の発する光によりキャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがある。特に、映像機器と組み合わせて使用している場合には、光が漏れてくると、映像の鑑賞に支障をきたしてしまう。
また、上述のスピーカ装置１は、過大入力によりスピーカユニット２のボイスコイルの一部あるいは全体がショートしてそのインピーダンスが低下した場合でも、パワーアンプ７からは負荷としてのスピーカユニット２及びランプ６がショートしているようには見えず、パワーアンプ７が正常な動作を続けることがある。このような状態が続くと、パワーアンプ７の出力がランプ６に連続して流入することになり、ランプ６の温度が過度に上昇する危険がある。
発明の開示
本発明の目的は、上述したような従来のスピーカ装置若しくはスピーカユニットの問題点を解消し得る新規なスピーカ用保護素子及びスピーカ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、スピーカ用保護素子として用いられるランプの光漏れを防止できるスピーカ用保護素子及びスピーカ装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、映像機器と組み合わせて有用なスピーカ装置を提供することにある。
本発明に係るスピーカ用保護素子は、スピーカに直列接続され、スピーカ装置若しくはスピーカユニットを過大入力から保護するランプと、このランプの周囲に設けられてこのランプの発する光を遮光する遮光部材とを有する。
本発明に係るスピーカ用保護素子は、過大入力によりランプが点灯しても、そのランプの発する光は遮光ケースにより遮光されるので、ランプの発する光がキャビネットの内部を照らすことがない。したがって、過大な入力状態になっても、キャビネットの内部が明るくなったり、バスレス用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。また、映像機器と組み合わせて使用している場合、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことを防止できる。
本発明に係る他のスピーカ用保護素子は、スピーカに直列接続されてスピーカを過大入力から保護するランプと、導電性を有する材料により構成された遮光ケースとを有し、ランプは、遮光ケースに納められ、所定の導電性を有するシーリング剤によりシーリングされている。
このような構成を備える本発明に係るスピーカ用保護素子は、過大入力によりスピーカのボイスコイルの一部あるいは全体がショートしたときには、ケースが冷陰極として動作してアーク放電が起き、この放電によりランプの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。
この他のスピーカ用保護素子においても、過大入力によりランプが点灯しても、そのランプの発する光がキャビネットの内部を照らすことがない。したがって、過大な入力状態になっても、キャビネットの内部が明るくなったり、バスレス用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。また、映像機器と組み合わせて使用している場合、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことを防止できる。
本発明に係る更に他のスピーカ用保護素子は、スピーカに直列接続されてスピーカを過大入力から保護するランプと、このランプを収納した遮光ケースとを備え、ランプは、フィラメントと、このフィラメントを収納した容器と、フィラメントが接続された１対のリード線とを有し、容器内において、１対のリード線の間隔が所定の値とされるとともに、容器内に所定の不活性ガスが封入されることにより、１対のリード線間に所定の電圧で放電の起きるようにされている。
本発明に係る更に他のスピーカ用保護素子は、スピーカユニットのボイスコイルの一部あるいは全体がショートして過大な電流が連続的に流れたときには、リード線間のアーク放電が起きてランプのフィラメントの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。
この更に他のスピーカ用保護素子においても、過大入力によりランプが点灯しても、そのランプの発する光がキャビネットの内部を照らすことがない。したがって、過大な入力状態になっても、キャビネットの内部が明るくなったり、バスレス用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。また、映像機器と組み合わせて使用している場合、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことを防止できる。
更にまた、本発明は、上述したようなスピーカ用保護素子を用いたスピーカ装置であり、上述したスピーカ用保護素子により実現される利点を有するものとなる。
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のいくつかの実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。
ここに示すスピーカ用保護素子１１は、図２Ａに示すように構成されたランプ１５を備える。このランプ１５は、汎用品であるため、透明なガラスによりカップ状に形成されたランプ本体１５１を備える。ランプ本体１５１は、一端側の開口が不透明なガラスやセラミックスなどの絶縁材１５２により密封されている。この絶縁材１５２を貫通して、１対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂがランプ本体１５１内から引き出されている。ランプ本体１５１内に位置する一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂの先端部間には、フィラメント１５４が接続されている。このフィラメントに電流が供給されることにより、発光しランプとして機能する。
本発明にスピーカ用保護素子１１は、図２Ａに示すように構成されたランプ１５に対応して、例えば図２Ｂに示すようなケース１６が用意される。このケース１６は、遮光性及び放熱性を有する材料、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属により、カップ状に形成されている。ここで用いられるケース１６は、その内径をランプ１５の外径と同じかやや大きい程度とされ、その長さをランプ１５の容器１５１の長さと同程度ないしやや長めとされている。なお、ケース１６は、図２Ｂ中右側の一端側のみを開口部１６ａとした筒状に形成されている。
ランプ１５は、図２Ｃに示すように、ランプ本体１５１の先端側を挿入端として開口部１６ａを通じてケース１６内に収納される。ケース１６に収納されたランプ１５は、図３に示すように、ケース１６の開口部１６ａに遮光性を有する接着剤１５５が充填されることにより、ケース１６の内部に固定される。接着剤１５５は、ケース１６に収納されたランプ１５の光がケース１６の外部に漏れないように、開口部１６ａを密封して充填される。なお、ランプ本体１５１の基端部側から引き出された一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂは、図３に示すように、接着剤１５５を貫通してケース１６の外方に引き出されている。
遮光性を有するケース１６にランプ１５を収納し、ケース１６の開口部１６ａを遮光性を有する接着剤１５５によりシーリングした本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、ケース１６の内部のランプ１５が発光しても、その光はケース１６の外部に漏れることがない。
遮光性を有するケース１６にランプ１５を収納した本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、前述した図１に示すスピーカ装置と同様に構成されたスピーカ装置内に配設される。
なお、本発明に係るスピーカ用保護素子１１が配設されるスピーカ装置１２は、基本的な構成を図１に示すものと共通するので、共通する部材には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、図４に示すように、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間にランプ１５を直列に接続されてキャビネット３の内部に配設されている。なお、ランプ１５は、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを介して、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続されている。
上述のように構成された本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、スピーカ装置１２に配設され、入力端子５Ａを介して過大なレベルの入力が連続した状態となると、ランプ１５が点灯する。すなわち、パワーアンプ７の出力が大きい状態が続くと、ランプ１５に大きな信号電流の流れる状態が続く。その結果、ランプ１５が点灯するとともに、その抵抗が大きくなり、スピーカユニット２に供給される信号電力が制限され、スピーカユニット２は過大入力から保護される。
ところで、本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、ランプ１５が点灯して発光する光が、ケース１６及びケース１６の開口部１６ａをシールする接着剤１５５により遮光されるので、ランプ１５からの光がキャビネット３の内部に漏れることがなく、キャビネット３の内部を照らすこともない。本発明に係るスピーカ用保護素子１１を用いることにより、スピーカ装置１２は、過大な入力状態になっても、キャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れ、ユーザに不快感を与えることもない。
本発明に係るスピーカ用保護素子１１を用いたスピーカ装置１２は、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケース１６が、熱伝導性の良好な材料、例えば、鉄、アルミニウム、銅などの金属により形成されることにより、ランプ１５の放熱を妨げることもないので、ランプ１５の耐久性を損なうことがない。
本発明に係るスピーカ用保護素子を構成するランプは、上述したようにランプ本体１５１の基端部側から一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを引き出したものに限らず、図５Ａに示すように構成されたものであってもよい。図５Ａに示すランプ２５は、透明なガラスを用いて両端を開放した円筒状に形成されたランプ本体２５１を有し、ランプ本体２５１の両端からそれぞれリード線２５３Ａ，２５３Ｂを引き出したものである。
図５Ａに示すランプ２５は、リード線２５３Ａ，２５３Ｂが引き出されるランプ本体２５１の両端の開口部２５１Ａ，２５１Ｂは、不透明なガラスやセラミックスなどの絶縁材２５２により密封されている。各リード線２５３Ａ，２５３Ｂの基端部は、ランプ本体２５１の開口部２５１Ａ，２５１Ｂを密封した絶縁材１５２を貫通してランプ本体２５１の外部に引き出されている。ランプ本体２５１内に位置する一対のリード線２５３Ａ，２５３Ｂの先端部間には、フィラメント２５４が接続されている。このランプ２５も、フィラメント２５４に電流が流れることにより、フィラメント２５４が発光してランプとして動作する。
ランプ本体２５１の両端からリード線２５３Ａ，２５３Ｂを引き出したランプ２５を収納するケース２６は、図５Ｂに示すように、両端を開放した円筒状に形成されている。このケース２６も、上述したケースと同様に、遮光性及び放熱性を有する材料、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属により形成されている。
ケース２６は、図５Ｃに示すように、円筒状に形成されたランプ２５を収納し得るように形成されてなるものであって、その内径を収納されるランプ２５の外形とほぼ等しいか若しくはやや大きくなし、その長さをランプ本体２５１の長さとほぼ同じかやや長いものとされている。
この例のスピーカ用保護素子２１は、図５Ｃに示すように、ランプ本体２５１がケース２６内に位置するようにして、ランプ２５をケース２６に収納し、ランプ２５のリード線２５３Ａ，２５３Ｂが引き出されたケース２６両端の開口部２６ａ，２６ｂに遮光性を有する接着剤２５５を充填しシーリングする。
このように構成されたスピーカ用保護素子２１も、前述したスピーカ用保護素子１１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続して配設されることにより、スピーカ装置１２が過大な入力状態になったとき、ランプ２５が点灯する。このスピーカ用保護素子２１においても、ランプ１５が点灯して発光する光は、ケース２６の外部に漏れることがなく、キャビネット３の内部を照明したり、ポート４からキャビネット３の外部に漏れることが防止され、ユーザに不快感を与えることがない。このスピーカ用保護素子２１を用いたスピーカ装置１２も、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。
上述した各スピーカ用保護素子１１，２１を構成するケース１６，２６の内周面を、金属の光沢面のままとし、あるいは黒色に加工することにより、ランプ１５，２５が点灯したときの温度を制御できるので、ランプ１５，２５の耐久性やスピーカユニットに対する保護特性などを変更することができる。例えば、ケース１６，２６の内周面を黒色に加工することにより、ランプ１５，２５の耐久性を高めることができる。更に、ケース１６，２６の外周面に放熱用のフィン（ヒートシンク）を多数形成させてもよく、一層ランプ１５，２５の耐久性を向上させることができる。
上述したスピーカ用保護素子１１，２１は、いずれも、ランプ１５，２５を遮光性を有するケース１６，２６に収納しているが、ランプ１５，２５の表面に塗装などによりセラミックス層を形成して遮光性を得るようにしてもよい。ここで、用いるセラミックスは、熱伝導性が劣るが、ランプ１５，２５の表面に塗装されるセラミックス層を薄くすれば、ランプ１５，２５の放熱特性を劣化させることもなく、ランプ１５，２５の耐久性を劣化させることもない。
次に、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。
本発明の第２の実施の形態に係るスピーカ用保護素子３１は、前述した第１の実施の形態において用いた図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６を使用する。これらランプ１５及びケース１６の構成については、上述の説明を参照し、詳細な説明は省略する。
本実施の形態においても、ランプ１５は、図２Ｃに示すように、ランプ本体１５１の先端側を挿入端として開口部１６ａを通じてケース１６内に収納される。ランプ１５を収納したケース１６の開口部１６ａには、図６に示すように、適度な導電性を有するシーリング剤３５５が充填されシーリングされる。ケース１６に収納されたランプ１５は、ケース１６の開口部１６ａにシーリング剤３５５が充填されることにより、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂをケース１６の外方に引き出した状態でケース１６内に固定される。
ここで、シーリング剤３５５は、図６に示すように、ランプ１５をケース１６内に挿入した後、ランプ１５の基端部側に設けた絶縁材１５２を覆い、しかも、ケース１６の内壁に至るまで開口部１６ａ内に充填されることによってこの開口部１６ａをシーリングする。
ここで用いるシーリング剤３５５として、例えばシリコンボンドやセラミックボンドなどの接着剤にカーボン粉を混合したものが使用される。シーリング剤３５５を構成する接着剤自体には導電性はないとしても、この接着剤に混合されるカーボン粉が導電性を有するので、カーボン粉の接着剤に対する配合量（添加量）を調整することで、シーリング剤３５５は電性を有するものとなる。
このような導電性を有するシーリング剤３５５を用いると、ケース１６に収納されたランプ１５から引き出されたリード線１５３Ａ，１５３Ｂとケース１６との間の導電抵抗値を、例えば５００ｋΩ程度とすることができる。この抵抗値は、接着剤に混合されるカーボン粉の量を調節することにより、適宜可変調整でき、例えば、接着剤に対するカーボン粉の混合量を多くすることにより、シーリング剤３５５の抵抗値を低くすることができる。
図６に示すように構成されたスピーカ用保護素子３１も、前述したスピーカ用保護素子１１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間にランプ１５を直列に接続してキャビネット３の内部に配設されている。なお、ランプ１５は、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを介して、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続されている。
ところで、本発明者等の実験によれば、本実施の形態のスピーカ用保護素子３１は、ランプ１５に加える電圧を大きくしていくと、ケース１６の開口部１６ａをシーリングするシーリング剤３５５の導電率に応じた電圧値で、ランプ１５内部のリード線１５３Ａ，１５３Ｂ間でアーク放電が起きることが確認された。ランプ１５より引き出されている一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂのうち一方のみがケース１６との間で所定の導電性をもつようになっても、両方のリード線１５３Ａ，１５３Ｂがケース１６との間で所定の導電性をもつようになっても、このようなアーク放電が起きることが確認された。両方のリード線１５３Ａ，１５３Ｂが共にケース１６との間で導電性をもったとしても、その導電抵抗値は、上述のように数１００ｋΩ程度であるので、ランプ１５の内部のフィラメント１５４の抵抗値に比べ極めて大きいので、通常の入力レベルの動作では何らその動作に影響はない。
また、ケース１６の材質を代えたり、ケース１６の内周面を、金属の光沢面のままにしたり、あるいは、黒色に加工したりすることにより、このアーク放電電圧が変化することも確認された。例えば、ケース１６の材質がアルミニウムである場合の放電電圧は、真鍮で作った場合に比べて低くなることや、材質は同じでもその内周面を黒色に加工すると放電電圧が高くなることを、発明者等は確認している。
なお、発明者等は、シーリング剤として、カーボン粉を混合しないシリコンボンドやセラミックボンドなどの接着剤のみで構成された導電性がないものについても実験を行った。この場合でも、シーリングを施さない場合に比べて放電電圧が低くなることが確認された。この現象は、次のように説明される。ランプ１５のフィラメント１５４より発せられた光の一部は、ランプ１５の絶縁材１５２やランプ１５とケースと１６の隙間より外部に漏れて出てくる。シーリング剤によりランプ１５を収納したケース１６の開口部１６ａをシーリングすることにより、その光もケース１６の内部に閉じ込められてしまい、同時に、発せられた熱もケース１６内部若しくはランプ本体１５１の内部にこもってしまい、ランプ１５の内部温度が上昇しやすくなったことによりアーク放電が起きる電圧が下がった、と考えられる。
このように構成されたスピーカ用保護素子３１も、前述したスピーカ用保護素子１１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続して配設される。スピーカ装置１２に配設されたスピーカユニット２に過大なレベルの入力が連続的に供給されることにより、スピーカユニット２のボイスコイルの一部あるいは全体がショートしてそのインピーダンスが低下した場合に、ケース１６が冷陰極として動作してアーク放電が起きるようになる。このアーク放電の発生により、ランプ１５のフィラメント１５４を流れる信号電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。
本発明に係るスピーカ用保護素子３１を取り付けたスピーカ装置にあっては、アーク放電の放電電圧を過大入力時の信号電圧とするようにすれば、過大入力時に、ランプ１５がアーク放電により短時間で断線し、スピーカユニット２のボイスコイルのショートしていない部分やランプ１５の過度の発熱を防止することができる。
更に、スピーカ用保護素子３１のランプ１５がスピーカユニット２の保護動作を正常に行っている場合に、スピーカユニット２に対する入力状態が大きくなると、ランプ１５が点灯するが、ランプ１５はケース１６により遮光されているので、ランプ１５が発する光がキャビネット３の内部を照らすことがない。したがって、スピーカユニット２に対する入力状態が過大になっても、キャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れてたりして、ユーザに不快感を与えることがない。このスピーカ用保護素子３１を用いたスピーカ装置も、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。
このスピーカ用保護素子３１において、ケース１６を金属により形成することにより収納したランプ１５からの発熱を効率よく放熱させることができ、ランプ１５の耐久性を損なうことがない。
本実施の形態におけるスピーカ用保護素子を構成するランプも、上述したようにランプ本体１５１の基端部側から一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを引き出したものに限らず、図５Ａに示すように、透明なガラスを用いて両端を開放した円筒状に形成されたランプ本体２５１の両端からそれぞれリード線２５３Ａ，２５３Ｂを引き出したものを用いて構成することができる。
この例のスピーカ用保護素子４１は、図７に示すように、ランプ本体２５１がケース２６内に位置するようにして、ランプ２５をケース２６に収納する。ランプ２５を収納したケース２６の両端の開口部２６ａ，２６ｂには、上述した導電性を有するシーリング剤３５５が充填される。ケース２６に収納されたランプ２５は、ケース２６の各開口部２６ａ，２６ｂにシーリング剤３５５が充填されることにより、図７に示すように、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂをケース１６の外方に引き出した状態でケース１６内に固定される。
図７に示すスピーカ用保護素子４１も、上述のスピーカ用保護素子３１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続してスピーカ装置１２内に配設される。このスピーカ用保護素子４１を用いたスピーカ装置１２も、上述のスピーカ用保護素子３１を用いたスピーカ装置１２と同様の作用を実現し、同様の利点を実現できる。
次に、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。
本発明の第３の実施の形態に係るスピーカ用保護素子５１は、前述した第１の実施の形態において用いた図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６と同様の構成を備えたランプ及びケースが用いられ、更には、図５Ａ及び図５Ｂに示すランプ２５及びケース２６と同様の構成を備えたランプ及びケースが用いられる。
ここでは、図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６と同様の構成を備えたランプ及びケースを用いた例を挙げて説明する。なお、図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６と共通する部分には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
第３の実施の形態に係るスピーカ用保護素子５１を構成するランプ５５は、図８Ａに示すように、透明なガラスによりカップ状に形成されたランプ本体１５１を備える。ランプ本体１５１は、一端側の開口が不透明なガラスやセラミックスなどの絶縁材１５２により密封されている。絶縁材１５２により密封されたランプ本体１５１内には、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスが封入されている。
不活性ガスを封入したランプ本体１５１からは、絶縁材１５２を貫通して、１対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂが引き出されている。これらリード線１５３Ａ，１５３Ｂは、図８Ａに示すように、絶縁材１５２を貫通して同一方向に、かつ、互いに平行に延在されている。これらリード線１５３Ａ，１５３Ｂのランプ本体１５１内に位置する部分の長さは互いに異ならされている。すなわち、リード線１５３Ａ，１５３Ｂのランプ本体１５１内に位置する端部５３ａ，５３ｂは、互いに向き合う方向に直角に折り曲げられ、これら端部５３ａ，５３ｂの間にフィラメント１５４が接続されている。このとき、ランプ本体１５１の内部におけるリード線１５３Ａ、１５３Ｂの最も狭い間隔Ｌが所定の大きさとされている。
図８Ａに示すランプ５５は、図８Ｂに示すように形成されたケース５６内に収納されてスピーカ用保護素子５１を構成する。ここで用いるケース５６も前述したケースと同様に、遮光性及び放熱性を有する材料、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属により、カップ状に形成されている。
ランプ５５は、図８Ｃに示すように、ランプ本体１５１の先端側を挿入端として開口部５６ａを通じてケース５６内に収納される。ケース５６に収納されたランプ５５は、ケース５６の開口部５６ａに遮光性を有する接着剤が充填されることにより、ケース５６の内部に固定される。接着剤１５５は、ケース５６に収納されたランプ５５の光がケース５６の外部に漏れないように、開口部５６ａを密封して充填される。なお、ランプ本体１５１の基端部側から引き出された一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂは、図８Ｃに示すように、接着剤１５５を貫通してケース５６の外方に引き出されている。
このスピーカ用保護素子５１も、前述した各スピーカ用保護素子１１等と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続してスピーカ装置１２内に配設される。なお、ランプ５５は、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを介して、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続されている。
本例のスピーカ用保護素子５１を取り付けたスピーカ装置１２は、スピーカユニット２に過大なレベルの入力が行われ、スピーカユニット２のボイスコイルが部分的にショートした場合には、ランプ５５のケース本体１５１の内部において、リード線１５３Ａ、１５３Ｂの間でアーク放電が発生する。このアーク放電の発生により、ランプ５５のフィラメント１５４を流れる電流が遮断され、ランプ１５の温度上昇が阻止される。
なお、我々の実験によれば、リード線１５３Ａ、１５３Ｂの間でアーク放電を開始する電圧は、間隔Ｌ及びランプ本体１５１をに封入されている不活性ガスの種類により必要な値に設定できることが確認された。例えば、ランプ本体１５１の内部におけるリード線１５３Ａ、１５３Ｂの最も狭い間隔Ｌを一定とした場合に、ランプ内部を真空とする場合よりも、不活性ガスを封入した場合の放電開始電圧は高くなり、更に封入する不活性ガスとして、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどガスの種類を変えた場合には、その放電開始電圧はこの順で相対的に低くなる。そして、リード線１５３Ａ、１５３Ｂの最も狭い間隔Ｌが狭いほど放電開始電圧を低くすることができる。
更に、ランプ５５がスピーカユニット２の保護動作を正常に行っている場合には、大きな入力状態のとき、ランプ６が点灯するが、ランプ５５はケース５６に収納されて遮光されているので、ランプ５５の発する光がキャビネット３の内部を照らすことがない。したがって、スピーカユニット２に対する入力状態が過大になっても、キャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れてたりして、ユーザに不快感を与えることがない。このスピーカ用保護素子５１を用いたスピーカ装置も、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。
なお、本例のスピーカ用保護素子５１においても、ケース５６の内周面を、金属の光沢面のままとし、あるいは黒色に加工することにより、ランプ５５が点灯したときの温度を制御できるので、ランプ５５の耐久性やスピーカユニットに対する保護特性などを変更することができる。我々の実験によれば、ケース５６をアルミニウム製とし、その内周面に酸化膜を形成して黒色あるいは赤色とし、更に、塗料を添加して金色とすることで、放電開始開始電圧やランプの耐久性を変化させることができた。この現象は、フィラメントより発せられた光がケース５６の内周面で反射され、再びフィラメントに吸収されて加熱されるので、ケース５６の内周面での光の反射率、吸収率あるいはケース５６の外部への熱の放熱率などにより変化するものと理解される。また、ランプ本体１５１に封入される不活性ガスも、複数の不活性ガスを混合したものを用いるようにしてもよい。
更に、ランプ５５を導電性を有するシーリング剤を用いてケース５６にシーリングすれば、過大入力によりスピーカユニット２のボイスコイルの一部あるいは全体がショートしたときには、ケース５６が冷陰極として動作してアーク放電が起き、この放電によりランプ５５を流れる電流が遮断され、ランプ５５の温度上昇が阻止される。
上述の例では、ランプ５５をケース５６に収納するようにしているが、ランプ５５の表面に、塗装などによりセラミックス層を形成して遮光性を得るようにすることもできる。ここで、用いるセラミックスは、熱伝導性が劣るが、ランプ５５の表面に塗装されるセラミックス層を薄くすれば、ランプ５５の放熱特性を劣化させることもなく、ランプ５５の耐久性を劣化させることもない。
なお、本発明は、上述した各実施の態様で示される構成を適宜組み合わせて構成することも勿論可能である。
産業上の利用可能性
上述したように、本発明は、スピーカ保護用ランプを遮光性を有するケース内に装填したので、過大入力によりランプが点灯しても、このランプの発する光がキャビネットの内部を照らしたり、バスレフ用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。そして、ランプを収納するケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことがない。
本発明は、ランプのリード線と遮光ケースとの間を適当な導電性を有するシーリング剤によりシーリングしているので、過大入力時にケースが冷陰極として動作してアーク放電が起き、この放電によりランプの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。このシーリング剤の導電率を調整することにより、この放電が起きる電圧が調整され、保護するスピーカユニットの許容入力電圧に対応させることができる。
更に、本発明は、ランプ内部に不活性ガスを封入したことにより、過大入力時にランプの一対のリード線間に所定の電圧で放電を起こすことができ、ランプのフィラメントの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。このガスの種類に応じて、ランプが放電を起こす電圧を調整することができる。したがって、本発明が適用されたスピーカ装置は、過大入力時にランプの温度が過度に上昇することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、過大な入力状態から保護するための回路を備えたスピーカ装置を示す断面図である。
図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を構成するランプを示す側面図であり、図２Ｂは、ランプを収納するケースを示す斜視図であり、図２Ｃは、ランプをケースに収納したスピーカ用保護素子を示す側面図である。
図３は、本発明に係るスピーカ用保護素子を示す断面図である。
図４は、本発明に係るスピーカ用保護素子を設けたスピーカ装置を示す断面図である。
図５Ａは、本発明に係るスピーカ用保護素子を構成するランプの他の例を示す側面図であり、図５Ｂは、ランプを収納するケースを示す斜視図であり、図５Ｃは、他の例のランプをケースに収納したスピーカ用保護素子を示す側面図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を示す断面図である。
図７は、異なる例のランプを用いた本発明の第２の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を示す側面図である。
図８Ａは、本発明の第３の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を構成するランプを示す側面図であり、図８Ｂは、ランプを収納するケースを示す斜視図であり、図８Ｃは、ランプをケースに収納したスピーカ用保護素子を示す側面図である。
本発明は、スピーカを過大入力から保護するためのスピーカ用保護素子及びこの保護素子を用いたスピーカ装置に関する。
背景技術
スピーカ装置若しくはスピーカユニットに許容入力以上のパワーが連続的に供給されると、スピーカユニットのボイスコイルの温度が過大に上昇し、その結果、ボイスコイルの皮膜が次第に炭化して、ついには部分的にショートしてしまう。すると、この部分的なショート状態では、ボイスコイルに過大な電流、例えば数Ａから十数Ａの電流が流れるので、ボイスコイルの残った正常な部分が赤熱して、発煙、ショート、異常発熱、断線などを生じ、異常発熱時に発火に至ることもある。特に、大出力のパワーアンプが多く使用されるようになると、異常発熱も増加し、かなり危険である。
そこで、スピーカユニットを過大な入力状態から保護するための回路を備えたスピーカ装置１として、図１に示すように構成されたものが提案されている。このスピーカ装置１は、過大な入力状態の保護対象となるスピーカユニット２を備えている。スピーカユニット２は、キャビネット３に取り付けられている。この例において、キャビネット３は、その前面にバスレフ用のポート４を有している。
キャビネット３の後面には、入力端子５Ａ，５Ｂが設けられ、一方の入力端子５Ａには、小型白熱電球の如きランプ６を介してスピーカユニット２が接続されるとともに、他方の入力端子５Ｂに直接にスピーカユニット２に接続され、入力端子５Ａ，５Ｂに、パワーアンプ７が接続される。パワーアンプ７のオーディオ出力は、ランプ６を介してスピーカユニット２に供給される。その場合、パワーアンプ７の出力が小さいときには、ランプ６に流れる信号電流が小さいので、ランプ６は点灯しないとともに、その抵抗は小さい。したがって、パワーアンプ７のオーディオ出力は、ほぼそのままスピーカユニット２に供給され、所期の音響出力を得ることができる。
しかし、パワーアンプ７の出力が大きい状態が続くと、ランプ６に大きな信号電流の流れる状態が続くので、ランプ６が点灯するとともに、その抵抗が大きくなる。したがって、スピーカユニット２に供給される信号電力は制限され、スピーカユニット２は過大入力から保護される。
このように、図１示すスピーカ装置１は、ランプ６により過大入力からスピーカユニット２を保護することができる。
上述のスピーカ装置１の場合、過大なレベルの入力が連続的に供給される状態ではランプ６が点灯するので、ランプ６の発する光によりキャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがある。特に、映像機器と組み合わせて使用している場合には、光が漏れてくると、映像の鑑賞に支障をきたしてしまう。
また、上述のスピーカ装置１は、過大入力によりスピーカユニット２のボイスコイルの一部あるいは全体がショートしてそのインピーダンスが低下した場合でも、パワーアンプ７からは負荷としてのスピーカユニット２及びランプ６がショートしているようには見えず、パワーアンプ７が正常な動作を続けることがある。このような状態が続くと、パワーアンプ７の出力がランプ６に連続して流入することになり、ランプ６の温度が過度に上昇する危険がある。
発明の開示
本発明の目的は、上述したような従来のスピーカ装置若しくはスピーカユニットの問題点を解消し得る新規なスピーカ用保護素子及びスピーカ装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、スピーカ用保護素子として用いられるランプの光漏れを防止できるスピーカ用保護素子及びスピーカ装置を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、映像機器と組み合わせて有用なスピーカ装置を提供することにある。
本発明に係るスピーカ用保護素子は、スピーカに直列接続され、スピーカ装置若しくはスピーカユニットを過大入力から保護するランプと、このランプの周囲に設けられてこのランプの発する光を遮光する遮光部材とを有する。
本発明に係るスピーカ用保護素子は、過大入力によりランプが点灯しても、そのランプの発する光は遮光ケースにより遮光されるので、ランプの発する光がキャビネットの内部を照らすことがない。したがって、過大な入力状態になっても、キャビネットの内部が明るくなったり、バスレス用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。また、映像機器と組み合わせて使用している場合、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことを防止できる。
本発明に係る他のスピーカ用保護素子は、スピーカに直列接続されてスピーカを過大入力から保護するランプと、導電性を有する材料により構成された遮光ケースとを有し、ランプは、遮光ケースに納められ、所定の導電性を有するシーリング剤によりシーリングされている。
このような構成を備える本発明に係るスピーカ用保護素子は、過大入力によりスピーカのボイスコイルの一部あるいは全体がショートしたときには、ケースが冷陰極として動作してアーク放電が起き、この放電によりランプの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。
この他のスピーカ用保護素子においても、過大入力によりランプが点灯しても、そのランプの発する光がキャビネットの内部を照らすことがない。したがって、過大な入力状態になっても、キャビネットの内部が明るくなったり、バスレス用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。また、映像機器と組み合わせて使用している場合、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことを防止できる。
本発明に係る更に他のスピーカ用保護素子は、スピーカに直列接続されてスピーカを過大入力から保護するランプと、このランプを収納した遮光ケースとを備え、ランプは、フィラメントと、このフィラメントを収納した容器と、フィラメントが接続された１対のリード線とを有し、容器内において、１対のリード線の間隔が所定の値とされるとともに、容器内に所定の不活性ガスが封入されることにより、１対のリード線間に所定の電圧で放電の起きるようにされている。
本発明に係る更に他のスピーカ用保護素子は、スピーカユニットのボイスコイルの一部あるいは全体がショートして過大な電流が連続的に流れたときには、リード線間のアーク放電が起きてランプのフィラメントの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。
この更に他のスピーカ用保護素子においても、過大入力によりランプが点灯しても、そのランプの発する光がキャビネットの内部を照らすことがない。したがって、過大な入力状態になっても、キャビネットの内部が明るくなったり、バスレス用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。また、映像機器と組み合わせて使用している場合、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことを防止できる。
更にまた、本発明は、上述したようなスピーカ用保護素子を用いたスピーカ装置であり、上述したスピーカ用保護素子により実現される利点を有するものとなる。
本発明の更に他の目的、本発明によって得られる具体的な利点は、以下において図面を参照して説明される実施の形態の説明から一層明らかにされるであろう。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明のいくつかの実施の形態を図面を参照して説明する。
まず、本発明に係る第１の実施の形態を説明する。
ここに示すスピーカ用保護素子１１は、図２Ａに示すように構成されたランプ１５を備える。このランプ１５は、汎用品であるため、透明なガラスによりカップ状に形成されたランプ本体１５１を備える。ランプ本体１５１は、一端側の開口が不透明なガラスやセラミックスなどの絶縁材１５２により密封されている。この絶縁材１５２を貫通して、１対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂがランプ本体１５１内から引き出されている。ランプ本体１５１内に位置する一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂの先端部間には、フィラメント１５４が接続されている。このフィラメントに電流が供給されることにより、発光しランプとして機能する。
本発明にスピーカ用保護素子１１は、図２Ａに示すように構成されたランプ１５に対応して、例えば図２Ｂに示すようなケース１６が用意される。このケース１６は、遮光性及び放熱性を有する材料、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属により、カップ状に形成されている。ここで用いられるケース１６は、その内径をランプ１５の外径と同じかやや大きい程度とされ、その長さをランプ１５の容器１５１の長さと同程度ないしやや長めとされている。なお、ケース１６は、図２Ｂ中右側の一端側のみを開口部１６ａとした筒状に形成されている。
ランプ１５は、図２Ｃに示すように、ランプ本体１５１の先端側を挿入端として開口部１６ａを通じてケース１６内に収納される。ケース１６に収納されたランプ１５は、図３に示すように、ケース１６の開口部１６ａに遮光性を有する接着剤１５５が充填されることにより、ケース１６の内部に固定される。接着剤１５５は、ケース１６に収納されたランプ１５の光がケース１６の外部に漏れないように、開口部１６ａを密封して充填される。なお、ランプ本体１５１の基端部側から引き出された一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂは、図３に示すように、接着剤１５５を貫通してケース１６の外方に引き出されている。
遮光性を有するケース１６にランプ１５を収納し、ケース１６の開口部１６ａを遮光性を有する接着剤１５５によりシーリングした本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、ケース１６の内部のランプ１５が発光しても、その光はケース１６の外部に漏れることがない。
遮光性を有するケース１６にランプ１５を収納した本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、前述した図１に示すスピーカ装置と同様に構成されたスピーカ装置内に配設される。
なお、本発明に係るスピーカ用保護素子１１が配設されるスピーカ装置１２は、基本的な構成を図１に示すものと共通するので、共通する部材には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、図４に示すように、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間にランプ１５を直列に接続されてキャビネット３の内部に配設されている。なお、ランプ１５は、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを介して、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続されている。
上述のように構成された本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、スピーカ装置１２に配設され、入力端子５Ａを介して過大なレベルの入力が連続した状態となると、ランプ１５が点灯する。すなわち、パワーアンプ７の出力が大きい状態が続くと、ランプ１５に大きな信号電流の流れる状態が続く。その結果、ランプ１５が点灯するとともに、その抵抗が大きくなり、スピーカユニット２に供給される信号電力が制限され、スピーカユニット２は過大入力から保護される。
ところで、本発明に係るスピーカ用保護素子１１は、ランプ１５が点灯して発光する光が、ケース１６及びケース１６の開口部１６ａをシールする接着剤１５５により遮光されるので、ランプ１５からの光がキャビネット３の内部に漏れることがなく、キャビネット３の内部を照らすこともない。本発明に係るスピーカ用保護素子１１を用いることにより、スピーカ装置１２は、過大な入力状態になっても、キャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れ、ユーザに不快感を与えることもない。
本発明に係るスピーカ用保護素子１１を用いたスピーカ装置１２は、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。更に、ケース１６が、熱伝導性の良好な材料、例えば、鉄、アルミニウム、銅などの金属により形成されることにより、ランプ１５の放熱を妨げることもないので、ランプ１５の耐久性を損なうことがない。
本発明に係るスピーカ用保護素子を構成するランプは、上述したようにランプ本体１５１の基端部側から一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを引き出したものに限らず、図５Ａに示すように構成されたものであってもよい。図５Ａに示すランプ２５は、透明なガラスを用いて両端を開放した円筒状に形成されたランプ本体２５１を有し、ランプ本体２５１の両端からそれぞれリード線２５３Ａ，２５３Ｂを引き出したものである。
図５Ａに示すランプ２５は、リード線２５３Ａ，２５３Ｂが引き出されるランプ本体２５１の両端の開口部２５１Ａ，２５１Ｂは、不透明なガラスやセラミックスなどの絶縁材２５２により密封されている。各リード線２５３Ａ，２５３Ｂの基端部は、ランプ本体２５１の開口部２５１Ａ，２５１Ｂを密封した絶縁材１５２を貫通してランプ本体２５１の外部に引き出されている。ランプ本体２５１内に位置する一対のリード線２５３Ａ，２５３Ｂの先端部間には、フィラメント２５４が接続されている。このランプ２５も、フィラメント２５４に電流が流れることにより、フィラメント２５４が発光してランプとして動作する。
ランプ本体２５１の両端からリード線２５３Ａ，２５３Ｂを引き出したランプ２５を収納するケース２６は、図５Ｂに示すように、両端を開放した円筒状に形成されている。このケース２６も、上述したケースと同様に、遮光性及び放熱性を有する材料、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属により形成されている。
ケース２６は、図５Ｃに示すように、円筒状に形成されたランプ２５を収納し得るように形成されてなるものであって、その内径を収納されるランプ２５の外形とほぼ等しいか若しくはやや大きくなし、その長さをランプ本体２５１の長さとほぼ同じかやや長いものとされている。
この例のスピーカ用保護素子２１は、図５Ｃに示すように、ランプ本体２５１がケース２６内に位置するようにして、ランプ２５をケース２６に収納し、ランプ２５のリード線２５３Ａ，２５３Ｂが引き出されたケース２６両端の開口部２６ａ，２６ｂに遮光性を有する接着剤２５５を充填しシーリングする。
このように構成されたスピーカ用保護素子２１も、前述したスピーカ用保護素子１１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続して配設されることにより、スピーカ装置１２が過大な入力状態になったとき、ランプ２５が点灯する。このスピーカ用保護素子２１においても、ランプ１５が点灯して発光する光は、ケース２６の外部に漏れることがなく、キャビネット３の内部を照明したり、ポート４からキャビネット３の外部に漏れることが防止され、ユーザに不快感を与えることがない。このスピーカ用保護素子２１を用いたスピーカ装置１２も、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。
上述した各スピーカ用保護素子１１，２１を構成するケース１６，２６の内周面を、金属の光沢面のままとし、あるいは黒色に加工することにより、ランプ１５，２５が点灯したときの温度を制御できるので、ランプ１５，２５の耐久性やスピーカユニットに対する保護特性などを変更することができる。例えば、ケース１６，２６の内周面を黒色に加工することにより、ランプ１５，２５の耐久性を高めることができる。更に、ケース１６，２６の外周面に放熱用のフィン（ヒートシンク）を多数形成させてもよく、一層ランプ１５，２５の耐久性を向上させることができる。
上述したスピーカ用保護素子１１，２１は、いずれも、ランプ１５，２５を遮光性を有するケース１６，２６に収納しているが、ランプ１５，２５の表面に塗装などによりセラミックス層を形成して遮光性を得るようにしてもよい。ここで、用いるセラミックスは、熱伝導性が劣るが、ランプ１５，２５の表面に塗装されるセラミックス層を薄くすれば、ランプ１５，２５の放熱特性を劣化させることもなく、ランプ１５，２５の耐久性を劣化させることもない。
次に、本発明に係る第２の実施の形態を説明する。
本発明の第２の実施の形態に係るスピーカ用保護素子３１は、前述した第１の実施の形態において用いた図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６を使用する。これらランプ１５及びケース１６の構成については、上述の説明を参照し、詳細な説明は省略する。
本実施の形態においても、ランプ１５は、図２Ｃに示すように、ランプ本体１５１の先端側を挿入端として開口部１６ａを通じてケース１６内に収納される。ランプ１５を収納したケース１６の開口部１６ａには、図６に示すように、適度な導電性を有するシーリング剤３５５が充填されシーリングされる。ケース１６に収納されたランプ１５は、ケース１６の開口部１６ａにシーリング剤３５５が充填されることにより、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂをケース１６の外方に引き出した状態でケース１６内に固定される。
ここで、シーリング剤３５５は、図６に示すように、ランプ１５をケース１６内に挿入した後、ランプ１５の基端部側に設けた絶縁材１５２を覆い、しかも、ケース１６の内壁に至るまで開口部１６ａ内に充填されることによってこの開口部１６ａをシーリングする。
ここで用いるシーリング剤３５５として、例えばシリコンボンドやセラミックボンドなどの接着剤にカーボン粉を混合したものが使用される。シーリング剤３５５を構成する接着剤自体には導電性はないとしても、この接着剤に混合されるカーボン粉が導電性を有するので、カーボン粉の接着剤に対する配合量（添加量）を調整することで、シーリング剤３５５は電性を有するものとなる。
このような導電性を有するシーリング剤３５５を用いると、ケース１６に収納されたランプ１５から引き出されたリード線１５３Ａ，１５３Ｂとケース１６との間の導電抵抗値を、例えば５００ｋΩ程度とすることができる。この抵抗値は、接着剤に混合されるカーボン粉の量を調節することにより、適宜可変調整でき、例えば、接着剤に対するカーボン粉の混合量を多くすることにより、シーリング剤３５５の抵抗値を低くすることができる。
図６に示すように構成されたスピーカ用保護素子３１も、前述したスピーカ用保護素子１１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間にランプ１５を直列に接続してキャビネット３の内部に配設されている。なお、ランプ１５は、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを介して、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続されている。
ところで、本発明者等の実験によれば、本実施の形態のスピーカ用保護素子３１は、ランプ１５に加える電圧を大きくしていくと、ケース１６の開口部１６ａをシーリングするシーリング剤３５５の導電率に応じた電圧値で、ランプ１５内部のリード線１５３Ａ，１５３Ｂ間でアーク放電が起きることが確認された。ランプ１５より引き出されている一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂのうち一方のみがケース１６との間で所定の導電性をもつようになっても、両方のリード線１５３Ａ，１５３Ｂがケース１６との間で所定の導電性をもつようになっても、このようなアーク放電が起きることが確認された。両方のリード線１５３Ａ，１５３Ｂが共にケース１６との間で導電性をもったとしても、その導電抵抗値は、上述のように数１００ｋΩ程度であるので、ランプ１５の内部のフィラメント１５４の抵抗値に比べ極めて大きいので、通常の入力レベルの動作では何らその動作に影響はない。
また、ケース１６の材質を代えたり、ケース１６の内周面を、金属の光沢面のままにしたり、あるいは、黒色に加工したりすることにより、このアーク放電電圧が変化することも確認された。例えば、ケース１６の材質がアルミニウムである場合の放電電圧は、真鍮で作った場合に比べて低くなることや、材質は同じでもその内周面を黒色に加工すると放電電圧が高くなることを、発明者等は確認している。
なお、発明者等は、シーリング剤として、カーボン粉を混合しないシリコンボンドやセラミックボンドなどの接着剤のみで構成された導電性がないものについても実験を行った。この場合でも、シーリングを施さない場合に比べて放電電圧が低くなることが確認された。この現象は、次のように説明される。ランプ１５のフィラメント１５４より発せられた光の一部は、ランプ１５の絶縁材１５２やランプ１５とケースと１６の隙間より外部に漏れて出てくる。シーリング剤によりランプ１５を収納したケース１６の開口部１６ａをシーリングすることにより、その光もケース１６の内部に閉じ込められてしまい、同時に、発せられた熱もケース１６内部若しくはランプ本体１５１の内部にこもってしまい、ランプ１５の内部温度が上昇しやすくなったことによりアーク放電が起きる電圧が下がった、と考えられる。
このように構成されたスピーカ用保護素子３１も、前述したスピーカ用保護素子１１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続して配設される。スピーカ装置１２に配設されたスピーカユニット２に過大なレベルの入力が連続的に供給されることにより、スピーカユニット２のボイスコイルの一部あるいは全体がショートしてそのインピーダンスが低下した場合に、ケース１６が冷陰極として動作してアーク放電が起きるようになる。このアーク放電の発生により、ランプ１５のフィラメント１５４を流れる信号電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。
本発明に係るスピーカ用保護素子３１を取り付けたスピーカ装置にあっては、アーク放電の放電電圧を過大入力時の信号電圧とするようにすれば、過大入力時に、ランプ１５がアーク放電により短時間で断線し、スピーカユニット２のボイスコイルのショートしていない部分やランプ１５の過度の発熱を防止することができる。
更に、スピーカ用保護素子３１のランプ１５がスピーカユニット２の保護動作を正常に行っている場合に、スピーカユニット２に対する入力状態が大きくなると、ランプ１５が点灯するが、ランプ１５はケース１６により遮光されているので、ランプ１５が発する光がキャビネット３の内部を照らすことがない。したがって、スピーカユニット２に対する入力状態が過大になっても、キャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れてたりして、ユーザに不快感を与えることがない。このスピーカ用保護素子３１を用いたスピーカ装置も、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。
このスピーカ用保護素子３１において、ケース１６を金属により形成することにより収納したランプ１５からの発熱を効率よく放熱させることができ、ランプ１５の耐久性を損なうことがない。
本実施の形態におけるスピーカ用保護素子を構成するランプも、上述したようにランプ本体１５１の基端部側から一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを引き出したものに限らず、図５Ａに示すように、透明なガラスを用いて両端を開放した円筒状に形成されたランプ本体２５１の両端からそれぞれリード線２５３Ａ，２５３Ｂを引き出したものを用いて構成することができる。
この例のスピーカ用保護素子４１は、図７に示すように、ランプ本体２５１がケース２６内に位置するようにして、ランプ２５をケース２６に収納する。ランプ２５を収納したケース２６の両端の開口部２６ａ，２６ｂには、上述した導電性を有するシーリング剤３５５が充填される。ケース２６に収納されたランプ２５は、ケース２６の各開口部２６ａ，２６ｂにシーリング剤３５５が充填されることにより、図７に示すように、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂをケース１６の外方に引き出した状態でケース１６内に固定される。
図７に示すスピーカ用保護素子４１も、上述のスピーカ用保護素子３１と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続してスピーカ装置１２内に配設される。このスピーカ用保護素子４１を用いたスピーカ装置１２も、上述のスピーカ用保護素子３１を用いたスピーカ装置１２と同様の作用を実現し、同様の利点を実現できる。
次に、本発明に係る第３の実施の形態を説明する。
本発明の第３の実施の形態に係るスピーカ用保護素子５１は、前述した第１の実施の形態において用いた図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６と同様の構成を備えたランプ及びケースが用いられ、更には、図５Ａ及び図５Ｂに示すランプ２５及びケース２６と同様の構成を備えたランプ及びケースが用いられる。
ここでは、図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６と同様の構成を備えたランプ及びケースを用いた例を挙げて説明する。なお、図２Ａ及び図２Ｂに示すランプ１５及びケース１６と共通する部分には共通の符号を付して詳細な説明は省略する。
第３の実施の形態に係るスピーカ用保護素子５１を構成するランプ５５は、図８Ａに示すように、透明なガラスによりカップ状に形成されたランプ本体１５１を備える。ランプ本体１５１は、一端側の開口が不透明なガラスやセラミックスなどの絶縁材１５２により密封されている。絶縁材１５２により密封されたランプ本体１５１内には、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどの不活性ガスが封入されている。
不活性ガスを封入したランプ本体１５１からは、絶縁材１５２を貫通して、１対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂが引き出されている。これらリード線１５３Ａ，１５３Ｂは、図８Ａに示すように、絶縁材１５２を貫通して同一方向に、かつ、互いに平行に延在されている。これらリード線１５３Ａ，１５３Ｂのランプ本体１５１内に位置する部分の長さは互いに異ならされている。すなわち、リード線１５３Ａ，１５３Ｂのランプ本体１５１内に位置する端部５３ａ，５３ｂは、互いに向き合う方向に直角に折り曲げられ、これら端部５３ａ，５３ｂの間にフィラメント１５４が接続されている。このとき、ランプ本体１５１の内部におけるリード線１５３Ａ、１５３Ｂの最も狭い間隔Ｌが所定の大きさとされている。
図８Ａに示すランプ５５は、図８Ｂに示すように形成されたケース５６内に収納されてスピーカ用保護素子５１を構成する。ここで用いるケース５６も前述したケースと同様に、遮光性及び放熱性を有する材料、例えば鉄、アルミニウム、銅などの金属により、カップ状に形成されている。
ランプ５５は、図８Ｃに示すように、ランプ本体１５１の先端側を挿入端として開口部５６ａを通じてケース５６内に収納される。ケース５６に収納されたランプ５５は、ケース５６の開口部５６ａに遮光性を有する接着剤が充填されることにより、ケース５６の内部に固定される。接着剤１５５は、ケース５６に収納されたランプ５５の光がケース５６の外部に漏れないように、開口部５６ａを密封して充填される。なお、ランプ本体１５１の基端部側から引き出された一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂは、図８Ｃに示すように、接着剤１５５を貫通してケース５６の外方に引き出されている。
このスピーカ用保護素子５１も、前述した各スピーカ用保護素子１１等と同様に、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続してスピーカ装置１２内に配設される。なお、ランプ５５は、一対のリード線１５３Ａ，１５３Ｂを介して、一方の入力端子５Ａとスピーカユニット２との間に直列に接続されている。
本例のスピーカ用保護素子５１を取り付けたスピーカ装置１２は、スピーカユニット２に過大なレベルの入力が行われ、スピーカユニット２のボイスコイルが部分的にショートした場合には、ランプ５５のケース本体１５１の内部において、リード線１５３Ａ、１５３Ｂの間でアーク放電が発生する。このアーク放電の発生により、ランプ５５のフィラメント１５４を流れる電流が遮断され、ランプ１５の温度上昇が阻止される。
なお、我々の実験によれば、リード線１５３Ａ、１５３Ｂの間でアーク放電を開始する電圧は、間隔Ｌ及びランプ本体１５１をに封入されている不活性ガスの種類により必要な値に設定できることが確認された。例えば、ランプ本体１５１の内部におけるリード線１５３Ａ、１５３Ｂの最も狭い間隔Ｌを一定とした場合に、ランプ内部を真空とする場合よりも、不活性ガスを封入した場合の放電開始電圧は高くなり、更に封入する不活性ガスとして、ネオン、アルゴン、クリプトン、キセノンなどガスの種類を変えた場合には、その放電開始電圧はこの順で相対的に低くなる。そして、リード線１５３Ａ、１５３Ｂの最も狭い間隔Ｌが狭いほど放電開始電圧を低くすることができる。
更に、ランプ５５がスピーカユニット２の保護動作を正常に行っている場合には、大きな入力状態のとき、ランプ６が点灯するが、ランプ５５はケース５６に収納されて遮光されているので、ランプ５５の発する光がキャビネット３の内部を照らすことがない。したがって、スピーカユニット２に対する入力状態が過大になっても、キャビネット３の内部が明るくなったり、ポート４から光が漏れてたりして、ユーザに不快感を与えることがない。このスピーカ用保護素子５１を用いたスピーカ装置も、映像機器と組み合わせて使用している場合でも、光が漏れてきて映像の鑑賞に支障をきたすこともない。
なお、本例のスピーカ用保護素子５１においても、ケース５６の内周面を、金属の光沢面のままとし、あるいは黒色に加工することにより、ランプ５５が点灯したときの温度を制御できるので、ランプ５５の耐久性やスピーカユニットに対する保護特性などを変更することができる。我々の実験によれば、ケース５６をアルミニウム製とし、その内周面に酸化膜を形成して黒色あるいは赤色とし、更に、塗料を添加して金色とすることで、放電開始開始電圧やランプの耐久性を変化させることができた。この現象は、フィラメントより発せられた光がケース５６の内周面で反射され、再びフィラメントに吸収されて加熱されるので、ケース５６の内周面での光の反射率、吸収率あるいはケース５６の外部への熱の放熱率などにより変化するものと理解される。また、ランプ本体１５１に封入される不活性ガスも、複数の不活性ガスを混合したものを用いるようにしてもよい。
更に、ランプ５５を導電性を有するシーリング剤を用いてケース５６にシーリングすれば、過大入力によりスピーカユニット２のボイスコイルの一部あるいは全体がショートしたときには、ケース５６が冷陰極として動作してアーク放電が起き、この放電によりランプ５５を流れる電流が遮断され、ランプ５５の温度上昇が阻止される。
上述の例では、ランプ５５をケース５６に収納するようにしているが、ランプ５５の表面に、塗装などによりセラミックス層を形成して遮光性を得るようにすることもできる。ここで、用いるセラミックスは、熱伝導性が劣るが、ランプ５５の表面に塗装されるセラミックス層を薄くすれば、ランプ５５の放熱特性を劣化させることもなく、ランプ５５の耐久性を劣化させることもない。
なお、本発明は、上述した各実施の態様で示される構成を適宜組み合わせて構成することも勿論可能である。
産業上の利用可能性
上述したように、本発明は、スピーカ保護用ランプを遮光性を有するケース内に装填したので、過大入力によりランプが点灯しても、このランプの発する光がキャビネットの内部を照らしたり、バスレフ用ポートから光が漏れたりして、ユーザに不快感を与えることがない。そして、ランプを収納するケースを金属製とすることにより、ランプの耐久性を損なうことがない。
本発明は、ランプのリード線と遮光ケースとの間を適当な導電性を有するシーリング剤によりシーリングしているので、過大入力時にケースが冷陰極として動作してアーク放電が起き、この放電によりランプの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。このシーリング剤の導電率を調整することにより、この放電が起きる電圧が調整され、保護するスピーカユニットの許容入力電圧に対応させることができる。
更に、本発明は、ランプ内部に不活性ガスを封入したことにより、過大入力時にランプの一対のリード線間に所定の電圧で放電を起こすことができ、ランプのフィラメントの電流が遮断され、ランプの温度上昇が阻止される。このガスの種類に応じて、ランプが放電を起こす電圧を調整することができる。したがって、本発明が適用されたスピーカ装置は、過大入力時にランプの温度が過度に上昇することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
図１は、過大な入力状態から保護するための回路を備えたスピーカ装置を示す断面図である。
図２Ａは、本発明の第１の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を構成するランプを示す側面図であり、図２Ｂは、ランプを収納するケースを示す斜視図であり、図２Ｃは、ランプをケースに収納したスピーカ用保護素子を示す側面図である。
図３は、本発明に係るスピーカ用保護素子を示す断面図である。
図４は、本発明に係るスピーカ用保護素子を設けたスピーカ装置を示す断面図である。
図５Ａは、本発明に係るスピーカ用保護素子を構成するランプの他の例を示す側面図であり、図５Ｂは、ランプを収納するケースを示す斜視図であり、図５Ｃは、他の例のランプをケースに収納したスピーカ用保護素子を示す側面図である。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を示す断面図である。
図７は、異なる例のランプを用いた本発明の第２の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を示す側面図である。
図８Ａは、本発明の第３の実施の形態に係るスピーカ用保護素子を構成するランプを示す側面図であり、図８Ｂは、ランプを収納するケースを示す斜視図であり、図８Ｃは、ランプをケースに収納したスピーカ用保護素子を示す側面図である。
Claims (20)
- スピーカユニットに直列接続されて上記スピーカユニットを過大入力から保護するランプと、
上記ランプの周囲に設けられてこのランプの発する光を遮光する遮光部材と
を備えるスピーカ用保護素子。 - 上記遮光部材が放熱性を有する金属ケースである請求の範囲第１項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記遮光部材の内周面は黒色加工されている請求の範囲第２項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記遮光部材は、その外周面に放熱用フィンが形成されている請求の範囲第２項記載のスピーカ用保護素子
- 上記遮光部材は、所定の厚さのセラミックス層である請求の範囲第１項記載のスピーカ用保護素子。
- 一対のリード線を備え、スピーカユニットに直列接続されて上記スピーカユニットを過大入力から保護するランプと、
上記ランプの周囲に設けられ、導電性を有する材料により構成された遮光性を有するケースとを有し、
上記ランプのリード線の少なくとも一方のリード線と上記遮光ケースとがシーリングされているスピーカ用保護素子。 - 上記シーリング剤は、所定の導電性を有する導電性シーリング剤である請求の範囲第６項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記シーリング剤は、カーボン紛を混合した接着剤である請求の範囲第７項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記遮光ケースは、上記ランプの形状に対応したカップ状あるいは円筒状の金属ケースである請求の範囲第６項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記遮光ケースの内周面は黒色加工されている請求の範囲第６項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記遮光ケースの内周面は、黒色加工されている請求の範囲第９項記載のスピーカ用保護素子。
- スピーカユニットに直列接続されて上記スピーカユニットを過大入力から保護するランプと、
上記ランプを収納する遮光性を有するケースとを備え、
上記ランプは、フィラメントと、上記フィラメントを収納したランプ本体と、上記フィラメントが接続された１対のリード線とを有し、
上記ランプのランプ本体内に不活性ガスが封入されるとともに、上記ランプ本体内において、上記１対のリード線が所定の間隔をもって配置されるスピーカ用保護素子。 - 上記不活性ガスは、ネオンあるいはアルゴンのガスである請求の範囲第１２項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記不活性ガスは、クリプトンあるいはキセノンのガスである請求の範囲第１２項記載のスピーカー用保護素子。
- 上記不活性ガスは、複数の種類の不活性ガスを混合したガスである請求の範囲第１２項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記１対のリード線は、上記ランプ本体から同一方向に、かつ、互いに平行に引き出され、上記遮光性を有するケースは、カップ状の金属ケースである請求の範囲第１２項記載のスピーカ用保護素子。
- 上記ランプが、導電性を有するシーリング剤により上記遮光性を有するケースにシーリングされている請求の範囲第１６項記載のスピーカ用保護素子。
- スピーカユニットと、
上記スピーカユニットに直列接続されて上記スピーカユニットを過大入力から保護するランプとを備えるスピーカ装置において、
上記ランプは、その周囲に設けられてこのランプの発する光を遮光する遮光部材とを備えているスピーカ装置。 - スピーカユニットと、
一対のリード線を備え、上記スピーカユニットに直列接続されて上記スピーカユニットを過大入力から保護するランプとを備えるスピーカ装置において、
上記ランプは、その周囲に設けられ、導電性を有する材料により構成された遮光性を有するケースを有し、
上記ランプのリード線の少なくとも一方のリード線と上記遮光性を有するケースとがシーリング剤によりシーリングされているスピーカ装置。 - スピーカユニットと、
上記スピーカユニットに直列接続されて上記スピーカユニットを過大入力から保護するランプとを備えるスピーカ装置において、
フィラメントと、上記フィラメントを収納したランプ本体と、上記フィラメントが接続された１対のリード線とを有するランプと、
上記ランプ周囲に設けられて上記ランプの発する光を遮光する遮光ケースを備え、
上記ランプ本体内に不活性ガスが封入されるとともに、上記ランプ本体内において、上記１対のリード線が所定の間隔をもって配置されるスピーカ装置。
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