JP2003018685A

JP2003018685A - 音響装置及び携帯機器

Info

Publication number: JP2003018685A
Application number: JP2001198822A
Authority: JP
Inventors: Koichi Noguchi; 光一野口
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-06-29
Filing date: 2001-06-29
Publication date: 2003-01-17

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】高水圧がかかっても損傷を受けることのない
小型、薄型の音響装置及び携帯機器を提供する。【解決手段】筐体１の放音口１ａ側の内部には、金属
振動板３が配置されている。金属振動板３は表側の振動
面３ａが放音口１ａに面している。突起部１ｂと突起部
８ａにより金属振動板３が保持されている。突起部１ｂ
と突起部８ａの近傍には弾性のある例えばシリコン系の
接着剤５が充填されている。溝１ｄ、溝２ａ内のパッキ
ン１１を挟んで筐体１と蓋２がネジ等によって固定され
る。蓋２には圧力調整孔２ｂが設けられている。そし
て、蓋２と中枠８の間には、ゴム等の弾性体から構成さ
れた薄膜状の可撓性シート１０が固定されている。可撓
性シート１０には外縁にそって厚肉部１０ａが形成され
ており、この厚肉部１０ａが蓋２の溝２ｃと中枠８の溝
８ｃの間で潰されて可撓性シート１０が固定される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は音響装置及びその音
響装置を使用した携帯機器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、スピーカやマイクなどの音響
部品においては防水構造を備えたものが知られている。
例えば、ダイナミック型スピーカでは振動板の前面に微
細な孔が形成された樹脂性の透湿防水シートを配置して
防水機能を確保するのが一般的である。

【０００３】一方、更なる防水機能の向上を目的とし
て、特開平１１−６９４７２号公報には、振動板に対し
て同心円状の２次振動板を設け、この２次振動板で防水
機能を向上させた構造が記載されている。また、特開平
１１−３３１９６７号公報には、スピーカ本体の振動板
を密封された筐体の一部とし、スピーカ室内の圧力と外
部の圧力差を調整するための絞りを付けた構成が記載さ
れている。

【０００４】また、筐体振動型スピーカでは筐体で防水
を行う方法が、圧電材料若しくは磁歪材料を振動源とし
たスピーカでは磁歪材料に密着した金属振動板を筐体の
一部とする方法等が用いられている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スピー
カの放音口側の前面に透湿防水シートを設ける方法では
シートの特性によって音質が決まるため、防水性能の高
いシートを用いるとその反面音質が大きく劣化したり、
また、透湿性であるため環境状態によっては筐体内部に
結露が生ずるため、スピーカが誤作動や動作不良を引き
起こすという問題があった。

【０００６】また、特開平１１−６９４７２号公報に記
載された２次振動板を設ける方法においても、２次振動
板を設けたことによる音質の劣化を避けることができな
かった。また、この方法では防水性を高めるためにはス
ピーカ室内を密閉する必要があり、外部との圧力差が大
きいと振動板が変形するという問題が生じていた。同様
に、特開平１１−３３１９６７号公報のようにスピーカ
本体の振動板を密封された筐体の一部とすると、外部と
の圧力差により振動板が変形するという問題が生じてい
た。特に圧電板を使用した圧電スピーカでは、圧力差に
よって圧電板の割れが発生するという問題が生じてい
た。これにより、圧電スピーカの機能が損なわれること
となっていた。

【０００７】更に、このような密閉構造をダイナミック
型スピーカ、磁歪スピーカに適用した場合、薄型、小型
化を達成することが困難となっていた。更に、筐体振動
型では音質の劣化が顕著となり、消費電力も増大すると
いう問題があった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記のような観点から、
この発明は、電気信号により振動する振動板と、前記振
動板により発生した音を放音する放音口と、前記放音口
と対向する方向に圧力を調整する圧力調整孔とを有し、
前記放音口と前記圧力調整孔との間に前記振動板を固定
した筐体と、前記圧力調整孔から流入した流体の圧力に
よって変形する可撓性シートと、を有し、前記可撓性シ
ートが、前記筐体における前記振動板と前記圧力調整孔
の間に固定された音響装置である。筐体内部の空間を可
撓性シートを用いて気密状態にしたため、外部の水圧と
筐体内の圧力を平衡状態で常に等しくできる。そして、
振動板の表側には外部の水圧が直接かかるため、振動板
の表側と裏側にかかる水圧を等しくできる。

【０００９】この発明は、前記圧力調整孔から流入した
流体が前記振動板と前記可撓性シート間の空間に浸入す
ることを防ぐためのパッキンを、前記筐体に設けた音響
装置である。パッキンを設けることで、振動板に流体が
流入することを防ぐことができる。

【００１０】この発明は、前記パッキンが前記可撓性シ
ートと一体である音響装置である。パッキンと可撓性シ
ートとを一体にすることで、筐体を小型化することがで
きる。

【００１１】この発明は、電気信号により振動する振動
板と、前記振動板により発生した音を放音する放音口
と、前記放音口と対向する方向に圧力を調整する圧力調
整孔とを有し、前記放音口と前記圧力調整孔との間に前
記振動板を固定した筐体と、前記振動体と前記圧力調整
孔との間の空間の少なくとも一部に、前記圧力調整孔か
ら流入した流体の浸入を防ぐ流入防止部材と、を有する
音響装置である。流入防止部材を使用することにより、
圧力調整孔から流入される流体の浸入を防ぐことができ
る。

【００１２】この流入防止部材は、前記振動板の表面に
防錆処理を施していてもよい。防錆処理を施したことに
より、振動板と水を直接接触させても振動板が錆びるこ
とを防止できる。また、流入防止部材は、ゲル状の充填
剤を充填しても良い。このようにすることで、振動板の
表側と裏側に流体を浸入させることができ、振動板の表
面と裏面にかかる圧力を常に等しくできる。

【００１３】この発明は、これらの音響装置を有する携
帯機器である。音質の劣化が少なく、流体の流入を防ぐ
携帯機器を提供することができる。

【００１４】可撓性シートは振動板に対して密着するよ
うに変形させても良い。このようにすることで、高水圧
状態でも振動板の表側と裏側にかかる圧力を等しくでき
る。また、振動板に圧電体を使用しても良い。振動板の
表側と裏側にかかる水圧を常に等しくできるようにした
ため、比較的曲げに弱いセラミック等の圧電体であって
も高水圧下で使用できる。

【００１５】また、前記圧電体にはその表面を覆う保護
膜を有しもよい。保護膜により圧電体を防水したため、
振動板の表側と裏側に水を浸入させることができ、振動
板の表面と裏面にかかる圧力を常に等しくできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、この発明につき図面を参照
しつつ詳細に説明する。なお、以下の実施の形態により
この発明が限定されるものではない。（実施の形態１）図１は、この発明の実施の形態１にか
かる音響装置を示す断面図であり、この発明を、圧電振
動板を備えた圧電スピーカに適用した例を示す。この圧
電スピーカは例えば腕に装着する携帯機器などに用いら
れ、直径が２０ｍｍ程度の非常に小型のものであり、圧
電体４を備えた円形の金属振動板３を同心円形状の筐体
１、蓋２及び中枠８で保持したものである。

【００１７】図１に示すように、筐体１の放音口１ａ側
の内部には、金属振動板３が配置されている。金属振動
板３は表側の振動面３ａが放音口１ａに面しており、裏
面には圧電体４が貼り付けられている。圧電体４の振動
は金属振動板３の振動面３ａから放音口１ａに向かって
外側に伝播する。

【００１８】金属振動板３は筐体１と中枠８に挟まれて
保持されている。振動の節の位置を保持するため、筐体
１と中枠８にはそれぞれ突起部１ｂ、突起部８ａが設け
られており、突起部１ｂと突起部８ａにより金属振動板
３が保持されている。突起部１ｂと突起部８ａの近傍に
は弾性のある例えばシリコン系の接着剤５が充填されて
いる。接着剤５は金属振動板３を固定するとともに、筐
体１内部への水の浸入を防ぐ役割を果たす。これによ
り、金属振動板３は振動面３ａが筐体１の外側に面し、
筐体１と実質的に一体の構造となる。

【００１９】圧電体４上には電極７が設けられている。
電極７に接続されたリード線６は、中枠８のリード線孔
８ｂを通り、筐体１のリード線孔１ｃを通って筐体１の
外側に引き出される。また、金属振動板３に接続された
リード線６は、筐体１のリード線孔１ｃを通って筐体１
の外側に引き出される。リード線孔１ｃには接着剤９が
充填され、外部からの水の浸入を防いでいる。

【００２０】放音口１ａの反対側においては、筐体１に
蓋２が取り付けられている。筐体１と蓋２との接合部に
おいて、筐体１には溝１ｄが、蓋２には溝２ａがそれぞ
れ外周に沿って形成され、溝１ｄ、溝２ａ内のパッキン
１１を挟んで筐体１と蓋２がネジ等によって固定され
る。パッキン１１によって外周からの水の浸入が抑止さ
れる。また、蓋２には圧力調整孔２ｂが設けられてい
る。

【００２１】そして、蓋２と中枠８の間には、ゴム等の
弾性体から構成された薄膜状の可撓性シート１０が固定
されている。可撓性シート１０はシリコン系ゴム、ＮＢ
Ｒ、ＥＰＤＭ、フッ素系ゴム等を材料とし、硬度が低く
伸び率が非常に大きいものである。例えば、外部からの
水圧が３ｂａｒの場合に３００％以上の伸び率のものが
好適である。

【００２２】可撓性シート１０には外縁にそって厚肉部
１０ａが形成されており、この厚肉部１０ａが蓋２の溝
２ｃと中枠８の溝８ｃの間で潰されて可撓性シート１０
が固定される。金属振動板３の周囲は接着剤５により密
封され、可撓性シート１０の周囲は厚肉部１０ａが潰さ
れて密封されるため、金属振動板３と可撓性シート１０
の間の空間は気密に保たれる。また、可撓性シート１０
の周囲を密封したため、圧電体４、電極７を外部から確
実に防水することができる。

【００２３】このような構成の圧電スピーカに水圧が加
わった場合の機能を図２及び図３に基づいて説明する。
図２はＪＩＳ保護等級７級レベルの低水圧状態を、図３
は日常生活防水レベルの高水圧状態を示している。

【００２４】図２の低水圧状態では、可撓性シート１０
が筐体１内の金属振動板３側に向かって伸び、平衡状態
では金属振動板３と可撓性シート１０の間の密閉された
空間内の圧力が外部の水力と等しくなる。一方、金属振
動板３の放音口１ａ側では、放音口１ａから振動面３ａ
上に水が浸入するため、振動面３ａには外部の水力が直
接かかることになる。従って、金属振動板３の表側と裏
側に加わる圧力を等しくすることができ、金属振動板
３、圧電体４が変形したり圧電体４が割れてしまうこと
を抑止できる。

【００２５】図３の高水圧状態では、外部の水圧によっ
て更に可撓性シート１０が筐体１の内側に向かって伸
び、圧電体４の電極７に接触するようになる。従って、
可撓性シート１０と電極７の接触面には外部の水圧が直
接かかることになる。一方、放音口１ａ側では、振動面
３ａに外部の水圧が直接かかるため、高水圧状態でも金
属振動板３の表側と裏側に加わる圧力を等しくすること
ができる。従って、高水圧状態であっても金属振動板
３、圧電体４が変形したり圧電体４が割れてしまうこと
を抑止できる。

【００２６】このように、金属振動板３を筐体１の一部
として表面（振動面３ａ）側に直接水が浸入できるよう
にし、裏面側の空間を可撓性シート１０で密封すること
により、高水圧、低水圧のいずれの状態でも金属振動板
３、圧電体４、電極７が変形、損傷してしまうことを抑
止できる。また、可撓性シート１０で密封したことによ
り、金属振動板３、圧電体４、電極７を確実に防水する
ことができる。可撓性シート１０は薄膜であるため、金
属振動板３との間の空間を適宜調整することにより、圧
電スピーカの厚み方向のスペースを広げることなく圧電
体４、電極７の防水を行うことができる。

【００２７】更に、音源である金属振動板３の振動面３
ａの外側には防水を目的とする介在物を設ける必要がな
いため、音質が劣化することがない。金属振動板３の振
動面３ａ側は直接水に接触するため、使用する金属材料
によっては金属振動板３の表面にメッキや樹脂コーティ
ングなどの防錆処理を施すことが望ましい。これによ
り、金属振動板３が錆びてしまうことを抑止できる。

【００２８】図４は、この実施の形態の他の例を示す断
面図である。同図では、中枠８は可撓性シート１０と一
体に設けたリブ部１０ｂにより保持される。また、可撓
性シート１０には、リブ部１０ｂより外周にパッキン１
０ｄを一体に設ける。パッキン１０ｄが防水の役目を果
たす。なお、リブ部１０ｂも防水の役目を持たせても良
い。また、可撓性シート１０は、リブ部１０ｂよりも内
側に、水圧によって変形する蛇腹部１０ｃを有してい
る。さらに、筐体１と中枠８との間に、可撓性シート１
０が変形しやすいようにするための圧力調整用空間１５
を設ける。その他の構成は図１に示した圧電スピーカと
同様である。

【００２９】ここで、内周のリブ部１０ｂのツブシ量が
大きいと、金属振動板３に対する中枠８の圧着が強くな
り音質の劣化が生じることがあるため、リブ部１０ｂの
ツブシ量は、パッキン１０ｄのツブシ量に比べて小さく
することが望ましい。これにより、筐体１と蓋２の隙間
からの水の浸入を抑えるとともに、音質の劣化を抑止で
きる。

【００３０】また、この蛇腹部１０ｃにより水圧がかか
ったときに可撓性シート１０が変形して、圧電スピーカ
（振動体と圧電体により構成されたもの）に密着するこ
とができるので、圧力調整を容易にすることができる。

【００３１】そして、パッキン１１と一体化して可撓性
シート１０を構成することにより、部品点数を削減する
ことができ、製造コストを削減することができる。（実施の形態２）図５は、この発明の実施の形態２にか
かる音響装置を示す断面図であり、この発明を、圧電振
動板を備えた圧電スピーカに適用した例を示す。同図に
示すように、この音響装置では圧電体４上、電極７上を
覆うように保護膜１２を形成している。保護膜１２はシ
リコン系、アクリル、ウレタン等を材料とし、振動を妨
げないよう硬度の低いものが好適である。保護膜１２
は、塗装、コーティング等の方法により形成できる。そ
して、実施の形態２では、蓋２の圧力調整孔２ｂから保
護膜１２上に水が浸入できるようにした。なお、中枠８
と蓋２の間にはパッキン１４を設けている。その他の構
成は実施の形態１と同様である。

【００３２】これにより、低水圧状態、高水圧状態とも
に金属振動板３の表側と裏側にかかる水圧を等しくする
ことができる。従って、金属振動板３、圧電体４が変形
したり圧電体４が割れてしまうことを抑止できる。ま
た、保護膜１２は薄膜であるため、圧電スピーカの厚み
方向のスペースを広げることなく圧電体４、電極７の防
水を行うことができる。（実施の形態３）図６は、この発明の実施の形態３にか
かる音響装置を示す断面図であり、この発明を、圧電振
動板を備えた圧電スピーカに適用した例を示す。同図に
示すように、この音響装置では、中枠８内にゲル状の充
填剤１３を充填して圧電体４上、電極７上を覆ってお
り、蓋２の圧力調整孔２ｂから充填剤１３の表面まで水
が浸入できるようにしている。その他の構成は実施の形
態１と同様であるのでその説明を省略する。

【００３３】この構成により、充填剤１３にかかる水圧
は、そのまま金属振動板３上の圧電体４、電極７にかか
るため、低水圧状態、高水圧状態ともに金属振動板３の
表側と裏側にかかる水圧を等しくすることができる。従
って、金属振動板３、圧電体４が変形したり圧電体４が
割れてしまうことを抑止できる。また、充填剤１３の膜
厚を調整することにより、圧電スピーカの厚み方向のス
ペースを広げることなく圧電体４、電極７の防水を行う
ことができる。

【００３４】上述した各実施の形態では、圧電スピーカ
を水圧がかかる状態から外気中に出した際に、振動板３
ａ上に溜まった水を効率よく排出するため、放音口１ａ
の周囲に１または複数の孔（ドレインコック）を設けて
もよい。また、溜まった水を効率よく排出するため、水
中から取り出したことを検知するセンサを設けておき、
水中から取り出したことを検知した後に金属振動板３を
所定時間振動させるようにしてもよい。これにより、振
動面３ａ上の水を効率よく排出することができる。

【００３５】なお、上記実施の形態ではこの発明を圧電
スピーカに適用した例を示したが、この発明はこれに限
定されるものではない。例えばボイスコイルを巻いた磁
歪材料を金属振動板の振動源としてもよい。また、金属
振動板の裏側にダイナミック型のスピーカを貼り付けた
構成としてもよい。更に、音響装置はスピーカに限定さ
れるものではなく、基本的に同一の構成でマイクとして
用いることも可能である。また、水に対してのみなら
ず、他の液体あるいは気体であってもよい。

【００３６】

【発明の効果】以上説明したように、この発明の音響装
置では、筐体内部の空間を可撓性シートを用いて気密状
態にしたため、振動板の表側と裏側にかかる圧力を等し
くでき、振動板が変形したり損傷することを抑止でき
る。また、可撓性シートは薄膜であるため、厚さ方向の
スペースを拡大することなく筐体内部の防水を確実に行
うことができる。

【００３７】また、外部圧力が高くなると可撓性シート
が伸びて振動板に密着するようにしたため、水圧が高く
なった場合でも、振動板の表側と裏側にかかる圧力を等
しくできる。これにより、高水圧下でも振動板が変形し
たり損傷することを抑止できる。

【００３８】また、振動板の表側と裏側にかかる水圧を
常に等しくできるため、セラミック等の圧電体を高水圧
下で使用できる。

【００３９】また、この発明の音響装置では、保護膜に
より圧電体を防水したため、振動板の表側と裏側に水を
浸入させることができ、圧力差により振動板、圧電体、
電極等が変形、損傷することを抑止できる。また、保護
膜は薄膜であるため厚さ方向のスペースを拡大すること
なく防水を行うことができる。

【００４０】また、この発明の音響装置では、ゲル状の
充填剤により圧電体を防水したため、振動板の表側と裏
側に水を浸入させることができ、圧力差により振動板、
圧電体、電極等が変形、損傷することを抑止できる。ま
た、充填剤を薄く形成することにより、厚さ方向のスペ
ースを拡大することなく防水を行うことができる。

【００４１】また、振動板の表面に防錆処理を施したこ
とにより、振動板を外部に露出させることができ、音質
の劣化を抑止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１にかかる圧電スピーカ
を示す断面図である。

【図２】実施の形態１の圧電スピーカに低水圧がかかっ
た状態を示す断面図である。

【図３】実施の形態１の圧電スピーカに高水圧がかかっ
た状態を示す断面図である。

【図４】この発明の実施の形態１にかかる圧電スピーカ
の他の例を示す断面図である。

【図５】この発明の実施の形態２にかかる圧電スピーカ
を示す断面図である。

【図６】この発明の実施の形態３にかかる圧電スピーカ
を示す断面図である。

【符号の説明】

１筐体２蓋３金属振動板４圧電体５、９接着剤６リード線７電極８中枠１０可撓性シート１０ｂリブ部１０ｃ蛇腹部１０ｄパッキン１１、１４パッキン１２保護膜１３充填剤１５圧力調整用空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気信号により振動する振動板と、前記振動板により発生した音を放音する放音口と、前記
放音口と対向する方向に圧力を調整する圧力調整孔とを
有し、前記放音口と前記圧力調整孔との間に前記振動板
を固定した筐体と、前記圧力調整孔から流入した流体の圧力によって変形す
る可撓性シートと、を有し、前記可撓性シートが、前記筐体における前記振動板と前
記圧力調整孔の間に固定された音響装置。
【請求項２】前記圧力調整孔から流入した流体が前記
振動板と前記可撓性シート間の空間に浸入することを防
ぐためのパッキンを、前記筐体に設けた請求項１記載の
音響装置。
【請求項３】前記パッキンは、前記可撓性シートと一
体である請求項２記載の音響装置。
【請求項４】電気信号により振動する振動板と、前記振動板により発生した音を放音する放音口と、前記
放音口と対向する方向に圧力を調整する圧力調整孔とを
有し、前記放音口と前記圧力調整孔との間に前記振動板
を固定した筐体と、前記振動体と前記圧力調整孔との間の空間の少なくとも
一部に、前記圧力調整孔から流入した流体の浸入を防ぐ
流入防止部材と、を有する音響装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の音響
装置を有する携帯機器。