JP2004159181A - ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】音響性能を劣化させないで日常生活環境で高い防水性能を維持する防水構造のダイヤフラム型スピーカの提供。
【解決手段】スピーカ収納室２０にダイヤフラム型スピーカ１０が収納された１２時側バンド本体２は、裏蓋５で蓋をされている。放音口Ｐとなる裏蓋５の開口５ａは、スピーカ振動板２２を防水膜として接着剤Ｐを用いて液密にシールされている。スピーカ振動板２２は、概ね外側に膨らんだ波型の防水性の樹脂製ダイヤフラムである。磁気回路構成部材２４は、軸方向に移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１にバネ部材２５で保持されている。磁気回路構成部材２４は、ボイスコイル２３の磁路を形成すると共に水圧がかかったときにスピーカ振動板２２の下方への移動を規制する保護部材としても機能する。このような構成により、スピーカ振動板２２は防水膜と圧力調整膜としても機能する。
【選択図】 図２
【解決手段】スピーカ収納室２０にダイヤフラム型スピーカ１０が収納された１２時側バンド本体２は、裏蓋５で蓋をされている。放音口Ｐとなる裏蓋５の開口５ａは、スピーカ振動板２２を防水膜として接着剤Ｐを用いて液密にシールされている。スピーカ振動板２２は、概ね外側に膨らんだ波型の防水性の樹脂製ダイヤフラムである。磁気回路構成部材２４は、軸方向に移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１にバネ部材２５で保持されている。磁気回路構成部材２４は、ボイスコイル２３の磁路を形成すると共に水圧がかかったときにスピーカ振動板２２の下方への移動を規制する保護部材としても機能する。このような構成により、スピーカ振動板２２は防水膜と圧力調整膜としても機能する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、腕時計型携帯電話機などの携帯型電子機器に備えられているダイヤフラム型スピーカの防水構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの小型の携帯型電子機器、特に腕に装着して携帯する腕時計型携帯電話機などの携帯型電子機器は、雨の中での使用や手洗いなどで水に接する機会が多いので、防水構造を採用することが要求されている。防水性能のない、或いは防水性能の低い携帯機器では容易に水が機器内に侵入し、これが故障の原因となるからである。
【０００３】
ところで、ダイヤフラム型スピーカを備える一般的な電子機器では、機器筐体に形成されたスピーカ収納室の開口は蓋部材で塞がれているが、完全密封型ではない。前記蓋部材には大径のスピーカ取付穴と小径の貫通孔が形成されている。前記スピーカは、前記スピーカ取付穴をスピーカ振動板で塞いで、前記蓋部材に固定されている。前記小径の貫通孔を通して、前記スピーカ収納室は常に外気の圧力に保たれている。しかし、このような不完全な密封構造では、防水性能が低く、容易に水が機器内に侵入し、これが故障の原因となる。
【０００４】
そこで、完全密封型の防水構造のダイヤフラム型スピーカが開発された。この従来の完全密封型の防水構造のスピーカは、前記小径の貫通孔を設けないで、外気の圧力と内部の圧力に応じて容積が変化する圧力調整室を前記スピーカ収納室内に設けたものである。前記圧力調整室は、例えばスピーカ振動板よりも薄くて柔軟なゴム製チューブである。このような完全密封型で圧力調整室を設ける構造は複雑で、携帯機器の一部分などの限られた空間内にこれを収めることが困難である。従って、大きな容積のスピーカ収納室を形成できない小型の携帯型電子機器には採用できないという問題がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、樹脂製の変形膜を防水膜とする完全密封型の防水構造のスピーカもすでに開示されている。この完全密封型の防水構造のスピーカにおいて、スピーカ収納室の開口は前記変形膜で液密にして塞がれている。圧電スピーカは、前記変形膜の裏側、即ち内側防水領域の面に接着されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
また、スピーカ収納室の開口を防水膜で塞ぐと共に、前記スピーカ収納室内に前記防水膜の変形を規制する通気性を有する保護部材を設けた完全密封型の防水構造のスピーカも開示されている。しかしながら、このような防水膜を用いた完全密封型の防水構造のスピーカは、防水膜の存在が音響性能の劣化を招くという問題がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３３１９６７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３６９８２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１２８２７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、音響性能を劣化させないで日常生活環境で高い防水性能を維持するダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、防水性の波型ダイヤフラムのスピーカ振動板とボイスコイルと磁気回路構成部材とを備えたダイヤフラム型スピーカを機器筐体に形成されたスピーカ収納室に収納した携帯型電子機器において、前記スピーカ振動板を防水膜として機能するようにして蓋部材で蓋をした完全密閉型スピーカ収納室を形成したこと、及び前記磁気回路構成部材を軸方向に移動可能にしてスピーカ筐体に保持することによって前記スピーカ振動板を圧力調整膜としても機能するようにした。
【００１０】
即ち、上記課題を解決するダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器は、波型ダイヤフラムのスピーカ振動板を備えたダイヤフラム型スピーカを機器筐体に形成されたスピーカ収納室に収納し且つ前記スピーカ収納室を前記スピーカ振動板を防水膜として機能するようにして蓋部材で蓋をした完全密閉型とした携帯型電子機器である。
そして、前記ダイヤフラム型スピーカは、円筒状スピーカ筐体と、前記円筒状スピーカ筐体の上側開口に外周縁が固着されて概ね外側に膨らんだ波型の防水性の樹脂製ダイヤフラムのスピーカ振動板と、前記スピーカ振動板の裏面に取付けられた同心円筒状ボイスコイルと、前記ボイスコイルに対向して配置されて前記ボイスコイルの磁路を形成すると共に水圧がかかったときに前記スピーカ振動板が着座する着座面として機能する磁気回路構成部材と、前記磁気回路構成部材を軸方向に移動可能にして前記円筒状スピーカ筐体に保持するバネ部材とから構成されたものである。
【００１１】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記磁気回路構成部材の着座面は、高い水圧がかかった場合に前記樹脂製スピーカ振動板の裏面が着座する平坦面である。
【００１２】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記樹脂製スピーカ振動板は前記蓋部材に形成された円筒状開口部に可とう性を有する防水性接着剤で接着されている。
【００１３】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記磁気回路構成部材は前記円筒状スピーカ筐体に３個の板バネによって三点保持されている。
【００１４】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記機器筐体の一部をカバーする蓋部材は複数の放音口が形成され、且つ、前記円筒状スピーカ筐体の上側開口に対応した裏面が中央部の水平な平坦面と周縁部の傾斜面とから構成されている。
【００１５】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記ダイヤフラム型スピーカは、前記スピーカ収納室の底面に環状の緩衝部材を介して載置されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の防水型のダイヤフラム型スピーカ１０が適用された腕時計型携帯電話器の断面図である。図１において、腕時計型携帯電話器の機器筐体は、電子回路を含む機能部が収納された本体ケース部、ダイヤフラム型スピーカ１０が収納された１２時側バンド部、マイクロホン１１が収納された６時側バンド部、前記本体ケース部と前記１２時側バンド部を連結する１２時側ヒンジ７、及び、前記本体ケース部と前記６時側バンド部を連結する６時側ヒンジ８とで構成されたものである。
【００１７】
前記本体ケース部は胴部本体１とその裏蓋４とから構成され、前記１２時側バンド部は１２時側バンド本体２とその裏蓋５とから構成され、更に、前記６時側バンド部は６時側バンド本体３とその裏蓋６とから構成されている。前記胴部本体１には液晶パネル等の表示窓１２が設けられている。６時側バンド本体３には操作ボタン９が設けられている。
【００１８】
マイクロホン１１が収納されたマイクロホン収納室は、６時側バンド本体３に形成された所定の形状と大きさの開口部を有する収納室である。６時側バンドの裏蓋６には、マイクロホン１１の受音口Ｑが形成されている。
【００１９】
スピーカ収納室２０は、１２時側バンド本体２に形成された有底円筒室を裏蓋５で塞いで形成されている。ダイヤフラム型スピーカ１０が収納されるスピーカ収納室の唯一の開口は、前記有底円筒室の開口である。１２時側バンドの裏蓋５には、スピーカの放音口Ｐが形成されている。
【００２０】
図２〜図４に示す第１実施形態のスピーカの防水構造において、ダイヤフラム型スピーカ１０は動電型スピーカであって、上部環状段部２１ａと下部環状段部２１ｂと環状底部２１ｃが内周面に形成された円筒状スピーカ筐体２１と、円筒状スピーカ筐体２１の上部環状段部２１ａに外周端部が固着された防水性の樹脂製スピーカ振動板２２と、スピーカ振動板２２の裏面に固着された同心円筒状のボイスコイル２３と、音声信号電流が入力されるボイスコイル２３と磁気的に結合する磁気回路構成部材２４と、磁気回路構成部材２４を円筒状スピーカ筐体２１の下部環状段部２１ｂに保持する板バネ２５とで構成されている。
【００２１】
防水性の樹脂製スピーカ振動板２２は、同心円の複数の凹凸を有し且つ概ね外側に膨らんだ防水性の波型ダイヤフラムである。即ち、樹脂製スピーカ振動板２２において、ボイスコイル２３の取付位置と外周端との間の面は表側に湾曲し、且つボイスコイル２３の取付位置と中心部との間の面も表側に湾曲し、結果として中央部の面は内側に凹んでいる。従って、波型樹脂製スピーカ振動板２２は、中心を通る縦断面の端から端までの間に複数の凹凸が存在する。なお、この実施形態において、小型の携帯型電子機器に用いるダイヤフラム型スピーカのスピーカ振動板は、厚さ３８μｍのポリイミド膜で形成した。
もちろん、この振動板の材質及び厚さはこれに限るものではなく、防水性及び可撓性を有するものであれば、適用可能である。
【００２２】
ブロックで示されている磁気回路構成部材２４は、図示しない永久磁石が組み込まれた円盤状磁性部材で、例えば磁性体のヨークに円盤状の永久磁石が固着されて構成されている。磁気回路構成部材２４には、同心円筒状のボイスコイル２３が近接して出入りする環状溝２４ａが形成されている。また、磁気回路構成部材２４の外周面の上部には環状突出部２４ｂが形成されている。磁気回路構成部材２４は、環状突出部２４ｂと円筒状スピーカ筐体２１の下部環状段部２１ｂとの間に配置された板バネ２５によって、軸方向に移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１に保持されている。
【００２３】
本発明において、磁気回路構成部材２４は、音声信号電流が入力されたボイスコイル２３と磁気的に結合して樹脂製スピーカ振動板２２を振動させる電気音響変換部材の一つであるが、後述する如く、樹脂製スピーカ振動板２２が水圧を受けて内側に膨らんだときの保護部材として機能するものである。
【００２４】
ダイヤフラム型スピーカ１０は、１２時側バンド本体２に形成された有底円筒室のスピーカ収納室２０に収納されている。そして、ダイヤフラム型スピーカ１０は、円筒状スピーカ筐体２１の上下端部を１２時側バンドの裏蓋５とクッション２６が固着された１２時側バンド本体２とで挟持して機器筐体に固定されている。即ち、ダイヤフラム型スピーカ１０は、その円筒状スピーカ筐体２１の環状底部２１ｃをクッション２６上に当接するようにしてスピーカ収納室２０に収納され、且つ、その円筒状スピーカ筐体２１の上端部を１２時側バンドの裏蓋５で押えられている。裏蓋５には、ダイヤフラム型スピーカ１０のスピーカ振動板２２より少し小さい径の１個の放音口５ａが形成されている。
【００２５】
１２時側バンドの裏蓋５は１２時側バンド本体２に嵌合して固着されているが、１２時側バンドの裏蓋５は円筒状スピーカ筐体２１とも嵌合している。即ち、１２時側バンドの裏蓋５には、スピーカ収納室２０の嵌合用の内側円環状突起５ｂと外側円環状突起５ｃが形成されている。これらの円環状突起５ｂと５ｃの間に円筒状スピーカ筐体２１の上端部が嵌合している。内側円環状突起５ｂと外側円環状突起５ｃと円筒状スピーカ筐体２１の上端部の嵌合面には、接着剤Ｒが充填されている。また、樹脂製スピーカ振動板２２の表面の外周部と１２時側バンドの裏蓋５の開口５ａの内周面が接する円環状部にも接着剤Ｒが塗布されている。
【００２６】
このようにして、ダイヤフラム型スピーカ１０は機器筐体である１２時側バンドに収納されて固定され、且つ、１２時側バンド本体２に形成されたスピーカ収納室２０の開口は液密に封止されている。なお図示されていないが、上記接着材Ｒで防水シールされた部分以外にも、１２時側バンド本体２と裏蓋５との係合部分には必要な防水シールが施されている。従って、スピーカ収納室２０は完全に密封されており、１２時側バンドに収納されて固定されたダイヤフラム型スピーカ１０は完全密封型の防水構造のスピーカである。
【００２７】
クッション２６は、スピーカ収納室２０の底面２０ｂに接着剤等で固着された円環状の緩衝部材で、シリコン系のゴム等で製造されている。クッション２６は、水圧がかかったときにスピーカ１０が１２時側バンドの裏蓋５から剥離しないように作用する緩衝部材である。即ち、水圧がかかったときにはスピーカ１０が押し下げられて円筒状スピーカ筐体２１が１２時側バンド裏蓋５の外側円環状突出部５ｃの内周面から剥離させるような下向きの力が加わるが、クッション２６はこれに抗して上向きの力を円筒状スピーカ筐体２１に加える。このようなクッション２６の作用によって、水圧がかかってもスピーカ１０は１２時側バンドの裏蓋５から剥離することはない。
【００２８】
クッション２６は、上述の如く、円環状に形成されている。これは、小型の携帯型電子機器の機器筐体に形成されたスピーカ収納室２０の狭い内部空間において、背面音響空間２７の容積を出来るだけ大きくし、所定の音響性能を確保するためである。
【００２９】
磁気回路構成部材２４を円筒状スピーカ筐体２１の下部環状段部２１ｂに保持する板バネ２５は、図３に平面図で示す如く、リング状の外側板バネ２５ａ、リング状の内側板バネ２５ｂ、リング状の接続用板バネ２５ｃとから構成された三点保持型板バネである。リング状の内側板バネ２５ｂはリング状の外側板バネ２５ａよりも高くなっており、従ってこれらを接続するリング状の接続用板バネ２５ｃは傾斜している。図２、図４、図５及び図６に示す板バネ２５の断面図は、図３のＡ−Ａ’で切断して示した断面図である。
【００３０】
なお、磁気回路構成部材２４を軸方向に移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１に保持するバネ部材は、三点保持型板バネ２５に限定されるものではなく、２個以上で複数点保持できればよい。例えば普通のコイルバネを利用することもできる。この場合、前記コイルバネの内径部分に磁気回路構成部材２４を嵌め込んで、磁気回路構成部材２４を移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１に保持する。
【００３１】
上述の如く構成した本発明の第１実施形態において、水圧がかかった状態では、波型スピーカ振動板２２は変形し磁気回路構成部材２４の上面に当接するようになる。さらに高い水圧がかかった状態では、波型スピーカ振動板２２にかかった水圧により、板バネ２５が圧縮される方向に磁気回路構成部材２４が移動する。磁気回路構成部材２４の移動量は円筒状スピーカ筐体２１に設けられた度当たり位置である環状底部２１ｃの上面までである。即ち、磁気回路構成部材２４は波型スピーカ振動板２２が着座した状態で、図２に示す位置から図４に示す位置まで移動する。換言すれば、完全密閉されたスピーカ収納室２０の内部容積は、水圧がかかっていない状態の図２に示す大きさから、高い水圧がかかって磁気回路構成部材２４の最大移動量が規制された状態の図４に示す大きさまで圧縮される。
【００３２】
この圧縮された容積によりスピーカ収納室２０の内部圧力は上昇し、波型スピーカ振動板２２にかかった水圧とバランスをとる。従って、波型スピーカ振動板２２は変形するのみであって、材料が伸びて塑性変形することはない。
【００３３】
これ以上の高水圧では、磁気回路構成部材２４の壁が存在しない部分、即ち波型スピーカ振動板２２が磁気回路構成部材２４に着座していない外周部分が水圧に耐える状態となるが、波型スピーカ振動板２２の変形によりスピーカ収納室２０の内部圧力も上昇するので、波型スピーカ振動板２２の表面と裏面にかかる圧力の差は低減されている。従って、適切な材料と形状を採用することにより、使用範囲においては、波型スピーカ振動板２２が磁気回路構成部材２４に着座していない外周部分が塑性変形することはない。このように、防水性の波型スピーカ振動板２２が防水膜と圧力調整膜とスピーカ振動板の三役を同時に機能する構成で、比較的高い水圧にも耐えられるようになった。
【００３４】
要するに、磁気回路構成部材２４はスピーカとして動作する際にはバネ２５により固定されているが、波型スピーカ振動板２２に水圧がかかった状態ではスピーカ振動板２２の変形を支え且つ波型スピーカ振動板２２の塑性変形を防止する保護部材として機能する。その結果、保護部材として機能する磁気回路構成部材２４に支えられて変形する波型スピーカ振動板２２は、防水膜として機能すると共に、圧力調整膜として機能するのである。
【００３５】
水圧が取り除かれると、磁気回路構成部材２４はバネ２５の弾性により元の位置に移動し、波型スピーカ振動板２２は元の形状に復元する。従って、スピーカの音響性能が損なわれることはない。
【００３６】
次に、図５と図６に示す第２実施形態の防水構造は、上述の第１実施形態の防水構造において、スピーカ振動板の高温環境化での塑性変形の防止手段を設けたものである。即ち、上述の第１実施形態の防水構造において、スピーカ収納室２０が形成された１２時側バンド本体２をカバーする裏蓋５は、スピーカ振動板２２よりも少し小さい径の１個の放音口Ｐが形成された蓋部材である。これに対して、第２実施形態の防水構造においては、スピーカ収納室２０が形成された１２時側バンド本体５をカバーする裏蓋５は、スピーカ振動板２２よりも非常に小さい径の複数個の放音口Ｐが形成された蓋部材である。しかも、裏蓋５において、複数個の放音口Ｐが形成された部分の裏面は、水平な平坦面の中央部５ｂと傾斜面の周縁部５ｃとから構成されている。
【００３７】
このような構成により、高温環境下でスピーカ収納室２０の内部の空気が体積膨張すると、波型スピーカ振動板２２は図５の状態から更に膨らみ、遂には図６の状態になる。複数個の放音口Ｐが形成された蓋部材５の裏面と波型スピーカ振動板２２の表面との間隔は、使用温度範囲において波型スピーカ振動板２２が最大限膨らむ状態を考慮して定められている。従って、高温環境下で膨らんだ波型スピーカ振動板２２は、複数個の放音口Ｐが形成された蓋部材５の裏面が壁となりそれ以上の膨らみは阻止される。このようにして、高温環境下でスピーカ収納室２０の内部の空気体積の膨張とそれに伴う圧力上昇があっても、波型スピーカ振動板２２は変形するのみで、塑性変形することはない。
【００３８】
高温環境下から常温に戻ったときは、波型スピーカ振動板２２は元の形状に直ちに復元するから、スピーカ性能が損なわれることがない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、音響性能を劣化させないで日常生活環境で高い防水性能を維持するダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器を提供することができた。しかも、本発明にかかるダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、その防水構造のスピーカは波型スピーカ振動板を防水膜と圧力調整膜としても機能させるように構成したものであるから、構造が比較的簡単で且つ低コストの防水構造のスピーカである。従って、特に小型の携帯型電子機器に適した防水構造のスピーカを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された腕時計型携帯電話機の一実施例の断面図である。
【図２】第１実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【図３】ダイヤフラム型スピーカのスピーカ振動板を保持する板バネの一実施例の平面図である。
【図４】高い水圧がかかった場合の第１実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【図５】第２実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【図６】高い水圧がかかった場合の第２実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【符号の説明】
１ 胴部本体
２ １２時側バンド本体
３ ６時側バンド本体
４ 胴部の裏蓋
５ １２時側バンドの裏蓋
５ａ 開口
５ｂ 嵌合用の内側円環状突起
５ｃ 嵌合用の外側円環状突起
６ ６時側バンドの裏蓋
７ 胴部と１２時側バンドを接続するヒンジ
８ 胴部と６時側バンドを接続するヒンジ
９ スイッチ
１０ スピーカ
１１ マイクロホン
１２ 表示窓
２０ スピーカ収納室
２０ａ スピーカ収納室の円筒状開口
２０ｂ スピーカ収納室の底面
２１ 円筒状スピーカ筐体
２１ａ 上部環状段部
２１ｂ 下部環状段部
２１ｃ 環状底部
２２ スピーカ振動板
２３ ボイスコイル
２４ 磁気回路構成部材
２４ａ 環状溝
２４ｂ 環状突起
２５ 板バネ
２５ａ リング状の外側板バネ
２５ｂ リング状の内側板バネ
２５ｃ リング状の接続用板バネ
２６ クッション
２７ 背面音響空間
Ｐ 放音口
Ｑ 受音口
Ｒ 接着剤
【発明の属する技術分野】
本発明は、腕時計型携帯電話機などの携帯型電子機器に備えられているダイヤフラム型スピーカの防水構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話などの小型の携帯型電子機器、特に腕に装着して携帯する腕時計型携帯電話機などの携帯型電子機器は、雨の中での使用や手洗いなどで水に接する機会が多いので、防水構造を採用することが要求されている。防水性能のない、或いは防水性能の低い携帯機器では容易に水が機器内に侵入し、これが故障の原因となるからである。
【０００３】
ところで、ダイヤフラム型スピーカを備える一般的な電子機器では、機器筐体に形成されたスピーカ収納室の開口は蓋部材で塞がれているが、完全密封型ではない。前記蓋部材には大径のスピーカ取付穴と小径の貫通孔が形成されている。前記スピーカは、前記スピーカ取付穴をスピーカ振動板で塞いで、前記蓋部材に固定されている。前記小径の貫通孔を通して、前記スピーカ収納室は常に外気の圧力に保たれている。しかし、このような不完全な密封構造では、防水性能が低く、容易に水が機器内に侵入し、これが故障の原因となる。
【０００４】
そこで、完全密封型の防水構造のダイヤフラム型スピーカが開発された。この従来の完全密封型の防水構造のスピーカは、前記小径の貫通孔を設けないで、外気の圧力と内部の圧力に応じて容積が変化する圧力調整室を前記スピーカ収納室内に設けたものである。前記圧力調整室は、例えばスピーカ振動板よりも薄くて柔軟なゴム製チューブである。このような完全密封型で圧力調整室を設ける構造は複雑で、携帯機器の一部分などの限られた空間内にこれを収めることが困難である。従って、大きな容積のスピーカ収納室を形成できない小型の携帯型電子機器には採用できないという問題がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
また、樹脂製の変形膜を防水膜とする完全密封型の防水構造のスピーカもすでに開示されている。この完全密封型の防水構造のスピーカにおいて、スピーカ収納室の開口は前記変形膜で液密にして塞がれている。圧電スピーカは、前記変形膜の裏側、即ち内側防水領域の面に接着されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
また、スピーカ収納室の開口を防水膜で塞ぐと共に、前記スピーカ収納室内に前記防水膜の変形を規制する通気性を有する保護部材を設けた完全密封型の防水構造のスピーカも開示されている。しかしながら、このような防水膜を用いた完全密封型の防水構造のスピーカは、防水膜の存在が音響性能の劣化を招くという問題がある（例えば、特許文献３参照。）。
【０００７】
【特許文献１】
特開平１１−３３１９６７号公報
【特許文献２】
特開２００１−３６９８２号公報
【特許文献３】
特開２００１−１２８２７２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、音響性能を劣化させないで日常生活環境で高い防水性能を維持するダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、防水性の波型ダイヤフラムのスピーカ振動板とボイスコイルと磁気回路構成部材とを備えたダイヤフラム型スピーカを機器筐体に形成されたスピーカ収納室に収納した携帯型電子機器において、前記スピーカ振動板を防水膜として機能するようにして蓋部材で蓋をした完全密閉型スピーカ収納室を形成したこと、及び前記磁気回路構成部材を軸方向に移動可能にしてスピーカ筐体に保持することによって前記スピーカ振動板を圧力調整膜としても機能するようにした。
【００１０】
即ち、上記課題を解決するダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器は、波型ダイヤフラムのスピーカ振動板を備えたダイヤフラム型スピーカを機器筐体に形成されたスピーカ収納室に収納し且つ前記スピーカ収納室を前記スピーカ振動板を防水膜として機能するようにして蓋部材で蓋をした完全密閉型とした携帯型電子機器である。
そして、前記ダイヤフラム型スピーカは、円筒状スピーカ筐体と、前記円筒状スピーカ筐体の上側開口に外周縁が固着されて概ね外側に膨らんだ波型の防水性の樹脂製ダイヤフラムのスピーカ振動板と、前記スピーカ振動板の裏面に取付けられた同心円筒状ボイスコイルと、前記ボイスコイルに対向して配置されて前記ボイスコイルの磁路を形成すると共に水圧がかかったときに前記スピーカ振動板が着座する着座面として機能する磁気回路構成部材と、前記磁気回路構成部材を軸方向に移動可能にして前記円筒状スピーカ筐体に保持するバネ部材とから構成されたものである。
【００１１】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記磁気回路構成部材の着座面は、高い水圧がかかった場合に前記樹脂製スピーカ振動板の裏面が着座する平坦面である。
【００１２】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記樹脂製スピーカ振動板は前記蓋部材に形成された円筒状開口部に可とう性を有する防水性接着剤で接着されている。
【００１３】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記磁気回路構成部材は前記円筒状スピーカ筐体に３個の板バネによって三点保持されている。
【００１４】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記機器筐体の一部をカバーする蓋部材は複数の放音口が形成され、且つ、前記円筒状スピーカ筐体の上側開口に対応した裏面が中央部の水平な平坦面と周縁部の傾斜面とから構成されている。
【００１５】
上記ダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、前記ダイヤフラム型スピーカは、前記スピーカ収納室の底面に環状の緩衝部材を介して載置されている。
【００１６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の防水型のダイヤフラム型スピーカ１０が適用された腕時計型携帯電話器の断面図である。図１において、腕時計型携帯電話器の機器筐体は、電子回路を含む機能部が収納された本体ケース部、ダイヤフラム型スピーカ１０が収納された１２時側バンド部、マイクロホン１１が収納された６時側バンド部、前記本体ケース部と前記１２時側バンド部を連結する１２時側ヒンジ７、及び、前記本体ケース部と前記６時側バンド部を連結する６時側ヒンジ８とで構成されたものである。
【００１７】
前記本体ケース部は胴部本体１とその裏蓋４とから構成され、前記１２時側バンド部は１２時側バンド本体２とその裏蓋５とから構成され、更に、前記６時側バンド部は６時側バンド本体３とその裏蓋６とから構成されている。前記胴部本体１には液晶パネル等の表示窓１２が設けられている。６時側バンド本体３には操作ボタン９が設けられている。
【００１８】
マイクロホン１１が収納されたマイクロホン収納室は、６時側バンド本体３に形成された所定の形状と大きさの開口部を有する収納室である。６時側バンドの裏蓋６には、マイクロホン１１の受音口Ｑが形成されている。
【００１９】
スピーカ収納室２０は、１２時側バンド本体２に形成された有底円筒室を裏蓋５で塞いで形成されている。ダイヤフラム型スピーカ１０が収納されるスピーカ収納室の唯一の開口は、前記有底円筒室の開口である。１２時側バンドの裏蓋５には、スピーカの放音口Ｐが形成されている。
【００２０】
図２〜図４に示す第１実施形態のスピーカの防水構造において、ダイヤフラム型スピーカ１０は動電型スピーカであって、上部環状段部２１ａと下部環状段部２１ｂと環状底部２１ｃが内周面に形成された円筒状スピーカ筐体２１と、円筒状スピーカ筐体２１の上部環状段部２１ａに外周端部が固着された防水性の樹脂製スピーカ振動板２２と、スピーカ振動板２２の裏面に固着された同心円筒状のボイスコイル２３と、音声信号電流が入力されるボイスコイル２３と磁気的に結合する磁気回路構成部材２４と、磁気回路構成部材２４を円筒状スピーカ筐体２１の下部環状段部２１ｂに保持する板バネ２５とで構成されている。
【００２１】
防水性の樹脂製スピーカ振動板２２は、同心円の複数の凹凸を有し且つ概ね外側に膨らんだ防水性の波型ダイヤフラムである。即ち、樹脂製スピーカ振動板２２において、ボイスコイル２３の取付位置と外周端との間の面は表側に湾曲し、且つボイスコイル２３の取付位置と中心部との間の面も表側に湾曲し、結果として中央部の面は内側に凹んでいる。従って、波型樹脂製スピーカ振動板２２は、中心を通る縦断面の端から端までの間に複数の凹凸が存在する。なお、この実施形態において、小型の携帯型電子機器に用いるダイヤフラム型スピーカのスピーカ振動板は、厚さ３８μｍのポリイミド膜で形成した。
もちろん、この振動板の材質及び厚さはこれに限るものではなく、防水性及び可撓性を有するものであれば、適用可能である。
【００２２】
ブロックで示されている磁気回路構成部材２４は、図示しない永久磁石が組み込まれた円盤状磁性部材で、例えば磁性体のヨークに円盤状の永久磁石が固着されて構成されている。磁気回路構成部材２４には、同心円筒状のボイスコイル２３が近接して出入りする環状溝２４ａが形成されている。また、磁気回路構成部材２４の外周面の上部には環状突出部２４ｂが形成されている。磁気回路構成部材２４は、環状突出部２４ｂと円筒状スピーカ筐体２１の下部環状段部２１ｂとの間に配置された板バネ２５によって、軸方向に移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１に保持されている。
【００２３】
本発明において、磁気回路構成部材２４は、音声信号電流が入力されたボイスコイル２３と磁気的に結合して樹脂製スピーカ振動板２２を振動させる電気音響変換部材の一つであるが、後述する如く、樹脂製スピーカ振動板２２が水圧を受けて内側に膨らんだときの保護部材として機能するものである。
【００２４】
ダイヤフラム型スピーカ１０は、１２時側バンド本体２に形成された有底円筒室のスピーカ収納室２０に収納されている。そして、ダイヤフラム型スピーカ１０は、円筒状スピーカ筐体２１の上下端部を１２時側バンドの裏蓋５とクッション２６が固着された１２時側バンド本体２とで挟持して機器筐体に固定されている。即ち、ダイヤフラム型スピーカ１０は、その円筒状スピーカ筐体２１の環状底部２１ｃをクッション２６上に当接するようにしてスピーカ収納室２０に収納され、且つ、その円筒状スピーカ筐体２１の上端部を１２時側バンドの裏蓋５で押えられている。裏蓋５には、ダイヤフラム型スピーカ１０のスピーカ振動板２２より少し小さい径の１個の放音口５ａが形成されている。
【００２５】
１２時側バンドの裏蓋５は１２時側バンド本体２に嵌合して固着されているが、１２時側バンドの裏蓋５は円筒状スピーカ筐体２１とも嵌合している。即ち、１２時側バンドの裏蓋５には、スピーカ収納室２０の嵌合用の内側円環状突起５ｂと外側円環状突起５ｃが形成されている。これらの円環状突起５ｂと５ｃの間に円筒状スピーカ筐体２１の上端部が嵌合している。内側円環状突起５ｂと外側円環状突起５ｃと円筒状スピーカ筐体２１の上端部の嵌合面には、接着剤Ｒが充填されている。また、樹脂製スピーカ振動板２２の表面の外周部と１２時側バンドの裏蓋５の開口５ａの内周面が接する円環状部にも接着剤Ｒが塗布されている。
【００２６】
このようにして、ダイヤフラム型スピーカ１０は機器筐体である１２時側バンドに収納されて固定され、且つ、１２時側バンド本体２に形成されたスピーカ収納室２０の開口は液密に封止されている。なお図示されていないが、上記接着材Ｒで防水シールされた部分以外にも、１２時側バンド本体２と裏蓋５との係合部分には必要な防水シールが施されている。従って、スピーカ収納室２０は完全に密封されており、１２時側バンドに収納されて固定されたダイヤフラム型スピーカ１０は完全密封型の防水構造のスピーカである。
【００２７】
クッション２６は、スピーカ収納室２０の底面２０ｂに接着剤等で固着された円環状の緩衝部材で、シリコン系のゴム等で製造されている。クッション２６は、水圧がかかったときにスピーカ１０が１２時側バンドの裏蓋５から剥離しないように作用する緩衝部材である。即ち、水圧がかかったときにはスピーカ１０が押し下げられて円筒状スピーカ筐体２１が１２時側バンド裏蓋５の外側円環状突出部５ｃの内周面から剥離させるような下向きの力が加わるが、クッション２６はこれに抗して上向きの力を円筒状スピーカ筐体２１に加える。このようなクッション２６の作用によって、水圧がかかってもスピーカ１０は１２時側バンドの裏蓋５から剥離することはない。
【００２８】
クッション２６は、上述の如く、円環状に形成されている。これは、小型の携帯型電子機器の機器筐体に形成されたスピーカ収納室２０の狭い内部空間において、背面音響空間２７の容積を出来るだけ大きくし、所定の音響性能を確保するためである。
【００２９】
磁気回路構成部材２４を円筒状スピーカ筐体２１の下部環状段部２１ｂに保持する板バネ２５は、図３に平面図で示す如く、リング状の外側板バネ２５ａ、リング状の内側板バネ２５ｂ、リング状の接続用板バネ２５ｃとから構成された三点保持型板バネである。リング状の内側板バネ２５ｂはリング状の外側板バネ２５ａよりも高くなっており、従ってこれらを接続するリング状の接続用板バネ２５ｃは傾斜している。図２、図４、図５及び図６に示す板バネ２５の断面図は、図３のＡ−Ａ’で切断して示した断面図である。
【００３０】
なお、磁気回路構成部材２４を軸方向に移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１に保持するバネ部材は、三点保持型板バネ２５に限定されるものではなく、２個以上で複数点保持できればよい。例えば普通のコイルバネを利用することもできる。この場合、前記コイルバネの内径部分に磁気回路構成部材２４を嵌め込んで、磁気回路構成部材２４を移動可能にして円筒状スピーカ筐体２１に保持する。
【００３１】
上述の如く構成した本発明の第１実施形態において、水圧がかかった状態では、波型スピーカ振動板２２は変形し磁気回路構成部材２４の上面に当接するようになる。さらに高い水圧がかかった状態では、波型スピーカ振動板２２にかかった水圧により、板バネ２５が圧縮される方向に磁気回路構成部材２４が移動する。磁気回路構成部材２４の移動量は円筒状スピーカ筐体２１に設けられた度当たり位置である環状底部２１ｃの上面までである。即ち、磁気回路構成部材２４は波型スピーカ振動板２２が着座した状態で、図２に示す位置から図４に示す位置まで移動する。換言すれば、完全密閉されたスピーカ収納室２０の内部容積は、水圧がかかっていない状態の図２に示す大きさから、高い水圧がかかって磁気回路構成部材２４の最大移動量が規制された状態の図４に示す大きさまで圧縮される。
【００３２】
この圧縮された容積によりスピーカ収納室２０の内部圧力は上昇し、波型スピーカ振動板２２にかかった水圧とバランスをとる。従って、波型スピーカ振動板２２は変形するのみであって、材料が伸びて塑性変形することはない。
【００３３】
これ以上の高水圧では、磁気回路構成部材２４の壁が存在しない部分、即ち波型スピーカ振動板２２が磁気回路構成部材２４に着座していない外周部分が水圧に耐える状態となるが、波型スピーカ振動板２２の変形によりスピーカ収納室２０の内部圧力も上昇するので、波型スピーカ振動板２２の表面と裏面にかかる圧力の差は低減されている。従って、適切な材料と形状を採用することにより、使用範囲においては、波型スピーカ振動板２２が磁気回路構成部材２４に着座していない外周部分が塑性変形することはない。このように、防水性の波型スピーカ振動板２２が防水膜と圧力調整膜とスピーカ振動板の三役を同時に機能する構成で、比較的高い水圧にも耐えられるようになった。
【００３４】
要するに、磁気回路構成部材２４はスピーカとして動作する際にはバネ２５により固定されているが、波型スピーカ振動板２２に水圧がかかった状態ではスピーカ振動板２２の変形を支え且つ波型スピーカ振動板２２の塑性変形を防止する保護部材として機能する。その結果、保護部材として機能する磁気回路構成部材２４に支えられて変形する波型スピーカ振動板２２は、防水膜として機能すると共に、圧力調整膜として機能するのである。
【００３５】
水圧が取り除かれると、磁気回路構成部材２４はバネ２５の弾性により元の位置に移動し、波型スピーカ振動板２２は元の形状に復元する。従って、スピーカの音響性能が損なわれることはない。
【００３６】
次に、図５と図６に示す第２実施形態の防水構造は、上述の第１実施形態の防水構造において、スピーカ振動板の高温環境化での塑性変形の防止手段を設けたものである。即ち、上述の第１実施形態の防水構造において、スピーカ収納室２０が形成された１２時側バンド本体２をカバーする裏蓋５は、スピーカ振動板２２よりも少し小さい径の１個の放音口Ｐが形成された蓋部材である。これに対して、第２実施形態の防水構造においては、スピーカ収納室２０が形成された１２時側バンド本体５をカバーする裏蓋５は、スピーカ振動板２２よりも非常に小さい径の複数個の放音口Ｐが形成された蓋部材である。しかも、裏蓋５において、複数個の放音口Ｐが形成された部分の裏面は、水平な平坦面の中央部５ｂと傾斜面の周縁部５ｃとから構成されている。
【００３７】
このような構成により、高温環境下でスピーカ収納室２０の内部の空気が体積膨張すると、波型スピーカ振動板２２は図５の状態から更に膨らみ、遂には図６の状態になる。複数個の放音口Ｐが形成された蓋部材５の裏面と波型スピーカ振動板２２の表面との間隔は、使用温度範囲において波型スピーカ振動板２２が最大限膨らむ状態を考慮して定められている。従って、高温環境下で膨らんだ波型スピーカ振動板２２は、複数個の放音口Ｐが形成された蓋部材５の裏面が壁となりそれ以上の膨らみは阻止される。このようにして、高温環境下でスピーカ収納室２０の内部の空気体積の膨張とそれに伴う圧力上昇があっても、波型スピーカ振動板２２は変形するのみで、塑性変形することはない。
【００３８】
高温環境下から常温に戻ったときは、波型スピーカ振動板２２は元の形状に直ちに復元するから、スピーカ性能が損なわれることがない。
【００３９】
【発明の効果】
本発明により、音響性能を劣化させないで日常生活環境で高い防水性能を維持するダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器を提供することができた。しかも、本発明にかかるダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器において、その防水構造のスピーカは波型スピーカ振動板を防水膜と圧力調整膜としても機能させるように構成したものであるから、構造が比較的簡単で且つ低コストの防水構造のスピーカである。従って、特に小型の携帯型電子機器に適した防水構造のスピーカを実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された腕時計型携帯電話機の一実施例の断面図である。
【図２】第１実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【図３】ダイヤフラム型スピーカのスピーカ振動板を保持する板バネの一実施例の平面図である。
【図４】高い水圧がかかった場合の第１実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【図５】第２実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【図６】高い水圧がかかった場合の第２実施形態のダイヤフラム型スピーカを備えた腕時計型携帯電話機の主要部の断面図である。
【符号の説明】
１ 胴部本体
２ １２時側バンド本体
３ ６時側バンド本体
４ 胴部の裏蓋
５ １２時側バンドの裏蓋
５ａ 開口
５ｂ 嵌合用の内側円環状突起
５ｃ 嵌合用の外側円環状突起
６ ６時側バンドの裏蓋
７ 胴部と１２時側バンドを接続するヒンジ
８ 胴部と６時側バンドを接続するヒンジ
９ スイッチ
１０ スピーカ
１１ マイクロホン
１２ 表示窓
２０ スピーカ収納室
２０ａ スピーカ収納室の円筒状開口
２０ｂ スピーカ収納室の底面
２１ 円筒状スピーカ筐体
２１ａ 上部環状段部
２１ｂ 下部環状段部
２１ｃ 環状底部
２２ スピーカ振動板
２３ ボイスコイル
２４ 磁気回路構成部材
２４ａ 環状溝
２４ｂ 環状突起
２５ 板バネ
２５ａ リング状の外側板バネ
２５ｂ リング状の内側板バネ
２５ｃ リング状の接続用板バネ
２６ クッション
２７ 背面音響空間
Ｐ 放音口
Ｑ 受音口
Ｒ 接着剤
Claims (8)
- 波型ダイヤフラムのスピーカ振動板とボイスコイルと磁気回路構成部材とを備えたダイヤフラム型スピーカを機器筐体に形成されたスピーカ収納室に収納した携帯型電子機器において、前記スピーカ振動板を防水膜として機能するようにして蓋部材で蓋をした完全密閉型スピーカ収納室を形成したこと、及び前記磁気回路構成部材を軸方向に移動可能にしてスピーカ筐体に保持することによって前記スピーカ振動板を圧力調整膜としても機能するようにしたことを特徴とするダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。
- 波型ダイヤフラムのスピーカ振動板を備えたダイヤフラム型スピーカを機器筐体に形成されたスピーカ収納室に収納し且つ前記スピーカ収納室を前記スピーカ振動板を防水膜として機能するように蓋部材で蓋をした完全密閉型とした携帯型電子機器において、
前記ダイヤフラム型スピーカは円筒状スピーカ筐体と、前記円筒状スピーカ筐体の上側開口に外周縁が固着されて概ね外側に膨らんだ波型の防水性の樹脂製ダイヤフラムのスピーカ振動板と、前記スピーカ振動板の裏面に取付けられた同心円筒状ボイスコイルと、前記ボイスコイルに対向して配置されて前記ボイスコイルの磁路を形成すると共に水圧がかかったときに前記スピーカ振動板が着座する着座面として機能する磁気回路構成部材と、前記磁気回路構成部材を軸方向に移動可能にして前記円筒状スピーカ筐体に保持するバネ部材とから構成されたものであることを特徴とするダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。 - 前記磁気回路構成部材の着座面は、高い水圧がかかった場合に前記樹脂製スピーカ振動板の裏面が着座する平坦面であることを特徴とする請求項２のダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。
- 前記円筒状スピーカ筐体は、前記スピーカ収納室の蓋部材に防水性接着剤で接着されていることを特徴とする請求項２のダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。
- 前記磁気回路構成部材は前記円筒状スピーカ筐体に複数個の板バネによって複数点保持されていることを特徴とする請求項２のダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。
- 前記スピーカ収納室の開口部は、複数の放音口が形成されたカバー部材であってその裏面の中央部は平坦面で且つ周縁部は傾斜面である蓋部材で蓋をされていることを特徴とする請求項２のダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。
- 前記カバー部材は前記機器筐体の一部と一体に形成されていることを特徴とする請求項６のダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。
- 前記ダイヤフラム型スピーカは前記スピーカ収納室の底面に環状の緩衝部材を介して載置されていることを特徴とする請求項２のダイヤフラム型スピーカを備えた携帯型電子機器。
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