JP2009111993A - 防水通音膜を用いた通音部材およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】防水通音膜を用いた通音部材の通音性を改善する。
【解決手段】通音部材18は、音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜1と、音を通過させるための開口部8pを有し、その開口部8pが防水通音膜1によって塞がれている本体部8とを備えている。防水通音膜1は、たるんだ状態で本体部8に固定されている。防水通音膜1には、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜や超高分子量ポリエチレン多孔質膜を好適に使用できる。
【選択図】図1B
【解決手段】通音部材18は、音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜1と、音を通過させるための開口部8pを有し、その開口部8pが防水通音膜1によって塞がれている本体部8とを備えている。防水通音膜1は、たるんだ状態で本体部8に固定されている。防水通音膜1には、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜や超高分子量ポリエチレン多孔質膜を好適に使用できる。
【選択図】図1B
Description
本発明は、防水通音膜を用いた通音部材およびその製造方法に関する。
携帯電話、ノートパソコン、電子手帳、デジタルカメラといった電気製品は、しばしば屋外で使用されるため、防水機能を持っていることが望ましい。防水機能を付与することが困難な部分は、スピーカやブザーのような発音部であったり、マイクのような受音部であったりする。
例えば、携帯電話の筐体には、マイクやスピーカに対応する位置に開口部が設けられている。筐体に設けられた開口部を通音部材で塞ぐことにより、通音性と防水性の両立を図ることができる。通音部材は、気体は通過させるが液体は遮断する防水通音膜が用いられた部材でありうる。防水通音膜の例として、下記特許文献1,2に記載されているように、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)多孔質膜や超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)多孔質膜がある。
PTFE多孔質膜やUHMWPE多孔質膜の防水性は、それらの平均孔径を小さくすることに伴って向上することが知られている。ただし、平均孔径を小さくすると面密度が大きくなり、通音性が低下する。つまり、通音性と防水性とは、トレードオフの関係にある。そのため、通音性を低下させずに防水性を高めることは容易ではない。
特許第2815618号公報
特開2004−83811号公報
ところで、一般的な電気機械の防水性に関する規格として、JIS C 0920に「電気機械器具の防水試験および固体物の侵入に対する保護等級」が定められている。本規格では、電気機械器具の防水の種類を保護等級0〜8の9段階で示している。保護等級7(防浸形)は、水深1mに30分間浸漬して機器の内部に浸水の形跡がない性能を有することを示す。保護等級6(耐水形)までは水中に没することを想定していないため、製品を誤って水中に落とした場合でも故障しないようにするためには、保護等級7に相当する防水性が必要となる。
通音部材を用いた製品において、このような高度な防水性の実現を試みると、音が聞こえにくくなる、音質が劣化する(音響特性の悪化)、デフォルトの音量を大きく設定する必要があるので消費電力の面で不利である、といった問題が不可避的に生ずる。こうした問題は、高い防水機能を持った製品が普及しにくい原因の一つになっている。
上記のような事情に鑑み、本発明は、高い防水性を維持しつつ、防水通音膜を用いた通音部材の通音性を改善することを目的とする。
すなわち、本発明は、
音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が防水通音膜によって塞がれている本体部とを備え、
防水通音膜が、たるんだ状態で本体部に固定されている、通音部材を提供する。
音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が防水通音膜によって塞がれている本体部とを備え、
防水通音膜が、たるんだ状態で本体部に固定されている、通音部材を提供する。
他の側面において、本発明は、
音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が防水通音膜によって塞がれている本体部とを備え、
防水通音膜は、少なくとも一部が防水通音膜と本体部との境界面を含む基準平面から離れて位置するように変形が施されている、通音部材を提供する。
音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が防水通音膜によって塞がれている本体部とを備え、
防水通音膜は、少なくとも一部が防水通音膜と本体部との境界面を含む基準平面から離れて位置するように変形が施されている、通音部材を提供する。
さらなる他の側面において、本発明は、
音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が防水通音膜によって塞がれている本体部とを備えた通音部材の製造方法であって、
防水通音膜を本体部の開口部に適合する所定形状に切断する工程と、
切断した防水通音膜を本体部に固定する工程と、
防水通音膜を本体部に固定したときに、防水通音膜の少なくとも一部が防水通音膜と本体部との境界面を含む基準平面から離れて位置するように、本体部への固定前に防水通音膜を予め変形させる工程と、
を含む、通音部材の製造方法を提供する。
各工程は順不同で行われてもよいし、複数の工程が同時に行われてもよいことを断っておく。
音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が防水通音膜によって塞がれている本体部とを備えた通音部材の製造方法であって、
防水通音膜を本体部の開口部に適合する所定形状に切断する工程と、
切断した防水通音膜を本体部に固定する工程と、
防水通音膜を本体部に固定したときに、防水通音膜の少なくとも一部が防水通音膜と本体部との境界面を含む基準平面から離れて位置するように、本体部への固定前に防水通音膜を予め変形させる工程と、
を含む、通音部材の製造方法を提供する。
各工程は順不同で行われてもよいし、複数の工程が同時に行われてもよいことを断っておく。
本発明者らは、防水通音膜の通音性について、鋭意検討を重ねた。その結果、防水通音膜の通音性は、防水通音膜の物性だけでなく、対象物(本体部)への固定形態、特にたるみの有無に影響されることが判明した。防水通音膜を音が通過するメカニズムには、音が防水通音膜の細孔を通過するメカニズムと、音が防水通音膜を振動させて伝搬するメカニズムとの2種類が関与している。防水性の高い防水通音膜の場合、細孔が非常に小さいため、防水通音膜が振動して音が伝搬するメカニズムが支配的となる。このことは、通音性と面密度とに相関が見られることからも明らかである。防水通音膜の振動が音の通過に主に寄与している場合、通音性の優劣には、防水通音膜の物性だけでなく、防水通音膜が対象物にどのような状態で固定されているかが鍵を握る。
通常、防水通音膜は、ほとんどたるみを持たないように対象物に固定される。防水通音膜がたるまずに張力が掛かっていると、防水通音膜の表面で共振が発生し、特に高周波での音の歪みが大きくなる。音の歪みはエネルギーの損失を増大させるため、通音性は悪くなる。これに対し、防水通音膜が適度にたるんだ状態で対象物に固定されていると、上記のような現象が生じにくくなるので、音のエネルギーの損失を抑えることができ、優れた通音性が発揮されうる。したがって、本発明によれば、高い防水性を維持しつつ、防水通音膜を用いた通音部材の通音性を改善することが可能となる。
また、本発明の製造方法においては、防水通音膜の少なくとも一部が防水通音膜と本体部との境界面を含む基準平面から離れて位置するように、本体部への固定前に防水通音膜を予め変形させる。したがって、防水通音膜がたるんだ状態で本体部に固定されている通音部材を能率的に製造することが可能となる。また、防水通音膜を本体部に固定する工程などの他の工程に影響が及ばず、たるみを持たせたことによって防水性が低下する可能性もほとんどない。
以下、添付の図面を参照しつつ本発明の実施形態について説明する。図1Aは、本実施形態の通音部材が適用された携帯電話の正面図である。図1Bは、図1Aの部分拡大断面図であり、防水通音膜の形態を誇張して示している。
図1Aに示すように、携帯電話5の筐体4には、マイクやスピーカに対応する位置に開口部6,7が設けられている。筐体4の開口部6,7には、それぞれ、内側から、通音部材18が取り付けられている。筐体4の内部への水や埃などの異物の侵入を防止できれば、筐体4への通音部材18の取付方法は特に限定されず、例えば、溶着によって取り付けられていてもよいし、接着剤を用いて取り付けられていてもよい。
図1Bに示すように、通音部材18は、防水通音膜1と、音を通過させるための開口部8pを有する本体部8とを備えている。防水通音膜1は、音の通過を許容する一方、液体の通過を遮断して筐体4の内部への水や埃の侵入を防ぐ。本体部8の開口部8pの径は、筐体4の開口部6,7の径とほぼ同じ大きさである。本体部8は、例えば筐体4と同じ材料によって構成された枠状の部材である。
なお、防水通音膜1が筐体4の開口部6,7に直接取り付けられていてもよい。この場合、防水通音膜1が取り付けられた筐体4の一部が本発明の通音部材を構成する。
図1Bに示すように、防水通音膜1は、厚さ方向にたるんだ状態で本体部8に固定されている。言い換えれば、防水通音膜1が、防水通音膜1と本体部8との接合面を含む基準平面8eから離れて位置している。防水通音膜1に適切なたるみを持たせることにより、たるみを持たないように固定する場合に比べ、通音性を向上させることができる。なお、基準平面8eは、本体部8に設けられた開口部8pの環状の開口端を含む平面と同義である。また、本実施形態では、筐体4の内部に向かって凸となる向きで防水通音膜1がたるんでいるが、外部に向かって凸となるようにたるんでいてもよい。
図1Bに示すような単純な湾曲形を常に呈するように、防水通音膜1がたるんでいるとは限らない。例えば、図1Cに示すように、防水通音膜1は、基準平面8eを境にして、一方側(上側)に位置する部分と、他方側(下側)に位置する部分とを有するようにたるんでいてもよい。言い換えれば、基準平面8eに直交する断面において表面が波打ち形状を呈するように、防水通音膜1がたるんでいてもよい。別の側面において、防水通音膜1に僅かにシワが寄っていると捉えることもできる。このように、防水通音膜1の少なくとも一部が基準平面8eから離れて位置している場合に、通音性の改善効果を得ることができる。
防水通音膜1は、厚さ方向および面内方向の両方向に通気性を有しているものであればよく、構造や材料は特に限定されない。PTFE多孔質膜やUHMWPE多孔質膜のような樹脂多孔質膜は、小面積で十分な通気性が確保でき、筐体4の内部への異物の侵入を阻止する機能も高いので、防水通音膜1に好適である。PTFE多孔質膜は、PTFEフィルムを一軸延伸または二軸延伸することによって作製できる。UHMWPE多孔質膜は、超高分子量ポリエチレン(UHMWPE)を原料とし、焼結、キャスティング、押出および延伸(乾式または湿式)の各工程を行うことにより作製できる。UHMWPEの平均分子量は、例えば100万程度である。
さらに、以下の理由により、多孔質膜は防水通音膜1に特に好適である。一般に、通音膜と呼ばれている材料には、多孔質のものと無孔のものとがある。例えばポリエチレンテレフタラートやポリイミドでできた無孔膜の場合、その固有振動数に応じて特異的に伝送損失が大きい周波数域、小さい周波数域が発生することがあり、原音を忠実に伝達しにくい傾向がある。これに対し、多孔質膜の場合、音の一部は細孔を通過するため、無孔膜に比べて特異的に伝送損失が大きい周波数域や小さい周波数域が発生しにくく、原音を忠実に伝達しやすい傾向がある。多孔質膜のこうした特性と、防水通音膜1がたるみを有することによる効果とが相俟って、優れた通音性および音響特性を得ることが可能となる。
防水通音膜1の形状は、図2Aに示すように、円形であってもよいし、方形などの他の形状であってもよい。本体部8の形状も同様である。また、防水通音膜1には、防水性を高めるために、含フッ素ポリマーなどの撥水剤を用いて撥水処理を行ってもよい。
また、防水通音膜は、補強材で補強されていてもよい。具体的には、図2Bに示すように、樹脂多孔質膜1と、樹脂多孔質膜1に一体化された補強材2とを含む防水通音膜1bを採用できる。補強材2は、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、アラミド樹脂のような樹脂材料によって構成されているとよい。補強材2の形態は、織布、不織布、メッシュ、ネット、スポンジ、フォームまたは多孔体でありうる。
補強材2の形状は、図2Bに示すように、樹脂多孔質膜1と同一であってもよいし、異なっていてもよい。例えば、図2Cに示す防水通音膜1cのように、環状の補強材3が円板状の樹脂多孔質膜1に一体化されていてもよい。このような補強材2,3は、樹脂多孔質膜1の片面のみに設けられていてもよいし、両面に設けられていてもよい。
次に、防水通音膜1の厚さは、強度および本体部8への固定のしやすさを考慮して、2μm〜1mmの範囲で調整することができる。防水通音膜1の通気度は、JIS P 8117に規定されたガーレー試験機法により得られるガーレー値にて0.1〜500秒/100mlの範囲にあるとよい。
防水通音膜1(樹脂多孔質膜1)の平均孔径は、延伸倍率の調整などにより、適正な耐水圧が得られるように制御される。防水保護等級7を達成でき、深さ1mの水中に相当する9.8kPaの耐水圧が達成できるように、防水通音膜1の平均孔径を制御するとよい。厚さなどの他の条件にもよるが、バブルポイント法によって測定される平均孔径が0.05〜1.0μmの範囲内にあると、十分な耐水圧を得やすくなる。バブルポイント法とは、液体を膜に染みこませ、空気加圧を行い、液体が細孔から押し出される圧力から孔径を求める測定方法である。また、防水通音膜1の耐水圧は、通音性を大きく損なわない範囲で大きければ大きいほどよい。例えば、耐水圧が100kPa以上あると防水保護等級7を余裕をもって達成できるようになるので理想的である。
防水通音膜1の面密度は、良好な通音性を得ることができるように制御される。具体的には、可聴域での通音性を良好に保つために、防水通音膜1の挿入損失が2dBA以下であるとよい。面密度が30g/m2以下であると、このような挿入損失を実現しやすくなる。一方、十分な強度と加工性を確保する観点から、防水通音膜1の面密度の下限値は、例えば2g/m2であるとよい。補強材2,3を有する防水通音膜1b,1cの場合には、補強材2,3を含めた全体の面密度が上記範囲内であるとよい。
防水通音膜1にたるみを付与する方法は特に限定されない。本体部8への固定前に防水通音膜1を予め変形させる工程を実施すると、本体部8に固定後の防水通音膜1に容易にたるみを付与することができる。さらに、以下に紹介する方法によれば、防水通音膜1を本体部8の開口部8pに適合する所定形状に切断する工程と、防水通音膜1を変形させる工程とを同時に行うことができる。この方法を実施するために、図5Aのような構成の打ち抜き型(トムソン型)を使用することができる。
図5Aに示すように、打ち抜き型16は、ベース10、刃物12および定盤14を備えている。ベース10には、溝が設けられている。刃物12は、ベース10の溝と同じ形状に曲げられ、溝に嵌め込まれている。定盤14は、防水通音膜1を載せるための表面14pを有する。ベース10に固定された刃物12は、定盤14と向かい合う位置に配置されている。ベース10と定盤14とは、アクチュエータによって駆動される。これにより、刃物12と定盤14とが接近および離間し、定盤14上に準備された防水通音膜1が刃物12によって所定形状に切断される。
通常の定盤は凹凸のない平らな表面を有しているが、本実施形態では、定盤14の表面14pが適切な高さhの膨らみを有している。定盤14に準備された防水通音膜1に刃物12が接触して切断が行なわれるとき、定盤14の表面14pの膨らみが防水通音膜1を押し上げることによって、定盤14の表面14pの膨らみが防水通音膜1に転写される。
このように、変形を施すための金型と切断を行うための金型とを共通化することにより、防水通音膜1を切断する工程と防水通音膜1を変形させる工程とを同時進行させることができる。実質的に、工程数が1つ減るので、生産性が向上する。もちろん、防水通音膜1を切断する工程と、防水通音膜1を変形させる工程とを別々かつ順不同で行ってもよい。
上記のような方法により、予め変形が施された防水通音膜1を準備する。その後、図5Bに示すように、本体部8に防水通音膜1を固定する工程を実施する。このようにすれば、本体部8への固定後、防水通音膜1がたるんだ状態となる。防水通音膜1を本体部8に固定する方法として、両面テープを用いた貼付、熱溶着、高周波溶着、超音波溶着などの方法を採用するとよい。なお、防水通音膜1と本体部8との間に接着剤層のような他の層が介在する場合、そのような他の層と防水通音膜1との境界面を含む平面を、基準平面8eとして採用すればよい。
防水通音膜1は、その表裏に両面テープを両面に貼り付けることによって形成されたアセンブリの形で提供されるものであってもよい。図6Aに示すように、アセンブリ40は、防水通音膜1と、防水通音膜1の表裏に貼り付けられた2つの両面テープ31とを有する。両面テープ31は、平面視でリングまたは枠の形状を有する。両面テープ31の開口部31hに防水通音膜1が露出している。両面テープ31と貼り合わされた防水通音膜1には、図5Aを参照して説明した方法により、予めたるみが付与されている。アセンブリ40の一方の面に台紙セパレータ34が設けられ、他方の面にタブ付きセパレータ32が設けられている。アセンブリ40が2枚のセパレータ32,34の間に保持されているので、防水通音膜1を確実に保護できるとともに、筐体や支持体等の対象物への取り付け作業が容易化する。
セパレータ32は、アセンブリ40とともに台紙セパレータ34から剥離されうる。図6Bの平面図に示すように、セパレータ32のタブ32tは、アセンブリ40の外縁から外向きに突出するように形成されている。セパレータ32のタブ32tの部分を掴んだまま、アセンブリ40を対象物に貼り付けることができる。そして、タブ32tを引き上げることにより、アセンブリ40からセパレータ32を容易に剥離できる。このように、防水通音膜1に直接触れることなく、防水通音膜1を対象物に取り付けることができるので、作業時に防水通音膜1にダメージが及びにくい。また、対象物にキズを付けたりする可能性も低減できる。
セパレータ32,34は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタラートなどの樹脂でできていてもよいし、紙でできていてもよい。また、台紙セパレータ34には、アセンブリ40を載せる部分にエンボス加工が施されていてもよい。また、台紙セパレータ34と両面テープ31との間の接着力(180°ピール接着強度)よりも、タブ付きセパレータ32と両面テープ31との間の接着力の方が強いことが望ましい。そのようにすれば、タブ付きセパレータ32をアセンブリ40とともに台紙セパレータ34から容易に剥離できるからである。
1つのアセンブリ40に対して1つのタブ付きセパレータ32が設けられる。他方、台紙セパレータ34は、多数個のアセンブリ40に共有されていてもよいし、1つのアセンブリ40に対して1つの台紙セパレータ34が設けられていてもよい。後者の製品は、タブ付きセパレータ32をアセンブリ40の上に載せた後、タブ付きセパレータ32よりも大きく台紙セパレータ34を打ち抜くことによって得られる。
アセンブリ40やタブ付きセパレータ32の形状は特に限定されない。図7Aに示すように、アセンブリ40が円形であってもよい。また、図7Bに示すように、アセンブリ40の全周に渡って円形のタブ32tが形成されていてもよい。また、図7Cに示すように、アセンブリ40が矩形であり、平面視でタブ32tがアセンブリ40を取り囲む枠の形状を有していてもよい。
<<たるみの定量化>>
防水通音膜1のたるみの定量化は、市販の3次元形状測定システムを用いて行うことができる。3次元形状測定システムは、例えば、レーザ光で被測定物の表面を走査し、基準平面からの被測定物の表面の変位を測定するレーザ変位センサを備えたものである。レーザ変位センサによって得られた変位から、被測定物の3次元表面形状を知ることができる。
防水通音膜1のたるみの定量化は、市販の3次元形状測定システムを用いて行うことができる。3次元形状測定システムは、例えば、レーザ光で被測定物の表面を走査し、基準平面からの被測定物の表面の変位を測定するレーザ変位センサを備えたものである。レーザ変位センサによって得られた変位から、被測定物の3次元表面形状を知ることができる。
防水通音膜1のたるみは、次のようにして定量化することができる。まず、図3に示すように、防水通音膜1の中心Oを通り、互いに直交する2つの中心線VL,HLを定める。次に、これらの中心線VL,HL上の任意の点について、基準平面BFからの防水通音膜1の変位量(基準平面BFから防水通音膜1の表面までの距離)を3次元形状測定システムで測定する。各測定点における変位量が、当該測定点におけるたるみ量となる。防水通音膜1を回転させながら測定を行なえば、防水通音膜1の表面の3次元プロファイルを知ることができる。測定によって得られた変位(たるみ量)の最大値をDmax、防水通音膜1の直径をDmとし、下記式(1)によって求められる比率Rを防水通音膜1のたるみの大小を示す値として採用することができる。
R=Dmax/Dm (%) ・・・(1)
R=Dmax/Dm (%) ・・・(1)
図3に示す基準平面BFは、図1Bおよび図1Cに示す基準平面8eそのものであり、その基準平面8eからの防水通音膜1の変位量が各測定点におけるたるみ量として定義される。たるみ量の測定は、本体部8に固定する前の防水通音膜1について行ってもよい。なお、防水通音膜1の直径Dmは、本体部8に固定するための固定しろ1kを含む、全体の直径(最大径)を意味する。また、防水通音膜1が円形以外の形状である場合には、面積が等しい円の直径(等価直径)を直径Dmとして取り扱えばよい。
<<挿入損失>>
防水通音膜1は、優れた通音性を有しているが、音量の低下や音質の歪みは不可避的に生ずる。ある周波数での音の大きさは、騒音レベル(単位デシベル:dBA)で示される。防水通音膜1の通音性は、挿入損失を用いて示される。挿入損失は、防水通音膜1を音が通過する前後の騒音レベルの差分であり、下記式(2)によって示される。
挿入損失(dBA)=|S1−S2| ・・・(2)
S1:防水通音膜が無いときの騒音レベル(dBA)
S2:防水通音膜があるときの騒音レベル(dBA)
防水通音膜1は、優れた通音性を有しているが、音量の低下や音質の歪みは不可避的に生ずる。ある周波数での音の大きさは、騒音レベル(単位デシベル:dBA)で示される。防水通音膜1の通音性は、挿入損失を用いて示される。挿入損失は、防水通音膜1を音が通過する前後の騒音レベルの差分であり、下記式(2)によって示される。
挿入損失(dBA)=|S1−S2| ・・・(2)
S1:防水通音膜が無いときの騒音レベル(dBA)
S2:防水通音膜があるときの騒音レベル(dBA)
式(2)では、挿入損失を差分の絶対値で示している。防水通音膜1を通過する際に音が減衰すると、通過後の音が小さくなり挿入損失は大きくなる。また、音が共振などの原因で歪むと、ある周波数では通過後の音が原音よりも大きくなることがある。いずれの場合であれ、挿入損失が大きいと音が原音と乖離し、聞き取りが困難となる。挿入損失が小さいと、音質が向上するとともに、スピーカの出力を低く抑えることができる。したがって、挿入損失が最小となるように、防水通音膜1のたるみの大きさを調整するとよい。
挿入損失は、図4に示す評価システムを用いて求めることができる。まず、通音部材18の適用対象となる製品(例えば携帯電話)のスピーカ20を露出させる。スピーカ20から所定距離離れた位置にマイクロホン22を配置する。スピーカ20とマイクロホン22は、無音響室30内に配置する。ジェネレータ24を用いてピンクノイズをスピーカ20に入力する。マイクロホン22の出力をコンディショニングアンプ26で増幅し、増幅した出力をアナライザ28に与える。アナライザ28で騒音レベル(dBA)を求める。騒音レベルの測定は、防水通音膜1(通音部材18)がスピーカ20とマイクロホン22との間にあるときと(図4の状態)、無いとき(図示省略)とのそれぞれについて行う。騒音レベルの測定結果を用い、挿入損失を前述した式(2)に基づいて算出する。
「騒音レベル(dBA)」について補足しておく。流体中を伝播する音波によって発生する圧力の変化量を音圧という。人間の音の感じ方は、音圧の対数とほぼ比例する。一般に、下記式(3)によって定義される値Lp(単位:dB)を音圧レベルと呼んでいる。pは音圧、p0は基準音圧(2×5-5Pa)である。人間が感じる音の大きさは周波数によっても影響を受ける。人間の聴覚特性に基づいて周波数補正を行なった音圧レベルを騒音レベル(A特性音圧レベル)と呼んでいる。
Lp=20log(p/p0) (3)
Lp=20log(p/p0) (3)
以下、実際に作製したいくつかのサンプルにより、本発明をさらに具体的に説明する。ただし、本発明が本実施例によって限定されるものではない。
まず、変形させていない防水通音膜として、不織布(補強材)が片面に積層されたPTFE多孔質膜(日東電工社製 NTF1026)を準備した。この防水通音膜の特性は、以下の通りである。通気度は、前述したガーレー試験機法による測定値である。耐水圧は、JIS L 1092に記載されている耐水度試験機(高水圧法)に準じて測定した。ただし、JIS L 1092に規定の面積では、膜が著しく変形するため、ステンレスメッシュ(開口径2mm)を膜の加圧面の反対側に設置し、変形を抑制した状態で測定した。
面密度:9g/m2
通気度:10秒/100ml
耐水圧:240kPa
厚さ :20μm
面密度:9g/m2
通気度:10秒/100ml
耐水圧:240kPa
厚さ :20μm
次に、図5Aで説明したトムソン型を用いて、防水通音膜を直径15mmの円形状に打ち抜いた。トムソン型として、定盤の表面の膨らみを0mm(膨らみ無し)、0.1mm、0.2mmまたは0.4mmに調整した4種類を準備し、4種類の防水通音膜を作製した。さらに、これらの防水通音膜に、外径15mm、内径13mmのリング状に切断した両面テープ(日東電工社製 No.532)を貼り合わせ、サンプル1〜4を得た。
次に、サンプル1〜4のたるみ量を、図3で説明した方法によって測定した。測定には、市販の高速3次元形状測定システム(COMS社製 EMS98AD-3D)を使用した。得られた複数の測定値から最大値Dmaxを抽出し、防水通音膜の直径Dm(15mm)に対する比率を算出した。結果を表1に示す。なお、サンプル1のたるみ量は、ほぼゼロ(Dmax/Dm≦0.02%)であった。
次に、サンプル1〜4の挿入損失を、図4で説明したシステムを用いて測定した。システムには、以下の機器を使用した。測定周波数は、400Hz、800Hz、3000Hzおよび4000Hzとした。これらの周波数は、通常の会話で顕著に表れる周波数である。マイクロホンは、防水通音膜から30cm離れた位置に固定した。ジェネレータからスピーカに入力したピンクノイズは、電圧250mVrmsであった。結果を表1に示す。
アナライザ:B&K社製 Multi-analyzer System Type 3560(Pulse)
ジェネレータ:B&K社製 4/2-ch Input/Output Module Type 3109
マイクロホン:B&K社製 Type 4190
コンディショニングアンプ:B&K社製Conditioning Amplifier NEXUS
携帯電話:CASIO社製 G'z One W42CA
アナライザ:B&K社製 Multi-analyzer System Type 3560(Pulse)
ジェネレータ:B&K社製 4/2-ch Input/Output Module Type 3109
マイクロホン:B&K社製 Type 4190
コンディショニングアンプ:B&K社製Conditioning Amplifier NEXUS
携帯電話:CASIO社製 G'z One W42CA
サンプル1は、3000Hzおよび4000Hzで小さい挿入損失を示すものの、400Hzおよび800Hzでの挿入損失が大きかった。サンプル2およびサンプル3には、突出して大きい挿入損失を示す周波数がなかった。サンプル2およびサンプル3の挿入損失は、全て2.0dBA未満であった。ある周波数で挿入損失が小さかったとしても、他の周波数で挿入損失が大きいと、原音から乖離した音質になる。音響特性の改善にとって、可聴域の全域で満遍なく挿入損失が小さいことが好ましいことを考慮すると、サンプル2およびサンプル3が優れている。一方、サンプル4は、全体的に挿入損失が大きかった。たるみが大きすぎると、防水通音膜を振動させるのに余分なエネルギーが必要となり、挿入損失が大きくなると考えられる。
以上の結果によれば、たるみ量の最大値Dmaxが、防水通音膜の直径Dmに対する比率で0.2%〜1.0%の範囲内であることが好ましい。このような条件を満足するように、防水通音膜に予め変形を施す(言い換えれば定盤の設計を行う)ことにより、挿入損失の低減の最適化を図ることができ、ひいては優れた通音性および音響特性を有する通音部材(筐体)を実現できる。
1,1b,1c 防水通音膜
8 本体部
10 ベース
12 刃物
14 定盤
14p 定盤の表面
18 通音部材
8 本体部
10 ベース
12 刃物
14 定盤
14p 定盤の表面
18 通音部材
Claims (9)
- 音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が前記防水通音膜によって塞がれている本体部とを備え、
前記防水通音膜が、たるんだ状態で前記本体部に固定されている、通音部材。 - 音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が前記防水通音膜によって塞がれている本体部とを備え、
前記防水通音膜は、少なくとも一部が前記防水通音膜と前記本体部との境界面を含む基準平面から離れて位置するように変形が施されている、通音部材。 - 前記基準平面からの前記防水通音膜の変位量または前記防水通音膜と前記本体部との接合面を含む基準平面からの前記防水通音膜の変位量を、前記防水通音膜のたるみ量として定義したとき、
前記たるみ量の最大値が、前記防水通音膜の直径に対する比率で0.2〜1.0%の範囲内にある、請求項1または2に記載の通音部材。 - 前記防水通音膜が樹脂多孔質膜を含む、請求項1〜3のいずれか1項に記載の通音部材。
- 前記樹脂多孔質膜が、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜または超高分子量ポリエチレン多孔質膜である、請求項4に記載の通音部材。
- 400Hz、800Hz、3000Hzおよび4000Hzでの挿入損失が、それぞれ、2.0dBA未満である、請求項1〜5のいずれか1項に記載の通音部材。
- 音の通過を許容し、液体の通過を遮断する防水通音膜と、
音を通過させるための開口部を有し、その開口部が前記防水通音膜によって塞がれている本体部とを備えた通音部材の製造方法であって、
前記防水通音膜を前記本体部の開口部に適合する所定形状に切断する工程と、
切断した前記防水通音膜を前記本体部に固定する工程と、
前記防水通音膜を前記本体部に固定したときに、前記防水通音膜の少なくとも一部が前記防水通音膜と前記本体部との境界面を含む基準平面から離れて位置するように、前記本体部への固定前に前記防水通音膜を予め変形させる工程と、
を含む、通音部材の製造方法。 - 変形を施すための金型と切断を行うための金型とを共通化することにより、前記防水通音膜を切断する工程と前記防水通音膜を変形させる工程とを同時進行させる、請求項7に記載の通音部材の製造方法。
- 前記金型が、切断するべき前記防水通音膜を載せるための定盤と、前記定盤と向かい合う位置に配置され、前記定盤と接近および離間することにより前記定盤上に準備された前記防水通音膜を所定形状に切断する刃物とを含み、
前記定盤の表面が膨らみを有し、前記定盤上に載せられた前記防水通音膜に前記刃物が接触して切断が行なわれるときに、前記定盤の表面の膨らみが前記防水通音膜を押し上げることによって、前記防水通音膜に前記定盤の表面の膨らみが転写される、請求項8に記載の通音部材の製造方法。
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