JP2018117237A - 電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 電気音響変換器の本来の性能を維持したまま防水対策等が可能であり、様々な視覚的なデザインを施すことが可能な電気音響変換器を提供する。【解決手段】 電気音響変換器１は、スピーカ本体部１０と、スピーカ本体部１０を周囲から支持するフレーム２０と、スピーカ本体部１０およびフレーム２０を収容する袋状のフィルム４０を有する。ここで、フィルム４０の表面には、デザインを印刷可能である。スピーカ本体部１０の音響透過面には、複数の長尺状のスペーサ３０が設けられている。フィルム４０は、スペーサ３０およびフレーム２０によりスペーカ本体部１０の音響透過面から離れた状態で張られている。【選択図】図１

Description

この発明は、スピーカなどの電気音響変換器に関する。

風雨に晒される悪環境下でスピーカを使用する場合、スピーカに防水対策を施す必要がある。このようなスピーカの防水対策に関する技術文献として特許文献１、２がある。ここで、特許文献１には、スピーカが内蔵されたトランシーバを覆う防水カバーが開示されている。トランシーバのケーシングには、スピーカから放音された音をケーシング外に放出するための音声出力部分が設けられている。防水カバーがトランシーバに装着される際には、この音声出力部分も防水カバーによって覆われる。特許文献１の防水カバーは、ケーシングを覆うカバー体に加え、カバー体の内側面にカバー体と音声出力部分との間に間隙を形成させるための突状体を有する。この防水カバーによれば、カバー体が音声出力部分に密着しないため、防水カバーを装着したことによる音量の低下等を抑えることができる。

また、特許文献２には、静電型スピーカが開示されている。この静電型スピーカは、平らな振動膜と、振動膜を間に挟んで配置された電極と、振動膜と電極との間に配置された弾性部材とから構成された本体部を有する。この静電型スピーカは、本体部に加え、第１〜第４カバー部を有する。本体部は、弾性および音響透過性を有する第１カバー部材によって包まれている。第１カバー部材は、防水性、絶縁性および音響透過性を有する第２カバー部材によって包まれている。第２カバー部材は、音響透過性を有する第３カバー部材によって包まれている。第３カバー部材は、表面に所定の画像が印刷された第４カバー部材によって覆われている。この静電型スピーカによれば、本体部の電極が、絶縁性を有する第２カバー部材によって覆われているため、人体が電極に触れることで引き起こされる感電の可能性を低くすることができる。

実開平７−１６４４０号公報 特開２０１２−１９４７６号公報 特開２０１６−８２３７８号公報

スピーカなどの電気音響変換器は、外観が地味であるため、視覚的な側面に基づいて需要が喚起されることが少なかった。しかし、電気音響変換器のデザインを工夫して視覚に訴えることができれば、電気音響変換器の需要が喚起される可能性がある。

ここで、電気音響変換器の全体の形状を特徴的な形状にすることで、電気音響変換器に視覚的なデザインを施すことが考えられる。しかし、電気音響変換器の全体の形状を一般的な電気音響変換器から変えた場合、電気音響変換器の本来の機能である音響特性に影響を与える虞がある。また、電気音響変換器の全体の形状を変える態様では、デザインを変える毎に電気音響変換器の製造設備を変更し、または電気音響変換器の再設計を行う必要があり、コストが嵩む問題がある。

そこで、例えば、特許文献１の防水カバーのカバー体の表面に視覚的な印刷を施し、その印刷を施した防水カバーを電気音響変換器に装着することで、その電気音響変換器に視覚的なデザインを施すことが考えられる。しかし、特許文献１に開示の防水カバーは、カバー体の内側面に突状体を有するため、電気音響変換器に装着する作業が煩わしい問題がある。また、特許文献１に開示の防水カバーは、不定形であり、防水カバーに印刷した内容が歪み、または不明瞭になる虞がある。

また、例えば、特許文献２の静電型スピーカでは、スピーカ全体がフレキシブルな構成となっているため、第４カバー部材の表面の画像がゆがんで安定して見えない虞がある。また、特許文献２の静電型スピーカでは、多くのカバー部材（第１〜第４カバー部材）によって本体部が覆われているため、放音効率が低下する虞がある。

この発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、電気音響変換器の本来の性能を維持したまま防水対策等を施すことが可能であり、様々な視覚的なデザインを施すことが可能な電気音響変換器を提供することを目的とする。

この発明は、音響透過板と、前記音響透過板の背後に支持されて振動し、前記音響透過板を透過する音波を発生する振動体とを具備し、前記音響透過板の音響透過面の一部の領域に前記音波の出力方向に突出したスペーサを有することを特徴とする電気音響変換器を提供する。

この発明によれば、電気音響変換器を例えば袋状のフィルム内に収容することにより電気音響変換器に防水対策を施すことが可能である。この場合において、フィルムはスペーサにより音響透過面との接触を妨げられる。従って、電気音響変換器をフィルム内に収容することによる音量の低下を防止することができる。また、電気音響変換器を収容するフィルムの表面に様々な印刷を施すことにより、様々なデザインを電気音響変換器に施すことができる。その際、フィルムは、スペーサにより音響透過面から一定距離だけ離れた状態の一定の姿勢を維持するので、フィルムに印刷されたデザインの歪みを少なくすることができる。従って、この発明によれば、電気音響変換器に対し、本来の性能を維持した状態で防水対策等を施し、かつ、様々な視覚的なデザインを施すことが可能である。

この発明の一実施形態である電気音響変換器の構成を示す正面図である。 同電気音響変換器の構成を示す正面図である。 同電気音響変換器を図１の矢印Ａ方向から透視した透視図である。 図１のＢ−Ｂ´線断面図である。 同電気音響変換器の電気的構成を示す回路図である。 この発明の他の実施形態である電気音響変換器の構成を示す正面図である。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明する。
図１および図２は、この発明の一実施形態である電気音響変換器１の構成を示す正面図である。本実施形態による電気音響変換器１は、平面スピーカとして機能するスピーカ本体部１０と、このスピーカ本体部１０を周囲から支持する矩形枠状の紙製のフレーム２０と、スピーカ本体部１０およびフレーム２０を収容する袋状のフィルム４０とにより構成されている。

本実施形態において、フィルム４０は、熱収縮プラスチックフィルムである。本実施形態では、一体化されたスピーカ本体部１０およびフレーム２０を図２に示すようにフィルム４０内に収容し、フィルム４０に熱を加える。この過熱によりフィルム４０が収縮し、図１に示すように、フィルム４０がスピーカ本体部１０およびフレーム２０の外側に適度な張力で張られた状態となる。本実施形態では、図１に示す状態の電気音響変換器１が風雨に晒されるような悪環境下での放音に使用される。

図３は図１に示す電気音響変換器１の一部を矢印Ａ方向から透視した透視図である。図１および図３に示すように、スピーカ本体部１０は、矩形の平板状の部材であり、フレーム２０に囲まれた空間内の厚さ方向中央に位置している。以下では、説明の便宜のため、図３においてスピーカ本体部１０の左側の面を表面、右側の面を裏面と呼ぶ。

図１および図３に示すように、スピーカ本体部１０の表面および裏面には、複数本の長尺状のスペーサ３０が互いに平行に固定されている。図３に示すように、各スペーサ３０は、矩形状の横断面形状を有している。そして、スピーカ本体部１０の表面から張り出したフレーム２０の高さと、同表面から突出した各スペーサ３０の高さは同じである。また、スピーカ本体部１０の裏面から張り出したフレーム２０の高さと、同裏面から突出した各スペーサ３０の高さは同じである。従って、熱収縮したフィルム４０は、スピーカ本体部１０の表面側および裏面側において、スピーカ本体部１０の表面および裏面から離れ、各スペーサ３０の頂上面とフレーム２０の頂上面の両方に接触した状態で張設される。

図４は図１に示すスピーカ本体部１０のＢ−Ｂ’線断面図である。図１および図４に示すように、スピーカ本体部１０は、最も外側に位置する音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌと、この音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌ間にある板状の振動体１１と、振動体１１および音響透過板１２Ｕ間に挟まれた絶縁体層１３Ｕと、振動体１１および音響透過板１２Ｌ間に挟まれた絶縁体層１３Ｌとを有する。

振動体１１は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）またはＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）などの絶縁性及び柔軟性を有する合成樹脂のフィルム（絶縁層）を基材とし、フィルムの一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（金属層）を形成した構成となっている。

音響透過板１２Ｕは、振動体１１側から見て外側の紙層１２１と内側の導電性の固定電極層１２２とからなる２層構造の板材である。音響透過板１２Ｌも音響透過板１２Ｕと同様である。

絶縁体層１３Ｕは、平面部１３１と、平面部１３１に連なり振動体１１の側に突出した複数の円錐台形状の凸部１３２を有している。本実施形態において、これらの円錐台形状の凸部１３２は、エンボス加工により形成されており、絶縁体層１３Ｕがなす平面内の左右方向および前後方向へ予め定められた距離をおいて設けられている。絶縁体層１３Ｌの構成も絶縁体層１３Ｕと同様である。なお、このような振動体１１の支持構造は特許文献３に開示されている。

本実施形態において振動体１１は、絶縁体層１３Ｕを介して音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２に固着されるとともに、絶縁体層１３Ｌを介して音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２に固着されている。この固着は次のようにして行われる。すなわち、絶縁体層１３Ｕおよび１３Ｌの平面部１３１および凸部１３２の先端に接着剤を塗布し、絶縁体層１３Ｕの凸部１３２の先端と、絶縁体層１３Ｌの凸部１３２の先端と対向させて、音響透過板１２Ｕと音響透過板１２Ｌで振動体１１を挟み、図４における上下方向に圧力を加える。複数の凸部１３２は、平面部１３１から凸部１３２の上下方向の先端までの高さが均一であるため、固着後の振動体１１から音響透過板１２Ｕまでの距離は、平面部１３１から凸部１３２の上下方向の先端までの高さと同じとなり、振動体１１から音響透過板１２Ｌまでの距離も、平面部１３１から凸部１３２の上下方向の先端までの高さと同じとなる。振動体１１において凸部１３２に接していない部分は、空気の層を挟んで音響透過板１２Ｕと音響透過板１２Ｌとの間に位置し、図４における上下方向の振動が可能となる。

音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌには、各々の全面に亙って小径の貫通穴５０が開口している（音響透過板１２Ｕの貫通穴５０については図１および図２参照）。なお、図３および図４では、この貫通穴５０の図示が省略されている。図１および図２におけるスペーサ３０は、この貫通穴５０を避けて、音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌの外側の面に固定されている。音響透過板１２Ｕの貫通穴５０は、振動体１１の振動により生じる空気振動の平面波をスピーカ本体部１０の表面側に透過させ、音響透過板１２Ｌの貫通穴５０は、振動体１１の振動により生じる空気振動の平面波をスピーカ本体部１０の裏面側に透過させる役割を果たす。本実施形態では、フィルム４０がスペーサ３０により音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌから離間するため、この平面波の貫通穴５０の透過が妨げられない。

次にスピーカ本体部１０の電気的構成について説明する。図５に示すように、スピーカ本体部１０には、音を表す音響信号が入力されるアンプ部１３０、変圧器１１０、振動体１１に対して直流バイアスを与えるバイアス電源１２０を備えた駆動回路１００が接続される。

音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２は、変圧器１１０の二次側の端子Ｔ１に接続され、音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２は、変圧器１１０の二次側の他方の端子Ｔ２に接続される。また、振動体１１は、抵抗器Ｒ１を介してバイアス電源１２０に接続される。変圧器１１０の中点の端子Ｔ３は、抵抗器Ｒ２を介して駆動回路１００の基準電位であるグランドＧＮＤに接続される。

アンプ部１３０には音響信号が入力される。アンプ部１３０は、入力された音響信号を増幅し、増幅された音響信号を出力する。アンプ部１３０は、音響信号を出力する端子ＴＡ１、ＴＡ２を有しており、端子ＴＡ１は、抵抗器Ｒ３を介して変圧器１１０の一次側の端子Ｔ４に接続され、端子ＴＡ２は、抵抗器Ｒ４を介して変圧器１１０の一次側の他方の端子Ｔ５に接続されている。

アンプ部１３０に交流の音響信号が入力されると、入力された音響信号が増幅されて変圧器１１０の一次側に供給される。そして、変圧器１１０で昇圧された音響信号が印加されることにより、音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２と音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２との間に電位差が生じると、両固定電極層１２２間にある振動体１１には、いずれか一方の固定電極層１２２側へ引き寄せられる静電力が働く。

具体的には、端子Ｔ２から出力される第２音響信号は、端子Ｔ１から出力される第１音響信号とは信号の極性が逆となる。端子Ｔ１から極性がプラスの音響信号が出力され、端子Ｔ２から極性がマイナスの音響信号が出力されると、音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２にはプラスの電圧が印加され、音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２にはマイナスの電圧が印加される。振動体１１にはバイアス電源１２０によりプラスの電圧が印加されているため、振動体１１は、プラスの電圧が印加されている音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２との間の静電引力が弱まる一方、マイナスの電圧が印加されている音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２との間の静電引力が強まる。振動体１１において凸部１３２に接していない部分は、振動体１１に加わる静電引力の差に応じて音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２側に吸引力が働き、音響透過板１２Ｌ側（図５における下方向）へ変位する。

また、端子Ｔ１から極性がマイナスの第１音響信号が出力され、端子Ｔ２から極性がプラスの第２音響信号が出力されると、音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２にはマイナスの電圧が印加され、音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２にはプラスの電圧が印加される。この場合、振動体１１は、プラスの電圧が印加されている音響透過板１２Ｌの固定電極層１２２との間の静電引力が弱まる一方、マイナスの電圧が印加されている音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２との間の静電引力が強まる。振動体１１において凸部１３２に接していない部分は、振動体１１に加わる静電引力の差に応じて音響透過板１２Ｕの固定電極層１２２側に吸引力が働き、音響透過板１２Ｕ側（図５における上方向）へ変位する。

このように、振動体１１が音響信号に応じて上方向または下方向に変位し（撓み）、その変位方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態（振動数、振幅、位相）に応じた平面波が振動体１１から発生する。発生した平面波は、音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌを介してスピーカ本体部１０の外部に音として放射される。
以上が本実施形態の詳細である。

本実施形態によれば、スピーカ本体部１０の表面および裏面をなす音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌは、各々の音響透過面の一部の領域から突出した凸部であるスペーサ３０を有しているため、フィルム４０は、音響透過面から一定間隔だけ隔たり、テンションが掛けられた状態でスピーカ本体部１０の周囲に張られる。従って、スピーカ本体部１０の放音性能を劣化させることなく、スピーカ本体部１０を水や塵等から保護することができる。また、本実施形態によれば、フィルム４０の表面に文字、絵、写真など、様々な印刷を施すことが可能である。その場合、フィルム４０は、音響透過面から一定間隔だけ隔たり、テンションが掛けられた状態でスピーカ本体部１０の周囲に張られるので、この張られた状態におけるフィルム４０の表面の印刷の歪を少なくすることができる。

また、本実施形態によれば、スピーカ本体部１０の周囲がフレーム２０により支持されている。従って、電気音響変換器１の機械的強度を高めることができる。

また、本実施形態によれば、スピーカ本体部１０の表面から張り出したフレーム２０の高さと、同表面から突出した各スペーサ３０の高さは同じである。すなわち、フレーム２０の頂上面と各スペーサ３０の頂上面とが同一平面をなす。従って、フィルム４０は、フレーム２０の頂上面と各スペーサ３０の頂上面とに接触し、平面をなした状態で電気音響変換器１の周囲に張られる。よって、本実施形態によれば、スピーカ本体部１０の表面の全面に亙って、フィルム４０の表面の印刷の歪を少なくすることができる。

また、本実施形態によれば、音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌは、振動体１１から見て外側が紙層１２１であるため、この紙層１２１に様々なデザインを印刷することも可能である。

また、本実施形態では、音響透過版１２Ｕおよび１２Ｌの絶縁層１２１として紙層を使用するので、薄型かつ軽量のスピーカ本体１０を構成することができる。例えばスピーカ本体１０の厚さを１ｍｍ以下にすることも可能である。従って、薄型軽量で取り扱い易い電気音響変換器１を実現することができる。

＜他の実施形態＞
以上、この発明の一実施形態について説明したが、この発明には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。

（１）フィルム４０は、透明な樹脂フィルムに印刷が施されたものであっても良いし、着色された樹脂フィルムに印刷が施されたものであっても良い。フィルム４０に透明な部分がある場合、スペーサ３０は、透明な部材により構成されるのが好ましい。

（２）上記実施形態では、一体化されたスピーカ本体部１０およびフレーム２０を収容するフィルム４０として熱収縮プラスチックフィルムを使用した。しかし、フィルム４０は、スピーカ本体部１０およびフレーム２０の周囲にテンションの掛かった状態で張ることが可能であればよく、熱収縮プラスチックフィルムに限定されるものではない。

（３）上記実施形態では、電気音響変換器１の機械的強度を高めるためにフレーム２０を設けた。しかし、十分な機械的強度が得られる場合には、フレーム２０を省略してもよい。

（４）上記実施形態では、音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌに複数の貫通穴５０がマトリクス状に設けられていた。しかし、貫通穴５０は、マトリクス状に設けられるのに限らず、音響透過板１２Ｕおよび１２Ｌの種々の位置に設けられても良い。

（５）上記実施形態では、スピーカ本体部１０の表面および裏面に同スピーカ本体部１０の一辺に平行に複数本の長尺状のスペーサ３０を配列した。しかし、この発明におけるスペーサの構成はこれに限定されるものではない。例えば図６に示すように平面形状が格子状であるスペーサ３０Ａをスピーカ本体部１０の表面および裏面に固定してもよい。

（６）上記実施形態では、振動体１１として、平面波を発生する板状の振動体を使用した。しかし、振動体１１は、平面波以外の音波を発生するものであってもよい。

（７）上記実施形態では、音響透過面（音響透過板の外側の面）は平面であった。しかし、この発明は、音響透過面が曲面である電気音響変換器にも適用可能である。

（８）上記実施形態では、複数本のスペーサ３０の高さとフレーム２０の高さを揃え、フィルム４０を平面状に張った。しかし、複数本のスペーサ３０の高さとフレーム２０の高さを互いに変化させることにより、フィルム４０の面形状（すなわち、デザインの印刷面の面形状）に変化を与えてもよい。例えばスペーカ本体部１０の周辺から中央に向かうに従ってスペーサ３０を高くし、中央が盛り上がった曲面形状となるようにフィルム４０を張ってもよい。

（９）電気音響変換器１の製造過程では、フィルム４０をスピーカ本体部１０およびフレーム２０に張った後にフィルム４０に印刷を施しても良いし、フィルム４０に印刷を施した後にその印刷が施されたフィルム４０をスピーカ本体部１０およびフレーム２０に張っても良い。

１…電気音響変換器、１０…スピーカ本体部、１１…振動体、１２Ｕ，１２Ｌ…音響透過板、１３Ｕ，１３Ｌ…絶縁体、５０…貫通穴、２０…フレーム、３０，３０Ａ…スペーサ、４０…フィルム。

Claims (5)

1. 音響透過板と、前記音響透過板の背後に支持されて振動し、前記音響透過板を透過する音波を発生する振動体とを具備し、
   前記音響透過板の音響透過面の一部の領域に前記音波の出力方向に突出したスペーサを有することを特徴とする電気音響変換器。
2. 前記音響透過板および前記振動体を周囲から支持するフレームを具備し、
   前記フレームは、前記音響透過板よりも、前記音波の出力方向に突出していることを特徴とする請求項１に記載の電気音響変換器。
3. フィルムに収容されてなることを特徴とする請求項１または２に記載の電気音響変換器。
4. 前記音響透過板は、前記振動体と対向する側に金属層を、その反対側に絶縁層を有し、かつ、前記金属層および前記紙層を貫通する貫通穴を有し、
   前記振動体は、金属層を有し、
   前記音響透過板および前記振動体は、各々の間に絶縁体を挟んで対向することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１の請求項に記載の電気音響変換器。
5. 前記音響透過板の絶縁層は紙層であることを特徴とする請求項４に記載の電気音響変換器。

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