JP2023111120A - sound pressure detector - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、音圧検出装置に関する。 The present invention relates to a sound pressure detection device.
従来、装置筐体と、カバーと、ベント部と、基板と、音圧センサと、を備えた音圧検出装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1に記載の音圧検出装置では、基板は、シールドプレートおよびOリングを介して装置筐体の開口部内周端面に固定されている。音圧センサは、所望の音圧のみを計測し、周囲雑音を拾って精度が低下することを抑えるよう、装置筐体に設けられた音伝搬経路の延長線上で基板と密着して取り付けられている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a sound pressure detection device including a device housing, a cover, a vent portion, a substrate, and a sound pressure sensor is known (see Patent Document 1, for example). In the sound pressure detection device described in Patent Document 1, the substrate is fixed to the inner peripheral end surface of the opening of the device housing via the shield plate and the O-ring. The sound pressure sensor measures only the desired sound pressure and is attached in close contact with the board on the extension line of the sound propagation path provided in the device housing so as to suppress the deterioration of accuracy due to picking up ambient noise. there is
しかしながら、従来の音圧検出装置は、外部環境からの電磁ノイズの侵入を防止するためにシールドプレートを基板に密接させ、このシールドプレートがOリングに当接して押圧力を支持しているが、電磁ノイズの影響が無いか小さい環境においてシールドプレートを省略した場合、基板がOリングからの押圧力を受けることになり、基板が変形することで検出精度や音圧センサからの出力精度が低下する可能性がある。また、基板とシールドプレートおよび装置筐体との線膨張係数の相違により、周囲温度が変化した場合も同様に基板の変形が生じ検出、出力精度が低下する可能性があった。 However, in the conventional sound pressure detection device, the shield plate is brought into close contact with the substrate in order to prevent electromagnetic noise from entering from the external environment, and the shield plate contacts the O-ring to support the pressing force. If the shield plate is omitted in an environment where there is little or no electromagnetic noise, the board will receive pressure from the O-ring, and the deformation of the board will reduce the accuracy of detection and output from the sound pressure sensor. there is a possibility. In addition, due to the difference in coefficient of linear expansion between the substrate, the shield plate, and the housing of the device, the substrate may be deformed in the same way when the ambient temperature changes, resulting in deterioration in detection and output accuracy.
本発明は、押圧力や温度変化に対して変形し難い基板構造を有することで、音圧の検出精度や音圧センサからの出力精度の低下を抑制できる音圧検出装置を得ることを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a sound pressure detection device capable of suppressing deterioration in sound pressure detection accuracy and output accuracy from a sound pressure sensor by having a substrate structure that is resistant to deformation due to pressing force and temperature changes. do.
上記課題を解決するために、本発明の音圧検出装置は、装置筐体と、前記装置筐体の内外に連通し外部からの音を伝搬させる音伝搬経路と、前記音伝搬経路の前記装置筐体内部側端部に設けられる基板と、前記基板に設けられる音圧センサと、前記装置筐体の開口部を閉じて筐体内部空間を形成するカバーと、を備えた音圧検出装置であって、前記装置筐体には、前記基板を固定する少なくとも一対の離間した固定部が設けられ、一方の前記固定部と他方の前記固定部との離間距離は、前記基板の板厚寸法の11.0倍以下であることを特徴とする。 In order to solve the above problems, the sound pressure detection device of the present invention comprises: a device housing; a sound propagation path that communicates with the inside and outside of the device housing to propagate sound from the outside; A sound pressure detection device comprising: a substrate provided at the inner end of a housing; a sound pressure sensor provided on the substrate; and a cover closing an opening of the device housing to form an internal space of the housing. The apparatus housing is provided with at least a pair of spaced-apart fixing portions for fixing the substrate, and the distance between one of the fixing portions and the other of the fixing portions is equal to the thickness of the substrate. It is characterized by being 11.0 times or less.
このような本発明によれば、一対の固定部間の離間距離を、基板の板厚寸法の11.0倍以下に設定したことで、基板の板厚を固定部の離間距離に対して相対的に厚くし、基板の剛性を向上させることができる。このため、従来のようにシールドプレートを省略した場合に基板がOリングからの押圧力を受ける構成と比較して、基板の変形を抑制することができる。また、基板の板厚を固定部の離間距離に対して相対的に厚くすることで、周囲温度が変化した場合に、基板と、装置筐体との線膨張係数の相違により基板が変形することを抑制することができる。したがって、押圧力や温度変化に対して変形し難い基板構造を有することで、音圧の検出精度、音圧センサからの出力精度の低下を抑制できる音圧検出装置を得ることができる。 According to the present invention, the distance between the pair of fixing parts is set to 11.0 times or less of the board thickness dimension of the board. It is possible to increase the rigidity of the substrate by increasing the thickness of the substrate. Therefore, deformation of the substrate can be suppressed as compared with the conventional configuration in which the substrate receives the pressing force from the O-ring when the shield plate is omitted. Further, by increasing the thickness of the substrate relative to the separation distance between the fixed parts, the substrate can be deformed due to the difference in coefficient of linear expansion between the substrate and the device housing when the ambient temperature changes. can be suppressed. Therefore, it is possible to obtain a sound pressure detection device capable of suppressing deterioration in sound pressure detection accuracy and output accuracy from the sound pressure sensor by having a substrate structure that is resistant to deformation due to pressing force and temperature changes.
この際、前記基板は、前記基板の板厚方向に当接する環状の弾性部材を介して前記音伝搬経路の前記装置筐体内部側端部に取り付けられていることが好ましい。このような構成によれば、基板の板厚方向に当接する環状の弾性部材を介して基板を装置筐体に取り付けることができるので、基板と装置筐体とが密着することにより取り付け部分にすき間が生じることを防止し、当該部分から音伝搬経路内の音が漏れることを抑制し、センサ出力の低下を抑制することができる。そして、基板を装置筐体に取り付ける際の押圧力を弾性部材で吸収することができるので、弾性部材を用いない構成と比較して、基板に対して生じる押圧力を低減し、基板の変形を抑制することができる。 At this time, it is preferable that the substrate is attached to the end portion of the sound propagation path on the inner side of the apparatus housing via an annular elastic member that abuts on the substrate in the thickness direction. According to such a configuration, the substrate can be attached to the device housing via the annular elastic member that abuts on the substrate in the plate thickness direction. can be prevented from occurring, leakage of sound in the sound propagation path from the relevant portion can be suppressed, and a decrease in sensor output can be suppressed. Since the elastic member can absorb the pressing force when the substrate is attached to the housing of the device, the pressing force applied to the substrate can be reduced and deformation of the substrate can be prevented as compared with a configuration in which the elastic member is not used. can be suppressed.
また、前記装置筐体には、前記弾性部材の幅寸法よりも小さい幅寸法を有した凸部が設けられ、前記凸部が前記弾性部材の幅方向中間部に当接していることが好ましい。このような構成によれば、弾性部材の幅寸法よりも小さい幅寸法を有した凸部を、弾性部材の幅方向中間部に当接するようにしたことで、凸部を設けない構成と比較して、装置筐体と弾性部材との接触面積を小さくすることができる。このため、弾性部材が装置筐体から押圧された際の反力の発生範囲を小さくすることができ、当該反力による基板への影響を小さくして、基板が変形することを抑制することができる。 Further, it is preferable that the apparatus housing is provided with a convex portion having a width dimension smaller than that of the elastic member, and the convex portion is in contact with a widthwise intermediate portion of the elastic member. According to such a configuration, the protrusion having a width smaller than the width of the elastic member is brought into contact with the intermediate portion in the width direction of the elastic member. Therefore, the contact area between the device housing and the elastic member can be reduced. Therefore, it is possible to reduce the range in which the reaction force is generated when the elastic member is pressed by the device housing, and to reduce the influence of the reaction force on the substrate, thereby suppressing deformation of the substrate. can.
また、前記音伝搬経路の前記装置筐体内部側端部には、前記基板の板厚方向を載置方向として前記基板が載置される基板載置部と、前記載置方向に凹み前記弾性部材が前記載置方向に設置される装着部と、が形成され、前記装着部には、前記基板載置部を超えない範囲で前記載置方向の前記基板載置部側に突出する凸部が設けられ、前記凸部は、前記弾性部材の幅寸法よりも小さい幅寸法を有し、前記弾性部材における前記載置方向一方側の面に全周に渡って当接するように設けられ、前記基板載置部から前記凸部の頂部までの前記載置方向の寸法は、前記装着部に設置された前記弾性部材の前記載置方向の寸法以下に設定されていることが好ましい。このような構成によれば、基板載置部から凸部の頂部までの載置方向の寸法を、弾性部材の載置方向の寸法以下、すなわち弾性部材の厚さ以下に設定したので、弾性部材を装着した際、弾性部材の凸部と当接する面と反対側の面が、基板載置部よりも載置方向に突出するか、基板載置部と同一平面上となるので、基板は必ず弾性部材を圧縮、もしくは弾性部材に当接することができる。また、基板載置部から凸部の頂部までの載置方向の寸法を、弾性部材の厚さ以下に規定することにより、取付状態によらずに弾性部材を一定の圧縮量にして基板を固定することができる。また、装着部には、見かけ上溝部が形成されることになる為、凸部に押圧されて弾性部材が変形しても、変形した弾性部材の一部を溝内に逃がすことができる。 Further, at the end portion of the sound propagation path on the inner side of the device housing, a substrate mounting portion on which the substrate is mounted with the plate thickness direction of the substrate as the mounting direction, and the elastic portion recessed in the mounting direction. A mounting portion in which a member is installed in the mounting direction is formed, and the mounting portion has a convex portion protruding toward the substrate mounting portion in the mounting direction within a range not exceeding the substrate mounting portion. is provided, and the convex portion has a width dimension smaller than that of the elastic member, and is provided so as to abut on the surface of the elastic member on one side in the mounting direction over the entire circumference, It is preferable that the dimension in the mounting direction from the substrate mounting portion to the top of the projection is set to be equal to or less than the dimension in the mounting direction of the elastic member installed in the mounting portion. According to this configuration, the dimension in the mounting direction from the substrate mounting portion to the top of the projection is set to be equal to or less than the dimension in the mounting direction of the elastic member, that is, equal to or less than the thickness of the elastic member. When the elastic member is attached, the surface of the elastic member opposite to the surface that abuts on the convex portion protrudes in the mounting direction from the substrate mounting portion, or is on the same plane as the substrate mounting portion. The elastic member can be compressed or abutted against the elastic member. In addition, by setting the dimension in the mounting direction from the substrate mounting portion to the top of the convex portion to be equal to or less than the thickness of the elastic member, the elastic member is compressed by a constant amount regardless of the mounting state, and the substrate is fixed. can do. Moreover, since the groove is apparently formed in the mounting portion, even if the elastic member is deformed by being pressed by the projection, part of the deformed elastic member can escape into the groove.
また、前記装置筐体の内部には、前記音伝搬経路の前記装置筐体内部側の開口部の周囲と前記基板との間に前記弾性部材が設けられ、前記固定部が前記音伝搬経路の前記装置筐体内部側開口部の先端部の径方向外側近傍に設けられていることが好ましい。このような構成によれば、固定部が音伝搬経路の装置筐体内部側開口部の先端部の径方向外側近傍に設けられていることで、各固定部を基板の中心側にできるだけ近づけ、一対の固定部の離間距離を小さくすることができる。これにより、当該離間距離に対する基板の板厚寸法を相対的に大きくすることができ、基板の剛性を向上させることができる。また、上述の離間距離と基板の板厚寸法の関係を満たすための基板の板厚を、当該離間距離が大きい構成と比較して薄くすることができ、音圧検出装置の大型化を抑制することができる。 Further, inside the device housing, the elastic member is provided between the substrate and the periphery of the opening of the sound propagation path on the inner side of the device housing, and the fixing portion is the sound propagation path. It is preferable that it is provided in the vicinity of the radially outer side of the tip portion of the inside opening of the apparatus housing. According to such a configuration, since the fixing portion is provided near the radially outer side of the tip portion of the opening on the inner side of the device housing of the sound propagation path, each fixing portion is brought as close to the center side of the substrate as possible, The separation distance between the pair of fixing parts can be reduced. As a result, the board thickness dimension of the board can be relatively increased with respect to the separation distance, and the rigidity of the board can be improved. In addition, the thickness of the substrate for satisfying the relationship between the separation distance and the thickness dimension of the substrate can be made thinner compared to a configuration in which the separation distance is large, thereby suppressing an increase in the size of the sound pressure detection device. be able to.
また、前記基板は、前記音伝搬経路の前記装置筐体内部側開口部の先端部を塞いで設けられ、前記基板には前記音伝搬経路と前記筐体内部空間とを連通する微小な通気孔が少なくとも1つ以上設けられていることが好ましい。このような構成によれば、音伝搬経路の装置筐体内部側開口部の先端部を塞ぐ基板には、音伝搬経路と筐体内部空間とを連通する微小な通気孔が設けられているので、音伝搬経路の気圧と筐体内部空間の気圧とが等しくなり、筐体内部空間で結露が発生することを防止することができる。 Further, the substrate is provided so as to close a tip portion of the opening of the sound propagation path on the inner side of the device housing, and the substrate has a minute air hole communicating the sound propagation path and the interior space of the housing. is preferably provided at least one or more. According to this configuration, the substrate that closes the tip of the opening of the sound propagation path on the inner side of the device housing is provided with a minute air hole that communicates the sound propagation path with the space inside the housing. , the air pressure in the sound propagation path and the air pressure in the internal space of the housing become equal, and the occurrence of dew condensation in the internal space of the housing can be prevented.
本発明によれば、押圧力や温度変化に対して変形し難い基板構造を有することで、音圧の検出精度や音圧センサからの出力精度の低下を抑制できる音圧検出装置を得ることができる。 According to the present invention, it is possible to obtain a sound pressure detection device capable of suppressing deterioration in sound pressure detection accuracy and output accuracy from a sound pressure sensor by having a substrate structure that is resistant to deformation due to pressing force and temperature changes. can.
以下、本発明の実施形態を図1~図6に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施形態にかかる音圧検出装置100の断面図である。図2(A)は、前記音圧検出装置100の装置筐体10の正面図であり、図2(B)は、図2(A)のA-A線矢視断面図である。図3は、図2(A)のB-B線矢視断面図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 to 6. FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a sound
なお、図面において、矢印X、矢印Y、矢印Zは、互いに直交する方向であり、本実施形態では、装置筐体10の一方の側面から他方の側面に向かう方向を矢印Xで示し、矢印Xを「左右方向X」と記す。そして、左右方向Xの左側を「左側X1」と記し、右側を「右側X2」と記す。また、装置筐体10の左右方向Xに直交する方向を矢印Yで示し、矢印Yを「前後方向Y」と記す。そして、前後方向Yの前側を「正面側Y1」と記し、後側を「背面側Y2」と記す。また、左右方向Xおよび前後方向Yに直行する方向を矢印Zで示し、「上下方向Z」と記す。また、上下方向Zの上側を「上側Z1」、下側を「下側Z2」と記す。
In the drawings, arrow X, arrow Y, and arrow Z are directions perpendicular to each other. is referred to as "left-right direction X". The left side in the horizontal direction X is referred to as "left side X1", and the right side as "right side X2". A direction perpendicular to the left-right direction X of the
本実施形態に係る音圧検出装置100は、音源(例えば、スピーカ等)の近くに配置されて、音源が正常に機能しているか否かを検出するために用いられる。音圧検出装置100は、例えば、踏切の警報音や、横断歩道の誘導用音声などの検出に用いられる。図1に示すように、音圧検出装置100は、箱状の装置筐体10と、外部からの音を伝搬させる音伝搬経路20と、音伝搬経路20の外部側に設けられるベント部30と、音伝搬経路20の内部側に設けられる基板40と、基板40に設けられる音圧センサ50と、基板40の板厚方向に当接する弾性部材60と、装置筐体10に設けられた開口部を閉じて筐体内部空間10c1を形成するカバー70と、を備えている。
The sound
装置筐体10は、防水性の確保や外部環境からの保護のために、音圧検出装置100を構成する各部品を収容している。図2に示すように、装置筐体10の背面側Y2の壁部には、雌ねじ10aと、溝部10bと、開口部10cと、が形成されている。雌ねじ10aは、カバー70を装置筐体10に固定する際にボルト11を締め込む部分であり、装置筐体10の背面側Y2の壁部の四隅に形成されている。溝部10bは、Oリング等のシール部材12を配置するための溝であり、装置筐体10の背面視で円形に形成されている。開口部10cは、溝部10bの内縁よりも内側部分に当該溝部10bの内縁に沿って略円形に形成され、装置筐体10の内外に連通するように開口している。この開口部10cは、後述するカバー70によって、閉塞されるようになっており、カバー70に閉塞された状態では、開口部10cの内部に、筐体内部空間10c1が形成されるようになっている。装置筐体10の下側Z2の壁部には、図1に示すように、上下方向Zに開口する引出口10dが形成されており、この引出口10dには、音圧信号を出力するためのケーブル13が、取付部材13aを介して取り付けられている。
The
装置筐体10の正面側Y1の壁部には、背面側Y2に立ち上がり、前後方向Yに貫通する円筒状の円筒壁部14が形成されている。円筒壁部14の背面側Y2の端部(装置筐体10内部側端部)には、前後方向Y(板厚方向、載置方向)に基板40を設置するための基板載置部17が形成されている。また、円筒壁部14の背面側Y2の端部における基板載置部17の内周側には、基板載置部17の正面側Y1側(載置方向)に弾性部材60を設置するための装着部15が形成されている。装着部15は、図2(A)に示すように、装置筐体10の背面視で円形に形成されている。装着部15の内径寸法は、後述する弾性部材60が脱落することがないように、当該弾性部材60の外径寸法よりも小さく設定されている。また、装着部15の外形寸法は、弾性部材60が乗り上げることがないように、弾性部材60の外径寸法よりも大きく設定されている。
A
装着部15には、基板載置部17より正面側Y1方向へ一段凹んだ段差部が形成されている。すなわち、装着部15は、正面側Y1方向(載置方向)に凹んで形成されている。装着部15には、背面側Y2(載置方向基板載置部17側)に、基板載置部17を超えない範囲で突出する凸部15aが設けられている。このため、凸部15aの周囲は相対的に正面側Y1方向に凹み、当該部分は凹部15bを構成している。凸部15aおよび凹部15bは、図2(A)に示すように、装置筐体10の背面視で円形に形成されている。凸部15aの幅寸法s1は、図4(A)に示すように、弾性部材60の幅寸法s2よりも小さく設定されており、この凸部15aの頂部は、弾性部材60の正面側Y1の面(載置方向一方側の面)の幅方向中間部に全周に渡って当接するようになっている。凹部15bは、弾性部材60が変形する際にその変形した弾性部材60の一部を逃がす部分であり、その深さ、すなわち凸部15aの頂部から凹部15bの底部までの寸法は、図4(B)に示す弾性部材60の変形代s4以上に設定されている。また、基板載置部17から凸部15aの頂部までの寸法s3(載置方向の寸法、高低差、または部品寸法ともいう)は、弾性部材60の厚さt2(装着部15に設置された弾性部材60の載置方向の寸法)以下に設定されている。
The mounting
円筒壁部14の背面側Y2の端部(音伝搬経路20の装置筐体10内部側開口部の先端部)、すなわち装着部15における左右方向Xの両端部には、図2(A)に示すように、それぞれ左右方向Xに延びて装置筐体10の背面側Y2の壁部に接続される一対の接続板部14aが形成されている。そして、各々の接続板部14aには、基板40を装置筐体10に固定するための固定部16がそれぞれ形成されている。すなわち、装置筐体10には、基板40を固定する少なくとも一対の離間した固定部16が設けられている。固定部16は、接続板部14aの背面側Y2の板面における円筒壁部14寄りの位置に形成されている。すなわち、固定部16は、音伝搬経路20の装置筐体10内部側開口部の先端部の径方向外側近傍に設けられている。この固定部16は、基板40を装置筐体10に固定する際のねじ16a(図6(A)、(B)参照)を締め込むための雌ねじで構成されている。
At the end of the
基板40を固定部16にねじ16aで締め付ける際の締め付け量(すなわち、締め付けトルク)や温度変化による装置筐体10および基板40の線膨張係数の違い等の理由により、基板40の変形量、弾性部材60の変形量、および弾性部材60の変形の過多による反力が左右されることとなっていることから、一方の固定部16と他方の固定部16とのピッチL(離間距離、図2(A)、図5参照)は、基板40の板厚寸法t1(図1参照)に対して相対的に小さくなるように調整することが好ましい。換言すると、ピッチLに対する基板40の前後方向Yの板厚寸法t1を相対的に大きくすることが好ましい。すなわち、固定部16のピッチLと基板40の板厚寸法t1との比L/tが小さいほど、基板40の変形量を小さくすることができる。具体的には、L=19mmの場合、t=1.6mmで比L/tが11.8の場合よりもt=3.2mmで比L/tが5.9の場合の方が、基板40の変形量を小さくすることができる。そこで、本実施形態では、一方の固定部16と他方の固定部16とのピッチLは、基板40の板厚寸法t1の11.0倍以下に設定され、好ましくは、板厚寸法t1の8.0倍以下に設定されている。
Due to factors such as the tightening amount (that is, tightening torque) when tightening the
なお、本実施形態では、固定部16は上述のように一対の雌ねじで構成したが、雌ねじの他に、装置筐体10側若しくは基板40側から延在する爪で引っ掛けるようにして装置筐体10と基板40とを固定する固定部16としてもよいし、爪による引掛け、または、ねじ、爪の組合せを用いて固定部16を構成してもよい。さらには、円筒壁部14の背面側Y2の端面に開口部の全周に渡り接着剤を塗布し、この接着剤を塗布する部分を固定部16としてもよいし、粘着シートや両面テープ等を貼り付けるなどして基板40を装置筐体10に固定してもよい。また、本実施形態では、固定部16は、一対設けることとしたが、一対以上の固定部16を設けて基板40を三点支持する等してもよい。また、本実施形態では、基板載置部17と、固定部16と、接続板部14aとは、同一平面上とすることがのぞましい。このような構成にすることにより、基板40の固定時に、基板40に不所望な応力が負荷され初期状態から基板40が変形してしまうことを回避することができる。
In the present embodiment, the fixing
円筒壁部14の内壁面には、図1に示すように、ベント部30の後述するベントボディ31の外壁面に形成された雄ねじ31aと螺合する雌ねじ14bが形成されている。そして、円筒壁部14の内側は、前後方向Yに延びる直線上の空間を形成しており、この空間は、装置筐体10の内外に連通し外部からの音を伝搬させる音伝搬経路20を構成している。すなわち、円筒壁部14は、音伝搬経路20の周囲を囲んでいる。また、円筒壁部14の背面側Y2の先端部は、音伝搬経路の装置筐体10内部側開口部の先端部を構成している。なお、本実施形態では、円筒壁部14が音伝搬経路20の周囲を囲むようにしたが、例えば、装置筐体10の正面側Y1の壁部を肉厚とし、その肉厚の壁部に前後方向Yに貫通する貫通孔を形成することで、当該貫通孔を音伝搬経路20とし、円筒壁部14を省略することも可能である。この場合、肉厚の壁部の背面側Y2の端部に上述の基板載置部17および装着部15を形成し、音伝搬経路20の装置筐体10内部側開口部の先端部の径方向外側近傍に固定部16を設ければよい。
As shown in FIG. 1, the inner wall surface of the
ベント部30は、音伝搬経路20の正面側Y1(装置筐体10外部側)に設けられている。ベント部30は、音伝搬経路20を覆う部材であり、防水性、防塵性、および通気性を有している。このベント部30は、円筒状のベントボディ31と、ベントボディ31の正面側Y1の端部から径方向外方に突出する円柱状のキャップ部32と、を備えている。ベントボディ31の外周面には、雄ねじ31aが形成されている。ベントボディ31の内側は、装置筐体10の円筒壁部14と同様に音伝搬経路20を構成するようになっている。
The
キャップ部32には、周方向に複数形成され、それぞれ中心部に向かって径方向に貫通し、内外と連通する第一貫通孔32aと、中心部に形成され、各第一貫通孔32aとベントボディ31の内側の空間とを連通し、前後方向Yに貫通する第二貫通孔32bと、が形成されている。ベント部30を装置筐体10に取り付ける際には、ベントボディ31の外周壁における正面側Y1の端部に封止用の押さえリング33を装着した状態で、雄ねじ31aを円筒壁部14の内側の雌ねじ14bに締め込むことで、ベント部30が装置筐体10に固定されるようになっている。
In the
基板40は、上述の基板載置部17に、基板40の前後方向Y(板厚方向)に当接する環状の弾性部材60を介して取り付けられ、音伝搬経路20の装置筐体10内部側開口部の先端部を塞いで設けられている。この基板40は、図5に示すように、正面視八角形の板状に形成されている。基板40は、音圧を検知する音圧センサ50や信号読み出し用のICチップ(不図示)が実装されたプリント基板である。基板40の中心には、音伝搬経路20と連通し、音波を通過させる貫通孔40aが前後方向Y(板厚方向)に貫通形成されている。貫通孔40aの上側Z1には、音伝搬経路20と筐体内部空間10c1とを連通する微小な通気孔40bが少なくとも1つ以上設けられている。通気孔40bは、音伝搬経路20と筐体内部空間10c1との圧力を等しくするための孔であり、調湿機能を有している。一般的な電子回路基板のスルーホールの穴径は、電子部品のリード線の線径に対応させるために0.8~1.0mmとされるところ、本実施形態では、一般的な穴径では、音伝搬経路20を伝搬してきた音が音圧センサ50で拾いきれず、センサ出力が低下し誤差となってしまう為、通気孔40bの穴径は0.3mm程度に設定されている。
The
基板40の上側Z1部分には、コネクタ部41が設置されており、このコネクタ部41には、ケーブル13の信号線13bが接続されるようになっている。そして、基板40の左右方向Xの両端部には、前後方向Y(板厚方向)に貫通する一対のねじ通し穴40cが貫通形成されている。このねじ通し穴40cは、上述の固定部16に締め込まれるねじ16aを通す穴であり、基板40を装置筐体10に取り付ける際には、図6(A)および図6(B)に示すように、このねじ通し穴40cの中心軸が固定部16の中心軸と同軸となるように基板40を配置し、ねじ16aによって締め付け固定するようになっている。音圧センサ50は、貫通孔40aの背面側Y2の端部を閉塞するように、基板40の背面側Y2の板面(実装面)に配置されている。音圧センサ50には、例えば、静電容量型のMEMS音響センサチップが用いられる。MEMS音響センサチップは、MEMS(micro electro- mechanical system)技術を用いて半導体基板に形成された小型の音響センサである。
A
弾性部材60は、基板40を装置筐体10に取り付ける際に基板40と装着部15との間に介在する部材であり、基板40に対する前後方向Y(板厚方向)の押圧力を吸収するように、前後方向Yに変形代s4を備えたブチルゴムを用いて、平面視円環状(環状)に形成されている。弾性部材60は、幅寸法s2が前後方向Yの寸法よりも大きく設定されており、これにより、図4(A)に示すように断面形状が長方形の平板状に形成されている。この弾性部材60は、図4(A)、(B)に示すように、音伝搬経路20の背面側Y2(装置筐体10内部側)の開口部の周囲と基板40との間に配置されるようになっている。基板40が装着部15に取り付けられた状態では、弾性部材60は、正面側Y1に押されて、変形するようになっている。この際、装着部15と基板40との隙間を弾性部材60が塞ぐようになっている。すなわち、弾性部材60は、音伝搬経路20の内側を塞いで設けられている。このように基板40が基板載置部17に当接する様な載置において、基板載置部17から凸部15aの頂部までの寸法s3を設定することにより、弾性部材60の圧縮量が一定となる様基板40を固定することができる。このような構成により、音伝搬経路20から筐体内部空間10c1への音漏れが防止され、当該音漏れによる音圧センサ50への入力減衰を原因としたセンサ出力の低下や、当該音漏れによる音の回折を原因とした音圧センサの出力誤差が防止されている。
The
なお、弾性部材60は、ブチルゴムに限らず、シリコンパッキンや高密度の発泡ウレタン等で構成してもよい。また、本実施形態では、弾性部材60は、装着部15と基板40とに挟み込まれた状態で装置筐体10に固定されるようにしたが、例えば、弾性部材60の片面に接着剤を塗布する、粘着シートや両面テープ等を貼り付けるなどして弾性部材60を装置筐体10に固定してもよい。また、弾性部材60は、本実施形態のような平板円環状のいわゆる平パッキンで構成してもよいし、シリコーン等のコーキング材等を用いて構成してもよい。弾性部材60は、平面視円環状(環状)としたが、これは音伝搬経路20の背面側Y2開口部の平面形状に基づいた形状であれば、平面視円環状に限定されない。すなわち、音伝搬経路20の背面側Y2開口部の端部に対して周方向全周に渡り当接するとともに、基板40に当接し、音伝搬経路20の背面側Y2開口部を周方向全周に渡り封止できる形状であれば、音伝搬経路20からの音漏れ防止効果を維持することができる。
The
また、弾性部材60は、その断面形状を、本実施形態のように平板状にせず、円形状に形成してもよい。弾性部材60の断面形状を平板状にする場合には、弾性部材60と基板40との接触面積を増大させることができるので、基板40を正面側Y1に押し付けた際の反力を大きくすることができ、基板40が弾性部材60に接触した状態を安定して維持することができる。一方、弾性部材60の断面形状を円形状にする場合には、弾性部材60と基板40との接触面積を低減させることができるので、基板40を正面側Y1に押し付けた際の反力を小さくすることができ、基板40の変形リスクを低減することができる。
Also, the cross-sectional shape of the
カバー70は、装置筐体10の開口部10cを閉塞する蓋部材である。このカバー70は、装置筐体10の開口部10cの外縁に沿う外縁を備えた板状の部材である。カバー70が装置筐体10に固定されると、開口部10cが閉じられて基板40の背面側Y2(音伝搬経路20と反対側)に筐体内部空間10c1が形成されるようになっている。なお、カバー70は、板状の部材に限らず、例えば前述のベント部30の様に開口部10cにねじ固定可能なねじ込み式の蓋であってもよい。また、カバー70には、開口部10cに挿入され係合爪により嵌合する円筒部と、背面側Y2に張り出したフランジ部を設け、当該フランジ部でシール部材12により密封できる構造であってもよい。
The
本実施形態にかかる音圧検出装置100は、以下の手順で組み立てられる。先ず、図1に示すように、ベント部30に押さえリング33を取り付けた状態で、円筒壁部14の雌ねじ14bに雄ねじ31aを締め込んでベント部30を装置筐体10に取り付ける。また、装置筐体10の引出口10dに取付部材13aを介してケーブル13を取り付ける。次に、図6(A)に示すように、弾性部材60を装置筐体10の背面側Y2に配置し、図1に示すように、弾性部材60の正面側Y1の面を装着部15の凸部15aの背面側Y2の面に近づけていき、当該面に当接させる。この際、凸部15aの頂部が弾性部材60の幅方向中央部に当接するようにする。次に、基板40を装置筐体10の背面側Y2に配置し、図1に示すように、基板40の正面側Y1の面を弾性部材60の背面側Y2の面に近づけていき、当該面に当接させる。そして、基板40のねじ通し穴40cの中心軸と固定部16の中心軸とが同軸となるようにし、ねじ16aを固定部16に締め込むことで、基板40を装置筐体10に固定する。この際、図4(B)に示すように、基板40の正面側Y1の面は、基板載置部17の面に当接するとともに、弾性部材60の背面側Y2の面に当接し且つ弾性部材60を正面側Y1に向かって押圧するようになっている。弾性部材60は、基板40に押圧されることで押しつぶされて変形している。そして、このように基板40が装置筐体10に固定された状態では、装着部15と基板40との隙間を弾性部材60が塞ぐようになっている。
The sound
なお、本実施形態では、基板40を装置筐体10に固定する際に、弾性部材60を押しつぶして基板40の正面側Y1の面を基板載置部17の背面側Y2の面に当接させることとしたが、基板40の正面側Y1の面は、基板載置部17の背面側Y2の面に当接していなくてもよい。すなわち、基板40の正面側Y1の面が弾性部材60に密着していれば、基板40と基板載置部17との間にすき間が生じていてもよい。このため、弾性部材60も必ずしも変形させる必要はなく、弾性部材60の変形代s4が0、ずなわち、圧縮せず装着部15および基板40に当接している状態であっても、基板40と基板載置部17との間にすき間が生じているような状態であってもよい。よって、設計の際は、このように弾性部材60と基板40との間にすき間が生じないよう、凸部15aの高さや弾性部材60の厚さを調整する、ねじ16aの締め込み量を調節する等すればよい。そして、基板40を装置筐体10に固定した後、基板40のコネクタ部41に信号線13bを接続させ、その後カバー70で開口部10cを閉じる。このようにして、音圧検出装置100が完成する。
In the present embodiment, when the
本実施形態によれば、音圧検出装置100は、装置筐体10と、装置筐体10の内外に連通し外部からの音を伝搬させる音伝搬経路20と、音伝搬経路20の背面側Y2(装置筐体10内部側端部)に設けられる基板40と、基板40に設けられる音圧センサ50と、装置筐体10の開口部を閉じて筐体内部空間10c1を形成するカバー70と、を備えた音圧検出装置100であって、装置筐体10には、基板40を固定する少なくとも一対の離間した固定部16が設けられ、一方の固定部16と他方の固定部16とのピッチL(離間距離)は、基板40の板厚寸法t1の11.0倍以下である。
According to this embodiment, the sound
このような本発明によれば、一対の固定部間のピッチLを、基板40の板厚寸法t1の11.0倍以下に設定したことで、基板40の板厚を固定部16のピッチLに対して相対的に厚くし、基板40の剛性を向上させることができる。このため、従来のようにシールドプレートを省略した場合に基板40がOリングからの押圧力を受ける構成と比較して、基板40の変形を抑制することができる。また、基板40の板厚を固定部16のピッチLに対して相対的に厚くすることで、周囲温度が変化した場合に、基板40と、装置筐体10との線膨張係数の相違により基板40が変形することを抑制することができる。したがって、押圧力や温度変化に対して変形し難い基板40構造を有することで、音圧の検出精度、音圧センサ50からの出力精度の低下を抑制できる音圧検出装置100を得ることができる。
According to the present invention, the pitch L between the pair of fixed portions is set to 11.0 times or less of the plate thickness dimension t1 of the
また、本実施形態では、基板40は、基板40の前後方向Yに当接する環状の弾性部材60を介して装置筐体10に取り付けられている。このため、基板40の板厚方向に当接する環状の弾性部材60を介して基板40を装置筐体10に取り付けることができるので、基板40と装置筐体10とが密着することにより取り付け部分にすき間が生じることを防止し、当該部分から音伝搬経路20内の音が漏れることを抑制し、センサ出力の低下を抑制することができる。そして、基板40を装置筐体10に取り付ける際の押圧力を弾性部材60で吸収することができるので、弾性部材60を用いない構成と比較して、基板40に対して生じる押圧力を低減し、基板40の変形を抑制することができる。
Further, in the present embodiment, the
また、弾性部材60の幅寸法s2よりも小さい幅寸法s1を有した凸部15aを、弾性部材60の幅方向中間部に当接するようにしたことで、凸部15aを設けない構成と比較して、装置筐体10と弾性部材60との接触面積を小さくすることができる。このため、弾性部材60が装置筐体10から押圧された際の反力の発生範囲を小さくすることができ、当該反力による基板40への影響を小さくして、基板40が変形することを抑制することができる。
In addition, since the
また、基板載置部17から凸部15aの頂部までの寸法s3を、弾性部材60の厚さt2以下に設定したので、凸部15aに押圧された弾性部材60は、基板載置部17から凸部15aの頂部までの寸法s3(部品寸法)で圧縮量が決定されるので、取付状態によらずに一定の圧縮量が確保できる。この際、凸部15aに隣り合う凹部15bが形成されるので、押圧された弾性部材60の一部を凹部15bに逃がすことができる。そのため、弾性部材60が装置筐体10から押圧された際の反力による基板40への影響を小さくすることができる。したがって、弾性部材60が装置筐体10から押圧された際の反力による基板40の変形を抑制することができる。
In addition, since the dimension s3 from the
また、固定部16が音伝搬経路20の装置筐体10内部側開口部の先端部の径方向外側近傍に設けられていることで、各固定部16を基板40の中心側にできるだけ近づけ、一対の固定部16のピッチLを小さくすることができる。これにより、当該ピッチLに対する基板40の板厚寸法t1を相対的に大きくすることができ、基板40の剛性を向上させることができる。また、上述のピッチLと基板40の板厚寸法t1の関係を満たすための基板40の板厚を、当該ピッチLが大きい構成と比較して薄くすることができ、音圧検出装置100の大型化を抑制することができる。
Further, since the fixing
また、音伝搬経路20の装置筐体10内部側開口部の先端部を塞ぐ基板40に、音伝搬経路20と筐体内部空間10c1とを連通する微小な通気孔40bを設けたので、音伝搬経路20の気圧と、筐体内部空間10c1の気圧とが等しくなり、筐体内部空間10c1で結露が発生することを防止することができる。
In addition, since the
以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。本実施形態では、円筒壁部14の背面側Y2の端部、すなわち装着部15における左右方向Xの両端部に一対の接続板部14aを形成し、各々の接続板部14aには、基板40を装置筐体10に固定するための雌ねじである固定部16を形成した。しかしながら、固定部の種類および配置は、これに限られない。例えば、円筒壁部14の背面側Y2の端面と、基板40の正面側Y1の面と、を接着材で接着し、この接着部分を固定部としてもよい。
Although the embodiments of the present invention have been described in detail above with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments, and design changes and the like may be made without departing from the gist of the present invention. is also included in the present invention. In this embodiment, a pair of
また、弾性部材60の正面側Y1の面を円筒壁部14の背面側Y2の端部に接着し、弾性部材60の背面側Y2の面と、基板40の正面側Y1の面と、を接着剤で接着し、この接着部分を固定部としてもよい。この場合、弾性部材60の内径寸法が離間寸法L(本実施形態におけるピッチL)となるが、上述のように装着部15の外形寸法は、弾性部材60が乗り上げることがないように、弾性部材60の外径寸法よりも大きく設定されているので、本実施形態のように装着部15の左右方向Xに延びる接続板部14aに固定部16を形成する場合よりも、弾性部材60の内径寸法、すなわち離間寸法Lを小さくすることができる。具体的には、本実施形態の固定部16のピッチLをL=19mmとすると、t=1.6mmで比L/tが11.8、t=3.2mmで比L/tが5.9となるのに対し、弾性部材60の内径寸法を離間寸法Lとした場合、L=12mmとすると、t=1.6mmで比L/tが7.5、t=3.2で比L/tが3.7とすることができる。このため、離間寸法Lに対する基板40の板厚寸法t1をより一層、相対的に大きくすることができる。
In addition, the front side Y1 surface of the
t1 板厚寸法
L ピッチ(離間距離)
100 音圧検出装置
10 装置筐体
16 固定部
17 基板載置部
20 音伝搬経路
30 ベント部
40 基板
50 音圧センサ
60 弾性部材
70 カバー
t1 Plate thickness dimension L Pitch (separation distance)
100 Sound
Claims (6)
前記装置筐体には、前記基板を固定する少なくとも一対の離間した固定部が設けられ、一方の前記固定部と他方の前記固定部との離間距離は、前記基板の板厚寸法の11.0倍以下であることを特徴とする音圧検出装置。 a device housing, a sound propagation path that communicates with the inside and outside of the device housing and propagates sound from the outside, a substrate provided at an end portion of the sound propagation path on the inner side of the device housing, and a substrate provided on the substrate A sound pressure detection device comprising a sound pressure sensor and a cover that closes an opening of the device housing to form an internal space of the housing,
The apparatus housing is provided with at least a pair of spaced apart fixing portions for fixing the substrate, and the separation distance between one of the fixing portions and the other of the fixing portions is 11.0 times the thickness of the substrate. A sound pressure detection device characterized by being less than double.
前記凸部が前記弾性部材の幅方向中間部に当接していることを特徴とする請求項2に記載の音圧検出装置。 The device housing is provided with a convex portion having a width dimension smaller than the width dimension of the elastic member,
3. The sound pressure detecting device according to claim 2, wherein the convex portion is in contact with a widthwise intermediate portion of the elastic member.
前記装着部には、前記基板載置部を超えない範囲で前記載置方向の前記基板載置部側に突出する凸部が設けられ、
前記凸部は、前記弾性部材の幅寸法よりも小さい幅寸法を有し、前記弾性部材における前記載置方向一方側の面に全周に渡って当接するように設けられ、
前記基板載置部から前記凸部の頂部までの前記載置方向の寸法は、前記装着部に設置された前記弾性部材の前記載置方向の寸法以下に設定されていることを特徴とする請求項2に記載の音圧検出装置。 At the end portion of the sound propagation path on the inner side of the device housing, a substrate mounting portion on which the substrate is mounted with the thickness direction of the substrate as the mounting direction, and the elastic member recessed in the mounting direction are provided. A mounting portion installed in the mounting direction is formed,
The mounting portion is provided with a convex portion projecting toward the substrate mounting portion side in the mounting direction within a range not exceeding the substrate mounting portion,
The convex portion has a width dimension smaller than the width dimension of the elastic member, and is provided so as to abut on the surface of the elastic member on one side in the mounting direction over the entire circumference,
A dimension in the mounting direction from the substrate mounting portion to the top of the convex portion is set to be equal to or smaller than a dimension in the mounting direction of the elastic member installed in the mounting portion. Item 3. The sound pressure detection device according to item 2.
前記固定部が前記音伝搬経路の前記装置筐体内部側開口部の先端部の径方向外側近傍に設けられていることを特徴とする請求項2~4のいずれか一項に記載の音圧検出装置。 The elastic member is provided inside the device housing between the substrate and the periphery of the opening of the sound propagation path on the inner side of the device housing,
5. The sound pressure according to any one of claims 2 to 4, wherein the fixed portion is provided near the radially outer side of the tip of the opening on the inner side of the device housing of the sound propagation path. detection device.
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