JP2532410Y2 - 水中用電気音響変換器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本考案は、例えば水中で使用され
る水中スピーカ等に好適に実施される水中用電気音響変
換器に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の水中用電気音響変換器、例えば
水中スピーカの典型的な従来例は、図６に示すように、
ボイスコイル駆動型の水中スピーカである。即ち、水中
スピーカのケース１は、下ケース２と、振動板として機
能する上ケース３とを有し、このケース１内には、支持
板４が配設されている。支持板４には、上プレート５、
下プレート６、上下プレート５，６間に介在されている
永久磁石片７、及びセンターポール８とから構成される
磁気回路９が、取付けられている。センターポール８と
上プレート５とにより形成される磁気空隙１０には、ボ
イスコイル１１が挿入されており、このボイスコイル１
１の上端は、上ケース３に固定されている。又、下ケー
ス２には、注水孔１２が形成されており、これに関連し
てボイスコイル１１が水に浸漬することを防止するた
め、支持板４の下面には、シールド部材１３が固着され
ている。従って、上ケース３内は、空気室となってい
る。

【０００３】このような構造の水中スピーカにおいて、
音声電流が錦糸紙１４を介してボイスコイル１１に与え
られると、磁気空隙１０を通過する直流磁束によりボイ
スコイル１１に上下方向の電磁力が作用して上ケース３
が駆動されて、音声電流に比例した音波が放射される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】上記した従来例の水中
スピーカでは、以下の問題点がある。 従来例の水中スピーカは、ボイスコイル駆動型であり
且つ外磁型磁気回路を使用しているため、ボイスコイル
１１を挿入する比較的間隔の大きい磁気空隙１０を形成
することが必要となる。しかしながら、このような磁気
空隙１０を形成することにより、磁気空隙１０で漏れ磁
束が発生し、これに起因して電気音響変換の信頼性が劣
化する。 上ケース３内は空気室となっているため、上ケース３
に水圧が作用し、振動板の振動が抑制される。従って、
かかる理由からもまた、電気音響変換の信頼性が劣化す
る。 水深の深い所で使用した場合、水圧のため、水中スピ
ーカ自体が破損する。従って、比較的水深の浅い所でし
か使用することができない。このような上記問題点は、
水中スピーカだけでなく、他の水中用電気音響変換器に
おいても同様である。

【０００５】本考案の目的は、上記の問題点に鑑み、電
気音響変換の信頼性の向上を図るようにした水中用電気
音響変換器を提供することである。又、本考案の他の目
的は、水深の深い所においても使用可能な水中用電気音
響変換器を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案の特徴とするところは、振動板の振動により
電気エネルギーを音響エネルギーに変換して水中に出力
することができると共に、振動板の振動により水中を伝
播する音響エネルギーを電気エネルギーに変換して取込
むことができる水中用電気音響変換器において、（Ａ）
有底筒状の第１ヨークと、（Ｂ）第１ヨーク内に、第１
ヨークと同心状に配設された棒状の磁歪素子と、（Ｃ）
磁歪素子の外周面を巻回し、且つ音声電流が流れるボイ
スコイルと、（Ｄ）磁歪素子の上端に、磁歪素子の軸方
向に移動自在に配設された第２ヨークであって、（ｄ
１）外周面が、第１ヨークと磁路を形成すべく第１ヨー
クの内周面に当接又は近傍まで延びて、第１ヨークの内
周面に沿って摺動する基部と、（ｄ２）基部に連なり、
上方に延在して前記振動板の中央部と連結している連結
部と、を有する、そのような第２ヨークと、（Ｅ）磁歪
素子の下端に配設されている第３ヨークと、（Ｆ）第１
ヨークの底部と第３ヨークとの間に介在され、且つ厚み
方向に着磁されている永久磁石片と、（Ｇ）内周縁部が
第１ヨークの外周面に固着され、外周縁部が振動板の外
周縁部に固着されて、振動板の外周縁部を保持すると共
に、振動板の内方側空間を密閉するフレームと、を有
し、（Ｈ）前記永久磁石片と、前記第１ヨークと、前記
２ヨークと、前記磁歪素子と、前記第３ヨークとによっ
て、磁気回路が形成されている点にある。

【０００７】前記フレームと前記振動板の少なくとも一
方に、前記振動板の内方側空間に水を注入するための注
水孔が形成され、第１ヨークに関連して、第１ヨーク内
への水の浸入を防止する防水手段が設けられている場合
もある。

【０００８】又、前記防水手段は、第１ヨークの上端に
第１ヨークの開口部を覆って固着されている第４ヨーク
と、防水部材とを含み、前記第４ヨークは中央孔を有
し、この中央孔には、前記第２ヨークの連結部が挿通し
ており、この中央孔内周面と連結部外周面との間に、防
水部材が介装されている場合もある。又、前記第２ヨー
クの基部外周面と第１ヨークの内周面との空隙に、磁性
流体が充填されている場合もある。又、前記第２ヨーク
の基部外周縁部には、第１ヨークの内周面に沿って上下
方向に延びるガイド部が、形成されている場合もある。
更に、第１ヨーク内に、オイルが充填されている場合も
ある。

【０００９】

【作用】本考案に従えば、永久磁石片と、第１ヨーク
と、第２ヨークと、磁歪素子と、第３ヨークとによっ
て、磁気回路が形成されている。従って、永久磁石片に
よって、予めバイアス磁界が磁歪素子に印加されてお
り、これにより磁歪素子は軸方向に予め変位している。
そして、このよう状態で、ボイスコイルに音声電流が流
れると、磁歪素子に交流磁界が印加され、バイアス磁界
に交流磁界が重畳される。従って、磁歪素子に印加され
る磁界の強さが、音声電流に応じて変化する。その結
果、磁歪素子が、軸方向に振動変位し、これに連動して
第２ヨークが上下に移動し、振動板が駆動されて、音波
が水中に放射される。尚、音響エネルギーを電気エネル
ギーに変換する場合には、上記作用と逆の作用により行
われる。このようにして、本考案の水中用電気音響変換
器では、磁歪素子の振動変位により振動板を駆動するよ
うにしているため、磁気空隙のない内磁型磁気回路を構
成することができる。

【００１０】

【実施例】以下、図面に基づき本考案の一実施例につい
て説明する。図１は本考案が適用された水中スピーカの
一実施例の半断面図であり、図２はその平面図であり、
図３はその底面図である。有底円筒状の第１ヨーク２０
内には、第１ヨーク２０と同心状に棒状の磁歪素子２１
が、配設されている。磁歪素子２１は、例えばテルビウ
ム、ジスプロシウム等の希土類金属の単体又は合金から
成り、印加磁界の方向に、磁界の増加に対応して伸長変
位する性質を有する。この磁歪素子２１は、非磁性材料
から成るコイルボビン２２を挿通しており、コイルボビ
ン２２には、音声電流が流れるボイスコイル２３が巻回
されている。

【００１１】磁歪素子２１の上端には、第２ヨーク２４
が配設されてり、磁歪素子２１の下端には、円錐台状の
第３ヨーク２５が配設されている。第３ヨーク２５と第
１ヨーク２０の底部との間には、円板状の永久磁石片２
６が介在されており、この永久磁石片２６は、厚み方向
に着磁されている。永久磁石片２６は、磁歪素子２１に
バイアス磁界を印加する働きをなす。第２ヨーク２４
は、磁歪素子２１の軸方向に移動自在であり、円板状の
基部２４Ａと、基部２４Ａの外周縁部から第１ヨーク２
０の内周面に沿って垂下したガイド部２４Ｂと、基部２
４Ａ中央部から上方に延びて振動板２７の中央部に連結
された連結部２４Ｃとから構成されている。基部２４Ａ
はその外周面が第１ヨーク２０の内周面近傍まで延びて
いる。又、ガイド部２４Ｂの外周面と第１ヨーク２０の
内周面との間には、磁性流体２８が充填されている。従
って、第２ヨーク２４が円滑に移動することができる。

【００１２】ところで、磁歪素子２１は、耐引張・耐圧
縮性に優れているが、耐剪断性に劣るという性質を有し
ている。しかしながら、本実施例では、ガイド部２４Ｂ
を設けることにより、ガイド部２４Ｂに案内されて第２
ヨーク２４は上下方向に真っ直ぐに移動することがで
き、第２ヨーク２４を介して捩じり、曲げ等に起因した
剪断力が磁歪素子２１に作用することはない。従って、
磁歪素子２１に亀裂等が発生することはなく、耐久性に
優れた水中スピーカを実現できる。尚、前記永久磁石片
２６と、前記第１ヨーク２０と、前記２ヨーク２４と、
前記磁歪素子２１と、前記第３ヨーク２５とによって、
磁気回路が形成される。この磁気回路は、いわゆる内磁
型磁気回路であり、磁気空隙が形成されておらず、漏れ
磁束の発生がない。

【００１３】又、前記第１ヨーク２０の上面には、第１
ヨーク２０の開口部を覆うようにして、リング状の第４
ヨーク３０が、ネジ３１によって固定されている。この
第４ヨーク３０と第２ヨーク２４の基部２４Ａとの間に
は、リング状のダンパ３２が介在されている。そして、
前記第２ヨーク２４の連結部２４Ｃが、ダンパ３２の中
央孔３３及び第４ヨーク３０の中央孔３４をそれぞれ挿
通して、その上端は振動板２７の中央部に当接してい
る。

【００１４】振動板２７は、中央部が上方向に突出した
コーン型振動板である。この振動板２７の中央部は、連
結部２４Ｃに形成されているネジ孔４０に螺合するネジ
４１により、連結部２４Ｃに連結され、又、振動板２７
の外周縁部は、フレーム４２の外周縁部にビス４３によ
り固着されている。フレーム４２の内周縁部は、第１ヨ
ーク２０の外周面に固着されている。従って、磁歪素子
２１の軸方向の変位による第２ヨーク２４の移動に連動
して、振動板２７が外周縁部を保持された状態で駆動さ
れることになる。

【００１５】又、前記フレーム４２には、複数の注水孔
４４が形成されている。従って、注水孔４４から水が振
動板２７内に浸入するため、振動板２７の外表面と内表
面とに作用する水圧が同一となり、これにより、水圧に
よる振動板２７の振動が抑制されることはなく、信頼性
の向上を図ることができる。更に、このように注水孔４
４を形成することにより、水深がかなり深い所で使用し
ても、水中スピーカは破損することはない。尚、この実
施例では、第１ヨーク２０の内空間５０は空気室となっ
ているが、この内空間５０にオイルを充填するようにし
てもよい。このようにすれば、耐水圧性が更に向上し、
さらに深い所で使用可能な水中スピーカを実現できる。

【００１６】一方、注水孔４４から浸入した水がボイス
コイル２３にふれると、ボイスコイル２３の短絡が生じ
るため、本実施例では、第２ヨーク２４の連結部２４Ｃ
外周面と第４ヨーク３０内周面の間に、防水部材として
のＯリング５１が介装されており、これにより矢印Ｘ１
方向からの水の浸入を防ぐことができる。又、第１ヨー
ク２０の上面には、凹溝５２が周方向に沿って形成され
ており、この凹溝５２に防水部材としてのＯリング５３
が嵌入されている。従って、矢印Ｘ２方向からの水の浸
入を防ぐことができる。

【００１７】図４は磁歪素子２１の動作原理を説明する
ための図であり、図５は磁歪素子２１の磁歪特性を示す
グラフである。前述したように、磁歪素子２１は、印加
磁界の方向に、磁界の増加に対応して伸長変位する性質
を有する。ここで、図４（１）に示すように、磁歪素子
２１の長さをＬ、印加磁界の強さをＨ（エルステッ
ド）、磁歪素子２１の伸びをΔＬとすると、磁歪素子２
１の磁歪特性は、図４の参照符号Ｍ１で示される。尚、
図５の横軸は印加磁界の強さＨ、縦軸は磁歪（ΔＬ／
Ｌ）である。従って、磁歪素子２１に予めバイアス磁界
Ｈ０を印加しておくと、図５の参照符号Ｍ２で示される
交流磁界に対して、磁歪素子２１には参照符号Ｍ３で示
される磁歪が生じる。即ち、磁歪素子２１は、図４
（２）に示すように、バイアス磁界Ｈ０によって生じる
伸びΔＬ０の位置を原点として左右に振動変位する。

【００１８】このような磁歪素子２１の特性を利用し
て、本考案に係る水中スピーカでは、振動板２７を駆動
している。以下、詳述すると、本考案に係る水中スピー
カにおいて、永久磁石片２６によるバイアス磁界ＨＯの
磁束Φ（図１参照）は、永久磁石片２６のＳ極→第１ヨ
ーク２０→磁性流体２８→第２ヨークの基部２４Ａ→磁
歪素子２１→第３ヨーク２５→永久磁石片２６のＮ極と
流れる。これにより、磁歪素子２１は、元の長さＬから
ΔＬ０だけ予め伸長変位している。このような状態で、
ボイスコイル２３に音声電流が流れると、交流磁界が磁
歪素子２１に印加され、バイアス磁界ＨＯに交流磁界が
重畳される。これにより、磁歪素子２１は、音声電流の
変化に対応して、ΔＬ０を原点として軸方向に振動変位
する。尚、第２ヨーク２４の移動中において、磁性流体
２８は、磁気吸引力によってガイド部２４Ｂと第１ヨー
ク２０内周面との間に充填された状態を保持している。
こうして、磁歪素子２１が音声電流に応じて振動変位す
ることにより、第２ヨーク２４も連動して上下に移動
し、振動板２７が駆動され、音波が水中に放射される。

【００１９】前述の実施例では、ガイド部２４Ｂの外周
面と第１ヨーク２０の内周面との間に、磁性流体２８が
充填されていたけれども、ガイド部２４Ｂの外周面及び
第１ヨーク２０の内周面を高精度で加工して摩擦抵抗が
殆どない平坦面とされている場合には、磁性流体２８を
省略するようにしてもよい。このようにしても、第２ヨ
ーク２４の移動に何ら支障をきたすことはなく、又磁気
空隙がなく漏れ磁束の発生もない。前述の実施例では、
フレーム４２に注水孔４４を形成したけれども、振動板
２７に形成するようにしてもよく、又、フレーム４２及
び振動板２７の両方に形成するようにしてもよい。又、
水深の浅い所で使用するタイプの場合には、注水孔４４
は特に設ける必要はない。又、前述の実施例では、磁歪
素子２１は伸長変位する特性のものが用いられたけれど
も、収縮変位する特性のものを用いてもよく、上述の動
作原理と同様な原理により、振動板２７を駆動すること
ができる。更に、前述の実施例では、水中スピーカにつ
いて説明したけれども、本考案はこれに限定されるもの
ではなく、例えばマイクロホン等その他広範囲の水中用
電気音響変換器に好適に実施することができる。

【００２０】

【考案の効果】以上のように本考案によれば、以下の効
果を奏す。 請求項１記載の考案によれば、磁気空隙のない内磁型
磁気回路を構成することができ、電気音響変換の信頼性
を格段に向上することができる。 請求項２記載の考案によれば、フレーム及び振動板の
少なくとも一方に、注水孔を形成するようにしたので、
振動板の外表面と内表面とに同じ大きさの水圧が作用す
る。従って、振動板は水圧に影響されることなく振動す
ることができ、電気音響変換の信頼性の劣化を防止する
ことができる。更に、水圧により水中用電気音響変換器
が破損することが防止され、水深の深い所で使用可能な
水中用電気音響変換器を実現することができる。

【００２１】請求項３記載の考案によれば、簡単な構
造でしかも防水性の優れた水中用電気音響変換器を実現
することができる。 請求項４記載の考案によれば、第２ヨークを円滑に移
動させることが可能となると共に、更に防水性を向上す
ることができる。

【００２２】請求項５記載の考案によれば、第２ヨー
クの基部外周縁部にガイド部を形成するようにしたの
で、第１ヨークはガイド部に案内されて上下にほぼ直線
状に移動する。従って、第１ヨークを介して磁歪素子に
捩じりや曲げ等に起因する剪断力が作用せず、そのた
め、耐伸長性・耐圧縮性に優れているが、耐剪断性に劣
る性質を有する磁歪素子にあって、亀裂等が生じること
はなく、耐久性に優れた水中用電気音響変換器を実現す
ることができる。 請求項６記載の考案によれば、第３ヨーク内にオイル
を充填するようにしたので、空気が充填されている場合
に比べて、耐水圧性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案が適用された水中スピーカの一実施例の
半断面図である。

【図２】本考案が適用された水中スピーカの一実施例の
平面図である。

【図３】本考案が適用された水中スピーカの一実施例の
底面図である。

【図４】本考案に用いられる磁歪素子の動作原理を説明
するための図である。

【図５】本考案に用いられる磁歪素子の磁歪特性を示す
グラフである。

【図６】従来例の半断面図である。

【符号の説明】

２０…第１ヨーク、２１…磁歪素子、２３…ボイスコイ
ル、２４…第２ヨーク、２４Ａ…基部、２４Ｂ…ガイド
部、２４Ｃ…連結部、２５…第３ヨーク、２６…永久磁
石片、２７…振動板、２８…磁性流体、３０…第４ヨー
ク、３４…第４ヨークの中央孔、４２…フレーム、４４
…注水孔、５０…第１ヨークの内空間、５１…Ｏリン
グ。

Claims (6)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】振動板の振動により電気エネルギーを音響
   エネルギーに変換して水中に出力することができると共
   に、振動板の振動により水中を伝播する音響エネルギー
   を電気エネルギーに変換して取込むことができる水中用
   電気音響変換器において、（Ａ）有底筒状の第１ヨーク
   と、（Ｂ）第１ヨーク内に、第１ヨークと同心状に配設
   された棒状の磁歪素子と、（Ｃ）磁歪素子の外周面を巻
   回し、且つ音声電流が流れるボイスコイルと、（Ｄ）磁
   歪素子の上端に、磁歪素子の軸方向に移動自在に配設さ
   れた第２ヨークであって、（ｄ１）外周面が、第１ヨー
   クと磁路を形成すべく第１ヨークの内周面に当接又は近
   傍まで延びて、第１ヨークの内周面に沿って摺動する基
   部と、（ｄ２）基部に連なり、上方に延在して前記振動
   板の中央部と連結している連結部と、を有する、そのよ
   うな第２ヨークと、（Ｅ）磁歪素子の下端に配設されて
   いる第３ヨークと、（Ｆ）第１ヨークの底部と第３ヨー
   クとの間に介在され、且つ厚み方向に着磁されている永
   久磁石片と、（Ｇ）内周縁部が第１ヨークの外周面に固
   着され、外周縁部が振動板の外周縁部に固着されて、振
   動板の外周縁部を保持すると共に、振動板の内方側空間
   を密閉するフレームと、を有し、（Ｈ）前記永久磁石片
   と、前記第１ヨークと、前記２ヨークと、前記磁歪素子
   と、前記第３ヨークとによって、磁気回路が形成されて
   いることを特徴とする水中用電気音響変換器。
2. 【請求項２】前記フレームと前記振動板の少なくとも一
   方に、前記振動板の内方側空間に水を注入するための注
   水孔が形成され、第１ヨークに関連して、第１ヨーク内
   への水の浸入を防止する防水手段が設けられている請求
   項１記載の水中用電気音響変換器。
3. 【請求項３】前記防水手段は、第１ヨークの上端に第１
   ヨークの開口部を覆って固着されている第４ヨークと、
   防水部材とを含み、前記第４ヨークは中央孔を有し、こ
   の中央孔には、前記第２ヨークの連結部が挿通してお
   り、この中央孔内周面と連結部外周面との間に、防水部
   材が介装されている請求項２記載の水中用電気音響変換
   器。
4. 【請求項４】前記第２ヨークの基部外周面と第１ヨーク
   の内周面との空隙に、磁性流体が充填されている請求項
   １乃至３のいずれかに記載の水中用電気音響変換器。
5. 【請求項５】前記第２ヨークの基部外周縁部には、第１
   ヨークの内周面に沿って上下方向に延びるガイド部が、
   形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の水中
   用電気音響変換器。
6. 【請求項６】第１ヨーク内に、オイルが充填されている
   請求項１〜５のいずれかに記載の水中用電気音響変換
   器。