JP3161216U - 音響ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】増幅アンプを使用することなく、箱、筒体、板などの振動体に装着するだけで、スピーカーと同様に音声を出力させることができ、可搬性、使い勝手に優れ、アクセサリーとして持ち運ぶこともできる音響ユニットを提供する。【解決手段】振動体に装着し振動体から音声を出力させる振動ユニットと、イヤホーン又はヘッドホーンに音声信号を出力する電子機器４００のジャック４７０に、増幅アンプを介さずに、振動ユニットを直接接続する接続コード３００と、を有し、振動ユニットは、ジャックから出力される音声信号で振動体を振動させ、振動体から音声を出力させる。【選択図】図１

Description

本考案は、増幅アンプを使用することなく、箱、筒体、板などの振動体に装着するだけで、スピーカーと同様に音声を出力させることができる音響ユニットに関する。

現在、パソコン、音楽プレヤー、携帯電話などの電子機器が多く用いられている。これらの電子機器にはイヤホーンやヘッドホーンを接続するためのジャックが設けてある。

従来、電子機器のジャックを用いて音声を聴く場合、イヤホーンかヘッドホーンをジャックに接続する。または、イヤホーンかヘッドホーン以外で音声を聴く場合、下記特許文献１に開示されているような共振スピーカーをジャックに接続し、この共振スピーカーを音声が伝導可能な物に当接させて音声を出力させる。

実用新案登録第３１３６２０７号公報

上記特許文献１に開示されている共振スピーカーは、持ち運びが不便なスピーカーを使用することなく、身近にある音声が伝導可能な物に当接させるだけでその物からスピーカーと同様に音声を出力させることができるという利点がある。

しかし、電子機器のジャックから出力される音声信号の電圧は、イヤホーン又はヘッドホーンを駆動させるに足りる程度の大きさである。したがって、上記の共振スピーカーでスピーカーと同様な音声を出力させるにはその音声信号を増幅する増幅アンプが必要になるという欠点がある。

上記の共振スピーカーは、身近にある音声が伝導可能な物をスピーカーとして代用できる点では便利である。しかし、増幅アンプを持ち歩く必要があり、また、この増幅アンプの電源を確保しなければならないなど、可搬性、使い勝手の面ではまだまだ改善の余地がある。

本考案は、このような従来の技術の問題点を解消するために成されたものであり、増幅アンプを使用することなく、箱、筒体、板などの振動体に装着するだけで、スピーカーと同様に音声を出力させることができ、可搬性、使い勝手に優れ、アクセサリーとして持ち運ぶこともできる音響ユニットの提供を目的とする。

上記の目的を達成するための本考案に係る音響ユニットは、振動体に装着し振動体から音声を出力させる振動ユニットと、イヤホーン又はヘッドホーンに音声信号を出力する電子機器のジャックに、増幅アンプを介さずに、振動ユニットを直接接続する接続コードと、を有し、振動ユニットは、ジャックから出力される音声信号で振動体を振動させ、振動体から音声を出力させる。

振動ユニットは、磁力の増強された永久磁石、その永久磁石の周囲に配置した低インピーダンスのコイル、コイルの振動を振動体に効率的に伝える伝導体を有する。

前記のように構成された本考案に係る音響ユニットによれば、増幅アンプを使用することなく、箱、筒体、板などの振動体に装着するだけで、スピーカーと同様に音声を出力させることができる。また、増幅アンプが不要であるので、可搬性、使い勝手に優れ、デザイン性を優れたものとすることによって、アクセサリーとして持ち運ぶこともできる。

本実施形態に係る音響ユニットの外観図である。 本実施形態に係る音響ユニット本体の分解図である。 本実施形態に係る振動ユニットの断面図である。

以下、本考案に係る音響ユニットの一実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。

図１は、本実施形態に係る音響ユニットの外観図である。

図に示すとおり、音響ユニット１００は音響ユニット本体２００と接続コード３００とから構成される。

音響ユニット本体２００は、二つ割りの一方と他方の半球状ケース１５０Ａ、１５０Ｂが合体して球形を成している。半球状ケース１５０Ａ、１５０Ｂは分割合体自在な構造を有している。

半球状ケース１５０Ａ、１５０Ｂは中空状のケースである。半球状ケース１５０Ａの頂部には突起部１５２が形成され、突起部１５２にストラップ１６０を通すための孔が形成される。したがって、半球状ケース１５０Ａにストラップ１６０を取り付けて、音響ユニット本体２００を持ち運ぶことができる。半球状ケース１５０Ｂはその頂部にメス型のジャック１７０が取り付けられる。頂部にメス型のジャックを取り付けているのは、半球状ケース１５０Ｂに収容される振動ユニット（後述する）を振動体に取り付けた状態でも接続コード３００を容易に差し込むことができるようにするためである。ここで、振動体とは、例えば箱、筒体、板など、半球状ケース１５０Ｂに収容される振動ユニットを取り付けたときに、振動ユニットの振動を受けて共振し、スピーカーと同様に音声を出力できる物の総称である。

ジャック１７０は、半球状ケース１５０Ｂの頂部の外表面とジャック１７０の孔を取り囲む面とが面一になるように半球状ケース１５０Ｂに取り付ける。このように面一にするのは、半球状ケース１５０Ｂの頂部にジャック１７０が取り付けられていることをわかりにくくするためであり、音響ユニット本体２００のデザイン性を考慮したためである。

半球状ケース１５０Ａ、１５０Ｂは絶縁性のプラスチック、又は樹脂で成型されている。図１では、半球状ケース１５０Ａ、１５０Ｂは色彩も模様も施されていない。しかし、デザイン性を優れたものとするために、赤、緑、青、黄色などの色を着色し、さらに、その表面に幾何学模様、人物、風景、漫画のキャラクターなどの絵柄を施しても良い。

音響ユニット本体２００は、接続コード３００を介して、パソコン、音楽プレヤー、携帯電話などの電子機器４００が備えるメス型のジャック４７０に接続される。

接続コード３００は両端にオス型のコネクタ３２０Ａ、３２０Ｂを備える。したがって、音響ユニット本体２００のメス型のジャック１７０に接続コード３００のオス型のコネクタ３２０Ｂを差し込み、又、電子機器４００のメス型のジャック４７０に接続コード３００のオス型のコネクタ３２０Ａを差し込むことによって、音響ユニット本体２００と電子機器４００とが電気的に接続される。

接続コード３００は、通常であれば、一方の端にはオス型のコネクタが取り付けられ、他方の端にはメス型のジャックが取り付けられる。本実施形態の接続コード３００は両端にオス型のコネクタ３２０Ａ、３２０Ｂが取り付けられている。これは、音響ユニット本体２００にオス型のコネクタを取り付けると、そのオス型のコネクタが音響ユニット２００から外側に突出してしまい、音響ユニット本体２００のデザイン性を著しく損なうことになるのと、万が一落下させたりぶつけたりした場合にコネクタの取り付け部分が壊れ易くなるからである。

図２は、本実施形態に係る音響ユニット本体の分解図である。

音響ユニット本体２００の半球状ケース１５０Ａは内部に何も収納されない。一方、半球状ケース１５０Ｂは内部に振動ユニット１２０とジャック１７０が収納される。

振動ユニット１２０は、例えば、箱、筒体、板などの振動体に装着し振動体から音声を出力させる機能を有する。

振動ユニット１２０は、永久磁石１２１（図３参照）、永久磁石１２１を支持する磁石ホルダー１２２、強度の高い紙で作られた筒体である紙筒１２３、紙筒１２３の周囲に巻回され固定されるコイル１２４（図３参照）、コイル１２４を形成する導線の両端とコネクタ１７０の端子とを接続する導線（図示せず）が磁石ホルダー１２２に接触しないようにするための絶縁板１２５、紙筒１２３の振動を箱、筒体、板などの振動体に効率的に伝える伝導体１２６、伝導体１２６を振動体に装着するための粘着テープ１２７、磁石ホルダー１２２を支持する振動ユニット固定具１３０を備える。

振動ユニット１２０を構成する磁石ホルダー１２２は振動ユニット固定具１３０によって支持される。又、振動ユニット固定具１３０は半球状ケース１５０Ｂに固定される。さらに、振動ユニット固定具１３０は半球状ケース１５０Ａを半球状ケース１５０Ｂに連結させる連結部１３２を有する。振動ユニット固定具１３０を半球状ケース１５０Ｂに固定すると、振動ユニット１２０と半球状ケース１５０Ｂとの間に空間が形成されるようになっている。この空間は、振動ユニット１２０を振動体に装着して音声を出力しているときに反響し、音声の音圧を増加させる。したがって、振動ユニット１２０は振動体から音声を効率的に出力させることができる。電子機器４００と音響ユニット本体２００との間に増幅アンプを設けなくても良いのは、このような細かな工夫が成されているからである。

半球状ケース１５０Ａは、振動ユニット１２０とジャック１７０を収納している半球状ケース１５０Ｂに振動ユニット固定具１３０を介して取り付けられ、特に、振動ユニット１２０の伝導体１２６側を外部からの直接的な衝撃から保護する役割を果たす。これと同時に、半球状ケース１５０Ａは振動ユニット固定具１３０によって半球状ケース１５０Ｂと一体化されて、音響ユニット本体２００のデザイン性を優れたものとし、音響ユニット本体２００をアクセサリーとして持ち歩くことができるようにもしている。

なお、以上では、音響ユニット本体２００の形状が球形のものを例示しているが、本考案の音響ユニット１００は、音響ユニット本体２００の形状が球形のものに限らない。例えば、三角形状、四角形状、多角形状、漫画のキャラクターに似せた形状をしたものなど、内部に振動ユニット１２０とジャック１７０が収納できる中空状の空間が確保できる形状であれば、どのような形状にでも適用できる。

本実施形態に係る音響ユニット１００は、増幅アンプを使用しなくても、音響ユニット本体２００を振動体に装着するだけで、スピーカーと比較しても遜色ない音圧の音声を出力させることができるようにしている。

したがって、電子機器４００のジャック４７０から直接入力する音声信号の電圧だけでも、十分な音圧が得られるように、永久磁石１２１、磁石ホルダー１２２、コイル１２４、伝導体１２６の構成に工夫を凝らしている。

永久磁石１２１は一般的に用いられているものよりも磁力を増強し、磁束密度の大きい異方性フェライト磁石、または現在では高価であるが強力な磁力を持つネオジム磁石を用いる。

また、磁石ホルダー１２２は永久磁石１２１から出ている磁束が外部に逃げないように透磁率の大きい金属材料で形成している。

さらに、コイル１２４は、より大きな電流が流れるように直流抵抗を小さくするのはもちろんのこと、インピーダンスも小さくなるように、コイル１２４を形成する導線の太さ、巻き数を工夫している。具体的には、コイル１２４のインピーダンスが１０００Ｈｚのときに２Ω程度またはそれ以下になるようにしている。

また、伝導体１２６は、振動体に直接接触して振動を伝えることができなければならず、微小なコイル１２４の振動を、紙筒１２３を介して効率的に伝える必要があることから、重さが軽く強度が強いプラスチック材料を用いている。

又、伝導体１２６は振動体に容易に取り付けられるようにしなければならないので、振動体に当接する面に接着力があまり大きくなく何度も着脱できる特性を持った粘着テープ１２７を貼り付ける。なお、粘着テープの代わりに両面テープを用いても良い。又は、粘着テープ１２７及び両面テープの代わりに、伝導体１２６に吸着板を取り付けても良い。なお、伝導体１２６の振動はできるだけ減衰されることなく振動体に伝導されなければならないので、吸着板を用いるよりも粘着テープ１２７又は両面テープを用いることが好ましい。

絶縁板１２５は、振動ユニット１２０を半球状ケース１５０Ｂに収納する際に、コイル１２４を形成する導線の両端とコネクタ１７０の端子とを接続する導線が磁石ホルダー１２２に接触しショートすることを防止するために用いる。

図３は、本実施形態に係る振動ユニットの断面図である。図３では、図２の分解図とは異なり、振動ユニット１２０を組み立てた状態の断面図を示している。

磁石ホルダー１２２は、図２に示すように、鉛直方向から見ると円形形状を有している。磁石ホルダー１２２は、磁石１２１を収容する凹状に形成された円柱状の収容部１２２Ａを有している。収容部１２２Ａの周囲には円形状のフランジ状の平坦部１２２Ｂが形成されている。したがって、磁石ホルダー１２２はハット（帽子）を逆さにしたような形状を有している。

磁石ホルダー１２２の収容部１２２Ａには自らの直径よりも高さの低い円柱状の永久磁石１２１が収容部１２２Ａの底面と側壁に囲まれるように収容される。永久磁石１２１の底面と収容部１１２Ａの底面は隙間なく密着している。永久磁石１２１の上部には金属で形成された透磁率の大きなワッシャ１３１が載置され、さらに、ワッシャ１３１の上部には永久磁石１３３が載置される。ワッシャ１３１は永久磁石１２１に隙間なく密着され、又、永久磁石１３３もワッシャ１３１に隙間なく密着される。隙間があると永久磁石１２１と永久磁石１３３の磁束の一部が磁石ホルダー１２２やワッシャ１３１に伝わらずに外部に漏れてしまい、磁力低下を起こすからである。永久磁石１２１と１３３はワッシャ１３１を介してＮ極とＳ極が向き合うように配置される。ワッシャ１３１は永久磁石１２１と１３３との間を通過する磁束の向きを垂直方向に整列させ、磁束が外部に漏れることを防止する。

磁石ホルダー１２２の収容部１２２Ａの外面には、収容部１２２Ａの側面から平坦部１２２Ｂ上を通過するコイル１２４の導線を半田付けする接続基板１２９が取り付けられる。したがって、ジャック１７０とコイル１２４とは接続基板１２９を介して接続される。

永久磁石１２１、ワッシャ１３１、永久磁石１３３の側面と磁石ホルダー１２２の側面との間には、コイル１２４が巻回された紙筒１２３がその長さ方向に移動自在に遊びを持たせて配置される。ワッシャ１３１と磁石ホルダー１２２の側面との間の隙間の寸法は、紙筒１２３の厚みと略同じである。したがって、紙筒１２３は、ワッシャ１３１と磁石ホルダー１２２の側面にガイドされて上下動（振動）する。

又、コイル１２４は、ワッシャ１３１に対向する位置に巻回される。ワッシャ１３１の周囲が最も磁力が強くなっているからである。このように、永久磁石１２１、ワッシャ１３１、永久磁石１３３、コイル１２４の配置を工夫することによって、音声の音圧を増加させることができる。

本実施形態に係る音響ユニット本体２００は、増幅アンプを用いずに、電子機器４００のジャック４７０からの電気信号だけで振動体を振動させなければならない。このため、磁束の外部漏洩は性能の低下、特に得られる音声の音圧の低下に繋がるので、極力避けなければならない。磁石ホルダー１２２及びワッシャ１３１は透磁率の大きな金属を用いているので、永久磁石１２１、１３３の磁力線をコイル１２４に効果的に作用させることができる。

紙筒１２３は永久磁石１２１、ワッシャ１３１、永久磁石１３３を取り囲むようにそれらの外周に配置される。紙筒１２３の周囲に巻回されたコイル１２４は、ワッシャ１３１の外周部分を覆うように配置される。紙筒１２３とコイル１２４とは接着剤などで固定する。

紙筒１２３はコイル１２４に音声信号が流れたときに自由に振動できるように、永久磁石１２１、ワッシャ１３１、永久磁石１３３の側面と磁石ホルダー１２２の側面との間及び磁石ホルダー１２２の底面から浮かせた状態で、永久磁石１２１の外周に配置しなければならない。このため、紙筒１２３は磁石ホルダー１２２の平坦部１２２Ｂに取り付けられたダンパー１２８によって振動自在に支持される。

ダンパー１２８は平坦部１２２Ｂの形状に沿って中空部分を有するドーナツ状に形成され、鉛直方向の断面は波状としてある。ダンパー１２８はダンパー１２８の中空部分に挿入された紙筒１２３を振動自在に支持する。紙筒１２３の直径はダンパー１２８の中空部分の直径と同一か若干大きい直径を有する。ダンパー１２８と紙筒１２３の外周部分は接着剤で固定する。ダンパー１２８の外周部分は磁石ホルダー１２２の平坦部１２２Ｂに接着剤で固定する。

したがって、コイル１２４が永久磁石１２１の厚み方向に振動すると、その振動に同期してダンパー１２８で支持される紙筒１２３がその長さ方向に振動する。

紙筒１２３の先端部分には紙筒１２３の直径よりも大きな直径を有する伝導体１２６を取り付ける。伝導体１２６は紙筒１２３の孔を塞ぐ円盤状の外形を有するプラスチックである。伝導体１２６の一方側は円盤状であるが、他方側は紙筒１２３の内周面に嵌り込む複数の突起が突出している。伝導体１２６はこれらの突起を紙筒１２３の内周面に接着することによって紙筒１２３の先端部分に取り付ける。このとき、紙筒１２３の先端部分の開放部と伝導体１２６の間から空気が漏れない程度の密封性を確保する。伝導体１２６の一方側の円盤状の外面に一時的に着脱自在な粘着テープ１２７を貼り付け、伝導体１２６を振動体に装着できるようにする。

伝導体１２６はコイル１２４の振動を減衰させずに振動体に伝導させなければならないため、本実施形態では円盤状にし、伝導体１２６を紙筒１２３の開放端に固定している。このように伝導体１２６を円盤状にすると、ドーナツ状にしたときと比較して、紙筒１２３内に閉じ込められている空気の圧力を、伝導体１２６を押し上げる力として有効に利用できるようになるので、伝導体１２６に振動を効率的に伝えることができる。ドーナツ状とした場合には、伝導体１２６の振動に応じ、その中空部分から空気が漏れてしまい、伝導体１２６に振動を効率的に伝えることができない。

伝導体１２６は振動体にコイル１２４の振動を減衰させずに伝導させなければならないため、その重さも考慮する必要がある。伝導体１２６の重さが重いと高音が出にくくなる。このため、紙筒１２３、コイル１２４、伝導体１２６それぞれの重量と重量割合、ダンパー１２８の制動能力は、振動体から効率的に音声が出力されるように、その音声の周波数特性ができるだけフラットになるように、緻密な実験を繰り返して決定する。

以上のように構成された音響ユニット１００を使用する場合、次の手順で装着、取り外しを行なう。

まず、球状の音響ユニット本体２００の半球状ケース１５０Ａを回転させ振動ユニット固定具１３０の連結部１３２から半球ケース１５０Ｂを取り外す。半球ケース１５０Ｂの開放面に見える振動ユニット固定具１３０から伝導体１２６が露出しており、その接触面には粘着テープ１２７が貼り付けられているので、接触面を箱、筒体、板などの振動体に当接させ半球ケース１５０Ｂを振動体に装着する。

半球ケース１５０Ｂの頂部に設けられているジャック１７０に接続コード３００のコネクタ３２０Ｂを差し込み、電子機器４００のジャック（例えばイヤホーンジャック）４７０に接続コード３００のコネクタ３２０Ａを差し込む。ジャック１７０を半球ケース１５０Ｂの頂部に設けているので、コネクタ３２０Ｂを差し込むときに力を加えても、その力は、伝導体１２６を振動体に押し付ける方向に働き、半球ケース１５０Ｂを振動体に装着したままの状態でコネクタ３２０Ｂを容易に接続することができる。

音響ユニット本体２００に接続コード３００を接続した状態で電子機器４００から音声信号が出力されると、永久磁石１２１とコイル１２４との間で音声信号に応じた振動が発生し、その振動が紙筒１２３と伝導体１２６に伝わって振動体が振動する。同時に、振動ユニット固定具１３０に取り付けられている振動ユニット１２０と半球ケース１５０Ｂとの間に形成されている空間に音声が反響して音圧が増加する。

これによって、振動体からスピーカーと同様な音圧の音声が出力される。なお、この場合の音圧は、増幅アンプで駆動されるスピーカーほどは大きくはないが、通常、静かな場所で音楽を楽しんだり、会社内でプレゼンテーションを行なったりする程度であれば、十分に実用性がある。

使用後は、接続コード３００を半球ケース１５０Ｂと電子機器４００から取り外し、半球ケース１５０Ｂを振動体から取り外して、半球状ケース１５０Ａを半球ケース１５０Ｂに取り付ける。そして、音響ユニット本体２００をストラップ１６０で鞄などに取り付ける。このようにすれば音響ユニット本体２００がアクセサリーとしても機能し、また容易に持ち運びができる。

このように、本実施形態に係る音響ユニット１００によれば、増幅アンプが不要であるので、携帯に便利であり、又、増幅アンプの電源が不要であるので、使い勝手も非常に良い。さらに、アクセサリーとして持ち歩くこともできるので、音響ユニット１００の使用如何に関わらず、持ち歩くことが苦ではなくなる。又、増幅アンプや電源が不要であるので部品点数が少なくでき、安価に製造することができるばかりでなく信頼性も向上する。

１００ 音響ユニット、
１２０ 振動ユニット、
１２１、１３３ 永久磁石、
１２２ 磁石ホルダー、
１２３ 紙筒、
１２４ コイル、
１２５ 絶縁板、
１２６ 伝導体、
１２７ 粘着テープ、
１２８ ダンパー、
１３０ 振動ユニット固定具、
１３１ ワッシャ、
１３２ 連結部、
１５０Ａ、１５０Ｂ 半球状ケース、
１５２ 突起部、
１６０ ストラップ、
２００ 音響ユニット本体、
３００ 接続コード、
３２０Ａ、３２０Ｂ コネクタ（オス型）、
４００ 電子機器、
１７０、４７０ ジャック（メス型）。

Claims (3)

1. 振動体に装着し前記振動体から音声を出力させる振動ユニットと、
   イヤホーン又はヘッドホーンに音声信号を出力する電子機器のジャックに、増幅アンプを介さずに、前記振動ユニットを直接接続する接続コードと、を有し、
   前記振動ユニットは、前記ジャックから出力される音声信号で前記振動体を振動させ、前記振動体から音声を出力させることを特徴とする音響ユニット。
2. 前記振動ユニットは二つ割りのケースに収納され、一方のケースには前記接続コードのオス型のコネクタが差し込まれるメス型のジャックが取り付けられていることを特徴とする請求項１に記載の音響ユニット。
3. 前記振動ユニットは、永久磁石、前記永久磁石の周囲に配置したコイル、前記コイルの振動を振動体に伝える伝導体を有し、
   前記伝導体の形状は円盤状であり、前記伝導体が前記振動体に当接する面には粘着テープが取り付けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の音響ユニット。

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