JP4037409B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

本発明は、ハウジング内に収納されるダイヤフラムの振動を電気信号に変換したり又は電気信号をダイヤフラムの振動に変換したりする電気音響変換器に関する。

補聴器に使用されるマイクロホンやイヤホンなどの電気音響変換器には小型化が要求されている。また、小型化の要求とは別に、性能を向上させるために電気音響変換器の感度をできるだけ高めることが要求されており、そのためには、限られた空間の中でダイヤフラムの表面積をできるだけ大きくすること及び、電気音響変換以外の要素で消費されるエネルギーを極力少なくすることが望まれている。

そこで、小型化を追求しながらダイヤフラムの表面積をできるだけ大きくするため、ダイヤフラムを接着して支持するフィルムの端部を、枠部材を使用せず直接ハウジングを形成するケースとカバーの端面で挟む電気音響変換器が知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、枠部材にフィルムを固定する接着剤および固定されたフィルム内、ケースとカバーで挟まれる部分をレーザで除去し、ケースおよび／またはカバーと枠部材とをレーザ溶接できるようにする電気音響変換器が知られている（例えば、特許文献２参照）。

米国特許第６０７８６７７号明細書 特開２００２−２７５９８号公報

しかし、前者の場合には、ケースとカバーの接合を接着剤による接着に頼るものとなるため、ハウジングが外力に対して弱く、例えば衝撃を受けた場合にケースとカバーの接合部の剥がれによって電気音響変換器の性能に影響し易いという問題がある。
また、後者の場合には、枠部材の表面にフィルムを固定するための接着幅を必要とするため、限られた枠部材の表面積のうち、一定の面積はフィルムの接着のために使用され、その分ダイヤフラムの面積を小さくせざるを得ないという問題がある。また、枠部材をケースおよび／またはカバーにレーザ溶接するために、枠部材表面の接着剤とフィルムをレーザで除去することが必要であると共に、レーザ溶接時の熱の影響がフィルムに伝わり易いという問題がある。

本発明は、従来の技術が有するこのような問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ダイヤフラムの表面積をできるだけ大きくしつつ、電気音響変換効率を高めると共に、組立が容易で信頼性の向上が図れる電気音響変換器を提供しようとするものである。

上記課題を解決すべく請求項１に係る発明は、ケースとカバーにより枠部材を挟持してハウジングを形成し、このハウジングの内部にダイヤフラムを設ける電気音響変換器において、前記ダイヤフラムをフィルムに接着すると共に、このフィルムの端部を前記カバーの側壁と平行な前記枠部材の表面に接着して前記ダイヤフラムの縁部近傍の前記フィルムにコルゲーションを形成し、このコルゲーションが前記フィルムの端部を接着した前記枠部材の表面よりも前記カバーの側壁側に膨らまして形成される。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の電気音響変換器において、前記コルゲーションの断面形状の寸法としては、第１幅寸法Ｔ１と高さ寸法Ｈ１の比（Ｔ１：Ｈ１）が、１：０．３〜２．０であり、第１幅寸法Ｔ１と第２幅寸法Ｔ２との大きさの関係が、Ｔ１≧Ｔ２＞０である。

本発明によれば、ハウジングの内壁面を形成する枠部材にフィルムの端部を接着するので、カバーと枠部材の接合部にフィルムが存在しないため、カバーと枠部材の溶接をより容易に行うことができる。

また、コルゲーションが枠部材の表面よりもカバーの側壁側に膨らまして形成されるので、限られた空間の中で電気音響変換器の感度に関係するダイヤフラムの表面積を大きくすることができる。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。ここで、図１は本発明に係る電気音響変換器の断面図、図２は同じく分解要部断面図、図３はダイヤフラムユニットの平面図、図４は本発明に係る電気音響変換器の要部断面拡大図である。

本発明に係る電気音響変換器は、図１に示すように、ケース１とカバー２により枠部材３を挟持してハウジング４を形成し、ハウジング４の内部に振動板としてのダイヤフラム５や駆動部６などを収納している。
ケース１は、図２に示すように、断面形状が略Ｕ字型であって、底部１ａと４つの側壁１ｂ，１ｃ，１ｄ，１ｅを有している。底部１ａに磁気回路６を配置している。カバー２は、断面形状が略逆Ｕ字型であって、上部２ａと４つの側壁２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅを有している。

また、図２及び図３に示すように、中央部分をカバー２側に突出させた矩形状のダイヤフラム５と、ダイヤフラム５を接着剤により接着して支持するフィルム７と、フィルム７の端部７ａを接着して支持する矩形状の枠部材３からダイヤフラムユニット８を形成している。枠部材３の３辺の近傍で枠部材３とダイヤフラム５を連結するフィルム７には、コの字状にコルゲーション９が形成されている。
ダイヤフラム５は、その３辺をフィルム７の端部７ａの近傍に形成されたコルゲーション９に当接させ、他の一辺をカバー２の側壁２ｂに対向させて配置されている。

また、図３に示すように、フィルム７には、気圧調整用の孔７ｂがダイヤフラム５の切欠き部５ｂに開けてある。この孔７ｂは、ハウジング４内に収納された駆動部６側の空間の気圧を外気圧と同じ圧力に保つためのものであり、音響特性にも影響を与える。５ｃは連結ピン１４を固定するための固定用孔である。

コルゲーション９の断面形状は、図４に示すように、第２幅寸法Ｔ２だけ枠部材３の表面３ｂよりもカバー２の側壁２ｃ，２ｄ，２ｅ側に膨らんでいる。このようなコルゲーション９の形状は、枠部材３とダイヤフラム５を加熱し、フィルム７に空気圧を加えることにより得られる。コルゲーション９の断面形状の寸法としては、第１幅寸法Ｔ１と高さ寸法Ｈ１の比（Ｔ１：Ｈ１）が、１：０．３〜２．０であり、第１幅寸法Ｔ１と第２幅寸法Ｔ２との大きさの関係が、Ｔ１≧Ｔ２＞０であることが望ましい。

ここで、第１幅寸法Ｔ１とは、カバー２の側壁２ｃ，２ｄ，２ｅに沿ってコの字状に形成されるコルゲーション９の幅の寸法であり、第２幅寸法Ｔ２とは、枠部材３の表面３ｂよりカバー２の側壁２ｃ，２ｄ，２ｅ側に膨らんでいるコルゲーション９の膨出幅の寸法であり、高さ寸法Ｈ１とは、枠部材３の表面３ａからのコルゲーション９の高さの寸法である。

コルゲーション９は、フィルム７の端部７ａを接着した枠部材３の表面３ｂよりもカバー２の側壁２ｃ，２ｄ，２ｅ側に膨らんで形成されているので、枠部材３を用いながらもダイヤフラム５の表面積を大きくすることができる。
フィルム７の端部７ａは、ハウジング４の内壁面４ａを形成する枠部材３の３つの表面３ａ，３ｂ，３ｃのうち、カバー２の４つの側壁２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅと平行な表面３ｂに接着剤により接着されている。

フィルム７の端部７ａと枠部材３との接着部は、ダイヤフラム５の振動を受けるので、剥がれる虞がある。フィルム７の端部７ａが枠部材３から剥がれた場合には音響特性に影響を与えることになるので、フィルム７の端部７ａと枠部材３との接着は確実に行う必要があるが、十分な接着強度を得るためには、一定の接着幅が必要となる。本発明によれば、接着幅は枠部材３の厚さに依存するので、ダイヤフラム５の面積に影響を与えることなく、十分な接着強度が得られる。

駆動部６は、図１に示すように、磁気回路を構成するヨーク１０、磁石１１、コイル１２と、アーマチュア１３などからなる。また、アーマチュア１３の先端に連結ピン１４の一端が溶接で固定され、連結ピン１４の他端がダイヤフラム５の固定用孔５ｃに固定されている。連結ピン１４は、直径０．０５ｍｍ程度のワイヤーである。なお、１５は端子、１６はリードフレーム、１７は案内口である。

電気音響変換器は、予めダイヤフラムユニット８を作製しておき、次いで駆動部６などを収納したケース１とカバー２でダイヤフラムユニット８を挟持し、更にケース１と枠部材３の接合部及びカバー２と枠部材３の接合部を溶接することによりハウジング４が形成されて作製される。
この時、溶接により発生した熱が枠部材３を伝わってフィルム７に影響を与える可能性があるが、発生した熱がフィルム７に悪影響を与えない程度に枠部材３の厚さや幅を設定すればよい。

以上のように構成した本発明に係る電気音響変換器の動作について説明する。
図１に示す電気音響変換器がマイクロホンの場合には、音波が案内口１７を通ってカバー２とダイヤフラムユニット８により画成される空間に進入すると、音波の圧力によりダイヤフラム５はコルゲーション９が形成されていない部分を支点として振動する。

この時、コルゲーション９の剛性が低いほどダイヤフラム５は振動し易くなるので、電気音響変換効率を高くでき、感度が高まることになる。剛性を低くするには、軟らかいフィルムを使用する方法もあるが、軟らかさが同じフィルムを使用する場合にはコルゲーションの変位する部分の長さを長くする方法がある。

本発明によるコルゲーション９は、図４に示すように、断面形状が略円弧状をしているので、ダイヤフラム５の振動に対してコルゲーション９全体が変位することになり、変位する部分を長くすることができる。
すると、ダイヤフラム５の振動は、連結ピン１４を介してアーマチュア１３に伝わり、アーマチュア１３が振動する。アーマチュア１３が振動することによって、コイル１２は音波に相当する電気信号をリードフレーム１６と端子１５を介して出力する。

また、電気音響変換器がイヤホンの場合には、電気信号が端子１５とリードフレーム１６を介してコイル１２に入力すると、アーマチュア１３が振動する。アーマチュア１３の振動は、連結ピン１４を介してダイヤフラム５に伝わり、ダイヤフラム５はコルゲーション９が形成されていない部分を支点として振動する。
すると、ダイヤフラム５が振動することによって、カバー２とダイヤフラムユニット８により画成される空間内の圧力が変動し、この圧力変動が音波となって案内口１７から出ていく。

このように、フィルム７の端部７ａが、枠部材３の表面３ｂに接着する部位からダイヤフラム５に接着する部位までの間にコルゲーション９を形成しているため、枠部材３を用いながらもダイヤフラム５の表面積を大きくすることができるので、電気音響変換器として高性能を維持することができる。

本発明によれば、カバーと枠部材の溶接をより容易に行うことができ、限られた空間の中で電気音響変換器の感度に関係するダイヤフラムの表面積を大きくすることにより、カバーが外力により外れ難く、感度を高めた電気音響変換器を提供することができる。この電気音響変換器を適用した補聴器などは、組込み時の外力に対する取扱いが容易となると共に、感度性能を向上させることができる。

本発明に係る電気音響変換器の断面図 本発明に係る電気音響変換器の分解要部断面図で、（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図 ダイヤフラムユニットの平面図 本発明に係る電気音響変換器の要部断面拡大図

符号の説明

１…ケース、２…カバー、３…枠部材、４…ハウジング、５…ダイヤフラム、６…駆動部、７…フィルム、７ａ…端部、８…ダイヤフラムユニット、９…コルゲーション。

Claims (2)

1. ケースとカバーにより枠部材を挟持してハウジングを形成し、このハウジングの内部にダイヤフラムを設ける電気音響変換器において、前記ダイヤフラムをフィルムに接着すると共に、このフィルムの端部を前記カバーの側壁と平行な前記枠部材の表面に接着して前記ダイヤフラムの縁部近傍の前記フィルムにコルゲーションを形成し、このコルゲーションが前記フィルムの端部を接着した前記枠部材の表面よりも前記カバーの側壁側に膨らまして形成されることを特徴とする電気音響変換器。
2. 請求項１に記載の電気音響変換器において、前記コルゲーションの断面形状の寸法としては、第１幅寸法Ｔ１と高さ寸法Ｈ１の比（Ｔ１：Ｈ１）が、１：０．３〜２．０であり、第１幅寸法Ｔ１と第２幅寸法Ｔ２との大きさの関係が、Ｔ１≧Ｔ２＞０であることを特徴とする電気音響変換器。

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