JP4699578B2 - 音響変換器を備えた防水性装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば腕時計などの手首に着ける装置のように水などの液体に浸すことができる装置に関する。より具体的には、本発明は、音響変換器がケースの内部に装着された前記種類の装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
手首に着ける時計の耐水性を公称で３０メートル余りに達する深度まで保証するため、腕時計のケースの内部に音響変換器を装着するにあたって、音波を直接に導くことができる通信経路を音響変換器と外部の間に一切形成させないようにしていることは従来技術でも既に知られている。このような組立品は、腕時計に対して非常に良好な水密性を保証するという利点を有する。しかし音響エネルギーは、ケースの中実の壁を通して変換器に到達するか、または変換器から発信されなければならないので、この解決策は、平凡な音響品質で満足する場合にのみ可能である。したがって、使用することができる周波数帯域は、前記壁を通過することのできる周波数に限定される。実際の実施では、変換器の共振周波数を使用しなければならないが、これらの周波数がケースの壁を通して効率的に伝達されるのは、これらが、このような壁の共振周波数に一致する場合のみである。このことが必然的に、伝達可能な周波数範囲を制限し、その結果、音声や音楽などの複合音の再生および／または受信に適さないものとする。このような壁は、変換器によって送信または受信される音の伝達を吸収するという不都合なこともあることにも留意されたい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、高い耐水性を保証しながら、幅広い音響スペクトル、特に、音声に対応した音響スペクトルで動作するように音響変換器を装着すた前述の種類の装置を提供することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、音響エネルギーを介してケースの外部と水密性を保つ形で連絡されるよう音響変換器が内部に装着されたケースを含み、所定の深度まで水などの液体中に沈めることのできる携帯可能な耐水性装置、具体的には耐水性腕時計であって、
前記音響変換器は、変形可能な膜と向かい合って前記ケース内に装着され、かつ、前記ケースの内部に配置され外部と直接に連絡した入口空胴から水密性を保つ形で分離されており、および、膜と前記音響変換器の間に、外部静圧の作用による前記膜の変形を可能に中間チャンバが配置され、中間チャンバはケース内に固定的に取り付けられた支持部品によって音響変換器側が区画され、外部静圧が加わった場合にその支持部品によって膜の変形を制限することができること特徴とする装置に関する。
【０００５】
これらの特徴の結果、この膜は、装置が液体中にないときに、受信および／または送信される音響エネルギーの作用によって自由に振動することができる。反対に、腕時計が液体中に沈められると、膜が、静水圧の作用によって変形され、その変形が支持部品によって確実に制限されるので劣化から保護される。この時には当然ながら、音響エネルギーを発信することはできない。
【０００６】
本発明のその他の特徴および利点は、例によってのみ示され、添付図面に関してなされた以下の説明の中で明らかとなろう。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下の説明では、本発明を、腕時計などの時計に適用したものについて示す。しかし、少なくとも１つの音響変換器を含まなければならず、さらに所定の深さまで水などの液体に沈めることができるその他の一切の装置に本発明を適用できることは明白である。さらに、記載の例では音響変換器がマイクロホンとなっているが、他の音響再生変換器を本発明とともに使用することもできる。
【０００８】
図１に、所定の水深までの耐水性が保証されている腕時計１の断面図を示す。実際の実施においてはこの水深が３０メートルであることがしばしばある。
【０００９】
図１の腕時計１は、ケース２、ガラス３、針４、５、文字盤６、および時刻設定機構のいくつかの部品７を含む。これらの全ての部品、および集積回路、水晶、小型モータ、歯車列などの図面に示されていない部品は従来からのものであり、したがって本明細書で説明する必要がないものである。これは、本発明の適用を限定するものではないが、マイクロホン変換器が取り付けられた本発明に基づく装置が携帯電話機を形成する腕時計であると都合がよい。
【００１０】
図示の例では、本発明に基づく装置である腕時計１は、ケース２の裏蓋９の上に置かれたプレート８を装着している。プレート８は円形の開口１０を有し、そこに、マイクロホン１１が装着される。このマイクロホンは、適当な種類のものであればどのようなものでもよいが、その小さな寸法から、エレクトレット・マイクロホンであることが好ましい。目安としては、この種類のマイクロホンには、径が約６ｍｍ、高さが約２ｍｍのものがある。
【００１１】
図示の例では、マイクロホン自体が、底１２ａに孔１３が開けられ、支持部品の働きをするハウジング１２の中に置かれている。しかし、マイクロホン１１を、単純な円筒形ボディとし、貫通した孔を有する板に載せることも可能である。すなわち、底１２ａは板の一種である。
プレート８に作られた開口１０は、一般に円形であり、チャネル１５を介して直角方向に外部に開いた入口空洞１４の上に形成されている。
【００１２】
ハウジング１２の底１２ａの外面の周囲には、第１の装着リング１６が接着され、第２の装着リング１７とともに、円形の膜１８を、これらの２つのリングの間で挟み付けるか、または他の方法で固定して保持するように配置される。その結果、膜１８は、孔１３を介してマイクロホン１１と連絡した中間チャンバ１９から入口空洞１４を、水密性を保つ形で分離する。その一方で外部から来る音響振動は伝達される。装着リング１６は、中間のチャンバ１９の容積を決める。装着リング１７は、入口空胴１４を取り囲む肩部２０に軸方向に接する。代替実施形態によれば、膜１８を、リング１６に直接に接着するか、または他の方法で固定し、リング１７を省略してもよい。
【００１３】
図示の例では、第１の装着リング１６は、リングの厚さを削って配置された径方向の溝２１を有する。裏蓋９は、溝２１から続き、圧力バランス膜２３に向かって開いている溝２２を有する。圧力バランス膜２３は、プレート８に開けられた孔２５の内側寄りに形成された肩部２４に装着することができる。孔２５の外側寄りは溝２１につながっている。その結果、中間チャンバ１９が膜２３と連絡する。
【００１４】
膜２３は、水などの液体に対しては密封されているが、空気などの気体に対しては、その圧力がゆっくりと変化する限り透過性である。したがって、気体の圧力が急激に変化した場合はこの膜によって遮られる。この膜は、例えば焼結テフロン（商標）またはセラミックスから製造することができる。
【００１５】
記載の例では、腕時計１のケース２がさらに、外部と連絡した内部の空間に置かれた装置２６を含む。実際の実施において、この装置は、プレート８および裏蓋９内に配置された通路２７を含み、水などの液体に対しては密封されているが、圧力がゆっくりと変化する気体に対しては透過性である膜２３と同様の圧力バランス膜２８によって密封される。この膜は、膜２３と同じ材料から製造することができる。
【００１６】
チャンバ１９を、気体圧力の非常にわずかな変化に対してのみ外部と連絡させることに対しては、いくつかの代替形態が思い浮ぶ。これらを以下に示す。
−溝２２を省略し、リング１６の前面と底１２ａの表面との間のエスケープ経路によって気体を拡散させる。
−図１に示すように装着された膜２８などの膜を介した外部との連絡を１つのみとし、溝２２を、腕時計の内部と連絡させる。
−圧力変化の小さい気体をハウジング１２の外壁に沿って外部に拡散させるエスケープ経路がハウジングの外壁に沿って形成されるようにしたハウジング１２をケース２内に形成したくぼみの中に装着する。
【００１７】
中間チャンバ１９を、周囲の気体の静圧のゆっくりとした変化に対して外部と連絡させる装置は、たとえ腕時計が、それを着けた人によって異なる高度に運ばれるか、または、このようなゆっくりとした変化を含む気候条件下で着用された場合であっても、膜１８の機能が維持される。
【００１８】
ある意味で、膜２３および２８は、空気などの気体の、一般に１／１０Ｈｚ以下の非常に低い周波数の圧力変化のみを通過させる低域フィルタを構成することに留意されたい。
【００１９】
この実施形態では、チャンバ１９が、まず第一に、ケース２の内部と連絡し、さらに、連絡装置２６を介して（気体の静圧のわずかな変化に対してのみ）外部と連絡することができることに留意されたい。記載の腕時計が、ゆっくりとした圧力補償を必要とするその他の部品を含むことがあるので、この構成がここでは好ましい。これは例えば、音響再生変換器に関係する。その場合には連絡装置２６を、両方の変換器に同時に使用することができ、これによって、空気などの気体に対する外部との連絡が存在する場所を最小限にすることができる。
【００２０】
膜１８は、弾性のない材料から製造され、できるだけ自由に振動するように、装着リング１６と１７の間で強く張ることはしない。膜１８の具体的な適当な材料は、Ｍｙｌａｒ（商標）である。その厚さは、２〜５０μｍとすることができ、好ましい値は１０μｍである。その径は、マイクロホン１１の径よりもわずかに大きくする。このような膜は、２００Ｈｚ〜５ｋＨｚの周波数範囲の震動を伝達することができることに留意されたい。
【００２１】
膜１８の動作を以下に示す。
腕時計が水の外で着用されているとき、膜１８はハウジング１２の底１２ａによって形成されたグリッドから離れて平坦になる。その結果、膜１８は、外部から来た音響震動を妨害なくチャンバ１９に伝達する。したがってさらに、底１２ａに開けられた孔１３を介してマイクロホン１１に伝達することができる。
【００２２】
反対に、腕時計が水中に沈められると、差圧の急激な変化のため膜１８が変形され、底１２ａの方向に曲がった形状となる。このとき前述の圧力補償経路は、この差圧を十分な速さで等化することができない。静水圧がある値を超えると、膜が、ハウジング１２の底１２ａに当たるまでに変形し、それ以上変形しないのでハウジング１２の底１２ａが膜１８の劣化、特に膜１８の不可逆的な変形を防ぐ効果的な支持を形成する。
【００２３】
変換器がスピーカである場合には、この膜の特徴、具体的には厚さ、直径、およびこの膜を形成する材料がそれに応じて適合されることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に基づいて実施され、例として、マイクロホン変換器が取り付けられた時計の部分断面図である。
【符号の説明】
１０ 開口
１１ マイクロホン
１２ ハウジング
１２ａ ハウジングの底
１３ 孔
１４ 入口空洞
１５ チャネル
１６ 第１の装着リング
１７ 第２の装着リング
１８ 膜
１９ 中間チャンバ
２０ 肩部
２１ 溝
２２ 溝
２３ 圧力バランス膜

Claims (12)

1. 音響エネルギーを介してケース（２）の外部と水密性を保つ形で連絡されるようにして音響変換器（１１）が内部に装着されたケース（２）を含み、所定の深度まで水などの液体中に沈めることのできる携帯可能な耐水性装置において、
   前記音響変換器（１１）が、弾性のない変形可能な膜（１８）と向かい合って前記ケース（２）内に装着され、前記音響変換器が、前記ケース（２）の内部に配置され外部と直接に連絡した入口空胴（１４、１５）から水密性を保つ形で分離され、および、膜（１８）と前記音響変換器（１１）の間に、外部静圧の作用による前記膜の変形を可能とする中間チャンバ（１９）が形成され、その中間チャンバ（１９）の変換器のある側が、ケース内に固定的に取り付けられた支持部品（１２ａ）によって区画され、その支持部品によって外部静圧が加わった場合に膜の変形を制限することができることを特徴とする装置。
2. 前記支持部品が、前記入口チャンバ（１４、１５）から膜（１８）を介して伝達された音響エネルギー、または逆方向に伝達される音響エネルギーを通過させる孔（１３）の開けられた板（１２ａ）であることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
3. 前記板が、前記音響変換器（１１）が内部に配置されたハウジング（１２）の底（１２ａ）を構成することを特徴とする、請求項２に記載の装置。
4. 前記膜（１８）が、前記支持部品（１２ａ）に固定されたリング（１６、１７）の間に保持され、リング（１６）が、前記中間チャンバ（１９）の容積を内側から決定する前記変換器（１１）のある側に位置することを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。
5. 前記中間チャンバ（１９）が、前記中間チャンバ（１９）と外部の間の圧力差がゆっくりと変化するときにのみ気体を通過させる手段（２３）を介して外部と連絡した状態に配置されることを特徴とする、請求項４に記載の装置。
6. 気体を通過させる前記手段が、少なくとも１枚の圧力バランス膜（２３）によって形成されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
7. 気体を通過させる前記手段が、前記中間チャンバ（１９）を外部に接続するエスケープ経路によって形成されることを特徴とする、請求項５に記載の装置。
8. 前記中間チャンバ（１９）が、前記圧力バランス膜の第１の膜（２３）を介して前記ケース（２）の内部と連絡すること、および前記ケース（２）の内部の容積が、前記圧力バランス膜の第２の膜（２８）を介して外部と連絡することを特徴とする、請求項６に記載の装置。
9. 前記膜（１８）がＭｙｌａｒ（商標）製であることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置。
10. 前記膜（１８）の厚さが、２〜５０μｍの範囲から選択され、好ましい厚さが１０μｍであることを特徴とする、請求項１ないし８のいずれか一項に記載の装置。
11. 前記圧力バランス膜が、焼結テフロン（商標）製またはセラミックス製であることを特徴とする、請求項６および請求項８ないし１０のいずれか一項に記載の装置。
12. 前記音響変換器が、マイクロホン（１１）またはスピーカであることを特徴とする、請求項１ないし１１のいずれか一項に記載の装置。

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