JPH0536992U - 水中スピーカ及び水管内送音用スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 水中で使用される水中スピーカまたは水管端
に接続または設置して水管内に送音する水管内送音用ス
ピーカの振動板に掛かるスピーカ内外の圧力を平衡させ
る構造に関し、水深による水圧を自動的に調整すると共
に、放射効率の改善、設計の自由度の向上を図る。 【構成】 振動板後方の空間を振動板、エッジ、支持体
等の境界で仕切った閉空間とし、この閉空間とスピーカ
外部の水を連通させる連通部を設けて、外部の水をこの
連通部を通して振動板後方の閉空間に導入する。導入さ
れた水により、閉空間に形成される空気溜まりの空気は
その体積を変えて圧力バランスを保つので、水深による
水圧を自動的に調整する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は水中内に置かれて用いられる水中スピーカ及び、例えば地中に埋設さ れた水道管の位置を探査する音源として用いると好適な水管内送音用スピーカに 関する。

【０００２】

【従来の技術】

水中で使用する水中スピーカでは、その周囲から受ける水圧が問題となる。つ まり図１３（ａ）に示すように、水面２５からある深度までは水１の圧力に水中 スピーカ２の振動板３の変形が耐えられても、図１３（ｂ）に示しすように、更 に深度が深くなると振動板３の変形量が大きくなり復元不能の損傷を受けること がある。これは勿論水中スピーカ２の内外に水１による圧力差が存するためであ る。

【０００３】 この圧力差を解消する方法として、従来は図１０に示すように、ボンベ１９か ら調圧弁２０を経て気体を水中スピーカ２内の振動板３の背面側に導入し、振動 板３の背後の圧力を外圧と平衡させていた。また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ ）に示すように、圧力により変形可能な袋状の容積体２１を水中スピーカ２の内 部と連通させ、外圧が増大した場合にその容積体２１を変形させ、容積体２１の 内部容積を減少させ、その内部圧力の上昇の結果水中スピーカ２の内外の圧力を 平衡させていた。

【０００４】 また、水管端に接続または設置して水管内に送音する水管内送音用スピーカに おいても振動板前後の圧力を平衡させ、振動板または振動板の支持体等の変形を 防ぐ必要がある。このために従来は図１２に示すように、振動板３に設けた孔２ ２、或いは、振動板３の外周とケースとの間に設けた隙間２３を通して振動板３ の後方にも水を導入し、振動板３の前後の圧力を平衡させていた。

【０００５】 この動作を図をもって説明すると、図において、水管バルブ１５を閉じた状態 でカップリング部１０をもって水管１１と水管内送音用スピーカ１２を接続する 。続いて、この水管内送音用スピーカ１２のドレインバルブ１４を開放する。こ の後、水管バルブ１５を徐々に開放する。水管１１からの水が水管バルブ１５、 カップリング部１０、振動板３の周囲の隙間２３及び振動板３に設けた孔２２を 通り閉空間８に導入される。ドレインバルブ１４から水が流出することをもって 、振動板３の前後が水によって満たされたことが分かる。この後ドレインバルブ １４を閉じ、水管バルブ１５を開放する。これにより水管１１と水管内送音用ス ピーカ１２が共通の水で結合され、送音可能となり、また振動板３の前後の圧力 も平衡する。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

しかし、従来の水中スピーカに関しては次のような各々問題があった。先ず図 １０に示した従来例においては、高価なボンベ１９を必要とする。また、水中ス ピーカ２の深度が変化し外圧が変わった場合に印加する圧力を外圧と平衡させる ために自動的に圧力を調整するレギュレータを設けるか、もしくは手動で調整す る必要があった。また、ボンベ１９を地上に置いた場合はボンベ１９と水中スピ ーカ２を結ぶホース１８の引回しが必要という煩わしさがあった。

【０００７】 また、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示した従来例においては、通常ゴム膜 等で作られる袋状の容積体２１が破れる危険を考慮せねばならなかった。また、 この容積体２１と振動板３の支持体の硬さの関係は、容積体２１が変形しても内 容積の変化を吸収し、支持体の変形を可及的に少なくするのであるから、当然容 積体２１よりも振動板３の支持体を硬くする必要があった。このように振動板３ の支持体の硬さにも、容積体２１の硬さとの関係からくる制限があった。

【０００８】 一方、図１２に示した水管内送音用スピーカの従来例における問題点の一つは 、振動板３の前後が水で満たされることにある。これにより振動板３は、空気等 の気体に比べて比重が大きく、粘性が高く、弾性率の低い、つまり動きにくい状 態の中で振動しなければならなくなる。気体と比べて不利な点をあげると、先ず 比重が大きいことにより振動時に振動板３と共に動く付加質量が大きく放射効率 の向上を妨げる。粘性が高いために振動板３の振動にともなって振動板３の周囲 の隙間２３、振動板３に設けた孔２２を通って水が振動板３の前後の空間を出入 りする際に粘性抵抗により消費されるエネルギーが大きく、これも放射効率を低 下させる。

【０００９】 また弾性率が低いために、振動板３を振動させようとすると、振動板３の背後 の空間内の水の体積変化で振動板３の変位体積を吸収できず、大振幅の動作が不 可能となる。また、前記のように振動板３の周囲の隙間２３、振動板３に設けた 孔２２を通って水が振動板３の前後の空間を出入りすることが不可能となる。こ の出入りする量は水の弾性率が低いために、振動板３がその移動により排除した 量とほぼ等しい量となる。このことは、振動板３が放音しているのと逆位相の音 が振動板３の周囲の隙間２３、振動板３に設けた孔２２から放射されることを意 味し、振動板３の前方においてこれら２つの音波が各々の勢力を打ち消し合い、 これも放射効率を著しく低下させることになる。

【００１０】 本考案はこのような点に鑑みてなされたものであり、構造が簡単で、放射効率 が良く、自動的に振動板前後の圧力を平衡させる水中スピーカ及び水管内送音用 スピーカを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案の水中スピーカは、振動板後方の空間を振 動板及びエッジを含む境界で仕切った閉空間と、前記閉空間と外部を連通する連 通部を設け、前記連通部を介して外部の水を前記閉空間内に導入し、前記閉空間 内にできる空気溜まりにより前記振動板の前後の圧力を平衡させることに特徴を 有する。

【００１２】 また、上記目的を達成するために、本考案の水管内送音用スピーカは、振動板 後方の空間を振動板及びエッジを含む境界で仕切った閉空間と、前記閉空間と水 管を連通する連通部を設け、前記連通部を介して前記水管内の水を前記閉空間内 に導入し、前記閉空間内にできる空気溜まりにより前記振動板の前後の圧力を平 衡させることに特徴を有する。

【００１３】

【作用】

水中で使用する水中スピーカにおいて、振動板前後の空間は振動板及びエッジ で仕切られており、振動板後方の空間は振動板及びエッジを含む境界で仕切られ た閉空間となっている。この境界上の一部が水の導入に必要最小限の外部との連 通部となっている。この水中スピーカを水中に沈めると、初めは空気で満たされ ていた振動板後方の閉空間に連通部を通して外部の水が導入され振動板前後の圧 力が平衡に達する。この際水の導入によって振動板後方の閉空間の上部には圧縮 された空気が溜まることになる。この圧縮された空気の圧力は勿論外部の水圧と 等しい。

【００１４】 以上述べた作用により、この水中スピーカの深度を変更した場合でも、連通部 を通じて水が流出入可能であるので、空気溜まりの空気の体積が深度の変化に伴 う水圧の変化に応じて増減し、もって深度の変化に対して自動的に振動板前後の 圧力の平衡が保たれることになる。また、圧力の平衡をとる空気溜まりの空気と 接するのは外部から導入された水そのものであって従来例の袋状の容積体ごとき ものの介在もないので従来考慮しなければならなかった容積体の硬さと振動板支 持体の硬さの関係を考慮する必要がなくなり、振動板支持体の硬さの選択の範囲 が広がる。

【００１５】 一方、水管端に接続または設置して使用する水管内送音用スピーカにおいて、 振動板前後の空間は振動板及びエッジで仕切られており、振動板後方の空間は振 動板及びエッジを含む境界で仕切られた閉空間となっている。この境界上の一部 が水の導入に必要最小限の外部との連通部となっている。この水管内送音用スピ ーカをカップリング部を介して水管に接続すると、初めは空気で満たされていた 振動板後方の閉空間に連通部を通して水管の水が導入され振動板前後の圧力が平 衡に達する。この際水の導入によって振動板後方の閉空間の上部には圧縮された 空気が溜まることになる。この圧縮された空気の圧力は勿論水管の水圧と等しい 。以上述べた作用により、水管の水圧が変化した場合でも、連通部を通じて水が 流出入可能であるので、空気溜まりの空気の体積が水圧の変化に応じて増減し、 自動的に振動板前後の圧力の平衡が保たれることになる。

【００１６】

【実施例】

本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図１は、本考案の水中スピーカの 第１実施例を示す図である。水中スピーカ２の構成は、振動板３の前後の空間は 振動板３及びエッジ４で仕切られている。また、振動板３の後方の空間は振動板 ３を含む境界で仕切られた閉空間８となっており、この境界上の一部が水１の導 入に必要最小限の外部との連通部５となっている。

【００１７】 この水中スピーカ２の作用は、水中に沈めると、初めは空気で満たされていた 振動板３の後方の閉空間８に連通部５を通して外部の水１が導入され、振動板３ の前後の圧力が平衡に達し、水１の導入が止む。この際、連通部５の位置は振動 板３の後方の閉空間８の最上部よりは下方に位置しているので、水１の導入によ っても振動板３の後方の閉空間８の上部の空気溜まり９には圧縮された空気が溜 まることになる。この圧縮された空気の圧力は勿論外部の水圧と等しい。以上述 べた作用により、この水中スピーカ２の深度を変更した場合でも、連通部５を通 じて水１が流出入可能であるので、空気溜まり９の空気の体積が深度の変化に伴 う水圧の変化に応じて増減し、もって深度の変化に対して自動的に振動板３の前 後の圧力の平衡が保たれることになる。

【００１８】 また振動板３の後方を閉空間８となすための境界は水中スピーカ２としての動 作に支障がない限り、部分または全体がゴム膜状の弾性体であっても金属等の剛 体であっても良く、裂けたり、切れたり、破れたりする可能性のあるゴム膜状の 弾性体を全く使用しないで構成することも可能となる。また、圧力の平衡をとる 空気溜まり９の空気と接するのは外部から導入された水そのものであって図１１ に示した従来例の袋状の容積体のごときものの介在もないので従来考慮しなけれ ばならなかった容積体の硬さと振動板支持体の硬さの関係を考慮する必要がなく なり、振動板支持体の硬さの選択の範囲が広がる。

【００１９】 以上述べたように振動板後方の閉空間内で水と空気溜まりの圧力を平衡させた ので振動板前後の圧力が平衡し、振動板の強度あるいは振動板の支持体の硬さを 設定する際に外圧のことを考慮する必要がなくなる。また振動板の後方に空気溜 まりがあるので、大振幅な動作が可能となり、大きな音の勢力を得易くなる。連 通部は水の導入に必要な最小限の大きさでよいので、放射効率の低下の度合いは 少なくて済み、振動板後方の閉空間とするための境界は金属等の剛体を使用でき るので、境界が切れたり、裂けたりする危険性を考慮しなくて済むと言う数多く の利点が得られる。

【００２０】 図２（ａ）〜図２（ｃ）は他の実施例を示しており、図２（ａ）は連通部５が 振動板３に設けられており、図２（ｂ）は水中スピーカ２が上方に向いた状態で ある。図２（ｃ）は水中スピーカ２が横向きの状態である。

【００２１】 図３は、本考案の水中スピーカの第２実施例を示す図である。水中スピーカ２ の構成は、振動板３の後方の空間を閉空間８とし、その一部が外部との連通部５ になっている。そして、この閉空間８の中には連通部５から導入された水１が振 動板３に直接接しないよう隔壁１３が設けてある。この作用により、振動板３が 振動するときに振動板３の後面に付加される付加質量は空気によるものとなり、 水１による付加質量と比べてはるかに小さいものとなる。これによりスピーカの 効率は水１がスピーカ後面に接した場合と比べて格段に向上する。

【００２２】 図４は他の実施例を示しており、断面Ｌ字型の隔壁１３が閉空間８の一隅に設 けられている。

【００２３】 続いて、本考案の実施例を図面に基づいて説明する。図５は、本考案の水管内 送音用スピーカの第１実施例を示す図である。水管内送音用スピーカ１２の構成 は、カップリング部１０をもって水管１１と接続され、振動板３の後方空間は振 動板３を含む境界によって閉空間８をなしており、振動板３の一部の連通部５を もって振動板３の前後の空間が通じている。使用状態においては、図に示すよう に、水１がそれ自身の圧力をもって連通部５を通り振動板３の後方の閉空間８の 空気を圧縮しながら流入し、圧力が平衡した時点で流入が止む。

【００２４】 以上述べた作用により振動板３の前後の圧力は平衡するので振動板３の支持体 は振動板３の振動に適当な硬さを選択でき、振動板３の後方の閉空間８には水１ と比べてはるかに弾性率の大きい空気溜まり９があるので、振動板３は動き易く 、振動板３の後方が水１で満たされている場合よりも大振幅の動作が可能となる 。また、連通部５は水１の導入に必要な最小限の大きさでよいので、連通部５か ら放射される振動板３と逆位相の音の勢力は最小限に抑えられるので放射効率の 低下の度合いは少なくて済む。

【００２５】 図６（ａ）〜図６（ｃ）は他の実施例を示しており、水管内送音用スピーカ１ ２の連通部５がエッジ４の取付部の外側に設けられている。従って、振動板３に 連通部としての孔を設ける必要がない。

【００２６】 図７（ａ）〜図７（ｄ）は本考案の水管内送音用スピーカの第２実施例を示す 図である。水管内送音用スピーカ１２の構成は、カップリング部１０をもって水 管１１と接続され、振動板３の後方の空間を閉空間８とし、その一部が外部との 連通部５となっている。そして、この閉空間８の中には連通部５から導入された 水１が振動板３に直接接しないよう隔壁１３が設けてある。この作用により、振 動板３が振動するときに振動板３の後面に付加される付加質量は空気によるもの となり、水１による付加質量と比べてはるかに小さいものとなる。これによりス ピーカの効率は水１がスピーカ後面に接した場合と比べて格段に向上する。

【００２７】 次に、本考案の水管内送音用スピーカの第３実施例を図８を用いて説明する。 この実施例では、スピーカを埋設水道管位置探査用音源として用いるもので、こ の音源を用いて水道管内に送音し、水道管内を伝わった音を地表面にて探査し、 それにより埋設された水道管の位置を検出する音源として用い、特殊な場所にス ピーカをセットするため、放射効率が低下しないなどのことが要求され、本考案 はかかる観点から開発されたものである。しかして、埋設水道管の位置を地表面 から知るということは次の利点がある。

【００２８】 １．的確な位置を知ることによって試堀の必要がなくなり、地面堀削の費用を最 小に押さえることが可能となる。又道路にあっては通行止めの時間を少なくする ことができる。

【００２９】 ２．漏水防止は現在資源の有効活用の視点から重要な課題であるが、他の方法例 えば、相関式漏水検知器等と併用することにより、漏水個所を的確に発見堀削で きるようになり、漏水防止に有用な技術である。

【００３０】 ３．不要な埋設管を発見でき、将来漏水の原因となり得る行き止まり管等不要管 の除去が容易となる。

【００３１】 ４．水道管埋設位置を的確に示した配管線図の作成が容易となり、配管計画、配 管工事に役立つ。

【００３２】 この実施例の要点は水管内送音用スピーカ１２において、振動板３の前面に確 実に水１が接し、送音を確実に行うものである。先に説明した第１及び第２実施 例において、使用状態によっては振動板の前面も空気となってしまう場合の対策 ともなっている。水管バルブ１５を閉じた状態でカップリング部１０をもって水 管１１と水管内送音用スピーカ１２を接続し、水管内送音用スピーカ１２のドレ インバルブ１４を開放する。このドレインバルブ１４は振動板３の後方の閉空間 ８の下部と外部を連通している。水管バルブ１５を徐々に開放し、水管１１から 水１が水管バルブ１５、カップリング部１０、振動板３に設けた連通部５を通り 導入される。水位が上昇し、ドレインバルブ１４よりも高くなると水１はドレイ ンバルブ１４より流出する。これにより振動板３の前方が水で満たされたことに なる。

【００３３】 ドレインバルブ１４を閉止し、水管バルブ１５を開放すると、水圧の全部が振 動板３の後方の閉空間８に印加され、閉空間８の上方の空気溜まり９の空気を圧 縮し平衡する。従って、第１実施例における利点と合わせて、振動板３の前面が 確実に水１で満たされるので、振動板３の前面に空気が残留した場合の放射効率 の低下を防止することができる。また、図７に示すように、導入する水１の通路 を振動板３の後面に接しないようにすれば、第２実施例によって得られる利点も 満足させることができる。

【００３４】 図９によって本考案の水管内送音用スピーカの第４実施例を説明する。これは 第３実施例のように、ドレインバルブ１４を振動板後方の閉空間８の下方に置く ことができない場合に有効である。図に示すように、ドレインバルブ１４は閉空 間８の上部に位置し、振動板３の後方の閉空間８はその上部から垂下された隔壁 １７によって、ドレインバルブ１４を含む第２空間２４とドレインバルブ１４を 含まない第１空間１６に仕切られている。従って水１をこの閉空間８に導く時は 、導入された水１は第２空間２４を通ってドレインバルブ１４から流出する。こ れにより振動板３の前後が水１で満たさる。ドレインバルブ１４を閉じ、水管バ ルブ１５を開放すると、水圧の全部が振動板３の後方の閉空間８に印加され、第 １空間１６上部の空気溜まり９の空気を圧縮して平衡する。このようにドレイン バルブ１４の位置は、隔壁１７の下端よりも上方にあれば良く、設計の自由度は 格段に向上する。

【００３５】 なお、本考案は油送管等の流体に対しても適用し得る利点がある。以上の説明 ではスピーカの全体的な形状については触れていないが、本考案は一般的な円筒 型は勿論のこと、他の立方体や直方体等の種々の形状でも同様に適用できる。

【００３６】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案による水中スピーカ及び水管内送音用スピーカに おいて、振動板の後方の閉空間内に外部からの水を導入して空気溜まりを形成さ せ、振動板の前後の圧力の平衡を保つように構成したので、自動的に水圧の変動 を調整し、放射効率が向上し、部材の選択範囲が広がり、設計の自由度が格段に 向上する等の多大の利点がある。

【００３７】 また、振動板の後方の閉空間内に隔壁を設け、連通部を介して閉空間内に導入 された外部の水が直接前記振動板後面に接しないように構成したので、スピーカ 効率が格段に向上する。

【００３８】 更に、水管内送音用スピーカに連通部を介して導入された水管内の水を外部に 排出するドレインバルブを設けたので、水管からの水を振動板の後方の閉空間に 容易に導入することができる。

【００３９】 そして、水管内送音用スピーカの閉空間の上部より隔壁を垂下して閉空間の上 部を第１空間と第２空間に分割し、第１空間を空気溜まりとして利用し、第２空 間と外気をドレインバルブで結合するように構成したので、ドレインバルブの位 置の制約がなくなり、設計の自由度は格段に向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の水中スピーカの第１実施例を示す図で
ある。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は本考案の水中スピーカの他の
第１実施例を示す図である。

【図３】本考案の水中スピーカの第２実施例を示す図で
ある。

【図４】本考案の水中スピーカの他の第２実施例を示す
図である。

【図５】本考案の水管内送音用スピーカの第１実施例を
示す図である。

【図６】（ａ）〜（ｃ）は本考案の水管内送音用スピー
カの他の第１実施例を示す図である。

【図７】（ａ）〜（ｄ）は本考案の水管内送音用スピー
カの第２実施例を示す図である。

【図８】本考案の水管内送音用スピーカの第３実施例を
示す図である。

【図９】本考案の水管内送音用スピーカの第４実施例を
示す図である。

【図１０】水中スピーカの従来例を示す図である。

【図１１】（ａ）及び（ｂ）は水中スピーカの従来例を
示す図である。

【図１２】水管内送音用スピーカの従来例を示す図であ
る。

【図１３】（ａ）及び（ｂ）は水中スピーカの従来例を
示す図である。

【符号の説明】

１ 水 ２ 水中スピーカ ３ 振動板 ４ エッジ ５ 連通部 ６ 駆動源 ７ 駆動棒 ８ 閉空間 ９ 空気溜まり １０ カップリング部 １１ 水管 １２ 水管内送音用スピーカ １３ 隔壁 １４ ドレインバルブ １５ 水管バルブ １６ 第１空間 １７ 隔壁 １８ ホース １９ ボンベ ２０ 調圧弁 ２１ 容積体 ２２ 孔 ２３ 隙間 ２４ 第２空間 ２５ 水面

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【手続補正書】

【提出日】平成４年１０月２２日

【手続補正１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２】

【図３】

【図４】

【図５】

【図６】

【図７】

【図１０】

【図８】

【図９】

【図１１】

【図１２】

【図１３】

Claims (6)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 水中で使用する水中スピーカにおいて、
   振動板後方の空間を振動板及びエッジを含む境界で仕切
   った閉空間と、前記閉空間と外部を連通する連通部を設
   け、前記連通部を介して外部の水を前記閉空間内に導入
   し、前記閉空間内にできる空気溜まりにより前記振動板
   の前後の圧力を平衡させることを特徴とする水中スピー
   カ。
2. 【請求項２】 前記閉空間内に隔壁を設け、前記連通部
   を介して前記閉空間内に導入された外部の水が直接前記
   振動板後面に接しないようにしたことを特徴とする請求
   項１記載の水中スピーカ。
3. 【請求項３】 水管端に接続または設置して水管内に送
   音する水管内送音用スピーカにおいて、振動板後方の空
   間を振動板及びエッジを含む境界で仕切った閉空間と、
   前記閉空間と水管を連通する連通部を設け、前記連通部
   を介して前記水管内の水を前記閉空間内に導入し、前記
   閉空間内にできる空気溜まりにより前記振動板の前後の
   圧力を平衡させることを特徴とする水管内送音用スピー
   カ。
4. 【請求項４】 前記閉空間内に隔壁を設け、前記連通部
   を介して前記閉空間内に導入された前記水管内の水が直
   接前記振動板後面に接しないようにしたことを特徴とす
   る請求項３記載の水管内送音用スピーカ。
5. 【請求項５】 前記連通部を介して導入された前記水管
   内の水を外部に排出するドレインバルブを設けたことを
   特徴とする請求項３記載の水管内送音用スピーカ。
6. 【請求項６】 前記閉空間の上部より隔壁を垂下して前
   記閉空間の上部を第１空間と第２空間に分割し、第１空
   間を空気溜まりとして利用し、第２空間と外気をドレイ
   ンバルブで結合したことを特徴とする請求項３記載の水
   管内送音用スピーカ。