JPH11133158A - 音響変換器を含む耐水性装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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が装着された装置を提供すること。 【解決手段】 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音響変換器（２
２）が内部に装着されたケース（２）を含む。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（１０、１１）から音響変換器（２２）を水密性を保
つ形で分離する膜（１７）に音響変換器（２２）が取り
付けられる。膜（１７）の周囲の部分は、弾性によっ
て、前記空胴の周囲に配置された載置面（１２）に押し
つけられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【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
変換器をケース内に収納した前記種類の装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】音響変換器を収容した手首に着ける時計
でも耐水性を要求される。公称で３０メートル余りまで
の耐水性を保証する必要がある場合もある。その耐水性
を保証するためには完全な防水構造とすればよい。その
ような防水構造とすると、ケース内の音響変換器とケー
スの外部とには音響伝達経路は一切形成させることがで
きない。従来音響変換器を内蔵した耐水性装置は、上述
のように音波を直接に外部へ導くことができる音響伝達
経路を音響変換器と外部の間に一切形成しない構造のも
のが知られているだけであった。このような組立品は、
腕時計に対して非常に良好な耐水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、または変換器から伝送
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なる。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不
都合に遮断す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
換器が装着され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、ケースの外部
と水密性を保ったまま音響エネルギーを外部と連絡され
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る。前
記音響変換器は、変形可能な膜に取り付けられている。
その記膜は音響変換器を、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
離する。膜の周囲の部分は、弾性によって、空胴の周囲
に形成された載置面に押しつけられている。膜を挟んで
空胴とは反対側に形成され、ケースの内部と連絡した変
形チャンバから水密性を保つ形で分離している。変形チ
ャンバの底は、所定の値より大きな外部静圧が膜に加わ
ったとき膜の支持面を形成するようになっている。

【０００５】これらの特徴の結果、音響変換器は、自由
に振動することができ、変換器での音響エネルギーの送
受信を妨害しない膜を介して音響エネルギーを送受信す
ることが可能となる。

【０００６】この膜を、変形チャンバの底に載置され、
膜の縁に作用する弾性部品を介してケースの載置面に対
して押しつけて保持することができる。

【０００７】しかし、代替実施態様によれば、この膜
を、ケース内に張られて装着されることによるそれ自体
の弾性によってその載置面に対して押しつけて保持する
ことができる。

【０００８】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。

【０００９】

【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、本
発明を、一般に携帯可能で、寸法が小さく、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、音響変換器がスピーカとなっているが、マイク
ロホンであってもよい。

【００１０】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。

【００１１】図１の腕時計１は、ケース２、ガラス３、
針４、５、文字板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１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またはス
ピーカ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。

【００１２】図示の例では、ケース２が裏蓋８を含む。
裏蓋８に重ねられ、適当な手段、例えば接着、またはス
ナップばめによって裏蓋８に取り付けられた支持ディス
ク９によって裏蓋８が裏打ちされる。

【００１３】裏蓋８は円形の入口空胴であるチャンバ１
０を含む。そのチャンバは側方に開いたチャネル１１に
よって外部と連絡されている。一般に裏蓋８は、空胴１
０の周囲に、この例では空胴１０の軸に対してわずかに
傾いた円形の載置面１２を有する。

【００１４】支持ディスク９は、裏蓋８の入口空胴１０
と向き合った、入口空胴１０とほぼ同軸で、これより径
がわずかに大きい一般に円形のくぼみ１３を有する。こ
のくぼみ１３が変形チャンバを構成する。くぼみ１３
は、丸い縁を有する周囲のリブ１４によって縁取られて
いる。リブ１４は、リブ１４から見て内側に位置する環
状溝１５に接近している。

【００１５】裏蓋８の入口空胴１０および支持ディスク
９のくぼみ１３によって形成された空間の内部には、音
響変換器ユニット１６が配置される。この組立品は、円
形のディスク状の膜１７を含む。この膜には、周囲にそ
の平面から突き出たリム１８を備え、このリムの外面
が、裏蓋８および支持ディスク９に接して配置され、載
置面１２の周囲に形成された側壁１９に接合される。そ
の結果、膜１７は、腕時計１の外部に対して腕時計１の
内部を確実に密封する。

【００１６】載置面１２の内側の縁より内側の領域で
は、膜１７は自由に変形することができる。変換器１６
の活動部分が最低周波数モードでも振動することができ
るように、膜１７は、弾性部品２０によってこの載置面
に対して押し付けられて保持される。この弾性部品は、
例えば支持ディスク９の溝１５に収容されたリングから
形成され、これには、切り出されて、その水平面から外
側に膜１７の方向に曲げられたＺ形の弾性ラグ２１（図
３）が、例えば、径が約２５ｍｍの膜１７に対しては１
０個、提供される。弾性ラグ２１は、圧縮され、これに
よって載置面１２に対して膜を押しつけ、膜が自由に振
動することができる領域を厳密に画定する。目安として
は、弾性リング２０は、合計で２５０〜６００ｇの力を
発揮する。この力が、膜の直径、重量、および厚さ、な
らびに発信または受信したい音響周波数によって決めら
れることは明らかである。

【００１７】変換器組立品１６はさらに、（変換器の活
動部分を形成する）変換器要素２２を含む。図示の例で
はこれが、圧電型スピーカである。これが、受信器（マ
イクロホン機能）であってもよい。本明細書に示す例で
は、変換器要素２２が、２枚の圧電ディスク（図１には
図示せず）の間に挿入された金属ストリップを含む。こ
の組立品は、ケース２の中に収容された制御回路（詳細
は省く）に都合よく接続される。変換器要素２２は、膜
１７のくぼみ１３の側の、くぼみ１３を囲む自由振動域
内に接合される。この変換器要素は、日本の村田製作所
から市販されている。代替形態によれば、成形中に部分
的に膜に組み込むか、または膜材料と２重成形するかに
よって、変換器要素２２を膜に取り付けることもでき
る。

【００１８】変換器要素２２が、所与の径についてでき
るだけ低い周波数を発信することができるように、ラグ
２１は、変換器要素２２の端縁に圧力を働かせることが
好ましいことに留意されたい。ラグ２１は、変換器要素
２２の金属ストリップの縁に接し、これを介して面１２
に膜１７を押しつける。

【００１９】歪みを回避するためには、弾性ラグ２１に
よって加えられる力が、変換器要素２２を載置面に対し
て保持するのに十分であるように、すなわち、動作中に
変換器要素２２が継続的に保持されるように注意しなけ
ればならない。しかし、これらの力が、（すなわち埋め
込まれている場合のように）そのオリエンテーションを
妨げてはならない。妨げられると、変換器要素の基本周
波数が一般に倍化することになる。

【００２０】くぼみ１３は、くぼみ１３の底１３ａ内に
配置された通路オリフィス２３を介してケース２の内部
と連絡した内部チャンバを形成する。その結果、膜１７
を、これがくぼみ１３の底１３ａに当たるまでこの内部
チャンバ、すなわちくぼみ１３の内部で変形させること
ができる。したがって、膜の両側の差圧が所定の値を超
えた場合に、この底は膜１７の制止面を構成する。

【００２１】膜１７はシリコン製であることが好まし
く、例えば径が２５ｍｍである場合には、その厚さを約
３００μｍとすることができる。

【００２２】すでに説明した組立品からは離れた領域
に、裏蓋８および支持ディスク９は、圧力等化膜２６が
配置されたショルダ２５を有する貫通通路２４を含む。
この圧力等化膜は耐水性であるが、この膜の両側の差圧
が極めてゆっくり変化する条件では、空気を通過させ
る。この膜を、例えば焼結テフロン（商標）とすること
ができる。この膜を、圧力が超低周波数（例えば１／１
０Ｈｚ）で変化する空気を通過させる低域フィルタにな
ぞらえることができる。この構造によって、例えば腕時
計着用時の高度および／または気候条件の変化に起因す
る静圧の変化に対する適合が可能となる。

【００２３】膜２６に代わって膜１７自体が圧力等化機
能を果たすような方法で実施することができることに留
意されたい。この場合、膜１７は、静圧が超低周波数で
変化する気体に対して半透過性の柔軟な材料から製造さ
れなければならない

【００２４】膜１７の動作を以下に示す。

【００２５】この腕時計が水の外で着用されていると
き、膜１７は自由に振動でき、その結果、部品２２によ
って生成された音響震動を妨害なく外部に発信すること
ができる平坦な構成をとる。

【００２６】反対に、腕時計が水中に沈められると、膜
の両側の急激な差圧の変化のため膜１７が変形される。
次いで膜１７は底１３ａの方向に曲がった形状をとる。
このとき通路２６を通る圧力補償経路は、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、くぼみ１３の底１３ａに当たるまでに変形
し、その結果、底１３ａが、膜１７および変換器要素２
２の劣化を防ぐ効果的な支持を確実にする。

【００２７】図２に、装置１Ａが、円形の入口チャンバ
２７が形成されたケース２Ａを含む本発明の代替実施形
態を極めて概略的に示す。入口チャンバ２７は、図１の
空胴１０によって形成されたものと同じ方法で配置する
ことができる。このチャンバ２７の縁の周囲には、載置
面１２Ａを区画する環状のリブ２８が内側を向いて形成
されている。このリブの周囲には第１の溝２９が形成さ
れ、溝２９を形成する壁の底には放射状に第２の溝３０
が掘られている。

【００２８】この装置はさらに、その外縁が、第２の溝
３０に収容されて、例えば接合によってしっかりと固定
された膜１７Ａを含む。膜１７Ａは、元々弾性を有し、
わずかに張られるように溝３０内に固定される。したが
って、膜１７Ａは、第１の溝２９の底からある距離だけ
突き出た環状リブ２８の上に形成された載置面１２Ａの
上に張られた状態で保持される。音響変換器要素２２Ａ
が、膜１７Ａの上に固定される。

【００２９】膜１７Ａの内側にはさらに、変形チャンバ
１３Ａの底を形成する支持グリッド３１が配置される。
このグリッドには、通路オリフィス３２が形成され、外
部から過剰な圧力が膜１７に加わった場合にはこのグリ
ッドによって膜１７を保持することができる。

【００３０】通路２４Ａを、ケース２Ａの壁に形成し、
図１の実施形態と同様に圧力等化膜２６Ａで密封するこ
とができる。

【００３１】図２の構成が、図１のそれと異なる点は、
図２の構成が、ケースの部品に対して膜を確実に押しつ
ける特別な弾性手段を含まず、この目的に必要な弾性を
膜自体の元から持っている弾性から得ることである。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に基づいて実施され、この例ではスピ
ーカである変換器が取り付けられた時計の断面図であ
る。

【図２】 本発明の代替実施形態の概略断面図である。

【図３】 載置面に対して変換器ユニットを所定の位置
に保持する弾性手段の細部を示す図である。

【符号の説明】 ８ 裏蓋 ９ 支持ブロック １０ 入口空洞 １１ チャネル １２ 載置面 １３ くぼみ（変形チャンバ） １４ リブ １５ 溝 １６ 音響変換器ユニット １７ 膜

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 音響変換器（２２；２２Ａ）をケース内
   に、水密性を保ったままでケース（２；２Ａ）の外部と
   音響エネルギーの授受ができるように装着したケース
   （２；２Ａ）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（２２；２２Ａ）が変形可能な膜（１
   ７；１７Ａ）に取り付けられて前記ケース（２；２Ａ）
   の内部に配置され、外部と直接に連絡した入口空胴（１
   ０、１１；２７）から水密性を保つようにその膜で分離
   され、前記膜（１７、１７Ａ）の周囲の部分が、弾性に
   よって、前記空胴の周囲に配置された載置面（１２、１
   ２Ａ）に押しつけられ、前記膜（１７、１７Ａ）が、膜
   （１７；１７Ａ）を挟んで前記空胴（１０、１１；２
   ７）とは反対側にある前記ケース（２、２Ａ）の内部の
   変形チャンバ（１３；１３Ａ）から前記空胴を水密性を
   保つ形で分離し、および変形チャンバの底（１３；３１
   Ａ）が、所定の値より大きな外部静圧が前記膜に加わっ
   たときその膜（１７；１７Ａ）の支持面となることを特
   徴とする装置。
2. 【請求項２】 前記変形チャンバ（１３）の底（１３
   ａ）に載置され、前記載置面（１２）に対して前記膜
   （１７）の周囲を保持する弾性部品（２０、２１）を含
   むことを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 【請求項３】 前記弾性部品が、その平面の外側に曲げ
   られ、前記周囲上に載置されたいくつかの支持ラグ（２
   １）を含み、膜（１７）の周囲の上方に配置された弾性
   材料製のリング（２０）であることを特徴とする請求項
   ２に記載の装置。
4. 【請求項４】 前記膜（１７Ａ）が、前記ケース（２
   Ａ）の内部に張られて装着されることによるそれ自体の
   弾性によって前記載置面（１２Ａ）上に置かれることを
   特徴とする、請求項１に記載の装置。
5. 【請求項５】 前記膜（１７）が、周辺部に平面から突
   き出た周囲リム（１８）を有し、これによって、前記変
   形チャンバ（１３）の側壁に接合されることを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれか一項に記載の装置。
6. 【請求項６】 前記変形チャンバ（１３；１３Ａ）が、
   前記膜（１７；１７Ａ）の両側の差圧のゆっくりとした
   変化を等化させる手段（２４、２５、２６；２４Ａ、２
   ６Ａ）によって外部と連絡して配置されることを特徴と
   する請求項１ないし５のいずれか一項に記載の装置。
7. 【請求項７】 前記圧力等化手段が、膜自体によって形
   成されることを特徴とする、請求項６に記載の装置。
8. 【請求項８】 前記圧力等化手段が、前記ケース（２；
   ２Ａ）の壁に配置された通路（２４；２４Ａ）の内部に
   配置された膜（２６；２６Ａ）を含み、前記通路が、一
   方で外部と連絡し、他方で前記変形チャンバ（１３；１
   ３Ａ）と連絡すること、および前記膜（２６；２６Ａ）
   が、膜の両側の差圧がゆっくりと変化するときにのみ空
   気を通過させる材料から製造されることを特徴とする請
   求項６に記載の装置。
9. 【請求項９】 前記膜（２６；２６Ａ）が、焼結テフロ
   ンまたはセラミック材料から製造されることを特徴とす
   る請求項８に記載の装置。
10. 【請求項１０】 前記音響変換器（２２）が、マイクロ
    ホン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９のいずれか一項に記載の装置。
11. 【請求項１１】 前記膜（２６；２６Ａ）がシリコン製
    であることを特徴とする、請求項１ないし１０のいずれ
    か一項に記載の装置。
12. 【請求項１２】 前記膜が、径が２５ｍｍのときに３０
    ０μｍの厚さを有す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。
13. 【請求項１３】 前記変形チャンバ（１３Ａ）の底（３
    １）が、穴のあいたグリッドであることを特徴とする請
    求項１ないし１２のいずれか一項に記載の装置。