JP6656110B2 - 防水通音カバー、防水通音カバー部材および音響装置 - Google Patents

Description

本発明は、防水通音カバー、防水通音カバー部材および音響装置に関する。特には、高い耐水性を示すと共に優れた音響特性を示す防水通音カバーと、該防水通音カバーを用いた防水通音カバー部材および音響装置に関する。

携帯電話やデジタルカメラ、携帯音楽再生機等の電気製品には、スピーカーやマイクロフォンを含む音響ユニットが備わっている。この音響ユニットは、音波の発信を行うスピーカーや音波の受信を行うマイクロフォンなどの音波電気変換装置が、筐体（ハウジング）に収納されており、この筐体内部の音響空間と筐体の外部との間に、音波を通過させるための開口部を有する。電気製品の使用時に、筐体の開口部から筐体内部へ水やその他の液体が流入したり粉じん等の異物が混入すると、上記音波電気変換装置の故障を招いたり雑音が発生する原因となる。よって一般に、上記開口部には多孔質材料からなるカバーが設けられる。

上記水等の混入を十分防ぐために上記多孔質材料の孔径を小さくすると、音響ユニットの防水・防塵等の保護性は高まるが、音波の減衰が大きくなるなど音響特性が低下する。反対に、音響特性を高めるために上記多孔質材料の孔径を大きくすると、音響ユニットの保護性が低下する。これらのことから、上記開口部に設けられるカバーには、優れた保護性と優れた音響特性の両立が求められる。

例えば特許文献１には、通音性と耐水性を兼ね備えた防水通音材として、微細透孔が多数分散形成されたシート状体であって、フラジール型試験機によって測定される通気量が０．１ｃｃ／ｃｍ²・秒以上で、かつ耐水圧が３０ｃｍａｑ以上に設定された防水通音材が示されている。

特許文献２には、防塵性および通気性に優れるとともに、通音性および耐水性にも優れるＰＴＦＥ多孔質膜として、周波数３００以上３０００Ｈｚ以下の音の音圧変化量が１ｄＢ以下であり、周波数３０００を超え１００００Ｈｚ以下の音の音圧変化量が５ｄＢ以下であり、ＪＩＳ Ｌ１０９２Ａ法（静水圧法）により測定される耐水圧が３０ｃｍ以上であるポリテトラフルオロエチレン多孔質膜が示されている。

また特許文献３には、防水性および通音特性に優れる防水通音膜として、厚さ方向に貫通する複数の貫通孔が形成された、非多孔質の樹脂フィルムと、前記樹脂フィルムの主面上に形成された、前記複数の貫通孔と対応する位置に開口を有する撥液層と、を備え、前記貫通孔は、直線状に延びるとともに１５μｍ以下の径を有し、前記樹脂フィルムにおける前記貫通孔の孔密度は、１×１０³個／ｃｍ²以上１×１０⁹個／ｃｍ²以下であり、前記樹脂フィルムは、当該フィルムの主面に垂直な方向に対して傾いた方向に延びる前記貫通孔を有し、当該傾いて延びる方向が異なる前記貫通孔が前記樹脂フィルムに混在している防水通気膜が提案されている。

特許文献４には、生活防水レベル以上の防水性確保と、音割れの発生の抑制とを実現し得た防水通音膜として、ポリテトラフルオロエチレン多孔質膜からなる通音領域を有し、ＪＩＳ Ｌ１０９６に規定されている通気性測定法のＡ法（フラジール法）に準拠して測定した前記多孔質膜の厚さ方向の通気度が２ｃｍ³／ｃｍ²／ｓ以上であり、ＪＩＳ Ｌ１０９２に規定されている防水性試験方法のＢ法（高水圧法）に準拠して測定した前記多孔質膜の耐水圧が３ｋＰａ以上である防水通音膜が提案されている。

しかしながら近年では、優れた防水性と共に、従来品よりもより高い音響特性を示す防水通音膜が求められている。

特開平０３−０４１１８２号公報 特開平１０−１６５７８７号公報 特開２０１５−０６３１２１号公報 特開２０１５−１１９４７４号公報

本発明は上記の様な事情に着目してなされたものであって、その目的は、優れた防水性と共に、従来品よりもより高い音響特性、特には広い周波数領域にわたり周波数による音圧レベルの違いが十分に抑えられた防水通音カバーと、この防水通音カバーを用いた防水通音カバー部材および音響装置を実現することにある。

上記課題を解決できた音響装置用の防水通音カバーは、周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の最大音圧レベルと最小音圧レベルの差（以下、最大音圧レベルと最小音圧レベルの差を「音圧レベル差」という）が１３．０ｄＢ以下を満たす周波数特性曲線を有し、かつ周波数１ｋＨｚにおける挿入損失が１４．０ｄＢ未満であり、更に、下記の（１）および（２）を満たす多孔質膜を有するところに特徴がある。
（１）ＪＩＳ Ｌ１０９２の耐水度試験Ｂ法（高水圧法）に基づいて測定される耐水圧が２０ｋＰａ以上であると共に、ＪＩＳ Ｌ１０９６のＡ法（フラジール形法）に基づいて測定される通気量が３．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上である。
（２）ＡＳＴＭ Ｄ４１２に基づいて測定される引張強度が５．５Ｎ以上である。

前記多孔質膜は、複数の結節と該結節間に形成される複数のフィブリルを有する多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を有し、かつ前記結節の長さ／直径で表されるアスペクト比が２５以上であることが好ましい。

前記防水通音カバーは、膜厚が１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内であることが好ましい。

前記多孔質膜の耐水圧は５５ｋＰａ以下であることが好ましい。

前記周波数特性曲線では、周波数１ｋＨｚの音圧レベルよりも周波数８ｋＨｚの音圧レベルの方が小さいことが好ましい。

また前記周波数特性曲線では、周波数３ｋＨｚから５ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差が４．０ｄＢ以下であり、かつ周波数５ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差が９．０ｄＢ以下であることが好ましい。

前記多孔質膜は、単層の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜であることが好ましい。

本発明には、前記防水通音カバーと、該防水通音カバーの少なくとも片面に形成された支持層とを有する点に特徴がある防水通音カバー部材も含まれる。

また本発明には、上記防水通音カバー部材を有する音響装置も含まれる。前記音響装置は、音波の発信および／または受信を行うものであって、音波が通過するための開口部を有する筐体と；前記筐体の内部に配置された音波電気変換装置と；前記筐体の開口部を覆う前記防水通音カバー部材と；を有することを特徴とする。

音響装置に用いられる本発明の防水通音カバーは、高い耐水圧および高い通気量を示すと共に、一定以上の強度を示す多孔質膜を含んでいるため、優れた防水性と共に、従来よりもより優れた音響特性、特には、広い周波数領域にわたり周波数による音圧レベルの違いが十分に抑えられているといった特性を示す。本発明によれば、上記防水通音カバーと、該防水通音カバーを用いた防水通音カバー部材および音響特性の優れた音響装置とを提供できる。

図１は、実施例における耐水圧と通気度の関係を示すグラフである。 図２は、実施例においてスピーカーのキャリブレーションに用いた音響評価装置の模式図である。 図３は、実施例において実測定に用いた音響評価装置の模式図である。 図４は、図３の領域Ｒの拡大断面図である。 図５は、実施例で用いたパーツサンプルの、多孔質膜側からの上面図と直径位置での断面図である。 図６は、表１のＮｏ．４の周波数特性曲線である。 図７は、表１のＮｏ．５の周波数特性曲線である。 図８は、実施例における通気度と周波数１ｋＨｚでの挿入損失との関係を示すグラフである。

本発明者らは、優れた防水性と従来品よりもより高い音響特性、具体的には音圧レベルが一定以上であると共に、特に、周波数が例えば１００〜１００００Ｈｚの広い周波数領域にわたって、周波数による音圧レベルの違いが十分に抑えられた防水通音カバーを得るべく、鋭意研究を重ねた。

その結果、上記特性を実現し得た本発明の防水通音カバーは、下記の（１）および（２）を満たす多孔質膜を有するものであって、かつ、周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の最大音圧レベルと最小音圧レベルの差（音圧レベル差）が１３．０ｄＢ以下を満たす周波数特性曲線を有し、更に周波数１ｋＨｚにおける挿入損失が１４．０ｄＢ未満を満たすことを見出した。以下、まず本発明の防水通音カバーを構成する多孔質膜の下記（１）および（２）の特性について説明する。尚、本発明において、音圧レベルの単位「ｄＢ」は、２０μＰａを基準としている。
（１）ＪＩＳ Ｌ１０９２の耐水度試験Ｂ法（高水圧法）に基づいて測定される耐水圧が２０ｋＰａ以上であると共に、ＪＩＳ Ｌ１０９６のＡ法（フラジール形法）に基づいて測定される通気量が３．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上である。
（２）ＡＳＴＭ Ｄ４１２に基づいて測定される引張強度が５．５Ｎ以上である。

（多孔質膜の耐水圧および通気量）
本発明の防水通音カバーを構成する多孔質膜は、上記（１）に示す通り、上記方法で測定される耐水圧が２０ｋＰａ以上であると共に、上記方法で測定される通気量が３．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上である。後記の実施例に示す通り、特に通気度を高めることによって、周波数１ｋＨｚにおける挿入損失を十分に抑制することができる。上記耐水圧は、好ましくは２５ｋＰａ以上、より好ましくは３０ｋＰａ以上である。また上記通気量は、好ましくは５．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上、より好ましくは７．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上である。

上記耐水圧と通気量は、後述する図１の●で示す通り反比例の関係にある。例えば後述する図１から、上述した通気量３．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上を達成させるには、耐水圧を９０ｋＰａ以下に抑えることが好ましい。耐水圧は、より好ましくは５５ｋＰａ以下である。また後述する図１から、上述した耐水圧２０ｋＰａ以上を達成させるには、通気量を２５ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以下とすることが好ましい。通気量は、より好ましくは１７ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以下、更に好ましくは１０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以下である。

（多孔質膜の引張強度）
上記多孔質膜は、更に、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に基づいて測定される引張強度が５．５Ｎ以上を満たす。上記引張強度は、好ましくは６．０Ｎ以上、より好ましくは７．０Ｎ以上、更に好ましくは１０．０Ｎ以上である。一方、上記引張強度が高すぎても、高周波域での挿入損失が大きくなると考えられることから、引張強度は、好ましくは３０Ｎ以下、より好ましくは２０Ｎ以下である。

前記多孔質膜の耐水圧、通気量および引張強度の詳細な測定条件は、後記の実施例に記載の通りである。

（本発明の多孔質膜に適用可能な、材質、形態、製造方法）
本発明の多孔質膜は、上記特性を満たせばよく材質は限定されない。該多孔質膜の材質として、以下の樹脂で形成された多孔質フィルムが挙げられる。例えば、ポリアミド、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン；ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレンコポリマー（ＦＥＰ）、テトラフルオロエチレン−（ペルフルオロアルキル）ビニルエーテルコポリマー（ＰＦＡ）等の防水性に優れたフッ素樹脂；が挙げられる。

上記多孔質膜の材質として、好ましくは多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜や多孔質の高分子量ポリエチレン膜が挙げられる。より好ましくは多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜である。更に好ましくは、複数の結節と該結節間に形成される複数のフィブリルを有し、かつ前記結節の長さ／直径で表されるアスペクト比が２５以上である多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜である。

前記多孔質膜の形態として、１種の多孔質樹脂フィルムからなる単層と；２種以上の多孔質樹脂フィルムからなる積層（ラミネート）と；これらと、不織布、織物や編物等のネット、メッシュ等、伸縮性を持つ通気性の補強層との積層と；が挙げられる。前記積層の場合、上記耐水圧、通気量および引張強度は、積層の状態で測定される。この多孔質膜の好ましい形態として、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を含む形態、つまり前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の単層や、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を含む積層が挙げられる。該積層の例として、複数の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の積層や、多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜と前記補強層（例えば不織ポリエステル布等の不織布）との積層が挙げられる。多孔質膜のより好ましい形態は、前記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜の単層である。

前記多孔質膜は、表面張力の低い液体による漏れを十分抑制するために、撥液処理が施されていてもよい。撥液処理として、多孔質膜表面に撥液剤をコーティングする場合の他、多孔質膜中に疎水性ナノ粒子を混和することが挙げられる。この場合の「撥液」とは、液体をはじくことをいい撥水および／または撥油を意味する。前記多孔質膜に撥液性を持たせることで、体脂や機械油、水滴などの音響特性等の機能を低下させる様々な汚染物が、多孔質膜の細孔内に浸透若しくは保持されるのを抑制できる。撥液処理に用いる材料および方法として、例えば、米国特許第５，１１６，６５０号、同第５，２８６，２７９号、同第５，３４２，４３４号、同第５，３７６，４４１号等に開示された材料および方法を使用することができる。特に撥液処理として、フッ素含有ポリマーのコーティングが挙げられる。上記フッ素含有ポリマーとして、例えば、米国特許第５，３８５，６９４号および同第５，４６０，８７２号の各明細書に教示されているジオキソル／ＴＦＥコポリマー、米国特許第５，４６２，５８６号に教示されているペルフルオロアルキルアクリレートおよびペルフルオロアルキルメタクリレート、そしてフルオロオレフィン、フルオロシリコーンなどが挙げられる。この中でも、ジオキソル／ＴＦＥコポリマーおよびペルフルオロアルキルアクリレートポリマーで処理することが好ましい。

前記多孔質膜は、カーボンブラックのような顔料または見栄えをよくする目的で着色に使用される染料等の着色剤を、塗布または含有する等の着色処理が施されていてもよい。

上記多孔質膜は、例えば相分離法；高分子や有機物、無機物を用いた抽出法；酸・アルカリ処理等による化学処理法；延伸法；照射エッチング法；融着法；機械的、物理的または化学的な手段による発泡法；プラズマ処理またはグラフト処理等の表面処理法；または、これらの技術を複数組み合わせた複合法；等の公知の方法で得ることができる。複数の結節と該結節間に形成される複数のフィブリルを有する多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を得るには、例えば、米国特許第３，９５３，５６６号、同第４，１８７，３９０号、同第４，１１０，３９２号、同第５，８１４，４０５号のそれぞれの明細書に記載の材料やプロセスを用い、例えば延伸倍率や加熱温度を調整することが挙げられる。この中でも米国特許第５，８１４，４０５号に記載の方法を参照することで、前記結節と複数のフィブリルを有し、かつ前記結節の長さ／直径で表されるアスペクト比が２５以上の延伸膨脹ポリテトラフルオロエチレン（ｅＰＴＦＥ）を得ることができる。

上記多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を得る場合の製造方法の一例を次に挙げる。ＰＴＦＥのファインパウダーと成形助剤を混合成形し、成形助剤を除去した後、高温高速度で延伸し、さらに必要に応じて焼成する工程によって得ることができる。前記延伸は、１軸延伸であってもよいし、２軸延伸であってもよい。また、例えば米国特許第５，８１４，４０５号に記載の様に、ＰＴＦＥ樹脂パウダーを用い、押出・圧延等により得られるテープを、ＰＴＦＥ樹脂の結晶融点（３４３℃）より低い温度で長手方向に延伸膨張させ、まず微細多孔質延伸膨張ＰＴＦＥ（ｅＰＴＦＥ）を得る。次いで前記ＰＴＦＥの結晶融点を上回る例えば３４３〜３７５℃に加熱し、アモルファス固定する。そして更に存在する最も高い融点のＰＴＦＥの結晶融点を上回る温度まで加熱してから、前記延伸の方向と例えば直角な方向に伸長することで得ることができる。

本発明で規定する耐水圧、通気度および引張強度を満たす多孔質膜を得るには、上記製造方法において、例えばアモルファス固定前後の延伸倍率を制御することが挙げられる。

（防水通音カバーの膜厚）
本発明の防水通音カバーの膜厚は、１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内とすることが好ましい。前記膜厚は、より好ましくは１５μｍ以上、更に好ましくは１８μｍ以上、より更に好ましくは２０μｍ以上であり、より好ましくは２５０μｍ以下、更に好ましくは２２０μｍ以下、より更に好ましくは２００μｍ以下である。前記防水通音カバーの膜厚は、単層の場合は単層の膜厚を示し、積層の場合は合計膜厚を示す。前記防水通音カバーが多孔質膜のみから形成されている場合、この防水通音カバーの膜厚は多孔質膜の膜厚を意味する。前記防水通音カバーが単層の多孔質膜で形成されている場合、前記膜厚は５０μｍ以下であることが好ましく、４０μｍ以下であることがより好ましい。

本発明の防水通音カバーの形状は特に限定されない。防水通音カバーにおける音波が通過する領域（有効領域）に応じた形状とすればよい。形状として、例えば円状、楕円状、矩形状、多角形状が挙げられる。

（防水通音カバーの音響特性）
本発明の防水通音カバーは、上記多孔質膜を含むものであって、後記する実施例に示す装置を用い、かつ後記する実施例に示す条件で音響特性を評価したときに、次の特性を示すものである。即ち、後記する実施例で求められる横軸が周波数、縦軸が音圧レベルで表される周波数特性曲線において、周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の最大音圧レベルと最小音圧レベルの差（音圧レベル差）が１３．０ｄＢ以下の平坦な曲線を示す。上記音圧レベル差は、好ましくは１０ｄＢ以下、より好ましくは５ｄＢ以下、更に好ましくは３ｄＢ以下である。

従来のカバーを用いると、周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚのあたりでピークが生じる（後記する図７を参照）。ピークが生じると、周波数による音圧レベルの違いが大きくなり音質の低下を招く。また、後記の図７に示す通りこのピークはばらつきやすい。これに対して本発明の防水通音カバーは、上述の通り周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の最大音圧レベルと最小音圧レベルの差が十分に抑制されているため、音質の向上を期待できる。

更に本発明の防水通音カバーは、前記周波数特性曲線において、周波数１ｋＨｚでの挿入損失が１４．０ｄＢ未満であり音損失が少ない。上記挿入損失は、より好ましくは１０ｄＢ以下、更に好ましくは８．０ｄＢ以下、より更に好ましくは６．５ｄＢ以下、最も好ましくは５．０ｄＢ以下である。

前記挿入損失とは、後記する実施例に示す通り、図３においてパーツサンプル４のみ取り付けていない状態で測定した、周波数１ｋＨｚでの音圧レベル（９４ｄＢ）を基準とし、この基準からの音圧レベルの低下量（ｄＢ）をいう。

また、本発明の防水通音カバーは、前記周波数特性曲線における周波数３ｋＨｚから５ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差（３ｋ−５ｋＨｚ音圧レベル差）が４．０ｄＢ以下であり、かつ周波数５ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差（５ｋ−８ｋＨｚ音圧レベル差）が９．０ｄＢ以下であることが好ましい。つまり、上記３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの周波数帯域の上記各狭帯域においても、周波数による音圧レベルの違いが抑えられ、より平坦な周波数特性曲線を示すことが好ましい。前記３ｋ−５ｋＨｚ音圧レベル差は、より好ましくは３．０ｄＢ以下、更に好ましくは２．０ｄＢ以下、より更に好ましくは１．０ｄＢ以下である。前記５ｋ−８ｋＨｚ音圧レベル差は、より好ましくは６．０ｄＢ以下、更に好ましくは４．０ｄＢ以下、より更に好ましくは３．５ｄＢ以下である。

更に本発明の防水通音カバーは、前記周波数特性曲線において、周波数１ｋＨｚの音圧レベルよりも周波数８ｋＨｚの音圧レベルの方が小さく、音圧レベルの変化が抑えられていることが好ましい。

（防水通音カバー部材）
本発明には、前述の防水通音カバーと；該防水通音カバーの少なくとも片面に、支持層が形成された点に特徴を有する防水通音カバー部材を含む。上記支持層として、上述した音響特性を損なわない範囲で、特開２００９−３０３２７９号公報に示された種々の構造の接着支持システムを採用することができる。好ましくは、防水通音カバーの周縁部に支持層を有する形態である。上記支持層の厚さは例えば１〜５００μｍとすることができる。

該支持層を構成する材料として、例えば樹脂や金属が挙げられる。樹脂として、例えばアクリル、ポリアミド、ポリアクリルアミド、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリウレタン、ポリシリコンなどを含む分類から選択された、液体状または固体状の、熱可塑性タイプ、熱硬化性タイプまたは反応性硬化タイプのものが挙げられる。または、ステンレスやアルミニウム等の金属、または該金属と上記樹脂との複合材料であってもよい。上記防水通音カバーと支持層の接着方法として、例えば加熱接着、超音波接着、接着剤による接着、両面テープによる接着が挙げられる。防水通音カバーに直接的に被着する場合は、例えばスクリーン印刷、グラビア印刷、スプレーコーティング、粉末コーティング等を行うことが挙げられる。上記支持層として、両面粘着テープを使用することもできる。両面粘着テープには、ポリエチレン不織布、ポリプロピレン不織布、ナイロン不織布等を芯材とした不織布基材両面粘着テープ、ＰＥＴ基材両面粘着テープ、ポリイミド基材両面粘着テープ、ナイロン基材両面粘着テープ、発泡体（例えば、ウレタンフォーム、シリコーンフォーム、アクリルフォーム、ポリエチレンフォーム）基材両面粘着テープ、基材レス両面粘着テープなど様々なタイプのものを用いることができる。

また特開２００９−３０３２７９号公報に示された様な音響ガスケットを設けて、音波電気変換装置との距離等を調整することもできる。音響ガスケット材料として、当業者に知られている市販の材料を用いることができる。例えば、軟質のエラストマー系材料または発泡エラストマー、例えばシリコーンゴムやシリコーンゴムフォームを使用することができる。

（音響装置）
本発明には、上記防水通音カバー部材を用いた音響装置も含まれる。該音響装置は、音波の発信および／または受信を行うものであって、
音波が通過するための開口部を有する筐体と；
前記筐体の内部に配置された音波電気変換装置と；
前記筐体の開口部を覆う、前述の防水通音カバー部材と；を有する点に特徴がある。

上記音響装置として、スピーカー、マイクロフォン、レシーバー等の電気音響変換装置を装備する、上述したスマートフォンを含む携帯電話や、小型ラジオ、携帯音楽プレーヤー、携帯ゲーム機などの携帯音楽再生機、トランシーバー、ヘッドホン、イヤホン、屋外マイク、ビデオカメラ、デジタルカメラ、タブレットＰＣ、ノートＰＣ等の、音声機能を有する電気製品；や、これらの電気製品における、上記スピーカー、マイクロフォン、レシーバー等の音波電気変換装置、前記筐体、および前記音響カバーを有する音響ユニット；が挙げられる。

音響装置は、上述の通り、筐体の外部と筐体内部に構成される音響空間との間で音波を通過させる開口部を有する筐体と；前記筐体の内部に配置されて、音波を発信するスピーカーやブザー等または音波を受信するマイク等の音波電気変換装置と；を有し、前記開口部が、前記防水通音カバーを含む防水通音カバー部材で覆われている。音響装置における上記構成以外は特に限定されず、上述した各音響装置で通常用いられている構成を採用することができる。即ち、上記筐体のサイズ・形状・材質や、筐体に設けられた開口部の形状・サイズ、音波電気変換装置の種類は、上記各音響装置で一般に用いられている仕様のものを適用すればよい。

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明は下記実施例によって制限されず、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。即ち、以下の実施例では、防水通音カバーとして単層の多孔質膜を用いて評価しているが、本発明はこれに限定されず、上述した種々の態様を採用することができる。

多孔質膜として、表１に示す種々の単層の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を準備した。

表１に示す種々の単層の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜のうち、Ｎｏ．１〜４は、米国特許第５，８１４，４０５号公報の教示内容に従って、多孔質の延伸膨脹ポリテトラフルオロエチレン（多孔質ｅＰＴＦＥ）膜を調製した。またＮｏ．５〜９は、米国特許第３，９５３，５６６号公報、同第４，１８７，３９０号公報、同第４，１１０，３９２号公報の教示内容に従って、多孔質の延伸膨脹ポリテトラフルオロエチレン（多孔質ｅＰＴＦＥ）膜を調製した。上記教示内容において、延伸倍率や加熱温度を調整することにより、特性が種々の多孔質ｅＰＴＦＥ膜を得た。

得られた各多孔質ｅＰＴＦＥ膜の膜厚や特性を下記の通り評価した。

（１）膜厚
得られた各多孔質ｅＰＴＦＥ膜の膜厚は、目盛０．００１ｍｍ、測定子の径１０ｍｍのダイヤルゲージを使用して測定した。その結果を表１に示す。

（２）耐水圧（ｉＷＥＰ）
ＪＩＳ Ｌ１０９２（２００９）の耐水度試験Ｂ法（高水圧法）に基づき、耐水圧を測定した。上記耐水度試験Ｂ法において、昇圧は０．９８ｋＰａ／秒とした。また、膜の変形を抑えるために、膜の加圧面の反対側にステンレス製のメッシュ（メッシュサイズ１２０）を設置して上記測定を行った。測定結果を表１に示す。

（３）通気量
ＪＩＳ Ｌ１０９６（２０１０）のＡ法（フラジール形法）に基づいて、通気量を測定した。測定結果を表１に示す。

そして上記（３）で測定した通気量が３．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上であると共に、上記（２）で測定した耐水圧が２０ｋＰａ以上である場合を合格とした。上記表１のＮｏ．１〜７の通気量と耐水圧の関係を図１に示す。前記図１には、前記特許文献１〜４に示されたデータも併せて示した。

（４）引張強度
ＡＳＴＭ Ｄ４１２に基づいて引張試験を行い、引張強度を求めた。該引張試験において、試験片はＦタイプを使用し、試験速度は７７．２ｍｍ／ｍｉｎとした。この引張試験は、上記多孔質膜の長手方向（ＭＤ方向）と、長手方向に直交する幅方向（ＴＤ方向）のそれぞれについて行い、これらの平均値を引張強度とした。測定結果を表１に示す。この引張強度が５．５Ｎ以上の場合を合格とした。

（５）膜構造の観察
走査型電子顕微鏡において、倍率１０００倍で、各多孔質ｅＰＴＦＥ膜を観察した。その結果、いずれの膜も、複数の結節と該結節間に形成される複数のフィブリルを有することを確認した。

また前記結節の長さ／直径で表されるアスペクト比は、次の通り測定した。走査型電子顕微鏡において、倍率は、１視野内に両端を観察できる結節が少なくとも１本示されるようにした。そして、上記結節の長さとその結節の幅（直径）を測定しアスペクト比を求めた。任意の５視野で該アスペクト比を求め、その値を平均して結節のアスペクト比とした。該方法で確認したところ、後記の表１におけるＮｏ．１〜４は、前記結節の長さ／直径で表されるアスペクト比が２５以上であったが、Ｎｏ．５〜９は、上記アスペクト比が２５を下回った。

（６）音響特性
（音響評価装置）
音響特性の評価は、図２および図３に模式的に示す、音響装置を模擬した音響評価装置を用いて行った。

まず、図２に示す音響評価装置を用いてスピーカーのキャリブレーションを行った。詳細は次の通りである。図２に示す通り、無響箱１(Ｂ＆Ｋ製、Ａｎｅｃｈｏｉｃ Ｔｅｓｔ Ｂｏｘ ４２３２）の中に、リファレンスマイク２Ａ（Ｂ＆Ｋ製、１／４インチ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ−Ｆｉｅｌｄ Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ４９３８−Ａ−０１１）をセットした。マイク２Ａと無響箱１に内蔵されているスピーカー３との距離は６０ｍｍとした。そして、スピーカー３からの音圧レベルが１００〜１００００Ｈｚの全周波数で９４ｄＢになるようにスピーカー３のキャリブレーションを行った。

その後、前記リファレンスマイク２Ａを、図３に示す通り、測定用マイク２Ｂ（ＭＥＭＳマイク：Ｋｎｏｗｌｅｓ製、Ｚｅｒｏ−Ｈｅｉｇｈｔ ＳｉＳｏｎｉｃＴＭ Ｍｉｃｒｏｐｈｏｎｅ ＳＰＵ０４１０ＬＲ５Ｈ)と、防水通音カバー部材に相当するパーツサンプル４とが、筐体に相当するパーツサンプル固定用治具５に取り付けられたものに交換し、実測定を行った。この場合もマイク２Ｂとスピーカー３との距離を６０ｍｍとした。この実測定では、上記の通り測定用マイクとして、携帯電話などでよく使用されるＭＥＭＳマイクを使用した。図２および図３において、６はコンディショニングアンプ、７はパワーアンプ、８はコンピューターを示す。

前記図３の領域Ｒの拡大断面図を図４に示す。前記測定用マイク２Ｂと前記パーツサンプル４とは、この図４に示す通り筐体に相当するプラスチック製のパーツサンプル固定用治具５に取り付けられている。図４のＸで示されるパーツサンプル固定用治具５のチャネル部分は直径０．８ｍｍで長さが２．０ｍｍであり、図４のＹで示されるパーツサンプル固定用治具５のキャビティ部分は直径６．０ｍｍで長さが１．０ｍｍである。図４において、９はフレキシブル基板、１０は基板固定用両面テープを示す。

上記パーツサンプル４は次の通り用意した。まず、両面テープに打ち抜き加工を施して内径１．５ｍｍの穴をあけた。この両面テープ４Ａと、防水通音カバーとしての多孔質膜４Ｂとを積層させた後、外径が７ｍｍになるように穴の周りを打ち抜いて、図５に示すリング状のパーツサンプル４を作製した。図５では、パーツサンプルの多孔質膜側からの上面図と直径位置での断面図を示す。

（評価方法）
上記装置を用いて次の通り評価した。まずブランクとして、図３においてパーツサンプル４のみ取り付けていない状態で、周波数１００〜１００００Ｈｚでの音圧レベルを測定した。その後、図３に示す通りパーツサンプル４を取り付けた状態で、周波数１００〜１００００Ｈｚでの音圧レベルを測定した。そして、横軸が周波数で縦軸が音圧レベルである周波数特性曲線を得た。上記パーツサンプル４を取り付けた状態での測定は繰り返し５回行った。これらの測定結果の一例として、表１のＮｏ．４とＮｏ．５の周波数特性曲線をそれぞれ図６、図７に示す。得られた周波数特性曲線から、下記（ａ）〜（ｅ）を求め、更に、周波数１ｋＨｚにおける挿入損失、即ち［前記ブランク状態での周波数１ｋＨｚの音圧レベル：９４ｄＢ］−［周波数１ｋＨｚにおける音圧レベル］の値を求めた。これらの測定結果を表１に示す。
（ａ）１ｋＨｚでの音圧レベル
（ｂ）８ｋＨｚでの音圧レベル
（ｃ）３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差（３ｋ−８ｋＨｚ音圧レベル差）
（ｄ）３ｋＨｚから５ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差（３ｋ−５ｋＨｚ音圧レベル差）
（ｅ）５ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差（５ｋ−８ｋＨｚ音圧レベル差）

そして、３ｋ−８ｋＨｚ音圧レベル差が１３．０ｄＢ以下を満たし、かつ１ｋＨｚにおける挿入損失が１４．０ｄＢ未満の場合を合格とした。また３ｋ−５ｋＨｚ音圧レベル差は、４．０ｄＢ以下であることが好ましく、５ｋ−８ｋＨｚ音圧レベル差は９．０ｄＢ以下であることが好ましいと評価した。Ｎｏ．１〜７のデータを用いて作成した、通気度と上記１ｋＨｚにおける挿入損失との関係を示したグラフを図８に示す。

表１、図１および図８から次のことがわかる。Ｎｏ．２〜４の多孔質膜は、規定する高い耐水圧を満たすと共に通気量を満たし、かつ引張強度も一定以上である。特に図８から、通気量を十分に高めることによって１ｋＨｚにおける挿入損失を十分かつ確実に抑制できることがわかる。また図１から、Ｎｏ．２〜４のいずれの多孔質膜も、従来の多孔質膜よりもより高い耐水圧とより高い通気量の両立を達成できたことがわかる。この多孔質膜を用いた防水通音カバーは、表１に示す通り優れた音響特性を示した。具体的には、音圧レベルの損失が抑制され、かつ、周波数広帯域において周波数による音圧レベルの違いが抑えられ、安定した音響特性を示した。

これに対し、Ｎｏ．１やＮｏ．８では通気量が小さく、１ｋＨｚでの挿入損失が大きくなった。また周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの広帯域において周波数による音圧レベルの違いが大きくなった。Ｎｏ．５〜７は、引張強度が小さく、周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの広帯域において周波数による音圧レベルの違いが大きくなった。またＮｏ．９は、膜厚が薄く、耐水圧はかなり高いが通気量は小さい膜である。この膜では、特に周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの広帯域において周波数による音圧レベルの違いが大きくなった。

また、上記図６、図７はそれぞれ、同じ条件で繰り返し５回測定した結果を重ね合わせたものである。本発明の要件を外れる多孔質膜を用いた図７では、ピークが大きく、かつピークの最大値にばらつきがあった。これに対し、本発明の要件を満たす多孔質膜を用いた図６では、ピークが十分低く抑えられているかほとんど生じておらず、かつ、わずかにピークが生じている場合であっても、その最大値は周波数約８ｋＨｚで一定であり、バラツキがほとんど生じていないことがわかる。

以上の結果から、優れた防水性と共に、従来品よりもより高い音響特性、特には広い周波数領域にわたり、周波数による音圧レベルの違いが十分に抑えられた防水通音カバーを得るには、前記耐水圧と共に、通気量と引張強度の両方が一定以上の値を示す多孔質膜が備わっていることが有効であることがわかる。この防水通音カバーを音響装置に用いれば、優れた防水性を発揮して音響装置を保護できると共に、安定して優れた音響特性を示す音響装置を実現できる。

１ 無響箱
２Ａ リファレンスマイク
２Ｂ 測定用マイク
３ スピーカー
４ パーツサンプル
４Ａ 両面テープ
４Ｂ 多孔質膜
５ パーツサンプル固定用治具
６ コンディショニングアンプ
７ パワーアンプ
８ コンピューター
９ フレキシブル基板
１０ 基板固定用両面テープ
Ｘ パーツサンプル固定用治具のチャネル部分
Ｙ パーツサンプル固定用治具のキャビティ部分

Claims (7)

1. 音響装置に用いられる防水通音カバーであって、
   該防水通音カバーは、
   周波数３ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の最大音圧レベルと最小音圧レベルの差（以下、最大音圧レベルと最小音圧レベルの差を「音圧レベル差」という）が１３．０ｄＢ以下を満たす周波数特性曲線を有し、かつ周波数１ｋＨｚにおける挿入損失が１４．０ｄＢ未満であり、更に、
   下記の（１）および（２）を満たす多孔質膜を有することを特徴とする音響装置用の防水通音カバー。
   （１）ＪＩＳ Ｌ１０９２の耐水度試験Ｂ法（高水圧法）に基づいて測定される耐水圧が２０ｋＰａ以上、５５ｋＰａ以下であると共に、ＪＩＳ Ｌ１０９６のＡ法（フラジール形法）に基づいて測定される通気量が３．０ｃｃ／ｃｍ²・ｓｅｃ以上である。
   （２）ＡＳＴＭ Ｄ４１２に基づいて測定される引張強度が５．５Ｎ以上である。
   ここで、前記多孔質膜は、
   複数の結節と該結節間に形成される複数のフィブリルを有する多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜を有し、かつ
   前記結節の長さ／直径で表されるアスペクト比が２５以上である防水通音カバー。
2. 膜厚が１０μｍ以上３００μｍ以下の範囲内である請求項１に記載の防水通音カバー。
3. 前記周波数特性曲線では、周波数１ｋＨｚの音圧レベルよりも周波数８ｋＨｚの音圧レベルの方が小さい請求項１または２に記載の防水通音カバー。
4. 前記周波数特性曲線では、周波数３ｋＨｚから５ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差が４．０ｄＢ以下であり、かつ周波数５ｋＨｚから８ｋＨｚまでの範囲の音圧レベル差が９．０ｄＢ以下である請求項１〜３のいずれかに記載の防水通音カバー。
5. 前記多孔質膜は、単層の多孔質ポリテトラフルオロエチレン膜である請求項１〜４のいずれかに記載の防水通音カバー。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載の防水通音カバーと、該防水通音カバーの少なくとも片面に形成された支持層とを有することを特徴とする防水通音カバー部材。
7. 音波の発信および／または受信を行う音響装置であって、
   音波が通過するための開口部を有する筐体と；
   前記筐体の内部に配置された音波電気変換装置と；
   前記筐体の開口部を覆う請求項６に記載の防水通音カバー部材と；を有することを特徴とする音響装置。

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