JPH01293099A

JPH01293099A - 圧電スピーカ

Info

Publication number: JPH01293099A
Application number: JP12318788A
Authority: JP
Inventors: Minoru Takahashi; 稔高橋; Hidetoshi Shimura; 志村　秀敏; Tadashi Kitamura; 正北村
Original assignee: SEIYUU SHOJI KK; Nippon Chemi Con Corp
Current assignee: SEIYUU SHOJI KK; Nippon Chemi Con Corp
Priority date: 1988-05-20
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-27

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】【産業上の利用分野］この発明は、圧電変換素子を設置する容器構造によって
音響特性を改善した圧電スピーカに関する。

〔従来の技術〕

従来、圧電変換素子を用いて電気信号を音響振動に変換
する電気合否変換器として圧電スピーカが用いられてい
る。圧電スピーカは、圧電素子の電歪作用を利用して振
動板を直接駆動することにより電気信号を音響振動に変
換するため、偏平・小型、低消費電力など、動電形スピ
ーカに無い優れた特徴を持つとともに、圧電素子によっ
て直接振動板を駆動するという構造から独特な音響特性
を持っているため、メロディアラームや玩具など限られ
た範囲で用いられて来た。

そして、圧電スピーカでは、ラジオなどの装置の一部に
簡易に固着するなどの方法が取られているため、外装ケ
ースが圧電変換素子とともに振動して不要振動を誘発す
る共鳴体になるなど、忠実度に欠けるものであった。特
に、圧電変換素子は、その構造上、振動板の縁部分を以
て設置部材などに固着されているため、その設置空間の
構造や、取付部材が振動板と直接間わり、音質などに影
古を与えることが知られている。

そこで、圧電変換素子を設置する容器構造によって音響
特性を改善するため、たとえば、第７図に示すように、
板状部材２として背面部材４、中間部材６および前面部
材８の三層構造を成す積層体が用いられ、この板状部材
２の前面部材８に中間部材６に至る深さを以て任意の形
状の凹部１０が形成されている。この四部１０には、そ
の形状に対応するとともに、その深さに対応した厚みを
持つ発泡性合成樹脂などで形成された枠部材１２が、凹
部１０の壁面との間に一定の間隙１４を設′けて設置さ
れ、この枠部材１２に形成された円形の透孔１６がその
中間に小径を成す段部を設けて形成され、この段部に圧
電変換素子１８が固着されている。そして、凹部１０に
は、枠部材１２に隣接して圧電変換素子１８を駆動する
ための音響変換回路２０が設置されている。

この圧電スピーカでは、枠部材１２を支持点として圧電
変換素子１８に音響振動を生じ、その背面圧は、枠部材
１２の透孔１６、中間部材６および圧電変換素子１８の
振動板１９で閉じられた背面空間によって調整される。

そして、圧電変換素子１８の振動は枠部材１２を振動さ
せるが、その振動が枠部材１２から板状部材２に対し、
間隙１４や背面部材４および中間部材６を以て伝達され
るので、伝達経路内に存在する空気などによって適当な
ダンパー効果が得られる。この結果、この圧電スピーカ
では、人声の特徴を表す中域周波数範囲に有効な音響変
換レベルが得られる。゛〔発明が解決しようとする課題
］このため、この圧電スピーカは、簡単なメツセージなど
を伝える音声電報などには有効であるが、枠部材１２と
前面部材８との間に間隙１４を設置しなければならない
構造的な複雑さがあるとともに、有効な周波数範囲が狭
く、音響特性についても改善の余地を残しているもので
あった。

そこで、この発明の目的は、再生可能な周波数範囲を拡
大し、繊細な人声や音楽表現などを可能にした圧電スピ
ーカの提供にある。

また、この発明の他の目的は、圧電変換素子を設置する
背面部材および前面部材に簡易な合成樹脂部材を用いて
音響特性を改善した圧電スピーカの提供にある。

さらに、この発明の他の目的は、背面空間側の合否イン
ピーダンスを低減させた圧電スピーカの提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の圧電スピーカは、パイプ状を成す複数の空洞
部が形成された背面部材に凹部を形成するとともに、こ
の凹部を塞いで圧電変換素子を設置し、この圧電変換素
子の前面側に、パイプ状の空洞部が形成された前面部材
を設置したものである。

また、この発明の圧電スピーカは、前記背面部材および
前記前面部材に、波形に成形された中芯の両面にライナ
ーを配した合成樹脂板を用いることができる。

さらに、この発明の圧電スピーカは、前記背面部材の凹
部の背面側に剛性の高い背面補強板を設置することがで
きる。

〔作　　　用〕

背面部材にパイプ状を成す複数の空洞部が形成されてい
るので、圧＠変換素子の背面側に形成された四部に空洞
部が通じ、圧電変換素子の背面側には背面部材の面積に
応じた広い背面空間が形成される。また、圧電変換素子
の前面側には空洞部が形成された前面部材が設置される
ので、前面空間も広く取ることができる。この結果、圧
電変換素子を取り付ける前面部材および前面部材によっ
て圧電変換素子の背面および前面側に広い空間部が形成
されて、圧電変換素子に自然な振動形態が得られ、低域
から高域に至るまでの広範囲に渡って必要な音響変換レ
ベルが実現され、繊細な人声や音楽などの再生音につい
てその特徴を良く表し、再現性が高められるのである。

また、前記背面部材および前記前面部材には、波形に成
形された中芯の両面側にライナーを配した合成樹脂板を
用いることにより、十分な剛性と弾性を得ることができ
るので、優れた音響特性が実現される。

そして、前記背面部材の凹部の背面側に高い剛性を持つ
背面補強板を設置すれば、背面空間での内部損失が低減
される。

〔実　施　例〕

第１図ないし第３図は、この発明の圧電スピーカの実施
例を示す。

圧電スピーカの外装ケースとしてボール紙や合成樹脂板
などの板状部材を以て偏平な直方体に形成されたカバー
２２が設置されている。このカバー２２には、矩形に形
成された背面板２４が設けられ、この背面板２４の各辺
部には、同一幅の側板２６．２８．３０．３２が形成さ
れている。各側板２６〜３２の頂部に折込み片３４．３
６．３８が形成されているとともに、側板３２には背面
板２４に対向して背面板２４と同形状の前面板４０が折
曲げ可能に形成されている。そして、背面板２４に対し
て側板２６〜３０が同一方向に直角に折り曲げられると
ともに、折込み片３４〜３８および前面板４０が平行面
を成すように折り曲げられ、各折込み片３４〜３８の上
に、前面板４０が接着剤などを以て固着される。したが
って、カバー２２は同一の部材を以て背面板２４、側板
２６〜３２および前面板４０からなる偏平な矩形の節状
体を成し、その内部に偏平な直方体を成す空間が形成さ
れる。

このカバー２２の内部には、背面板２４と同形状を成す
とともに、側板２６〜３２の高さに相当する厚みを以て
積層された背面部材４２および］１；■面部材４４が設
置されている。これら背面部材４２および前面部材４４
には、圧電変換素子４６を設置するための平面状を成す
取付部４８が設定されているとともに、この取付部４８
の下側には、駆動手段を収容するための四部５０が形成
され、この四部５０には圧電変換素子４６を駆動するた
めの音声再生回路および電源などが設置される。

ところで、背面部材４２および前面部材４４には、第２
図に示すように、上下方向に連続したパイプ状を成す複
数の空洞部５２が形成されており、高い剛性を持つ素材
が用いられている。この素材は、たとえば、合成樹脂板
を波形に成形した中芯５４の両面側に合成樹脂板からな
るライナー５６ａ、５６ｂまたはライナー５８ａ、５８
ｂを一体に固着させ、一方向に向かって連続した円形や
矩形の空洞部５２を以てハニカム構造を成し、平板状で
一定の厚みを持つ中空状の合成樹脂を反に形成されてい
る。

背面部材４２には圧電変換素子４６の背面に凹部を成す
透孔６０が形成され、この透孔６０に対応して前面部材
４４にも圧電変換素子４６と同径の透孔６２が形成され
ている。透孔６０は、圧電変換素子４６の振動板６４よ
り僅かに小さく設定され、その縁部に圧電変換素子４６
の振動板６４を取付は可能にされている。

そして、第３図に示すように、背面部材４２の背面側に
は背面板２４が固着され、透孔６０の背面部が背面板２
４で閉塞され、背面部材４２には透孔６０を以て凹部が
形成される。この凹部を成す背面部材４２の透孔６０の
周縁には、圧電変換素子４６の振動板６４が接着剤を以
て固着されるので、背面部材４２の透化６０は、その背
面側を背面板２４、その前面側を圧電変換素子４６によ
って閉塞される結果、圧電変換素子４Ｇの背面側に背面
部材４２によって背面空間ＢＳが形成されている。

また、圧電変換素子４６の振動板６４の−りには、前面
部材４４がその透孔６２を振動板６４に同心固状にして
接着剤によって固着され、圧電変換素子４６の振動板６
４は、前面部材４２の上に前面部材４４とともに固着さ
れている。

そして、圧電変換素子４６には、電極を兼ねる円形の振
動板６４の中央部に振動板６４と同心固状を成すセラミ
ックなどの圧電素子６６が固着され、この圧電素子６６
の表面にメタライズ処理などによって導電金属層からな
る電極６８が設置されている。振動板６４および電極６
８には、それぞれリード７０．７２が半田付けなどの接
続手段によって接続され、凹部５０側に引き出されてい
る。

このような構成によれば、圧電変換素子４６は、リード
７０．７２間に加えられる電気信号に応じて、背面部材
４２の一部を成すライナー５６ａを支持点として音響振
動を生じるとともに、圧電変換素子４６の前背面間は背
面部材４２および前面部材４４の接合面側のライナー５
６ａ、５８ｂによって遮断される。すなわち、ライナー
５６ａ、５８ｂば、圧電変換素子４６の前面側と背面側
とを遮断する遮蔽板を構成している。

そして、圧電変換素子４６の背面部には背面部材４２の
透孔６０によって主たる背面空間ＢＳが形成されている
とともに、この背面空間ＢＳには背面部材４２に形成さ
れている複数の空洞部５２が通じている。特に、透孔６
０は円形を成しているが、隔壁を成す中芯５４の透孔６
０側に臨む側面が斜めに切られているため、空洞部５２
が透孔６０と連結されている。したがって、圧電変換素
子４６の背面部には、円形の透孔６０のみの狭い範囲で
はなく、隣接して開放された空洞部５２による拡がりと
ともに、上下方向にパイプ状を成す多数の空洞部５２の
連結によって、透孔６０に臨む空洞部５２が透孔６０と
ともに実質的な背面空間ＢＳを形成しており、理想的な
背面空間状態が得られている。このため、圧電変換素子
４６の電気′ｆ５響変換時の背面圧は、十分な拡がりを
持つ背面空間ＢＳによって調整され、しかも、背面部も
背面部材４２の空洞部５２に伝達され、背面部材４２を
振動させるのである。

また、前面部材４４の透孔６２は前面板４０によって閉
塞されるが、圧電変換素子４６の前面側には、透孔６２
およびその透孔６２の側面側に通じる前面部材４４にお
ける複数の空洞部５２の連結によって前面空間ＦＳが形
成され、これによっても、圧電変換素子４Ｇの前面音圧
が解放状態になる。

そして、この圧電スピーカでは、圧電変換素子４６の背
面側に剛性の高い背面補強板として、たとえば、第４図
に示すように、背面部材４２と背面板２４との間に透孔
６０より大きい直径を持つ金属板７４を設置してもよい
。このようにすれば、背面板２４が剛性の低い合成樹脂
板やボール紙などで形成された場合に、その剛性を金属
板７４によって十分に補強でき、音ツインピーダンスの
低域によって背面圧の調整効果を高め、音圧の減衰を抑
制することができる。

なお、実施例では背面部材４２および前面部材４４を合
成樹脂板で形成した場合について説明したが、紙、積層
木板、金属板などで形成してもよい。

また、実施例では、背面部材４２のライナー５６ａの上
に圧電変換素子４６の振動板６４を固着し、振動板６４
の周囲部に前面部材４４のライナー５８ｂの透孔６２が
形成されているが、振動板６４の前面側に前面部材４４
のライナー５８ｂが重ね合わされて固着され、ライナー
５６ａ、５８ｂの間に圧電変換素子４６が挟み込まれて
設置されてもよい。

〔実験結果〕

圧電変換素子４６は、振動板６４として直径４０ｍｍの
真鍮板にチタン酸鉛とジルコン酸鉛の２成分系セラミッ
クを焼結して直径２８．５ｍｍの圧電素子６６を設置し
、その上に電極６８を設置したちのを用いた。この圧電
変換素子４６を第１図に示した容器構造に設定したもの
を第１実施例、第４図に示すように、背面部材４２の後
面に金属板７４を設置したものを第２実施例、また、第
７図に示した容器構造にしたものを比較例とした。

実験によれば、第５図に示すように、特性Ａ。

は第１実施例の場合、特性Ｂは比較例を表す。特性Ｂで
は、有効周波数範囲が６００〜４０００Ｈｚと非常に狭
（，１０００１ｆｚ付近で急激なレベル低下点Ｐ２とと
もに１５００１１ｚ付近で栄、激なレベルピーク点ｐ　
３カ生じ、また、３０００１ｒｚ付近でも急激なレベル
低下点Ｐ４が生じている。これに対し、第１実施例にお
ける特性Ａ、では、有効周波数範囲が３００１１ｚ〜３
００００Ｈｚまでの広範囲に拡大されており、４００　
Ｈｚ付近でレベル低下点Ｐ　＋　、１０００Ｈｚ付近で
比較例よりもレベル低下の度合いが緩やかなレベル低下
点Ｐ２′が生じているものの、レベルピーク点Ｐ３のよ
うな急激なレベル増強点もなく、低域から高域に至るま
で、緩やかなレベルの増強が得られている。

また、第６図に示すように、特性Ａ２ば第２実施例の場
合、特性Ｂは比較例を示し、背面側に金属板７４を設置
した第２実施例における特性Ａ２では、第１実施例にお
けるレベル低下点Ｐ１、Ｐ２のレベル低下が解消され、
特に、中音域でのレベルの増強が図られていることが判
る。

したがって、人声や音楽などを再生して評価した場合に
は、この発明の圧電スピーカでは、音質、音色などの再
現性に優れ、繊細な人声や音楽などの再現が可能であり
、自然音を忠実に、しかも、聞き易い音質を以て再現し
、優れた音響特性を持つことが確認された。

［発明の効果］以上説明したように、この発明によれば、背面部材にパ
イプ状を成す複数の空洞部が形成されているので、圧電
変換素子の背面側に形成された凹部に空洞部が通じ、圧
電変換素子の背面側には背面部材の面積に応じた広い背
面空間が形成され、また、圧電変換素子の前面側にも、
開口が形成され、かつ、開口に空洞部を通じさせた前面
部材が設置されるので、前面空間も広く取ることができ
、圧電変換素子の振動形態が自然になるので、人声や音
楽など、繊細な音の表現能力を高めることができる。

また、この発明によれば、背面部材および前面部材に、
波形に成形された中芯の両面にライナーを配した合成樹
脂板として、たとえば合成樹脂ダンボール板を用いて容
易に構成でき、優れた音響特性が実現される。

さらに、この発明によれば、背面部材の凹部の背面側に
高い剛性を持つ背面補強板を設置すれば、背面空間での
内部損失が低減され、音響特性が改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の圧電スピーカの実施例を示す斜視図
、第２図は第１図に示した圧電スピーカの要部分解斜視
図、第３図は第１図に示した圧電スピーカの■−■線断
面図、第４図はこの発明の圧電スピーカの他の実施例の
要部断面図、第５図は第１図および第７図に示した圧電
スピーカにおける電気音響変換特性を示す図、第６図は
第４図および第７図に示した圧電スピーカにおける電気
音響変換特性を示す図、第７図は従来の圧電スピーカを
示す図である。４２・・・背面部材４４・・・前面部材４６・・・圧電変換素子５２・・・空洞部５４・・・中芯５６ａ、５６ｂ、５８ａ、５８ｂ・・・ライナ６０・・
・透孔（四部）７４・・・金属板（背面補強板）

Claims

【特許請求の範囲】

１．パイプ状を成す複数の空洞部が形成された背面部材
に凹部を形成するとともに、この凹部を塞いで圧電変換
素子を設置し、この圧電変換素子の前面側に、パイプ状
の空洞部が形成された前面部材を設置した圧電スピーカ
。
２．前記背面部材および前記前面部材は、波形に成形さ
れた中芯の両面にライナーを配した合成樹脂板を用いた
請求項１記載の圧電スピーカ。
３．前記背面部材の凹部の背面側に剛性の高い背面補強
板を設置した請求項１記載の圧電スピーカ。