JPH03124200A - 圧電パネルスピーカ - Google Patents

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、圧電音響変換素子を用いたパネル状のスピ
ーカに関する。

【従来の技術】

圧電音響変換素子１は、第４図に示すように、円板状に
焼成し、分極処理した圧電セラミック板２をこれより径
の大きい真鍮等からなる振動板３に貼り合わせ、圧電セ
ラミック板２の表面に電極４をメタライズ処理により形
成し、前記振動板３と電極４とに接続したリード線５を
通じて音響信号を入力することによって、圧電セラミッ
ク板２が分極方向にたわみ運動を生じ、このたわみ運動
によって振動板３を振動させて、音響出力を発生させる
。 またこの図では、圧電セラミック板２を振動板３の片面
のみに貼り合わせたいわゆるユニモルフ型の圧電音響変
換素子１を示しているが、振動板３の裏面にも同様にセ
ラミック板２を貼り、電極４を形成したバイモルフ型の
圧電音響変換素子もある。 従来の圧電音響変換素子は、ブザーや電話器のリンガ−
など、単音の発生のための目的が主であったが、最近は
メロディ−アラームの音源、音声合成機器、ラジオ、オ
ーディオ機器のツイータなど、スピーカとしての用途に
使用されるようになっている。 圧電スピーカは、動電スピーカに比べて外観を薄くでき
ること、小型軽量であること、磁界が発生しないなどの
特徴があることから、小型あるいは薄型の音響機器のス
ピーカとして注目されている。しかし圧電音響変換素子
は、容量性のために低周波でのインピーダンスが高いこ
と、面積の大きい圧電セラミック板の焼成が困難などの
理由から中低音の出力が充分に得られないという欠点が
あった。このため従来は、高音域の再生を中心とした用
途に使われているのみであった。 最近、圧電音響変換素子を板状の部材に取付けたパネル
スピーカが作られている。パネルスピーカは、小さなも
のでは音の出るグリーテイングカードやメツセージ電報
などから、大きなものでは板状の部材の表面にポスター
などを貼り付けた室内装飾を兼ねたもの、さらには戸外
の音の出る広告など多数の用途が検討されている。また
このような用途に適合させるために、低音域の再生が充
分に行われる高忠実度の音響特性を持つものの開発が検
討されている。 第５図はこのような目的のために開発された従来のパネ
ルスピーカの断面を示したもので、バイモルフ型の圧電
音響変換素子１１は、円板状の振動板１３の両面に板状
の圧電セラミック板１２がエポキシ樹脂等によって貼り
合わせられている。なお、この図において音響信号を入
力するリード線は省略しである。 この圧電音響変換素子１１を保持するための板状部材３
４は、２枚の発泡ポリスチレン等の軽量の板状部材３４
ａ　、３４ｂのそれぞれ対面する位置に凹部３５．３６
が設けられており、凹部３５．３６の中央部には、圧電
音響変換素子１１を保持するための突起３７が各々形成
されている。 圧電音響変換素子１１は、２枚の板状部材３４ａ、３４
ｂをそれぞれを凹部３５．３６を対面させて密着した内
部に挟持される。この時圧電音響変換素子１１は、板状
部材３４ａ　、３４ｂの突起３７によって、その中央部
が両面から押さえられ固定がなされる。そして突起３７
の頂上部に接着材を塗布すれば固定がより強固に行える
。 この構造のパネルスピーカは、音響信号に対して、突起
３７によって固定された圧電音響変換素子１１の中心部
を支点として振動板１３の周辺がたわむように振動し、
凹部３５．３６によって形成された空間部に密閉された
空気を振動させてこの振動を板状部材３４に伝播させて
外部に音が放射される。 この構造のスピーカの場合、中低音域の振動は、空間部
を介して板状部材３４に伝播することで外部に放射され
るとともに、圧電音響変換素子１１は、適度な弾性を持
つ突起３７によって挟持されることによる制動作用と、
圧電音響変換素子１１が板状部材３４ａ　、　３４ｂに
よって外周を囲まれるので、高音域の振動は吸収制動さ
れ、相対的に低中音帯域の音圧が上昇して、全体として
平滑な周波数特性が得られる。 しかしながら、圧電音響変換素子１１の自由な振動領域
は、その中心部を支点にして円形の振動板１３の半径相
当分がたわみ運動によって前後に振れるのみである。こ
のため充分な低域の音圧を得るまでは到らず、より低い
帯域まで音圧を得るためには、振動板１３や圧電セラミ
ック板１２に、より径の大きなものを用いる必要があっ
た。 また第６図は、従来の別のパネルスピーカの構造を示し
たもので、このパネルスピーカは、発泡ポリスチレン等
からなる板状部材４１に穿たれた貫通孔４２に圧電音響
変換素子１１が取り付けられている。 この圧電音響変換素子１１は、板状部材４１の裏面側に
取り付けられた、外面が球状で内部に凹部４４を持つ支
持部材４３の凹部４４から複数のスプリング４５によっ
て支持された円錐状の押圧部材４６の頂点部分によって
圧電音響変換素子１１の裏面中央部が押圧されている。 なお支持部材４３の周面部４７は、板状部材４１の裏面
側の貫通孔４２の周囲に接着材等によって固着されてい
る。また押圧部材４６には適当な質量を得るため、重り
４８が取付けられている。 なお支持部材４３には、背面圧を調整するための透孔４
９が設けられ、圧電音響変換素子１１の背面の圧力を調
整し、周波数特性を向上させるようになっている。 この構造のパネルスピーカの場合、圧電音響変換素子１
１の中心部を押圧する押圧部材４６の質量やスプリング
４５の強さを適宜選択することで、圧電音響変換素子１
１の高音域の振動を制動吸収し、中低音域の振動を相対
的に増加させ、周波数特性の平坦化を図っている。 またこの構造の場合、中低音域の振動は振動板１３から
、板状部材４１に伝播して、板状部材４１も振動させる
ことで中低音域の音圧の上昇を図ることができる。しか
し、支持部材４３が板状部材４１の貫通孔４２の周面部
４７で固着されているので、板状部材４１は固着点で振
動が抑制され、固着点より外部に中低域の振動が効率よ
く伝わらず、充分な振動ができないという欠点があった
。

【発明が解決しようとする課題】

この発明は、従来のこのような欠点を改良したもので、
圧電音響変換素子の高音帯の振動を適宜抑制させるとと
もに、中低音帯の振動を圧電音響変換素子を保持する板
状部材へ効率よく伝達させ、中低音域の音圧を上昇させ
ることで周波数特性を低音から高音に至る広帯域につい
て平坦な特性を実現させ、高い忠実度を持った音響再生
を行うパネルスピーカを得ることを目的としている。

【課題を解決するための手段】

この発明のパネルスピーカは、振動板を構成する板状部
材に穿った透孔に圧電音響変換素子を取り付け、前記板
状部材の外周を剛性を有する枠材で保持してなる圧電パ
ネルスピーカにおいて、板状部材裏面側の圧電音響変換
素子の保持部上面を跨いで前記枠材間にかけて桟を張り
渡し、前記圧電音響変換素子の略中央部と桟部とを弾性
部材片で接合したことを特徴としている。

【作　　用】

この発明のパネルスピーカは、圧電音響変換素子の振動
部中央を裏面側から適度な振動吸収能を持つ弾性部材片
によって保持することで、圧電音響変換素子の高音域の
振動を吸収、制動し、不要なピークやデイツプを低減さ
せるとともに、前記弾性部材片による支持部を支点とし
て、圧電音響変換素子の振動板、更にほこの圧電音響変
換素子が固定しである板状部材に延長された広い面を、
中低音域の振動板として利用することにより、中点音域
の音圧を向上させるものである。 また圧電音響変換素子の振動を抑制する支点は弾性部材
片のみで、この弾性部材片は桟によって圧電音響変換素
子および板状部材から離間して端部の枠材によって保持
されているから、圧電音響変換素子や板状部材の振動を
不必要に抑制する原因とならない。

【実　施　例】

以下図面に基づいて、この発明の詳細な説明する。 第１図および第２図はこの発明のパネルスピーカの実施
例を表したもので、第１図はその構造を裏面側からみた
斜視図、第２図は圧電音響変換素子が取付けられた状態
を断面からみた部分断面図である。 この発明のパネルスピーカ１５は、２枚の発泡ポリスチ
レン樹脂や内部に空洞を有するポリプロピレン樹脂など
軽量で適度な剛性を持つ合成樹脂、あるいは紙等の材料
からなる板状部材１６ａ　、１６ｂを重ねたものの表面
側の板状部材１６ａの所定位置に圧電音響変換素子１１
の振動板１３の外径と同じ寸法の円形の貫通孔１７を穿
つとともに、裏面側となる板状部材１６ｂの同位置にも
前記貫通孔１７よりも小径の第二の貫通孔１８が穿たれ
ている。 そして圧電音響変換素子１１は前記貫通孔１１と第二の
貫通孔１８との口径の違いによって形成された段部に振
動板１３の周囲が係止されて固定がなされている。この
とき段部に接着剤を塗布しておけば、圧電音響変換素子
２１は貫通孔１７から脱落することはない。なお表側の
板状部材１６ａの表面には、使用目的に応じて、写真、
ポスターなどを貼り合わせて用いる。 また重ね合わされた板状部材１６ａ　、　１６ｂの周囲
は、断面がコ字状のアルミニウムの引き抜き材などから
なる軽量で剛性の高い枠材１９によって挟持されており
、この枠材１９は、パネルスピーカ１５の外観を良くす
ると共に、強度の向上や、壁などへパネルスピーカＩ５
を取り付ける際の金具などを取り付ける役目を持ってい
る。 桟２０は、枠材１９と同様なアルミニウムの引き抜き材
等からなり、板状部材１６の圧電音響変換素子１１の取
り付は位置の中心を通り、両端の枠材１９に到るように
張り渡され、桟２０は枠材１９にねし止め、接着等の手
段で固定されている。このとき桟２０は板状部材１６ｂ
表面から枠材１９の厚みだけ離れて配置されていること
になる。そして圧電音響変換素子１１の裏面中央部と桟
２０との間には、弾性部材片２１が接着剤等によって固
着されている。 弾性部材片２１の形状および材料については、特に限定
すべき要素はないが、形状は柱状あるいは錐体状であれ
ば良い。また材料については、適度な弾性を持つ各種の
合成ゴム、発泡性の合成樹脂等から選択できる。 なおこの図において、圧電音響変換素子１１を駆動する
出力を与えるためのリード線については省略したが、通
常はリード線を裏面側に引き出し、板状部材１６ｂの表
面あるいは桟２０に沿って、所定の箇所まで配線すれば
よい。 このように構成したので、桟２０は周囲の枠材１９に支
持されて板状部材１６から完全に離れて設置され、桟２
０に取り付けられた弾性部材片２１によって圧電音響変
換素子１１の中心部のみが制動箇所となり、板状部材１
６の全面を含めた広い範囲が自由に振動することができ
、広い輻射面積を必要とする中低音域の再生が容易にな
る。 第３図はこの発明のパネルスピーカの別の実施例を表し
たものである。同図のものは、圧電音響変換素子１１の
特長である素子が薄いことを充分に生かすために、パネ
ルスピーカ２２自体の厚みの低減を図ったもので、板状
部材２３についても密度が高く、剛性の高い材料を選択
することで厚みを凍らし、桟２４についても枠材１９と
の接続端を切り落としてコ字状の枠材１９の内部にその
先端を挿入して、外部からねし止めしたものである。ま
たこの実施例の場合、桟２４が圧電音響変換素子１１に
近接するので、弾性部材片２５の厚みもこれに従って薄
くなっている。なおスペーサ２６は、枠材１９内の余剰
空間を埋めると共に、桟２４と板状部材２３間を分離す
るために設置されている。 これらの実施例では、板状部材１６．２３に圧電音響変
換素子１１を１個のみ取り付けたものを示したが、パネ
ルスピーカの場合、複数個の圧電音響変換素子１１を取
り付けて用いる場合が多くあるが、このときは、各々の
圧電音響変換素子１１について実施例の如く桟２０．２
４を設けても良いし、−本の桟２０．２４で複数の圧電
音響変換素子１１を制動支持しても差し支えない。 次にこの発明のパネルスピーカの音響特性を調べた結果
を示す。 使用したパネルスピーカは、第１図および第２図に示す
構造のもので、縦５２ｃｍＸ横７４ｃｍ厚さ３聯のポリ
プロピレン製の中空板状部材（商品名　住友化学「サン
ブライ」）を２枚貼り合わせたものを用い、これに振動
板の直径が４０ｍｍのバイモルフ型圧電音響変換素子を
６個取り付は並列接続し、板状部材周囲に取り付けたア
ルミニウム引き抜き材製の枠に固定したアルミニウム製
の桟に、各々の圧電音響変換素子の中央部を発泡ポリウ
レタン製の部材で固定したものである。 このパネルスピーカに７Ｖｉ＋Ｉ４ｓの交流電圧を入力
し、周波数をスイープさせ得られた音響出力をマイクロ
ホンで収音しレコーダで記録したものである。 なお比較例には、同じパネルスピーカから圧電音響変換
素子を制動している弾性部材片を除去したものを用いた
。 この周波数特性のグラフを第７図に示す。なお図中（ａ
）のものが比較例、（ｂ）がこの発明のパネルスピーカ
の周波数特性を表している。 このグラフから明らかなように、この発明のパネルスピ
ーカは、比較例のものに比べてＩ　Ｋ１１ｚ以下の周波
数での周波数特性が大幅に改善されている。また高音領
域においても、ピークやデイツプが平坦化され、全体と
して−様な周波数特性が得られていることがわかる。

【発明の効果】

以上述べたように、この発明のパネルスピーカは、従来
困難であった中低音域の音圧を増加させるとともに、高
音域の特性を平坦化させるので、従来困難であった高忠
実度再生が可能となる。 このため、高忠実度スピーカとして各種の用途に使用す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明のパネルスピーカの構造を表した斜視
図、第２図は同じくこの発明のパネルスピーカの構造を
示す断面図、第３図はこの発明の別の実施例を表した断
面図、第４図は圧電音響変換素子を表した斜視図、第５
図および第６図は従来のパネルスピーカを示す断面図、
第７図はパネルスピーカの周波数特性を表したグラフで
、同図（ａ）は比較のもの、（ｂ）はこの発明のものを
示す。 １１・・・圧電音響変換素子 １３・・・振動板 １６、２３・・・板状部材 １日・・・第二の貫通孔 ２０、２４・・・桟 １２・・・圧電セラミック板 １５．２２・・・パネルスピーカ １７・・・貫通孔 １９・・・枠材 ２１　、２５・・・弾性部材片 第 ３ 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動板を構成する板状部材に穿った透孔に圧電音
   響変換素子を取り付け、前記板状部材の外周を剛性を有
   する枠材で保持してなる圧電パネルスピーカにおいて、 前記板状部材裏面側の圧電音響変換素子の保持部上面を
   跨いで前記枠材間にかけて桟を張り渡し、前記圧電音響
   変換素子の略中央部と桟部とを弾性部材片で接合したこ
   と、 を特徴とする圧電パネルスピーカ。