JP2005294987A

JP2005294987A - 球体型圧電式スピーカー

Info

Publication number: JP2005294987A
Application number: JP2004103910A
Authority: JP
Inventors: Akiko Suzuki; 晶子鈴木
Original assignee: NEC Tokin Corp
Current assignee: Tokin Corp
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2004-03-31
Publication date: 2005-10-20

Abstract

【課題】製造プロセスが容易で、製造コストの少ない球体型圧電式スピーカーを提供すること。
【解決手段】振動体と圧電振動子と与圧治具２から構成される圧電スピーカーにおいて、前記振動体は気体または液体の流体を充填したほぼ球形状の風袋１で、前記与圧治具２で風袋１方向に加圧された前記圧電振動子である圧電バイモルフが風袋の表面に固着した構造であることを特徴とする球体型圧電式スピーカー。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電セラミックスを用いた圧電振動子を用いて音響電気信号を音響振動に変換する圧電スピーカーに関し、特に、放射状に音声を伝達可能な球体型圧電式スピーカーに関するものである。

従来の圧電スピーカーは、円形の金属板に圧電素子を貼り付けた圧電ユニモルフタイプが一般的で、電磁式のスピーカーに比較し軽量であり、高音領域は問題が無いが、低音域で充分な音圧が確保できないという問題点があった。また、球形の圧電セラミックスの外面と内面に電極を形成し、フレームで球体を保持した構造の球体型圧電スピーカーが開示されており、これは球殻の圧電セラミックスの放射状の呼吸振動を利用し、無指向性の広い周波数範囲で高出力が得られる小型のスピーカーである（例えば、特許文献１参照）。

しかし、球形の圧電セラミックスは製造するのが非常に困難で、外面と内面に電極を形成した２個の殻状半球を接着する方法で、製造コストが高くなるという問題点がある。

また、気体を内部に入れて膨らませた軟質シート素材の球体型振動体と前記球体型振動体の一部を穿孔して球体型振動体と一体になるようにその周縁を貼着して取り付けられた圧電振動子を備え、球体型振動体全体を振動させて音を発生させる球体型スピーカーが開示されている（例えば、特許文献２参照）。

しかし、前述の球体型スピーカーは、気体を内部に入れて膨らませた軟質シートの球体の一部を穿孔するため、内部の気体が外部に漏れてしまい、球形を維持するのが困難で、薄板状の圧電振動子を球体型振動体と一体になるようにその周縁を貼着して取り付ける製造プロセスが困難であり、製造コストが高くなるという問題点がある。

特開平９−１６３４９８特開２００２−３２０２９２

本発明は、上記問題点を解決するために成されたもので、製造プロセスが容易で、製造コストの少ない、放射状に音声を伝達可能な球体型圧電式スピーカーを提供することを目的とする。

本発明によれば、振動体と圧電振動子と与圧治具から構成される圧電スピーカーにおいて、前記振動体は気体または液体の流体を充填したほぼ球形状の風袋で、前記与圧治具で風袋方向に加圧された前記圧電振動子が風袋の表面に固着した構造であることを特徴とする球体型圧電式スピーカーが得られる。

また、本発明によれば、前記与圧治具は、前記風袋の外側をほぼ半周または一周する概円環体で、少なくとも２点以上の位置で風袋および圧電振動子に接続し、圧電振動子を風袋に圧接した構造であることを特徴とする球体型圧電式スピーカーが得られる。

また、本発明によれば、前記圧電振動子は、圧電セラミクス板を弾性板に接着した圧電バイモルフもしくは圧電ユニモルフであることを特徴とする球体型圧電式スピーカーが得られる。

本発明の放射状に音声を伝達可能な球体型圧電スピーカーは、従来の圧電振動子を球体型振動体となる風袋の外表面に与圧治具により加圧し固着するものであり、したがって、球体型振動体に穿孔し、振動子をその周縁に貼着する必要も無いので、振動体内部の気体が外部に漏れる事が無く、風袋の形状を維持しているので、製造が容易で、製造コストも少なくすることが可能である。

本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態の断面図の一部である。振動体となる軟質ビニール製の風袋１と圧電セラミックス板４と弾性板３からなる圧電バイモルフと硬質プラスチック製の与圧治具２と駆動回路５から構成されており、与圧治具２により圧電バイモルフが風袋１に圧接した構造である。

前記圧電バイモルフに駆動電圧を印加することにより、圧電バイモルフが音声振動し、圧接した風袋１も振動し、音声圧力が風袋内部の流体に伝達し、その結果、風袋全体が振動することで、放射状に音声を伝達可能な球体型圧電スピーカーが得られる。本実施の形態では圧電振動子として圧電バイモルフを用いたが一枚の弾性板に一枚の圧電セラミックス板を接着した圧電ユニモルフでも当然同様の効果が得られる。

以下、実施例により実施の形態を詳細に説明する。球体型振動体として、内部に空気を充填した、厚さ０.２ｍｍの軟質ビニール素材の直径２０ｃｍ風船を用いた。音声振動を発生する前記圧電素子は、長さ３８ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの金属板の両面に、表面に電極が形成された長さ３８ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの圧電セラミックス矩形板を、エポキシ系接着剤で接着した圧電バイモルフとした。圧電セラミックスはＮＥＣトーキン製商品名ＮＥＰＥＣ１０を用いた。

前記与圧治具２は硬質ポリ塩化ビニール製のほぼ円環体で、寸法は外径２５ｍｍ、内径２３ｍｍ、幅１０ｍｍとした。このほぼ円環体は内周の４個所で前記風船と接続し、その内の１箇所で風船と円環体の間に前記圧電バイモルフを挟み込み、円環体は圧電バイモルフを一定の圧力で風船に押し付けた構造である。

圧電バイモルフに駆動電圧６Ｖrmsを印加し、風船から２０ｃｍ離れた位置で、３６０度の音圧を測定した。測定結果を図２に示した。図２から明らかに、３６０度で６９〜７８ｄＢの高い音圧が得られ、周波数５００Ｈｚ、１ｋＨｚ、２ｋＨｚともに高い音圧が得られており、低音域から高音域まで優れた音圧特性の、放射状に音声を伝達可能な球体型圧電スピーカーが得られた。

また、本実施例では、風船の一部を穿孔する必要が無く、従来の圧電バイモルフを振動子として風船に押し付けるだけの構造であり、特殊な製造装置を使用する必要も無く、製造方法が簡単で、製造コストも小さくすることが可能である。

なお、本実施例では、風船の内部に気体である空気を充填したが、液体である水等を充填すると、音の伝播速度は媒体の密度によって変化し、空気中で約３５０ｍ／秒、水中で約１５００ｍ／秒であり、水を充填することによりおよそ４倍音速が速くなるので、より応答性が良い、放射状に音声を伝達可能な球体型圧電スピーカーが得られ事は当然である。

本発明の実施の形態の断面図の一部である。３６０度の音圧の測定結果である。

符号の説明

１風袋
２与圧治具
３弾性板
４圧電セラミックス板
５駆動回路

Claims

振動体と圧電振動子と与圧治具から構成される圧電スピーカーにおいて、前記振動体は気体または液体の流体を充填したほぼ球形状の風袋で、前記与圧治具で風袋方向に加圧された前記圧電振動子が風袋の表面に固着した構造であることを特徴とする球体型圧電式スピーカー。
前記与圧治具は、前記風袋の外側をほぼ半周または一周する概円環体で、少なくとも２点以上の位置で風袋および圧電振動子に接続し、圧電振動子を風袋に圧接した構造であることを特徴とする請求項１記載の球体型圧電式スピーカー。
前記圧電振動子は、圧電セラミクス板を弾性板に接着した圧電バイモルフもしくは圧電ユニモルフであることを特徴とする請求項１または２に記載の球体型圧電式スピーカー。