JP2008251669A - 圧電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】断線や半田剥離を抑制でき、小型化を図ることのできる圧電素子を提供する。
【解決手段】圧電素子１は、基板２a，２bと、基板２a，２bに設けられたセラミック板３a，３bと、基板２a，２bを保持する上狭持部材５、間隙保持部材４及び下狭持部材６と、上狭持部材５に電気的に接続される電線７と、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電素子に関する。

近年、表示装置の保護パネル等を振動板として利用するパネル型スピーカが開発されている。このパネル型スピーカは、振動板として利用する保護パネルに振動素子を固定して、この振動素子から保護パネルに振動を伝達することにより保護パネルに振動を励振するように構成されている。このようなパネル型スピーカは小型で高音質のため、例えば携帯用の小型電話機等の小型端末機器に広く利用されつつある（例えば、特許文献１参照）。
ところで、従来、自動二輪車などのヘルメット装着が義務付けられている状況下で音楽鑑賞を行うためには、通常のイヤホンやヘッドホンを装着したり、バイクの車両にスピーカを設置したりするなどの方法が行われている。しかしながら、通常のイヤホンやヘッドホンを装着する場合には、ヘルメット脱着時に耳に装着したイヤホンが引っかかったりして使い勝手が悪いことがあった。また、バイクの車両にスピーカを設置した場合には、ヘルメット装着時に搭乗者にとって適正な音量にすると音量が外部に漏れてしまうことがあり、停車時には大音量となって周囲に騒音被害をもたらす可能性があった。
そこで、このような問題を解決するため自動二輪車のカウル等に装着するための加振器が知られている。

このような加振器における振動素子としては、図８に示すように、例えば２枚の基板３１a，３１bを上下平行に配設し、これら２枚の基板３１a，３１b同士を電気的に接続させる構造の圧電素子３０が知られている。例えば、このような圧電素子を携帯音楽機器にアンプを介して接続することで、携帯音楽機器から発信される音楽信号に応じて圧電素子３０の基板３１a，３１b上に貼り付けられるセラミックの伸縮動作によって基板３１a，３１bを振動させる。そして、そのような場合、アンプからの電線は通常プラスとマイナスの二本が圧電素子に接続され、一般的にプラス側の電線コードは基板３１a，３１b上のセラミックに直接半田等で固定される。そして、このような構造である場合には、基板３１a，３１bに突部３２a，３２bが設けられており、その突部に電線等の配線材３３を巻きつけて半田付けが行われている。また、基板に突部がない場合には、配線材は基板側面に点付けによる半田付けが行われている。
特開２００５−６６５００号公報

しかしながら、上述の圧電素子では基板に突部が設けられているためその分大型化してしまい、よって、この圧電素子を搭載する加振器も大型化してしまうという問題を有している。
また、大きな信号が入力されたり連続して運転を行った場合には、配線材が大きな振幅に耐えきれずに断線してしまったり半田剥離を起こすなどの問題がある。
その対策として、屈曲に強いスピーカに使用される錦糸線を使用した場合には、錦糸線に弾力があり、突部にからげてもほどけてしまうことがある。
さらに、基板に突部を設けずに配線材を基板側面に点付けで半田付けを行った場合にも、点付けであるため振幅等の応力に対して半田付け部分の耐性が弱く、断線や半田剥離が起こりやすいという問題がある。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、断線や半田剥離を抑制でき、小型化を図ることのできる圧電素子を提供することを目的としている。

上記課題を解決するため、請求項１の発明は、
基板と、
前記基板に設けられたセラミック板と、
前記基板を保持し、導通性を有する保持部と、
前記保持部に電気的に接続される電線と、を備えたことを特徴とする。

請求項２の発明は、請求項１に記載の圧電素子において、
前記基板と前記保持部とは、導通性を有する止着材によって締結されていることを特徴とする。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載の圧電素子において、
前記保持部と前記電線とは半田付けされていることを特徴とする。

本発明によれば、断線や半田剥離を抑制することができるとともに、小型化を図ることができる。

以下、本発明に係る実施形態を図１及び図２を参照して説明する。但し、発明の範囲を図示例に限定するものではない。
図１は、本発明に係る圧電素子１を示す斜視図である。
図１に示すように、圧電素子１は、一定間隔を有し上下平行に配設された長方形状の金属板からなる２枚の基板２a，２bを有している。
各基板２a，２bには、基板２a，２bよりやや小さい長方形状のセラミック板３ａ，３bがそれぞれ搭載されている。
セラミック板３bの上面にはクッション材８が貼着されている。このクッション材８は、二枚の基板２a、基板２bとの距離を保つために設けられるものであり、クッション材８の上面は基板２aの裏面側に当接し、クッション材８の下面側は基板２b上のセラミック板３bに当接するように寸法設計される。また、クッション材８は、セラミック板よりもさらに小さい長方形状をなし、発泡ゴム系からなるものが好ましい。なお、この例では、基板２a，２bの片面（上面）のみにセラミック板を貼着しているが、基板２a，２bの上下面に計四枚のセラミック板を貼着するバイモルフとしても良い。

基板２a，２bの一端部の間隙には、間隙保持部材（保持部）４が配設されている。基板２aの上面には、上狭持部材（保持部）５が設けられ、基板２bの下面には、下狭持部材６（保持部）が設けられている。
間隙保持部材４、上狭持部材５及び下狭持部材５は、略矩形板状をなし、上狭持部材５、間隙保持部材４、下狭持部材６の順に厚さが厚くなっており、その幅及び長さは略等しい。これら間隙保持部材４、上狭持部材５及び下狭持部材６は、いずれも導通性を有する材料によって形成されている。具体的には、鉄、真鍮、アルミ、銅等が挙げられる。そして、上狭持部材５、下狭持部材６、間隙保持部材４及び基板２a，２bは、これらを貫く２本のネジ（止着材）Ｎ，Ｎによって締結されており、基板２aと基板２bとは一定間隔を有する片持梁状に支持されている。

例えば、携帯音楽機器をこの圧電素子１に接続する場合、アンプを介してプラスとマイナスの二本の電線を圧電素子１に電気的に接続する。ここでは図示しないが、一般的にプラス側の電線は基板上のセラミック板に直接半田付け等で接続される。そして、本実施形態においては、上狭持部材５の上面に、マイナス側の電線７が半田付けによって接続されている。ここで使用される電線７としては、一般的な銅線、又はスピーカ用の錦糸線等を用いることができる。
なお、ここでは電線７を上挟持部材５の上面に接続する構成としているが、これに限るものではない。上述したように、上挟持部材５、間隙保持部材４、下挟持部材６は全て導通性を有する材料によって形成されているため、これらの部材に電線７を接続することで同様の効果が得られる。例えば、間隙保持部材４や下挟持部材６に半田付けするような構成でも良い。また、このような圧電素子は図示しない底板に下挟持部材６を固定するが、この下挟持部材６と底板とを一体成型し、底板部分に電線７を半田付けすることでも同様の効果が得られる。

圧電素子１は、マイナス側の電線７と図示しないプラス側の電線とを介して、携帯音楽機器等から発信される音楽信号や音声信号等が入力され振動する。

次に、上述の圧電素子１を加振器１０に適用した例について説明する。
図２は、図１の圧電素子１を装着した加振器１０の斜視図であり、図３は、加振器１０
の底面図、図４は、図２の加振器１０の透過斜視図である。
図２〜図４に示すように、加振器１０は、圧電素子１と、圧電素子１を収容するためのドーム状のケース１１と、ケース１１を例えば自動二輪車のカウルや、フルフェイス型ヘルメットのシールド等の曲面形状を有する設置面に接離可能に設けるためのバネ状のクリップ１２と、から構成されている。

ケース１１は、設置面の曲面形状に沿うように凹面とされた底板１３を有している。底板１３上面の略中央には、圧電素子１の下面である下狭持部材５ｂが固着されている。また、底面１３の下面には、底板１３を設置面上に密着させるための貼付面が設けられている。底板１３の上部には、その開口内に圧電素子１を収容するとともに底板１３によって下面開口が閉塞されるキャップ１４が設けられ、圧電素子１はケース１１内に収容されるようになっている。ケース１１は例えば樹脂又は金属等から形成されるが所要の硬度を有しかつ軽量であればよく、その材質は限定されない。

このようなケース１１には、弾性変形可能な金属や樹脂等の棒状部材を左右対称に折り曲げて一体に形成したクリップ１２が取り付けられている。
クリップ１２の左右一対の基部１５，１５の一端は、キャップ１４の表面側からキャップ１４内部に挿入され、キャップ１４内部で固定されている。基部１５，１５の他端は下方に向かってＬ字状に曲折して延設され、狭持部１６，１６の一端と連結している。狭持部１６，１６は底板１３の下方を底板１３に沿って延設されており、この狭持部１６，１６の他端はそれぞれ押さえ部１７の両端に連結されている。このような形状によって、押さえ部１７と底板１３との間に設置面を差し込めるようになっている。そして、狭持部１６，１６と底板１３との間に設置面を挟み込み、押さえ部１７で設置面を押さえることによって、加振器１０は設置面上に固定されるようになっている。

次に、上記加振器１０の作用について説明する。
加振器１０を、クリップ１２により設置面を挟み込むことで設置面上に接離可能に設置する。加振器１０の底面１３は、設置面に沿うような凹面とされているため曲面形状を有する設置面に密着する。
加振器１０に収容された圧電素子１は、先に述べたように、セラミック板に接続される図示しないプラス側の電線と上挟持部材５に接続されるマイナス側の電線７から入力される音楽信号や音声信号等に応じて振動する。圧電素子１の下面である下狭持部材６は、加振器１０の底板１３の上面に固着されているため、圧電素子１の振動は底板１３を介して設置面に伝達されて音楽や音声が再生される。

このような圧電素子１では、上狭持部材５、間隙保持部材４及び下狭持部材６が導通性を有する材料によって形成され、上狭持部材５の上面に電線７が半田付けされているため、電線７と上狭持部材５とが電気的に接続されるとともに、上狭持部材５を介して、二枚の基板２a，２b、間隙保持部材４及び下狭持部材６が電気的に接続される。

以上、本発明の実施の形態によれば、基板２a，２bを保持する上狭持部材５、間隙保持部材４及び下狭持部材６が導通性を有し、上狭持部材５に電線７が電気的に接続されているので、従来のように突部を設ける必要もなく小型化を図ることができる。また、電線７を上狭持部材５に半田付け等によって電気的に接続するだけで、容易に製造することができる。また、錦糸線なども不要で部品点数の削減、組立工数の軽減、及びコスト削減を図ることができる。さらに、歩留まりも向上させることができる。また、確実に電線７を接続でき、断線や半田剥離の問題も防止でき、信頼性も向上させることができる。
また、基板２a，２b、上狭持部材５、間隙保持部材４及び下狭持部材６はネジＮ，Ｎによって締結されているので、簡単に固定することができる。また、ネジＮ，Ｎを使用することで導通性にも優れる。
さらに、上狭持部材５と電線７とは半田付けされているので、簡単に製造することができる。また、この点においても導通性にも優れる。

次に、圧電素子の変形例について説明する。
図５は、基板２aＡ，２bＡ，２cＡが三枚の場合であり、その他は図１に示す圧電素子１と同様のため、同様の構成部分については、同様の数字に英字Ａを付してその説明を省略する。

図６は、基板２aＢが一枚で、基板２aＢの両端で支持されている場合である。具体的には、基板２aＢの両端上面に上狭持部材５Ｂ、５Ｂが設けられ、両端下面に下狭持部材６Ｂ，６Ｂが設けられ、上狭持部材５Ｂ，５Ｂ及び下狭持部材６Ｂ，６Ｂによって基板２aＢの両端が狭持されている。これら上狭持部材５Ｂ，５Ｂ及び下狭持部材６Ｂ，６Ｂはいずれも導通性を有する材料から形成されており、一方の上狭持部材５Ｂの上面に電線７Ｂが半田付けによって接続されている。なお、図６中、図１の圧電素子１と同様の構成部分については、同様の数字に英字Ｂを付している。

図７は、基板２aＣ，２bＣが二枚で、基板２aＣ，２bＣの長手方向略中心位置で支持されている場合である。具体的には、各基板２aＣ，２bＣの上面には、長手方向に左右に二枚のセラミック板３aＣ，３bＣ，３cＣ，３dＣがそれぞれ搭載されている。そして、基板２aＣの上面で長手方向略中心位置に上狭持部材５Ｃが配置され、二枚の基板２aＣ，２bＣ間で長手方向略中心位置に間隙保持部材４Ｃが配置され、基板２bＣの下面で長手方向略中心位置に下狭持部材６Ｃが配置されて、二枚の基板２aＣ，２bＣが上狭持部材５Ｃ、間隙保持部材４Ｃ及び下狭持部材６Ｃによって狭持されている。そして、上狭持部材５Ｃに電線７Ｃが半田付けによって接続されている。なお、図７中、図１の圧電素子１と同様の構成部分については、同様の数字に英字Ｃを付している。

本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
例えば、上記実施の形態における基板２a，２bは上述したように一枚〜三枚に限らず、四枚以上であっても良い。
また、電線７と上狭持部材５とは半田付けによって接続するとしたが、その他に例えば、カシメやネジに巻きつけてねじ込むことによって接続しても良い。

本発明の実施の形態を示したもので、圧電素子１の斜視図である。 図１の圧電素子１を装着した加振器１０の斜視図である。 加振器１０の底面図である。 図２の加振器１０の透過斜視図である。 変形例を示したもので、圧電素子１Ａの斜視図である。 変形例を示したもので、圧電素子１Ｂの斜視図である。 変形例を示したもので、圧電素子１Ｃの斜視図である。 従来例を示したもので、圧電素子３０の要部斜視図である。

符号の説明

１ 圧電素子
２a，２b 基板
３a，３b セラミック板
４ 間隙保持部材（保持部）
５ 上狭持部材（保持部）
６ 下狭持部材（保持部）
７ 電線
Ｎ ネジ（止着材）

Claims (3)

1. 基板と、
   前記基板に設けられたセラミック板と、
   前記基板を保持し、導通性を有する保持部と、
   前記保持部に電気的に接続される電線と、を備えたことを特徴とする圧電素子。
2. 前記基板と前記保持部とは、導通性を有する止着材によって締結されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電素子。
3. 前記保持部と前記電線とは半田付けされていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電素子。
   
   
   
   

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