JP3123431B2 - 圧電スピーカ - Google Patents

圧電スピーカ

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JP3123431B2 JP08163854A JP16385496A JP3123431B2 JP 3123431 B2 JP3123431 B2 JP 3123431B2 JP 08163854 A JP08163854 A JP 08163854A JP 16385496 A JP16385496 A JP 16385496A JP 3123431 B2 JP3123431 B2 JP 3123431B2
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  • Details Of Audible-Bandwidth Transducers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は圧電スピーカに関
し、特に、セラミックからなる圧電体が用いられ電気信
号によって振動する発音体を有する圧電スピーカに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】一般に、圧電スピーカは、発音体にセラ
ミックからなる圧電体が用いられるため、発音体から発
生する音波の振幅があまりとれない。低音域を再生する
ためには、振幅を大きくするか、振動面積を大きくする
かが必要であり、振幅の小さい圧電スピーカは大きな振
動板を必要としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、圧電スピーカ
に大きな振動板を用いても、振動板の表裏面間の音波の
回り込みによる消音作用を防ぐ必要があり、大きな筐体
や大きなバッフル板が必要となり、大型になってしま
う。
【０００４】それゆえに、この発明の主たる目的は、小
型で低音域を再生することができ、３Ｄシステムのセン
タの低音域用スピーカとして用いることができる圧電ス
ピーカを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、筒状の本体
と、本体の一端側の開口部分に気密構造で設けられ、セ
ラミックからなる圧電体が用いられ、電気信号によって
振動する一方の発音体と、本体の他端側の開口部分に気
密構造で設けられ、セラミックからなる圧電体が用いら
れ、電気信号によって振動する他方の発音体とを含み、
本体の内部圧力が一方および他方の発音体で増減する方
向に圧電体が駆動され、本体の側面部分に発音体の振動
部分の面積より小さい面積の開口部が形成され、一方の
発音体に、ステレオ信号の一方のチャネル信号を入力す
るための一方の入力端子が接続され、さらに他方の発音
体に、ステレオ信号の他方のチャネル信号を入力するた
めの他方の入力端子が接続される、圧電スピーカであ
る。
【０００６】なお、この発明にかかる圧電スピーカにお
いて、本体の内部、一方の発音体の外側および他方の発
音体の外側に、音波の高音域成分を吸収し減衰するため
の吸音材がそれぞれ設けられてもよい。
【０００７】
【０００８】
【作用】この発明にかかる圧電スピーカでは、本体の内
部の圧力が一方の発音体および他方の発音体で同時に増
減するようにそれらの発音体に電気信号を入力すれば、
それらの発音体から本体の内部に音波が発生し、本体の
開口部から音波が放射される。この場合、本体の開口部
の面積が発音体の振動部分の面積より小さいので、本体
の開口部から放射される音波の振幅は、発音体から発生
する音波の振幅より大きくなる。そのため、この発明に
かかる圧電スピーカでは、大きな振動板、大きな筐体あ
るいは大きなバッフル板を用いることなく、低音域を再
生することができる。
【０００９】
【発明の効果】この発明によれば、小型で低音域を再生
することができる圧電スピーカが得られる。
【００１０】なお、この発明にかかる圧電スピーカにお
いて、本体の内部、一方の発音体の外側および他方の発
音体の外側に音波の高音域成分を吸収し減衰するための
吸音材がそれぞれ設けられれば、それらの発音体から発
生する音波の高音域成分を吸収し減衰することができる
ので、結果として、再生される音波の低音域を強調する
ことができる。
【００１１】また、この発明にかかる圧電スピーカは、
一方の発音体にステレオ信号の一方のチャネル信号を入
力するための一方の入力端子が接続され、さらに他方の
発音体にステレオ信号の他方のチャネル信号を入力する
ための他方の入力端子が接続されるので、３Ｄシステム
のセンタの低音域用スピーカとして用いることができ
る。
【００１２】この発明の上述の目的、その他の目的、特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】図１はこの発明の実施の形態の一
例を示す斜視図であり、図２はその断面図解図である。
図１および図２に示す圧電スピーカ１０は、たとえば合
成樹脂からなる長さ２５０ｍｍ、外径１１４ｍｍ、内径
１０７ｍｍの円筒状の本体１２を含む。
【００１４】本体１２の長手方向における一端側の開口
部分には、たとえばゴムからなる外径１１４ｍｍ、内径
９０ｍｍのリング状のダンパ１４ａを介して、一方の発
音体１６ａが気密状態で固着される。すなわち、一方の
発音体１６ａはたとえば金属からなる直径１００ｍｍの
円板状の振動板１８ａを含み、振動板１８ａの両主面の
中央には振動源としてたとえば円板状の圧電素子２０ａ
が振動板１８ａの同心円上にバイモルフ構成でそれぞれ
固着される。そして、振動板１８ａの周縁部分が、ダン
パ１４ａを介して、本体１２の長手方向における一端側
の開口部分の端面に接着される。したがって、この発音
体１６ａの振動部分は、ダンパ１４ａに接触する直径１
００ｍｍの部分となる。
【００１５】同様に、本体１２の長手方向における他端
側の開口部分には、たとえばゴムからなる外径１１４ｍ
ｍ、内径９０ｍｍのリング状のダンパ１４ｂを介して、
他方の発音体１６ｂが気密状態で固着される。すなわ
ち、他方の発音体１６ｂはたとえば金属からなる直径１
００ｍｍの円板状の振動板１８ｂを含み、振動板１８ｂ
の両主面の中央には振動源としてたとえば円板状の圧電
素子２０ｂが振動板１８ｂの同心円上にバイモルフ構成
でそれぞれ固着される。そして、振動板１８ｂの周縁部
分が、ダンパ１４ｂを介して、本体１２の長手方向にお
ける他端部の開口部分の端面に接着される。したがっ
て、この発音体１６ｂの振動部分は、ダンパ１４ｂに接
触する直径１００ｍｍの部分となる。
【００１６】また、本体１２の長手方向における側面中
央部分には、たとえば円形の開口部２２が形成される。
この場合、開口部２２は、たとえば直径３０ｍｍに形成
され、一方の発音体１６ａあるいは他方の発音体１６ｂ
の振動部分の面積の約１／１０の面積に形成される。こ
の開口部２２は、発音体１６ａおよび１６ｂから本体１
２の内部に発生する音波を、その振幅を拡大して本体１
２の外部に放射するためのものである。さらに、本体１
２の内部には、開口部２２を除く内壁に沿って、音波の
高音域成分を吸収し減衰するための吸音材としてのグラ
スウール２４が設けられる。
【００１７】さらに、一方の発音体１６ａの外側には、
音波の高音域成分を吸収し減衰するための吸音材として
のグラスウール２６ａが設けられる。また、このグラス
ウール２６ａを覆うようにして、たとえば合成樹脂から
なる有底円筒状の蓋体２８ａが、本体１２の長手方向に
おける一端側の開口部分に固着される。この蓋体２８ａ
の底部には、音波の高音域成分を減衰するためのたとえ
ば円形の複数の孔３０ａが形成される。
【００１８】同様に、他方の発音体１６ｂの外側には、
音波の高音域成分を吸収し減衰するための吸音材として
のグラスウール２６ｂが設けられる。また、このグラス
ウール２６ｂを覆うようにして、たとえば合成樹脂から
なる有底円筒状の蓋体２８ｂが、本体１２の長手方向に
おける他端側の開口部分に固着される。この蓋体２８ｂ
の底部には、音波の高音域成分を減衰するためのたとえ
ば円形の複数の孔３０ｂが形成される。
【００１９】なお、一方の発音体１６ａの２つの圧電素
子２０ａは、リード線（図示せず）を介して、本体１２
の外部に設けられる一方の入力端子（図示せず）に接続
され、他方の発音体１６ｂの２つの圧電素子２０ｂは、
別のリード線（図示せず）を介して、本体１２の外部に
設けられる他方の入力端子（図示せず）接続される。こ
の場合、一方の入力端子に電気信号を入力すれば一方の
発音体１６ａが振動するように、一方の発音体１６ａの
圧電素子２０ａと一方の入力端子とが接続され、他方の
入力端子に電気信号を入力すれば他方の発音体１６ｂが
振動するように、他方の発音体１６ｂの圧電素子２０ｂ
と他方の入力端子とが接続される。
【００２０】また、本体１２は、２つの脚部材３２ａお
よび３２ｂ上に載置される。この場合、２つの脚部材３
２ａおよび３２ｂは本体１２の側面に対応して内側に湾
曲した凹部３４ａおよび３４ｂをそれぞれ有し、これら
の凹部３４ａおよび３４ｂの上に本体１２が載置され
る。
【００２１】この圧電スピーカ１０では、本体１２の内
部の圧力が発音体１６ａおよび１６ｂで同時に増減する
ようにそれらの発音体１６ａおよび１６ｂを駆動するよ
うに、一方の入力端子および他方の入力端子にステレオ
信号の一方のチャネル信号および他方のチャネル信号を
それぞれ入力すれば、それらの発音体１６ａおよび１６
ｂから本体１２の内部に音波が発生し、本体１２の開口
部２２から音波が放射されるとともに、それらの発音体
１６ａおよび１６ｂから蓋体２８ａおよび２８ｂの内部
に音波が発生し、蓋体２８ａおよび２８ｂの複数の孔３
０ａおよび３０ｂから音波が放射される。
【００２２】この場合、本体１２の開口部２２の面積が
発音体１６ａあるいは１６ｂの振動部分の面積より小さ
いので、本体１２の開口部２２から放射される音波の振
幅は、発音体１６ａおよび１６ｂから本体１２の内部に
発生する音波の振幅より大きくなる。そのため、この圧
電スピーカ１０では、大きな振動板、大きな筐体あるい
は大きなバッフル板を用いることなく、低音域を再生す
ることができる。
【００２３】また、吸音材としてのグラスウール２４が
発音体１６ａおよび１６ｂから本体１２の内部に発生す
る音波の高音域成分を吸収し減衰するので、結果とし
て、再生される音波の低音域が強調される。
【００２４】さらに、吸音材としてのグラスウール２６
ａおよび２６ｂが発音体１６ａおよび１６ｂから蓋体２
８ａおよび２８ｂの内部に発生する音波の高音域成分を
吸収し減衰するので、再生される音波の低音域がさらに
強調される。
【００２５】また、蓋体２８ａおよび２８ｂの孔３０ａ
および３０ｂによっても音波の高音域成分を減衰するの
で、再生される音波の低音域が強調される。
【００２６】なお、発音体１６ａおよび１６ｂから本体
１２の内部に発生する音波と発音体１６ａおよび１６ｂ
から蓋体２８ａおよび２８ｂの内部に発生する音波との
位相差は、１８０°である。しかしながら、本体１２の
開口部２２から放射される音波と蓋体２８ａおよび２８
ｂの孔３０ａおよび３０ｂから放射される音波とは、迂
回手段としても用いられる本体１２、開口部２２、蓋体
２８ａ，２８ｂ、孔３０ａ，３０ｂによって、それらの
音波が相殺されず、そのため、この圧電スピーカ１０で
は、それらの音波が逆に重畳され、音圧が高い。
【００２７】この圧電スピーカ１０の周波数特性を図３
のグラフに示す。図３に示すグラフより明らかなよう
に、この圧電スピーカ１０では、低音域を再生すること
ができることが分かる。
【００２８】さらに、この圧電スピーカ１０では、一方
の入力端子を介して一方の発音体１６ａにステレオ信号
の一方のチャネル信号が入力され、他方の入力端子を介
して他方の発音体１６ｂにステレオ信号の他方のチャネ
ル信号が入力されるので、３Ｄシステムのセンタの低音
域用スピーカとして用いることができる。なお、低音域
には指向性がなく、また、ステレオ信号の低音域成分は
両方のチャネルが同相であるので、ステレオ信号の低音
域成分を再生するためには、ステレオ信号のそれぞれの
チャネルに独立した２個の圧電スピーカを設ける必要は
ない。また、ネットワークも不要である。
【００２９】また、この圧電スピーカ１０では、本体１
２の長さおよび内径や開口部２２の大きさおよび形状を
変えることによって、再生周波数を変えることができ
る。
【００３０】さらに、この圧電スピーカ１０では、発音
体１６ａおよび１６ｂ自体の共振周波数と本体１２の開
口部２２などで決まる共振周波数とを一致させることに
より、より大きな振幅を得ることができ、セラミックか
らなる圧電体の欠点であった振幅不足にともなう低音域
不足をさらに補うことができる。
【００３１】なお、この圧電スピーカ１０では、発音体
１６ａおよび１６ｂの共振周波数と本体１２の共振周波
数とを適当に離すことにより、再生帯域を広げることが
できる。
【００３２】上述の発明の実施の形態では本体が円筒状
に形成されているが、この発明では、本体は円筒状以外
のたとえば角筒状などの筒状に形成されてもよい。同様
に、蓋体は、有底円筒状以外のたとえば有底角筒状など
の有底筒状に形成されてもよい。さらに、脚部材の形状
も、本体の形状に合わせて変更されてもよい。
【００３３】また、発音体の振動板および圧電素子も、
円板状に限らず、角板状などの他の形状に形成されても
よい。
【００３４】さらに、本体、蓋体および脚部材は、合成
樹脂以外にたとえば金属、木、セラミック、ガラスなど
で形成されてもよい。
【００３５】また、発音体の振動板は、金属以外にたと
えばゴム、合成樹脂などで形成されてもよい。
【００３６】さらに、上述の発明の実施の形態ではセラ
ミックからなる２層の圧電体層を用いたバイモルフ構造
の圧電素子を用いた発音体が用いられているが、この発
明では、セラミックからなる１層の圧電体層を用いたユ
ニモルフ構造の圧電素子を用いた発音体、あるいは、セ
ラミックからなり積層される３層以上の圧電体層を用い
た積層構造の圧電素子を用いた発音体などが用いられて
もよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の一例を示す斜視図であ
る。
【図２】図１に示す圧電スピーカの断面図解図である。
【図３】図１および図２に示す圧電スピーカの周波数特
性を示すグラフである。
【符号の説明】
１０ 圧電スピーカ １２ 本体 １４ａ，１４ｂ ダンパ １６ａ，１６ｂ 発音体 １８ａ，１８ｂ 振動板 ２０ａ，２０ｂ 圧電素子 ２２ 開口部 ２４，２６ａ，２６ｂ グラスウール ２８ａ，２８ｂ 蓋体 ３０ａ，３０ｂ 孔 ３２ａ，３２ｂ 脚部材 ３４ａ，３４ｂ 凹部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04R 17/00 H04R 1/02 101

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 筒状の本体、 前記本体の一端側の開口部分に気密構造で設けられ、セ
    ラミックからなる圧電体が用いられ、電気信号によって
    振動する一方の発音体、および前記本体の他端側の開口
    部分に気密構造で設けられ、セラミックからなる圧電体
    が用いられ、電気信号によって振動する他方の発音体を
    含み、 前記本体の内部圧力が前記一方および他方の発音体で増
    減する方向に前記圧電体が駆動され、 前記本体の側面部分に前記発音体の振動部分の面積より
    小さい面積の開口部が形成され、 前記一方の発音体に、ステレオ信号の一方のチャネル信
    号を入力するための一方の入力端子が接続され、さらに
    前記他方の発音体に、前記ステレオ信号の他方のチャネ
    ル信号を入力するための他方の入力端子が接続され る、
    圧電スピーカ。
  2. 【請求項２】 前記本体の内部、前記一方の発音体の外
    側および前記他方の発音体の外側に、音波の高音域成分
    を吸収し減衰するための吸音材がそれぞれ設けられる、
    請求項１に記載の圧電スピーカ。
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