JP3548879B2 - 圧電型電気音響変換器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば圧電送受話器、圧電スピーカ、圧電サウンダとして用いられる圧電型電気音響変換器に関し、より詳細には、圧電振動板のケース内における支持構造が改良された圧電型電気音響変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、圧電送受話器、圧電スピーカあるいは圧電サウンダなどとして、圧電型電気音響変換器が広く用いられている。この種の圧電型電気音響変換器の一例が、特公平8−32111号公報に開示されている。
【0003】
上記先行技術に開示されている圧電型電気音響変換器を、図4を参照して説明する。図4に示すように、圧電型電気音響変換器51は、ケース本体52と蓋材53とから構成されるケース54内に圧電振動板55を収納した構造を有する。ケース本体52は、放音孔52aが設けられた天板部52bと、天板部52bに連ねられた筒状部52cとを有する。筒状部52cの内壁には、第1の段差52dが形成されており、該段差52dにおいて、天板部52bと平行にケース側支持面52eが設けられている。このケース側支持面52eに圧電振動板55が弾力性を有する接着剤56を用いて固定されている。また、圧電振動板55の下面側においては、弾力性を有する接着剤57,57により筒状部52cの内壁に圧電振動板55が接着されている。
【0004】
圧電振動板55は、金属板55aの下面に金属板55aよりも小径の圧電セラミック板55bを貼り合わせた構造を有する。なお、圧電セラミック板55bの上面及び下面には図示しない電極が形成されている。圧電セラミック板55bの下面の電極に図示しない第1のリード線が接続され、上記金属板55aに図示しない第2のリード線が接続され、第1,第2のリード線がケース54外に引き出されている。
【0005】
筒状部52cの天板部52bとは反対側の開口近傍においては、筒状部52cの内壁に第2の段差52fが形成されている。この第2の段差52fに、嵌まり合うように、蓋材53がケース本体52に接着(接着剤は図示せず)固定されている。
【0006】
なお、ケース本体52は、上記のように、放音孔52aを有する天板部52bと、第1,第2の段差52d,52fを有する筒状部52cとを有し、比較的複雑な形状を有する。従って、通常、ケース本体52は合成樹脂成形品により構成されている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
圧電型電気音響変換器51においては、用途によっては、発生する音の周波数が設計通りの周波数であることが強く求められる。従って、圧電型電気音響変換器51では、使用する圧電振動板55の共振周波数のばらつきが少なく、かつ圧電振動板55のケース54への固定構造による共振周波数のばらつきが小さいことが求められる。
【0008】
ところが、従来の圧電型電気音響変換器51では、ケース本体52のケース側支持面52eが必ずしも天板部52bと平行にならないため、発生する音の周波数にばらつきが生じるという問題があった。すなわち、ケース本体52のケース側支持面52eが圧電振動板55の金属板55aと平行である場合には、図5(a)に示すように、金属板55aの上面がケース側支持面52eと十分に面接着し、接着剤56により圧電振動板55を接着固定した場合、共振周波数のばらつきは生じ難い。
【0009】
これに対して、図5(b)に示すように、ケース本体52のケース側支持面52eが内側にゆくほど高くなるように傾斜していたり、図5(c)に示すように、逆にケース側支持面52eが内側にゆくほど下がるように傾斜している場合とで、共振周波数が異なることになる。すなわち、図5(b)に示す状態の場合には、圧電振動板55がその外周縁直近部Aで機械的に支持されることにより、共振周波数が低くなるのに対し、図5(c)に示すように、ケース側支持面52eの内側端Bで圧電振動板55が支持されると共振周波数が高くなることになる。
【0010】
従って、従来の圧電型電気音響変換器51では、上記ケース側支持面52eの傾斜のばらつきにより、発生する音の周波数にばらつきが生じるという問題があった。特に、ケース本体52は、形状が比較的複雑であるため合成樹脂成形品で構成されることが多いが、合成樹脂成形品の場合には、上記ケース側支持面52eのばらつきを小さくすることが困難であり、従って、共振周波数がより一層ばらつき易かった。
【0011】
本発明の目的は、所望の周波数の音を高精度に発生させ得る圧電型電気音響変換器を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
請求項1に記載の発明は、圧電振動板と、圧電振動板を該圧電振動板の一面の周縁近傍で支持し、かつ収納しているケースと、前記圧電振動板が支持されている部分において圧電振動板をケースに接着している接着剤とを備える圧電型電気音響変換器において、前記圧電振動板が前記ケースに支持されている部分が、圧電振動板とケースとの接触部分とされており、前記圧電振動板のケースに接触している側とは反対側の面はケースに接触しておらず、前記圧電振動板の一面がケースに支持されている部分におけるケース側支持面の圧電振動板に対する角度をθとしたときに、60°≧θ≧3°とされていることを特徴とする。
【0013】
また、好ましくは、上記角度θは、請求項2に記載のように、45°≧θ≧3°とされる。
なお、本発明に係る圧電型電気音響変換器における圧電振動板を収納するケースの構造は特に限定されるものではないが、本発明の特定的な局面によれば、請求項3に記載のように、前記ケースが、天板部及び天板部に連なる筒状部を有し、筒状部の内周面に段差が形成されているケース本体と、ケース本体の天板部とは反対側の開口部を閉成するようにケース本体に取り付けられている蓋材とを有し、前記段差が設けられている部分において段差面の少なくとも一部が前記ケース側支持面とされている。
【0014】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の圧電型電気音響変換器に具体的な構造例を説明する。
【0015】
(実施例)
図1は、本発明の実施例に係る圧電型電気音響変換器を説明するための断面図である。
【0016】
圧電型電気音響変換器1は、ケース本体2と蓋材3とからなるケース4内に圧電振動板5を収納した構造を有する。ケース本体2は、本実施例では、合成樹脂成形品よりなり、少なくとも1以上の放音孔2aを有する天板部2bと、天板部2bに連なる筒状部2cとを有する。筒状部2cの天板部2bとは反対側端部は開口している。
【0017】
また、筒状部2cの内壁には、第1の段差2dが形成されている。第1の段差2dが設けられている部分においては、圧電振動板5の外周縁近傍に向かい合うケース側支持面2eが形成されている。また、第1の段差2dよりも下方に、第2の段差2fが形成されている。第2の段差2fは、蓋材3を取り付けるために設けられている。
【0018】
圧電振動板5は、金属板5aの下面に、金属板5aよりも小さな面積の圧電セラミック板5bを貼り合わせた構造を有する。本実施例では、圧電振動板5を構成する金属板5aは平面形状が円形であり、圧電セラミック板5bもその平面形状が円形とされている。もっとも、圧電振動板5の平面形状、並びに圧電セラミック板5bの平面形状については、円形に特に限定されるものではなく、正方形や矩形等の他の形状であってもよい。
【0019】
また、圧電振動板5については、金属板に圧電セラミック板を貼り合わせたものに限定されず、金属板の片面に圧電セラミック層を直接形成した構造であってもよく、あるいは圧電セラミックスのみからなる圧電振動板を用いてもよい。
【0020】
本実施例では、圧電セラミック板5bの上面及び下面には、図示しない電極が形成されている。そして、金属板5aと圧電セラミック板5bの下面に形成された電極とに、それぞれリード線が接続されている。これらのリード線については、特に図示はしないが、ケース4外に引き出されており、圧電振動板5を駆動するための回路に接続されている。
【0021】
なお、圧電セラミック板5bの上面の電極(図示せず)については省略されてもよい。
圧電振動板5は、金属板5aの外周縁近傍において弾力性を有する接着剤6を用いてケース本体2に接着されている。すなわち、内側に向かって高くなるように傾斜されたケース側支持面2eに圧電振動板5が下方から当接されており、この当接されている部分において接着剤6により圧電振動板5がケース本体2に固定されている。本実施例は、ケース側支持面2eが、圧電振動板5の金属板5aとなす角度θとしたとき、角度θが3〜60°の範囲とされていることに特徴を有する。
【0022】
上記角度θが3°未満の場合には、ケース側支持面2eによる圧電振動板5の支持部分が圧電振動板5の径方向にばらつき易くなり、発生する音の周波数にばらつきが生じがちとなり、60°を超えると、圧電振動板5をケース本体2に接着剤6を用いて確実に固定することが困難となる。好ましくは、角度θは、3°〜45°の範囲とされ、圧電振動板5をケース本体2に一層確実に固定し得る。なお、接着剤6は弾力性を有するので、圧電振動板5の支持部分は、接着剤6の内側端ではなく、圧電振動板5とケース本体2との接触部分となることを指摘しておく。
【0023】
第2の段差2fにおいては、段差2fの両側の形状に対応して、蓋材3の形状が選択されている。すなわち、蓋材3は、環状突出部3aを有し、該環状突出部3aの外側壁が段差2fの上方における筒状部2cの内壁に嵌まり合うように環状突出部3aが設けられている。また、環状突出部3aの外側部分が、筒状部2cの段差2fよりも下方部分に当接するように、蓋材3の外径が定められている。なお、蓋材3は、図示しない接着剤を用いてケース本体2に固定されている。
【0024】
図2は、本実施例の圧電型電気音響変換器の共振特性(実線)を示し、図2においては、比較のために、従来の圧電型電気音響変換器において、ケース側支持面が図5(c)のように逆方向に傾斜している場合の共振特性(破線)を併せて示す。
【0025】
図2から明らかなように、本実施例の圧電型電気音響変換器に比べて、図5(c)に示すようにケース側支持面が内側に至るにつれて下方に下がるように傾斜している場合、すなわちケース側支持面の内側端において圧電振動板が支持されている場合には、共振周波数が高くなることがわかる。
【0026】
上記のように、本実施例の圧電型電気音響変換器1では、角度θが3〜60°の範囲とされているため、共振周波数のばらつきを抑制することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【0027】
圧電型電気音響変換器1を、以下の仕様で作製し、但し、ケース側支持面2eの圧電振動板5に対する角度θを種々変更して、複数の圧電型電気音響変換器を作製し、共振周波数を測定した。結果を図3に示す。
【0028】
作製した圧電共振子の詳細…▲1▼圧電振動板5については、42Ni合金からなる直径19.4mm×厚み0.10mmの金属板5aに、直径14mm×厚み0.10mmの圧電セラミック板5b(両面に電極が形成されているもの)を貼り合わせたものを用いた。また、▲2▼ケース本体については、合成樹脂よりなり、外径21.5mm×高さ5.5mm、下端の開口径18.8mm×内側の空間の高さ4.0mmのものを用い、上記ケース側支持面2eの傾斜を種々変更させたものを用意した。▲3▼蓋材3については、外径21.4mm×高さ1.2mmであり、環状突出部3aの内側の空間が直径18.5mm×高さ0.7mmであるものを用いた。また、▲4▼接着剤6については、弾力性を有するシリコーン系接着剤からなるものを用いた。
【0029】
図3は、上記ケース側支持面2eの傾斜角度を0°から50°の範囲で変化させた場合の共振周波数の変化を示す。なお、図3において、各傾斜角度において10個の圧電型電気音響変換器1を作製し、その共振周波数のうち、最大値を□、最小値を△、平均値を◆として示す。
【0030】
図3から明らかなように、傾斜角度が3°以上では、共振周波数がほぼ2.5KHzと一定となることがわかる。従って、ケース側支持面2eの傾斜角度θを3°以上とすることにより、圧電振動板の外周面直近で確実に支持し得るため、共振特性のばらつきの生じ難い圧電型電気音響変換器の得られることがわかる。
【0034】
(その他の変形例)
上記実施例では、圧電振動板5は、金属板5aの外周縁の全領域で接着剤6により固定されていたが、本発明においては、圧電振動板の外周縁近傍は、全周にわたり接着剤により固定されている必要はなく、部分的にのみ接着されていてもよい。
【0035】
また、圧電振動板5を収納し、かつ支持するケースの構造についても、図示したケース本体2及び蓋材3を有するものに限定されず、圧電振動板5を外周縁近傍で接着剤により固定し、支持し得る限り、適宜の形状のケースを用いることができる。
【0036】
【発明の効果】
請求項1に記載の発明によれば、ケースに圧電振動板を収納してなり、圧電振動板を外周縁近傍で接着剤を用いて固定・支持してなる圧電型電気音響変換器において、前記圧電振動板が前記ケースに支持されている部分が、圧電振動板とケースとの接触部分とされており、ケース側支持面の圧電振動板に対する角度θが3〜60°の範囲とされているので、該支持面の角度が若干ばらついたとしても、圧電振動板がその外周面直近において確実に支持されるため、共振周波数のばらつきを低減することができる。従って、所望の周波数の音を発生し得る圧電型電気音響変換器を安定に提供することが可能となる。
【0037】
請求項2に記載の発明では、上記θが3〜45°の範囲とされているので、圧電型電気音響変換器の共振周波数のばらつきをより低減することができ、かつ圧電振動板が安定に支持された圧電型電気音響変換器を提供することができる。
【0038】
請求項3に記載の発明では、ケース本体に設けられたケース側支持面の圧電振動板に対する傾斜角度θが3°以上とされているため、ケース本体の精度に若干のばらつきがあったとしても、圧電振動板をその外周面直近で確実に支持することができる。従って、請求項1に記載の発明と同様に、共振周波数のばらつきの少ない、圧電型電気音響変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る圧電型電気音響変換器を説明するための略図的断面図。
【図2】本発明の実施例に係る圧電型電気音響変換器及び図5(c)に示した従来例の圧電型電気音響変換器の共振特性を示す図。
【図3】ケース側支持面の圧電振動板に対する傾斜角度と共振周波数との関係を示す図。
【図4】従来の圧電型電気音響変換器の一例を示す断面図。
【図5】(a)〜(c)は、従来の圧電型電気音響変換器において、ケース側支持面の圧電振動板に対する角度がばらついている場合の支持部分の状態を示す各拡大断面図。
【符号の説明】
1…圧電型電気音響変換器
2…ケース本体
2b…天板部
2c…筒状部
2d…第1の段差
2e…ケース側支持面
2f…第2の段差
3…蓋材
4…ケース
5…圧電振動板
5a…金属板
5b…圧電セラミック板
6…接着剤
Claims (3)
- 圧電振動板と、圧電振動板を該圧電振動板の一面の周縁近傍で支持し、かつ収納しているケースと、前記圧電振動板が支持されている部分において圧電振動板をケースに接着している接着剤とを備える圧電型電気音響変換器において、
前記圧電振動板が前記ケースに支持されている部分が、圧電振動板とケースとの接触部分とされており、前記圧電振動板のケースに接触している側とは反対側の面はケースに接触しておらず、前記圧電振動板の一面がケースに支持されている部分におけるケース側支持面の圧電振動板に対する角度をθとしたときに、60°≧θ≧3°とされていることを特徴とする、圧電型電気音響変換器。 - 前記θが、45°≧θ≧3°の範囲とされている、請求項1に記載の圧電型電気音響変換器。
- 前記ケースが、天板部と及び天板部に連なる筒状部を有し、筒状部の内周面に段差が形成されているケース本体と、ケース本体の天板部とは反対側の開口部を閉成するようにケース本体に取り付けられている蓋材とを有し、
前記段差が設けられている部分において段差面の少なくとも一部が前記ケース側支持面とされている、請求項1または2に記載の圧電型電気音響変換器。
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- 1997-07-09 JP JP18412897A patent/JP3548879B2/ja not_active Expired - Lifetime
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