JP3999181B2 - ピエゾスピーカー - Google Patents

Description

本発明はピエゾ振動子を用いたスピーカーに関する。

スピーカーの一形式として、磁石とコイルの代わりにピエゾ振動子（圧電素子）を使用し、これの変形を振動板に伝えて音を出すタイプのものが知られている。
かかるスピーカーはピエゾスピーカー（圧電スピーカー、セラミックスピーカー）と称されるが、従来のピエゾスピーカーは、単一振動板と単一ピエゾ振動子をフレームに組み込んだユニットとして構成されていた。
したがって、スピーカーの音圧を上げる場合にはこうしたスピーカーユニットを複数個並列させるが、各ユニット間の隙間や取付するための工数が掛かり、コストがアップする点、スペース効率が悪いため目的の音圧アップが達成しにくい点、スピーカシステムの形状が制限される点などに問題があった。

こうしたことから、特許文献１のように、複数個のピエゾ振動子を間隔をおいて配置し、それらピエゾ振動子を一対の振動板で挟持した構造のものが提案されている。

しかしながら、この構造は、音が両面の振動板から出るので、テレビジョン受像機用など外方に面した一面からのみ音を出す場合に不向きであるほか、振動板が平板であるため、周波数特性特に高周波側特性の向上を期待できない点、振動板が平板であるため撓み等が生じやすく、この対策として、振動板を厚くしたり、スペーサーを別途介在させて振動板を支持しなければならず、大型化や構造の複雑化を招く点などに問題があった。
実用新案登録第２５０８６７５号公報

本発明は前記のような問題点を解消するためになされたもので、その目的とするところは、簡単な構造で音圧アップを図ることができるとともに周波数特性を向上することができる薄型フラット形状のピエゾスピーカーを提供することにある。

上記目的を達成するため本発明は、
複数のピエゾ振動子を用いたスピーカーであって、
複数のピエゾ振動子を配置する複数の突台部を備えた底壁、該底壁を囲む囲壁及び囲壁頂部から前記底壁とほぼ平行な方向に張り出すフランジを備えた凹状部材と、
前記各突台部に固定されたピエゾ振動子と、
面板部と、前記各ピエゾ振動子のそれぞれに対応するように面板部の厚さ方向に突出する複数個のコーン部を有する単一振動板とを備え、
前記単一振動板は、前記コーン部のそれぞれの先端が前記ピエゾ振動子のそれぞれに接着されると共に、面板部の周縁部が、前記凹状部材の囲壁頂面に固定されていることを特徴としている。

ピエゾ振動子を多数個設けて連続した単一振動板を同時駆動するため音圧アップを図ることができ、また、ピエゾ振動子を複数個駆動するため、各ピエゾ素子に対する入力が抑えられ、システムとしてのパワーアップを図ることができる。

しかも、振動板が面板部の板厚方向に突出するコーン部を複数箇所に一体に有しており、各コーン部それ自体が支持部材としても機能するので、振動板の素材厚みを薄くしても剛性が高いものとなり、安定した張設状態を得ることができる。
また、振動板が複数のコーン部を有しており、各ピエゾ振動子の駆動で各コーン部が振動し、それがコーン部の開口側と一体につながっている面板部に伝達されるほか、コーン部の開口前面からも指向性をもって拡散されるので、振動板が平板である場合に比べて、周波数特性特に高周波側の特性を向上することができ、これらあいまって、簡易な構造で音響特性のよい薄型のフラット形状スピーカーとすることが可能となる。

単一振動板は耐熱高分子フィルムの成型体か、あるいはクラフトペーパーなどの紙質の成型体からなっており、凹状部材は樹脂成型体からなっている。

以下添付図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図１ないし図３は本発明のピエゾスピーカーの一例を示している。１はエンクロージャーとしての凹状部材であり、合成樹脂の成型体（モールドフレーム）からなり、底壁１ａと、これを囲む囲壁１ｂと、囲壁頂部外縁から水平に張り出すフランジ１ｃを有している。
前記フランジ１ｃには所定間隔で取り付け用のビス孔１０が設けられ、囲壁１ｂの頂面には所要の幅で振動板支持用の凹段面１１が形成されている。

２は単一振動板であり、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）やＰＩ（ポイイミド）で代表される耐熱高分子フイルムからなり、面板部２ａの厚さ方向に、円錐状をなしたコーン部２ｂを複数個（例では１０個）しかも相互に所定の間隔をあけて一体形成しており、コーン部２ｂの上端開口は面板部２ａに連続している。かかるコーン部２ｂを有する単一振動板は、耐熱高分子フイルムを、コーン部２ｂに対応するキャビティーとパンチを有する金型にて圧縮成型するなどして容易に得ることができる。
単一振動板２は、面板部２ａの周辺部が凹状部材１の凹段面１１に載置されて貼り付けられ、各コーン部２ｂは凹状部材１の空室１２に延びている。

３は前記単一振動板２のコーン部２ｂを駆動するための複数（この例では１０個）のピエゾ振動子であり、圧電セラミック板の表面と裏面に電極を取り付けて構成されている。
前記各ピエゾ振動子３は凹状部材１の底壁１ａにおいて、前記単一振動板２の各コーン部先端に対応する位置に固定されている。
詳細には、図２（ｂ）のように、凹状部材１の底壁１ａには、各コーン部２ｂの先端に対応する位置に突台部１３が設けられており、この突台部１３にピエゾ振動子３の中央部が載置され、貼り付けられている。そして、ピエゾ振動子３の上面側中央部が、コーン部２ｂの先端裏面と密接するように貼り付けられている。

本発明のピエゾスピーカーを組立てるには、凹状部材１の底壁１ａに配設されている位置決め部を兼ねた突台部１３にピエゾ振動子３を貼り付け、各ピエゾ振動子３のリード線を底壁１ａに沿って導き、所要位置たとえば囲壁部位あるいは底壁部位に取付けた端子プリント基板のスピーカー端子に接続する。
そして、単一振動板２を図３のように凹状部材１に載せ、周縁部を凹段面１１に貼り付ける。このときに各コーン部２ｂの先端裏面に接着剤を塗布しておけば、ピエゾ振動子３の中央部表面に自動的に当接して接合され、組み立てが完了する。
図示するものの仕様例を挙げると次のとおりであり、小型かつ薄型を実現できた。
凹状部材１：長さ：２５０ｍｍ、幅：１２５ｍｍ、高さ：１６ｍｍ。
単一振動板２：厚さ：７５μm、長さ：２２２ｍｍ、幅：１００ｍｍ、コーン数１０個、コーン開口径：３４ｍｍ、コーン高さ：１１ｍｍ。
ピエゾ振動子３：外径：２０ｍｍ、厚さ１ｍｍ

本発明のピエゾスピーカーは、たとえば所望の音響機器の開口に凹状部材１を挿入し、フランジ１ｃのビス孔１０にビスを配して音響機器開口周辺に固定する。
凹状部材１のスピーカー端子から電圧を各ピエゾ振動子３に印加すれば、各ピエゾ振動子３の振動によって各コーン部２ｂが振動され、空気が振動されてコーン部開口から音声が放射される。それと同時に、各コーン部２ｂの開口が面板部２ａにつながっているため、面板部２ａ全体が振動して音声が放射される。したがって、指向性と拡散性が実現され、また、音圧も高くすることができる。しかもコーン部２ｂによって、高周波側の特性を向上することができる。

図示するものはあくまでも一つの実施例であり、これに限定されるものではない。
１）振動板はクラフトパルプからなるコーン紙でもよく、同様の効果が得られる。
２）複数のコーン部２ｂは必ずしもすべてが同じ大きさであるとは限らず、大小を有していてもよく、コーンを構成する壁に同心円状のしわを有していてもよい。
３）コーン部２ｂは円錐形状である場合に限らず、半球状、ホーン状、ドーム状などとすることができる。
４）ピエゾ振動子３の配線は任意であり、リード線に代えて凹状部材１の底壁にプリント配線してもよい。

本発明によるピエゾスピーカーの一実施例を示す部分切欠平面図である。 （ａ）は図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う拡大断面図、（ｂ）はその一部拡大図である。 本発明によるピエゾスピーカーの分解斜視図である。

符号の説明

１ 凹状部材
２ 単一振動板
２ａ 面板部
２ｂ コーン部
３ ピエゾ振動子

Claims (4)

1. 複数のピエゾ振動子を用いたスピーカーであって、
   複数のピエゾ振動子を配置する複数の突台部を備えた底壁、該底壁を囲む囲壁及び囲壁頂部から前記底壁とほぼ平行な方向に張り出すフランジを備えた凹状部材と、
   前記各突台部に固定されたピエゾ振動子と、
   面板部と、前記各ピエゾ振動子のそれぞれに対応するように面板部の厚さ方向に突出する複数個のコーン部を有する単一振動板とを備え、
   前記単一振動板は、前記コーン部のそれぞれの先端が前記ピエゾ振動子のそれぞれに接着されると共に、面板部の周縁部が、前記凹状部材の囲壁頂面に固定されていることを特徴とするピエゾスピーカー。
2. 単一振動板が耐熱高分子フィルムの成型体からなっていることを特徴とする請求項１に記載のピエゾスピーカー。
3. 単一振動板が紙質の成型体からなっていることを特徴とする請求項１に記載のピエゾスピーカー。
4. 凹状部材が樹脂成型体からなっていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のピエゾスピーカー。

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