JP4253821B2 - セラミック型スピーカ - Google Patents

Description

本発明は、セラミック型スピーカに関するものであり、特に、主に築造物の天井面や壁面に取り付けられ、室内の通常放送（一般音声）用又は非常放送用などとして使用されるセラミック型スピーカに関するものである。

従来、建物のビル等の室内には、一般音声放送、ＢＧＭ又は非常放送用としてスピーカが設置される。この種の建物内放送設備として用いられるスピーカは、主にダイナミック型スピーカであり、コーン紙をマグネットで振動させて音声を出力させる形式のものである（例えば、特開平０７−０９８９８２号公報等）。しかし、ダイナミック型スピーカは、その全体の形状が室内表面に露出するため、室内の意匠外観性（インテリア性）を損なうという問題がある。又、スピーカを設置する環境条件によって、スピーカの設置場所が防塵面や防水面の観点から厳しい制約を受ける欠点がある。

そこで、例えば室内の天井面や壁面を音響振動板とする圧電振動体がある。この圧電振動体が振動すると、室内の天井面や壁面が振動して音が出力される。従って、圧電振動体を天井面や壁面の内側に設置して用いることが可能である。この結果、圧電振動体は室内の意匠外観性を損なうことがなく、又、圧電振動体の設置場所の制約が緩和される（例えば、特開２０００−２２４６８０号公報等）。
特開平０７−０９８９８２号公報 特開２０００−２２４６８０号公報

しかし、先に述べた圧電振動体には次の課題がある。例えば、非常放送設備又は通常放送設備においては、音のレベルを確保するために圧電振動体２個を直列接続したものを２つ用い、両者を互いに並列接続して使用することがある。この場合、圧電振動体に所要の電圧を確保するために、鉄筋コンクリート等にアースして１００Ｖの音声信号をそのまま用いると、鉄筋コンクリート等に発熱が生じて、建物火災を発生させる危険性がある。

又、変圧装置により音声信号を７０Ｖに降下させて２個直列の圧電振動体に印加した場合、圧電振動体１個当たり３５Ｖがかかり、所要の音圧レベルは確保されるが、所要のインピーダンスは得られなくなる（インピーダンス整合のミスマッチ）。更に、変圧装置を使用したときは厚さが大きいために、圧電振動体を含む装置が厚くなって、広い設置スペースを必要とする。特に、壁材と壁材との空間が規格上通常４５ｍｍとされているため、厚みが大きいこのような圧電振動体を含む装置は、壁の内側面には、到底、取り付けることができない。

インピーダンスマッチングを図るためには、圧電振動体を含む並列回路の外部に抵抗などのインピーダンスを入れればよい。しかし、この場合、圧電振動体１個当たりにかかる電圧が低くなりすぎて、所要の音圧レベルが確保されなくなるという問題が生じる。

そこで、上記スピーカが設置される室内表面の意匠外観性を損なうことなく、且つ、環境条件上の制約を受けずに、任意の場所にスピーカを設置できるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、更に、インピーダンスのマッチングと、所要の電圧の確保及びマッチングトランスの薄型化とを同時に満足させるようにするために解決すべき技術的課題が生じてくるのであり、本発明はこれらの課題を解決することを目的とする。

本発明は上記目的を達成するために提案されたものであり、請求項１記載の発明は、音声信号を出力する駆動装置によって駆動されるセラミック型スピーカであって、前記駆動装置からの音声信号が入力される第１のトランスの２次側に第２のトランスの１次側を直列に電気的に接続したスピーカドライバと、前記スピーカドライバの第２のトランスの２次側からの音声信号により駆動されるセラミック振動体が直列に接続された複数の直列回路を並列に接続した直並列回路部とを備え、前記スピーカドライバは前記駆動装置と直並列回路部との間のインピーダンス整合をとることを特徴とするセラミック型スピーカを提供する。

この構成によれば、駆動装置から出力された音声信号Ｖ０（例えば、１００Ｖ）は、先ず、第１のトランスにより電圧Ｖ１に変換され、次に、第２のトランスにより電圧Ｖ２に変換される。従って、第１のトランスの１次側コイルと２次側コイルの巻線数の比（第１の巻線比）、及び、第２のトランスの１次側コイルと２次側コイルの巻線数の比（第２の巻線比）を適当に変えることにより、直並列回路部のセラミック振動体に必要な電源電圧Ｖ２が得られると共に、インピーダンスの変換も調整され、インピーダンス整合のために抵抗Ｒなどを入れる必要がなくなる。

請求項２記載の発明は、上記第１のトランスと第２のトランスがスピーカケース内に収納され、且つ、該スピーカケースの同一平面上にて前記両トランスが互いに異なる個所に配置されていることを特徴とする請求項１記載のセラミック型スピーカを提供する。

この構成によれば、スピーカケース内面の２箇所に第１のトランスと第２のトランスが別々に分離配置されるので、両者を重ねて配置する場合に比べて、スピーカケースの厚さ寸法が半分に小さくなる。

請求項３記載の発明は、上記スピーカケースは建造物の建材に設置され、前記スピーカケースの正面部内側に上記各セラミック振動体を取り付けると共に、該スピーカケースの背面部内側に、前記スピーカドライバを配設し、前記スピーカケースの正面部を前記建材に貼着したことを特徴とする請求項２記載のセラミック型スピーカを提供する。

この構成によれば、上記スピーカケースの正面部内側にセラミック振動体を配設し、該ケースの正面部を建物の天井材、壁面材、ガラスなどの建材に接着して取り付ける。取付け後、前記スピーカドライバによりセラミック振動体を駆動すると、該セラミック振動体から出力された振動音は、建材の表面から建物室内に満遍なく放送される。この場合、建材自体がスピーカの振動板としての役目を果たす。又、スピーカを建材の裏面側に設置することにより、建材表面側に居る人間にはスピーカが見えないようにすることができる。

請求項４記載の発明は、上記スピーカケースの正面部が、上記建材に両面粘着テープにより貼着されることを特徴とする請求項３記載のセラミック型スピーカを提供する。

この構成によれば、前記スピーカを建材に取り付ける際は、スピーカケースの正面部を両面粘着テープにより建材に貼り付けるだけで取り付けられる。

請求項５記載の発明は、上記スピーカケースの正面部内側の複数箇所に夫々、上記セラミック振動体が配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載のセラミック型スピーカを提供する。

この構成によれば、複数のセラミック振動体がスピーカケース内面の複数箇所に配置されているので、１か所に重ねて設ける場合に比べて、スピーカケースの厚さ寸法が小さくなる。

請求項１記載の発明は、１つのトランスを用いた場合とは異なり、インピーダンスのマッチングを容易に図れると共に、部品点数を増加させることなく、所望の電圧に自由に変換することができる。又、１つのトランスを用いた場合に比べて、電力消費量が約１／３に低減するとともに、使用可能な周波数帯域が広くなる効果を有する。又、途中にインピーダンス整合用の抵抗Ｒを入れることなく、インピーダンス整合が図られるので、回路構成が簡素化すると共に、スピーカの薄型化が図れて、間隙の小さい壁面同士の間にも容易に設置できる。又、スピーカの長時間連続使用しても、抵抗Ｒを用いないので、発熱による建物の火災の恐れがない。更に、音圧レベル−周波数特性の改善を図ることができるので、所要帯域での音圧レベルが容易に確保することができる。

請求項２記載の発明は、前記スピーカケースの厚さを小さくできるので、請求項１記載の発明の効果に加えて、セラミック型スピーカとして薄型化が可能になり、設置スペースの小さい箇所に設置することができる。

請求項３記載の発明は、建築物の建材裏面側に設置することより、スピーカを室内の人間には見えなくすることができ、請求項２記載の発明の効果に加え、室内の意匠外観性が著しく向上する。又、スピーカを建材に設置する場合、建材を開穿する必要が無いので、その設置作業性を良好にすることができ、特に、既設の建材に設置する場合にその施工を極めて簡単にすることができる。更に、セラミック振動体及びスピーカドライバが、スピーカケース内に収納されているので、従来のスピーカに比べて、防塵性、防水性及び耐衝撃性に優れ、スピーカの設置環境の制約を受けずに、任意の場所にスピーカを設置することができる。

請求項４記載の発明は、前記スピーカケースの正面部を両面粘着テープで建材裏面に貼り付けるのみで、スピーカを取り付けることができるので、請求項３記載の発明の効果に加えて、スピーカ取付けの際に、取付け金具などを使用する必要がなく、スピーカの取付け作業を容易迅速に実施でき、設置施工費を低減させることができる。

請求項５記載の発明は、前記スピーカケースの厚さを薄くすることができるので、請求項３又は４記載の発明の効果に加えて、スピーカの薄型化が図れ、間隙の狭い建材同士の間、例えば、天井板ボードと下地ボードの間にもスピーカを設置することができる。

本発明の一実施の形態を示し、スピーカの取り付け位置を説明する建材の平面図。 図１のスピーカの収納ケースの正面図。 図１のスピーカの収納ケースの背面図。 図１のスピーカの収納ケースの側面図。 図３のＡ−Ａ線に沿った断面図。 図２の収納ケースを構成する振動体取付け側ハウジング部内側を説明する内面構成図。 図２のＢ−Ｂ線に沿った断面図。 図２の収納ケースに収納されたセラミック振動体を示す拡大正面図（ａ）と、そのＣ−Ｃ断面図（ｂ）。 図８のセラミック振動体（コネクタを含む）を示す側面図。 図２の収納ケースを構成するトランス取付け側ハウジング部の内面側を説明する内面構成図。 本発明の一実施例に係るスピーカの駆動回路を説明する回路配線図。 図１のスピーカを天井部に取り付けた状態を説明する斜視図。 図１のスピーカを壁面部に取り付けた状態を説明する正面図。 図１のスピーカをガラス部に取り付けた状態を説明する正面図。 図１のスピーカの音圧レベル−周波数特性を示すグラフ。 図１のスピーカの他の音圧レベル−周波数特性を示すグラフ。

符号の説明

１ 建材
２ セラミック型スピーカ（セラミックボードスピーカユニット）
３ 空間部
４ 収納ケース（スピーカケース）
５ 正面側（振動体取付け側）ハウジング部
６ 背面側（トランス取付け側）ハウジング部
７ 定格値表示ラベル
８ 注意事項表示ラベル
９ 中心部
１０ ねじ孔
１１ 連結ねじ
１２ 両面粘着テープ
１４ ねじ穴
１５〜２０ 円形凸部
２１〜２４ 振動体取付け部
２５〜２８ 第１〜第４のセラミック振動体
３１ 取付け孔
３２ 小ねじ
３３Ａ ばね座金
３３Ｂ 平座金
３３Ｃ セラミック用ワッシャー
３３Ｄ セラミック用ブッシュ
３４ ゴムダンパ（弾性体）
３６，３７ リード線クランプ用孔
３８，３９ リード線
４１ 硬化型シリコン
４２ ジャンパー線
４４ プリント基板
４５ 第１のマッチングトランス（第１のトランス）
４６ 第２のマッチングトランス（第２のトランス）
４７ 固定ねじ
４８ 製造密番表示部
５０ スピーカドライバ
５１ １次側コイル
５２ 鉄心
５３ ２次側コイル
５４ １次側コイル
５５ 鉄心
５６ ２次側コイル
５８ ワンタッチ端子台
５９ａ，５９ｂ リード線
６０ａ，６０ｂ 圧着コネクタ
６２ａ，６２ｂ 圧着コネクタ
６３ａ，６３ｂ ケーブル
６４ａ，６４ｂ 圧着コネクタ
６６ａ，６６ｂ 圧着コネクタ
６７，６８ 圧着コネクタ
６９ 直並列回路部
７１ 下地ボード
７２ 天井板ボード（岩綿吸音板）
７３ 点検口
７５ パネル壁面
７６ 開閉板（点検口）
７８ ガラス面（ガラス部）

本発明は、音声信号が入力される第１のトランスの２次側に第２のトランスを直列に接続し、前記音声信号の大きさを２段階で変換するようにしたことにより、インピーダンスのマッチング、所要の電圧の確保及びマッチングトランスの薄型化を同時に満足させるという目的を達成した。

又、本発明は、建造物の建材に設置されるスピーカにおいて、スピーカケースの正面部内側にセラミック振動体を取り付けると共に、該スピーカケースの背面部内側に、前記セラミック振動体を駆動するためのスピーカドライバを配設し、前記スピーカケースの正面部を前記建材の裏面に貼着したことにより、室内表面の意匠外観性を損なうことなく、所望の場所にスピーカを設置できるという目的を達成した。

以下、本発明の一実施の形態を図１乃至図１６に従って説明する。図１において、１はビル、学校、病院、集合住宅、役所等の建造物の天井部等を構成する建材であり、建材１裏面の中央部９よりもやや外れた箇所には密閉タイプのセラミック型スピーカ（セラミックボードスピーカユニット）２が取り付けられている。セラミック型スピーカ２が取り付けられる建材１の材質は、振動可能な板状のものであれば、金属及び非金属のいずれでも良い。セラミック型スピーカ２は、図示を省略しているが、例えば１００Ｖの音声信号を出力する増幅器等の駆動装置によって駆動される。

セラミック型スピーカ２は、図４の収納ケース４と、収納ケース４に形成された図５のスピーカドライバ収納用空間部３に収納された図６の第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８と、同じくスピーカドライバ収納用空間部３に収納された図１０に示すプリント基板４４、第１のマッチングトランス４５、及び第２のマッチングトランス４６とを備えている。プリント基板４４と、第１，第２のマッチングトランス４５，４６とは図１１に示すスピーカドライバ５０を構成する。

セラミック型スピーカ２の収納ケ−ス４は耐熱性樹脂（ＡＢＳ樹脂）により成形されている。この収納ケ−ス４は、図２に示す正面側（振動体取付け側）ハウジング部５と、図３に示す背面側（トランス取付け側）ハウジング部６とからなり、背面側ハウジング部６の外面には、定格値表示ラベル７、注意事項表示ラベル８が貼付されている。この収納ケース４の一部分は、密閉型スピーカのバッフル板として機能する。

両ハウジング部５，６の隅角部、辺縁部中間部及び中央部には、図５に例示するように、複数のねじ孔１０が形成されている。各ねじ孔１０に連結ねじ１１（図３）を螺合することによって、正面側ハウジング部５と背面側ハウジング部６とが互いに着脱可能に連結されている。又、図４に示すように、正面側ハウジング部５の外側面を両面粘着テープ１２で建材１の裏面に貼着することにより、建材１にセラミック型スピーカ２が一体的に取り付けられている。なお、図３中の符号１３は、後述のプリント基板４４に接続された圧着コネクタであり、電源ケーブル、信号音用コード等が着脱自在に結線される。

正面側ハウジング部５の正面底部には、図２に示すように、この正面側ハウジング部５の外側に突出する計６個の円形凸部１５〜２０が２列３段に配設されている。即ち、図２に於ける上段部には２個の円形凸部１５，１６が突設されていると共に、下段部には２個の円形凸部１７，１８が突設され、更に、中段部にも２個の円形凸部１９，２０が突設されている。これら円形凸部１５〜２０の表面は平坦に形成され、建材１裏面に対する取付け面となり、上述の両面粘着テープ１２が貼着される。これにより、正面側ハウジング部５の全面に両面粘着テープを貼着した場合に比較して作業性を良好にする。即ち、正面側ハウジング部５の全面に両面粘着テープを貼着した場合、両面粘着テープの面積が大きすぎて貼着作業時に気泡が入りやすく、これを防止するためには余程の注意力を持ってして作業をしなければならないという問題があるが、この実施の形態のように円形凸部１５〜２０を取付面とすることにより、貼着面を分割することができ、よって、接着面に気泡が生じにくく、容易に貼着作業を行うことができる。又、後述するように、四角部近傍の円形凸部１５〜１８はセラミック振動体２５〜２８を取り付けるための振動体取付け部２１〜２４とされているため、第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８の振動をロスなく的確に建材１に伝達することができる。

正面側ハウジング部５の各四角部近傍の円形凸部１５〜１８の内面側には夫々、図７に示すように、ねじ穴１４を有する振動体取付け部２１〜２４が設けられていると共に、振動体取付け部２１〜２４には、第１〜第４のバイモルフ型セラミック振動体である第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８が着脱可能に取り付けられている。第１〜第４の振動体２５〜２８は、圧電振動性能を有するＰＺＴ（チタン酸ジルコニウム酸鉛）等のセラミック素子（円板状）を円形の金属板（Ｆｅ−４２％Ｎｉ合金）の両面に貼着して作製され、セラミック素子と金属板との間に音声信号を加えることによりこの音声信号を振動に変換させる。第１〜第４の振動体２５〜２８の材料はこれに限らず他の圧電振動体素子を使用できる。

そして、第１のセラミック振動体２５と第２のセラミック振動体２６とは相互に直列に接続され、同様に、第３のセラミック振動体２７と第４のセラミック振動体２８とは相互に直列に接続されている。更に、第１，２のセラミック振動体２５，２６及び第３，４のセラミック振動体２７，２８は、図６及び図１１に示すように、互いに並列に接続されている。

第１〜４のセラミック振動体２５〜２８の取付け構造及びリード線接続構造は全て同一であるので、以下、第２のセラミック振動体２６の構造を例に挙げて説明する。図８に示すように、第２のセラミック振動体２６の中心部には取付け孔３１が開穿され、この取付け孔３１には、図７に示すように、小ねじ３２が螺合されている。従って、第２のセラミック振動体２６は、小ねじ３２により正面側ハウジング部５の円形凸部１６内面側に着脱可能に締付け固定されている。

更に言えば、小ねじ３２の座面と第２のセラミック振動体２６の間には、ばね座金３３Ａ、平座金３３Ｂ及びセラミック用ワッシャー３３Ｃが順次介装されている。又、第２のセラミック振動体２６と振動体取付け部２２との間には、セラミック用ブッシュ３３Ｄが順次介装されている。これにより、第２のセラミック振動体２６に過大な締付け力が作用することを防止する。

又、第２のセラミック振動体２６の円周外縁部には、図８に示すように、ゴムダンパ（弾性体）３４が接着され、このゴムダンパ３４の形状は、相対峙する２つの円弧部と、２つの円弧部の両端を結ぶ相互に平行な２つの直線部を有し、２つの直線部は第２のセラミック振動体２６の円形の外縁部に対して接線方向に延びている。

ゴムダンパ３４の円弧部の中央部には、２つのリード線クランプ用孔３６，３７が並設され、各孔３６，３７にはリード線３８，３９が貫通している。リード線３８の一端部は、第２のセラミック振動体２６を形成する２枚の円板状のセラミック素子の一方に接続され、リード線３９の一端部は、第２のセラミック振動体２６を形成すると共に２枚のセラミック素子が両面に固着されている円板状の金属板に接続されている。リード線３８，３９の他端部は、図９に示すように、後述の圧着コネクタ６７に接続されている。

リード線３８，３９がゴムダンパ３４に貫通する部分は、硬化型シリコン４１により第２のセラミック振動体２６及びゴムダンパ３４に固定されている。又、第２のセラミック振動体２６下面の適所には、金属板の両面に固着されたセラミック素子を接続するために、半径方向に延びるフィルム状のジャンパー線４２が固定されており、これにより、２枚のセラミック素子と金属板との間に音声信号が入力されることになり、セラミック振動体２６が振動する。尚、図８中の符号４８は、第２のセラミック振動体２６表面に設けた製造密番表示部である。

図１０に示すように、背面側ハウジング部６の内面側には、プリント基板４４、第１のマッチングトランス４５及び第２のマッチングトランス４６が配設され、これらプリント基板４４及び第１，第２のマッチングトランス４５，４６は、それぞれ背面側ハウジング部６内面に突設された支持部に固定ねじ４７で固定されている。

プリント基板４４、第１，第２のマッチングトランス４５，４６及び第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８を含むスピーカドライバ５０の回路配線図を、図１１に示す。図示の如く、第１のマッチングトランス４５は、１次側コイル５１、鉄心５２及び２次側コイル５３から成る。同様に、第２のマッチングトランス４６は、１次側コイル５４、鉄心５５及び２次側コイル５６とから成る。

第１のマッチングトランス４５と第２のマッチングトランス４６とが直列に接続され、且つ、第１のマッチングトランス４５の２次コイル５３の巻回数と第２のマッチングトランス４６の１次コイル５４の巻回数とは略同じに設定されている。又、第１のマッチングトランス４５と第２のマッチングトランス４６は、収納ケース４の同一内面上の２箇所に互いに左右分離して配置されている。

プリント基板４４上には、ワンタッチ端子台５８が設けられ、このワンタッチ端子台５８の一側部には、プリント基板４４のパターン配線部が接続されている。又、ワンタッチ端子台５８の他側部には、リード線５９ａ，５９ｂが接続され、リード線５９ａ，５９ｂの先端には圧着コネクタ６０ａ，６０ｂが設けられている。

圧着コネクタ６０ａ，６０ｂには、第１のマッチングトランス４５の１次側コイル５１の両端部が接続されている。又、第１のマッチングトランス４５の２次側コイル５３の両端部は、圧着コネクタ６２ａ，６２ｂ、ケーブル６３ａ，６３ｂ及び圧着コネクタ６４ａ，６４ｂを介して、第２のマッチングトランス４６の１次側コイル５４の両端部に接続されている。

更に、第２のマッチングトランス４６の２次側コイル５６の両端部は圧着コネクタ６６ａ、６６ｂに接続されている。両圧着コネクタ６６ａ、６６ｂ間には、一対の圧着コネクタ６７及び一対の圧着コネクタ６８を介して、直並列回路部６９、即ち、前述の第１，第２のセラミック振動体２５，２６の直列回路と、第３，第４のセラミック振動体２７，２８の直列回路とを並列配置した回路部分が接続されている。

こうした接続関係にあるスピーカドライバ５０では、第１のマッチングトランス４５の１次側コイル５１のインピーダンスと２次側コイル５３のインピーダンスとの比は約１０対７であり、第２のマッチングトランス４６の１次側コイル５４のインピーダンスと２次側コイル５６のインピーダンスとの比は約１０対５に設定されている。各コイル５１、５３、５４、５６のインピーダンスは、線材の線径、巻回数を適宜変えることにより、設定することができる。

セラミック型スピーカ２に供給された１００Ｖの音声信号Ｖ０は、先ず、第１のマッチングトランス４５で、音声信号Ｖ０より低い約７０Ｖの音声信号Ｖ１に変換され、次に、第２のマッチングトランス４６で音声信号Ｖ０より更に低い約５０Ｖの音声信号に変換される。従って、第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８の一個当たりの印加電圧は２４．５Ｖであり、所要の音圧レベルが得られる。この場合、インピーダンス整合のために抵抗Ｒを入れる必要はない。要するに、インピーダンスのマッチングが図れると同時に、１００Ｖの音声信号を２４．５Ｖに変換して実用可能な音圧レベルを出力できる。更に、従来の１つのトランスを用いた場合に比べて、電力消費量が約１／３に低減するとともに、使用可能な周波数帯域を広くすることができる。

又、第１のマッチングトランス４５と第２のマッチングトランス４６は、収納ケース４の内面の２箇所に互いに分離して配置されている。よって、第１，第２のマッチングトランス４５，４６を重ねて配置する場合に比べて、ケースの厚さ寸法が半分に小さくなるので、セラミック型スピーカ２の軽量薄型化（総重量６８０ｇ、サイズ１７６×２１０×４０ｍｍ）が図れている。通常、壁材の間隔が４５ｍｍ位であり、収納ケース４の厚さが４０ｍｍであるので、収納ケース４は間隙の狭い壁材の間にも容易に設置できる。更に、セラミック型スピーカ２を長時間連続使用しても、回路途中での発熱による建物の火災の恐れがない。

因みに、例えばセラミック圧電素子を４枚にして、従来の低周波数整合器（マッチングトランス）の考え方を用いてハイインピーダンス化（１００Ｖライン）を実用化するには、既存の低周波数整合器による理論では、当業者の間では困難であると思われていた。

従来のマッチングトランスをセラミック振動子のスピーカドライブに接続すると、セラミック振動子の周波数が上がるにつれて、著しく低下するインピーダンスをある程度のカーブ（定格近似）にすることができる。しかし、セラミック振動子の固有の共振周波数及び等価回路上にある定格静電容量Ｃｄ、並びにＣ１、Ｌ１、Ｒ１が複雑に作用し、通常のトランスでは、スピーカドライバ（セラミック振動子ドライバ）との関係で、周波数１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚ位までのインピーダンスが定格１ｋＨｚの１／３以下に低下する。これでは、平均電力がスピーカ定格をかなり上回って実用的ではない。

そこで、第一段階として、スピーカドライバのＣｄ値をチョークコイルで打ち消し、その後、抵抗Ｒ１と思われるインピーダンスを従来型トランスの２次側に巻いて整合をとっても、音圧レベルが全く上がらない（７０ｄＢ前後）。次に、第二段階として、洩れインダクタンスを少なくして、トランスの総合特性でＣｄ値を適度に打ち消す点に着眼した。即ち色々な特性をもったトランスを二個シリーズに接続することにより、トランスの総合特性（洩れインダクタンスを少なくすること）を見極め、必要な帯域に周波数特性を狭めることにより、セラミック振動子との共振周波数を２ｋＨｚ前後に調整した。その結果、現時点では最も好ましい音圧レベル−周波数特性が得られた（後述する図１５及び図１６参照）。

本実施の形態に係る第１のマッチングトランス４５に関し、１次側のインピーダンスは、
Ｚ：７３．５５ＫΩ
Ｌｐ：６．９０Ｈ
であり、２次側のインピーダンスは、
Ｚ：５３．３２ＫΩ
Ｌｓ：４．９０Ｈ
である。よって、第２のマッチングトランス４６に比べて周波数帯域が狭いが、これは第１のマッチングトランス４５の２次側のインダクタンス成分を数ヘンリだけ多くしたことによる。しかし、２次側のコイルの巻線数を少なくし、１次側からみた電圧比を落としてしまうと、セラミック振動子にかかる電圧が小さくなる。従って、セラミック型スピーカ２が非常放送用スピーカとしての規定音圧レベルを得ることが困難になる。

又、第２のマッチングトランス４６に関し、１次側のインピーダンスは、
Ｚ：５３．２ＫΩ
Ｌｐ：５．３１Ｈ
であり、２次側のインピーダンスは、
Ｚ：２７．６０ＫΩ
Ｌｓ：２．６７Ｈ
である。第２のマッチングトランス４６は第１のマッチングトランス４５に比べ周波数帯域が広い１２ｋＨｚで−３ｄＢ位であり、特に高域特性に優れる。このことは、第２のマッチングトランス４６の２次側のインダクタンス成分が少ないことに起因していると思われる。第１のマッチングトランス４５で入力した音声信号の高域特性が８ｋＨｚ、−１３ｄＢに制限されているので、いくら第２のマッチングトランス４６の周波数特性が広くても、スピーカ全体の周波数特性は３００Ｈｚ〜６ｋＨｚ位に狭められる。しかし、トランス二個を使って帯域を音声帯域にあえて絞り、その分だけセラミック振動子に印加される電圧を維持し、音圧重視に限ることにしたのが、本実施の形態に係る第１，第２のマッチングトランス４５，４６である。二個の第１，第２のマッチングトランス４５，４６をシリーズ結線すると、第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８を駆動する増幅器等の駆動装置と、第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８との間の整合をとることができ、しかも、１個のマッチングトランスを用いる場合に比べて薄型化及び小型化を可能とし、且つ、洩れインダクタンスを極力少なくすることができた。

こうしたスピーカドライバ５０は第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８の駆動に適した特性を持ち、セラミック型スピーカ２は図１５又は図１６に示すような最適な音圧レベル−周波数特性を有する。ここに、図１５は、ＪＩＳ標準箱にセラミック型スピーカ２を入れて測定したものである。又、図１６は、９．５ｍｍ石膏ボード＋１２ｍｍ岩綿吸音板にセラミック型スピーカ２を取り付けて測定したものであり、本実施の形態では、第１のマッチングトランス４５及び第２のマッチングトランス４６の２個を互いに直列接続したことにより、所望帯域３００Ｈｚ〜５．５ＫＨｚにおいて好ましい周波数特性が得られた。特に、第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８の再生帯域となる有効な周波数が２ＫＨｚ前後に調整されているので、結果として非常に好ましい音圧レベル−周波数特性が得られた。これに対して、１個のマッチングトランスにより第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８を駆動する増幅器等の駆動装置と、第１〜第４のセラミック振動体２５〜２８との間の整合をとろうとすると、音圧と周波数範囲を確保することができない。

セラミック型スピーカ２で使用される再生帯域は３００Ｈｚ〜５．５ＫＨｚであり、この再生帯域における最大音圧レベルと最小音圧レベルとの差ΔｄＢは約２０ｄＢである。斯くして、消防法により要求される音圧レベル−周波数特性を満足させることができる。

本実施の形態のセラミック型スピーカ２は、建物の建材１の裏側面に両面粘着テープ１２で貼り付けて施工される。具体的には、収納ケース４の正面側ハウジング部５に設けた６個の円形凸部１５〜２０表面に両面粘着テープ１２の片面を粘着固定すると共に、両面粘着テープ１２の反対側の片面を建材１の裏側面に粘着固定して固定する。この場合、建材１の裏面を布等で拭いて清浄にした後に、建材１の裏面に両面粘着テープ１２でセラミック型スピーカ２を強固に貼着する。

ここで注意すべきは、建材１に対するセラミック型スピーカ２の取り付け位置は、建材１の中心部９から外れた箇所、即ち、建材１の表面をゴムハンマー等で叩いた時に、固有振動数の発生が少ない箇所に設定するものとする。これは、セラミック型スピーカ２のスピーカドライバ５０を駆動して発生音を出力させたときに、固有振動数で建材１が振動することを防止するためである。

このように、建材１の裏側面にセラミック型スピーカ２を両面粘着テープ１２で接着固定したので、セラミック型スピーカ２からの発生音が建材に伝搬して、建材１自体が直接振動するかの如く発音体の役割を果たす。従って、セラミック型スピーカ２は、従来のように振動板が室内に露出し、天井に埋め込む際も防護網などを設置する必要がなく、意匠性の高い建築空間を実現できる。つまり、セラミック型スピーカ２が室内などから視認されることがないので、室内の意匠外観性を損なうことがない。又、セラミック型スピーカ２は、室内に露出することがないので、防塵性、防湿性に優れ、例えばクリーンルームや浴室などでの使用にも最適である。

又、セラミック型スピーカ２を施工する際は、該スピーカ２を建材１の裏面に貼り付けるだけで済むので、天井、パネル壁、ガラス、床などの建材１の裏面に容易に設置できる。

例えば、図１２に示すように、下地ボード７１の下面側に取り付けた天井板ボード（岩綿吸音板）７２にセラミック型スピーカ２を設置する場合、点検口７３又は点検口７３の近傍であって、且つ、天井板ボード７２の中央部からやや外れた箇所にセラミック型スピーカ２を設置することができる。これにより、セラミック型スピーカ２の取付け、メンテナンス及び点検が容易になると共に、天井板ボード７２が固有振動数で振動することを極力少なくできる。

更に、図１３に示すように、石膏ボード仕上げ（クロス等）されたパネル壁面７５にセラミック型スピーカ２を設置するときは、パネル壁面７５に限らず、点検用開閉板(点検口)７６の裏面にセラミック型スピーカ２を設置することができ、この場合、セラミック型スピーカ２の点検を一層容易に行える。

又、図１４に示すように、天井部と床面部の間に配設されたガラス面７８等にもセラミック型スピーカ２を設置することができ、設置部の材質は、振動可能なものであれば、石膏ボードや岩綿吸収板、木材、ガラス、金属パネルなどの通常の建材１の裏面側に専用の両面粘着テープで接着できる。即ち、本発明のセラミック型スピーカ２は、天井材、壁材、ガラス材などの建材１の種類は特に限定されない。

更に、セラミック型スピーカ２の設置場所も特に限定されず任意である。特に、セラミック型スピーカ２の収納ケース４はＡＢＳ樹脂などの耐熱性樹脂から成るので、収納ケース４自体の強度が大である。加えて、建材１の裏側にセラミック型スピーカ２が取り付けられることから、従来のスピーカに比べて、耐衝撃性、耐塵性、耐薬性、防水性などが格段に向上し、設置環境を選ばない。又、磁石を使用しないので、埃や磁場の影響を嫌う精密工場のクリーンルームや病院の集中治療室、或いは防水性が必要とされるプールや浴場などにも適用できる。さらに、建材に穴を開穿する必要が無いので、既設の建材にも簡単に取り付けることができ、施工作業性が良好である。

更に、このセラミック型スピーカ２は、壁材、天井部材、ショーウインドウ等に取り付けた設置部材それ自体が直接音を放射するので、設置場所の室内空間全てに放送音を満遍なく明瞭に伝えることができる。勿論、業務用アナウンス及び非常用アナウンス等のいずれにも幅広く適用できる。

又、セラミック型スピーカ２は総重量６８０ｇ、サイズ１７６×２１０×４０ｍｍと軽量かつコンパクトであり、圧着コネクタ１３を使用しているので、結線もワンタッチ差し込み接続が可能であり、セラミック型スピーカ２の設置を容易に行える。更に、セラミック型スピーカ２を用いた音響システムに変更する場合、放送装置として使用するアンプ等は従来のもので対応できるので、音響システムの変更時においても低コストで容易に対応することができる。

以上のように、本発明のセラミック型スピーカは、圧電振動子を耐熱樹脂ケースに収納した振動体と、従来のスピーカのコーン紙に相当する振動板（建材）とから構成されている。従って、前記ケースを建材の裏面側に接着し、振動を直接建材に伝えることにより、安定した大きさの音を室内周囲に満遍なく放射することが可能になる。

本発明は上記実施の形態に限定されない。例えば、上記実施の形態ではセラミック型スピーカを通常の建物の建材に取り付ける場合について説明したが、屋外ホール、競技場、船舶、列車などの多数の客席を有する築造物（移動体を含む）の壁材の裏面等にも設置可能であり、見えないスピーカから非常アナウンス等を明瞭に出力させることができる。

又、スピーカケースの正面部に設けた接着面（凸部）は平坦に形成したが、建材の裏面が曲面形状部を有する場合は、これに対応すべく収納ケースの接着面を曲面に形成することもできる。この場合、収納ケースの正面部に凸部又は凹部を必ずしも設ける必要がなく、収納ケースの外側表面の全部又は一部を、建材裏面に接着剤等の適宜な粘着手段で貼り付けることも可能である。

又、上記実施の形態において、当該セラミック型スピーカをハイインピーダンス型として説明したが、本発明にかかるセラミック型スピーカはローインピーダンス型のものにも適用することができるのはもちろんである。
尚、本発明は、本発明の精神を逸脱しない限り種々の改変を為すことができ、そして、本発明が改変されたものに及ぶことは当然である。

Claims (5)

1. 音声信号を出力する駆動装置によって駆動されるセラミック型スピーカであって、
   前記駆動装置からの音声信号が入力される第１のトランスの２次側に第２のトランスの１次側を直列に電気的に接続したスピーカドライバと、
   前記スピーカドライバの第２のトランスの２次側からの音声信号により駆動されるセラミック振動体が直列に接続された複数の直列回路を並列に接続した直並列回路部とを備え、
   前記スピーカドライバは前記駆動装置と直並列回路部との間のインピーダンス整合をとることを特徴とするセラミック型スピーカ。
2. 上記第１のトランスと第２のトランスがスピーカケース内に収納され、且つ、該スピーカケースの同一平面上にて前記両トランスが互いに異なる個所に配置されていることを特徴とする請求項１記載のセラミック型スピーカ。
3. 上記スピーカケースは建造物の建材に設置され、前記スピーカケースの正面部内側に上記各セラミック振動体を取り付けると共に、該スピーカケースの背面部内側に、前記スピーカドライバを配設し、前記スピーカケースの正面部を前記建材に貼着したことを特徴とする請求項２記載のセラミック型スピーカ。
4. 上記スピーカケースの正面部が、上記建材に両面粘着テープにより貼着されることを特徴とする請求項３記載のセラミック型スピーカ。
5. 上記スピーカケースの正面部内側の複数箇所に夫々、上記セラミック振動体が配置されていることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載のセラミック型スピーカ。

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