JP5589902B2 - 圧電ブザー - Google Patents

Description

本発明は、圧電振動板とターミナルとを電気的に接続し、ターミナルを通じて圧電振動板に交流電圧を印加することにより圧電振動板を鳴動させる圧電ブザーに関するものである。

従来、例えば特許文献１〜３において圧電ブザーが開示されている。これら特許文献１〜３に記載された圧電ブザーでは、外部との電気的な接続も行えるターミナルの端部にリードスプリングの一端を固定すると共に、このリードスプリングの他端を圧電振動板に対してはんだ付けすることで固定した構造としている。圧電ブザーのハウジングのうち圧電振動板の裏面側、つまりリードスプリングが固定される表面側の反対面側には共鳴室が形成され、共鳴室内での共鳴により所望の周波数の音が得られるようにしている。

このように構成される圧電ブザーは、駆動周波数での電圧印加のＯＮ−ＯＦＦにより吹鳴するが、ＯＮ時に圧電セラミックに充電された電荷をＯＦＦ時に放電しなければ圧電振動板を作動させられない。したがって、圧電セラミックに充電された電荷をＯＦＦ時に放電するための放電抵抗となるレジスタを備えなければならないが、圧電ブザーとは別に備えられる圧電ブザー制御用の電子制御装置（ＥＣＵ）側にレジスタを備えると、放電経路が長くなり、ノイズの影響を受けたり、アンテナとして機能してしまう。このため、特許文献１〜３に記載された圧電ブザーでは、レジスタが内蔵され、圧電放電板の表面側において、リードスプリングに隣接させてレジスタを配置している。このように圧電ブザーにレジスタを内蔵することで、圧電セラミックに充電された電荷をＯＦＦ時に放電できるし、落下などの衝撃により圧電振動板から発生した電荷を自己消化し、圧電振動板の故障を防ぐことが可能になるという効果を得ることも可能となる。

特開２００７−２５６３２９号公報 特開２００９−１６８８４５号公報 特開２０１０−２３７４７３号公報

しかしながら、上記特許文献１〜３に示したように、圧電ブザーにレジスタを内蔵し、圧電振動板の表面側にレジスタを配置した構造では、圧電抵抗を配置する空間が大きくなり、圧電ブザーの小型化の妨げになっていた。

本発明は上記点に鑑みて、レジスタを内蔵しても更なる小型化が図れる圧電ブザーを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、底面（１１ａ）および周壁（１１ｂ）を有し、周壁（１１ｂ）にて共鳴室（８）を構成していると共に、底面（１１ａ）に共鳴室（８）で共鳴された音を放出させる放音孔（１１ｄ）が形成されたケース本体（１１）と、共鳴室（８）を覆うようにケース本体（１１）に固定され、表面が共鳴室（８）の外側に向けられると共に裏面が共鳴室（８）の内側に向けられる圧電振動板（２）と、圧電振動板（２）に充電された電荷の放電を行う放電抵抗を構成するレジスタ（７）と、ケース本体（１１）に対してインサート成形されており、圧電振動板（２）およびレジスタ（７）とケース本体（１１）の外部との電気的な接続を行うターミナル（３、４）とを備え、レジスタ（７）は共鳴室（８）内に配置されていると共にターミナル（３、４）と共鳴室（８）内において接続され、圧電振動板（２）は共鳴室（８）の外側に向けられた表面が共鳴室（８）の外側においてターミナル（３、４）と接続されていることことを特徴としている。

このように、共鳴室（８）の内側にレジスタ（７）を配置するようにすれば、レジスタ（７）が圧電振動板（２）の表面側に配置されなくなる。このため、圧電振動板（２）の表面側において、圧電振動板（２）の法線方向にレジスタ（７）の厚み分相当の寸法を見込まなくても良くなり、当該方向において圧電ブザーが厚くなることを防止できる。したがって、レジスタ（７）を内蔵しても圧電ブザーの小型化を図ることが可能となる。

請求項２に記載の発明では、レジスタ（７）は、圧電振動板（２）の法線方向から見て、圧電振動板（２）と重なって配置されていることを特徴としている。

このように、レジスタ（７）を共鳴室（８）の内側に配置し、圧電振動板（２）の法線方向から見て、圧電振動板（２）とレジスタ（７）とが重なる配置にすれば、より圧電ブザーの縦方向寸法を短くできる。したがって、さらなる圧電ブザーの小型化を図ることが可能となる。

具体的には、請求項１に記載の発明では、ターミナル（３、４）をインサート成形することでケース本体（１１）を構成し、ターミナル（３、４）を複数に分岐し、そのうちの一つ目の先端部（３ａ、４ａ）が外部との接続端子、二つ目の先端部（３ｃ、４ｃ）が共鳴室（８）の内側から露出され、この露出している先端部（３ｃ、４ｃ）にレジスタ（７）が接続される構造としている。

また、請求項１に記載の発明では、ターミナル（３、４）のうちの三つ目の先端部（３ｂ、４ｂ）を圧電振動板（２）の表面側においてケース本体（１１）から露出させ、この露出箇所において、ターミナル（３、４）と圧電振動板（２）とがリードワイヤ（５、６）を介して接続された構造としている。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の第１実施形態にかかる圧電ブザーを示した図であり、（ａ）、（ｂ）は別方向から圧電ブザーを見たときの斜視図、（ｃ）は圧電ブザーの正面図、（ｄ）は圧電ブザーの左側面図である。 図１に示す圧電ブザーの分解正面図である。 図１に示す圧電ブザーの分解斜視図である。 ターミナル３、４をインサート成形すると共にターミナル３、４に対してレジスタ７を接続した状態のケース本体１１を示した図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。 ターミナル３、４を示した図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態にかかる圧電ブザーを示した図であり、（ａ）、（ｂ）は別方向から圧電ブザーを見たときの斜視図、（ｃ）は圧電ブザーの正面図、（ｄ）は圧電ブザーの左側面図である。図２は、図１に示す圧電ブザーの分解正面図、図３は、図１に示す圧電ブザーの分解斜視図である。以下、これらの図を参照して、本実施形態にかかる圧電ブザーについて説明する。

図１〜図３に示すように、圧電ブザーは、ケース１内に各種構成部品を収容した構造とされている。ケース１は、ケース本体１１とカバー１２とを有した構成とされ、ケース本体１１に対して圧電ブザーの構成部品を組み付けた状態でケース本体１１にカバー１２を嵌め込むことで構成される。圧電ブザーの構成部品には、圧電振動板２、ターミナル３、４、リードワイヤ５、６およびレジスタ（放電抵抗）７があり、これらがケース本体１１に組付けられる。

ケース本体１１およびカバー１２は、例えば樹脂等の絶縁材料で構成され、略直方体形状とされている。ケース本体１１は、ターミナル３、４をインサート成形することにより形成されている。そして、ケース本体１１にインサート成形されたターミナル３、４に対してレジスタ７を接続したのち、圧電振動板２を固定し、その後、ターミナル３、４および圧電振動板２にリードワイヤ５、６を電気的および物理的に接続してからカバー１２にて覆うことで、ケース１内に各構成部品が収容された状態で圧電ブザーが構成される。

図４は、ターミナル３、４をインサート成形すると共にターミナル３、４に対してレジスタ７を接続した状態のケース本体１１を示した図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。また、図５は、ターミナル３、４を示した図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面図、（ｃ）は左側面図である。

図４に示されるように、ケース本体１１は底面１１ａと、底面１１ａから垂直方向に突出させた周壁１１ｂと、周壁１１ｂから一方向に突き出させたコネクタ部１１ｃとを有した構造とされている。

ケース本体１１の底面１１ａには放音孔１１ｄが形成されている。周壁１１ｂは、放音孔１１ｄを囲むように円筒形状部分を有し、周壁１１ｂのうちの円筒形状部分および底面１１ａとによって共鳴室８が構成され、この共鳴室８を覆うように圧電振動板２が固定される。そして、共鳴室８での共鳴現象によって共鳴増幅された音が放音孔１１ｄを通じて出力されることで、外部への発音が行えるようになっている。

このように構成されるケース本体１１にターミナル３、４がインサートされており、複数（ここでは３つ）に分岐したターミナル３、４の３つの先端部が、それぞれ、コネクタ部１１ｃ側、圧電振動板２の表面側および裏面側（つまり圧電振動板２で共鳴室８を覆ったときの共鳴室８の外側および共鳴室８の内側）においてケース本体１１から突き出した状態とされている。

図３に示すように、ケース本体１１の周壁１１ｂのうち底面１１ａとの境界位置近辺には、係止部１１ｅが備えられている。また、カバー１２のうち、ケース本体１１の係止部１１ｅと対応する位置にはフック部１２ａが備えられている。このような構成により、カバー１２がケース本体１１に嵌め込まれるときに、フック部１２ａが係止部１１ｅと接触してカバー１２の内側に向けて弾性変形させられたのち、係止部１１ｅを乗り越えると、フック部１２ａの復元力によってフック部１２ａが係止部１１ｅに引っ掛かり、各構成部品がカバー１２に覆われるようにしてカバー１２がケース本体１１に組み付けられるようになっている。

なお、カバー１２の外壁には接続片１２ｂが備えられ、車体などの取り付け対象物に備えられた図示しない接続穴に対して接続片１２ｂが嵌め込まれることにより、取り付け対象物への固定が行える構造とされている。

圧電振動板２は、図２および図３に示すように、円形状の薄板で構成されている。具体的には、圧電振動板２は、円形状の薄板にて構成された金属板２ａと、表裏面に銀ペーストが焼成された金属板２ａよりも一回り小さな円形薄板で構成された圧電セラミック板２ｂとを有した構成とされている。そして、金属板２ａと圧電セラミック板２ｂとが、圧電セラミック板２ｂの裏面側の導電層を介して電気的に接続されいる。この圧電振動板２は、圧電セラミック板２ｂ側が表面とされると共に金属板２ａ側が裏面とされ、裏面においてケース本体１１の周壁１１ｂのうち共鳴室８を構成している部分に接着されることで、ケース本体１１に固定されている。

ターミナル３、４は、図５に示されるように、線対称の構造とされており、上述したように複数に分岐されており、各先端部３ａ〜３ｃ、４ａ〜４ｃが曲げ加工されることで、所望の方向に向けられている。

図４（ｃ）に示されるように、そのうちの一つ目の先端部３ａ、４ａは、コネクタ部１１ｃの内部においてケース本体１１から露出させられており、外部との接続端子として用いられる。二つ目の先端部３ｂ、４ｂは、圧電振動板２の表面側においてケース本体１１から露出させられており、リードワイヤ５、６との電気的な接続に用いられる。ケース本体１１は、圧電振動板２によって共鳴室８の内側と、共鳴室８の反対側になる外側とに仕切られるが、そのうちの共鳴室８の外側に先端部３ｂ、４ｂが突き出した状態となっている。これら先端部３ｂ、４ｂは、スリットが形成されている。三つ目の先端部３ｃ、４ｃは、圧電振動板２の裏面側において共鳴室８の内側に露出させられており、レジスタ７との電気的接続に用いられる。この先端部３ｃ、４ｃにもスリットが設けられている。

リードワイヤ５は、ターミナル３と圧電振動板２における圧電セラミック板２ｂとの電気的接続を行うものであり、リードワイヤ６は、ターミナル４と圧電振動板２における金属板２ａとの電気的接続を行うものである。リードワイヤ５、６は、図２および図３に示すように、一端がターミナル３、４の先端部３ｂ、４ｂに接続され、他端が圧電セラミック板２ｂや金属板２ａに対して接続されている。リードワイヤ５、６とターミナル３、４の先端部３ｂ、４ｂとの接続は、例えば、リードワイヤ５、６を先端部３ｂ、４ｂのスリット内に嵌め込み、リードワイヤ５、６の先端側においてはんだ付けすることにより行われている。また、リードワイヤ５、６と圧電セラミック板２ｂや金属板２ａとの接続は、例えば、リードワイヤ５、６の他端を圧電セラミック板２ｂや金属板２ａの表面に配置した状態ではんだ付けすることにより行われている。

レジスタ７は、両側から端子が引き出された素子であり、図４に示されるように、共鳴室８内に設置されている。そして、レジスタ７は、両端子がターミナル３、４の先端部３ｃ、４ｃに形成されたスリットに嵌め込まれた状態ではんだ付けされることにより、ターミナル３、４と電気的に接続され、圧電振動板２に対して並列接続された状態となっている。

以上のような構造により、本実施形態にかかる圧電ブザーが構成されている。このような圧電ブザーでは、レジスタ７が共鳴室８の内部に備えられた構造となっている。このため、レジスタ７を圧電振動板２の表面側に配置しなくてよくなる分、圧電ブザーの小型化を図ることが可能となる。

すなわち、レジスタ７を共鳴室８の外側に配置する場合、従来構造のように、レジスタ７は圧電振動板２の表面側において、リードワイヤ５、６に隣接した位置、具体的にはリードワイヤ５、６が接続されるターミナル３、４の先端部３ｂ、４ｂを挟んで圧電振動板２の反対側に配置されることになる。このような場合、圧電振動板２の表面側において、圧電振動板２の法線方向にレジスタ７の厚み分相当の寸法を見込まなければならず、当該方向において圧電ブザーが厚くなってしまう。また、レジスタ７とリードワイヤ５、６を並べて配置することになるため、圧電ブザーの縦方向寸法が長くなる。したがって、圧電ブザーを十分に小型化することができない。

これに対して、本実施形態のように、共鳴室８の内側にレジスタ７を配置するようにすれば、レジスタ７が圧電振動板２の表面側に配置されなくなる。このため、圧電振動板２の表面側において、圧電振動板２の法線方向にレジスタ７の厚み分相当の寸法を見込まなくても良くなり、当該方向において圧電ブザーが厚くなることを防止できる。また、レジスタ７とリードワイヤ５、６を並べて配置しない構造となるため、圧電ブザーの縦方向寸法を短くすることが可能となる。特に、レジスタ７を共鳴室８の内側に配置し、圧電振動板２の法線方向から見て、圧電振動板２とレジスタ７とが重なる配置にしていることから、より圧電ブザーの縦方向寸法を短くできる。したがって、レジスタ７を内蔵しても圧電ブザーを十分に小型化することができる。

なお、共鳴室８は、所望の周波数の音が得られるように体積や寸法等が決められることになるが、レジスタ７を設置したとしても、所望の周波数の音を得ることは可能である。したがって、レジスタ７を共鳴室８の内側に配置することで、所望の周波数の音を得つつ、圧電ブザーの小型化を図ることが可能となる。

（他の実施形態）
上記実施形態で示した圧電ブザーの形状、例えばケース１の形状や共鳴室８の形状については単なる一例を挙げたに過ぎず、適宜設計変更可能である。例えば、共鳴室８を構成するケース本体１１の周壁１１ｂを円筒形状（内壁面を断面略円形状）としているが、共鳴現象は基本的には体積に応じて共鳴する周波数が決定されるため、必ずしも円筒形状にしなくても良く、例えば多角筒形状や楕円筒形状などとしても良い。

また、ケース本体１１をターミナル３、４がインサート成形された構造としたが、ケース本体１１に対してターミナル３、４を圧入等によって組み付けることも可能である。

１ ケース
２ 圧電振動板
２ａ 金属板
２ｂ 圧電セラミック板
３、４ ターミナル
５、６ リードワイヤ
７ レジスタ
８ 共鳴室
１１ ケース本体
１１ａ 底面
１１ｂ 周壁
１１ｃ コネクタ部
１１ｄ 放音孔
１１ｅ 係止部
１２ カバー
１２ａ フック部
１２ｂ 接続片

Claims (2)

1. 底面（１１ａ）および周壁（１１ｂ）を有し、前記周壁（１１ｂ）にて共鳴室（８）を構成していると共に、前記底面（１１ａ）に前記共鳴室（８）で共鳴された音を放出させる放音孔（１１ｄ）が形成されたケース本体（１１）と、
   前記共鳴室（８）を覆うように前記ケース本体（１１）に固定され、表面が前記共鳴室（８）の外側に向けられると共に裏面が前記共鳴室（８）の内側に向けられる圧電振動板（２）と、
   前記圧電振動板（２）に充電された電荷の放電を行う放電抵抗を構成するレジスタ（７）と、
   前記ケース本体（１１）に対してインサート成形されており、前記圧電振動板（２）および前記レジスタ（７）と前記ケース本体（１１）の外部との電気的な接続を行うターミナル（３、４）とを備え、
   前記レジスタ（７）は前記共鳴室（８）内に配置されていると共に前記ターミナル（３、４）と前記共鳴室（８）内において接続され、前記圧電振動板（２）は前記共鳴室（８）の外側に向けられた表面が前記共鳴室（８）の外側において前記ターミナル（３、４）と接続されていて、
   前記ケース本体（１１）は、前記ターミナル（３、４）をインサート成形した絶縁材料にて構成されており、
   前記ターミナル（３、４）は、複数に分岐しており、そのうちの一つ目の先端部（３ａ、４ａ）が外部との接続端子とされ、二つ目の先端部（３ｃ、４ｃ）が前記共鳴室（８）の内側から露出され、この露出している先端部（３ｃ、４ｃ）に前記レジスタ（７）が接続されていると共に、
   前記ターミナル（３、４）のうちの三つ目の先端部（３ｂ、４ｂ）は、前記圧電振動板（２）の表面側において前記ケース本体（１１）から露出させられており、この露出箇所において、前記ターミナル（３、４）と前記圧電振動板（２）とがリードワイヤ（５、６）を介して接続されていることを特徴とする圧電ブザー。
2. 前記レジスタ（７）は、前記圧電振動板（２）の法線方向から見て、前記圧電振動板（２）と重なって配置されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電ブザー。

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