JPH01293098A - 圧電スピーカ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、圧電変換素子を設置する容器構造によって
音響特性を改善した圧電スピーカに関する。

［従来の技術〕 従来、圧電変換素子を用いて電気信号を音響振動に変換
する電気音響変換器として圧電スピーカが用いられてい
る。圧電スピーカは、圧電素子の電歪作用を利用して振
動板を直接駆動することにより、電気信号を音響振動に
変換するため、偏平・小型、低消費電力など、動電形ス
ピーカに無い優れた特徴を持つとともに、圧電素子によ
って直接振動板を駆動するという構造から独特な音響特
性を持っているため、メロディアラームや玩具など限ら
れた範囲で用いられて来た。

そして、圧電スピーカでは、ラジオなどの装置の一部に
簡易に固着するなどの方法が取られているため、外装ケ
ースが圧電変換素子とともに振動して不要振動を誘発す
る共鳴体になるなど、忠実度に欠けるものであった。特
に、圧電変換素子は、その構造上、振動板の縁部分を以
て設置部材などに固着されているため、その設置空間の
構造や、取付部材が振動板と直接間わり、音質などに影
響を与えることが知られている。

そこで、圧電変換素子を設置する容器構造によって音響
特性を改善するため、たとえば、第９図に示すように、
板状部材２として背面部材４、中間部材６および前面部
材８の三層構造を成す積層体が用いられ、この板状部材
２の前面部材８に中間部材６に至る深さを以て任意の形
状の凹部１０が形成されている。この四部１０には、そ
の形状に対応するとともに、その深さに対応した厚みを
持つ発泡性合成樹脂などで形成された枠部材１２が、凹
部１０の壁面との間に一定の間隙１４を設けて設置され
、この枠部材１２に形成された円形の透孔１６がその中
間に小径を成す段部を設けて形成され、この段部に圧電
変換素子１８が固着されている。そして、凹部１０には
、枠部材１２に隣接して圧電変換素子１Ｂを駆動するた
めの音響変換回路２０が設置されている。

この圧電スピーカでは、枠部材１２を支持点として圧電
変換素子１８に音響振動を生じ、その背面圧は、枠部材
１２の透孔１６、中間部材６および圧電変換素子１日の
振動板１９で閉じられた背面空間によって調整される。

そして、圧電変換素子１８の振動は枠部材１２を振動さ
せるが、その振動が枠部材１２から板状部材２に対し、
間隙１４や背面部材４および中間部材６を以て伝達され
るので、伝達経路内に存在する空気などによって適当、
なダンパー効果が得られる。この結果、この圧電スピー
カでは、人声の特徴を表す中域周波数範囲に有効な音響
変換レベルが得られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

このため、この圧電スピーカは、簡単なメツセージなど
を伝える音声電報などには有効であるが、枠部材１２と
前面部材８との間に間隙１４を設置しなければならない
構造的な複雑さがあるとともに、有効な周波数範囲が狭
く、音響特性についても改善の余地を残しているもので
あった。

そこで、この発明の目的は、再生可能な周波数範囲を拡
大し、繊細な人声や音楽表現などを可能にした圧電スピ
ーカの提供にある。

また、この発明の他の目的は、背面空間側の音響インピ
ーダンスを低減させた圧電スピーカの提供にある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明の圧電スピーカは、背面板上に一定の間隔を以
て設置されて背面空間を形成させた遮蔽板に、圧電変換
素子の振動板より小さい透孔を形成するとともに、この
透孔を塞いで前記圧電変換素子を取り付け、この圧電変
換素子の前面側に前記遮蔽板に対して一定の間隔を以て
前面板を設置したものである。

また、この発明の圧電スピーカは、前記背面空間に臨む
前記背面板に剛性の高い背面補強板を設置してもよい。

〔作　　用〕

背面板上に一定の間隔を以て取り付けられた遮蔽板によ
って背面空間が形成されるとともに、遮蔽板に取り付け
られた圧電変換素子の前面側にはその遮蔽板に対して一
定の間隔を以て前面板が取り付けられるので、圧電変換
素子を取り付ける遮蔽板の背面および前面側に広い空間
部が形成される。この結果、圧電変換素子の振動形態が
自然になり、低域から高域に至るまで、広い範囲での周
波数特性が改善され、人の声などの再生音について声の
特徴を良く表し、再現性が高められるのである。

また、前記背面板に剛性の高い背面補強板を設置すれば
、背面補強板によって背面空間の音宕インピーダンスが
低下し、背面空間での１■失が低減される。

〔実　施　例〕

第１図ないし第３図は、この発明の圧電スピーカの実施
例を示す。

圧電スピーカの外装ケースとしてボール紙や合成樹脂板
などの板状部材を以て偏平な直方体に形成されたカバー
２２が設置されている。このカバー２２には、矩形に形
成された背面板２４が設けられ、この背面板２４の各辺
部には同一幅の側板２Ｇ、２８．３０．３２が形成され
ている。各側板２６〜３２の頂部には折込み片３４．３
６．３８が形成されているとともに、側板３２の頂部に
は背面板２４に対向して背面板２４と同形状の前面板４
０が折曲げ可能に形成されている。そして、背面板２４
に対して側板２６〜３０が同一方向に直角に折り曲げら
れるとともに、折込み片３４〜３８および前面板４０が
平行面を成すように折り曲げられ、各折込み片３４〜３
８の上に、前面板４０が接着剤などを以て固着される。

したがって、カバー２２は同一部材を以て背面板２４、
側板２６〜３２および前面板４０からなる偏平な矩形の
箱状体を成し、その内部に偏平な直方体を成す空間が形
成される。

このカバー２２の内部には、背面板２４と同形状を成す
とともに、側板２６〜３２の高さに相当する厚みを以て
積層された背面部材４２および前面部材４４が設置され
ている。これら背面部材４２および前面部材４４には、
圧電変換素子４６を設置するための平板状を成す取付部
４８が設定されているとともに、この取付部４８の下側
には、駆動手段を収容するための凹部５０が形成され、
この凹部５０には圧電変換素子４６を駆動するための音
声再生回路および電源などが設置される。

そして、第２図に示すように、背面部材４２には二枚の
平面板５１ａ、５１ｂの間に左右方向に一定幅の間隔で
、一定の高さを持つ隔壁５２を設置することにより、左
右方向に通じる複数の空洞部５４が形成され、また、前
面部材４４には背面部材４２と同様に二枚の平面板５３
ａ、５３ｂの間に上下方向に一定幅の間隔で、一定の高
さを持つ隔壁５６を設置することにより、上下方向に通
じる複数の空洞部５８が形成されている。各背面部材４
２および前面部材４４には、合成樹脂板などの剛性の高
い素材が用いられている。

各背面部材４２および前面部材４４は、パイプ状を成す
空洞部５４．５８が互いに直交するように積層されると
ともに、背面部材４２には、圧電変換素子４６より小径
の透孔６０、前面部材４４には圧電変換素子４６とほぼ
同径の透孔６２がそれぞれ形成されている。

そして、第３図に示すように、背面部材４２の背面には
背面板２４が固着され、透孔６０の背面側が背面板２４
で閉塞されている。また、背面部材４２の平面板５１ａ
の透孔６０の周縁には、圧電変換素子４６の振動板６４
が接着剤を以て固着されるので、背面部材４２の透孔６
０は、その背面側を背面板２４、その前面側を圧電変換
素子４６によって閉塞される結果、圧電変換素子４６の
背面側に背面部材４２によって形成される背面空間ＢＳ
が形成されている。

また、圧電変換素子４６の振動板６４の上には、前面部
材４４がその透孔６２を振動板６４に同心円状にして接
着剤を以て固着され、圧電変換素子４６は、前面部材４
４の平面板５３ｂとともに背面部材４２の平面板５１ａ
に固着され、背面部材４２と前面部材４４との間に設置
されている。すなわち、圧電変換素子４６の振動板６４
は、前面部材４４の平面板５３ｂの透孔６２の内部に設
置されており、各平面板５１ａ、５３ｂは圧電変換素子
４６の前面側と背面側とを遮蔽する遮蔽板を成している
。

そして、圧電変換素子４６には、電極を兼ねる円形の振
動板６４の中央に振動板６４と同心円状を成すセラミッ
クなどの圧電素子６６が固着され、この圧電素子６６の
表面にメタライズ処理などによって導電金属層からなる
電極６８が設置されている。振動板６４および電極６８
には、それぞれリード７０．７２が半田付けなどの接続
手段によって接、続され、凹部５０側に引き出されてい
る。

このような構成によれば、圧電変換素子４６ば、リード
７０．７２間に加えられる電気信号に応じて、背面部材
４２の一部を成す平面板５１ａを支持点として音響振動
を生じるとともに、圧電変換素子４６の前背面間は背面
部材４２の平面板５１ａと、前面部材４４の平面板５３
ｂとによって遮断される。

そして、圧電変換素子４６の背面部には背面部材４２の
透孔６０によって主たる背面空間ＢＳが形成されている
とともに、この背面空間ＢＳには背面部材４２に形成さ
れている複数の空洞部５４が通じている。すなわち、透
孔６０は平面板５１ａ側から見ると円形を成しているが
、その内部には背面部材４２の空洞部５４が連通してお
り、　′特に、隔壁５２を以て平面板５１ａ、５１ｂ間
に形成された空洞部５４が透孔６０に臨んでいることか
ら、透孔６０とともに空洞部５４が実質的な背面空間Ｂ
Ｓを形成している。したがって、圧電変換素子４６の背
面部には、円形の透孔６０による狭い範囲ではなく、連
続した大きな容量を持つ背面空間ＢＳによって圧電変換
素子４６に理想的な背面空間が得られている。このため
、圧電変換素子４６の電気音響変換時の背面圧は、十分
な拡がりを持つ背面空間ＢＳによって調整され、しかも
、背面部が背面部材４２の空洞部５４に伝達され、背面
部材４２を振動させるのである。

また、前面部材４４の透孔６２は背面板４０によって閉
塞されるが、圧電変換素子４６の前面側には透孔６２お
よびその透孔６２の側面側に通じる前面部材４４におけ
る複数の空洞部５８によって前面空間ＦＳが形成され、
これによっても、圧電変換素子４６の前面音圧が解放状
態になる。

そして、この圧電スピーカでは、圧電変換素子４６の背
面側に剛性の高い背面補強板として、たとえば、第４図
に示すように、背面部材４２と背面板２４との間に透孔
６０より大きい直径を持つ金属板７４を設置してもよい
。このようにすれば、背面板２４が剛性の低い合成樹脂
板やボール紙などで形成された場合に、その剛性を金属
板７４によって十分に補強でき、音響インピーダンスの
低減によって背面圧の調整効果を高め、音圧の減衰を抑
制することができる。

この実施例の場合、空洞部５４を左右方向に、空洞部５
８を上下方向にして両者を直交させたが、空洞部５４を
上下方向、空洞部５８を左右方向にして両者を直交させ
ることにより音響特性の異なる背面空間ＢＳを設定でき
、所定の特性を作ることができる。

また、第５図に示すように、背面部材４２および前面部
材４４に透孔６０．６２を形成するとともに、平面板５
１ａ、５１ｂ、５３ａ、５３ｂを円形の縁部として残し
て透孔６０．６２と同心円状を成す円環状の空洞部５５
．５９を形成してもよい。そして、第６図に示すように
、背面部材４２の平面板５１ａと前面部材４４の平面板
５３ｂとを遮蔽板に設定し、平面板５１ａに透孔６０．
６２と同心円状を成す圧電変換素子４６の振動板６４を
固定してもよい。このようにしても、同様に背面空間Ｂ
Ｓが得られ、十分な背面圧が調整される結果、繊細な人
声や音楽の表現能力を高めることができる。

なお、各実施例では背面部材４２および前面部材４４を
合成樹脂板で形成した場合について説明したが、紙、積
層木板、金属板などで形成してもよい。

また、各実施例では、背面部材４２の平面板５１ａの上
に圧電変換素子４６の振動板６４を固着し、振動板６４
の周囲部に前面部材４４の平面板５３ｂの透孔６２が形
成されているが、振動板６４の前面側に前面部材４４の
平面板５３ｂが重ね合わされて固着され、平面板５１ａ
、５３ｂの間に圧電変換素子４６が挟み込まれて設置さ
れるようにしてもよい。

〔実験結果〕

圧電変換素子４６は、振動板６４として直径４０胴の真
鍮板にチタン酸鉛とジルコン酸鉛の２成分系セラミック
を焼結して直径２８．５ｍｍの圧電素子６６を設置し、
その上に電極６８を設置したものを用いた。この圧電変
換素子４６を以て第１図に示した容器構造にしたものを
第１実施例、第４図に示すように、金属板７４を背面部
材４２の後面に設置したものを第２実施例、また、第９
図に示した容器構造にしたものを比較例とした。

実験によれば、第７図に示すように、特性Ａ。

は第１実施例の場合、特性Ｂは比較例を表す。特性Ｂで
は、有効周波数範囲が６００〜４０００１１ｚと非常に
狭くなっており、１０００１１ｚ付近で急激なレベル低
下点Ｐ２とともに、１５００Ｈｚの近傍で象、峻なレベ
ルピーク点Ｐ３が生じ、また、３０００Ｈｚ付近でも急
激なレベル低下点Ｐ４が生じている。これに対し、第１
実施例における特性Ａ１では、有効周波数範囲が３００
１１ｚから３００００１１ｚまでの広範囲に拡大され、
４００１１ｚ付近でレベル低下点Ｐ　、　、１０００Ｈ
ｚ付近で比較例よりもレベル低下の度合いが緩やかなレ
ベル低下点Ｐ２′が生じているものの、レヘルビーク点
Ｐ３のような急激なレベル増強点はなく、低域から高域
に至るまでの広範囲で効果的なレベルの増強が図られて
いることが判る。

また、第８図に示すように、特性Ａ２は第２実施例の場
合、特性Ｂは比較例を示し、背面側に金属板７４を設置
した第２実施例における特性Ａ２では、第１実施例にお
けるレベル低下点Ｐ１、Ｐ２のレベル低下がなく、中音
域でのレベルの増強が図られている。

そこで、人声や音楽などを再生して評価した場合には、
各実施例１．２の圧電スピーカでは、音質、音色などの
再現性に優れており、繊細な人声や音楽などの自然音を
忠実に再現でき、しかも、聞き易い音質を以て再生し、
優れた音響特性が得られることが確認された。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、圧電変換素子
を固着した遮蔽板の背面部に大きな容量の背面空間が形
成されて圧電変換素子の振動形態が自然になるので、人
声や音楽など、繊細な音の表現能力を高めることができ
る。

また、この発明によれば、背面部材の透孔の背面側に高
い剛性を持つ背面補強板を設置すると、背面空間での内
部損失が低減され、音Ｃ特性が改善できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の圧電スピーカの実施例を示す斜視図
、第２図は第１図に示した圧電スピーカの分解斜視図、
第３図は第１図に示した圧電スピーカの■−■線断面図
、第４図はこの発明の圧電スピーカの他の実施例である
圧電スピーカの要部断面図、第５図はこの発明の圧電ス
ピーカの他の実施例を示す要部斜視図、第６図は第５図
に示した圧電スピーカの要部断面図、第７図は第１図お
よび第９圀に示した圧電スピーカにおける電気音響変換
特性を示す図、第８図は第４図および第９図に示した圧
電スピーカにおける電気音響変換特性を示す図、第９図
は従来の圧電スピーカを示す要部斜視図である。 ２４・・・背面板 ４０・・・前面板 ４６・・・圧電変換素子 ５１ａ、５３ｂ・・・平面板（遮蔽板）６０・・・透孔 ６４・・・振動板 ７４・・・金属板（背面補強板） ＢＳ・・・背面空間 第５図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. １．背面板上に一定の間隔を以て設置されて背面空間を
   形成させた遮蔽板に、圧電変換素子の振動板より小さい
   透孔を形成するとともに、この透孔を塞いで前記圧電変
   換素子を取り付け、この圧電変換素子の前面側に前記遮
   蔽板に対して一定の間隔を以て前面板を設置した圧電ス
   ピーカ。
2. ２．前記背面空間に臨む前記背面板に剛性の高い背面補
   強板を設置した請求項１記載の圧電スピーカ。