JPH0339000A - 電気音響変換器 - 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〕 本発明は、−船釣には、電気音響圧電変換器に関するも
のであり、更に具体的に云えば、竜ｄｔを高周波音に変
換する事を目的とする一種の高周波圧雷変換器に関する
ものである。斯かる変陵器は高音拡声器として知られて
いるハイビノチ音を出力する小形拡声器において特に有
用である。

〔従来の技術及び、発明が解決しようとする課題〕電気
音響または電気機織圧電変換器は電流を音に変換する装
置として知られている。斯かる既知の圧定変換器はハイ
ピンチの音を出力する小形拡声２：、即ち高音拡声器に
用いられる場合においては、聴取するに十分な音量を得
るために圧電素子または結晶に印加された電流を増巾す
るために般に増１１】段階を必要とする。斯かる増巾段
階を設けると変換器の構造が相対的に複雑化するのみな
らず製造費の増加をも招く事になる。

既知の高周波拡声器または高音拡声器は、結合インダク
タンスによる電圧及び電流を受取る可動コイルによって
発生せしめられる振動板の変位により機能する。可動コ
イルをセラミック素子で置換える方式も知られてはいる
が、セラミック素子により得られる応答性が一般的に前
者よりも劣っている事から、その用途は限定されている
。

本発明の目的の一つは、新規且つ改良型の電気音響圧電
変換器を提供する事にある。

本発明の別の目的は、構造が簡単で製造費の低い新規且
つ改良型の毒気音響圧電変換器を提供する事にある。

本発明の更に別の目的は、高音拡声器として知られるハ
イビ、チ拡声器における使用に特に通し且つ泡中段階を
追加しなくても十分な音量を出力可能な新規且つ改良型
の霊気音響圧電変換器を提供する事にある。

本発明の更に別の目的は電気信号の音声への変換及びこ
れの逆を効率的、効果的且つ高い信頼性を以て行う事が
できる新規且つ改良型の電気音響圧電変換器を提供する
事にある。

〔課題を解決するための手段〕

要するに、本発明に基き内側に凹面を有する凹状の振動
板、外側の凸面及び周辺の波曲部分を含む電気音響圧電
変換器は上記及び其他の諸目的の実現を可能ならしめる
ものである。振動板は周辺ｉ３１１１部の外周表面に沿
って設けられている一個のハウジング上に取付られてい
る。実質的に正方形の一個の圧電ハイモル素子はその四
隅を夫々振動板の表面に固定する事により内側振動板の
表面の中央部に対称に固定されている。バイモル素子は
回路に電気的に接続されている。この接続方法は交流電
圧が印加されると振動板に固定されたバイモル素子の隅
の部分に同相振動変位を発生せしめる事を目的としたも
のである。特に、本発明によれば、ハイモル素子は変圧
器の二次巻線に直接に接続されている。これに対して、
同変圧器の一次ｙ？！５線は低圧交流電源に接続されて
いる。バイモル素子の四隅の振動による変位は振動板を
してその周辺湾曲部分に沿う全面に亘り振動せしめ、こ
れにより電流に比例し且つバイモル素子の振動の振巾よ
り大きい振巾を有するハイピンチの音声が出力される。

変圧２：は励振レヘルを上昇させる。従って、バイモル
素子は良好な高周波応答性をもたらす、変圧器とバイモ
ル素子が直結されているために、変圧器の巻線比率如何
によってはバイモル素子の感度を最高１５ｄｂ迄上げる
事ができる。また、変圧器の一次インダクタンスを適当
に設定する事により約３ｋＨｚから３０　ｋ　Ｉｌｚの
範囲内で帯域巾を制御する事が可能である。

音波が振動板に当ると、音声に比例する電流がターミナ
ルに発生する。

〔実施例〕

数個の図面に亘り同一または対応する部品を指示する同
様な参照用の文字を含む図面、具体的には第１図を参照
すると、霊気音響圧電変換器は一般に符号１０で示され
ている。この変換器は内側の凹面、外側の凸面及び周辺
部［１１１部１２ａを備えた一個の凹状の振動板を含む
。振動板１２は湾曲部１２ａの周辺部１２ｂの外側に沿
って設けられているハウジング１４の内部に取付られて
いる。

更に具体的に述べるならば、ハウジング１４は環状の台
１８を有する支持部材１６、後部カバー部材２０と音声
伝送用開口部（図示されず）及び一個の環状ショルダー
２４により形成される一個の中央部を有する前部部材を
含む。この前部部材は、ハウジングの組立が完了した場
合には台１８の反対側に位置する。振動板はそれ自体を
支持部材１６の上に置き且つその周辺部１２ｂを台１８
の上に置く事によりハウジング１４の内部に取付られる
。従って、ターミナル５０ａと５０ｂ　（第３図を参１
ｊＱ　＞は内部ターミナル６１に接続された台１８（図
示されず）上の対応するターミナルと電気的に接続され
る。ジノシャー２６は振動板の周辺部１２ｂの上に配置
する事ができ、また、前部部材２２はショルダー２４と
共にジノシャー２６に対向して配置される。回路ハウジ
ング２８を支持部材のもう一方の側の上に取付けた後に
、カバ一部材２０はこれの上部に配置され、また、組立
部材は螺子溝付のファスナーにより固定されている。こ
のファスナーは導電性を有し且つ外部ターミナル３１の
取付用具としての機能をも有する事が望ましい。第１図
に示すが如くに、ホーン３２は前部部材２２の上にスナ
ップで取付けられる。

従って、振動４Ｉｉ１２はその周辺湾曲部１２ａのりＬ
側の周辺部１２ｂに沿って設けられたハウジング内に取
付られる。前部部材２２の内部表面３４は凹状の形態を
有し且つ振動板１２をしてその周辺湾曲部１２ａの表面
全体に亘って振動せしめるに十分なスペースを供給する
。

実質的に正方形の圧電バイモル素子３６は振動板の中心
軸３Ｂに関して実質的ζこ対称に振動板１２の内部凹状
表面の中央部に固定されでいる。１−４体的には、バイ
モル素子３６は振動板の内側表面にその四隅３６　ａ、
　　３６　ｂ、　　３６　ｃ及び３６ｄ　（第３図を参
照）の夫々を強固に固定する事により振ｅＦｉ１２に固
定されている。固定のためには冴状のエナメルの点滴４
０を塗布しこれを固着させる。

注意すべき点はバイモル素子の四隅のみが振動板の中心
軸３８に関して実質的に対称に配置される様に振動板に
固定される必要があると云う事である。バイモル素子を
振動板に固定する方法については、上記以外の有効な方
法を利用する事もできる。

上記の方法でバイモル素子３６を振動板１２に固定する
に先立って、第１図に示すが如くに、適当な弾性重合体
物質から成形された一個の弾性部材４１をバイモル素子
と振動板の間に配置する。

弾性部材４１は作動中における振動板の見かけの振動を
減少させる機能を有する。

第４図に依れば、バイモル素子３６は実質的に平坦なサ
ンドイッチ状の構造を有する。この構造は導電性を有す
る物質、例えば真鍮の中間層４２とセラミ、り物質の外
層とから構成されている。

二、ケルの薄い塗装４６を中間層と外層の間、及び外層
の表面に施す事ができる。

本発明によれば、バイモル素子３６は第２図において一
般に数字４８で表示されている回路に電気的に接続され
ている。この回路は帯域巾を制御する機能を与えると同
時に圧電バイモル素子の感度を増加させる様に設計され
ている。この回路は（電圧電源を除き）回路ハウジング
２日に収納されている。第３図及び第４図に示すが如く
に、導電性インクのストリングの形態を取る事が望まし
い一個の回路導線ターミナル５０はバイモル素子の上層
に電気的に接続されている。同時に、別の回路導線ター
ミナル５２はバイモル素子の中ｎ１１層４２に接続され
ている。第４図に示すが如く、ターミナル５２と外側の
ニッケル層４６との間には絶縁層が設けられており、こ
れによってこれ等の層間の電気的接触が防止されている
。バイモル素子の両外層は夫々の間が導線５４により電
気的に接続されている。本発明によれば、ターミナル５
０及び５２は低出力変圧器５８（第２図を参照〉を経由
して交流低圧電源５６に接続されている。特に、ターミ
ナル５０及び５２はターミナル５０ａ及び５２ａ　（第
３図を参照）を経由して変圧２Ｓ５８の二次巻線及び台
１８上のターミナル・ストリング（図示されず）に直結
されている。変圧２Ｓ５８の一次巻線は導線６２．内部
ターミナル６１及び外部ターミナル３１　（第１図を参
Ｍ）を経由して電圧電源に接続されている。

変圧器５８はハイモル素子３６の励娠しヘルを上層させ
る事によりバイモル素子が高周波帯域内において面切に
機能する事を可能ならしめる機能を有する。バイモル素
子が作動する帯域巾は一次インダクタンスが適当に設定
された変圧器を直結する事が可能である。電圧１源のイ
ンピーダンス、−船釣には電源用１１１器を拡声器のイ
ンピーダンスに適合させる機能を有するインピーダンス
変圧器またはインピーダンス集電極の場合と異なり、ハ
イモル素子３６に印加された電圧は変圧器に印加された
電圧と相対的に増加する。これにより、圧電バイモル素
子３６の感度は変圧器の巻線比率の如何によっては最高
１５ｄｂ迄高める事ができる。

本発明に依る変換器を電気エネルギーから音響エネルギ
ーへまたは電気エネルギーから機械エネルギーへの変換
器として作動せしめるためには、３Ｈｚから５０　ｋ　
ｌｌｚの範囲内の周波数を有する交流電圧が（例えば、
電波増巾器から）変換器の外部ターミナル３１に印加さ
れ、また電流は前記の導線を経由して導線クー【ナル５
０及び５２に流れる。この様な方法で交流電圧が印加さ
れると、振動板番こ固定されたハイモル素子３６の四隅
３６２〜３６ｄに同相振動変位が発生する。換言すれば
、バイモル素子３６の四隅３６ａ〜３６ｂは同一方向に
同一の振巾で同時に動く事により振動する。

バイモル素子の四隅が同相振動による変位により振動板
はその湾曲部１２ａを含むその全体に亘り均等に振動す
る。更に、これ等の振動は振動板の形及びバイモル素子
の振動板への取付方法の故に増巾される。従って、振動
板の振動の振巾はバイモル素子３６の振動よりも大きい
。故に、振動板による音声は印加された電流に比例し且
つ十分な音量で効果的に出力されるので追加的な地中段
階を設ける必要がない。

逆に云うならば、変換器を音声または音響エネルギーを
電気エネルギーに変換する変ＩＡ装置として作動させる
ためには、振動板に当る環境からの周囲音声が振動板を
振動させる。これの結果として、振動板に接着されたバ
イモル素子の四隅に同相変位が発生する。これは導線タ
ーミナル５０及び５２の内部に変位に比例する電流を発
生させる。

これ等の電流は導線を経由して外部ターミナルに流れる
。

バイモル素子３６を振動板１２の凹状表面に直接に接着
する事により、これに電流が印加されると、地中段階を
設けなくても十分な音量と強さを持った音声を得る事が
できる。バイモル素子の大きさは適宜に決定する事がで
きる。従って、本発明に依る変換器は地中段階を有する
既知の類似する変圧器と少なくとも同等の能力を有する
。それにも拘らず、本発明に依る変換器は地中段階を必
要としないばかりか、前記の如き既知の変換器に比べて
、構造が可成り簡単である上に、製造費も低い。

上記からして、本発明については、多くの部分的変更及
び変形が可能である事は明らかである。

従って、本発明は、本明細書中に具体的に開示された事
項以外であっても、特許請求の範囲内に於いて実施可能
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく電気音響圧電変換器の一つの実
施例の断面側面図である。 第２図は本発明に基づく変圧装置を含む回路により駆動
される電気音響圧電装ＩＡ器の概略図である。 第３図は第１図の３−３線断面図であって、振動板に圧
電バイモル素子が固定されている状態を示すものである
。 第４図は本発明に依る一個の構成部品を含む圧電バイモ
ル素子の断面図であって、回路とこれのターミナルに対
する接続関係を概略的に示すものである。 ＩＯ・・・電気音響圧電変換器、１２・・・振動板、１
４・・・ハウジング、３６・・・バイモル素子、３８・
・・中心軸、４２・・・中間層、５８・・・変圧器。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）一個のハウジングと、一個の凹状の振動板として
   前記ハウジングの内部において周辺部が前記ハウジング
   内に取付けられた一個の凹面を有するものと、一個の多
   角形の圧電素子として複数個の隅角部を有し且つ前記圧
   電素子の前記隅角部のみが前記振動板の前記内側凹面に
   対して強固に固定される事により前記圧電素子が前記振
   動板の内面の中央部に固定されているものと、電気回路
   として前記圧電素子との間で交流電圧の授受を行うため
   に前記圧電素子に接続され且つ低圧交流電流と接続可能
   な様に設計された一次巻線及び前記圧電素子に直列され
   た二次巻線を有する変圧器を含むものから構成され、こ
   れによって圧電素子の感度を最高１５ｄｂ迄増加せしめ
   且つ圧電素子が作動する帯域巾を約３ｋＨｚから３０ｋ
   Ｈｚの範囲内に制御する事を可能ならしめるものとを備
   えていることを特徴とする電気音響変換器。
2. （２）前記圧電素子が実質的に対称な多角形を有し、か
   つ、前記圧電素子の前記隅角部が前記振動板の中心軸に
   ついて実質的に対称である諸位置において前記振動板に
   固定されている請求項１記載の電気音響変換器。
3. （３）前記圧電素子がその四隅に関して実質的に正方形
   であり、かつ、前記圧電素子の前記四個の隅角が前記振
   動板の中心軸に関して実質的に対称である諸位置におい
   て前記振動板に固定されている請求項１記載の電気音響
   変換器。
4. （４）前記圧電素子がバイモル素子を含んでいる請求項
   １記載の電気音響変換器。
5. （５）前記バイモル素子がセラミック材の一対の外層の
   間にサンドイッチ状に挟まれた導電性を有する中間層を
   含んでいる請求項４記載の電気音響変換器。
6. （６）一片の弾性部材が、各種スプリアス（ｓｐｕｒｉ
   ｏｕｓ）振動を防ぐために前記振動板内の前記圧電素子
   の間に位置している請求項１記載の電気音響変換器。