JPH0568159B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧電発音体を用いた圧電スピーカに
関する。

従来の技術 従来の圧電スピーカ１は第５図に示すように、
フレーム２に振動板３が固定され、この振動板３
の中心部で圧電発音体４の中心部が支持部材５を
介して支持されている。圧電発音体４は、金属板
６と、金属板６よりも小径であつて金属板６の両
表面に同心状に貼着される一対の圧電体７とを有
する。金属板６と圧電体７との直径比は、金属板
６の直径をl1、圧電体７の直径をl2とすると、圧
電発音体４の振動効率を最大にするために、第１
式を充足するように選ばれている。

0.7≦l2／l1≦0.8 …(1) また、振動板３の材質としては、薄板金属、薄
板樹脂、紙、フイルムなどが利用されている。

発明が解決しようとする問題点 ところで、このような中心支持型の圧電スピー
カとしては、金属板６の周縁部に一次振動モード
の共振点が生じる。従つて金属板６の周縁部で大
きく振動し、これによつて鋭い音圧ピークを生じ
る。

また前述したように、金属板６と圧電体７との
直径比は0.7〜0.8程度に選ばれており、従つて外
周部は金属板６のみとなり、圧電体７が接着され
ている部分より剛性が低い状態となる。しかも中
心支持型の圧電スピーカでは、金属板６の外周部
が何ら拘束されておらず、したがつて外周部にお
ける剛性不足に起因して各周波数において分割振
動を起こし、これによつてもまた鋭い音圧ピーク
が生じ、音質を低下させている。

また、従来の圧電スピーカ１の他の問題は、振
動板３の材質に起因して音質悪化を招いているこ
とである。即ち、振動板３の材質として、金属や
樹脂を使用した場合には、剛性は高いが、重量が
あるために高い音圧が得られず、また材質固有の
共振周波数が可聴体域内にあると、その周波数で
は大きな音圧ピークを生じ音質悪化を招く。

又、振動板３の材質として、紙、フイルムを使
用した場合には、剛性がなく、振動板自身ピスト
ン運動をしにくく、周波数特性が平坦にならない
し、特にコーン型の振動板を用いた場合、剛性は
あるが発音体の共振点が強く出るのでこれも発音
体の共振周波数付近で強い音圧ピークを生じると
いう問題点がある。

本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、平
坦な周波数特性を得ることができ、しかも高い音
圧が得られ、さらに音質を良好にすることができ
る圧電スピーカを提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、圧電体と、圧電体よりも大径であつ
て圧電体の表面に同心状に貼着される金属板とを
有する圧電発音体と、圧電発音体を支持部材を介
して支持すると共に圧電発音体の駆動によつて振
動して音響出力する振動板と、振動板を支持する
フレームとを備えた圧電スピーカにおいて、前記
振動板は発泡樹脂材料から成り、その周縁部が弾
性を有する支持片を介して前記フレームに支持さ
れ、さらに圧電発音体の前記金属板の周縁部には
弾性を有する環状の振動吸収体が設けられている
ことを特徴としている。

作用 上記構成によれば、圧電発音体の金属板の周縁
部には、弾性を有する環状の振動吸収体が設けら
れる。これによつて金属板の周縁部に生じる分割
振動を吸収することができ、平坦な周波数特性を
得ることができる。また、振動吸収体を金属板に
設けることによつて、振動吸収体の分だけ金属板
の質量が附加されることになり、従つて共振周波
数が低下し低周波数の再生が可能となる。

また振動板の周縁部が弾性を有する支持片によ
つて支持されているため、コンプライアンスが大
きくなり、大入力時でも歪が少なくまた、低周波
の信号も忠実に再生することが可能となる。さら
に振動板は発泡樹脂材料から成るため、軽量で適
度の剛性を有し、かつ比較的大きな内部損失を持
つ振動板を得ることができ、発電発音体の音圧ピ
ークを効果的に吸収することができる。

実施例 第１図は本発明の一実施例の圧電スピーカ１０
の断面図であり、第２図は第１図の切断面線−
から見た断面図である。この圧電スピーカ１０
は、圧電発音体１１と、圧電発音体１１を支持部
材１２を介して中心支持すると共に圧電発音体１
１の駆動によつて振動して音響出力する振動板１
３と、振動板１３を支持するフレーム１４とを有
する。振動板１３は、弾性支持片１５を介してフ
レーム１４に固定されている。弾性支持片１５は
例えば発泡ウレタン、ゴム、革などから成る。

支持部材１２は円柱形をしており、上端は振動
板１３との接着性を配慮して大径に形成されてい
る。但し、この形状に限らず、逆円錐形のものを
用いることもできる。

圧電発音体１１はこの実施例においては、バイ
モルフ型のものを示し、PZTなどから成る一対
の円形の圧電体１６と円形の金属板１７とを有
し、圧電体１６が金属板１７をサンドイツチした
状態に構成されている。金属板１７は圧電体１６
よりも大径であつて、かつ圧電体１６と金属板１
７とは同心状に貼着されている。従つて金属板１
７の外周部は圧電体１６の外周から半径方向外方
に延在している。この金属板１７の周縁部１７ａ
の下面には、環状の振動吸収体１８が貼着されて
いる。この振動吸収体１８は弾性を有し、例えば
発泡プラスチツク又はゴムなどから成る。

このようにして金属板１７の周縁部に振動吸収
体１８を設けることによつて、中心支持の圧電ス
ピーカ１０において、金属板１７の外周部が一次
振動モードの共振点となり大きく振動しようとし
ても、振動吸収体１８によつて振動が吸収され
る。従つて音圧ピークが抑制され、平坦な音圧−
周波数特性を得ることができる。また、振動吸収
体１８の附加によつて金属板１７の外周延在部１
７ａの剛性不足に起因した分割振動を吸収し、平
坦な周波数特性を得ることができる。さらに振動
吸収体１８の質量附加によつて振動板としての金
属板１７の見かけ上の質量が増大し、これによつ
て共振周波数の低下が生じ、低周波からの再生も
可能となり、再生することができる周波数帯域を
大きくとることができる。

第３図は本件発明者による振動吸収体１８を備
えた圧電スピーカと、備えていない圧電スピーカ
について実験した音圧−周波数特性を示すグラフ
である。この第３図においてラインｍ１は振動吸
収体１８を備えた場合であり、ラインｍ２は振動
吸収体１８を備えていない場合を示している。こ
の第３図から明らかなように、振動吸収体１８を
設けることによつて圧電発音体１１特有の音圧ピ
ークが抑制され、平坦な周波数特性を得ることが
できることが理解される。

前記振動板１１の材質は、発泡樹脂、例えば発
泡ポリスチレンを使用している。発泡樹脂は、樹
脂板や金属板より軽量であり、寸法比や密度を後
述する範囲に選べば、剛性もあり振動板として有
効な材料である。また内部損失も樹脂板、金属
板、紙、フイルム等の材料より大きいので圧電発
音体特有の音圧ピークも抑制される。

次に、振動板として好適に使用できる発泡樹脂
の密度に関しては、それがあまり大きいと重量が
増し、音圧が低下するし、逆にあまり小さいと、
今度は剛性が不十分になる。そこで実験から、密
度は0.005〜0.025ｇ／cm³の数値が適当であること
が確認された。又、振動板の寸法比に関しては、
振動板の厚みをｔ、振動板の直径（振動板が角形
の場合は対角線上の長さ）をＤとすれば、 ５≦Ｄ／ｔ≦20 …(2) の範囲に設定すれば比較的フラツトな音圧−周波
数特性が得られることが確認された。第２図は
種々の寸法比における音圧−周波数特性の実測値
を示している。図中、ラインｍ３は寸法比が５よ
り小さい場合（５＞Ｄ／ｔ）、ラインｍ４は寸法比が 上記(2)式に示した範囲内である場合、ラインｍ５
は寸法比が20より大である場合（Ｄ／ｔ＞20）を示 している。図から理解されるようにラインｍ３は
低周波での音圧が低いし、可聴帯域でピークを生
じている。ラインｍ５は低周波域と高周波域での
音圧に差があり過ぎ、周波数特性が悪い。これに
対してラインｍ４は低周波域で十分な音圧を有す
るし、可聴域に大きなピークをもたず、比較的フ
ラツトな特性を示している。

尚、実施例では発泡樹脂として発泡ポリスチレ
ンを用いているが、発泡ポリエチレンでもよく、
或いは発泡ポリスチレンと発泡ポリエチレンとの
共重合体を用いることもできる。

又、実施例では、支持部材１２は振動板１３と
は別体で形成しているが、一体的に成形すること
もできる。

又、実施例では圧電発音体１１はバイモルフ型
のものを用いているが、ユニモルフ型のものでも
使用できることは勿論である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、以下の効果を奏
する。

(a) 圧電発音体の金属板の周縁部に弾性を有する
環状の振動吸収体を設けるようにしたので、圧
電発音体を構成する金属板の外周部に生じる振
動を吸収することができ、これによつて平坦な
周波数特性を得ることができる。また、振動吸
収体を設けることによつて振動部分である金属
板の見かけ上の質量が増加し、これによつて共
振周波数が低下し、低周波数からの再生を可能
とすることができ、再生すべき周波数帯域を広
くすることができる。

(b) 振動板は発泡樹脂から成るため、振動板の密
度及び寸法比を最適なものに設計することが容
易となり、これによつて比較的大きな内部損失
をもち圧電発音体の音圧ピークを効果的に吸収
し得ると共に、適度な剛性を有してピストン運
動しやすく、さらに発泡体という軽量さゆえに
高い音圧が得られるといつた効果を達成するこ
とができる。

(c) 振動板の周縁部を弾性を有する支持片を介し
てフレームに支持するようにしたので、コンプ
ライアンスが大きくなり、大入力時でも歪が少
なく、また低周波の信号も忠実に再生すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧電スピーカ１０
の断面図、第２図は第１図の切断面線−から
見た断面図、第３図は振動吸収体１８を備えたも
のと備えていないものとについての音圧−周波数
特性を示すグラフ、第４図は振動板１３の寸法比
の相違する３種類の音圧−周波数特性を示すグラ
フ、第５図は従来の圧電スピーカの断面図であ
る。 １０…圧電スピーカ、１１…圧電発音体、１２
…支持部材、１３…振動板、１４…フレーム、１
５…弾性支持片、１６…圧電体、１７…金属板、
１８…振動吸収体。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧電体と、圧電体よりも大径であつて圧電体
   の表面に同心状に貼着される金属板とを有する圧
   電発音体と、圧電発音体を支持部材を介して支持
   すると共に圧電発音体の駆動によつて振動して音
   響出力する振動板と、振動板を支持するフレーム
   とを備えた圧電スピーカにおいて、 前記振動板は発泡樹脂材料から成り、その周縁
   部が弾性を有する支持片を介して前記フレームに
   支持され、 さらに圧電発音体の前記金属板の周縁部には弾
   性を有する環状の振動吸収体が設けられているこ
   とを特徴とする圧電スピーカ。