JPH10277484A

JPH10277484A - 音響を再生および／または記録するための素子

Info

Publication number: JPH10277484A
Application number: JP8989498A
Authority: JP
Inventors: Hugo Michiels; ユーゴーミシェルズ
Original assignee: Sonitron NV
Current assignee: Sonitron NV
Priority date: 1997-04-03
Filing date: 1998-04-02
Publication date: 1998-10-20
Also published as: CN1197363A; KR19980080973A; EP0871345A1; BE1011085A4; TW370762B

Abstract

(57)【要約】【課題】１５Ｈｚから２０ｋＨｚのフルレンジで最適
な音響再生ができる圧電スピーカを可能にする素子を提
供する。【解決手段】音響を再生および／または記録するため
の素子。圧電素子（５）を備えた膜（３）と、圧電素子
（５）と共同して動作する電気的接続手段（６）と、膜
（３）のためのハウジング（２）とから成る音響を再生
および／または記録するための素子であって、素子
（１）が、膜によって生成される音響振動がダンピング
されるように膜（３）から短い距離（Ｄ１）だけ離れて
配置された壁部分（１７）を含むことを特徴とする素
子。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響を再生および
／または記録するための素子に関し、特に、スピーカお
よび／またはマイクロホンに関する。

【０００２】特に、本発明は、圧電素子を使用する、音
響を再生および／または記録するための素子に関係す
る。

【０００３】

【従来の技術】種々の種類の再生装置により電気信号を
可聴音響振動に変換することができ、また逆に、音響振
動を電気信号に変換することができることが知られてい
る。

【０００４】第１のタイプの既知の音響再生装置は、ダ
イナミックスピーカから成る。

【０００５】通常、紙コーンを使用するそのようなスピ
ーカは、以下のような大きな欠点がある。

【０００６】− 比較的大きな容積を占める； − 多くの電力を必要とする； − 消費電力が多いので、太い接続電線を必要とする； − 磁石の高さのためにかなりの奥行きがある； − 高音の再生能力が劣る； − 温度および大気湿気に敏感である； − 低出力である； − 「フルレンジ」再生のために大きな寸法を必要とす
る； − 電磁界（ＥＭＣ）を発生する； − コイルが一定負荷の下で加熱されて破損することに
なるので、信頼性が低い； − 非常に脆弱な紙コーンのために特別な保護を必要と
する； − 設計が複雑である。

【０００７】別のタイプの既知の音響再生装置は、静電
再生装置から成る。

【０００８】しかしながら、これらの再生装置も、かな
りの数の欠点を呈する。すなわち、 − 非常に高価である； − 「フルレンジ」再生のために大きな寸法を必要とす
る； − 高電圧を必要とする； − 設計がクリチカルで複雑である； − 湿気に対して非常に敏感である； − 干渉に対して敏感である； − しかしそれらの出力は妥当である； − 適合させられた空間を必要とする。

【０００９】第３のタイプの既知の音響再生装置は、圧
電再生装置から成る。

【００１０】後者のタイプの再生装置は、通常は薄い金
属ディスクである支持体と、この支持体に固定されたピ
エゾセラミックディスクとから成る振動膜を使用する。

【００１１】この膜は、膜が可撓性接着剤によりハウジ
ングに節で固定される節懸架、あるいは、硬質あるいは
可撓性の接着剤による周囲全体にわたる懸架のいずれか
により懸架される。

【００１２】この膜とピエゾディスクに可変電圧を供給
することによって、金属支持体自身は伸縮できないの
で、ピエゾセラミックディスクの材料は、全体が可変電
圧の関数として湾曲するように伸縮し、供給された可変
電圧の周波数および振幅に比例した音声信号が生成され
る。

【００１３】圧電気の効果は相互的であること、言い換
えれば、膜とピエゾディスクが、たとえば音響振動によ
って動かされる時に、膜によって行われた移動およびそ
の結果としてピエゾセラミックディスクで生成された圧
力変化に比例する電圧が生成され、支持体および圧電素
子から成る全体がマイクロホンとして機能する素子を形
成するということも知られている。

【００１４】そのような圧電再生装置の一般的な利点
は、 − 非常に薄く、かなり平坦な設計となる； − 簡単ではあるが頑丈な設計となる； − 耐震、耐水、および、耐熱である； − マイクロホンとして使用できる； − 電界（ＥＭＣ）を生じない； − 軽量である； − エネルギーをほとんど必要としない； − スピーカへの電線に電流をあまり必要としない； − 非常に小さなスピーカであるにもかかわらず、非常
に大きな音響出力を有する。

【００１５】しかしながら、今までに知られていたその
ような圧電再生装置の実施態様の欠点は、それらは比較
的高音を再生するのに適しているだけであって、１５Ｈ
ｚから２０ｋＨｚの十分な可聴周波数範囲については使
用することができないことにある。

【００１６】特に、１，０００Ｈｚより下の音について
は、再生できないか、あるいは、非常に劣った再生しか
できない。このように会話および音楽のスペクトルの大
部分は、今までのところ、圧電気の膜によっては再生す
ることができない。同様に、そのような圧電再生装置
は、今までのところ、ブザー、トランスデューサ、およ
び、ツイータのために、または、良い音質で再生する必
要がない分野でのマイクロホンおよびスピーカのために
のみ使用されていた。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、圧電の原理
を使用するが、既知の実施態様の上記の欠点が除外され
るか最小にされる、音響を再生および／または記録する
ための素子に関する。

【００１８】特に、本発明は、１５Ｈｚから２０ｋＨｚ
のフルレンジの最適な音響再生を提供する圧電スピーカ
に関する。

【００１９】本発明は、ここで、特に１０ｍｍより小さ
な設計から１メートルの直径を有する設計までの、小型
の実施態様および大型の実施態様の両方に適する素子を
目指すものである。

【００２０】

【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
は、圧電素子を備えた膜と、圧電素子と共同して動作す
る電気的接続手段と、膜のためのハウジングとから成る
音響を再生および／または記録するための素子であっ
て、素子が、膜によって生成される音響振動がダンピン
グされるように膜から短い距離だけ離れて配置された壁
部分を含むことを特徴とする素子に関する。

【００２１】特に、上記の壁部分は、音響振動の発生の
期間中に動かされる空気が上記の壁部分で反射され、反
射された振動が膜でダンピングを生じるように、膜から
短い距離だけ離れて配置される。

【００２２】好ましくは、膜と上記の壁部分の間の距離
は、０．５ｍｍから１０ｍｍの間に、更に好ましくは、
０．５ｍｍから５ｍｍの間に配置される。

【００２３】このようにして、非常に良好な音響再生が
フルレンジで得られる。

【００２４】これは、とりわけ、上記のダンピングの結
果として高次高調波のＱファクタが減少することで、ま
た、共振周波数が低下することで説明される。

【００２５】上記の壁の部分においては、および／また
は、その周囲においては、好ましくは、空気の流出を可
能とする孔が備わっており、上記の壁部分のダンピング
効果が失われることなく、音響が容易に出てくることが
できる。

【００２６】本発明の特定の実施態様によれば、上記の
壁部分は、とりわけ、この壁部分の寄生振動が除去する
か、あるいは、少なくとも最小化されるという利点を提
供する肉付け材から成る。

【００２７】大きな直径に対して特に有益である別の実
施態様によれば、上記の壁部分は、比較的大きな重量を
有する本体を備えており、上記のダンピング効果が増強
され、とりわけ、寄生振動が防止される。

【００２８】本発明による素子の一つの、あるいは、い
くつかの構成部品は、ダンピング層、好ましくは、とり
わけ、分割振動の場合の振動エネルギを吸収することが
でき、また、高い周波数の鋭い共振ピークを確実にダン
ピングするシリコーンのようなダンピング弾性材料を備
えることができる。その結果として、良好な品質の再生
が得られる。

【００２９】

【発明の実施の形態】本発明の特性を一層よく説明する
ために、以下の好適な実施態様は、添付の図面を参照し
て、どのような意味においても限定的ではなく、単なる
例として説明される。

【００３０】音を再生および／または記録するための本
発明による素子１は、ハウジング２と、少なくとも膜支
持体４とこれに固定された圧電素子５から成る膜３と、
電気的な接続手段６とから成る。

【００３１】ハウジング２は、この場合、前面壁８と円
筒状側壁９を備えたハウジング部分７を含む。このハウ
ジング部分７は、好ましくは合成材料で作られる。

【００３２】膜３は、好ましくは、弾性あるいは可撓性
接着剤１１により、ハウジング部分７に設けられたカラ
ー１０にその縁が固定される。

【００３３】膜３の支持体４は、非常に薄い厚みの、た
とえば、真鍮で作られた金属ディスクから成る。

【００３４】圧電素子５は、たとえば接着剤で支持体４
に対して固定された、たとえば３０マイクロメートルの
オーダーの厚みを有するピエゾセラミックディスクから
成る。

【００３５】電気的な接続手段６は、電位が圧電素子５
で発生するようなやり方で、膜３に接続された導体１２
〜１３から成る。

【００３６】これらの導体１２〜１３は、たとえばハウ
ジング２の後方側部を形成するカバープレート１６に固
定された端子ピン１４〜ｌ５に接続される。

【００３７】本発明は、素子１が、ダンピング効果を生
じる、Ｄ１の距離だけ離れて膜３に沿って伸延する壁部
分１７を備えている。

【００３８】距離Ｄ１は、非常に短い割合であり、好ま
しくは、１０ｍｍ以下である。通常、この距離Ｄ１は、
スピーカのサイズに応じて、０．５ｍｍから５ｍｍの間
に配置される。

【００３９】輪郭上において、膜３と壁部分１７の回り
の間に、距離Ｄ１より深いチャンバ１８が形成される。

【００４０】前面壁８は肉付け材１９を有するので、距
離Ｄ１とチャンバ１８の深さの間の差が得られる。

【００４１】ここに表されていない変形例によれば、壁
部分１７の高さの前面壁８は内側に曲げることができ、
前面壁を厚くする必要はないということに注意すべきで
ある。しかしながら、肉付け材および／または強化材１
９の使用は、以下に説明するように、前面壁８の振動に
起因する寄生振動の発生が防止されるということを確実
にする。

【００４２】ここに表されていない別の変形例によれ
ば、前面壁８の内部は全体的に平坦であり、その全体の
表面の上に膜３から短い距離Ｄ１だけ離れて配置され
る。

【００４３】ハウジング２内には、音が外側に伝搬する
ことができるようにする孔２０が設けられており、これ
により、これらの孔２０はチャンバ１８内に開口し、ま
たこれらの孔は、空気の流出を保証し、且つ、可能性の
あるフィルタ効果を排除して大幅に最小化するために十
分に大きい。

【００４４】図１によれば、膜３は、好ましくは、シリ
コーン、シリコーンゴム、あるいは、エラストマーのよ
うな可撓性材料で作られた前側部の上に設けられてお
り、これにより、このダンピング層２１は、膜の分割振
動の期間中に生成された振動エネルギーを吸収するよう
になり、高い周波数の鋭い共振ピークが確実にダンピン
グされるようになる。

【００４５】上記のカバープレート１６は、その上に電
子部品を設けることができるプリント配線基板から構成
することができ、取り囲まれた空気によって余分な歪み
が膜３に作用しないことを確実にするこのカバープレー
ト１６に孔２２も設けられている。

【００４６】上記のハウジング部分７と壁部分１７は、
好ましくは、合成材料で作られる。ハウジング２は、内
部に固定孔２３が設けられたフランジを更に有する。

【００４７】素子１の作用は、電気信号が端子ピン１４
〜１５に与えられるときに、膜３がこの信号の関数とし
て振動し始めるという原理に基づいている。これは空気
の移動を引き起こし、音が生成される。短い距離Ｄ１に
起因してばかりでなく、前面壁８は肉厚１９を備えてい
るという事実に起因して、上記のダンピング効果が生成
される。

【００４８】図３、図４、および図５は、三つの変形例
を示しており、上記の壁部分１７は、ダンピング効果を
増強するために、重り本体すなわち塊２４を備えてお
り、この本体は、高密度材料、たとえば銅あるいは鉛の
ような金属で作られたディスクから成り、このディスク
はハウジング２内に設けられる。

【００４９】ダンピング層２１が膜３の支持体４上に既
に設けられているが、図３に示されるように、ダンピン
グ層２５は他の場所、すなわち、壁部分１７上に、ある
いは、膜３に向けられた本体２４の側部上に設けること
もできる。

【００５０】図４による変形例においては、本体２４は
前面壁８の外側側部上に配置され、ダンピング層２５は
ハウジング２と本体２４との間に取り囲まれる。

【００５１】図５は変形例を示し、その上に設けられた
本体２４とダンピング層２５を備えており、チャンバ１
８は本体２４の背後に続くように大幅に拡大され、これ
により後者は中央支持体２６に固定される。

【００５２】図１、図３、図４、および図５において、
支持体４、圧電素子５、および層２１は、それらがほぼ
等しい厚みであるように概略的に示されているが、実際
には、図６に一層実際的に示されているように、層２１
は膜３よりも大幅に厚く、たとえば、１０倍の厚みであ
り、１ｍｍのオーダーである。同様に、層２５は、好ま
しくは１ｍｍのオーダーの厚みを有する。

【００５３】本発明を更に示すために、本発明の幾つか
の原理および特定の特性の両方についての次の理論的な
アプローチが以下に与えられる。

【００５４】図７および図８は、一方の節懸架（図７）
と他方の膜３（図８）の縁懸架の間の違いを図式的に表
す。

【００５５】そのような膜は、共振周波数を表す。

【００５６】これらの共振周波数では、音の品質に対し
て負の影響を有する不要な作用が生じる。

【００５７】本発明によれば、とりわけ、これらの共振
周波数を可聴スペクトルの下限に下げること、言い換え
れば、３０Ｈｚから２０ｋＨｚまでほぼ平坦とすること
ができる周波数再生を行うことができるような一種のダ
ンピングを生じさせて、どのような共振周波数も生じさ
せることなくフルレンジをカバーすることを試みる。円
形の節で支持されたプレートの共振周波数Ｆ_rnは、以下
の式に従って表すことができる。

【００５８】

【数1】

【００５９】ここで、ｔ＝膜３の全体の厚み；Ｓ＝膜の表面；ｙ＝ヤング率（Ｎ／ｍ²）；ｄ＝少なくとも２．５ｋｇ／ｄｍ³である支持体４の密
度；ｒ＝ポアソン比これは、共振周波数が、厚みと表面に、言い換えれば、
膜３の直径に強く依存していることを明らかに示してい
る。膜３が薄くなると共振周波数は低下する。共振周波
数を最小にするために、支持体４および／または素子５
の厚みを最小にすることにより、膜３の厚みを減少させ
ることを試みることができる。

【００６０】しかしながら、物理的な理由のために、支
持体４の厚みは２０マイクロメートル未満とすることは
できない。更に、生成された振動ができるだけ同心とな
るようにするために、支持体４と素子５は同じ厚みを有
することが望ましい。その結果として、支持体４と素子
５の厚みを選択することにより、共振周波数を限定され
た範囲に最小化することができる。

【００６１】縁での懸架の場合には、素子５の直径Ｄ２
と支持体４の直径Ｄ３の間の割合は、０．８５と０．５
の間になければならないことに注意すべきである。支持
体４を大きくすると、表面Ｓが大きくなると共に共振周
波数が低くなり、素子５を大きくすることが必要になる
ので、コストが大幅に上昇することが明らかである。
「ユニモルフ」と呼ばれるものを形成する、金属支持体
４上に接着されたセラミックディスクから成る圧電膜３
の共振は、膜３が懸架されている方法に依存している。
縁上での懸架の場合には、共振周波数を計算するため
に、通常０．７である取り付けファクターＫ（通常０．
７である）を考慮に入れなければならない。

【００６２】縁上の懸架については、これは、

【００６３】

【数２】

【００６４】である。

【００６５】図９に表されるように、その自由端が重り
Ｇにより重くされている金属ストリップでの理論的なア
プローチから始めると、このストリップは、その静止位
置では最初は位置エネルギーと運動エネルギーを有して
いない。

【００６６】重りが力Ｆにより位置Ｐ１から位置Ｐ２に
移動されるとき、重りＧは最大の位置エネルギーと最小
の運動エネルギーを有することになる。

【００６７】力Ｆが位置Ｐ２で取り除かれるとき、重り
は、その静止位置Ｐ１に戻り、この移動の期間に速度と
運動エネルギーが増加する。この運動エネルギーは、重
りＧが位置Ｐ１を通る瞬間に最大値を有するが、その瞬
間に位置エネルギーはゼロに等しい。

【００６８】最大の運動エネルギーは、重りＧが、運動
エネルギーがその最小値に再び到達し位置エネルギーが
再び最大になる位置Ｐ３に戻ることを確実にする。エネ
ルギーが失われない場合には、無限に続く振動が作り出
される。

【００６９】この振動周波数は、ストリップの長さＬ、
重りＧの質量、および、ストリップの弾性係数によって
決定される。原理的には、振動周波数に関してのこれら
の量の間の比は次の通りである。

【００７０】Ｆ_osc＝Ｙ／（Ｌ×Ｇ）ここで、ｙ＝ヤング率Ｌ＝ストリップの長さＧ＝ストリップの端部の重さこのように、重り有りと重り無しのときの振動が表され
ている図１０および図１１にそれぞれ表されているよう
に、重りＧの質量が増加するときには振動周波数は低下
すると言える。

【００７１】上記共振周波数の式においては、周波数が
重さに逆比例することを考慮すると、これは次の結果を
与える。

【００７２】

【数３】

【００７３】これを平坦な円形膜３で得るために、それ
は、たとえばシリコーンゴムのような可撓性接着剤１１
で縁上に接着することができ、ハウジング２は重りとし
て機能することになり、ピッチは膜３がその縁上に接着
された可撓性区域に正確に配置される。

【００７４】これは、図１２に図式的に表されており、
膜３の外側折り曲げ形態は誇張されている。

【００７５】曲げは、次の寸法によって特徴づけられ
る。

【００７６】Ａ＝たとえば、１００Ｈｚでは１ｍｍ、３
００Ｈｚでは０．３ｍｍ、そして、１０ｋＨｚでは０．
０１ｍｍである中心における膜の偏向；Ｂ＝振動膜３の自由部分の半径；ａ＝縁上に接着された部分の偏向；ｂ＝支持縁の、言い換えれば、上記のカラー１０の幅。

【００７７】概略的に比ａ／ｂは比Ａ／Ｂに等しいと言
うことができ、したがって、ａ＝（Ａ×ｂ）／Ｂである。

【００７８】半径Ｂが１２．５ｍｍであり、支持体の幅
が２ｍｍである場合には、１００Ｈｚでａ＝０．１６ｍｍ３００Ｈｚでａ＝０．０４ｍｍ１０ｋＨｚのａ＝０．０００８ｍｍであることが判った。

【００７９】このように、振動プレートの端部は、最大
で、１００Ｈｚで０．１６ｍｍ３００Ｈｚで０．０４
ｍｍ１０ｋＨｚで０．０００８ｍｍだけ移動する。

【００８０】たとえば３５，０００のｍＰａ−ｓの粘度
の可撓性のシリコーン接着剤が使用されるときには、膜
３の端部の移動は抑圧されないが、周囲のハウジング２
の重さと協同して、上述した原理に従って、それを低下
させ、また、ダンピングする。この共振は、このような
設計でダンピングされ、他の設計のものより鋭くない。

【００８１】これは、それぞれ、膜３が縁上に接着され
るか留められる支持体、および、膜３が可撓性接着剤１
１により縁上に接着される支持体である場合の節支持体
の場合の共振周波数を表す曲線Ｆ_rn、Ｆ_ri、および、Ｆ
_rrによって図１３に図式的に表される。

【００８２】上記のファクターＫを次の通りに表現する
ことができる。

【００８３】Ｋ＝（ｂ／Ｄ４）×ｖここで、ｂ＝カラー１０の幅；Ｄ４＝カラー１０の間で測定した膜の直径；ｖ＝接着剤１１の粘度である。

【００８４】したがって、共振周波数の式は、

【００８５】

【数４】

【００８６】である。

【００８７】プレートの密度ｄ（体積当たりの重さ）が
共振周波数に対する影響を有しており、反力を形成する
ので、密度による振動の生成の慣性は、共振に対する影
響を有することになる。密度が高くなるに従って、共振
周波数は低下する。

【００８８】応答慣性は、高周波の共振のダンピングに
対する影響も有する。膜３が音響振動を作りだし、これ
らが短い距離で反射されるとき、膜３はその全体の表面
で一層多くの抵抗を受けることになり、したがって、そ
れは一層ゆっくり移動し始めることになる。その結果と
して、高次高調波のＱファクターは減少することにな
り、膜３は明らかに重くなり、共振周波数が低下する。

【００８９】更に、一層高次の鋭い高調波は減衰するこ
とになる。

【００９０】上記のことから、膜３が前面壁８の内側側
部の近くに、すなわち短い距離Ｄ１だけ離れて取り付け
られるとき、密度ｄは明らかに上昇することになり、共
振現象はダンピングされ、更に平滑にされることを結論
付けることができる。

【００９１】上記のことから、上記の距離Ｄ１が小さく
なるにしたがって、また、膜３から距離Ｄ１だけ離れて
配置された部分である壁部分１７の表面Ｓ１が大きくな
るに従って、密度ｄは明らかに上昇することが導かれ
る。共振周波数Ｆ_rrの式におけるこの影響を考慮する
と、次の通りになる。

【００９２】

【数５】

【００９３】ここで、Ｓ１＝膜３から短い距離Ｄ１だけ離れて配置された壁部
分１７の表面；Ｄ１＝膜３と壁部分１７との間の距離である。

【００９４】できるだけ小さな距離Ｄ１を選択すること
によって、共振周波数を下げることができることは明ら
かである。

【００９５】違いは、添付の図４に示されており、１０
ｍｍの距離Ｄ１だけ離れている場合の共振周波数の変動
が曲線Ｃｌによって表されているが、２ｍｍの距離Ｄ１
だけ離れている場合の共振周波数の変動が曲線Ｃ２によ
って表されている。

【００９６】更に、圧電膜は高速で応答することがで
き、実際、帯域および応答速度に関しては制限がないこ
とは注意すべきである。話声や音楽のような複雑な信号
の場合には、無限の数の高調波が一時的に存在する。膜
３は、この場合には、これらの周波数で振動して応答せ
ざるをえない。このように、ある周波数の内容が膜３の
或る複数の場所で共振するような状況が存在し、したが
って、一層高い周波数での分割振動が存在する。したが
って、或る特定の周波数の内容と特定の干渉を生じるの
で避けるべきである高い周波数の鋭いピークが、周波数
分析において検知される。これらの鋭いピークは、図１
５の曲線で図式的に表される。

【００９７】上記したように、シリコーンのような可撓
性の材料の層２１で膜３を覆うことによって、これは本
発明により防止される。この層２１は、分割振動の場合
の振動エネルギーを吸収し、図１６の曲線によって図式
的に表されるように、高周波の鋭い共振ピークがダンピ
ングされる。

【００９８】図１７は、局部的な分割振動の期間中に生
成された振動Ｔが、どのようにして層２１によって吸収
されるかを図式的に表す。警報機能のために一層高い周
波数が必要である、あるいは、特定の一層高い周波数の
ために強い音圧が必要である用途においては、このダン
ピング層は、全く設けられないか、あるいは、部分的に
のみ設けられることがある。

【００９９】上記の前面壁８は、少なくとも対策が取ら
れないときには、膜３によって前面壁８の内側側面の上
に放射される音響振動のために振動し始めることが明ら
かである。このように、膜３によって作り出された所望
の振動に対して同期していない前面壁８上の寄生振動が
生成され、孔２０を通って放射され、音響信号の可聴歪
みが作り出される場合がある。

【０１００】同様に、この理由のために、寄生振動を防
止および／または最小化するために前面壁８をダンピン
グする本発明にしたがって対策がとられる。

【０１０１】上述されたように、これらの対策は、前面
壁８が、特に壁部分１７が、肉厚１９によって、および
／または、本体２４を使用することによって、剛性が増
加し、および／または、強化される。

【０１０２】ダンピング層２５の効果は、次の説明から
明らかになるであろう。

【０１０３】移動する前面壁８の運動エネルギーは次の
通りに表現することができる。

【０１０４】_Ek＝０．５×ｍ×ｖ²＋０．５×Ｉ×ｗ² ここで、ｍ＝質量；ｖ＝速度；Ｉ＝慣性モーメント；ｗ＝角速度あるいは振動周波数である。

【０１０５】臨界的なダンピングを妨げるために、圧力
Ｐ_mは、前面壁８の或る点で、次の条件にしたがって、
音響振動によって前面壁上に作用しなければならない。

【０１０６】Ｐ_m≦０．５×ｍ×ｖ² 前面壁８が振動し始めると、次の条件が満たされなけれ
ばならない。

【０１０７】Ｐ_m≦０．５×ｍ×ｖ²＋０．５×Ｉ×ｗ² これを実現するために、層２５は重りの上にこうして設
けられる。この層２５が作られる弾性材料は、衝撃波を
ダンピングし、生成された力を一つの正面力といくつか
の横方向の力に分解する。この層２５は、いわばショッ
クアブソーバとして機能し、膜３の音響振動によって生
成された力Ｋはダンピングされ、図１８および図１９に
それぞれ表されるように、干渉がない横方向の力に分解
される。弾性材料の弾性率Ｅを次の通りに表現すること
ができることに注意すべきである。

【０１０８】Ｅ＝３×ｋ×（１−２×ｕ）Ｅ＝２×ｇ×（１＋ｕ）ここで、ｋ＝体積弾性係数；ｕ＝横方向収縮係数；ｇ＝滑り係数である。

【０１０９】ほとんどの材料について、体積弾性係数
は、１，０００気圧において、１０¹⁰ニュートン／ｍ²
あるいは１％体積縮小である。Ｎ／ｍｍ²で表現された
１００％伸び率のときの弾性材料の体積弾性係数ｋは、
本発明によれば、好ましくは、０．１から１の間である
か、あるいは、これに等しい。言い換えれば、０．１≦ｋ≦１である。

【０１１０】使用される弾性材料の横方向の収縮係数ｕ
は、０≦ｕ≦０．５を満足する。

【０１１１】最後に、既知のダイナミック再生装置によ
り、あるいは、本発明にしたがった圧電再生装置により
生成された音響の多数の曲線は、添付の図２０、図２
１、および図２２に表される。ＥＤの印が付けられた曲
線は、ここではダイナミック再生装置に関連している
が、ＰＥの印が付けられた曲線は圧電再生装置に関連し
ている。

【０１１２】更に、図２０、図２１、および図２２は、
三つの異なった直径を有する、すなわち、それぞれ２５
ｍｍ、３５ｍｍ、および５７ｍｍの実施態様に関連して
いる。

【０１１３】曲線ＰＥと曲線ＥＤの比較は、本発明によ
る素子１による再生は、音圧に関する限りは、同様な
寸法のダイナミック型の実施態様による再生よりも大幅
に良好で強力であることを明瞭に示している。

【０１１４】本発明は、例として説明され、また、添付
の図面に表された実施態様に決して限定されるものでは
なく、逆に、そのような音響を再生および／または記録
するための素子は、本発明の範囲内に残しながらあらゆ
る種類の形と寸法で作ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による素子の断面を示す。

【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩによる断面を示す。

【図３】図１のものと同様であるが変形例の断面を示
す。

【図４】図１のものと同様であるが変形例の断面を示
す。

【図５】図１のものと同様であるが変形例の断面を示
す。

【図６】図４においてＦ６によって示される部分の拡大
スケールの図を示す。

【図７】多数の概略表現の一つを表す。

【図８】多数の概略表現の一つを表す。

【図９】多数の概略表現の一つを表す。

【図１０】多数の概略表現の一つを表す。

【図１１】多数の概略表現の一つを表す。

【図１２】多数の概略表現の一つを表す。

【図１３】多数の概略表現の一つを表す。

【図１４】多数の概略表現の一つを表す。

【図１５】多数の概略表現の一つを表す。

【図１６】多数の概略表現の一つを表す。

【図１７】多数の概略表現の一つを表す。

【図１８】多数の概略表現の一つを表す。

【図１９】多数の概略表現の一つを表す。

【図２０】多数の概略表現の一つを表す。

【図２１】多数の概略表現の一つを表す。

【図２２】多数の概略表現の一つを表す。

【符号の説明】

１素子２ハウジング３膜４膜支持体５圧電素子６電気的な接続手段７ハウジング部分８前面壁９円筒状側壁１０カラー１１接着剤１２〜１３導体１４〜ｌ５端子ピン１６カバープレート１７壁部分１８チャンバ１９肉付け材２０孔２１ダンピング層２２孔２３孔

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧電素子（５）を備えた膜（３）と、圧
電素子（５）と共同して動作する電気的接続手段（６）
と、膜（３）のためのハウジング（２）とから成る音響
を再生および／または記録するための素子であって、素
子（１）が、膜によって生成される音響振動がダンピン
グされるように膜（３）から短い距離（Ｄ１）だけ離れ
て配置された壁部分（１７）を含むことを特徴とする音
響を再生および／または記録するための素子。
【請求項２】膜（３）と壁部分（１７）の間の距離
（Ｄ１）が、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求
項１に記載の素子。
【請求項３】膜（３）と壁部分（１７）との間の距離
（Ｄ１）が、０．５ｍｍと５ｍｍの間にあることを特徴
とする請求項２に記載の素子。
【請求項４】上記の壁部分（１７）が、局所的に厚く
されることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいず
れか１項に記載の素子。
【請求項５】チャンバ（１８）が、周囲に沿って形成
されることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいず
れか１項に記載の素子。
【請求項６】孔（２０）が、ハウジング（２）に設け
られることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいず
れか１項に記載の素子。
【請求項７】孔（２０）が、上記のチャンバ（１８）
に開口されることを特徴とする請求項５または請求項６
に記載の素子。
【請求項８】上記の壁部分（１７）が、ハウジング
（２）の一部分であることを特徴とする請求項１ないし
請求項７のいずれか１項に記載の素子。
【請求項９】上記の壁部分（１７）が、重りが付けら
れた本体あるいは重り（２４）を備えていることを特徴
とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の
素子。
【請求項１０】上記の壁部分（１７）が、膜（３）と
これに対して平行なハウジング（２）の間に設けられる
本体（１７）から成り、これにより、この本体（４）は
この壁から離れて好ましくは、中央支持体（２６）に取
り付けられる請求項９に記載の素子。
【請求項１１】本体（２４）が、高い密度の材料で作
られたディスク、好ましくは、金属、特に、銅、真鍮、
鉛、あるいは、合金で作られたディスクから成ることを
特徴とする請求項９または請求項１０に記載の素子。
【請求項１２】一つのあるいはいくつかの構成部品
が、ダンピング層（２１〜２５）を備えていることを特
徴とする請求項１ないし請求項１１のいずれか１項に記
載の素子。
【請求項１３】上記のダンピング層（２１〜２５）
が、次の可能性のいずれか、あるいは、二つ以上の次の
可能性の組み合わせにしたがって実現されることを特徴
とする請求項１２に記載の素子。 − 膜（３）の、上記の壁部分（１７）に向けられた側
のダンピング被覆（２１）として； − 一層高い周波数を促進するために膜の上の部分的な
被覆で、あるいは、全く被覆なしで； − 上記の壁部分（１７）の上の膜（３）に向けられた
側に設けられたダンピング被覆（２５）として、 − 壁部分（１７）が、膜（３）に向けられたこの本体
（２４）の側に配置されたダンピング層（２５）として
重り本体（２４）を備えている場合。
【請求項１４】ダンピング層（２１〜２５）が、好ま
しくは１ｍｍのオーダーの厚みを有し、弾性材料、特
に、シリコーン、シリコーンゴム、あるいは、エラスト
マーで作られていることを特徴とする請求項１２または
請求項１３に記載の素子。
【請求項１５】膜（３）が、薄い金属プレートから形
成された支持体（４）と、その上に固定されたピエゾ結
晶の形態の圧電素子（５）とから成ることを特徴とする
請求項１ないし請求項１４のいずれか１項に記載の素
子。
【請求項１６】膜（３）の縁部が、ハウジング（２）
に設けられたカラー（１０）に接着剤により固定される
ことを特徴とする請求項１ないし請求項１５のいずれか
１項に記載の素子。
【請求項１７】ハウジング（２）が、膜（３）から短
い距離（Ｄ１）だけ離れて配置された強化されたおよび
／または肉付けされた壁部分（１７）を有する前面壁
（８）を備えたハウジング部分（７）と、その上に膜
（３）が固定されるカラー（１０）を備えた側壁（９）
とを含んでおり、上記の距離（Ｄ１）より深いチャンバ
（１８）が少なくともこの壁部分（１７）の周囲に形成
され、これにより開口が前面壁（８）にこのチャンバ
（１８）の高さで設けられ、ダンピング層（２１）が膜
（３）の上に設けられ、ハウジング（２）が接続手段
（６）を備えた後方側部の上にカバープレート（１６）
を備えていることを特徴とする請求項１、請求項２、ま
たは、請求項３のいずれか１項に記載の素子。