JP2010062980A - 圧電スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】広い指向性を有するだけでなく、支持構造の簡略化及び製造コストの低減を図ることができ、さらに低音を十分な音圧で再生でき、小型化を進めることが可能である圧電スピーカを提供する。
【解決手段】圧電体２と、圧電体２の一方主面に形成された第１の電極３と、圧電体２の他方主面に形成された第２の電極４とを備え、圧電体２が、球の中心を通る互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標軸系を想定した場合に、ＸＹ平面、ＹＺ平面及びＺＸ平面により球体を分割して得られた球殻の１／８の部分の形状を有し、圧電体２が互いに直交し合う第１〜第３の端縁２ａ〜２ｃを有し、第１〜第３の端縁２ａ〜２ｃの内少なくとも１つの端縁で支持することが可能とされている圧電スピーカ１。
【選択図】図１

Description

本発明は、圧電効果を利用した圧電スピーカに関し、より詳細には、球面状の圧電体を用いた圧電スピーカに関する。

従来、圧電体の圧電効果による振動を利用した圧電スピーカが種々提案されている。圧電体を振動源として用いるため、圧電セラミックス成形技術を用い、様々な形状の圧電スピーカを形成することができる。

例えば、下記の特許文献１には、図４に示す球体型の圧電スピーカが開示されている。球体型の圧電スピーカ１０１は、内部が中空の球体型の圧電体１０２を有する。圧電体１０２の外表面に、第１の電極１０３が形成されており、内表面に第２の電極１０４が形成されている。第１の電極１０３と第２の電極１０４に、それぞれ、リード線１０５，１０６が接続されている。

球体型圧電スピーカ１０１では、球状の圧電体１０２を用いているため、指向性を有せず、圧電スピーカ１０１の周囲の全方向に音を伝搬させることができる。
特開平９−１６３４９８号公報

ところで、上記球体型圧電スピーカ１０１では、球殻状の圧電体１０２を用いている。製造に際しては、２個の半球状の圧電体を接合することにより、球殻状の圧電体１０２が得られているが、このような２個の半球状の圧電体を正確に接合することは困難であった。

また、全体が球殻状であるため、圧電スピーカ１０１の支持構造が複雑になりがちであった。すなわち、球殻を囲むフレームに球状の圧電スピーカ１０１を支持したりしなければならず、支持構造が複雑になりがちであった。加えて、支持により、特性がばらつくおそれもあった。

他方、球殻の共振周波数は、球殻の半径に逆比例する。従って、十分高い音圧で低音を再生するには、大きな半径の球殻を形成しなければならなかった。そのため、小型化が困難であった。

本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、球殻状の圧電体を利用して様々な方向に音を伝搬させ得るだけでなく、支持構造を簡略化することができ、安定に支持でき、製造が容易であり、低音を十分な音圧で再生でき、小型化を図ることが可能な圧電スピーカを提供することにある。

本発明によれば、曲面状の圧電体と、圧電体の一方主面に形成された第１の電極と、前記圧電体の他方主面に形成された第２の電極とを備え、前記曲面状の圧電体が、球の中心を通り、かつ互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標軸を想定した場合、Ｘ軸及びＹ軸に沿うＸＹ平面と、Ｙ軸及びＺ軸に沿うＹＺ平面と、Ｘ軸及びＺ軸に沿うＸＺ平面で分割することにより得られた、球殻の１／８の部分の形状を有し、前記圧電体が、前記ＸＹ平面内に位置する第１の端縁、前記ＹＺ平面内に位置する第２の端縁と、前記ＸＺ平面内に位置する第３の端縁とを有する、圧電スピーカが提供される。

本発明に係る圧電スピーカのある特定の局面では、前記第１〜第３の端縁の内、少なくとも１つの端縁に接合される支持部材と、前記支持部材に振動体を接合している接着剤層とがさらに備えられている。第１〜第３の端縁が、それぞれ、直線状であるため、直線状の少なくとも１つの端縁に接着剤で支持部材を接合するだけで、容易に支持構造を形成することができる。

本発明に係る圧電スピーカの他の特定の局面では、前記支持部材が、前記ＸＹ平面内、前記ＹＺ平面内及び前記ＸＺ平面内にそれぞれ位置する第１〜第３の平面部を有し、前記圧電体の前記第１〜第３の端縁が、それぞれ、前記第１〜第３の平面部に前記接着剤層を介して接合されている。従って、互いに直交し合う第１〜第３の平面部をバッフル板として利用することができ、低音域で大きな音圧を得ることができる。また、互いに直交し合う２つの壁面及び天井面、あるいは互いに直交し合う２つの壁面のような互いに直交し合う２つの平面部分を有する箇所に、本発明の圧電スピーカを容易に適用することができる。

また、本発明に係る圧電スピーカのさらに別の特定の局面によれば、前記球面状の圧電体の内側に充填されている吸音材がさらに備えられている。吸音材により、不要波を吸収することができ、より鮮明な再生音を得ることができる。

本発明に係る圧電スピーカでは、曲面状の圧電体が球殻の１／８の部分に相当し、従って、互いに直交し合う直線状の３つの端縁を有するので、室内の壁や天井などの直線状部分に容易に固定することができる。従って、支持構造の簡略化を図ることが可能となる。加えて、球殻の１／８の圧電体の製造に際しては、半球殻状の圧電体を切断するだけで容易に得ることができるので、製造工程の簡略化を果たすことができる。

また、壁や天井などをバッフル板として利用することができ、それによって低音をより大きな音圧で発生させることができるので、小型化を進めることが可能となる。

以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る圧電スピーカの外観を示す斜視図及びその要部を示す正面断面図である。

圧電スピーカ１は、球殻の１／８部分の形状を有する球面状の圧電体２を有する。圧電体２は、球殻の１／８の部分に相当するが、より具体的には、図２に示すように、球殻の中心Ｏを通る３つの平面で球殻を分割してなる１／８の部分に相当する。ここで、球体において、中心Ｏを通る互いに直交し合う任意のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を想定する。球殻の１／８の部分とは、球殻２Ａを８等分した部分の１つの曲面状部分をいう。すなわち、中心Ｏを通り、Ｘ軸及びＹ軸に沿うＸＹ平面と、Ｙ軸及びＺ軸に沿うＹＺ平面と、Ｚ軸及びＸ軸に沿うＺＸ平面とにより球殻２Ａを分割することにより、球殻２Ａの１／８の部分が得られる。このような圧電体２は、半球状殻の圧電体を得た後に、該半球状殻の圧電体を４等分することにより、容易に得ることができる。なお、圧電体２は、従来の球殻状の圧電体に比べて容易に製造することができる。

図１（ｂ）に示すように、圧電体２の一方主面である外側の主面に、第１の電極３が形成されている。また、圧電体２の内側の面である他方主面上に第２の電極４が形成されている。

圧電体２は、上記のような形状を有するように構成される限り、適宜の圧電材料により形成される。このような圧電材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスのような圧電セラミックス、あるいは圧電性を有する合成樹脂などを挙げることができる。また、電極３，４は、適宜の金属材料、例えばＡｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ａｇ−Ｐｄ合金などにより形成することができる。

上記第１，第２の電極３，４にそれぞれ、電気的に接続されるように、リード線５，６が接続されている。リード線５，６は、適宜のＣｕ、Ａｇ、Ａｕもしくはこれらを主体とする合金などにより形成することができる。また、リード線５，６には、適宜樹脂被覆が施されていてもよい。

本実施形態の圧電スピーカ１では、圧電体２が上記形状を有し、第１，第２の主面の全面に第１，第２の電極３，４がそれぞれ形成されているが、第１，第２の電極３，４は、圧電体２の一方主面及び他方主面の全面に必ずしも形成されずともよい。

圧電体２は、上記形状を有するため、ＸＹ平面に沿う第１の端縁２ａと、ＹＺ平面に沿う第２の端縁２ｂと、ＺＸ平面に沿う第３の端縁２ｃとを有する。

他方、上記圧電体２を支持する支持部材７が備えられている。支持部材７は、互いに直交し合う第１の平面部７ａ、第２の平面部７ｂ及び第３の平面部７ｃを有する。そして、第１〜第３の平面部７ａ〜７ｃに、圧電体２の上記第１〜第３の端縁２ａ〜２ｃが、それぞれ、接着剤層８により接着され、固定されている。すなわち、圧電体２は、上記第１〜第３の端縁２ａ〜２ｃを有する形状であるため、互いに直交し合う第１〜第３の平面部７ａ〜７ｃを有する支持部材７に、接着剤層８を用いて容易に固定することができる。

よって、互いに直交し合う平面部を有する支持部材を用意し、接着剤により圧電体２を接着剤層８により接着するだけでよいため、支持構造及び製造工程の簡略化を果たすことができる。

また、第１〜第３の平面部７ａ〜７ｃがバッフル板としての効果を果たし得る。それによって、低音を大きな音圧で再生することができる。

本実施形態では、上記圧電体２の内側、すなわち球殻の１／８の部分の形状の内側に、吸音材９が充填されている。吸音材９としては、グラスウールなどの適宜の吸音材を用いることができる。それによって、ダンピング性能を高めることができる。

上記のように、圧電スピーカ１では、圧電体２が球殻の１／８の部分の形状を有し、互いに直交し合う第１〜第３の端縁２ａ〜２ｃを有する。従って、互いに直交し合う平面部を有する支持部材に接着剤層８を用いて容易に固定することができる。上記実施形態では、互いに直交し合う３つの平面部７ａ〜７ｃを有する支持部材７が用いられていたが、互いに直交し合う２つの平面部を有する支持部材であってもよい。その場合には、第１〜第３の端縁の内、２つの端縁を、互いに直交し合う２つの平面部に接合し、残りの端縁側は、吸音材等により覆えばよい。あるいは、残りの端縁側を開放してもよい。

もっとも、好ましくは、上記実施形態のように、互いに直交し合う３つの平面部７ａ〜７ｃに第１〜第３の端縁２ａ〜２ｃを接着し、内部を密封することが望ましい。このような圧電スピーカ１は、例えば図３に示すように、部屋の天井１１、天井１１と直交し、かつ互いに直交し合う第１，第２の壁面１２，１３に第１〜第３の平面部７ａ〜７ｃを固定することにより、天井のコーナ上のコーナ部分に固定され得る。第１の壁面１２と対向し合う第３の壁面１４と、第２の壁面１３と天井１１とのコーナ部分にも同様に圧電スピーカ１を固定することができる。従って、天井１１及び第１〜第３の壁面１２〜１４を無限大バッフルとして利用することができるので、低音をより一層高い音圧で再生することができる。よって、圧電体２の半径を大きくせずとも、低音を十分高い音圧で再生することができるので、圧電スピーカの小型化を図ることができる。

また、上記圧電スピーカ１では、球殻の１／８の形状の圧電体２を用いているため、圧電体２の外表面から様々な方向に十分な音圧で音波が放出される。従って、指向性を有しない、サラウンドスピーカとして適した圧電スピーカを提供することができる。

よって、本実施形態によれば、指向性を有せず、広い音場を提供することができ、しかも大型化することなく、低音まで十分な音圧で再生することができる圧電スピーカを提供することが可能となる。加えて、支持構造及び製造工程の簡略化を図ることができ、コストの低減を果たすことも可能となる。

なお、上記実施形態では、吸音材９が充填されていたが、吸音材９は必ずしも充填されておらずともよい。

また、図３では、支持部材７の第１〜第３の平面部７ａ〜７ｃが、天井１１及び第１，第２の壁面１２，１３または天井１１及び第２，第３の壁面１３，１４に固定されていたが、天井１１及び第１〜第３の壁面１２〜１４に直に圧電体２が接着剤層８により接合されていてもよい。その場合には、天井１１、第１〜第３の壁面１２〜１４などの建築構造物の一部を圧電体の支持構造として用いることも可能である。

（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態の圧電スピーカの外観を示す斜視図及びその要部を示す正面断面図である。 球殻の１／８の形状を説明するための球体の模式的斜視図。 本実施形態の圧電スピーカが部屋に取り付けられている状態を説明するための略図的斜視図。 従来の球体型圧電スピーカを示す正面断面図である。

符号の説明

１…圧電スピーカ
２…圧電体
２Ａ…球殻
２ａ…第１の端縁
２ｂ…第２の端縁
２ｃ…第３の端縁
３…第１の電極
４…第２の電極
５，６…リード線
７…支持部材
７ａ…第１の平面部
７ｂ…第２の平面部
７ｃ…第３の平面部
８…接着剤層
９…吸音材
１１…天井
１２…第１の壁面
１３…第２の壁面
１４…第３の壁面

Claims (4)

1. 曲面状の圧電体と、
   圧電体の一方主面に形成された第１の電極と、
   前記圧電体の他方主面に形成された第２の電極とを備え、
   前記曲面状の圧電体が、球の中心を通り、かつ互いに直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸からなる直交座標軸を想定した場合、Ｘ軸及びＹ軸に沿うＸＹ平面と、Ｙ軸及びＺ軸に沿うＹＺ平面と、Ｘ軸及びＺ軸に沿うＸＺ平面で分割することにより得られた、球殻の１／８の部分の形状を有し、前記圧電体が、前記ＸＹ平面内に位置する第１の端縁、前記ＹＺ平面内に位置する第２の端縁と、前記ＸＺ平面内に位置する第３の端縁とを有する、圧電スピーカ。
2. 前記第１〜第３の端縁の内、少なくとも１つの端縁に接合される支持部材と、
   前記支持部材の前記圧電体を接合している接着剤層をさらに備える、請求項１に記載の圧電スピーカ。
3. 前記支持部材が、前記ＸＹ平面内、前記ＹＺ平面内及び前記ＸＺ平面内にそれぞれ位置する第１〜第３の平面部を有し、前記圧電体の前記第１〜第３の端縁が、それぞれ、前記第１〜第３の平面部に前記接着剤層を介して接合されている、請求項２に記載の圧電スピーカ。
4. 前記球殻状の圧電体の内側に充填されている吸音材をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。

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