JPH09500247A

JPH09500247A - 高圧低インピーダンス静電トランスデューサ

Info

Publication number: JPH09500247A
Application number: JP7504258A
Authority: JP
Inventors: エイ．ホワイトヘッド，ローン
Original assignee: ザユニバシティオブブリティッシュコロンビア
Priority date: 1993-07-14
Filing date: 1994-07-12
Publication date: 1997-01-07
Also published as: ATE161439T1; DE69407592T2; EP0708689A1; CA2159900A1; AU7224494A; EP0708689B1; DE69407592D1; US5450498A; WO1995002464A1

Abstract

(57)【要約】２枚のシート（４０，４２）をガス充填ギャップによって分離した高圧低インピーダンス静電トランスデューサであって、シートは、シート間に電圧を印加されるとギャップ内に電界を発生させるための導電面を有する。可撓位置ぎめ機構（４４）がギャップを所要の経時平均厚さに維持する。ギャップは、複数の厚い領域（４７）及び複数の薄い領域（４８）から成る。両領域とも一方のシートの総面積の実質的な部分である総投影面積を有する。厚い領域におけるギャップの平均厚さは、薄い領域におけるギャップの平均厚さよりもはるかに（少なくとも１０倍）大きい。電界の静電界エネルギーは、薄い領域に集中する。

Description

【発明の詳細な説明】高圧低インピーダンス静電トランスデューサ発明の分野本発明は、低い機械インピーダンスを発生させ、高い静電圧を可能にする構造を有するほぼ並行な導電面間の引力によって変位を起こさせる電気／機械トランスデューサに係わる。発明の背景ラウドスピーカに使用されるような従来の静電トランスデューサは、導電板間にエアギャップを使用する。この種のトランスデューサにおけるギャップのサイズは比較的大きく、０．３ないし３ｍｍの範囲が典型的である。このようなトランスデューサは、例えばポリエステルフィルムのような極めて薄いポリマー基板にアルミニウム層を真空蒸着した極めて薄いフィルム状導電シートを利用することによって製造することができる。インピーダンスが空気とマッチするようにこの種のトランスデューサを設計することは、至って簡単なことである。即ち、導電シートの質量振動と関連する機械インピーダンス及びシートを保持しようとする復元力と関連する機械インピーダンスは空気の機械インピーダンスに比較して低いから、トランスデューサの機械的力の大部分は音として導出される。また、このようなトランスデューサは、導電シートの振動振幅がしばしば見られるギャップのサイズより充分小さければ、電力を機械力に有効に変換することができる。上述したような公知静電トランスデューサに伴う基本的な難点は、大きい静電圧を提供できないことにある。即ち、単位面積当りの力の量を著しく大きくすることは不可能である。その理由は、この種のトランスデューサにあっては単位面積当りの静電力が下記式によって与えられるからである：Ｆ／Ａ＝Ｐ＝¹／₂∈₀Ｅ² （１）ただし、∈₀は８．８５×１０^-12ファラッド／ｍ，Ｅは２つの導電面間のギャップにおける電界の大きさである。上述のような肉眼で見える程度のギャップの場合、ギャップのサイズとはほとんど無関係な最大Ｅ値があり、この値は室圧の空気では約１０⁶ｖ／ｍである。この値は約４．４Ｎ／ｍ²，すなわち０．０００６６ＰＳＩの最大静電圧に対応する。このような力が低く過ぎるような用途は少なくない。Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ等の米国特許第４，８８５，７８３号に記述されているように、極めて小さいエアギャップ（即ち、１０マイクロメーター以下）を利用して静電トランスデューサを構成する実用的な方法が最近提案されたが、エアギャップにおいて、空気の破壊電界は、ガス中の遊離イオンの平均自由行路よりも固体表面に近いから、遊離イオンからのなだれ崩壊が抑止され、従って著しく高い。このトランスデューサの場合、均一な凹凸構造を有するエラストマー材の表面が金属板と対向する所要サイズのエアポケットを形成する。エラストマー材であるから、トランスデューサ板の分離幅に適当なフレキシビリティが与えられる。このようなトランスデューサは、従来の静電トランスデューサの１００ないし１，０００倍程度の圧力を達成することができ、中程度の機械インピーダンスを有する、例えば水、砂、土などのような、媒体に振動エネルギーを伝達することが必要な用途に利用できる。ただし、このトランスデューサの機械インピーダンスは、空気中に機械的な振動を有効に発生させるには高過ぎる。即ち、トランスデューサの機械力の大部分は、空気への機械エネルギー放出よりもむしろ内部インピーダンス克服と関連する。トランスデューサのインピーダンスが比較的高い原因は、エラストマー材表面スティフネスにもあるが、主な原因は、構造における極めて浅いエアポケットを圧縮し難いことにある。空気は圧縮可能であるが、エアギャップのスティフネスはギャップの厚さに反比例する。米国特許第４，８８５，７８３号に実施例として開示されているトランスデューサの特徴は、ギャップ厚さが小さいことであり、その結果としての高いスティフネスが重大な問題となる。この装置の他の欠点として、静電界エネルギーの大部分を作用エアギャップに集中させることが、多くの場合困難である。なぜなら、一般にエラストマー材は、その表面に存在するエアギャップ（ポケット）よりもはるかに厚いからである。本発明は、静電界エネルギーの大部分をエアギャップの作用域に集中させることのできるトランスデューサを提供する。エアギャップは、極めて高い破壊電界を達成するのに充分小さく、構造は、狭いエアギャップを圧縮する際に障害となる高い機械的スティフネスを軽減するように設計されている。空気を音響的に励振させるための具体的条件の１つは、空力学的流動の分野にある。航空機の翼のような剛性面に沿った空気流の特性は、音響励起によって実質的に変化させることができる。翼のような構造の表面に沿って流動する空気を効率良く音響的に励振するためには、前記表面に粘着し易い薄いシートのトランスデューサを採用することが極めて望ましい。公知技術は、約１％の効率で約１０ｋＨｚの周波数において数ミクロン程度の変位を発生させることのできるトランスデューサを開示してはいない。このうような特性が極めて望ましい。本発明の他の目的は、公知技術が実現できないところを埋めることにある。発明の要約好ましい実施例によれば、本発明は、ガスを充填されたギャップによって２枚のシートが分離されている静電トランスデューサを提供する。シートは、電圧を印加されるとギャップ内に電界を発生させる導電面を有する。フレキシブルな位置ぎめ手段がギャップを所要の経時平均厚さに維持する。ギャップは、複数の厚い領域と複数の薄い領域からなる。薄い領域は、一方のシートの総面積の実質的な一部分である総投影面積を有する。厚い領域も、一方のシートの総面積の実質的な一部分である総投影面積を有する。厚い領域におけるギャップの平均厚さは、薄い領域におけるギャップの平均厚さよりもはるかに（少なくとも１０倍）大きい。電界の静電界エネルギーを薄い領域に集中させる手段を設ける。フレキシブルな位置ぎめ手段は、エラストマー材であることが好ましい。一方のシートを、シートの可撓性を著しく妨げる厚さ以下の厚さの導電コーティングが施されたエラストマーで形成すれば有利である。トランスデューサの予定される作用周波数範囲よりもはるかに低い周波数において、トランスデューサの外部ガス圧とギャップ内のガス圧とを平衡させる手段を設けることができる。少なくとも一方のシートの導電面は、該面をギャップから電気的に絶縁するため薄いセラミックでコーティングすることができる。薄い領域におけるギャップ厚さは、ギャップ内のガス及びガス圧に関するパッシエンミニマム間隔（Ｐａｓｃｈｅｎｍｉｎｉｍｕｍｄｉｓｔａｎｃｅ）よりも小さいか、またはこれに等しいことが好ましい。シートは、ギャップ内のガスを圧縮し、かつ希薄化するのに必要な圧力変化に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_gasと、シート質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massとを有する。厚い領域におけるギャップ厚さは、Ｚ_gasの大きさがトランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数におけるＺ_massの大きさと同等またはそれ以下となるのに充分な厚さである。個々の薄い領域の幅は、薄い領域に流入流出するガス流の粘性または慣性がトランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数における単位面積当り正味機械インピーダンスを著しく増大させる幅よりも狭い。位置ぎめ手段は、トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数におけるＺ_massの大きさと同程度またはそれ以下の大きさである単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有する。図面の簡単な説明図１は、公知静電トランスデューサの簡略化した断面図である。図２は、破壊電圧”Ｖ”、板の間隔”ｄ”及び図１に示すような静電トランスデューサの対向板の間に維持されるガスの圧力”Ｐ”の関係を示すグラフである。図３は、本発明の好ましい実施態様に従って構成されたトランスデューサの部分拡大側断面図である。図４Ａ、４Ｂ及び４Ｃは、図３の構造を有する対向シートの１つに導電面を粘着するそれぞれ異なる方法を示す。図５は、図３に示す構造を有する対向シートの間隔をほぼ所要の寸法に維持する方法を示す簡略図である。図６及び６Ｂは、それぞれ本発明の好ましい実施態様に従って構成されたトランスデューサの拡大側断面図及び端面図であり、図６Ｃは図６Ｂの構造のうち円で囲んだ部分の拡大図である。図７は、航空機の翼のような剛性面に沿った空気流の特性を変化させることを目的とする本発明の応用例を示す図である。好ましい実施例の詳細な説明図１は、エアギャップによって距離”ｄ”だけ離されている１対の対向する金属板１０，１２から成る従来の静電トランスデューサの簡略化した断面図である。板間に電位差を発生させるため、板１０，１２にまたがるようにＡ．Ｃ．電圧源１６を接続すると、双頭矢印１８で示す方向に板を振動させる静電力が発生する。この振動の振幅は、印加電圧の自乗の大きさに比例して変化する。最大破壊電圧は、約１０⁶ｖ／ｍであり、板１０，１２間電圧がこれ以上に上昇すると、両板間にアークが発生し、この場合電流の増大でトランスデューサが故障する。図２は、破壊電圧”Ｖ”、板間隔”ｄ”及び図１に示すような静電トランスデューサの対向板間に維持されるガス圧”Ｐ”の関係を示すグラフである。このグラフが示すように、市販アルミニウムのような所与の陰極材料（”陰極”は低電圧を有する板）の場合、積Ｐｄが小さくなるに従って破壊電圧Ｖが最小電圧”Ｖ_min”に達するまで降下し；積Ｐｄがさらに減少すると破壊電圧が急激に増大する。即ち、ガス圧Ｐを一定に維持すると、板の間隔ｄが縮小するに従って破壊電圧Ｖが低下して上記最小電圧Ｖ_min（パッシェンミニマム（Ｐａｓｃｈｅｎｍｉｎｉｍｕｍ）と呼ばれる）に達するが、板の間隔がさらに縮小すると破壊電圧Ｖが急激に上昇すると考えられる。図２が示すように、市販のアルミニウム陰極を使用した場合、空気のパッシェンミニマム電圧は約２５４ボルトであり、積Ｐｄが１．２Ｔｏｒｒｃｍとなる時点で現れる。ガス圧Ｐが１標準気圧（即ち、７６０Ｔｏｒｒ）なら、これに対応する板間隔ｄは約１．２Ｔｏｒｒｃｍ／７６０Ｔｏｒｒ＝１．６×１０^-3cｍ、即ち、約１６ミクロンである。小さい変位を測定できる静電トランスデューサを製造するには、ｄを可能な限り小さくすればよいことが知られている［Ｗ．Ｂ．ＧａｕｓｔｅｒａｎｄＭ．Ａ．Ｂｒｅａｚｅａｌｅ： ”ＤｅｔｅｃｔｏｒｆｏｒＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｏｆＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＳｔｒａｉｎＡｍｐｌｉｔｕｄｅｓｉｎＳｏｌｉｄｓ”，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．３７，１５４４−１５４８（１９６６）；及びＪ．Ｈ．ＣａｎｔｒｅｌｌａｎｄＪ．Ｓ．Ｈｅｙｍａｎ：”ＢｒｏａｄｂａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＡｃｏｕｓｔｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｆｏｒＵｌｔｒａｓｏｎｉｃＭｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｓｉｎＬｉｑｕｉｄｓ”，Ｒｅｖ．Ｓｃｉ．Ｉｎｓｔｒｕｍ．５０，３１−３３（１９７９）参照］。しかし残念ながら、板間隔”ｄ”が僅か約１６ミクロンの実用的な静電トランスデューサを構成することは極めて困難であり、（例えば、もっとも破壊電圧の高い静電トランスデューサを製造するための条件として）”ｄ”がさらに小さくなれば、この困難は一層増大する。即ち、コストがかさむ精密加工と煩雑な組立技術とが必要となり、このようなトランスデューサを実用に供することは先ず不可能である。米国特許第４，８８５，７８３号（Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ等）に開示されているように、トランスデューサの板の間の特定ガスを最小破壊電圧に維持するのに必要なＰｄ値よりもはるかに小さいＰｄ値で上記現象を利用する実用的静電トランスデューサを簡単に構成し、作用させることができる。即ち、開示の装置においては、図１に示す静電トランスデューサの板１０，１２の間にエラストマー誘電材を介在させ、両板と接触状態に維持する。電位差を維持する一対の対向板の間に誘電材を介在させることは、（従来のコンデンサに見られるように）もちろん公知である。しかし、誘電材がその表面に極めて微細な凹凸またはポケットを有し、（例えばネオプレンゴムのように）弾力性であれば、ギャップ破壊電圧を所要量だけ増大させることによって単位面積当りの静電力が極めて大きいトランスデューサの製造を容易にする。典型的な実施態様としては、破壊電界が約２×１０⁷Ｖ／ｍのネオプレンゴム誘電体（図示しない）を板１０，１２の間に介在させ、板と接触させる。ゴムの表面には微細な凹凸があり、顕微鏡的尺度で見ると、それぞれの平均深さ”ｄ” が約１０ミクロンの多数のポケットが存在する。従って、このような誘電体をトランスデューサ板の間に介在させると、各板とこれと隣接するゴム誘電体表面との間に約１０ミクロン程度の多数の不連続ギャップが形成される。誘電体表面の無数の微小凹凸が、トランスデューサの板とこれに隣接する誘電材表面との間に約１０ミクロンのギャップを有効に形成することができる。上述したように、破壊が起こるまで上記小さいギャップが比較的高い電圧を持続することができる。また、誘電材は弾力性であるから、誘電体表面の微細な凹凸によって維持される大きい電圧に対応する大きい静電力に応答してトランスデューサ板が明確に振動することができる。約１０ミクロンというギャップ幅は、トランスデューサの振動中にエラストマーが変形するのに伴ってギャップが反復して広がったり狭まったりするという意味で”経時平均”幅である。種々の形状の凹凸を有するエラストマー誘電体が従来多くの用途に使用されているが、いずれの場合にも板間幅が狭くなるに従って誘電体表面の微細凹凸内に空気が圧縮されるという問題を伴う。この問題がいかに重大であるかを理解するためには、種々の機械的インピーダンスのおおよその大きさを検討する必要がある。ここで対象となるのはほぼ平坦な面であるから、単位面積当りの機械的インピーダンス；即ち、単位面積当りの力（即ち、圧力）と速度の比を検討するのが妥当である。公知のように、比較的小さい振動ではシステムの多くはほぼ線形に作用し、平坦面及び音声媒体の機械インピーダンスは周波数及びいくつかの物理的定数に依存する明確に定義される概念である。例えば、空気では単位面積当りの機械インピーダンスＺが下記式で与えられる：Ｚ_air＝ρｃ（２）ただし、ρは空気の密度（約１．２０ｋｇ／ｍ³）であり、ｃは空気中における音速である（２０℃）７６０ｍｍＨｇにおいて約３４２ｍ／ｓｅｃ）。即ち、式２から４１０（Ｎ／ｍ²）／（ｍ／ｓｅｃ）に相当するＺ_airの値が与えられる。エアギャップの単位面積当りの機械インピーダンスは、下記式で与えられる：Ｚ_gas＝Ｐ_atm／２πｆｄ_gap （３）ただし、Ｐ_atmは大気圧（１．０１３×１０⁵Ｎ／ｍ²），ｄ_gapはエアギャップの厚さ、ｆは振動周波数である。周波数が典型的な１０ｋＨｚ、経時平均ギャップ幅が典型的な５ミクロン（即ち、パッシェンミニマム１６ミクロンよりもやや狭い）場合、式３からＺ_gapの値３．２２×１０⁵（Ｎ／ｍ²）／（ｍ／ｓｅｃ）が得られるが、この値は、空気の単位当り機械インピーダンスの約８００倍に相当する。この極めて大きい食い違いに照らして、米国特許第４，８８５，７８３号に記載されているトランスデューサは、空気中に音を発生させるにしては本質的に不適当である。（興味深いのは水の機械インピーダンスがトランスデューサの機械インピーダンスにはるかに近く、米国特許第４，８８５，７８３号のトランスデューサが水中での音声発生に適している理由はここにある）。実際には、空気の単位面積当り機械インピーダンスほどの低いインピーダンスを得ようとすることは、必要でもなく望ましくもない。なぜなら、大抵の用途において、このようにインピーダンスを設定すると、通常の使用でたちまち損傷するような物理的に弱いトランスデューサとなるからである。換言すると、空気に振動を与えるために使用されるトランスデューサの表面は、実用的条件としてかなり堅牢でなければならない。例えば、強度と質量との高い比と、化学的侵食に対する高い抵抗力が得られるようにチタン含有量を設定した厚さ５０ミクロンのチタン合金シートで構成することがある。このシートの単位面積当り質量は０．２２５ｋｇ／ｍ² である。シートの質量と関連する単位面積当り機械的インピーダンスは、下記式によって与えられる：Ｚ_mass＝２πｆｍ_sheet （４）ただし、Ｚ_massは質量偏位と関連する単位面積当り機械インピーダンス、ｆは機械的振動の周波数、ｍ_sheet、はシートの単位面積当り質量である。周波数が典型的な１０ｋＨｚなら、式４から厚さ５０ミクロンのチタンシートの単位面積当り機械インピーダンスとして約１４，１００（Ｎ／ｍ²）／（ｍ／ｓｅｃ）が得られ、これは空気の場合の約３５倍に相当する。インピーダンスが上記値に近いエアギャップを得たい場合、式３の解を求めると、１０ｋＨｚにおいてギャップは約０．１ｍｍ（即ち、１００ミクロン）の厚さでなければならないことがわかる。しかし、この厚さは図２のパッシェンミニマム間隔に相当する厚さよりもはるかに大きい。考え得る、ただし有効とは言えない解決は、ガスをギャップからトランスデューサの外側領域へ流出させるか；またはシートトランスデューサを振動させながらこの領域からギャップへガスを流入させることである。これは非現実的である。なぜなら、ガスは極めて高速で、即ち、ガスの粘性制動のため達成不可能な流速で流動しなければならないからである。さらにはまた、たとえ必要なガス流速が達成されたとしても、多くの用途において、トランスデューサとの間のこのようなガスの流入及び流出は、所期の波を打ち消しかねない２次音波を発生させることによって装置に期待される作用を不可能にする。この２つの理由から、上述のように有効なギャップサイズ、即ち、約０．１ｍｍ（即ち、１００ミクロン）の厚さを維持しなければならない。従って、２つの明らかに対立するトランスデューサ設計基準と直面することになる。一方ではトランスデューサ板間のギャップを極力小さく（経時平均で約５ミクロン）設定することによって、大きい破壊電界、従って大きい静電圧を達成することが好ましい。他方、トランスデューサ板間のギャップを極力大きく（即ち、０．１ｍｍ）設定することによって、狭いギャップ内にガスを圧縮する問題を回避し、単位面積当りのトランスデューサの機械インピーダンスを空気の機械インピーダンスに近づけることが好ましい。図３は、狭いギャップと広いギャップという両方の望ましい構成要件を同時に達成する方法を簡略化して示す。具体的には、図３はガス充填ギャップ３４を画成する対向する第１及び第２シート３０，３２を断面図で示す。第１シート３０は扁平であるが、第２シート３２は凹凸を有し、ギャップ３４が複数の厚い領域３６と薄い領域３８とで構成されている。典型的な例では、薄い領域３８の総” 投影面積”（即ち、シート３０，３２と平行な想像上の断面が薄い領域と交差する面積の総和）は、厚い領域３６の総投影面積（即ち、上記想像上の平面が厚い領域と交差する面積の総和）とほぼ同じであればよく、全体的なギャップ３４の機械インピーダンスは平均厚さ；即ち、厚い領域３６と薄い領域３８の厚さの平均に対応するインピーダンスとほぼ等しい。なぜなら、双頭矢印３１で示すようにシート３０が振動すると、本来なら薄い領域３８において希薄化され、圧縮されるガスが双頭矢印３９で示すように薄い領域３８に対する流入流出と；厚い領域３６に対する流出流入とを交互に繰返すことができるからである。換言すると、それぞれの薄い領域の幅は、薄い領域に対するガスの流入流出に伴ってトランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数におけるトランスデューサの単位面積当りの正味機械インピーダンスが実質的に増大することになる幅よりも狭い。薄い領域３８と関連する最大静電力は厚い領域３６だけで達成できるレベルの１００ないし１，０００倍に達するのは容易である。トランスデューサ面積の約５０％だけをこのような薄い領域で構成すればよいから、最大静電圧をこのように著しく増大させるのに要するコストは軽微である。図３に関連して述べた原理を応用するため、本発明はいくつかの補足的な構成要件を提供する。第１に、トランスデューサの効率を最適化すると共に大きい電界を支持できない厚い領域３６における電気的破壊の可能性を軽減するため、静電界エネルギーを薄い領域３８に集中させねばならない。図４は、トランスデューサシートの内面に導電面を設けることによってこれを達成する方法を示す。即ち、図４Ａでは、上方シート４０の全体が導電性であり、下方シート４２にはその突条４４の扁平頂部にだけ配置された不連続な帯として導電面４６が形成されており、その導電帯４６は、薄い領域４４内に配置され、厚い領域４７内には存在しない。図４Ａに示す方法によって静電界エネルギーを所期のように薄い領域４８に集中させることができるが、状況によってはシート４２の全面を導電シート４９の形態を有する導電材で被覆する図４Ｂの方法を利用する方が容易である。シート４９は、薄い領域４８とも厚い領域４７とも境を接しているが、それでも静電界エネルギー密度は電界の自乗に比例し、電界そのものはギャップの厚さに反比例するから、静電エネルギーの大部分は薄い領域に集中する。例えば、もし薄い領域４８が厚い領域４７の厚さの１／１０なら、電界は１０倍、静電エネルギー密度は１００倍となるから、薄い領域４８が厚い領域４７の厚さの１／１０にすぎなくても電界エネルギーの９０％は薄い領域４８内に集中する。電界が過度に高くなければ、厚い領域４７の比較的低い電界は破壊を未然に回避するのに充分低いレベルにあるから、この方法は有効である。図４Ｃは、薄い領域４８における静電界エネルギーを最大にする他の方法を示す。この方法では、５番目ごとの突条４３が残りの突条４４より５ミクロン高くなるようにエラストマーシート４２の頂面上の突条を構成する。従って、（例えばチタンから成る）上方の導電シート４０は、残りの突条よりもやや高い突条４３上に支持される。比較的短い残りの突条４４の頂面は電源（図示せず）の一方の端子と電気的に接続する金の接点４５に被覆されている。上方の導電シート４０が電源の他方の端子と接続している。適当な信号電圧を印加されると、シート４０と金被覆突条４４の間の静電力がシート４０を振動させることによってシート４０の上方の空気中に音波を発生させる。エラストマーシート４２に接着層４１を設けることによって表面に容易に貼着できる”テープ”を形成する。図４Ｃに示す構成は、電極間の間隔を広げることなくトランスデューサの導電シート４０とエラストマーシート４２との間にトラップされる空気量を実質的に増大させる。電極間の間隔を広げると、電極間の空気の電気的破壊強度を低下させ、トランスデューサの最大出力を低下させることになる。トラップされる空気量が増大すると、シート４０の運動に対する抵抗（即ち、インピーダンス）が低下し、トランスデューサによる比較的大きい（即ち、高圧の）音波発生を可能にする。第２に、トランスデューサの電極間の電界には空気以外存在しないから、他の電気的破壊モード（例えばエラストマーの破壊）は回避される。第３に、破壊電流は、必ず両電極間（即ち、単数または複数の金接点４５と導電シート４０との間）を流れねばならず、従って、電流は隣接する一対の突条４３，４４間に形成される”Ｕ”字形パスの少なくとも１つの全長に沿って流れることになる。このような電流を発生させるには約１０⁸ｖ／ｍの破壊電圧が必要であるが、これは所要の範囲内である。静電界エネルギーを薄い領域に集中させるのに採用する方法は、特定の方法でなくてもよい。要は、トランスデューサの効率を保証する方法であればよい。当業者ならば図４Ａ，４Ｂ及び４Ｃに関連して述べた方法に代わる方法を見出すことができるであろう。一般に、厚い両域におけるギャップの平均厚さは、薄い領域におけるギャップの厚さよりもはるかに大きくなければならない。この２つの厚さの最適比は、いかなる場合でも両要因間のかねあいを検討することによって求めることができる。他方、この比を増大させると装置の機械インピーダンスが低下し、一般的には性能を高め、装置の価値を高めることになる。ただし、この比がさらに増大すると、その比がいかに大きくても、性能は越えることのできない限界値に近づくため、性能向上率が急激に低下する。また、厚さの比を大きくすると製造難度が、従って、装置コストが急激に上昇する。従って、コストに対する装置の価値の比は、過大なコスト上昇を招くことなく、許容できる範囲のコストで所要の性能の大部分を達成するのに充分な厚さの比において最大値となるのが普通である。典型的には、この比は３ないし１５の範囲であるが、まれに上記最適値が上記範囲外になることもあり得る。薄い領域の厚さとしての５ミクロンという典型的な所要寸法は、通常の表面形成に典型的な精度と比較して極めて小さく、通常の表面位置ぎめに典型的な精度と比較しても極端に小さい。本発明は、この実際上の困難を克服する手段を提供する。トランスデューサが上述のように作用するうえで、表面の平面度誤差または位置ぎめ誤差を、典型的な所要の薄いギャップ厚さ５ミクロンよりもはるかに小さくすることは事実上不要である。要は、所与の薄い領域内でトランスデューサ板の間隔をほぼ所要の寸法に維持すればよい。図５は、これを達成する方法を簡略化して示す。下方の凹凸シート５２は比較的非可撓性であり、図ではその寸法誤差を誇張して示してある（シート５２の上向きに突出し、扁平な頂面を有する突条の高さの相違によって表わしてある）。扁平な上方シート５０は、シート５２の寸法誤差に対応して比較的可撓性である。薄いギャップ領域５６の正しい寸法（即ち、シート５０の内面とこれに隣接するシート５２の上向きに突出する突条の扁平な頂部との間隔）を維持するため、多数の”局部的な位置ぎめ手段” ５４を設ける。局所的な位置ぎめ手段５４は、トランスデューサの電気的作用を妨げてはならない。さらにまた、トランスデューサの振動を可能にするように可撓性でなければならない。機械及び微小機械設計の当業者ならば、このような局所位置ぎめ手段として種々の構成を見出すことができるであろう。以下にその一例を述べるが、その他の構成もすべて本発明の範囲に含まれる。トランスデューサが所要の単位面積当り機械インピーダンスを達成するには、トランスデューサの振動に伴ってガスが薄い領域から厚い領域へ、厚い領域から薄い領域へ流動可能でなければならない。このようなガス流動条件は、機械インピーダンスを増大させる要因となる。このインピーダンスは、移動する空気の質量に起因する（空気の移動距離が比較的大きいため、シートの質量以上に寄与する）。それに加え、静止面に沿って移動する空気の粘性抗力にも起因する。単位面積当り機械インピーダンスを発生させるこれら２つの空力的発生源は、いずれも薄い領域の幅が広ければ広いほど増大する。従って、このインピーダンスがトランスデューサの作用を著しく劣化させないようにするためには、多くの場合薄い領域の幅を適当に制限することが必要である。以下に述べる実施例では、図示のように薄い領域の幅を、この限界値よりもさらに小さい値に設定している。ただし、粘性抗力及び慣性の影響をも考慮した詳細な計算を実施することによって、薄い領域の幅が妥当であることを立証しなけれはならない場合もある。当業者には明白なことであるが、本発明のトランスデューサの最適設計は、トランスデューサの用途及びこれと関連する物理的強度、（特徴的な機械インピーダンスを有する）特定媒体との所要の結合効率、周波数、所要の振動振幅などの間のかねあいに応じて決定される。すべてのケースを充分にカバーする一定のガイドラインは存在せず、本発明の個々の実施態様に応じて異なる設計基準を適用しなければならない。例えば、上述したように、強力な静電界の存在を可能にするには、薄い領域の厚さを、問題のトランスデューサのギャップにおけるガス及びガス圧に関するパッシェンミニマム間隔よりもはるかに小さく設定することが極めて重要である。トランスデューサの振動板の単位面積当り質量が決定されたら、ギャップのガスを圧縮することに関連する単位面積当り正味機械インピーダンスが単位面積当り質量を振動させることに関連する単位面積当りインピーダンスと同程度またはそれよりも小さくなるのに充分な厚さを、ガス充填ギャップの厚い領域の厚さとして設定することが望ましい。薄い及び厚い充填ギャップ領域の厚さに関してターゲットが決定されたら、実際の設計上の考慮が薄い及び厚い領域の典型的な幅寸法を示唆する。多くの場合、薄い及び厚い領域はほぼ同じ総面積を有し、両領域の典型的な幅は、厚い領域におけるガス充填ギャップの厚さ程度である。ただし、このような寸法上の考慮が必要なだけでなく、薄い領域に対して流入流出するガスの粘性及び慣性が予定の作用条件下でのトランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを著しく増大させない程度に、薄い領域の典型的な幅を小さく設定することも極めて重要である。同様に、可撓位置ぎめ手段（その一例は後述する）として種々の構成を利用できるが、いかなる構成を採用するにしても位置ぎめ手段のスティフネスがトランスデューサの出力を著しく低下させないように充分可撓性であることが望ましい。換言すると、位置ぎめ手段から発生する力と関連する単位面積当り正味機械インピーダンスは、予定の作用条件下でのトランスデューサシートの単位面積当り質量と関連する正味機械インピーダンスと同程度またはそれ以下でなければならない。図６Ａ，６Ｂ及び６Ｃは、本発明の好ましい実施態様を示す。図６Ａは、上述のように扁平な上方シート６０に対してトランスデューサの薄い領域と厚い領域を画成する下方シート６２の上向きに突出し、扁平頂面を有する複数の線形突条６４のうち２本だけを示す側面図である。図６Ｂは、上記構造の端面図である。図６Ｃは、図６Ｂの円で囲んだ部分の拡大図である。シート６２はシリコンラバーから成る。薄い領域及び厚い領域は、それぞれ４００ミクロンの幅を有する（図６Ａ中の寸法”Ｗ”）。厚い領域は厚さ（図６Ａ中の寸法”Ｈ_THICK”）も４００ミクロンである。薄い領域の厚さ（図６Ａ中の寸法”Ｈ_THIN”）は５ミクロンである。図４Ａに関連してのべたように、突条６４の頂面には複数の導電帯６５（図６Ｃ参照）が蒸着によって形成されている。導電帯６５は、シート６２を構成するシリコンラバーに接合された状態にあり、シリコンラバーの可撓性を変化させない程度に充分薄く、典型的には金を材料とする真空蒸着層によって形成すればよい。導電帯６５は、互いに電気的に接続して下方シート６２上に単一導電”面”を形成する。上方シート６０は、空気を振動させることができるようにかなり低質量の、比較的丈夫な外表面を構成する厚さ５０ミクロンの導電チタン合金シートである。上方シート６０の内面には、万一製造上の欠陥から局部的な寸法誤差が生じ、電気的破壊の発生を招いた場合にトランスデューサに致命的故障が起こる可能性を少なくする薄い絶縁コーティング６７を施してある。シート６０には、予定の作用周波数範囲よりも実質的に低い周波数においてシート６０，６２間にトラップされているガスの圧力をトランスデューサ外部のガス圧と平衡させるには充分大きいが、トランスデューサの作用周波数においてはほとんどガスを通過させない程度に充分小さい多数の通気孔６８を設けてある。多くの場合、孔６８の直径は１ないし１０ミクロンである。ただし、通気孔６８に多孔プラグを充填したり、通気孔を多孔膜で被覆するなら、その直径をもっと大きく設定しても同じ成果が得られる。シート６２の大部分をゴムで形成することの利点は２つある。第１に、局所位置ぎめ手段が極めて強力でなくても、即ち、剛性が極めて高くなくても、薄い領域の厚さを所要のレベルに維持できるように位置ぎめ手段に充分な可撓性が与えられる。第２に、ゴムそのものの可撓性を利用することによって、簡単でしかも有効な局所位置ぎめ手段を設計することができる。このことは、図６Ｂの端面図に照らして理解できるであろう。即ち、局所位置ぎめ手段は、薄い領域の所要の厚さに等しい厚さＨ_THINを有する一連の粘着性帯片６６の形態を有し、その幅は帯片６６と突条６４の頂面との間に充分な接合力を得るのに充分広く、しかし薄い領域の面積の実質的な部分が帯片６６で被覆されない程度に小さい。帯片６６は弾性的でなくてもよい。帯片６６はそのサイズが小さいから、圧縮性を無視することができるからである。帯片６６は、むしろその下に位置するゴム基材の変形性によって可撓性を与えられる。図示の寸法設定で、典型的なエラストマー材を使用した場合、ゴムの変形と関連する正味のスティフネスは、空気圧縮と関連するスティフネスと同程度であり、許容できる。この設計概念の実施態様は多様であり、状況に応じてそれぞれ異なる利点を提供することになる。例えば、帯片６６自体がすぐれた絶縁体でなくてもよい場合があり、この場合には帯片６６の近傍に強い電界が発生しないように導電面を形成しなければならない。帯片６６がそれ自体粘着性でなくてもよい場合もある。即ち、接合ではなく圧縮抵抗だけが帯片６６に要求されるように、外部から位置ぎめ力を作用させることができる場合である。シート６２には、図６Ａに示すような扁平頂面を有する平行突条を形成する必要はない。当業者には、上記原理を達成できる上記構造とは異なる構成を容易に見出すことができるであろう。図７に示す本発明の重要な応用例の１つは、例えば翼７０のような剛性面に沿った空力的な流れを変化させる手段としての応用である。これは、翼面の一部に（図６Ａ及び６Ｂに関連して述べたような構成の）トランスデューサ７１を取り付け、トランスデューサに制御された電気信号を印加することにより空気流中に制御された音響励振７２を発生させることによって達成される。図６Ａ及び６Ｂに関連して上述した設計は、このような用途に必要な特性の多くを含んでいる；即ち、前端の厚さが小さいこと、比較的高い効率、比較的低い重量、比較的丈夫な外表面、及び空力流を変化させるのに好適な周波数と強度とでサウンドレベルを発生させることができることである。具体的には、図示の設計は１０⁴Ｈｚにおいて約１２０ｄｂの音響励振を発生させることができ、場合によっては、種々の理由から有益と考えられる態様で翼に沿った空気流の乱流化及び分離特性を変化させることが実証されている。ここでも、対象となる流動特性及び初期の効果に応じて種々の異なる構成を採用すればよく、最適の構成は以上に述べた方法及び構造を利用すれば容易に見出すことができる。以上の説明に照らして当業者には明らかなように、本発明の実施に際しては、その思想または範囲を逸脱することなく多様な変更が可能である。従って、本発明の技術的範囲は、後記する請求の範囲によって限定される要旨に従って解釈されるべきである。

【手続補正書】特許法第１８４条の８【提出日】１９９５年６月１５日【補正内容】積当りの力の量を著しく大きくすることは不可能である。その理由は、この種のトランスデューサにあっては単位面積当りの静電力が下記式によって与えられるからである：Ｆ／Ａ＝Ｐ＝¹／₂∈₀Ｅ² （１）ただし、∈₀は８．８５×１０^-12ファラッド／ｍ，Ｅは２つの導電面間のギャップにおける電界の大きさである。上述のような肉眼で見える程度のギャップの場合、ギャップのサイズとはほとんど無関係な最大Ｅ値があり、この値は室圧の空気では約１０⁶ｖ／ｍである。この値は約４．４Ｎ／ｍ²，すなわち０．０００６６ＰＳＩの最大静電圧に対応する。このような力が低く過ぎるような用途は少なくない。ドイツ特許第８９２，７７３号は、コンデンサ・マイクロホンを開示している。このマイクロホンは、穴あきバック電極の前に支持された薄い振動板を有する。Ｓｋｖｏｒの”ＯｎｔｈｅＡｃｏｕｓｔｉｃａｌＲｅｓｉｓｔａｎｃｅＤｕｅｔｏＶｉｓｃｏｕｓＬｏｓｓｅｓｉｎｔｈｅＡｉｒＧａｐｏｆｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃＴｒａｎｓｄｕｃｅｒｓ”、Ａｃｕｓｔｉｃａｖ．１９，ｐｐ．２９５−２９９は，バック電極の前に支持された薄い導電ダイヤフラムを含む静電トランスデューサを開示している。バック電極には円孔パターンでパーフォレーションが形成されている。このマイクロホンの実施例１は、ダイヤフラムとバック電極の間に絶縁材から成る孔あき層を有する。ヨーロッパ特許出願第０１４４２３４号は、空気で運ばれる応力波エネルギーを電気エネルギーに変換するトランスデューサを開示している。このトランスデューサは、ギャップによって分離されている複数の個別電極素子にまたがって展張された薄いダイヤフラムを含む。電極素子に凹凸または溝を形成することによって、ダイヤフラムと電極素子との間にエアフィルムを形成する。Ｗｈｉｔｅｈｅａｄ等の米国特許第４，８８５，７８３号に記述されているように、極めて小さいエアギャップ（即ち、１０マイクロメーター以下）を利用して静電トランスデューサを構成する実用的な方法が最近提案されたが、エアギャップにおいて、空気の破壊電界は、ガス中の遊離イオンの平均自由行路よりも固体表面に近いから、遊離イオンからのなだれ崩壊が抑止され、従って著しく高い。このトランスデューサの場合、均一な凹凸構造を有するエラストマー材の表面が金属板と対向する所要サイズのエアポケットを形成する。エラストマー材であるから、トランスデューサ板の分離幅に適当なフレキシビリティが与えられる。このようなトランスデューサは、従来の静電トランスデューサの１００ないし１，０００倍程度の圧力を達成することができ、中程度の機械インピーダンスを有する、例えば水、砂、土などのような、媒体に振動エネルギーを伝達することが必要な請求の範囲１．ガス充填ギャップによって分離された第１及び第２シート（４０，４２）を有し、前記シートのそれぞれが前記ギャップ内に電界を発生させる導電面を有し、前記ギャップが複数の厚い領域（４７）と複数の薄い領域（４８）とから成り、前記薄い領域が前記シートのいずれか１つの総面積の実質的な一部分から成る総投影面積を有し；前記厚い領域も前記シートのいずれか１つの総面積の実質的な一部分から成る総投影面積を有し；前記ギャップが前記厚い領域において前記薄い領域における前記ギャップの平均厚さよりもはるかに大きい平均厚さを有する静電トランスデューサにおいて、（ａ）前記ギャップの所要の経時平均厚さを維持するためのエラストマー材から成る可撓性位置ぎめ手段（５４）と、（ｂ）前記電界の静電界エネルギーを前記薄い領域に集中させるための手段と、を有することを特徴とする前記静電トランスデューサ。２．前記導電面間で前記ガスを直接貫通する行路よりも前記導電面間で前記可撓位置ぎめ手段に沿って画成される行路がはるかに長いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の静電トランスデューサ。３．前記位置ぎめ手段が、前記シートのいずれか１つの一体的部分を形成し、かつ、導電コーティングを施されているエラストマー材から成り、前記コーティングが前記コーティングを施されたシートの可撓性を著しく妨げる厚さよりも小さい厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の静電トランスデューサ。４．（ａ）前記ガスが前記ギャップ内でガス圧を有し、（ｂ）前記薄い領域における前記ギャップの厚さが前記ガス及び前記ガス圧に関するパッシェンミニマム間隔よりも小さいかまたはこれに等しい、ことを特徴とする請求の範囲第１，２，３項のいずれかに記載の静電トランスデューサ。５．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数においてＺ_pos が前記成分Ｚ_massの大きさと同程度またはこれ以下の大きさを有する、ことを特徴とする請求項の範囲第１，２，３，４項のいずれかに記載の静電トランスデューサ。６．前記シートの少なくとも１つの前記導電面を前記ギャップから電気的に絶縁するため、前記面を薄いセラミックで被覆したことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の静電トランスデューサ。７．（ａ）前記ガスが前記ギャップ内にガス圧を有し、（ｂ）前記トランスデューサが前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲よりもはるかに低い周波数において前記ギャップ内の前記ガス圧を前記トランスデューサの外部ガス圧と平衡させる手段をも含む、ことを特徴とする請求の範囲第１，２，３，４，５，６項のいずれかに記載の静電トランスデューサ。８．（ａ）前記シートが、（ｉ）前記ガスを前記ギャップ内で圧縮及び希薄化するのに必要な圧力変化に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_gapと、（ｉｉ）前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massとを有し、（ｂ）前記厚い領域における前記ギャップの厚さを、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記成分Ｚ_gapが前記成分Ｚ_mass の大きさと同程度またはそれ以下の大きさを有するように充分大きく設定した、ことを特徴とする請求の範囲第１，２，３，４，５，６，７項のいずれかに記載の静電トランスデューサ。９．前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを５０％だけ増大させることになる幅よりも狭い幅を有することを特徴とする請求の範囲第１，２，３，４，５，６，７，８項のいずれかに記載の静電トランスデューサ。１０．ガス充填ギャップによって分離された第１及び第２シート（４０，４２）を有し、前記ガスが前記ギャップ内でガス圧を有し、前記ギャップが複数の厚い領域（４７）及び複数の薄い領域（４８）から成り、前記シートのそれぞれが電界を発生させるための導電面を有する静電トランスデューサにおいて、（ａ）前記ギャップの所要の経時平均厚さを維持するための可撓位置ぎめ手段（４４）と、（ｂ）前記薄い領域における前記ギャップの厚さが前記ガス及び前記ガス圧に関するパッシェンミニマム間隔以下またはこれに等しいことと、（ｃ）前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを５０％だけ増大させることになる幅よりも狭い幅を有する、ことを特徴とする前記静電トランスデューサ。１１．表面に隣接する媒体を音響励振する方法において、（ａ）前記表面に請求の範囲第１項，第２項，第７項または第１０項に従って構成されたトランスデューサを取り付け、（ｂ）前記シート間に経時変化する電圧を印加することにより前記ギャップ内に前記電界を発生させ、前記シートを所要の周波数及び振幅範囲で振動させる、ステップからなることを特徴とする前記方法。１２．前記媒体がガスであり、前記表面が剛性面であり、前記ガスの前記音響励振（７２）が前記剛性面に沿った前記ガスの空力流動特性を変化させることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＫＥ，ＭＷ，ＳＤ)，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＨＵ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＫ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＮ，ＭＷ，ＮＬ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＩ，ＳＫ，ＴＪ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ

Claims

【特許請求の範囲】１．ガス充填ギャップによって分離された第１及び第２シート（４０，４２）を有し、前記シートが前記ギャップ内に電界を発生させるための導電面を有する静電トランスデューサにおいて、前記トランスデューサが前記ギャップの所要の経時平均厚さを維持するための可撓位置ぎめ手段（４４）を含み、前記ギャップが複数の厚い領域（４７）及び複数の薄い領域（４８）から成り、（ａ）前記薄い領域が前記シートのいずれか１つの総面積の実質的な一部分から成る総投影面積を有し、（ｂ）前記厚い領域も前記シートのいずれか１つの総面積の実質的な一部分から成る総投影面積を有し、（ｃ）前記ギャップが前記厚い領域において前記薄い領域における前記ギャップの平均厚さよりもはるかに大きい平均厚さを有し、（ｄ）前記電界の静電界エネルギーを前記薄い領域に集中させる手段を設けた、ことを特徴とする前記静電トランスデューサ。２．前記導電面間で前記ガスを直接貫通する行路よりも前記導電面間で前記可撓位置ぎめ手段に沿って画成される行路がはるかに長いことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の静電トランスデューサ。３．前記位置ぎめ手段がエラストマー材から成ることを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の静電トランスデューサ。４．（ａ）前記ガスが前記ギャップ内でガス圧を有し、（ｂ）前記トランスデューサが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲よりも実質的に低い周波数において、前記ギャップ内の前記ガス圧を前記トランスデューサの外部ガス圧と平衡させる手段をも含むことを特徴とする請求の範囲第３項に記載の静電トランスデューサ。５．前記位置ぎめ手段が、前記シートのいずれか１つの一体的部分を形成し、かつ、導電コーティングを施されているエラストマー材から成り、前記コーティングが前記コーティングを施されたシートの可撓性を著しく妨げる厚さよりも小さい厚さを有することを特徴とする請求の範囲第４項に記載の静電トランスデューサ。６．前記シートの少なくとも１つの前記導電面を前記ギャップから電気的に絶縁するため、前記面を薄いセラミックで被覆したことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の静電トランスデューサ。７．（ａ）前記ガスが前記ギャップ内でガス圧を有し、（ｂ）前記薄い領域における前記ギャップの厚さが前記ガス及び前記ガス圧に関するパッシェンミニマム間隔よりも小さいかまたはこれに等しいことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の静電トランスデューサ。８．（ａ）前記シートが、（ｉ）前記ガスを前記ギャップ内で圧縮及び希薄化するのに必要な圧力変化に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_gapと、（ｉｉ）前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｂ）前記厚い領域における前記ギャップの厚さを、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において，前記成分Ｚ_gapが前記成分Ｚ_mass の大きさと同程度またはそれ以下の大きさを有するように、充分大きく設定した、ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の静電トランスデューサ。９．前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを実質的に増大させることになる幅よりも狭い幅を有することを特徴とする請求の範囲第８項に記載の静電トランスデューサ。１０．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_pos を有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数においてＺ_posが前記成分Ｚ_massの大きさと同程度またはそれ以下の大きさを有する、ことを特徴とする請求の範囲第９項に記載の静電トランスデューサ。１１．前記位置ぎめ手段がエラストマー材から成ることを特徴とする請求の範囲第１０項に記載の静電トランスデューサ。１２．（ａ）前記ガスが前記ギャップ内でガス圧を有し、（ｂ）前記トランスデューサが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲よりも実質的に低い周波数において、前記ギャップ内の前記ガス圧を前記トランスデューサの外部ガス圧と平衡させる手段をも含む、ことを特徴とする請求の範囲第１１項に記載の静電トランスデューサ。１３．前記位置ぎめ手段が、前記シートのいずれか１つの一体的部分を形成し、かつ、導電コーティングを施されているエラストマー材から成り、前記コーティングが前記コーティングを施されたシートの可撓性を著しく妨げる厚さよりも小さい厚さを有することを特徴とする請求の範囲第１２項に記載の静電トランスデューサ。１４．前記シートの少なくとも１つの前記導電面を前記ギャップから電気的に絶縁するため、前記面を薄いセラミックで被覆したことを特徴とする請求の範囲第１３項に記載の静電トランスデューサ。１５．前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを実質的に増大させることになる幅よりも狭い幅を有することを特徴とする請求の範囲第７項に記載の静電トランスデューサ。１６．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、Ｚ_posが前記成分Ｚ_massの大きさと同程度またはそれ以下の大きさを有する、ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の静電トランスデューサ。１７．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、Ｚ_posが前記成分Ｚ_massの大きさと同程度またはそれ以下の大きさを有する、ことを特徴とする請求の範囲第１５項に記載の静電トランスデューサ。１８．（ａ）前記シートが、（ｉ）前記ガスを前記ギャップ内で圧縮及び希薄化するのに必要な圧力変化に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_gapと、（ｉｉ）前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｂ）前記厚い領域における前記ギャップの厚さを、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記成分Ｚ_gapが前記成分Ｚ_mas _s の大きさと同程度またはそれ以下の大きさを有するように、充分大きく設定したことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の静電トランスデューサ。１９．前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを実質的に増大させることになる幅よりも狭い幅を有することを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の静電トランスデューサ。２０．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、Ｚ_posが前記成分Ｚ_massの大きさと同程度またはそれ以下の大きさを有することを特徴とする請求の範囲第１８項に記載の静電トランスデューサ。２１．前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを実質的に増大させることになる幅よりも狭い幅を有することを特徴とする請求の範囲第２０項に記載の静電トランスデューサ。２２．前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを実質的に増大させることになる幅よりも狭い幅を有することを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の静電トランスデューサ。２３．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、Ｚ_posが前記成分Ｚ_massの大きさと同程度またはこれ以下の大きさを有する、ことを特徴とする請求の範囲第２２項に記載の静電トランスデューサ。２４．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、Ｚ_posが前記成分Ｚ_massの大きさと同等またはそれ以下の大きさを有する、ことを特徴とする請求の範囲第１項または第２項に記載の静電トランスデューサ。２５．（ａ）前記位置ぎめ手段が単位面積当り正味機械インピーダンスＺ_posを有し、（ｂ）前記シートが前記シートの質量に起因する単位面積当り正味機械インピーダンス成分Ｚ_massを有し、（ｃ）前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、Ｚ_posが前記成分Ｚ_massの大きさと同等またはそれ以下の大きさを有する、ことを特徴とする請求の範囲第７項に記載の静電トランスデューサ。２６．剛性面に沿った空力流動特性を変化させる方法において、（ａ）前記面に請求の範囲第１項または第２項に従って構成されたトランスデューサを取り付け、（ｂ）前記シート間に経時変化電圧を印加することにより前記ギャップ内に前記電界を発生させて前記シートを所要の周波数及び振幅範囲で振動させる、ステップから成ることを特徴とする前記方法。２７．剛性面に沿った空力流動特性を変化させる方法において、（ａ）前記面に請求範囲第１０項に従って構成されたトランスデューサを取り付け、（ｂ）前記シート間に経時変化電圧を印加することにより、前記ギャップ内に前記電界を発生させて前記シートを所要の周波数及び振幅範囲で振動させる、ステップから成ることを特徴とする前記方法。２８．剛性面に沿った空力流動特性を変化させる方法において、（ａ）前記面に請求の範囲第１４項に従って構成されたトランスデューサを取り付け、（ｂ）前記シート間に経時変化電圧を印加することにより、前記ギャップ内に前記電界を発生させて前記シートを所要の周波数及び振幅範囲で振動させる、ステップから成ることを特徴とする前記方法。２９．面と隣接する媒体を音響励振する方法において、（ａ）前記面に請求の範囲第１項または第２項に従って構成されたトランスデューサを取り付け、（ｂ）前記シート間に経時変化電圧を印加することにより前記ギャップ内に前記電界を発生させて前記シートを所要の周波数及び振幅範囲で振動させる、ステップから成ることを特徴とする前記方法。３０．ガス充填ギャップによって分離された第１及び第２シート（４０，４２）を有し、前記シートのそれぞれが前記ギャップ内に電界を発生させるための導電面を有する静電トランスデューサにおいて、前記静電トランスデューサが前記ギャップの所要の経時平均厚さを維持するための可撓位置ぎめ手段（４４）を含み、前記ギャップが互いにガス連通関係にある複数の厚い領域（４７）及び複数の薄い領域（４８）から成り、前記トランスデューサの振動に応答して前記領域間でガスを入れ替えることによって前記トランスデューサのインピーダンスを極力小さくすることを特徴とする前記静電トランスデューサ。３１．ガス充填ギャップによって分離された第１及び第２シート（４０，４２）を有し、前記シートのそれぞれが前記ギャップ内に電界を発生させるための導電面を有する静電トランスデューサにおいて、前記静電トランスデューサが前記ギャップの所要の経時平均厚さを維持するための可撓位置ぎめ手段（４４）を含み、前記ギャップが複数の厚い領域（４７）及び複数の薄い領域（４８）から成り、（ａ）前記ガスが前記ギャップ内にガス圧を有し、（ｂ）前記薄い領域における前記ギャップの厚さが前記ガス及び前記ガス圧に関するパッシェンミニマム間隔よりも狭いかまたはこれに等しく、（ｃ）前記薄い領域のそれぞれが、前記トランスデューサの予定の作用周波数範囲内の周波数において、前記薄い領域に対するガスの流入流出が前記トランスデューサの単位面積当り正味機械インピーダンスを実質的に増大させることになる幅よりも狭い幅を有する、ことを特徴とする前記静電トランスデューサ。