JPS6333998A - 圧電形スピ−カ - 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］ この発明は、圧電振動素子を弾性材料の結合体を介在し
て音響振動板の駆動部に結合して成る圧電形スピーカに
関するものである。

［従来の技術］ 従来、圧電セラミック振動板は圧電性セラミックに電極
面を被着した薄膜体を、これとほぼ同等の厚さで、かつ
弾性率が近似の真鍮板などの金属板の両面くバイモルフ
型）、又は片面（ユニモルフ型）に接着させて作成され
る。このような圧電セラミック振動板は弾性率が大きく
、その固有振動周波数ｆｏは必然的に可聴音域の高音側
（通常は２ＫＨ２以上）に来る上に、脆弱性であるため
に機械的に損傷しやすいものである。これは、圧電セラ
ミック振動板を用いた圧電型セラミックスピーカ等を実
用化する上で著しい障害となっている。

この発明の出願人は、さきに上記障害を解消するために
、特願昭５９−１８６９７９号に開示されているような
圧電振動素子を提案している。このものは、第５図に示
すように、円形又は矩形の圧電板（圧！振動板）５の重
心点付近に粘弾性層６を介して可変インピーダンス素子
としての重錘７を付設して成る圧電振動素子４である。

この圧電振動素子４は圧電板５の重心点付近の運動の自
由度を拘束することにより、この圧電振動素子４は凹レ
ンズ状の弯曲変形モードの振動を生起し、圧電振動素子
４の外周縁部４ａがらの起振力Ｆが可聴帯域の振動周波
数に対応して、近似的に定速度性を持つような振動定数
を有する能動素子となる。このような構成の圧電振動素
子４は、起振源として圧電型スピーカ、圧電型マイクロ
ホン等の音響変換器に応用すれば、容易に動作周波数帯
域を拡張し、高い音響変換効率を得ることができる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のような圧電振動素子４を用いて音響変換器を構成
する場合に、圧電振動素子４の外周縁部４ａを直接に音
響振動板の駆動部に直結すれば、振動エネルギーの授受
の際に見られる圧電振動素子４の外周縁部４ａにおける
外周縁反射現象が現れ、定在波振動が特定周波数に生じ
、振動の伝達損失が増加するばかりでなく、異常振動の
ために圧電セラミック層に切断破壊や感度低下などの障
害を起こしやすいという問題点があった。特に、圧電振
動素子４を駆動部の機械インピーダンスが大きいハニカ
ム振動板に適用した場合には、圧電振動素子４が過負荷
動作となって破損するおそれがあり、高音域の音響特性
が低下し、その動作上ダイナミックレンジが十分に得ら
れないという問題点があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたも
ので、圧電型音響変換器としての構成上、有害な定在波
振動の発生を防止し、振動の伝達損失を減少して音響変
換効率の向上を計ると共に、圧電板の破損、劣化を防止
し、高音域の音響特性の低下を軽減し、ダイナミックレ
ンジを拡大できる圧電形スピーカを得ることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係わる圧電形スピーカは、圧電振動素子の重
心点付近に粘弾性層を介して重錘を付設して成る圧電振
動素子と音響振動板の駆動部を結合する際に、圧電振動
素子の外周縁部を、ゴム等の弾性材料から成る結合体を
介在して音響振動板の駆動部に結合すると共に、この結
合体と圧電振動素子及び音響振動板とで囲まれた小気室
を形成し、音響振動板に設けた開孔によって小気室を外
気に通じるように構成したものである。

［作用］ この発明の圧電形スピーカにおいては、圧電振動素子の
外周縁部を、ゴム等の弾性材料から成る結合体を介在し
て音響振動板の駆動部に結合すると共に、この結合体と
圧電振動素子及び音響振動板とで囲まれた小気室を形成
し、音響振動板に設けた開孔によって小気室を外気に通
じるように構成したので、圧電型音響変換器としての構
成上、有害な定在波振動の発生を防止し、振動の伝達損
失を減少して音響変換効率の向上を計ることができ、ま
た、圧電板の破損、劣化を防止し、高音域の音響特性の
低下を軽減し、ダイナミックレンジを拡大することがで
きる。

［実施例］ さて、−ｍに知られている音響用のハニカム振動板は、
クラフト紙等の六角形の蜂の巣形のセルが多数連続して
コア（芯部材）を形成し、その両面に表皮をはり付けて
作られており、このようなハニカム振動板は曲げ剛性が
著しく強大で、しかも軽量であることから、平板形振動
板として優れた特性を有しており、近時各方面で広く使
用されている。ところで、このハニカム振動板に上記圧
電振動素子の外周縁部を直接に付設して励振を行うと、
圧電振動素子とハニカム振動板との結合点における機械
インピーダンスの差異によって、いわゆる不整合（ミス
マツチング）状態になり、上述したような多くの障害が
起こるおそれがある。

しかるに、この発明による圧電形スピーカでは、上記の
ような障害を解消することができる。

第１図はこの発明の一実施例である圧電形スピーカを示
す断面斜視図である。図において、１はハニカム振動板
であり、コア２の両面に各表皮３ａ、３ｂを被着して構
成される。４は圧電板５（この場合は円形）の重心点付
近に粘弾性層６を介して重錘７を付設して成る圧電振動
素子である。

８はゴム等の弾性材料から成る短い円筒形の結合体であ
り、この結合体８の上端面に圧電振動素子４の外周縁部
４ａを直接にはり付けて固定する。

また、結合体８の底面９は平坦面となし、ハニカム振動
板１の駆動面に密着接合する。ハニカム振動板１のほぼ
中央部には重錘７をのぞくように開孔１０を開設し、重
錘７の周囲に狭い環状間隙１１を非接触状態に形成する
。このようにして、圧電振動素子４の上面には結合体８
とハニカム振動板１とに囲まれた小容量の小気室１２が
形成され、この小気室１２は開孔１０の環状間隙１１を
通じて外気に連通する。１３ａ、１３ｂは圧電振動素子
４へ信号電圧ｅ。を印加するための可撓性の引出し線で
ある。また、ハニカム振動板１の外周縁部は波ひた付き
のエツジ１４を介してフレーム１５に結合し、常に定位
置に保持されるように構成される。

このような構成において、今冬引出し線１３ａ。

１３ｂ問に信号電圧ｅＱを印加すれば、圧電振動素子４
の外周縁部４ａに生起する起振力Ｆが、結合体８を介し
てハニカム振動板１に伝達し、このために、このハニカ
ム振動板１は励振され、その上面側に主音Ｐｏを外部に
放射することになる。

この場合に、結合体８の作用としては、硬質のハニカム
振動板１と湾曲しやすい圧電振動素子４の中間に緩衝体
として介在し、圧電振動素子４の変形振動を容易ならし
め、その粘弾性効果によって定在波振動を吸収して鎮静
化し、過剰振幅を抑制して圧電振動素子４の損傷、劣化
を未然に防止する。さらに、このことを物理的に云うな
らば、結合体８は一種のインピーダンス変換器として作
用し、圧電振動素子４とハニカム振動板１間の不整合（
ミスマツチング）を取り除き、振動の伝達効率を高め、
スピーカの音響変換感度を向上するのに役立つというこ
とになる。また、結合体８の材質は適用条件により相違
するが、−ｉ的に常温の動作範囲において、振動エネル
ギーの吸収性と伝達性の２つの相反する条件が両立する
ものが望ましく、普通はＪＩＳゴム硬度計値で、約３０
°〜４０°程度のニトリル系、ポリウレタン系、ネオブ
レン系等の合成ゴムを用いることにより、実用上で満足
な結果が得られている。

なお、ここで結合体８はゴム等の弾性材料から成るため
に、主音Ｐ。の高音周波数の吸収損失が幾分増加してハ
ニカム振動板１への伝達が減少するので、放射音圧の周
波数レスポンスは、第２図に示す周波数レスポンスのよ
うに高音部が徐々にわずかに減衰する音響特性となる。

ところで、一方、上記圧電振動素子４の外周縁部４ａに
生起する起振力Ｆによって、小気室１２内には高音域の
副音Ｐｌが発生する。この副音Ｐ１は、ハニカム振動板
１に開設した開化１ｏの環状間隙１１を通じて外部の外
気に放射される。

ここで、ハニカム振動板１は分割振動が少なく、主音Ｐ
。と副音Ｐ１とは正常な位相関係で動作するから、上述
したような結合体８による高音周波数の減衰が補償され
、この結果、第２図に示す周り 波数レスポンスＩ斜線部分のように高音域の補正された
周波数レスポンスが得られ、所望のような全周波数帯域
にわたり、はぼ平坦な音響特性とすることかできる。こ
の場合に、小気室１２と環状間隙１１は、いわゆるヘル
ムホルツ（ｌｌｅ　Ｉｍｈｏ　Ｉ　ｚ　）の共振子とし
て動作するから、環状間隙１１は狭搾効果を呈し、流出
入する空気の分子速度が増大して放射効率を向上できる
。また、開孔１ｏは放射インピーダンスにより、第２図
に示す周波数レスポンスの補正帯域の上限ｆ、を決定す
る。環状間隙１１は、通常約１１前後の場合、上記補正
帯域の上限ｆ、は約８〜１０ＫＨｚが得られる。また、
第３図に示すこの発明の他の実施例のように、結合体８
の座高が高く、重錘７とハニカム振動板１との間に間隙
１１ａがある場合には、小口径の開孔１０ａを開設し、
その狭搾効果により上記補正帯域の上限ｆ、を適切な周
波数に持ち来すことができる。

なお、上記実施例では、音響振動板としてハニカム振動
板１を使用した場合について説明したが、第４図に示す
この発明の他実施例のように、音響振動板としてコーン
振動板１６を使用しても良い。

すなわち、コーン振動板１６の頂部に軽量の開孔板１７
を設けて小気室１２を形成し、この小気室１２によって
副音Ｐ１を得る構成とすることもできる。しかし、コー
ン振動板１６は通常分割振動が多く、主音Ｐ、に位相回
転があるので、主音Ｐ。

と副音Ｐ１の総合特性には凹凸の現れることがある。

また、上記実施例において、各開孔１０，１０ａには必
要に応じて不織布等のダストキャップを被着し、音響抵
抗体として高音補正量の調整を行うこともできる。

［発明の効果］ この発明は以上説明したとおり、圧電形スピーカにおい
て、圧電振動素子の外周縁部を、ゴム等の弾性材料から
成る結合体を介在して音響振動板の駆動部に結合すると
共に、この結合体と圧電振動素子及び音響振動板とで囲
まれた小気室を形成し、音響振動板に設けた開孔によっ
て小気室を外気に通じるように構成したので、圧電型音
響変換器としての構成上、有害な定在波振動の発生を防
止し、振動の伝達損失を減少して音響変換効率の向上を
計ることができ、また、圧電板の破損、劣化を防止し、
高音域の音響特性の低下を軽減し、ダイナミックレンジ
を拡大することができるなどの優れた効果を奏するもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例である圧電型スピーカを示
す断面斜視図、第２図は、第１図の圧電形スピーカの周
波数レスポンスを示す説明図、第３図はこの発明の池の
実施例である圧電形スピーカの要部を示す断面図、第４
図はこの発明の他の実施例である圧電形スピーカを示す
断面図、第５図はこの発明が対象とする圧電振動素子の
構成を示す概略図である。 図において、１・・・ハニカム振動板、２・・・コア、
３ａ、３ｂ・・・表皮、４・・・圧電振動素子、４ａ・
・・圧電振動素子４の外周縁部、５・・・圧電板、６・
・・粘弾性層、７・・・重錘、８・・・結合体、９・・
・結合体８の底面、１０．１０ａ・・・開孔、１１・・
・環状間隙、１１ａ・・・間隙、１２・・・小気室、１
３ａ、１３ｂ・・・引出し線、１４・・・エツジ、１５
・・・フレーム、１６・・・コーン振動板、１７・・・
開孔板である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。 特許出願人　　サワフジ・ダイナメカ株式会社＃；１図 １：ハニカム碩を塀艮　　　　　　　　　　１１：虚蕉
ｒ−抹２：コ了　　　　　　　　　　　　　１２：　／
Ｉ、気友３ａ、３ｂ：　Ｌｌｉ　　　　　　　　　　　
１３ａ、１３ｂ：引出し鬼４：氏劉対螺Ｊ１４：工、２
ジ ４ｏ：声Ｕ斬垢Ｓ４の外夙鳳部　　　１５：フレーム５
：瓦１ン火 ６：粘祥佐層 ７：重数 ８：悶会人 ９：８区Ｈ本８の糸、ｔｌ １０：　閉孔 第２ｒｊＡ 第３図 １００：　聞工 １１ｏ：　聞魚

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　圧電振動板の重心点付近に粘弾性層を介して重錘を付
   設して成る圧電振動素子の外周縁部を、弾性材料の結合
   体を介在して音響振動板の駆動部に結合し、この結合体
   と前記圧電振動素子及び音響振動板とで囲まれた小気室
   を形成し、この小気室が外気に通じる開孔を前記音響振
   動板に設けて成ることを特徴とする圧電形スピーカ。