(57)【要約】【課題】音波を繰り返し発生しても、導通不良が起こりにくい圧電スピーカを提供する。【解決手段】圧電スピーカ１は、金属製の振動板２と、板状の圧電体３１と、部分電極４１ａと、リード線６１，６３とを備える。圧電体３１は、振動板２の表面に設けられる。部分電極４１ａは、圧電体３１における振動板２と反対側の面に形成される。リード線６１は、部分電極４１ａに半田付けされる。リード線６３は、振動板２に半田付けされる。部分電極４１ａにリード線６１を接合する半田５１は、部分電極４１ａの外縁に接するように設けられる。振動板２にリード線６３を接合する半田５３は、圧電体３１と振動板２との境界部分に接するように設けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の振動板と、
前記振動板の表面に設けられた板状の圧電体と、
前記圧電体における前記振動板と反対側の面に形成された部分電極と、
前記部分電極及び前記振動板にそれぞれ半田付けされたリード線と、
を備え、
前記部分電極に前記リード線を接合する半田は、前記部分電極の外縁に接するように設けられ、
前記振動板に前記リード線を接合する半田は、前記圧電体と前記振動板との境界部分に接するように設けられたことを特徴とする圧電スピーカ。
【請求項２】
前記圧電体は、セラミック材料で形成されたことを特徴とする請求項１記載の圧電スピーカ。
【請求項３】
少なくとも前記半田の一部と、前記半田から外に出た前記リード線の芯線の一部とが、ゴム系接着剤で覆われたことを特徴とする請求項１又は２の何れかに記載の圧電スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電スピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電圧が印加されると振動する圧電板を利用して、周囲に警報音を発報して異常を知らせるサイレンがあった（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−５３５６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
圧電スピーカは、圧電板に電圧を周期的に印加して圧電板を振動させ、圧電板の表面に設けられた振動板を振動させることにより音波を発生する。圧電板に電圧を印加するためのリード線は、半田付けによって圧電板の電極に接合される。
【０００５】
圧電スピーカが音波を繰り返し発生した場合、半田の外周に沿って圧電体の電極が剥がれてリード線と圧電体の電極との導通不良が起こったり、半田から外に出たリード線の芯線に導通不良が起こったりするという問題があった。
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、音波を繰り返し発生しても、導通不良が起こりにくい圧電スピーカを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、金属製の振動板と、板状の圧電体と、部分電極と、リード線とを備える圧電スピーカである。板状の圧電体は、振動板の表面に設けられる。部分電極は、圧電体における振動板と反対側の面に形成される。リード線は、部分電極及び振動板にそれぞれ半田付けされる。部分電極にリード線を接合する半田は、部分電極の外縁に接するように設けられる。振動板にリード線を接合する半田は、圧電体と振動板との境界部分に接するように設けられることを特徴とする。
【０００８】
この発明において、圧電体は、セラミック材料で形成されることも好ましい。
【０００９】
この発明において、少なくとも半田の一部と、半田から外に出たリード線の芯線の一部とが、ゴム系接着剤で覆われることも好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、部分電極に接続されるリード線は、圧電体の振動の節に近い位置、すなわち圧電体の部分電極の外縁に接する位置に半田付けされるので、半田の外周に沿って圧電体の部分電極に加わる応力をより小さくすることができる。半田の外周に沿って圧電体の部分電極に加わる応力をより小さくすることにより、半田の外周に沿って圧電体の部分電極が剥がれにくくなるので、リード線と圧電体の部分電極との導通不良が起こりにくくなる。また、振動板に接続されるリード線は、圧電体の振動の節に近い位置、すなわち圧電体と振動板との境界部分に接する位置に半田付けされるので、半田から外に出たリード線の芯線に加わる振動がより小さくなり、リード線の芯線の導通不良が起こりにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は本実施形態における圧電スピーカの正面図であり、（ｂ）は要部拡大図である。
【図２】同上の背面図である。
【図３】（ａ）は同上の右側面図であり、（ｂ）はＰ部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の技術思想を、バイモルフ型の圧電スピーカに適用した実施形態について図1〜図３を参照して説明する。
【００１３】
圧電スピーカ１は、金属製の振動板２と、板状の圧電体３１，３２と、部分電極４１ａ，４２ａと、リード線６１〜６３とを備える。
【００１４】
振動板２は、円板状の金属板で構成される。尚、振動板２の形状は円板状に限定されず、振動できる板状に形成された適宜の形状でよい。
【００１５】
圧電体３１，３２は、厚み方向に分極された円板状のセラミック材料で形成され、振動板２の両面に接着固定されている。圧電体３１，３２は、交流電圧が印加されると電圧の極性に応じて径方向に伸縮する圧電素子である。
【００１６】
圧電体３１は、振動板２の半径よりも小さい半径の円板状に形成されている。尚、圧電体３１の形状は円板状に限定されず、振動できる板状に形成された適宜の形状でよい。
【００１７】
圧電体３１の一方の面には部分電極４１ａが、他方の面には電極４１ｂが形成されている。電極４１ｂは、圧電体３１の表面のほぼ全体に、銀を焼き付けて形成されている。電極４１ｂは、導電性を有する接着剤８１によって振動板２に接合されている。部分電極４１ａは、圧電体３１における振動板２と反対側の面に、圧電体３１の半径よりもやや小さい半径の円状に銀を焼き付けて形成される。尚、部分電極４１ａ、電極４１ｂは圧電体３１の表面に銀を焼き付けて形成されることに限定されず、圧電体３１に電圧を印加することができる適宜の材料で形成されていてもよい。また、部分電極４１ａ、電極４１ｂの形状は円状に限定されず、圧電体３１の表面に形成できる適宜の形状であってもよい。圧電体３２は、振動板２の半径よりも小さい半径の円板状に形成されている。圧電体３２の一方の面には部分電極４２ａが、他方の面には電極４２ｂが形成されている。尚、圧電体３２は圧電体３１と同様の構成を有しているので、詳細な説明は省略する。
【００１８】
リード線６１は、芯線６１ａを被覆６１ｂで覆った被覆電線からなり、先端の被覆６１ｂを剥いて露出させた芯線６１ａの一端が、半田５１で部分電極４１ａに半田付けされている。芯線６１ａの他端は後述する制御回路（図示せず）に接続している。リード線６２は、芯線６２ａを被覆６２ｂで覆った被覆電線からなり、先端の被覆６２ｂを剥いて露出させた芯線６２ａの一端が、半田５２で部分電極４２ａに半田付けされている。芯線６２ａの他端は制御回路に接続している。リード線６３は、芯線６３ａを被覆６３ｂで覆った被覆電線からなり、先端の被覆６３ｂを剥いて露出させた芯線６３ａの一端が、半田５３で振動板２に半田付けされている。芯線６３ａの他端は制御回路に接続している。尚、本実施形態において、半田５１〜５３の塗布量はそれぞれ４〜１４ｍｇ程度であるが、半田５１〜５３はそれぞれ適宜の塗布量であってもよい。
【００１９】
制御回路は、振動板２を振動させるために、部分電極４１ａ、電極４１ｂ間と部分電極４２ａ、電極４２ｂ間とに電圧を印加する回路である。制御回路は所望のタイミングで、芯線６１ａ，６３ａ間と、芯線６２ａ，６３ａ間とに同位相の交流電圧を印加する。
【００２０】
ここで、圧電スピーカ１が音波を発生する動作について説明する。
【００２１】
制御回路が部分電極４１ａ、電極４１ｂ間と部分電極４２ａ、電極４２ｂ間とにそれぞれ同じ極性の電圧を印加すると、圧電体３１，３２の一方は径方向に収縮し、他方は径方向に伸長するので、伸長した圧電体の側に凸となるよう振動板２が湾曲する。制御回路が部分電極４１ａ、電極４１ｂ間と部分電極４２ａ、電極４２ｂ間とに印加する電圧の極性を反転させると、振動板２は反対側に凸となるよう湾曲する。制御回路が、部分電極４１ａ、電極４１ｂ間と部分電極４２ａ、電極４２ｂ間とに印加する電圧の極性を所定の周波数で交番させることにより、振動板２が振動して音波を発生する。
【００２２】
ところで、振動板２が振動した場合、圧電体３１は径方向に伸縮するが、部分電極４１ａに半田付けされた半田５１は径方向に伸縮しないため、半田５１の外周に沿って部分電極４１ａに応力が加わることになる。振動板２が振動すると、圧電体３１の外縁と振動板２との境界部分に振動の節ができるので、圧電体３１の外縁と振動板２との境界部分に近いほど、圧電体３１の振幅は小さくなる。本実施形態では、半田５１は部分電極４１ａの外縁に接する位置に設けられている。半田５１が設けられている位置は、圧電体３１の伸縮量が小さい位置、すなわち圧電体３１の振幅が小さい位置である。そのため、圧電体３１の外縁と振動板２との境界部分から離れた位置に半田５１が設けられた場合に比べて、半田５１の外周に沿って部分電極４１ａに加わる応力は小さくなる。これによって、部分電極４１ａが半田５１の外周に沿って剥がれにくくなり、リード線６１と部分電極４１ａとの導通不良が起こりにくくなる。また、部分電極４２ａついても同様であり、半田５２を部分電極４２ａの外縁に接するように設けることにより、半田５２の外周に沿って部分電極４２ａに加わる応力が低下し、部分電極４２ａが半田５２の外周に沿って剥がれにくくなる。
【００２３】
同様に、圧電体３１の振動の節に近い位置、すなわち圧電体３１と振動板２との境界部分に接する位置に半田５３を設けることで、半田５３から外に出た芯線６３ａに加わる振動が小さくなる。
【００２４】
圧電スピーカ１が音波を繰り返し発生した場合、芯線６３ａにおいて、半田５３内に入っている部位と半田５３から外に出た部位との間に応力が加わることになる。ゴム系接着剤７３は、半田５３の一部と、半田５３から外に出た芯線６３ａの一部と、被覆６３ｂの端部とを覆っている。ゴム系接着剤７３は、塗布後に硬化する適宜のゴム系材料よりなる接着剤である。ゴム系接着剤７３は、半田５３の一部と芯線６３ａの一部とを覆っているので、芯線６３ａにおいて、半田５３内に入っている部位と半田５３から外に出た部位とを固定する。そのため、振動板２が振動しても、芯線６３ａにおいて、半田５３内に入っている部位と半田５３から外に出た部位との間で導通不良が発生しにくくなる。尚、ゴム系接着剤７１，７２についての説明は、ゴム系接着剤７３と同様であるため、その説明を省略する。また、本実施形態におけるゴム系接着剤７３の塗布量は４±１ｍｇ程度であるが、ゴム系接着剤７３は適宜の塗布量であってもよい。更に、本実施形態においてゴム系接着剤７３は、半田５３の一部と、芯線６３ａの一部と、被覆６３ｂの端部とを覆っているが、被覆６３ｂの端部はゴム系接着剤７３で覆われていなくてもよい。
【００２５】
以上説明したように、本発明は、金属製の振動板２と、板状の圧電体３１，３２と、部分電極４１ａ，４２ａと、リード線６１〜６３とを備える圧電スピーカ１である。板状の圧電体３１，３２は、振動板２の表面に設けられる。部分電極４１ａは、圧電体３１における振動板２と反対側の面に形成され、部分電極４２ａは、圧電体３２における振動板２と反対側の面に形成される。リード線６１は、部分電極４１ａに半田付けされ、リード線６２は、部分電極４２ａに半田付けされる。リード線６３は、振動板２に半田付けされる。部分電極４１ａにリード線６１を接合する半田５１は、部分電極４１ａの外縁に接するように設けられ、部分電極４２ａにリード線６２を接合する半田５２は、部分電極４２ａの外縁に接するように設けられる。振動板２にリード線６３を接合する半田５３は、圧電体３１と振動板２との境界部分に接するように設けられる。
【００２６】
圧電体３１が振動すると、圧電体３１の外縁と振動板２との境界部分が振動の節となる。圧電体３１の振動の節に近い位置、すなわち部分電極４１ａの外縁に接する位置に半田５１を設けることにより、半田５１の外周に沿って部分電極４１ａに加わる応力をより小さくすることができる。このため、半田５１の外周に沿って部分電極４１ａが剥がれにくくなり、リード線６１と部分電極４１ａとの導通不良が起こりにくくなる。同様に、部分電極４２ａの外縁に接する位置に半田５２を設けることにより、半田５２の外周に沿って部分電極４２ａが剥がれにくくなるので、リード線６２と部分電極４２ａとの導通不良が起こりにくくなる。また、圧電体３１の振動の節に近い位置、すなわち圧電体３１と振動板２との境界部分に接する位置に半田５３を設けることで、半田から外に出た芯線６３ａに加わる振動がより小さくなり、リード線６３の導通不良が起こりにくくなる。尚、本実施形態ではバイモルフ型の圧電スピーカ１を例に説明したが、振動板２の片面のみに圧電体が設けられたユニモルフ型の圧電スピーカであってもよい。
【００２７】
本実施形態において、圧電体３１，３２はセラミック材料で形成される。
【００２８】
セラミック材料で形成された圧電体３１は、他の材料で形成される場合に比べて、電圧を印加したときの伸縮量がより大きくなるので、圧電体３１の振動時に、半田５１の外周に沿って部分電極４１ａに加わる応力がより大きくなる。部分電極４１ａの外縁に接する位置に半田５１を設けることにより、半田５１の外周に沿って部分電極４１ａに加わる応力をより小さくすることができるので、リード線６１と部分電極４１ａとの導通不良が起こりにくくなる。同様に、部分電極４２ａの外縁に接する位置に半田５２を設けることにより、リード線６２と部分電極４２ａとの導通不良が起こりにくくなる。したがって、導通不良を抑制しつつ、音圧をより大きくした圧電スピーカを実現することができる。
【００２９】
本実施形態において、半田５３の一部と、半田５３から外に出た芯線６３ａの一部とは、ゴム系接着剤７３で覆われる。同様に、半田５１の一部と、半田５１から外に出た芯線６１ａの一部とは、ゴム系接着剤７１で覆われ、半田５２の一部と、半田５２から外に出た芯線６２ａの一部とは、ゴム系接着剤７２で覆われる。
【００３０】
芯線６３ａにおいて、半田５３内に入っている部位と半田５３から外に出た部位とをゴム系接着剤７３で固定することで、リード線６３の導通不良が起こりにくくなる。同様に、ゴム系接着剤７１によってリード線６１の導通不良が起こりにくくなり、ゴム系接着剤７２によってリード線６２の導通不良が起こりにくくなる。
【符号の説明】
【００３１】
１  圧電スピーカ
２  振動板
３１，３２      圧電体
４１ａ，４２ａ  部分電極
４１ｂ，４２ｂ  電極
５１〜５３      半田
６１〜６３      リード線
６１ａ〜６３ａ  芯線
６１ｂ〜６３ｂ  被覆
７１〜７３      ゴム系接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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