(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電振動板と、圧電振動板を該圧電振動板の一面の周縁近傍で支持し、かつ収納しているケースと、前記圧電振動板が支持されている部分において圧電振動板をケースに接着している接着剤とを備える圧電型電気音響変換器において、
前記圧電振動板が前記ケースに支持されている部分が、圧電振動板とケースとの接触部分とされており、前記圧電振動板のケースに接触している側とは反対側の面はケースに接触しておらず、前記圧電振動板の一面がケースに支持されている部分におけるケース側支持面の圧電振動板に対する角度をθとしたときに、６０°≧θ≧３°とされていることを特徴とする、圧電型電気音響変換器。
【請求項２】
前記θが、４５°≧θ≧３°の範囲とされている、請求項１に記載の圧電型電気音響変換器。
【請求項３】
前記ケースが、天板部と及び天板部に連なる筒状部を有し、筒状部の内周面に段差が形成されているケース本体と、ケース本体の天板部とは反対側の開口部を閉成するようにケース本体に取り付けられている蓋材とを有し、
前記段差が設けられている部分において段差面の少なくとも一部が前記ケース側支持面とされている、請求項１または２に記載の圧電型電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば圧電送受話器、圧電スピーカ、圧電サウンダとして用いられる圧電型電気音響変換器に関し、より詳細には、圧電振動板のケース内における支持構造が改良された圧電型電気音響変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電送受話器、圧電スピーカあるいは圧電サウンダなどとして、圧電型電気音響変換器が広く用いられている。この種の圧電型電気音響変換器の一例が、特公平８−３２１１１号公報に開示されている。
【０００３】
上記先行技術に開示されている圧電型電気音響変換器を、図４を参照して説明する。図４に示すように、圧電型電気音響変換器５１は、ケース本体５２と蓋材５３とから構成されるケース５４内に圧電振動板５５を収納した構造を有する。ケース本体５２は、放音孔５２ａが設けられた天板部５２ｂと、天板部５２ｂに連ねられた筒状部５２ｃとを有する。筒状部５２ｃの内壁には、第１の段差５２ｄが形成されており、該段差５２ｄにおいて、天板部５２ｂと平行にケース側支持面５２ｅが設けられている。このケース側支持面５２ｅに圧電振動板５５が弾力性を有する接着剤５６を用いて固定されている。また、圧電振動板５５の下面側においては、弾力性を有する接着剤５７，５７により筒状部５２ｃの内壁に圧電振動板５５が接着されている。
【０００４】
圧電振動板５５は、金属板５５ａの下面に金属板５５ａよりも小径の圧電セラミック板５５ｂを貼り合わせた構造を有する。なお、圧電セラミック板５５ｂの上面及び下面には図示しない電極が形成されている。圧電セラミック板５５ｂの下面の電極に図示しない第１のリード線が接続され、上記金属板５５ａに図示しない第２のリード線が接続され、第１，第２のリード線がケース５４外に引き出されている。
【０００５】
筒状部５２ｃの天板部５２ｂとは反対側の開口近傍においては、筒状部５２ｃの内壁に第２の段差５２ｆが形成されている。この第２の段差５２ｆに、嵌まり合うように、蓋材５３がケース本体５２に接着（接着剤は図示せず）固定されている。
【０００６】
なお、ケース本体５２は、上記のように、放音孔５２ａを有する天板部５２ｂと、第１，第２の段差５２ｄ，５２ｆを有する筒状部５２ｃとを有し、比較的複雑な形状を有する。従って、通常、ケース本体５２は合成樹脂成形品により構成されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
圧電型電気音響変換器５１においては、用途によっては、発生する音の周波数が設計通りの周波数であることが強く求められる。従って、圧電型電気音響変換器５１では、使用する圧電振動板５５の共振周波数のばらつきが少なく、かつ圧電振動板５５のケース５４への固定構造による共振周波数のばらつきが小さいことが求められる。
【０００８】
ところが、従来の圧電型電気音響変換器５１では、ケース本体５２のケース側支持面５２ｅが必ずしも天板部５２ｂと平行にならないため、発生する音の周波数にばらつきが生じるという問題があった。すなわち、ケース本体５２のケース側支持面５２ｅが圧電振動板５５の金属板５５ａと平行である場合には、図５（ａ）に示すように、金属板５５ａの上面がケース側支持面５２ｅと十分に面接着し、接着剤５６により圧電振動板５５を接着固定した場合、共振周波数のばらつきは生じ難い。
【０００９】
これに対して、図５（ｂ）に示すように、ケース本体５２のケース側支持面５２ｅが内側にゆくほど高くなるように傾斜していたり、図５（ｃ）に示すように、逆にケース側支持面５２ｅが内側にゆくほど下がるように傾斜している場合とで、共振周波数が異なることになる。すなわち、図５（ｂ）に示す状態の場合には、圧電振動板５５がその外周縁直近部Ａで機械的に支持されることにより、共振周波数が低くなるのに対し、図５（ｃ）に示すように、ケース側支持面５２ｅの内側端Ｂで圧電振動板５５が支持されると共振周波数が高くなることになる。
【００１０】
従って、従来の圧電型電気音響変換器５１では、上記ケース側支持面５２ｅの傾斜のばらつきにより、発生する音の周波数にばらつきが生じるという問題があった。特に、ケース本体５２は、形状が比較的複雑であるため合成樹脂成形品で構成されることが多いが、合成樹脂成形品の場合には、上記ケース側支持面５２ｅのばらつきを小さくすることが困難であり、従って、共振周波数がより一層ばらつき易かった。
【００１１】
本発明の目的は、所望の周波数の音を高精度に発生させ得る圧電型電気音響変換器を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明は、圧電振動板と、圧電振動板を該圧電振動板の一面の周縁近傍で支持し、かつ収納しているケースと、前記圧電振動板が支持されている部分において圧電振動板をケースに接着している接着剤とを備える圧電型電気音響変換器において、前記圧電振動板が前記ケースに支持されている部分が、圧電振動板とケースとの接触部分とされており、前記圧電振動板のケースに接触している側とは反対側の面はケースに接触しておらず、前記圧電振動板の一面がケースに支持されている部分におけるケース側支持面の圧電振動板に対する角度をθとしたときに、６０°≧θ≧３°とされていることを特徴とする。
【００１３】
また、好ましくは、上記角度θは、請求項２に記載のように、４５°≧θ≧３°とされる。
なお、本発明に係る圧電型電気音響変換器における圧電振動板を収納するケースの構造は特に限定されるものではないが、本発明の特定的な局面によれば、請求項３に記載のように、前記ケースが、天板部及び天板部に連なる筒状部を有し、筒状部の内周面に段差が形成されているケース本体と、ケース本体の天板部とは反対側の開口部を閉成するようにケース本体に取り付けられている蓋材とを有し、前記段差が設けられている部分において段差面の少なくとも一部が前記ケース側支持面とされている。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の圧電型電気音響変換器に具体的な構造例を説明する。
【００１５】
（実施例）
図１は、本発明の実施例に係る圧電型電気音響変換器を説明するための断面図である。
【００１６】
圧電型電気音響変換器１は、ケース本体２と蓋材３とからなるケース４内に圧電振動板５を収納した構造を有する。ケース本体２は、本実施例では、合成樹脂成形品よりなり、少なくとも１以上の放音孔２ａを有する天板部２ｂと、天板部２ｂに連なる筒状部２ｃとを有する。筒状部２ｃの天板部２ｂとは反対側端部は開口している。
【００１７】
また、筒状部２ｃの内壁には、第１の段差２ｄが形成されている。第１の段差２ｄが設けられている部分においては、圧電振動板５の外周縁近傍に向かい合うケース側支持面２ｅが形成されている。また、第１の段差２ｄよりも下方に、第２の段差２ｆが形成されている。第２の段差２ｆは、蓋材３を取り付けるために設けられている。
【００１８】
圧電振動板５は、金属板５ａの下面に、金属板５ａよりも小さな面積の圧電セラミック板５ｂを貼り合わせた構造を有する。本実施例では、圧電振動板５を構成する金属板５ａは平面形状が円形であり、圧電セラミック板５ｂもその平面形状が円形とされている。もっとも、圧電振動板５の平面形状、並びに圧電セラミック板５ｂの平面形状については、円形に特に限定されるものではなく、正方形や矩形等の他の形状であってもよい。
【００１９】
また、圧電振動板５については、金属板に圧電セラミック板を貼り合わせたものに限定されず、金属板の片面に圧電セラミック層を直接形成した構造であってもよく、あるいは圧電セラミックスのみからなる圧電振動板を用いてもよい。
【００２０】
本実施例では、圧電セラミック板５ｂの上面及び下面には、図示しない電極が形成されている。そして、金属板５ａと圧電セラミック板５ｂの下面に形成された電極とに、それぞれリード線が接続されている。これらのリード線については、特に図示はしないが、ケース４外に引き出されており、圧電振動板５を駆動するための回路に接続されている。
【００２１】
なお、圧電セラミック板５ｂの上面の電極（図示せず）については省略されてもよい。
圧電振動板５は、金属板５ａの外周縁近傍において弾力性を有する接着剤６を用いてケース本体２に接着されている。すなわち、内側に向かって高くなるように傾斜されたケース側支持面２ｅに圧電振動板５が下方から当接されており、この当接されている部分において接着剤６により圧電振動板５がケース本体２に固定されている。本実施例は、ケース側支持面２ｅが、圧電振動板５の金属板５ａとなす角度θとしたとき、角度θが３〜６０°の範囲とされていることに特徴を有する。
【００２２】
上記角度θが３°未満の場合には、ケース側支持面２ｅによる圧電振動板５の支持部分が圧電振動板５の径方向にばらつき易くなり、発生する音の周波数にばらつきが生じがちとなり、６０°を超えると、圧電振動板５をケース本体２に接着剤６を用いて確実に固定することが困難となる。好ましくは、角度θは、３°〜４５°の範囲とされ、圧電振動板５をケース本体２に一層確実に固定し得る。なお、接着剤６は弾力性を有するので、圧電振動板５の支持部分は、接着剤６の内側端ではなく、圧電振動板５とケース本体２との接触部分となることを指摘しておく。
【００２３】
第２の段差２ｆにおいては、段差２ｆの両側の形状に対応して、蓋材３の形状が選択されている。すなわち、蓋材３は、環状突出部３ａを有し、該環状突出部３ａの外側壁が段差２ｆの上方における筒状部２ｃの内壁に嵌まり合うように環状突出部３ａが設けられている。また、環状突出部３ａの外側部分が、筒状部２ｃの段差２ｆよりも下方部分に当接するように、蓋材３の外径が定められている。なお、蓋材３は、図示しない接着剤を用いてケース本体２に固定されている。
【００２４】
図２は、本実施例の圧電型電気音響変換器の共振特性（実線）を示し、図２においては、比較のために、従来の圧電型電気音響変換器において、ケース側支持面が図５（ｃ）のように逆方向に傾斜している場合の共振特性（破線）を併せて示す。
【００２５】
図２から明らかなように、本実施例の圧電型電気音響変換器に比べて、図５（ｃ）に示すようにケース側支持面が内側に至るにつれて下方に下がるように傾斜している場合、すなわちケース側支持面の内側端において圧電振動板が支持されている場合には、共振周波数が高くなることがわかる。
【００２６】
上記のように、本実施例の圧電型電気音響変換器１では、角度θが３〜６０°の範囲とされているため、共振周波数のばらつきを抑制することができる。これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００２７】
圧電型電気音響変換器１を、以下の仕様で作製し、但し、ケース側支持面２ｅの圧電振動板５に対する角度θを種々変更して、複数の圧電型電気音響変換器を作製し、共振周波数を測定した。結果を図３に示す。
【００２８】
作製した圧電共振子の詳細…▲１▼圧電振動板５については、４２Ｎｉ合金からなる直径１９．４ｍｍ×厚み０．１０ｍｍの金属板５ａに、直径１４ｍｍ×厚み０．１０ｍｍの圧電セラミック板５ｂ（両面に電極が形成されているもの）を貼り合わせたものを用いた。また、▲２▼ケース本体については、合成樹脂よりなり、外径２１．５ｍｍ×高さ５．５ｍｍ、下端の開口径１８．８ｍｍ×内側の空間の高さ４．０ｍｍのものを用い、上記ケース側支持面２ｅの傾斜を種々変更させたものを用意した。▲３▼蓋材３については、外径２１．４ｍｍ×高さ１．２ｍｍであり、環状突出部３ａの内側の空間が直径１８．５ｍｍ×高さ０．７ｍｍであるものを用いた。また、▲４▼接着剤６については、弾力性を有するシリコーン系接着剤からなるものを用いた。
【００２９】
図３は、上記ケース側支持面２ｅの傾斜角度を０°から５０°の範囲で変化させた場合の共振周波数の変化を示す。なお、図３において、各傾斜角度において１０個の圧電型電気音響変換器１を作製し、その共振周波数のうち、最大値を□、最小値を△、平均値を◆として示す。
【００３０】
図３から明らかなように、傾斜角度が３°以上では、共振周波数がほぼ２．５ＫＨｚと一定となることがわかる。従って、ケース側支持面２ｅの傾斜角度θを３°以上とすることにより、圧電振動板の外周面直近で確実に支持し得るため、共振特性のばらつきの生じ難い圧電型電気音響変換器の得られることがわかる。
【００３４】
（その他の変形例）
上記実施例では、圧電振動板５は、金属板５ａの外周縁の全領域で接着剤６により固定されていたが、本発明においては、圧電振動板の外周縁近傍は、全周にわたり接着剤により固定されている必要はなく、部分的にのみ接着されていてもよい。
【００３５】
また、圧電振動板５を収納し、かつ支持するケースの構造についても、図示したケース本体２及び蓋材３を有するものに限定されず、圧電振動板５を外周縁近傍で接着剤により固定し、支持し得る限り、適宜の形状のケースを用いることができる。
【００３６】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、ケースに圧電振動板を収納してなり、圧電振動板を外周縁近傍で接着剤を用いて固定・支持してなる圧電型電気音響変換器において、前記圧電振動板が前記ケースに支持されている部分が、圧電振動板とケースとの接触部分とされており、ケース側支持面の圧電振動板に対する角度θが３〜６０°の範囲とされているので、該支持面の角度が若干ばらついたとしても、圧電振動板がその外周面直近において確実に支持されるため、共振周波数のばらつきを低減することができる。従って、所望の周波数の音を発生し得る圧電型電気音響変換器を安定に提供することが可能となる。
【００３７】
請求項２に記載の発明では、上記θが３〜４５°の範囲とされているので、圧電型電気音響変換器の共振周波数のばらつきをより低減することができ、かつ圧電振動板が安定に支持された圧電型電気音響変換器を提供することができる。
【００３８】
請求項３に記載の発明では、ケース本体に設けられたケース側支持面の圧電振動板に対する傾斜角度θが３°以上とされているため、ケース本体の精度に若干のばらつきがあったとしても、圧電振動板をその外周面直近で確実に支持することができる。従って、請求項１に記載の発明と同様に、共振周波数のばらつきの少ない、圧電型電気音響変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例に係る圧電型電気音響変換器を説明するための略図的断面図。
【図２】本発明の実施例に係る圧電型電気音響変換器及び図５（ｃ）に示した従来例の圧電型電気音響変換器の共振特性を示す図。
【図３】ケース側支持面の圧電振動板に対する傾斜角度と共振周波数との関係を示す図。
【図４】従来の圧電型電気音響変換器の一例を示す断面図。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は、従来の圧電型電気音響変換器において、ケース側支持面の圧電振動板に対する角度がばらついている場合の支持部分の状態を示す各拡大断面図。
【符号の説明】
１…圧電型電気音響変換器
２…ケース本体
２ｂ…天板部
２ｃ…筒状部
２ｄ…第１の段差
２ｅ…ケース側支持面
２ｆ…第２の段差
３…蓋材
４…ケース
５…圧電振動板
５ａ…金属板
５ｂ…圧電セラミック板
６…接着剤
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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