(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
リング状のフレームと、下面外周部を前記フレームの上面に固着され、中央部に貫通孔を有する支持板と、下面外周部を前記支持板の貫通孔の周囲における上面に固着された金属板と、前記金属板の上面にリング状に設けられた溝と、前記金属板の溝内に設けられた衝撃吸収部材と、少なくとも下面外周部を前記衝撃吸収部材の上面に固着された圧電素子とを備えていることを特徴とする圧電型電気音響変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の発明において、前記衝撃吸収部材の上面は前記金属板の上面と面一となっており、前記圧電素子は前記衝撃吸収部材の内側における金属板の上面およびその周囲における前記衝撃吸収部材の上面に固着されていることを特徴とする圧電型電気音響変換装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の発明において、前記衝撃吸収部材は弾性部材からなることを特徴とする圧電型電気音響変換装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記支持板は樹脂からなることを特徴とする圧電型電気音響変換装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記金属板の下面に溝がリング状に設けられ、前記金属板の下面側の溝内に別の衝撃吸収部材が設けられ、前記別の衝撃吸収部材の内側における前記金属板の下面およびその周囲における前記別の衝撃吸収部材の下面に別の圧電素子が固着されていることを特徴とする圧電型電気音響変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は圧電型電気音響変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の圧電型電気音響変換装置には、圧電素子として、圧電セラミックスからなる円形状の圧電素子本体の上面および下面に電極層が設けられたものを用い、圧電素子の下面側の電極層を円形状の金属板の上面中央部に接着剤を介して固着したものがある（例えば、特許文献１参照）。この圧電型電気音響変換装置では、圧電素子の両電極層に電圧が印加されると、この印加電圧に応じて圧電素子が金属板と共に振動し、印加電圧に応じた音が発せられ、スピーカとして利用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５９−３４８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来の圧電型電気音響変換装置では、落下等による衝撃を受けた場合には、この衝撃に応じて圧電素子が振動し、圧電素子の径広がり運動（外周方向への伸縮運動）により、圧電素子の遠心方向に発生したエネルギーが圧電素子の外周部における金属板に伝達され、圧電素子の外周部と金属板との境界面に応力が集中し、脆性を有する圧電セラミックスを含む圧電素子が応力が集中した部分で破損するおそれがあるという問題がある。また、圧電セラミックスは高い機械品質係数（機械Ｑ）を有するので、共振周波数近傍では音圧レベルが高いが、それ以外の帯域では音圧レベルが著しく減衰し、周波数音圧特性において音圧の比較的大きな山谷が生じ、周波数音圧特性の平坦性が良いとは言えないという問題がある。【０００５】
そこで、この発明は、落下等による衝撃を受けても圧電素子が破損しにくく、且つ、周波数音圧特性の平坦性を良くすることができる圧電型電気音響変換装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る圧電型電気音響変換装置は、リング状のフレームと、下面外周部を前記フレームの上面に固着され、中央部に貫通孔を有する支持板と、下面外周部を前記支持板の貫通孔の周囲における上面に固着された金属板と、前記金属板の上面にリング状に設けられた溝と、前記金属板の溝内に設けられた衝撃吸収部材と、少なくとも下面外周部を前記衝撃吸収部材の上面に固着された圧電素子とを備えていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、落下等による衝撃を受けても圧電素子が破損しにくく、且つ、周波数音圧特性の平坦性を良くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の第１実施形態としての圧電型電気音響変換装置の平面図。
【図２】図１のII−II線に沿う断面図。
【図３】この発明の第２実施形態としての圧電型電気音響変換装置の図２同様の断面図。
【図４】周波数音圧特性を説明するために示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
（第１実施形態）
図１はこの発明の第１実施形態としての圧電型電気音響変換装置の平面図を示し、図２は図１のII−II線に沿う断面図を示す。この圧電型電気音響変換装置はリング状のフレーム１を備えている。フレーム１の上面にはポリエチレンテレフタレートやポリエステル等の樹脂からなる円形状の支持板２の下面外周部が接着剤３ａを介して固着されている。支持板２の中央部には円形状の貫通孔３ｂが設けられている。
【００１０】
支持板２の貫通孔３ｂの周囲における上面にはステンレス鋼等からなる円形状の金属板４の下面外周部が接着剤５を介して固着されている。金属板４の上面の外周部の内側には断面方形状の溝６がリング状に設けられている。金属板４の溝６内にはカーボン系材料やポリウレタン等の弾性材料からなる衝撃吸収部材７が設けられている。この場合、衝撃吸収部材７の上面は金属板４の上面と面一となっている。
【００１１】
衝撃吸収部材７の内側における金属板４の上面およびその周囲における衝撃吸収部材７の内周部の上面には圧電素子８が設けられている。圧電素子８は、チタン酸ジルコン酸塩やチタン酸バリウム等の圧電セラミックスからなる円形状の圧電素子本体９の上面および下面にそれぞれ円形状の電極層１０、１１が設けられた構造となっている。そして、圧電素子８の下面側の電極層１１の下面は、衝撃吸収部材７の内側における金属板４の上面およびその周囲における衝撃吸収部材７の内周部の上面に接着剤１２を介して固着されている。
【００１２】
さて、この圧電型電気音響変換装置では、圧電素子８の両電極層１０、１１に電圧が印加されると、この印加電圧に応じて圧電素子８が金属板４および支持板２と共に振動し、印加電圧に応じた音が発せられ、スピーカとして利用される。
【００１３】
ところで、落下等による衝撃を受けた場合には、この衝撃に応じて圧電素子８が振動し、圧電素子８の径広がり運動により、圧電素子８の遠心方向に発生したエネルギーが圧電素子８の外周部における衝撃吸収部材７に伝達され、当該エネルギーが衝撃吸収部材７に吸収されることにより、圧電素子８の外周部と衝撃吸収部材７との境界面に集中する応力が拡散され、ひいては脆性を有する圧電セラミックスを含む圧電素子８が破損しにくいようにすることができる。
【００１４】
また、圧電セラミックスは高い機械品質係数を有するが、カーボン系材料やポリウレタン等の弾性材料からなる衝撃吸収部材７の内部損失（機械減衰）を利用することにより、圧電素子８の外周部と衝撃吸収部材７との境界面の応力集中箇所に機械的な減衰を加えることができ、これにより圧電素子８の機械品質係数を低減させることができ、ひいては周波数音圧特性の平坦性を良くすることができる。しかも、この場合、フレーム１と金属板４との間に介在する樹脂製の支持板２により、圧電素子８の振動を伝播させる振動拡大機能の役割を果たすことができる。
【００１５】
（第２実施形態）
図３はこの発明の第２実施形態としての圧電型電気音響変換装置の図２同様の断面図を示す。この圧電型電気音響変換装置において、図２に示す圧電型電気音響変換装置と異なる点は、金属板４の下面に別の圧電素子２３を設けた点である。すなわち、金属板４の下面の外周部の内側には断面方形状の溝２１がリング状に設けられている。金属板４の溝２１内にはカーボン系材料やポリウレタン等の弾性材料からなる衝撃吸収部材２２が設けられている。この場合、衝撃吸収部材２２の下面は金属板４の下面と面一となっている。
【００１６】
衝撃吸収部材２２の内側における金属板４の下面およびその周囲における衝撃吸収部材２２の内周部の下面には別の圧電素子２３が設けられている。圧電素子２３は、チタン酸ジルコン酸塩やチタン酸バリウム等の圧電セラミックス材料からなる円形状の圧電素子本体２４の上面および下面にそれぞれ円形状の電極層２５、２６が設けられた構造となっている。そして、圧電素子２３の上面側の電極層２５の上面は、衝撃吸収部材２２の内側における金属板４の下面およびその周囲における衝撃吸収部材２２の内周部の下面に接着剤２７を介して固着されている。この状態では、圧電素子２３は支持板２の貫通孔３内に配置されている。
【００１７】
ここで、図２に示す圧電型電気音響変換装置、図３に示す圧電型電気音響変換装置および図２において衝撃吸収部材７を備えていない比較のための圧電型電気音響変換装置（溝６も有せず、金属板４の上面が平坦である）について、周波数音圧特性を調べたところ、図４に示す結果が得られた。
【００１８】
さて、図２において衝撃吸収部材７を備えていない比較のための圧電型電気音響変換装置（比較例）の場合には、図４において点線で示すように、山谷が比較的大きなピークが２つあり、周波数音圧特性の平坦性が良いとは言えない。これに対し、図２に示す圧電型電気音響変換装置（第１実施例）の場合には、図４において実線で示すように、比較例の点線で示す山谷が比較的大きな２つのピーク間に対応する帯域において、なだらかとなり、周波数音圧特性の平坦性が良くなっている。
【００１９】
図３に示す圧電型電気音響変換装置（第２実施例）の場合には、図４において一点鎖線で示すように、比較例の点線で示す山谷が比較的大きな２つのピーク間に対応する帯域において、なだらかとなり、周波数音圧特性の平坦性が良くなっている。また、一点鎖線で示す第２実施例の場合には、図３に示すように、２つの圧電素子８、２３を備えているので、実線で示す第１実施例の場合と比較して、音圧レベルが全体的に高くなっている。
【００２０】
以下、この発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
【００２１】
（付記１）
付記１の発明は、リング状のフレームと、下面外周部を前記フレームの上面に固着され、中央部に貫通孔を有する支持板と、下面外周部を前記支持板の貫通孔の周囲における上面に固着された金属板と、前記金属板の上面にリング状に設けられた溝と、前記金属板の溝内に設けられた衝撃吸収部材と、少なくとも下面外周部を前記衝撃吸収部材の上面に固着された圧電素子とを備えていることを特徴とする圧電型電気音響変換装置である。
【００２２】
（付記２）
付記２の発明は、付記１に記載の発明において、前記衝撃吸収部材の上面は前記金属板の上面と面一となっており、前記圧電素子は前記衝撃吸収部材の内側における金属板の上面およびその周囲における前記衝撃吸収部材の上面に固着されていることを特徴とする圧電型電気音響変換装置である。
【００２３】
（付記３）
付記３の発明は、付記１または２に記載の発明において、前記衝撃吸収部材は弾性部材からなることを特徴とする圧電型電気音響変換装置である。
【００２４】
（付記４）
付記４の発明は、付記１〜３のいずれかに記載の発明において、前記支持板は樹脂からなることを特徴とする圧電型電気音響変換装置である。
【００２５】
（付記５）
付記５の発明は、付記１〜４のいずれかに記載の発明において、前記金属板の下面に溝がリング状に設けられ、前記金属板の下面側の溝内に別の衝撃吸収部材が設けられ、前記別の衝撃吸収部材の内側における前記金属板の下面およびその周囲における前記別の衝撃吸収部材の下面に別の圧電素子が固着されていることを特徴とする圧電型電気音響変換装置である。
【符号の説明】
【００２６】
１  フレーム
２  支持板
４  金属板
６  溝
７  衝撃吸収部材
８  圧電素子
２１  溝
２２  衝撃吸収部材
２３  圧電素子
【図１】
0006016131.tif 000002
【図２】
0006016131.tif 000003
【図３】
0006016131.tif 000004
【図４】
0006016131.tif 000005