(57)【要約】【課題】動電型電気音響変換器の大音量化と低消費電力化との両立が可能なエネルギー回生回路を提供することを目的とする。【解決手段】本発明に係るエネルギー回生回路は、動電型電気音響変換器２０１の振動膜２１の振動から電力を発生させるエネルギー変換手段３１と、エネルギー変換手段３１で発生させた電力を所定電圧の直流に調整する電圧安定化手段３２と、を備える。エネルギー回生回路３０１は、動電型電気音響変換器２０１の振動膜２１の振動のうち、必要とされる音波にならない振動を電力に変換し、空間に放出されていた熱エネルギーを回生電力として回収することができる。そして、エネルギー回生回路３０１は、回生電力を電気回路２０２へ供給しており、外部の電源（不図示）から電気回路２０２へ供給していた電力を低減できる。【選択図】図３
2011142493.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動電型電気音響変換器の振動膜の振動の一部を電力に変換するエネルギー変換手段と、
前記エネルギー変換手段で変換された前記電力を他の電気回路に供給する電力供給手段と、
を備えるエネルギー回生回路。
【請求項２】
前記エネルギー変換手段が前記電力に変換する前記振動膜の振動の一部は、所定周波数以上の振動であることを特徴とする請求項１に記載のエネルギー回生回路。
【請求項３】
前記電力供給手段から前記電力を供給される前記電気回路が、前記動電型電気音響変換器へ音響信号を入力する増幅器であることを特徴とする請求項１又は２に記載のエネルギー回生回路。
【請求項４】
前記エネルギー変換手段で変換された前記電力を一時的に蓄積し、前記電力供給手段へ前記電力を出力する電池をさらに備えることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のエネルギー回生回路。
【請求項５】
前記エネルギー変換手段は、前記振動膜の表面に接合される圧電素子であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエネルギー回生回路。
【請求項６】
前記エネルギー変換手段は、圧電効果を有する材料で形成された前記振動膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエネルギー回生回路。
【請求項７】
前記エネルギー変換手段は、圧電効果を有する材料を樹脂シート内部に分散させて形成された前記振動膜であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のエネルギー回生回路。
【請求項８】
動電型電気音響変換器の振動膜の振動の一部を電力に変換し、前記電力を他の電気回路に供給するエネルギー回生方法。
【請求項９】
前記振動膜の振動の一部は、所定周波数以上の振動であることを特徴とする請求項８に記載のエネルギー回生方法。
【請求項１０】
前記電力を供給される前記電気回路が、前記動電型電気音響変換器へ音響信号を入力する増幅器であることを特徴とする請求項８又は９に記載のエネルギー回生方法。
【請求項１１】
前記電力を一時的に電池に蓄積することを特徴とする請求項８から１０のいずれかに記載のエネルギー回生方法。
【請求項１２】
前記振動膜の表面に接合される圧電材料で前記振動膜の振動を前記電力に変換することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載のエネルギー回生方法。
【請求項１３】
前記振動膜が圧電効果を有する材料で形成されており、自身の振動を前記電力に変換することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載のエネルギー回生方法。
【請求項１４】
前記振動膜が圧電効果を有する材料を樹脂シート内部に分散させて形成されており、自身の振動を前記電力に変換することを特徴とする請求項８から１１のいずれかに記載のエネルギー回生方法。
【請求項１５】
音響信号で振動する振動膜の振動の一部を他の電気回路の電源として供給できる電力に変換するエネルギー変換手段を備える動電型電機音響変換器。
【請求項１６】
前記エネルギー変換手段が前記電力に変換する前記振動膜の振動の一部は、所定周波数以上の振動であることを特徴とする請求項１５に記載の動電型電機音響変換器。
【請求項１７】
前記電気回路が、前記音響信号を出力する増幅器であることを特徴とする請求項１５又は１６に記載の動電型電機音響変換器。
【請求項１８】
前記エネルギー変換手段は、前記振動膜の表面に接合される圧電材料であることを特徴とする請求項１５から１７のいずれかに記載の動電型電機音響変換器。
【請求項１９】
前記エネルギー変換手段は、圧電効果を有する材料で形成された前記振動膜であることを特徴とする請求項１５から１７のいずれかに記載の動電型電機音響変換器。
【請求項２０】
前記エネルギー変換手段は、圧電効果を有する材料を樹脂シート内部に分散させて形成された前記振動膜であることを特徴とする請求項１５から１７のいずれかに記載の動電型電機音響変換器。
【請求項２１】
音響信号で振動膜を振動させ、振動膜の振動の一部を他の電気回路の電源として供給できる電力に変換する音響信号再生方法。
【請求項２２】
前記電力に変換する前記振動膜の振動の一部が、所定周波数以上の振動であることを特徴とする請求項２１に記載の音響信号再生方法。
【請求項２３】
前記電気回路が、前記音響信号を出力する増幅器であることを特徴とする請求項２１又は２２に記載の音響信号再生方法。
【請求項２４】
前記振動膜の表面に接合される圧電材料で前記振動膜の振動を前記電力に変換することを特徴とする請求項２１から２３のいずれかに記載の音響信号再生方法。
【請求項２５】
前記振動膜が圧電効果を有する材料で形成されており、自身の振動を前記電力に変換することを特徴とする請求項２１から２３のいずれかに記載の音響信号再生方法。
【請求項２６】
前記振動膜が圧電効果を有する材料を樹脂シート内部に分散させて形成されており、自身の振動を前記電力に変換することを特徴とする請求項２１から２３のいずれかに記載の音響信号再生方法。
【請求項２７】
動電型電機音響変換器と、
請求項１から７のいずれかに記載されるエネルギー回生回路と、
を備える電子機器。
【請求項２８】
請求項１５から２０のいずれかに記載される電気音響変換器を備える電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動電型電気音響変換器に適用されるエネルギー回生回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話等の電子機器への音響部品として動電型電気音響変換器が利用されている。この動電型電気音響変換器は、永久磁石とボイスコイルと振動膜から構成されている。その動作原理は、磁石を用いたステータの磁気回路の作用によりボイスコイルに固定された有機フィルム等の振動膜が振動し、音波を発生させるものである。
【０００３】
例えば、特許文献１には、ＭＦＢ（Ｍｏｔｉｏｎａｌ  Ｆｅｅｄ  Ｂａｃｋ）スピーカが記載される。ＭＦＢスピーカは、動電型電気音響変換器の振動膜の前方に圧電素子を配置し、振動膜から発せられる音により圧電素子で発生する電気信号をフィードバックすることで音響信号を忠実に音へ変換させることができる。
【０００４】
また、特許文献４には、複合圧電スピーカが記載される。この複合圧電スピーカは、柔軟性のある樹脂及び圧電素子からなるシート状の複合圧電体の上下面に電極を設け振動膜とし、電極が導電性粉末を混入させた樹脂よりなる。この複合圧電スピーカは、電極に音響信号を入力することで振動膜が振動し、音声を出力することができる。
【０００５】
なお、圧電素子を利用した発明として、自動車の圧電セラミックサスペンションで発電すること（例えば、特許文献２を参照。）や、圧電スピーカが受けた音響エネルギーをシャント回路で消費させること（例えば、特許文献３を参照。）が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開平０１−１５６６８７号公報
【特許文献２】特開２００３−０３４２０３号公報
【特許文献３】特開２００５−０１０２７０号公報
【特許文献４】特開平０８−０８８８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、近年、携帯電話機やラップトップ型パーソナルコンピュータの携帯端末の需要が増えており、音響特性の観点からは大音量化、また長時間連続駆動の観点から、低消費電力への要求が高まりつつある。
【０００８】
動電型電気音響変換器で大音量を得るには、ボイスコイルに大量の電流を流して磁気発生力を高める大電流方式か、永久磁石の磁束密度を増加させる強磁界方式がある。強磁界方式の場合、永久磁石の体積増加を伴うため、電気音響変換器全体の形状、特に厚み方向が増大し、小型化された携帯端末に搭載できなくなるという問題点がある。また、強磁力の磁性材料を適用することも挙げられるが、現在広く用いられるフェライト磁石に代わる高性能な磁性材料が開発されていないという問題点もある。
【０００９】
このため、動電型電気音響変換器は、大音量を得るために大電流方式を採用することが多く、電流量増大による消費電力増加のため、大音量化と低消費電力化とを両立できない問題点があった。
【００１０】
特許文献１のＭＦＢスピーカは、出力された音波をフィードバックして音響信号を忠実に再生するものであり、大音量化と低消費電力化とを両立するものではない。また、特許文献４の複合圧電スピーカも、高周波特性を改善するものであって、大音量化と低消費電力化とを両立するものではない。
【００１１】
そこで、本発明は、上述した課題である動電型電気音響変換器の大音量化と低消費電力化との両立が可能なエネルギー回生回路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】
【００１２】
本発明に係るエネルギー回生回路は、動電型電気音響変換器の振動膜の振動の一部を電力に変換するエネルギー変換手段と、前記エネルギー変換手段で変換された前記電力を他の電気回路に供給する電力供給手段と、を備える。
【００１３】
本発明に係る電子機器は、動電型電機音響変換器と、前記エネルギー回生回路と、を備える。
【００１４】
本発明に係るエネルギー回生方法は、動電型電気音響変換器の振動膜の振動の一部を電力に変換し、前記電力を他の電気回路に供給する。
【００１５】
本発明に係る動電型電気音響変換器は、音響信号で振動する振動膜の振動の一部を他の電気回路の電源として供給できる電力に変換するエネルギー変換手段を備える。
【００１６】
本発明に係る電子機器は、前記電気音響変換器を備える。
【００１７】
本発明に係る音響信号再生方法は、音響信号で振動膜を振動させ、振動膜の振動の一部を他の電気回路の電源として供給できる電力に変換する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は、動電型電気音響変換器の大音量化と低消費電力化との両立が可能なエネルギー回生回路を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係るエネルギー回生回路を説明する概念図である。
【図２】本発明に係るエネルギー回生方法を説明するフローチャートである。
【図３】本発明に係るエネルギー回生回路を説明する概念図である。
【図４】本発明に係る動電型電気音響変換器を説明する概念図である。
【図５】本発明に係る音響信号再生方法を説明するフローチャートである。
【図６】本発明に係る動電型電気音響変換器を説明する概念図である。（ａ）は、動電型電気音響変換器の断面図であり、（ｂ）は振動膜側からみた上面図である。
【図７】圧電材料の構造を説明する図である。
【図８】圧電材料の電気分極の原理を説明する図である。
【図９】ジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）の結晶構造を説明する図である。
【図１０】圧電材料の電気−機械のエネルギー変換効率を説明する図である。
【図１１】本発明に係る動電型電気音響変換器を説明する概念図である。（ａ）は、動電型電気音響変換器の断面図であり、（ｂ）は振動膜側からみた上面図である。
【図１２】本発明に係る動電型電気音響変換器を説明する概念図である。（ａ）は、動電型電気音響変換器の断面図であり、（ｂ）は振動膜側からみた上面図である。
【図１３】振動膜の構造を説明する図である。
【図１４】本発明に係る動電型電気音響変換器の音響特性を説明する図である。
【図１５】本発明に係る動電型電気音響変換器を説明する概念図である。（ａ）は、動電型電気音響変換器の断面図であり、（ｂ）は振動膜側からみた上面図である。
【図１６】本発明に係る電子機器を説明する概念図である。
【図１７】本発明に係る動電型電気音響変換器の評価結果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付の図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本発明の実施例であり、本発明は、以下の実施形態に制限されるものではない。なお、本明細書及び図面において符号が同じ構成要素は、相互に同一のものを示すものとする。
【００２１】
動電型電気音響変換器は、入力された音響信号の電気エネルギーを振動の機械エネルギーに変換し、その振動を音の音響エネルギーに変換する。動電型電気音響変換器の電気エネルギーから音響エネルギーへの音響変換効率は数％と低く、大半が熱エネルギーとなって空間に放出されている。
【００２２】
動電型電気音響変換器の音響変換効率を改善すれば、小さな電気エネルギーの音響信号で大きな音響エネルギーを得られ、本発明の目的である動電型電気音響変換器の大音量化と低消費電力化との両立が可能となる。そこで、本発明は、動電型電気音響変換器の振動膜の振動のうち、必要とされる音波にならない振動を回生電力として回収することとした。
【００２３】
（実施形態１）
図１は、実施形態１のエネルギー回生回路３０１を説明する図である。エネルギー回生回路３０１は、動電型電気音響変換器２０１の振動膜２１の振動の一部を電力に変換するエネルギー変換手段３１と、エネルギー変換手段３１で変換された前記電力を他の電気回路２０２に供給する電力供給手段３２と、を備える。図２は、エネルギー回生回路３０１のエネルギー回生方法を説明するフローチャートである。エネルギー回生回路３０１は、動電型電気音響変換器２０１の振動膜２１の振動の一部を電力に変換し、前記電力を他の電気回路２０２に供給するエネルギー回生方法を行う。
【００２４】
エネルギー変換手段３１は、動電型電気音響変換器２０１の振動膜２１から発生する振動の一部を電力に変換する（ステップＳ０１）。電力供給手段３２は、エネルギー変換手段３１が出力する電力を回生電力として他の電気回路の駆動電源として再利用させる（ステップＳ０２）。
【００２５】
エネルギー回生回路３０１は、熱として空間に放出されていた動電型電気音響変換器２０１の振動膜２１の振動の一部を電力に変換し、回生電力として回収することができる。エネルギー回生回路３０１が電力に変換する一部の振動とは、振動膜２１の振動うち、必要とされる音波にならない振動である。例えば、エネルギー変換手段３１が電力に変換する振動膜２１の振動の一部は、所定周波数以上の振動とすることができる。所定周波数は、人の可聴領域以上の周波数、例えば、１０ｋＨｚとすることができる。１０ｋＨｚ以上の音波は人の耳で認識することが難しいため、この領域の振動のエネルギーを回収し、この領域の音波の音圧レベルが下がったとしても、ユーザが電子機器からの音を聞くことに対する実用上の影響は少ない。
【００２６】
そして、エネルギー回生回路３０１は、例えば、振動から変換した電力を所定電圧の直流に調整し、回生電力を電気回路２０２へ供給する。このため、エネルギー回生回路３０１は、外部の電源（不図示）から電気回路２０２へ供給していた電力を低減でき、動電型電気音響変換器２０１及び電気回路２０２を含む電子機器（不図示）の消費電力を低減することができる。
【００２７】
図３は、実施形態１のエネルギー回生回路３０２を説明する図である。エネルギー回生回路３０２は、エネルギー変換手段３１で変換された電力を一時的に蓄積し、電力供給手段３２へ電力を出力する電池３３をさらに備えてもよい。電力を一時的に電池３３に蓄積することで、エネルギー回生回路３０２は、動電型電気音響変換器２０１が音波を出力していないときにも電気回路２０２へ回生電力を供給することができる。
【００２８】
電力供給手段３２から回生電力を供給される電気回路２０２が、動電型電気音響変換器２０１へ音響信号を入力する増幅器とすることができる。該増幅器は、外部の電源から供給される電力を低減できるとともに、音響信号の増幅率を上げて大音量化を図ることができる。従って、エネルギー回生回路３０２は、電子機器の動電型電気音響変換器２０２の大音量化と低消費電力化との両立が可能である。
【００２９】
続いて、エネルギー変換手段３１の具体例について説明する。エネルギー変換手段３１は、圧電材料の圧電効果を利用する。圧電材料は、圧力を加えることで生じるひずみに応じて、電圧が発生する現象である圧電効果を有している。図８は電気分極の原理を説明する図である。圧電効果は、圧電材料の固体結晶内のイオンの配置に起因する「電気分極」で生ずる。「電気分極」は、格子状の結晶の中に配置されたイオンの位置のずれが、圧力を加えることによって大きくなり、結晶の一方の端がプラスの電気を帯び、もう一方の端がマイナスの電気を帯びるという現象であり、外部に電圧を発生させる。圧電効果は可逆的に発生するため、圧電材料に電圧を加えると伸縮し、力を加えると電圧が発生する。このように、圧電材料は電気―機械エネルギーを可逆的に変換する圧電効果を有する。
【００３０】
例えば、エネルギー変換手段３１は、振動膜２１の表面に接合される圧電材料である。図７は、振動膜２１の表面に接合される圧電材料３１ａの構造を説明する図である。圧電材料３１ａは、互いに平行に対向する２つの主面を有する圧電特性を示す材料であり、それぞれの主面に、上部電極層３４および下部電極層３５が形成されている。
【００３１】
圧電材料３１ａは、圧電効果を示す機能性材料であれば、セラミック材料、高分子材料など特に限定はされない。また、圧電材料３１ａは、電気機械変換効率の高い材料とすることが好ましい。例えば、電気機械変換効率の高いペロブスカイト構造（図９）であるジルコン酸チタン酸鉛（ＰＺＴ）が圧電材料３１ａとして好適である。
【００３２】
圧電材料３１ａの分極方向は特に限定されるものではないが、図７では圧電材料３１ａは、圧電材料の厚み方向（振動面に対して上向き）となっている。圧電材料３１ａは、振動膜２１の振動で結晶に歪が与えられるため電圧を発生する。圧電材料３１ａは、この電圧を出力して回生電力とすることができる。
【００３３】
また、動電型電気音響変換器２０１の振動膜２１が圧電効果を有する材料で形成されていてもよい。例えば、振動膜２１は、互いに平行に対向する２つの主面を有する圧電特性を示すＰＶＤＦ（ＰｏｌｙＶｉｎｙｌｉｄｅｎｅ  ＤｉＦｌｕｏｒｉｄｅ）等の圧電高分子フィルムである。この振動膜２１は、ＰＶＤＦの主面のそれぞれに、上部電極層および下部電極層（いずれも不図示）が形成される。ＰＶＤＦの分極方向は特に限定されるものではない。例えば、ＰＶＤＦの分極方向は、上下方向（圧電高分子フィルムの厚み方向）とすることができる。
【００３４】
例えば、振動膜２１は、圧電効果を有する材料を樹脂シート内部に分散させて形成されたフィルムで形成してもよい。このフィルムは、図１３のように、樹脂材料と圧電セラミック材料を交互に分散配向した構造である。このように振動膜２１自体が圧電特性を持つ場合、振動膜２１をエネルギー変換手段３１とすることができる。
【００３５】
（実施形態２）
図４は、実施形態２の動電型電気音響変換器４０１を説明する図である。動電型電気音響変換器４０１は、音響信号で振動する振動膜２１の振動の一部を他の電気回路２０２の電源として供給できる電力に変換するエネルギー変換手段３１を備える。図５は、動電型電気音響変換器４０１の音響信号再生方法を説明するフローチャートである。動電型電気音響変換器４０１は、音響信号で振動膜２１を振動させ、振動膜２１の振動の一部を他の電気回路２０２の電源として供給できる電力に変換する音響信号再生方法を行う。
【００３６】
より詳細に説明すると、動電型電気音響変換器４０１は、振動膜２１と、振動膜２１の一方の面に一端が固定されたボイスコイル２３と、磁場が形成された部分にボイスコイル２３の他端を収納し、入力される音響信号で磁場を発生したボイスコイル２３を振動させる磁気回路ユニット２４と、振動膜２１の周縁部と磁気回路ユニット２４を固定支持するフレーム２５と、ボイスコイル２３の振動に基づく振動膜２１の振動から電力を発生させるエネルギー変換手段３１と、を備える。
【００３７】
動電型電気音響変換器４０１は、入力される音響信号で振動膜２１を振動させる（ステップＳ１１）。エネルギー変換手段３１は、振動膜２１から発生する振動の一部を電力に変換する（ステップＳ１２）。
【００３８】
エネルギー変換手段３１は、熱として空間に放出されていた振動膜２１の振動の一部を電力に変換し、回生電力として回収することができる。エネルギー変換手段３１が電力に変換する一部の振動とは、振動膜２１の振動うち、必要とされる音波にならない振動である。例えば、エネルギー変換手段３１が電力に変換する振動膜２１の振動の一部は、所定周波数以上の振動とすることができる。例えば、前述のように、所定周波数は１０ｋＨｚとすることができる。
【００３９】
そして、エネルギー変換手段３１が変換した電力は、例えば、他の電気回路２０２で電源として利用できるように所定電圧の直流に調整される。回生電力を電気回路２０２へ供給すれば、外部の電源（不図示）から電気回路２０２へ供給していた電力を低減できる。このため、動電型電気音響変換器４０１は、外部の電源（不図示）から電気回路２０２へ供給していた電力を低減でき、動電型電気音響変換器４０１及び電気回路２０２を含む電子機器（不図示）の消費電力を低減することができる。
【００４０】
電気回路２０２が、動電型電気音響変換器４０１へ音響信号を入力する増幅器とすることができる。該増幅器は、外部の電源から供給される電力を低減できるとともに、音響信号の増幅率を上げて大音量化を図ることができる。従って、動電型電気音響変換器４０１を搭載する電子機器は、大音量化と低消費電力化との両立が可能である。
【００４１】
（実施形態３）
図６は、実施形態３の動電型電気音響変換器４０３を説明する図である。図６（ａ）は断面図であり、図６（ｂ）は振動膜２１側から見た上面図である。動電型電気音響変換器４０３は、エネルギー変換手段３１が振動膜２１の他方の面に接合される圧電材料３１ａである場合の一例である。
【００４２】
動電型電気音響変換器４０３は、振動膜２１、振動膜２１の一方の面に固定されたボイスコイル２３、ボイスコイル２３下端部を収納する磁気空間を有する磁気回路ユニット２４、磁気回路ユニットと振動膜２１を固定支持するフレーム２５、及び電気を接続する電気端子２６を備えている。磁気回路ユニットは、ヨーク２４−ａ、永久磁石２４−ｂ、ポールピース２４―ｃを含む。
【００４３】
振動膜２１は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の有機フィルムであり、この振動膜に圧電材料３１ａが接合されている。振動膜２１は、音波を発生させる放射部材としての機能する。
【００４４】
振動膜２１の振動方向に着磁した永久磁石２４−ｂの片面にヨーク２４−ａが接着固定され、永久磁石２４−ｂのもう一方の面にポールピース２４−ｃが接合されている。ヨーク２４−ａ上端部とポールピース２４−ｃ周縁部との間の間隔を通ったボイスコイル２３とともに磁気回路が形成されている。また、ボイスコイル２３は、エナメル銅線であるコイル巻線を円形状に整列巻きして塗料で固めた空芯コイルであり、下短部がポールピース２４−ｃとヨーク２４−ａとの間隔に嵌入れており、上端部は振動膜２１と接合されている。
【００４５】
フレーム２５はヨーク２４−ａと振動膜２１の周縁部と接着接合されており、動電型電気音響変換器４０３のケースの役目を果たす、フレーム２５の材質は、例えば、樹脂性材料である。
【００４６】
電気端子２６は、ボイスコイルの巻き線端末と外部接続端子とをハンダ接合したものであり、外部接続端子として圧縮コイルバネが使用されている。電気端子２６に音響信号が入力されると、ボイスコイル２３に電流が流れ、ボイスコイル２３に電磁力が発生し、振動膜２１が振動し、音が発生する。
【００４７】
圧電材料３１ａは振動膜２１の表面に配置される。圧電材料３１ａは図７の構造であり、図８で説明した圧電効果で振動膜２１の振動を電力に変換する。圧電材料３１ａは、音響信号による発生した振動膜２１の振動（力学エネルギー）で内部に歪が生ずるため、振動を電力に変換することができる。
【００４８】
図１０は、圧電材料３１ａの電気−機械のエネルギー変換効率を説明する図である。圧電材料３１ａの電気−機械のエネルギー変換効率は、振動変位量と周波数に依存する。動電型電気音響変換器４０３において、振動膜２１の最大変位を発生する位置に圧電材料３１ａを配置することが好ましい。例えば、振動膜２１の中心部に圧電材料３１ａを配置することができる。また、振動膜２１に、基本共振周波数以降に発生する高次の振動モードが互いに重なり合い、これらが放射面内に上下逆の動きをする分割振動が発生する場合、振動膜２１内の変位の大きい複数の箇所に圧電材料３１ａを配置することができる。さらに、圧電材料３１ａの配置箇所の振動膜２１の振動方向を考慮し、圧電材料３１ａの分極方向を決定することが望ましい。例えば、振動膜２１の振動方向が上下方向（圧電材料３１ａの厚み方向）であれば、圧電材料３１ａの分極方向を圧電材料３１ａの厚み方向とすることが望ましく、振動膜２１の振動方向が横方向（圧電材料３１ａの電極槽（３４、３５）に平行）であれば、圧電材料３１ａの分極方向を圧電材料３１ａの電極槽（３４、３５）に平行とすることが望ましい。
【００４９】
動電型電気音響変換器４０３は、圧電材料３１ａで振動膜２１で発生する振動の振動エネルギーを電力に変換することで、エネルギー回生が可能となる。例えば、電圧安定化手段で電力を一定の電圧に調整することで、動電型電気音響変換器４０３を備える電子機器（不図示）は、回生した電力を電気回路２０２に再利用することができる。これにより動電型電気音響変換器４０３を備える電子機器の消費電力を低減できる。
【００５０】
電気回路２０２が音響信号を増幅する増幅器である場合、回生された電力も供給されることから、磁気回路ユニット２４への電流許容量を増加させることが可能なため、動電型電気音響変換器４０３の大音量化が可能となる。また、回生エネルギーを電池（不図示）に蓄えることで、他のコンポーネントでの電源として利用でき、電子機器全体の消費電力低減が可能となる。
【００５１】
また、圧電材料３１ａは、小型で振動膜２１に接合可能であるため、動電型電気音響変換器４０３の形状を損なうことがない。このため、動電型電気音響変換器４０３は、小型化された電子機器の設計変更せず該電子機器に搭載可能である。そして、動電型電気音響変換器４０３は、消費電力低減や大音量化が可能であることから、小型の電子機器（例えば、携帯電話機、ラップトップ型パーソナルコンピュータ、小型ゲーム機器など）のキーコンポーネントとして好適である。
【００５２】
（実施形態４）
図１１は、実施形態４の動電型電気音響変換器４０４を説明する図である。図１１（ａ）は断面図であり、図１１（ｂ）は振動膜２１’側から見た上面図である。動電型電気音響変換器４０４と図６の動電型電気音響変換器４０３とはエネルギー変換手段３１が異なる。動電型電気音響変換器４０４の振動膜２１’は、音波を発生させる放射部材であるとともにエネルギー変換手段３１でもある。
【００５３】
具体的には、動電型電気音響変換器４０４の振動膜２１’は、圧電効果を有する材料（圧電フィルム）で形成される。例えば、圧電フィルムとして前述したＰＶＤＦが例示できる。圧電フィルムの分極方向は特に限定されるものではない。例えば、圧電フィルムの分極方向は、上下方向（圧電高分子フィルムの厚み方向）とすることができる。また、振動膜２１’が分割振動する場合は、分割振動の状況に応じて振動膜２１’の圧電材料の分極方向を設定することが望ましい。
【００５４】
音響信号が電気端子２６を通じてボイスコイル２３に入力されることで、振動膜２１’は振動する。振動膜２１’が自身の振動を電力に変換することで、動電型電気音響変換器４０４は、図６の動電型電気音響変換器４０３の説明と同様に、この電力を電気回路２０２に再利用することができる。これにより動電型電気音響変換器４０４を備える電子機器は消費電力を低減できる。
【００５５】
動電型電気音響変換器４０３の説明と同様に電気回路２０２が音響信号を増幅する増幅器である場合、動電型電気音響変換器４０４の大音量化が可能となる。また、回生エネルギーを電池（不図示）に蓄え、他のコンポーネントでの電源として利用でき、電子機器全体の消費電力低減が可能となる。
【００５６】
さらに、振動膜２１’自体が圧電効果を持つ材料であるため、図６の動電型電気音響変換器４０３の構成に比べ、圧電材料３１ａの接合などのプロセスや部材点数を削減することができ、製造容易性や信頼性が向上する。
【００５７】
（実施形態５）
図１２は、実施形態５の動電型電気音響変換器４０５を説明する図である。図１２（ａ）は断面図であり、図１２（ｂ）は振動膜２１”側から見た上面図である。動電型電気音響変換器４０５の振動膜２１”も、音波を発生させる放射部材であるとともにエネルギー変換手段３１でもあるが、振動膜の構造が異なる。
【００５８】
具体的には、動電型電気音響変換器４０５の振動膜２１”は、図１３で説明したように圧電効果を有する材料を樹脂シート内部に分散させて形成される。
【００５９】
音響信号が電気端子２６を通じてボイスコイル２３に入力されることで、振動膜２１”は振動する。振動膜２１”が圧電材料部分でこの振動を電力に変換することで、動電型電気音響変換器４０５は、図６の動電型電気音響変換器４０３の説明と同様に、この電力を電気回路２０２に再利用することができる。これにより動電型電気音響変換器４０５を備える電子機器は消費電力を低減できる。
【００６０】
動電型電気音響変換器４０３の説明と同様に電気回路２０２が音響信号を増幅する増幅器である場合、動電型電気音響変換器４０５の大音量化が可能となる。また、回生エネルギーを電池（不図示）に蓄え、他のコンポーネントでの電源として利用でき、電子機器全体の消費電力低減が可能となる。
【００６１】
さらに、振動膜２１”自体が圧電効果を持つ材料であるため、図６の動電型電気音響変換器４０３の構成に比べ、圧電材料３１ａの接合などのプロセスや部材点数を削減することができ、製造容易性や信頼性が向上する。
【実施例】
【００６２】
（評価項目）
本実施形態の動電型電気音響変換器の特性評価を、以下、評価１〜評価４の評価項目で行った。
（評価１）音圧レベル周波数特性の測定
電力量０．５Ｗ入力時の音圧レベルを、素子から所定距離だけ離れた位置に配置したマイクロホンにより測定した。なお、この所定距離は、特に明記しない限り１０ｃｍであり、周波数の測定範囲は１０Ｈｚ〜１０ｋＨｚとした。
（評価２）基本共振周波数の測定
レーザ変位計により、周波数−振幅特性を測定し、基本共振周波数を測定した。
（評価３）振動変位量
レーザ変位計により、周波数−振幅特性を測定し、変位量を測定した。
（評価４）エネルギー変換効率
評価２と評価３の測定データにより、変換効率を測定した。その結果、変換効率が３％以上を○とし、変換効率３％未満を×とした。
【００６３】
以下に実施例と比較例の評価結果を記載する。なお、評価１の音圧レベル周波数特性を実施例と比較例で比較した結果を図１７にまとめて記載する。
（実施例１）
実施形態３の動電型電気音響変換器４０３の特性評価を実施した。評価結果は以下の通りである。
基本共振周波数        ：９２４Ｈｚ
最大振動速度  ：２３５ｍｍ／ｓ
音圧レベル（１ｋＨｚ）        ：９１ｄＢ
音圧レベル（３ｋＨｚ）        ：９２ｄＢ
音圧レベル（５ｋＨｚ）        ：９５ｄＢ
音圧レベル（１０ｋＨｚ）      ：９１ｄＢ
変換効率                      ：○
【００６４】
動電型電気音響変換器４０３は、図１４で示されるように良好な音響特性を有する。さらに、上記の結果より明らかのように、振動エネルギーを高い変換効率で電力に回生することができ、低消費電力化が可能であることが実証された。
【００６５】
（比較例）
比較例として、振動膜がＰＥＴフィルムであり、動電型電気音響変換器４０３の圧電材料３１ａのない動電型電気音響変換器を作成した。振動膜と圧電素子の有無以外は動電型電気音響変換器４０３と同様の構成である。評価結果は以下の通りである。
基本共振周波数    ：９３４Ｈｚ
最大振動速度  ：２０５ｍｍ／ｓ
音圧レベル（１ｋＨｚ）        ：７７ｄＢ
音圧レベル（３ｋＨｚ）        ：７５ｄＢ
音圧レベル（５ｋＨｚ）        ：７６ｄＢ
音圧レベル（１０ｋＨｚ）      ：９７ｄＢ
エネルギー変換効率              ：×
【００６６】
（実施例２）
実施形態４の動電型電気音響変換器４０４の特性評価を実施した。評価結果は以下の通りである。
基本共振周波数        ：９２１Ｈｚ
最大振動速度  ：２２５ｍｍ／ｓ
音圧レベル（１ｋＨｚ）        ：９０ｄＢ
音圧レベル（３ｋＨｚ）        ：８６ｄＢ
音圧レベル（５ｋＨｚ）        ：８４ｄＢ
音圧レベル（１０ｋＨｚ）      ：８３ｄＢ
変換効率                      ：○
【００６７】
動電型電気音響変換器４０４は、図１４と同等の音響特性を有している。さらに、上記の結果より明らかのように、振動膜の材質に変わらず、低消費電力で大音量の動電型電気音響変換器が実現できることが実証された。
【００６８】
（実施例３）
実施形態５の動電型電気音響変換器４０５の特性評価を実施した。評価結果は以下の通りである。
基本共振周波数        ：９０４Ｈｚ
最大振動速度  ：２１５ｍｍ／ｓ
音圧レベル（１ｋＨｚ）        ：９４ｄＢ
音圧レベル（３ｋＨｚ）        ：８９ｄＢ
音圧レベル（５ｋＨｚ）        ：９５ｄＢ
音圧レベル（１０ｋＨｚ）      ：９１ｄＢ
変換効率                      ：○
【００６９】
動電型電気音響変換器４０５は、図１４と同等の音響特性を有している。さらに、上記の結果より明らかのように、振動膜の材質に変わらず、低消費電力で大音量の動電型電気音響変換器が実現できることが実証された。
【００７０】
（実施例４）
実施例４では、動電型電気音響変換器４０３の構造に対して輪郭形状が異なる動電型電気音響変換器を作成した（図１５を参照）。評価結果は以下の通りである。
基本共振周波数        ：８８９Ｈｚ
最大振動速度  ：１９５ｍｍ／ｓ
音圧レベル（１ｋＨｚ）        ：９２ｄＢ
音圧レベル（３ｋＨｚ）        ：８４ｄＢ
音圧レベル（５ｋＨｚ）        ：９０ｄＢ
音圧レベル（１０ｋＨｚ）      ：８６ｄＢ
変換効率                      ：○
【００７１】
本実施例の動電型電気音響変換器は、図１４と同等の音響特性を有している。さらに、上記の結果より明らかのように、振動膜の輪郭形状に変わらず、低消費電力で大音量の動電型電気音響変換器が実現できることが実証された。
【００７２】
（実施例５）
実施例５として、図１６に示すような携帯電話機を用意し、この筐体内に動電型電気音響変換器４０３を搭載した。評価結果は、以下の通りである。
共振周波数        ：７７５Ｈｚ
音圧レベル（１ｋＨｚ）        ：８５ｄＢ
音圧レベル（３ｋＨｚ）        ：８４ｄＢ
音圧レベル（５ｋＨｚ）        ：８９ｄＢ
音圧レベル（１０ｋＨｚ）      ：８６ｄＢ
エネルギー変換効率              ：○
【符号の説明】
【００７３】
２１、２１’、２１”：振動膜
２３：ボイスコイル
２４：磁気回路ユニット
２４−ａ：ヨーク
２４−ｂ：永久磁石
２４−ｃ：ポールピース
２５：フレーム
２６、２７：電気端子
３１：エネルギー変換手段
３１ａ：圧電材料
３２：電圧安定化手段
３３：電池
３４：上部電極層
３５：下部電極層
２０１：動電型電気音響変換器
２０２：電気回路
３０１：エネルギー回生回路
４０１〜４０５：動電型電気音響変換器
【図１】
2011142493.tif 000003
【図２】
2011142493.tif 000004
【図３】
2011142493.tif 000005
【図４】
2011142493.tif 000006
【図５】
2011142493.tif 000007
【図６】
2011142493.tif 000008
【図７】
2011142493.tif 000009
【図８】
2011142493.tif 000010
【図９】
2011142493.tif 000011
【図１０】
2011142493.tif 000012
【図１１】
2011142493.tif 000013
【図１２】
2011142493.tif 000014
【図１３】
2011142493.tif 000015
【図１４】
2011142493.tif 000016
【図１５】
2011142493.tif 000017
【図１６】
2011142493.tif 000018
【図１７】
2011142493.tif 000019