(57)【要約】【課題】放音管を長くして共鳴周波数を下げることができ、筐体を小型で薄型に構成できる圧電発音部品を提供する。【解決手段】筐体２０の内部に圧電振動板１０を収納し、筐体２０の内部と圧電振動板１０との間に共鳴室２６を形成する。一端が筐体２０の側壁に開口し、他端が共鳴室２６の中に向かって圧電振動板１０とほぼ平行に延びる放音管２７が設けられている。【選択図】                図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体の内部に圧電振動板を収納し、筐体の内部と圧電振動板との間に共鳴室を形成してなる圧電発音部品において、
一端が上記筐体の側壁に開口し、他端が上記共鳴室の中に向かって圧電振動板とほぼ平行に延びる放音管が設けられていることを特徴とする圧電発音部品。
【請求項２】
上記筐体は、上記圧電振動板の外周部を保持する樹脂製ケースと、ケースの開口部を閉じる樹脂製カバーとからなり、
上記共鳴室はカバーと圧電振動板との間に形成され、
上記放音管は上記圧電振動板と対面するカバーの上壁部に沿って一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電発音部品。
【請求項３】
上記筐体は、上記圧電振動板の外周部を保持する樹脂製ケースと、ケースの開口部を閉じる樹脂製カバーとからなり、
上記共鳴室はケースと圧電振動板との間に形成され、
上記放音管は上記圧電振動板と対面するケースの上壁部に沿って一体成形されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電発音部品。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は圧電サウンダや圧電スピーカなどの圧電発音部品、特に広い低音域を再生するに適した圧電発音部品に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
【特許文献１】特開平１１−１９６４９４号公報
【特許文献２】実開平６−６９９９８号公報
近年、幅広い周波数帯域、特に低周波数帯域で幅広くかつ十分な音圧を得ることができる圧電発音部品が求められている。
図５は圧電発音部品の基本的な構造の一例を示す。
図において、筐体１の上壁部２の下面には、下方に向かって垂設された円筒状の内壁部３が一体に形成され、この内壁部３の下端に圧電振動板４がシリコーンゴムなどの接着剤５によって固定されている。内壁部３と振動板４との間に共鳴室６が形成されている。筐体１の上壁部２には、放音孔７が形成されている。
【０００３】
上記構造の圧電発音部品の場合、その共鳴室６の共鳴周波数ｆは、次のヘルムホルツの共鳴式により求められる。
ｆ＝（ｃ／２π）×［πａ２  ／Ｖ（Ｌ＋１．３ａ）］１／２
この式において、ｆは共鳴周波数，ｃは音速，Ｖは共鳴室の容積，Ｌは放音孔の長さ、ａは放音孔の半径をそれぞれ表す。
【０００４】
上式から、共鳴周波数を下げるためには、
（１）共鳴室の容積を大きくする、
（２）放音孔を小さくする、
（３）放音孔を長くする、
という３つの方法が考えられる。
（１）の共鳴室の容積を大きくすると、製品の小型化や薄型化を阻害する欠点があり、（２）の放音孔を小さくすると、放音孔から出入りする空気にダンピングがかかり、音圧が小さくなる欠点がある。そのため、（３）の方法つまり放音孔を長くすることが、製品の小型化や薄型化を損なわずに共鳴周波数を下げるのに効果的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１には、筐体の上壁部から下方に向かって円筒状の放音管を突設したものや（図６の（ａ）参照）、上壁部から下方に向かって延びた後、水平方向に屈曲した形状の放音孔を設けたもの（図６の（ｂ）参照）などが開示されている。１は筐体、４は振動板、６は共鳴室、７は放音管である。
しかし、前者の場合には、放音管７を長くすると、自動的に製品高さが高くなる欠点がある。また、後者の場合には、製品高さは前者に比べて低くできるが、放音管７を屈曲させる必要があるため、放音管７を筐体１と一体成形品で構成するのが困難であり、部品点数が増えるためコスト上昇を招くという問題がある。
【０００６】
特許文献２には、圧電振動板を装着する共鳴体を兼ねるインシュレータに鉛直下向きの放音孔を設け、インシュレータがその放音孔が下向きの状態で下方が解放されたケース内に下から内装された防水型ブザーが開示されている。
上記インシュレータの放音孔を構成する管部は、圧電振動板に対してほぼ平行に延びているが、共鳴室より外方へ突出しているため、インシュレータが大型になるという欠点がある。また、インシュレータがケースの内部に収納されるので、ケースはさらに大型になるという欠点があった。
【０００７】
そこで、本発明の目的は、放音管を長くして共鳴周波数を下げることができ、筐体を小型で薄型に構成できる圧電発音部品を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、筐体の内部に圧電振動板を収納し、筐体の内部と圧電振動板との間に共鳴室を形成してなる圧電発音部品において、一端が上記筐体の側壁に開口し、他端が上記共鳴室の中に向かって圧電振動板とほぼ平行に延びる放音管が設けられていることを特徴とする圧電発音部品を提供する。
【０００９】
本発明では、放音管の一端が筐体の側壁に開口しており、他端が筐体の内部と圧電振動板との間に形成される共鳴室の中に向かって圧電振動板とほぼ平行に延びるように構成されている。つまり、放音管が筐体の内部に向かって突設されているので、放音管を長くしても筐体が大型になることがない。しかも、放音管が圧電振動板とほぼ平行に延びるので、筐体の厚みが増大せず、薄型化を実現できる。
このように放音管を長くしても、筐体の外寸には影響を及ぼさないので、小型で低周波の圧電発音部品を実現できる。
放音管は真っ直ぐに延びる管であるから、筐体と一体に形成でき、製造も容易である。
【００１０】
請求項２のように、筐体は、圧電振動板の外周部を保持する樹脂製ケースと、ケースの開口部を閉じる樹脂製カバーとからなり、共鳴室はカバーと圧電振動板との間に形成され、放音管は圧電振動板と対面するカバーの上壁部に沿って一体成形された構造としてもよい。
この場合には、圧電振動板を保持しているケースとは別体のカバーに、放音管が一体成形されるので、カバーの成形が簡単である。また、放音管を上壁部に沿って形成することで、放音管を上壁部から離れた位置に形成する場合に比べて上壁部と圧電振動板との距離を短縮できるので、筐体を薄型に構成できるとともに、放音管の内径を小さくする必要がないので、音圧も確保できる。
【００１１】
請求項３のように、筐体は、圧電振動板の外周部を保持する樹脂製ケースと、ケースの開口部を閉じる樹脂製カバーとからなり、共鳴室はケースと圧電振動板との間に形成され、放音管は圧電振動板と対面するケースの上壁部に沿って一体成形された構造としてもよい。
この場合は、圧電振動板を保持しているケースに放音管を一体成形したものであり、請求項２と同様な効果を有する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１〜図３は本発明にかかる圧電発音部品の一例である圧電ブザーを示す。
この圧電ブザーは、四角形板状の圧電振動板１０と、この圧電振動板１０を収容した四角形箱型の筐体２０とを備え、表面実装部品として構成されている。
【００１３】
圧電振動板１０は、金属板１１と、その中央部に接着された圧電体１２とで構成されたユニモルフ形振動板である。金属板１１はばね弾性を備えた板材よりなり、その表面にはエポキシ、ポリイミド、ポリアミドイミドなどの樹脂コーティングが施されている。ここでは、□８ｍｍ×厚み２０μｍの４２Ｎｉで構成した。圧電体１２は、圧電セラミック板よりなり、ここでは□６．７ｍｍ×厚み４０μｍのＰＺＴ板を用いた。圧電体１２の表面には、ほぼ全面に形成された第１電極１２ａと、１つの辺に沿って島状に形成された第２電極１２ｂとが設けられ、両電極１２ａ，１２ｂは電気的に分離されている。圧電体１２の裏面にも表面と対称形状の電極が形成されており、表面の第１電極１２ａは裏面の第２電極と、表面の第２電極１２ｂは裏面の第１電極とそれぞれ端面に設けられた電極を介して接続されている。圧電体１２を金属板１１に接着したとき、金属板１１の表面には樹脂コーティングが形成されているので、圧電体１２の裏面電極は金属板１１と電気的に絶縁される。
【００１４】
筐体２０は、断面凹形の樹脂製ケース２１と、ケース２１の上面開口部を閉じる断面逆凹形の樹脂製カバー２５とで構成されている。図２に示すように、ケース２１の対向する２辺の側壁にはそれぞれ端子２２，２３がインサート成形されており、これら端子２２，２３の内側端部はケース２１の側壁内面に露出しており、外側端部はケース２１の外側面から底面に沿って折り曲げられている。この実施例の端子２２，２３の内側端部は、ケース２１の外形寸法をできるだけ短縮できるように、ケース２１の底面に対して垂直に延びている。つまり、ケース２１の内側壁に沿って形成されている。ケース２１の側壁内面には、ステップ状の支持部２１ａが形成されており、圧電振動板１０の周縁部がこの支持部２１ａ上に載置されている。支持部２１ａの上面には、端子２２，２３の内側面に沿って立ち上がる隔壁部２１ｂが形成されており、この隔壁部２１ｂによって圧電振動板１０の周縁を位置規制するとともに、金属板１１が端子２２，２３と接触するのを防止している。圧電振動板１０の第１電極１２ａと一方の端子２２、第２電極１２ｂと他方の端子２３とは、それぞれ導電性接着剤３１によって電気的に接続されている。このとき、導電性接着剤３１と金属板１１とが短絡しないように、金属板１１の端部には絶縁性接着剤（例えばウレタン系接着剤）３０が予め塗布されている。圧電振動板１０の周囲とケース２１との間は、例えばシリコーン系接着剤などの弾性接着剤（図示せず）によって封止されている。ケース２１の底面には、開放孔２１ｃが形成されている。
【００１５】
カバー２５はケース２１の上面開口部に接着剤により固定され、カバー２５と圧電振動板１０との間に共鳴室２６が形成される。圧電振動板１０と対面するカバー２５の上壁部２５ａには、一端がカバー２３の側壁２５ｂに開口し、他端が上壁部２５ａに沿って内側に延びる放音管２７が一体に形成されている。つまり、放音管２７は、共鳴室２６の中に向かって圧電振動板１０と平行に真っ直ぐ延びており、放音管２７は圧電振動板１０の振動部分と領域Ｓで対面している。図２，図３に示すように、放音管２７の側壁の一部は上壁部２５ａで構成されている。
【００１６】
上記構成の圧電ブザーは、次のようにして組み立てられる。
まず、圧電振動板１０を支持部２１ａに載置し、絶縁性接着剤３０が金属板１１の側縁部に塗布、硬化される。次に、絶縁性接着剤３０の上を跨ぐように導電性接着剤３１が塗布、硬化され、圧電体１２の第１電極１２ａと一方の端子２２とが接続され、第２電極１２ｂと他方の端子２３とが接続される。導電性接着剤３１の一部は金属板１１の上にも塗布されるが、金属板１１の表面には樹脂コーティングが施されているので、導電性接着剤３１と金属板１１とが短絡することはない。
上記のように導電性接着剤３１を塗布、硬化させた後、圧電振動板１０の周囲とケース２１との間が弾性接着剤によって封止される。その後、ケース２１の上面開口部はカバー２５によって閉鎖される。
【００１７】
上記圧電発音部品を回路基板に表面実装し、端子２２，２３間に所定の交流信号を印加すると、端子２２，２３と電気的に接続された圧電体１２の表裏面に電界が印加され、圧電体１２は平面方向に伸縮する。圧電体１２は伸縮しない金属板１１に接着されているので、圧電振動板１０は全体として厚み方向に面積屈曲振動する。圧電振動板１０の振動によって共鳴室２６に音波が発生し、その音波は共鳴室２６と放音管２７とで共鳴する。この共鳴により強調された低音域の音波が、放音管２７から外部へ放射される。
【００１８】
ヘルムホルツの共鳴式から明らかなように、放音管２７を長くすれば、それだけ共鳴室２６の共鳴周波数を低周波数側へシフトさせることができ、低周波数帯域で幅広い音圧を得ることができる。放音管２７は、共鳴室２６の内方に向かって延びているので、放音管２７を長くしても、筐体２０が大型にならず、しかも放音管２７が圧電振動板１０と平行に延びているので、筐体１０の厚みも増加しない。そのため、小型で薄型、かつ低周波の圧電発音部品を得ることができる。特に、実施例のように放音管２７を上壁部２５ａに沿って形成した場合には、上壁部２５ａと圧電振動板１０との距離を短縮できるので、筐体２０を薄形に構成できるとともに、放音管２７の内径を小さくする必要がないので、音圧も確保できる。
また、放音管２７は屈曲しない真っ直ぐな管であるから、カバー２５と一体成形するのも容易である。
【００１９】
図４は本発明に係る圧電発音部品の第２実施例を示す。なお、第１実施例と同一機能部分には同一符号を付して重複説明を省略する。
この実施例の筐体２０は、断面逆凹形の樹脂製ケース２１と平板状のカバー２５とからなる。ケース２１の内部には、ステップ状の支持部２１ａが形成されており、この支持部２１ａに圧電振動板１０の周辺部が支持され、図示しない弾性接着剤によって封止されている。
この実施例の圧電振動板１０は、金属板１１に圧電体１２を接着した公知のユニモルフ形振動板であり、リード線１３，１４を金属板１１と圧電体１２の表面電極とにそれぞれ半田付けしたものである。リード線１３，１４はケース２１から外部へ引き出されている。
この場合には、ケース２１の上壁部２１ｄに沿って、圧電振動板１０と平行に延びる放音管２７が一体に形成されている。放音管２７の一端はケース２１の側壁に開口しており、他端はケース２１と圧電振動板１０とで構成される共鳴室２６内に向かって延びている。
この実施例の場合も、第１実施例と同様に、筐体２０を小型かつ薄型に構成できるとともに、放音管２７を長くできるので、共鳴室２６の共鳴周波数を低周波化することができる。
【００２０】
上記実施例では、圧電振動板を四角形状とし、筐体も四角形箱型に形成したが、圧電振動板を円板状とし、筐体を円筒形状としてもよい。
圧電振動板は金属板に圧電体を接着した構造のユニモルフ形振動板に限らず、金属板の両面に圧電体を接着したバイモルフ形振動板や、複数の圧電セラミックス層からなる積層圧電体で構成したバイモルフ形振動板であってもよい。
また、放音管は、カバーの上壁部あるいはケースの上壁部に沿って設けたものに限らず、上壁部とは離れた部位に設けたものでもよい。ただ、上壁部に沿って設けた場合には、筐体の厚みをより薄くできる利点がある。
なお、放音管をケースまたはカバーと一体成形したが、別体で構成することもできることは勿論である。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように、本発明による圧電発音部品では、一端が筐体の側壁に開口し、他端が共鳴室の中に向かって圧電振動板とほぼ平行に延びる放音管を設けたので、放音管を長くしても筐体が大型にならず、しかも放音管が圧電振動板とほぼ平行に延びるので、筐体の厚みが増大せず、薄型に構成できる。そのため、小型でかつ薄型で、低周波の圧電発音部品を実現できる。
さらに、放音管を屈曲させることなく、真っ直ぐに形成すればよいので、構造が簡単になり、筐体と一体に形成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる圧電発音部品の第１実施例の平面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線による階段断面図である。
【図３】図１のＢ−Ｂ線断面図である。
【図４】本発明にかかる圧電発音部品の第２実施例の断面図である。
【図５】一般的な圧電発音部品の一例の断面図である。
【図６】従来の圧電発音部品を示す断面図である。
【符号の説明】
１０            圧電振動板
２０            筐体
２１            ケース
２５            カバー
２５ａ          上壁部
２６            共鳴室
２７            放音管
【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】
2004328189.tif 000007
【図６】
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