(57)【要約】【課題】高温環境でも弾性率などの物性の変化が少なく、また、長期間使用しても特性の劣化が少なく音圧を維持できる警報用スピーカを提供する。【解決手段】警報用スピーカ１は、ハウジング２に収納され所定周波数帯域の警報音を出力するスピーカユニット３を備える。スピーカユニット３は、駆動振動に応じて圧電効果により振動する圧電板３１と、圧電板３１に駆動される振動板３２とを備える。振動板３２はアルミニウムにより形成される。ハウジング２は、スピーカユニット３から出力された音波を外部空間に出力する音孔２３１と、振動板３２と音孔２３１との間の空間であるキャビティ２１１とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電効果により駆動される振動板を備え所定周波数帯域の警報音を出力するスピーカユニットと、前記スピーカユニットを収納するハウジングとを備え、前記ハウジングは、前記スピーカユニットから出力された音波を外部空間に出力する音孔と、前記振動板と音孔との間の空間であるキャビティとを備え、前記振動板は金属により形成されていることを特徴とする警報用スピーカ。
【請求項２】
前記振動板は、音波を出力する向きに向かって径を大きくするコーン型であって、前記振動板の外側に曲率中心を有する曲面を形成することを特徴とする請求項１記載の警報用スピーカ。
【請求項３】
前記振動板は、アルミニウムにより形成されていることを特徴とする請求項１記載の警報用スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、警報音を出力する警報用スピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、テレビジョン受像機やパーソナルコンピュータ等に用いるスピーカ装置は、音圧周波数特性のピークやディップを抑制するために様々な技術が採用されている。たとえば、特許文献１には、音響管の側壁に音波を抑制する制動機構を設けることにより、周波数特性の平坦化を行う技術が開示されている。特許文献１に記載されたスピーカ装置は、図によれば、コーン型の振動板を備えたスピーカユニットが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−３０７９８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スピーカユニットの振動板には、樹脂フィルムを用いたものがある。樹脂フィルムの振動板は、内部損失が比較的大きく、共振の尖鋭度が抑制されるから、周波数特性の平坦化に寄与する効果がある。
【０００５】
一方、上述のような周波数特性の平坦化が要求されるスピーカ装置ではなく、警報音の出力に特化された警報用スピーカも提供されている。警報用スピーカは、車両に搭載される場合のように、過酷な温度環境にさらされる場合がある。たとえば、車両に搭載されたスピーカ装置の環境は、夏場には非常に高温になることがあり、樹脂フィルムの軟化により振動板の弾性率が変化し、結果的に音圧が変化することがある。また、過酷な温度環境で使用されると樹脂フィルムが経年的に劣化し、振動板の弾性率が変化することにより、長期間の使用では音圧が低下するという問題も生じる。
【０００６】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、長期間使用しても音圧を維持できる警報用スピーカ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】
【０００７】
本発明に係る警報用スピーカは、圧電効果により駆動される振動板を備え所定周波数帯域の警報音を出力するスピーカユニットと、スピーカユニットを収納するハウジングとを備え、ハウジングは、スピーカユニットから出力された音波を外部空間に出力する音孔と、振動板と音孔との間の空間であるキャビティとを備え、振動板は金属により形成されていることを特徴とする。
【０００８】
この警報用スピーカにおいて、振動板は、音波を出力する向きに向かって径を大きくするコーン型であって、振動板の外側に曲率中心を有する曲面を形成することが好ましい。
【０００９】
この警報用スピーカにおいて、振動板は、アルミニウムにより形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の構成によれば、振動板が金属により形成されているから、高温環境でも弾性率などの物性の変化が少なく、また、長期間使用しても特性の劣化が少なく音圧を維持できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】（ａ）は実施形態を示す正面図、（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。
【図２】同上の側面図である。
【図３】同上の背面図である。
【図４】図１（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】同上の外観を示す斜視図である。
【図６】同上の要部を拡大した断面図である。
【図７】同上の動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下に説明する警報用スピーカは、外部からオンを指示する報知信号が入力されると、警報音として用いられる周波数帯域の音を出力するように構成されている。この警報用スピーカは、たとえば、車両に搭載され、車両の異常を示す報知信号が入力されたときに警報音を出力する装置に用いられる。
【００１３】
図１ないし図５に示すように、警報用スピーカ１は、警報音を出力する方向の寸法が他方向の寸法よりも小さく形成されたハウジング２を備える。以下、ハウジング２から警報音を出力する方向をハウジング２の厚み方向とする。すなわち、図１（ｂ）における左右方向がハウジング２の厚み方向になる。
【００１４】
ハウジング２は、警報音を出力するスピーカユニット３と、スピーカユニット３を鳴動させるための駆動信号を生成する回路部４と、電源としての電池５とを収納する。ハウジング２の内部空間には、スピーカユニット３が配置されるスピーカ収納部２１と、回路部４および電池５が配置される回路収納部２２とが設けられる。
【００１５】
ハウジング２における厚み方向の一側である前壁２３には、警報音を外部に出力する音孔２３１が開口する。スピーカ収納部２１において、スピーカユニット３と前壁２３とに囲まれる部位には、キャビティ２１１が形成される。さらに、ハウジング２において、回路収納部２２を設けた部位の側壁には、外部から報知信号が入力されるコネクタ６が設けられる。
【００１６】
報知信号がコネクタ６を介して回路部４に入力されると、回路部４はスピーカユニット３に駆動信号を出力し、スピーカユニット３を駆動して警報音を発生させる。スピーカユニット３から出力された警報音は、キャビティ２１１を通り音孔２３１からハウジング２の外部に出力される。キャビティ２１１は、共鳴を利用して警報音として用いられる周波数帯域の音圧を高めるために設けられている。
【００１７】
以下では、図１（ａ）に従って上下方向を規定する。ハウジング２は、後面が開口したケース本体２５と、ケース本体２５の後面を塞ぐカバー２７とにより外郭が形成される。ハウジング２を正面から投影した外周形状は、下部が上に開いたコ字状であり、上部において下に開いた半円状になっている。すなわち、ハウジング２は、正面視における外周形状が全体として、逆Ｕ字状かつＵ字の開端間を直線で閉じた形状を有している。
【００１８】
ケース本体２５は、ハウジング２における前壁２３の周縁から全周に亘って周壁が後方に突設され、さらに、前壁２３の後面からハウジング２の内部空間を上下に２分割する仕切壁２４が突設される。仕切壁２４はケース本体２５の上部の周壁（以下、「上周壁」という）と連続し、ケース本体２５の上周壁と仕切壁２４とにより上述したキャビティ２１１を円形に囲む壁が形成される。
【００１９】
前壁２３からの仕切壁２４の突出寸法は、前壁２３からの周壁の突出寸法よりも小さく、ケース本体２５の上周壁には、仕切壁２４の後端に連続した肩部（符号なし）が形成される。ケース本体２５の上周壁には肩部よりも前方に段差部２５１が形成され、仕切壁２４には段差部２５１に連続する段差部２４１が形成される。段差部２４１，２５１は、ケース本体２５の上周壁と仕切壁２４とに囲まれる部位の内寸が、段差部２４１，２５１の前側で後側よりも狭くなるように形成される。
【００２０】
ところで、ケース本体２５の内部には、ケース本体２５の上周壁に形成された肩部および仕切壁２４の後端縁により支持される中枠２６が配置される。中枠２６は、ケース本体２５の上周壁と仕切壁２４とにより支持される支持板２６０と、支持板２６０の中央部に形成された開口の周縁から後方に突設された分離壁２６２とを連続一体に備える。支持板２６０の外周部の前面には、中枠２６をケース本体２５に取り付けた状態において、段差部２４１，２５１に対向する保持凸部２６１が支持板２６０の全周に亘って突設される。
【００２１】
一方、カバー２７は、板状に形成され、ケース本体２５に設けた周壁の後端縁に周部が支持される。カバー２７の前面には中枠２６の分離壁２６２の後端部を囲むように支持リブ２７１が突設される。なお、分離壁２６２の一部には支持リブ２７１との間に隙間が形成され、この隙間を通してスピーカユニット３と回路部４とが電気的に接続される（図４参照）。
【００２２】
上述した構成により、ケース本体２５とカバー２７とに囲まれるハウジング２の内部空間は、仕切壁２４と中枠２６とにより仕切られる。ケース本体２５の上周壁と仕切壁２４と中枠２６とカバー２７とに囲まれた空間は、上述したスピーカ収納部２１としてスピーカユニット３を収納するとともにキャビティ２１１を形成する。また、ケース本体２５の残りの周壁と仕切壁２４と中枠２６とカバー２７とに囲まれた空間は、上述した回路収納部２２として回路部４および電池５を収納する。
【００２３】
ケース本体２５の前壁２３において、上周壁と仕切壁２４とに囲まれたキャビティ２１１に対応する領域の外周部には、複数個（図示例は４個）の音孔２３１が形成される。上述したように、ケース本体２５の上周壁と仕切壁２４とは、キャビティ２１１を円形に囲む壁を形成している。音孔２３１は、この壁に沿った円周上に等間隔に配列される。本実施形態では、ハウジング２の正面視において、４個の音孔２３１が上下と左右とに形成される。また、前壁２３の後面には、音孔２３１の内周縁に沿って後方に向かって円環状の制御リブ２３２が突設されている。
【００２４】
ところで、スピーカユニット３は、駆動信号を受けて振動を発生させる駆動部として圧電バイモルフを用いた圧電板３１を備え、圧電板３１とともに振動して警報音を発生させる振動板３２を備える。すなわち、振動板３２は圧電板３１の厚み方向の一面に結合されており、圧電板３１は圧電効果により振動板３２を駆動する。圧電バイモルフを形成する圧電材料には、たとえば、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）が用いられる。
【００２５】
振動板３２は、薄厚の金属材料により形成され、圧電板３１の厚み方向において圧電板３１から離れるに従って径を広げるコーン型に形成されている。すなわち、振動板３２は圧電板３１の厚み方向に沿った中心線を有する回転体であって、中心線に沿う方向において圧電板３１からの距離が、指数関数状ないし楕円曲線状に変化する形状に形成されている。言い換えると、振動板３２は、前記中心線とは反対側（振動板３２の外側）に曲率中心を有する曲面をなしたカーブドコーンを形成している。
【００２６】
コーン型の振動板３２は、共振の尖鋭度が比較的小さく、振動板３２の共振周波数が圧電板３１の共振周波数と一致していない場合でも音圧の低下が生じにくいという長所を有している。そのため、スピーカユニット３は、製品ごとの音圧のばらつきが少なくなり、歩留まりよく所要の音圧を確保することができる。また、後述するようにコーン型の振動板３２は、外周部が撓むように保持されるから、振動板３２での集中が生じにくいという特徴を有している。すなわち、車両に搭載する場合のように外部からの飛散物が衝突しやすい環境では、ドーム型の振動板を用いると振動板が飛散物により凹んで音圧に影響することがあるが、コーン型の振動板３２では飛散物による変形が生じにくいから音圧への影響が少ない。
【００２７】
さらに、振動板３２は金属材料により形成されているから、車両に搭載する場合のような高温環境で使用する場合でも弾性率などの物性の変化がほとんどなく、さらには、高温と低温とを繰り返すことによる劣化も生じにくい。すなわち、温度環境や経年変化による音圧の変化が少なく、長期間に亘って使用することができる。振動板３２を形成する金属材料は、剛性が高く、かつ音速の大きい材料が適している。このような特性を備えた振動板３２を用いることにより、音エネルギーの損失が少なく共振周波数において高い音圧が得られる。この種の金属材料として、本実施形態は、アルミニウムを選択しているが、チタン、マグネシウム合金などの他の金属を用いることも可能である。
【００２８】
スピーカユニット３は、ケース本体２５に設けた段差部２４１，２５１と中枠２６の支持板２６０との間に、振動板３２の外周部が挟持されることにより、ハウジング２に取り付けられる。段差部２４１，２５１には、図６に示すように、凹溝２５３が形成され（図示例は、段差部２５１を示している）、凹溝２５３には環状に形成された弾性部材２５２が嵌め込まれる。弾性部材２５２の一部は凹溝２５３から露出する。振動板３２の外周部は、支持板２６０の保持凸部２６１と段差部２４１，２５１との間に挟まれ、この状態において弾性部材２５２が振動板３２の外周部に弾接し、振動板３２からケース本体２５への振動の伝達が抑制される。
【００２９】
さらに、振動板３２の外周部であって保持凸部２６１に当接しない部位には、前方に凸となるように湾曲した撓み部３２２が形成される。撓み部３２２は、振動板３２からケース本体２５や中枠２６への振動の伝達を抑制する機能を有する。したがって、撓み部３２２および弾性部材２５２により、振動板３２からハウジング２に振動エネルギーが伝達されることによる損失を抑制することになり、振動板３２の振動エネルギーが効率よく音波に変換されることになる。
【００３０】
上述したように、ケース本体２５においてスピーカユニット３の前方にはキャビティ２１１が形成され、キャビティ２１１は、制御リブ２３２により中央部空間と外周部空間とに仕切られている。また、制御リブ２３２は振動板３２との間に隙間を有し、この隙間を介してキャビティ２１１の中央部空間と外周部空間とが連通している。外周部空間は音孔２３１を通してハウジング２の外部空間と連通する。したがって、スピーカユニッ３から出力された音波は、キャビティ２１１の中央部空間から前記隙間を通り、さらに、キャビティ２１１の外周部空間を通して音孔２３１からハウジング２の外部空間に出力される。
【００３１】
前記構造のキャビティ２１１がハウジング２に設けられていることにより、スピーカユニット３から出力された警報音の音圧がヘルムホルツ共鳴の原理による共鳴を利用して高められることになる。すなわち、図７に示すように、圧電板３１のみの周波数特性（特性Ａ０）は尖鋭度が大きく音圧が小さいが、圧電板３１と振動板３２とを組み合わせた周波数特性（特性Ａ１）は尖鋭度が小さく警報音に対する音圧が高くなる。さらに、圧電板３１と振動板３２とキャビティ２１１とを組み合わせることにより、図７に周波数特性（特性Ａ２）で示すように、警報音に対してさらに高い音圧が得られる。
【００３２】
上述したように、ハウジング２の下部には、ケース本体２の下部の周壁と仕切壁２４と中枠２６とカバー２７とに囲まれた回路収納部２２が形成されている。回路収納部２２のうちケース本体２の下部の周壁と仕切壁２４とに囲まれる空間には電池５が収納され、残りの空間には回路基板に実装された回路部４が収納される。電池５は容量の大きい１次電池であるリチウム電池が用いられる。さらに、回路基板には複数本の端子ピン６１が接続される。端子ピン６１の一部は、図２のように、ハウジング２の側壁に連続一体に設けた筒部６２の内側に配置され、筒部６２と端子ピン６１とによりコネクタ６が形成される。
【００３３】
ハウジング２の後面には、取付ねじ８を用いて他部材にハウジング２を取り付けるための取付台７が形成されている。取付台７は、上向きおよび後向きに開いた取付溝７１を備え、取付溝７１は、下部において、前部の左右幅が後部の左右幅よりも広い蟻溝状に形成されている。つまり、取付溝７１の下部には、前部に広幅部７１１が形成され、後部に狭幅部７１２が形成されている。狭幅部７１２の左右幅は取付ねじ８の脚部の直径程度に形成され、広幅部７１１の左右幅は取付ねじ８の頭部の幅程度に形成される。また、広幅部７１１の前後幅は、取付ねじ８の頭部の厚み寸法程度に形成される。したがって、取付けねじ８の頭部を広幅部７１１に挿入することによって、ハウジング２に取付けねじ８が結合される。なお、取付ねじ８には、四角頭のねじが用いられる。
【符号の説明】
【００３４】
２  ハウジング
３  スピーカユニット
３２  振動板
２１１  キャビティ
２３１  音孔
【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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【図６】
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【図７】
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