(57)【要約】  セラミック板を金属ダイヤフラム振動板の中央に取り付けた状態で、音響装置から出力されてアンプを経ながら増幅され、電気線を介して、 音声の電気的信号が伝達されるようにし、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに音響を拡声可能にし、金属ダイヤフラム振動板が固定される共鳴筒に、一方がばねの弾性を受けながら支持された弾性支持片における他方の尖った端部が、セラミック板の振動を制御するようにし、高音から低音に至るまで、安定した音響が拡声されるようにし、セラミック板が中央に取り付けられる金属ダイヤフラム振動板の円周状の周りに折曲部位を形成して、中・高音帯域の歪み周波数を減衰するように構成されることを特徴とする。  【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック板（２）を金属ダイヤフラム振動板（３）の中央に取り付けて、不燃材の振動部材（１）を形成した状態で、音響装置（１０）から音声の電気的信号が出力され、アンプ（１１）を経ながら増幅され、電気線（１２）を介して伝達され、
前記振動部材（１）の金属ダイヤフラム振動板（３）を、共鳴筒（５）の開放部位に固定させ、
前記共鳴筒（５）の内部において、弾性支持片（７）の尖った端部が、前記セラミック板（２）と選択的に振動を制御するように構成したことを特徴とする不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置。
【請求項２】
前記弾性支持片（７）は、前記共鳴筒（５）の内部において、一方がばね（６）の弾性力を受けるように支持し、他方の尖った端部が、前記セラミック板（２）と選択的に振動を制御するようにし、高音から低音に至るまで、均一な音質の音声信号に拡声するように構成したことを特徴とする請求項１に記載の不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置。
【請求項３】
前記セラミック板（２）が中央に取り付けられる金属ダイヤフラム振動板（３）の円周状の周りに折曲部位（４）を形成し、高音のハウリングを安定化させるように構成したことを特徴とする請求項１に記載の不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置。
【請求項４】
前記共鳴筒（５）の内面には、前記金属ダイヤフラム振動板（３）の材質による周波数特性により波形の歪みを引き起こす帯域の周波数を吸収して除去する吸音材（８）を付着し、良質の音を、火災時の温度と水分のような外部の影響を受けずに聴取可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置。
【請求項５】
中央に円形孔（２１）が設けられた金属ダイヤフラム振動板（２０）の両面に互いに異なるダイアメーター値を有するセラミック板（２２）（２３）を、並列回路を構成して取り付けることにより、両セラミック板（２２）（２３）を通じて、周波数の幅が広くなるとともに、低域周波数の幅が広くなった振動を金属ダイヤフラム振動板（２０）に伝達可能であり、ダイナミックな音声を、火災時の温度と水分のような外部の影響を受けずに聴取可能に構成したことを特徴とする請求項１に記載の不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置に係り、さらに詳しくは、セラミック板を金属ダイヤフラム振動板に取り付けた状態で、共鳴筒内において、ばねの弾性力を受ける弾性支持片の尖った端部により振動を制御することにより、音響装置から出力されてアンプを経ながら増幅され、電気線を介して伝達される音声の電気的信号が、高音から低音に至るまで、良質の音声信号として、不燃材のセラミック板と金属ダイヤフラム振動板を通じて出力されるようにし、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに音声を出力することができるようにした、不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、周囲に存在するほとんど全ての騒音は、波動の形態で伝達される。例えば、耳に聞こえる音、目に入る光、テレビとラジオに受信される電磁波等が波動運動の形態で伝達される。
【０００３】
耳に聞こえる音は、物体の振動により作られた波動であって、音は、ヒトの外耳道、すなわち、耳の穴から入り、鼓膜で振動され、鼓膜の内側の内耳における細胞が刺激を受け、脳に伝達されて聞くことができる。
【０００４】
人間が聞くことができる音の範囲は、聴覚能力により異なるが、２０〜２０，０００Ｈｚであり、人間の聴覚に適当な音は、１２５〜８，０００Ｈｚである。
【０００５】
従来、スピーカは、コーン型、ドーム型、ホーン型等があり、用途に応じて使い分けられている。このうち、コーン型スピーカは、一般に、円錐形の振動板を有することが広く用いられており、振動板に配置されたボイスコイルに駆動電流を流すことにより、振動板が振動して、空気の疎密波（縦波）を作り出して音を出力する（特許文献１及び特許文献２）。
【０００６】
従来、ＮＴＸ社等は、平面板を振動板として用い、これを振動させることにより、音を発生させるスピーカを、古くから開発して実用化している（例えば、特許文献３）。この種のスピーカは、軽量であり、場所を問わずに設置しやすいという長所があるが、音域や周波数特性、音声の再現性という側面では、コーン型のウーファー、ドーム型のツイーター、スコーカーを搭載した通常の箱型スピーカに比べてその用途が限定されていた。
【０００７】
従来、用いられているスピーカは、空気の疎密波（縦波）を作り出すことにより音を出力するので、音の伝搬は、距離の自乗に比例して減衰し、遠方まで音を届かせるためには、大容量の音を発生させなければならなかった。
【０００８】
一方、横波は、縦波と比較して減衰率が非常に小さいという特徴があり、これを用いて遠方まで音を届かせるスピーカが提案されている（例えば、特許文献４）。上記した方法では、スピーカの振動板に曲げ応力を加え、この曲げにより横波を生成することである。しかし、この種の技術では、前記振動板として、木材、プラスチック、金属等の板状部材を用いており、この板状部材を曲げ、前記曲げ応力を生成して加えることを前提とする。
【０００９】
スピーカは、電気信号を、電磁コイルや圧電素子により振動に変換し、平面パネル（振動板）を通じて空気に振動を伝達することにより、音を出している。
【００１０】
したがって、パネル（振動板）の剛性が小さくて柔らかい場合は、パネルが、振動子の振動に追い付かない。すなわち、振動子の周辺だけ振動し、ほとんどの他の必要な周波数での振動が得られず、不要な雑音が発生し、または干渉により必要な音が出力されなくなる。特に、高音（周波数が高く、振動が速い）では、上述した現象が顕著に現れる。
【００１１】
したがって、前記パネルを前記板状のプラスチック等で構成すれば、上述した現象が顕著になり、前記パネル、すなわち、前記スピーカは、実用に供する程度の性能を有しない。
【００１２】
一方、パネル（振動板）を金属のように硬い板状部材で構成すれば、前記パネルの剛性を高くすることができるものの、前記パネルそのものがあまりにも重くなるため、振動子が前記パネルを振動させようとしても、前記パネルの慣性力があまりにも大きくなり、前記パネルが、前記振動子の振動に追い付かなくなる。その結果、前記振動子からの振動に対して、前記パネルは部分的な周波数しか再生させない。
【００１３】
したがって、前記パネルを前記板状の金属で構成すれば、上述した現象が顕著になり、前記パネル、すなわち、前記スピーカは、実用に供する程度の性能を有しない。
【００１４】
また、圧電素子とは、電気的エネルギーと機械的エネルギーを相互間に変化させることができる特性を有する素子のことを言い、圧電スピーカは、このような圧電素子の機械的な動きを振動板により音響的に変換させ、所望の周波数帯域の音響を発生させる音響部品の代表的な製品である。
【００１５】
前記圧電スピーカは、圧電素子と、圧電素子よりも大きく形成され、前記圧電素子の一面に取り付けられ、圧分素子で発生する振動を増幅させる振動板と、を備える。
【００１６】
圧電スピーカに適用される振動板は、音波の伝達率とヤング率（増える弾性率）の良好な金属材質が用いられるが、これにより、圧電スピーカは、圧電素子の振動を音波に変換させる効率が高いという長所がある。
【００１７】
しかしながら、金属は、その固有の特性のため、厚さが厚く、重さが重いという短所がある。このため、数十ミクロンの薄い合成樹脂シートからなるダイナミックスピーカに適用される振動板に比べて、圧電スピーカに適用される振動板が相対的に厚くて重くなるしかない。
【００１８】
振動板は、薄くて軽いほど低周波帯域の音響を発生させることができるが、上述した理由により、圧電スピーカは、ダイナミックスピーカに比べて、低周波数帯域の音響を発生させるのに限界があった。
【００１９】
それで、特許文献５が提案されており、これは、一対の被覆層と、その間に挟まれ、発泡体層を有するコアと、を備えるスピーカ用振動板において、前記発泡体層は、熱硬化性樹脂、中空球状無機物質、及び熱膨張性マイクロカプセルを含む発泡性樹脂組成物からなり、前記スピーカ用振動板に対して曲げ応力が加えられてなるように構成した。
【００２０】
また、特許文献６が提案されており、これは、上部が開放した収容ケース、収容ケースに収容される振動板、セラミック素材のＰＺＴ（ｐｉｅｚｏ−ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｔｒａｎｓｄｕｃｅｒ）からなり、上面と下面に形成された上面銀ペーストと下面銀ペーストを通じて、交流信号供給部から交流信号を供給され、収縮及び膨張して下部に積層された前記振動板を振動させる圧電体と、上面銀ペーストの上面に所定の大きさの金属片状で接着されるダンパーと、収容ケースの開放した上部に結合される蓋ケースと、一端が蓋ケースと結合し、他端が振動板と結合して、振動板が前記蓋ケースに支持されるようにする支持台と、を備えて構成した。
【００２１】
また、特許文献７が提案されており、これは、圧電素子と、前記圧電素子の一側面に取り付けられる振動部材と、前記振動部材の周縁を支持するケースと、を備え、前記振動部材は、中心領域に前記圧電素子が取り付けられる取付部が形成され、周縁領域に沿って枠部が形成され、前記取付部と枠部を連結する連結部が形成され、前記取付部、枠部、及び連結物を除いた部分に貫通孔が形成される金属振動板と、前記金属振動板の大きさに対応する大きさからなり、前記金属振動板の一面に取り付けられる樹脂振動板と、を有して構成することにより、振動部材を軽量化し、低周波帯域の音響を具現可能にした。
【００２２】
しかしながら、上記した従来の圧電拡声装置によれば、圧電拡声器にダンパーを付着する方法を用いると、中低音を聞くことができるのに対して、ボリュームを大きくする場合、高音において波形が歪む飽和現象が生じてしまい、大出力において音を効果的に聞くことができないという問題点があった。
【００２３】
しかも、低音が聞こえないのはもとより、中・高音の帯域において寄生周波数が発生し、または波形の歪みが発生してしまい、中・高音の拡声が容易ではないという短所があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】日本国特開２００４‐６４７２６号公報
【特許文献２】日本国特開２００２‐７８０７７号公報
【特許文献３】日本国特表平１１‐５１２２４９号公報
【特許文献４】日本国特開２００７‐１９６２３号公報
【特許文献５】韓国登録特許１０‐１１５９０３７号公報（登録日：２０１２年６月１５日、発明の名称：スピーカ用振動板と、それを用いたスピーカ）
【特許文献６】韓国登録特許１０‐１２２５５５２号公報（登録日：２０１３年１月１７日、発明の名称：圧電スピーカ）
【特許文献７】韓国登録特許１０‐１０５７１０５号公報（登録日：２０１１年８月９日、発明の名称：振動部材、及びそれを用いた圧電スピーカ）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、セラミック板を金属ダイヤフラム振動板に取り付けた状態で、共鳴筒内において、ばねの弾性力を受ける弾性支持片の尖った端部により振動を制御することにより、音響装置から出力されてアンプを経ながら増幅され、電気線を介して伝達される音声の電気的信号が、高音から低音に至るまで、良質の音声信号として、不燃材のセラミック板と金属ダイヤフラム振動板を通じて出力されるようにし、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに音声を出力することができるようにした、不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置を提供することを目的とする。
【００２６】
また、セラミック板が中央孔に取り付けられる金属ダイヤフラム振動板の周縁に折曲部位を形成する変形を加え、振動の歪みを矯正するとともに、低音はもとより、高音の飽和現象を物理的に吸収し、良質の音響を拡声することができるようにすることを他の目的とする。
【００２７】
また、セラミック板、金属ダイヤフラム振動板、及び弾性支持片が内蔵される共鳴筒の内部に、前記金属ダイヤフラム振動板の銅、ステンレス、チタン、ニッケル等の材質により発生する高い利得の特定周波数を吸収する吸音材を選択的に内蔵して、安定した周波数を再生することができるようにすることをまた他の目的とする。
【００２８】
また、中央に円形孔が設けられた金属ダイヤフラム振動板の両面に、セラミック板を、並列回路を構成して取り付けることにより、両セラミック板を通じて、大きな振動を金属ダイヤフラム振動板に伝達することができるようにすることをまた他の目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
上記目的を達成するための本発明による不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置は、セラミック板を金属ダイヤフラム振動板の中央に取り付けた状態で、音響装置から出力されてアンプを経ながら増幅され、電気線を介して、 音声の電気的信号が伝達されるようにし、セラミック板と金属ダイヤフラム振動板を始めとする不燃性の部品が、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに音声を出力可能にし、前記金属ダイヤフラム振動板が固定される共鳴筒にばねの弾性を受けながら一方が支持された弾性支持片における他方の尖った端部が、前記セラミック板の振動を制御するようにし、高音から低音に至るまで、良質の音声信号として出力されるようにし、前記セラミック板が中央に取り付けられる前記金属ダイヤフラム振動板の周りに折曲部位を形成する変形を加え、振動の歪みを矯正するとともに、全体周波数の飽和現象を減らすことにより、良質の音響を拡声可能にし、前記セラミック板、前記金属ダイヤフラム振動板、及び弾性支持片が内蔵される共鳴筒の内部に、前記金属ダイヤフラム振動板の銅、ステンレス、チタン、ニッケル等の材質により発生する高い利得の周波数を吸収する吸音材を選択的に内蔵して、安定した全体帯域の周波数を再生可能に構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、セラミック板を金属ダイヤフラム振動板の中央に取り付けた状態で、音響装置から出力されてアンプを経ながら増幅された音声の電気的信号が、電気線を介して、セラミック板と金属ダイヤフラム振動板を始めとする不燃性の部品を通じて伝達されるようにする。
【００３１】
前記金属ダイヤフラム振動板が固定される共鳴筒に一方がばねの弾性を受けながら支持された弾性支持片における他方の尖った端部が、前記セラミック板の振動を制御するようにし、高音から低音に至るまで、良質の音響が拡声されるようにする。
【００３２】
前記セラミック板が中央に取り付けられる金属ダイヤフラム振動板の円周状の周りに折曲部位を形成して、飽和現象を減らすことにより、歪み周波数を減衰させるのに効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の全体構成を示す概略図である。
【図２】本発明の他の実施例による振動部材の構成を示す概略図である。
【図３】本発明によるピエゾ圧電スピーカの出力周波数特性を示すグラフである。
【図４】従来の一般のピエゾ圧電スピーカの出力周波数特性を示すグラフである。
【図５】本発明によるピエゾ圧電スピーカと従来の一般のピエゾ圧電スピーカの出力周波数特性を比較して示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、添付された図面を参照して、本発明の好適な実施例について説明する。
【００３５】
本発明による不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置は、銅、ステンレス、チタン、ニッケル等の材質から製造した金属ダイヤフラム振動板３の周波数特性を周波数測定器で測定し、どの周波数帯域に弱いかを予め把握可能にし、圧電素子であるセラミック板２を、前記金属ダイヤフラム振動板３の中央に取り付けて、不燃材の振動部材１を製造し、前記振動部材１の金属ダイヤフラム振動板３を、共鳴筒５の開放部位に固定させ、前記共鳴筒５の内部において、一方がばね６の弾性力を受けるように支持された弾性支持片７における他方の尖った端部が、前記セラミック板２と選択的に振動を制御するようにし、音響装置１０から出力されてアンプ１１を経ながら増幅され、電気線１２を介して、音声の電気的信号が伝達されるとき、不燃材のセラミック板２と金属ダイヤフラム振動板３を通じて、高音から低音に至るまで、均一な音質の音声信号として出力させ、前記セラミック板２が中央に取り付けられる金属ダイヤフラム振動板３の円周状の周りに折曲部位４を形成し、その部位において金属ダイヤフラム振動板３の振動が止まり、金属ダイヤフラム振動板３の外郭部位で主に発生する歪み周波数を減衰させ、全体の周波数を安定化させ、前記共鳴筒５の内面には、既存に測定した前記金属ダイヤフラム振動板３の材質による周波数特性により波形の歪みを引き起こす帯域の周波数を吸収して除去する吸音材８を付着し、高音から低音に至るまで、均一な音質の音を、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに聞くことができるようにしたものである。
【００３６】
このように構成した本発明による不燃性のピエゾ圧電スピーカ装置は、圧電素子２であるセラミック板２を０．２ｍｍ程度の厚さに製造する。
【００３７】
また、銅、ステンレス、チタン、ニッケル等の材質の金属ダイヤフラム振動板３を製造するとともに、周波数特性を測定し、どの周波数帯域に弱いかを予め把握できるようにする。
【００３８】
前記セラミック板２を金属ダイヤフラム振動板３の中央に取り付け、振動部材１を製造する。
【００３９】
前記振動部材１のセラミック板２と金属ダイヤフラム振動板３が、水分による影響を受けない不燃材であるので、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに音声を出力可能になる。
【００４０】
前記振動部材１の金属ダイヤフラム振動板３は、共鳴筒５の開放部位に固定されることにより、共鳴筒５の内部において、金属ダイヤフラム振動板３とセラミック板２の振動による拡声が行われるようにする。
【００４１】
また、前記共鳴筒５の内部において、一方がばね６の弾性力を受けるように支持された弾性支持片７における他方の尖った端部が、前記セラミック板２と選択的に振動を制御するようにし、音響装置１０から出力されてアンプ１１を経ながら増幅され、電気線１２を介して音声の電気的信号が伝達されるとき、不燃材のセラミック板２と金属ダイヤフラム振動板３を通じて、高音から低音に至るまで、均一な音質の音声信号として出力させることにより、非常事態が生じていない場合は、安定した良質の音声を通じて音楽や放送を聴取することができることになる。
【００４２】
また、前記セラミック板２が中央に取り付けられる金属ダイヤフラム振動板３の円周状の周りに折曲部位４を形成し、その部位において金属ダイヤフラム振動板３の振動が止まり、金属ダイヤフラム振動板３の外郭部位において主に発生し、高音で一部発生する飽和現象を防ぎ、歪み周波数を減衰させ、全体の周波数を安定化させる。
【００４３】
さらに、前記共鳴筒５の内面には、既存に測定した前記金属ダイヤフラム振動板３の材質による周波数特性により波形の歪みを引き起こす帯域の周波数を吸収して除去する吸音材８を付着し、高音から低音に至るまで、均一な音質の音を、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに聞くことができるようにする。
【００４４】
セラミック板２と金属板３が全て難燃性であるので、火災、建築物の崩壊、各種のガス漏れ等の非常事態が生じた場合も、安定的に案内放送を拡声することができる。
【実施例】
【００４５】
図２は、本発明の他の実施例による振動部材の構成を示す図であって、中央に円形孔２１が設けられた金属ダイヤフラム振動板２０の両面に互いに異なるダイアメーター値を有するセラミック板２２、２３を取り付けることにより、両セラミック板２２、２３を通じて、周波数の幅が広くなるとともに、低域周波数の幅が広くなった振動を金属ダイヤフラム振動板２０に伝達することができ、ダイナミックな音声を、火災時の温度と水分等の外部の影響を受けずに聞くことができるようにする。
【００４６】
図３乃至図５を参照して説明すると、本発明によるピエゾ圧電スピーカは、図３に示すように、出力周波数特性の最も良好な可聴周波数帯域である１ＫＨｚ帯域はもとより、２３０Ｈｚ帯域まで良好に聞くことができる状態であるのに対して、従来の一般のピエゾ圧電スピーカは、図４に示すように、出力周波数特性が５５０Ｈｚまでの帯域までのみ良好に聞くことができる状態であることが確認される。
【００４７】
したがって、本発明によるピエゾ圧電スピーカの可聴周波数帯域である１ＫＨｚ帯域と２３０Ｈｚ帯域まで良好に聞くことができる出力周波数特性（図３の図示と同一である）と、従来の一般のピエゾ圧電スピーカの１ＫＨｚ帯域と５５０Ｈｚまでの帯域までのみ良好に聞くことができる出力周波数特性（図４の図示と同一である）とを相互比較して示した図５を通じて、さらに明瞭に確認することができる。
【００４８】
以上、本発明の好適な実施例について図示して説明しているが、本発明は、上記した実施例に限定されず、請求の範囲において請求する本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、当該発明の属する分野における通常の知識を有する者であれば、誰でも、様々な変形実施が可能であることはもとより、これらの変更は、記載された請求の範囲内に含まれるものである。
【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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【国際調査報告】
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2018504078.tif 000009
2018504078.tif 000010
2018504078.tif 000011