JP5380960B2 - 静電型スピーカ - Google Patents

Description

本発明は、静電型スピーカに関する。

耐湿性を有する静電型スピーカとして特許文献１に開示された静電型スピーカがある。この静電型スピーカは、導電性を有し振動膜を挟んで対向した固定極層と、振動体に挟まれた振動膜と、水が振動膜に向かって浸透することを防ぐ撥水層を有している。この構成によれば、静電型スピーカに水が掛かったとしても、振動膜に水が到達するのを撥水層が防ぐため、振動膜を水分から保護し、静電型スピーカが破損するのを防ぐことができる。

特開２００６−１４８６１２号公報

ところで、静電型スピーカに破損が生じる原因としては、水分だけでなく、外部から物が衝突して破損する場合がある。特に、振動体は非常に薄く形成されており破れやすいため、外部から物が静電型スピーカに衝突して振動体に到達した場合、振動体が破れて音を放射することができなくなってしまう。

本発明は、上述した背景の下になされたものであり、固体や液体が外部から振動体へ到達するのを防ぐ技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するために本発明は、導電性を有する第１電極と、導電性を有し、前記第１電極に対向して離間配置された第２電極と、導電性を有し、前記第１電極と前記第２電極との間において前記第１電極および前記第２電極と離間して配置された振動体と、前記第１電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、音が通過する複数の貫通孔を備えた、可撓性を有する板状の金属部材であって、撥水性を有する第１表面部材と、前記振動体と前記第１電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第１クッション材と、前記振動体と前記第２電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第２クッション材とを有し、前記第１クッション材および前記第２クッション材は、撥水性を有する静電型スピーカを提供する。
また、上述した課題を解決するために本発明は、導電性を有する第１電極と、導電性を有し、前記第１電極に対向して離間配置された第２電極と、導電性を有し、前記第１電極と前記第２電極との間において前記第１電極および前記第２電極と離間して配置された振動体と、前記第１電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、撥水性と音響透過性を有する第１撥水部材と、前記第１電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、音が通過する複数の貫通孔を備えた、可撓性を有する板状の金属部材である第１表面部材と、前記振動体と前記第１電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第１クッション材と、前記振動体と前記第２電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第２クッション材とを有し、前記第１クッション材および前記第２クッション材は、撥水性を有する静電型スピーカを提供する。

本発明においては、前記第１表面部材が撥水性を有する構成であってもよい。
また、本発明においては、前記第２電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、撥水性と音響透過性を有する第２撥水部材と、前記第２電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、音が通過する複数の貫通孔を備えた、可撓性を有する板状の金属部材である第２表面部材とを有する構成であってもよい。
また、本発明においては、前記複数の貫通孔の最大径が０．５ｍｍ以下であり、前記第１表面部材の開口率が２０％以上である構成であってもよい。

本発明によれば、固体や液体が外部から振動体へ到達するのを防ぐことができる。

［実施形態］
図１は本発明の実施形態に係る静電型スピーカ１の外観図、図２は静電型スピーカ１の断面図である。また、図３は静電型スピーカ１の分解斜視図である。図に示したように、この静電型スピーカ１は、振動体１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ、スペーサ３０Ｕ，３０Ｌ、およびクッション材４０Ｕ，４０Ｌを有している。また、静電型スピーカ１は、撥水部材８０Ｕ，８０Ｌと表面部材９０Ｕ，９０Ｌを有している。
なお、本実施形態においては、電極２０Ｕ，２０Ｌの構成は同じであり、スペーサ３０Ｕ，３０Ｌの構成は同じである。また、クッション材４０Ｕ，４０Ｌの構成は同じであり、撥水部材８０Ｕ，８０Ｌの構成は同じであり、表面部材９０Ｕ，９０Ｌの構成も同じである。このため、以下の説明において、各部材で符号に「Ｕ」が付されたものと符号に「Ｌ」が付されたものとを区別する必要が特に無い場合は「Ｌ」および「Ｕ」の記載を省略する。
また、図中の各構成要素の寸法は、構成要素の形状を容易に理解できるように実際の寸法とは異ならせてある。また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは図面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。

（静電型スピーカ１の各部の構成）
まず、静電型スピーカ１を構成する各部の構成を説明する。振動体１０は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）またはＰＰ（polypropylene、ポリプロピレン）などのフィルムの両面に、導電性を有する金属を蒸着あるいは導電性塗料を塗布したものであり、その厚さは数μｍ〜数十μｍ程度の厚さで形状は長方形となっている。
なお、本実施形態においては、振動体１０はフィルムの両面に導電性を有する金属を蒸着あるいは導電性塗料を塗布したものとなっているが、フィルムの片面にのみ導電性を有する金属を蒸着あるいは導電性塗料を塗布したものであってもよい。また、振動体１０はＰＥＴやＰＰに限定されず、他の合成樹脂のフィルムに導電性を有する金属を蒸着あるいは導電性塗料を塗布したものであってもよい。

スペーサ３０は絶縁体で形成されており、その形状は矩形の枠形となっている。なお、本実施形態においては、スペーサ３０のＸ方向およびＹ方向の長さと、電極２０のＸ方向およびＹ方向の長さは同じとなっており、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０ＬのＺ方向の高さは、いずれも同じとなっている。また、スペーサ３０は可撓性を有しており、曲げて撓ませることが可能となっている。
クッション材４０は、綿に熱を加えて圧縮したものであって空気の通過が可能となっており、その形状は矩形となっている。クッション材４０は、絶縁性、弾性および音響透過性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る。

電極２０は、ＰＥＴのシートの片面に導電性を有する金属（例えばアルミニウム）を蒸着または導電性塗料を塗布したものであり、形状は矩形であって、表面から裏面に貫通する貫通孔２１が複数設けられている。また、電極２０は、ＰＥＴのシートで形成されているため可撓性を有しており、曲げて撓ませることが可能となっている。
なお、本実施形態においては、電極２０のＸ方向およびＹ方向の長さは、振動体１０のＸ方向およびＹ方向の長さより長くなっている。また、本実施形態においては電極２０の片面に導電性を有する金属が蒸着されているが、両面に導電性を有する金属が蒸着または導電性塗料が塗布されていてもよい。また、電極２０はＰＥＴに限定されず、他の合成樹脂のシートに導電性を有する金属を蒸着または導電性塗料塗布したものであってもよい。

撥水部材８０は、フッ素樹脂やシリコン樹脂などの高分子材料を塗布する撥水加工を織物に施したものであり、音響透過性を有している。撥水部材８０には撥水加工が施されているため、液体が表面にあたってもはじかれ、裏面側への液体の通過が防がれる。
なお、撥水部材８０は、織物に撥水加工を施したものに限定されず、撥水加工が施された繊維を結合させた不織布であってもよい。また、撥水部材８０で使用される繊維は、天然繊維や化学繊維など種々の繊維を用いることができる。

表面部材９０は、表面から裏面に貫通する貫通孔９１を複数備えた板状の金属、所謂パンチングメタルである。本実施形態においては、表面部材９０のＸ方向およびＹ方向の長さと、電極２０のＸ方向およびＹ方向の長さは同じとなっており、また、厚さについては、撓ませることができる厚さとなっている。また、貫通孔９１の直径は、ドライバやボールペンなど先の尖ったものが通過できないように、直径が０．５ｍｍ以下であるのが好ましい。なお、表面部材９０は、開口率が２０％以上であるのが好ましい。

（静電型スピーカ１の構造）
次に静電型スピーカ１の構造について説明する。
静電型スピーカ１においては、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌは、スペーサ３０Ｕの下面とスペーサ３０Ｌの上面との間に振動体１０の一辺を挟んで互いに固着されている。また、静電型スピーカ１においては、電極２０Ｌは導電性を有する金属が蒸着されている面側を振動体１０側に向けてスペーサ３０Ｌの下面に固着され、電極２０Ｕは導電性を有する金属が蒸着されている面側を振動体１０側に向けてスペーサ３０Ｕの上面に固着されている。
ここで、静電型スピーカ１においては、枠形のスペーサ３０Ｌの内側にクッション材４０Ｌが配置されており、クッション材４０Ｌが振動体１０と電極２０Ｌとに接触している。また、枠形のスペーサ３０Ｕの内側にもクッション材４０Ｕが配置されており、クッション材４０Ｕが振動体１０と電極２０Ｕとに接触している。
そして、電極２０Ｕの上面には撥水部材８０Ｕが固着され、撥水部材８０Ｕの上面には表面部材９０Ｕが固着されている。一方、電極２０Ｌの下面には撥水部材８０Ｌが固着され、撥水部材８０Ｌの下面には表面部材９０Ｌが固着されている。

この構成においては、重ねられた各部材のうち最も外側に表面部材９０があり、表面部材９０の貫通孔９１の径は小さいため、ボールペンやドライバなどの棒状の物や先の尖った物が衝突しても静電型スピーカ１の内部に入りにくく、振動体１０が破損する虞が少なくなっている。また、この構成においては、電極２０より外側に撥水部材８０があり、表面部材９０に液体が掛かっても液体は撥水部材８０で弾かれるため、電極２０や振動体１０に液体が到達する虞が少なくなっている。
また、この構成においては、各部材は上述したように可撓性があるため静電型スピーカ１を曲げて撓めることができる。

なお、本実施形態においては、振動体１０は一辺のみがスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌとの間に挟まれ、残りの三辺はスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌとの間に挟まれていない状態、即ち、張力を掛けられていない状態で電極２０Ｕと電極２０Ｌの間に位置しているが、クッション材４０Ｕとクッション材４０Ｌが振動体１０を挟んで支持しているため、振動体１０が駆動されない状態においては、振動体１０は電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間の中間の位置に位置する。また、振動体１０には張力が掛かっていないため、静電型スピーカ１が撓められても振動体１０には張力が掛からず、振動体１０に伸びが発生することがない。

（静電型スピーカ１の電気的構成）
次に、静電型スピーカ１の電気的構成について説明する。図２に示したように、静電型スピーカ１は変圧器５０、外部から音響信号が入力される入力部６０、振動体１０に対して直流バイアスを与えるバイアス電源７０を備えたプッシュプル型の静電型スピーカである。バイアス電源７０は、振動体１０において導電性がある部分と、変圧器５０の出力側の中点とに接続されており、電極２０Ｕの金属部分（導電性がある部分）は変圧器５０の出力側の一端に接続され変圧器５０の出力側のもう一端には電極２０Ｌの金属部分（導電性がある部分）が接続されている。また、変圧器５０の入力側は入力部６０に接続されている。この構成においては、入力部６０に音響信号が入力されると入力された音響信号に応じた電圧が電極２０に印加される。

（静電型スピーカ１の動作）
次に、静電型スピーカ１の動作について説明する。
入力部６０に音響信号が入力されると、入力された音響信号に応じた電圧が変圧器５０から電極２０Ｕと電極２０Ｌに印加される。そして、印加された電圧によって電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間に電位差が生じると、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間にある振動体１０には、電極２０Ｕと電極２０Ｌのいずれかの側へ引き寄せられるような静電力が働く。

例えば、入力部６０に音響信号が入力され、この音響信号が変圧器５０に供給されて電極２０Ｕにプラスの電圧が印加され、電極２０Ｌにマイナスの電圧が印加されると、振動体１０にはバイアス電源７０によりプラスの電圧が印加されているため、振動体１０は、プラスの電圧が印加されている電極２０Ｕと反発する一方、マイナスの電圧が印加されている電極２０Ｌに吸引され、電極２０Ｌ側（Ｚ方向と反対方向）へ変位する。

また、入力部６０に音響信号が入力され、この音響信号が変圧器５０に供給されて電極２０Ｕにマイナスの電圧が印加され、電極２０Ｌにプラスの電圧が印加されると、振動体１０はプラスの電圧が印加されている電極２０Ｌと反発する一方、マイナスの電圧が印加されている電極２０Ｕに吸引され、電極２０Ｕ側（Ｚ方向）へ変位する。

このように、振動体１０が音響信号に応じて図のＺ方向とＺ方向の逆方向に変位し(撓み)、その変位方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態（振動数、振幅、位相）に応じた音が振動体１０から発生する。発生した音は、音響透過性を有するクッション材４０、電極２０、撥水部材８０および表面部材９０を通過して静電型スピーカ１の外部に放射される。

なお、上述したように、本実施形態においては、衝突した物が内側深くまで入る虞が少なく、液体についても内側深くまで入る虞が少ないため、静電型スピーカ１に通電がされていても、衝突した物が内部に入って短絡する虞や、液体が内部に入って短絡する虞が低くなっている。

［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。

上述した実施形態においては、静電型スピーカ１は、撥水部材８０Ｌと表面部材９０Ｌを有しているが、撥水部材８０Ｌと表面部材９０Ｌを備えない構成としてもよい。この構成の静電型スピーカ１を部屋に配置する場合、表面部材９０Ｕがある側を聴者に向け、電極２０Ｌ側を壁面に向けて配置すれば、部屋の内側に向けられた側においては撥水部材８０Ｕおよび表面部材９０Ｕがあるため、衝突した物が内部へ入るのが防がれ、一方、電極２０Ｌ側には壁があるため、物が接触して内部に入る虞が少なくなる。

上述した実施形態においては、表面部材９０はパンチングメタルとなっているが、表面部材９０はエキスパンドメタルや金網であってもよい。なお、エキスパンドメタルや金網を表面部材９０とする場合、孔の大きさは、孔の幅が０．５ｍｍ以下であるのが好ましい。

本発明に係る静電型スピーカにおいては、電極２０は、導電性を有する繊維を織った布状の電極や、導電性を有する不織布であってもよい。
また、導電性を有する不織布を電極２０とする場合、図４に示したようにＸ方向に整列した複数のポリエステルのフィラメントの上に、Ｙ方向に整列した複数のポリエステルのフィラメントを並べ、Ｘ方向のフィラメントとＹ方向のフィラメントとを加熱により接着したシート状の不織布の片面または両面に導電性を有する金属をメッキして電極２０を形成するようにしてもよい。
なお、電極２０を布状とする構成においては、絶縁性を有する素材（例えばプラスチック）を板状に形成し表面から裏面に貫通した貫通孔を複数有する有孔部材を電極２０と撥水部材８０の間に配置してもよい。

上述した実施形態においては、静電型スピーカ１を構成する各部は可撓性を有しているが、静電型スピーカを固定して配置する場合、スペーサ３０、電極２０、有孔部材および表面部材９０は、可撓性を備えていなくてもよい。
なお、このようにスペーサ３０、電極２０、有孔部材および表面部材９０が可撓性を備えず、静電型スピーカが可撓性を有しない構成においては、振動体１０に張力を掛けて振動体１０の四辺をスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌの間に挟んで振動体１０をスペーサ３０に固着するようにしてもよい。また、このように振動体１０に張力を掛ける構成においてはクッション材４０を配置しないようにしてもよい。

本発明に係る静電型スピーカにおいては、クッション材４０は綿に限定されるものではなく、弾性、絶縁性および音響透過性を有しているのであれば他の部材（エステルウールなど）であってもよい。
また、本発明に係る静電型スピーカにおいては、静電型スピーカを構成する各部材の形状は矩形に限定されるものではなく、多角形、円形、楕円形など、他の形状であってもよい。

本発明に係る静電型スピーカにおいては、撥水部材８０は、繊維で形成されたものに限定されず、例えば、多孔質で音響透過性を有する多孔質材に撥水加工を施したものであってもよい。なお、この多孔質材は、柔軟性があって板状またはシート状にしたときに撓ませることができる素材が好ましい。

上述した実施形態のクッション材４０については、クッション材４０に撥水加工を施してもよい。また、上述した表面部材９０や有孔部材についても、表面に撥水加工を施してもよい。なお、表面部材９０や有孔部材の表面に撥水加工を施す場合、撥水部材８０を配置しないようにしてもよい。この構成によれば、撥水加工で液体を弾きつつ、表面張力で液体が貫通孔に入らないため、液体が内部の電極２０や振動体１０に到達する虞が少なくなる。

上述した実施形態においては、電極２０の表面に撥水部材８０が固着され、撥水部材８０の表面に表面部材９０が固着されているが、撥水部材８０と表面部材９０の配置位置を入れ替え、電極２０の表面に表面部材９０を固着し、この表面部材９０の表面に撥水部材８０するようにしてもよい。

本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の外観図である。 静電型スピーカ１の断面と電気的構成を模式的に示した図である。 静電型スピーカ１の分解斜視図である。 本発明の変形例に係る布状の電極の拡大図である。

符号の説明

１・・・静電型スピーカ、１０・・・振動体、２０，２０Ｕ，２０Ｌ・・・電極、３０，３０Ｕ，３０Ｌ・・・スペーサ、４０，４０Ｕ，４０Ｌ・・・クッション材、５０・・・変圧器、６０・・・入力部、７０・・・バイアス電源、８０，８０Ｕ，８０Ｌ・・・撥水部材、９０，９０Ｕ，９０Ｌ・・・表面部材

Claims (5)

1. 導電性を有する第１電極と、
   導電性を有し、前記第１電極に対向して離間配置された第２電極と、
   導電性を有し、前記第１電極と前記第２電極との間において前記第１電極および前記第２電極と離間して配置された振動体と、
   前記第１電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、音が通過する複数の貫通孔を備えた、可撓性を有する板状の金属部材であって、撥水性を有する第１表面部材と、
   前記振動体と前記第１電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第１クッション材と、
   前記振動体と前記第２電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第２クッション材と
   を有し、
   前記第１クッション材および前記第２クッション材は、撥水性を有する
   静電型スピーカ。
2. 導電性を有する第１電極と、
   導電性を有し、前記第１電極に対向して離間配置された第２電極と、
   導電性を有し、前記第１電極と前記第２電極との間において前記第１電極および前記第２電極と離間して配置された振動体と、
   前記第１電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、撥水性と音響透過性を有する第１撥水部材と、
   前記第１電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、音が通過する複数の貫通孔を備えた、可撓性を有する板状の金属部材である第１表面部材と、
   前記振動体と前記第１電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第１クッション材と、
   前記振動体と前記第２電極との間に位置し、絶縁性、弾性、および音響透過性を有する第２クッション材と
   を有し、
   前記第１クッション材および前記第２クッション材は、撥水性を有する
   静電型スピーカ。
3. 前記第１表面部材が撥水性を有することを特徴とする請求項２に記載の静電型スピーカ。
4. 前記第２電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、撥水性と音響透過性を有する第２撥水部材と、
   前記第２電極の前記振動体に対向している面側と反対側に位置し、音が通過する複数の貫通孔を備えた、可撓性を有する板状の金属部材である第２表面部材と
   を有する請求項１または請求項２に記載の静電型スピーカ。
5. 前記複数の貫通孔の最大径が０．５ｍｍ以下であり、前記第１表面部材の開口率が２０％以上である請求項１または請求項２に記載の静電型スピーカ。

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