KR100275549B1 - Piezoelectric electroacoustic converter - Google Patents
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Abstract
본 발명의 압전형 전기음향 변환기는 케이스 본체(case body) 및 덮개부재를 포함하고 있는 케이스로 구성되어 있다. 케이스 본체의 단차부(step portion)와 덮개부재의 고리 형상의 지지부로 압전 진동판이 그들 사이에 끼워서 지지되고 있다. 압전 진동판과 케이스는 관계식 fcav＜ f0를 만족하도록 구성되어 있으며, 여기에서 f0는 압전 진동판의 공진주파수이고, fcav는 케이스 내에 형성된 공진 캐버티(cavity)의 공진주파수이다.The piezoelectric electroacoustic transducer of the present invention is composed of a case including a case body and a cover member. The piezoelectric diaphragm is sandwiched and supported between the step portion of the case body and the annular support of the lid member. The piezoelectric diaphragm and the case are configured to satisfy the relation f cav <f 0 , where f 0 is the resonant frequency of the piezoelectric diaphragm and f cav is the resonant frequency of the resonant cavity formed in the case.
Description
본 발명은 압전 사운더(sounder), 압전 버저(buzzer) 등으로 사용되는 압전형 전기음향 변환기에 관한 것으로, 보다 상세히하면, 압전 진동판을 케이스 내에 설치하고, 이 케이스 내에 공진 캐버티(cavity)가 형성되는 압전형 전기음향 변환기에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a piezoelectric electroacoustic transducer used as a piezoelectric sounder, a piezoelectric buzzer, or the like. More specifically, a piezoelectric diaphragm is installed in a case, and a resonant cavity is provided in the case. It relates to a piezoelectric electroacoustic transducer formed.
압전 사운더 등의 압전형 전기음향 변환기는 압전 진동판을 케이스 내에 설치하는 구조로, 요즘 광범위하게 사용되고 있다. 이러한 압전형 전기음향 변환기에서는, 합성수지로 구성되며 한 말단에 개구가 형성된 케이스와 이 케이스의 개구를 덮는 덮개부재로 압전 진동판이 그들 사이에 끼워서 지지되고 있다. 이 케이스 내에 진동판이 저장 설치된다. 이런 종류의 압전 사운더에서는 케이스를 수지로 성형할 수 있고, 부품수가 비교적 적기 때문에, 비용 절감이 가능하다.Piezoelectric electroacoustic transducers, such as piezoelectric sounders, have a structure in which a piezoelectric vibrating plate is installed in a case, and are widely used these days. In such piezoelectric electroacoustic transducers, a piezoelectric diaphragm is sandwiched between and supported by a case made of synthetic resin and having an opening formed at one end thereof and a lid member covering the opening of the case. The diaphragm is stored and installed in this case. In this type of piezoelectric sounder, the case can be molded from resin, and the number of parts is relatively small, thereby reducing the cost.
그러나, 이런 종류의 압전 사운더에서는, 케이스 부재와 덮개부재로 압전 진동판이 그들 사이에 끼워서 지지되기 때문에, 양측으로부터 압전 진동판을 지지하는 힘에서의 변동으로 인하여 음압(sound pressure)에서의 변동이 커진다는 문제가 있다. 부가하여, 압전 진동판을 지지하는 합성수지 케이스 부재는 압전 진동판으로부터 응력을 받아들이며, 이 케이스 부재는 합성수지로 구성되기 때문에 응력을 저하시킨다. 그러므로, 이런 종류의 압전 사운더로 장시간의 내열 시험을 시행하는 경우에는, 음압변화가 커진다는 것을 발견하였다.However, in this type of piezoelectric sounder, since the piezoelectric diaphragms are sandwiched between and supported by the case member and the lid member, the fluctuations in the sound pressure are large due to the fluctuations in the force supporting the piezoelectric diaphragms from both sides. Has a problem. In addition, the synthetic resin case member for supporting the piezoelectric vibrating plate receives the stress from the piezoelectric vibrating plate, and the case member is made of synthetic resin to reduce the stress. Therefore, it has been found that the sound pressure change is large when a long time heat test is performed with this kind of piezoelectric sounder.
상술한 문제점을 해소하기 위해서, 예를 들어, 일본 특허공개 8-123426호 공보에서는, 양측이 지지받지 않고서도 압전 진동판이 지지되는 구성을 갖춘 압전 사운더가 예시되어 있다. 이 압전 사운드에서는, 음방출홀(sound emission hole)을 갖은 상판부 및 이 상판부와 일체화된 원통부를 갖는 케이스 본체의 개구측에 덮개부재가 부착되는 구조로 케이스가 구성되어 있다. 케이스 본체의 중간 위치에서 높이 방향으로 케이스 본체의 내주면에 단차부(step portion)가 형성되고, 이 단차부와 압전 진동판이 아래로부터 접촉하고 있다. 압전 진동판이 탄력성이 있는 리드 단자에 의해 상부쪽으로 탄성적으로 지지되고 있다. 다시 말해, 압전 진동판의 바닥면과 접촉하는 리드단자의 탄성 지지력에 의해, 진동판의 상면이 단차부와 압착되는 구조로, 압전 진동판이 지지되고 있다. 이 리드단자가 덮개부재를 관통하며, 이에 따라 리드단자가 케이스 외부로 연장하고 있다.In order to solve the above-mentioned problems, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-123426 discloses a piezoelectric sounder having a configuration in which a piezoelectric diaphragm is supported without both sides being supported. In this piezoelectric sound, the case is constituted by a structure in which a lid member is attached to an opening side of a case body having a top plate portion having a sound emission hole and a cylindrical portion integrated with the top plate portion. A step portion is formed on the inner circumferential surface of the case body in the height direction at an intermediate position of the case body, and the step portion and the piezoelectric vibrating plate are in contact with each other from below. The piezoelectric diaphragm is elastically supported upward by an elastic lead terminal. In other words, the piezoelectric vibrating plate is supported by the structure in which the upper surface of the diaphragm is pressed against the stepped portion by the elastic support force of the lead terminal in contact with the bottom surface of the piezoelectric vibrating plate. This lead terminal penetrates the lid member, and thus the lead terminal extends out of the case.
상술한 바와 같이 일본 특허공개 8-123426호 공보에 개시된 압전 사운더에서는, 압전 진동판이 단차부의 바닥면과 접촉하며, 압전 진동판을 상부쪽으로 탄성적으로 지지하도록 리드단자가 아래쪽으로부터 압전 진동판과 접촉하는 구성으로, 압전 진동판이 지지되고 있다. 압전 진동판이 케이스 부재와 다른 부재로 그들 사이에 끼워서 지지되지 않으므로, 일반적인 작동 중에도 음압에서의 변동이 작으며, 장시간의 내열시험에서의 음압의 변화가 작다.As described above, in the piezoelectric sounder disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-123426, the piezoelectric diaphragm contacts the bottom surface of the stepped portion, and the lead terminal contacts the piezoelectric diaphragm from below so as to elastically support the piezoelectric diaphragm upwards. In the configuration, the piezoelectric diaphragm is supported. Since the piezoelectric diaphragm is not supported by being sandwiched between them by the case member and the other member, the fluctuation in the sound pressure is small even during normal operation, and the change in the sound pressure in the long-term heat test is small.
그러나, 일본 특허공개 8-123426호 공보에 개시된 압전 사운더에서는, 압전 진동판이 단차부와 탄력성이 있는 리드단자에 의해서만 지지되므로, 진동판이 강하게 또는 충분하게 지지를 받지 못한다. 이것은, 상기 압전 사운더로 낙하시험, 진동시험 또는 충격시험 등을 시행하는 경우에, 압전 진동판이 케이스 내에서 이동할 수 있어, 케이스의 특성이 불안정하게 된다. 이 문제점은 리드단자의 탄성 접촉력을 증가시킴으로써 해결할 수 있다. 그러나 리드단자의 탄성 접촉력을 증가시키면, 압전 진동판의 진동이 감쇠되고, 이로 인해 음압이 저하되는 결과가 초래될 것이다.However, in the piezoelectric sounder disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-123426, the piezoelectric diaphragm is supported only by the stepped portion and the resilient lead terminal, so that the diaphragm is not strongly or sufficiently supported. This causes the piezoelectric vibrating plate to move in the case when the drop test, the vibration test, or the impact test is performed with the piezoelectric sounder, so that the characteristics of the case become unstable. This problem can be solved by increasing the elastic contact force of the lead terminal. However, increasing the elastic contact force of the lead terminal will damp the vibration of the piezoelectric diaphragm, resulting in a drop in sound pressure.
상술한 문제점을 극복하기 위해서, 본 발명의 바람직한 구현예들은, 일반적인 작동 중에 음압의 변동이 작으며, 고온조건 하에서도 음압의 변화가 작고, 내충격성 또는 외부력에 대한 진동판의 이동에 대한 저항력이 우수한 압전형 전기음향 변환기를 제공한다.In order to overcome the above-mentioned problems, preferred embodiments of the present invention have a small change in sound pressure during normal operation, a small change in sound pressure even under high temperature conditions, and resistance to movement of the diaphragm with respect to impact resistance or external force. It provides an excellent piezoelectric electroacoustic transducer.
도 1a 및 1b는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 압전 사운더의 평면도 및 종단면도이다.1A and 1B are a plan view and a longitudinal sectional view of a piezoelectric sounder according to a preferred embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 압전 사운더의 음압-주파수 특성을 도시하는 도면으로, 실선은 초기 특성을, 파선은 고온시험 후의 특성을 나타낸다.2 is a diagram showing the sound pressure-frequency characteristics of a piezoelectric sounder according to a preferred embodiment of the present invention, where the solid line shows the initial characteristics, and the broken line shows the characteristics after the high temperature test.
도 3은 도 2에 도시된 바람직한 구현예와의 비교를 위해 제공된 압전 사운더의 음압-주파수 특성을 도시하는 도면으로, 실선은 초기 특성을, 파선은 고온시험 후의 특성을 나타낸다.FIG. 3 is a diagram showing sound pressure-frequency characteristics of a piezoelectric sounder provided for comparison with the preferred embodiment shown in FIG. 2, with solid lines showing initial characteristics and broken lines showing characteristics after a high temperature test.
도 4는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 압전 사운더의 변형예를 보여주는 종단면도이다.Figure 4 is a longitudinal sectional view showing a modification of the piezoelectric sounder according to a preferred embodiment of the present invention.
＜도면의 주요 부호에 대한 설명＞<Description of Major Symbols in Drawing>
1 ... 압전 사운더 2 ... 케이스1 ... Piezo Sounder 2 ... Case
3 ... 압전 진동판 3a ... 금속판3 ... piezoelectric diaphragm 3a ... metal plate
3b ... 압전 세라믹판 4 ... 케이스 본체3b ... piezoelectric ceramic plate 4 ... case body
4a ... 상판부 4b ... 원통부4a ... Top part 4b ... Cylindrical part
4c ... 음방출홀 4d ... 단차부4c ... sound emission hole 4d ... step
5 ... 덮개부재 5a ... 지지부5 ... cover member 5a ... support
5b, 5c ... 관통홀 6, 7 ... 리드단자5b, 5c ... through hole 6, 7 ... lead terminal
8, 9 ... 리드선8, 9 ... lead
본 발명의 바람직한 구현예들은, 케이스; 상기 케이스 내에 설치된 압전 진동판; 및 상기 케이스 내에 형성된 공진 캐버티를 포함하고 있는 압전형 전기음향 변환기를 제공한다. 상기 공진 캐버티는 상기 압전 진동판이 진동함에 따라 공진하도록 배열되어 있고, 상기 압전 진동판과 상기 케이스는 관계식 fcav＜ f0를 만족하도록 구성되어 있으며, 여기에서, f0는 압전 진동판의 공진주파수이고, fcav는 공진 캐버티의 공진주파수이다.Preferred embodiments of the invention, the case; A piezoelectric vibrating plate installed in the case; And it provides a piezoelectric electroacoustic transducer comprising a resonant cavity formed in the case. The resonant cavity is arranged to resonate as the piezoelectric diaphragm vibrates, the piezoelectric diaphragm and the case are configured to satisfy the relation f cav <f 0 , where f 0 is the resonant frequency of the piezoelectric diaphragm, f cav is the resonant frequency of the resonant cavity.
상기 구성에 따르면, 압전 진동판과 케이스는 압전 진동판의 공진주파수 f0와 공진 캐버티의 공진주파수 fcav가 관계식 fcav＜ f0를 만족하도록 구성되어 있다. 그러므로, 여기에서 구동주파수를 fcav로 설정하는 경우에, 고온 조건하에서 음압-주파수 특성이 저주파수측으로 이동된다 하더라도, 음압이 저하되기는 어렵고, 음압에서의 변동은 상당히 저하된다.According to the above configuration, the piezoelectric diaphragm and the case are configured such that the resonance frequency f 0 of the piezoelectric diaphragm and the resonance frequency f cav of the resonance cavity satisfy the relation f cav <f 0 . Therefore, in the case where the driving frequency is set to f cav here, even if the sound pressure-frequency characteristic is moved to the low frequency side under high temperature conditions, the sound pressure is hardly lowered, and the fluctuation in the sound pressure is considerably lowered.
본 발명의 바람직한 구현예의 신규하고 독특한 특징의 결과로, 고온 조건하에서도 음압에서 변동이 작은 안정한 압전형 전기음향 변환기를 이루게 된다.As a result of the novel and unique features of the preferred embodiments of the present invention, a stable piezoelectric electroacoustic transducer with a small fluctuation in sound pressure even under high temperature conditions is achieved.
상술한 압전형 전기음향 변환기에서, 상기 케이스는 적어도 하나의 음방출홀을 구비한 상판부 및 상기 상판부와 일체화되고, 상기 상판부와는 반대측 단부에 개구부가 형성된 원통부를 가지고 있는 케이스 본체; 및 상기 케이스 본체의 개구부를 덮도록 케이스 본체에 부착되고, 상기 케이스 본체측으로 돌출되어 있는 지지부를 가지는 덮개부재를 포함하고 있다. 상기 압전 진동판은, 지지부와 케이스 본체로 그들 사이에 끼워서 지지되고 있다.In the above-described piezoelectric electroacoustic transducer, the case includes a case body having an upper plate portion having at least one sound emission hole and an upper plate portion, and a cylindrical portion having an opening formed at an end opposite to the upper plate portion; And a lid member attached to the case body so as to cover the opening of the case body and having a support portion protruding toward the case body side. The piezoelectric diaphragm is supported by being sandwiched between them by a support portion and a case body.
종래에는, 압전 진동판을 덮개의 지지부와 케이스 본체로 그들 사이에 끼워서 지지하는 구성이, 진동판을 지지하는 지지력에서의 변동에 의해 음압에서의 변동이 크다는 문제가 있다. 이와는 반대로, 본 발명의 바람직한 구현예에서는 관계식 fcav＜ f0를 만족함으로써, 지지력에서의 변동에 기인한 음압에서의 변동이 상당히 저하된다.Conventionally, a configuration in which the piezoelectric diaphragm is sandwiched between the lid and the case main body and supported therebetween has a problem in that the fluctuation in the sound pressure is large due to the fluctuation in the bearing force supporting the diaphragm. On the contrary, in a preferred embodiment of the present invention, by satisfying the relation f cav <f 0 , the variation in sound pressure due to the variation in the bearing force is considerably lowered.
상술한 압전형 전기음향 변환기에서, 케이스 본체 및 덮개부재 각각은 바람직하게 합성수지로 구성된다. 케이스 본체 및 덮개부재를 합성수지로 구성하는 경우, 케이스를 저가로 제작할 수 있고, 이로 인해 음압에서의 변동이 작은 압전형 전기음향 변환기를 상당히 저가로 제공하게 된다.In the above piezoelectric electroacoustic transducer, each of the case body and the cover member is preferably made of synthetic resin. When the case body and the cover member are made of synthetic resin, the case can be manufactured at low cost, thereby providing a piezoelectric electroacoustic transducer with a small fluctuation in sound pressure at a relatively low cost.
본 발명의 다른 특징 및 이점들은 첨부된 도면을 참조하여 하기의 상세한 설명을 통해 보다 확실히 이해될 것이다.Other features and advantages of the invention will be more clearly understood from the following detailed description with reference to the accompanying drawings.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 압전 사운더 1은 케이스 2 내에 실질적으로 원판 형상의 압전 진동판 3이 설치되는 구조로 구성되어 있다. 케이스 2는 바람직하게 케이스 본체 4와 덮개부재 5로 구성되어 있다.1A and 1B, the piezoelectric sounder 1 is configured in a structure in which a piezoelectric diaphragm 3 having a substantially disk shape is provided in the case 2. The case 2 is preferably composed of a case body 4 and a cover member 5.
케이스 본체 4 및 덮개부재 5는 바람직하게 합성수지 성형품으로 구성되어 있다. 케이스 본체 4는 상판부 4a 및 이 상판부 4a와 일체화된 원통부 4b를 가지고 있다. 원통부 4b의 하단은 개구되어 있고, 이 개구부를 덮기 위해 덮개부재 5가 원통부 4b에 부착되어 있다.The case body 4 and the cover member 5 are preferably composed of a synthetic resin molded article. The case body 4 has an upper plate portion 4a and a cylindrical portion 4b integrated with the upper plate portion 4a. The lower end of the cylindrical portion 4b is opened, and a cover member 5 is attached to the cylindrical portion 4b to cover the opening.
케이스 본체 4의 상판부 4a에는 음방출홀 4c가 형성되어 있다. 또한, 상판부 4a에는 음방출홀 4c가 복수개 형성되어도 된다.The sound emission hole 4c is formed in the upper board part 4a of the case main body 4. As shown in FIG. In addition, a plurality of sound emitting holes 4c may be formed in the upper plate portion 4a.
원통부 4b의 내주면에는, 중간 위치에서 원통부 4b의 높이 방향 또는 수직 방향의 치수로 단차부 4d가 형성되어 있다. 또한, 원통부 4b의 개구부의 바닥 내주면에는 내측으로 돌출되어 있는 고리 형상의 돌출부 4e가 형성되어 있다.On the inner circumferential surface of the cylindrical portion 4b, a stepped portion 4d is formed in a dimension in the height direction or the vertical direction of the cylindrical portion 4b at an intermediate position. Further, an annular protrusion 4e protruding inward is formed on the bottom inner peripheral surface of the opening of the cylindrical portion 4b.
덮개부재 5는 케이스 본체 4측으로 돌출되어 있는 고리 지지부 5a를 가지고 있다. 또한 덮개부재 5에는, 도 1b에 도시된 바와 같이, 리드단자 6, 7이 관통하는 관통홀 5b, 5c가 형성되어 있다.The cover member 5 has the ring support part 5a which protrudes to the case main body 4 side. In addition, the lid member 5 is formed with through holes 5b and 5c through which the lead terminals 6 and 7 penetrate, as shown in FIG. 1B.
압전 진동판 3은, 금속판 3a의 바닥면에 압전 세라믹판 3b가 접합되는 구조로 구성되어 있다. 압전 세라믹판 3b의 바닥면에는, 전극(도면에 도시되지는 않음)이 배치되어 있다. 압전 세라믹판 3b의 상면은, 도전성 또는 절연성의 접착제 또는 그 외의 적합한 접합재료로 금속판 3a에 접합되어 있다. 압전 세라믹판 3b의 상면에도 또한 전극이 형성되어도 된다. 압전 세라믹판 3b는, 예를 들어 티탄산지르코네이트산납계의 적합한 압전 세라믹 또는 그 외의 유사한 재료 등으로 구성될 수 있다.The piezoelectric diaphragm 3 is comprised by the structure by which the piezoelectric ceramic plate 3b is joined to the bottom surface of the metal plate 3a. An electrode (not shown) is disposed on the bottom surface of the piezoelectric ceramic plate 3b. The upper surface of the piezoelectric ceramic plate 3b is joined to the metal plate 3a by a conductive or insulating adhesive or other suitable bonding material. An electrode may also be formed on the upper surface of the piezoelectric ceramic plate 3b. The piezoelectric ceramic plate 3b may be made of, for example, a suitable piezoelectric ceramic of lead zirconate titanate or other similar materials.
압전 진동판 3의 상면, 즉 금속판 3a의 상면은 단차부 4d와 접촉하고 있다. 압전 진동판 3은, 단차부 4d와 덮개부재 5의 고리 지지부 5a로 그들 사이에 끼워서 지지되고 있다. 즉, 덮개부재 5를 케이스 본체 4의 바닥쪽 개구를 통해 케이스 본체 4에 삽입함으로써, 고리 지지부 5a의 선단과 단차부 4d로 압전 진동판 3이 그들 사이에 끼워서 지지되고 있다.The upper surface of the piezoelectric diaphragm 3, that is, the upper surface of the metal plate 3a is in contact with the stepped portion 4d. The piezoelectric diaphragm 3 is supported between the step part 4d and the ring support part 5a of the cover member 5 between them. That is, by inserting the cover member 5 into the case main body 4 through the bottom opening of the case main body 4, the piezoelectric diaphragm 3 is supported by the front-end | tip of the ring support part 5a and the step part 4d.
또한, 덮개부재 5의 고리 지지부 5a는 바닥부의 위치에서 외측을 향하여 돌출되어 있는 피팅리브 (fitting rib) 5d를 가지고 있다. 이 피팅리브 5d의 외부 직경은 케이스 본체 4의 개구부의 바닥 내주면에 형성된 고리 형상의 돌출부 4e의 내부 직경보다 크다. 그러므로, 덮개부재 5를 케이스 본체 4에 삽입하는 경우에, 덮개부재 5의 피팅리브 5d는 고리형 돌출부 4e를 넘어서서 힘을 받게 되어, 케이스 본체 4의 내측으로 피팅리브 5d가 위치된다. 따라서, 피팅리브 5d와 고리형 돌출부 4e가 상호 접합하게 되어, 덮개부재 5는 케이스 본체 4에 고정된다.The ring support 5a of the lid member 5 also has a fitting rib 5d protruding outward from the bottom position. The outer diameter of the fitting rib 5d is larger than the inner diameter of the annular projection 4e formed on the bottom inner peripheral surface of the opening of the case body 4. Therefore, when the cover member 5 is inserted into the case body 4, the fitting rib 5d of the cover member 5 is forced beyond the annular projection 4e, so that the fitting rib 5d is positioned inside the case body 4. Thus, the fitting rib 5d and the annular projection 4e are joined to each other, so that the lid member 5 is fixed to the case body 4.
덮개부재 5를 케이스 본체 4에 고정시키는 것에 대해서는 접착제의 사용으로 상기 구조가 결합되어도 되고, 또는 접착제를 사용한 접합만으로 덮개부재 5를 케이스 본체 4에 고정시켜도 된다.For fixing the cover member 5 to the case body 4, the above structure may be joined by the use of an adhesive, or the cover member 5 may be fixed to the case body 4 only by bonding using an adhesive.
압전 진동판 3을 외부 시스템에 접속시키는 리드단자 6, 7이 압전 진동판 3에 결합된다. 구체적으로, 리드단자 6이 압전 진동판 3의 금속판 3a에 접합되고, 리드단자 7이 압전 세라믹판 3b의 바닥면에 배치된 전극(도면에 도시되지는 않음)에 접합되어 있다. 리드단자 6, 7 각각은 덮개부재 5의 각 관통홀 5b, 5c를 관통하여 케이스 2의 외부로 연장되어 있다.Lead terminals 6 and 7 for connecting the piezoelectric diaphragm 3 to an external system are coupled to the piezoelectric diaphragm 3. Specifically, lead terminal 6 is joined to metal plate 3a of piezoelectric diaphragm 3, and lead terminal 7 is joined to an electrode (not shown) disposed on the bottom surface of piezoelectric ceramic plate 3b. Each of the lead terminals 6 and 7 extends through the through holes 5b and 5c of the cover member 5 to the outside of the case 2.
리드단자 6, 7은 Al 또는 Cr 등의 적당한 금속재료로 구성되어도 된다.The lead terminals 6 and 7 may be made of a suitable metal material such as Al or Cr.
본 바람직한 구현예의 압전 사운더 1은 하기식 (1)를 만족하는 특징이 있다.The piezoelectric sounder 1 of this preferred embodiment has the characteristic of satisfying following formula (1).
여기에서, fo는 압전 진동판 3의 공진주파수이고, fcav는 케이스 2 내의 공진 캐버티 2a의 공진주파수이다. 본 바람직한 구현예의 압전 사운더 1이 상술한 식 (1)를 만족함으로써, 압전 사운더 1은 음압에서의 변동이 상당히 저하된다. 도 2 및 도 3을 참조하여 설명하겠다.Here, f o is the resonance frequency of the piezoelectric diaphragm 3, and f cav is the resonance frequency of the resonance cavity 2a in the case 2. By the piezoelectric sounder 1 of the present preferred embodiment satisfying the above formula (1), the piezoelectric sounder 1 is significantly reduced in fluctuation in sound pressure. This will be described with reference to FIGS. 2 and 3.
압전 진동판 3의 공진주파수 fo는 압전 진동판 3의 고유 공진주파수, 케이스 본체 4의 단차부 4d와 덮개부재 5의 상면 사이의 거리 A(도 1 참조), 및 덮개부재 5의 상면과 덮개부재 5의 고리지지부 5a의 상단 사이의 거리 B를 조정함으로써, 원하는 값으로 설정될 수 있다. 또한, 공진 캐버티 2a의 공진주파수 fcav는 케이스 2의 공진 캐버티 2a의 용적 V(즉, 압전 진동판 3의 상면과 상판부 4a 사이의 공간의 용적), 상판부 4a의 두께, 및 음방출홀 4c의 직경을 조정함으로써, 원하는 값으로 설정될 수 있다.The resonant frequency f o of the piezoelectric diaphragm 3 is the intrinsic resonant frequency of the piezoelectric diaphragm 3, the distance A between the stepped portion 4d of the case body 4 and the top surface of the lid member 5, and the top surface of the lid member 5 and the lid member 5. By adjusting the distance B between the upper ends of the ring support 5a, it can be set to a desired value. In addition, the resonant frequency f cav of the resonant cavity 2a is the volume V of the resonant cavity 2a of the case 2 (that is, the volume of the space between the upper surface of the piezoelectric diaphragm 3 and the upper plate portion 4a), the thickness of the upper plate portion 4a, and the sound emission hole 4c. By adjusting the diameter of, it can be set to a desired value.
본 바람직한 구현예의 압전 사운더 1에서는, 주파수 fo및 fcav가 상기 식 (1)을 만족하도록 바람직하게 결정된다. 이 경우, 구동주파수는 바람직하게 주파수 fcav와 동일하게 설정된다.In the piezoelectric sounder 1 of the present preferred embodiment, the frequencies f o and f cav are preferably determined to satisfy the above formula (1). In this case, the driving frequency is preferably set equal to the frequency f cav .
본 바람직한 구현예에서는, 압전 진동판 3이 케이스 본체 4와 덮개부재 5로 그들 사이에 끼워서 지지되므로, 압전 진동판 3의 공진주파수 fo는 지지강도, 즉 양자의 접합 응력에 비례하므로, 다양하게 변화하는 경향이 있다. 한편, 케이스 2에 형성된 공진 캐버티 2a의 공진주파수 fcav는 공진 캐버티 2a의 용적 V 및 공기에서의 음속에 의해 결정되기 때문에, 안정화된다. 따라서, 음압 변동이 구동 주파수에서 저하된다.In the present preferred embodiment, the piezoelectric diaphragm 3 is supported by being sandwiched between them by the case body 4 and the cover member 5, so that the resonance frequency f o of the piezoelectric diaphragm 3 is proportional to the supporting strength, that is, the bonding stress of both, There is a tendency. On the other hand, since the resonance frequency f cav of the resonance cavity 2a formed in the case 2 is determined by the volume V of the resonance cavity 2a and the speed of sound in the air, it is stabilized. Therefore, the sound pressure fluctuation is lowered at the driving frequency.
또한, 케이스 본체 4 및 덮개부재 5가 합성수지로 구성되므로, 고온으로 인해 응력의 저화 및 크리프(creep) 변형이 일어나면, 압전 진동판 3의 공진주파수 fo가 저하된다.In addition, since the case body 4 and the cover member 5 are made of synthetic resin, when the stress decreases and creep deformation occurs due to the high temperature, the resonance frequency f o of the piezoelectric diaphragm 3 decreases.
본 바람직한 구현예에서는, fcav＜ fo이므로, 고온 조건하에서, 음압-주파수 특성이 도 2의 실선으로 표시된 곡선으로부터 파선으로 표시된 곡선으로 변화한다. 따라서, 구동주파수 fcav에서의 음압의 저하가 작다는 것을 알 수 있다.In the present preferred embodiment, since f cav < f o , under high temperature conditions, the sound pressure-frequency characteristic changes from the curve indicated by the solid line in Fig. 2 to the curve indicated by the broken line. Therefore, it can be seen that the decrease in the sound pressure at the driving frequency f cav is small.
이에 반하여, fo＜ fcav인 경우에는, 고온 조건하에서, 음압-주파수 특성이 도 3의 실선으로 표시된 곡선으로부터 파선으로 표시된 곡선으로 변화한다. 그러므로, 음압 피크들(peaks) 사이의 중간 지점에서 음압이 저하되고, 구동주파수 fcav에서의 음압 저하는 크다는 것을 알 수 있다.On the other hand, f o <In the case of f cav, under high temperature conditions, the sound pressure-frequency characteristic is changed to the curve shown by the broken line from the curve indicated by the solid line in Fig. Therefore, it can be seen that the sound pressure is lowered at the intermediate point between the sound pressure peaks, and the sound pressure drop at the driving frequency f cav is large.
본 구현예가, 도 2에 도시된 바와 같이 관계식 fcav＜ fo를 만족할 때에는, 압전 진동판 3이 케이스 본체 4와 덮개부재 5로 그들 사이에 끼워서 지지되는 경우에도, 음압에서의 변동, 특히 고온하에서의 음압 저하가 상당히 저하될 수 있다는 것을 알 수 있다..When the present embodiment satisfies the relation f cav <f o as shown in Fig. 2, even when the piezoelectric diaphragm 3 is supported by being sandwiched between the case body 4 and the cover member 5, the variation in sound pressure, especially under high temperature It can be seen that the sound pressure drop can be significantly reduced.
압전 사운더 1에서, 리드단자 5, 6 각각이 덮개부재 5의 각 관통홀 5b, 5c를 관통하여 케이스 2의 외부로 연장되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 바람직한 구현예의 변형예는 압전 진동판 3에 결합된 리드단자 8, 9가 케이스 본체 4의 원통부 4b에 형성된 관통홀 4f를 관통하여 케이스 2의 외부로 연장되는 구조로 구성되어 있다.In the piezoelectric sounder 1, each of the lead terminals 5 and 6 extends through the through holes 5b and 5c of the cover member 5 to the outside of the case 2. As shown in FIG. 4, a modification of the preferred embodiment of the present invention extends to the outside of the case 2 through the through holes 4f formed in the cylindrical portion 4b of the case body 4 having the lead terminals 8 and 9 coupled to the piezoelectric diaphragm 3. It is composed of a structure.
다음으로, 상술한 바람직한 구현예들의 구체적인 실험예를 설명하겠다.Next, specific experimental examples of the above-described preferred embodiments will be described.
본 바람직한 구현예에 따라 제조된 압전 사운더 1의 시료들에 음압 측정을 시행하였다. 구동주파수를 약 4.0㎑로 설정하고, 주파수 fo및 fcav를 약 4.6㎑ 및 약 4.0㎑로 각각 설정하였다. 측정결과를 표준편차와 함께 하기 표 1에 나타낸다. 또한, 이 압전 사운더 1의 시료들을 85℃의 온도에서 24시간 방치한 후에, 이들 시료들의 음압측정을 시행하였다. 이들 시료들의 측정결과를 하기 표 1에 나타낸다.Negative pressure measurements were performed on samples of piezoelectric sounder 1 prepared according to the presently preferred embodiment. The driving frequency was set to about 4.0 Hz, and the frequencies f o and f cav were set to about 4.6 Hz and about 4.0 Hz, respectively. The measurement results are shown in Table 1 together with the standard deviation. In addition, the samples of the piezoelectric sounder 1 were left at a temperature of 85 ° C. for 24 hours, and then the negative pressure measurement of these samples was performed. The measurement results of these samples are shown in Table 1 below.
또한, 주파수 fo및 fcav를 약 4.0㎑ 및 약 4.5㎑로 각각 설정한 또 다른 압전 사운더의 시료들을 제작하여, 비교예로서 평가하였다. 이 경우, 구동주파수는 약 4.0㎑로 설정하였다. 이들 시료들의 측정결과를 하기 표 1에 나타낸다.In addition, samples of another piezoelectric sounder having frequencies f o and f cav set to about 4.0 kHz and about 4.5 kHz, respectively, were produced and evaluated as comparative examples. In this case, the driving frequency was set to about 4.0 Hz. The measurement results of these samples are shown in Table 1 below.
하기 표 1에 나타낸 각 측정결과 각각은 20개 이상의 시료들에 대한 평균치이다.Each measurement result shown in Table 1 below is an average value of 20 or more samples.
표 1로부터, fo＜ fcav인 비교예의 압전 사운더에서는, 시료들의 초기 음압의 표준편차가 약 1.5㏈로 높았다는 것을 알 수 있다. 이 시료들을 85℃의 고온 환경에서 24시간 방치된 후에는, 표준편차가 약 3.4㏈로 더 높아졌다. 시료들의 평균치의 변화치는 약 -8.4㏈ 컸다.From Table 1, it can be seen that in the piezoelectric sounder of the comparative example in which f o <f cav , the standard deviation of the initial negative pressure of the samples was as high as about 1.5 kPa. After leaving these samples for 24 hours in a high temperature environment of 85 ° C., the standard deviation was higher to about 3.4 dB. The change in the mean value of the samples was about -8.4 kHz.
이에 반하여, 본 바람직한 구현예의 압전 사운더 1에서는, 시료들의 초기 음압의 표준편치 및 고온 환경 시험 후의 음압의 표준편차가 약 0.8㏈ 및 약 1.4㏈로 낮았다. 또한, 시험에 의해 발생된 음압에서의 변화치도 약 -4.6㏈로 낮았다. 따라서, 관계식 fo＞ fcav을 만족함으로써, 상기 바람직한 결과를 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다.In contrast, in the piezoelectric sounder 1 of the present preferred embodiment, the standard deviation of the initial sound pressure of the samples and the standard deviation of the sound pressure after the high temperature environmental test were low, about 0.8 kPa and about 1.4 kPa. In addition, the change in sound pressure generated by the test was also low at about -4.6 kPa. Therefore, it can be seen that the above preferable results can be obtained by satisfying the relation f o > f cav .
이제까지 상술한 바와 같이, 본 발명은, 압전 진동판과 케이스가 압전 진동판의 공진주파수 f0와 공진 캐버티의 공진주파수 fcav가 관계식 fcav＜ f0를 만족하도록 구성되어 있다. 그러므로, 여기에서 구동주파수를 fcav로 설정하는 경우에, 고온 조건하에서 음압-주파수 특성이 저주파수측으로 이동된다 하더라도, 음압이 저하되기는 어렵고, 음압에서의 변동은 상당히 저하된다.As described above, in the present invention, the piezoelectric diaphragm and the case are configured such that the resonant frequency f 0 of the piezoelectric diaphragm and the resonant frequency f cav of the resonant cavity satisfy the relational expression f cav <f 0 . Therefore, in the case where the driving frequency is set to f cav here, even if the sound pressure-frequency characteristic is moved to the low frequency side under high temperature conditions, the sound pressure is hardly lowered, and the fluctuation in the sound pressure is considerably lowered.
따라서, 고온 조건하에서도 음압에서 변동이 작은 안정한 압전형 전기음향 변환기를 제공하게 된다.Therefore, it is possible to provide a stable piezoelectric electroacoustic transducer with a small fluctuation in sound pressure even under high temperature conditions.
또한, 압전 진동판을 덮개의 지지부와 케이스 본체로 그들 사이에 끼워서 지지하는 종래 구성이, 진동판을 지지하는 지지력에서의 변동에 의해 음압에서의 변동이 크다는 문제가 있었지만, 본 발명에서는 관계식 fcav＜ f0를 만족함으로써, 지지력에서의 변동에 기인한 음압에서의 변동이 상당히 저하된다.In addition, the conventional configuration in which the piezoelectric diaphragm is sandwiched between the cover and the case body to support the piezoelectric diaphragm has a problem that the fluctuation in the sound pressure is large due to the fluctuation in the supporting force for supporting the diaphragm, but in the present invention, the relation f cav <f By satisfying zero , the fluctuation in sound pressure due to the fluctuation in bearing force is considerably lowered.
또한, 케이스 본체 및 덮개부재를 합성수지로 구성하는 경우, 케이스를 저가로 제작할 수 있고, 이로 인해 음압에서의 변동이 작은 압전형 전기음향 변환기를 상당히 저가로 제공하게 된다.In addition, when the case body and the cover member are made of synthetic resin, the case can be manufactured at low cost, thereby providing a piezoelectric electroacoustic transducer with a small fluctuation in sound pressure at a relatively low cost.
이제까지, 본 발명의 바람직한 구현예들을 참조하여 특정적으로 도시하고 기술하였지만, 당업자들에게는 본 발명이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 변형, 변화될 수 있다는 것이 이해될 것이다.Although specifically illustrated and described with reference to preferred embodiments of the present invention, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
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