JP2022146461A - 音響デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】音響特性の向上を図ることができる音響デバイスを提供する。【解決手段】音響デバイス１は、第一方向Ｄ１で互いに対向して配置された圧電素子４及び圧電素子５と、圧電素子４及び圧電素子５を互いに接続している接続部材６と、を備える。圧電素子４は、第二方向Ｄ２における端部４ｃ及び端部４ｄを有する。圧電素子５は、第二方向Ｄ２における端部５ｃ及び端部５ｄを有する。接続部材６は、端部４ｃと、端部５ｃとに固定されている。【選択図】図２

Description

本開示は、音響デバイスに関する。

従来の音響デバイスとして、例えば特許文献１に記載の透明スピーカがある。この従来の音響デバイスは、圧電素子を振動板に固定することによって構成されている。この音響デバイスでは、圧電素子の振動を振動板によって増幅し、振動板にベンディング振動を生じさせることによって、所望の音響出力が得られるようになっている。

特開平４－７０１００号公報

特許文献１に記載されるような圧電素子を使用した音響デバイスでは、低音域の音圧が十分ではない。

本開示の一側面は、音響特性の向上を図ることができる音響デバイスを提供する。

本開示の一側面に係る音響デバイスは、第一方向で互いに対向して配置された第一圧電素子及び第二圧電素子と、第一圧電素子と第二圧電素子とを互いに接続している接続部材と、を備え、第一圧電素子は、第一方向に交差する第二方向における第一端部及び第二端部を有し、第二圧電素子は、第二方向における第三端部及び第四端部を有し、接続部材は、第一端部と、第三端部と、に固定されている。

この音響デバイスでは、例えば、第一端部側が自由端、第二端部側が固定端となるように第一圧電素子が固定部材により片持ち支持された場合、第三端部側が固定端、第四端部側が自由端となるように第二圧電素子が接続部材により片持ち支持される。よって、第四端部の変位量が増大する。この結果、低音域の音圧を高め、音響特性の向上を図ることができる。

第一圧電素子は、互いに対向している第一主面及び第二主面を有し、第二圧電素子は、互いに対向している第三主面及び第四主面を有し、第一圧電素子及び第二圧電素子は、第一主面及び第三主面が第一方向で互いに対向するように配置されており、接続部材は、第一主面と、第三主面と、に固定されていてもよい。この場合、第一圧電素子と第二圧電素子との間隔を接続部材により容易に設定することができる。

第一圧電素子及び第二圧電素子は、互いに同形状を呈していてもよい。この場合、第一圧電素子及び第二圧電素子の個体差を減らすことができる。

第一圧電素子は、第一方向から見て、接続部材の第二端部側に配置された第一外部電極を有してもよい。この場合、第一外部電極と接続部材との電気的短絡を抑制することができる。

上記音響デバイスは、第一外部電極に接続されている帯状の第一配線部材を更に備えてもよい。この場合、第一外部電極にリード線が接続されている場合と比較して、第一圧電素子の振動が阻害されることを抑制可能となる。

第二圧電素子は、第一方向から見て、接続部材の第四端部側に配置された第二外部電極を有してもよい。この場合、第二外部電極と接続部材との電気的短絡を抑制することができる。

上記音響デバイスは、第二外部電極に接続されている帯状の第二配線部材を更に備えてもよい。この場合、第二外部電極にリード線が接続されている場合と比較して、第二圧電素子の振動が阻害されることを抑制可能となる。

第一圧電素子及び第二圧電素子は、それぞれ長手方向が第二方向と一致するように配置されていてもよい。この場合、変位が更に大きくなるため、音響特性を一層向上させることができる。

本開示の別の側面に係る振動デバイスは、第一方向で互いに対向して配置された第一圧電素子及び第二圧電素子と、第一圧電素子と第二圧電素子とを互いに接続している接続部材と、を備え、第一圧電素子は、第一方向に交差する第二方向における第一端部及び第二端部を有し、第二圧電素子は、第二方向における第三端部及び第四端部を有し、接続部材は、第一端部と、第三端部と、に固定されている。

この振動デバイスでは、例えば、第一端部側が自由端、第二端部側が固定端となるように第一圧電素子が固定部材により片持ち支持された場合、第三端部側が固定端、第四端部側が自由端となるように第二圧電素子が接続部材により片持ち支持される。よって、第四端部の変位量が増大する。よって、第二端部の変位量が増大する。この結果、変位量を向上させることができる。

本開示の一側面によれば、音響特性の向上を図ることができる。

図１は、第一実施形態に係る音響デバイスを示す斜視図である。 図２は、図１の音響デバイスを示す側面図である。 図３は、図１の音響デバイスを示す底面図である。 図４は、図３のＩＶ－ＩＶ線に沿っての断面図である。 図５は、圧電素子を示す分解斜視図である。 図６は、圧電素子を示す断面図である。 図７は、振動部を治具に取り付けた状態を示す斜視図である。 図８は、治具のベースを示す斜視図である。 図９は、振動部の動作を示す説明図である。 図１０は、実施例及び比較例に係る音響デバイスの音圧波形を示すグラフである。 図１１は、変形例に係る音響デバイスを示す側面図である。

以下、添付図面を参照して、実施形態について詳細に説明する。なお、説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

図１～図４に示されるように、実施形態に係る音響デバイス１は、例えば、スピーカ、又はブザーとして用いられる。音響デバイス１は、例えば、テレビ、スマートフォン等の電子機器に設けられる。音響デバイス１は、振動部２及び音響部３を備えている。音響デバイス１は、振動デバイスでもある。

まず、振動部２について説明する。

振動部２は、圧電素子４、圧電素子５、接続部材６、固定部材７、配線部材８、及び配線部材９を備えている。圧電素子４，５は、互いに対向して配置されている。圧電素子４，５は、例えば、互いに同形状を呈している。圧電素子４，５は、互いに長手方向が一致するように配置されている。以下では、圧電素子４，５の対向方向を第一方向Ｄ１、圧電素子４，５の長手方向を第二方向Ｄ２とする。第一方向Ｄ１及び第二方向Ｄ２は、互いに交差（ここでは直交）している。圧電素子４，５は、第一方向Ｄ１から見て互いに重なるように配置されている。

圧電素子４は、第一方向Ｄ１で互いに対向している主面４ａ，４ｂを有している。圧電素子５は、第一方向Ｄ１で互いに対向している主面５ａ，５ｂを有している。圧電素子４，５は、主面４ａと主面５ｂとが第一方向Ｄ１で互いに対向するように配置されている。圧電素子４は、第二方向Ｄ２における端部４ｃ及び端部４ｄを有している。圧電素子５は、第二方向Ｄ２における端部５ｃ及び端部５ｄを有している。端部４ｃ，５ｃは、第一方向Ｄ１で互いに対向している。端部４ｄ，５ｄは、第一方向Ｄ１で互いに対向している。

各圧電素子４，５は、例えば、バイモルフ型の圧電素子である。各圧電素子４，５は、図５及び図６に示されるように、圧電素体１１と、複数（ここでは３つ）の外部電極１３，１４，１５と、を有している。

圧電素体１１は、直方体形状を呈している。直方体形状には、例えば、角部及び稜線部が面取りされている直方体の形状、及び、角部及び稜線部が丸められている直方体の形状が含まれる。圧電素体１１は、互いに対向している一対の主面１１ａ，１１ｂと、一対の主面１１ａ，１１ｂを互いに接続している４つの側面１１ｃと、を有している。圧電素子４では、主面１１ａが主面４ａを構成し、主面１１ｂが主面４ｂを構成している。圧電素子５では、主面１１ａが主面５ａを構成し、主面１１ｂが主面５ｂを構成している。

各主面１１ａ，１１ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有する長方形状を呈している。すなわち、圧電素体１１の長さ（主面１１ａの長辺方向での圧電素体１１の長さ）は、例えば、２０ｍｍ以上７０ｍｍ以下である。圧電素体１１の幅（主面１１ａの短辺方向での圧電素体１１の長さ）は、例えば、１０ｍｍ以上３５ｍｍ以下である。圧電素体１１の厚さ（一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向での圧電素体１１の長さ）は、例えば、０．２ｍｍ以上１ｍｍ以下である。

圧電素体１１は、積層された複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄを含んでいる。複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、この順に積層されている。複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの積層方向（以下、単に「積層方向」とも言う。）は、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向と一致している。積層方向は、第一方向Ｄ１に沿う方向である。圧電体層１２ａは、主面１１ａを有している。圧電体層１２ｄは、主面１１ｂを有している。圧電体層１２ｂ，１２ｃは、圧電体層１２ａと圧電体層１２ｄとの間に位置している。本実施形態では、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの厚さは同等である。同等には、製造誤差の範囲が含まれている。

各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、圧電材料からなる。本実施形態では、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、圧電セラミック材料からなる。圧電セラミック材料には、例えば、ＰＺＴ［Ｐｂ（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、ＰＴ（ＰｂＴｉＯ_３）、ＰＬＺＴ［（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ、Ｔｉ）Ｏ_３］、又はチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）が用いられる。各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、例えば、上述した圧電セラミック材料を含むセラミックグリーンシートの焼結体から構成される。実際の圧電素体１１では、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄは、各圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの間の境界が認識できない程度に一体化されている。

各外部電極１３，１４，１５は、圧電素子４では端部４ｃ寄りに配置され、圧電素子５では端部５ｃ寄りに配置されている。各圧電素子４，５において、各外部電極１３，１４，１５は、主面１１ａ上に配置されている。外部電極１３，１４，１５は、主面１１ａの一方の短辺側において、外部電極１３、外部電極１４、外部電極１５の順で当該一方の短辺に沿って並んでいる。外部電極１３と外部電極１４とは、主面１１ａの短辺方向で隣り合っている。外部電極１４と外部電極１５とは、主面１１ａの短辺方向で隣り合っている。主面１１ａの短辺方向において、外部電極１４と外部電極１５との間の距離（最短距離）は、外部電極１３と外部電極１４との間の距離（最短距離）よりも長い。各外部電極１３，１４，１５は、積層方向から見て、主面１１ａの全ての縁（四辺）から離間している。

各外部電極１３，１４は、積層方向から見て、長方形状を呈している。本実施形態では、長方形状の各角が丸められている。外部電極１５は、積層方向から見て、正方形状を呈している。正方形状には、例えば、各角が面取りされている形状、及び、各角が丸められている形状が含まれる。本実施形態では、正方形状の各角が丸められている。各外部電極１３，１４，１５は、導電性材料からなる。導電性材料には、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各外部電極１３，１４，１５は、例えば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。

各圧電素子４，５は、圧電素体１１内に配置されている複数の内部電極１６，１７，１８を備えている。各内部電極１６，１７，１８は、導電性材料からなる。導電性材料には、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各内部電極１６，１７，１８は、例えば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。本実施形態では、各内部電極１６，１７，１８の外形形状は、長方形状を呈している。

各内部電極１６，１７，１８は、積層方向において異なる位置（層）に配置されている。内部電極１６，１７，１８は、互いに積層方向に間隔を有して対向している。各内部電極１６，１７，１８は、圧電素体１１の表面には露出していない。すなわち、各内部電極１６，１７，１８は、各側面１１ｃには露出していない。各内部電極１６，１７，１８は、積層方向から見て、主面１１ａ，１１ｂの全ての縁（四辺）から離間している。

内部電極１６は、圧電体層１２ａと圧電体層１２ｂとの間に位置している。内部電極１７は、圧電体層１２ｂと圧電体層１２ｃとの間に位置している。内部電極１８は、圧電体層１２ｃと圧電体層１２ｄとの間に位置している。

外部電極１３は、内部電極１６と複数の接続導体２１とに複数のビア導体２４を通して電気的に接続されている。複数の接続導体２１は、それぞれ、内部電極１７，１８と同じ層に位置している。具体的には、各接続導体２１は、各内部電極１７，１８に形成された開口内に位置している。各開口は、積層方向から見て、外部電極１３に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体２１は、積層方向から見て、各内部電極１７，１８に囲まれている。各接続導体２１は、各内部電極１７，１８から離間している。

各接続導体２１は、積層方向において外部電極１３と対向しており、積層方向から見て外部電極１３と重なる位置に配置されている。各接続導体２１は、積層方向において内部電極１６と対向しており、積層方向から見て内部電極１６と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２４は、それぞれ、外部電極１３と内部電極１６と複数の接続導体２１との間に位置しており、積層方向から見て外部電極１３と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２４は、それぞれ、積層方向において、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを貫通している。

外部電極１４は、内部電極１８と複数の接続導体２２とに複数のビア導体２５を通して電気的に接続されている。複数の接続導体２２は、それぞれ、内部電極１６，１７と同じ層に位置している。具体的には、各接続導体２２は、各内部電極１６，１７に形成された開口内に位置している。各開口は、積層方向から見て、外部電極１４に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体２２は、積層方向から見て、各内部電極１６，１７に囲まれている。各接続導体２２は、各内部電極１６，１７から離間している。内部電極１７と同じ層に位置している接続導体２１と接続導体２２は、同じ開口内に隣り合って配置され、互いに離間している。

各接続導体２２は、積層方向において外部電極１４と対向しており、積層方向から見て外部電極１４と重なる位置に配置されている。各接続導体２２は、積層方向において内部電極１８と対向しており、積層方向から見て内部電極１８と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２５は、それぞれ、外部電極１４と内部電極１８と複数の接続導体２２との間に位置しており、積層方向から見て外部電極１４と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２５は、それぞれ、積層方向において、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを貫通している。

外部電極１５は、内部電極１７と複数の接続導体２３とに複数のビア導体２６を通して電気的に接続されている。複数の接続導体２３は、それぞれ、内部電極１６，１８と同じ層に位置している。具体的には、各接続導体２３は、各内部電極１６，１８に形成された開口内に位置している。各開口は、積層方向から見て、外部電極１５に対応する位置に形成されている。すなわち、各接続導体２３の全縁は、積層方向から見て、各内部電極１６，１８に囲まれている。各開口は、積層方向から見て、外部電極１５に対応する位置に形成されている。

各接続導体２３は、積層方向において外部電極１５と対向しており、積層方向から見て外部電極１５と重なる位置に配置されている。各接続導体２３は、積層方向において内部電極１７と対向しており、積層方向から見て内部電極１７と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２６は、それぞれ、外部電極１５と内部電極１７と複数の接続導体２３との間に位置しており、積層方向から見て外部電極１５と重なる位置に配置されている。複数のビア導体２６は、それぞれ、積層方向において、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを貫通している。

各接続導体２１，２２は、積層方向から見て、長方形状を呈している。本実施形態では、長方形状の各角が丸められている。各接続導体２３は、積層方向から見て、正方形状を呈している。本実施形態では、正方形状の各角が丸められている。

接続導体２１，２２，２３及びビア導体２４，２５，２６は、導電性材料からなる。導電性材料には、例えば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。接続導体２１，２２，２３及びビア導体２４，２５，２６は、例えば、上記導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体として構成されている。ビア導体２４，２５，２６は、対応する圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃを形成するためのセラミックグリーンシートに形成された貫通孔に充填された導電性ペーストが焼結することにより形成される。

圧電素体１１の主面１１ｂには、内部電極１６，１７，１８と電気的に接続されている導体は、配置されていない。本実施形態では、主面１１ｂを積層方向から見たとき、主面１１ｂの全体が露出している。主面１１ａ，１１ｂは、自然面である。自然面とは、焼成により成長した結晶粒の表面により構成される面である。

圧電素体１１の各側面１１ｃにも、内部電極１６，１７，１８と電気的に接続されている導体は、配置されていない。本実施形態では、各側面１１ｃを積層方向に交差する方向から見たとき、各側面１１ｃの全体が露出している。本実施形態では、各側面１１ｃも、自然面である。

圧電体層１２ｂにおいて、外部電極１３に接続されている内部電極１６と外部電極１５に接続されている内部電極１７とに挟まれている領域は、圧電的に活性な第一活性領域１９を構成する。圧電体層１２ｃにおいて、外部電極１４に接続されている内部電極１８と外部電極１５に接続されている内部電極１７とに挟まれている領域は、圧電的に活性な第二活性領域２０を構成する。

第一活性領域１９及び第二活性領域２０は、例えば、外部電極１５をグラウンドに接続した状態で、外部電極１３及び外部電極１４に互いに極性が異なる電圧を印加することにより、互いに同じ向きに分極されている。第一活性領域１９は、例えば内部電極１６から内部電極１７に向かう方向に分極され、第二活性領域２０は、例えば内部電極１７から内部電極１８に向かう方向に分極されている。圧電素子４，５の駆動時には、例えば、外部電極１３，１４には互いに極性が同じ電圧が印加され、外部電極１５には外部電極１３，１４とは互いに極性が異なる電圧が印加される。これにより、第一活性領域１９及び第二活性領域２０のうちの一方には、分極方向と同じ向き（順方向）の電圧が印加されて伸長し、他方には分極方向と逆向き（逆方向）の電圧が印加されて収縮する。この結果、圧電素子が積層方向に屈曲振動する。

接続部材６は、図1～図４に示されるように、圧電素子４，５を互いに接続している。接続部材６は、圧電素子４の振動を圧電素子５に伝達する振動伝達部材である。接続部材６は、例えば、アルミニウム等の金属からなる。接続部材６は、端部４ｃと端部５ｃとに固定されている。接続部材６は、主面４ａ（圧電素子４の主面１１ａ）と、主面５ｂ（圧電素子５の主面１１ｂ）とに固定されている。接続部材６は、直方体形状を呈している。接続部材６は、第一方向Ｄ１から見て、長手方向が圧電素子４，５の短辺に沿うように設けられている。接続部材６は、第一方向Ｄ１で互いに対向している側面６ａ，６ｂと、第二方向Ｄ２で互いに対向している一対の側面６ｃと、を有している。

側面６ａは、主面５ｂに固定されている。側面６ｂは、主面４ａに固定されている。接続部材６は、絶縁性の接合部材３１により圧電素子４，５に接合されている。接合部材３１は、例えば、両面テープ又は接着剤である。第一方向Ｄ１から見て、接続部材６の全体が圧電素子４，５と重なっている。第一方向Ｄ１から見て、接続部材６は、圧電素子４，５の短辺と接するように配置されているが、圧電素子４，５の短辺よりも内側（端部４ｄ，５ｄ寄り）に配置されていてもよい。接続部材６は、圧電素子４，５の短辺全体にわたって設けられている。

接続部材６の長手方向の長さは、圧電素体１１の幅（主面１１ａの短辺方向での圧電素体１１の長さ）と同等であり、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。接続部材６の厚さ（第一方向Ｄ１の長さ）は、圧電素子４，５が振動しても互いに干渉しないように設定されている。接続部材６の厚さは、圧電素子４，５を単体で主面１１ａが湾曲外側になるように屈曲させたとき最大変位量の２倍以上であり、例えば、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。圧電素子４，５のなす間隔は、接続部材６の厚さにより設定されている。接続部材６の第二方向Ｄ２の長さは、例えば、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

固定部材７は、音響デバイス１を筐体（不図示）に固定するための部材である。固定部材７は、例えば、アルミニウム等の金属からなる。固定部材７は、圧電素子４の端部４ｄに固定されている。固定部材７は、主面４ｂ（圧電素子４の主面１１ｂ）に固定されている。固定部材７は、直方体形状を呈している。固定部材７は、第一方向Ｄ１から見て、長手方向が圧電素子４の短辺に沿うように設けられている。固定部材７は、第一方向Ｄ１で互いに対向している側面７ａ，７ｂと、第二方向Ｄ２で互いに対向している一対の側面７ｃと、を有している。

側面７ａは、主面４ｂに固定されている。固定部材７は、絶縁性の接合部材３２により圧電素子４に接合されている。接合部材３２は、例えば、両面テープ又は接合部材である。第一方向Ｄ１から見て、固定部材７の全体が圧電素子４と重なっている。第一方向Ｄ１から見て、固定部材７は、圧電素子４の短辺と接するように配置されているが、圧電素子４の短辺よりも内側（端部４ｃ寄り）に配置されていてもよい。

固定部材７の長手方向の長さは、圧電素子４の短辺の長さよりも長い。固定部材７の長手方向の一対の端部７ｄは、第一方向Ｄ１から見て、圧電素子４から突出している。固定部材７の長手方向の長さは、例えば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。固定部材７の厚さ（第一方向Ｄ１の長さ）は、圧電素子４を単体で主面１１ａが湾曲外側になるように屈曲させたときの最大変位量以上であればよい。固定部材７の厚さは、例えば、１ｍｍ以上２０ｍｍ以下である。固定部材７の第二方向Ｄ２の長さは、例えば、１ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

圧電素子４の各外部電極１３，１４，１５は、図３に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、接続部材６及び固定部材７の間に配置され、接続部材６及び固定部材７のそれぞれから第二方向Ｄ２において離間している。つまり、圧電素子４の各外部電極１３，１４，１５は、第一方向Ｄ１から見て、接続部材６の端部４ｄ側であって、固定部材７の端部４ｃ側に配置されている。

圧電素子５の各外部電極１３，１４，１５は、図３に示されるように、第一方向Ｄ１から見て、接続部材６及び固定部材７の間に配置され、接続部材６及び固定部材７のそれぞれから第二方向Ｄ２において離間している。つまり、圧電素子５の各外部電極１３，１４，１５は、第一方向Ｄ１から見て、接続部材６の端部５ｄ側であって、固定部材７の端部５ｃ側に配置されている。

配線部材８は、帯状を呈し、圧電素子４の外部電極１３，１４，１５に電気的に接続されている。配線部材８は、第二方向Ｄ２に沿って圧電素子４の端部４ｄ側から引き出されている。配線部材９は、帯状を呈し、圧電素子５の外部電極１３，１４，１５に電気的に接続されている。配線部材９は、第二方向Ｄ２に沿って圧電素子５の端部５ｃ側から引き出されている。

各配線部材８，９は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）又はフレキシブルフラットケーブル（ＦＦＣ）である。各配線部材８，９の一端部は、外部電極１３，１４，１５上に配置され、外部電極１３，１４，１５に接続されている。各配線部材８，９は、厚さ方向が第一方向Ｄ１と一致するように配置されている。各配線部材８，９は、例えば、外部電極１３，１４に接続されている第一導体層（不図示）と、外部電極１５に接続されている第二導体層（不図示）と、を有している。外部電極１３，１４は、第一導体層によって短絡されている。

音響デバイス１は、制御回路（不図示）を備えている。制御回路は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、及びＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。この場合、制御回路は、ＲＯＭに記憶されているプログラムをＲＡＭにロードし、ＣＰＵで実行することによって各種の処理を行う。制御回路は、各配線部材８，９の他端部に接続されている。制御回路は、配線部材８を介して圧電素子４を駆動するための駆動信号を入力すると共に、配線部材９を介して圧電素子５を駆動するための駆動信号を入力する。

次に、音響部３について説明する。

音響部３は、図１～図４に示されるように、ベース４１、センターポール４２、センターキャップ４４、振動板４５、エッジ４６、フレーム４７、ガスケット４８、及び、ダンパー４９を有している。

ベース４１は、音響デバイス１の下端に設けられ、振動部２に接続されている。ベース４１は、圧電素子５の端部５ｄに接続されている。ベース４１は、絶縁性の接合部材３３により圧電素子５の端部５ｄに接合されている。接合部材３３は、例えば、両面テープ又は接着剤である。ベース４１は、接合部材３３により圧電素子５の主面５ａに固定されている。

センターポール４２は、例えば、断面円形の棒状部材であり、ベース４１の中央部から第一方向Ｄ１に突出している。センターポール４２の外周面における第一方向Ｄ１の中央部には、平面視で円形状の外フランジ部４２ａが設けられている。

センターキャップ４４は、第一方向Ｄ１を軸方向とする円筒状部材である。センターキャップ４４は、センターポール４２の上端から外フランジ部４２ａまでを覆っている。センターキャップ４４は、センターポール４２の上端に取り付けられたドーム状の先端部４４ａを有している。センターキャップ４４の下端には、外フランジ部４２ａが取り付けられている。センターキャップ４４の下端の開口部は、外フランジ部４２ａにより塞がれている。

振動板４５は、振動により音を発生させる。振動板４５は、例えば、コーン型であり、平面視で円環状を呈している。振動板４５の軸方向は第一方向Ｄ１と一致している。振動板４５は、例えば、ドーム型、平板型であってもよい。振動板４５は、外側に膨らむように湾曲している。これにより、効率的に振動を伝えることができる。振動板４５は、例えば、樹脂、紙、又は金属により形成されている。振動板４５の内縁部は、センターキャップ４４の外周面に接合されている。

エッジ４６は、第一方向Ｄ１から見て、振動板４５を囲むような円環状を呈している。エッジ４６の内縁部は、振動板４５の外縁部に接合されている。エッジ４６の外縁部は、ガスケット４８の内縁部に接合されている。エッジ４６は、径方向の断面において、中央が音響デバイス１の外側に凸となるような円弧状に形成されている。エッジ４６は、例えば、ゴムなどの弾性部材により形成されている。エッジ４６は、振動板４５の振動がフレーム４７に伝達されることを抑制する。

フレーム４７は、第一方向Ｄ１を軸方向とする略円筒部材である。フレーム４７は、例えば、金属、又は樹脂により形成されている。フレーム４７は、ベース４１、センターポール４２を包囲するように配置されている。フレーム４７は、ガスケット４８及びエッジ４６を介して振動板４５を支持している。フレーム４７の内周面には、内フランジ部４７ａが設けられている。フレーム４７は、外径及び内径が、内フランジ部４７ａからガスケット４８に向かうにしたがって徐々に大きくなるように、第一方向Ｄ１に対して傾斜している。

ガスケット４８は、エッジ４６を介して振動板４５をフレーム４７に固定するための部材である。ガスケット４８は、エッジ４６の外縁部に接合されている円環状の内フランジ部４８ａと、第一方向Ｄ１から見て、フレーム４７の外縁を囲む円筒部４８ｂと、を有している。

ダンパー４９は、第一方向Ｄ１から見て、円環状を呈している。ダンパー４９の外縁は、フレーム４７の内周面に取り付けられ、ダンパー４９の内縁は、センターキャップ４４の外周面に取り付けられている。ダンパー４９は、例えば、径方向の断面が波型形状を示すように形成されている。ダンパー４９は、振動板４５の振動がフレーム４７に伝達されることを抑制する。

振動部２からの振動は、ベース４１、センターポール４２、及びセンターキャップ４４を通じて振動板４５に伝達され、振動板４５が振動する。これにより、音響部３は音を発生させる。

次に、図７及び図８を参照して、音響デバイス１を筐体に取り付ける方法について説明する。図７では、音響部３の図示を省略し、振動部２のみを治具５０に取り付けた状態を示す。治具５０は、音響デバイス１を筐体（不図示）に取り付けるために用いられる部材である。音響デバイス１は、固定部材７（図１参照）以外の部分が筐体から浮いた状態となるように、治具５０により支持される。

治具５０は、ベース５１を備える。ベース５１は、例えば、金属からなる。ベース５１は、第二方向Ｄ２で互いに対向して配置された辺部５２，５３と、第二方向Ｄ２に延在し、辺部５２，５３の一端部同士を接続している辺部５４と、と有している。第一方向Ｄ１から見て、辺部５２は圧電素子４，５の一方の短辺に沿って配置され、辺部５３は、圧電素子４，５の他方の短辺に沿って配置され、辺部５４は圧電素子４，５の一方の長辺に沿って配置されている。第一方向Ｄ１から見て、辺部５２は、圧電素子４，５の端部４ｄ，５ｄと重なるように配置され、辺部５３，５４は、圧電素子４，５から離間して配置されている。

辺部５２は、音響デバイス１を支持する支持部である。辺部５２には、固定部材７が載置される段差部５５が設けられている。段差部５５の高さは、固定部材７の高さに合わせて設定されている。段差部５５の高さは、段差部５５に固定部材７が載置された状態で、辺部５２の上面と固定部材７の上面とが同じ高さ位置となるように設定されている。固定部材７は、例えば、絶縁性の接合部材により段差部５５に固定されている。接合部材は、例えば、両面テープ又は接着剤である。

辺部５２上には、段差部５５に配置された固定部材７の端部７ｄを覆うように、抑え板５６が配置されている。抑え板５６がボルト５７で辺部５２に締結されることにより、固定部材７が辺部５２に固定されている。振動部２のうち、固定部材７以外は治具５０に接していない。治具５０は、固定部材７を固定端として、第一方向Ｄ１に振動可能に振動部２を保持している。ベース５１には、治具５０を筐体に取り付けるための複数の取付孔５８が設けられている。

以下、音響デバイス１の効果について説明する。

音響デバイス１は、第一方向Ｄ１で互いに対向して配置された圧電素子４，５と、圧電素子４，５を互いに接続している接続部材６と、を備える。圧電素子４は、第二方向Ｄ２における端部４ｃ，４ｄを有し、圧電素子５は、第二方向Ｄ２における端部５ｃ，５ｄを有する。接続部材６は、端部４ｃと端部５ｃとに固定されている。音響デバイス１では、圧電素子４は、端部４ｃ側が自由端、端部４ｄ側が固定端となるように固定部材７により片持ち支持されている。圧電素子５は、端部５ｃ側が固定端、端部５ｄ側が自由端となるように接続部材６により片持ち支持されている。音響部３は、端部５ｄに配置されている。したがって、振動部２による音響部３の変位量は、端部５ｄの変位量となる。

圧電素子４，５を同じ方向に屈曲振動させると、図９に示されるように、振動部２の変位量は、圧電素子４，５を単独で振動させた場合の変位量よりも大きくなる。図９の中央の図では、圧電素子４，５は、いずれも主面１１ａ（図２参照）側が湾曲外側となるように屈曲している。図９の右の図では、圧電素子４，５は、いずれも主面１１ｂ（図２参照）側が湾曲外側となるように屈曲している。圧電素子４，５の屈曲振動の方向は、制御回路から入力される信号により制御可能である。制御回路は、圧電素子４，５に同じ位相の電圧を印加することにより、圧電素子４，５を同じ方向に屈曲振動させる。

音響デバイス１の効果を確認するために、実施例及び比較例に係る音響デバイスを準備した。比較例に係る音響デバイスでは、１つの圧電素子を長手方向の両端で支持し、長手方向の中央に音響部を配置した。図１０の横軸は、周波数を示し、縦軸は音圧（Sound Pressure Level）を示す。図１０に示されるように、実施例に係る音響デバイスでは、比較例に係る音響デバイスに比べて、低音域（１００Ｈｚ付近）の音圧が向上していることが確認できた。

圧電素子４，５は、圧電素子４の主面１１ａ及び圧電素子５の主面１１ｂが第一方向Ｄ１で互いに対向するように配置されている。接続部材６は、圧電素子４の主面１１ａと、圧電素子５の主面１１ｂとに固定されている。このため、圧電素子４と圧電素子５との間隔を接続部材６により容易に設定することができる。

圧電素子４，５は、互いに同形状を呈していている。このため、圧電素子４，５の個体差を減らすことができる。

圧電素子４は、第一方向Ｄ１から見て、接続部材６の端部４ｄ側に配置された外部電極１３，１４，１５を有している。このため、圧電素子４の外部電極１３，１４，１５と接続部材６との電気的短絡を抑制することができる。

圧電素子４の外部電極１３，１４，１５には、帯状の配線部材８が接続されている。このため、圧電素子４の外部電極１３，１４，１５にリード線が接続されている場合と比較して、圧電素子４の振動が阻害されることを抑制可能となる。また、配線部材８は、圧電素子４の固定端である端部４ｄ寄りに固定されているので、自由端である端部４ｃ寄りに固定されている場合と比較して、圧電素子４の振動が阻害されることを抑制可能となる。

圧電素子５は、第一方向Ｄ１から見て、接続部材６の端部５ｄ側に配置された外部電極１３，１４，１５を有している。このため、圧電素子５の外部電極１３，１４，１５と接続部材６との電気的短絡を抑制することができる。

圧電素子５の外部電極１３，１４，１５には、帯状の配線部材９が接続されている。このため、圧電素子５の外部電極１３，１４，１５にリード線が接続されている場合と比較して、圧電素子５の振動が阻害されることを抑制可能となる。また、配線部材９は、圧電素子５の固定端である端部５ｃ寄りに固定されているので、自由端である端部５ｄ寄りに固定されている場合と比較して、圧電素子５の振動が阻害されることを抑制可能となる。端部５ｃは、固定端であるものの、圧電素子４の自由端である端部４ｃと接続部材６により接合され、振動する。このため、帯状の配線部材９を用いることが特に有効である。

圧電素子４，５は、それぞれ長手方向が第二方向Ｄ２と一致するように配置されている。このため、変位が更に大きくなるので、音響特性を一層向上させることができる。

圧電素子４，５は、振動板を有していない。このため、圧電素子４，５では、振動板に由来する歪成分が生じない。また、圧電素子４，５を軽量化することができる。

圧電素子４，５は、絶縁性の接合部材３１により接続部材６に接合されている。このため、圧電素子４，５と接続部材６との間で電気的短絡が生じることが抑制される。圧電素子４は、絶縁性の接合部材３２により固定部材７に接合されている。このため、圧電素子４と固定部材７との間で電気的短絡が生じることが抑制される。圧電素子５は、絶縁性の接合部材３３により音響部３のベース５１に接合されている。このため、圧電素子５とベース５１との間で電気的短絡が生じることが抑制される。

本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

音響デバイス１は、２つの圧電素子４，５を備えるが、３つ以上の圧電素子を備えてもよい。また、圧電素子４，５は、互いに異なる形状を呈していてもよい。圧電素子４，５は、モノモルフ型であってもよい。

接合部材３１は、導電性を有していてもよい。この場合であっても、圧電素子４，５の表面には内部電極１６，１７，１８が露出していないので、圧電素子４，５と接続部材６との間で電気的短絡が生じることが抑制される。接合部材３２は、導電性を有していてもよい。この場合であっても、圧電素子４の表面には内部電極１６，１７，１８が露出していないので、圧電素子４と固定部材７との間で電気的短絡が生じることが抑制される。接合部材３３は、導電性を有していてもよい。この場合であっても、圧電素子５の表面には内部電極１６，１７，１８が露出していないので、圧電素子５とベース５１との間で電気的短絡が生じることが抑制される。

図１１に示されるように、変形例に係る音響デバイス１Ａでは、第一方向Ｄ１から見て、接続部材６が圧電素子４，５の短辺から離間し、当該短辺よりも内側（端部４ｄ，５ｄ寄り）となるように端部４ｃ，５ｃに配置されている。また、第一方向Ｄ１から見て、固定部材７は、圧電素子４の短辺から離間し、当該短辺よりも内側（端部４ｃ寄り）となるように端部４ｄに配置されている。また、第一方向Ｄ１から見て、音響部３のベース４１が圧電素子５の短辺から離間し、当該短辺よりも内側（端部５ｃ寄り）となるように端部５ｄに配置されている。

１，１Ａ…音響デバイス、２…振動部、３…音響部、４…圧電素子、４ａ，４ｂ…主面、４ｃ，４ｄ…端部、５…圧電素子、５ａ，５ｂ…主面、５ｃ，５ｄ…端部、６…接続部材、８，９…配線部材、１１ａ…主面、１１ｂ…主面、１３，１４，１５…外部電極、Ｄ１…第一方向、Ｄ２…第二方向。

Claims (9)

1. 第一方向で互いに対向して配置された第一圧電素子及び第二圧電素子と、
   前記第一圧電素子と前記第二圧電素子とを互いに接続している接続部材と、を備え、
   前記第一圧電素子は、前記第一方向に交差する第二方向における第一端部及び第二端部を有し、
   前記第二圧電素子は、前記第二方向における第三端部及び第四端部を有し、
   前記接続部材は、前記第一端部と、前記第三端部と、に固定されている、
   音響デバイス。
2. 前記第一圧電素子は、互いに対向している第一主面及び第二主面を有し、
   前記第二圧電素子は、互いに対向している第三主面及び第四主面を有し、
   前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子は、前記第一主面及び前記第三主面が前記第一方向で互いに対向するように配置されており、
   前記接続部材は、前記第一主面と、前記第三主面と、に固定されている、
   請求項１に記載の音響デバイス。
3. 前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子は、互いに同形状を呈している、
   請求項１又は２に記載の音響デバイス。
4. 前記第一圧電素子は、前記第一方向から見て、前記接続部材の前記第二端部側に配置された第一外部電極を有する、
   請求項１～３のいずれか一項に記載の音響デバイス。
5. 前記第一外部電極に接続されている帯状の第一配線部材を更に備える、
   請求項４に記載の音響デバイス。
6. 前記第二圧電素子は、前記第一方向から見て、前記接続部材の前記第四端部側に配置された第二外部電極を有する、
   請求項１～５のいずれか一項に記載の音響デバイス。
7. 前記第二外部電極に接続されている帯状の第二配線部材を更に備える、
   請求項６に記載の音響デバイス。
8. 前記第一圧電素子及び前記第二圧電素子は、それぞれ長手方向が前記第二方向と一致するように配置されている、
   請求項１～７のいずれか一項に記載の音響デバイス。
9. 第一方向で互いに対向して配置された第一圧電素子及び第二圧電素子と、
   前記第一圧電素子と前記第二圧電素子とを互いに接続している接続部材と、を備え、
   前記第一圧電素子は、前記第一方向に交差する第二方向における第一端部及び第二端部を有し、
   前記第二圧電素子は、前記第二方向における第三端部及び第四端部を有し、
   前記接続部材は、前記第一端部と、前記第三端部と、に固定されている、
   振動デバイス。

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