JP2022186216A - 音響デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】音圧を向上し得る音響デバイスを提供することを目的とする。【解決手段】音響デバイスは１、一対の圧電素子１０と、振動板３０と、一対の支持部材４０と、を備えている。振動板３０は、互いに対向している一対の主面３０ａ，３０ｂを有していると共に、一対の圧電素子１０の間に配置されている。一対の支持部材４０は、一対の圧電素子１０のうち対応する圧電素子１０と振動板３０とを連結している。一対の支持部材４０それぞれは、第一部分４１と、第二部分４２と、第三部分４３と、を有している。第一部分４１は、対応する圧電素子１０に連結されている。第二部分４２は、振動板３０に連結されている。第三部分４３は、第一部分４１と第二部分４２との間に位置すると共に断面積が部分的に小さい。振動板３０は、一対の圧電素子１０のたわみ振動に伴い、各主面３０ａ，３０ｂに直交する方向に変位成分を有するように振動する。【選択図】図１

Description

本開示は、音響デバイスに関する。

圧電素子と、圧電素子が接合されている振動板と、を備えている音響デバイスが知られている。（例えば、特許文献１）。

特開平４－７０１００号公報

上述した従来の音響デバイスでは、圧電素子の伸縮によって、振動板が繰り返してたわむ。すなわち、従来の振動デバイスは、振動板のたわみ振動により、音圧を得ている。しかしながら、振動板のたわみ振動では、十分な音圧が得られないことがある。そこで、音圧を向上し得る振動デバイスが求められる。

本発明の各態様は、音圧を向上し得る音響デバイスを提供することを目的とする。

本発明の一つの態様に係る音響デバイスは、一対の圧電素子と、振動板と、一対の支持部材と、を備えている。一対の圧電素子は、互いに離間していると共に、たわみ振動する。振動板は、互いに対向している一対の主面を有していると共に、主面に直交する方向から見て、一対の圧電素子の間に配置されている。一対の支持部材は、一対の圧電素子のうち対応する圧電素子と振動板とを連結している。一対の支持部材それぞれは、第一部分と、第二部分と、第三部分と、を有している。第一部分は、対応する圧電素子に連結されている。第二部分は、振動板に連結されている。第三部分は、第一部分と第二部分との間に位置すると共に断面積が部分的に小さい。振動板は、一対の圧電素子のたわみ振動に伴い、主面に直交する方向に変位成分を有するように振動する。

上記一つの態様によれば、振動板は、対応する支持部材によって、各圧電素子に連結されている。各支持部材は、断面積が部分的に小さい第三部分を有している。一対の圧電素子のたわみ振動に伴って振動板が振動するとき、第三部分は、たわみ振動に応じた曲げ変形を生じやすい。これにより、一対の圧電素子のたわみ振動に伴って振動板が振動するとき、振動板の主面に直交する方向への変位が阻害され難く、主面に直交する方向の変位成分が増加し得る。よって、上記一つの態様は、音圧を向上し得る。

上記一つの態様では、一対の支持部材それぞれは、振動板と一体に構成されていてもよい。
各支持部材が振動板と一体である構成は、各支持部材が振動板と別体である構成と比べて、音響デバイスを構成する部品点数を削減し、音響デバイスの低コスト化及び製造過程の簡素化を図る。

上記一つの態様では、主面に直交する方向から見て、第三部分は、一対の圧電素子が互いに離間している方向と交差する方向での支持部材の両端を含んでいてもよい。
第三部分が支持部材の両端を含んでいる構成では、第三部分が支持部材の両端を含まない構成と比べて、第三部分の形成が容易である。

上記一つの態様では、一対の圧電素子と、振動板と、一対の支持部材とは、一対の圧電素子が互いに離間している方向に延在している仮想線上に位置していてもよい。
一対の圧電素子と、振動板と、一対の支持部材とが、上記仮想線上に位置している構成は、各圧電素子のたわみ振動を、各支持部材を通して振動板に効率よく伝達する。したがって、本構成は、音圧をより一層向上し得る。

上記一つの態様では、一対の圧電素子と、一対の支持部材とは、一対の圧電素子が互いに離間している方向に延在している仮想線上に位置していてもよい。振動板は、主面に直交する方向に、仮想線から離間していてもよい。
一対の圧電素子と、一対の支持部材とが上記仮想線上に位置している構成は、各圧電素子のたわみ振動を、各支持部材に効率よく伝達する。したがって、本構成は、音圧をより一層向上し得る。
振動板が、主面に直交する方向に、各圧電素子及び各支持部材が位置している仮想線から離間している構成は、主面に直交する方向から見たときの音響デバイスのサイズを低減し得る。

上記一つの態様では、一対の支持部材は、一対の圧電素子が互いに離間している方向に延在している仮想線上に位置していてもよい。振動板は、主面に直交する方向のうち一の方向に、仮想線から離間していてもよい。一対の圧電素子は、主面に直交する方向のうち他の方向に、仮想線から離間していてもよい。
振動板は、主面に直交する方向のうち一の方向に、上記仮想線から離間しており、各圧電素子は、主面に直交する方向のうち他の方向に、上記仮想線から離間している。振動板と各圧電素子とは、主面に直交する方向での、対応する支持部材の両側にそれぞれ配置される。したがって、主面に直交する方向から見たときの音響デバイスのサイズが低減され得る。

本発明の別の態様に係る音響デバイスは、振動板と、一対の支持部とを備えている。振動板は、互いに対向している一対の主面を有している。一対の支持部は、主面に直交する方向から見て振動板が間に位置するように互いに離間していると共に、振動板を支持している。一対の支持部それぞれは、圧電素子と、支持部材とを有している。圧電素子は、たわみ振動する。支持部材は、圧電素子に連結されている第一部分と、第一部分と対向している第二部分と、第一部分と第二部分との間に位置すると共に断面積が部分的に小さい第三部分と、を有している支持部材と、を有しており、振動板は、各圧電素子のたわみ振動に伴い、主面に直交する方向に変位成分を有するように振動する、音響デバイス。

上記別の態様によれば、振動板は、圧電素子を有している対応する支持部に連結されている。支持部は、断面積が部分的に小さい第三部分を有している。一対の圧電素子のたわみ振動に伴って振動板が振動するとき、第三部分は、たわみ振動に応じた曲げ変形を生じやすい。これにより、一対の圧電素子のたわみ振動に伴って振動板が振動するとき、振動板の主面に直交する方向への変位が阻害され難く、主面に直交する方向の変位成分が増加し得る。よって、上記一つの態様は、音圧を向上し得る。

本発明の各態様は、音圧を向上し得る音響デバイスを提供する。

図１は、第一実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図２は、本実施形態に係る圧電素子の断面構成を示す図である。 図３は、第一実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図４は、第二実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図５は、第三実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図６は、第四実施形態に係る音響デバイスの断面構成を示す図である。 図７は、第四実施形態に係る振動板の上面図である。 図８は、変形例に係る支持部材の断面構成を示す図である。

以下では、図面を参照しながら本開示に係る実施形態について説明する。図面の説明において、同一又は相当する要素には同一の符号を付し、重複する説明を適宜省略する。

（第一実施形態）
図１～図３を参照して、第一実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図１は、第一実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。図２は、本実施形態に係る圧電素子１０の断面構成を示す図である。図３は、第一実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。

音響デバイス１は、図１に示されるように、基材Ｂに配置される。音響デバイス１は、基材Ｂに対して振動することで、音圧を出力する。音響デバイス１は、たとえば、スピーカ又はブザーに用いられる。音響デバイス１は、一対の圧電素子１０を備えている。

一対の圧電素子１０は、互いに離間していると共に、たわみ振動する。圧電素子１０は、たとえば、バイモルフ型の圧電素子である。圧電素子１０は、図２に示されるように、圧電素体１１と、複数の外部電極１３，１４，１５と、を有している。本実施形態では、圧電素子１０は、三つの外部電極１３，１４，１５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、たとえば、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。

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。主面１１ａの長辺方向での圧電素体１１の長さは、たとえば、１０ｍｍ以上７０ｍｍ以下である。主面１１ａの短辺方向での圧電素体１１の長さは、たとえば、１０ｍｍ以上５０ｍｍ以下である。一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向での圧電素体１１の長さは、たとえば、０．２ｍｍ以上１．０ｍｍ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の積層方向は、一対の主面１１ａ，１１ｂの対向方向と一致している。以下では、複数の圧電体層１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄの積層方向を、積層方向と称する。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の厚みは同等である。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、たとえば、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、たとえば、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。

圧電素子１０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との間の距離は、外部電極１３と外部電極１４との間の距離よりも長い。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、たとえば、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、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各外部電極１３，１４，１５は、たとえば、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。

圧電素子１０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、たとえば、Ａｇ、Ｐｄ、Ｐｔ、又はＡｇ－Ｐｄ合金が用いられる。各内部電極１６，１７，１８は、たとえば、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、この順に積層されている。すなわち、各内部電極１６，１７，１８は、積層方向において、異なる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、たとえば、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、たとえば、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、たとえば、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、たとえば内部電極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、たとえば内部電極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１０の駆動時には、たとえば、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の電圧が印加されて、積層方向と交差する方向に伸長し、他方には分極方向と逆向きの電圧が印加されて、積層方向と交差する方向に収縮する。圧電素子１０は、第一活性領域１９及び第二活性領域２０のうちの一方の伸長と、他方の収縮と、によって、積層方向にたわみ振動する。外部電極１３，１４と、外部電極１５とに交流電圧が印加されると、外部電極１３，１４に印加される電圧の極性と、外部電極１５に印加される電圧の極性とが交互に反転するため、圧電素子１０は、積層方向にたわみ振動する。

図１に示されるように、音響デバイス１は、振動板３０と、一対の支持部材４０と、を備えている。振動板３０は、互いに対向している一対の主面３０ａ，３０ｂを有していると共に、各主面３０ａ，３０ｂに直交する方向から見て、一対の圧電素子１０の間に配置されている。以下では、各主面３０ａ，３０ｂに直交する方向を、第一方向Ｄ１とする。第一方向Ｄ１は、音響デバイス１の上下方向と一致している。主面３０ａは、振動板３０の上側に位置しており、主面３０ｂは、振動板３０の下側に位置している。本実施形態では、第一方向Ｄ１は、積層方向と一致している。圧電素子１０は、主面１１ａが上側に位置しており、主面１１ｂが下側に位置している。一対の支持部材４０は、一対の圧電素子１０のうち対応する圧電素子１０と振動板３０とを連結している。

本実施形態では、一対の圧電素子１０と、一対の支持部材４０と、振動板３０とは、一対の圧電素子１０が互いに離間している方向に延在している仮想線Ｌ上に位置している。以下では、一対の圧電素子１０が互いに離間している方向を、第二方向Ｄ２とする。

振動板３０は、たとえば、板形状を呈している。振動板３０は、図１に示されるように、第二方向Ｄ２において、互いに対向していると共に、一対の主面３０ａ，３０ｂを連結している一対の側面３０ｃを有している。振動板３０は、一対の側面３０ｃと仮想線Ｌとが交差するように位置している。振動板３０は、たとえば、金属又は樹脂からなる。振動板３０は、一例として、アルミニウムからなる。振動板３０は、たとえば、ステンレス鋼（一例として、ＳＵＳ３０４）、又は、Ｎｉ－Ｆｅ合金（一例として、４２アロイ）からなってもよい。振動板３０は、たとえば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体樹脂）、ポリカーボネイト樹脂、ポリアセタール樹脂、又は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂からなってもよい。

第一方向Ｄ１における主面３０ａと主面３０ｂとの間の距離は、たとえば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。当該距離は、振動板３０の厚みである。第二方向Ｄ２における、一方の側面３０ｃと他方の側面３０ｃとの間の距離は、たとえば、３０ｍｍ以上２００ｍｍ以下である。第一方向Ｄ１から見て、第二方向Ｄ２と直交する方向における、各主面３０ａ，３０ｂの一方の縁と、各主面３０ａ，３０ｂの他方の縁との間の距離は、たとえば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。以下では、第一方向Ｄ１から見て、第二方向Ｄ２と直交する方向を、第三方向Ｄ３とする。

一対の支持部材４０それぞれは、対応する圧電素子１０に連結されている第一部分４１と、振動板３０に連結されている第二部分４２と、第一部分４１と第二部分４２との間に位置する第三部分４３と、を有している。第一部分４１は、第三部分４３を挟んで第二部分４２と互いに対向している。

各支持部材４０は、たとえば、直方体形状を呈している。各支持部材４０は、第一方向Ｄ１で互いに対向している一対の主面４０ａ，４０ｂと、第二方向Ｄ２で互いに対向していると共に、一対の主面４０ａ，４０ｂを連結している一対の側面４１ａ，４２ａとを有している。主面４０ａは、各支持部材４０の上側に位置しており、主面４０ｂは、各支持部材４０の下側に位置している。各支持部材４０は、一対の側面４１ａ，４２ａと仮想線Ｌとが交差するように位置している。第二方向Ｄ２において、第一部分４１の側面４１ａは、対応する圧電素子１０の側面１１ｃに連結されている。各圧電素子１０は、当該側面１１ｃと仮想線Ｌとが交差するように位置している。第二方向Ｄ２において、第二部分４２の側面４２ａは、振動板３０の側面３０ｃに連結されている。各支持部材４０は、たとえば、金属又は樹脂からなる。各支持部材４０は、一例として、アルミニウムからなる。各支持部材４０は、たとえば、ステンレス鋼（一例として、ＳＵＳ３０４）、又は、Ｎｉ－Ｆｅ合金（一例として、４２アロイ）からなってもよい。各支持部材４０は、たとえば、ＡＢＳ樹脂（アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体樹脂）、ポリカーボネイト樹脂、ポリアセタール樹脂、又は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂からなってもよい。

第一方向Ｄ１において、主面４０ａと主面４０ｂとの間の距離は、たとえば、１ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。当該距離は、各支持部材４０の第一部分４１及び第二部分４２での厚みである。第二方向Ｄ２における、側面４１ａと側面４２ａとの間の距離は、たとえば、１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下である。第三方向Ｄ３における、各主面４０ａ，４０ｂの一方の縁と各主面４０ａ，４０ｂの他方の縁との間の距離は、たとえば、１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。

本実施形態では、各圧電素子１０の第三方向Ｄ３の長さと、振動板３０の第三方向Ｄ３の長さと、各支持部材４０の第三方向Ｄ３の長さとは、等しい。振動板３０は、第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面（不図示）を含んでいる。各支持部材４０は、第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面（不図示）を含んでいる。振動板３０の各当該側面、各支持部材４０の各当該側面、及び、圧電素体１１の短辺方向で互いに対向している各側面１１ｃは、それぞれ同一の仮想平面（不図示）に含まれている。

本実施形態では、各圧電素子１０の厚みと、振動板３０の厚みと、各支持部材４０の厚みとは、等しい。一対の主面１１ａ，１１ｂと、一対の主面３０ａ，３０ｂと、一対の主面４０ａ，４０ｂとは、それぞれ同一の仮想平面（不図示）に含まれている。

第三部分４３は、第三方向Ｄ３での支持部材４０の両端を含む一対の溝４３ａ，４３ｂを有している。主面４０ａは、溝４３ａを構成している面を含んでいる。主面４０ｂは、溝４３ｂを構成している面を含んでいる。各溝４３ａ，４３ｂは、各支持部材４０の第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面の一方から他方まで延在している。一対の溝４３ａ，４３ｂは、主面４０ａ及び主面４０ｂから等距離に位置している仮想平面Ｐに対して面対称に位置している。各支持部材４０において、一対の溝４３ａ，４３ｂは、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向でのそれぞれの位置が一致するように形成されている。

本実施形態では、一対の溝４３ａ，４３ｂを画成している面は、仮想平面Ｐに対して面対称な形状を呈している。各溝４３ａ，４３ｂは、各支持部材４０の厚さ方向に形成されている。主面４０ａは、溝４３ａを構成する湾曲面４３ｃを含んでいる。主面４０ｂは、溝４３ｂを構成する湾曲面４３ｄを含んでいる。各湾曲面４３ｃ，４３ｄは、たとえば、第三方向Ｄ３から見て、半円状の円弧を呈している。

第三部分４３は、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向と直交する断面の断面積が部分的に小さい。以下では、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向と直交する断面を、断面とする。当該断面の断面積を、断面積とする。本実施形態では、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向は、第二方向Ｄ２と一致している。第三部分４３は、一対の溝４３ａ，４３ｂの位置において、部分的に断面積が小さい。第三部分４３の断面積は、各溝４３ａ，４３ｂの形状に応じて変化する。第三部分４３の断面積は、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向における断面の位置に応じて変化する。具体的には、第三部分４３の断面積は、第一方向Ｄ１において、湾曲面４３ｃと湾曲面４３ｄとの間の距離に応じて変化する。当該距離は、第三部分４３の厚みである。第三部分４３の厚みの最小値は、たとえば、０．１ｍｍ以上３ｍｍ以下である。第一方向Ｄ１における、第三部分４３の厚みが最小になる位置は、たとえば、各側面４１ａを基準に、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下、離間している。各支持部材４０は、第三部分４３においてたわみ変形する。

図３を参照して、一対の圧電素子１０のたわみ振動と、各支持部材４０の振動と、振動板３０の振動とを説明する。振動板３０及び各支持部材４０は、一対の圧電素子１０のたわみ振動に伴い振動する。図３は、振動板３０が第一方向Ｄ１において上方に変位したときを示している。

図３では、各圧電素子１０は、基材Ｂに対して、支持部材４０と連結されている側の端が第一方向Ｄ１における上方に傾くようにたわみ変形している。各圧電素子１０では、第一活性領域１９は収縮しており、第二活性領域２０は伸長している。各圧電素子１０は、基材Ｂに対して、支持部材４０と連結されている側の端が第一方向Ｄ１において傾くようにたわみ振動する。

図３では、各支持部材４０は、各圧電素子１０に対して、第二部分４２が第二方向Ｄ２の振動板３０側に傾くようにたわみ変形している。第三部分４３では、第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向において、溝４３ａの幅は伸張しており、溝４３ｂの幅は、収縮している。一対の圧電素子１０のたわみ振動に伴い、各支持部材４０は、各圧電素子１０に対して、第二部分４２が第二方向Ｄ２の振動板３０側に傾くようにたわみ振動する。

図３では、振動板３０は、一対の圧電素子１０及び各支持部材４０のたわみ変形に伴い、第一方向Ｄ１における上方に変位している。第二方向Ｄ２における振動板３０の両端を含む領域は、当該両端を含む領域の間に位置している中央の領域に対して、第一方向Ｄ１における下方の変位成分を含んでいない。本実施形態における第一方向Ｄ１の変位成分は、当該両端を含む領域及び当該中央の領域において等しい。振動板３０は、一対の圧電素子１０のたわみ振動に伴い、第一方向Ｄ１に変位成分を有するように振動する。

本実施形態に係る音響デバイス１によれば、振動板３０は、対応する支持部材４０によって、各圧電素子１０に連結されている。各支持部材４０は、断面積が部分的に小さい第三部分４３を有している。一対の圧電素子１０のたわみ振動に伴って振動板３０が振動するとき、第三部分４３は、たわみ振動に応じた曲げ変形を生じやすい。これにより、一対の圧電素子１０のたわみ振動に伴って振動板３０が振動するとき、振動板３０の第一方向Ｄ１への変位が阻害され難く、第一方向Ｄ１の変位成分が増加し得る。よって、音響デバイス１は、音圧を向上し得る。

本実施形態に係る音響デバイス１では、一対の圧電素子１０と、振動板３０と、一対の支持部材４０とは、第二方向Ｄ２に延在している仮想線Ｌ上に位置している。
したがって、音響デバイス１は、各圧電素子１０のたわみ振動を、各支持部材４０を通して振動板３０に効率よく伝達する。この結果、本構成は、音圧をより一層向上し得る。

本実施形態に係る音響デバイス１では、各溝４３ａ，４３ｂは、各湾曲面４３ｃ，４３ｄによって画成されている。
各溝４３ａ，４３ｂが各湾曲面４３ｃ，４３ｄによって画成されているため、各支持部材４０が第三部分４３においてたわみ変形するとき、第三部分４３に発生する応力が分散される。よって、音響デバイス１では、第三部分４３は、塑性変形し難い。

（第二実施形態）
図４を参照して、第二実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図４は、第二実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。第二実施形態は、概ね、第一実施形態と類似又は同じである。第二実施形態は、各支持部材４０の形状、及び、振動板３０が仮想線Ｌ上に位置しない点において、第一実施形態と相違する。

本実施形態では、一対の圧電素子１０と、一対の支持部材４０とは、第二方向Ｄ２に延在している仮想線Ｌ上に位置しており、振動板３０は、仮想線Ｌから第一方向Ｄ１に離間している。振動板３０は、仮想線Ｌから第一方向Ｄ１における上方に離間している。

各支持部材４０は、第一方向Ｄ１で主面４０ｂと互いに対向している主面４０ａと、第一方向Ｄ１で主面４０ｂと互いに対向している主面４０ｃと、を有している。主面４０ｂと主面４０ｃとの間の長さは、主面４０ｂと主面４０ａとの間の長さより大きい。すなわち、主面４０ｃは、主面４０ｂに対して、主面４０ａよりも離間している。

各支持部材４０は、主面４０ａと主面４０ｂとを連結している側面４１ａと、主面４０ａと主面４０ｃとを連結している側面４２ａと、を有している。各支持部材４０は、一対の側面４１ａ，４２ａと仮想線Ｌとが交差するように位置している。第二方向Ｄ２において、第一部分４１の側面４１ａは、対応する圧電素子１０の側面１１ｃに連結されている。各圧電素子１０は、当該側面１１ｃと仮想線Ｌとが交差するように位置している。第一方向Ｄ１において、第二部分４２の主面４０ｃは、振動板３０の主面３０ｂに連結されている。第二部分４２の側面４２ａは、振動板３０の側面３０ｃに連結されない。第一方向Ｄ１において、主面４０ａと主面４０ｃとの間の距離は、たとえば、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下である。当該距離は、各支持部材４０の第二部分４２での厚みである。

本実施形態では、第二方向Ｄ２における一方の側面３０ｃと他方の側面３０ｃとの間の距離は、第二方向Ｄ２における一方の支持部材４０の側面４２ａと他方の支持部材４０の側面４２ａとの間の距離よりも大きい。すなわち、振動板３０の第二方向Ｄ２での長さは、一対の支持部材４０の第二方向Ｄ２での間隔よりも大きい。

本実施形態に係る音響デバイス１では、一対の圧電素子１０と、一対の支持部材４０とは、第二方向Ｄ２に延在している仮想線Ｌ上に位置している。振動板３０は、第一方向Ｄ１に、仮想線Ｌから離間している。
各圧電素子１０及び各支持部材４０が仮想線Ｌ上に位置している音響デバイス１は、圧電素子１０のたわみ振動を、各支持部材４０に効率よく伝達する。したがって、本構成は、音圧をより一層向上し得る。
振動板３０が、第一方向Ｄ１に、各圧電素子１０及び各支持部材４０が位置している仮想線Ｌから離間している構成は、第一方向Ｄ１から見たときの音響デバイス１のサイズを低減し得る。

（第三実施形態）
図５を参照して、第三実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図５は、第三実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。第三実施形態は、概ね、第二実施形態と類似又は同じである。第三実施形態は、各圧電素子１０が仮想線Ｌ上に位置しない点において、第二実施形態と相違する。

本実施形態では、一対の支持部材４０は、第二方向Ｄ２に延在している仮想線Ｌ上に位置している。振動板３０は、第一方向Ｄ１のうち一の方向に、仮想線Ｌから離間しており、一対の圧電素子１０は、第一方向Ｄ１のうち他の方向に、仮想線Ｌから離間している。振動板３０は、第一方向Ｄ１において仮想線Ｌの上方に離間している。各圧電素子１０は、第一方向Ｄ１において仮想線Ｌの下方に離間している。

各支持部材４０は、一対の側面４１ａ，４２ａと仮想線Ｌとが交差するように位置している。第一方向Ｄ１において、第一部分４１における主面４０ｂは、対応する圧電素子１０の主面１１ａに連結されている。第一部分４１の側面４１ａは、対応する圧電素子１０の側面１１ｃに連結されない。第一方向Ｄ１において、第二部分４２の主面４０ｃは、振動板３０の主面３０ｂに連結されている。

本実施形態に係る音響デバイス１では、一対の支持部材４０は、第二方向Ｄ２に延在している仮想線Ｌ上に位置している。振動板３０は、第一方向Ｄ１のうち一の方向に、仮想線Ｌから離間している。一対の圧電素子１０は、第一方向Ｄ１のうち他の方向に、仮想線Ｌから離間している。
振動板３０は、第一方向Ｄ１のうち一の方向に、仮想線Ｌから離間しており、各圧電素子１０は、第一方向Ｄ１のうち他の方向に、仮想線Ｌから離間している。振動板３０と各圧電素子１０とは、第一方向Ｄ１での、対応する支持部材４０の両側にそれぞれ配置される。したがって、第一方向Ｄ１から見たときの音響デバイス１のサイズが低減され得る。

（第四実施形態）
図６及び図７を参照して、第四実施形態に係る音響デバイス１の構成を説明する。図６は、第四実施形態に係る音響デバイス１の断面構成を示す図である。図７は、第四実施形態に係る振動板３０の上面図である。第四実施形態は、概ね、第一実施形態と類似又は同じである。第四実施形態は、一対の支持部材４０それぞれが振動板３０と一体に構成されている点において、第一実施形態と相違する。

図６に示されるように、本実施形態では、一対の支持部材４０それぞれが振動板３０と一体に構成されている。主面３０ａ及び主面４０ａは、同一の主面を構成している。主面３０ｂ及び主面４０ｂは、同一の主面を構成している。各側面３０ｃ及び各側面４１ａは、同一の側面を構成している。各側面３０ｃ及び各側面４１ａの当該同一の側面は、対応する圧電素子１０の側面１１ｃに連結されている。各支持部材４０は、側面４２ａを有していない。

図７に示されるように、本実施形態では、振動板３０の第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面、及び、各支持部材４０の第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面は、同一の側面３０ｄを構成している。第三部分４３は、支持部材４０の第三方向Ｄ３での両端を含む一対の溝４３ａ，４３ｂを有している。各溝４３ａ，４３ｂは、各支持部材４０の第三方向Ｄ３において互いに対向している一対の側面３０ｄの一方から他方の側面３０ｄまで延在している。

本実施形態に係る音響デバイス１では、一対の支持部材４０それぞれは、振動板３０と一体に構成されている。
各支持部材４０が振動板３０と一体である構成は、各支持部材４０が振動板３０と別体である構成と比べて、音響デバイス１を構成する部品点数を削減し、音響デバイス１の低コスト化及び製造過程の簡素化を図る。

本実施形態に係る音響デバイス１では、第一方向Ｄ１から見て、第三部分４３は、第三方向Ｄ３での支持部材４０の両端を含んでいる。
第三部分４３が支持部材４０の両端を含んでいる構成では、第三部分４３が支持部材４０の両端を含まない構成と比べて、第三部分４３の形成が容易である。

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、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。

（変形例）
図８は、変形例に係る各支持部材４０の断面構成を示す拡大図である。図８は、第三部分４３の拡大図である。
第三部分４３は、溝４３ｂを有さなくてもよい。図８の（ａ）に示される変形例では、第三部分４３は、第三方向Ｄ３での両端を含む溝４３ａのみを有している。
各主面４０ａ，４０ｂは、第三部分４３において、各溝４３ａ，４３ｂを構成する各湾曲面４３ｃ，４３ｄを含まなくてもよい。図８の（ｂ）に示される変形例では、各主面４０ａ，４０ｂは、第三部分４３において、第三方向Ｄ３から見て、各溝４３ａを開口している一対の側面４３ｅと、各溝４３ａの第一方向Ｄ１における底面を構成している底面４３ｆと、一対の側面４３ｅと底面４３ｆとを互いに連結している一対の湾曲面４３ｇと、を含んでいる。
各主面４０ａ，４０ｂは、第三部分４３において、一対の側面４３ｅと底面４３ｆとを互いに連結している湾曲面４３ｇを含まなくてもよい。図８の（ｃ）に示される変形例では、各主面４０ａ，４０ｂは、第三部分４３において、一対の側面４３ｅと底面４３ｆとを互いに連結している側面４３ｈを含んでいる。
一対の溝４３ａ，４３ｂは、支持部材４０の第三方向Ｄ３での端に達していなくてもよい。
第一部分４１と第二部分４２とが互いに対向している方向における、一対の溝４３ａの幅は、互いに異なっていてもよい。各支持部材４０の厚さ方向における、一対の溝４３ａの深さは、互いに異なっていてもよい。

圧電素子１０は、複数の内部電極１６，１７，１８を備えない単板の圧電素子であってもよい。複数の内部電極１６，１７，１８を備えない圧電素子１０では、一対の主面１１ａ，１１ｂに外部電極が電気的に接続されてもよい。すなわち、圧電素子１０は、ユニモルフ構造の振動子を構成してもよい。

１…音響デバイス、１０…圧電素子、３０…振動板、３０ａ，３０ｂ…主面、４０…支持部材、４１…第一部分、４２…第二部分、４３…第三部分、Ｌ…仮想線。

Claims (7)

1. 互いに離間していると共に、たわみ振動する一対の圧電素子と、
   互いに対向している一対の主面を有していると共に、前記主面に直交する方向から見て、前記一対の圧電素子の間に配置されている振動板と、
   前記一対の圧電素子のうち対応する圧電素子と前記振動板とを連結している一対の支持部材と、を備え、
   前記一対の支持部材それぞれは、前記対応する圧電素子に連結されている第一部分と、前記振動板に連結されている第二部分と、前記第一部分と前記第二部分との間に位置すると共に断面積が部分的に小さい第三部分と、を有しており、
   前記振動板は、前記一対の圧電素子のたわみ振動に伴い、前記主面に直交する前記方向に変位成分を有するように振動する、音響デバイス。
2. 前記一対の支持部材それぞれは、前記振動板と一体に構成されている、請求項１に記載の音響デバイス。
3. 前記主面に直交する前記方向から見て、前記第三部分は、前記一対の圧電素子が互いに離間している方向と交差する方向での前記支持部材の両端を含んでいる、請求項２に記載の音響デバイス。
4. 前記一対の圧電素子と、前記振動板と、前記一対の支持部材とは、前記一対の圧電素子が互いに離間している方向に延在している仮想線上に位置している、請求項１に記載の音響デバイス。
5. 前記一対の圧電素子と、前記一対の支持部材とは、前記一対の圧電素子が互いに離間している方向に延在している仮想線上に位置しており、
   前記振動板は、前記主面に直交する前記方向に、前記仮想線から離間している、請求項１に記載の音響デバイス。
6. 前記一対の支持部材は、前記一対の圧電素子が互いに離間している方向に延在している仮想線上に位置しており、
   前記振動板は、前記主面に直交する前記方向のうち一の方向に、前記仮想線から離間しており、
   前記一対の圧電素子は、前記主面に直交する前記方向のうち他の方向に、前記仮想線から離間している、請求項１に記載の音響デバイス。
7. 互いに対向している一対の主面を有している振動板と、
   前記主面に直交する方向から見て前記振動板が間に位置するように互いに離間していると共に、前記振動板を支持している一対の支持部と、を備え、
   前記一対の支持部それぞれは、
   たわみ振動する圧電素子と、
   前記圧電素子に連結されている第一部分と、前記第一部分と対向している第二部分と、前記第一部分と前記第二部分との間に位置すると共に断面積が部分的に小さい第三部分と、を有している支持部材と、を有しており、
   前記振動板は、各前記圧電素子のたわみ振動に伴い、前記主面に直交する方向に変位成分を有するように振動する、音響デバイス。

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