JP2023131291A - 音響装置 - Google Patents

Abstract

【課題】低周波領域の音圧を増大することができる音響装置を提供する。【解決手段】音響装置１は、圧電振動子２と、圧電振動子２により塞がれた第一端３ａと、開放された第二端３ｂと、を有している筒状部材３と、圧電振動子２と第一端３ａとを接合している接合部材４と、を備える。【選択図】図１

Description

本開示は、音響装置に関する。

圧電素子にコーン型などの振動板を取り付けて駆動するように構成したツイータと呼ばれるスピーカが知られている（例えば、特許文献１）。

特開２００１－２６８６９３号公報

上述の圧電素子を用いた音響装置では、低周波領域の音圧が十分ではない。

本開示の一態様は、低周波領域の音圧を増大することができる音響装置を提供する。

本開示の一態様に係る音響装置は、圧電振動子と、圧電振動子により塞がれた第一端と、開放された第二端と、を有している筒状部材と、圧電振動子と第一端とを接合している第一接合部材と、を備える。

上記音響装置では、圧電振動子が筒状部材の第一端に接合され、第一端を塞いでいるので、低周波領域の音圧を増大することができる。

第一接合部材は、筒状部材よりも軟らかくてもよい。この場合、第一接合部材により、高周波成分が圧電振動子から筒状部材に伝わり難くなる。このため、低周波領域の音圧が増大し易い。

圧電振動子は、第一端を塞いでいる振動板と、振動板上に配置された圧電素子と、振動板と圧電素子とを接合している第二接合部材と、を有してもよい。この場合、振動板により、圧電素子の音圧を増大することができる。

第二接合部材は、振動板よりも軟らかくてもよい。この場合、第二接合部材により、高周波成分が圧電素子から振動板に伝わり難くなる。このため、低周波領域の音圧が増大し易い。

第一接合部材は、圧電素子よりも厚くてもよい。この場合、高周波成分が圧電振動子から筒状部材に更に伝わり難くなる。

第二接合部材は、圧電素子よりも厚くてもよい。この場合、高周波成分が圧電素子から振動板に更に伝わり難くなる。

振動板は、第一端と対向している第一面と、第一面と反対側の第二面と、を有し、圧電素子は、第二面に接合されていてもよい。この場合、圧電素子が設けられる振動板の第二面は、筒状部材の外側を向いているので、圧電素子を容易に配置することができる。

振動板は、第一端と対向している第一面と、第一面と反対側の第二面と、を有し、圧電素子は、第一面に接合されていてもよい。この場合、圧電素子が設けられる振動板の第一面は、筒状部材の内側を向いているので、圧電素子が外部からの衝撃を受け難い。

筒状部材の軸方向の長さは、第二端の最大長さよりも長くてもよい。この場合、高周波成分を抑制することができる。

第一端及び第二端は、互いに同形状を有していてもよい。この場合、音響装置が大型化することを抑制できる。

本発明の一態様によれば、低周波領域の音圧を増大することができる音響装置が提供される。

図１は、第一実施形態に係る音響装置を示す斜視図である。 図２は、図１の音響装置の一部を拡大して示す斜視図である。 図３は、図１の音響装置の分解斜視図である。 図４は、図１の音響装置の断面図である。 図５は、第二実施形態に係る音響装置を示す斜視図である。 図６は、図５の音響装置の一部を拡大して示す斜視図である。 図７は、図５の音響装置の一部を拡大して示す斜視図である。 図８は、図５の圧電素子を示す分解斜視図である。 図９は、図４の音響装置の断面図である。

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、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

［第一実施形態］
図１～図４に示される第一実施形態に係る音響装置１は、圧電振動子２と、筒状部材３と、接合部材４と、を備える。音響装置１は、圧電スピーカである。圧電振動子２は、振動板１０と、圧電素子１１と、接合部材１２と、配線部１３と、を有している。圧電振動子２を構成するこれらの部材については、後述する。

筒状部材３は、軸方向Ｄに延在する側壁部により構成されている。筒状部材３は、軸方向Ｄの第一端３ａ及び第二端３ｂを有している。第一端３ａは、圧電振動子２の振動板１０により塞がれている。第一端３ａは、圧電振動子２の振動板１０の外形に沿う形状を有している。軸方向Ｄから見て、第一端３ａの外形は、振動板１０の外形と一致している。第二端３ｂは、開放されている。つまり、筒状部材３は、第二端３ｂに開口部を有している。筒状部材３の断面形状は、軸方向Ｄの全体にわたって同一である。第一端３ａ及び第二端３ｂは、互いに同形状を有している。本実施形態では、筒状部材３は、円筒形状を有している。すなわち、筒状部材３の断面形状は、円形状の外形を有している。

筒状部材３の軸方向Ｄの長さＬ１は、第二端３ｂの最大長さＬ２よりも長い。最大長さＬ２は、第二端３ｂの外形の最大長さである。本実施形態では、第二端３ｂの外形が円形状なので、最大長さＬ２は、第二端３ｂの外形の直径である。第二端３ｂの外形が矩形状の場合、最大長さＬ２は、第二端３ｂの外形の対角線の長さである。第二端３ｂの外形が楕円形状の場合、最大長さＬ２は、第二端３ｂの外形の長軸の長さである。長さＬ１は、共振点の長さにより調節可能に構成されている。長さＬ１を調整することにより、任意の周波数領域の音圧を増大することができる。

長さＬ１は、第一端３ａの最大長さよりも長い。本実施形態では、第一端３ａの最大長さは、第二端３ｂの最大長さＬ２と等しい。長さＬ１は、５０ｍｍ以上３０００ｍｍ以下であり、例えば、２０００ｍｍである。最大長さＬ２は、７０ｍｍ以上２００ｍｍ以下であり、例えば、１１４ｍｍである。筒状部材３の厚さは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、例えば、３．１ｍｍである。筒状部材３は、例えば、塩化ビニル、ポリカーボネート等の樹脂材料からなる。筒状部材３は、アルミ、ステンレス等の金属材料からなってもよい。

接合部材４は、圧電振動子２と第一端３ａとを接合している。接合部材４は、第一端３ａと同じ幅で、圧電振動子２の外縁に沿って設けられている。接合部材４は、枠形状を有している。接合部材４は、筒状部材３よりも軟らかく、緩衝性（クッション性）を有する材料で構成されている。各部材の軟らかさは、例えば、ヤング率により評価することができる。接合部材４は、特に高周波領域の音を吸収する吸音部材として機能する。接合部材４の厚さ（接合部材４の軸方向Ｄの長さ）は、圧電素子１１の厚さ（圧電素子１１の軸方向Ｄの長さ）よりも厚い。接合部材４は、例えば、粘着テープである。接合部材４は、弾性接着剤（硬化後にゴム状の弾性体になる接着剤）であってもよい。

振動板１０は、筒状部材３の第一端３ａを塞いでいる。振動板１０は、第一面１０ａ及び第二面１０ｂを有している。第一面１０ａは、筒状部材３の第一端３ａと対向している。第二面１０ｂは、第一面１０ａの反対側を向いている。第一面１０ａ及び第二面１０ｂは、軸方向Ｄに直交している。振動板１０は、例えば、円板形状を有している。振動板１０の厚さは、０．１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、例えば、１ｍｍである。

振動板１０は、例えば、ポリカーボネート、アクリル等の樹脂材料からなる。圧電素子１１がバイモルフ型の場合、振動板１０が樹脂材料からなることにより、音が高くなり過ぎず、音響特性が向上する。振動板１０は、ＳＵＳ（ステンレス鋼）等の金属材料からなってもよい。

圧電素子１１は、振動板１０上に配置されている。圧電素子１１は、軸方向Ｄから見て、振動板１０の略中央に配置され、筒状部材３から離間している。本実施形態では、圧電素子１１は、接合部材１２により第二面１０ｂに接合されている。圧電素子１１は、矩形板状を呈している。圧電素子１１は、第二面１０ｂと対向している主面１１ａと、主面１１ａの反対側の主面１１ｂと、を有している。主面１１ａ，１１ｂは、圧電素子１１の厚さ方向で互いに対向している。主面１１ａ，１１ｂは、軸方向Ｄに直交している。

圧電素子１１は、例えば、バイモルフ型の圧電素子である。圧電素子１１は、モノモルフ型の圧電素子であってもよい。圧電素子１１は、例えば、積層型の圧電素子であり、圧電素子１１の厚さ方向において積層された複数の圧電体層を含む。圧電素子１１は、電圧が印加されることにより振動する。

軸方向Ｄから見た圧電素子１１の最大長さは、上述の長さＬ１よりも短い。軸方向Ｄから見た圧電素子１１の最大長さは、矩形状の主面１１ａ，１１ｂの対角線の長さである。圧電素子１１の長さ（主面１１ａ，１１ｂの長辺の長さ）は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。圧電素子１１の幅（主面１１ａ，１１ｂの短辺の長さ）は、５ｍｍ以上１００ｍｍ以下である。圧電素子１１の厚さ（圧電素子１１の軸方向Ｄの長さ）は、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下である。

接合部材１２は、振動板１０の第二面１０ｂと圧電素子１１の主面１１ａとを接合している。接合部材１２は、主面１１ａの外縁に沿って設けられている。接合部材１２は、枠形状を有している。主面１１ａは、接合部材１２が接合された外縁領域と、空間を介して第二面１０ｂと対向している内側領域とを有している。本実施形態では、主面１１ａの全面が第二面１０ｂに接合されている場合と比べて、圧電素子１１の振動が阻害され難い。

接合部材１２は、振動板１０よりも軟らかく、緩衝性（クッション性）を有する材料で構成されている。接合部材１２は、特に高周波領域の音を吸収する吸音部材として機能する。接合部材１２の厚さ（接合部材１２の軸方向Ｄの長さ）は、圧電素子１１の厚さ（圧電素子１１の軸方向Ｄの長さ）よりも厚い。接合部材１２は、接合部材４の厚さと同等の厚さで構成されているが、接合部材４の厚さと異なる厚さで構成されていてもよい。接合部材１２は、接合部材４と同じ材料で構成されているが、接合部材４と異なる材料で構成されていてもよい。接合部材１２は、例えば、粘着テープである。接合部材１２は、弾性接着剤（硬化後にゴム状の弾性体になる接着剤）であってもよい。

配線部１３は、圧電素子１１の外部電極（不図示）と外部の制御回路（不図示）とを電気的に接続し、圧電素子１１に電圧を印加する。配線部１３は、フレキシブル基板１４と、コネクタ１５と、一対のリード線１６と、を含む。配線部１３は、主面１１ａ，１１ｂの短辺側から長辺方向に引き出されているが、主面１１ａ，１１ｂの長辺側から短辺方向に引き出されていてもよい。

フレキシブル基板１４は、板状、シート状、又は帯状を呈している。フレキシブル基板１４は、圧電素子１１の主面１１ｂ上に重ねられるようにして配置されている。フレキシブル基板１４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。すなわち、フレキシブル基板１４は、複数の配線（不図示）を備えている。本本実施形態では、フレキシブル基板１４は、ポリイミド樹脂等の樹脂からなる樹脂シート内に一対の配線が設けられた構成を有する。

コネクタ１５は、フレキシブル基板１４の一対の配線と、一対のリード線１６とをそれぞれ電気的に接続している。一対のリード線１６は、外部の制御回路と電気的に接続される。

以上説明したように、音響装置１では、圧電振動子２が筒状部材３の第一端３ａに接合され、第一端３ａを塞いでいるので、低周波領域の音圧を増大することができる。圧電振動子２を第一端３ａに接合している接合部材４は、筒状部材３を構成する材料よりも軟らかい材料により構成されている。このような接合部材４によれば、高周波成分が圧電振動子２から筒状部材３に伝わり難くなる。よって、音響装置１では、低周波領域の音圧が増大し易い。接合部材４は、圧電素子１１よりも厚い。このため、高周波成分が圧電振動子２から筒状部材３に更に伝わり難くなる。

圧電振動子２は、振動板１０と、振動板１０上に配置された圧電素子１１とを有している。振動板１０によれば、圧電素子１１の音圧を増大することができる。圧電素子１１を振動板１０に接合している接合部材１２は、振動板１０を構成する材料よりも軟らかい材料により構成されている。このような接合部材１２によれば、高周波成分が圧電素子１１から振動板１０に伝わり難くなる。よって、音響装置１では、低周波領域の音圧が増大し易い。接合部材１２は、圧電素子１１よりも厚い。このため、高周波成分が圧電素子１１から振動板１０に更に伝わり難くなる。

圧電素子１１は、振動板１０の第二面１０ｂに接合されている。振動板１０の第二面１０ｂは、筒状部材３の外側を向いているので、圧電素子１１を容易に配置することができる。また、配線部１３を圧電素子１１に容易に接続することができる。

筒状部材３の軸方向Ｄの長さＬ１は、第二端３ｂの最大長さＬ２よりも長い。このため、高周波成分を抑制することができる。この結果、低周波領域の音圧を相対的に増大させることができる。

筒状部材３の第一端３ａ及び第二端３ｂは、互いに同形状を有している。このため、筒状部材３が末広がり形状を有し、第二端３ｂの最大長さＬ２が第一端３ａの最大長さよりも長い場合と比べて、音響装置１が大型化することを抑制できる。

［第二実施形態］
図５～図９に示される第二実施形態に係る音響装置１Ａについて、音響装置１との相違点を中心に説明する。音響装置１Ａでは、圧電素子１１は、接合部材１２により第一面１０ａに接合されている。接合部材１２は、振動板１０の第一面１０ａと圧電素子１１の主面１１ａとを接合している。主面１１ａの内側領域は、空間を介して第一面１０ａと対向している。一対のリード線１６は、振動板１０に設けられた一対の挿通孔１０ｃを通って、振動板１０の第二面１０ｂ上に引き出されている。フレキシブル基板１４及びコネクタ１５は、第一面１０ａ上に配置されている。

音響装置１Ａにおいても、圧電振動子２が筒状部材３の第一端３ａに接合され、第一端３ａを塞いでいるので、低周波領域の音圧を増大することができる。音響装置１Ａでは、圧電素子１１は、振動板１０の第一面１０ａに接合されている。振動板１０の第一面１０ａは、筒状部材３の内側を向いているので、圧電素子１１が外部からの衝撃を受け難い。

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。

音響装置１，１Ａでは、筒状部材３は、末広がり形状を有し、筒状部材３の断面形状の最大長さは、第一端３ａから第二端３ｂに向かうにつれて長くなっていてもよい。筒状部材３は、末窄まり形状を有し、筒状部材３の断面形状の最大長さは、第一端３ａから第二端３ｂに向かうにつれて短くなっていてもよい。

筒状部材３は、円筒形状に限られず、断面形状の外形が多角形状となる角筒形状であってもよい。筒状部材３には、第二端３ｂ以外に開口部が設けられていてもよい。すなわち、筒状部材３を構成している側壁部に開口部が設けられていてもよい。これにより、音響装置１，１Ａの音圧を増大することができる。

上記実施形態及び変形例は、適宜組み合わされてもよい。

１，１Ａ…音響装置、２…圧電振動子、３…筒状部材、３ａ…第一端、３ｂ…第二端、４…接合部材、１０…振動板、１０ａ…第一面、１０ｂ…第二面、１１…圧電素子、１２…接合部材、Ｄ…軸方向。

Claims (10)

1. 圧電振動子と、
   前記圧電振動子により塞がれた第一端と、開放された第二端と、を有している筒状部材と、
   前記圧電振動子と前記第一端とを接合している第一接合部材と、を備える、
   音響装置。
2. 前記第一接合部材は、前記筒状部材よりも軟らかい、
   請求項１に記載の音響装置。
3. 前記圧電振動子は、
   前記第一端を塞いでいる振動板と、
   前記振動板上に配置された圧電素子と、
   前記振動板と前記圧電素子とを接合している第二接合部材と、を有する、
   請求項１又は２に記載の音響装置。
4. 前記第二接合部材は、前記振動板よりも軟らかい、
   請求項３に記載の音響装置。
5. 前記第一接合部材は、前記圧電素子よりも厚い、
   請求項３又は４に記載の音響装置。
6. 前記第二接合部材は、前記圧電素子よりも厚い、
   請求項３～５のいずれか一項に記載の音響装置。
7. 前記振動板は、前記第一端と対向している第一面と、前記第一面と反対側の第二面と、を有し、
   前記圧電素子は、前記第二面に接合されている、
   請求項３～６のいずれか一項に記載の音響装置。
8. 前記振動板は、前記第一端と対向している第一面と、前記第一面と反対側の第二面と、を有し、
   前記圧電素子は、前記第一面に接合されている、
   請求項３～６のいずれか一項に記載の音響装置。
9. 前記筒状部材の軸方向の長さは、前記第二端の最大長さよりも長い、
   請求項１～８のいずれか一項に記載の音響装置。
10. 前記第一端及び前記第二端は、互いに同形状を有している、
    請求項１～９のいずれか一項に記載の音響装置。
    
    

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