JP2023161860A - 音響デバイス - Google Patents

Abstract

【課題】振動板から発生する音の音圧を調整し得る音響デバイスを提供する。【解決手段】音響デバイス１は、圧電素子２と、圧電素子２が配置された振動板５と、振動板５が配置された基部６と、を備えている。基部６は、規定面５１ａを有している。振動板５は、主面３１ｂと、主面３１ｂと交差する方向に延在している壁部３２と、を有している。振動板５と基部６とは、規定面５１ａと主面３１ｂと壁部３２とが音響空間ＳＰを規定するように、互いに配置されている。振動板５は、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とを連通する開口６０の少なくとも一部を規定している。【選択図】図３

Description

本発明は、音響デバイスに関する。

圧電素子と、圧電素子によって振動する振動板と、を備え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０４－７０１００号公報

特許文献１に記載のような音響デバイスにおいて、音圧特性の向上が望まれている。音圧特性の向上は、音圧の増大による向上又は音圧の減少による向上を含む。

本発明の一つの態様は、音圧特性を向上す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、圧電素子と、圧電素子が配置された振動板と、振動板が配置された基部と、を備えている。振動板及び基部の一方は、第１表面を有している。振動板及び基部の他方は、第２表面と、第２表面と交差する方向に延在している壁部と、を有している。振動板と基部とは、第１表面と第２表面と壁部とが音響空間を規定するように、互いに配置されている。振動板は、音響空間と音響空間の外部とを連通する開口の少なくとも一部を規定している。

上記一つの態様では、第１表面と第２表面と壁部とが音響空間を規定しており、音響空間と音響空間の外部とが開口によって連通している。音響空間は、ヘルムホルツ共鳴器として機能する。したがって、上記一つの態様は、例えば、音圧を増大又は減少させ得る。この結果、上記一つの態様は、音圧特性を向上する。

上記一つの態様では、振動板と基部とが、開口を規定していてもよい。
振動板と基部とが開口を規定している構成は、開口を容易に規定する。したがって、本構成は、音圧特性を向上する構成を簡易に実現する。

上記一つの態様では、開口は、第１表面の端縁と、第２表面の端縁とを含んでいてもよい。開口は、壁部の端縁を含んでいてもよい。
開口が第１表面の端縁と第２表面の端縁とを含んでいる構成、及び開口が壁部の端縁を含んでいる構成は、開口を容易に規定する。したがって、本構成は、音圧特性を向上する構成をより一層簡易に実現する。

上記一つの態様では、基部は、第１表面を有し、振動板は、第２表面と、壁部と、を有していてもよい。
基部が第１表面を有し、振動板が第２表面と壁部とを有している構成は、音響空間を確実かつ容易に規定する。

上記一つの態様では、基部には、第１表面を含む底面と、底面と交差する方向に延在している内面とによって規定された凹部が形成されていてもよい。振動板の少なくとも一部は、凹部内に配置されていてもよい。
振動板の少なくとも一部が凹部内に配置されている構成は、音響デバイスの小型化を図る。

上記一つの態様では、壁部は、音響空間を規定している内壁面と、内壁面と対向している外壁面と、を有していてもよい。振動板は、外壁面で位置決めされるように、凹部内に配置されていてもよい。
振動板が外壁面で位置決めされるように凹部内に配置されている構成は、基部の適切な位置に振動板を配置することを容易に実現する。

上記一つの態様では、振動板は、金属からなっていてもよい。基部は、樹脂又は金属からなっていてもよい。
振動板が金属からなり、基部が樹脂からなる構成は、音響デバイスに接続される配線と基部との間の短絡を抑制する。本構成は、音響デバイスにおける配線の信頼性を向上する。
振動板及び基部が共に金属からなる構成は、基部が振動板の振動を阻害することを抑制する。

上記一つの態様では、振動板は、第２表面に対向している外表面を有していてもよい。圧電素子は、外表面上に配置されていてもよい。
圧電素子が外表面上に配置されている構成は、圧電素子への配線を容易に実現する。

本発明の一つの態様は、音圧特性を向上する音響デバイスを提供する。

図１は、一実施形態に係る音響デバイスの斜視図である。 図２は、本実施形態に係る音響デバイスの分解斜視図である。 図３は、本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、圧電素子の断面構成を示す図である。 図５は、振動板の斜視図である。 図６は、本実施形態の変形例に係る音響デバイスの断面図である。 図７は、振動板の斜視図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の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から図５を参照して、本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、本実施形態に係る音響デバイスの斜視図である。図２は、本実施形態に係る音響デバイスの分解斜視図である。図３は、本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、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５は、本実施形態に係る振動板の斜視図である。

音響デバイス１は、圧電素子２と、配線部材３と、接続部材４と、振動板５と、基部６と、を備えている。図３では、配線部材３及び接続部材４の図示を省略している。本実施形態では、圧電素子２は、バイモルフ型の積層型圧電素子である。圧電素子２は、圧電素体１１と、複数の外部電極１２，１３と、を有している。本実施形態では、圧電素子２は、二つの外部電極１２，１３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を有している。以下の説明では、一対の主面１１ａ，１１ｂが対向している方向を方向Ｄ１とし、方向Ｄ１に直交する方向を方向Ｄ２とし、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に直交する方向を方向Ｄ３とする。

各主面１１ａ，１１ｂは、一対の長辺と一対の短辺とを有している。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。長方形状には、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、主面１１ａ，１１ｂの長辺方向は、方向Ｄ３と一致し、主面１１ａ，１１ｂの短辺方向は、方向Ｄ２と一致している。

圧電素体１１は、図４に示されるように、複数の圧電体層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄが方向Ｄ１に積層されて構成されている。圧電素体１１は、積層されている複数の圧電体層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄを有している。圧電体層１４ａは、主面１１ａを含んでいる。圧電体層１４ｄは、主面１１ｂを含んでいる。各圧電体層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、圧電材料からなる。各圧電体層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、例えば、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ていてもよい。実際の圧電素体１１では、各圧電体層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄは、各圧電体層１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄの間の境界が認識できない程度に一体化されていてもよい。

圧電素子２は、圧電素体１１内に配置されている複数の内部電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃを備えている。各内部電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、導電性材料からなる。各内部電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、例えば、導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体から構成されていてもよい。各内部電極１５ａ，１５ｂ，１５ｃは、方向Ｄ１において異なる位置（層）に配置されている。内部電極１５ａと内部電極１５ｂとは、方向Ｄ１に間隔を有している。内部電極１５ｂと内部電極１５ｃとは、方向Ｄ１に間隔を有している。内部電極１５ａは、圧電体層１４ａと圧電体層１４ｂとの間に位置している。内部電極１５ｂは、圧電体層１４ｂと圧電体層１４ｃとの間に位置している。内部電極１５ｃは、圧電体層１４ｃと圧電体層１４ｄとの間に位置している。

各外部電極１２，１３は、主面１１ａ上に配置されている。外部電極１２と外部電極１３とは、方向Ｄ３に間隔を有して並んでいる。各外部電極１２，１３は、方向Ｄ１から見て矩形状を呈している。矩形状には、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。各外部電極１２，１３は、導電性材料からなる。各外部電極１２，１３は、例えば、導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体から構成されていてもよい。

内部電極１５ａには、方向Ｄ１から見て外部電極１２に対応する位置に開口が形成されている。内部電極１５ａに形成された開口内には、接続導体１７ａが位置している。接続導体１７ａは、内部電極１５ａと同じ層に位置しており、圧電体層１４ａと圧電体層１４ｂとの間に位置している。方向Ｄ１から見て、接続導体１７ａの全縁が、内部電極１５ａで囲まれている。外部電極１２は、方向Ｄ１で、接続導体１７ａと対向している。外部電極１２は、ビア導体１６ａを介して接続導体１７ａと電気的に接続されている。接続導体１７ａは、方向Ｄ１で、内部電極１５ｂと対向している。接続導体１７ａは、ビア導体１６ｂを介して内部電極１５ｂと電気的に接続されている。

内部電極１５ｃには、方向Ｄ１から見て外部電極１２に対応する位置に開口が形成されている。内部電極１５ｃに形成された開口内には、接続導体１７ｃが位置している。接続導体１７ｃは、内部電極１５ｃと同じ層に位置しており、圧電体層１４ｃと圧電体層１４ｄとの間に位置している。方向Ｄ１から見て、接続導体１７ｃの全縁が、内部電極１５ｃで囲まれている。接続導体１７ｃは、内部電極１５ｃから離間している。内部電極１５ｂは、方向Ｄ１で、接続導体１７ｃと対向している。内部電極１５ｂは、ビア導体１６ｃを介して接続導体１７ｃと電気的に接続されている。

外部電極１３は、方向Ｄ１で、内部電極１５ａと対向している。外部電極１３は、ビア導体１６ｄを介して内部電極１５ａと電気的に接続されている。内部電極１５ｂには、方向Ｄ１から見て、外部電極１３に対応する位置に開口が形成されている。内部電極１５ｂに形成された開口内には、接続導体１７ｂが位置している。接続導体１７ｂは、内部電極１５ｂと同じ層に位置しており、圧電体層１４ｂと圧電体層１４ｃとの間に位置している。方向Ｄ１から見て、接続導体１７ｂの全縁が、内部電極１５ｂで囲まれている。接続導体１７ｂは、内部電極１５ｂから離間している。内部電極１５ａは、方向Ｄ１で、接続導体１７ｂと対向している。内部電極１５ａは、ビア導体１６ｅを介して接続導体１７ｂと電気的に接続されている。接続導体１７ｂは、方向Ｄ１で、内部電極１５ｃと対向している。接続導体１７ｂは、ビア導体１６ｆを介して内部電極１５ｃと電気的に接続されている。

外部電極１２は、ビア導体１６ａ、接続導体１７ａ、及び、ビア導体１６ｂを介して、内部電極１５ｂと電気的に接続されている。外部電極１３は、ビア導体１６ｄを介して、内部電極１５ａと電気的に接続されている。外部電極１３は、ビア導体１６ｄ、内部電極１５ａ、ビア導体１６ｅ、接続導体１７ｂ、及び、ビア導体１６ｆを介して、内部電極１５ｃと電気的に接続されている。

各接続導体１７ａ，１７ｃ，１７ｃ及び各ビア導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは、導電性材料からなる。各接続導体１７ａ，１７ｂ，１７ｃ及び各ビア導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは、例えば、導電性材料を含む導電性ペーストの焼結体から構成されていてもよい。ビア導体１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄ，１６ｅ，１６ｆは、対応する圧電体層１４ａ，１４ｂ，１４ｃに形成された貫通孔に充填された導電性ペーストの焼結体から構成されていてもよい。

配線部材３は、ベース２１と、複数の導体２２，２３と、補強部材２４と、を有している。本実施形態では、配線部材３は、一対の導体２２，２３を有している。配線部材３は、例えばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）である。配線部材３は、方向Ｄ２に延在しており、主面１１ａ，１１ｂの長辺と直交するように配置されている。配線部材３は、圧電素子２と電気的かつ物理的に接続されている一端部と、音響デバイス１が搭載される電子機器（不図示）と電気的かつ物理的に接続される他端部と、を有している。

ベース２１は、方向Ｄ１で互いに対向している一対の主面２１ａ，２１ｂを有している。ベース２１は、電気絶縁性を有しており、例えば樹脂からなる。一対の導体２２，２３は、主面２１ｂ上に配置されている。各導体２２，２３は、例えば接着材によってベース２１に接合されている。各導体２２，２３は、配線部材３が延在している方向Ｄ２に延在している。導体２２と導体２３とは、方向Ｄ３で離間している。各導体２２，２３は、導電性を有しており、例えば金属からなる。補強部材２４は、配線部材３の他端部に配置されている。補強部材２４は、主面２１ａ上に配置されている。補強部材２４は、例えば接着材によってベース２１に接合されている。補強部材２４は、電気絶縁性を有する板状の部材であり、例えば樹脂からなる。

配線部材３は、接続部材４によって圧電素子２と接合されている。導体２２は、接続部材４によって外部電極１２と接合されている。導体２３は、接続部材４によって外部電極１３と接合されている。接続部材４は、配線部材３の一端部上に配置されている。接続部材４は、樹脂及び金属粒子を含んでいる。互いに対応する外部電極１２，１３と導体２２，２３とは、接続部材４に含まれる金属粒子によって電気的に接続されている。

振動板５は、圧電素子２によって振動される板部材である。振動板５は、本体部３１と、壁部３２と、を有している。振動板５は、例えば金属からなる。振動板５を構成する金属は、例えば、ステンレス鋼又はインバー材（鉄及びニッケルを含む合金）であってもよい。本実施形態では、本体部３１は、矩形板状を呈している。本体部３１は、主面３１ａと、主面３１ｂと、端面３１ｃと、を有している。例えば、主面３１ａが外表面を構成する場合、主面３１ｂは第２表面を構成する。主面３１ａと主面３１ｂとは、方向Ｄ１で互いに対向している。各主面３１ａ，３１ｂは、方向Ｄ２及び方向Ｄ３に延在しており、方向Ｄ１から見て、矩形状を呈している。端面３１ｃは、方向Ｄ２における本体部３１の一端側に位置している。端面３１ｃは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在しており、主面３１ａと主面３１ｂとを接続している。

壁部３２は、主面３１ｂ上に形成されており、主面３１ｂと交差する方向Ｄ１に延在している。壁部３２は、本体部３１と一体である。壁部３２は、方向Ｄ１から見て主面３１ｂの外縁に位置している。壁部３２は、複数の部分３３，３４，３５を有している。本実施形態では、壁部３２は、三つの部分３３，３４，３５を有している。部分３３，３４は、方向Ｄ２に延在している。部分３３と部分３４とは、方向Ｄ３で互いに離間していると共に対向している。部分３５は、方向Ｄ３に延在しており、部分３３と部分３４とを接続している。部分３５と方向Ｄ２で対向する位置には、壁部３２が形成されていない。主面３１ｂにおける端面３１ｃとの接続部に対応する位置には、壁部３２が形成されていない。壁部３２は、方向Ｄ１から見て主面３１ｂを規定する四辺のうち三辺に位置しており、他の一辺には位置していない。

壁部３２は、内壁面３２ａと、外壁面３２ｂと、端面３２ｃと、端面３２ｄ，３２ｅと、を有している。内壁面３２ａは、方向Ｄ１から見て振動板５の内側に臨んでいる。本実施形態では、内壁面３２ａは、部分３３が有する内壁面３３ａと、部分３４が有する内壁面３４ａと、部分３５が有する内壁面３５ａとからなる。内壁面３３ａ，３４ａは、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に延在している。内壁面３３ａと内壁面３４ａとは、方向Ｄ３で互いに対向している。内壁面３５ａは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在している。内壁面３５ａは、内壁面３３ａと内壁面３４ａとを接続している。

外壁面３２ｂは、内壁面３２ａと対向している。外壁面３２ｂは、方向Ｄ１から見て振動板５の外側に臨んでいる。本実施形態では、外壁面３２ｂは、部分３３が有する外壁面３３ｂと、部分３４が有する外壁面３４ｂと、部分３５が有する外壁面３５ｂとからなる。外壁面３３ｂは、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に延在していると共に内壁面３３ａと方向Ｄ３で対向している。外壁面３４ｂは、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に延在していると共に内壁面３４ａと方向Ｄ３で対向している。外壁面３５ｂは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在していると共に内壁面３５ａと方向Ｄ２で対向している。外壁面３５ｂは、外壁面３３ｂと外壁面３４ｂとを接続している。端面３２ｃは、方向Ｄ１において主面３１ａとは反対側に位置しており、内壁面３２ａと外壁面３２ｂとを接続している。

端面３２ｄは、部分３３の端面であり、方向Ｄ２において部分３５とは反対側に位置している。端面３２ｄは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在しており、内壁面３３ａと外壁面３３ｂとを接続している。端面３２ｅは、部分３４の端面であり、方向Ｄ２において部分３５とは反対側に位置している。端面３２ｅは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在しており、内壁面３４ａと外壁面３４ｂとを接続している。本実施形態では、端面３２ｄ，３２ｅは、端面３１ｃと面一である。

振動板５には、圧電素子２が配置されている。本実施形態では、圧電素子２は、主面３１ａ上に配置されている。圧電素子２は、方向Ｄ１から見て主面３１ａの略中央に配置されている。圧電素子２は、主面１１ｂと主面３１ａとが方向Ｄ１で対向するように配置されている。主面１１ｂは、例えば接着材によって主面３１ａに接合されている。

基部６は、略直方体形状を呈している。振動板５は、例えば樹脂又は金属からなる。基部６を構成する樹脂は、例えば、エポキシ又はポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）であってもよい。基部６を構成する金属は、例えば、ステンレス鋼又はアルミニウムであってもよい。基部６は、一対の主面４１ａ，４１ｂと、一対の側面４２ａ，４２ｂと、一対の側面４３ａ，４３ｂと、を有している。一対の主面４１ａ，４１ｂは、方向Ｄ１で互いに対向している。一対の側面４２ａ，４２ｂは、方向Ｄ２で互いに対向している。一対の側面４３ａ，４３ｂは、方向Ｄ３で互いに対向している。

主面４１ａ，４１ｂは、方向Ｄ２及び方向Ｄ３に延在している。主面４１ａ，４１ｂは、側面４２ａと側面４２ｂとを接続し、側面４３ａと側面４３ｂとを接続している。側面４２ａ，４２ｂは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在している。側面４２ａ，４２ｂは、主面４１ａと主面４１ｂとを接続し、側面４３ａと側面４３ｂとを接続している。側面４３ａ，４３ｂは、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に延在している。側面４３ａ，４３ｂは、主面４１ａと主面４１ｂとを接続し、側面４２ａと側面４２ｂとを接続している。

基部６には凹部５０が形成されている。凹部５０は、主面４１ａ及び側面４２ａに開口している。主面４１ａにおける凹部５０の開口は、方向Ｄ２において、側面４２ｂよりも側面４２ａの近くに位置している。側面４２ａにおける凹部５０の開口は、方向Ｄ１において、主面４１ｂよりも主面４１ａの近くに位置している。主面４１ａにおける凹部５０の開口と、側面４２ａにおける凹部５０の開口とは、互いにつながっている。凹部５０は、底面５１と、底面５１と交差する方向に延在している内面５２とによって規定されている。底面５１は、方向Ｄ２及び方向Ｄ３に延在しており、方向Ｄ１から見て矩形状を呈している。底面５１は、方向Ｄ２に沿う一対の辺と、方向Ｄ３に沿う一対の辺を有している。底面５１は、方向Ｄ２において、側面４２ｂよりも側面４２ａの近くに位置している。方向Ｄ１から見て、底面５１が有する方向Ｄ３に沿う一対の辺の一方は、側面４２ａに一致しており、方向Ｄ３に沿う一対の辺の他方は、側面４２ｂから離間している。

内面５２は、方向Ｄ１から見て基部６（凹部５０）の内側に臨んでいる。本実施形態では、内面５２は、内面５３ａ，５４ａ，５５ａからなる。内面５３ａ，５４ａは、方向Ｄ１及び方向Ｄ２に延在している。内面５３ａと内面５４ａとは、方向Ｄ３で互いに対向している。内面５３ａ，５４ａは、主面４１ａと底面５１とを接続している。内面５５ａは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在している。内面５５ａは、主面４１ａと底面５１とを接続し、内面５３ａと内面５４ａとを接続している。

基部６には、振動板５が配置されている。振動板５は、外壁面３２ｂで位置決めされるように凹部５０内に配置されている。本実施形態では、外壁面３３ｂが内面５３ａに接触し、外壁面３４ｂが内面５４ａに接触し、外壁面３５ｂが内面５５ａに接触するように振動板５が配置されることで位置合わせが行われる。振動板５は、主面３１ｂと底面５１とが方向Ｄ１で互いに対向するように配置されている。本実施形態では、図３に示されるように、凹部５０の深さＢ１は、振動板５の高さＨ１よりも小さい。深さＢ１とは、方向Ｄ１における主面４１ａと底面５１との距離である。高さＨ１とは、方向Ｄ１における主面３１ａと端面３２ｃとの距離である。本実施形態では、壁部３２における端面３２ｃ側の部分が凹部５０の内部に配置されており、壁部３２における主面３１ａ側の部分及び本体部３１が凹部５０の外部に配置されている。端面３２ｃは、例えば接着材によって底面５１に接合されている。

振動板５と基部６とは、音響空間ＳＰを規定している。本体部３１と、壁部３２と、底面５１とは、音響空間ＳＰを囲んでいる。底面５１は、規定面５１ａを含んでいる。例えば、主面３１ｂが第２表面を構成する場合、規定面５１ａは第１表面を構成する。規定面５１ａは、音響空間ＳＰを規定している。規定面５１ａは、方向Ｄ１から底面５１を見た場合に、内壁面３２ａの内側に位置している。規定面５１ａと、主面３１ｂと、壁部３２（内壁面３２ａ）とが、音響空間ＳＰを規定している。

音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とは、開口６０によって連通されている。音響空間ＳＰの外部とは、音響デバイス１の外側の空間である。開口６０は、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とを連通している。開口６０は、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とを連通する経路である。本実施形態では、振動板５と基部６とが、開口６０を規定している。規定面５１ａの端縁Ｅ１と、主面３１ｂの端縁Ｅ２と、壁部３２の端縁Ｅ３とが、開口６０を規定している。端縁Ｅ１は、規定面５１ａにおける側面４２ａとの接続部である。端縁Ｅ２は、主面３１ｂにおける端面３１ｃとの接続部である。端縁Ｅ３は、内壁面３２ａにおける端面３２ｄ，３２ｅとの接続部である。開口６０は、端縁Ｅ１と、端縁Ｅ２と、端縁Ｅ３とを含んでいる。開口６０は、方向Ｄ２から見て矩形状を呈している。

音響デバイス１の動作について説明する。極性が異なる電圧が、導体２２，２３を通して、外部電極１２と外部電極１３とに印加されると、内部電極１５ｂと内部電極１５ａ，１５ｃとの間で電界が発生する。圧電体層１４ｂにおける内部電極１５ａと内部電極１５ｂとで挟まれた領域と、圧電体層１４ｃにおける内部電極１５ｂと内部電極１５ｃとで挟まれた領域とが圧電的に活性な領域となり、これらの圧電的に活性な領域に変位が発生する。圧電素子２は、外部電極１２，１３に交流電圧が印加されると、印加された交流電圧の周波数に応じて伸縮を繰り返す。圧電素子２と振動板５とは接合されているため、振動板５は、圧電素子２における伸縮の繰り返しに応じて振動する。振動板５の振動は、音を発生させる。

音響デバイス１における音圧調整について説明する。振動板５の振動によって発生した音は、音響空間ＳＰへと伝わる。音響空間ＳＰは、ヘルムホルツ共鳴器を構成している。このヘルムホルツ共鳴器のヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈは、次の式（１）により表される。

式（１）において、νは、音速である。Ｓは、方向Ｄ２から見たときの開口６０の面積である。Ｖは、音響空間ＳＰの体積である。本実施形態では、体積Ｖは、規定面５１ａの面積に、方向Ｄ１における底面５１から主面３１ｂまでの高さＨ２を乗じた値である。Ｌは、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とを連通する経路の長さであり、本実施形態では長さＬは０である。Ｒは、面積がＳである円の半径である。半径Ｒは、Ｓ／πの平方根である。半径Ｒは、開口端補正値である。

音響空間ＳＰから構成されるヘルムホルツ共鳴器は、音圧を増大又は低減させる。振動板５の振動によって発生した音の振動周波数ｆ_０が、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈと一致する場合、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を増大させる。したがって、振動周波数ｆ_０がヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈと一致するように音響デバイス１を設計することで、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を増大させる。

振動周波数ｆ_０がヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈよりも小さい場合、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を低減させる。したがって、振動周波数ｆ_０がヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈよりも小さくなるように音響デバイス１を設計することで、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を低減させる。

ヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈは、式（１）を用いて上述したように、音響空間ＳＰの体積Ｖ、開口６０の面積Ｓに応じて変化する。したがって、体積Ｖ及び面積Ｓを適宜調整して音響デバイス１を設計することは、所望のヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈを実現する。体積Ｖ及び面積Ｓは、振動板５及び基部６の大きさを変更することにより調整される。体積Ｖ及び面積Ｓは、例えば、主面３１ｂの面積又は壁部３２の高さを変更することにより調整されてもよい。

以上説明したように、音響デバイス１では、規定面５１ａと主面３１ｂと壁部３２とが音響空間ＳＰを規定しており、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とが開口６０によって連通している。音響空間ＳＰは、ヘルムホルツ共鳴器として機能する。したがって、音響デバイス１は、例えば、音圧を増大又は低減させ得る。この結果、音響デバイス１は、音圧特性を向上する。
音響デバイス１では、振動板５が音響空間ＳＰ及び開口６０を規定している。音響デバイス１は、例えば、基部６のみが音響空間及び開口を規定する構成と比較して、ヘルムホルツ共鳴器を容易に形成する。基部６のみが音響空間及び開口を規定する構成では、例えば、基部６に予めヘルムホルツ共鳴器を構成する音響空間及び開口を形成しておく必要がある。これに対し、音響デバイス１では、壁部３２を有する振動板５を基部６に配置することにより音響空間ＳＰ及び開口６０が規定される。この結果、音響デバイス１は、ヘルムホルツ共鳴器を容易に形成する。

振動板５と基部６とが、開口６０を規定している。
したがって、音響デバイス１は、開口６０を容易に規定する。この結果、音響デバイス１は、音圧特性を向上する構成を簡易に実現する。

開口６０は、規定面５１ａの端縁Ｅ１と、主面３１ｂの端縁Ｅ２とを含んでいる。開口６０は、壁部３２の端縁Ｅ３を含んでいる。
したがって、音響デバイス１は、開口６０を容易に規定する。音響デバイス１では、例えば、振動板５又は基部６に開口６０を規定するための孔を予め形成する必要が無く、振動板５が基部６に配置されることで端縁Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３によって開口６０が容易に規定される。この結果、音響デバイス１は、音圧特性を向上する構成をより一層簡易に実現する。

基部６は、規定面５１ａを有し、振動板５は、主面３１ｂと、壁部３２と、を有している。
したがって、音響デバイス１は、音響空間ＳＰを確実かつ容易に規定する。

基部６には、底面５１と、内面５２とによって規定された凹部５０が形成されている。振動板５の一部は、凹部５０内に配置されている。
したがって、音響デバイス１は、音響デバイス１の小型化を図る。

壁部３２は、内壁面３２ａと、外壁面３２ｂと、を有している。振動板５は、外壁面３２ｂで位置決めされるように、凹部５０内に配置されている。
したがって、音響デバイス１は、基部６の適切な位置に振動板５を配置することを容易に実現する。

振動板５は、金属からなり、基部６は、樹脂又は金属からなる。
振動板５が金属からなり、基部６が樹脂からなる構成を有する音響デバイス１は、音響デバイス１に接続される配線と基部６との間の短絡を抑制し、音響デバイス１における配線の信頼性を向上する。振動板５及び基部６が共に金属からなる構成を有する音響デバイス１は、基部６が振動板５の振動を阻害することを抑制する。

振動板５は、主面３１ｂに対向している主面３１ａを有している。圧電素子２は、主面３１ａ上に配置されている。
したがって、音響デバイス１は、圧電素子２への配線を容易に実現する。音響デバイス１は、例えば、配線部材３及び接続部材４が圧電素子２に接続することを容易に実現する。

図６及び図７を参照して、変形例に係る音響デバイス１Ａ、及び音響デバイス１Ａが備えている振動板５Ａを説明する。図６は、変形例に係る音響デバイスの断面図である。図７は、変形例に係る振動板の斜視図である。音響デバイス１Ａは、振動板５に代えて振動板５Ａを備えている。振動板５Ａは、壁部３２が部分３６を有している点で、振動板５と異なっている。その他の点については、振動板５Ａは振動板５と同様に構成されている。

部分３６は、方向Ｄ３に延在しており、部分３３と部分３４とを接続している。部分３６は、部分３５と方向Ｄ２で離間していると共に対向している。変形例では、壁部３２は、方向Ｄ１から見て矩形環状を呈している。部分３６は、内壁面３６ａ及び外壁面３６ｂを有している。内壁面３６ａは、方向Ｄ１から見て振動板５Ａの内側に臨んでいる。内壁面３２ａは、内壁面３６ａを含んでいる。内壁面３６ａは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在している。外壁面３６ｂは、方向Ｄ１から見て振動板５Ａの外側に臨んでいる。外壁面３２ｂは、外壁面３６ｂを含んでいる。外壁面３６ｂは、方向Ｄ１及び方向Ｄ３に延在している。外壁面３６ｂは、内壁面３６ａと方向Ｄ２で対向している。

部分３６には、貫通孔３７が形成されている。貫通孔３７は、内壁面３６ａと外壁面３６ｂとに開口している。貫通孔３７の内壁面３６ａにおける開口は開口６０Ａであり、外壁面３６ｂにおける開口は開口６０Ｂである。開口６０Ａ，６０Ｂは、方向Ｄ２から見て同一の矩形状を呈している。変形例では、振動板５Ａのみが、開口６０Ａ，６０Ｂを規定しており、基部６は、開口６０Ａ，６０Ｂを規定していない。

振動板５Ａは、凹部５０内に配置されている。振動板５Ａは、基部６と共に音響空間ＳＰを規定している。規定面５１ａと、主面３１ｂと、壁部３２（内壁面３２ａ）とが、音響空間ＳＰを規定している。変形例において音響空間ＳＰを規定している内壁面３２ａは、内壁面３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａである。音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とは、貫通孔３７によって連通されている。貫通孔３７の開口６０Ａ，６０Ｂは、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とを連通している。

振動板５Ａの振動によって発生した音は、音響空間ＳＰへと伝わる。音響空間ＳＰは、ヘルムホルツ共鳴器を構成している。ヘルムホルツ共鳴器のヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈは、上述した式（１）により表される。変形例において、式（１）の面積Ｓは、方向Ｄ２から見たときの開口６０Ａ，６０Ｂの面積である。長さＬは、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とを連通する経路の長さであり、方向Ｄ２における貫通孔３７の長さである。長さＬは、方向Ｄ２における部分３６の厚さに等しい。式（１）における他のパラメータは上記実施形態と同様である。νは、音速であり、Ｖは、音響空間ＳＰの体積であり、Ｒは、面積がＳである円の半径である。

振動板５の振動によって発生した音の振動周波数ｆ_０が、ヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈと一致する場合、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を増大させる。したがって、振動周波数ｆ_０がヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈと一致するように音響デバイス１Ａを設計することで、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を増大させる。振動周波数ｆ_０がヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈよりも小さい場合、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を低減させる。したがって、振動周波数ｆ_０がヘルムホルツ共鳴周波数ｆ_Ｈよりも小さくなるように音響デバイス１Ａを設計することで、ヘルムホルツ共鳴器は音圧を低減させる。

音響デバイス１Ａでも、規定面５１ａと主面３１ｂと壁部３２とが音響空間ＳＰを規定しており、音響空間ＳＰと音響空間ＳＰの外部とが開口６０Ａ，６０Ｂによって連通している。音響空間ＳＰは、ヘルムホルツ共鳴器として機能する。したがって、音響デバイス１Ａは、例えば、音圧を増大又は低減させ得る。この結果、音響デバイス１Ａは、音圧特性を向上する。音響デバイス１Ａでも、振動板５Ａが音響空間ＳＰ及び開口６０Ａ，６０Ｂを規定している。音響デバイス１Ａは、例えば、基部６のみが音響空間及び開口を規定する構成と比較して、ヘルムホルツ共鳴器を容易に形成する。

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。

基部６には、凹部５０が形成されていなくてもよい。例えば、凹部５０が形成されていない主面４１ａ上に振動板５が配置されてもよい。この場合、主面４１ａと主面３１ｂと壁部３２とが音響空間ＳＰを規定する。

振動板５は、壁部３２を有していなくてもよい。振動板５は、例えば、方向Ｄ２及び方向Ｄ３に延在している板状を呈していてもよい。振動板５の厚さは均一であってもよい。振動板５の平面視での大きさは凹部５０の外縁よりも大きく、振動板５は凹部５０の主面４１ａにおける開口を塞ぐように基部６に配置されていてもよい。凹部５０の外縁とは、方向Ｄ１から見た場合に内面５２と側面４２ａとによって規定された矩形である。この場合、基部６における内面５２を構成する部分が、音響空間ＳＰを規定する壁部である。基部６が、音響空間ＳＰを規定する壁部を有する。

変形例において、貫通孔３７の位置及び数は限定されない。例えば、振動板５Ａには、複数の貫通孔３７が形成されていてもよい。貫通孔３７は、本体部３１に形成されていてもよい。貫通孔３７が本体部３１に形成されている場合、貫通孔３７は主面３１ａと主面３１ｂとに開口する。この場合、例えば、開口６０Ａは主面３１ａに位置し、開口６０Ｂは主面３１ｂに位置する。

圧電素子２は、主面３１ｂ上に配置されていてもよい。圧電素子２は、音響空間ＳＰ内に配置されていてもよい。圧電素子２は、例えば接着材によって主面３１ｂに接合されていてもよい。

振動板５の全体は、凹部５０内に配置されていてもよい。この場合、図３に示される振動板５の高さＨ１は、凹部５０の深さＢ１よりも小さくてもよいし、深さＢ１と一致していてもよい。

振動板５及び基部６の材料は限定されない。振動板５は、金属以外の材料から構成されていてもよい。基部６は、樹脂又は金属以外の材料から構成されていてもよい。振動板５及び基部６の形状は、限定されない。本体部３１は、例えば円形板状を呈していてもよい。壁部３２は、方向Ｄ１に対して傾斜するように延在していてもよい。

上述した実施形態及び変形例の記載から把握されるとおり、本明細書では以下に示す態様の開示を含んでいる。
（付記１）
圧電素子と、
前記圧電素子が配置された振動板と、
前記振動板が配置された基部と、を備え、
前記振動板及び前記基部の一方は、第１表面を有し、
前記振動板及び前記基部の他方は、第２表面と、前記第２表面と交差する方向に延在している壁部と、を有し、
前記振動板と前記基部とは、前記第１表面と前記第２表面と前記壁部とが音響空間を規定するように、互いに配置されており、
前記振動板は、前記音響空間と前記音響空間の外部とを連通する開口の少なくとも一部を規定している、音響デバイス。
（付記２）
前記振動板と前記基部とが、前記開口を規定している、付記１に記載の音響デバイス。
（付記３）
前記開口は、前記第１表面の端縁と、前記第２表面の端縁とを含む、付記２に記載の音響デバイス。
（付記４）
前記開口は、前記壁部の端縁を更に含む、付記３に記載の音響デバイス。
（付記５）
前記基部は、前記第１表面を有し、
前記振動板は、前記第２表面と、前記壁部と、を有している、付記１～４のいずれか一項に記載の音響デバイス。
（付記６）
前記基部には、前記第１表面を含む底面と、前記底面と交差する方向に延在している内面とによって規定された凹部が形成されており、
前記振動板の少なくとも一部は、前記凹部内に配置されている、
付記１～５のいずれか一項に記載の音響デバイス。
（付記７）
前記壁部は、前記音響空間を規定している内壁面と、前記内壁面と対向している外壁面と、を有し、
前記振動板は、前記外壁面で位置決めされるように、前記凹部内に配置されている、付記６に記載の音響デバイス。
（付記８）
前記振動板は、金属からなり、
前記基部は、樹脂又は金属からなる、付記１～７のいずれか一項に記載の音響デバイス。
（付記９）
前記振動板は、前記第２表面に対向している外表面を更に有し、
前記圧電素子は、前記外表面上に配置されている、付記１～８のいずれか一項に記載の音響デバイス。

１，１Ａ…音響デバイス、２…圧電素子、５，５Ａ…振動板、６…基部、３１ａ…主面、３１ｂ…主面、３２…壁部、３２ａ，３３ａ，３４ａ，３５ａ，３６ａ…内壁面、３２ｂ，３３ｂ，３４ｂ，３５ｂ，３６ｂ…外壁面、５０…凹部、５１…底面、５１ａ…規定面、５２，５３ａ，５４ａ，５５ａ…内面、６０，６０Ａ，６０Ｂ…開口、Ｅ１，Ｅ２，Ｅ３…端縁、ＳＰ…音響空間。

Claims (9)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子が配置された振動板と、
   前記振動板が配置された基部と、を備え、
   前記振動板及び前記基部の一方は、第１表面を有し、
   前記振動板及び前記基部の他方は、第２表面と、前記第２表面と交差する方向に延在している壁部と、を有し、
   前記振動板と前記基部とは、前記第１表面と前記第２表面と前記壁部とが音響空間を規定するように、互いに配置されており、
   前記振動板は、前記音響空間と前記音響空間の外部とを連通する開口の少なくとも一部を規定している、音響デバイス。
2. 前記振動板と前記基部とが、前記開口を規定している、請求項１に記載の音響デバイス。
3. 前記開口は、前記第１表面の端縁と、前記第２表面の端縁とを含む、請求項２に記載の音響デバイス。
4. 前記開口は、前記壁部の端縁を更に含む、請求項３に記載の音響デバイス。
5. 前記基部は、前記第１表面を有し、
   前記振動板は、前記第２表面と、前記壁部と、を有している、請求項１に記載の音響デバイス。
6. 前記基部には、前記第１表面を含む底面と、前記底面と交差する方向に延在している内面とによって規定された凹部が形成されており、
   前記振動板の少なくとも一部は、前記凹部内に配置されている、
   請求項１に記載の音響デバイス。
7. 前記壁部は、前記音響空間を規定している内壁面と、前記内壁面と対向している外壁面と、を有し、
   前記振動板は、前記外壁面で位置決めされるように、前記凹部内に配置されている、請求項６に記載の音響デバイス。
8. 前記振動板は、金属からなり、
   前記基部は、樹脂又は金属からなる、請求項１に記載の音響デバイス。
9. 前記振動板は、前記第２表面に対向している外表面を更に有し、
   前記圧電素子は、前記外表面上に配置されている、請求項１に記載の音響デバイス。
   
   

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