JP6195869B2 - 圧電スピーカ - Google Patents

Description

本発明は圧電スピーカに関する。

電気信号が入力されて振動する圧電素子と、その圧電素子が接合材を介して接合される振動体とを備える圧電スピーカがある。

例えば、特許文献１には、接合材は、振動体を平面視したときに、圧電素子の外縁よりはみ出したはみ出し部を有する圧電スピーカが開示されている。そのはみ出し部のうちの少なくとも一部が波打った形状を有する。これによって、音圧の周波数特性を平坦化することができる。

国際公開第２０１４／０４５６４５号

ところで、高い周波数領域で音を再生するスピーカが要求されている。しかし、特許文献１で開示される圧電スピーカでは、高い周波数領域において良好な音圧特性を維持できないことがあった。

本発明は、高い周波数領域で、良好な音圧の周波数特性を有する圧電スピーカを提供する。

本発明にかかる圧電スピーカは、
圧電素子と、前記圧電素子を接着部を介して接着した金属振動部と、を含み、
前記圧電素子は、略矩形状板であり、
前記金属振動部は、前記圧電素子によって振動させられる略矩形状板状部を含み、
前記圧電素子の固有振動モードの周波数と、前記金属振動部の固有振動モードの周波数とが、異なるように設定される。

このような構成によれば、高い周波数領域で、良好な音圧の周波数特性を有する。

また、前記圧電素子の面積Ａｐ、及び、前記金属振動部の前記矩形状板状部の面積Ａｍとの関係は、１．１≦Ａｍ／Ａｐ≦１０を満たすことを特徴としてもよい。
また、前記接着部は、弾性体であることを特徴としてもよい。
また、前記圧電素子及び前記接着部が一体化した振動体の機械的品質係数Ｑｍは、Ｑｍ≦５．０を満たすことを特徴としてもよい。
また、前記金属振動部を設けた放音孔を有するケースをさらに含み、前記放音孔は、ホーン形状を有することを特徴としてもよい。
また、前記矩形状板状部は、周波数調整孔を有することを特徴としてもよい。
また、ケースをさらに含み、前記金属振動部は、前記ケースに弾性体を介し接着されることを特徴としてもよい。

複数の前記圧電素子が前記金属振動部に前記接着部を介して接着されていてもよい。
前記複数の圧電素子の固有振動モードの周波数が異なっていてもよい。
前記金属振動部が１枚の金属板を有しており、前記金属板に前記複数の圧電素子が前記接着部を介して接着されていてもよい。
前記複数の圧電素子が前記金属板の同一面に取り付けられていてもよい。
ケースと、前記ケースの内部に配置された電磁スピーカをさらに備えていてもよい。
前記圧電素子が、前記ケースの内部に配置されていてもよい。
前記電磁スピーカの実装面と前記圧電素子の実装面が、前記ケースの同一面であってもよい。
前記圧電素子が前記ケースの外部に配置され、前記電磁スピーカの実装面と前記圧電素子の実装面が、前記ケースの対向面であってもよい。
前記金属振動部が前記ケースの側面板、又は背面板となっていてもよい。
前記ケースの開口部を覆うカバーをさらに備え、前記金属振動部が、弾性部材を介して、前記ケース、又は前記カバーに固定されていてもよい。
前記金属振動部が、厚さ１０〜３００μｍの金属板を含んでいてもよい。

本発明の他の態様にかかる圧電スピーカは、放音孔を有する前面板と、前記前面板と対向する背面板と、前記前面板と前記背面板との間の側面板と、を有する筐体と、前記筐体の内部に設けられた電磁スピーカと、前記筐体に取り付けられた圧電素子と、を備えたものである。
前記圧電素子が、接着部を介して前記筐体に固定されており、前記接着部が弾性体であってもよい。
前記圧電素子が、前記筐体の内部に配置されていてもよい。
前記電磁スピーカの実装面と前記圧電素子の実装面が、前記筐体の同一面であってもよい。
前記圧電素子が前記筐体の外部に配置され、前記電磁スピーカの実装面と前記圧電素子の実装面が、前記筐体の対向面であってもよい。
前記圧電素子の実装面が金属板となっていってもよい。
前記金属板が、弾性部材を介して、前記側面板、前記前面板、又は前記背面板に固定されていてもよい。
前記金属板の厚さ１０〜３００μｍであってもよい。
前記側面板、前記前面板、又は前記背面板が、前記圧電素子の実装面となっており、金属材料と樹脂材料を含んでいてもよい。

本発明によれば、高い周波数領域で、良好な音圧の周波数特性を有する圧電スピーカを提供することができる。

実施の形態１にかかる圧電スピーカの斜視図である。 実施の形態１にかかる圧電スピーカの断面図である。 実施の形態１にかかる圧電スピーカの要部の下面図である。 周波数に対する音圧を示すグラフである。 周波数に対する音圧を示すグラフである。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の下面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例１の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例１の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例１の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例１の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例２の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例２の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例２の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例２の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例３の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例３の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例３の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例３の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例４の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例４の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例４の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例４の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例５の断面図である。 実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例５の断面図である。 実施の形態３にかかる圧電スピーカの分解斜視図である。 実施の形態３にかかる圧電スピーカの変形例の分解斜視図である。 実施の形態３にかかる圧電スピーカの変形例の分解斜視図である。 実施の形態１にかかる圧電スピーカの実施例の周波数に対する音圧を示すグラフである。 関連するスピーカの周波数に対する音圧を示すグラフである。 関連する圧電スピーカの下面図である。 関連する圧電スピーカの周波数に対する音圧を示すグラフである。 実施の形態４にかかる圧電スピーカの断面図である。 実施の形態４にかかる圧電スピーカの要部の下面図である。 実施の形態４にかかる圧電スピーカの周波数に対する音圧を示すグラフである。 実施の形態５にかかる圧電スピーカの構成を示す斜視図である。 実施の形態５にかかる圧電スピーカの要部の断面図である。 実施の形態５にかかる圧電スピーカの周波数に対する音圧を示すグラフである。 実施の形態５の変形例６にかかる圧電スピーカの要部の断面図である。 実施の形態５の変形例７にかかる圧電スピーカの要部の断面図である。 実施の形態５の変形例８にかかる圧電スピーカの要部の断面図である。

実施の形態１．
図１〜図５を参照して実施の形態１にかかる圧電スピーカについて説明する。図１は、実施の形態１にかかる圧電スピーカの斜視図である。図２は、実施の形態１にかかる圧電スピーカの断面図である。図３は、実施の形態１にかかる圧電スピーカの要部の下面図である。図４及び図５は、周波数に対する音圧を示すグラフである。

図１〜図３に示すように、圧電スピーカ１００は、カバー５と、ケース６と、圧電振動ユニット７とを含む。

カバー５は、その中央に放音孔５ａを有する板状体である。放音孔５ａはカバー５を貫通しており、放音孔５ａの断面形状は、圧電スピーカ１００の外方に向かうにつれて大きくなる。放音孔５ａは、例えば、ホーン形状を有する。ケース６は、開口部６ａを一面に備える直方体状の筐体である。なお、ケース６は、枠状体であってもよく、その枠形状は矩形状、例えば、略四角形状、略長方形状、略正方形状、略台形状である。開口部６ａは、カバー５によって塞がれている。カバー５を装着されたケース６は、幅Ｌｘ、奥行きＬｙ、高さＬｚを有する。幅Ｌｘは、例えば、１０〜２０ｍｍであり、奥行きＬｙは、例えば５〜１０ｍｍであり、高さＬｚは、例えば、２〜１０ｍｍである。

圧電振動ユニット７は、接着部４を介してカバー５の内側主面に接着されている。具体的には、圧電振動ユニット７は、放音孔５ａを塞ぐように、カバー５の内側主面に接着されている。

接着部４は、粘弾性体、粘着体、又は、所定の弾性係数を有しつつ両側主面に接着性を有する板状体若しくは帯状体であればよい。接着部４は、弾性体であるとよい。接着部４として、例えば、両面テープや、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの合成樹脂を用いて形成される板状体が挙げられる。接着部４は、圧電振動ユニット７の振動が圧電スピーカとしての必要な大きさを維持するような機械的性質を有する材料からなると好ましい。圧電スピーカ１００をカバー５側から視ると、接着部４は、放音孔５ａから露出しないような枠状体であってもよい。接着部４は、金属振動板２の外縁部２ｈを覆うように配置される。圧電スピーカ１００をカバー５側から視ると、外縁部２ｈは、カバー５に覆われている。また、接着部４は、所定の弾性係数を有すると、金属振動板２の見かけの機械的品質係数Ｑｍ２１（後述）が減じ得て好ましい。

圧電振動ユニット７は、圧電素子１と、金属振動板２と、接着部３とを含む。圧電素子１は、接着部３を介して金属振動板２に接着される。圧電素子１は、単一のセラミックス板からなる略矩形状板を含む振動子である。なお、圧電素子１は、積層型、バイモルフ型、ユニモルフ型であってもよい。圧電素子１は、アンプ（図示略）等に電気的に接続されており、音を再生するための電気信号を供給されることで、振動する。

金属振動板２は、圧電素子１よりも大きな面積を有する略矩形状板（矩形状板状部と称してもよい。）である。金属振動板２は、例えば、鉄鋼、銅合金からなる。鉄鋼、銅合金としては、例えば、ステンレス鋼、真鍮、リン青銅などが挙げられる。金属振動板２は、圧電素子１が振動することで、振動する。

接着部３は、接着部４と同じ種類の材料からなる。金属振動板２は、例えば、０．５〜１．５ｍｍの厚みを有する。金属振動板２の固有振動モードと圧電素子１の固有振動モードとが、異なる周波数に設定されるように、金属振動板２のサイズ、形状、材料等が決定される。言い換えると、金属振動板２の固有振動モードの周波数（共振周波数）と、圧電素子１の固有振動モードの周波数とのいずれか一方が、高い。

（面積比）
続いて、圧電素子１の面積及び金属振動板２の面積の関係について説明する。
圧電素子１の面積Ａｐと、金属振動板２の面積Ａｍと関係式は、下記の数式１を用いることで、求められる。
１．１≦Ａｍ／Ａｐ≦１０ …（数式１）
これによって、金属振動板２の固有振動モードと圧電素子１の固有振動モードとが、より確実に異なる周波数に設定される。例えば、図４に示すように、金属振動板２の固有振動モードは、１０〜２０ｋＨｚとなり、圧電素子１の固有振動モードが、約３０ｋＨｚとなり、異なる周波数に設定される。

ここで、金属振動板２の固有振動モードの周波数と圧電素子１の固有振動モードの周波数とが異なるため、圧電振動ユニット７が金属振動板２を振動させたときの振幅は、金属振動板２の弾性係数及び圧電素子１の弾性係数にそれぞれ対応する振幅と殆ど同じ、又は、金属振動板２の弾性係数及び圧電素子１の弾性係数にそれぞれ対応する振幅を超えることが少ない。また、圧電振動ユニット７が金属振動板２を金属振動板２及び圧電素子１の弾性限界近くまで振動させても、全高調波歪が大きくなりにくく、耳障りな音が生じにくい。

ＳＮ比ＳＮ１は、音圧ＳＰ１と全高調波歪みＴＨＤ１との関係式は、以下の数式２を用いて求められる。
ＳＮ１＝ＳＰ１−ＴＨＤ１ …（数式２）
例えば、図４に示すように、４０ｋＨｚにおけるＳＮ比ＳＮ１は、数式２を用いて求められ、約６０ｄＢｓｑｌである。

金属振動板２の固有振動モードの周波数と圧電素子１の固有振動モードの周波数とが異なるため、全高調波歪の増大を抑制して、目標周波数で高いＳＮ比で音を再生することができる。

さらに、金属振動板２の固有振動モードの周波数帯域を、ハイパスフィルタなどのフィルタ回路を用いてカットすることで、高いＳＮ比の再生周波数域のみを使用することができる。なお、ハイパスフィルタなどのフィルタ回路を用いる場合、金属振動板２の剛性ｋ２は、５〜３０であるとよく、金属振動板２の厚みｔ２［ｍｍ］は、０．０５〜０．３であるとよい。

金属振動板の機械的品質係数Ｑｍ．
続いて、金属振動板の機械的品質係数Ｑｍについて説明する。
金属振動板２は、固有の機械的品質係数Ｑｍ２０を有するが、金属振動板２は、接着部４を介してカバー５に接着しているため、金属振動板２の見かけの機械的品質係数Ｑｍ２１は、その固有の機械的品質係数Ｑｍ２０よりも低い。金属振動板２の見かけの機械的品質係数Ｑｍ２１は、金属振動板２及び接着部４が一体化した振動体の機械的品質係数Ｑｍ２１と称してもよい。圧電素子１、金属振動板２及び接着部３の材質、形状は、金属振動板２の見かけの機械的品質係数Ｑｍ２１が下記の数式３を満たすように、設定されるとよい。
Ｑｍ２１≦５．０ …（数式３）
数式３が満たされると、音圧特性曲線が平坦化するため、好ましい。
また、圧電素子１、金属振動板２及び接着部３の材質、形状は、金属振動板２の見かけの機械的品質係数Ｑｍ２１が、数式３及び下記の数式４を満たすように、設定されるとよい。
Ｑｍ２１≧０．５ …（数式４）

また、圧電素子１は、接着部３を介して金属振動板２に接着しているため、周波数の帯域が広くなる。ここで、金属振動板２の剛性ｋ２は、５〜２０であると好ましく、例えば、真鍮又はリン青銅からなる板であるとよい。

金属振動板２の見かけの機械的品質係数Ｑｍ２１が低い、且つ、圧電素子１が接着部３を介して金属振動板２に接着しているため、広い周波数帯域で、且つ、平坦な音圧特性曲線で、音を再生することができる。圧電スピーカ１００の一例の音圧特性曲線を測定し、この音圧特性曲線を図５に示した。

（比較例「電磁型スピーカ」）
ところで、図１４に示すように、電気信号をボイスコイルに供給して、磁気モーメントを発生させることによって、振動板を振動させる電磁型スピーカの一例を用いて、周波数に対する音圧及び全高調波歪を測定した。この一例のＳＮ比ＳＮ２は、約５０ｋＨｚと、圧電スピーカ１００の一例のＳＮ比ＳＮ１と比較して小さかった。電磁型スピーカは、ボイスコイルを用いて、２０ｋＨｚ以上の高周波数を有する音を再生する。すると、高周波数でのインピーダンス上昇により与えられた電力が音声信号よりも熱に変換される。したがって、電磁型スピーカは、圧電スピーカ１００と比較して、高音圧、高ＳＮ比の達成が困難と考えられる。

（比較例「円形型スピーカ」）
また、図１５に示す圧電振動ユニット９０７の一例を用いて、周波数に対する音圧を測定した。圧電振動ユニット９０７は、圧電素子９０１と、金属振動板９０２とを含む。圧電素子９０１は、円板状体であることを除いて、圧電素子１（図２参照）と同じ構成を有する。金属振動板９０２と、円板状体であることを除いて、金属振動板２（図２参照）と同じ構成を有する。圧電振動ユニット９０７をカバー９０５（図示略）とケース６（図２参照）との内側に配置することで、圧電スピーカ９００（図示略）を形成する。なお、カバー９５は、断面円形状の放音孔を有することを除いて、カバー５と同じ構成を有する。圧電素子９０１として、直径２０ｍｍ、厚み０．１ｍｍの圧電素子を用い、金属振動板９０２として、直径２５ｍｍ、厚み０．１ｍｍのステンレス鋼からなる金属振動板を用いた。図１６に示すように、共振周波数の機械的品質係数Ｑｍ９１は１０以上となった。図１６に示す音圧特性曲線は、図５に示す音圧曲線と比較して、平坦な部分が少ない、すなわち、起伏を有する部分が多い。つまり、圧電スピーカ９００は、圧電スピーカ１００と比較して平坦な音圧特性曲線を得ることが困難である。

ここで、矩形状を有する金属振動部は、円形状を有する金属振動部と比較して、その主面の方向によって異なる固有振動モードが多い。なお、矩形状を有する金属振動部の主面の方向は、例えば、図３に示すように、Ｙ方向、Ｘ方向がある。そのため、機械的品質係数Ｑｍが低い。さらに、金属振動部及び圧電素子のサイズを調整することで、周波数を容易に調整することができる。

以上、実施の形態１にかかる圧電スピーカによれば、高い周波数領域で、良好な音圧特性で音を再生することができる。例えば、高い周波数域、例えば、２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚにおいて、再生した音は、高い音圧、及び、高いＳ／Ｎ比を有する。また、音圧特性曲線は平坦であり、その周波数帯域は広い。

実施の形態２．
図６を参照して、実施の形態２にかかる圧電スピーカについて説明する。図６は、実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の下面図である。以下の説明では、実施の形態１にかかる圧電スピーカと同じ構成の説明について適宜省略し、異なる構成について説明する。なお、後述する実施の形態２にかかる圧電スピーカの変形例１〜５、及び、実施の形態３にかかる圧電スピーカ、及び、その変形例についても同様に説明する。

図６に示すように、圧電スピーカ２００（図示略）は、圧電振動ユニット７を除いて、圧電スピーカ１００と同じ構成を有する。圧電スピーカ２００は、圧電振動ユニット２０７を含む。圧電振動ユニット２０７は、金属振動板２を除いて、圧電振動ユニット７と同じ構成を有する。圧電振動ユニット２０７は、金属振動板２２を含む。金属振動板２２は、四隅近傍に周波数調整孔２２ｂを有することを除いて、金属振動板２と同じ構成を有する。周波数調整孔２２ｂの数及び大きさを変更することで、金属振動板２２の実行長さ及び金属振動板２２の幅を調整することができる。これによって、周波数を容易に調整することができる。

上記した周波数調整孔２２ｂの数及び大きさの変更による周波数調整方法は、金属振動板に付加部材を設けることによって周波数を調整する周波数調整方法と比較して、金属振動板を振動させやすい。また、上記した周波数調整孔２２ｂの数及び大きさの変更による周波数調整方法によると、圧電スピーカ２００を電磁スピーカ、特に、その振動板に重ねても、圧電スピーカ２００は電磁スピーカによる再生音を殆ど遮断しない。また、周波数調整孔２２ｂは、エッチング加工やプレス加工を用いることによって、形成される。したがって、上記した周波数調整孔２２ｂの数及び大きさによる周波数調整方法は、低いコストで実施することができる。

以上、上記した実施の形態２にかかる圧電スピーカによれば、実施の形態１にかかる圧電スピーカと同様に、高い周波数領域で、良好な音圧特性で音を再生することができる。さらに、周波数調整孔を有する金属振動板を用いるため、周波数を容易に調整することができる。

圧電振動ユニットの変形例１．
次に、図６及び図７Ａ〜図７Ｄを参照して実施の形態２にかかる圧電スピーカ２００の圧電振動ユニット２０７の変形例１について説明する。図７Ａ〜図７Ｄは、実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例１の断面図である。

図６及び図７Ａに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット２１７がある。圧電振動ユニット２１７は、保持具９を有することを除いて、圧電振動ユニット２０７と同じ構成を有する。圧電振動ユニット２１７は、保持具９を含み、金属振動板２２の端部は、接着部３を介して保持具９に接着している。また、金属振動板２２は、保持具９によって保持されている。保持具９は、ケース６（図２参照）の底から金属振動板２２に向かって延びる壁体である。保持具９は、圧電素子１に水や異物が付着しないように、圧電素子１の周辺を覆うように配置される。圧電振動ユニット２１７は、保持具９を有するため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することを抑制する。

一方、図７Ｂに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット２２７がある。圧電振動ユニット２２７は、金属振動板２２と保持具９とを一体化した形状と同じ形状を有する金属振動板３２を有する。
圧電振動ユニット２２７は、本体３２ａ（略矩形状板状部と称してもよい。）と保持部３２ｂとが一体化しているため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット２２７は、本体３２ａと保持部３２ｂとが一体化しているため、低いコストで製造し得る。

さらに、図７Ｃに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット２３７がある。圧電振動ユニット２３７は、金属振動部４２を有する。金属振動部４２は、底部４２ｃを有することを除いて、金属振動板３２（図７Ｂ参照）と同じ構成を有する。金属振動部４２は、本体４２ａと、保持部４２ｂと、底部４２ｃとを備える。本体４２ａは本体３２ａと同じ構成であり、保持部４２ｂは、保持部３２ｂと同じ構成である。底部４２ｃは、保持部４２ｂと一体化しており、本体４２ａと対向する板状体である。
圧電振動ユニット２３７は、本体４２ａと保持部４２ｂと底部４２ｃとが一体化しているため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット２３７は、本体４２ａと保持部４２ｂと底部４２ｃとが一体化しているため、高い剛性を有する。

さらに、図７Ｄに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット２４７がある。圧電振動ユニット２４７は、底板８を含むことを除き、圧電振動ユニット２２７（図７Ｂ参照）と同じ構成を有する。圧電振動ユニット２４７は、底板８を含む。底板８は、保持部３２ｂの下端の下に設けられており、本体３２ａと対向する板状体である。底板８の外縁と保持部３２ｂの下端とが互いに突き合わすように、設置されているとよい。圧電振動ユニット２４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット２２７と比較して、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット２４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット２２７（図７Ｂ参照）と比較して、高い剛性を有する。

圧電振動ユニットの変形例２．
次に、図８Ａ〜図８Ｄを参照して実施の形態２にかかる圧電スピーカ２００の圧電振動ユニット２０７の変形例２について説明する。図８Ａ〜図８Ｄは、実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例２の断面図である。

図８Ａに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット３１７がある。圧電振動ユニット３１７は、金属振動板５２と段付保持具１９とを除いて、圧電振動ユニット２１７と同じ構成を有する。圧電振動ユニット３１７は、金属振動板５２と段付保持具１９とを含み、金属振動板５２は、接着部３を介し段付保持具１９に接着している。また、金属振動板５２は、段付保持具１９によって保持されている。段付保持具１９は、ケース６（図２参照）の底から金属振動板５２に向かって延びて、その途中で階段状に曲がる段部を有する壁体である。段付保持具１９は、圧電素子１に水や異物が付着しないように、圧電素子１の周辺を覆うように配置される。
圧電振動ユニット３１７は、段付保持具１９を有するため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することを抑制する。また、圧電振動ユニット３１７は、段付保持具１９を有するため、圧電振動ユニット２１７と比較して高い耐圧力を有する。

一方、図８Ｂに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット３２７がある。圧電振動ユニット３２７は、圧電振動ユニット２２７（図７Ｂ参照）と同様に、金属振動板５２と段付保持具１９とを一体化した形状と同じ形状を有する金属振動板６２を有する。
圧電振動ユニット３２７は、本体６２ａ（略矩形状板状部と称してもよい。）と保持部６２ｂとが一体化しているため、圧電振動ユニット３１７（図８Ａ参照）と比較して、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット３２７は、本体６２ａと保持部６２ｂとが一体化しているため、圧電振動ユニット３１７と比較して、低いコストで製造し得る。

また、図８Ｃに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット３３７がある。圧電振動ユニット３３７は、金属振動部７２を有する。金属振動部７２は、底部７２ｃを有することを除いて、金属振動板６２（図８Ｂ参照）と同じ構成を有する。金属振動部７２は、本体７２ａと、保持部７２ｂと、底部７２ｃとを備える。本体７２ａは本体６２ａと同じ構成であり、保持部７２ｂは、保持部６２ｂと同じ構成である。底部７２ｃは、保持部７２ｂと一体化しており、本体７２ａと対向する板状体である。
圧電振動ユニット３３７は、本体７２ａと保持部７２ｂと底部７２ｃとが一体化しているため、圧電振動ユニット３１７と比較して、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット３３７は、本体７２ａと保持部７２ｂと底部７２ｃとが一体化しているため、圧電振動ユニット３１７と比較して、高い剛性を有する。

また、図８Ｄに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット３４７がある。圧電振動ユニット３４７は、底板８を圧電振動ユニット３２７（図８Ｂ）参照）に加えたものと同じ構成を有する。
圧電振動ユニット３４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット３２７（図８Ｂ参照）と比較して、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット２４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット３２７と比較して、高い剛性を有する。

圧電振動ユニットの変形例３．
次に、図９Ａ〜図９Ｄを参照して実施の形態２にかかる圧電スピーカ２００の圧電振動ユニット２０７の変形例３について説明する。図９Ａ〜図９Ｄは、実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例３の断面図である。

図９Ａに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット４１７がある。圧電振動ユニット４１７は、金属振動板８２を有することを除いて、圧電振動ユニット２１７（図７Ａ参照）と同じ構成を有する。圧電振動ユニット４１７は、金属振動板８２を含み、金属振動板８２は、本体８２ａと、本体８２ａの端部から延びる被把持部８２ｄとを含む。本体８２ａは、金属振動板２２と同じ構成を有し、本体８２ａの端部は、接着部３を介して保持具９に接着している。被把持部８２ｄは、ケース６の側壁に向かって延びている。ところで、圧電振動ユニット４１７をケース６に実装させることによって、圧電スピーカ２００を組み立てることができる。ここで、被把持部８２ｄは、本体８２ａの端部から延びる形状を有するため、把持し易い。また、被把持部８２ｄの形状は、圧電振動ユニット４１７をケース６に実装させやすくするために、必要に応じて変更してもよい。
圧電振動ユニット４１７は、金属振動板８２及び保持具９を有するため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することを抑制する。また、圧電振動ユニット４１７は、金属振動板８２を有するため、圧電振動ユニット２１７（図７Ａ参照）と比較して、容易に実装することができる。

一方、図９Ｂに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット４２７がある。圧電振動ユニット４２７は、金属振動板８２と保持具９とを一体化した形状と同じ形状を有する金属振動板９２を有する。
圧電振動ユニット４２７は、本体９２ａと保持部９２ｂと被把持部９２ｄとが一体化しているため、圧電振動ユニット４１７（図９Ａ参照）と比較して、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット４２７は、本体９２ａと保持部９２ｂと被把持部９２ｄとが一体化しているため、圧電振動ユニット４１７（図９Ａ参照）と比較して低いコストで製造し得る。

また、図９Ｃに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット４３７がある。圧電振動ユニット４３７は、金属振動部１０２を有する。金属振動部１０２は、底部１０２ｃを有することを除いて、金属振動板９２（図９Ｂ参照）と同じ構成を有する。金属振動部１０２は、本体１０２ａと、保持部１０２ｂと、底部１０２ｃとを備える。本体１０２ａは本体９２ａと同じ構成であり、保持部１０２ｂは、保持部９２ｂと同じ構成である。底部１０２ｃは、保持部１０２ｂと一体化しており、本体１０２ａと対向する板状体である。
圧電振動ユニット４３７は、本体１０２ａと保持部１０２ｂと底部１０２ｃとが一体化しているため、圧電振動ユニット４１７と比較して周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット４３７は、本体１０２ａと保持部１０２ｂと底部１０２ｃとが一体化しているため、圧電振動ユニット４１７と比較して、高い剛性を有する。

また、図９Ｄに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット４４７がある。圧電振動ユニット４４７は、底板８を圧電振動ユニット４２７（図９Ｂ参照）に加えたものと同じ構成を有する。
圧電振動ユニット４４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット２４７（図７Ｄ参照）と同様に、圧電振動ユニット４２７（図９Ｄ参照）と比較して、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット４４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット４２７と比較して高い剛性を有する。

圧電振動ユニットの変形例４．
次に、図１０Ａ〜図１０Ｄを参照して実施の形態２にかかる圧電スピーカ２００の圧電振動ユニット２０７の変形例４について説明する。図１０Ａ〜図１０Ｄは、実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例４の断面図である。

図１０Ａに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット５１７がある。圧電振動ユニット５１７は、保持具９の代わりにテーパ状保持具２９を有することを除いて、圧電振動ユニット２１７と同じ構成を有する。圧電振動ユニット５１７はテーパ状保持具２９を含み、金属振動板２２の端部は、接着部３を介してテーパ状保持具２９に接着している。また、金属振動板２２は、テーパ状保持具２９によって保持されている。テーパ状保持具２９は、ケース６（図２参照）の底から金属振動板２２に向かって延びる壁体である。テーパ状保持具２９は、テーパ形状を有し、そのテーパ形状は、ケース６の底から金属振動板２２に向かうにつれて、断面積が大きくなる形状である。より具体的には、そのテーパ形状は、圧電素子１側に傾斜する。保持具９は、圧電素子１に水や異物が付着しないように、圧電素子１の周辺を覆うように配置される。
圧電振動ユニット５１７は、テーパ状保持具２９を有するため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することを抑制する。

一方、図１０Ｂに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット５２７がある。圧電振動ユニット５２７は、圧電振動ユニット２２７（図７Ｂ参照）と同様に、金属振動板２２とテーパ状保持具２９とを一体化した形状と同じ形状を有する金属振動板１１２を有する。
圧電振動ユニット５２７は、本体１１２ａと保持部１２ｂとが一体化しているため、圧電振動ユニット５１７（図１０Ａ参照）と比較して周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット５２７は、本体１１２ａと保持部１２ｂとが一体化しているため、圧電振動ユニット５１７と比較して低いコストで製造し得る。

また、図１０Ｃに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット５３７がある。
圧電振動ユニット５３７は、金属振動部１２２を有する。金属振動部１２２は、底部１２２ｃを有することを除いて、金属振動板１１２（図１０Ｂ参照）と同じ構成を有する。金属振動部１２２は、本体１２２ａと、保持部１２２ｂと、底部１２２ｃとを備える。本体１２２ａは本体１１２ａと同じ構成であり、保持部１２２ｂは、保持部１１２ｂと同じ構成である。底部１２２ｃは、保持部１２２ｂと一体化しており、本体１２２ａと対向する板状体である。
圧電振動ユニット５３７は、本体１２ａと保持部１２２ｂと底部１２２ｃとが一体化しているため、圧電振動ユニット５１７（図１０Ａ参照）と比較して周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット５３７は、本体１０２ａと保持部１０２ｂと底部１０２ｃとが一体化しているため、圧電振動ユニット５１７と比較して、高い剛性を有する。

また、図１０Ｄに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット５４７がある。圧電振動ユニット５４７は、底板８を圧電振動ユニット５２７（図１０Ｂ参照）に加えたものと同じ構成を有する。
圧電振動ユニット５４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット２４７（図７Ｄ参照）と同様に、圧電振動ユニット５２７（図１０Ｄ参照）と比較して、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット５４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット５２７と比較して高い剛性を有する。

圧電振動ユニットの変形例５．
次に、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して実施の形態２にかかる圧電スピーカ２００の圧電振動ユニット２０７の変形例５について説明する。図１１Ａ及び図１１Ｂは、実施の形態２にかかる圧電スピーカの要部の変形例５の断面図である。

図１１Ａに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット６３７がある。圧電振動ユニット６３７は、金属振動部１４２を除いて、圧電振動ユニット２３７（図７Ｃ参照）と同じ構成を有する。圧電振動ユニット６３７は金属振動部１４２を含み、金属振動部１４２は、通気孔１４２ｅを有することを除いて、金属振動部４２（図７Ｃ参照）と同じ構成を有する。通気孔１４２ｅは、本体１４２ａに設置されており、圧力調整ユニット（図示略）に接続されている。圧力調整ユニットは、例えば、コンプレッサである。金属振動部１４２は、圧力調整用気体を通気孔１４２ｅから供給される、又は、排出されることによって、金属振動部１４２の内側空間の圧力が一定となるように保たれる。
圧電振動ユニット６３７は、本体１４２ａと保持部１４２ｂと底部１４２ｃとが一体化しているとともに内側空間の圧力が一定に保たれるため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット６３７は、本体１４２ａと保持部１４２ｂと底部１４２ｃとが一体化しているため、高い剛性を有する。

一方、図１１Ｂに示すように、圧電振動ユニット２０７の変形例である圧電振動ユニット６４７がある。圧電振動ユニット６４７は、金属振動板１３２を除いて、圧電振動ユニット２４７（図７Ｄ参照）と同じ構成を有する。圧電振動ユニット６４７は金属振動板１３２を含み、金属振動板１３２は、通気孔１３２ｅを有することを除いて、金属振動板３２（図７Ｄ参照）と同じ構成を有する。通気孔１３２ｅは、本体１３２ａに設置されており、圧力調整ユニット（図示略）に接続されている。圧力調整ユニットは、例えば、コンプレッサである。金属振動板１３２は、圧力調整用気体を通気孔１３２ｅから供給される、又は、排出されることによって、金属振動板１３２の内側空間の圧力が一定となるように保たれる。
圧電振動ユニット６４７は、金属振動板１３２と底板８とを有するとともに内側空間の圧力を一定に保つため、周波数調整孔２２ｂ等から侵入した水や異物が圧電素子１と接触することをさらに抑制する。また、圧電振動ユニット６４７は、底板８を有するため、圧電振動ユニット２２７（図７Ｂ参照）と比較して、高い剛性を有する。

実施の形態３．
次に、図１２Ａを参照して実施の形態３にかかる圧電スピーカについて説明する。図１２Ａは、実施の形態３にかかる圧電スピーカの変形例の分解斜視図である。実施の形態３にかかる圧電スピーカは、金属振動板２（図２参照）と接着部４とカバー５とを除いて、実施の形態１にかかる圧電スピーカ１００と同じ構成を有する。

図１２Ａに示すように、圧電スピーカ３００は、金属振動板１５２と、カバー１５と、ケース１６とを含む。金属振動板１５２は、カバー１５と一体化しているところを除いて、金属振動板２（図２参照）と同じ構成を有する。カバー１５は、金属振動板１５２と一体化しているところを除いて、カバー５（図２参照）と同じ構成を有する。一体化したカバー１５及び金属振動板１５２は、例えば、１枚の板材を絞り加工して、得ることができる。したがって、一体の素材について１つの加工を行うことにより、カバー１５及び金属振動板１５２を一体的に製造することができるため、素材コストや加工コストを低減することができる。なお、圧電スピーカ３００は、圧電スピーカ１００（図２参照）と異なり、接着部４を含まない。ケース１６は、長方形状の枠状体である。なお、圧電スピーカ３００は、ケース１６ではなく、ケース６（図２参照）を含んでもよい。

以上、実施の形態３にかかる圧電スピーカによれば、カバーと金属振動板とを一体化することで、接着部を省略しつつ素材コスト及び加工コストを低減させて、安価に製造することができる。

変形例．
次に、実施の形態３にかかる圧電スピーカ３００の変形例について説明する。図１２Ｂ及び図１２Ｃは、実施の形態３にかかる圧電スピーカの変形例の分解斜視図である。

図１２Ｂに示すように、圧電スピーカ３００の変形例である圧電スピーカ４００がある。圧電スピーカ４００は、カバーとケースとを除いて、圧電スピーカ３００と同じ構成を有する。カバー２５は、係止片２５ｆを含むことを除いて、カバー１５と同じ構成を有し、ケース２６は、係止孔２６ｇを含むことを除いて、ケース１６と同じ構成を有する。カバー２５は、係止片２５ｆを含み、ケース２６は、係止孔２６ｇを含む。係止片２５ｆは、カバー２５の外縁近傍、具体的には、カバー２５の形状、すなわち、矩形の各辺の中央近傍に相当する箇所に設置されている。係止片２５ｆは、ケース１６側に向かって延びる。係止片２５ｆは、例えば、絞り加工を用いて金属振動板２５２を形成した後で、プレス加工を用いて形成する。係止孔２６ｇは、ケース２６に接触するカバー２５の接触面において、係止片２５ｆと対応するように設けられる。係止片２５ｆを係止孔２６ｇに挿入することで、係止片２５ｆと係止孔２６ｇとが係り合って止まり、カバー２５がケース２６に固定される。

図１２Ｃに示すように、圧電スピーカ３００の変形例である圧電スピーカ５００がある。圧電スピーカ５００は、金属振動板を除いて、圧電スピーカ４００（図１２Ｂ参照）と同じ構成を有する。金属振動板３５２は、周波数調整用孔３５２ｅを含むことを除いて金属振動板２５２と同じ構成を有する。金属振動板３５２は、周波数調整用孔３５２ｅを含む。周波数調整用孔３５２ｅは、係止片３５ｆに対応する箇所に設置されている。言い換えると、周波数調整用孔３５２ｅは、金属振動板３２５の外縁近傍、具体的には、カバー３５の形状、すなわち、矩形の各辺の中央近傍に相当する箇所に設置されている。周波数調整用孔３５２ｅの数、位置、サイズを変更することで、金属振動板３５２の実行長さ、幅を変化させて、周波数を調整することができる。

実施例．
次に、図１３を用いて、実施の形態１にかかる圧電スピーカの実施例１及び実施例２について説明する。図１３は、実施の形態１にかかる圧電スピーカの実施例の周波数に対する音圧を示すグラフである。

実施例１及び実施例２では、実施の形態１にかかる圧電スピーカ１００と同じ構成を有する圧電スピーカを用いた。具体的には、実施例１及び実施例２では、また、金属振動板２（図２参照）として、真鍮からなり、厚み１ｍｍを有する板を用いた。また、実施例１では、接着部４（図２参照）として、両面テープを用い、実施例２では、接着部４（図２参照）として、エポキシ樹脂剤を硬化させて形成したエポキシ樹脂体を用いた。実施例１で用いた両面テープは、所定の弾性率を有する帯状の基材であって、この基材の両側主面は、接着剤を塗布されており、接着性を有する。また、この基材は、エポキシ樹脂と比較して低い弾性係数を有する。

２Ｖｐｐ（peak to peak）で音を再生し、実施例１及び実施例２について周波数に対する音圧を測定した。その結果を図１３に示した。

図１３に示すように、実施例１では、周波数領域２０ｋＨｚから３０ｋＨｚまでにおいて、音圧が最大値に到達する。実施例１の音圧特性曲線は、周波数領域２０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでにおいて、約７９ｄＢ ｓｑｌ〜約９３ｄＢ ｓｑｌと所定の範囲内にある。つまり、実施例１では、周波数領域２０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでにおいて、安定した音圧で音を再生することができる。

また、実施例２では、周波数領域約３０ｋＨｚにおいて、音圧が最大値に到達する。実施例１は、実施例２と比較して、音圧の立ち上がりが早い傾向に有る。この一因としては、実施例１で接着部として用いた両面テープが、エポキシ樹脂を硬化させて形成されるエポキシ樹脂体と比較して、硬いためと考えられる。
実施例２の音圧特性曲線は、周波数領域約２５ｋＨｚから１００ｋＨｚまでにおいて、約７９ｄＢ ｓｑｌ〜約９３ｄＢ ｓｑｌと所定の範囲内にある。つまり、実施例２でも、周波数領域２０ｋＨｚから１００ｋＨｚまでにおいて、安定した音圧で音を再生することができる。

なお、接着部４（図２参照）として、シリコーン接着剤を硬化させて形成したシリコーン樹脂体を用いた実施例も考えられる。この実施例では、実施例１と実施例２と同様な音圧特性曲線が得られると予想される。

ところで、人間は、２０ｋＨＺよりも高い周波数の音を聞くことができないとされている。そのため、このような高い周波数の音の再生は、一見、スピーカにより出力する音の高品質化に寄与しないと考えられる。しかし、高い周波数の音を再生することによって、微小信号の音をも再生し得る。これによって、このような高い周波数の音の再生は、スピーカにより出力する音の高品質化に寄与し得る。

実施の形態４．
本実施の形態にかかるスピーカユニット７００について、図１７、及び図１８を用いて説明する。図１７は、スピーカユニット７００の構成を示すＸＺ断面図である。図１８は、スピーカユニット７００の要部の構成を示す下面図である。本実施形態では、ケース６に２つの圧電振動ユニット７ａ、７ｂが配置されている。なお、２つの圧電振動ユニット７ａ、７ｂ以外の基本的構成については、上記した実施の形態のスピーカユニット１００、２００、３００、４００、５００と同様であるため、適宜説明を省略する。例えば、ケース６、接着部３、金属振動板２等については、図１や図３に示した構成と同様のものを用いることができる。

ケース６内には、圧電振動ユニット７ａ、７ｂが収容されている。圧電振動ユニット７ａは、圧電素子１ａ、接着部３ａ、及び金属振動板２を有している。実施の形態１と同様に、圧電素子１ａが接着部３ａを介して、金属振動板２に接着されている。圧電振動ユニット７ｂは、圧電素子１ｂ、接着部３ｂ、及び金属振動板２を有している。実施の形態１と同様に、圧電素子１ｂが接着部３ｂを介して、金属振動板２に接着されている。

２つの圧電振動ユニット７ａ、７ｂにおいて、金属振動板２が共通となっている。すなわち、金属振動板２は、１枚の金属板を有しており、１枚の金属板に圧電素子１ａ、１ｂが取り付けられている。圧電素子１ａ、１ｂは金属振動板２の同一面に取り付けられている。具体的には、圧電素子１ａ、１ｂは金属振動板２の放音孔５ａ側と反対側の面に取り付けられている。圧電素子１ａ、１ｂに電圧が供給されると、圧電素子１ａ、１ｂが歪む。これにより、金属振動板２が振動して、放音孔５ａから音が発生する。

２つの圧電素子１ａ、１ｂは、Ｘ方向に並んで配置されている。すなわち、圧電素子１ａは、圧電素子１ｂの＋Ｘ側に配置されている。ＸＹ平面視において、圧電素子１ａ、１ｂは放音孔５ａと重なっている。さらに、圧電素子１ａ、１ｂの一部は放音孔５ａからはみ出している。ＸＹ平面視において、圧電素子１ａ、１ｂは略矩形状になっている。

ＸＹ平面視において、２つの圧電素子１ａ、１ｂは異なる大きさとなっている。具体的には、２つの圧電素子１ａ、１ｂは、Ｘ方向において異なる幅となっている。なお、２つの圧電素子１ａ、１ｂは、Ｙ方向において同じ幅となっている。２つの圧電素子１ａ、１ｂでは、固有振動モードの周波数が異なっている。すなわち、圧電素子１ａの共振周波数は、圧電素子１ｂの共振周波数と異なっている。また、圧電素子１ａ、１ｂの固有振動モードの周波数は、金属振動板２の固有振動モードの周波数と異なっている。

本実施の形態では、接着部３ａ、３ｂを介して、共振周波数の異なる２つの圧電素子１ａ、１ｂを金属振動板２に接続している。こうすることで、５ｋＨｚ〜５０ｋＨｚの高い周波数領域においても、高音圧、高ＳＮ比を得ることができる。したがって、高性能のスピーカユニットを簡単な構造で実現することができる。高い周波数領域において、一般的な電磁スピーカでのＳＮ比は４５ｄＢであるのに対して、圧電スピーカユニット７００では、ＳＮ比６０ｄＢを達成することができる。

圧電スピーカユニット７００の音圧の周波数特性を図１９に示す。図１９では、圧電スピーカユニット７００の音圧の周波数特性を実施例として示している。また、図１９では、ダイナミックスピーカ（電磁スピーカ）とＬＰＦ（Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）を用いた場合の周波数特性を比較例１として示し、１つの圧電素子を有する圧電スピーカユニットの周波数特性を比較例２として示す。比較例１、２と比較して、圧電スピーカユニット７００は、５ｋＨｚ以上の高い周波数領域においても高音圧を得ることができる。

互いに寸法の異なる圧電素子１ａ、１ｂでは、共振周波数が異なっている。そして、矩形型の圧電素子１ａ、１ｂと金属振動板２との各々の形状の組み合わせによって、音圧周波数特性の平坦性を最適化することができる。なお、上記の説明では、２つの圧電素子１ａ、１ｂを設けたが、３つ以上の圧電素子を設けることができる。すなわち、接着部３を介して、金属振動板２に複数の圧電素子１が接着されていればよい。

金属振動板２のモードが立たない周波数領域を圧電素子１ａ、１ｂの共振周波数に合わせることが好ましい。さらに、接着部３に弾性体を用いることで、圧電素子の共振周波数のＱｍを１．０〜５．０の範囲に設定することが好ましい。これにより、広い周波数帯域で、且つ、平坦な音圧特性曲線で、音を再生することができる。

実施の形態５．
本実施の形態にかかる圧電スピーカユニット８００について、図２０、図２１を用いて説明する。図２０は、圧電スピーカユニット８００の外観を示す斜視図である。図２１は、圧電スピーカユニット８００の筐体８２０の内部空間における構成を示すＸＹ平面図である。本実施の形態では、図２１のケース６の内部に、電磁スピーカ８１０が設けられている。また、ケース６の外部に圧電素子１が設けられている。なお、上記の実施の形態１〜４と同様の構成については、適宜説明を省略する。

筐体８２０は箱状になっている。例えば、筐体８２０は、ケース６とカバー５を有している。ケース６は、側面板６ｄと背面板６ｅとを備えている。背面板６ｅは、カバー５と対向している。カバー５と背面板６ｅは、互いに平行な平板となっている。カバー５、側面板６ｄ、背面板６ｅはそれぞれ矩形状の金属板であることが好ましい。さらに、カバー５は、放音孔５ａを有している。放音孔５ａの断面形状は、図２で示した構成と同様に外方に向かうにつれて大きくなるテーパ形状となっている。

なお、本実施形態では、放音孔５ａが設けられている側を前側として説明する。背面板６ｅは、カバー５と対向配置されている。側面板６ｄは、カバー５と背面板６ｅとの間に配置されている。すなわち、側面板６ｄは、カバー５と背面板６ｅとを接続している。ここでは、ＸＹ平面視において、カバー５と背面板６ｅの外形が略矩形状になっているため、ケース６は、４枚の側面板６ｄを有している。すなわち、略矩形状のカバー５と背面板６ｅの各端辺に側面板６ｄがそれぞれ配置される。対向する２つの側面板６ｄは平行になっている。隣接する２つの側面板６ｄは、直交している。

筐体８２０の内部空間を気室６ｆとする。すなわち、カバー５と背面板６ｅと側面板６ｄで規定された空間が気室６ｆとなる。具体的には、カバー５と背面板６ｅと４つの側面板６ｄで囲まれた直方体状の空間が気室６ｆとなる。気室６ｆは放音孔５を介して、外部空間とつながっている。カバー５と背面板６ｅは気室６ｆを介して対向配置されている。したがって、カバー５は気室６ｆを規定するための前面板となる。

なお、カバー５、背面板６ｅ、及び側面板６ｄの一部、又は全てが一体的に形成されていてもよい。例えば、実施の形態１に示すケース６と同様に、背面板６ｅと側面板６ｄが一体的に形成されていてもよい。そして、カバー５が実施形態１のカバー５のように取り外し可能となっていてもよい。もちろん、カバー５以外が取り外し可能となっていてもよい。

気室６ｆ内には、電磁スピーカ８１０が配置されている。図２１では、１つの側面板６ｄに電磁スピーカ８０１が取り付けられている。具体的には、―Ｙ側の側面板６ｄの気室６ｆ側の面（以下、内面とする）に電磁スピーカ８１０が設置されている。電磁スピーカ８１０は、振動板、ボイスコイル、及び永久磁石等を有している。ボイスコイルに電流を供給することで、ボイスコイル、及び振動板が振動する。これにより、電磁スピーカ８１０が音を発生する。ここでは、電磁スピーカ８１０は放音孔５ａに向けて音を発生する。

ケース６の外側には、圧電素子１が設けられている。圧電素子１は、接着部３を介して、ケース６の側面板６ｄに接着されている。接着部３は、上記と同様に弾性体となっている。ここでは、側面板６ｄの気室６ｆ側とは反対側の面（以下、外面とする）に圧電素子１が取り付けられている。１つの側面板６ｄの内面が電磁スピーカ８１０の実装面となり、外面が圧電素子１の実装面となる。このように、側面板６ｄの対向する２面の一方の面（外面）に、圧電素子１が配置され、他方の面（内面）に電磁スピーカ８１０が配置されている。換言すると、圧電素子１の実装面と電磁スピーカ８０１の実装面がケース６の対向面となっている。

本実施の形態にかかる圧電スピーカユニット８００では、ケース６に電磁スピーカ８１０が固定されている。ケース６に実装された電磁スピーカ８１０と圧電素子１の両方が振動する。電磁スピーカ８１０の固有振動モードの周波数と、圧電素子１の固有振動モードの周波数は異なっている。したがって、高周波領域においても、高音圧、及び高ＳＮ比を実現することができる。本実施の形態の構成により、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚまでの広帯域での音響再生が可能となる。

圧電素子１を実装する実装面となる側面板６ｄは、金属板により形成することが好ましい。すなわち、側面板６ｄ、接着部３、圧電素子１が圧電振動ユニット７を構成する。こうすることで、側面板６ｄが実施の形態１等の金属振動部２として機能する。よって、実施の形態１と同様に高周波領域において、高音圧、高ＳＮ比を実現することができる。なお、本実施形態では、圧電振動ユニット７が放音孔５ａを塞いでいない。

なお、圧電素子１を実装する実装面となる側面板６ｄは、厚さ１０〜３００μｍの金属板により形成することが好ましい。こうすることで、高周波領域において、より高音圧、高ＳＮ比を実現することができる。

図２２は、本実施の形態にかかる圧電スピーカユニット８００の音圧の周波数特性を示すグラフである。図２２において、電磁スピーカ８１０のみを実装した構成における音圧周波数特性を「電磁」として示す。圧電素子１のみを実装した構成における音圧周波数特性を「圧電」として示す。圧電素子１と電磁スピーカ８１０の両方を実装した電磁スピーカ８１０の音圧周波数特性を「電磁＋圧電」として示す。図２２に示されるように、圧電素子１と電磁スピーカ８１０の両方を実装した場合、２０ｋＨｚ以上においても高い音圧での再生が可能となる。本実施の形態の構成により、高周波領域においても、高音圧、及び高ＳＮ比を実現することができる。

変形例６．
実施の形態５の変形例６について、図２３を用いて説明する。図２３は、変形例６にかかる圧電スピーカユニット８００の要部を示すＸＹ断面図である。変形例６では、圧電素子１の位置が実施の形態５の構成と異なっている。具体的には、筐体８２０内に圧電素子１が配置されている。なお、圧電スピーカユニット８００の基本的な構成については、上記と同様であるため、適宜説明を省略する。

本実施の形態では、圧電素子１が気室６ｆ内に配置されている。すなわち、側面板６ｄの内面に、圧電素子１が、接着部３を介して取り付けられている。本実施の形態では、−Ｙ側の側面板６ｄの内面が、圧電素子１の実装面となる。したがって、側面板６ｄの同一面（内面）に、電磁スピーカ８１０と圧電素子１が設置されている。圧電素子１の実装面と電磁スピーカ８０１の実装面がケース６の同一面となっている。

変形例６においても、ケース６に実装された電磁スピーカ８１０と圧電素子１の両方が振動する。電磁スピーカ８１０の固有振動モードの周波数と、圧電素子１の固有振動モードの周波数は異なっている。さらに、変形例６は、電磁スピーカ８１０と圧電素子１の振動が気室６ｆ内で混ざった後、放音孔５ａから放出される。したがって、高周波領域においても、高音圧、及び高ＳＮ比を実現することができる。本実施の形態の構成により、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚまでの広帯域での音響再生が可能となる。

圧電素子１を実装する実装面となる側面板６ｄは、金属板により形成することが好ましい。すなわち、側面板６ｄ、接着部３、圧電素子１が圧電振動ユニット７を構成する。こうすることで、実施の形態１と同様に高周波領域において、高音圧、高ＳＮ比を実現することができる。

なお、圧電素子１を実装する実装面となる側面板６ｄは、厚さ１０〜３００μｍの金属板により形成することが好ましい。こうすることで、高周波領域において、より高音圧、高ＳＮ比を実現することができる。

変形例７．
実施の形態５の変形例７について、図２４を用いて説明する。図２４は、変形例７にかかる圧電スピーカユニット８００の要部を示すＹＺ断面図である。変形例７では、圧電素子１、及び電磁スピーカ８１０の位置が実施の形態５の構成と異なっている。なお、圧電スピーカユニット８００の基本的な構成については、上記と同様であるため、適宜説明を省略する。

図２３に示すように、電磁スピーカ８１０が背面板６ｅに取り付けられている。具体的には、背面板６ｅの内面に電磁スピーカ８１０が固定されている。したがって、電磁スピーカ８１０は、気室６ｆ内に配置されている。電磁スピーカ８１０は、放音孔５ａにむえて音を発生する。

圧電素子１は、背面板６ｅ、及びカバー５に接着されている。具体的には、圧電素子１の両面に弾性体からなる接着部３が設けられている。圧電素子１の背面は、接着部３を介して、背面板６ｅに接着されている。圧電素子１の実装面となる背面板６ｅは、厚さ１０〜３００μｍの金属板であることが好ましい。圧電素子１の前面は接着部３を介して、金属振動板２に接着されている。

金属振動板２の前面には接着部４が設けられている。そして、接着部４を介して、金属振動板２がカバー５に接着されている。接着部４は、金属振動板２の外縁部２ｈに取り付けられている。したがって、圧電スピーカ１００をカバー５側から視ると、外縁部２ｈは、カバー５に覆われている。また、接着部４はカバー５の放音孔５ａに対応する部分を除いて設けられている。したがって、圧電スピーカ１００をカバー５側から視ると放音孔５ａから金属振動板２が見える。圧電素子１の実装面となる金属振動板２は、厚さ１０〜３００μｍの金属板であることが好ましい。

このように変形例７では、圧電素子１の前面、及び背面に接着部３が設けられている。すなわち、圧電素子１が２つの接着部３に挟持されている。そして、圧電素子１の両面が接着部３を介して筐体８２０に固定されている。背面板６ｅ、接着部３、圧電素子１、接着部３、及び金属振動板２が圧電振動ユニット７を構成する。

変形例７においても、ケース６に実装された電磁スピーカ８１０と圧電素子１の両方が振動する。電磁スピーカ８１０の固有振動モードの周波数と、圧電素子１の固有振動モードの周波数は異なっている。さらに、変形例は、電磁スピーカ８１０と圧電素子１の振動が気室６ｆ内で混ざった後、放音孔５ａから放出される。本実施の形態の構成により、１００Ｈｚ〜１００ｋＨｚまでの広帯域での音響再生が可能となる。

圧電素子１の実装面となる金属振動板２が弾性体である接着部４を介して、他の部材（カバー５）に固定されている。よって、上記した実施形態のように、良好な特性を得ることができる。また、金属振動板２を実装する面はカバー５に限られるものではない。金属板（金属振動部２）が、弾性体である接着部３を介して、側面板６ｄ、又は背面板６ｅに固定されていてもよい。

変形例８．
実施の形態５の変形例８について、図２５を用いて説明する。図２５は、変形例８にかかる圧電スピーカユニット８００の要部を示すＹＺ断面図である。変形例８では、変形例７の構成に対して、背面板６ｅの構成が異なっている。なお、圧電スピーカユニット８００の基本的な構成については、上記と同様であるため、適宜説明を省略する。

変形例７において、背面板６ｅは金属板であったが、変形例８では、背面板６ｅの一部が樹脂６ｇとなっている。すなわち、背面板６ｅが金属材料、及び樹脂材料によって構成されている。すなわち、背面板６ｅの一部が樹脂材料によって形成され、残りが金属材料によって形成されている。よって、このように、実装面となる背面板６ｅの一部が樹脂６ｇによって形成されているため、背面板６ｅが部分的な金属板となっている。側面板６ｄ、カバー５、又は背面板６ｅが、圧素子１の実装面となっており、金属材料と樹脂材料を含んでいるこうすることで、良好な特性を得ることができる。

なお、実施の形態５、及びその変形例６〜８において、圧電素子１は、弾性体である接着部３を介してケース６に固定されていたが、弾性体を介さずに、圧電素子１がケース６に固定されていてもよい。

実施の形態５、及び変形例６では、圧電素子１の実装面を側面板６ｄとし、変形例７、８では、背面板６ｅとしていたが、圧電素子１の実装面は特に限定されるものではない。さらに、圧電素子１は、筐体８２０の外側の面に取り付けられていてもよい。

また、実施の形態４の構成と実施の形態５の構成を組み合わせてもよい。この場合、ケース６の内部に電磁スピーカ８１０が配置されるとともに、２以上の圧電素子１がケース６に実装される。

上記した実施の形態１〜５にかかる圧電スピーカは、様々な装置に組み込まれて使用することができる。例えば、上記した圧電スピーカは、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、タブレットＰＣ、次世代４Ｋテレビ、次世代８Ｋテレビ、車載型及び据え置き型ハイレゾリューションオーディオに組み込まれる高周波用のスピーカとして用いることができる。

特に、デジタル音声、音楽再生における音源サンプリング周波数情報、ビット数拡大により、２０ｋＨｚ〜７０ｋＨｚの高周波数で高音圧、高ＳＮ比で再生できるスピーカのニーズが高まっている。２０ｋＨｚ以上の高周波数は人間には聴こえないとされているが、実際には、高周波数まで再生できることが、微小信号まで再生できることにつながる。音源の高品質化により、スピーカ出力の高品質化に寄与することが可能になる。なお、上記の説明では、圧電素子や電磁スピーカに接続される配線などを省略して説明している。

以上、本発明を上記実施の形態および実施例に即して説明したが、上記実施の形態および実施例の構成にのみ限定されるものではなく、本願特許請求の範囲の請求項の発明の範囲内で当業者であればなし得る各種変形、修正、組み合わせを含むことは勿論である。

１００、２００、３００、４００、５００ 圧電スピーカ
７、２０７、２１７、２２７、２３７、２４７、３１７、３２７、３３７、３４７、４１７、４２７、４３７、４４７、５１７、５２７、５３７、５４７、６３７、６４７ 圧電振動ユニット
１ 圧電素子
２、２２、３２、４２、５２、６２、７２、８２、１０２、１１２、１３２、１４２、１５２、２５２、３５２ 金属振動板（金属振動部）
１２ａ、３２ａ 、４２ａ、７２ａ、８２ａ、１０２ａ、１３２ａ、 本体
３ 接着部

Claims (18)

1. 圧電素子と、前記圧電素子を接着部を介して接着した金属振動部と、を含み、
   前記圧電素子は、略矩形状板であり、
   前記金属振動部は、前記圧電素子によって振動させられる略矩形状板状部を含み、
   前記圧電素子の固有振動モードの周波数と、前記金属振動部の固有振動モードの周波数とが、異なるように設定され、
   前記圧電素子の面積Ａｐ、及び、前記金属振動部の前記矩形状板状部の面積Ａｍとの関係は、
   １．１≦Ａｍ／Ａｐ≦１０
   を満たすことを特徴とする圧電スピーカ。
2. 前記接着部は、弾性体である
   ことを特徴とする請求項１に記載される圧電スピーカ。
3. 圧電素子と、前記圧電素子を接着部を介して接着した金属振動部と、を含み、
   前記圧電素子は、略矩形状板であり、
   前記金属振動部は、前記圧電素子によって振動させられる略矩形状板状部を含み、
   前記圧電素子の固有振動モードの周波数と、前記金属振動部の固有振動モードの周波数とが、異なるように設定され、
   前記接着部は、弾性体であり、
   前記圧電素子及び前記接着部が一体化した振動体の機械的品質係数Ｑｍは、
   Ｑｍ≦５．０
   を満たすことを特徴とする圧電スピーカ。
4. 前記金属振動部を設けた放音孔を有するケースをさらに含み、
   前記放音孔は、ホーン形状を有する
   ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載される圧電スピーカ。
5. 圧電素子と、前記圧電素子を接着部を介して接着した金属振動部と、を含み、
   前記圧電素子は、略矩形状板であり、
   前記金属振動部は、前記圧電素子によって振動させられる略矩形状板状部を含み、
   前記圧電素子の固有振動モードの周波数と、前記金属振動部の固有振動モードの周波数とが、異なるように設定され、
   前記接着部は、弾性体であり、
   前記金属振動部を設けた放音孔を有するケースをさらに含み、
   前記放音孔は、ホーン形状を有することを特徴とする圧電スピーカ。
6. 前記矩形状板状部は、周波数調整孔を有する
   ことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載される圧電スピーカ。
7. ケースをさらに含み、
   前記金属振動部は、前記ケースに弾性体を介し接着されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載される圧電スピーカ。
8. 複数の前記圧電素子が前記金属振動部に前記接着部を介して接着されている請求項１〜７のいずれか１つに記載の圧電スピーカ。
9. 前記複数の圧電素子の固有振動モードの周波数が異なっている請求項８に記載の圧電スピーカ。
10. 前記金属振動部が１枚の金属板を有しており、前記金属板に前記複数の圧電素子が前記接着部を介して接着されている請求項８、又は９に記載の圧電スピーカ。
11. 前記複数の圧電素子が前記金属板の同一面に取り付けられている請求項１０に記載の圧電スピーカ。
12. ケースと、
    前記ケースの内部に配置された電磁スピーカをさらに備える請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
13. 前記圧電素子が、前記ケースの内部に配置されている請求項１２に記載の圧電スピーカ。
14. 前記電磁スピーカの実装面と前記圧電素子の実装面が、前記ケースの同一面である請求項１３に記載の圧電スピーカ。
15. 前記圧電素子が前記ケースの外部に配置され、
    前記電磁スピーカの実装面と前記圧電素子の実装面が、前記ケースの対向面である請求項１２に記載の圧電スピーカ。
16. 前記金属振動部が前記ケースの側面板、又は背面板となっている請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
17. 前記ケースの開口部を覆うカバーをさらに備え、
    前記金属振動部が、弾性部材を介して、前記ケース、又は前記カバーに固定されている請求項１２〜１５のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。
18. 前記金属振動部が、厚さ１０〜３００μｍの金属板を含んでいる請求項１２〜１６のいずれか１項に記載の圧電スピーカ。

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